KR101710638B1 - 침투도랑형 비점오염저감시설 - Google Patents

침투도랑형 비점오염저감시설 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일측 상부에 우수유입통로가 연결되고, 바닥면을 갖는 공간부로 형성되며, 상기 우수유입통로와 연결되어 하부로 우수를 안내하는 공급관과, 상기 공급관의 하단을 내부에 수용하여 상기 공급관 내부에 상기 공급관의 하단보다 높은 수위를 유지하게 함으로써 유분유입을 방지할 수 있는 유분유입방지조를 구비하며, 상기 공급관을 통해 유입된 우수가 상기 유분유입방지조를 먼저 채우고 상기 유분유입방지조 외측의 침전조 내부에 유입되는 침전조; 및 상기 침전조의 타측 상부에 형성된 연통구를 통해 상기 침전조와 연결되며, 측벽에 의해 둘러싸인 공간부에 복수의 여재층이 적층되어, 상기 침전조에 유입된 물이 상기 복수의 여재층을 통과하면서 여과된 후 하단을 통해 유출되는 것을 허용하는 여과조를 포함하는 침투도랑형 비점오염저감시설에 대해 개시한다.

Description

침투도랑형 비점오염저감시설{INFILTRATION TRENCH TYPE NON-POINT SOURCE POLLUTION REDUCTION FACILITY}
본 발명은 침투도랑형 비점오염저감시설에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인 제거 기능이 향상된 침투도랑형 비점오염저감시설에 관한 것이다.
수질 오염원은 오염원의 성격에 따라 점오염원과 비점오염원으로 분류된다. 점오염원은 오염 배출을 명확히 할 수 있는 지역으로부터 하수구나 도랑 등의 형태로 배출되는 오염원이며, 비점오염원은 도시 노면배수나 농경지 배수와 같이 불특정한 배출경로를 통해 비점오염물질을 발생시키는 장소 또는 지역을 의미한다.
비점오염원은 오염물질의 유출이 강우 시에 집중적으로 발생하고, 오염지역이 넓게 분산되어 있으며, 강우 초기에 오염물질이 유출되는 초기우수 유출수(first-flush)는 불투수성 도로나 지표에서 퇴적물의 세척으로 인한 오염물과 대기 중의 오염물질을 함유하여 오염물질의 농도가 높고, 도시지역의 경우 중금속 등의 독성물질을 함유 할 가능성이 높다.
이러한 비점오염원이 미처리된 상태로 방류되면 수계 접촉으로 인한 위생오염과 상수원으로 이용되는 하천의 오염, 호소의 부영양화 등의 피해를 야기한다. 이에 따라 효율적인 수계 환경 보전을 위하여 점오염원의 관리와 함께 초기우수를 포함한 비점오염원에 대한 관리가 필요하다는 인식이 대두되었다. 따라서 근래에는 비점오염원으로 배출되는 우수 배수 중의 오염물질의 제거하기 위한 비점오염처리시설의 설치가 확산되고 있다.
특히 근래에는 도시에서 발생하는 비점오염물질의 저감이 이슈로 대두되고 있는 데, 불투성 도로나 지면이 증가함에 따라 강우시 유출률 및 유출량이 크게 증가하고 있으며, 증가된 강우 유출수와 함께 지면에 집적되는 토사, 협착물 및 다른 오염물질이 크게 증가하고 있다. 일부 연구에 의하면 국내 비점오염물질 중 도시에서 발생하는 비점오염물질이 전체의 30% 내지 50%에 이르는 것으로 보고되고 있다.
그런데, 기존의 비점오염저감시설에서는 초기 강우 유출수에 많이 포함된 고형물 즉, 입자상 오염물질에 의해 우수의 유동 경로가 폐색되면서 제 기능을 발휘하지 못하는 경우가 있다. 또한 수계 인접 지역에서는 하천이나 호소의 부영양화를 막기 위해서는 인을 효과적으로 제거 관리하는 것이 필요한데, 종래의 비점오염저감시설에는 인 제거 성능이 없거나 제거효율이 낮아 문제점이 있었다.
