KR101349613B1 - Ｌｉｄ 기법적용 선진모래여과장치 - Google Patents

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KR101349613B1
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(주)웸스
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    • C02F2003/001—Biological treatment of water, waste water, or sewage using granular carriers or supports for the microorganisms

Abstract

본 발명은 강우유출수 처리를 위한 LID(Low Impact Development) 기법적용 선진모래여과장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강우시 유출되는 강우유출수를 차집·저장한 후 모래 여과층을 통과시켜 비점오염을 저감시키고 기존 우수처리장치와 함께 활용 가능함으로써 범용성을 높일 수 있도록 하며, 특히, 공극을 가지는 화산암을 사용한 바이오 셀(Bio-Cell)을 적용하여 물리적방법인 입자성물질의 제거뿐만 아니라 미생물에 의한 생물학적 처리도 가능하게 함으로써 영양염류 등의 오염물질도 제거가 가능하여 용존성 영양염류에 의한 하천 및 생태계의 부영양화 방지에 일조할 수 있고, 또한, 설치조건 등의 제약이 작아 대부분의 지역에 적용가능하고, 고도로 개발된 지역에 이상적이며, 유지관리의 편의성을 위해 하부에 25 ~ 40cm 깊이의 '하부관리 공간'을 설치함으로써 유지 및 보수 관리가 용이하도록 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치에 관한 것이다.

Description

ＬＩＤ 기법적용 선진모래여과장치{Low Impact Development Based Advanced Sand Filter}
본 발명은 강우유출수 처리를 위한 LID(Low Impact Development)기법적용 선진모래여과장치에 관한 것으로, 강우시 유출되는 강우유출수를 차집·저장한 후 모래 여과층을 통과시켜 비점오염을 저감시키고 기존 우수처리장치와 함께 활용 가능함으로써 범용성을 높일 수 있도록 한 강우유출수 처리를 위한 LID 기법적용 선진모래여과장치에 관한 것이다.
특히, 공극을 가지는 화산암을 사용한 바이오 셀(Bio-Cell)은 물리적방법인 입자성물질의 제거뿐만 아니라 미생물에 의한 생물학적 처리도 가능하게 함으로써 영양염류 등의 오염물질도 제거가 가능하여 용존성 영양염류에 의한 하천 및 생태계의 부영양화 방지에 일조할 수 있는 강우유출수 처리를 위한 LID 기법적용 선진모래여과장치에 관한 것이다.
또한, 설치조건 등의 제약이 작아 대부분의 지역에 적용가능하고, 고도로 개발된 지역에 이상적이며, 유지관리의 편의성을 위해 하부에 25 ~ 40cm 깊이의 '하부관리 공간'을 설치함으로써 유지 및 보수 관리가 용이한 강우유출수 처리를 위한 LID 기법적용 선진모래여과장치에 관한 것이다.
수비점오염원은 오염물질의 발생지점이 특정된 한지점이 아닌 면적으로 광범위하게 분포하여 기존의 처리시설에 의해 처리되지 않고 유출되는 것으로 일반적으로 강우에 의해 유출되기 때문에 일간·계절간 배출량 변화가 크고 예측과 정량화가 어려우며 인위적 조절이 어려운 기상조건, 지질, 지형 등에 영향을 받는 특성을 지니고 있다.
특히 이러한 비점오염물질은 강우 시 가축분뇨, 농약, 비료 및 토양의 침식으로 인한 부유물질과 질소와 인 등의 영양물질이 많이 포함되어 있어 하천이나 호소의 부영양화의 주범으로 알려져 있으며, 다양한 요인에 따라 발생정도가 다르므로 시간적·공간적 특성에 따른 발생오염물의 정량화가 매우 어려우며, 점오염원에 비해 오염도가 낮지만 절대량이 크기 때문에 비점오염원의 관리가 이루어지지 않고서는 수계환경의 개선 및 수질환경기준을 달성하기 어려운 실정으로 하천 및 호소의 수질개선을 위해서는 우수유출수에 대한 적극적인 관리가 필요하다.
