KR102361496B1 - 비점오염 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비점오염 여과장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입개폐밸브가 장착되는 유입관과 유출개폐밸브가 장착되는 유출관이 각각 일측과 타측에 연통되며, 하부의 일정 구간이 개구되는 수직벽이 설치되어 내부공간이 유입관에 연통되는 제 1공간부와 유출관에 연통되는 제 2공간부로 구획되는 수조; 상기 제 2공간부에서 상기 유출관보다 낮은 위치에 설치되는 여재층; 및 강우 여부를 감지하고 강우시 상기 유입개폐밸브와 유출개폐밸브에 대한 개폐작동을 제어하여 초기 우수의 유입과 여재층을 통과하여 여과된 우수가 배출되게 하며, 강우 종료 이후 상기 수조의 제 1공간부와 제 2공간부에 선택적으로 압축공기를 주입 또는 배출하여 수조에 정체된 정체수에 대하여 제 1공간부와 제 2공간부 간 수위차를 발생시켜 상기 여재층을 역세시키는 역세수단;을 포함하는 것이 특징이다.

Description

비점오염 여과장치{APPARATUS FOR FILTERING NONPOINT POLLUTION SOURCE}

본 발명은 초기우수의 여과 처리 후 수조 내에서 배출이 요구되는 정체수를 여재층에 대한 역세척수로 활용되게 하여 시공경제면에서 유리하며, 중력에 의한 역세척수의 낙차와 압축공기에 의한 기세척이 병행되어 여재층의 역세가 실시되게 함으로써 압축공기 주입에 필요한 에너지를 절감하면서도 세척 효율이 더욱 향상될 수 있는 비점오염 여과장치에 관한 것이다.

산업사회의 급속한 발달로 기인한 생태계 파괴원인의 하나인 비점오염원은 현재의 기술로 90% 이상의 정화 효과를 거두고 있으나, 도로나 산업단지의 도시 팽창으로 예기치 못한 비점오염원의 증가에 의한 대안이 미흡하여 수질오염에 대한 우려는 여전히 상존하고 있다.

특히 강우시 도시, 산업단지, 도로변 등에 산재 된 오염원이 일시적으로 초기우수와 함께 유입되어 하천, 호소 등에 일시적으로 유입됨에 따라 높은 오염부하와 용존산소의 고갈 등으로 생태계 파괴의 원인을 제공하여 심각한 환경오염원이 됨으로써 수계 오염부하를 증대시키는 요인이 되었다.

한편 이러한 초기우수처리를 위한 여과처리장치의 예로서 대한민국 특허등록 제10-894022호 "비점오염물질 처리장치"가 제시되는 바, 본 기술은 초기 강우 유출수가 유입되도록 내측에 상향 돌출되게 형성되는 가변웨어가 구비되며, 일측에 유입관이 형성되는 우수관; 상단에 파지부가 형성되며, 외면에 스크린이 형성되고, 상기 유입관을 통해 상기 초기 강우 유출수가 유입되어 상기 유출수와 고형물을 분리하는 고형물 분리기와, 상기 고형물 분리기를 감싸는 중공의 형상으로 형성되어 상기 유출수와 유분성분을 분리하는 유수 분리기 및 상기 고형물 분리기의 하부에 형성되어 상기 고형물이 저장되는 침사조를 포함하는 제 1 처리부; 상기 제 1 처리부에서 처리된 상기 유출수가 유입되도록 제 1 유입공이 형성되고, 상기 유출수에 포함되는 오염물질이 침전되는 여과침전저류조가 형성되며, 미세 오염물질과 상기 유출수를 정화하는 미세여과벽체가 구비된 제 2 처리부; 상기 제 2 처리부에서 처리된 상기 유출수가 유입되는 제 3 유입공이 형성되며, 상기 유출수를 최종적으로 정화하기 위해 외주에 다수의 정유공이 형성된 카트리지 다공성 필터와, 상기 카트리지 다공성 필터의 내부에 구비되며 외주에 다수의 유출입공이 형성된 유출입부재와, 상기 카트리지 다공성 필터 및 상기 유출입 부재가 고정되는 고정부 및 상기 고정부와 연결되는 필터지지부재를 포함하는 제 3 처리부 등의 구성을 제시한다.

그러나 상기 기술에 있어서는 미세여과벽체 및 카트리지 다공성 필터를 통해 최종적으로 유입수를 여과하여 처리수를 방류하도록 하는 바, 이러한 여과과정을 통해 필터 등이 폐색되는 경우 별도의 세척수단을 도입하여 필터를 세척하도록 하여야 하는 번거로움이 있으며, 세척수단의 도입에 따라 장치의 부피가 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한 환경부 규정이 의하면 여과 종료 후 모든 시스템은 40시간 이내 처리조 내에 정체된 정체수를 배출해야 하는데, 이러한 정체수의 이송 및 처리 계획이 필요한 실정이다.

