KR101556183B1 - 비점오염 처리시설 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잔류수를 이용하여 자동으로 역세척이 가능할 뿐만 아니라, 역세척 시에 잔류수를 제거하는 기능을 하는 비점오염 처리시설에 관한 것으로서,
정체수면 아래의 정체수공간(V)이 형성되고, 상기 정체수공간의 정체수를 배출하기 위한 펌프(P)와 정체수배출관(70)을 더 포함하되, 비점오염처리부는 전처리조(200)와 여과조(300)를 포함하고, 상기 전처리조의 내부에는 스크린(210)이 설치되고, 상기 여과조에는 여과부(310)가 설치되며, 상기 전처리조 내의 처리대상수의 흐름은 상향흐름과 하향흐름이 공존할 수 있는 혼합형인 것을 특징으로 하는 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설을 개시하여,
전처리조의 처리능력을 향상시키고 여과조의 처리부하를 줄여, 여재의 수명을 연장하고 처리효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 용이하게 장치형 비점오염 저감시설을 활용할 수 있도록 한다.

Description

비점오염 처리시설{NON-POINT POLLUTION REDUCING SYSTEM}

본 발명은 비점오염 처리시설에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 잔류수를 이용하여 자동으로 역세척이 가능할 뿐만 아니라, 역세척 시에 잔류수를 제거하는 기능을 하는 비점오염 처리시설에 관한 것이다. 또한, 전처리조와 여과조에서의 스크린 및 여과부의 효율적인 구조에 관한 것이기도 하다.

수질 오염원은 오염원의 성격에 따라 점오염원과 비점오염원으로 분류되는데, 점오염원은 오염 배출을 명확히 확인할 수 있는 점으로부터 하수구나 도랑 등의 형태로 배출되는 오염원이고, 비점오염원은 넓은 지역으로부터 빗물 등에 의해 씻기면서 배출되어 정확히 어디가 배출원인지 알기 어려운 산재된 오염원으로부터 배출되는 것을 의미한다.
일반적으로 비점오염원은 비특정 오염원, 면오염원, 이동오염원 또는 기타수질오염원이라고도 하며, 점오염원이 특정한 배출경로를 가진 것과는 달리 도시 노면배수나 농경지배수와 같이 불특정한 배출경로를 통해 비점오염물질을 발생시키는 장소 또는 지역을 가리킨다. 여기서, 상기 비점오염물질은 주로 비가 올 때 지표면 유출수와 함께 유출되는 오염물질로서 농지에 살포된 비료나 농약, 토양침식물, 축사유출물, 교통오염물질, 도시지역의 먼지와 쓰레기, 자연동식물의 잔여물, 지표면에 떨어진 대기오염물질 등을 말한다.
최근 정확한 유출 경로를 확인하기가 어렵고 또 오염물질의 유입이 비지속적으로 이루어지는 도로, 주차장 등에서 발생하는 비점오염물에 대한 관리를 강화하고 있다. 구체적으로, 도로면에는 대기 중에 부유중인 먼지나 이들 먼지에 함유되어 있는 중금속 등이 낙하되어 퇴적되어 있고, 더욱이 자동차의 주행에 따른 배기가스에 포함되어 있는 미립자나, 자동차 운행에 따른 타이어 마모물, 아스팔트 마모물 등의 환경오염물질 역시 함께 쌓여 있다. 이들 환경오염물질은 카드뮴과 같은 중금속 물질, 질소나 인 등의 부영양화염류 등이 함유되어 있어, 인체에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이와 같이 도로면에 축적된 각종 오염물질은 강우 시에 도로 배수로를 통해 하천으로 배출되는데, 강우와 함께 하천으로 배출되는 유출수의 전체적인 오염농도는 낮지만 총량으로 볼 때 점오염원을 크게 능가하므로, 안정적인 수질 보전을 위해 도로 및 주차장 등 불투수층 지역으로부터 비롯되는 노면 배수를 처리하는 문제가 대두되고 있다.
이러한 비점오염물질을 처리하는 시설은 자연형 비점오염저감시설과 장치형 비점오염저감시설로 그 유형을 구별할 수 있다.
종래 비점오염원 저감을 위한 장치형시설은 설계기준이 단순하고 대부분 무동력 시스템으로 되어 있어 저감시설로서 제 기능을 발휘하지 못하고 있는 실정이다. 또한, 시설 내 상시 정체수가 발생되어 건기일수가 길어질 때면 악취 및 모기 등의 발생으로 2차 오염원의 주범이 되곤 하였다.
이를 관리해야 할 지자체는 전문지식 부족과 인력, 예산확보의 어려움으로 지금까지 장치형시설의 유지관리가 주기적으로 이루어지지 못하고 있다. 따라서 비점오염원 저감을 위한 수많은 장치형시설을 설치하였음에 불구하고 4대강 수질오염 개선을 위해 도입된 당초 취지와 다르게 투자대비 효과를 거두지 못하고 있다.
또한, 장치형 비점오염저감시설에 있어서 전처리조는 유입수가 아래에서 위 방향으로 흐름을 형성하는 상향흐름 전처리조와 유입수가 위에서 아래 방향으로 흐름을 형성하는 하향흐름 전처리조로 대별된다. 상향흐름 전처리조는 큰 협작물을 침전시키는데 유리하나 부상물과 기름성분 등이 그대로 여과조로 넘어가 여재의 오염과 막힘 현상을 유발하는 문제점이 있고, 하향흐름 전처리조는 부상하는 쓰레기 및 기름성분 등을 차단하는데 유리하나 충분한 체류시간 확보가 곤란하여 여과조의 과부하로 인해 여재의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
한편, 이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 10-1242378호(2013. 3. 15.)는 강수가 유입되기 위한 유입구를 구비하고 내부에 강수를 저장하기 위한 공간부가 형성된 전처리조와, 제1 연결구에 의해 상기 전처리조와 통하고 상기 제1 연결구의 상부에 제1 여과층이 설치되며 상기 제1 여과층의 상부에 제1 여과조 방류구를 구비하는 제1 여과조와, 제2 연결구에 의해 상기 제1 여과조와 통하고 상기 제2 연결구의 상부에 제2 여과층이 설치되며 상기 제2 여과층의 상부에 제2 여과조 방류구를 구비하는 제2 여과조를 포함하며; 상기 전처리조 내부의 수위에 따라 승강하는 부유체와, 상기 부유체에 연결되어 상기 부유체의 승강에 따라 상기 제2 연결구를 개폐하는 개폐 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 부유체를 이용한 정체수 배출 및 자동역세가 가능한 비점오염 저감시설을 개시한다.