이와 같은 문제점으로 종래의 기술로써 특허문헌 1에서는 측구 또는 자연수로 등의 하부에 설치되어 초기우수를 유입하고 이를 사이폰 원리에 의해 여과하여 다시 측구 또는 자연수로로 배출함과 동시에 여과시 침전된 슬러지 등을 효과적으로 청소 할 수 있는 측구용 초기 우수처리장치에 관한 것으로서, 상기 측구의 위어에 의해서 차집된 초기우수를 배플을 통해 유입하여 상기 초기우수에서 부유물 및 침전물을 처리하는 전처리조와; 상기 전처리조로부터 상기 초기우수를 공급받아 여과처리하는 여재층, 상기 여재층 내부에 매설되되 입구측은 상기 전처리조에 돌출되는 제1유공관 및 상기 여재층 내부에 매설되며 상기 제1유공관의 상부에 구비되고 입구측은 상기 전처리조에 돌출되되 상기 입구측은 캡에 의해 폐쇄되는 제2유공관으로 구성되는 여과조 및; 상기 여과조의 제1유공관의 타측 단부 및 제2유공관의 타측 단부가 돌출되되 상기 제1유공관은 캡에 의해 폐쇄되어 상기 제2유공관으로부터 여과된 초기우수를 유입받아 상기 유입된 초기우수를 배플을 통해 다시 측구 또는 자연수로로 배출하여 하류 지역의 수질오염을 방지하며, 여과처리시 침전된 슬러지 등을 효과적으로 청소 할 수 있는 것을 제안하고 있다.
이와 같은 "측구용 초기우수 처리장치"는 초기우수를 유입하여 이를 여과 처리하여 배출하고 강우 발생시에는 이를 유입하지 않고 바이패스 시키는 구조이므로 비점오염원 발생특성의 불확실성에 따른 오염물질의 변동시 바이패스관을 통해 오염물질이 하천으로 유입되어 초기우수로 인한 환경오염이 발생하는 문제점이 있었다.
특허문헌 2에서는 강우유출수가 유입되는 유입관을 구비하고, 상기 유입관을 통해 유입된 원수가 일정량 채워지는 내부공간을 갖추어 원수에 포함된 오염물질을 침전처리하는 침전조 ; 상기 침전조에 설치된 월류관을 통해 유입된 원수가 일정량 채워지는 내부공간을 갖추고, 상기 원수에 포함된 미세 오염물질을 여과하는 복수개의 필터부재가 조립되는 배출관을 저부에 구비하는 여과조;를 포함하고, 상기 필터부재는 투수성 벽체를 구비하는 중공형 외통과 투수성 벽체를 구비하는 중공형 내통을 구비하고, 상기 내통과 외통과의 충진공간에 원수에 포함된 오염물질을 흡착제거하도록 일정량의 여재를 충진하고, 상단이 밀폐된 필터부재의 하부단에는 상기 배출관에 구비된 피결합구에 착탈가능하게 조립되는 결합구를 갖추어 상기 여재를 통과하면서 오염물질이 제거된 후 상기 내통을 따라 하향 배출되는 하향류의 처리수를 배출관을 통해 외부로 배출되는 것을 제안하고 있다.
이와같은 "카트리지필터를 이용한 비점 오염원 여과처리장치"는 여재를 충진하는 방식으로 입자상물질만 제거할 수 있다는 단점이 있었다.
: 대한민국 등록특허공보 제10-1052546호 "측구용 초기우수 처리장치" : 대한민국 등록특허공보 제10-0951098호 "카트리지필터를 이용한 비점 오염원 여과처리장치"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 장치형 처리장치의 장점인 입자성 물질제거 효율과 생물학적 방법의 장점인 용존성 물질제거와 식생형장치의 장점인 유출계수감소를 통하여 홍수방재와 수질환경개선에 도움을 줄 수 있도록 한 새로운 형태의 초기우수처리를 위한 LID 기법적용 선진모래여과장치를 제공하는데 있다.
특히, 화산암을 사용한 Bio-Cell은 입자성 물질과 용존성물질 모두 제거하기 때문에 초기강우유출수에 의한 오염을 방지하여 하천 및 생태계의 부영양화 방지에 일조할 수 있는 LID 기법적용 선진모래여과장치를 제공하는데 있다.
또한, 설치조건 등의 제약이 작아 대부분의 지역에 적용가능하고, 고도로 개발된 지역에 이상적이며, 유지관리의 편의성을 위해 하부에 25 ~ 40cm 깊이의 '하부관리공간'을 설치함으로써 유지 및 보수 관리가 용이한 강우유출수 처리를 위한 LID 기법적용 선진모래여과장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 강우유출수에 포함된 비점오염물질을 저감시키고, 여과된 우수를 지하(110)로 공급되도록 하기 위한 모래여과장치에 있어서,
노면(120)의 하측에 설치되는 것으로, 내부에 제 1 여과층(151), 제 2 여과층(152), 유량분배관(40)관, 제 3 여과층(153) 및 하부관리공간(130)을 수용하는 필터박스(60); 및
상기 필터박스(60)와 연통하는 침전조(80);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치를 과제의 해결 수단으로 한다.
