KR101198117B1 - 하천수 및 비점오염 정화장치 - Google Patents
하천수 및 비점오염 정화장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 하천수 및 비점오염 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하천수 및 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생하는 비점오염원을 정화할 수 있는 별도의 하천정화장치를 마련한 후, 하천수 및 비점오염원이 발생되면 상기 하천정화장치를 이루어는 일련의 시스템을 차례로 거치면서 하천수 오염물질 및 수변지역내 비점오염물질이 정화되게 하고, 미생물 및 식물의 생육에 적합한 환경을 제공하여 정화 효율이 더욱 극대화될 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생되는 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 내부에 장치된 제1섬유상 담체를 이용하여 비점오염원과 하천수에 포함된 부유물질 및 협잡물을 제거하는 침사분리조와; 상기 침사분리조를 통과하는 과정에서 부유물질 및 협잡물이 제거된 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 용존성 유기물질을 제거할 수 있도록 내부에 제2섬유상 담체가 설치되는 제1접촉조와; 제1접촉조를 통과한 비점오염원과 하천수가 상부로 유입되면 제1세라믹 담체에 식재된 수생식물은 영양염류 등을 제거하고, 영야염류 등이 제거된 부유물질 및 협잡물이 하부로 이동되면 유기성 오염물질 및 질소, 인 등을 제거하는 제3섬유상 담체가 구비되는 제2접촉조와; 내부에는 수생식물이 식재된 제2세라믹 담체가 형성된 상태에서 제2접촉조를 통과한 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 저농도 유기물 및 중금속등을 흡착 제거하는 제3접촉조와; 상기 제3접촉조를 통과하면서 내부에 슬러지가 침전되면 침전된 슬러지는 에어리프트를 이용하여 슬러지저장조에 임시 저장하고, 정화된 물은 외부(하천)로 방출시키는 침전방류조로 구성되는 것에 그 특징이 있다.
이를 위하여 본 발명은 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생되는 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 내부에 장치된 제1섬유상 담체를 이용하여 비점오염원과 하천수에 포함된 부유물질 및 협잡물을 제거하는 침사분리조와; 상기 침사분리조를 통과하는 과정에서 부유물질 및 협잡물이 제거된 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 용존성 유기물질을 제거할 수 있도록 내부에 제2섬유상 담체가 설치되는 제1접촉조와; 제1접촉조를 통과한 비점오염원과 하천수가 상부로 유입되면 제1세라믹 담체에 식재된 수생식물은 영양염류 등을 제거하고, 영야염류 등이 제거된 부유물질 및 협잡물이 하부로 이동되면 유기성 오염물질 및 질소, 인 등을 제거하는 제3섬유상 담체가 구비되는 제2접촉조와; 내부에는 수생식물이 식재된 제2세라믹 담체가 형성된 상태에서 제2접촉조를 통과한 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 저농도 유기물 및 중금속등을 흡착 제거하는 제3접촉조와; 상기 제3접촉조를 통과하면서 내부에 슬러지가 침전되면 침전된 슬러지는 에어리프트를 이용하여 슬러지저장조에 임시 저장하고, 정화된 물은 외부(하천)로 방출시키는 침전방류조로 구성되는 것에 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 하천수 및 비점오염 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하천수 및 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생하는 비점오염원을 정화할 수 있는 별도의 하천정화장치를 마련한 후, 하천수 및 비점오염원이 발생되면 상기 하천정화장치를 이루어는 일련의 시스템을 차례로 거치면서 하천수 오염물질 및 수변지역내 비점오염물질이 정화되게 하고, 미생물 및 식물의 생육에 적합한 환경을 제공하여 정화 효율이 더욱 극대화될 수 있도록 한 하천수 및 비점오염 정화장치에 관한 것이다.