이와 같은 구성은 전처리조와 여과조를 가지며, 정체수를 배출할 뿐만 아니라 자동역세가 가능한 비점오염 저감시설이라는 점에서 본원 발명과 공통점이 있으나, 전처리조가 단순히 하향흐름을 가지고 있어, 충분한 체류시간 확보가 곤란하여 여과조의 과부하로 인해 여재의 수명이 단축되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 역세척을 위한 구성 자체가 복잡하여 유지 관리에 어려움이 예상되고, 전처리조가 역세척을 위한 가이드 기능을 할 뿐이고, 전처리조에 단순한 스크린만을 배치한 점도 한계가 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1242378 (2013. 3. 15.)

본 발명은 상향흐름 및/또는 하향흐름 전처리조가 가지는 장점인 큰 협작물 침전에 유리하면서도 부상하는 쓰레기 및 기름성분 등을 효과적으로 차단할 뿐만 아니라, 종래의 상향흐름 및/또는 하향흐름 전처리조가 가지는 단점인 부상물과 기름성분 등이 그대로 여과조로 넘어가 여재의 오염과 막힘 현상을 유발하거나 충분한 체류시간 확보가 곤란하여 여과조의 과부하로 인해 여재의 수명이 단축되는 문제점을 해결한 새로운 형태의 전처리조를 개시하고자 한다.
이를 통해 본 발명은 전처리조의 처리능력을 향상하여 여과조의 처리부하를 줄여 여재의 수명을 연장시키고 처리효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
또한, 장치형시설은 반영구적 시설로 여과조는 유지관리가 용이하여야 하는바, 관리가 용이한 장치형시설을 개시하고자 한다. 이러한 기능을 달성하면서도 비용이 적게 소요되는 구조로 개발하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
무엇보다도, 강우 종료 후 자동으로 정체수를 이용하여 역세척이 가능할 뿐만 아니라 동시에 정체수도 제거하는 시설을 개발함으로써 비전문가도 쉽게 운영할 수 있는 시설로 개발하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 처리대상수가 유입되는 유입관, 상기 유입관으로부터 유입되는 처리대상수의 비점오염물질을 처리하는 비점오염처리부 및 상기 비점오염처리부로부터 처리수를 배출하는 유출관을 포함하는 비점오염 처리시설에 있어서; 상기 비점오염처리부의 내부에는 정체수공간이 형성되며, 상기 정체수공간의 정체수를 배출하기 위한 펌프와 정체수배출관을 포함하고, 상기 비점오염처리부는 전처리조와 여과조를 포함하고, 상기 전처리조의 내부에는 스크린 및 전처리여과부가 설치되고, 상기 여과조에는 여과부가 설치되며, 상기 전처리조 내의 처리대상수의 흐름은 상향흐름과 하향흐름이 공존하고, 상기 전처리조와 상기 여과조는 격벽에 의하여 구획되며 상기 격벽의 하부에는 통공이 형성되어 상기 전처리조와 상기 여과조가 통하되, 상기 유입관으로 상기 전처리조로 유입된 처리대상수는 상기 스크린과 상기 전처리여과부를 경과한 후 상기 통공을 지나 상기 여과조로 유입되어 상기 여과조의 여과부에 의하여 여과된 후 상기 유출관으로 유출되며, 상기 전처리조 내의 처리대상수가 위 방향으로 흐름을 형성하여 상기 스크린을 통과한 후, 상기 전처리여과부를 통과하고, 상기 전처리여과부를 통과한 처리대상수는 아래 방향 흐름을 형성한 후 상기 통공을 통해 상기 여과조의 하부로 유입되며, 상기 스크린과 상기 전처리여과부는 스크린장치를 구성하며, 상기 스크린장치는 하단이 개방된 하우징을 포함하고, 상기 스크린은 상기 하우징의 내측에 설치되고, 상기 전처리여과부는 상기 스크린의 상부에 위치하며, 상기 처리대상수가 위 방향 흐름을 형성하여 상기 스크린을 경과한 후 상기 전처리여과부에 의하여 여과되되, 상기 스크린장치는 상기 전처리여과부를 통과한 처리대상수를 아래 방향으로 흐르도록 하여 상기 여과조로 유입시키는 유도관을 포함하며, 상기 스크린장치는 상기 스크린, 상기 전처리여과부 및 상기 유도관이 일체로 형성되는 스크린장치몸체와 전처리조바닥으로부터 상기 스크린장치몸체를 이격시켜 고정하는 지지다리를 포함하여 이루어져, 상기 전처리조바닥과 상기 스크린장치몸체 사이로 상기 처리대상수가 유입된 후 위 방향 흐름을 형성하되, 상기 하우징의 상부 일부는 개방되어 부상오염물질통과공을 형성하고, 상기 위 방향 흐름의 처리대상수의 부상오염물질이 상기 부상오염물질통과공을 경과하여 상기 전처리조의 상부로 이동할 수 있도록, 상기 스크린은 위쪽이 상기 부상오염물질통과공 방향으로 경사면이 형성되어 상기 부상오염물질이 상기 스크린을 미끄러져 상부로 뜸으로써 상기 스크린의 폐색을 방지하고, 상기 스크린장치는 모듈화된 일체식 스크린장치로서, 상기 지지다리, 상기 스크린장치몸체가 일체로 형성되어 상기 전처리조로부터 분리가능하고, 상기 유도관의 끝단은 상기 통공에 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 비점오염 처리시설을 개시한다.
