KR101792845B1 - 식물재배화분을 이용한 lid 하천변 교량의 비점오염물질 처리시설 - Google Patents

식물재배화분을 이용한 lid 하천변 교량의 비점오염물질 처리시설 Download PDF

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Abstract

본원발명은 강우 초기 시에 교량 상부 구조의 노면수(路面水)에 포함된 다량의 비점오염물질을 친환경적으로 해결하기 위한 수단을 제공하기 위한 것이다. 본원발명은 비점오염물질을 저감함에 있어 우드칩(wood chip)이나 식물재배화분 등 정원을 이용할 뿐만 아니라, 홍수 시 하천이 범람하여도 상기 우드칩이나 식물재배화분 등의 정원이 훼손되는 것을 막을 수 있는 LID(Low Impacted Development) 비점오염물질 처리시설을 제공하고자 한다.
본원발명은 배수관에서 유출되는 처리대상수를 받는 집수정과 상기 집수정으로부터 처리대상수가 유입되고, 내부에는 비점오염물질 여과층이 있는 비점오염물질처리조를 포함하되, 상기 집수정과 상기 비점오염물질처리조는 상기 교각을 둘러싸며, 상기 비점오염물질처리조는 양 끝단이 상기 집수정의 양 측벽에 맞닿아 있고, 상기 집수정의 일 측벽 또는 양 측벽에는 처리조유입구가 형성되어, 상기 집수정으로 유입되는 처리대상수를 상기 처리조유입구를 통해 상기 비점오염물질처리조로 유입시키는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리시설을 제공한다.

Description

식물재배화분을 이용한 LID 하천변 교량의 비점오염물질 처리시설{NON-POINT POLLUTION TREATMENT LID FACILITY USING GARDEN NEAR RIVER STREAM}
본원발명은 교량의 비점오염물질 처리시설에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본원발명은 강우 초기 시에 교량 상부 구조의 노면수(路面水)에 포함된 다량의 비점오염물질을 친환경적으로 해결하기 위한 수단을 제공하기 위한 것이다. 본원발명은 비점오염물질을 저감함에 있어 우드칩(wood chip)이나 식물재배화분 등 정원을 이용할 뿐만 아니라, 홍수 시 하천이 범람하여도 상기 우드칩이나 식물재배화분 등의 정원이 훼손되는 것을 막을 수 있는 LID(Low Impacted Development) 비점오염물질 처리시설을 제공하고자 한다.
산업화 및 도시화에 따른 변화는 자연생태기반의 훼손뿐만 아니라, 토지이용 패턴의 변화를 불러와 불투수층이 증가해 빗물의 침투량을 감소(유출량의 증가)시키고, 집중호우 시 침수피해를 야기하게 되었다. 또한 오염원의 증가로 인한 수질오염과 지하수 고갈에 따른 건천(乾川)화 등 부정적 영향을 초래하고 있다.
한편, 도로 건설 사업에서 하천 등을 횡단하는 교량부에서는 초기 우수가 바로 하천으로 유입되므로 하천 수계에 직접적인 영향을 미치고 있다. 이에 대응하여 교량부에 적용되는 비점오염물질 처리시설이 제안되고 있다.
예를 들면, 대한민국 '공개특허공보 제2011-0041776호(2011.04.22.) 교량용 비점오염물질 정화처리장치'는 교각의 상부에 장치형 비점오염처리시설을 설치한 것이다. 이는 외관적으로 주변과 어울리지 않아 바람직하지 않다. 또한 유지 관리에 어려움도 있다. 도 1a는 종래 선행발명에　따른 비점오염물질 저감장치로서 교각 위에 설치되어 있는 것을 보인 것이다.
지금까지 교량부 비점오염원 처리시설은 위의 선행기술과 같이 교각 및 교대 상부에 설치하는 장치형 처리시설과 지상에 설치하는 자연형 처리시설이 주로 설치되었다. 도 1b는 교각 위에 설치된 장치형 처리시설과 지상에 설치된 자연형 처리시설을 보인 것이다.
일반적으로 장치형 처리시설은 높은 교각 및 교대에 설치되어 경관성이 나쁘고 접근성이 어려워 유지관리가 매우 어려운 실정이다. 또한 유지관리 시 청소차량 통행으로 교량 상부 한쪽 도로를 차단하므로 차량통행에 불편함과 위험을 감수해야 했다.
지상에 설치되는 자연형 처리시설은 주로 침투도랑, 식생수로, 식생저류지 또는 인공습지 등이 설치되고 있으나 이러한 시설은 설치부지가 크고 지상에 터파기를 하여 설치되는바 강우 시 하천의 범람 또는 주변지역 우수가 유입되어 토사나 협잡물에 의한 폐색이 빈번하게 발생되어 제 기능을 발휘하지 못하고 있는 실정이다.
공개특허공보 제2011-0041776호(2011.04.22.)
본원발명은 그동안의 교량부 비점오염물질 처리시설의 단점들을 보완하여 새로운 형태의 처리시설로 대체함으로서 적용성, 경제성, 효율성, 경관성, 유지관리 용이성 등을 높여 보다 더 효과적으로 교량부 비점오염원물질을 처리하고자 한다.
