KR101603588B1 - 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치에 관한 것으로서, 식물을 식재하도록 외부 토양이 채워지는 식생 여과 토양층; 상기 식생 여과 토양층 상부의 오염수 유입측에 매립 설치되며 내부에 지렁이를 배양할 수 있게 내부 토양이 채워지는 지렁이 생육 상자; 상기 지렁이 생육 상자 상측에 분리 가능하게 고정 설치되어 상기 지렁이 생육 상자 상측 내부로 오염수가 유입되는 유입 통로를 형성하는 스크린 커버; 상기 스크린 커버 내에 끼워져 상기 오염수와 함께 유입되는 이물들을 걸러주는 스크린; 및 상기 지렁이 생육 상자의 상기 내부 토양 내에 삽입되어 상기 지렁이를 내부 토양 내에 공급하는 지렁이 투입관:을 포함하여 구성하여, 토양내 지렁이의 이동에 따른 산물로 오염물 분해와 공극율 유지의 두 가지 역할을 수행하여 기존의 단순 시설에 비하여 처리효율을 높일 수 있고 비점오염원이 식생층을 통해 지속적이고 안정적인 침투가 유리하게 이루어질 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치{Device for reducing nonpoint pollution source using the Ecology Cycle}
본 발명은 비점오염원 저감 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 저영향개발(LID; Low Impact Development) 시설을 구현할 수 있도록 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 비점오염원제거는 점오염원처리시설에 이어 새로운 오염원으로 분류되어 제어되고 있다.
현재 비점오염원의 처리는 대부분 물리적인 여과와 흡착에 의한 처리를 주로 사용하고 있으며, 간혹 미생물이나 식물을 이용한 생물학적 처리가 적용되고 있기는 하나 현장의 한계성으로 그 범위는 매우 미미한 상황이다.
따라서, 비점오염원처리시설의 기술은 초기에는 오염수를 처리하여 단순히 방류하는 형태에서 물건강성 회복을 위한 저영향개발(LID; Low Impact Development)시설로 다양하게 발전하였다.
저영향개발(LID; Low Impact Development) 시설은 기존에 오염원을 처리하여 단순히 수로를 통해 배출하는 방식과는 달리 오염원이 처리된 물을 땅속에 침투시키거나, 지하 저류공간에 모아두거나, 서서히 침투시켜 처리하는 등 기존의 불투수방식의 처리와는 구별된다.
저영향개발(LID; Low Impact Development)를 실현하기 위하여 이미 세계적으로 다양한 기술 및 기법들이 개발되어 적용되고 있으며, 이러한 기술들은 대부분 침투, 여과, 흡착 등의 기작을 통해 처리되어 지하수 함량, 토양 함수량 증가, 증발산 발생 등에 이용되어 최종적으로 지하수위를 유지하고, 불투수층의 감소로 침투량이 향상되어 사막화를 방지하며, 도시의 열섬현상 등의 문제를 감소시키는 효과를 갖는다.
이러한, 저영향개발(LID; Low Impact Development)시설은 기본적으로 토양층을 포함하는 경우가 많으며, 이러한 토양층은 시설의 상부에 식재되는 식물의 기반층 역할과 초기비점오염원을 제거하여 처리하는 역할을 수행한다.
상기 사용되는 토양은 배양토로서 농업에서 식물의 성장을 위한 기반으로 식물이 뿌리를 내리고 성장하는 토양층을 의미한다. 일반적으로 배수와 영양분이 포함되어 있으며, 조경적인 요소로 표층에 나무조각, 골재, 팬스 등의 다양한 기법을 적용할 수 있는 토양이다.
저영향개발(LID; Low Impact Development)은 식생을 기반으로 하는 시설로 시설의 내부나 주변에 식생을 하여 생물학적인 식물의 오염원 처리 및 조경적인 요소를 가미하는 것을 특징으로 하는 시설이다. 이를 실현하기 위해서는 농업에서 배양토라 하는 식생토가 기반이 되어야 하며, 이는 정화 효과 및 식물의 성장 효과를 안정적으로 제공할 수 있어야 한다.
저영향개발(LID; Low Impact Development)에는 나무여과상장(Frrbox Filter), 옥상녹화(Green Roof), 식물재배화분(Planter Box), 침투통(Dry Well), 투수성포장(Porous Pavement), 모래여과장치(Sand Filter), 빗물통(Rain Barrel), 식생체류지(Bioretention), 식생수로(Infilteration Trench)등의 시설로 구성되어 있으며, 침투통, 투수성포장, 모래여과장치를 제외하고는 모든 시설의 식생토가 사용되고 있다.
