KR101585575B1 - 빗물 재이용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빗물에 포함되어 있는 오염물질들을 빗물로부터 효율적으로 분리·제거하여 빗물을 재이용 할 수 있게 하는 빗물 재이용 장치에 관한 것이다.
본 발명은 빗물을 여과 및 정수하여 재이용하는 빗물 재이용 장치로서, 빗물이 유입되는 빗물유입부와, 상기 빗물유입부를 통해 유입된 빗물을 여과하는 여과유닛을 구비하며, 상기 여과유닛은 상기 빗물유입부를 통해 유입된 빗물이 들어오는 유입구가 일측에 형성되어 있고, 타측에는 상기 유입구보다 낮은 위치에 배수구가 형성되어 있는 침전분리조와, 상기 침전분리조의 배수구를 통해 배출되는 물이 유입되도록 침진분리조의 옆에 형성되어 있고 여과용 평막필터가 설치되어 있는 폭기 및 막분리조와, 상기 폭기 및 막분리조에서 여과된 물이 유입 및 저수되는 재이용수조를 포함하는 여과수조와, 상기 침전분리조에 설치되는 폭기부와 상기 여과용 평막필터에 공기를 공급하기 위한 송풍기와, 상기 여과용 평막필터의 배출구에 연결되어 여과용 평막필터를 통과한 물을 재이용수조로 펌핑하는 여과펌프와, 상기 여과펌프와 재이용수조의 사이에 설치되어 재이용수조로 유입되기 전에 물을 자외선 살균하는 UV소독기를 구비한다.

Description

빗물 재이용 장치 {Apparatus for reusing rainwater}

본 발명은 빗물 재이용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빗물에 포함되어 있는 오염물질들을 빗물로부터 효율적으로 분리·제거하여 빗물을 재이용 할 수 있게 하는 빗물 재이용 장치에 관한 것이다.

현재, 일반적으로 빗물은 빗물펌프장이나 하수관거를 통하여 강 또는 바다로 방류되어 생활용수로 이용되지 못하고 있는 실정이며, 홍수피해를 유발하고 이로 인하여 지하수 고갈 및 하천의 건천화가 심각하다.

우리나라는 세계 평균강수량을 웃도는 강수량이 있음에도 불구하고 빗물을 효과적으로 활용하지 못하고 있으며, 오히려 물부족 국가군으로 분류되고 있다. 또한, 우리나라는 여름철에 강우가 집중적으로 발생하고 있고, 이러한 강우는 농촌이나 산촌에서는 대부분 그대로 강 또는 바다로 방류되고 있다. 비록, 도시에서는 빗물 펌프장을 운용하고 있지만, 기존의 빗물 펌프장은 빗물을 활용하는 것이 아니라, 침수 및 홍수에 대한 방재시설로써 빗물의 배수에 그 초점이 맞추어져 있다.

근래에 들어서 빗물을 효과적으로 집수하여 사용하고자 하는 연구가 진행되고 있는 것으로 알려져 있지만, 실제로는 지면에 내린 빗물을 한 곳으로 모으는데 관련된 집수에 집중되어 있고, 집수된 빗물을 사용하기 위한 방안 내지 그 대책 등에 대해서는 상대적으로 소홀한 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 시도가 여러 방면에서 진행되고 있으나, 실용화되기에는 처리 및 관리비용과 효율적인 측면에서 아직 미흡한 점이 있어 왔다.

또한, 빗물을 처리하여 활용하는 시설은 강우가 있어야만 가동되므로 즉, 연중 여름철 우기에 주로 가동되고 나머지 기간은 대부분 가동중지되므로 관리가 소홀해 지기 쉽고, 특히 설비가 복잡하거나 지속적으로 유지보수가 필요한 장치가 설치된 빗물관련 처리시설들은 지속적으로 이용되지 못하는 문제점이 있어왔다.

따라서 빗물을 활용하는 방법에 있어서, 유지보수가 간편하여 특별히 관리하지 않아도 장기간 사용하기 유리하며, 또한 효율적이며 경제성 있는 빗물 활용방법의 개발이 요구되고 있다.