따라서, 입자성 오염물질을 포함하여 부영양화 원인물질을 인을 효과적으로 제거 관리할 수 있는 비점오염저감시설에 대한 요구가 증대되고 있다.
한국특허출원 제10-2014-0163864호(2014. 11. 21)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 비점오염물질을 포함하는 우수가 침전조와 여과조를 거치면서 오염물질이 제거되는 침투도랑형 비점오염저감시설로서 초기 우수 유출수에 주로 포함되는 입자성 오염물질이 효과적으로 제거될 수 있는 침투도랑형 비점오염저감시설을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 침전조에 입자성 오염물질을 침전시키고 퇴적된 침전물의 제거가 용이한 침투도랑형 비점오염저감시설을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다공성 입상 알칼리재를 활용하여 부영양화의 원인물질인 인을 제거하는 효율이 향상된 침투도랑형 비점오염저감시설을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일측 상부에 우수유입통로가 연결되고, 바닥면을 갖는 공간부로 형성되며, 상기 우수유입통로와 연결되어 하부로 우수를 안내하는 공급관과, 상기 공급관의 하단을 내부에 수용하여 상기 공급관 내부에 상기 공급관의 하단보다 높은 수위를 유지하게 함으로써 유분유입을 방지할 수 있는 유분유입방지조를 구비하며, 상기 공급관을 통해 유입된 우수가 상기 유분유입방지조를 먼저 채우고 상기 유분유입방지조 외측의 침전조 내부에 유입되는 침전조; 및 상기 침전조의 타측 상부에 형성된 연통구를 통해 상기 침전조와 연결되며, 측벽에 의해 둘러싸인 공간부에 복수의 여재층이 적층되어, 상기 침전조에 유입된 물이 상기 복수의 여재층을 통과하면서 여과된 후 하단을 통해 유출되는 것을 허용하는 여과조를 포함하는 침투도랑형 비점오염저감시설을 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 우수유입통로와 상기 공급관은 상기 침전조의 내측 상부에 형성된 연결챔버를 경유하여 연결되고, 상기 연결챔버에는 스크린이 설치되어 우수가 상기 스크린을 경유하여 상기 공급관으로 유입된다.
본 발명에 의하면, 상기 우수유입통로에는 유량계가 설치되고, 상기 유량계는 무선네크워크를 통해 관리자 단말기에서 원격 확인이 가능하게 형성된다.
본 발명에 의하면, 상기 침전조의 바닥면은, 상기 침전조의 하부가 상부 보다 좁은 단면을 갖도록 경사지게 연장된 바닥 경사면을 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 연통구에는, 상기 침전조 측으로 위치하는 유입부와, 상기 여과조 측으로 위치하며 상기 유입부로 유입된 우수가 통과하는 유수구가 형성된 배출부를 포함하는 고형물 이동 차단부가 구비되며; 상기 유입부는 상부 개방부와 상기 상부 개방부 보다 작은 하부 개방부를 갖는 상하단이 개방된 챔버로 형성되되, 상기 배출부에 대향하여 설치된 경사측면을 구비하여 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 축소되는 형태로 형성되며; 상기 유입부 내부에는 하단이 상기 배출부에 연결되며 상기 배출부와 이격되는 방향으로 상부로 경사지게 연장되게 경사배치 스크린이 설치되고 상기 경사배치 스크린의 상단과 상기 배출부 사이를 막는 상단면을 구비한다.
본 발명에 의하면, 상기 배출부는, 상기 경사배치 스크린을 통과한 우수가 유입되는 제1유수구가 형성된 제1측벽과, 제1유수구로 유입된 물이 상기 여과조로 배출되는 제2유수구가 형성된 제2측벽을 포함하는 챔버로 형성되며, 상기 제2유수구는 상기 제1유수구보다 높게 형성된다.