이처럼, 저영향개발(LID; Low Impact Development)기술의 실현을 위해서는 기본적으로 식물의 안정적인 성장이 전재가 되어야 한다. 식물의 안정적인 성장을 위해서는 식물이 필요로 하는 영양소를 포함하여야 하며, 수처리를 위해서는 토양내 안정적인 공극을 유지하여 처리용량에 따른 처리효율이 유지되어야 한다.
이러한 문제는 기존 토사유출이 높은 현장이나, 기타 협잡물 발생이 큰 현장의 경우는 이를 해결하기 어려워 유지관리에 의지하여 처리를 하는 것이 대부분이며, 이는 추가적인 비용 및 인력이 필요로 하는 문제가 발생한다.
또한, 상기 문제점을 해결하기 위해 기계장치를 도입하여 시설을 운영할 경우, 전기 공급 및 공간 확보가 매우 어려워 현장여건의 제약을 받는 시설로 된다. 이는 기계장치의 경우 일정한 공간이 확보되어야 하며, 제어를 위해 전기시설이 설치되어야 한다. 이러한 설계방식은 저영향개발(LID; Low Impact Development) 시설의 기본 설계방안과 맞지 않기 때문에, 이를 해결하기 위해서는 생물학적인 생태를 이용한 기법을 이용 하는 것이 가장 이상적인 방법이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1047454호(등록일자 2011년07월01일) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0012508호(공개일자 2014년02월03일)
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 저영향개발(LID; Low Impact Development) 시설의 실현을 위해 식생 여과 토양층 내에 부석을 포함하는 식생토를 적용함과 아울러 오염수 유입구에 스크린 기능을 가진 지렁이를 포함하는 지렁이 생육 상자를 설치하여 생태순환을 이용한 비점오염 저감 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치는, 식물을 식재하도록 외부 토양이 채워지는 식생 여과 토양층; 상기 식생 여과 토양층 상부의 오염수 유입측에 매립 설치되며 내부에 지렁이를 배양할 수 있게 내부 토양이 채워지는 지렁이 생육 상자; 상기 지렁이 생육 상자 상측에 분리 가능하게 고정 설치되어 상기 지렁이 생육 상자 상측 내부로 오염수가 유입되는 유입 통로를 형성하는 스크린 커버; 상기 스크린 커버 내에 끼워져 상기 오염수와 함께 유입되는 이물들을 걸러주는 스크린; 및 상기 지렁이 생육 상자의 상기 내부 토양 내에 삽입되어 상기 지렁이를 내부 토양 내에 공급하는 지렁이 투입관:을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 합니다.
여기서, 상기 식생 여과 토양층은 식재된 식물의 성장할 수 있도록 모래, 부석, 부엽토 및 주변토양으로 구성되며 기설정된 투수율을 가지는 식생층; 상기 식생층 상부 덮으며 층을 이루고 우드칩이나 골재로 구성되는 뿌리덮개층; 및 상기 식생층 하부에 층을 이루며 상기 식생층을 통과한 물을 하부로 투수시켜 지하로 침투시키거나 방류관을 통해 방류시키도록 골재로 이루어지는 배수층;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배수층에는 시설 초과 용량의 강수 발생시 배출할 수 있도록 제1 바이패스관이 추가 설치될 수 있다.
