KR101183073B1 - 비점오염 처리 수로 - Google Patents

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KR101183073B1
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정지용
이명훈
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Abstract

본 발명은 강우시 도로(90) 및 도시 개활지 등의 포장면으로부터 배출되는 비점오염(非點汚染)을 제거하는 수로에 관한 것으로, 비점오염원 발생 지역을 집수구역으로 하는 수로를 구축하되, 수로의 유입부에 침사수로(10) 및 침사수로(10)와 연결된 여과수로(30)를 구성하고, 침사수로(10)와 여과수로(30) 사이에는 스크린(20)을 설치하며, 여과수로(30)의 저면 및 상단에 각각 세립(細粒) 여재가 충전된 낭체(囊體)(40) 및 입자상여재(59)가 적재된 다공 적재판(50)을 설치하여, 강우의 배수와 해당 집수구역내 발생된 비점오염물질의 처리를 단일 수로를 통하여 동시에 수행할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 강우 유출수의 배수 기능 및 비점오염 처리 기능을 겸비한 수로를 제공할 수 있으며, 이로써 배수로와 별도의 처리시설을 구축하지 않고도 비점오염물질의 효과적인 처리가 가능하다.

Description

비점오염 처리 수로{NON-POINT POLLUTION TREATMENT DITCH}
본 발명은 강우시 도로(90) 및 도시 개활지 등의 포장면으로부터 배출되는 비점오염(非點汚染)을 제거하는 수로에 관한 것으로, 비점오염원 발생 지역을 집수구역으로 하는 수로를 구축하되, 수로의 유입부에 침사수로(10) 및 침사수로(10)와 연결된 여과수로(30)를 구성하고, 침사수로(10)와 여과수로(30) 사이에는 스크린(20)을 설치하며, 여과수로(30)의 저면 및 상단에 각각 세립(細粒) 여재가 충전된 낭체(囊體)(40) 및 입자상여재(59)가 적재된 다공 적재판(50)을 설치하여, 강우의 배수와 해당 집수구역내 발생된 비점오염물질의 처리를 단일 수로를 통하여 동시에 수행할 수 있도록 한 것이다.
수질오염을 유발하는 오염원은 배출지점 및 배출경로의 확인이 가능한 점오염원과 배출지점 등이 불분명한 비점오염원으로 구분될 수 있는데, 하천수질의 관점에서 점오염원은 오, 폐수를 발생하는 축산 및 산업시설 등을 들 수 있으며, 비점오염원은 강우의 초기유출을 통하여 유입되는 유역내 오염물을 들 수 있다.
특히, 집수면적 중 상당부분이 수문학적(水文學的) 피복체인 도시하천에서는 강우 초기유출시 각종 중금속이 포함된 분진 등 다량의 입자상 오염물이 하천으로 유입되는 바, 이들 비점오염원을 일차적으로 처리하기 위한 시설로서 도로측구, 교량 배수시설 또는 우수관거 및 합류식 관거의 하천토구 등에 고형 오염물의 침전내지 정화를 유도하는 처리시설을 설치하여 하천의 오염부하를 경감하고 있다.
종래의 비점오염 처리시설은 우수 배수 관로 또는 수로에 직렬 또는 병렬로 연결되는 별도의 장치형 처리시설로서 구축되는 것이 일반적인 바, 배수 관로 또는 수로용 부지외에 해당 처리시설의 설치를 위한 부지가 추가로 소요될 수 밖에 없으며, 비점오염의 처리과정에서 강우 유출수 즉, 처리대상 원수의 일시적인 저류가 수반되거나, 와류(渦流)형 처리시설의 경우 처리대상 원수를 인위적으로 가속하는 등, 강우 유출수의 배수과정상 수리학적 거동을 왜곡하고 배수효율을 저하하는 심각한 문제점이 있었다.