본 발명에 의하면, 상기 여과조의 복수의 여재층은, 상부에 형성된 상부 여재층, 하부에 형성된 하부 여재층 및 상기 상부 여재층 및 상기 하부 여재층 사이에 형성된 중간 여재층으로 이루어지되, 상기 상부 여재층은 자갈을 적층하여 형성되고, 상기 하부 여재층은 상기 자갈보다 작은 입경의 여재로 형성되고, 상기 중간 여재층은 인 제거 기능을 갖는 다공성 입상 알칼리재로 형성된다.
본 발명에 의하면, 상기 하부 여재층을 이루는 여재는 석회사를 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 상부 여재층의 상부에는 다수의 관통홀이 형성된 다공판으로 덮혀진다.
본 발명에 의하면, 상기 중간 여재층의 다공성 입상 알칼리재는 표면적 2~3 m2/g, 평균 공극입경 3~4 nm을 가지는 구형으로 형성되며, 칼슘(Ca) 및 산소(0)의 조성비가 전체의 50% 이상으로 형성된다.
본 발명에 의하면, 상기 여과조에는, 상기 여과조의 하부에 수평으로 배치되는 다공성 파이프와 상기 다공성 파이프와 연통되어 상기 여과조의 상부로 연장되는 수직 파이프로 이루어진 검사구를 포함한다.
본 발명에 따른 침투도랑형 비점오염저감시설에 의하면, 초기 우수 유출수에 주로 포함되는 입자성 오염물질이 효과적으로 제거되는 것이 가능한데, 특히 복수의 여재층을 포함하여 우수가 여과되어 지중으로 침투되는 것을 허용하는 여과조에 유분의 유입과 입자성 오염물질이 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 하여 여과조의 성능이 최대한 발휘되고 여재층의 교체주기를 연장시키는 것이 가능한다. 또한, 입자성 오염물질에 의해 여과조로의 우수의 유동이 차단되는 것이 효과적으로 방지되므로 비점오염저감시설의 관리 부담이 경감된다.
또한, 본 발명에 의하면, 침전조에 입자성 오염물질을 침전시키고 퇴적된 침전물의 제거가 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 인 제거 기능을 갖는 다공성 입상 알칼리재를 여재층으로 활용함으로, 우수 중의 부영양화의 원인물질인 인을 제거하는 효율이 향상되며, 석회사를 포함하는 하부 여재층에 의해 물리적 여과 및 인 제거 효율이 더욱 향상되는 것이 가능하다.
도 1 은 본 발명에 따른 침투도랑형 비점오염저감시설의 개략적 측단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 침투도랑형 비점오염저감시설의 상부에서 바라본 개략적 평면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 침투도랑형 비점오염저감시설의 고형물 이동 차단부를 상부에서 바라본 모습을 간략히 하여 도시한 도면이다
도 4 는 고형물 이동 차단부의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인 제거 기능이 향상된 침투도랑형 비점오염저감시설의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 침투도랑형 비점오염저감시설은, 우수가 유입되어 입자성 오염물질이 침전되는 침전조(200)와, 상기 침전조에서 입자성 오염물질이 제거된 우수가 자연투과방식으로 투과되면서 비점오염물질이 제거되는 여과조(400)를 포함한다.
본 명세서는 우수는 강우에 의하여 불수투성 지면을 씻어 내리면서 우수유입통로를 통해 비점오염저감시설로 유입되는 물을 의미하는 것이 일반적이나, 강우 등에 제한되지 않고 우수유입통로를 통해 비점오염저감시설로 유입되는 모든 물을 의미한다.
침전조(200)는 일측 상부에 우수유입통로(100)가 연결되고, 바닥면을 갖는 공간부로 형성된다. 침전조(200)는 내부에 우수유입통로(100)를 통해 유입된 우수를 침전조(200)의 하부로 공급하는 공급관(220)을 구비한다.
침전조(200) 내부에는 소정 높이로 유분유입방지조(240)가 형성되고, 공급관(220)의 하단은 유분유입방지조(240) 내부에 위치한다. 침전조(200)의 내부 일측으로 유분유입방지조(240)가 소정 높이로 형성되고, 공급관(220)은 하단이 유분유입방지조(240) 내부에 위치하도록 설치되므로, 공급관(220)을 통해 공급되어 침전조(200) 내부로 유입된 우수는 유분유입방지조(240)를 먼저 채우고 유분유입방지조(240)의 상단(241)을 통해 넘쳐흘러 유입유입방지조(240) 외측의 침전조(200) 본체 내부로 흘러들어가게 된다.