상기 정체수공간 중 일부는 상기 여과부의 상부의 역세척수공간이고, 상기 역세척수공간의 정체수는 역세척 시에 상기 여과부를 역세척하는 역세척수로 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 여과조는 상향식 여과조로서, 상기 전처리조로부터 유입되는 처리대상수가 위 방향으로 흐름을 형성하고, 상기 위 방향으로 흐르는 상기 처리대상수를 여과하는 여과재를 더 포함하되, 상기 역세척수공간은 상기 여과재의 상부 공간이고, 펌프의 동력에 의하여 상기 비점오염처리부의 정체수를 제거하는 경우, 상기 역세척수공간의 역세척수가 상기 여과재를 역세척하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 여과조는 상기 여과재를 거치하기 위한 수평판을 포함하고, 상기 역세척수공간은 상기 수평판의 상부이며, 상기 여과재는 상기 수평판에 거치되는 여과카트리지와 상기 여과카트리지 내의 여과조부상식여재인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수평판에는 상기 여과조의 상부와 하부를 통하게 하는 카트리지거치공이 형성되고, 상기 여과카트리지는 상기 카트리지거치공에 삽입 고정되는 것으로서, 외벽은 스크린 형상의 카트리지하우징이고, 내부에는 유공관이 위치하며, 상기 카트리지하우징 내부이되 상기 유공관의 외부 공간에는 상기 여과조부상식여재가 충전되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 카트리지하우징의 상부는 외주연장부가 형성되어, 상기 카트리지하우징이 상기 카트리지거치공에 걸려 거치되고, 상기 카트리지하우징의 상부에는 개폐 가능한 카트리지뚜껑이 결합되어, 상기 카트리지뚜껑을 분리한 후 상기 카트리지하우징 내의 상기 여과조부상식여재를 교체할 수 있고, 상기 뚜껑의 중앙부에는 유수통공이 형성되어 상기 유공관으로 유입되는 여과된 처리수가 상기 유수통공을 통해 유출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 상향흐름 및 하향흐름 전처리조가 가지는 장점인 큰 협작물 침전에 유리하면서도 부상하는 쓰레기 및 기름성분 등을 효과적으로 차단할 뿐만 아니라, 종래의 상향흐름 및 하향흐름 전처리조가 가지는 단점인 부상물과 기름성분 등이 그대로 여과조로 넘어가 여재의 오염과 막힘 현상을 유발하거나 충분한 체류시간 확보가 곤란하여 여과조의 과부하로 인해 여재의 수명이 단축되는 문제점을 해결하였다.
이를 통해 본 발명은 전처리조의 처리능력을 향상하여 여과조의 처리부하를 줄여 여재의 수명을 연장시키고 처리효율을 높일 수 있다.
장치형시설은 반영구적 시설로 여과조는 유지관리가 용이하여야 하는데, 본 발명은 관리가 용이한 장치형시설에 해당할 뿐만 아니라, 상술한 기능을 달성하면서도 비용이 적게 소요되는 구조로 이어서 경제적으로도 유리하다.
무엇보다도, 강우 종료 후 자동으로 정체수를 이용하여 역세척이 가능할 뿐만 아니라, 동시에 정체수도 제거하는 시설을 제공함으로써 비전문가도 쉽게 운영할 수 있다.
또한, 본 발명의 에 따르면, 강우 종료 후 정체수를 자동 제거함으로써 악취 및 모기 등의 발생을 억제한다. 또한, 전처리조에 상향식 스크린 시설을 계획함으로써 여과조 필터 카트리지의 수명과 처리효율을 높여준다.
여과조는 2차 침전지 역할과 매립식 카트리지와 수평상향흐름 처리계통을 통해 카트리지의 수명과 처리효율을 높일 수 있다. 또한, 필터는 카트리지로 구성되어 제거 대상 오염물질에 따라 다양한 여재를 선택적으로 적용할 수 있다. 필터 카트리지는 운영 시 유지관리가 용이하고 재이용에 따른 여재 교체 비용이 적게 소요된다.
동력 및 무동력을 이용하여 정체수를 제거할 수 있으며, 처리수를 이용하여 정체수 제거 시 자동 역세척이 가능함에 따라 누구나 쉽게 운영할 수 있고, 주기적인 정체수 제거 및 자동 역세척을 통해 비점오염원을 저감하기 위한 최적의 상태를 항상 유지할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예를 보인 것으로서,
도 1은 본 발명에 따른 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설의 내부를 도시한 전면 단면도이고,
도 2는 도 1의 평면도를 개념적으로 도시한 것이며,
도 3은 도 2에 도시된 화살표 방향으로 본 발명의 일 실시 예의 전처리조의 측면 단면도이고,
도 4는 도 2에 도시된 화살표 방향으로 본 발명의 일 실시 예의 여과조의 측면 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설의 수처리 시(강우 시)의 개념을 보인 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설의 정체수를 보인 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설의 역세척 시의 개념을 보인 도면이다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설에 설치되는 스크린장치 및 여과부를 도시한 것으로서,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 사용되는 상기 스크린장치의 등각투상도,
도 9는 도 8의 A-A선에 따른 단면을 도시한 단면도,
도 10은 도 8의 B-B선에 따른 단면을 도시한 단면도,
도 11은 수처리 시 부상오염물질의 이동을 표시한 스크린장치의 일부 절개 등각투상도,
도 12는 수처리 시 여과된 처리대상수가 경로를 표시한 스크린장치의 일부 절개 등각투상도,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 사용되는 여과카트리지의 설치 개념도,
도 14는 상기 여과카트리지의 평면도,
도 15는 상기 여과카트리지의 조립도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설이 지중에 설치된 것을 개념적으로 도시한 것이다. 본 실시 예에 따른 비점오염시설(100)은 여과형 시설(BT-Filter)로서 처리계통은 전처리조(200)와 여과조(300)로 구분되어 있으며, 상기 전처리조(200)에는 후술하는 스크린장치를 설치하여 협작물 및 큰 부상오염물질을 처리하고, 여과조에서 유기물질 및 중금속 등을 저감하는 장치이다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시의 내부를 도시한 전면 단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도를 개념적으로 도시한 것이다. 본 일 실시 예는 처리대상수가 유입되는 유입관(50)과 상기 유입관(50)으로부터 유입되는 처리대상수의 비점오염물질을 처리하는 비점오염처리부(100) 및 상기 비점오염처리부로부터 처리수를 배출하는 유출관(60)을 포함하는 비점오염 처리시설이다. 상기 유입관(50)은 도로, 건물의 측벽 또는 주차장 등 비점오염물질을 포함하는 우수 등이 포집되어 유입되고, 상기 비점오염 처리시설에 의하여 비점오염물질이 여과, 흡착 등으로 처리된 후 상기 유출관(60)으로 배출되는 것이다.
