KR101591340B1 - 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합류식 하수관거의 우수토실에서 생성되는 월류수를 능동적이면서도 고효율로 여과시킴과 더불어 압축성 여재의 무동력 세척을 통한 재생효율을 높여 반영구적으로 사용할 수 있는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치는, 합류식 하수관거의 우수토실에 연결되고, 수직방향으로 길게 연장되며, 유입구 및 방류구를 가진 저류조; 상기 저류조의 내부공간을 유입실과 여과실로 구획하도록 상기 저류조의 내부에 설치되고, 하부에 월류수가 통과하는 소통개구가 형성되는 격벽; 및 상기 저류조의 여과실에 설치되는 필터유닛;을 포함하고, 상기 저류조는 우수토실과 하천 사이의 하천변에서 수직하방으로 깊게 설치되며, 상기 유입구는 상기 방류구 보다 높게 위치함과 더불어 상기 방류구는 상기 격벽의 소통개구 보다 높게 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치{TREATMENT APPARATUS FOR COMBINED SEWER OVERFLOWS USING COMPLEX MEDIA}

본 발명은 합류식 하수관거 월류수 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합류식 하수관거의 우수토실에서 생성되는 월류수를 고효율 및 고속으로 여과시킴과 더불어 압축성 여재의 무동력 역세를 통한 재생효율을 높여 반영구적으로 사용할 수 있는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치에 관한 것이다.

하수(下水, sewage)란 오수(汚水, sanitary sewage), 우수(雨水, storm sewage) 및 공장폐수(工場廢水, industrial waste) 등으로 이루어지고, 하수도(下水道, sewerage)는 오수, 우수를 배제 또는 처리하기 위하여 설치되는 도관(道管), 기타의 공작물과 시설의 총체를 말한다.(하수도법 제2조 1항) 여기서, 도관이란 하수관거(sewer)를 지칭하며, 기타의 공작물과 시설이란 관거, 부대설비, 종말처리시설과 이들을 보완하기 위한 펌프시설 등을 지칭한다. 하수도시설관리시스템에서는 이들 시설에 대한 위치와 속성정보 관리를 기본으로 하여 각종 통계, 분석 등 응용업무를 처리할 수 있도록 하는 시스템이다.

하수관거에는 오폐수 및 우수를 동일 관거로 배출시키는 합류식 하수관거와, 오폐수 및 우수를 서로 다른 관거로 분류하여 배출시키는 분류식 하수관거 등이 있다.

한편, 국내에서는 주로 합류식 하수관거가 이용되고 있으며, 이러한 합류식 관거를 이용한 하수시스템은 도 1에 예시되어 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 가정 및 공장에서 발생되는 오수와 폐수, 강우시에 도로 및 주차장과 같은 불투수면에서 발생하는 비점오염원을 포함하는 노면배수는 합류식 하수관거(300)를 통해 우수토실(100)에 유입되고, 우수토실(100)에서는 일정량의 오수만을 차집관거(200)로 유출시켜 하수처리장(400)으로 보낸다. 하수처리장(400)에는 처리된 처리수를 하천(500)으로 방류하는 처리수 방류관(410)이 접속되고, 차집관거(200)의 도중에는 하수처리장(400)을 거치지 않는 오수를 하천(500)으로 방류하는 바이패스 방류관(420)이 접속된다.

그리고, 강우 시에 우수가 유입되면, 유량이 관거의 설계용량을 초과할 경우 우수토실(100)의 월류 웨어(101, overflow weir)를 넘어 하수량을 방류하는 데, 이렇게 하수도의 용량초과로 방류되는 하수를 '합류식 하수관거의 월류수(CSOs; Combined Sewer Overflows)'라 한다. 우수토실(100)의 월류 웨어(101)와 하천(500) 사이에는 '합류식 하수관거의 월류수'를 하천(500)으로 방류하는 방류구간(150)이 마련되어 있다.

한편, 상술한 우수토실은 합류식 하수관거의 최말단에 설치되어 일정유량만 처리장으로 이송하고, 강우시 차집유량 이외 유량은 하천수계로 월류시키는 하수관거 최말단에 설치되는 시설이다. 한편, 오수관과 우수관이 따로 설치되어 있는 분류식 하수관거는 우수토실이라 하지 않고 우수토구라 한다.

이러한 우수토실은 강우시 일정유량을 차집해서 처리장으로 이송시키는 역할을 하는 시설로 차집되는 유량은 건기에는 당연히 전량 차집되어야 하며, 우천시에는 계획시간 최대오수량의 3배 이상을 차집하는 것이 기본이다. 통상 3Q라 하기도 하고 때로는 Q(시간최대하수량)+2mm/hr 등으로 설정되기도 한다. 즉, 강우시엔 청천시 오수량에 일부 강우유출수를 같이 처리장으로 이송하는 의미로 분류식 지역에 비해서 노면유출수와 같은 비점오염원이 포함되어 처리장으로 이송하여 처리하는 장점이 있다고 할 수 있다.

하지만, 늘어난 유량은 오수와 우수가 섞여 있으므로 반대로 차집되지 못하고 월류되는 하수 중에는 가정하수와 같은 오수성분이 포함되어 있기 때문에 전체적으로는 분류식 보다 합류식 지역의 단위면적당 오염부하가 2배가량 높다고 알려져 있다. 즉, 비점오염원보다 BOD등 오염항목 농도가 높은 하수가 차집되지 못하고 월류되는 부하가 분류식 우수관거의 오염부하보다 높음을 의미한다. 또한, 강우초기에는 초기세척효과에 의하여 매우 높은 오염농도를 가진 월류수가 순식간에 배출되어 하천에 서식하는 물고기 폐사 사고 등을 유발하기도 한다.

또한, 국내 우수토실의 가장 큰 문제점은 제외지에 설치되어 있기 때문에 하천수위 등 외수위의 영향을 받기 쉽다는 점이다.

우수토실이 하천수위의 영향을 받아 강우시 하천수가 유입되기 쉬워 처리장으로 과다유량이 차집됨과 동시에 유입부하가 떨어져 처리장 운영에 문제를 일으키기도 한다.

그리고, 다양한 형식 및 제원으로 설치되어 있어 규격화되어 있지 않다는 점과 우수토실에서의 적정 차집량 및 월류수 방지제어를 위한 구조가 미흡하다는 점이다.

또한, 합류식 하수관거의 개선대책 자체가 현실적으로 어려운 점도 이와 같이 모든 우수토실이 각기 특성이 달라 실제 실효성있는 대책을 위해서는 각 우수토실 별로 대책을 수립하여야 한다는 점이며, 이 점은 우수토실 개선을 좀더 즉각적이고 용이하게 접근할 수 있는 것을 방해하는 요소라 할 수 있다. 또한, 대부분 우수토실의 웨어나 차집관경 등이 적정량 차집을 위한 기술적 검토를 통하여 설치되지 않아 필요한 기본 기능조차 못하는 경우도 많다.

청천시에도 차집부가 폐색되어 월류수가 발생하는 경우도 있고, 강우시에는 과다차집으로 인해 처리장에 부하를 일으키고 차집관거가 이미 상류쪽에서 만관이 되어 하류측 우수토실에서는 구조를 떠나 차집되지 못하고 월류수(CSOs)가 발생되는 상황도 생긴다.

이에 대처하기 위하여, 기본적으로는 합류식 지역에서 발생되는 월류수 즉, CSOs에 의한 오염부하를 하천수계가 영향을 받지 않을 정도로 저감시키는 것이 넓은 의미에서의 합류식 하수도 개선대책이라 할 수 있다.

이의 달성을 위해서는 최근 적용되고 있는 우수토실 개선뿐만 아니라 분류식화, CSOs 저류시설 또는 처리시설 등의 설치, 관거 및 도시정비사업 등을 포함하여 종합적인 대책이 필요하다.

한편, 합류식 하수관거의 우수토실은 하천과 하수관거의 경계선에 설치되므로 이의 개선은 크게 하수관거시스템, 하천, 처리장 크게 세가지 분야가 연관되어 있고, 각 관리주체 및 관리부서의 이해관계가 서로 다르기 때문에 그 개선방안의 수립이 매우 어려운 문제점이 있다.

이에 대한 대응방안으로, 일부에서는 월류수를 별도로 처리하여 방류함으로써 오염부하가 높은 월류수로 인한 하천의 오염을 최소화함과 더불어 하수처리장의 효율 또한 높일 수 있는 월류수 처리장치가 합류식 하수관거의 우수토실에 연결된 구조가 국내등록특허 10-1185763호에 제시되어 있다.