또한, 상기 지렁이 생육 상자는 깊이가 상기 식생 여과 토양층의 상기 식생층과 상기 배수층의 경계보다 높도록 형성되고, 상기 내부 토양은 상기 식생층과 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지렁이 생육 상자는 토목 섬유, 골재 또는 방부목로 이루어지는 상자 형태의 외부 벽체; 및 상기 외부 벽체 내부에 설치되는 토실 방지막;을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 지렁이 투입관은 상기 지렁이 생육 상자에 대하여 1 내지 3개가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지렁이 투입관은 기설정된 높이 이하의 원주 상에 복수의 통공이 형성된 천공관부; 및 상기 천공관부의 상측 개방부를 덮는 천공관 덮개부;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 지렁이 투입관은 PE 또는 PVC 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 천공관부의 통공이 형성되지 않은 상측으로부터 상기 지렁이 생육 상자 내부가 기설정된 수위 이하를 유지할 수 있게 제2 바이패스관이 연장 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 식생 여과 토양층은 도로에 인접하는 인도의 하부 토양층을 이루고, 상기 지렁이 생육 상자는 상기 스크린 커버는 상기 도로와 상기 인도를 구획하며 이격 배치되는 경계석들 사이에 상기 유입 통로가 형성하도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치에 따르면, 지렁이가 땅속에서 토양을 섭취하며 이동하는 지렁이의 이동 경로를 통하여 안정적으로 공극을 유지할 수 있도록 함으로써, 비점오염원이 식생층을 통해 지속적이고 안정적인 침투가 이루어질 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치에 따르면 토양층에 포함되어 있는 오염원을 지렁이를 통해 섭취하여 흡수 및 분해하도록 함과 아울러 지렁이를 통해 오염원을 분하여 결과적으로 식물이나 미생물이 바로 이용하기 좋은 형태인 분변토를 생산하도록 하여 처리 효율을 높이 있도록 함과 아울러 생태순환을 통한 저영향개발(LID; Low Impact Development)를 실현할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 요부 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 지렁이 생육 상자를 도시한 확대 사시도이다.
도 4는 도 2의 스크린을 도시한 확대 사시도이다.
도 5는 도 2의 지렁이 투입관의 확대 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치의 부분 절개 사시도이고, 도 2는 도 1의 요부 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치(1)는 식생 여과 토양층(10), 지렁이 생육 상자(20), 스크린 커버(30), 스크린(40) 및 지렁이 투입관(40)을 포함하여 구성된다.
여기서, 식생 여과 토양층(10)은 저영향개발(LID; Low Impact Development)시설의 기초가 되는 구성으로, 본 실시예에서는 도로(2)와 인접하게 가로수(7)가 식재된 인도(5)의 지반을 이루는 외부 토양을 구성하는 것을 예시한다.
그러나, 본 발명의 식생 여과 토양층(10)이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 중, 대형 화분 용기나 별도 구획된 수용 시설물 내에서 교목이나 관목 등이 식재될 수 있게 채워진 토양으로 이루어질 수 있음은 당연하다.
여기서, 식생 여과 토양층(10)은 기본적으로 하부의 배수층(11), 중부의 식생층(13) 및 상부의 뿌리덮개층(15)을 포함하여 구성된다.
먼저, 식생층(13)은 가로수(7)와 같이 식재된 식물의 성장 및 발생한 비점오염원의 저류 등을 수행하는 공간으로, 식재된 식물의 성장 환경을 제공할 수 있도록 모래, 부석, 부엽토 및 주변토양을 혼합하여 설치 현장의 여건에 맞게 조성한다. 특히, 식생층(13)은 하부의 배수층(11)으로 안정적인 배수가 이루어질 수 있게 적정의 투수율을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 식생층(13)에 다공의 입자성 여재인 부석을 혼합함으로써 후술하는 지렁이 생육 상자(20)를 경유에 유입된 강우 중에 포함된 오염물질들을 좀더 효과적으로 흡착하여 여과시킬 수 있도록 한다.
뿌리덮개층(15)은 상기 식생층(13) 상부 층을 이루며 덮어 식재된 식물이 서식할 수 있는 안정적인 환경을 확보할 수 있게 하며, 뿌리 보호나 상부 토양의 유실을 막기 위해 활엽수 조각과 같은 우드칩이나 굵은 골재를 선정하여 표층을 조성한다. 여기서, 상기한 우드칩 또는 굵은 골재는 전체 체적의 20%를 넣어 구성하도록 하는 것이 바람직하다.
배수층(11)은 일반적으로 골재를 이용해 식생층(13) 하부에 층을 이루도록 형성하며, 상기 식생층(13)을 통과한 처리수를 지하로 침투시켜 배수 처리하도록 구성된다.
물론, 전술한 바와 같이 식생 여과 토양층(10)이 중, 대형 화분 용기나 별도 구획된 수용 시설물 내에 담겨 별도로 구성되는 경우는 배수층 내에 다공성의 방류관(17)을 설치하여 이를 통해 배수층(11) 내에 유입된 처리수를 배출시킬 수 있다.