따라서 침전조(200) 내부로 우수가 유입될 때, 공급관(220) 내부의 우수의 수위가 유분유입방지조(240)의 상단(241) 높이 보다 높게 형성되며, 공급관(220)으로의 우수의 추가적 유입이 없는 상태에서 공급관(220)의 내부의 수위는 유분유입방지조(240) 내부에 충진된 우수의 수위와 동일하다. 따라서 유분유입방지조(240)에 의해 공급관(220) 내부의 수위는 공급관(220)의 하단보다 높게 형성된다.
비점오염원으로부터 공급되는 우수는 일반적으로 도로 도면에 쌓인 기름과 같은 유분을 씻어 내리면서 우수유입통로(100)를 통해 침전조(200)로 공급되는 데, 유분은 그 성질상 물에 뜨는 성질을 가지고 있으므로, 본 발명에 의하면 공급관(220)의 내부에 형성되는 액면 수위가 공급관(220)의 하단 보다 높게 형성되므로 유분이 공급관(220)에서 침전조(200)로 유입되는 것을 방지 또는 저감할 수 있게 된다.
침전조(200)로 공급된 우수는 여과조(400)를 거쳐 지중으로 침투되는데, 본 발명에서는 침전조(200)로의 유분의 유입을 방지하는 것이 가능하므로, 여과조(400)를 통해 지중으로 침투되는 유분 역시 효과적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면 침전조(200) 하부의 바닥면(202)은 침전조(200)의 측면으로부터 경사지게 연장된 바닥 경사면(204)을 포함하여, 침전조(200)의 하부가 상부 보다 좁은 단면을 갖도록 형성된다.
침전조(200)에 유입된 우수는 흙, 낙엽, 쓰레기 등과 같은 입자성 오염물질을 포함하고 있는데, 침전조(200)는 이러한 입자성 오염물질을 가라앉혀 침전 분리한다. 침전조(200)의 바닥면이 좁게 형성되므로, 청소 시에 퇴적된 침전물을 쉽게 수집 제거할 수 있다. 침전조(200)의 바닥면에는 배수구(미도시)를 형성하고, 배수구와 연결된 연결통로를 형성하여 침전조(200) 내부에 쌓인 침전물 또는 고형물을 필요에 따라 외부로 반출 제거할 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면 침전조(200)의 내측 상부에 우수유입통로(100)와 공급관(220)의 연결 부분에 연결챔버(210)가 형성될 수 있다. 우수유입통로(100)를 통해 침전조(200) 내부로 유입된 물은 연결챔버(210)을 경유하여 공급관(220)으로 공급된다. 본 발명에 의하면, 연결챔버(210)에는 스크린(215)이 설치되어 우수유입통로(100)를 통해 공급된 물이 스크린(215)을 경유하여 공급관(220)으로 공급될 수 있도록 한다. 우수에 포함된 입자성 오염물질은 침전조(200)에 침전 분리되므로, 스크린(215)의 투과홀은 공급관(220)을 폐색할 수 있는 대형 입자성 오염물질을 제거하는 데 적합한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
연결챔버(210)의 상단을 포함하여 침전조(200)의 상단은 개방 가능한 덮개(280)에 의해 덮혀 외부로부터 내부가 노출되거나 안전사고의 위험이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 덮개(280)는 탈착 가능하게 형성되므로, 필요에 따라 개방하여 오염물질을 제거할 수 있도록 한다.
우수유입통로(100)에는 유량계(120)가 설치될 수 있다. 유량계(120)는 비점오염저감시설 내로 공급되는 유량을 측정하여 우수 시에 비점오염저감시설의 정상 가동 여부를 확인할 수 있게 한다. 바람직하게는 유량계(120)에는 무선네크워크가 설치되어 관리자의 단말기에서 유량을 원격으로 확인할 수 있도록 하여, 우수 시에 비점오염저감시설이 정상 가동 상태인지 여부를 관리자가 원격지에서 확인하고 필요한 조처를 취할 수 있게 한다.