최근 급속하게 오염이 진행되고 있는 하천을 정화하기 위한 정화 시스템으로 여러 가지 형태의 하천정화 시스템이 개발되고 있다. 하천정화를 위한 방법으로 미생물에 의한 흡착산화분해하는 생물학적 방법으로 자갈, 폐콘크리트 또는 폐타이어 등의 접촉여재를 충진하여 접촉여재 표면에 서식하는 미생물을 이용하여 오염물질을 제거하는 가갈접촉산화시스템과 끈상 접촉여재를 설치한 끈상접촉산화시스템이 있다. 그러나 상기한 접촉산화시스템등은 유입되는 오염물질 중에 유기물에는 비교적 우수한 제거능력을 발휘하지만, 하천의 부영양화를 야기시키는 질소, 인에 대한 제거효율은 미비한 것으로 알려져 있어 영양염류가 높은 하천정화에는 하천정화의 효과가 낮다.
상기한 문제점들을 해결하기 위해 근래에는 일정공간의 조 내부에 접촉여재를 충진한 후 식물을 식재하고 이에 하천수를 유입시켜 식물의 대사작용을 이용하여 오염물질을 제거하는 식생접촉산화법에 의한 하천정화 시스템이 개발되고 있다.
그러나 상기 식생접촉산화법을 이용한 하천정화시스템은 상기의 접촉산화법을 이용한 정화시스템에 비해 영양염류에 대한 제거효율은 뛰어나지만 접촉여재에 미생물이 서식하기에 충분한 비표면적을 제공하지 못하고 있으며, 식물의 생육에 적합한 환경을 제공하지 못함에 따라 만족할 만한 유기물 제거능을 발휘하지 못하고 있는 실정이며, 모래, 자갈 등을 채운 정화시스템의 경우에는 접촉여재의 공극이 협소하여 상기 공극의 폐색현상에 따른 악취발생 및 이를 교체하거나 세척해야하는 문제점이 있다.
또한 상기와 같은 신기술공법의 적용, 환경기초시설의 설치등으로 인해 점오염원에 의한 하천오염은 크게 줄었으나, 초기 강우 등 비점오염에 대한 처리는 아직 미비한 수준에 머물러 있으며, 특히 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생되는 비점오염원이 하천으로 유입되어 하천의 오염을 가중화시키고 있다.
상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 본 발명은 하천수 및 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생하는 비점오염원을 정화할 수 있는 별도의 하천정화장치를 마련한 후, 하천수 및 비점오염원이 발생되면 상기 하천정화장치를 이루어는 일련의 시스템을 차례로 거치면서 하천수 오염물질 및 수변지역내 비점오염물질이 정화되게 하고, 미생물 및 식물의 생육에 적합한 환경을 제공하여 정화 효율이 더욱 극대화될 수 있도록 한 하천수 및 비점오염 정화장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단은 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생되는 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 세라믹 담체가 충진된 제1섬유상 담체를 이용하여 비점오염원과 하천수에 포함된 부유물질 및 협잡물을 1차 제거하는 침사분리조와;
상기 침사분리조를 통과하는 과정에서 부유물질 및 협잡물이 제거된 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 미제거된 용존성 유기물질을 2차 제거할 수 있도록 침사분리조 내부에 세라믹 담체가 충진된 제2섬유상 담체가 설치되는 제1접촉조와;
제1접촉조를 통과한 비점오염원과 하천수가 상부로 유입되면 제1세라믹 담체에 식재된 수생식물은 영양염류 등을 제거하고, 영양염류 등이 제거된 부유물질 및 협잡물이 하부로 이동되면 미제거된 유기성 오염물질 및 질소, 인을 3차 제거되게 하는 제1세라믹 담체로 이루어진 제3섬유상 담체가 설치되는 제2접촉조와;
내부에는 수생식물이 식재된 제2세라믹 담체가 형성된 상태에서 제2접촉조를 통과한 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 수생식물과 제2세라믹 담체를 이용하여 저농도 유기물 및 중금속등을 흡착 제거하는 제3접촉조와;
상기 제3접촉조를 통과하면서 내부에 슬러지가 침전되면 침전된 슬러지는 에어리프트 펌프를 이용하여 슬러지저장조에 임시 저장하고, 정화된 물은 외부(하천)로 방출시키는 침전방류조로 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 하천수 및 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생하는 비점오염원을 정화할 수 있는 별도의 하천정화장치를 마련되어 있다. 따라서 하천수 뿐만 아니라 수변지역(하천주위의 공원, 체육시설 등)의 비점오염원을 동시에 제거할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명은 접촉산화방식과 식물정화방식을 혼합한 시스템이기 때문에 고농도의 유기물질 제거효과가 뛰어 날 뿐만 아니라 세라믹 담체에 의한 중금속 및 무기물질의 흡착능력 및 저농도 유기물제거 등에 효과적이다.
