KR101888850B1

KR101888850B1 - 부력체를 이용한 빗물 처리장치

Info

Publication number: KR101888850B1
Application number: KR1020170153929A
Authority: KR
Inventors: 백영석; 홍석진
Original assignee: 재단법인 한국먹는물안전연구원
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-11-17

Abstract

본 발명은 각종 오염물질과 함께 맨홀로 유입된 빗물로부터 오염물질을 걸러내고 사이펀 효과를 이용하여 맨홀 내의 빗물을 배수 처리하는 장치에 관한 것으로, 유입된 빗물을 저수하는 저수조 일측에 설치되고 상부 외측으로 배수관이 설치되며 하부 내측에 제1스크린이 설치된 제1수처리조; 상기 제1스크린 위에 설치되고 일정 간격으로 복수의 관통공이 형성된 부력체; 상기 부력체 위에 수용되어 부력체의 관통공을 통과한 빗물에 섞인 오염물을 흡착 및 여과하는 복수의 담체; 상기 제1수처리조 상부 내측에 고정 설치되어 담체의 상승을 차단하는 그물망; 상기 제1수처리조 일측에 일정 부피의 공간을 갖는 배출조 내에 설치되고 제1스크린 아래에 연결된 배출관을 통해 유입된 빗물을 사이펀 작용으로 배출하는 사이펀부재를 포함한다. 본 발명은 복수의 스크린, 부력체 및 담체를 이용하여 각종 오염물질과 함께 맨홀로 유입된 빗물로부터 오염물질을 걸러내어 재활용이 가능한 비교적 맑은 빗물을 얻을 수 있고, 빗물의 탁도가 다른 지역이나 장소에 따라 투수층이 포함된 수처리조를 적용하여 보다 효과적인 빗물 처리가 가능하며, 배출조 내에 설치된 사이펀부재의 사이펀 효과를 이용하여 맨홀 내에 저수된 빗물이 최저 수위까지 배수되도록 한 것이다.

Description

부력체를 이용한 빗물 처리장치 {Apparatus for Treatment Rainwater Using Buoyancy Member}

본 발명은 부력체를 이용하여 빗물을 처리하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 오염물질과 함께 맨홀로 유입된 빗물로부터 오염물질을 걸러내고 사이펀 효과를 이용하여 맨홀 내의 빗물을 배수 처리하는 장치에 관한 것이다.

우리나라는 세계무역기구(WTO)에서 지정하고 있는 대표적인 물 부족 국가군으로 분류되고 있으면서도, 초여름에 집중적인 호우를 동반하거나 장마전선을 동반하여 연간 강우량의 대부분을 차지하고 있어 자연적으로 내리는 우수의 효율적인 이용이 무엇보다 중요한 사안으로 대두되고 있다.

또한, 오늘날 대부분의 국가들은 산업화의 영향으로 각종의 먼지, 자동차의 매연, 공장의 매연이나 분진 등의 오염물질들을 대기 중으로 뿜어내고 있으며, 이들 오염물질들은 대기 중에 떠돌아다니다가 우수가 내릴 때 초기 우수에 포함되어 지표면에 함께 용해되어 낙하하게 되는데, 이러한 초기 우수에 포함된 오염물질을 제거하지 않으면, 수질오염 등의 심각한 문제를 일으키게 된다. 우리나라도 이러한 현상에 대한 예외가 아니어서, 초기 우수에 대한 오염물질을 효율적으로 처리할 필요성이 강조되고 있는 시점이다.

현재, 초기 우수에 포함된 오염물질들을 제대로 처리하지 못하고 그대로 방류할 경우 수질오염의 큰 원인으로 작용하고 있으며, 실제로 이러한 초기 우수에 포함된 비점오염물질은 전체 수계 오염의 대략 20~35% 정도를 차지하고 있는 것으로 조사되어 있다. 더욱이 우리나라의 이러한 강우 특성을 살펴볼 때, 초기 우수에 포함된 비점오염물질을 제거함과 동시에, 오늘날 빈발하고 있는 국지성 호우의 문제와, 장마전선의 장기화, 집중호우의 가능성 등을 종합적으로 고려하여 대응할 필요가 절실하게 요청되고 있다. 그러나 종래의 기술들은 이러한 강우의 특성을 제대로 반영하고 있지 못한 것으로 파악되고 있다.

수질오염물질은 점오염물질과 비점오염물질로 구분할 수 있다. 전자의 점오염물질은 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원(Point Source Pollution)으로부터 배출되는 생활하수, 축산폐수 또는 산업폐수 등으로서, 처리가 비교적 용이하고 수질오염의 심각성을 쉽게 눈으로 확인할 수 있으며, 특정한 오염물질을 오염수로부터 분리하면 되기 때문에 그 특성에 맞는 저감시설을 설치하면 된다. 하지만, 후자의 비점오염원(Non-Point Source Pollution)은 배출지역이 불분명하고 광범위한 지표면에 잔존해 있다가 우천 때에 빗물과 함께 하천, 항만, 호수 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기하는 주요 원인이 되고 있으며, 이러한 비점오염원을 처리하기 위하여 우수 정화시설, 초기 우수 처리시설 등이 필요하다.

다시 말해 오염물질은 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수 등과 같이 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원으로부터 배출되는 점오염물과 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원으로부터 배출되는 비점오염물로 구분된다. 이러한 오염물 가운데 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염물의 경우에는 가정이나 공장, 축산농가 등에 별도의 정화장치나 폐수처리시설이 설치되어 오염물질의 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물의 경우에는 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 초기 우수와 함께 하천 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 일으키는 주된 원인이 되고 있다.