또한, 식생 여과 토양층(10)이 중, 대형 화분 용기나 별도 구획된 수용 시설물 내에 담겨 별도로 구성되는 경우나 그 이외에도 상기 배수층(11) 내에서 시설의 처리 용량을 초과하여 강우가 발생하는 경우 이를 대비하여 바이패스(by-pass)관을 추가 설치할 수 있음은 당연하다.
지렁이 생육 상자(20)는 상기 식생 여과 토양층(10) 상부의 오염수 유입측에 매립 설치되며, 내부에 지렁이를 배양할 수 있게 내부 토양(25)이 채워지도록 상자 형태로 이루어진다.
한편, 생물학적인 기술은 비점오염원을 처리하는 기술에는 실현하기 어려운 기술이다. 이는 생물이 생존하기 위해서는 일정량의 수분이나 추가적인 영양분, 온도 등의 조건이 안정적으로 공급되어야 생존이 가능하며, 일부 생물에 따라 그렇지 않은 조건에서 서식이 가능한 생물을 선정해야 하고, 선정된 생물들 중 정화 및 기타 LID 시설에 적용이 가능한 생물을 적용해야 하기 때문이다.
따라서, 본 실시예에서는 초기 강우시 발생하는 비점오염원의 처리효율을 높이기 위해 지렁이를 선정하여 사용하였다.
지렁이를 선정한 가장 큰 이유는 지렁이는 토양의 건강성을 알려주는 지표로 지렁이의 먹이활동을 위한 움직임을 통하여 공극을 유지하며, 오염원을 먹이로 섭취하여 분변토를 생산하는데 있다. 생산되는 분변토는 미생물이나 식물이 바로 이용할 수 있는 용존 상태로 만들어 주기 때문에 처리효율이 증가하고, 생물의 생장률이 높아진다.
지렁이는 전세계에 습기와 유기물이 충분한 토양에 서식하는 생물로 지렁이아강에 딸린 환형동물이다. 몸이 거의 같은 모양의 환절로 되어 있어 전형적인 체절성동물이다. 일반적으로 기온이 20℃내외에서 활기차게 생존하며, 10℃이하로 온도가 내려가면 활동이 줄어들고 습식활동을 하지 않는다. 국내에서 자생하는 미생물은 겨울에는 깊은 땅속(2m내외)에 들어가 동계를 지내며, 다년간 성장을 하며 자웅동체로 두 마리만 생존하면, 스스로 개체수를 조절하여 번식할 수 있는 종이다.
일반적으로 서식하는 토양은 다양한 토양환경에서 서식하나 습식한 조건에서 생장률이 높은 생물로 토양에서 자생하는 동물이나 식물에 좋은 영향을 주는 생물이다.
지렁이의 적용성이 높은 특징은 지렁이의 먹이활동을 통한 대사작용에 기인한다. 흔히 볼 수 있는 지렁이는 땅 속에 구멍을 파면서 흙을 섭취하여, 토양에 포함되어 있는 유기물을 영양분으로 흡수하여 이용한다. 따라서 통기나 수분 흡수가 잘 되도록 흙을 일구어주므로 이들이 지나다닌 토지에서는 식물이 잘 자란다.
한편, 배설물은 항문으로 배출되는데, 지렁이의 배설물은 칼슘과 그 밖의 영양소들이 많이 포함되어 있어서 지렁이의 배설물이 있는 흙은 식물이 성장하는 데 매우 도움이 되는 기름진 흙으로 분변토라 하는 천연의 비료이다. 이는 오염원의 분해를 통해 미생물과 식물이 바로 이용할 수 있는 형태로 변화를 주어 안정적인 처리가 가능하게 이용할 수 있다. 지렁이는 물고기, 새, 두더지의 중요한 먹이가 되어 먹이사슬 유지에 기여하며, 낚시의 미끼로도 이용되어 환경과 사람에게 매우 유용하다. 또한 지렁이는 음식물 쓰레기를 분해해주어 환경오염을 줄이는데 도움이 된다.
분변토는 식물 생태에 매우 중요한 천연의 비료로 최근에는 이를 따로 인위적으로 비료로 판매하는 경우도 있다.
이러한 지렁이는 LID시설에 대한 적용성이 높은 생물로 토양내 강우 조건과 비강우 조건에서 안정적인 생장이 가능한 생물이다. 이러한 지렁이를 적용하기 위해서는 지렁이 생태상의 조건을 모두 만족하여야 지렁이의 생존율을 높여 지렁이를 적용할 수 있다.
도 3은 도 2의 지렁이 생육 상자를 도시한 확대 사시도이다.