상기 비점오염처리부(100)는 내부에서 비점오염물질을 처리하는 내부 공간이 형성된 구조물이고 콘크리트 현장 타설에 의한 현장 시공과 공장 제작 후 현장 거치 및 고정을 통한 시공에 의한다. 후술하는 본원발명의 기술적 특징으로 가지는 한, 어떠한 형태의 비점오염처리부도 본 발명의 기술적 사상에 포섭된다. 일반적으로 터파기 후 상기 비점오염 처리시설을 시공할 곳에 20cm 내외의 버림콘크리트(10)를 형성한 후 상기 비점오염 처리시설을 시공한다.
상기 비점오염처리부의 일측에는 상기 유입관이 연결되고, 다른 일측에는 상기 유출관이 연결되는데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일직선상에 유입관과 유출관이 연결되거나, 현장에 맞게 일정한 각도를 가지거나, 어긋나게 배치될 수도 있다. 다만, 상기 유입관과 유출관의 높이는 본 비점오염 처리시설이 기능을 구현할 수 있도록 설계되어야 하는데, 자연유하에 의한 시설운영을 위해서는 상기 유입관보다 상기 유출관이 낮게 형성되는 것이 일반적이다.
상기 비점오염처리부의 내부에는 상기 유입관(50)과 상기 유출관(60)의 아래에 형성되는 정체수면보다 낮은 정체수공간(V)이 형성된다. 상기 정체수(停滯水)는 흐르지 아니하는 물을 의미하는데, 강우 시나 상기 비점오염 처리시설의 가동 시에는 상기 유입관(50)으로부터 유입된 처리대상수의 수위에 의하여 상기 비점오염처리부 내에서 흐름을 형성하지만, 상기 비점오염 처리시설이 가동을 하지 않을 때(즉 처리대상수가 유입되지 않을 때)에는 상기 비점오염처리부 내부에 정체수가 발생하게 되는 것이다. 상기 정체수공간(V)은 본 실시 예의 경우 유출관(60)보다 낮은 공간을 의미하게 된다. 상기 정체수공간(V) 중 일부는 여과부의 상부의 역세척수공간(V1)을 포함한다. 역세척수공간(V1)은 역세척을 위한 물이 있는 공간을 의미한다. 상기 역세척수공간에는 이미 여과 처리된 물이 저장되어 있는 것이 바람직하며, 본 발명의 일 실시 예는 그와 같은 기능을 구현한다.
본 실시 예는 상기 정체수공간의 정체수를 배출하기 위한 펌프(P)와 정체수배출관(70)을 더 포함한다. 상기 펌프는 적절한 양정과 유량을 선택하여 설치할 수 있으며, 필요에 따라서는 수중펌프로 구성할 수 있다. 상기 펌프는 상기 정체수를 배출하기 위한 것이므로 상기 비점오염처리부의 바닥에 인접하게 설치된다. 본 실시 예의 도면은 수중 펌프와 시설물 밖에서의 펌프를 예시적으로 도시한 것이다.
한편, 상기 비점오염처리부(100)는 전처리조(200)와 여과조(300)를 포함하고, 상기 전처리조의 내부에는 스크린(210)이 설치되고, 상기 여과조에는 여과부(310)가 설치된다. 상기 유입관(50)과 연결되는 공간이 상기 전처리조(200)이며, 상기 유출관(300)과 연결되는 공간이 상기 여과조(300)이다. 비점오염 처리시설은 필요에 따라 2개 이상의 여과조를 포함할 수도 있고, 유분 등을 흡착하기 위한 별도의 처리조 등을 가질 수 있다. 본원발명은 어떠한 형태의 비점오염 처리시설이라고 할지라도 스크린이 설치된 처리대상수가 유입되는 처리조인 전처리조와 처리대상수가 유입되며 여과부가 포함되어 있는 처리조인 여과조를 포함하고 있다면, 그 명칭과 무관하게 적용될 수 있는 것이다. 본 실시 예의 상기 전처리조(200)와 상기 여과조(300)는 격벽(202)에 의하여 구획되며 상기 격벽의 하부에는 통공(203)이 형성되어 상기 전처리조(200)와 상기 여과조(300)를 통하도록 한다. 따라서 상기 유입관(50)으로 유입된 처리대상수는 상기 스크린(210)을 경과한 후 상기 통공(203)을 지나 상기 여과조(300)로 유입되고, 상기 여과조(300)의 여과부(310)에 의하여 여과된 후 상기 유출관(60)으로 유출된다. 상기 여과조에서 상기 처리대상수는 상기 유출관으로 수평방향 및 위 방향의 흐름을 형성하게 된다.