하천과 인접한 교량부의 비점오염물질 처리는 물론이고, 우수를 이용하여 식물을 키우고, 토양에 침투시킴으로써 친환경적이고 지하수 고갈에 따른 하천 건천화를 예방하며, 표면유출을 억제시켜 악화된 물순환을 회복하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본원발명은 교량 상부, 상기 교량 상부에 형성된 배수구, 교각 및 상기 교각을 따라 상기 배수구로부터 유입되는 처리대상수를 하부로 배출하는 배수관을 포함하는 교량에서 발생하는 비점오염물질을 처리하는 시설로서, 상기 배수관에서 유출되는 처리대상수를 받는 집수정과 상기 집수정으로부터 상기 처리대상수가 유입되고, 내부에는 비점오염물질 여과층이 있는 비점오염물질처리조를 포함하되, 상기 집수정과 상기 비점오염물질처리조는 상기 교각을 둘러싸며, 상기 비점오염물질처리조는 양 끝단이 상기 집수정의 양 측벽에 맞닿아 있고, 상기 집수정의 일 측벽 또는 양 측벽에는 처리조유입구가 형성되어, 상기 집수정으로 유입되는 처리대상수를 상기 처리조유입구를 통해 상기 비점오염물질처리조로 유입시키는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리시설을 제공한다.
본원발명의 상기 비점오염물질처리조의 상부는 우드칩이 포설되거나, 식물이 식재되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 비점오염물질처리조의 외측 테두리 벽 또는 하부 바닥은 목재 또는 합성목재로 형성되고, 상기 하부 바닥에는 침투공이 형성되어 있으며, 상기 하부 바닥 위에는 여과층이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 비점오염물질처리조의 여과층에는 상기 집수정으로부터 상기 비점오염물질처리조로 유입되는 처리대상수를 분배하기 위한 유공관이 포설되어 있고, 상기 유공관은 상기 집수정의 일 측벽 또는 양 측벽에 형성되어 있는 상기 처리조유입구에 끝단이 연결되고, 상기 비점오염물질처리조의 여과층 내에서 상기 교각을 둘러싸는 형태인 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 집수정은 격벽으로 나뉘는 이중구조이고, 상기 격벽에 의하여 상기 집수정은 침사조와 일방향배출조로 구획되되, 상기 배수관의 배출구 끝단은 상기 침사조에 위치하고, 상기 격벽의 높이는 상기 집수정의 깊이 보다 높지 않아, 상기 침사조에 유입된 처리대상수는 상기 격벽의 상부를 월류하여 상기 일방향배출조로 유입될 수 있고, 상기 처리조유입구는 상기 침사조의 바닥으로부터 일정 높이 이격하되 상기 격벽보다는 낮은 위치에 상기 비점오염물질처리조의 방향으로 가 형성되어, 집중 강우로 한 번에 많은 양의 물이 상기 침사조로 유입되는 경우 일부 처리대상수는 상기 처리조유입구를 통하여 상기 비점오염물질처리조로 유입되나, 이를 초과하는 빗물은 상기 격벽을 월류하여 상기 일방향배출조로 유입되고, 상기 일방향배출조에 형성된 배출구를 통하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 비점오염물질처리조와 상기 집수정의 일방향배출조가 맞닿는 일 측벽 또는 양 측벽의 바닥 인접부에는 일방향유입공이 형성되어 있어, 상기 처리조유입구를 통하여 상기 비점오염물질처리조로 유입된 처리대상수가 중력에 의하여 여과되면서 아래로 흘러 내려온 후 일부는 상기 침투공에 의하여 침투하나, 일부는 상기 일방향유입공을 통하여 상기 일방향배출조로 유입된 후 상기 배출구를 통하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 교각은 설계 홍수 시에 그 하부가 잠기는 것이고, 상기 비점오염물질처리조의 외측 테두리 벽은 상기 설계 홍수 시의 수위보다 높게 형성되며, 상기 일방향유입공에는 일방향 흐름 잠금장치가 설치되어, 상기 일방향유입공이 상기 비점오염물질처리조에서 상기 일방향배출조만으로 물의 흐름을 만들고, 상기 일방향배출조에서 상기 비점오염물질처리조의 물의 흐름은 차단하며, 상기 격벽의 높이는 상기 설계 홍수 시의 수위보다 높게 형성되어, 설계 홍수 시에 상기 비점오염물질처리조로 하천수가 직접 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 일방향 흐름 잠금장치는 내부에 물이 흘러 통과할 수 있는 통로가 형성된 본체와 상기 통로에 배치되는 흐름차단부유체를 포함하고, 상기 비점오염물질처리조 방향으로 물의 흐름이 발생하는 때, 상기 흐름차단부유체가 물의 흐름에 따라 이동하면서 상기 통로를 폐쇄하여 물의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 흐름차단부유체는 상기 통로 내에서 물의 흐름에 따라 레일에 미끄러지면서 이동할 수 있고, 상기 레일은 상기 본체의 내측에 돌출되어 다수 형성된 것으로 상기 레일과 레일 사이를 통하여 물이 흐를 수 있되, 상기 흐름차단부유체는 상기 비점오염물질처리조 방향으로 뒤가 넓고 앞이 좁아 비스듬한 면을 갖는 형태이고, 상기 통로에는 상기 비스듬한 면에 맞닿도록 단턱이 형성되어, 상기 비점오염물질처리조 방향으로 물의 흐름이 발생하는 때, 상기 단턱과 상기 흐름차단부유체의 비스듬한 면이 밀착되어 물의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
교량 하부, 교각을 둘러싸며 지상에 설치되는 본원발명인 'LID 하천변 교량의 비점오염물질 처리시설'은 상면이 개방되고 바닥에 복수개의 침투공이 형성된 원형박스 형태로 하부 바닥에 적층되는 쇄석층, 쇄석층 상에 적층되는 식재토양층을 구비하고 위에 여러 식물을 선택적으로 식재하므로 조경 및 경관성이 뛰어나다.