대한민국 특허등록 제10-894022호

따라서 본 발명의 목적은, 초기우수의 여과 처리 후 수조 내에서 배출이 요구되는 정체수를 여재층에 대한 역세척수로 활용되게 하여 시공경제면에서 유리하며, 중력에 의한 역세척수의 낙차와 압축공기에 의한 기세척이 병행되어 여재층의 역세가 실시되게 함으로써 압축공기 주입에 필요한 에너지를 절감하면서도 세척 효율이 더욱 향상될 수 있고 역세척 종료 후 이송 또는 위탁 처리해야 하는 정체수의 양을 줄일 수 있는 비점오염 여과장치를 제공하는 것이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 비점오염 여과장치(이하 '본 발명의 장치'라 칭함)는, 유입개폐밸브가 장착되는 유입관과 유출개폐밸브가 장착되는 유출관이 각각 일측과 타측에 연통되며, 하부의 일정 구간이 개구되는 수직벽이 설치되어 내부공간이 유입관에 연통되는 제 1공간부와 유출관에 연통되는 제 2공간부로 구획되는 수조; 상기 제 2공간부에서 상기 유출관보다 낮은 위치에 설치되는 여재층; 및 강우 여부를 감지하고 강우시 상기 유입개폐밸브와 유출개폐밸브에 대한 개폐작동을 제어하여 초기 우수의 유입과 여재층을 통과하여 여과된 우수가 배출되게 하며, 강우 종료 이후 상기 수조의 제 1공간부와 제 2공간부에 선택적으로 압축공기를 주입 또는 배출하여 수조에 정체된 정체수에 대하여 제 1공간부와 제 2공간부 간 수위차를 발생시켜 상기 여재층을 역세시키는 역세수단;을 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 역세수단은, 압축공기를 주입하기 위한 공기주입부; 제 1개폐밸브가 장착되고 상기 공기주입부의 압축공기를 상기 제 1공간부로 이동시키는 제 1공기주입관; 제 2개폐밸브가 장착되고 상기 공기주입부의 압축공기를 상기 제 2공간부로 이동시키는 제 2공기주입관; 제 3개폐밸브가 장착되고 일단이 상기 제 2공기주입관에 연결되며 타단이 외부로 노출되는 공기배출관; 및 강우 종료 시 상기 유입개폐밸브와 유출개폐밸브를 폐쇄시킨 상태에서 상기 공기주입부가 작동되게 하면서 상기 제 1개폐밸브와 제 3개폐밸브를 개방시키고 제 2개폐밸브를 폐쇄시켜 수조의 정체수가 제 2공간부에서 여재층보다 높은 수위를 갖도록 하여 역세척수를 확보한 후, 상기 공기주입부의 작동을 중지시키고 상기 유출개폐밸브와 제 1개폐밸브 및 제 2개폐밸브를 폐쇄시킨 상태에서 상기 유입개폐밸브와 제 3개폐밸브를 개방시켜 상기 제 2공간부에 기조성된 압력이 대기 압력을 갖도록 하여 역세척수에 의한 수압으로 상기 여재층의 역세가 실시되게 하는 제어부;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 수조는, 상기 제 2공간부에서 상기 유출관보다 낮은 위치에 설치되고 복수의 통공이 형성되는 제 1그레이팅판과, 상기 제 2공간부에서 상기 제 1그레이팅판의 하부에 이격 설치되며 복수의 통공이 형성되는 제 2그레이팅판을 더 포함하고, 상기 여재층은, 부유식 재질을 가지는 복수의 부상여재에 의해 형성되며 상기 제 1그레이팅판과 제 2그레이팅판 사이에 형성되는 공간에 마련되어 수위 변화에 따라 승강되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 제 1공간부에서 일단이 상기 수직벽의 상단을 관통하여 제 2공간부에 연통되고, 타단이 상기 수직벽의 하단보다 상대적으로 높은 위치에 노출되도록 구성되며, 제 2공간부와 연통된 끝단에는 제 2공간부의 공기가 제 1공간으로 유출되는 것을 방지하기 위한 역지변이 설치되는 잉여공기배관;을 더 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 제어부는, 강우 여부를 감지하고 강우 종료 후 설정된 제 1시간 동안 상기 유입개폐밸브와 유출개폐밸브를 폐쇄시키고, 상기 제 1개폐밸브와 제 2개폐밸브 및 제 3개폐밸브를 페쇄시켜 상기 수조의 내부공간에 정체된 정체수를 침전시킨 후, 상기 여재층에 대한 역세 과정이 실시되도록 제어하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 제어부는, 상기 여재층에 대한 역세 과정 중 또는 직후, 설정된 제 2시간 동안 상기 공기주입부를 작동시킨 상태에서 상기 유입개폐밸브와 제 2개폐밸브를 개방시키고 상기 유출개폐밸브와 제 1개폐밸브 및 제 3개폐밸브를 폐쇄시켜 압축공기에 의한 여재층의 기세척이 실시되면서 상기 제 2공간부의 역세척수가 제 1공간부로 이동되게 하는 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 장치는 두 개의 구획된 공간을 마련하고 각 공간별 압축공기의 선택적 주입을 통해 초기우수의 여과 처리 후 잔류하는 정체수를 유휴공간으로 이동시켜 여재층에 대한 역세척수로 활용되게 구성됨으로써 외부로부터 세척수의 공급이나 저장이 요구되지 않기 때문에 장치의 컴팩트화가 가능하고 그에 따라 시공경제면에서 유리한 장점이 있다.