상기 전처리조(200) 내의 처리대상수의 흐름은 상향흐름과 하향흐름이 공존할 수 있는 혼합형이다. 즉 상기 유입관(50)에 의하여 유입되는 처리대상수는 상기 전처리조 내에서 위 방향의 흐름과 아래 방향의 흐름을 모두 형성하는 것이다. 이는 체류시간을 증대시키고, 좁은 공간에서 전처리조의 기능 구현 효과를 높이기 위한 것으로, 본 발명의 특징 중 하나이며 이와 관련된 구체적인 내용은 후술하는 것으로 한다.
후술하는 역세척을 위한 동력 등을 확보하기 위하여 태양전지(30)에 의하여 발생한 전기를 이용할 수 있으며, 이를 위한 분전반(40)도 설치된다. 유지관리를 위한 맨홀(90)과 안전사다리(20)가 형성되어 있다.
도 3은 도 2에 도시된 화살표 방향으로 본 발명의 일 실시 예의 전처리조의 측면 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 화살표 방향으로 본 발명의 일 실시 예의 여과조의 측면 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설의 수처리 시(강우 시)의 개념을 보인 도면이다. 크게 보아 본 발명의 일 실시 예인 상기 비점오염 처리시설(100)의 수처리 원리는 상기 전처리조(200)로 유입되는 초기우수를 일정한 체류시간 동안 상향식 스크린을 통해 처리수를 여과조 바닥으로 유출시키며, 상기 여과조(300) 내로 유입된 상기 스크린 처리 후의 처리수는 상기 여과조(300) 내의 필터 카트리지에 의한 수평여과를 거쳐 상향식으로 처리되는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설의 정체수를 보인 도면이다. 도 7은 본 발명에 따른 일 실시 예인 자동 역세척 및 잔류수 제거가 가능한 비점오염 처리시설의 역세척 시의 개념을 보인 도면이다. 본 일 실시 예에 의하면, 비강우 시 정체수를 강제 배수할 수 있고 동시에 처리수로 필터 카트리지의 역세척을 실시한다.
도 5 및 도 7의 화살표 방향은 물의 흐림을 도시한 것이다. 도 5의 상기 정체수공간(V) 중 일부는 도 7에 도시된 바와 같이 역세척수공간(V1)에 해당한다. 상기 역세척수공간(V1)의 정체수는 상기 역세척 시에 부상식 여과재를 역세척하는 역세척수로 사용된다. 도 7은 전처리조와 여과조에 각각 설치된 펌프에 의하여 정체수를 배출하는 것이며, 도 5와 반대로 여과조에서 전처리조로 처리대상수가 이동하는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 실시 예에 의하면 정체수 제거 시 처리수를 이용해 자동으로 역세척을 실시하며, 동력을 이용하는 방법과 무동력을 이용한 방법 두 가지가 모두 가능하다. 동력을 이용하는 경우는 전기 및 태양열 전지와 강우 센서를 이용하여 정체수 자동제거 및 자동 역세척이 가능한 구조로 이루어지며, 무동력의 경우는 주기적으로 흡입식 청소차를 이용하여 정체수 강제배수 후 (위탁)처리하는 것이다. 또한, 자동으로 역세척이 가능하다는 의미는 별도의 역세척수를 공급하지 않고 본 시설에 의하여 여과된 처리수를 재활용한다는 의미일 수도 있으며, 상기 비점오염처리부의 하부, 즉 정체수공간의 하부에 별도의 관(미도시)을 형성하고 이를 개폐하는 경우 역세척 시에 별도의 동력이 필요치 않음을 의미할 수도 있다.
도 8 내지 도 12는 상기 전처리조의 내부에 거치되는 스크린장치를 도시한 것으로서, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 사용되는 상기 스크린장치의 등각투상도, 도 9는 도 8의 A-A선에 따른 단면을 도시한 단면도, 도 10은 도 8의 B-B선에 따른 단면을 도시한 단면도, 도 11은 수처리 시 부상오염물질의 이동을 표시한 스크린장치의 일부 절개 등각투상도, 도 12는 수처리 시 여과된 처리대상수의 경로를 표시한 스크린장치의 일부 절개 등각투상도이다.
종래의 상향흐름 및/또는 하향흐름 전처리조가 가지는 장점인 큰 협작물 침전에 유리하면서도 부상하는 쓰레기 및 기름성분 등을 효과적으로 차단할 뿐만 아니라, 종래의 상향식 및/또는 하향식 전처리조가 가지는 단점인 부상물과 기름성분 등이 그대로 여과조로 넘어가 여재의 오염과 막힘 현상을 유발하거나 충분한 체류시간 확보가 곤란하여 여과조의 과부하로 인해 여재의 수명이 단축되는 문제점을 해결한 본 발명에 의한 일 실시 예는 종래의 상향흐름과 하향흐름 전처리조를 결합한 혼합형 전처리조이다.
상기 혼합형 전처리조는 충분한 체류시간 확보를 통한 1차 침전지 역할과 상향흐름 스크린을 통한 부상하는 오염물질과 기름성분 등을 충분히 처리할 수 있도록 한 것이다. 또한, 스크린 내 입경과 공극이 큰 부상식여재를 포설하여 여재의 막힘을 최소화면서 여과조의 처리능력 및 수명을 연장시켜 줄 수도 있다.
우선, 상기 전처리조 내부에는 전처리여과부(220)가 더 설치되고, 상기 전처리조 내의 처리대상수가 위 방향으로 흐름을 형성하여 상기 스크린(210)을 경과한 후, 상기 전처리여과부를 통과하고, 상기 전처리여과부를 통과한 처리대상수는 다시 아래 방향 흐름을 형성한 후 상기 여과조의 하부로 유입된다. 본 일시 예에서는 전처리조에 전처리여과부를 두어 여과조에서의 여과와 흡착에 앞서 전처리조에서 일부 여과를 하는 기능을 하도록 하였다. 이는 두 개의 여과조를 구성하는 것과 동일한 효과를 가질 수 있어 경제적이다. 상기 여과조의 여과부와 입도나 특성이 다른 여과재를 선택적으로 사용할 수 있으며, 일반적으로는 상기 여과조의 여과재보다 입도가 큰 여과재를 사용한다.