본 발명과 관련된 선행기술로서, 특허문헌1은 비점오염원으로부터 초기 우수 또는 유출수와 함께 유입되는 비점오염물질을 정화하기 위한 초기 우수처리장치에 있어서, 밀폐된 함체 형상의 중앙에는 유입구가 관통된 유입실이 형성되고, 그 일측에는 상부에 입수구를 갖는 격벽에 의해 구획된 필터실이 형성되며, 그 타측에는 상부에 배수구를 갖는 격벽에 의해 구획되면서 배출구가 관통된 배수실이 형성되고, 상기 유입실 양측에는 상부 공간을 구획는 분리막이 형성된 우수처리조; 및 중앙에는 부력에 의해 여닫을 수 있도록 하는 배출밸브를 형성하고, 상기 배출밸브의 외측에는 오염물질을 제거하기 위한 카트리지가 설치되며, 상기 필터 카트리지의 외부에는 역세공이 관통된 후드가 형성되며, 상기 배출밸브의 하측에는 상기 배수실로 연통되는 배출관이 결합된 필터체로 구성되는 한편, 상기 필터체의 배출밸브는 배출관 상측에 수직 방향으로 기립된 상태로 외면에 다수개의 통공이 형성된 하우징과 상기 하우징 내부에 설치되어 배출관으로 연결된 개폐구를 차단하면서도 상기 배출관으로 관통된 적어도 하나 이상의 협로를 갖는 볼의 상측으로 부구가 연결 형성된 개폐부재로 이루어지고, 상기 카트리지는 상기 하우징 외부에 펄라이트(perlite), 제오라이트(Zeolite), 씨에스에프(CSF), 지에이씨(GAC) 또는 아이언인퓨즈드( Iron-infused) 중 어느 하나로 이루어진 메디아를 충진한 상태에서 그 외면을 그물망으로 커버하여 이루어지며, 상기 후드는 카트리지의 상부를 커버하면서 하부로 물이 유입되도록 하되, 상기 하우징 상부에 해당하는 상단 중앙에는 통기구가 관통된 캡이 결합되고 상기 역세공은 하단 테두리를 따라 등 간격으로 관통 형성되어 이루어지고, 상기 필터체는 두 개 이상을 구비한 상태에서 상기 배출관으로 각 개폐구를 연결 형성하여 이루어지며, 상기 배출관의 높이는 처리수의 역류가 방지되도록 상기 배출구의 내측 하부면 높이에 비해 동일하거나 높게 설치되되, 상기 배출구의 하부측에 위치된 상기 유입실 양측의 격벽 각각의 하부측에 연통공이 더 형성되어 상기 유입실과 필터실 및 배수실이 연통되도록 하여 상기 유입실의 유입구를 통해 우수의 유입이 없는 경우 상기 우수처리조 내부로 유입된 우수의 잔류량이 상기 배출구의 내측 하부면 이하로 유지되도록 하여 동절기에 상기 배출관을 포함한 상기 우수처리조 내부의 동파를 방지할 수 있도록 한 초기 우수처리장치가 개시되어 있다.

또한, 종래의 침투트렌치는 주거지역 또는 상업지역의 강우유출수 처리에 사용되어 저류지를 설치할 수 없는 부지나 배수구역 가장자리 자투리땅에 일반적으로 설치하는 것으로, 식생여과대 및 침강지 등을 통과시킴으로써 강우유출수 내 토사를 제거하고 토양 공극의 막힘을 저감시킬 수 있으나, 오염물질이 제거된 빗물을 효율적으로 재활용하지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0114354호(2010.10.25. 공개)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 각종 오염물질과 함께 맨홀로 유입된 빗물로부터 부력체 및 담체를 이용하여 오염물질을 걸러내고 사이펀 효과를 이용하여 맨홀 내에 저수된 빗물을 자동으로 배수되도록 한 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 맨홀 내에 저수된 빗물을 사이펀 효과로 배수되도록 하여 빗물의 부패와 악취발생을 방지하고 해충의 서식을 차단하기 위한 것이 다른 목적이다.

또한, 본 발명은 맨홀 내로 유입된 빗물과 혼합된 오염물질을 제거함과 더불어 오염물질이 제거된 빗물을 일정 용량의 저류조에 저류하였다가 재활용하기 위한 것이 또 다른 목적이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 유입된 빗물을 저수하는 저수조 일측에 설치되고 상부 외측으로 배수관이 설치되며 하부 내측에 제1스크린이 설치된 제1수처리조; 상기 제1스크린 위에 설치되고 일정 간격으로 복수의 관통공이 형성된 부력체; 상기 부력체 위에 수용되어 부력체의 관통공을 통과한 빗물에 섞인 오염물을 흡착 및 여과하는 복수의 담체; 상기 제1수처리조 상부 내측에 고정 설치되어 담체의 상승을 차단하는 그물망; 상기 제1수처리조 일측에 일정 부피의 공간을 갖는 배출조 내에 설치되고 제1스크린 아래에 연결된 배출관을 통해 유입된 빗물을 사이펀 작용으로 배출하는 사이펀부재를 포함하는, 부력체를 이용한 빗물 처리장치를 제공한 것이 특징이다.