한국공개특허 제10-2011-0085129호 : 빗물 여과시스템 및 그 방법 한국공개특허 제10-2011-0061945호 : 빗물의 재활용 방법

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 빗물의 재활용을 위해 빗물에 포함된 오염물질을 효과적으로 분리 및 제거할 수 있는 빗물 재이용 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 빗물을 여과 및 정수하여 재이용하는 빗물 재이용 장치로서, 빗물이 유입되는 빗물유입부와, 상기 빗물유입부를 통해 유입된 빗물을 여과하는 여과유닛을 구비하며, 상기 여과유닛은 상기 빗물유입부를 통해 유입된 빗물이 들어오는 유입구가 일측에 형성되어 있고, 타측에는 상기 유입구보다 낮은 위치에 배수구가 형성되어 있는 침전분리조와, 상기 침전분리조의 배수구를 통해 배출되는 물이 유입되도록 침진분리조의 옆에 형성되어 있고 여과용 평막필터가 설치되어 있는 폭기 및 막분리조와, 상기 폭기 및 막분리조에서 여과된 물이 유입 및 저수되는 재이용수조를 포함하는 여과수조와, 상기 침전분리조에 설치되는 폭기부와 상기 여과용 평막필터에 공기를 공급하기 위한 송풍기와, 상기 여과용 평막필터의 배출구에 연결되어 여과용 평막필터를 통과한 물을 재이용수조로 펌핑하는 여과펌프와, 상기 여과펌프와 재이용수조의 사이에 설치되어 재이용수조로 유입되기 전에 물을 자외선 살균하는 UV소독기를 구비한다.

상기 침전분리조에는 상기 배수구를 통해 물이 빠져나가기 전에 여과될 수 있도록 여과층설치부가 형성되되, 상기 여과층설치부는 상기 배수구가 형성된 벽면을 포함하여 소정영역을 구획하는 구획판과, 상기 구획판의 하단에 설치되는 다공판과, 상기 다공판과 구획판에 의해 형성된 공간에 충진되는 제올라이트 소재의 여과재를 포함하며, 상기 다공판을 통해 여과층설치부의 내부로 유입된 물이 상기 여과재를 통과한 후 상기 배수구를 통해 배출될 수 있도록 여과재가 상기 배수구와 다공판의 사이 공간에 충진되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 빗물유입부는 일정크기 이상의 이물질을 걸러내기 위한 스크린이 장착되어 있는 입수부와, 상기 입수부와 연결되는 연결통로와, 상기 연결통로와 연결되는 분기통로와, 상기 분기통로의 하부로부터 연장되고 상기 침전분리조의 유입구와 연결되는 제1 분기라인과, 상기 제1 분기라인에 설치되는 차단밸브와, 상기 분기통로의 상부로부터 연장되고 하천 또는 하수구로 연결되는 제2 분기라인을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 침전분리조는 여과재의 세척을 위한 세척수단을 더 구비하며, 상기 세척수단은 상기 구획판에 회동 가능하게 결합되어 빗물의 여과시에는 다공판을 개방하고, 여과재의 세척시에는 다공판의 하면을 닫아 다공판을 통한 물의 유출입을 차단하는 차단판과, 상기 여과층설치부의 내부 벽면에 설치되어 초음파 진동을 발생시키는 초음파 진동발생기를 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 빗물에 함유된 고형물인 이물질을 빗물로부터 효율적으로 분리 및 제거함으로써 빗물을 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 빗물 재이용 장치의 구성을 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 침전분리조에 마련된 여과층설치부를 도시한 부분절단 사시도,
도 3은 빗물이 유입되는 빗물유입부를 도시한 도면,
도 4는 여과재의 세척을 위한 세척수단이 설치된 여과층설치부를 도시한 부분절단 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 빗물 재이용 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 빗물 재이용 장치(1)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다.

본 발명의 빗물 재이용 장치(1)는 빗물이 유입되는 빗물유입부(10)와, 유입된 빗물을 여과하기 위한 여과유닛(20)을 포함한다.