도1은 본 발명에 따른 하천정화장치가 하천에 설치된 상태를 나타낸 구성도.
도2는 본 발명에 따른 하천정화장치의 구성도.
도3은 본 발명에 따른 제1접촉조의 단면 구성도.
도4는 본 발명에 따른 제2접촉조의 단면 구성도.
도5는 본 발명에 따른 제3접촉조의 단면 구성도.
도2는 본 발명에 따른 하천정화장치의 구성도.
도3은 본 발명에 따른 제1접촉조의 단면 구성도.
도4는 본 발명에 따른 제2접촉조의 단면 구성도.
도5는 본 발명에 따른 제3접촉조의 단면 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 하천정화장치가 하천에 설치된 상태를 나타낸 구성도이고, 도2는 본 발명에 따른 하천정화장치의 구성도이다. 이는 하천주변에 침사분리조(100), 제1접촉조(200), 제2접촉조(300), 제3접촉조(400), 침전방류조(500), 슬러지저장조(600)가 설치되고, 상기한 장치들을 통하여 하천수 및 비점오염원이 유입된 후, 상기의 장치를 차례로 거치면서 정화된 하천수 및 비점오염원이 하천으로 방출되는 상태를 나타내고 있다.
상기와 같은 하천정화장치는 하천의 하도, 둔치, 제방외부지역 등 수변구역 등에 설치할 수 있는데, 특히 대형 수중보가 설치된 하천에 있어서 인공어도 및 수변 공원을 조성하기 위해 설치된 우회하천, 체육시설 및 주차장등이 설치되어 오염물질 및 중금속등 비점오염원이 다량 유입되는 둔치에 설치하는 것이 효과적이다. 비점오염원 및 하천수는 맨홀 및 수중펌프가 설치하지 않도록 자연유하방식으로 유입되도록 조성하는게 바람직하다.
유입된 하천수 또는 비점오염원내에 함유된 부유물질 및 협잡물을 제거하기 위해 최초 침사분리조(100)로 유입되고, 침사분리조(100)에서 부유물질이 제거된 하천수는 제1접촉조(200), 제2접촉조(300), 제3접촉조(400)를 차례로 통과하면서 유기물질 및 영양염류, 중금속등이 제거되고, 이후 침전방류조(500)로 유입되어 탈리된 미생물 등이 침전제거되어 하천으로 자연 방류되는 기본 원리를 갖는다.
상기와 같은 침사분리조(100)는 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생되는 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 내부에 장치된 제1섬유상 담체(110)를 이용하여 비점오염원과 하천수에 포함된 부유물질 및 협잡물을 1차 제거한다. 상기 제1섬유상 담체(110) 내부에는 세라믹 담체가 충진 사용되고, 내부에 충진된 세라믹 담체를 통하여 비점오염원과 하천수에 포함된 부유물질 및 협잡물을 제거하도록 하였다.
도3은 본 발명에 따른 제1접촉조의 단면 구성도로써, 제1접촉조(200)는 침사분리조(100)를 통과하는 과정에서 부유물질 및 협잡물이 제거된 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 미제거된 용존성 유기물질을 2차 제거할 수 있도록 내부에 제2섬유상 담체(210)가 설치 사용된다. 상기 제2섬유상 담체(210) 내부에는 세라믹 담체가 충진 사용되고, 내부에 충진된 세라믹 담체를 통하여 용존성 유기물질을 제거할 수 있도록 하였다.
여기서, 제1섬유상 담체(110)와 제2섬유상 담체(210)에 충진 사용되는 세라믹 담체는 제1세라믹 담체(320)와 제2세라믹 담체(410)와 같은 동일한 세라믹 담체이다.