또한, 본 발명에서, 상기 저수조 내에 빗물에 섞인 일정 입자의 오염물을 걸러내는 제2스크린이 수직 또는 사선방향으로 고정 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상단의 배수트렌치를 통해 유입된 빗물을 저수하는 침투통; 일측에 상기 침투통과 유입관으로 연결되고 타측에 제1유출관을 통해 제1수처리조와 연결된 제2수처리조; 상기 제2수처리조 내측 상단에서 하부로 설치되어 제2수처리조에서 유동하는 침전물을 침전시키는 공간이 구비된 침전막; 상기 제2수처리조 내측 하단에 일정 경사각으로 설치된 경사막; 상기 침전막과 경사막 사이에 통로가 형성되고, 통로 상하에 일정 간격을 두고 복수로 설치된 파형판; 상기 침전막과 일정 간격을 두고 수직판이 설치되되, 경사막 상단에서 수직판과 일정 간격을 두고 수직으로 설치된 분리판; 상기 수직판 하단과 분리판 측면 사이에 설치된 제3스크린을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상단의 배수트렌치를 통해 유입된 빗물을 저수하는 침투통; 상기 침투통 아래에 설치된 제3수처리조; 상기 제3수처리조 내측에 설치된 제4스크린 상부에 일정 두께로 설치된 투수층; 상기 투수층 아래에 일정 공간으로 설치된 소저류조; 상기 소저류조의 투수층을 관통하여 설치되고 제1수처리조와 제2유출관으로 연결된 제1역세수관을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제2유출관에 제1개폐밸브가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상단의 배수트렌치를 통해 유입된 빗물을 저수하는 침투통; 일측에 상기 침투통과 유입관으로 연결되고 타측에 제3유출관을 통해 제4수처리조와 연결된 제2수처리조; 상기 제2수처리조 내측 상단에서 하부로 설치되어 제2수처리조에서 유동하는 침전물을 침전시키는 공간이 구비된 침전막; 상기 제2수처리조 내측 하단에 일정 경사각으로 설치된 경사막; 상기 침전막과 경사막 사이에 통로가 형성되고, 통로 상하에 일정 간격을 두고 복수로 설치된 파형판; 상기 침전막과 일정 간격을 두고 수직판이 설치되되, 경사막 상단에서 수직판과 일정 간격을 두고 수직으로 설치된 분리판; 상기 수직판 하단과 분리판 측면 사이에 설치된 제3스크린; 상기 제3유출관과 연결된 제4수처리조; 상기 제4수처리조 내측에 설치된 제5스크린 상부에 일정 두께로 설치된 투수층; 상기 투수층 아래에 일정 공간으로 설치된 소저류조; 상기 제4수처리조의 투수층을 관통하여 설치되고 제1수처리조와 제4유출관으로 연결된 제2역세수관을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제4유출관에 제2개폐밸브가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 침투통 상부 일측에 하수도와 연결된 월류관이 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 담체에 미생물을 부착하여 생물막을 조성할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 담체는 오염물질, 부유물, 유기물질, 미립자 및 중금속을 여과하는 기능을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1스크린은 100~300미크론, 제2스크린은 300~500미크론의 오염물을 걸러낼 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 스크린, 부력체 및 담체를 이용하여 각종 오염물질과 함께 맨홀로 유입된 빗물로부터 오염물질을 걸러내어 재활용이 가능한 비교적 맑은 빗물을 얻을 수 있고, 빗물의 탁도가 다른 지역이나 장소에 따라 투수층이 포함된 수처리조를 적용하여 보다 효과적인 빗물 처리가 가능하며, 배출조 내에 설치된 사이펀부재의 사이펀 효과를 이용하여 맨홀 내에 저수된 빗물이 최저 수위까지 배수되도록 하고, 침투통 및 수처리조 내에 저수된 빗물을 사이펀 효과로 배수되도록 하여 잔존하는 빗물의 부패와 악취발생을 방지하고 해충의 서식을 차단할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부력체를 이용한 빗물 처리장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부력체를 이용한 빗물 처리장치에서 부력체가 상승하는 동안 오염물질을 필터링하는 작용을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 부력체를 이용한 빗물 처리장치에서 부력체가 하강하는 동안 빗물이 배수되는 작용을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 제1실시 예로, 부력체를 이용한 빗물 처리장치를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제2실시 예로, 부력체를 이용한 빗물 처리장치를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제3실시 예로, 부력체를 이용한 빗물 처리장치를 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 부력체를 이용한 빗물 처리장치가 설치된 예를 나타낸 구성도이다.

이하, 본 발명에 따른 부력체를 이용한 빗물 처리장치의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에서, 제1수처리조(10)는 유입된 빗물을 저수하는 저수조(30) 일측에 설치된다. 저수조(30) 내에는 저수된 빗물에 섞인 일정 입자, 예컨대, 대략 300~500미크론(㎛)의 오염물을 걸러낼 수 있는 제2스크린(31)이 사선방향으로 고정 설치된다. 제2스크린(31)은 수직망이나 수평망 또는 격자망이 적용될 수 있다. 또한, 제2스크린(31)은 저수조(30) 내에서 수직하는 방향으로 설치될 수도 있으나 사선방향으로 설치하는 것이 스크린 면적에 있어 유리하다. 제2스크린(31)은 에지모양의 통공을 갖는 에지스크린이 적용되는 것이 좋다. 저수조(30) 상단에는 빗물이 유입되는 배수트렌치(또는 맨홀)가 설치되어 저수조(30) 내부의 제2스크린(31)의 세척과 교환, 그리고 제2저수조(30)에 걸러진 오염물을 청소할 수 있도록 하는 것이 좋다.

제1수처리조(10)는 상부 외측으로 오염물이 걸러진 다소 맑은 빗물이 배출되는 배수관(17)이 설치되고, 하부 내측에는 제1스크린(11)이 설치된다. 제1스크린(11)은 제1수처리조(10) 바닥에서 일정 간격을 두고 수평방향으로 설치되되, 제1스크린을 고정하는 부재, 예컨대, 그물망 등의 고정부재가 설치되는 것이 좋다. 제1스크린(11)은 저수조(30)에서 제2스크린(31)에 의하여 1차로 걸러진 빗물에 섞인 일정 입자, 예컨대, 대략 100~300미크론(㎛)의 오염물을 2차로 필터링한다. 제1스크린(11)은 에지모양의 통공을 갖는 에지스크린이 적용되는 것이 좋다. 제1수처리조(10) 상단에는 맨홀 뚜껑이 설치되어 제1수처리조(10) 내부의 담체(14)와 부력체(12) 및 제1스크린(11)을 세척하거나 교환할 수 있도록 하는 것이 좋다.

부력체(12)는 제1스크린(11) 위에 설치되고 일정 간격으로 복수의 관통공(13)이 형성된다. 부력체(12)는 스티로폼과 같이 물에 뜨는 재질이 적용되고 제1수처리조(10) 내부에서 승강하는 구조로 설치된다.