도 1 및 2와 함께 도 3을 참조하여 설명하면, 지렁이 생육 상자(20)는 토목 섬유, 골재 또는 방부목 등을 이용하여 지렁이 생육에 필요한 내부 토양(25)이 채워지도록 상자 형태의 외부 벽체(21)를 형성한다.
본 실시예에서는 외부 벽체(21)는 상자 형태의 육면체를 이루는 뼈대(21a)와 이 뼈대(21a)의 상부면을 제외한 나머지 5면 즉, 4개의 측벽면과 바닥면에 일정 간격을 두고 통공을 이루도록 복수의 연결바(21b)들이 체결하여 상부면이 개방된 상자 형태로 구성되는 것을 예시한다.
그러나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 상기 지렁이 생육 상자(20)는 내부에 지렁이의 생육에 필요한 공간 및 환경을 제공할 수 있고, 서식하는 지렁이가 오염원을 제거할 수 있는 조건을 만족할 수 있는 한 좀더 다양한 형태로 변형하여 적용할 수 있음은 당연하다.
한편, 지렁이 생육 상자(20)의 외부 벽체(21) 내부에는 선택적으로 외부 벽체 내부에 투수율이 높은 부직포를 이용해 토실 방지막(22)을 설치하여 지렁이 생육 상자(20) 내부 토양이 외부로 유출되는 것을 방지함과 아울러 지렁이 생육 상자 내부에 서식하는 지렁이가 외부로 유출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
지렁이 생육 상자(20)의 내부 깊이는 매립되는 식생 여과 토양층(10)의 지표면으로부터 식생층(13)과 배수층(11)의 경계보다 높게 위치하도록 형성되며, 지렁이 생육 상자 내부에 포설되는 내부 토양은 상기한 식생 여과 토양층의 식생토와 동일한 조건으로 형성하는 것이 바람직하다.
스크린 커버(30)는 상기 지렁이 생육 상자(20) 상측에 분리 가능하게 고정 설치되어, 상기 지렁이 생육 상자(20) 상측 내부로 오염수가 유입되는 유입 통로를 형성하도록 한다.
본 실시예에서는 상기 식생 여과 토양층(10)은 도로(2)에 인접하는 인도의 지반 일부를 이루도록 구성됨에 따라, 상기 스크린 커버(30)는 상기 도로(2)와 상기 인도(5)를 구획하며 이격 배치되는 경계석(3)들 사이에 개재되게 설치되어, 스크린 커버(30)의 전면 개방부를 통해 강수시 오염수가 유입되는 유입 통로를 형성하도록 하는 것을 예시한다.
여기서, 스크린 커버(30)는 다수의 통공들이 형성된 다공성 판재로 이루어지기 때문에 전면 개방부를 통해 도로(2)측으로부터 유입되는 강우뿐만 아니라 상부면 통공부를 통해 인도에서 유입되는 강우 모두가 유입할 수 있는 유입 통로를 형성한다.
스크린 커버(30)의 경우 유지관리가 용이하게 지렁이 생육 상자(20)에서 탈부착이 고정시킬 수 있는 스크린 커버 고정 수단이 추가 구성될 수 있다.
본 실시예에서는 스크린 커버 고정 수단으로 볼트와 너트를 적용해 스크린 커버(30)를 지렁이 생육 상자(20)에 고정하여 강우시나 외부의 충격에 의해 쉽게 분리되지 않고 분리 가능하게 고정할 수 있도록 하는 것을 예시하나, 상기한 볼트와 너트 이외에 스크린 커버를 지렁이 생육 상자에 분리 가능하게 고정시킬 수 있는 한 좀더 다양하게 변형시켜 적용할 수 있음은 당연하다.
그리고, 스크린(40)은 상기 스크린 커버(30) 내에 끼워져 상기 강우시 오염수와 함께 유입되는 거대 협잡물들을 걸러주는 역할을 한다.
도 4는 도 2의 스크린을 도시한 확대 사시도이다.
도 1 및 도 2와 함께 도 4를 참조하여 설명하면, 스크린(40)은 거대협잡물을 걸러내어 지렁이 생육 상자(20)를 통해 거대 협잡물이 시설 내부로 유입되어 공극을 막거나 오염시키는 것을 방지하는 하도록 한다.