또한 여재층의 역세 과정에서 역세척수를 여재층보다 높은 수위를 갖도록 이동시켜 중력에 의한 역세척수의 낙차로 부상여재를 타격하여 수세척을 실시한 후, 압축공기를 이용하여 한 번 더 여재층의 기세척이 실시되게 함으로써 압축공기 주입에 필요한 에너지를 절감하면서도 세척 효율이 더욱 향상될 수 있으며, 역세척 종료 후 이송 또는 위탁 처리해야 하는 정체수의 양을 줄일 수 있게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 장치를 나타내는 측단면도.
도 2 내지 도 9는 도 1에 도시된 장치의 작동상태를 나타내는 측단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 역세 과정에서 압축공기의 배출 방식을 나타내는 측단면도.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 장치를 나타내는 측단면도이고, 도 2 내지 도 9는 도 1에 도시된 장치의 작동상태를 나타내는 측단면도이다. 그리고 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 역세 과정에서 압축공기의 배출 방식을 나타내는 측단면도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 장치는, 제 1공간부(110)와 제 2공간부(120)로 구획되며 일측과 타측에 각각 유입관(20)과 유출관(30)이 구비되는 수조(10)와, 상기 제 2공간부(120)에 마련되는 여재층(40)과, 상기 여재층(40)을 통과하여 여과 처리된 처리수를 상기 유출관(30)으로 배수되게 하거나 또는 상기 수조(10)의 제 1공간부(110) 및 제 2공간부(120)에 압축공기를 주입하여 수조(10)에 정체된 정체수가 역세척수로서 여재층(40)을 역세하도록 하는 역세수단을 포함한다.

상기 수조(10)는 강우 시 선택적으로 차집된 초기우수 등이 내부로 유입되는 비점오염 시설로 도면에 도시된 바 없으나 우수본관과 연결될 수 있다.

이러한 수조(10)는 내부공간이 마련되고 일측에 우수본관과 연결되는 유입관(20)이 구비되어 초기우수 등이 내부공간으로 유입될 수 있으며, 타측에는 내부공간과 연통되는 유출관(30)이 구비되어 초기우수 등에 포함된 비점이 여과 처리된 처리수가 외부로 배수될 수 있다.

상기 수조(10)의 유입관(20)과 유출관(30)은 각각 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)가 장착되어 있으며, 이하에서 설명하는 제어부의 제어에 의하여 개폐 작동할 수 있다.

일 예로 상기 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)는 강우 시 초기우수에 대한 비점 여과 처리를 위하여 일정 시간 동안만 개방될 수 있으며, 내부에 정체된 정체수나 여재층(40)의 역세 과정에서 사용된 역세척수 등을 배출할 경우 유입개폐밸브(21) 또는 유출개폐밸브(31) 중 선택된 하나 이상이 개방되도록 작동할 수 있다.

그리고 상기 수조(10)는 내부에 수직방향으로 설치되는 수직벽(100)에 의하여 상기 내부공간이 제 1공간부(110)와 제 2공간부(120)로 분리 및 구획되며, 제 1공간부(110)는 상기 유입관(20)과 연통되고 제 2공간부(120)는 유출관(30)과 연통된다.

또한 상기 수조(10)는 상기 제 1공간부(110)에 마련되며 제 1공간부(110)의 바닥면보다 상대적으로 낮은 바닥면을 가지는 정체수배출공간(130)과, 상기 정체수배출공간(130)에 설치되고 제어부의 제어신호에 의해 선택적으로 작동되는 배출펌프(70)와, 외부로부터 상기 제 1공간부(110)를 관통하여 배출펌프(70)에 연결되는 하나 이상의 배출관(700)을 더 포함하여, 수조(10)의 내부공간에서 정체수의 배출이 요구될 경우 정체수를 외부로 토출할 수 있도록 한다.

상기 수직벽(100)은 하부의 일정 구간이 개구되어 있는 바, 상기 수조(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 구획된 제 1공간부(110)와 제 2공간부(120)가 하부에서 상호 연통되는 구조를 갖게 된다.

즉 상기 제 1공간부(110)는 초기우수 등이 유입되는 유입조로 활용되고, 제 2공간부(120)에는 여재층(40)이 마련되어 유입조로부터 전달되는 초기우수 등이 여과 처리되어 배출되는 처리조로 활용되는 것이다.