담체(14)는 부력체(12) 위에 복수로 수용되어 부력체(12)의 관통공(13)을 통해 올라오는 빗물에 섞인 각종 오염물들을 흡착하고 여과한다. 담체(14)는 표면적인 넓은 모양이나 형상인 것이 좋고, 스펀지와 같이 물을 흡수하는 기공이 형성되어 있어야 한다. 또한, 담체(14)는 유입된 빗물에 의하여 부유하는 동안 담체들 사이의 공극을 줄이고 여과율을 높여 담체들 사이를 통과하는 빗물에 섞인 오염물을 쉽게 흡착하고 여과하는 기능을 한다. 또한, 담체(14)에 미생물을 부착하여 생물막을 조성함으로써 흡착된 오염물(특히, 유기물질)이 분해되도록 하는 것이 좋다. 또한, 담체(14)는 오염물질, 부유물, 유기물질, 미립자 및 중금속 등을 여과하는 기능을 포함한 것이 좋다.

그물망(15)은 제1수처리조(10) 상부 내측에 고정 설치된다. 그물망(15)은 빗물에 의하여 상승하는 담체(14)를 차단하는 것이다. 그물망(15)은 금속이나 합성수지 재질의 망이 적용된다.

배출조(20)는 일정 부피의 공간을 갖는 것으로, 제1수처리조(10) 일측에 설치된다. 배출조(20)는 제1수처리조(10)의 제1스크린(11)을 거치지 않았거나 또는 제1수처리조(10)에서 처리되지 않은 빗물이 배출되도록 하는 것이다. 배출조(20) 내에는 사이펀부재(23)가 설치된다. 사이펀부재(23)는 제1스크린(11) 아래에 연결된 배출관(16)을 통해 유입된 빗물을 사이펀 작용으로 배출하는 것이다. 사이펀부재(23)는 배출조(20) 내부 상면에는 하단이 개방된 통 모양의 외관(21)이 설치되고, 일측이 하수도로 연결되며 상하단이 개방된 내관(22) 타측이 외관(21) 내부로 삽입되어 고정된다. 배출조(20) 내에 설치된 사이펀부재(23)는 저수조(30)에서 제1수처리조(10)로 유입된 빗물의 수위가 점차 높아져 내관(22)의 상단보다 높아지면 제1수처리조(10)로 유입된 빗물의 수위가 외관(21)의 하단면(L1)과 동일하게 될 때까지 유입된 빗물을 외관(21) 및 내관(22)을 통해 하수도로 배출함과 더불어, 저수조(30)로 빗물이 유입되지 않는 동안 저수조(30)와 제1수처리조(10)에 저수된 빗물을 사이펀작용으로 배출하여 저수조(30)와 제1수처리조(10)에 일정량 이하의 빗물만 저수될 수 있도록 하는 것이다.

배수트렌치를 통해 저수조(30)로 유입된 빗물은 제1수처리조(10)가 설치된 배수로의 위치, 즉, 사람과 차량의 통행이 빈번한 도심의 도로나 주택가 또는 상대적으로 사람과 차량의 통행이 적은 도로 또는 주택가에 따라 빗물에 섞어 유입되는 오염물의 크기나 종류도 다를 것이다. 따라서 저수조(30)와 제1수처리조(10)가 설치되는 지역이나 장소 등에 따라 저수조(30) 내에 설치된 제2스크린(31)과 제1수처리조(10)의 제1스크린(11) 및 담체(14)의 종류나 크기 또는 망목 등도 달라질 것이다.

도 2에서, 배수트렌치를 통해 저수조(30)로 유입된 빗물은 대략 사선방향으로 설치된 제2스크린(31)을 통과하면서 일정 크기 이상의 입자가 걸러진다. 그리고 저수조(30)의 제2스크린(31)을 통과한 빗물은 제1수처리조(10) 하단으로 유입되면서 제1스크린(11)을 관통하여 위로 올라오게 된다. 이때, 부력체(12)는 빗물에 의하여 부유하면서 상승한다. 저수조(30)에서 제1수처리조(10)로 빗물이 계속 유입되면 부력체(12)는 더욱 상승하게 된다. 그리고 빗물에 섞인 오염물은 제1스크린(11)을 통과하면서 일정 크기 이상의 입자가 걸러진다. 또한, 부력체(12)의 관통공(13)을 통과한 빗물은 복수의 담체(14)에 흡착되거나 여과되면서 상승하게 된다. 빗물이 지속적으로 유입되면 담체(14)는 부력체(12)의 상승에 의하여 압축되고 공극이 좁아져 미세한 오염물까지 흡착하고 여과하게 된다. 담체(14) 사이를 통과하는 빗물은 그물망(15)을 거쳐 배수관(17)을 통해 배수된다. 배수관(17)은 담수와 같이 여과된 빗물을 저수하는 대저류조 등으로 배출되도록 한다. 대저류조에 저수된 물은 다양한 용도로 재활용된다.

한편, 도 3에서, 저수조(30)의 배수트렌치를 통해 빗물의 유입이 멈추게 되면, 제1수처리조(10)의 배수관(17)을 통해 여과된 빗물이 더 이상 배출되지 않게 된다. 이때, 저수조(30)와 제1수처리조(10)에 남아 있던 빗물은 제1수처리조(10)의 배출관(16)을 통해 배출조(20)로 배출되고, 배출조(20)는 사이펀부재(23)를 거쳐 빗물이 하수도로 배출되며, 부력체(12)는 배출되는 빗물과 함께 하강하게 되고 담체(14)도 그 형상을 회복하게 된다. 배출조(20)의 사이펀부재(23)를 통해 압력 차이로 빗물이 배출되는 동안 빗물의 수위가 사이펀부재(23)의 외관(21) 하단면(L1)에 까지 이른 후 외관(21)으로 공기가 흡입되면 외관(21)과 내관(22) 사이 공간의 압력이 외부압력과 동일하게 되어 내관(22)으로 배출되던 빗물은 더 이상 배출되지 않게 된다. 따라서 저수조(30)에 제1수처리조(10) 내부의 빗물의 양은 최소화된다.