특히, 비점오염 처리시설의 작동 및 배수를 위한 낙차확보를 위하여 펌프를 설치하거나 배수 관로 또는 수로의 경사 및 표고를 급변하여야 하므로, 과도한 공사비 및 유지관리 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 비점오염원 발생 지역을 집수구역으로 하는 비점오염 처리 수로에 있어서, 완경사(緩傾斜)의 저판(11)과 저판(11) 양 측단의 측벽(12)으로 구성되는 침사수로(10)의 유입구는 비점오염원 발생 지역과 연결되고, 침사수로(10)의 유출구에는 상부가 개방된 여과수로(30)가 연결되며, 침사수로(10)와 여과수로(30)의 연결부에는 경사 스크린(20)이 설치되고, 여과수로(30)의 내부 저면에는 세립(細粒) 여재가 충전된 섬유제 낭체(囊體)(40) 다수가 배열되며, 여과수로(30)의 수로벽에는 내측으로 돌출된 다수의 감세판(31)이 교호(交互) 설치되어, 침사수로(10) 및 여과수로(30)를 통과하는 처리대상 원수내 오염물이 침전, 여과 및 흡착됨을 특징으로 하는 비점오염 처리 수로이다.
또한, 상기 여과수로(30)의 상단에는 다수의 통공(51)이 형성되고 조립질(組粒質) 입자상여재(59)가 적재된 적재판(50)이 결합됨을 특징으로 하는 비점오염 처리 수로이다.
그리고, 상기 침사수로(10)의 내부에는 다수의 유도판(17)이 설치되되, 유도판(17)의 하단에는 원호형(圓弧形) 곡면부(18)가 형성되고, 침사수로(10)의 저판(11) 상면에는 상기 유도판(17) 곡면부(18)와 동일한 내경을 가지는 원호형 만곡홈(13)이 형성되며, 침사수로(10)의 측벽(12)에는 다수의 하부걸림턱(16)이 설치되어, 유도판(17)의 곡면부(18)는 침사수로(10) 저판(11)의 만곡홈(13)에 결합되고 유도판(17)의 상단부는 하부걸림턱(16)으로 지지되어 유도판(17)이 경사 설치되고, 유도판(17) 상단부를 상방으로 인양하면 유도판(17)의 곡면부(18)가 침사수로(10) 저판(11)의 만곡홈(13)을 따라 활동하면서 유도판(17)이 회전함을 특징으로 하는 비점오염 처리 수로이다.
본 발명을 통하여, 강우 유출수의 배수 기능 및 비점오염 처리 기능을 겸비한 수로를 제공할 수 있으며, 이로써 배수로와 별도의 처리시설을 구축하지 않고도 비점오염물질의 효과적인 처리가 가능하다.
특히, 단일 수로를 통하여 강우 유출수의 배수 및 비점오염물질의 정화 처리를 동시에 수행하면서도 강우 유출수의 신속한 배수가 가능하며, 처리시설 설치를 위한 추가 부지 및 펌프 등 가압시설이 불필요하므로, 공사비는 물론 유지관리비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 설치상태 예시 부분절단 사시도
도 2는 본 발명의 설치상태 예시 종단면도
도 3은 본 발명의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 종단면도
도 5는 유도판이 설치된 본 발명 침사수로 일 실시예 사시도
도 6은 유도판이 설치된 본 발명 침사수로 부분절단 분해 사시도
도 7은 도 5 실시예의 사용상태 설명도
본 발명의 상세한 구성 및 기능을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 1 및 도 2는 본 발명의 설치상태 즉, 비점오염원 발생 지역인 집수구역과 본 발명 수로의 연결상태를 예시한 것으로, 집수구역을 도로(90)로 상정한 도면이다.
도 1 및 도 2에 예시된 본 발명 적용 사례의 경우 도로(90) 포장체의 강우 유출수는 일단 도로(90) 횡단 경사면을 따라 유출된 후 L형측구(91)로 유입되며, L형측구(91)를 따라 유하한 강우 유출수가 본 발명의 침사수로(10)로 유입되게 된다.