하지만, 종래의 월류수 처리장치는 협소한 하천에 위치한 우수토실에 연결되게 구성됨에 따라 월류수의 정화처리를 위한 공간 부족으로 인해 맨홀형 몸체의 내부에 설치되는 여과구조가 매우 복잡하게 연결된 복수의 필터유닛으로 이루어짐에 따라 대량 생산에 적합하지 않아 그 제조비용이 매우 높은 단점이 있었다.

그리고, 종래의 월류수 처리장치의 맨홀형 몸체에 마련된 유입구 및 유출구 사이의 수두차(differential head)가 크지 않아 유입구를 통해 유입되는 월류수(CSOs)가 여과구조로 효과적으로 유도되기 어려워 월류수의 정화처리 효율이 높지 않은 단점이 있었다.

또한, 종래의 월류수 처리장치는 우수토실에 콘크리트 재질의 맨홀형 몸체를 현장타설 방식으로 설치함에 따라 공사기간이 장시간 소요될 뿐만 아니라 그 시공작업에 많은 인력이 요구되어 시공비용이 매우 높은 단점이 있었다.

KR 10-1185763 B1(2012.09.25)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러 단점들을 극복하기 위하여 연구개발된 것으로, 우수토실과 하천 사이의 매우 협소한 하천변에서 수직하방으로 깊게 설치됨과 더불어 내부에 단순한 여과구조를 적용함으로써 대량 생산화가 용이하여 그 제조비용을 대폭 절감할 수 있는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 유입구와 방류구 사이의 수두차를 이용하여 상향류를 효과적으로 유도하여 상향류에 의한 압축여과를 효율적으로 구현함으로써 월류수의 오염부하를 효과적으로 정화처리할 수 있는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 2 이상의 분할체로 미리 제작한 후에 현장조립식으로 시공할 수 있는 모듈화 구조를 적용함으로써 공사기간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 시공비용을 절감할 수 있는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치는,

합류식 하수관거의 우수토실에 연결되고, 내부에 수직방향으로 설치되는 격벽에 의해 유입실과 여과실로 구획되는 저류조; 및

상기 저류조의 여과실에 설치되는 필터유닛;을 포함하고,

상기 유입실의 상부에 유입구가 마련되며, 상기 여과실의 상부에 방류구가 마련되고, 상기 격벽의 하부에 월류수가 통과하는 소통개구가 형성되며,

상기 저류조는 우수토실에 인접한 하천변의 지면에서 수직하방으로 깊게 설치되며, 상기 유입구는 상기 방류구 보다 높게 위치함과 더불어 상기 방류구는 상기 격벽의 소통개구 보다 높게 위치하고,

상기 저류조의 하부에는 침전부가 형성되고, 상기 침전부의 상부에는 복수의 통공이 형성된 타공판이 마련되며, 각 통공은 그 하단의 직경이 상단의 직경 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 침전부에는 우수토실의 차집관로와 소통하는 퇴수관이 연결되고, 상기 침전부에는 침전물을 차집관로로 퇴수하는 퇴수펌프가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 필터유닛은 상기 여과실 내에서 월류수의 수위에 의해 상하 이동가능하게 설치되는 필터 하우징과, 상기 필터 하우징 내에 마련되어 월류수의 상향류에 의해 압축되면서 월류수 내의 오염물질을 여과하는 압축성 여재(compressible media)를 포함하고,

상기 여과실의 상부 내측벽을 수평방향으로 가로질러 제1투수망체가 고정되고, 제1투수망체에 의해 상기 압축성 여재의 상향 이동이 규제되며, 상기 필터 하우징의 하단에는 제2투수망체가 마련되며, 상기 필터 하우징은 상기 제1투수망체의 하부에서 일정 스트로크 만큼 상하 이동하는 것을 특징으로 한다.

상기 필터 하우징에는 하나 이상의 부력체가 마련되고, 상기 여과실의 하부 내측벽에는 상기 필터 하우징의 하향 이동을 규제하는 규제턱이 마련되며, 상기 필터하우징의 하면에 인접하여 부유성 여재가 배치되고, 상기 규제턱의 하부에는 제3투수망체가 수평방향으로 가로질러 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 필터유닛의 상부에는 무동력 역세방식으로 필터유닛을 세척하는 세척기구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 세척기구는 필터유닛의 상부로 역세수를 공급하는 역세공급관과, 월류수의 수위 변화에 대응하여 상기 역세공급관의 개구를 개폐하는 밸브를 포함한다.

상기 저류조의 주변에는 우수토실의 월류수를 일시 저장하는 임시저장부가 마련되고, 상기 역세공급관은 상기 임시저장부에 접속되며, 상기 밸브는 여과실의 일측에 회동가능하게 설치된 회동부재에 와이어를 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 세척기구는 상기 필터유닛의 상부에서 상하방향으로 이격되게 배치된 복수의 역세밸브유닛을 포함하고,

각 역세밸브유닛은 하나 이상의 밸브공이 형성된 역세 밸브플레이트와, 밸브공을 개폐하도록 상기 역세 밸브플레이트에 설치되는 하나 이상의 밸브를 구비하며,

월류수의 수위 감소에 따라 상기 필터유닛의 필터 하우징이 하향 이동함에 연동하여 역세밸브유닛들의 밸브공이 시간차를 두고 순차적으로 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 세척기구은 상기 필터유닛의 상부에 배치된 제1역세밸브유닛 및 상기 제1역세밸브유닛의 상부에 배치된 제2역세밸브유닛을 포함하고,

상기 제1역세밸브유닛은 복수의 제1밸브공이 형성된 제1역세 밸브플레이트와, 복수의 제1밸브공을 개폐하는 복수의 제1밸브를 구비하며,

상기 제2역세밸브유닛은 복수의 제2밸브공이 형성된 제2역세 밸브플레이트와, 상기 복수의 제2밸브공을 개폐하는 복수의 제2밸브를 구비하고,

상기 역세 밸브플레이트는 상기 필터유닛의 제1투수망체에 대해 상부로 이격되어 수평방향으로 설치되고, 상기 복수의 제1밸브는 복수의 제1연결링크를 매개로 제1구동링크에 연결되며, 상기 제1구동링크의 일단부는 제1구동와이어를 통해 필터유닛의 필터 하우징과 연결되어 필터 하우징의 하향 이동에 의해 제1구동링크는 여과실 내에서 직선이동하고,

상기 제2역세 밸브플레이트는 상기 제1역세 밸브플레이트의 상부에 이격되어 수평방향으로 설치되고, 복수의 제2밸브는 복수의 제2연결링크를 매개로 제2구동링크에 연결되며, 상기 제2구동링크의 일단부는 제2구동와이어를 통해 필터유닛의 필터 하우징과 연결되어 필터 하우징의 하향 이동에 의해 제2구동링크는 여과실 내에서 직선이동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 구동링크 각각에는 제1 및 제2 연결링크의 상단이 안내되어 이동하는 제1 및 제2 가이드슬롯이 개별적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 유입실의 내부에는 상기 유입구를 통해 유입되는 월류수의 하향류 유속을 감속시키는 유속감속유닛이 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 유속감속유닛은 상기 유입구로부터 상기 소통개구로 월류수를 하향 나선흐름으로 안내하는 유속감속부재를 포함한다.