침전조(200)의 타측으로 여과조(400)가 구비된다. 침전조(200)의 타측 상부에는 침전조(200)에서 입자성 오염물질이 침전 분리되면서 내부에서 차오른 우수가 여과조(400)로 흘러가는 연통구(410)가 형성된다. 연통구(410)에는 입자성 오염물질의 이동을 차단하는 고형물 이동 차단부(300)가 구비된다.
도 3 및 도 4 는 고형물 이동 차단부의 구성을 설명하기 위한 도면으로 도 3 은 고형물 이동 차단부를 상부에서 바라본 모습을 간략히 하여 도시한 도면이고, 도 4 는 고형물 이동 차단부의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 고형물 이동 차단부(300)는 침전조(200)측으로 위치하는 유입부(310), 여과조(400) 측으로 위치하는 배출부(350)를 포함한다.
배출부(350)는 제1측면(352)과 제2측면(356)을 포함하여 직육면체 형태로 형성된 챔버이다. 제1측면(352)는 유입부(310)측으로 배치되고 제1유수구(354)가 형성된다. 제2측면(356)은 여과조(400) 측으로 배치된다. 본 발명에 따르면 제2유수구(358)는 제1유수구(354) 보다 높게 형성되어, 제1유수구(354)를 통해 유입된 우수는 배출부(350) 내부에서 상승유동하면서 제2유수구(358)를 통해 배출된다. 또한 바람직하게는, 배출부(350)의 제2유수구(358)는 유입부(310)의 상단 개방부(314)의 높이를 포함하는 높이로 형성되는 것이 양호한 우수 흐름을 형성한다.
유입부(310)는 제1유수구(354)의 전측으로 배치되어 제1유수구(354)로 물이 유입되는 경로가 된다. 유입부(310)는 상하단이 개방된 챔버로 형성된다. 유입부(310)는 배출부(350)에 대향하여 하단으로부터 상단으로 배출부(350)에서 이격되는 방향으로 경사진 경사측면(320)을 구비한다. 유입부(310)는 경사측면(320)으로 인해 상단에서 하단으로 갈수록 사각형의 단면이 점차로 축소되는 형태를 이룬다.
또한, 유입부(310)의 내부에는 경사측면(320)과 배출부(350) 사이에 제1유수구(354)로 유입되는 우수에서 입자성 오염물질을 거르는 경사배치 스크린(340)을 포함한다. 경사배치 스크린(340)은 하단이 상기 배출부(350)의 제1측면(352)에 연결되고, 상기 제1측면(352)과 이격되게 상부로 경사지게 연장된다. 경사배치 스크린(340)는 은 수평을 기준으로 상기 경사측면(320) 보다 큰 경사각으로 연장되어 경사 배치 스크린(340)의 하단에서 경사측면(320)과의 이격 거리보다 경사배치 스크린(340)의 상단에서 경사측면(320)과의 이격거리가 크게 형성된다. 그리고, 경사배치 스크린(340)의 상단과 제1측면(352) 사이에는 상단면(330)이 구비된다. 따라서, 경사배치 스크린(340)의 상단과 경사측면(32) 사이의 공간이 유입부(310)의 상단 개방부(314)를 형성하며, 상단 개방부(314)는 하단 개방부(312) 보다 크게 형성된다. 경사배치 스크린(340)에 의해 유입부(310) 내부의 공간은 경사배치 스크린(340)의 전후측으로 분할되며, 후측으로 제1측면(352)의 제1유수구(354)가 위치한다.
고형물 이동 차단부(300)의 이러한 구조는 경사배치 스크린(340)에 의해 우수에 포함된 낙엽 등의 입자성 오염물질이 여과조(400)로 넘어가는 것을 방지하면서도 입자성 오염물질이 경사배치 스크린에 부착되어 우수의 유동 경로가 차단되는 것을 방지할 수 있다.