그러므로 제1수처리조(10)의 부력체(12)와 담체(14)의 작용으로 빗물에 섞인 오염물을 흡착 및 여과하는 동안 상대적으로 담수화된 빗물을 대저류조 등으로 배출함과 더불어 배출조(20)의 사이펀부재(23)에 의하여 저수조(30)와 제1수처리조(10)에 잔류하는 빗물의 양을 최소화할 수 있게 된다. 또한, 저수조(30)와 제1수처리조(10)에 남아 있던 빗물이 배출조(20)로 배출될 때 제1수처리조(10)의 수위가 낮아지면서 담체(14)에 흡착된 오염물질도 역세하여 함께 배출될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 저수조(30)와 제1수처리조(10) 및 사이펀부재(23)가 설치된 배출조(20)가 구비된 부력체를 이용한 빗물 처리장치의 제1실시 예를 설명한다.

도 4에서, 제1수처리조(10)에 제2수처리조(50)와 침투통(40)이 연결된 것이다. 침투통(40)은 상단의 배수트렌치(41)를 통해 유입된 빗물을 저수하는 것이다. 침투통(40) 상부 일측에는 월류관(42)이 설치되고 하부 일측에는 유입관(43)이 설치된다. 월류관(42)은 침투통(40)으로 유입된 빗물이 하수도로 배출되도록 연결된 것이다.

제2수처리조(50)는 일측에 침투통(40)과 유입관(43)으로 연결되고 타측에 제1유출관(57)을 통해 제1수처리조(10)와 연결된다. 즉 제2수처리조(50)는 침투통(40)과 제1수처리조(10) 사이에 설치된다. 제2수처리조(50)는 내부에 일정의 공간이 형성된다. 제2수처리조(50) 내부에는 침전막(51)과 경사막(52)이 설치된다. 침전막(51)과 경사막(52) 사이에는 일정 각도의 통로(53)가 형성된다. 침전막(51)은 제2수처리조(50) 내측 상단에서 하부로 설치되어 제2수처리조(50)에서 유동하는 침전물을 침전시키는 공간이 구비된다. 침전막(51) 하단부에는 일정 각도의 절곡된 공간에 빗물에 섞인 침전물이 침전된다. 경사막(52)은 제2수처리조(50) 내측 하단에 일정의 경사각으로 설치된다. 경사막(52)의 입구 아래에도 일정 각도의 절곡된 공간에 빗물에 섞인 침전물이 침전된다. 침전막(51)과 경사막(52) 사이에 형성된 통로(53)에는 상하로 일정 간격을 두고 복수의 파형판(54)이 설치된다. 파형판(54)은 제2수처리조(50)에 저수된 빗물의 통로(53)를 통한 상승시 파형판에의 충격을 통해 유속을 낮추고 침전효과를 높여 빗물에 섞인 오염물의 배출을 최소화하도록 한다. 또한, 제2수처리조(50)의 침전막(51) 일측과 경사막(52) 상부에 일정 간격을 두고 수직판(55)이 설치되고, 경사막(52) 상단에서 수직판(55)과 일정 간격을 두고 분리판(59)이 수직으로 설치된다. 여기에서 분리판(59) 상단은 수직판(55) 상단보다 다소 낮게 형성되는 것이 좋다. 그리고 수직판(55) 하단과 분리판(59) 측면 사이에 제3스크린(56)이 고정 설치된다. 분리판(59) 상단은 침투통(40)에 설치된 월류관(42)의 높이와 대략 수평인 것이 좋다. 제3스크린(56)은 에지모양의 통공을 갖는 에지스크린이 적용되는 것이 좋다. 제2수처리조(50) 상단에는 맨홀 뚜껑이 설치되어 파형판(54)과 제3스크린(56)의 세척과 교환, 그리고 제2수처리조(50) 내부에 쌓인 침전물과 오염물을 청소할 수 있도록 하는 것이 좋다.

따라서 침투통(40)의 배수트렌치(41)를 통해 유입된 빗물은 유입관(43)을 통해 제2수처리조(50)로 흘러들어가고 침투통(40)의 저수 용량을 초과하는 빗물은 월류관(42)을 통해 하수도로 배출된다. 제2수처리조(50)로 유입된 빗물은 빗물에 섞인 침전물이 침전막(51) 내측과 경사막(52) 아래에 각각 침전된다.

또한, 빗물은 침전막(51)과 경사막(52) 사이에 형성된 통로(53)를 따라 상승한다. 이때, 빗물은 통로(53)에 복수로 설치된 파형판(54)을 따라 상승하면서 채워진다. 통로(53)에 설치된 복수의 파형판(54)을 따라 상승한 빗물은 수직판(55)과 분리판(59) 사이에 설치된 제3스크린(56)을 통해 수직판(55)과 분리판(59) 내부 공간에 채워진다. 제3스크린(56)은 빗물에 섞인 일정 크기의 입자로 이루어진 오염물을 걸러낸다. 그리고 수직판(55)과 분리판(59) 내부 공간에 채워진 빗물은 분리판(59)을 월류한 후 경사막(52) 상단, 즉, 분리판(59)과 제2수처리조(50) 측벽 사이에 관통 형성된 통공을 통해 경사막(52) 내부에 채워진다. 경사막(52) 내부에 채워진 빗물은 점점 상승하게 되고, 상승하는 빗물은 분리판(59)과 제2수처리조(50) 측벽 사이에 채워지면서 상승하게 되어 제1유출관(57)을 통해 저수조(30) 및 제1수처리조(10)로 흘러들어 간다. 이때, 경사막(52) 내부에 채워진 빗물에 섞인 오염물은 경사막(52)으로 둘러싸인 제2수처리조(50) 바닥에 침전된다. 저수조(30)와 제1수처리조(10)로 유입된 빗물은 상기 설명한 도 2 및 도 3의 작용을 통해 배수관(17)과 사이펀부재(23)가 설치된 배출조(20)를 거쳐 대저류조(18)와 하수도로 각각 배출된다.

제1실시 예에 따른 부력체를 이용한 빗물 처리장치는 투수층이 없고 빗물의 농도가 탁하지 않은 장소나 위치에 설치되는 것이 좋다.