완경사(緩傾斜)의 저판(11)과 저판(11) 양 측단의 측벽(12)으로 구성되는 일종의 개수로인 침사수로(10)의 유입구는 비점오염원 발생 지역과 연결되고, 침사수로(10)의 유출구에는 역시 상부가 개방된 개수로인 여과수로(30)가 연결된다.
중금속 함유 분진 등 각종 오염물이 포함된 강우 유출수는 도 2에서와 같이, 본 발명의 침사수로(10)로 유입되어 1차 침전 처리된 후 침사수로(10) 말단부의 스크린(20)을 거치면서 부유 및 표류 고형 오염물이 2차 여과 처리되고, 이후 여과수로(30)로 유입되는 연속 처리과정을 거치는데, 종래의 장치형 비점오염 처리시설과 달리, 강우 유출수 즉, 처리대상 원수의 배수 및 처리과정에서 일체의 지체, 분기는 물론 흐름 양태의 인위적 변화를 거치지 않고 배수 및 정화처리가 동시에 수행되는 특징을 가진다.
도 2를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 침사수로(10)는 수평 또는 지극히 완만한 경사를 가지는 완경사 수로의 형태를 가지며, 이러한 침사수로(10)를 거치면서 강우 유출수에 포함된 고형 오염물이 침사수로(10) 저면에 침강되는데, 슬러지(sludge) 형태로 침강되어 분리된 고형 오염물은 상부가 개방된 침사수로(10)의 주기적인 준설을 통하여 제거될 수 있다.
본 발명은 도 3을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 침사수로(10)와 여과수로(30)로 구분되어 구성되는데, 동 도면에서와 같이, 침사수로(10)의 유출단 즉, 침사수로(10)와 여과수로(30)의 연결부에는 스크린(20)이 설치되어, 침사수로(10)에서 미처 침강 처리되지 않은 부유 고형 오염물 및 표류 협잡물이 여과 처리된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스크린(20)은 경사지게 설치되어 스크린(20)을 통과하는 처리대상 원수의 여과면적을 극대화하게 되며, 처리대상 원수내 부유 고형 오염물에 비하여 상대적으로 부피가 큰 표류 협잡물을 효과적으로 포집하면서도 수로의 통수능(通水能)은 최대한 확보할 수 있도록 스크린(20) 상부의 망목(網目)을 하부에 비하여 크게 형성한다.
침사수로(10)를 통과하면서 1차 물리적 처리가 완료된 처리대상 원수는 여과수로(30)로 유입되어 자연 유하하면서 재차 여과 및 흡착처리를 거치게 되는데, 도 3 및 도 4에서와 같이, 여과수로(30)의 내부 저면에는 모래 등 세립(細粒) 여재가 충전된 섬유제 낭체(囊體)(40) 다수가 배열되며, 여과수로(30)의 수로벽에는 내측으로 돌출된 다수의 감세판(31)이 교호(交互) 설치된다.
본 발명의 낭체(40)는 코이어(coir), 황마 등의 섬유로 가공된 직물, 편물 또는 부직포 형태의 주머니에 모래 등의 세립 여재를 충전한 후 폐합 재봉한 것이다.
코이어(coir)란 코코넛(coconut)의 겉껍질에서 얻어지는 섬유를 일컫는 것으로 자연친화적일 뿐 아니라 내구성 또한 우수하며, 가공성이 양호하고 투수성이 뛰어난 특징이 있어, 시공성 및 여과특성이 우수한 교체형 여과재를 제작할 수 있다.
