KR101824877B1

KR101824877B1 - 순환식 폐쇄성 수역 정화 설비

Info

Publication number: KR101824877B1
Application number: KR1020170092362A
Authority: KR
Inventors: 박구현
Original assignee: 박구현
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2018-02-02

Abstract

본 발명은 호소(湖沼), 저수지 또는 연못 등 폐쇄성 수역(10)의 수질을 정화하는 인공습지형 수질정화시설 및 비점오염저감시설에 관한 것으로, 수역(10)과 수변(水邊) 습지(20)에 걸친 데크(deck)(30)가 설치되고, 데크(30) 하부에 수중 압송펌프(40)와 연결된 배관이 구축됨으로써, 수역(10)내 저류수가 습지(20)에 투입되어 정화 처리된 후 수역(10)으로 재 공급되는 것이다.
본 발명을 통하여, 폐쇄성 수역(10) 및 주변에 설치되는 데크(30)를 배관의 지지체(53) 및 은폐 수단으로 활용함으로써, 정화 설비 배관은 견고하고 안정적인 설치 및 운용이 가능할 뿐 아니라, 정화 설비의 구축으로 인한 주변 경관의 훼손을 최소화할 수 있으며, 투수성이 상이한 다층 구조의 습지(20)를 통하여 오염물 여과 및 분해 효과를 극대화할 수 있다.

Description

순환식 폐쇄성 수역 정화 설비{CIRCULATION TYPE PURIFICATION WETLAND FOR CLOSED WATER}

본 발명은 호소(湖沼), 저수지 또는 연못 등 폐쇄성 수역(10)의 수질을 정화하는 인공습지형 수질정화시설 및 비점오염저감시설에 관한 것으로, 수역(10)과 수변(水邊) 습지(20)에 걸친 데크(deck)(30)가 설치되고, 데크(30) 하부에 수중 압송펌프(40)와 연결된 배관이 구축됨으로써, 수역(10)내 저류수가 습지(20)에 투입되어 정화 처리된 후 수역(10)으로 재 공급되는 것이다.

자연 호수, 인공 저수지 및 연못 등 폐쇄성 수역(10)은 유입 및 유출량이 제한적이고 저류수가 정체되는 특성상 오염에 취약할 수 밖에 없으며, 특히 공원용 인공 호소와 같이 저수량이 상대적으로 작고 다량의 비점오염원이 유입되는 폐쇄성 수역(10)의 경우 소기의 수질을 유지하기 위해서는 인위적인 정화처리가 필요하다.

폐쇄성 수역(10)의 정화 처리 기법으로는 응집제 또는 중화제 등을 살포하여 오염물을 침강 및 중화시키는 방식이나, 수역(10)내 폭기(曝氣) 장치를 설치하여 오염물 분해 및 산화를 촉진하는 방식을 들 수 있으나, 전자는 일시적이고 단기적인 효과만을 기대할 수 있을 뿐 아니라, 2차 오염이 유발되는 문제점이 있으며, 후자는 막대한 초기 구축 비용 및 유지관리 비용이 소요됨에도 불구하고 그 효과가 미미한 문제점을 가진다.

이에, 폐쇄성 수역(10)외부에 여재(濾材)가 적재된 여과 설비를 구축하고 수역(10)내 저류수를 인위적으로 순환시킴으로써 여과 및 오염물 산화 작용을 도모하는 방식이 적용되고 있으며, 관련 종래기술로는 특허 제1652302호 등을 들 수 있다.

특허 제1652302호를 비롯한 종래의 폐쇄성 수역(10) 정화 설비는 수역(10)내 저류수가 수역(10) 외부에 구축된 여과 설비로 강제 압송된 후, 여재를 통과하여 수역(10)으로 재 유입되는 방식으로 운용되는 바, 다음과 같은 문제점을 가진다.