빗물유입부(10)는 도 3에 도시되어 있는 것처럼 빗물이 유입되는 유입통로를 제공한다. 빗물유입부(10)는 빗물이 들어오는 입수부(11)와, 입수부(11)와 연결되는 연결통로(13)와, 연결통로(13)의 단부에 마련되는 분기통로(14)와, 분기통로(14)로부터 연장되는 제1 분기라인(15)과, 제2 분기라인(16) 및 제1 분기라인(15)에 설치되는 차단밸브(17)를 구비한다.

입수부(11)에는 낙엽이나 자갈 같은 크기가 큰 이물질을 걸러내기 위한 스크린(12)이 설치되어 있다.

상기 제1 분기라인(15)은 분기통로(14)에서 하방으로 연장되어 후술하는 여과유닛(20)의 여과수조(100)로 연결된다. 그리고 제2 분기라인(16)은 분기통로(14)의 상부와 연결되어 있으며, 하수 또는 하천으로 빗물이 흘러갈 수 있도록 형성되어 있다.

상기 차단밸브(17)는 상술한 것처럼 제1 분기라인(15)의 입구에 설치되어 제1 분기라인(15)을 통해 빗물이 유입되는 것을 단속한다.

후술하는 여과수조(100)에 저수용량이 남아 있는 경우에는 밸브를 열어 빗물이 제1 분기라인(15)을 통해 여과수조(100)로 유입되게 하고, 여과수조(100)의 저수용량이 차게 되면 차단밸브(17)를 닫아 빗물의 유입을 차단한다.

차단밸브(17)에 의해 제1 분기라인(15)으로 빗물이 유입되는 것이 차단되면 빗물은 분기통로(14)에 채워지다가 제2 분기라인(16)을 통해 외부로 배수된다.

상기 여과유닛(20)은 빗물유입부(10)를 통해 유입되는 빗물에 포함되어 있는 이물질을 제거하여 빗물을 재사용할 수 있도록 여과하는 것이다.

여과유닛(20)은 여과수조(100)와, 여과수조(100)에 폭기를 위해 공기를 공급하기 위한 송풍기(150)와, 여과펌프(160), UV소독기(170), 재이용수펌프(180)를 포함한다.

상기 여과수조(100)는 소정의 저수공간을 갖는 수조이며, 침전분리조(110)와, 폭기 및 막분리조(130), 재이용수조(140)를 구비한다.

침전분리조(110)는 빗물유입부(10)의 제1 분기라인(15)과 연결되어 빗물이 유입되는 유입구(111)가 상부 일측에 형성되어 있다. 그리고 유입구(111)와 대향되는 타측면에 침전분리조(110)에서 1차 여과된 빗물이 배수되기 위한 배수구(112)가 형성되어 있다. 상기 배수구(112)는 유입구(111)보다 상대적으로 높이가 낮게 형성되어 있으며, 침전분리조(110)는 상기 배수구(112) 높이의 수위를 항상 유비하게 된다.

아울러 침전분리조(110)의 내부에는 상기 배수구(112)가 형성된 벽면을 포함해 소정의 여과층을 설치하기 위한 여과층설치부(113)가 마련되어 있다.

상기 여과층설치부(113)는 상술한 배수구(112)가 형성된 벽면에 연결되는 구획판(114)들에 의해 구획공간을 형성하며, 구획공간의 하부에는 물이 통과할 수 있는 다공판(115)이 설치된다. 그리고 상기 다공판(115)의 상부에는 제올라이트 여과재(116)가 충진되어 형성된 여과층이 마련된다. 이러한 다공판(115)은 폐플라스틱으로 구비될 수 있다.

침전분리조(110)의 바닥에는 폭기부(117)가 마련된다. 상기 폭기부(117)는 여과수조(100)의 외부에 마련되는 송풍기(150)와 연결되어 있으며, 상기 송풍기(150)에 의해 공급된 공기가 폭기부(117)를 통해 수조 내부에 전달되어 침전분리조(110)에 저수된 빗물의 용존산소량을 높이고 오염물질의 분해가 빨리 이루어질 수 있도록 한다.

폭기 및 막분리조(130)는 침전분리조(110)의 옆에 형성되어 있으며, 상기 침전분리조(110)의 배수구(112)를 통과한 1차 여과수가 폭기 및 막분리조(130)에 저수된다.