본원발명은 교각을 따라 내려오는 배수관에 의하여 배출되는 빗물을 분배하는 집수정을 포함하며, 그레이팅 등에 의한 1차 스크린 후 초기 우수만을 식물재배화분으로 유도하고, 후속 강우는 바이패스(by-pass)함으로써 강우유출수로부터 비점오염물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 비점오염물질이 제거된 여과처리수를 침투공을 통해 지하로 침투시켜 지하수의 오염 없이 기저유량을 확보할 수 있어 하천 건천화를 방지할 수 있다.
본원발명은 교량의 강우유출수를 원활하게 배수시키기 위해 바이패스 수단인 초기 우수를 분배하는 집수정을 구비하여, 장기간에 걸쳐서 강우가 이어지더라도 식물재배화분 본체(비점오염물질처리조) 내의 수위를 일정하게 유지시켜 주고 식물재배화분 하부 일방향유입공과 침투공을 통해 시설 내 유입수를 신속하게 처리할 수 있고, 상술한 바와 같이 후속 강우는 바이패스시켜 안정적이고 효율적이다.
본원발명은 홍수 시 식물재배화분 본체 내의 강우유출수의 수위 상승 또는 외부 하천 범람에 따른 홍수위 상승이 발생하는 경우, 일방향 흐름 잠금장치로 식물재배화분으로의 역류를 차단할 수 있으며, 역류가 차단되고 식물재배화분 본체 내부에 강우유출수가 체류하는 상태에서 수위가 낮아지면 일방향 흐름 잠금장치가 개방되어 다시 식물재배화분 본체 내의 강우유출수가 여과 및 침투하게 되어 식재토양층에 식재된 식물의 뿌리 무름 또는 뿌리 썩음 현상이 발생하지 않게 된다. 즉, 외부 홍수위가 적정 설계 수위까지 상승하더라도 일방향 흐름 잠금장치로 식물재배화분에 미치는 악영향이 없도록 한 것이다.
또한 예기치 못한 홍수로 인해 식물재배화분을 범람하더라도 지상보다 높게 설치된 식물재배화분의 유실우려는 크지 않아 복원이 쉽고 경관성과 안전성이 뛰어나 지역주민으로부터 민원발생을 최소화할 수 있다.
도 1a는 종래 선행발명에　따른 비점오염물질 저감장치로서 교각 위에 설치되어 있는 것을 보인 것이다.
도 1b는 교각 위에 설치된 장치형 처리시설과 지상에 설치된 자연형 처리시설을 보인 것이다.
도 2는 본원발명에 따른 일 실시 예인 하천변 교량 비점오염물질 처리시설을 교량 및 하천과 함께 도시한 개념도이다.
도 3은 본원발명에 따른 일 실시 예의 사시도이다. 도 3a는 우드칩을 포설한 상태를 보인 도면이고, 도 3b는 식물만을 식재하였거나, 우드칩을 포설한 후 식물을 식재한 상태를 보인 도면이다.
도 4는 상기 집수정과 상기 비점오염물질처리조의 내부 구조를 보이기 위하여 본원발명에 따른 일 실시 예의 일부를 절개하여 보인 개념도이다. 도 4a는 식물이 식재되지 않은 상태의 도면이고, 도 4b는 식물이 식재된 상태의 도면이다.
도 5는 본원발명에 따른 일 실시 예인 하천변 교량 비점오염물질 처리시설을 홍수 시 교량 및 하천과 함께 도시한 개념도이다.
도 6은 본원발명에 따른 일 실시 예인 비점오염물질처리조의 내부를 보이기 위하여 테두리 벽 등을 생략한 개념도이다.
도 7은 본원발명에 따른 일 실시 예의 평면도와 일부 확대도이다. 도 8은 도 7의 A-A' 단면을 도시한 것이고, 도 9는 도 7의 B-B' 단면을 도시한 것이며, 도 10은 도 7의 C-C' 단면을 도시한 것이다.
도 11 및 도 12는 본원발명에 따른 일 실시 예인 일방향 흐름 잠금장치(40)를 보인 것으로서, 도 11은 여과처리수 방류 시 여과처리수의 흐름을 허용한 상태의 도면이고, 도 12는 홍수 시 혼탁한 하천수의 유입을 차단한 상태의 도면이다.
이하, 본원발명의 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본원발명은 이하에서 개시되는 일 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본원발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
본원발명은 교량 상부, 상기 교량 상부에 형성된 배수구, 교각 및 상기 교각을 따라 상기 배수구로부터 유입되는 빗물 등에 의한 노면수를 하부로 배출하는 배수관을 포함하는 교량에서 발생하는 비점오염물질을 처리하는 시설에 관한 것이다.
본원발명의 가장 기본적인 형태는 상기 배수관에서 유출되는 처리대상수를 받는 집수정과 상기 집수정으로부터 상기 처리대상수가 유입되고, 내부에는 비점오염물질 여과층이 있는 비점오염물질처리조를 포함한다. 상기 '처리대상수'는 비점오염물질을 포함하고 상기 교량 상부 등으로부터 유입되는 물을 의미한다.