우선, 수역(10) 외부에 여재가 적재된 용기 형태의 설비가 구축될 필요가 있을 뿐 아니라, 수역(10)과 용기를 연결하는 복잡한 배관이 노출된 상태로 설치되는 바, 정화대상 수역(10) 경관의 훼손이 불가피한 문제점이 있으며, 따라서 공원 시설 또는 조경 시설로서 구축되는 폐쇄성 수역(10)에서는 적용이 사실상 불가능한 한계가 있었다.

특히, 종래의 정화 설비는 일반 토사로 구성되는 여재가 용기에 단순 적재되는 구성으로서, 고형 오염물의 단순 여과외에는 실질적인 정화 효과를 기대할 수 없었으며, 용기에 적재되는 여재의 특성상 처리 용량 역시 충분하지 못한 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 폐쇄성 수역(10)의 저류수를 취수하여 습지(20)에 투입한 후 수역(10)으로 재 공급하는 폐쇄성 수역(10) 정화 설비에 있어서, 폐쇄성 수역(10)의 수변 지반에는 제체(15) 경계로 수역(10)과 분리되고, 입자상 여재가 충전된 습지(20)가 형성되고, 지반에 고정된 지주(31)와, 지주(31)에 결속된 장선(32)과, 장선(32)에 부착된 상판(33)으로 구성되는 데크(30)가 수역(10)과 습지(20)에 걸처 설치되며, 수역(10)의 수중에는 압송펌프(40)가 설치되고, 데크(30)의 하부에는 송수관(60)이 설치되며, 압송펌프(40)의 토출구에는 입상관(50)의 하단이 연결되고, 입상관(50)의 상단은 송수관(60)의 수역(10)측 단과 연결되며, 송수관(60)의 습지(20)측 단에는 습지(20) 표면으로 배출구가 형성된 분배관(70)이 연결되고, 습지(20)의 하부에는 유공관(80)이 매설되며, 유공관(80)에는 제체(15)를 관통하는 배출관(85)이 연결되어, 압송펌프(40)에 의하여 취수된 수역(10)내 저류수가 입상관(50), 송수관(60) 및 분배관(70)을 경유하여 습지(20)로 투입되고, 습지(20)를 통과하며 정화 처리된 후 유공관(80) 및 배출관(85)을 경유하여 습지(20)로 공급됨을 특징으로 하는 순환식 폐쇄성 수역 정화 설비이다.

또한, 상기 습지(20)의 하부에는 조립질(粗粒質) 입상체(粒狀體)로 구성된 필터층(24)이 포설되되, 필터층(24)에 유공관(80)이 매설되고, 필터층(24)의 상부에는 세립질(細粒質) 입상체로 구성된 접촉층(23)이 포설되되, 접촉층(23)의 상면에는 수역(10)측으로 점차 표고가 낮아지는 경사가 형성되며, 접촉층(23) 상부에는 고투수성(高透水性) 입상체로 구성된 확산층(22)이 포설되고, 확산층(22) 상부에는 정화식물이 식재되는 식생층(21)이 형성됨을 특징으로 하는 순환식 폐쇄성 수역 정화 설비이다.

또한, 상기 수역(10)의 제체(15)측 지반에는 기립 지지체(53)가 고정 설치되고, 지지체(53)에는 입상관(50)이 결속되며, 송수관(60)과 입상관(50)은 상호 분리되되, 송수관(60)의 수역(10)측 단부에는 저류조(63)가 연결되고, 입상관(50) 상단의 배출구가 저류조(63) 상부에 형성되어, 압송펌프(40)에 의하여 압송된 수역(10) 저류수가 입상관(50) 배출구로 배출되고, 저류조(63)에 일시 저류된 후, 송수관(60)으로 유입됨을 특징으로 하는 순환식 폐쇄성 수역 정화 설비이다.