상기 전처리여과부(220)는 유지 관리를 용이하게 하기 위해서 부상식여재를 사용한다. 즉 상기 전처리여과부는 전처리부상식여재(221)를 포함하는데, 상기 전처리부상식여재는 처리대상수가 위 방향 흐름 시 여과 기능을 하고, 상기 처리대상수가 아래 방향 흐름 시(결과적으로 수위가 여재보다 점차 낮아지게 됨) 위 방향 흐름 시에 비하여 전처리부상식여재가 교란되는(느슨하게 되는) 과정을 경유하는 것을 특징으로 한다. 상기 여과조 내의 여과부 또한 부상식여재를 사용하게 되는데, 상기 여과조 내의 여과부에 부상식여재를 사용하기 위해서는 상기 여과조의 하부로 처리대상수가 유입되어야 하고, 상기 전처리조 내에도 부상식여재를 사용하여야 하므로, 상기 전처리조 내에서의 처리대상수의 흐름이 위 방향과 아래 방향이 공존할 수 있어야 한다. 즉 위 방향의 흐름 상태에서 스크린과 전처리여과부에 의한 처리를 거친 후 다시 아래 방향으로 흐름을 형성하여 상기 통공을 통해 상기 여과조의 하부로 유입되어야 한다. 상기 전처리조와 상기 여과조의 여재가 부상식이면서, 즉 상기 전처리조와 상기 여과조 내부의 처리대상수가 위 방향 흐름을 가지면서, 후술하는 자동 역세척 기능을 하는 것 또한 본 발명의 특징 중 하나이다.
상기 스크린(210)과 상기 전처리여과부(220)는 스크린장치(230)를 구성한다. 상기 스크린장치는 위에서 설명한 상기 전처리조 내에서의 물의 흐름을 형성하는 기능도 한다. 상기 스크린장치는 하단이 개방된 하우징(231)을 포함하고, 상기 스크린은 상기 하우징으로 내측으로 설치되고, 상기 전처리여과부는 상기 스크린의 상부에 위치하며, 상기 처리대상수가 위 방향 흐름을 형성하여 상기 스크린을 경과한 후 상기 전처리여과부에 의하여 여과된다. 상기 하우징(231)은 본 실시 예의 경우 육면체 형태를 취하고 있으나, 비점오염 처리시설의 현장 여건에 맞게 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 스크린장치(230)는 상기 전처리여과부를 통과한 처리대상수를 아래 방향으로 흐르도록 하여 상기 여과조로 유입시키는 유도관(232)을 더 포함하는데, 상기 전처리여과부를 통과한 처리대상수를 수평방향유도관(232b)으로 모아, 수직방향유도관(232c)으로 아래로 흐르게 한 후 상기 통공(203)을 통해 상기 여과조로 유입시키는 것이다.
이미 설명한 바와 같이 상기 비점오염처리부의 전처리조와 여과조는 격벽(202)에 의하여 분리되어 있고, 상기 격벽에는 통공(203)이 형성되어 있는데, 상기 유도관의 끝단(232a)은 상기 통공에 삽입 결합될 수 있다. 상기 수직방향유도관(232c)의 끝단(232a)이 다시 수평방향으로 꺾여 상기 통공(203)에 끼워져 결합, 고정되는 것이다.
상기 스크린장치(230)는 아래부터 위로 상기 스크린(210), 상기 전처리여과부(220) 및 상기 유도관(232)이 일체로 형성되는 스크린장치몸체(234)와 상기 전처리조바닥(201)으로부터 상기 스크린장치몸체를 이격시켜 고정하는 지지다리(233)로 구성되며, 상기 전처리조바닥과 상기 스크린장치몸체 사이의 이격 공간으로 상기 처리대상수가 유입된 후 위 방향으로 흐름을 형성하게 된다. 상기 스크린장치(230)는 모듈화된 일체식 스크린장치로서, 상기 지지다리, 상기 스크린장치몸체가 일체로 형성되어 상기 전처리조로부터 분리 가능하다. 상기 스크린장치(230)의 전처리여과부만을 교체하거나, 상기 전처리여과부 내의 전처리부상식여재만을 교체할 수도 있다.
상기 하우징(231)의 상부 일부는 개방되어 부상오염물질통과공(235)을 형성하는데, 상기 위 방향 흐름의 처리대상수의 부상오염물질은 상기 부상오염물질통과공을 경과하여 상기 전처리조의 상부로 이동하게 하기 위한 것이다. 즉 아래 방향 흐름의 장점인 부상오염물질을 원활하게 분리하여 여과조로 처리대상수를 유입도록 함과 아울러, 스크린의 폐색을 방지하기 위하여 상기 스크린장치(230)의 아래에서 위로 흐르는 처리대상수의 부상오염물질을 상기 전처리조의 상부로 부유토록 하기 위하여 상기 부상오염물질통과공을 형성하는 것이다.