폭기 및 막분리조(130)에는 여과용 평막필터(131)가 설치되어 있다. 상기 여과용 평막필터(131)는 상기 송풍기(150)와 연결되어 송풍기(150)를 통해 공기를 공급받아 폭기하여 수조 내의 물을 정화하며, 여과용 평막필터(131)의 배출구는 여과펌프(160)와 연결되어 있다.

상기 여과펌프(160)의 구동에 의해 물이 펌핑되면 폭기 및 막분리조(130)에 저수된 물은 여과용 평막필터(131)를 통과해 배출구로 배출되며 평막필터를 통과하는 과정에서 2차 여과가 이루어지게 된다.

여과펌프(160)와 연결된 연결라인에는 자외선 살균 소독을 위한 UV소독기(170)가 설치되어 있으며, 연결라인은 재이용수조(140)와 연결되어 재이용수조(140)에 저수가 이루어진다.

상기 재이용수조(140)의 물은 재이용수펌프(180)에 의해 필요에 따라 배출된다.

상기 침전분리조(110)의 여과층설치부(113)에는 여과재(116)의 세척을 위한 세척수단(120)이 더 구비될 수 있다.

강우량이 적은 봄이나 겨울과 같이 빗물 재이용 장치(1)로 유입되는 빗물이 없을 때, 여과재(116)를 미리 청소할 수 있는데, 본 발명의 여과층설치부(113)에 마련되는 여과재(116)는 상술한 것처럼 제올라이트 여과재(116)로서 작은 자갈이나 돌멩이와 같은 형태를 가지며, 여과 과정에서 이 여과재(116)의 표면에 오염물질이 부착 및 고착된다.

이러한 오염물질의 제거를 위해 여과층설치부(113)의 구획판(114)에 일단이 회동 가능하게 설치되는 차단판(121)을 마련하며, 이 차단판(121)은 평소에는 구획판(114)의 외주면에 고정되어 다공판(115)을 개방하고, 세척시에는 상기 다공판(115)의 하면을 덮어 여과층설치부(113) 내부의 물이 빠져나가지 못하게 차단한다.

그리고 상기 여과층설치부(113)의 내부 벽면에 초음파 진동발생기(122)가 마련되어 있다. 세척을 위해 상기 차단판(121)을 닫고 여과층설치부(113) 내에 물을 채워둔 상태에서 상기 초음파 진동발생기(122)를 작동시키면 초음파에 의해 여과재(116) 표면에 부착되어 있던 오염물들이 분리되며, 물을 순환시키면서 이 오염물질을 외부로 배출시킨다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 빗물 재이용 장치(1)의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

빗물은 빗물유입부(10)를 통해 여과수조(100)로 유입되는데, 먼저 빗물유입부(10)의 스크린(12)에 낙엽이나 큰 돌들이 걸려 여과되며, 빗물유입부(10)로 유입된 빗물은 제1 분기라인(15)을 통과해 여과수조(100)의 침전분리조(110)로 유입된다.

침전분리조(110)에 유입된 물은 저수되어 있는 동안 오염물이 바닥에 침전되면서 1차적인 분리가 이루어지며, 폭기부(117)에서 공급되는 공기에 의해 용존산소량이 증가함에 따라 오염물질의 분해가 이루어지게 된다.

침전분리조(110) 내에서 빗물의 수위가 높아짐에 따라 빗물은 여과층설치부(113)의 다공판(115) 및 여과재(116)를 통과하면서 정수된 후 배수구(112)를 통해 폭기 및 막분리조(130)로 넘어가게 된다.

폭기 및 막분리조(130)에서는 여과용 평판필터를 통과하면서 2차 여과가 이루어지고, 여과펌프(160)를 통해 여과용 평판필터를 통과한 물이 재이용수조(140)로 넘어가게 된다. 그리고 여과펌프(160)를 통과한 물은 재용수조로 유입되기 전 UV소독기(170)에 의해 자외선 살균소독이 이루어진다.

이러한 일련의 여과과정을 거쳐 여과된 빗물은 재이용수조(140)에 저수되어 있다가 필요에 따라 재이용수펌프(180)를 통해 배출시켜 사용하게 된다.