침전조(200)로 공급된 우수 중의 입자성 물질은 침전조(200)에서 대부분 퇴적 분리되며, 우수는 퇴적물과 분리된 상태로 침전조(200)의 상부로 유동하여 고형물 이동 차단부(300)를 경유하여 여과조(400)로 흘러가는 데, 우수에 포함된 낙엽 등과 같이 상대적으로 비중이 낮은 고형물이나 집중 강우 시의 빠른 우수 흐름에 수반된 일부 고형물은 침전조(200)에 침전되지 않고 우수와 함께 상승하여 고형물 이동 차단부(300)로 유입된다. 일부의 고형물은 유입부(310)의 하단 개방부(312)를 통해 유입될 수 있지만 대부분의 고형물은 유입부(310) 주변으로 차오르면서 유입부(310)의 상단을 넘어 상단 개방부(314)를 통해 유입부(310) 내부로 유입된다.
이때 우수와 함께 유입된 고형물은 경사배치 스크린(340)에 의해 제1유수구(354)로의 유입이 차단되는 데, 이때 상단 개방부(314)를 통해 유입된 우수는 하단 개방부(312) 및 제1유수구(354)를 향해 하강하는 흐름을 가지고, 경사배치 스크린(340)은 그 표면이 아래를 향한 방향으로 경사지게 배치되어 있고, 우수의 흐름과 고형물에 작용하는 하중에 의해 고형물이 경사배치 스크린(340)에 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.
따라서 여과조(400)로 고형물과 같은 입자성 오염물질이 유입되는 것을 방지하여 여과조(400)에서의 여재층의 공극이 막히는 것을 방지함과 동시에 침전조(200)에서의 입자성 오염물질 제거 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 여과조(400)는 상하단이 개방된 공간부로서 네 면을 둘러싸는 측벽(402)에 의해 외부와 차단되며, 연통구(410)을 통해 여과조(400)의 상단으로부터 공급된 물이 하강 여과되면서 개방된 하부를 통해 지중으로 침투하는 것을 허용한다. 여과조(400)의 하부에는 우수암거를 설치하여 별도의 처리가 가능하다.
여과조(400)는 제2유수구(358) 아래 위치에서 여과조(400)의 상단을 다공판(420)과, 상기 다공판(420)의 하부로 형성되는 복수의 여재층(430, 440, 450)을 포함한다.
다공판(420)은 스테인리스 스틸 또는 PE판으로 제조되며, 다수의 관통홀(422)이 행과 열을 이루면서 배치되어 형성된다.
다공판(420)은 제2유수구(358)를 통해 유입된 우수를 여과조(400)의 상면 전체로 확산시키는 기능을 한다. 제2유수구(358)를 통해 여과조(400)의 상부로 유입된 물은 여재층(430, 440, 450)을 침투 하강하면서 여과가 이루어지는 데, 위치 특성상 제2유수구(358)에 인접한 부분에 우수가 집중된다. 이 경우 여재층 전체가 활용되어 여과가 이루어지 못하게 되므로 비효율성이 발생한다. 또한, 제2유수구(358)에 인접한 위치한 여재에 오염물질이 집중되므로 여재의 교체 주기를 당기는 단점이 발생한다. 본 발명에서는 여과조(400)의 상부에 다공판(420)을 적층하여 이러한 단점을 해소한다.
또한, 다공판(420)은 여과조(400)의 여재층의 덮개 기능을 하게 되므로, 여과조(400)의 상부로 화분(405) 등을 적치하거나 인공 조형물을 설치하는 데 유리하여, 비점오염저감시설의 외부로 노출되는 미관을 향상시킬 수 있게 한다.
여재층은 상부에 일정 크기의 입자를 가지는 제1여재를 포함하는 상부 여재층(430)과, 하부에 제1여재 보다 작은 입자로 형성된 제2여재를 포함하는 하부 여재층(450)과, 상부 여재층(430)과 하부 여재층(450) 사이에 설치되는 수처리재를 포함하는 중간 여재층(440)을 포함한다.