여기서, 상기 필터박스(60)는,
기초하부(62)의 둘레를 따라 측면부(61)가 형성되어, 상부가 개방된 박스형태를 가지는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제 1 여과층(151)은,
노면(120)의 하측에 설치되는 LID블럭 결합체(10); 및
상기 LID블럭 결합체(10)의 하측에 설치되는 모래층(20);을 포함하여 구성되되,
상기 LID블럭 결합체(10)는 복수의 LID 블럭이 결합되어 구성되는 것으로, 각 LID 블럭에는 우수저류공간(12)이 형성되며, 각 LID 블럭 사이에는, 상부(141)에서 하부(142)로 갈수록 그 두께가 얇아지는 스페이스(140)가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 여과층(152)은,
상기 제 1 여과층(151)의 하측에 설치되는 제 1 바이오 셀(Bio-Cell)(30)로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유량분배관(40)은,
상기 침전조(80)와 연통하는 것이 바람직하다.
또한, 제 3 여과층(153)은,
상기 유량분배관(40)의 하측에 설치되는 제 2 바이오 셀(50)로 이루어지되,
상기 제 2 바이오 셀(50)은 내부공간(51)에 화산암(52)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 침전조(80)는,
강우유출수를 공급받기 위한 유입부(90);
상기 필터박스(60) 내부의 유량분배관(40)과 연통하는 유입관(91); 및
상기 필터박스(60) 내부의 하부관리공간(130)과 연통하는 정류공(70);을 포함하여 구성되되,
상기 정류공(70)의 일단에는 바이패스(By-Pass)관(100)이 설치되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 하부관리공간(130)은,
25 ~ 40cm의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 강우유출수 처리를 위한 모래여과장치에 의하면, 도로 주변 및 지하공간을 이용하여 강우시 발생되는 강우유출수 내 비점오염을 저감시키고 기존의 우수저류지시설과 연계하여 강우유출수 처리가 가능함으로 기존의 시설과 연계 가능한 효과가 있다.
특히, 바이오 셀을 이용한 여과층을 형성하므로써 강우유출수에 포함되는 입자성 비점오염물질 뿐만 아니라 분해가능한 물질의 생물학적 오염물질제거 효과도 있기 때문에 하천으로 유입시 생물학적산소요구량을 감소시켜 하천 및 생태계의 보호에 일조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하부에 하부관리공간을 형성하여 퇴적물의 수거 및 제작 및 설치 비용을 절감할 수 있고, 유지 및 보수 관리가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 분해사시도
도 2는 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 단면사시도
도 3은 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치가 설치된 노면의 사시도
도 4는 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 LID블럭 결합체에 사용되는 스페이스의 사시도
도 5는 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 제 2 바이오 셀의 사시도
도 6은 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 LID블럭 결합체에 사용되는 LID 블록의 사시도
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 LID 기법적용 선진모래여과장치에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 분해사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 단면사시도이며, 도 3은 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치가 설치된 노면의 사시도이고, 도 4는 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 LID블럭 결합체에 사용되는 스페이스의 사시도이며, 도 5는 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 제 2 바이오 셀의 사시도이고, 도 6은 도 1에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치의 LID블럭 결합체에 사용되는 LID 블록의 사시도이다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명은 강우유출수에 포함된 비점오염물질을 저감시키고, 여과된 우수를 지하(110)로 공급되도록 하기 위한 모래여과장치에 있어서, 필터박스(60) 및 침전조(80)를 포함하여 구성된다.
상기 필터박스(60)는 기초하부(62)의 둘레를 따라 측면부(61)가 형성되어 상부가 개방된 박스형태를 가지게 되며, 박스형태의 내부에 제 1 여과층(151), 제 2 여과층(152), 유량분배관(40)관, 제 3 여과층(153) 및 하부관리공간(130)을 수용하게 된다.
이때, 후술되어질 상기 제 1 여과층(151)의 LID블럭 결합체(10)가 필터박스(60)의 최상측에 수용되어, 노면(120)의 바로 아래 위치하게 된다.