본 발명을 통하여, 폐쇄성 수역(10) 및 주변에 설치되는 데크(30)를 배관의 지지체(53) 및 은폐 수단으로 활용함으로써, 정화 설비 배관은 견고하고 안정적인 설치 및 운용이 가능할 뿐 아니라, 정화 설비의 구축으로 인한 주변 경관의 훼손을 최소화할 수 있으며, 투수성이 상이한 다층 구조의 습지(20)를 통하여 오염물 여과 및 분해 효과를 극대화할 수 있다.

특히, 수역(10) 주변 지역에서 유입되는 다량의 비점오염원을 습지(20)를 통하여 효과적으로 처리할 수 있어, 유입물로 인한 수역(10) 오염에 선제적인 대응이 가능하다.

도 1은 본 발명이 적용된 폐쇄성 수역 평면도
도 2는 본 발명의 대표 단면도
도 3은 본 발명의 유입측 구성 발췌 사시도
도 4는 본 발명의 송수관 및 분배관 설치 상태 저면 사시도
도 5는 본 발명의 습지 대표 단면도
도 6은 본 발명의 분리형 배관 구조도
도 7은 본 발명의 분리형 배관 요부 발췌 사시도

본 발명의 상세한 구성 및 작동 원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 폐쇄성 수역(10)의 수변에 형성된 습지(20)와, 수역(10)과 습지(20)에 걸쳐 설치된 데크(deck)(30)와, 압송펌프(40) 및 관련 배관 등으로 구성되는 것으로, 폐쇄성 수역(10)의 저류수를 취수하여 습지(20)에 투입한 후 수역(10)으로 재 공급하는 폐쇄성 수역(10) 정화 설비이다.

도 1에 도시된 실시예에서는 호소 또는 연못 등 폐쇄성 수역(10)의 수변 부지에 평면상 폐합된 형태의 소규모 습지(20)가 구축되고 있으나, 도시된 형태 외에도 수역(10)을 포위하는 대상(帶狀)의 습지(20)가 구축될 수도 있다.

도 2는 도 1의 A-A'선 단면도로서, 도시된 바와 같이, 폐쇄성 수역(10)의 수변(水邊) 지반에는 제체(堤體)(15)를 경계로 수역(10)과 분리되는 습지(20)가 일종의 개착부(開鑿部) 형식으로 굴착 형성되며, 습지(20)의 내부에는 입자상(粒子狀) 여재(濾材)가 충전된다.

즉, 본 발명의 습지(20)는 인공적으로 구축되는 인공습지(20)로서, 수변부를 개착한 후, 부직포 및 차수재 등을 설치하여 주변 지반과 격리된 공간에 입자상 여재를 포설, 충전한 것으로, 습지(20)에 충전되는 입자상 여재는 식생토, 모래 또는 황토 등 토사류(土砂類) 입상체(粒狀體)는 물론, 상대적으로 입경이 큰 조립질 입상체인 자갈 또는 쇄석 등이 적용될 수 있으며, 이 밖에도 활성탄, 제올라이트(zeolite) 또는 소성굴패각 등의 기능성 입상체가 혼용될 수도 있다.

습지(20)로 투입된 처리수는 습지(20)에 충전된 입자상 여재를 통과하면서, 여과 및 오염물 흡착 등의 물리적 정화처리와 동시에, 접촉산화(接觸酸化)를 통한 오염물 분해 과정을 거치게 되며, 이렇듯 정화 처리된 처리수는 습지(20) 하부에 매설된 유공관(有孔管)(80)을 통하여 집수(集水)되어 수역(10)으로 재 공급된다.

또한, 습지(20)의 상부에는 수질정화 특성을 가지는 정화식물이 식재되어 정화 처리 효과를 극대화함과 동시에, 경관개선 및 친수효과 제고를 도모하게 되는데, 습지(20)에 식재되는 식물로는 큰고랭이(Scirpus tabernaemontani), 노랑꽃창포(Iris pseudoacorus), 갈대(Phargmitesaus trails) 및 애기부들(Typha angustifolia) 등을 들 수 있다.

