KR101181863B1 - 무인 자동 제어가 가능한 초기우수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초기우수 처리장치에 관한 것으로서, 특히 우수에 포함된 비점오염물질을 적절하게 정화 처리하여 배출함으로써 수질 및 토양의 오염을 방지할 수 있고, 비점오염물질을 여과시키기 위한 여재의 청소 등의 유지관리 및 보수가 용이한 우수의 비점오염물질 처리장치를 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 하수관거의 유로 상에 설치되어 초기우수에 포함된 비점오염물질을 정화 처리하여 하천으로 흘려보내는 초기우수 처리장치에 있어서, 유입구를 통해 유입되는 우수를 제1필터로 여과하여 배출구를 통해 배출하는 제1처리조와; 상기 제1처리조 내의 침전물을 오수관로로 배출시키는 침전물 제거펌프와; 상기 제1처리조의 배출구를 통해 유입되는 우수를 제2필터로 여과하는 제2처리조와; 상기 제2처리조 내의 우수 수위를 측정하여 하수관거로 배출시키는 배수펌프; 및 상기 제1 및 제2필터에 부착된 이물질을 압축 공기를 분출하여 제거하는 고압분사기를 포함하는 초기우수 처리장치가 개시된다.

Description

무인 자동 제어가 가능한 초기우수 처리장치{Apparatus for treatment of first flush rainfall}

본 발명은 초기우수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수에 포함된 비점오염물질을 적절하게 정화 처리하여 배출함으로써 수질 및 토양의 오염을 방지할 수 있고, 비점오염물질을 여과시키기 위한 여재 청소 등의 유지관리 및 무인 자동 제어가 가능한 초기우수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 강우나 폭우 시 발생하는 초기우수(초기에 내린 5mm의 강우)는 지표면과 하수관거를 통해 흐르면서 도로, 농지, 주차장, 산업단지, 상업지역, 주거지역, 교량, 공사장, 야적장 등과 같이 광범위한 지표면에 쌓인 토사, 기름, 협잡물, 중금속, 병원성 미생물, 유기화합물, 방사성 물질, 가축의 배설물, 미처리 축산폐수 등 고농도의 비점오염물질을 함유하여 하천으로 그대로 유입되기 때문에 수질오염은 물론 하천환경과 생태계를 교란 및 파괴하는 심각한 문제를 유발하게 된다.

최근 들어 비점오염원(非點汚染源)에 의한 오염도가 각종 지표로 확인되면서 비점오염물질의 처리가 중요한 환경문제로 대두되고 있으며, 이러한 비점오염물질에 의한 수질오염을 극복하기 위한 다양한 방법과 장치 및 설비가 제안되어 있다.

예를 들어, 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화하여 배출하는 습지나 저류지를 이용한 방법, 배플(baffle)식 처리시설, 스크린형 처리시설 등의 인공구조물이 있다.

그러나 습지나 저류지를 이용하는 방법은 비점오염물질과 함께 유입되는 초기 강우를 수용하고 정화할 수 있을 정도로 비교적 큰 규모의 공간이 요구되기 때문에 초기건설비가 많이 들어가고, 상당한 면적의 설치장소와 공간을 확보하여야만 하는 한계가 있다.

또한, 배플식 처리시설 및 스크린형 처리시설은 고형물 외의 용존성 오염물질, 특히 기름 성분 등 처리시설 내에서 부유하는 다양한 종류의 비수용성 오염물질 제거에는 큰 효율을 기대할 수 없을 뿐만 아니라 유동적인 강우에 적절하게 대처하지 못하여 토사, 슬러지 등의 침전물이 퇴적되면서 그 기능이 종종 마비되는 데다 하수관거의 유로를 방해하는 악영향까지 미침으로 인해 내부를 자주 청소해야만 하고, 필터는 주기적으로 교체해야 하는 번거로움 등 유지보수에도 많은 어려움이 따를 수밖에 없었다.

특히 오염된 필터는 특정폐기물로 분류되어 별도의 처리시설에서 처리해야 하기 때문에 결과적으로 기존의 필터는 교체 및 폐기에 따른 유지관리비가 많이 들어가고, 또 하나의 오염원을 배출하는 문제를 초래하게 된다.