상부 여재층(430)을 이루는 제1여재로는 입도 20~ 50 mm 범위의 굵은 자갈을 사용가능하며, 하부 여재층(450)은 입도 1~5 mm 범위의 모래, 석회사가 사용될 수 있다. 본 발명에 의하면 하부 여재층(450)의 소재로는 석회사가 바람직하다. 석회석은 호수의 부영양화 억재 억제 소재로 알려져 있는 데, 본 발명의 연구자들에 의하면 석회석을 모래와 같은 작은 입자 형태로 분쇄하여 적치하여 하부 여재층을 형성함으로써 물리적 여과 기능과 함께 비점오염저감시설의 인 제거 기능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 중간 여재층(440)으로는 석회석을 주성분으로 하여 인 제거 기능을 가지는 공지의 수처리재가 사용될 수 있다. 본 발명에 의하면, 수처리재로로서 다공성 입상 알칼리재가 사용될 수 있다. 다공성 입상 알칼리재로는 Re-Phos(출처:한국건설개발기술연구원) 등이 사용될 수 있다.
다공성 입상 알칼리재는 인 제거 기능을 갖는 석회석 기반의 수처리재이다. 다공성 입상 알칼리제는 예컨대, 석회석과, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 산화마그네슘 등의 비석회석 미분말을 성형하여 과립화 한 후 소결하여 제조될 수 있다. 고온에서 가열하여 소성과 동시에 탈탄산화 반응을 유도하여 원료 중 석회석의 일정 부분이 산화칼슘(CaO) 성분으로 전환하면서 미세 공극을 가진 다공체 형태의 과립이 되는 데, 비석회석 성분의 소결에 의해 충분한 강성을 갖게 된다.
다공성 입상 알칼리재가 중간 여재층으로 사용되는 경우, 우수로 지속적으로 Ca 및 Al 계 물질과 OH- 가 용출되면서 다공성 입상 알칼리재 내의 공극이 증대되는 데, 이러한 공극을 통해 하이드록시아파타이트(hydorxyapatite) 결정 등이 성장하며, Ca5(OH)(PO4)3, AlPO4, FePO4 등의 불용성화합물 형태로 인 성분이 제거될 수 있다. 이러한 성분들이 다공성 입상 알칼리재 과립을 씨드(seed) 물질로 하여 결정화되므로 일정한 주기로 다공성 입상 알칼리재를 교체하는 경우 비점오염저감시설의 인 제거 기능을 지속적으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 중간 여재층의 소재로 5~15mm 입경을 가진 구형 과립 형태의 다공성 입상 알칼리재 가 바람직하며, 바람직하게는 표면적 2~3 m2/g, 평균 공극입경 3~4 nm 를 가지며, 칼슘(Ca) 및 산소(0)의 조성비가 전체의 50% 이상인 다공성 입상 알칼리재가 사용되는 경우 보다 효율적인 인 제거 기능을 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 중간 여재층(440)의 소재로 다공성 입상 알칼리재가 사용되면서 하부 여재층(450)의 소재로 석회사를 사용함으로써 인 제거 기능을 더욱 향상시키는 것이 가능하다. 상술한 바와 같이 석회사는 물리적 여과재로서의 기능과 인 제거 기능 보조하는 기능을 함께 한다.