다음으로, 본 발명의 저수조(30)와 제1수처리조(10) 및 사이펀부재(23)가 설치된 배출조(20)가 구비된 부력체를 이용한 빗물 처리장치의 제2실시 예를 설명한다.

도 5에서, 제1수처리조(10)에 제3수처리조(60)와 침투통(40)이 연결된 것이다. 침투통(40)은 상단의 배수트렌치(41)를 통해 유입된 빗물을 저수하는 것이다. 침투통(40) 상부 일측에는 월류관(42)이 설치된다. 월류관(42)은 침투통(40)으로 유입된 빗물이 하수도로 배출되도록 연결된 것이다.

제3수처리조(60)는 침투통(40) 아래에 설치된다. 제3수처리조(60) 내측에는 제4스크린(61)이 설치되고, 제4스크린(61) 상부에는 일정 두께의 투수층(62)이 설치된다. 투수층(62)은 모래나 자갈 등 공극을 갖는 것으로 오염물질의 여과가 일부 이루어진다. 그리고 제3수처리조(60)의 제4스크린(61) 아래에는 일정 공간을 갖는 소저류조(63)가 형성된다. 또한, 투수층을 관통하여 소저류조(63) 내부까지 제1역세수관(70)이 설치된다. 제1역세수관(70) 상부에 설치된 제2유출관(71)은 제1수처리조(10)와 연결된다. 또한, 제2유출관(71)에는 제1개폐밸브(72)가 설치된다. 제1역세수관(70)은 제3수처리조(60)의 소저류조(63)와 투수층(62), 그리고 침투통(40)의 세척 및 청소를 위하여 세척수를 투입하기 위한 구성이다. 이때, 제1역세수관(70)으로 세척수를 투입할 때에는 제2유출관(71)의 제1개폐밸브(72)를 잠근 상태로 절환하여 세척수가 제1수처리조(10)로 투입되지 않도록 함과 더불어 제3수처리조(60)의 소저류조(63)와 투수층(62) 및 침투통(40)을 거치면서 오염물 및 침전물의 세척 및 청소가 이루어지도록 한다.

더욱이 제1역세수관(70)을 통해 역세수를 투입하는 것은 항상 일정한 방향으로 빗물이 흐르면서 스크린이나 투수층, 그리고 담체 등에 오염물질, 예컨대, 유기물질, 미립자, 부유물질 및 중금속 등이 점착되어 공극을 막아 빗물의 여과과정이 느려지거나 각 구성요소들 본연의 기능을 상실할 수 있으므로 빗물이 흐르는 방향과 반대방향으로 역세수를 투입하여 공극의 폐색을 방지하기 위한 것이다. 제1역세수관(70)을 통해 세척수의 투입으로 세척이 완료되면 제2유출관(71)의 제1개폐밸브(72)를 개방시켜야 할 것이다.

저수조(30)와 제1수처리조(10)로 유입된 빗물은 상기 설명한 도 2 및 도 3의 작용을 통해 배수관(17)과 사이펀부재(23)가 설치된 배출조(20)를 거쳐 대저류조(18)와 하수도로 각각 배출된다. 대저류조(18) 상단에도 맨홀 뚜껑을 설치하여 대저류조 내부의 세척이 가능하도록 한다.

제2실시 예에 따른 부력체를 이용한 빗물 처리장치는 투수층이 있고 빗물의 농도가 탁하지 않은 장소나 위치에 설치되는 것이 좋다.

다음으로, 본 발명의 저수조(30)와 제1수처리조(10) 및 사이펀부재(23)가 설치된 배출조(20)가 구비된 부력체를 이용한 빗물 처리장치의 제3실시 예를 설명한다.

도 6에서, 제1수처리조(10)에 제4수처리조(80)와 제2수처리조(50) 및 침투통(40)이 연결된 것이다. 침투통(40)은 상단의 배수트렌치(41)를 통해 유입된 빗물을 저수하는 것이다. 침투통(40) 상부 일측에는 월류관(42)이 설치된다. 월류관(42)은 침투통(40)으로 유입된 빗물이 하수도로 배출되도록 연결된 것이다.

제2수처리조(50)는 일측에 침투통(40)과 유입관(43)으로 연결되고 타측에 제3유출관(58)을 통해 제4수처리조(80)와 연결된다. 즉 제2수처리조(50)는 침투통(40)과 제4수처리조(80) 사이에 설치된다. 제2수처리조(50)는 내부에 일정의 공간이 형성된다. 제2수처리조(50) 내부에는 침전막(51)과 경사막(52)이 설치된다. 침전막(51)과 경사막(52) 사이에는 일정 각도의 통로(53)가 형성된다. 침전막(51)은 제2수처리조(50) 내측 상단에서 하부로 설치되어 제2수처리조(50)에서 유동하는 침전물을 침전시키는 공간이 구비된다. 침전막(51) 하단부에는 일정 각도의 절곡된 공간에 빗물에 섞인 침전물이 침전된다. 경사막(52)은 제2수처리조(50) 내측 하단에 일정의 경사각으로 설치된다. 경사막(52)의 입구 아래에도 일정 각도의 절곡된 공간에 빗물에 섞인 침전물이 침전된다. 침전막(51)과 경사막(52) 사이에 형성된 통로(53)에는 상하로 일정 간격을 두고 복수의 파형판(54)이 설치된다. 파형판(54)은 제2수처리조(50)에 저수된 빗물의 통로(53)를 통한 상승시 파형판에의 충격을 통해 유속을 낮추고 침전효과를 높여 빗물에 섞인 오염물의 배출을 최소화하도록 한다.