이러한 본 발명의 낭체(40)는 여과체로서의 기능뿐 아니라, 낭체(40)를 구성하는 섬유 자체 및 충전된 세립 여재간 공극을 통한 접촉산화(接觸酸化) 효과 또한 기대할 수 있으므로, 오염물의 정화 처리 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에서와 같이, 여과수로(30)의 양측 수로벽에는 내측으로 돌출된 다수의 감세판(31)이 교호로 설치되는데, 도 4의 여과수로(30) 종단면도에서 가상선으로 표시된 수면상태와 같이, 강우 유출량 증가에 따른 수위 및 유속 상승시 수로내 유수의 감세판(31) 충돌을 유도하여 일종의 사행(蛇行) 흐름을 형성하고, 이로써 여과수로(30)내 적정 유속을 유지하여 낭체(40)를 통한 여과, 흡착 및 접촉산화 효과를 소기의 수준 이상으로 유지할 수 있다.
이렇듯 여과수로(30)는 시점에 연결된 침사수로(10)로부터 유입된 강우 유출수를 여과 및 흡착 처리하는 기능을 주로 수행하게 되지만, 본 발명의 여과수로(30)는 일종의 개수로로서, 여과수로(30)가 도시 개활지 등 비점오염원을 형성하는 지역을 통과하는 경우 여과수로(30)의 측방에서 유입되는 강우 유출수에도 다량의 오염물이 함유될 수 있으며, 이에 본 발명에서는 입자상여재(59)가 적재된 적재판(50)을 여과수로(30) 상단에 결합하여 측방 유입되는 강우 유출수의 여과 및 접촉산화를 유도함으로써 비점오염원의 형성 지역을 막론한 정화 처리가 가능하도록 하였다.
즉, 도 3 및 도 4 상단의 A-A'선 단면도에서와 같이, 다수의 통공(51)이 형성된 적재판(50)을 자갈 등의 조립질(組粒質) 입자상여재(59)를 포설, 적재한 상태로 여과수로(30) 상단에 결합하여, 강우 유출수의 신속한 여과수로(30) 측방 유입 및 정화 처리가 가능하도록 한 것이다.
이러한, 본 발명 여과수로(30)의 낭체(40) 및 적재판(50)상 입자상여재(59)는 사용 기간의 경과에 따른 오염물 여과 및 흡착효과 저하시 간편하게 교체할 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7은 유도판(17)이 설치된 본 발명 침사수로(10)의 일 실시예를 도시한 것으로, 동 실시예를 통하여, 제한된 연장의 침사수로(10)를 통해서도 침사효과를 최대한 확보할 수 있다.
즉, 도 5 및 도 7에서와 같이, 침사수로(10) 내부에 침강면적을 확대함과 동시에 침강거리를 단축하여 고형 오염물의 고속 침전을 유도하는 경사 유도판(17)을 설치한 것으로, 강우 초기 유출로부터 강우 종료 후 침사수로(10)내 침전 슬러지의 준설에 이르는 전 과정을 순차 도시한 도 7을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 침사효율을 제고함은 물론 슬러지의 용이한 제거가 가능하도록 한 것이다.
침사수로(10)내 설치되는 경사 유도판(17)은 도 6에서와 같이, 침사수로(10)와 완전히 분리가 가능한 별도의 판체로 구성되는데, 이는 유도판(17)을 침사수로(10)에 고정된 형태로 구성할 경우, 침사수로(10) 저면에 침전된 슬러지의 준설에 심각한 애로점이 발생되기 때문이다.
도 6에서와 같이, 유도판(17)의 하단에는 원호형(圓弧形) 곡면부(18)가 형성되고, 침사수로(10)의 저판(11) 상면에는 상기 유도판(17) 곡면부(18)와 동일한 내경을 가지는 원호형 만곡홈(13)이 형성되며, 침사수로(10)의 측벽(12)에는 다수의 하부걸림턱(16)이 설치되어, 유도판(17)의 곡면부(18)는 침사수로(10) 저판(11)의 만곡홈(13)에 결합되고 유도판(17)의 상단부는 하부걸림턱(16)으로 지지되어 유도판(17)이 경사 설치되는 구조를 가지는데, 이로써 도 7의 하단 도면에서와 같이, 침사수로(10)의 슬러지 준설시 유도판(17)을 상측으로 회전시켜 침사수로(10) 저판(11) 상면이 노출되도록 함으로써 용이한 작업이 가능하다.