이렇듯, 본 발명에서는 폐쇄성 수역(10)에서 취수된 저류수가 수변에 구축된 습지(20)를 통과하여 정화된 후 수역(10)으로 재 공급되는 순환 구조가 형성되는데, 이는 수역(10)의 수중에 설치된 압송펌프(40)와 습지(20)를 연결하는 배관을 통하여 수행되며, 특히 본 발명에 있어서 배관은 외부로 노출되어 미관을 훼손하거나 지반에 완전 매설되어 유지 관리가 곤란하지 않도록 데크(30)와 유기적으로 결합된 형태로 구축된다.

본 발명에 있어서 데크(30)는 수변 산책로 또는 습지(20) 탐방로 역할을 수행하는 구조물로서, 도 2 내지 도 4에서와 같이, 하단부가 지반에 타입(打入) 고정된 지주(31)와, 지주(31)에 결속된 수평재인 장선(32)과, 장선(32) 상단에 부착된 상판(33) 등으로 구성되며, 도 1 및 도 2에서와 같이, 수역(10)과 습지(20)에 걸처 설치된다.

또한, 도 2에서와 같이 수역(10)의 수중에는 압송펌프(40)가 설치되고, 도 3에서와 같이 데크(30)의 하부에는 송수관(60)이 설치되며, 압송펌프(40)의 토출구에는 입상관(立狀管)(50)의 하단이 연결되고, 입상관(50)의 상단은 송수관(60)의 수역(10)측 단과 연결된다.

즉, 본 발명에 있어서 데크(30)는 입상관(50) 및 송수관(60) 등 배관의 지지 구조물 역할을 수행함과 동시에, 이들 배관이 외부로 노출되지 않도록 은폐하는 역할을 겸비하는 것으로, 이로써 배관의 견고하고 안정적인 설치 및 운용이 가능하고 미려한 경관을 확보할 수 있다.

도 2 및 도 4에서와 같이, 송수관(60)의 습지(20)측 단에는 습지(20) 표면으로 배출구가 형성된 분배관(70)이 연결되고, 습지(20)의 하부에는 유공관(80)이 매설되며, 유공관(80)에는 제체(15)를 관통하는 배출관(85)이 연결된다.

이렇듯, 데크(30)에 의하여 배관이 구축된 본 발명에서는 도 2에서와 같이, 압송펌프(40)에 의하여 취수된 수역(10)내 저류수가 입상관(50), 송수관(60) 및 분배관(70)을 경유하여 습지(20) 상면으로 투입되고, 습지(20)를 통과하며 정화 처리된 후, 유공관(80) 및 배출관(85)을 경유하여 습지(20)로 재 공급됨으로써, 외부 수원(水源) 에서의 용수 공급 없이도 폐쇄성 수역(10)의 저류수를 효과적으로 정화 처리할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명 습지(20)의 층서구조(層序構造)를 상세히 도시한 것으로, 본 발명에서는 동 도면에 도시된 바와 같은 다층 여재 및 부분 경사 구조를 통하여, 처리수의 정화 효과를 극대화하고, 습지(20)의 공간 활용도를 제고할 수 있다.

우선, 습지(20)의 하부에는 조립질(粗粒質) 입상체(粒狀體)로 구성된 필터층(24)이 포설되되, 필터층(24)에 유공관(80)이 매설되는데, 이러한 필터층(24)은 유공관(80)으로의 원활한 처리수 집수를 보장함과 동시에, 상층부 여재의 토립자 유실을 억제하는 역할을 수행하는 것으로, 상기 조립질 입상체로는 자갈 또는 쇄석이 적용되는 것이 바람직하다.

필터층(24)의 상부에는 세립질(細粒質) 입상체로 구성된 접촉층(23)이 포설되는데, 접촉층(23)은 처리수내 오염물의 흡착 및 접촉산화 작용을 도모하는 층으로서, 이토질(泥土質) 토사, 활성탄, 제올라이트(zeolite) 또는 소성굴패각 등이 적용될 수 있으며, 이들 재료가 적절한 비율로 균질 혼합되어 적용될 수도 있다.