상기 여재층(40)은 상기 제 2공간부(120)에서 상기 유출관(30)보다 낮은 위치에 설치되어 상기 수직벽(100)의 개구 부위(101)를 통해 제 1공간부(110)로부터 전달되는 초기우수 등이 유입될 수 있으며, 초기우수 등이 여재층(40)을 통과하여 여과 처리된 처리수가 상기 유출관(30)으로 배수될 수 있도록 한다.

상기 수조(10)는 상기 제 2공간부(120)에서 상기 유출관(30)보다 낮은 위치에 설치되고 복수의 통공이 형성되는 제 1그레이팅판(80)과, 상기 제 2공간부(120)에서 상기 제 1그레이팅판(80)의 하부에 이격 설치되며 복수의 통공이 형성되는 제 2그레이팅판(90)을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 여재층(40)은 부유식 재질을 가지는 복수의 부상여재에 의해 형성되며 상기 제 1그레이팅판(80)과 제 2그레이팅판(90) 사이에 형성되는 공간에 마련되어 수위 변화에 따라 상기 공간의 제한된 범위에서 승강하게 됨으로써, 이하에서 설명하는 역세 과정 시 상기 공간상에서 낙차에 의한 여재층(40)의 반동으로 이물질 탈리 효과가 배가되게 할 수 있다.

여기서 상기 부상여재는 그 재질을 한정하지 않으며 그 일 예로 발포 폴리프로필렌이 적용될 수 있다.

상기 역세수단은 강우 여부를 감지하고, 강우시 상기 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)에 대한 개폐작동을 제어하여 초기 우수의 유입과 여재층(40)을 통과하여 여과된 우수가 배출되게 한다.

그리고 상기 역세수단은 강우 종료 이후 상기 수조(10)의 제 1공간부(110)와 제 2공간부(120)에 선택적으로 압축공기를 주입 또는 배출하여 수조(10)에 정체된 정체수에 대하여 제 1공간부(110)와 제 2공간부(120) 간 수위차를 발생시켜 상기 여재층(40)을 역세시킨다.

상기 역세수단에서 수행되는 강우 여부 감지는 센서에 의한 감지 등 공지의 다양한 감지 방법 중 적합한 하나를 선택하여 적용할 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 역세수단은 도 1에 도시된 바와 같이 공기주입부(50)와, 제 1공기주입관(510), 제 2공기주입관(520), 공기배출관(530) 및 제어부를 포함하여 구성된다.

상기 공기주입부(50)는 상기 수조(10)로 압축공기를 주입하는 것으로, 압축공기를 생성하는 에어콤프레셔와, 상기 에어콤프레셔에서 생성된 압축공기를 저장하는 에어탱크를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 공기주입부(50)는 상기 제어부의 제어신호에 연동되어 에어콤프레셔의 작동과 에어탱크에 저장된 압축공기를 선택된 제 1공기주입관(510) 또는 제 2공기주입관(520)으로 주입할 수 있다.

상기 제 1공기주입관(510)은 일단이 상기 에어탱크에 연결되고 타단이 제 1공간부(110)에 연통되도록 설치되어 있으며, 제 1개폐밸브(511)가 장착되어 선택적으로 상기 공기주입부(50)의 압축공기를 상기 제 1공간부(110)로 이동 및 주입시킬 수 있다.

상기 제 2공기주입관(520)은 일단이 상기 에어탱크에 연결되고 타단이 제 2공간부(120)에 연통되도록 설치되어 있으며, 제 2개폐밸브(521)가 장착되어 선택적으로 상기 공기주입부(50)의 압축공기를 상기 제 2공간부(120)로 이동 및 주입시킬 수 있다.

상기 공기배출관(530)은 제 3개폐밸브(531)가 장착되고 일단이 상기 제 2공기주입관(520)에 연결되며 타단이 외부로 노출되어 제 2공간부(120)의 공기가 외부로 배출되게 하거나 또는 여재층(40)에 대한 역세 과정에서는 제 2공간부(120)가 대기 압력을 가질 수 있도록 외기가 제 2공간부(120)로 유입되게 한다.

상기 제어부는 강우 여부를 감지하고 감지 결과 즉, 강우 시 또는 강우 종료 시에 따라 역세수단을 구성하는 공기주입부(50)와 개별 개폐밸브들의 작동을 제어한다.

예를 들면 상기 제어부는 우수본관으로부터 초기우수 등이 유입되는 강우 시의 경우, 상기 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)만을 개방시켜 유입관(20)으로부터 초기 우수의 유입과 여재층(40)을 통과하여 여과된 우수가 유출관(30)을 통해 배수될 수 있도록 한다.

그리고 상기 제어부는 강우 종료 시 상기 유입관(20)의 유입개폐밸브(21)와 유출관(30)의 유출개폐밸브(31)를 폐쇄시켜 역세척수로 활용되는 정체수를 확보한다.