더욱이 위와 같은 기존의 설비는 우수의 모두가 그대로 유입구를 통해 유입되어 처리된 후 배출구를 통해 자연배수되는 방식이기 때문에 오염물질의 농도가 높은 초기우수만을 분리하여 처리하는 경우에 비해 시설의 규모가 상대적으로 커질 수밖에 없고, 아울러 처리효율도 극히 떨어지고 이로 인해 유지관리비용도 상승하는 폐단이 있었다.

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항 및 문제점 해결에 역점을 두어 우수에 포함된 비수용성 비점오염물질은 물론 침전물을 신속하고 원활하게 제거할 수 있고, 필터의 청소가 용이한 새로운 형태의 초기우수 처리장치를 개발하고자 심혈을 기울여 연구하던 중 본 발명을 창안하여 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 침전물 및 부유물을 신속하고 원활하게 외부로 배출할 수 있도록 하는 초기우수 처리장치를 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 필터 및 여재의 청소가 간편하고 용이할 수 있도록 하는 초기우수 처리장치를 제공하는 데 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하수관거의 유로 상에 설치되어 초기우수에 포함된 비점오염물질을 정화 처리하여 하천으로 흘려보내는 초기우수 처리장치에 있어서, 유입구를 통해 유입되는 우수를 제1필터로 여과하여 배출구를 통해 배출하는 제1처리조와; 상기 제1처리조 내의 침전물을 오수관로로 배출시키는 침전물 제거펌프와; 상기 제1처리조의 배출구를 통해 유입되는 우수를 제2필터로 여과하는 제2처리조와; 상기 제2처리조 내의 우수 수위를 측정하여 하수관거로 배출시키는 배수펌프; 및 상기 제1 및 제2필터에 부착된 이물질을 압축 공기를 분출하여 제거하는 고압분사기를 포함하는 초기우수 처리장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 제2필터와 침전물 제거펌프 사이에는 상기 제2처리조 내에 부유하는 유류를 오수관로로 배출시키는 부유물 제거펌프가 더 구비된 초기우수 처리장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 유입구에는 하수관거의 우수 유량을 측정하여 상기 제1처리조 내로 우수의 유입을 제어하는 월류웨어가 구비된 초기우수 처리장치를 제공한다.

상술한 바와 같은 과제 해결 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은 강우 시에 유입되는 유량에 따라 신속하고 적절한 대응으로 대부분의 비점오염물질이 포함된 초기우수만을 분리하여 정화처리하기 때문에 시설을 최소화하면서도 처리효율을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 필터 및 여재에 부착된 각종 이물질과 오염물질은 고압분사되는 공기 또는 물의 압력으로 간편하고 용이하게 분리하여 침전물과 함께 배출시켜 제거할 수 있으므로 작업자가 필터 및 여재를 교체 또는 청소하기 위해 처리조에서 꺼내거나 처리조 안으로 들어갈 필요 없게 된다. 따라서 필터의 청소가 간편함은 물론 재사용이 가능하므로 유지보수가 편리하고 유지관리비용을 절감할 수 있는 매우 유리한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 처리조의 바닥에 침전되는 침전물 및 우수에 부유하는 기름성분과 같은 비수용성 비점오염물질을 우수에서 단계적으로 분리하여 신속하게 외부로 배출시키므로 우수 처리성능이 대폭 향상되는 각별한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초기우수 처리장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초기우수 처리장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 구성도,

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 기술분야에서 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초기우수 처리장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 구성도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 하수관거(S)의 유로 상에 설치되어 초기우수에 포함된 비점오염물질을 정화 처리한 후 하천으로 흘려보내기 위한 것으로, 제1처리조(10), 침전물 제거펌프(20), 제2처리조(30), 배수펌프(40) 및 고압분사기(50)를 포함하여 구성되어 있다.

먼저, 제1처리조(10)는 하수관거(S)를 통하여 유입되는 초기우수에 포함된 비점오염물질 중 비중이 큰 물질은 바닥에 가라앉히고 비중이 작은 물질은 여과하여 우수와 함께 제2처리조(20)로 흘려보내는 기능을 하는 것으로, 일측에 하수관거(S)와 연결되는 유입구(11)가 형성되어 있고, 제2처리조(30)와 격벽(14)에 의해 분할된 육면체형 콘크리트 구조물로 이루어져 그 격벽(14)에는 제2처리조(30)와 연통하도록 배출구(15)가 형성되어 있으며, 상면에는 맨홀과 연결되는 제1연결관(18)이 형성되어 있다.