스크린(40)은 유지관리가 용이하도록 다공판을 이용해 전면과 상면이 개방된 육면체 박스형태 제작하며, 메쉬(mesh)의 크기는 주변 발생오염원에 따라 선정한다.
일례로, 토사가 많은 지역에 작은 메쉬(mesh)의 시설을 설치할 경우 mesh가 쉽게 막힐 수 있기 때문에 mesh를 크게 하여 설치하거나 메쉬(mesh)망 앞부분에 추가적인 장치를 설치하는 것이 바람직하다.
지렁이 투입관(50)은 상기 지렁이 생육 상자(20)의 상기 내부 토양(25) 내에 꽂아 넣어 상기 지렁이를 내부 토양 내에 공급 및 관찰하도록 구성된다.
도 5는 도 2의 지렁이 투입관의 확대 사시도이다.
도 1 및 도 2와 함께 도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에서 지렁이 투입관(50)은 천공관부(51) 및 천공관 덮개부(55)를 포함하여 구성되어, 지렁이 생육 상자(20) 내에 지렁이를 투입시키는 장치이자 내부 공극 상황을 확인할 수 있는 다공의 배관형태의 관찰정의 역할을 수행한다.
천공관부(51)에는 원주면 상에 다수의 통공들을 형성하되, 통공들이 형성되는 높이는 내부 토양내 공극을 유지하여야 하는 깊이로 한다. 여기서, 공극을 유지하여야 하는 깊이는 오염원이 배수층(11)으로 바로 이동하지 않는 깊이를 의미한다.
지렁이 투입관(50)은 지렁이 생육 상자에 1~3개를 설치하는 것을 원칙으로 하되, 내부 토양 내의 오염수의 안정적인 분배 및 배수를 위해서 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 지렁이 투입관(50)은 지렁이에게 영향을 주지 않는 PE나 PVC 재질을 이용하는 것이 바람직하며, 시설 용량의 따라 천공관부(51)의 직경을 변환시킬 수 있으나 일반적으로 50mm를 기준을 설치하는 것을 원칙으로 한다.
한편, 지렁이 투입관(50)을 통해 투입되는 지렁이의 개체수는 초기 50mm파이프 기준으로 5~6마리를 넣어 안정화시킨 후 주기적인 관찰을 통하여 지렁이 추가 투입 여부를 확인하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 천공관부(51)의 통공이 형성되지 않은 상측으로부터 상기 지렁이 생육 상자 내부가 기설정된 수위 이하를 유지할 수 있게 제2 바이패스관()이 추가적으로 연장 형성될 수 있다.
한편, 지렁이 투입관(50)의 천공관부(51)내 토양층 조성시 지렁이의 안정적인 생장을 위하여 침수시 지렁이가 생존할 있도록 제2 바이패스(by-pass)관보다 높게 조성하여 지렁이가 생존하는데 영향을 받지 않게 설치한다.
이하, 상기한 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치를 통한 비점오염 처리 과정을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도로(2)와 인도(5)에서 비점오염원 발생시 스크린 커버(30)를 통하여 시설 내로 유입된다.
스크린 커버(30)를 통하여 유입되는 오염원은 1차 지렁이 생육 상자(20)로 유입되어 지렁이 생육 상자(20)를 통과한 후 식생 여과 토양층이 구비된 시설로 유입된다.
지렁이 생육 상자(20) 내에서는 지렁이의 활동을 통하여 수질 정화와 토양층의 안정적인 공극율을 유지할 수 있다. 지렁이는 먹이활동 및 배변활동을 위하여 토양층 내부에서 토양을 섭식하면서 이동을 한다. 이러한 활동은 토양층에 포함되어 있는 오염원을 섭취하여 흡수 및 분해를 하는 활동을 하게 되며 결과적으로 식물이나 미생물이 바로 이용하기 좋은 형태인 분변토를 생산한다. 생산된 분변토는 지렁이가 섭취할 수 있는 형태의 입자성과 용존성의 오염원을 포함하며, 섭취한 오염원의 일부는 지렁이가 대사활동을 하여 생장하는데 이용되고, 그 외 나머지는 시설 내부에 서식하는 토양 미생물과 식재된 식물이 바로 이용할 수 있는 형태인 분변토로 배출된다. 본 시설로 유입된 대부분의 유기물은 지렁이에 의해 분해처리 될 수 있다.