이때, 상기 제어부는 강우 종료에 따라 상기 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)를 폐쇄시킨 이후 설정된 제 1시간 동안 상기 수조(10)의 내부공간에 정체된 정체수를 침전시키고, 침전 처리를 통해 이물질이 최대한 제거된 정체수의 상등수를 상기 여재층(40)에 대한 역세 과정에서 활용될 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 제 1시간은 정체수에 포함되는 이물질 등이 충분히 침전될 수 있는 시간으로, 40시간 이내 역세 및 정체수의 배출이 완료되어야 하는 환경부의 규정시간을 초과하지 않는 범위의 시간일 수 있다.

상기 제어부는 상기 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)를 폐쇄시킨 상태에서 상기 공기주입부(50)가 작동되게 하면서 상기 제 1개폐밸브(511)와 제 3개폐밸브(531)를 개방시키고 제 2개폐밸브(521)를 폐쇄시켜 수조(10)의 정체수가 제 2공간부(120)에서 여재층(40)보다 높은 수위를 갖도록 하여 역세척수가 확보되게 한다.

여기서 본 발명의 장치는 상기 제 1공간부(110)에서 일단이 상기 수직벽(100)의 상단을 관통하여 제 2공간부(120)에 연통되고, 타단이 상기 수직벽(100)의 하단부다 상대적으로 높은 위치에 노출되도록 구성되며, 제 2공간부(120)와 연통된 끝단에는 제 2공간부(120)의 공기가 제 1공간(110)으로 유출되는 것을 방지하기 위한 역지변(61)이 설치되는 잉여공기배관(60)을 더 포함하여 구성된다.

상기 잉여공기배관(60)은 상기 제 1공간부(110)의 수위가 수직벽(100)보다 낮아지게 되면 제 1공간부(110)에서 제 2공간부(120)로 공기가 이동되게 한다.

즉 수직벽(100)의 하부를 통해 공기가 유입될 경우 여재층(40)를 관통하여 부상여재를 상승시킴에 따라 부상여재에 포집된 오염물질이 상부로 함께 이동됨으로써 역세수의 오염이 초래되는 바, 본 발명의 잉여공기배관(60)는 여재층(40) 하부로 공기가 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행하여 상술한 역세수 오염 문제를 제어할 수 있게 한다.

이때 상기 잉여공기배관(60)은 상기 제 2공간부(120)에 연통된 끝단에 역지변(61)을 설치하여 공기가 제 1공간부(110)에서 제 2공간부(120)으로 이동할 수는 있으나 반대로 제 2공간부(120)에서 제 1공간부(110)으로의 흐름을 차단하여 기세척시의 압력 손실을 방지할 수 있도록 한다.

그리고 상기 제어부는 역세척수의 확보 후, 상기 공기주입부(50)의 작동을 중지시킴과 동시에 상기 유출개폐밸브(31)와 제 1개폐밸브(511) 및 제 2개폐밸브(521)를 폐쇄시킨 상태에서 상기 유입개폐밸브(21)와 제 3개폐밸브(531)를 개방시켜 상기 제 2공간부(120)에 기조성된 압력이 대기 압력을 갖도록 하여 역세척수에 의한 수압으로 상기 여재층(40)의 역세가 실시되게 한다.

즉 제 1공간부(110)와 제 2공간부(120) 간의 압력차로 인하여 역세척수는 제 2공간부(120)에서 여재층(40)보다 높은 수위를 갖는 상태를 유지하게 되는데, 이후 유입개폐밸브(21)와 제 3개폐밸브(531)를 개방시켜 제 1공간부(110)와 제 2공간부(120)에 조성된 압력이 해제되어 대기 압력을 갖게 되면, 여재층(40)보다 높은 수위의 역세척수가 하부로 하강하게 되고 이 과정에서 역세척수가 여재층(40)을 타격하게 되어 부상여재 사이에 포집된 이물질들이 탈리되도록 하는 것이다.

특히 복수의 부상여재들로 형성되는 여재층(40)의 경우 수위 변화에 연동하여 제 1그레이팅판(80)과 제 2그레이팅판(90) 사이에서 승강하게 되는 바, 역세척수가 하강하여 부상여재를 타격할 경우 순간적으로 역세척수와 함께 하강했다가 부상여재의 부력에 의해 다시 상승하게 되고 이러한 여재층(40)의 반복적인 승강에 따라 이물질의 탈리가 더욱 효과적으로 실시될 수 있는 것이다.

한편 상기 제어부는 상기 여재층(40)에 대한 역세 과정 중 또는 직후, 설정된 제 2시간 동안 상기 공기주입부(50)를 작동시킨 상태에서 상기 유입개폐밸브(21)와 제 2개폐밸브(521)를 개방시키고 상기 유출개폐밸브(31)와 제 1개폐밸브(511) 및 제 3개폐밸브(531)를 폐쇄시키도록 제어한다.