상기 유속감속유닛은 상기 유입실의 내벽면에 설치된 복수의 유속감속판을 포함하고, 유속감속판은 유입실의 내벽면에 고정된 고정단 및 유입실의 중심부를 향해 위치한 자유단을 가지며, 복수의 유속감속판은 그 각각의 자유단부들이 서로 엇갈리게 배치되어 지그재그 구조로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 유속감속판은 탄성을 가진 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 유속감속판은 고정단에서 자유단을 향해 하향 경사지게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 방류구에는 하천에서의 역류를 방지하기 위한 역류방지밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 방류구에는 방류관이 외측으로 연장되고, 상기 방류관의 단부에는 경사면이 형성되며, 상기 경사면에는 역류방지밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 저류조가 수직하방으로 깊게 설치되고, 유입구가 상기 방류구 보다 높게 위치함과 더불어 방류구가 격벽의 소통개구 보다 높게 위치함에 따라, 유입구를 통해 유입되는 월류수는 유입실 내에서 소통개구를 향해 하향류의 흐름으로 유도된 이후에 소통개구를 통과하여 여과실 내에서 방류구를 향해 상향류의 흐름으로 유도됨으로써 월류수의 상향류 여과(up flow filteration)가 효과적으로 구현되어 월류수의 여과(정화처리) 효율이 매우 높은 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 저류조의 침전부에 월류수 내의 미세물질 및 침전성 고형물을 침전시킬 수 있고, 이러한 침전물(슬러지)를 퇴수펌프를 이용하여 차집관거로 이송함으로써 월류수의 정화효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 월류수의 상향류에 의해 압축되면서 여과하는 압축성 여재를 사용함으로써 월류수의 여과효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 특히 압축성 여재는 상하 이동하는 필터 하우징에 의해 압축범위를 효율적으로 유지할 수 있으므로 상향류에 의한 압축여과효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명은, 유속감속부에 의해 유입구를 통해 유입되는 월류수의 하향류 유속이 감속되어 충격이 완화되어, 저류조의 손상이 효과적으로 방지될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 하수시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치가 하천변 또는 해안변에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치에 일 실시예에 따른 유속감속유닛이 설치된 상태를 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치에 다른 실시예에 따른 유속감속유닛이 설치된 상태를 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치가 하천변 또는 해안변에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 따른 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치의 여과실을 상세히 도시한 도면으로, 월류수가 여과실에 채워져 월류수의 상향류 여과가 진행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치의 여과실에서 수위가 감소함에 따라 압축성 여재가 하향으로 신장됨과 더불어 부유성 여재가 하향 이동하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치의 여과실에서 수위가 더욱 감소함에 따라 역세관이 개방됨으로써 역세수가 낙하하여 압축성 여재 및 부유성 여재를 역세하는 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치를 도시한 측단면도이다.
도 10는 도 9에 따른 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치의 여과실 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치의 여과실에 월류수가 채워져 월류수의 상향류 여과가 진행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 12은 본 발명에 의한 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치의 여과실에서 수위의 감소에 따른 제1 및 제2 역세밸브유닛의 폐쇄작동을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명에 의한 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치의 여과실에서 수위의 감소에 따른 제1역세밸브유닛의 개방작동에 따른 1차 역세과정을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에 의한 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치의 여과실에서 수위의 감소에 따른 제2역세밸브유닛의 개방작동에 따른 2 역세과정을 도시한 도면이다.
도 15은 도 10의 A-A선을 따라 도시한 도면이다.
도 16은 도 15의 화살표 D 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 17는 도 10의 B-B선을 따라 도시한 도면이다.
도 18은 도 17의 화살표 E 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 19는 도 10의 C-C선을 따라 도시한 도면이다.
도 20는 도 1의 화살표 F 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 21은 도 20에 대한 대안적인 구성을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 2 내지 도 21은 본 발명에 따른 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치(10)는 합류식 하수관거(300)의 우수토실(100)에 연결된 저류조(11)와, 저류조(11)의 내부공간을 유입실(12)과 여과실(13)로 구획하도록 저류조(11)의 내부에 설치되는 격벽(15)과, 저류조(11)의 여과실(13)에 설치된 필터유닛(20)을 포함한다.

저류조(11)는 합류식 하수관거(3)의 우수토실(1)에 소통가능하게 연결되고, 저류조(11)는 그 폭에 비해 길이가 수직방향으로 길게 형성된 박스형 구조로 이루어진다.

한편, 수직방향으로 길게 형성된 박스 형태의 저류조(11)가 우수토실(1)에 인접한 하천변(6)의 지면(6a)에서 수직하방으로 깊게 설치됨으로써 수직형 지하구조물을 구축한다. 이와 같이, 본 발명에 따른 저류조(11)는 협소한 하천변(W)에 수직하방으로 깊게 설치됨에 따라 월류수의 처리경로를 대폭 연장할 수 있을 뿐만 아니라 월류수의 처리를 위한 저류기능을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 우수토실(1)의 일측 배출구에는 차집웨어(7)에 의해 차집유량이 조절된 이후에 차집관거(4)로 일정량의 오수가 차집되도록 연결되며, 우수토실(1)의 타측 배출구에는 월류웨어(2, overflow weir)가 설치된다. 우수토실(1)의 월류웨어(2)를 통과한 월류수는 유입구(11a)를 통해 유입된다.

저류조(11)의 일측에는 우수토실(1)과 소통하는 유입구(11a)가 형성되고, 저류조(11)의 유입구(11a)에는 우수토실(1)의 월류웨어(2)을 넘은 월류수가 유입되도록 연결된다. 또한, 유입구(11a)와 우수토실(1) 사이에는 포집망(95) 등이 설치되어 월류수 내의 조대협잡물을 미리 걸러주도록 구성될 수 있다.

저류조(11)의 타측에는 하천 또는 바다 등을 향해 개방된 방류구(11b)가 형성되고, 월류수는 방류구(11b)를 통해 하천 또는 바다(5)로 방류된다.

한편, 저류조(11)는 도 3 및 도 4와 같이, 조립가능한 복수의 조립구조체(11c, 11d, 11e, 11f, 11g)로 미리 분할되어 제작됨으로써 하천변(6)에서 현장조립식으로 시공되는 모듈화 구조를 적용하며, 이를 통해 공사기간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 시공비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

특히, 도 3의 확대도에 도시된 바와 같이 저류조(11)의 조립구조체(11c, 11d, 11e, 11f, 11g)들 사이에 신축이음부재(16)가 개재된다. 서로 인접하는 조립구조체(11c, 11d, 11e, 11f, 11g)들의 단부에 조립돌기(16a) 및 조립홈(16b)이 형성되고, 신축이음부재(16)는 그 상면 및 하면이 조립돌기(16a) 및 조립홈(16b)에 대응하는 형상으로 이루어져 조립돌기(16a)와 조립홈(16b) 사이에 개재된다. 그리고, 신축이음부재(16)는 탄성력, 접착력, 내구성 등이 높은 재질로 이루어짐에 따라 지반 침하 및 지진 등의 외력 및 내부 수압 등으로 인해 구조물의 뒤틀림 내지 변형을 효과적으로 방지할 수 있다. 특히, 조립돌기(16a) 및 조립홈(16b)은 곡면형 구조로 이루어짐에 따라 외력 내지 내부 수압 등에 대응하여 신축작용이 곡면을 따라 안정되게 이루어질 수 있고, 이를 통해 구조물의 뒤틀림 내지 변형 등을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

저류조(11)의 하부에는 침전부(19)가 마련되고, 이 침전부(19)에는 유입구(11a)를 통해 유입되는 월류수 내의 미세물질, 침전성 고형물 등이 침전되어 제거된다. 그리고, 침전부(19)의 상부에는 복수의 통공(18a)이 형성된 타공부(18)가 마련되고, 이러한 타공부(18)의 통공(18a)들에 의해 침전물이 수리흐름의 영향을 받아 상부로 재부상됨이 효과적으로 방지될 수 있다. 특히, 도 9에 도시된 바와 같이 통공(18a)은 그 하단의 내경이 그 상단의 내경 보다 좁은 테이퍼진 내경구조로 형성됨으로써 침전물이 통공(18a)을 통해 재부상됨을 확실하게 차단될 수 있다.

그리고, 침전부(19)는 하향 경사진 경사면(19a)을 가진 구조로 이루어지고, 침전부(19)의 하단에는 우수토실(1)의 차집관로(4)와 소통하는 퇴수관(19b)이 연결되며, 침전부(19)에는 침전물을 차집관로(4)로 퇴수시키는 퇴수펌프(19c)가 설치된다.

격벽(15)은 저류조(11)의 내부에 수직방향으로 직립하게 설치되고, 격벽(15)의 하부에는 소통개구(15a)가 형성된다. 이러한 격벽(15)에 의해 저류조(11)의 내부공간은 유입실(12)과 여과실(13)로 구획되고, 유입실(12) 및 여과실(13)은 저류조(11) 내에서 격벽(15)에 의해 수직하방으로 깊게 형성되며, 유입구(11a)는 유입실(12)의 상부에 위치하고, 방류구(11b)는 여과실(13)의 상부에 위치한다.

그리고, 유입실(12) 및 여과실(13)의 각 상면에는 개폐가능한 덮개(91, 92)가 마련되고, 이러한 덮개(91, 92)의 개방을 통해 유입실(12) 및 여과실(13) 내로 작업자가 용이하게 진입하여 각종 작업을 수행할 수 있다.