상기 집수정과 상기 비점오염물질처리조는 상기 교각을 둘러싸며, 상기 비점오염물질처리조는 양 끝단이 상기 집수정의 양 측벽에 맞닿아 있고, 상기 집수정의 일 측벽 또는 양 측벽에는 처리조유입구가 형성되어, 상기 집수정으로 유입되는 처리대상수를 상기 처리조유입구를 통해 상기 비점오염물질처리조로 유입시킨다.
도 2는 본원발명에 따른 일 실시 예인 하천변 교량 비점오염물질 처리시설을 교량 및 하천과 함께 도시한 개념도이다. 본원발명은 교각의 하부에 설치되는 비점오염 처리시설에 관한 것이다. 본원발명은 교각의 하부를 둘러싸면서 식물을 재배함과 동시에 비점오염물질을 여과하는 시설에 관한 것이다. 강우 시에 교량의 상부의 각종 비점오염물질은 빗물에 의한 노면수(路面水)에 씻겨 교량 하부로 이동한다. 이러한 비점오염물질에 의하여 오염된 빗물이 바로 토양이나 하천으로 유입되는 것은 바람직하지 않다. 따라서 비점오염물질에 오염된 초기 강우에 의한 빗물은 비점오염물질을 여과한 후 토양에 침투시키거나 하천으로 흘러 유입될 수 있도록 하여야 한다.
강우 시 교량의 상부의 비점오염물질을 포함한 노면수는 교량 상부(2)의 배수구(3)를 통하여 모아져 배수관(4)을 통하여 교량 하부로 배출된다. 이와 같이 배출된 비점오염물질을 포함한 초기 강우는 지하로 침투하거나 인근 하천(1)으로 유입된다. 도 2의 하천 수위는 평상시 수위(a)를 보인 것이다.
본원발명에 따른 일 실시 예인 '하천변 교량 비점오염물질 처리시설(6)'은 교량의 교각(5)에 설치되며, 상기 배수관(4)의 끝단이 상기 하천변 교량 비점오염물질 처리시설에 위치하여 상기 배수관(4)으로부터 배출되는 처리대상수가 상기 하천변 교량 비점오염물질 처리시설(6)로 유입될 수 있도록 한다.
도 3은 본원발명에 따른 일 실시 예의 사시도이다. 본 실시 예의 기본 구성은 상기 배수관(4)의 하부에 위치하여 상기 배수관(4)으로부터 배출되는 비점오염물질을 포함한 초기 강우를 받는 집수정(10)과 상기 집수정으로부터 상기 처리대상수가 유입되고, 내부에는 비점오염물질 여과층이 있는 비점오염물질처리조(20)를 포함한다.
상기 비점오염물질처리조(20)의 상부는 노출시키되, 현장에 맞게 적절히 변형 적용 가능하다. 예를 들면 우드칩(30a)을 포설하거나, 식물(30b)을 식재할 수 있다. 또는 우드칩(30a) 포설과 식물(30b) 식재를 함께 할 수도 있다. 이를 본 명세서에서 식물재배화분이라 칭하고 있다. 본 발명에 따른 일 실시 예인 하천변 교량 비점오염물질 처리시설의 주변 환경을 고려하여 적절한 식물 등을 결정하면 된다. 도 3a는 우드칩을 포설한 상태를 보인 도면이고, 도 3b는 식물만을 식재하였거나, 우드칩을 포설한 후 식물을 식재한 상태를 보인 도면이다.
본 실시 예의 경우 상기 비점오염물질처리조(20)의 외측 테두리 벽(21)을 친환경적인 목재 또는 합성목재로 형성하였다. 이와 같은 테두리 벽(21)의 재질이 본원발명의 기술적 사상을 제한하는 것은 아니다. 상기 집수정(10)은 콘크리트 재질로 하였다. 상기 집수정(10) 상부에는 뚜껑 및 1차적 스크린 기능을 하는 격자 모양의 그레이팅(11, grating)이 거치될 수 있다.
상기 비점오염물질처리조(20)에 둘러싸여 상기 교각(5)이 위치한다. 즉, 상기 비점오염물질처리조(20)는 상기 교각(5)을 둘러싸면서 설치되는 것이다. 이와 같은 구성은 종래 비점오염처리장치와 달리 상기 교각(5)과 적절하게 어울리는 시설을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
상기 집수정으로 유입된 처리대상수는 상기 비점오염물질처리조(20)를 경과한 후 일부는 지중으로 침투하고, 일부는 외부로 배출되어 인근 하천으로 유입된다.
상기 비점오염물질처리조(20)를 경과한, 즉 비점오염물질이 제거된 강우(이하 '여과처리수'라 함)는 상기 집수정(10)의 하부에 형성된 배출구(12)를 통하여 외부로 배출된다.
도 4는 상기 집수정과 상기 비점오염물질처리조의 내부 구조를 보이기 위하여 본원발명에 따른 일 실시 예의 일부를 절개하여 보인 개념도이다.
절개면을 통하여 도시된 바와 같이 본원발명에 따른 일 실시 예인 상기 집수정(10)은 격벽(13)으로 나뉘는 이중구조이다. 상기 격벽(13)에 의하여 상기 집수정은 침사조(14)와 일방향배출조(15)로 구획된다.
상기 배수관(4)의 배출구 끝단은 상기 침사조(14)에 위치한다. 즉 교량 상부 노면수는 처리대상수로서 상기 배수관(4)을 경유하여 상기 침사조(14)로 유입되는 것이다. 상기 격벽(13)의 높이는 상기 집수정(10)의 깊이 보다는 높지 않다. 따라서 상기 침사조(14)에 유입된 처리대상수는 상기 격벽(13)의 상부를 월류하여 상기 일방향배출조(15)로 유입될 수 있다. 상기 배출구(12)는 상기 일방향배출조(15)에 형성되어 상기 침사조(14)로부터 월류하여 유입된 물은 상기 배출구(12)를 통하여 외부로 배출된다.