본 발명에 의하면, 여과조(400)에는 검사구(480)가 형성된다. 검사구(480)는 하부 여재층(450)에 수평으로 배치되는 다공성 파이프(485)과 상기 다공성 파이프(485)와 연통되어 여과조(400)의 상부로 연장되는 수직 파이프(486)로 형성된다. 따라서 관리자는 수직 파이프(486)을 통해 여과조(400)의 여재층(430, 440, 450)을 통과한 물 시료를 채취하여 검사를 수행함으로써 여재층의 교체 여부 등 관리에 필요한 조처를 할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 일측 상부에 우수유입통로가 연결되고, 바닥면을 갖는 공간부로 형성되며, 상기 우수유입통로와 연결되어 하부로 우수를 안내하는 공급관과, 상기 공급관의 하단을 내부에 수용하여 상기 공급관 내부에 상기 공급관의 하단보다 높은 수위를 유지하게 함으로써 유분유입을 방지할 수 있는 유분유입방지조를 구비하며, 상기 공급관을 통해 유입된 우수가 상기 유분유입방지조를 먼저 채우고 상기 유분유입방지조 외측의 침전조 내부에 유입되는 침전조; 및
    상기 침전조의 타측 상부에 형성된 연통구를 통해 상기 침전조와 연결되며, 측벽에 의해 둘러싸인 공간부에 복수의 여재층이 적층되어, 상기 침전조에 유입된 물이 상기 복수의 여재층을 통과하면서 여과된 후 하단을 통해 유출되는 것을 허용하는 여과조를 포함하며,
    상기 연통구에는, 상기 침전조 측으로 위치하는 유입부와, 상기 여과조 측으로 위치하며 상기 유입부로 유입된 우수가 통과하는 유수구가 형성된 배출부를 포함하는 고형물 이동 차단부가 구비되며,
    상기 유입부는 상부 개방부와 상기 상부 개방부 보다 작은 하부 개방부를 갖는 상하단이 개방된 챔버로 형성되되, 상기 배출부에 대향하여 설치된 경사측면을 구비하여 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 축소되는 형태로 형성되며,
    상기 유입부 내부에는 하단이 상기 배출부에 연결되며 상기 배출부와 이격되는 방향으로 상부로 경사지게 연장되게 경사배치 스크린이 설치되고 상기 경사배치 스크린의 상단과 상기 배출부 사이를 막는 상단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 침투도랑형 비점오염저감시설.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 우수유입통로와 상기 공급관은 상기 침전조의 내측 상부에 형성된 연결챔버를 경유하여 연결되고, 상기 연결챔버에는 스크린이 설치되어 우수가 상기 스크린을 경유하여 상기 공급관으로 유입되는 것을 특징으로 하는 침투도랑형 비점오염저감시설.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 우수유입통로에는 유량계가 설치되고, 상기 유량계는 무선네크워크를 통해 관리자 단말기에서 원격 확인이 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 침투도랑형 비점오염저감시설.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 침전조의 바닥면은, 상기 침전조의 하부가 상부 보다 좁은 단면을 갖도록 경사지게 연장된 바닥 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 침투도랑형 비점오염저감시설.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는, 상기 경사배치 스크린을 통과한 우수가 유입되는 제1유수구가 형성된 제1측벽과, 제1유수구로 유입된 물이 상기 여과조로 배출되는 제2유수구가 형성된 제2측벽을 포함하는 챔버로 형성되며,
    상기 제2유수구는 상기 제1유수구보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 침투도랑형 비점오염저감시설.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 여과조의 복수의 여재층은,
    상부에 형성된 상부 여재층, 하부에 형성된 하부 여재층 및 상기 상부 여재층 및 상기 하부 여재층 사이에 형성된 중간 여재층으로 이루어지되,
    상기 상부 여재층은 자갈을 적층하여 형성되고, 상기 하부 여재층은 상기 자갈보다 작은 입경의 여재로 형성되고, 상기 중간 여재층은 인 제거 기능을 갖는 다공성 입상 알칼리재로 형성된 것을 특징으로 하는 침투도랑형 비점오염저감시설.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하부 여재층을 이루는 여재는 석회사를 포함하는 것을 특징으로 하는 침투도랑형 비점오염저감시설.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 상부 여재층의 상부에는 다수의 관통홀이 형성된 다공판으로 덮혀지는 것을 특징으로 하는 침투도랑형 비점오염저감시설.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 중간 여재층의 다공성 입상 알칼리재는 표면적 2~3 m2/g, 평균 공극입경 3~4 nm을 가지는 구형으로 형성되며, 칼슘(Ca) 및 산소(0)의 조성비가 전체의 50% 이상인 것을 특징으로 하는, 침투도랑형 비점오염저감시설.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 여과조는, 상기 여과조의 하부에 수평으로 배치되는 다공성 파이프와 상기 다공성 파이프와 연통되어 상기 여과조의 상부로 연장되는 수직 파이프를 구비하는 검사구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 침투도랑형 비점오염저감시설.
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