이러한 기능을 원활하게 하기 위해서 상기 스크린(210)은 경사면을 형성하되, 위쪽이 상기 부상오염물질통과공(235) 방향으로 형성되어, 상기 부상오염물질이 상기 스크린을 미끄러져 상부로 뜸으로써 상기 스크린의 폐색을 방지하도록 할 수 있다. 또한, 상기 스크린의 망목(236)은 처리대상수 유입방향으로 일부 돌출되어 있되, 상기 처리대상수 흐름 방향과 같은 방향으로 형성되어 상기 부상오염물질에 의하여 상기 망목이 폐색되는 것을 방지한다. 상기 망목은 스크린에서 처리수가 통과하는 부분을 의미하며, 스크린의 종류에 따라 다양한 형태가 존재할 수 있다. 특히 금속재질의 스크린인 경우 프레스에 의하여 상기 망목을 위에서 설명한 형태로 형성할 수 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 상기 여과조의 내부에 설치되는 여과부를 도시한 것으로서, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 사용되는 여과카트리지의 설치 개념도, 도 14는 상기 여과카트리지의 평면도, 도 15는 상기 여과카트리지의 조립도이다. 상기 여과조(300)는 상향식 여과조로서, 상기 전처리조로부터 유입되는 처리대상수가 수평 및 위 방향으로 흐름을 형성하고, 위 방향으로 흐르는 상기 처리대상수를 여과하는 여과재(320)를 포함하되, 상기 여과재(320)를 역세척하기 위한 역세척수가 있는 공간은 상기 여과재 상부이고, 상기 펌프 동력에 의하여 상기 비점오염처리부의 정체수를 제거하는 경우, 상기 역세척수가 있는 공간의 역세척수가 상기 여과재를 역세척하게 된다.
여과조 내 여재 포설 형태의 시설은 시공성, 경제성이 우수하지만 운영 시 여재의 교란 및 교체가 어려워 유지관리가 어렵고 유지관리 비용이 많이 소요된다. 반면에, 탈부착이 가능한 카트리지는 초기 시공비가 다소 높을 수 있으나 유지관리가 용이하고 유지관리 비용을 최소화할 수 있으며, 카트리지의 수평상향식 처리계통을 통해 여과조 하부는 2차 침전지 역할을 함으로서 카트리지의 수명을 연장하고 처리효율을 높여줄 수 있다.
상기 여과조(300)는 상기 여과재(320)를 거치하기 위한 수평판(330)이 형성된다. 상기 여과재는 상기 수평판에 거치되는 여과카트리지(340)와 상기 여과카트리지 내의 여과조부상식여재(350)로 구성된다. 상기 여과조부상식여재(350)는 상기 수평판(330)에 거치되는 상기 여과카트리지에 의하여, 상기 수평판(330)의 하부에 위치하게 되는데, 이런 의미에서 상기 여과카트리지(340)는 매립식이라고 할 수 있다.
상기 수평판(330)은 콘크리트 재질로 형성된 것이나, 어떠한 재질의 것이어도 무관하다. 다만, 상기 수평판의 하부에는 유입되는 처리대상수가 존재하고, 상기 수평판의 상부에는 상기 역세척수공간이 형성될 수 있도록 한다.
상기 수평판에는 상기 여과조의 상부와 하부를 통하게 하는 카트리지거치공(331)이 형성되고, 상기 여과카트리지(340)는 상기 카트리지거치공(331)에 삽입 고정되는 것으로서, 외벽은 스크린 형상의 카트리지하우징(341)이고, 내부에는 유공관(342)이 위치하며, 상기 카트리지하우징 내부이되 상기 유공관의 외부 공간에는 상기 여과조부상식여재가 충전되어 있다. 앞에서 설명한 전처리여과부의 전처리부상식여재와 같이 상기 여과조부상식여재(350)는 처리대상수가 위 방향 흐름 시 여과 기능을 하고, 상기 처리대상수가 아래 방향 흐름 시에는 교란되는 상태를 경과한다.
상기 카트리지하우징의 상부는 외주연장부(343)가 형성되어, 상기 카트리지하우징이 상기 카트리지거치공에 걸려 거치되고, 상기 카트리지하우징의 상부에는 개폐 가능한 카트리지뚜껑(360)이 결합되어, 상기 카트리지뚜껑을 분리한 후 상기 카트리지하우징 내의 상기 여과조부상식여재(350)를 꺼내 교체할 수 있고, 상기 뚜껑의 중앙부에는 유수통공(361)이 형성되어 상기 유공관으로 유입되는 여과된 처리수가 상기 유수통공을 통해 유출된다. 상기 카트리지하우징(341)에는 유지관리용 손잡이(363)와 걸림홈(344)이 형성되고, 상기 걸림홈(344)에 대응하여 끼워 결합되는 걸림돌출구(362)가 상기 카트리지뚜겅(360)에 형성되어 있다.
상기 유공관은 상기 여과조부상식여재(350)에 묻혀 있어, 역세척 시에 상기 유수통공(361)으로 유입된 역세척수가 상기 유공관을 통해 상기 여과조부상식여재(350)로 배출되고, 상기 유공관에서 배출되는 역세척수에 의하여 상기 여과조부상식여재가 역세척되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.