또한, 저류조(11)의 상단에는 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이 벤트관(17, vent pipe)이 접속되고, 특히 벤트관(17)은 유입실(12)과 소통하도록 설치된다. 유입실(12) 내의 공기, 가스 성분 등은 벤트관(17)을 통해 외부로 배출되고, 또한 유입실(12) 내로 월류수가 초과 유입될 경우에는 초과 유입된 월류수는 벤트관(17)을 통해 배출될 수 있다.

한편, 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 유입구(11a)는 방류구(11b) 보다 일정높이(h1) 만큼 높게 위치하고, 소통개구(15a)는 방류구(11b) 보다 일정 깊이(h2) 만큼 낮게 위치하도록 구성된다. 이에, 유입구(11a)를 통해 유입된 월류수는 유입실(12)의 하단에 위치한 소통개구(15a)를 향해 흘러(즉, 하향류로 유도됨) 소통개구(15a)를 통과하고, 소통개구(15a)를 통과한 후에는 여과실(13)의 하부에 위치한 소통개구(15a)에서 상부를 향해 흘러(즉, 상향류로 유도됨) 필터유닛(20)를 통과하면서 여과(정화처리)된다. 이렇게 필터유닛(20)에 의해 여과된 월류수 즉, 여과수는 방류구(11b)를 통해 방류된다.

도 20에 도시된 바와 같이, 방류구(11b)에는 하천(5)으로 방류되는 여과수를 안내하는 방류관(81)이 접속되고, 이러한 방류관(81)의 단부에는 하천(5) 등이 범람하여 하천수가 방류관(81) 및 방류구(11b)를 통해 저류조(11) 내로 역류함을 방지하기 위한 역류방지밸브(82)가 회동가능하게 설치되며, 역류방지밸브(82)의 상단이 방류관(81)의 상측에 회동가능하게 힌지결합된다. 특히, 역류방지밸브(82)의 하단은 방류관(81)의 하단에서 하측으로 일정간격(d)으로 돌출됨으로써 하천(5)에서 범람하는 하천수에 의해 역류방지밸브(82)가 방류관(81)로 진입함으로 차단하여 그 역류를 방지하도록 구성된다. 이에, 저류조(11)에서의 방류 내지 하천수의 범람 등이 없는 평상 시에는 역류방지밸브(82)는 그 자중에 의해 방류관(81)을 폐쇄한다. 그리고, 저류조(11)에서 여과수가 방류될 경우에는, 방류되는 여과수의 수압에 의해 역류방지밸브(82)가 하천(5) 측으로 회동하여 방류관(81)이 개방되어 여과수의 방류는 원활하게 이루어진다. 또한, 하천(5)에서 하천수가 범람하는 경우에는, 범람하는 하천수가 역류방지밸브(82)를 방류관(81) 측으로 밀어냄으로써 방류관(81)이 폐쇄되어 하천수가 저류조(11) 내로 역류함이 확실하게 방지된다.

도 21은 도 20에 대한 대안적인 구성을 도시한 도면으로, 도 21에 도시된 바와 같이 방류구(11b)에는 방류관(81)이 접속되고, 방류관(81)의 단부에는 경사단면(84)이 형성되며, 이러한 경사단면(84)에 역류방지밸브(83)가 회동가능하게 설치되고, 역류방지밸브(83)의 하단에는 부력체(85)가 마련되며, 역류방지밸브(83)의 상측이 방류관(81)의 단부 상측에 회동가능하게 힌지결합된다. 평상 시에는 역류방지밸브(81)는 그 자중 및 부력체(85)의 부력에 의해 수직상태로 유지되고, 이에 역류방지밸브(81)는 경사단면(84)과 이격되어 방류관(81)은 개방된 상태를 유지한다. 그리고, 저류조(11)에서 여과수가 방류될 경우에는 방류되는 여과수에 의해 역류방지밸브(83)가 하천(5) 측으로 회동하여 방류관(81)의 개방도가 더 커져 여과수의 방류가 원활하게 이루어진다. 또한, 하천(5)에서 하천수가 범람하는 경우에는, 범람하는 하천수가 역류방지밸브(83)를 방류관(81) 측으로 밀어냄으로써 방류관(81)이 폐쇄되어 하천수가 저류조(11) 내로 역류함이 확실하게 방지된다.

유입실(12)의 내부에는 유입구(11a)를 통해 유입되는 월류수의 유속을 감속시켜 완충시키는 유속감속유닛(30)이 마련된다.

일 실시예에 따르면, 유속감속유닛(30)은 도 3에 도시된 바와 같이, 유입실(12)의 내부에 나선형으로 월류수를 하향 안내하는 나선형 유속감속부재(31)가 마련되고, 이러한 나선형 유속감속부재(31)는 유입구(11a)로부터 소통개구(15a)를 향해 나선방향으로 감겨진 나선형 유로(31a)를 가진다. 이러한 나선형 유속감속부재(31)의 나선형 유로(31a)를 따라 월류수가 나선형으로 하향으로 안내됨에 따라 월류수의 하향류 유속이 효과적으로 감속될 수 있고, 이를 통해 그 충격이 완충되어 저류로(11)의 내부가 손상됨을 확실하게 방지할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 유속감속유닛(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 유입실(12)의 내부에 월류수를 하향 안내하는 미끄럼틀 형상의 유속감속부재(33)가 설치되고, 이러한 미끄럼틀 형상의 유속감속부재(33)는 그 측면이 유입실(12)의 내벽면에 밀착되어 고정되며, 유속감속부재(33)는 월류수를 유입구(11a)로부터 소통개구(15a)로 나선방향으로 하향 안내하는 나선형 유로(33a)를 가진다. 이러한 미끄럼틀 형상의 유속감속부재(33)의 나선형 유로(33a)를 따라 월류수가 나선형으로 하향으로 안내됨에 따라 월류수의 하향류 유속이 효과적으로 감속될 수 있고, 이를 통해 그 충격이 완충되어 저류로(11)의 내부가 손상됨을 확실하게 방지할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 유속감속유닛(30)은 도 9에 도시된 바와 같이, 유입실(12)의 내벽면에 설치된 복수의 유속감속판(32)을 포함하고, 유속감속판(32)은 유입실(12)의 내벽면에 고정된 고정단(32a) 및 유입실(12)의 내부를 향해 위치한 자유단(32b)을 가진다.

복수의 유속감속판(32)은 그 각각의 자유단(32b)들이 서로 엇갈리게 배치되어 지그재그 구조로 설치되고, 이에 유입구(11a)를 통해 유입되는 월류수는 복수의 유속감속판(32)을 순차적으로 거치면서 월류수의 하향류 유속이 효과적을 감속될 수 있으며, 이를 통해 그 충격이 완충되어 저류조(11)의 내부가 손상됨을 방지할 수 있다.

한편, 각 유속감속판(32)은 고정단(32a)에서 자유단(32b)을 향해 하향 경사지게 설치될 수 있고, 이를 통해 월류수의 햐향 흐름을 보다 완만하게 할 수 있다.

또한, 유속감속판(32)은 탄성을 가진 재질로 이루어져 월류수의 완충효과를 높일 수 있다.

필터유닛(20)은 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 저류조(11)의 여과실(13)의 상부에서 수리흐름의 영향으로 상하 이동가능하게 설치될 수 있다.

필터유닛(20)은 여과실(13) 내에서 월류수의 수위에 의해 상하 이동가능하게 설치되는 필터 하우징(21)과, 필터 하우징(21) 내에 마련되어 월류수의 상향류에 의해 압축되면서 월류수 내의 오염물질을 여과하는 압축성 여재(22, compressible media)를 포함한다.

필터 하우징(21)의 하면에는 하나 이상의 부력체(23)가 마련되고, 이러한 부력체(23)에 의해 필터 하우징(21)은 월류수의 상향류에 의해 상향 이동이 용이하게 이루어질 수 있다.

압축성 여재(22)는 우레탄 등과 같이 상향류에 의해 압축되면서 월류수 내의 오염물질을 여과하는 소재로 이루어진다. 또한, 압축성 여재(22)는 월류수 내의 오염물질을 효과적으로 흡착 내지 포집하는 복수의 다공성 섬유소재로 이루어진다.

여과실(13)의 상부에는 제1투수망체(24)가 수평방향으로 가로질러 고정되고, 제1투수망체(24)에 의해 압축성 여재(22)의 상향 이동이 규제된다. 그리고, 필터 하우징(21)의 하면에는 제2투수망체(25)가 마련된다. 이러한 제1투수망체(24) 및 제2투수망체(25)에 의해, 월류수는 압축성 여재(22)의 하부에서 상부로 원활하게 통과(투수)할 수 있다.