또한, 제2수처리조(50)의 침전막(51) 일측과 경사막(52) 상부에 일정 간격을 두고 수직판(55)이 설치되고, 경사막(52) 상단에서 수직판(55)과 일정 간격을 두고 분리판(59)이 수직으로 설치된다. 여기에서 분리판(59) 상단은 수직판(55) 상단보다 다소 낮게 형성되는 것이 좋다. 그리고 수직판(55) 하단과 분리판(59) 측면 사이에 제3스크린(56)이 고정 설치된다. 분리판(59) 상단은 침투통(40)에 설치된 월류관(42)의 높이와 대략 수평인 것이 좋다. 제3스크린(56)은 에지모양의 통공을 갖는 에지스크린이 적용되는 것이 좋다. 제2수처리조(50) 상단에는 맨홀 뚜껑이 설치되어 파형판(54)과 제3스크린(56)의 세척과 교환, 그리고 제2수처리조(50) 내부에 쌓인 침전물과 오염물을 청소할 수 있도록 하는 것이 좋다. 또한, 제4수처리조(80)에도 맨홀 뚜껑이 설치되어 투수층(82)과 제5스크린(81)의 세척과 교환, 그리고 소저류조(83) 내부에 쌓인 침전물과 오염물을 청소할 수 있도록 하는 것이 좋다.

또한, 제4수처리조(80)는 제2수처리조(50)와 제1수처리조(10) 사이에 설치된다. 제4수처리조(80) 일측에는 제3유출관(58)으로 제2수처리조(50)가 설치되고, 제4수처리조(80) 타측에는 제4유출관(91)으로 제1수처리조(10)가 설치된다. 제4수처리조(80) 내측에는 제5스크린(81)이 설치되고, 제5스크린(81) 상부에는 일정 두께의 투수층(82)이 설치된다. 투수층(82)은 모래나 자갈 등 공극을 갖는 것으로 오염물질의 여과가 일부 이루어진다. 그리고 제4수처리조(80)의 제5스크린(81) 아래에는 일정 공간을 갖는 소저류조(83)가 형성된다. 또한, 투수층을 관통하여 소저류조(83) 내부까지 제2역세수관(90)이 설치된다. 제2역세수관(90) 상부에 설치된 제4유출관(91)은 제1수처리조(10)와 연결된다. 또한, 제4유출관(91)에는 제2개폐밸브(92)가 설치된다. 제2역세수관(90)은 제4수처리조(80)의 소저류조(83)와 투수층(82)의 세척 및 청소를 위하여 세척수를 투입하기 위한 구성이다. 이때, 제2역세수관(90)으로 세척수를 투입할 때에는 제4유출관(91)의 제2개폐밸브(92)를 잠근 상태로 절환하여 세척수가 제1수처리조(10)로 투입되지 않도록 함과 더불어 제4수처리조(80)의 소저류조(83)와 투수층(82)을 거치면서 오염물 및 침전물의 세척 및 청소가 이루어져 투수층의 공극의 폐색을 방지할 수 있고 오염물질을 포함한 역세수는 제3유출관(58)을 통해 제2수처리조(50)로 배출된다. 제2역세수관(90)을 통해 세척수의 투입으로 세척이 완료되면 제4유출관(91)의 제2개폐밸브(92)를 개방시켜야 할 것이다.

또한, 빗물은 침전막(51)과 경사막(52) 사이에 형성된 통로(53)를 따라 상승한다. 이때, 빗물은 통로(53)에 복수로 설치된 파형판(54)을 따라 상승하면서 채워진다. 통로(53)에 설치된 복수의 파형판(54)을 따라 상승한 빗물은 수직판(55)과 분리판(59) 사이에 설치된 제3스크린(56)을 통해 수직판(55)과 분리판(59) 내부 공간에 채워진다. 제3스크린(56)은 빗물에 섞인 일정 크기의 입자로 이루어진 오염물을 걸러낸다. 그리고 수직판(55)과 분리판(59) 내부 공간에 채워진 빗물은 분리판(59)을 월류한 후 경사막(52) 상단, 즉, 분리판(59)과 제2수처리조(50) 측벽 사이에 관통 형성된 통공을 통해 경사막(52) 내부에 채워진다. 경사막(52) 내부에 채워진 빗물은 점점 상승하게 되고, 상승하는 빗물은 분리판(59)과 제2수처리조(50) 측벽 사이에 채워지면서 상승하게 되어 제3유출관(58)을 통해 제4수처리조(80)로 흘러들어 간다. 이때, 경사막(52) 내부에 채워진 빗물에 섞인 오염물은 경사막(52)으로 둘러싸인 제2수처리조(50) 바닥에 침전된다.

제4수처리조(80)로 유입된 빗물은 공극을 갖는 투수층(82)을 거치면서 오염물이 여과된 후 소저류조(83)에 저수되고, 소저류조(83)의 빗물은 제2역세수관(90)을 따라 상승한 후 제4유출관(91)을 통해 저수조(30) 및 제1수처리조(10)로 흘러들어 간다. 저수조(30)와 제1수처리조(10)로 유입된 빗물은 상기 설명한 도 2 및 도 3의 작용을 통해 배수관(17)과 사이펀부재(23)가 설치된 배출조(20)를 거쳐 대저류조(18)와 하수도로 각각 배출된다.

제3실시 예에 따른 부력체를 이용한 빗물 처리장치는 침투통 아래에 투수층이 없고 빗물의 농도가 탁한 장소나 위치에 설치되는 것이 좋다.