10: 버림콘크리트
20: 안전사다리
30: 태양전지
40: 분전반
50: 유입관
60: 유출관
70: 정체수배출관
90: 맨홀
P: 펌프
V: 정체수공간
V1: 역세척수공간
100: 비점오염처리부
200: 전처리조
201: 전처리조바닥
202: 격벽
203: 통공
210: 스크린
220: 전처리여과부
221: 전처리부상식여재
230: 스크린장치
231: 하우징
232: 유도관
232a: 끝단
232b: 수평방향유도관
232c: 수직방향유도관
233: 지지다리
234: 스크린장치몸체
235: 부상오염물질통과공
236: 망목
300: 여과조
310: 여과부
320: 여과재
330: 수평판
331: 카트리지거치공
340: 여과카트리지
341: 카트리지하우징
342: 유공관
343: 외주연장부
344: 걸림홈
350: 여과조부상식여재
360: 카트리지뚜껑
361: 유수통공
362: 걸림돌출구
363: 유지관리용손잡이

Claims (17)

1. 처리대상수가 유입되는 유입관(50), 상기 유입관으로부터 유입되는 처리대상수의 비점오염물질을 처리하는 비점오염처리부(100) 및 상기 비점오염처리부로부터 처리수를 배출하는 유출관(60)을 포함하는 비점오염 처리시설에 있어서;
   상기 비점오염처리부의 내부에는 정체수공간(V)이 형성되며, 상기 정체수공간의 정체수를 배출하기 위한 펌프(P)와 정체수배출관(70)을 포함하고,
   상기 비점오염처리부는 전처리조(200)와 여과조(300)를 포함하고, 상기 전처리조에는 스크린(210) 및 전처리여과부(220)가 설치되고, 상기 여과조에는 여과부(310)가 설치되며, 상기 전처리조 내의 처리대상수의 흐름은 상향흐름과 하향흐름이 가능하며,
   상기 전처리조와 상기 여과조는 격벽(202)에 의하여 구획되며 상기 격벽의 하부에는 통공(203)이 형성되어 상기 전처리조와 상기 여과조가 통하되, 상기 유입관으로 상기 전처리조로 유입된 처리대상수는 상기 스크린과 상기 전처리여과부를 경과한 후 상기 통공을 지나 상기 여과조로 유입되어 상기 여과조의 여과부에 의하여 여과된 후 상기 유출관으로 유출되며,
   상기 전처리조 내의 처리대상수가 위 방향으로 흐름을 형성하여 상기 스크린과 상기 전처리여과부를 통과하고, 상기 전처리여과부를 통과한 처리대상수는 아래 방향 흐름을 형성한 후 상기 통공을 통해 상기 여과조의 하부로 유입되며,
   상기 스크린과 상기 전처리여과부는 스크린장치(230)를 구성하며, 상기 스크린장치는 하단이 개방된 하우징(231)을 포함하고, 상기 스크린은 상기 하우징의 내측에 설치되고, 상기 전처리여과부는 상기 스크린의 상부에 위치하며, 상기 처리대상수가 위 방향 흐름을 형성하여 상기 스크린을 경과한 후 상기 전처리여과부에 의하여 여과되되,
   상기 스크린장치는 상기 전처리여과부를 통과한 처리대상수를 아래 방향으로 흐르도록 하여 상기 여과조로 유입시키는 유도관(232)을 포함하며,
   상기 스크린장치는 상기 스크린, 상기 전처리여과부 및 상기 유도관이 일체로 형성되는 스크린장치몸체(234)와 전처리조바닥(201)으로부터 상기 스크린장치몸체를 이격시켜 고정하는 지지다리(233)를 포함하여 이루어져, 상기 전처리조바닥과 상기 스크린장치몸체 사이로 상기 처리대상수가 유입된 후 위 방향 흐름을 형성하되,
   상기 하우징의 상부 일부는 개방되어 부상오염물질통과공(235)을 형성하고, 상기 위 방향 흐름의 처리대상수의 부상오염물질이 상기 부상오염물질통과공을 경과하여 상기 전처리조의 상부로 이동할 수 있도록, 상기 스크린은 위쪽이 상기 부상오염물질통과공 방향으로 경사면이 형성되어 상기 부상오염물질이 상기 스크린을 미끄러져 상부로 뜸으로써 상기 스크린의 폐색을 방지하고,
   상기 스크린장치는 모듈화된 일체식 스크린장치로서, 상기 지지다리, 상기 스크린장치몸체가 일체로 형성되어 상기 전처리조로부터 분리가능하고, 상기 유도관의 끝단(232a)은 상기 통공에 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는
   비점오염 처리시설.
   
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3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1 항에 있어서, 상기 정체수공간 중 일부는 상기 여과부의 상부의 역세척수공간(V1)이고,
    상기 역세척수공간(V1)의 정체수는 역세척 시에 상기 여과부를 역세척하는 역세척수로 사용되는 것을 특징으로 하는
    비점오염 처리시설.
    
12. 제11 항에 있어서,
    상기 여과조는 상향식 여과조로서,
    상기 전처리조로부터 유입되는 처리대상수가 위 방향으로 흐름을 형성하고,
    상기 위 방향으로 흐르는 상기 처리대상수를 여과하는 여과재(320)를 더 포함하되,
    상기 역세척수공간은 상기 여과재의 상부 공간이고,
    펌프의 동력에 의하여 상기 비점오염처리부의 정체수를 제거하는 경우, 상기 역세척수공간의 역세척수가 상기 여과재를 역세척하는 것을 특징으로 하는
    비점오염 처리시설.
    
13. 제12 항에 있어서,
    여과조는 상기 여과재를 거치하기 위한 수평판(330)을 포함하고,
    상기 역세척수공간은 상기 수평판의 상부이며,
    상기 여과재는 상기 수평판에 거치되는 여과카트리지(340)와 상기 여과카트리지 내의 여과조부상식여재(350)인 것을 특징으로 하는
    비점오염 처리시설.
    
14. 제13 항에 있어서,
    상기 수평판에는 상기 여과조의 상부와 하부를 통하게 하는 카트리지거치공(331)이 형성되고,
    상기 여과카트리지는 상기 카트리지거치공에 삽입 고정되는 것으로서, 외벽은 스크린 형상의 카트리지하우징(341)이고, 내부에는 유공관(342)이 위치하며,
    상기 카트리지하우징 내부이되 상기 유공관의 외부 공간에는 상기 여과조부상식여재가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는
    비점오염 처리시설.
    
15. 삭제
16. 제14 항에 있어서,
    상기 카트리지하우징의 상부는 외주연장부(343)가 형성되어, 상기 카트리지하우징이 상기 카트리지거치공에 걸려 거치되고,
    상기 카트리지하우징의 상부에는 개폐 가능한 카트리지뚜껑(360)이 결합되어, 상기 카트리지뚜껑을 분리한 후 상기 카트리지하우징 내의 상기 여과조부상식여재를 교체할 수 있고,
    상기 뚜껑의 중앙부에는 유수통공(361)이 형성되어 상기 유공관으로 유입되는 여과된 처리수가 상기 유수통공을 통해 유출되는 것을 특징으로 하는
    비점오염 처리시설.
17. 삭제

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