이처럼, 지렁이는 토양을 섭취하며 이동하며, 지렁이의 이동 경로를 통하여 안정적인 공극이 유지될 수 있다. 이는 토양내 지렁이의 이동에 따른 산물로 오염물 분해와 공극율 유지의 두 가지 역할을 수행하여 기존의 단순 시설에 비하여 처리효율을 높일 수 있고 비점오염원이 식생층을 통해 지속적이고 안정적인 침투가 유리하게 이루어질 수 있게 한다.
상기 과정을 통해 지렁이와 지렁이 생육 상자 내부의 토양층을 통해 처리된 물은 저류부인 식생 여과 토양층(10)의 식재층(13)으로 유입된다.
그리고, 식생 여과 토양층(10)의 식재층(13)에서 저류된 처리수는 하부의 배수층을 통해 지하로 침투되거나, 배수관을 통하여 외부로 유출되는 방식으로 처리된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치
2: 도로 3: 경계석
5: 인도 7: 가로수
10: 식생 여과 토양층 11: 배수층
13: 식생층 15: 뿌리덮개층
17: 방류관 19: 제1 바이패스관
20: 지렁이 생육 상자 21: 외부 벽체
21a: 뼈대 21b: 연결바
22: 토실 방지막 25: 내부 토양
30: 스크린 커버 40: 스크린
50: 지렁이 투입관 51: 천공관부
52: 통공 55: 천공관 덮개부
57: 제2 바이패스관

Claims (10)

  1. 식물을 식재하도록 외부 토양이 채워지는 식생 여과 토양층;
    상기 식생 여과 토양층 상부의 오염수 유입측에 매립 설치되며 내부에 지렁이를 배양할 수 있게 내부 토양이 채워지는 지렁이 생육 상자;
    상기 지렁이 생육 상자 상측에 분리 가능하게 고정 설치되어 상기 지렁이 생육 상자 상측 내부로 오염수가 유입되는 유입 통로를 형성하는 스크린 커버;
    상기 스크린 커버 내에 끼워져 상기 오염수와 함께 유입되는 이물들을 걸러주는 스크린; 및
    상기 지렁이 생육 상자의 상기 내부 토양 내에 삽입되어 상기 지렁이를 내부 토양 내에 공급하는 지렁이 투입관:을 포함하고,

    상기 지렁이 투입관은,
    기설정된 높이 이하의 원주 상에 복수의 천공이 형성된 천공관부; 및
    상기 천공관부의 상측 개방부를 덮는 천공관 덮개부;를 포함하는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 식생 여과 토양층은,
    식재된 식물의 성장할 수 있도록 모래, 부석, 부엽토 및 주변토양으로 구성되며 기설정된 투수율을 가지는 식생층;
    상기 식생층 상부 덮으며 층을 이루고 우드칩이나 골재로 구성되는 뿌리덮개층; 및
    상기 식생층 하부에 층을 이루며 상기 식생층을 통과한 물을 하부로 투수시켜 지하로 침투시키거나 방류관을 통해 방류시키도록 골재로 이루어지는 배수층;을 포함하는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 배수층에는 시설 초과 용량의 강수 발생시 배출할 수 있도록 제1 바이패스관이 설치되는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 지렁이 생육 상자는,
    깊이가 상기 식생 여과 토양층의 상기 식생층과 상기 배수층의 경계보다 높도록 형성되고,
    상기 내부 토양은 상기 식생층과 동일하게 이루어지는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 지렁이 생육 상자는,
    토목 섬유, 골재 또는 방부목로 이루어지는 상자 형태의 외부 벽체; 및
    상기 외부 벽체 내부에 설치되는 토실 방지막;을 포함하는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 지렁이 투입관은,
    상기 지렁이 생육 상자에 대하여 1 내지 3개가 설치되는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에서,
    상기 지렁이 투입관은 PE 또는 PVC 재질로 이루어지는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.

  9. 제1항에서,
    상기 천공관부의 통공이 형성되지 않은 상측으로부터 상기 지렁이 생육 상자 내부가 기설정된 수위 이하를 유지할 수 있게 제2 바이패스관이 연장 형성되는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 식생 여과 토양층은 도로에 인접하는 인도의 하부 토양층을 이루고,
    상기 지렁이 생육 상자는 상기 스크린 커버는 상기 도로와 상기 인도를 구획하며 이격 배치되는 경계석들 사이에 상기 유입 통로가 형성하도록 설치되는 생태순환을 이용한 비점오염원 저감 장치.
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