한편, 상기 제 1 여과층(151)은, 입자성 물질을 제거하기 위한 전처리 여과층으로써, LID블럭 결합체(10) 및 모래층(20)을 포함하여 구성된다.
상기 LID블럭 결합체(10)는, 후술되어질 모래층(20)과 함께 우수에 포함된 협잡물 및 부유물을 걸러내어 우수를 통과시키기 위한 것으로 황토로 이루어지는 복수의 LID 블럭이 결합되어 구성되며, 각 LID 블럭 사이에는, 상부(141)에서 하부(142)로 갈수록 그 두께가 얇아지는 스페이스(140)가 설치되어 틈새투수를 유도할 뿐만 아니라 상기 LID 블럭에 우수저류공간(12)이 형성되어 우수저류공간(12)에 강우유출수를 저장함으로써 강우유출수의 지표유출을 감소시킬 수 있게 된다.
상기 모래층(20)은, 상기 LID블럭 결합체(10)와 함께 초기 우수의 유출에 포함된 협잡물 및 부유물을 제거하기 위해 상기 LID블럭 결합체(10)의 하측에 위치한다.
여기서, LID(저영향개발 : Low Impact Development)란 개발이전의 수문순환 상태를 모사하여 개발로 인한 영향을 최소화하고 물 순환구조를 개선하기 위한 것으로 최근 강우 유출관리의 키워드가 되는 공지된 기술이다.
상기 제 2 여과층(152)은, 상기 제 1 여과층(151)에서 제거되지 않은 입자성 물질 및 생분해물질을 분해하기 위한 여과층으로써, 제 1 바이오 셀(Bio-Cell)(30)로 이루어진다.
여기서 제 1 바이오 셀은, 표면에 생물막이 형성된 미생물 접촉층을 의미하는 것으로, 통상의 공지 또는 출시된 바이오 셀을 모두 적용할 수 있다.
즉, 상기 제 1 바이오 셀(30)에 의해 LID블럭 결합체(10) 및 모래층(20)으로 이루어진 제 1 여과층(151)에서 제거되지 않은 오염물질을 유입되도록 하여 강우유출수에 포함되어 있는 입자성 물질 및 생분해물질의 분해 역할을 한다.
따라서, 상기 LID블럭 결합체(10), 모래층(20) 및 제 1 바이오 셀(Bio-Cell)(30)이 순차적으로 설치됨으로써, 상기 제 1 여과층(151) 및 제 2 여과층(152)에 의해 강우유출수에 포함된 협잡물 및 부유물을 1차적으로 걸러낸다.
상기 유량분배관(40)관은, 후술되어질 침전조(80)와 유입관(91)을 매개로 연통하여 침전조(80)로부터 유입되는 강우유출수의 유량을 분산화시키기 위한 것으로, 상기 유량분배관(40)에 의해 유량이 분산된 강우유출수는 후술되어질 제 3 여과층(153)으로 이송된다.
상기 제 3 여과층(153)은, 미처리된 오염물질을 여과시키기 위한 생물학적 여과층으로써, 상기 유량분배관(40)의 하측에 설치되는 제 2 바이오 셀(50)로 이루어지되, 상기 제 2 바이오 셀(50)은 내부공간(51)에 화산암(52)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 화산암은 비점오염물질의 여과·흡착·분해능력을 가지는 여재로써, 상기 공극을 가지는 화산암이 포함된 제 2 바이오 셀(50)에 의해 물리적 방법인 입자성 물질의 제거뿐만 아니라 생물학적 처리도 가능하게 된다.
즉, 모래와 같은 작은 입자로 구성되는 제 1 여과층(151)과, 상기 제 1 여과층(151)에 비해 생물학적 처리능력을 가진 제 2 여과층(152) 및 상기 제 2 여과층(152)에 비해 여과·흡착·분해능력이 큰 제 3 여과층(153)으로 이루어짐에 따라 상기 제 1 여과층(151) 및 제 2 여과층(152)에 의해 강우유출수에 포함된 협잡물 및 부유물을 1차적으로 걸러내고, 상기 제 3 여과층(153)에 의해 2차적으로 걸러져 여과시킬 수 있다.
상기 침전조(80)는, 유입부(90)에서 유입되는 강우유출수를 유입관(91)을 통해 유량분배관(40)으로 이송하여 여과처리를 하게 되며, 설계용량을 초과한 강우유출수는 바이패스관(100)이 설치된 정류공(70)을 통해 필터박스(60)의 하부관리공간(130)으로 유도 및 유입된 후, 지하(110)로 보내진다.