또한, 필터 하우징(21)의 상단이 제1투수망체(24)에 걸려짐에 따라 압축성 여재(22)의 최대 압축량을 설정할 수 있도록 필터 하우징(21)의 높이가 적절히 결정될 수 있다.

또한, 필터 하우징(21)이 제1투수망체(24)의 하부에서 일정 스트로크(s)만큼 상하 이동할 수 있도록, 여과실(13)은 그 하부 내측벽에 필터 하우징(21)의 하향 이동을 규제하는 규제턱(26)을 가진다.

그리고, 필터하우징(21)의 하면에 인접하여 부유성 여재(27)가 배치되고, 부유성 여재(27)는 수리흐름에 의해 부유하는 복수의 부유성 섬유소재로 이루어진다. 이러한 부유성 여재(27)에 의해 압축성 여재(22)와 접촉하기 전의 월류수 내의 오염물질이 1차적으로 여과됨으로써 그 여과효율을 높일 수 있다.

또한, 부유성 여재(27)의 부유성 섬유소재는 압축성 여재(22)의 압축성 섬유소재에 비해 그 직경이 상대적으로 크게 형성된다. 이와 같이, 부유성 여재(27)가 월류수의 상향류에 의해 상향으로 부상하면서 필터하우징(21)을 상향으로 밀어올림으로써 압축성 여재(22)를 더욱 압축하고, 이를 통해 압축성 여재(22)에 의한 압축 여과효율이 보다 향상될 수 있다.

더불어, 규제턱(26)의 하부에는 제3투수망체(28)가 수평방향으로 가로질러 고정되고, 이러한 제3투수망체(28)에 의해 부유성 여재(27)의 하향 이동이 규제된다. 예컨대, 월류수가 배출되어 여과실(13) 내의 수위가 감소할 경우 부유성 여재(27)는 제3투수망체(28)에 걸려 침전부(19)로 낙하됨이 방지된다.

이상과 같은 본 발명은, 월류수의 상향류에 의해 압축되면서 여과하는 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)를 복합하여 사용함으로써 월류수의 여과효율이 매우 높아짐과 더불어 월류수의 고속여과가 가능하여 선속도(1,000m/일)가 확보될 수 있다. 또한, 압축성 여재(22)는 제1투수망체(24) 및 규제턱(26) 사이에서 상하 이동하는 필터 하우징(21)에 의해 압축범위를 효율적으로 유지할 수 있으므로 상향류에 의한 압축여과효율을 높일 수 있고, 부유성 여재(27)는 필터 하우징(21)의 제2투수망체(25) 및 제3투수망체(28)에 의해 그 상하 이동범위가 규제됨으로써 부유성 여재(27)가 외부로 누설됨이 방지될 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 필터유닛(20)의 상부에는 필터유닛(20)의 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)에 포집된 오염물질을 세척하기 위한 세척기구(60, 40, 50)가 설치되며, 세척기구(60, 40, 50)는 무동력 또는 동력방식으로 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)를 역세하도록 구성될 수 있다.

도 5 내지 도 8에는 일 실시예에 따른 무동력 세척기구(60)가 도시되어 있ㄷ다.

일 실시예에 따른 무동력 세척기구(60)는 필터유닛(20)의 상부로 역세수를 공급하는 역세공급관(61)를 포함하고, 역세공급관(61)의 개구(61a)에는 밸브(63)가 개폐가능하게 설치된다.

저류조(11)의 주변에 임시저장부(65)가 배치되고, 임시저장부(65)는 우수토실(1)의 월류 웨어(2)에 인접하여 형성된다. 임시저장부(65)에 역세공급관(61)이 접속되고, 이러한 역세공급관(61)은 저류조(11)의 외측벽 및 격벽(15)을 관통한다. 역세공급관(61)의 개구(61a)는 필터유닛(20)의 상부에 위치하고, 역세공급관(61)의 도중에는 침전부(18)로 역세수를 공급하는 보조 역세공급관(62)이 분기된다.

한편, 강우 시에 20~30분 정도 경과한 후의 우수 즉, 후기우수는 초기우수 보다 상대적으로 오염도가 낮은 상태가 되고, 이러한 후기우수는 월류웨어(2)를 넘어 임시저장부(65)에 저장되며, 이렇게 임시저장부(65)에 저장된 후기우수는 역세공급관(61)을 통해 필터유닛(20)으로 공급되는 역세수로 이용된다.

밸브(63)는 스펀지, 플라스틱 등과 같이 부력을 쉽게 받는 재질로 이루어진다. 밸브(63)는 볼 형상으로 이루어져 역세공급관(61)의 개구(61a)에 분리가능하게 끼워짐으로써 역세공급관(61)의 개구(61a)를 개폐하도록 구성된다.

여과실(13)의 제3투수망체(28) 하부에는 회동부재(66)가 회동가능하게 설치되고, 회동부재(66)의 단부는 여과실(13)의 내벽면에 마련된 힌지부(66a)에 힌지핀(66b)을 매개로 회동가능하게 설치된다.

그리고, 밸브(63)와 회동부재(66)는 와이어(64)에 의해 연결되고, 와이어(64)는 제3투수망체(28), 부유성 여재(27), 제2투수망체(25), 압축성 여재(23), 제1투수망체(24)를 관통한다. 이러한 와이어(64)에 의해 회동부재(66)의 회동작동과 밸브(63)의 개폐작동은 상호 연동된다. 예컨대, 도 6과 같이 여과실(13) 내에 월류수가 채워진 상태에서 밸브(63)는 역세공급관(61)의 개구(61a)를 폐쇄한 상태가 되고, 와이어(64)가 팽팽하게 긴장됨에 따라 회동부재(66)는 상향으로 회동한다. 그 이후에 여과실(13) 내에서 월류수가 퇴수하여 제1투수망체(24)의 하부까지 수위가 감소하면 도 7 및 도 8과 같이 밸브(63)가 수직하방으로 낙하하고, 이에 와이어(64)가 느슨해지면서 회동부재(66)는 하향 회동한다.

더불어, 밸브(63)가 와이어(64)를 통해 회동부재(66)에 연결된 구조를 통해, 수위변화에 따른 밸브(63)의 개폐작동 시에 밸브(63)의 위치가 역세공급관(61)의 개구(61a) 근처에 구속될 수 있고, 이를 통해 밸브(63)가 월류수의 부력에 의해 역세공급관(61)의 개구(61a)측으로 안정되게 이동하여 역세공급관(61)의 개구(61a)에 대한 폐쇄작동을 원활하게 수행할 수 있다.

도 6 내지 도 8을 참조하여, 일 실시예에 따른 무동력 세척기구(60)의 작동관계를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 월류수가 저류조(11)의 여과실(13)에 채워지면서 상향류로 흐르는 경우에는, 월류수는 필터유닛(20)의 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)에 의해 여과된다. 이렇게 필터유닛(20)에 의해 여과된 월류수(여과수)는 방류구(11b)를 통해 하천 또는 바다(5)로 방류된다.

이때, 월류수의 수위에 의해 밸브(63)는 역세공급관(61)의 개구(61a)를 폐쇄한 상태를 유지하고, 이에 와이어(64)는 팽팽하게 긴장된 상태이므로 회동부재(66)는 상향으로 회동한 상태가 된다.

그 이후에, 도 7과 같이 침전부(19)의 퇴적물, 슬러지 등을 퇴수하거나 강우량이 줄어들 경우에는 저류조(11) 내의 수위가 역세공급관(61)의 하부까지 감소하면, 밸브(63)의 부력이 제거되어 밸브(63)는 역세공급관(61)의 개구(61a)에서 낙하하고, 이에 역세공급관(61)이 개방된다.

그런 다음에, 도 8과 같이 저류조(11)의 수위가 계속 감소하여 필터유닛(20)의 제3투수망체(28) 이하까지 감소하면 역세공급관(61)의 개구(61a)가 개방된 상태가 유지되고, 이렇게 역세공급관(61)의 개구(61a)가 개방된 상태에서 역세수가 필터유닛(20) 위로 공급됨에 따라 필터유닛(20)의 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)는 충분히 역세된다.