상기 침사조(14)에는 상기 침사조(14)의 바닥으로부터 일정 높이 이격하되 상기 격벽(13)보다는 낮은 위치에 상기 비점오염물질처리조(20)의 방향으로 처리조유입구(14a)가 형성되어 있다. 상기 처리조유입구(14a)는 상기 침사조(14)로부터 일정 높이 이격하여 형성되므로, 모래 등과 같은 무거운 이물질은 상기 침사조(14)에 침전되어 필요시에 이를 제거하면 된다.
상기 침사조(14)로 유입된 상기 처리대상수는 상기 격벽(13)보다 낮은 위치에 형성된 상기 처리조유입구(14a)를 통하여 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입된다.
집중 강우로 한 번에 많은 양의 물이 상기 침사조로 유입되는 경우 굳이 모든 빗물을 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입시킬 필요는 없다. 시설의 부하량을 초과하여 상기 비점오염물질처리조의 식물 또는 우드칩 등의 손실을 가져올 염려가 있을 뿐만 아니라, 초기 강우 이후의 많은 양의 물에는 처리 대상인 비점오염물질이 의미 있게 함유되어 있지도 않기 때문이다.
집중 강우로 한 번에 많은 양의 물이 상기 침사조(14)로 유입되는 경우 본원발명에 따른 일 실시 예에 의하면 일부 처리대상수는 상기 처리조유입구(14a)를 통하여 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입되나, 이를 초과하는 빗물은 상기 격벽(13)을 월류하여 바로 상기 일방향배출조(15)로 유입되고, 상기 배출구(12)를 통하여 외부로 배출된다. 이와 같은 집수정(10)의 이중 계통을 통하여 많은 양의 강우 시에 시설을 보호할 수 있다.
상기 비점오염물질처리조(20)로 유입된 처리대상수는 상기 비점오염물질처리조 내에서 여과된다.
상기 비점오염물질처리조(20)의 아래에는 토양하부를 치환한 모래치환층(22a)과 쇄석치환층(22b)이 형성되어 있다.
상기 비점오염물질처리조(20)의 하부 바닥(23)은 상기 테두리 벽(21)과 같이 친환경적인 목재 또는 합성목재로 형성할 수 있다.
상기 하부 바닥(23)에는 침투공(23a)이 형성되어 있다. 상기 비점오염물질처리조(20)의 하부 바닥(23) 위에는 여과층이 형성된다. 본 실시 예의 경우 쇄석층(24a) 및 투수성 토양층(24b)이 적층되어 있고, 그 상부에 우드칩(30a)이 포설되어 있다. 상기 투수성 토양은 여과재 역할을 하며, 별도의 여과층을 추가로 구비할 수도 있다. 선택적으로 식물(30b)을 식재할 수도 있다. 도 4a는 식물이 식재되지 않은 상태의 도면이고, 도 4b는 식물이 식재된 상태의 도면이다.
이미 설명한 바와 같이 본원발명에 따른 하천변 교량 비점오염물질 처리시설은 교각(5)을 둘러싸는 형태이므로 상기 비점오염물질처리조(20) 또한 상기 교각(5)을 길게 둘러싸는 형태가 된다. 따라서 상기 처리조유입구(14a)를 통하여 상기 침사조(14)로부터 유입되는 처리대상수가 상기 비점오염물질처리조(20)로 골고루 배분되지 않을 수도 있다. 본원발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 비점오염물질처리조(20)의 여과층에 끝단이 상기 처리조유입구(14a)에 연결된 유공관(25)이 포설되어 있다. 상기 유공관(25)을 통하여 상기 처리조유입구(14a)를 통하여 유입되는 처리대상수는 상기 비점오염물질처리조(20)에 분배된다.
본 실시 예의 경우 상기 비점오염물질처리조(20)는 상기 교각(5)을 둘러싸며 양 끝단이 상기 집수정(10)의 양 측벽에 맞닿아 있다. 상기 처리조유입구(14a)는 상기 집수정(10)의 일 측벽 또는 양 측벽에 형성되며, 상기 유공관(25)은 상기 일 측벽 또는 양 측벽에 형성된 처리조유입구(14a)에 끝단이 연결되고, 상기 비점오염물질처리조(20)의 여과층 내에서 상기 교각을 둘러싸는 형태이다.
상기 비점오염물질처리조(20)와 상기 집수정(10)의 일방향배출조(15)가 맞닿는 일 측벽 또는 양 측벽의 바닥 인접부에는 일방향유입공(15a)이 형성되어 있다. 이와 같은 구조는 상기 처리조유입구(14a)를 통하여 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입된 처리대상수가 중력에 의하여 여과되면서 아래로 흘러 내려온 후 일부는 상기 침투공(23a)에 의하여 침투하나, 일부는 상기 일방향유입공(15a)을 통하여 상기 일방향배출조(15)로 유입된 후 상기 배출구(12)를 통하여 외부로 배출된다. 도 4에는 상기 일방향유입공(15a)이 구멍으로 도시되지 않았는데, 이는 후술하는 일방향 흐름 잠금장치(40)가 상기 일방향유입공(15a)에 설치되어 있기 때문이다.
정리건대, 상기 배수관(4)을 통하여 상기 하천변 교량 비점오염물질 처리시설로 유입되는 계통은 다음과 같다.