즉 상기 제어부는 역세척수에 의한 1차 역세가 실시되는 중 또는 1차 역세가 종료된 직후 상기 제 2개폐배브를 통해 제 2공간부(120)로 압축공기가 주입되게 함으로써, 역세척수의 빠른 이동을 도모하여 부상여재의 이물질 탈리가 더욱 효율적으로 이루어지도록 함은 물론 역세척수가 수직벽(100)의 하단에서 하회하여 제 1공간부(110)로 이동되는 과정에서 수조(10)에 침전된 이물질이 함께 세척되게 하는 것이다.

특히 상기 제 2공간부(120)에 압축공기가 주입됨에 따라 제 2공간부(120)에서 역세척수의 수위는 하강하여 여재층(40)이 노출됨으로써 주입된 압축공기에 의해 2차적으로 여재층(40)의 세척이 실시되며, 제 1공간부(110)로 이동된 역세척수의 수위가 상승함에 따라 상기 과정을 거친 역세척수는 수조(10)의 유입관(20)을 통해 우수본관으로 배수되는 것이다.

이때 상기 제 2시간은 제 2공간부(120)에서 역세척수가 하강되어 상기 여재층(40)이 충분히 노출될 수 있을 정도의 시간으로 이는 수조(10)의 처리용량에 따라 적합한 시간을 적용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 기세척을 통한 2차 역세가 완료되면, 상기 유입관(20)보다 낮은 수위의 역세척수는 그대로 수조(10)에 잔류하게 되는 바, 나머지 역세척수 즉 역세 후 정체된 정체수는 상기 정체수배출공간(130)으로 포집되어 배출펌프(70)의 작동을 통해 별도로 배출될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 장치의 작동 예를 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

먼저 도 2는 강우 시 초기우수가 유입관(20)을 통해 수조(10)의 제 1공간부(110)로 유입되는 상태를 도시한 것으로, 역세수단의 제어부는 강우 감지에 따라 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)만을 개방시킴으로써, 초기우수가 도면에 도시된 바 없으나 우수본관으로부터 이동되어 상기 유입관(20)을 통해 수조(10)의 제 1공간부(110)로 유입된다.

그리고 제 1공간부(110)로 유입된 초기우수는 수직벽(100) 하단의 개구 부위(101)를 통해 제 2공간부(120)로 상향 이동되어 여재층(40)을 통과하게 되며, 여재층(40)을 통과하여 비점 오염물질이 여과 처리된 처리수는 유출관(30)으로 배수된다.

이 과정에서는 모든 공기밸브 즉 제 1개폐밸브(511), 제 2개폐밸브(521) 및 제 3개폐밸브(531)는 폐쇄된 상태가 유지되도록 한다.

이후 도 3에 도시된 바와 같이 강우가 종료되면 유입관(20) 및 유출관(30)에 장착된 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)를 폐쇄시켜 배수되지 못한 수조(10) 내의 정체수를 침전시켜 역세척을 준비한다.

이때 40시간 이내로 역세 및 정체수의 배출을 완료하면 되므로 충분한 침전시간의 확보가 가능하고, 그에 따라 이물질이 최소화된 정체수를 역세척수로서 활용할 수 있게 된다.

도 4 및 도 5는 역세척수의 확보 과정을 나타낸 것으로, 제 1개폐밸브(511)와 제 3개폐밸브(531)를 각각 개방시키고 나머지 밸브들은 폐쇄 상태가 유지되게 하며, 공기주입부(50)를 작동시켜 제 1공간부(110)로 압축공기가 주입되도록 한다.

상기 제 1공간부(110)로 압축공기가 주입되면, 제 1공간부(110)에 있는 정체수의 수위는 점차 하강하게 되고, 반대로 제 2공간부(120)에 있는 정체수의 수위는 점차 상승하게 되면서 여재층(40)을 통과하여 한번 더 여과 처리된 상태에서 여재층(40) 보다 높아지게 된다. 이 과정에서 상기 제 2공간부(120)의 공기는 개방된 공기배출관(530)을 통해 외부로 배출된다.

여기서 선행 과정에서 침전 처리된 상등수가 역세척수로서 상향 이동될 수 있도록 상기 압축공기의 주입 압력을 조정하여 여과 속도가 초기우수에 대한 처리속도의 1/10 이하로 유지시켜 시상수에 근접한 역세척수를 확보할 수 있는 기능을 부여할 수 있다.

상기 제 1공간부(110)의 수위가 하강하여 상기 잉여공기배관(60) 하부에 위치하게 되면 압축공기의 주입이 중단되도록 상기 공기주입부(50)의 작동을 정지시켜 수위가 더이상 하강하지 않게 한다. 이 과정에서 제 1공간부(110)의 공기는 상기 잉여공기배관(60)을 통해 상기 제 2공간부(120)로 이동된다.

이때 상기 제어부는 도면에 도시된 바 없으나 잉여공기배관(60)의 타단 즉 수직벽(100)의 하단보다 상대적으로 높은 위치에 수면을 감지하는 센서를 마련하고, 센서로부터 출력되는 감지신호에 의해 제 1공간부(110)에서 하강하는 수위를 제한할 수 있다.