한편, 도 7은 본 발명의 부력체를 이용한 빗물 처리장치가 침투트렌치가 설치된 곳에 적용할 수 있다. 즉, 배수트렌치가 구비된 침투통(100)이 설치되고, 침투통(100)에 유공관(101)이 연결되며, 침투통(100)과 유공관(101) 상하에 오염물을 여과하는 투수층(102)이 설치되고, 투수층(102) 아래에는 소저류조(103)가 설치된다. 소저류조(103)에는 투수층(102)에서 오염물이 걸러진 빗물이 저수된다. 그리고 소저류조(103)에 송수관(104)이 설치되고, 송수관(104)에 제1수처리조(10)가 연결되어 설치된다. 따라서 침투통(100)에 유입된 빗물이 유공관(101) 및 투수층(102)을 거쳐 여과된 후에 소저류조(103)에 저수되고, 이 저수된 빗물이 송수관(104)을 통해 제1수처리조(10)를 거치면서 비교적 맑은 빗물이 대저류조(18)에 배출되어 저수되도록 한다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

10: 제1수처리조 11: 제1스크린 12: 부력체 13: 관통공 14: 담체 15: 그물망 16: 배출관 17: 배수관 18: 대저류조 20: 배출조 21: 외관 22: 내관 23: 사이펀부재 30: 저수조 31: 제2스크린 40: 침투통 41: 배수트렌치 42: 월류관 43: 유입관 50: 제2수처리조 51: 침전막 52: 경사막 53: 통로 54: 파형판 55: 수직판 56: 제3스크린 57: 제1유출관 58: 제3유출관 59: 분리판 60: 제3수처리조 61: 제4스크린 62: 투수층 63: 소저류조 70: 제1역세수관 71: 제2유출관 72: 제1개폐밸브 80: 제4수처리조 81: 제5스크린 82: 투수층 83: 소저류조 90: 제2역세수관 91: 제4유출관 92: 제2개폐밸브 100: 침투통 101: 유공관 102: 투수층 103: 소저류조 104: 송수관

Claims

유입된 빗물을 저수하는 저수조 일측에 설치되고 상부 외측으로 배수관이 설치되며 하부 내측에 제1스크린이 설치된 제1수처리조(10);
상기 제1스크린 위에 설치되고 일정 간격으로 복수의 관통공이 형성된 부력체(12);
상기 부력체 위에 수용되어 부력체의 관통공을 통과한 빗물에 섞인 오염물을 흡착 및 여과하는 복수의 담체(14);
상기 제1수처리조 상부 내측에 고정 설치되어 담체의 상승을 차단하는 그물망(15);
상기 제1수처리조 일측에 일정 부피의 공간을 갖는 배출조 내에 설치되고 제1스크린 아래에 연결된 배출관을 통해 유입된 빗물을 사이펀 작용으로 배출하는 사이펀부재(23);
상단의 배수트렌치를 통해 유입된 빗물을 저수하는 침투통(40);
일측에 상기 침투통과 유입관으로 연결되고 타측에 제1유출관을 통해 제1수처리조와 연결된 제2수처리조(50);
상기 제2수처리조 내측 상단에서 하부로 설치되어 제2수처리조에서 유동하는 침전물을 침전시키는 공간이 구비된 침전막(51);
상기 제2수처리조 내측 하단에 일정 경사각으로 설치된 경사막(52);
상기 침전막과 경사막 사이에 통로가 형성되고, 통로 상하에 일정 간격을 두고 복수로 설치된 파형판(54);
상기 침전막과 일정 간격을 두고 수직판(55)이 설치되되, 경사막 상단에서 수직판과 일정 간격을 두고 수직으로 설치된 분리판(59);
상기 수직판 하단과 분리판 측면 사이에 설치된 제3스크린(56)을 포함하는, 부력체를 이용한 빗물 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 저수조 내에 빗물에 섞인 일정 입자의 오염물을 걸러내는 제2스크린이 수직 또는 사선방향으로 고정 설치된, 부력체를 이용한 빗물 처리장치.
삭제
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유입된 빗물을 저수하는 저수조 일측에 설치되고 상부 외측으로 배수관이 설치되며 하부 내측에 제1스크린이 설치된 제1수처리조(10);
상기 제1스크린 위에 설치되고 일정 간격으로 복수의 관통공이 형성된 부력체(12);
상기 부력체 위에 수용되어 부력체의 관통공을 통과한 빗물에 섞인 오염물을 흡착 및 여과하는 복수의 담체(14);
상기 제1수처리조 상부 내측에 고정 설치되어 담체의 상승을 차단하는 그물망(15);
상기 제1수처리조 일측에 일정 부피의 공간을 갖는 배출조 내에 설치되고 제1스크린 아래에 연결된 배출관을 통해 유입된 빗물을 사이펀 작용으로 배출하는 사이펀부재(23);
상단의 배수트렌치를 통해 유입된 빗물을 저수하는 침투통(40);
일측에 상기 침투통과 유입관으로 연결되고 타측에 제3유출관을 통해 제4수처리조와 연결된 제2수처리조(50);
상기 제2수처리조 내측 상단에서 하부로 설치되어 제2수처리조에서 유동하는 침전물을 침전시키는 공간이 구비된 침전막(51);
상기 제2수처리조 내측 하단에 일정 경사각으로 설치된 경사막(52);
상기 침전막과 경사막 사이에 통로가 형성되고, 통로 상하에 일정 간격을 두고 복수로 설치된 파형판(54);
상기 침전막과 일정 간격을 두고 수직판(55)이 설치되되, 경사막 상단에서 수직판과 일정 간격을 두고 수직으로 설치된 분리판(59);
상기 수직판 하단과 분리판 측면 사이에 설치된 제3스크린(56);
상기 제3유출관과 연결된 제4수처리조(80);
상기 제4수처리조 내측에 설치된 제5스크린 상부에 일정 두께로 설치된 투수층(82);
상기 투수층 아래에 일정 공간으로 설치된 소저류조(83);
상기 제4수처리조의 투수층을 관통하여 설치되고 제1수처리조와 제4유출관으로 연결된 제2역세수관(90)을 포함하는, 부력체를 이용한 빗물 처리장치.
제6항에 있어서,
상기 제4유출관에 제2개폐밸브가 설치된, 부력체를 이용한 빗물 처리장치.
제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 침투통 상부 일측에 하수도와 연결된 월류관(42)이 설치된, 부력체를 이용한 빗물 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 담체에 미생물을 부착하여 생물막을 조성한, 부력체를 이용한 빗물 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 담체는 오염물질, 부유물, 유기물질, 미립자 및 중금속을 여과하는 기능을 포함하는, 부력체를 이용한 빗물 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 제1스크린은 100~300미크론, 제2스크린은 300~500미크론의 오염물을 걸러내는, 부력체를 이용한 빗물 처리장치.