도3은 본 발명에 따른 제1접촉조의 단면 구성도로써, 제1접촉조(200)는 침사분리조(100)를 통과하는 과정에서 부유물질 및 협잡물이 제거된 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 미제거된 용존성 유기물질을 2차 제거할 수 있도록 내부에 제2섬유상 담체(210)가 설치 사용된다. 상기 제2섬유상 담체(210) 내부에는 세라믹 담체가 충진 사용되고, 내부에 충진된 세라믹 담체를 통하여 용존성 유기물질을 제거할 수 있도록 하였다.
여기서, 제1섬유상 담체(110)와 제2섬유상 담체(210)에 충진 사용되는 세라믹 담체는 제1세라믹 담체(320)와 제2세라믹 담체(410)와 같은 동일한 세라믹 담체이다.
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도4는 본 발명에 따른 제2접촉조의 단면 구성도로써, 제2접촉조(300)는 제1접촉조(200)를 통과한 비점오염원과 하천수가 상부로 유입되면 제1세라믹 담체(320)에 식재된 수생식물은 영양염류 등을 제거하고, 영양염류 등이 제거된 부유물질 및 협잡물이 하부로 이동되면 유기성 오염물질 및 질소, 인을 3차 제거되게 하는 제1세라믹 담체(320)로 이루어진 제3섬유상 담체(310)가 설치되는 된다.
도5는 본 발명에 따른 제3접촉조의 단면 구성도로써, 제3접촉조(400) 내부에는 수생식물이 식재된 제2세라믹 담체(410)가 형성된 상태에서 제2접촉조(300)를 통과한 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 저농도 유기물 및 중금속등을 흡착 제거하는 역할을 수행한다.
상기와 같은 제1접촉조(200), 제2접촉조(300), 제3접촉조(400) 내부 바닥에는 정화과정에서 소비되는 산소농도를 공급할 수 있도록 산기관(700)이 각각 설치 사용된다.
여기서, 제1세라믹 담체(320)와 제2세라믹 담체(410)는 수생식물의 뿌리를 지지하는 역할 뿐만 아니라 미생물의 서식공간을 확보하는 미생물 담체의 역할을 수행하여 저농도 유기물뿐만 아니라 중금속등을 흡착하여 제거하는 기능을 한다.
또한 수생식물 지지대 역할을 하는 제1,2세라믹 담체(320)(410)는 황토 및 음식물쓰레기 등 유기성 물질을 혼합하여 제작된 것으로서 보다 상세히 설명하면 황토, 백토, 점토 및 고령토가 각각 일정비율을 이루어 첨가되어 미생물의 친화력을 증대시키면서 부착속도가 증가되어 그만큼 미생물막 형성시간이 단축되는 것과 동시에 일단 형성된 미생물 막은 그 미생물 부착성능이 우수하여 미생물이 박리되어 떨어져 나가는 탈리현상을 방지하게 되며, 높은 기공율과 다공성을 형성하여 하천수 내의 유기물질뿐만 아니라 중금속의 흡착능력이 뛰어나다.
상기 제1,2세라믹 담체(320)(410)의 형상은 원통형 모양으로 비표면이 클 뿐만 아니라 공극율이 높아 담체의 폐색현상이 발생하지 않아 교체 및 역세 등이 필요하지 않는 효과가 있다.
침전방류조(500)는 제3접촉조(400)를 통과하면서 내부에 슬러지가 침전되면 에어리프트로 침전된 슬러지를 제거함과 동시에 정화된 물을 외부로 방출시키며, 슬러지저장조(600)는 침전방류조(500) 내부에 침전된 슬러지가 에어리프트 펌프를 통하여 임시 저장되도록 구성된다.
여기서, 침사분리조(100)와 침전방류조(500)에 침전된 슬러지는 별도의 에어리프트 펌프(도시하지 않음)를 통하여 슬러지저장조(600)에 임시 저장되고, 저장된 슬러지는 주기적으로 제거되도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명은 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생되는 비점오염원과 하천수는 침사분리조(100) 내부로 유입되고, 침사분리조(100) 내부로 유입된 하천수 및 비점오염원은 제1섬유상 담체(110)의 세라믹 담체를 통하여 부유물질 및 협잡물이 1차 제거된다. 이때 제1섬유상 담체(110)에 걸러진 부유물질 중 비중이 높은 물질은 침강되고 퇴적된 슬러지는 에어리프트 펌프를 통하여 슬러지저장조(600)에 임시 저장된다.