통상적 강우: 배수관(4) > 침사조(14) > 처리조유입구(14a) > 비점오염물질처리조(20) > 침투공(23a)을 통한 일부 지중 침투 및 일방향유입공(15a) > 일방향배출조(15) > 배출구(12) > 외부 하천
폭우 등 집중 강우 시 초과 빗물: 배수관(4) > 침사조(14) > 일부는 위의 통상적 강우에 따라 처리 및 초과 빗물 격벽(13) 월류 > 일방향배출조(15) > 배출구(12) > 외부 하천
한편, 상기 일방향유입공(15a)에는 일방향 흐름 잠금장치(40)가 설치되는데, 이는 상기 일방향유입공(15a)이 상기 비점오염물질처리조(20)에서 상기 일방향배출조(15)만으로 물의 흐름을 만들고, 상기 일방향배출조(15)에서 상기 비점오염물질처리조(20)의 물의 흐름은 차단하기 위한 것이다.
결과적으로 상기 일방향 흐름 잠금장치(40)가 설치된 상기 일방향유입공(15a)은 상기 일방향배출조(15)에서 상기 비점오염물질처리조(20)로의 물의 유입을 차단하므로 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입되는 물은 상기 침사조(14)의 상기 처리조유입구(14a)만에 의한다.
이와 같은 일방향 흐름 잠금장치(40)의 필요성을 설명한다. 도 5는 본원발명에 따른 일 실시 예인 하천변 교량 비점오염물질 처리시설을 홍수 시 교량 및 하천과 함께 도시한 개념도이다. 상기 홍수 시는 '설계 홍수 시'를 말하는데, 본원발명에 따른 시설을 교각에 설치할 때 어느 정도의 홍수에 대응할 수 있도록 설계할 것인가의 기준이 되는 홍수를 의미한다.
도 2의 평상시 수위(a)와 달리 도 5의 하천 수위는 홍수 시 수위(b)이다. 평상시 수위(a) 때와 달리 홍수 시 수위(b)는 교각(5)의 하부가 하천에 잠기게 된다. 이 경우 교각(5)의 하부에 설치되는 상술한 하천변 교량 비점오염물질 처리시설(6) 또한 그 일부가 물에 잠기게 된다. 상기 일방향 흐름 잠금장치(40)는 이때 그 기능을 하는 것이다.
특히, 홍수 시 상기 하천변 교량 비점오염물질 처리시설(6)의 테두리 벽(21)의 일부가 물에 잠기는 지역에 본원발명의 상기 일방향 흐름 잠금장치가 기능을 하는 것이다.
홍수 시 하천에는 각종 협잡물을 포함하는 매우 혼탁한 물이 흐르게 되는데, 상기 혼탁한 물이 본원발명인 비점오염처리시설, 특히 비점오염물질처리조(20)로 유입되는 경우 상기 비점오염처리시설의 기능을 상실하게 될 수 있다.
따라서 본원발명의 상기 테두리 벽(21)은 계획 홍수 시 수위보다 높게 형성한다. 상기 계획 홍수 시는 상기 비점오염처리시설을 설계함에 있어서 설계에 반영하는 홍수 시의 수위를 의미하는데, 경제성을 고려하여 정하면 될 것이다.
상기 테두리 벽에 의하여 홍수 시 범람하는 물이 상기 비점오염물질처리조로 넘쳐 직접 유입되는 것을 막을 뿐만 아니라, 상기 배출구(12)를 통하여 상기 일방향배출조(15)로 혼탁한 하천수가 유입된 후 상기 일방향유입공(15a)을 통하여 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입되는 것을 차단할 필요가 있는바, 상기 일방향 흐름 잠금장치(40)를 설치하는 것이다. 결과적으로 상기 격벽(13)의 높이보다 높게 홍수 시의 수위가 올라가지 않는 이상 상기 비점오염물질처리조로 홍수 시의 하천수가 직접적으로 유입되지 않는다. 따라서 상기 격벽(13)의 높이도 상기 설계 홍수 시의 수위보다 높게 형성되어야 한다. 상기 '직접적'으로 유입되지 않는다 함은 본원발명의 시설이 완벽한 밀실구조를 가져야 할 필요는 없는바, 홍수 시의 수위가 일부 스며드는 정도의 것은 문제되지 않음을 의미한다. 특히 상기 테두리 벽(21)이 목재나 합성 목재로 형성된 경우 틈새로 홍수 시 물이 들어오는 것은 문제되지 않는다.
상술한 본원발명의 집수정 및 비점오염물질처리조의 구조를 보다 구체적으로 설명한다. 도 6은 본원발명에 따른 일 실시 예인 비점오염물질처리조의 내부를 보이기 위하여 테두리 벽 등을 생략한 개념도이다. 도 6의 전면(前面)의 집수정(10)은 상술한 처리조유입구(14a)와 일방향유입공(15a)이 위치하는 곳의 단면을 개념적으로 보였다.
본원발명에 따른 본 실시 예의 하부 아래는 우선 터파기를 한 후 모래치환층(22a) 및 쇄석치환층(22b)을 적층하여 기초를 형성한다.
상기 기초의 상부에 하부 바닥(23)이 형성되고, 상기 하부 바닥에는 침투공(23a)이 형성되어 있다. 상기 하부 바닥(23)의 상부에는 예를 들어 쇄석층(24a)과 투수성 토양층(24b) 등으로 이루어진 여과층이 형성되고, 맨 상부에는 우드칩(30a)이 포설된다. 또한 식물을 식재할 수도 있다.