이와 같은 역세공정이 진행된 이후에, 다시 강우로 인해 우수토실(1)로부터 월류수가 저류조(11)의 여과실(13)에 채워지면 상술한 밸브(63)는 월류수의 부력에 의해 상향으로 이동하여 역세공급관(61)의 개구(61a)에 끼워짐으로써 역세공급관(61)을 폐쇄한다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 세척기구(60)에 의하면, 저류조(11)의 수위가 감소함에 대응하여 역세수를 무동력방식으로 필터유닛(20)으로 공급함으로써 필터유닛(20)의 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)를 매우 효과적으로 세척할 뿐만 아니라 전력소비를 최소화할 수 있으므로 그 유지비용이 대폭 절감될 수 있는 장점이 있다.

도 10 내지 도 18에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세척기구(40, 50)가 도시되어 있다.

다른 실시예에 따른 무동력 역세방식의 세척기구(40, 50)은 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 필터유닛(20)의 상부에 배치된 제1역세밸브유닛(40) 및 제1역세밸브유닛(40)의 상부에 배치된 제2역세밸브유닛(50)을 포함한다.

제1역세밸브유닛(40)은 복수의 제1밸브공(42)이 형성된 제1역세 밸브플레이트(41)와, 복수의 제1밸브공(42)을 개폐하는 복수의 제1밸브(43)를 포함한다.

제1역세 밸브플레이트(41)는 필터유닛(20)의 상부에 배치되고, 특히 필터유닛(20)의 제1투수망체(24)에 대해 상부로 이격되어 수평방향으로 설치된다. 그리고, 제1역세 밸브플레이트(41)의 가장자리는 저류조(11)의 여과실(13) 내벽면에 밀봉적으로 고정된다.

제1역세 밸브플레이트(41)에는 복수의 제1밸브공(42)이 일정간격으로 형성되고, 복수의 제1밸브(43)는 복수의 제1밸브공(42)을 개별적으로 개폐하도록 설치된다. 특히, 각 제1밸브(43)의 일측은 각 제1밸브공(42)의 일측에 제1힌지핀(44)을 매개로 회동가능하게 설치되어 제1밸브공(42)을 개폐하도록 구성된다.

복수의 제1밸브(43)는 복수의 제1연결링크(46)를 매개로 제1구동링크(45)에 연결된다. 이를 구체적으로 살펴보면, 제1연결링크(46)의 하단은 제1밸브(43)의 타측에 회동가능하게 연결되며, 제1연결링크(46)의 상단은 제1구동링크(45)에 회동가능하게 연결된다.

제1구동링크(45)의 일단부는 제1구동와이어(48)를 통해 필터유닛(20)의 필터 하우징(21)과 연결되어 필터 하우징(21)의 하향 이동에 의해 제1구동링크(45)는 여과실(13) 내에서 일측방향으로 직선이동할 수 있다. 제1구동와이어(48)의 일단은 제1구동링크(45)에 고정되고, 제1구동와이어(48)의 타단은 필터 하우징(21)의 일측에 고정된다.

저류조(11)의 내벽측 특히, 격벽(15)의 내부공간에는 제1구동와이어(48)가 가이드되는 복수의 풀리(49)가 설치된다. 한편, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 각 풀리(49)의 일측에는 제1구동와이어(48)가 늘어지는 경우 제1구동와이어(48)가 풀리(49)로부터 이탈됨을 방지하기 위한 이탈방지용 고리(49a)가 형성되어 있다.

제1구동와이어(48)는 필터 하우징(21)의 하향 이동 및 제1구동링크(45)의 직선 이동을 충분히 허용할 수 있는 길이로 이루어지고, 이에 제1구동와이어(48)는 필터 하우징(21)이 하향 이동할 경우에는 점차 팽팽해지면서 복수의 풀리(49)에 걸쳐져 안내될 수 있다.

제1구동링크(45)에는 제1연결링크(46)의 상단이 안내되어 이동할 수 있는 가이드슬롯(47)이 형성된다. 이와 같이, 제1연결링크(46)의 상단이 제1구동링크(45)의 가이드슬롯(47)을 따라 안내되어 이동가능한 구조를 통해, 월류수가 저류조(11)의 여과실(13) 내에서 상향류로 흐르는 상태에서 월류수의 상향류가 그 수압에 의해 제1밸브(43)를 밀어냄에 따라 제1밸브(43)의 상향 회동이 이루어져 용이하게 개방될 수 있다. 이렇게 복수의 제1밸브(43)가 개방작동함에 따라 필터유닛(20)을 거친 여과수(즉, 여과된 월류수)가 복수의 제1밸브공(42)을 통과하여 방류구(11b)로 방류된다.

제2역세밸브유닛(50)은 복수의 제2밸브공(52)이 형성된 제2역세 밸브플레이트(51) 및 복수의 제2밸브공(52)을 개폐하는 복수의 제2밸브(53)를 포함한다.

제2역세 밸브플레이트(51)는 제1역세밸브유닛(40)의 제1역세 밸브플레이트(41)의 상부에 이격되어 수평방향으로 설치된다. 그리고, 제2역세 밸브플레이트(51)의 가장자리는 저류조(11)의 여과실(13) 내벽면에 밀봉적으로 고정된다.

제2역세 밸브플레이트(51)에는 복수의 제2밸브공(52)이 일정간격으로 형성되고, 복수의 제2밸브(53)는 복수의 제2밸브공(52)을 개별적으로 개폐하도록 설치된다. 특히, 각 제2밸브(53)의 일측은 각 제2밸브공(52)의 일측에 제2힌지핀(54)을 매개로 회동가능하게 설치되어 제2밸브공(52)을 개폐하도록 구성된다.

복수의 제2밸브(53)는 복수의 제2연결링크(56)를 매개로 제2구동링크(55)에 연결된다. 이를 구체적으로 살펴보면, 제2연결링크(56)의 하단은 제2밸브(53)의 타측에 회동가능하게 연결되며, 제2연결링크(56)의 상단은 제2구동링크(55)에 회동가능하게 연결된다.

제2구동링크(55)의 일단부에는 제2구동와이어(58)를 통해 필터유닛(20)의 필터 하우징(21)과 연결되고, 이에 필터 하우징(21)의 하향 이동에 의해 제2구동링크(55)는 여과실(13) 내에서 일측방향으로 직선이동할 수 있다. 제2구동와이어(58)의 일단은 제2구동링크(55)에 고정되고, 제2구동와이어(58)의 타단은 필터 하우징(21)의 일측에 고정된다. 한편, 제2구동와이어(58)는 제1구동와이어(48) 보다 상대적으로 길게 형성되고, 이에 후술하는 1차 및 2차 역세공정이 원활하게 이루어질 수 있다.

저류조(11)의 내벽측 특히, 격벽(15)의 내부공간에는 제2구동와이어(58)가 가이드되는 복수의 풀리(59)가 설치된다. 한편, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 각 풀리(59)의 일측에는 제2구동와이어(58)가 늘어지는 경우 제2구동와이어(58)가 풀리(59)로부터 이탈됨을 방지하기 위한 이탈방지용 고리(59a)가 형성되어 있다.

제2구동와이어(58)는 필터 하우징(21)의 하향 이동 및 제2구동링크(55)의 직선 이동을 충분히 허용할 수 있는 길이로 이루어지고, 이에 제2구동와이어(58)는 필터 하우징(21)이 하향 이동할 경우에는 점차 팽팽해지면서 복수의 풀리(59)에 걸쳐져 안내될 수 있다.

제2구동링크(55)에는 제2연결링크(56)의 상단이 안내되어 이동할 수 있는 가이드슬롯(57)이 형성된다. 이와 같이, 제2연결링크(56)의 상단이 제2구동링크(55)의 가이드슬롯(57)을 따라 안내되어 이동가능한 구조를 통해, 월류수가 저류조(11)의 여과실(13) 내에서 상향류로 흐르는 상태에서 월류수의 상향류가 그 수압에 의해 제2밸브(53)를 밀어냄에 따라 제2밸브(53)의 상향 회동이 이루어져 용이하게 개방될 수 있다. 이렇게 복수의 제2밸브(53)가 개방작동함에 따라 필터유닛(20)을 거친 여과수(즉, 여과된 월류수)가 복수의 제2밸브공(52)을 통과하여 방류구(11b)로 방류된다.