그리고 비가 내리지 않을 때에는 여과수조(100)의 내부를 세척하게 되는데, 특히 여과층설치부(113) 내부의 여과재(116)의 경우 차단판(121)을 닫고 물을 추진시킨 다음 초음파 진동발생기(122)를 통해 초음파를 인가하여 여과재(116)의 표면에 부착 및 고착되어 있는 오염물을 분리시킨 다음 물을 순환시켜 분리된 오염물을 제거한다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

1; 빗물 재이용 장치
10; 빗물유입부 11; 입수부
12; 스크린 13; 연결통로
14; 분기통로 15; 제1 분기라인
16; 제2 분기라인 17; 차단밸브
20; 여과유닛 100; 여과수조
110; 침전분리조 111; 유입구
112; 배수구 113; 여과층설치부
114; 구획판 115; 다공판
116; 여과재 117; 폭기부
120; 세척수단 121; 차단판
122; 초음파 진동발생기 130; 폭기 및 막분리조
131; 여과용 평막필터 140; 재이용수조
150; 송풍기 160; 여과펌프
170; UV소독기 180; 재이용수펌프

Claims (4)

1. 빗물을 여과 및 정수하여 재이용하는 빗물 재이용 장치로서,
   빗물이 유입되는 빗물유입부와;
   상기 빗물유입부를 통해 유입된 빗물을 여과하는 여과유닛;을 구비하며,
   상기 여과유닛은 상기 빗물유입부를 통해 유입된 빗물이 들어오는 유입구가 일측에 형성되어 있고, 타측에는 바닥으로부터 상방으로 이격되고 상기 유입구보다 낮은 위치에 배수구가 형성되어 있는 침전분리조와, 상기 침전분리조의 배수구를 통해 배출되는 물이 유입되도록 침진분리조의 옆에 형성되어 있고 여과용 평막필터가 설치되어 있는 폭기 및 막분리조와, 상기 폭기 및 막분리조에서 여과된 물이 유입 및 저수되는 재이용수조를 포함하는 여과수조와,
   상기 침전분리조의 바닥에 설치되는 폭기부와 상기 여과용 평막필터에 공기를 공급하기 위한 송풍기와,
   상기 여과용 평막필터의 배출구에 연결되어 여과용 평막필터를 통과한 물을 재이용수조로 펌핑하는 여과펌프와,
   상기 여과펌프와 재이용수조의 사이에 설치되어 재이용수조로 유입되기 전에 물을 자외선 살균하는 UV소독기를 구비하며,
   상기 침전분리조에는 상기 배수구를 통해 물이 빠져나가기 전에 여과될 수 있도록 상부에 여과층설치부가 형성되되,
   상기 여과층설치부는 상기 배수구가 형성된 벽면을 포함하여 소정영역을 구획하는 구획판과,
   상기 구획판의 하단에 설치되는 다공판과,
   상기 다공판과 구획판에 의해 형성된 공간에 충진되는 제올라이트 소재의 여과재를 포함하며,
   상기 다공판을 통해 여과층설치부의 내부로 유입된 물이 상기 여과재를 통과한 후 상기 배수구를 통해 배출될 수 있도록 여과재가 상기 배수구와 다공판의 사이 공간에 충진되도록 형성되고,
   상기 빗물유입부는 일정크기 이상의 이물질을 걸러내기 위한 스크린이 장착되어 있는 입수부와,
   상기 입수부와 연결되는 연결통로와,
   상기 연결통로와 연결되는 분기통로와,
   상기 분기통로의 하부로부터 연장되고 상기 침전분리조의 유입구와 연결되는 제1 분기라인과,
   상기 제1 분기라인에 설치되는 차단밸브와,
   상기 분기통로의 상부로부터 연장되고 하천 또는 하수구로 연결되는 제2 분기라인을 구비하며,
   상기 침전분리조는 여과재의 세척을 위한 세척수단을 더 구비하며,
   상기 세척수단은 상기 구획판에 회동 가능하게 결합되어 빗물의 여과시에는 다공판을 개방하고, 여과재의 세척시에는 다공판의 하면을 닫아 다공판을 통한 물의 유출입을 차단하는 차단판과,
   상기 여과층설치부의 내부 벽면에 설치되어 초음파 진동을 발생시키는 초음파 진동발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 빗물 재이용 장치.
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