특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 접촉층(23)의 상면에는 수역(10)측으로 점차 표고가 낮아지는 경사가 형성되고, 접촉층(23) 상부에는 모래 등 고투수성(高透水性) 입상체로 구성된 확산층(22)이 포설되는데, 이는 습지(20)로 투입된 처리수가 습지(20)내 충전된 입자상 여재에 광범위하게 확산되어 처리될 수 있도록 하여, 습지(20)의 공간 활용도를 극대화함으로써, 소규모의 습지(20)로도 충분한 처리 용량을 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다.

즉, 상대적으로 저투수성(低透水性) 소재인 접촉층(23) 상부에 고투수성 입상체로 구성된 확산층(22)을 경사 적층함으로써, 확산층(22)으로 진입한 처리수가 단순히 하측으로 침투되는 것이 아니라, 확산층(22)을 따라 측방으로 우선 확산된 후, 광범위한 지역에 걸처 하측으로 침투될 수 있도록 하는 것으로, 이로써 처리수의 습지(20)내 이동 경로가 편중되지 않고 습지(20) 단면 전반에 걸쳐 형성될 수 있어, 처리 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

또한, 확산층(22) 상부에는 전술한 정화식물이 식재되는 식생층(21)이 형성되어, 습지(20)로 투입된 처리수를 정화식물을 통하여 1차 정화 처리함과 동시에, 습지(20) 및 수변 생태계를 복원 및 보호하고 수변 경관을 확보할 수 있다.

한편, 도 6 및 도 7은 압송펌프(40)와 습지(20)를 연결하는 배관을 구축함에 있어서, 압송펌프(40)와 직결된 배관과 데크(30)에 부착된 배관을 분할하여 구성함으로써, 압송펌프(40)의 작동시 발생되는 충격과 진동의 전파를 억제하고, 취수된 저류수내 토사 또는 협잡물의 송수관(60) 유입을 차단할 수 있도록 한 것이다.

이러한 분리형 배관 실시예에서는 도 6 및 도 7에서와 같이, 수역(10)의 제체(15)측 지반에는 기립 지지체(53)가 고정 설치되고, 지지체(53)에는 입상관(50)이 결속되어, 데크(30)가 아닌 별도 구조물로서 지반에 타입되어 하단이 고정된 철골 구조물 등의 지지체(53)에 압송펌프(40)와 직결되는 배관인 입상관(50)이 고정된다.

즉, 도 7에서와 같이, 송수관(60)과 입상관(50)은 상호 분리되되, 송수관(60)의 수역(10)측 단부에는 저류조(63)가 연결되는 것으로, 저류조(63)는 상부가 개방된 평면상 장방형의 수조로서, 양 측단의 측벽(64)이 데크(30)의 장선(32)에 고정되고, 하단부 일측에는 저판이 하측으로 요입된 수집부(65)가 형성되며, 수집부(65)의 하단에는 개폐 가능한 배니관(66)이 연결된다.

또한, 입상관(50) 상단의 배출구가 저류조(63) 상부에 형성되어, 압송펌프(40)에 의하여 압송된 수역(10) 저류수가 입상관(50) 배출구로 배출되고, 저류조(63)에 일시 저류된 후, 송수관(60)으로 유입됨으로써, 입상관(50)과 송수관(60)이 구조적으로 분리된 상태에서도 취수된 저류수가 송수관(60)으로 원활하게 공급될 수 있으며, 입상관(50)에서 토출되는 저류수내 토사 및 협잡물이 저류조(63)에 침강되어 수거될 수 있다.

특히, 도 6의 타원내 확대부 및 도 7에 도시된 바와 같이, 저류조(63) 하부의 수집부(65)와 수직으로 직결된 배니관(66)을 구성하고, 배니관(66)에는 밸브를 장착하여 개폐 가능하도록 함으로써, 수집부(65)로 침강 수집된 토사 및 협잡물을 배니관(66)을 개방하는 간편한 조작만으로 효과적으로 제거할 수 있다.