앞서 언급한 바와 같이, 제1 및 제2 구동와이어(48, 58)는 필터 하우징(21)의 하향 이동 및 제1 및 제2 구동링크(45, 55)의 직선 이동을 충분히 허용할 수 있을 정도의 여유로운 길이를 가지고, 특히 제2구동와이어(58)는 제1구동와이어(48) 보다 길게 이루어진다. 이에, 필터 하우징(21)이 하향 이동하기 시작하면, 도 13과 같이 제1구동와이어(48)가 먼저 팽팽해지기 시작하여 제1구동링크(45), 제1연결링크(46)들 및 제1밸브(43)들이 링크 작동하여 제1밸브공(42)들이 개방된다. 그 이후에 필터 하우징(21)이 하부로 더 이동하여 규제턱(26)까지 이동하면 도 14와 같이 제2구동와이어(58)가 팽팽해져 제2구동링크(55), 제2연결링크(56)들 및 제2밸브(53)들이 링크 작동하여 제2밸브공(52)들이 개방된다.

제1 및 제2 구동링크(45, 55)는 제1 및 제2 연결링크(46, 56)에 의한 제1 및 제2 밸브(43, 53)의 회동작동이 원활하게 이루어지도록 저류조(11)의 여유실(13) 내에서 수평방향으로 직선이동되게 지지됨이 바람직하다. 이를 위하여 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 구동링크(45, 55)에는 하나 이상의 가이드지지봉(71)이 직교하는 방향으로 연결되고, 가이드지지봉(71)의 양단부에는 가이드롤러(72)가 설치되며, 가이드지지봉(71)의 가이드롤러(62)는 저류조(11)의 여유실(13)의 내면에 형성된 가이드홈부(63)를 따라 구름접촉하면서 안내됨으로써 제1 및 제2 구동링크(45, 55)는 저류조(11)의 여과실(13) 내에서 수평방향으로 직선이동되게 지지될 수 있다.

한편, 제1구동링크(45)의 타단부에는 제1복귀용 와이어(61)가 연결되고, 제1복귀용 와이어(61)의 단부에는 제1웨이트(63)가 고정된다. 도 11과 같이 월류수가 여과실(13)에 채워진 상태에서는 제1웨이트(63)는 제1지지턱(65)에 안착되게 지지되며, 제1복귀용 와이어(61)는 팽팽한 상태로 유지된다. 그리고, 도 13 및 도 14와 같이 필터 하우징(21)의 하향 이동에 의해 제1구동와이어(48)가 제1구동링크(45)를 일측방향으로 당지면 제1복귀용 와이어(61)는 그에 대응하여 이동하고, 이에 따라 제1웨이트(63)는 제1지지턱(65)으로부터 상향으로 이동한다. 그 이후에 도 11과 같이, 다시 월류수가 여과실(13)에 채워지면 제1웨이트(63)의 자중에 의해 제1구동링크(45)는 원위치로 다시 복귀하고, 이에 제1연결링크(46), 제1밸브(43), 제1복귀용 와이어(61) 등이 원위치로 복귀함과 더불어 제1웨이트(63)는 제1지지턱(65)에 다시 안착될 수 있다.

또한, 제2구동링크(55)의 타단부에는 제2복귀용 와이어(62)가 연결되고, 제2복귀용 와이어(62)의 단부에는 제2웨이트(64)가 고정된다. 도 11과 같이 월류수가 여과실(13)에 채워진 상태에서는 제2웨이트(64)는 제2지지턱(66)에 안착되게 지지되며, 제2복귀용 와이어(62)는 팽팽한 상태로 유지된다. 그리고, 도 13 및 도 14와 같이 필터 하우징(21)의 하향 이동에 의해 제2구동와이어(58)가 제2구동링크(55)를 일측방향으로 당기면 제2복귀용 와이어(62)는 그에 대응하여 이동하고, 이에 따라 제2웨이트(64)는 제2지지턱(66)으로부터 상향으로 이동한다. 그 이후에 도 11과 같이, 다시 월류수가 여과실(13)에 채워지면 제2웨이트(64)의 자중에 의해 제2구동링크(55)는 원위치로 다시 복귀하고, 이에 제2연결링크(56), 제2밸브(53), 제2복귀용 와이어(62) 등이 원위치로 복귀함과 더불어 제2웨이트(64)는 제2지지턱(66)에 다시 안착될 수 있다.

여과실(13)의 일측벽면에는 제1 및 제2 구동와이어(48, 58), 풀리(49, 59) 등이 설치되는 공간부가 형성되고, 여과실(13)의 타측벽면에는 제1 및 제2 복귀용 와이어(61, 62), 제1 및 제2 웨이트(63, 64), 제1 및 제2 지지턱(65, 66) 등이 설치되는 공간부가 형성된다.

이러한 세척유닛(40, 50)에 의한 무동력 역세과정을 도 11 내지 도 13을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 11과 같이 월류수가 저류조(11)의 여과실(13)에 채워지면서 상향류로 흐르는 경우에는, 월류수의 상향류 수압에 의해 제1 및 제2 역세밸브유닛(40, 50)의 밸브(43, 53)들이 상향으로 회동하여 복수의 밸브공(42, 52)들이 모두 개방되고, 필터유닛(20)에 의해 여과된 월류수(여과수)는 방류구(11b)를 통해 하천 또는 바다(5)로 방류된다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면, 월류수가 저류조(11)의 여과실(13) 내에서 상향류로 흐르는 상태에서 월류수의 상향류가 그 수압에 의해 제1밸브(43)를 상향으로 밀어내면, 제1연결링크(46)의 상단이 제1구동링크(45)의 가이드슬롯(47)을 따라 안내되어 이동함에 따라 제1밸브(43)들의 상향 회동이 용이하게 이루어져 제1밸브공(42)들이 개방되고(도 10의 점선 참조), 필터유닛(20)을 거친 여과수(즉, 여과된 월류수)는 복수의 제1밸브공(42)을 통과한다.

그리고, 월류수의 상향류가 계속 상승하여 그 수압에 의해 제2밸브(53)를 상향으로 밀어내면, 제2연결링크(56)의 상단이 제2구동링크(55)의 가이드슬롯(57)을 따라 안내되어 이동함에 따라 제2밸브(53)들의 상향 회동이 용이하게 이루어져 제2밸브공(52)들이 개방되고(도 10의 점선 참조), 이에 제1밸브공(42)들을 통과한 여과수는 방류구(11b)를 통해 하천(5) 등으로 방류된다. 이때, 제1구동와이어(48) 및 제2구동와이어(58)들은 필터 하우징(21)이 제1투수망체(24)에 인접함에 따라 늘어진 상태이므로 제1 및 제2 구동링크(45, 55)들은 여과실(13) 내에서 수평방향으로 이동하지 않는다.

그 이후에 침전부(19)의 퇴적물, 슬러지 등을 퇴수하거나 강우량이 줄어들 경우에는 저류조(11) 내의 수위가 점차 감소하고, 이렇게 저류조(11) 내의 수위가 감소하는 경우에는 도 12 내지 도 14와 같이 세척기구(30)의 제1 및 제2 역세밸브유닛(40, 50)에 의해 필터유닛(20)에 의해 여과된 여과수에 의해 역세과정이 무동력으로 진행될 수 있다.

저류조(11)의 여과실(13)에서 수위가 점차 감소하기 시작하면, 제1 및 제2 역세밸브유닛(40, 50)의 제1 및 제2 밸브(43, 53)들은 여과수의 수직낙하 압력에 의해 서서히 닫히게 되고, 이에 도 12과 같이 제1역세밸브유닛(40)의 제1역세 밸브플레이트(41)의 상부공간에는 약간의 1차 여과수가 일시적으로 저장됨과 더불어, 제2역세밸브유닛(50)의 제2역세 밸브플레이트(51)의 상부공간에는 약간의 2차 여과수가 일시적으로 저장된다. 한편, 도 12의 상태에서 필터유닛(20)은 여전히 월류수의 수면 아래에 위치한 상태이고, 제1구동와이어(48) 및 제2구동와이어(58)들은 필터 하우징(21)이 제1투수망체(24)에 인접함에 따라 늘어진 상태이므로 제1 및 제2 구동링크(45, 55)들은 여과실(13) 내에서 수평방향으로 이동하지 않는다.