즉, 유도판(17) 상단부를 상방으로 인양하면 유도판(17)의 곡면부(18)가 침사수로(10) 저판(11)의 만곡홈(13)을 따라 활동하면서 유도판(17)이 하단 곡면부(18) 원호 및 침사수로(10) 저판(11) 만곡홈(13) 원호의 중심을 축으로 회전하게 되는 것이며, 이로써 유도판(17) 하단에 별도의 힌지(hinge) 부재를 구비하거나 육중한 콘크리트제 유도판(17)을 침사수로(10)로부터 완전히 탈거하지 않고도 간편한 준설 작업이 가능한 것이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 침사수로(10)의 양 측벽(12)에는 다수의 상부걸림턱(15) 및 하부걸림턱(16)이 부착되는데, 하부걸림턱(16)은 평상시 유도판(17)이 경사를 유지한 상태로 침사수로(10)내 결합, 거치될 수 있도록 고정하는 역할을 수행하며, 상부걸림턱(15)은 침사수로(10)의 준설시 도 7의 하단 도면에서와 같이 유도판(17)을 회전한 후 임시로 기립 상태를 유지하는 역할을 수행하게 된다.
이상에서와 같은 본 발명을 통하여, 강우 유출수의 배수 기능 및 비점오염 처리 기능을 겸비한 수로를 제공할 수 있으며, 이로써 배수로와 별도의 처리시설을 구축하지 않고도 비점오염물질의 효과적인 처리가 가능하다.
10 : 침사수로
11 : 저판
12 : 측벽
13 : 만곡홈
15 : 상부걸림턱
16 : 하부걸림턱
17 : 유도판
18 : 곡면부
20 : 스크린
30 : 여과수로
31 : 감세판
40 : 낭체(囊體)
50 : 적재판
51 : 통공
59 : 입자상여재
90 : 도로
91 : L형측구

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  3. 비점오염원 발생 지역을 집수구역으로 하는 비점오염 처리 수로로서, 완경사(緩傾斜)의 저판(11)과 저판(11) 양 측단의 측벽(12)으로 구성되는 침사수로(10)의 유입구는 비점오염원 발생 지역과 연결되고, 침사수로(10)의 유출구에는 상부가 개방된 여과수로(30)가 연결되며, 침사수로(10)와 여과수로(30)의 연결부에는 경사 스크린(20)이 설치되고, 여과수로(30)의 내부 저면에는 세립(細粒) 여재가 충전된 섬유제 낭체(囊體)(40) 다수가 배열되며, 여과수로(30)의 수로벽에는 내측으로 돌출된 다수의 감세판(31)이 교호(交互) 설치되어, 침사수로(10) 및 여과수로(30)를 통과하는 처리대상 원수내 오염물이 침전, 여과 및 흡착됨을 특징으로 하는 비점오염 처리 수로에 있어서,
    침사수로(10)의 내부에는 다수의 유도판(17)이 설치되되,
    유도판(17)의 하단에는 원호형(圓弧形) 곡면부(18)가 형성되고;
    침사수로(10)의 저판(11) 상면에는 상기 유도판(17) 곡면부(18)와 동일한 내경을 가지는 원호형 만곡홈(13)이 형성되며;
    침사수로(10)의 측벽(12)에는 다수의 하부걸림턱(16)이 설치되어, 유도판(17)의 곡면부(18)는 침사수로(10) 저판(11)의 만곡홈(13)에 결합되고 유도판(17)의 상단부는 하부걸림턱(16)으로 지지되어 유도판(17)이 경사 설치되고, 유도판(17) 상단부를 상방으로 인양하면 유도판(17)의 곡면부(18)가 침사수로(10) 저판(11)의 만곡홈(13)을 따라 활동하면서 유도판(17)이 회전함을 특징으로 하는 비점오염 처리 수로.
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