상기 배수관(4)에서 유입된 처리대상수는 침사조(14)에서 모래 등을 침전시키고, 일정 높이에 형성된 처리조유입구(14a)를 통하여 비점오염물질처리조(20)로 유입된다. 상기 비점오염물질처리조(20)에서는 상기 처리조유입구(14a)에 끝단이 연결된 유공관(25)을 통하여 분배된다. 상기 처리대상수는 상기 비점오염물질처리조(20)의 여과층에서 비점오염물질이 여과된 후 일부는 상기 침투공(23a)을 통하여 지중으로 침투되고, 일부는 일방향유입공(15a)을 통하여 일방향배출조(15)로 유입된 후 배출구(12)를 통하여 외부 하천으로 배출된다. 이와 같은 흐름을 도 6에 화살표로 도시하였다. 상기 처리조유입구(14a)는 상기 격벽(13)에 의하여 가려지는 것이나 설명으로 위하여 도시한 것이다.
이를 보다 구체적으로 보인 도면은 도 7 내지 도 10이다. 도 7은 본원발명에 따른 일 실시 예의 평면도와 일부 확대도이다. 도 8은 도 7의 A-A' 단면을 도시한 것이고, 도 9는 도 7의 B-B' 단면을 도시한 것이며, 도 10은 도 7의 C-C' 단면을 도시한 것이다.
도 11 및 도 12는 본원발명에 따른 일 실시 예인 일방향 흐름 잠금장치(40)를 보인 것으로서, 도 11은 여과처리수 방류 시 여과처리수의 흐름을 허용한 상태의 도면이고, 도 12는 홍수 시 혼탁한 하천수의 유입을 차단한 상태의 도면이다.
상기 일방향 흐름 잠금장치(40)는 상술한 바와 같이 여과처리수를 상기 비점오염물질처리조(20)로부터 상기 일방향배출조(15)로 배출하나(도 11), 홍수 시 상기 일방향배출조(15)로부터 유입되는 혼탁한 하천수가 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입되는 것을 막는다(도 12).
상기 일방향 흐름 잠금장치(40)는 내부에 물이 흘러 통과할 수 있는 통로(41)가 형성된 본체(42)와 상기 통로에 배치되는 흐름차단부유체(43)를 포함한다. 상기 흐름차단부유체(43)는 상기 통로(41) 내에서 물의 흐름에 따라 레일(42a)에 미끄러지면서 이동할 수 있으나, 물은 통과하면서 상기 흐름차단부유체(43)가 빠지지 않는 통수 마개(44)가 상기 일방향 흐름 잠금장치(40)의 통로(41) 입구에 결합되어 있어, 상기 통로(41)를 벗어날 수는 없다. 상기 레일(42a)은 상기 본체(42)의 내측에 돌출되어 다수 형성된 것으로 상기 레일과 레일 사이를 통하여 물이 흐를 수 있다.
상기 흐름차단부유체(43)는 상기 비점오염물질처리조(20) 방향으로 뒤가 넓고 앞이 좁아 비스듬한 면(43a)을 갖는 형태이다.
상기 통로(41)에는 상기 비스듬한 면(43a)에 맞닿도록 단턱(42b)이 형성되어 있다. 상기 단턱(42b)은 상기 흐름차단부유체의 비스듬한 면(43a)과 밀착되어 물의 흐름을 차단할 수 있다.
이와 같은 구조로 되어 있어, 여과처리수가 상기 비점오염물질처리조(20)로부터 상기 일방향배출조(15)로 배출될 때에는 상기 흐름차단부유체(43)의 외주(外周) 방향에 형성된 상기 레일과 레일 사이로 여과처리수가 빠져 나가지만, 홍수 시에는 상기 흐름차단부유체가 물의 흐름에 따라 상기 비점오염물질처리조(20) 방향으로 이동하면서 상기 비스듬한 면(43a)이 상기 단턱(42b)에 밀착이 되어 물의 흐름을 차단하게 되는 것이다.
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.