그리고 유입구(11)의 안쪽에는 우수에 포함된 쓰레기, 고형물 등과 같은 소정 크기 이상의 이물질을 1차적으로 차단하고, 제1처리조(10)로 유입되는 우수의 속도를 저하시키는 다공판이나 망 형태의 제1스크린(12)이 장착되어 있다.

또한, 유입구(11)에는 하수관거(S)를 통해 과다하고 급격하게 밀려 들어오는 우수의 속도를 저하시키면서 제1스크린(12)에 균등하게 배분하여 유입될 수 있도록 함과 아울러 설정 유량 이상의 우수는 바이패스하여 월류시키는 월류웨어(19)가 설치되어 있다.

그리고 배출구(15)의 안쪽에는 우수에 포함된 쓰레기, 고형물 등과 같은 소정 크기 이상의 이물질을 2차적으로 차단하고, 제2처리조(30)로 유입되는 우수의 속도를 저하시키는 다공판이나 망 형태의 제2스크린(16)이 장착되어 있다.

그리고 제1처리조(10) 내에는 유입구(11)를 통해 유입되는 우수를 여과하여 격벽의 배출구(15)를 통해 제2처리조(30)로 흘려보내는 제1필터(17)가 설치되어 있다.

여기서, 제1처리조(10) 내의 바닥면은 토사 등의 침전물이 자중에 의해 한쪽 방향으로 이동되어 자연스럽게 모일 수 있도록 침전물 제거펌프(20)를 향해 비스듬하게 기울어진 경사면으로 형성되는 것이 바람직하며, 제1필터(17)는 그 경사면의 최상단부와 제1연결관(18)의 하부 사이에 설치하는 것이 바람직하다.

이러한 제1처리조(10)는 강우가 없는 경우에 침전물 제거펌프(20)를 통해 내부의 고인 물을 배출하여 항상 비어 있는 상태를 유지할 수 있다.

침전물 제거펌프(20)는 제1처리조(10) 내에 침전된 슬러지 등의 침전물을 오수관로로 배출시키기 위한 것으로, 제1처리조(10)의 바닥에 설치되어 있고, 바닥에 침전된 침전물의 높이나 수위를 실시간으로 감지하고, 그 감지신호의 출력에 따라 펌프를 작동시키는 레벨 스위치가 구비되어 있다.

그리고 침전물 제거펌프(20)는 슬러지관(21)을 통해 오수관로와 연결되어 있으며, 그 슬러지관(21)의 단부에는 오수관로의 유수가 역류하는 것을 방지하기 위해 역류방지밸브(22)가 구비되어 있다.

이러한 침전물 제거펌프(20)는 레벨 스위치에서 침전물 감지신호가 출력되지 않으면 작동을 정지하고, 우수는 제1필터(17)를 통과하여 배출구(15)로 그냥 흐르게 된다. 이와 반대로 레벨 스위치에서 침전물 감지신호가 출력되면 구동하여 침전물을 오수관로와 연결된 슬러지관(21)을 통해 배출하게 된다.

제2처리조(30)는 제1처리조(10)를 통과하여 유입되는 우수를 제2필터(32)로 여과하여 임시 저장하는 것으로, 제1처리조(10)와 격벽(14)에 의해 구획되어 있고, 우수가 순차적으로 이동할 수 있도록 배출구(15)를 통해 서로 연통되어 있으며, 상면에는 맨홀과 연결되는 제2연결관(38)이 형성되어 있다.

그리고 제2처리조(30) 안쪽의 배출구(15)에는 제1처리조(10)에 비중이 큰 비점오염물질이 침전될 수 있도록 함과 동시에 초기우수가 역류하지 않고 제1처리조(10)에서 제2처리조(30)로 자연스럽게 흘려나갈 수 있도록 유입구(11)보다 낮은 높이로 연장되어 우수의 흐름을 유도하는 배출관(31)이 장착되어 있다.