이러한 수위제어와 잉여공기배관(60)의 작용에 의해 수위가 수직벽(100)의 하부까지 하강하여 주입된 압축공기가 제 2공간부(120)로 유입됨으로써 여재층(40)에 포집된 이물질이 역세척수에 포함되거나, 강한 압력에 의해 선행 과정에서 침전 처리된 이물질의 재부유로 역세척수가 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.

제 2공간부(120)에서 정체수의 수위가 여재층(40)보다 높은 위치로 상승하여 충분한 역세척수가 확보되면 상기 수조(10)의 유입개폐밸브(21) 및 유출개폐밸브(31)뿐 아니라 역세수단을 구성하는 모든 개폐밸브를 폐쇄시켜 역세척의 준비 과정을 완료한다.

도 6 내지 도 8은 여재층(40)에 대한 역세 과정을 도시한 것으로, 상술한 과정 이후 유입관(20)의 유입개폐밸브(21)와 함께 역세수단의 제 3개폐밸브(531)만을 개방시켜 공기배출관(530)을 통해 외기가 유입되게 함으로써 상기 제 2공간부(120)에 기조성된 압력이 대기 압력을 가질 수 있도록 한다.

즉, 상기 제 2공간부(120)가 대기 압력을 갖도록 하여 여재층(40)보다 높은 수위의 역세척수가 중력에 의하여 짧은 시간에 제 2공간부(120)의 여재층(40)을 통과 및 타격하도록 하고, 특히 제 1공간부(110)와 제 2공간부(120)의 수위가 일치되는 과정에서 상기 여재층(40)의 부상여재들은 수위 변화에 연동하여 제 1그레이팅판(80)과 제 2그레이팅판(90) 사이의 공간에서 반복적으로 승강하게 되는 바, 부상여재 사이에 포집된 이물질의 탈리가 더욱 효과적으로 실시되어 역세 효율이 향상된다.

이후 역세척수에 의한 역세 과정 중 또는 역세 과정이 종료되면, 상기 제 3개폐밸브(531)를 폐쇄시키고, 공기주입부(50)를 작동시키면서 제 2개폐밸브(521)만을 개방시켜 제 2공간부(120)로 압축공기가 주입되게 한다.

도 7에 도시된 바와 같이 제 2공간부(120)에 압축공기를 주입하면 역세척수가 하강하면서 느슨해진 여재층(40)에 대한 역세수에 의한 수세척이 다시 한번 진행되게 하는 것이며, 이때 압축공기의 주입속도는 여재층(40)을 통과하는 역세척수가 빠르게 통과할 수 있을 정도의 고압의 압축공기를 주입하는 것이 바람직하다.

그리고 이렇게 고압의 압축공기의 주입으로 여재층(40)을 통과하여 하강하는 제 2공간부(120)의 역세척수는 수직벽(100)의 개구 부위(101)를 하회하여 제 1공간부(110)로 빠르게 이동하게 되고, 이 과정에서 빠르게 이동하는 역세척수는 제 2공간부(120)의 바닥면이나 여재층(40)의 하단에 침전된 이물질을 함께 수집하면서 제 1공간부(110)의 수위가 상승하게 되어 유입관(20)의 위치까지 도달하여 유입관(20)으로 일부가 유입될 수 있다.

이에 더하여 도 8에 도시된 바와 같이 제 2공간부(120)에서 여재층(40)을 통과하는 역세척수가 모두 소진 및 이동되어 여재층(40)이 노출되어도 제 2공간부(120)로 압축공기의 주입을 일정 시간 유지시켜 2차적으로 여재층(40)의 기세척이 실시되게 한다.

기세척시에는 압축공기가 수직벽(100)을 하회하여 제 1공간부(110)로 유출될 수 있으며, 제 2공간부(120)에서 역세척수가 하강한 만큼 제 1공간부(110)로 유입된 역세척수는 유입관(20)을 통해 우수본관의 위어상류에 저장되었다가 정체수 배출시 다시 제 1공간부(110)로 유입된 후 배출펌프(70)에 의해 다시 외부로 배출될 수 있다.

여기서 유입관(20)을 통해 압축공기 배출 방식의 적용이 곤란할 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 유입관(20)의 유입개폐밸브(21)를 폐쇄한 상태에서 제 1공간부(110)에 연통되는 제 1공기주입관(510)에 별도의 공기 배출밸브(512)를 부착하여 유입된 압축공기를 배출 수킬 수 있도록 하며 이 경우에는 유입관(20)이 폐쇄되어 있으므로, 제 2공간부(120)에서 역세척수가 하강한 만큼 제 1공간부(110)의 수위가 제 1공간부(110)의 상부까지 상승할 수 있다.