1: 하천
a: 평상시 수위
b: 홍수 시 수위
2: 교량 상부
3: 배수구
4: 배수관
5: 교각
6: 처리시설
10: 집수정
11: 그레이팅
12: 배출구
13: 격벽
14: 침사조
14a: 처리조유입구
15: 일방향배출조
15a: 일방향유입공
20: 비점오염물질처리조
21: 테두리 벽
22a: 모래치환층
22b: 쇄석치환층
23: 하부 바닥
23a: 침투공
24a: 쇄석층
24b: 투수성 토양층
25: 유공관
30a: 우드칩
30b: 식물
40: 일방향 흐름 잠금장치
41: 통로
42: 본체
42a: 레일
42b: 단턱
43: 흐름차단부유체
43a: 비스듬한 면
44: 통수 마개

Claims (9)

  1. 교각(5) 및 상기 교각(5)을 따라 배수구로부터 유입되는 처리대상수를 하부로 배출하는 배수관(4)을 포함하는 비점오염물질을 처리하는 시설로서,
    상기 배수관에서 유출되는 처리대상수를 받는 집수정(10)과 상기 집수정으로부터 상기 처리대상수가 유입되고, 내부에는 비점오염물질 여과층이 있는 비점오염물질처리조(20)를 포함하고,
    상기 집수정과 상기 비점오염물질처리조는 상기 교각을 둘러싸며,
    상기 비점오염물질처리조는 양 끝단이 상기 집수정(10)의 양 측벽에 맞닿아 있으며,
    상기 집수정의 일 측벽 또는 양 측벽에는 처리조유입구(14a)가 형성되어, 상기 집수정으로 유입되는 처리대상수를 상기 처리조유입구(14a)를 통해 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입시키되,
    상기 집수정(10)은 격벽(13)으로 나뉘는 이중구조이고,
    상기 격벽(13)에 의하여 상기 집수정은 침사조(14)와 일방향배출조(15)로 구획되되,
    상기 배수관(4)의 배출구 끝단은 상기 침사조(14)에 위치하고,
    상기 격벽(13)의 높이는 상기 집수정(10)의 깊이 보다 높지 않아, 상기 침사조(14)에 유입된 처리대상수는 상기 격벽(13)의 상부를 월류하여 상기 일방향배출조(15)로 유입될 수 있고,
    상기 처리조유입구(14a)는 상기 침사조(14)의 바닥으로부터 일정 높이 이격하되 상기 격벽(13)보다는 낮은 위치에 상기 비점오염물질처리조(20)의 방향으로 형성되어,
    집중 강우로 한 번에 많은 양의 물이 상기 침사조로 유입되는 경우 일부 처리대상수는 상기 처리조유입구(14a)를 통하여 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입되나, 이를 초과하는 빗물은 상기 격벽(13)을 월류하여 상기 일방향배출조(15)로 유입되어 상기 일방향배출조(15)에 형성된 배출구(12)를 통하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는
    비점오염물질 처리시설.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 비점오염물질처리조(20)의 상부는 우드칩(30a)이 포설되거나, 식물이 식재되어 있는 것을 특징으로 하는
    비점오염물질 처리시설.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 비점오염물질처리조(20)의 외측 테두리 벽(21) 또는 하부 바닥(23)은 목재 또는 합성목재로 형성되고,
    상기 하부 바닥(23)에는 침투공(23a)이 형성되어 있으며,
    상기 하부 바닥(23) 위에는 여과층이 형성되는 것을 특징으로 하는
    비점오염물질 처리시설.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 비점오염물질처리조(20)의 여과층에는 상기 집수정으로부터 상기 비점오염물질처리조로 유입되는 처리대상수를 분배하기 위한 유공관이 포설되어 있고,
    상기 유공관(25)은 상기 집수정(10)의 일 측벽 또는 양 측벽에 형성되어 있는 상기 처리조유입구(14a)에 끝단이 연결되고, 상기 비점오염물질처리조(20)의 여과층 내에서 상기 교각을 둘러싸는 형태인 것을 특징으로 하는
    비점오염물질 처리시설.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 비점오염물질처리조(20)와 상기 집수정(10)의 일방향배출조(15)가 맞닿는 일 측벽 또는 양 측벽의 바닥 인접부에는 일방향유입공(15a)이 형성되어 있어,
    상기 처리조유입구(14a)를 통하여 상기 비점오염물질처리조(20)로 유입된 처리대상수가 중력에 의하여 여과되면서 아래로 흘러 내려온 후 일부는 침투공(23a)에 의하여 침투하나, 일부는 상기 일방향유입공(15a)을 통하여 상기 일방향배출조(15)로 유입된 후 상기 배출구(12)를 통하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는
    비점오염물질 처리시설.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 교각은 설계 홍수 시에 그 하부가 잠기는 것이고,
    상기 비점오염물질처리조(20)의 외측 테두리 벽(21)은 상기 설계 홍수 시의 수위보다 높게 형성되며,
    상기 일방향유입공(15a)에는 일방향 흐름 잠금장치(40)가 설치되어, 상기 일방향유입공(15a)이 상기 비점오염물질처리조(20)에서 상기 일방향배출조(15)만으로 물의 흐름을 만들고, 상기 일방향배출조(15)에서 상기 비점오염물질처리조(20)의 물의 흐름은 차단하며,
    상기 격벽의 높이는 상기 설계 홍수 시의 수위보다 높게 형성되어,
    설계 홍수 시에 상기 비점오염물질처리조로 하천수가 직접 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는
    비점오염물질 처리시설.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 일방향 흐름 잠금 장치는 내부에 물이 흘러 통과할 수 있는 통로(41)가 형성된 본체(42)와 상기 통로에 배치되는 흐름차단부유체(43)를 포함하고,
    상기 비점오염물질처리조(20) 방향으로 물의 흐름이 발생하는 때, 상기 흐름차단부유체가 물의 흐름에 따라 이동하면서 상기 통로를 폐쇄하여 물의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는
    비점오염물질 처리시설.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 흐름차단부유체(43)는 상기 통로(41) 내에서 물의 흐름에 따라 레일(42a)에 미끄러지면서 이동할 수 있고,
    상기 레일(42a)은 상기 본체(42)의 내측에 돌출되어 다수 형성된 것으로 상기 레일과 레일 사이를 통하여 물이 흐를 수 있되,
    상기 흐름차단부유체(43)는 상기 비점오염물질처리조(20) 방향으로 뒤가 넓고 앞이 좁아 비스듬한 면(43a)을 갖는 형태이고,
    상기 통로(41)에는 상기 비스듬한 면(43a)에 맞닿도록 단턱(42b)이 형성되어,
    상기 비점오염물질처리조(20) 방향으로 물의 흐름이 발생하는 때, 상기 단턱(42b)과 상기 흐름차단부유체의 비스듬한 면(43a)이 밀착되어 물의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는
    비점오염물질 처리시설.
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