여기서, 배출관(31)을 대체하여 유입구(11)의 높이보다 배출구(31)의 높이를 낮게 형성하거나 제1처리조(10)의 바닥을 제2처리조(30)의 바닥보다 높게 형성할 수도 있을 것이다.

그리고 배출관(31)의 하부에는 배출구(31)를 통해 유입되는 우수를 2차적으로 여과하는 제2필터(32)가 설치되어 있다.

여기서, 제2처리조(30)의 바닥면은 침전물이 자중에 의해 한쪽 방향으로 이동되어 자연스럽게 모일 수 있도록 비스듬하게 기울어진 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 제2처리조(30)의 바닥면은 마치 톱니 형상과 같은 이중 경사면으로 형성하고, 제2필터(32)를 그 상단에 수평하게 설치함으로써 제2필터(32)에 의해 걸려진 침전물이 배수펌프(40)를 통해 우수와 함께 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 제2처리조(30)의 바닥과 제2필터(32) 사이에 퇴적된 침전물은 제2연결관(38)을 통해 별도의 펌핑수단과 연결될 수 있도록 설치된 흡입관(33)을 이용하여 맨홀 밖으로 용이하게 제거할 수 있다.

그리고 제1 및 제2필터(17/32)는 초고분자 폴리에틸렌 또는 나노섬유 등의 소재로 이루어져 물리적 특성과 층의 흐름(Laminarflow)에 의한 입자 간의 내부 표면장력에 의해 연속적인 순환작용과 아울러 필터의 막힘 현상 없이 오랫동안 사용할 수 있고, 기름, 중금속, 부유물 등의 제거에 탁월한 흡수능력을 발휘하는 것을 적용할 수 있다.

이러한 제2처리조(30)는 제1처리조(10)와 마찬가지로 강우가 없는 경우에 배수펌프(40)를 통해 고인 물을 배출하여 항상 비어 있는 상태를 유지할 수 있다.

배수펌프(40)는 제2처리조(30) 내의 우수 수위를 측정하여 하수관거(S)로 배출시키기 위한 것으로, 제2처리조(30)의 바닥에 설치되어 있고, 제2처리조(30) 내의 수위를 실시간으로 감지하고, 그 감지신호의 출력에 따라 펌프를 작동시키는 레벨 스위치가 구비되어 있다.

그리고 배수펌프(40)는 배수관(41)을 통해 하수관거(S)와 연결되어 있으며, 그 배수관(41)의 단부에는 하수관거(S)의 유수가 역류하여 제2처리조(30)로 유입되는 것을 방지하기 위해 역류방지밸브(42)가 구비되어 있다.

이러한 배수펌프(40)는 레벨 스위치에서 저수위 감지신호가 출력되면 작동을 정지하고, 만수위 감지신호가 출력되면 구동하여 우수를 하수관거(S)와 연결된 배수관(41)을 통해 배출 및 방류하게 된다.

고압분사기(50)는 제1 및 제2필터(17/32)에 부착된 각종 이물질 및 오염물질을 압축 공기를 분출하여 분리 제거하는 것으로, 맨홀 내부에 별도로 마련된 공간에 설치되어 제1 및 제2필터(17/32)와 분사관(51)을 통해 각각 연결되어 있다.

그리고 분사관(51)은 고압분사기(50)에서 분출하는 공기압 또는 수압을 제1 및 제2필터(17/32)에 골고루 분산시킬 수 있도록 제1 및 제2필터(17/32) 내에 고르게 배관되어 있다.

여기서, 고압분사기(50)는 맨홀(manhole)을 통해 유지보수가 용이할 뿐만 아니라 우수에 의한 부식을 방지할 수 있도록 우수가 스며들지 않는 기밀한 공간에 설치된다.

이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 초기우수 처리장치는 강우 시에 유입되는 유량에 따라 신속하고 적절한 대응으로 초기우수만을 정화처리하게 되고, 이 과정에서 제1 및 제2필터(17/32)에 부착된 각종 이물질과 오염물질은 고압분사기(50)에서 분출되는 공기 또는 물의 압력으로 분리 및 제거하여 침전물과 함께 침전물 제거펌프(20)를 통해 배출시킬 수 있게 된다.