상기 하부관리공간(130)은 상기와 같이 필터박스(60) 및 침전조(80)를 거친 우수를 공급받는 공간으로써 25 ~ 40cm의 깊이를 가지며, 정류공(70)의 폐색시 유지관리의 편의성을 제공한다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치에서 강우유출수가 유입되어 여과되는 과정을 살펴보면, 초기우수가 유입되면 1차적으로 LID블록(10) 및 모래층(20)에서 우수에 포함된 협잡물 및 부유물을 걸러내어 우수를 통과시킨 후, 제 1 바이오 셀(30)에 의해 2차적으로 여과되고, 제 1 바이오셀(30)에서 여과된 우수는 제 2 바이오셀(50)에서 한번 더 여과되어 정류공(70)을 통해 지하(110)로 배수되어진다.
또한, 유입부(90)에서 유입된 강우유출수는 침전조(80)에서 유입관(91)을 통해 유량분배관(40)으로 유입되어 제 2 바이오셀(50)을 거쳐 하부관리공간(130)으로 보내지며, 설계용량을 초과한 강우유출수 역시 바이패스관(100)이 설치된 정류공(70)을 통해 필터박스(60)의 하부관리공간(130)으로 유도 및 유입된 후, 지하(110)로 보내진다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 기법적용 선진모래여과장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : LID블럭 결합체 12 : 우수저류공간
20 : 모래층 30 : 제 1 바이오 셀
40 : 유량분배관 50 : 제 2 바이오 셀
51 : 내부공간 52 : 화산암
60 : 필터박스 61 : 측면부
62 : 기초하부 70 : 정류공
80 : 침전조 90 : 유입부
91 : 유입관 100: 바이패스관
120 : 노면 130 : 하부관리공간
140 : 스페이스 141 : 상부
142 : 하부 151 : 제 1 여과층
152 : 제 2 여과층 153 : 제 3 여과층

Claims (8)

  1. 강우유출수에 포함된 비점오염물질을 저감시키고, 여과된 우수를 지하(110)로 공급되도록 하기 위한 모래여과장치에 있어서,
    노면(120)의 하측에 설치되는 것으로, 내부에 제 1 여과층(151), 제 2 여과층(152), 유량분배관(40)관, 제 3 여과층(153) 및 하부관리공간(130)을 수용하는 필터박스(60); 및
    상기 필터박스(60)와 연통하는 침전조(80);를 포함하여 구성되되,
    상기 제 1 여과층(151)은,
    노면(120)의 하측에 설치되는 LID블럭 결합체(10); 및
    상기 LID블럭 결합체(10)의 하측에 설치되는 모래층(20);을 포함하여 구성되며,
    상기 LID블럭 결합체(10)는 복수의 LID 블럭이 결합되어 구성되는 것으로, 각 LID 블럭에는 우수저류공간(12)이 형성되며, 각 LID 블럭 사이에는, 상부(141)에서 하부(142)로 갈수록 그 두께가 얇아지는 스페이스(140)가 설치되는 것을 특징으로 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필터박스(60)는,
    기초하부(62)의 둘레를 따라 측면부(61)가 형성되어, 상부가 개방된 박스형태를 가지는 것을 특징으로 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 여과층(152)은,
    상기 제 1 여과층(151)의 하측에 설치되는 제 1 바이오 셀(Bio-Cell)(30)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 유량분배관(40)은,
    상기 침전조(80)와 연통하는 것을 특징으로 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    제 3 여과층(153)은,
    상기 유량분배관(40)의 하측에 설치되는 제 2 바이오 셀(50)로 이루어지되,
    상기 제 2 바이오 셀(50)은 내부공간(51)에 화산암(52)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 침전조(80)는,
    강우유출수를 공급받기 위한 유입부(90);
    상기 필터박스(60) 내부의 유량분배관(40)과 연통하는 유입관(91); 및
    상기 필터박스(60) 내부의 하부관리공간(130)과 연통하는 정류공(70);을 포함하여 구성되되,
    상기 정류공(70)의 일단에는 바이패스(By-Pass)관(100)이 설치되는 것을 특징으로 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하부관리공간(130)은,
    25 ~ 40cm의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 LID 기법적용 선진모래여과장치.
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