10 : 수역
15 : 제체
20 : 습지
21 : 식생층
22 : 확산층
23 : 접촉층
24 : 필터층
30 : 데크
31 : 지주
32 : 장선
33 : 상판
40 : 압송펌프
50 : 입상관
53 : 지지체
60 : 송수관
63 : 저류조
64 : 측벽
65 : 수집부
66 : 배니관
70 : 분배관
80 : 유공관
85 : 배출관

Claims

폐쇄성 수역(10)의 저류수를 취수하여 습지(20)에 투입한 후 수역(10)으로 재 공급하는 폐쇄성 수역(10) 정화 설비로서, 폐쇄성 수역(10)의 수변 지반에는 제체(15) 경계로 수역(10)과 분리되고, 입자상 여재가 충전된 습지(20)가 형성되고, 지반에 고정된 지주(31)와, 지주(31)에 결속된 장선(32)과, 장선(32)에 부착된 상판(33)으로 구성되는 데크(30)가 수역(10)과 습지(20)에 걸처 설치되며, 수역(10)의 수중에는 압송펌프(40)가 설치되고, 데크(30)의 하부에는 송수관(60)이 설치되며, 압송펌프(40)의 토출구에는 입상관(50)의 하단이 연결되고, 입상관(50)의 상단은 송수관(60)의 수역(10)측 단과 연결되며, 송수관(60)의 습지(20)측 단에는 습지(20) 표면으로 배출구가 형성된 분배관(70)이 연결되고, 습지(20)의 하부에는 유공관(80)이 매설되며, 유공관(80)에는 제체(15)를 관통하는 배출관(85)이 연결되어, 압송펌프(40)에 의하여 취수된 수역(10)내 저류수가 입상관(50), 송수관(60) 및 분배관(70)을 경유하여 습지(20)로 투입되고, 습지(20)를 통과하며 정화 처리된 후 유공관(80) 및 배출관(85)을 경유하여 습지(20)로 공급되는 순환식 폐쇄성 수역 정화 설비에 있어서,
상기 습지(20)의 하부에는 조립질(粗粒質) 입상체(粒狀體)로 구성된 필터층(24)이 포설되되, 필터층(24)에 유공관(80)이 매설되고, 필터층(24)의 상부에는 세립질(細粒質) 입상체로 구성된 접촉층(23)이 포설되되, 접촉층(23)의 상면에는 수역(10)측으로 점차 표고가 낮아지는 경사가 형성되며, 접촉층(23) 상부에는 고투수성(高透水性) 입상체로 구성된 확산층(22)이 포설되어, 저투수성(低透水性) 소재인 접촉층(23) 상부에 고투수성 입상체로 구성된 확산층(22)을 경사 적층함으로써, 확산층(22)으로 진입한 처리수가 확산층(22)을 따라 측방으로 우선 확산된 후 광범위하게 하측으로 침투되고, 확산층(22) 상부에는 정화식물이 식재되는 식생층(21)이 형성되며;
상기 수역(10)의 제체(15)측 지반에는 기립 지지체(53)가 고정 설치되고, 지지체(53)에는 입상관(50)이 결속되며, 송수관(60)과 입상관(50)은 상호 분리되되, 송수관(60)의 수역(10)측 단부에는 저류조(63)가 연결되고, 입상관(50) 상단의 배출구가 저류조(63) 상부에 형성되어, 압송펌프(40)에 의하여 압송된 수역(10) 저류수가 입상관(50) 배출구로 배출되고, 저류조(63)에 일시 저류된 후, 송수관(60)으로 유입되며, 저류조(63) 하단부 일측에는 저판이 하측으로 요입된 수집부(65)가 형성되며, 수집부(65)의 하단에는 개폐 가능한 배니관(66)이 연결됨을 특징으로 하는 순환식 폐쇄성 수역 정화 설비.
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