그 이후에 연속적인 수위의 감소에 따라 도 13과 같이 필터유닛(20)의 필터 하우징(21)이 점차 하향 이동하면, 도 13과 같이 제1구동와이어(48)가 풀리(49)들에 걸쳐지면서 팽팽해져 제1구동와이어(48)가 도 13의 화살표 K1방향으로 당겨지며, 이에 제1구동와이어(48)의 일단에 연결된 제1구동링크(45) 또한 도 13의 화살표 K1방향을 따라 이동한다. 이렇게 제1구동링크(45)의 이동에 의해 복수의 제1연결링크(46)가 회동하면, 제1연결링크(46)의 회동에 의해 복수의 제1밸브(45)는 상향으로 회동하여 제1밸브공(42)들이 점차 개방되기 시작한다. 이렇게 제1밸브공(42)들이 개방됨에 따라 제1역세밸브유닛(40)의 제1역세 밸브플레이트(41)의 상부공간에 채워진 1차 여과수가 낙하하면서 필터유닛(20)의 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)가 1차로 역세된다. 이때, 제2구동와이어(58) 또한 필터 하우징(21)의 하향 이동에 대응하여 약간 팽팽해지기 시작하지만, 제2구동와이어(58)의 길이가 제1구동와이어(48)의 길이 보다 길게 이루어져 있으므로 아직까지는 제2구동링크(55)를 이동시키지는 않는다.

그런 다음에, 수위가 더욱 감소하여 필터 하우징(21)이 규제턱(26)까지 하향 이동하면, 도 14와 같이 제2구동와이어(58)가 풀리(49)들에 걸쳐지면서 팽팽해져 제2구동와이어(58)는 도 14의 화살표 K2방향으로 당겨지고, 이에 제2구동와이어(58)의 일단에 연결된 제2구동링크(55) 또한 도 14의 화살표 K2방향을 따라 이동한다. 이러한 제2구동링크(55)의 이동에 의해 제2연결링크(56)들이 회동하면, 제2연결링크(56)의 회동에 의해 복수의 제2밸브(55)는 상향으로 회동하여 복수의 제2밸브공(55)이 개방된다. 이렇게 제2밸브공(52)들이 개방됨에 따라 제2역세밸브유닛(50)의 제2역세 밸브플레이트(51)의 상부공간에 채워진 2차 여과수가 낙하하면서 필터유닛(20)의 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)가 2차로 역세된다. 이때, 필터 하우징(21)이 규제턱(26)까지 하향으로 이동함에 따라 제1구동와이어(48)는 완전히 팽팽해져 제1구동링크(45)의 일단부가 여과실(13)의 일측내벽과 접촉하는 정도가 되고, 이에 제1밸브(43)의 개방도가 더욱 커지게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 필터유닛(20)의 상부에 위치된 무동력 역세방식의 세척기구인 제1 및 제2 역세밸브유닛(40, 50)에 의해, 여과실(13) 내의 수위 감소에 대응하여 여과수의 일부를 무동력방식으로 낙하시켜 필터유닛(20)의 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)를 무동력방식으로 2단계에 걸쳐 역세함으로써 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)의 세척 효과를 높일 뿐만 아니라 무동력 세척을 통한 압축성 여재(22) 및 부유성 여재(27)의 재생효율을 높여 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 필터유닛(20)의 하부 공간에는 압축성 여재(21) 및 부유성 여재(27) 측으로 미세 기포를 주입하는 기포유닛(75)이 설치되며, 기포유닛(75)은 필터유닛(20)의 하부공간 특히, 규제턱(26)의 하부에 수평방향으로 설치된 기포관(76)을 포함한다.

기포관(76)의 외주면에는 복수의 기포 분출공(77)이 형성되고, 이러한 기포 분출공(77)을 통해 미세 기포가 분출되어 상향으로 이송되어 필터유닛(20)의 압축성 여재(21) 내로 미세 기포가 주입됨으로써 압축성 여재(21)의 여과처리 또는 역세 공정 시에 그 여과 또는 역세 효율이 향상될 수 있다.

그리고, 미세 기포를 생성하여 기포관(76)으로 공급하는 기포펌프(미도시)는 저류조(11)의 내부 또는 외부 다양한 위치에 설치될 수 있다. 예컨대, 기포펌프는 퇴수펌프(19c)와 복합적으로 구성되어 복합펌프를 구성할 수도 있고, 이와 달리 기포펌프는 퇴수펌프(19c)와 별개로 구성될 수도 있다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

11: 저류조 11a: 유입구 11b: 방류구
12: 유입실 13: 여과실 15: 격벽
15a: 소통개구 20: 필터유닛 21: 필터 하우징
22: 압축성 여재 30: 유속감속유닛 40: 제1역세밸브유닛
41: 제1역세 밸브플레이트 42: 제1밸브공
43: 제1밸브 44: 제1회전축 45: 제1구동링크
46: 제1연결링크 48: 제1구동와이어 49: 제1풀리
50: 제2역세밸브유닛 51: 제2역세 밸브플레이트
52: 제2밸브공 53: 제2밸브 54: 제2회전축
55: 제2구동링크 56: 제2연결링크 58: 제2구동와이어
59: 제2풀리

Claims (9)

1. 합류식 하수관거의 우수토실에 연결되고, 내부에 수직방향으로 설치되는 격벽에 의해 유입실과 여과실로 구획되는 저류조; 및 상기 저류조의 여과실에 설치되는 필터유닛;을 포함하고,
   상기 유입실의 상부에 유입구가 마련되며, 상기 여과실의 상부에 방류구가 마련되고, 상기 격벽의 하부에 월류수가 통과하는 소통개구가 형성되며,
   상기 저류조는 우수토실에 인접한 하천변의 지면에서 수직하방으로 깊게 설치되며, 상기 유입구는 상기 방류구 보다 높게 위치함과 더불어 상기 방류구는 상기 격벽의 소통개구 보다 높게 위치하고,
   상기 저류조의 하부에는 침전부가 형성되고, 상기 침전부의 상부에는 복수의 통공이 형성된 타공판이 마련되며, 각 통공은 그 하단의 직경이 상단의 직경 보다 작게 형성되고,
   상기 필터유닛은 상기 여과실 내에서 월류수의 수위에 의해 상하 이동가능하게 설치되는 필터 하우징과, 상기 필터 하우징 내에 마련되어 월류수의 상향류에 의해 압축되면서 월류수 내의 오염물질을 여과하는 압축성 여재(compressible media)를 포함하며,
   상기 여과실의 상부 내측벽을 수평방향으로 가로질러 제1투수망체가 고정되고, 제1투수망체에 의해 상기 압축성 여재의 상향 이동이 규제되며, 상기 필터 하우징의 하단에는 제2투수망체가 마련되며, 상기 필터 하우징은 상기 제1투수망체의 하부에서 일정 스트로크 만큼 상하 이동하고,
   상기 필터 하우징에는 하나 이상의 부력체가 마련되고, 상기 여과실의 하부 내측벽에는 상기 필터 하우징의 하향 이동을 규제하는 규제턱이 마련되며, 상기 필터하우징의 하면에 인접하여 부유성 여재가 배치되고, 상기 규제턱의 하부에는 제3투수망체가 수평방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 유입실의 내부에는 상기 유입구를 통해 유입되는 월류수의 유속을 감속시키는 유속감속유닛이 마련되는 것을 특징으로 하는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 필터유닛의 상부에는 필터유닛을 무동력 역세방식으로 세척하기 위한 세척기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 세척기구는 필터유닛의 상부로 역세수를 공급하는 역세공급관과, 월류수의 수위 변화에 대응하여 상기 역세공급관의 개구를 개폐하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 저류조의 주변에는 우수토실의 월류수를 일시 저장하는 임시저장부가 마련되고, 상기 역세공급관은 상기 임시저장부에 접속되며, 상기 밸브는 여과실의 일측에 회동가능하게 설치된 회동부재에 와이어를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 세척기구은 상기 필터유닛의 상부에서 상하방향으로 이격되게 배치된 복수의 역세밸브유닛을 포함하고,
   각 역세밸브유닛은 하나 이상의 밸브공이 형성된 역세 밸브플레이트와, 밸브공을 개폐하도록 상기 역세 밸브플레이트에 설치되는 하나 이상의 밸브를 구비하며,
   월류수의 수위 감소에 따라 상기 필터유닛의 필터 하우징이 하향 이동함에 연동하여 역세밸브유닛들의 밸브공이 시간차를 두고 순차적으로 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 역세 밸브플레이트는 상기 필터유닛의 상부에 이격되어 수평방향으로 설치되고, 상기 밸브는 연결링크를 매개로 구동링크에 연결되며, 상기 구동링크의 일단부는 구동와이어를 통해 필터유닛의 필터 하우징과 연결되어 필터 하우징의 하향 이동에 의해 구동링크는 여과실 내에서 직선이동함에 따라 상기 밸브가 회동하고, 이러한 밸브의 회동에 의해 밸브공이 개폐되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합여재를 이용한 합류식 하수관거 월류수 고속처리장치.
   

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