한편, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초기우수 처리장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 구성도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태는 제1처리조(10), 침전물 제거펌프(20), 제2처리조(30), 배수펌프(40), 고압분사기(50) 및 부유물 제거펌프(60)를 추가로 포함하여 구성되어 있다.

즉, 제2필터(32)와 배수펌프(40) 사이에 제2처리조(30) 내에 부유하는 유류 등의 부유물을 오수관로로 배출시키는 부유물 제거펌프(60)가 더 구비되어 있다.

이러한 부유물 제거펌프(60)는 배수펌프(40)와 마찬가지로 제2처리조(30)의 바닥에 설치되어 있고, 제2처리조(30) 내의 수위를 실시간으로 감지하고, 그 감지신호의 출력에 따라 펌프를 작동시키는 레벨 스위치가 구비되어 있다.

그리고 오일관(61)을 통해 오수관로와 연결되어 있으며, 그 오일관(61)의 단부에는 오수관로의 유수가 역류하여 제2처리조(30)로 유입되는 것을 방지하기 위해 역류방지밸브(62)가 구비되어 있다.

이러한 부유물 제거펌프(60)는 레벨 스위치에서 저수위 감지신호가 출력되면 작동을 정지하고, 만수위 감지신호가 출력되면 구동하여 우수에 부유하는 부유물을 오수관로와 연결된 오일관(61)을 통해 배출하게 된다.

여기서, 본 발명의 다른 실시형태 중 상술한 실시형태와 동일 또는 유사한 작용효과를 갖는 것은 상술한 실시형태와 동일한 참조부호를 사용하며, 그 반복적인 설명은 생략한다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초기우수 처리장치는 제1처리조(10)의 바닥에 침전되는 침전물 및 기름성분과 같은 부유물질을 제1 및 제2필터(17/32)를 통해 단계적으로 우수에서 분리한 후 침전물 및 부유물 제거펌프(20/60)를 통해 신속하게 외부로 배출시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 각 실시 예에 따른 초기우수 처리장치는 지면에 설치된 제어부(C)가 전자제어신호를 각 장치에 보내어 모든 장치의 작동을 유기적으로 제어하게 된다. 이러한 제어부(C)는 일반적인 마이컴일 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

예컨대, 제어부(C)는 레벨 스위치, 적산타이머(TMR) 및 수위센서에서 측정된 수위 값을 확인하고, 이값을 기초로 하여 모든 펌프와 고압분사기에 전자제어신호를 보내어 그 작동과 개폐동작을 온/오프하여 제어할 수 있다.

이에따라 본 발명에 따른 초기우수 처리장치는 제어부를 통해 무인으로 동작될 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.

10: 제1처리조
11: 유입구
12: 제1스크린
14: 격벽
15: 배출구
16: 제2스크린
17: 제1필터
18: 제1연결관
19: 월류웨어
20: 침전물 제거펌프
21: 슬러지관
22: 역류방지밸브
30: 제2처리조
31: 배출관
32: 제2필터
33: 흡입관
38: 제2연결관
40: 배수펌프
41: 배수관
42: 역류방지밸브
50: 고압분사기
51: 분사관
60: 부유물 제거펌프
61: 오일관
S: 하수관거

Claims (4)

1. 하수관거의 유로 상에 설치되어 초기우수에 포함된 비점오염물질을 정화 처리하여 하천으로 흘려보내는 초기우수 처리장치에 있어서,
   유입구를 통해 유입되는 우수를 제1필터로 여과하여 배출구를 통해 배출하는 제1처리조와; 상기 제1처리조 내의 침전물을 오수관로로 배출시키는 침전물 제거펌프와; 상기 제1처리조의 배출구를 통해 유입되는 우수를 제2필터로 여과하는 제2처리조와; 상기 제2처리조 내의 우수 수위를 측정하여 하수관거로 배출시키는 배수펌프; 및 상기 제1 및 제2필터에 부착된 이물질을 압축 공기를 분출하여 제거하는 고압분사기를 포함하며;
   상기 유입구에는 하수관거의 우수 유량을 측정하여 상기 제1처리조 내로 우수의 유입을 제어하는 월류웨어를 더 포함하는 것을 특징을 하는 무인 자동 제어가 가능한 초기우수 처리장치.
   
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