침사분리조(100)를 통과하는 과정에서 부유물질 및 협잡물이 제거된 비점오염원과 하천수가 제1접촉조(200) 내부로 유입되면 세라믹 담체가 충진된 제2섬유상 담체(210)는 침사분리조(100)에서 미제거된 용존성 유기물질을 2차 제거한 후, 제2접촉조(300) 상부로 이동시킨다.
비점오염원과 하천수가 제2접촉조(300) 상부로 유입되면 제1세라믹 담체(320)에 식재된 수생식물은 영양염류 등을 제거하고, 영양염류 등이 제거된 부유물질 및 협잡물이 하부로 이동되면 제1세라믹 담체(320)는 침사분리조(100), 제접촉조(300)에서 제거하지 못한 미제거된 유기성 오염물질 및 질소, 인을 3차 제거한다.
제2접촉조(300)를 통과한 비점오염원과 하천수가 제3접촉조(400) 내부로 유입되면 제2세라믹 담체(410)는 저농도 유기물 및 중금속등을 흡착 제거한 후 침전방류조(500)로 이동시킨다. 이때 제3접촉조(400)를 통과하면서 내부에 슬러지가 침전되면 에어리프트 펌프를 이용하여 침전된 슬러지는 슬러지저장조(600)로 이동시키고, 정화된 물만 외부(하천)로 방출시키는 것이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 ; 침사분리조 110 ; 제1섬유상 담체
200 ; 제1접촉조 210 ; 제2섬유상 담체
300 ; 제2접촉조 310 ; 제3섬유상 담체
320 ; 제1세라믹 담체 400 ; 제3접촉조
410 ; 제2세라믹 담체 500 ; 침전방류조
600 ; 슬러지저장조 700 ; 산기관
100 ; 침사분리조 110 ; 제1섬유상 담체
200 ; 제1접촉조 210 ; 제2섬유상 담체
300 ; 제2접촉조 310 ; 제3섬유상 담체
320 ; 제1세라믹 담체 400 ; 제3접촉조
410 ; 제2세라믹 담체 500 ; 침전방류조
600 ; 슬러지저장조 700 ; 산기관
Claims (1)
- 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생되는 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 세라믹 담체가 충진된 제1섬유상 담체(110)를 이용하여 비점오염원과 하천수에 포함된 부유물질 및 협잡물을 1차 제거하는 침사분리조(100)와;
상기 침사분리조(100)를 통과하는 과정에서 부유물질 및 협잡물이 제거된 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 미제거된 용존성 유기물질을 2차 제거할 수 있도록 침사분리조(100) 내부에 세라믹 담체가 충진된 제2섬유상 담체(210)가 설치되는 제1접촉조(200)와;
제1접촉조(200)를 통과한 비점오염원과 하천수가 상부로 유입되면 제1세라믹 담체(320)에 식재된 수생식물은 영양염류 등을 제거하고, 영양염류 등이 제거된 부유물질 및 협잡물이 하부로 이동되면 미제거된 유기성 오염물질 및 질소, 인을 3차 제거되게 하는 제1세라믹 담체(320)로 이루어진 제3섬유상 담체(310)가 설치되는 제2접촉조(300)와;
내부에는 수생식물이 식재된 제2세라믹 담체(410)가 형성된 상태에서 제2접촉조(300)를 통과한 비점오염원과 하천수가 내부로 유입되면 수생식물과 제2세라믹 담체(410)를 이용하여 저농도 유기물 및 중금속등을 흡착 제거하는 제3접촉조(400)와;
상기 제3접촉조(400)를 통과하면서 내부에 슬러지가 침전되면 침전된 슬러지는 에어리프트 펌프를 이용하여 슬러지저장조(600)에 임시 저장하고, 정화된 물은 외부(하천)로 방출시키는 침전방류조(500)로 구성되는 것을 특징으로 하는 하천수 및 비점오염 정화장치.
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