마지막으로 도 9에 도시된 바와 같이 수조(10)의 압력을 유지시킨 상태에서 수조(10)에 존재하는 역세척수 즉 역세 후 정체된 정체수는 상기 정체수배출공간(130)으로 포집되며, 제어부가 배출펌프(70)를 작동시켜 이물질을 포함한 정체수가 외부로 배출될 수 있도록 한다.

그리고 여과 및 역세가 완료된 이후에는 평상시 지하수 등 불명수가 유입되는 지역일 경우 유입관(20) 및 유출관(30)의 유입개폐밸브(21)와 유출개폐밸브(31)를 폐쇄시켜 불필요한 불명수의 유입이 차단되게 유지한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10 : 수조 20 : 유입관
21 : 유입개폐밸브 30 : 유출관
31 : 유출개폐밸브 40 : 여재층
50 : 공기주입부 60 : 잉여공기배관
70 : 배출펌프 100 : 수직벽
110 : 제 1공간부 120 : 제 2공간부
130 : 정체수배출공간 510 : 제 1공기주입관
511 : 제 1개폐밸브 520 : 제 2공기주입관
521 : 제 2개폐밸브 530 : 공기배출관
531 : 제 3개폐밸브 700 : 배출관

Claims (6)

1. 유입개폐밸브가 장착되는 유입관과 유출개폐밸브가 장착되는 유출관이 각각 일측과 타측에 연통되며, 하부의 일정 구간이 개구되는 수직벽이 설치되어 내부공간이 유입관에 연통되는 제 1공간부와 유출관에 연통되는 제 2공간부로 구획되는 수조;
   상기 제 2공간부에서 상기 유출관보다 낮은 위치에 설치되는 여재층; 및
   강우 여부를 감지하고 강우시 상기 유입개폐밸브와 유출개폐밸브에 대한 개폐작동을 제어하여 초기 우수의 유입과 여재층을 통과하여 여과된 우수가 배출되게 하며, 강우 종료 이후 상기 수조의 제 1공간부와 제 2공간부에 선택적으로 압축공기를 주입 또는 배출하여 수조에 정체된 정체수에 대하여 제 1공간부와 제 2공간부 간 수위차를 발생시켜 상기 여재층을 역세시키는 역세수단;을 포함하고,
   상기 역세수단은,
   압축공기를 주입하기 위한 공기주입부;
   제 1개폐밸브가 장착되고 상기 공기주입부의 압축공기를 상기 제 1공간부로 이동시키는 제 1공기주입관;
   제 2개폐밸브가 장착되고 상기 공기주입부의 압축공기를 상기 제 2공간부로 이동시키는 제 2공기주입관;
   제 3개폐밸브가 장착되고 일단이 상기 제 2공기주입관에 연결되며 타단이 외부로 노출되는 공기배출관; 및
   강우 종료 시 상기 유입개폐밸브와 유출개폐밸브를 폐쇄시킨 상태에서 상기 공기주입부가 작동되게 하면서 상기 제 1개폐밸브와 제 3개폐밸브를 개방시키고 제 2개폐밸브를 폐쇄시켜 수조의 정체수가 제 2공간부에서 여재층보다 높은 수위를 갖도록 하여 역세척수를 확보한 후, 상기 공기주입부의 작동을 중지시키고 상기 유출개폐밸브와 제 1개폐밸브 및 제 2개폐밸브를 폐쇄시킨 상태에서 상기 유입개폐밸브와 제 3개폐밸브를 개방시켜 상기 제 2공간부에 기조성된 압력이 대기 압력을 갖도록 하여 역세척수에 의한 수압으로 상기 여재층의 역세가 실시되게 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염 여과장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 수조는,
   상기 제 2공간부에서 상기 유출관보다 낮은 위치에 설치되고 복수의 통공이 형성되는 제 1그레이팅판과, 상기 제 2공간부에서 상기 제 1그레이팅판의 하부에 이격 설치되며 복수의 통공이 형성되는 제 2그레이팅판을 더 포함하고,
   상기 여재층은,
   부유식 재질을 가지는 복수의 부상여재에 의해 형성되며 상기 제 1그레이팅판과 제 2그레이팅판 사이에 형성되는 공간에 마련되어 수위 변화에 따라 승강되는 것을 특징으로 하는 비점오염 여과장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제 1공간부에서 일단이 상기 수직벽의 상단을 관통하여 제 2공간부에 연통되고, 타단이 상기 수직벽의 하단보다 상대적으로 높은 위치에 노출되도록 구성되며, 제 2공간부와 연통된 끝단에는 제 2공간부의 공기가 제 1공간으로 유출되는 것을 방지하기 위한 역지변이 설치되는 잉여공기배관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염 여과장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   강우 여부를 감지하고 강우 종료 후 설정된 제 1시간 동안 상기 유입개폐밸브와 유출개폐밸브를 폐쇄시키고, 상기 제 1개폐밸브와 제 2개폐밸브 및 제 3개폐밸브를 페쇄시켜 상기 수조의 내부공간에 정체된 정체수를 침전시킨 후, 상기 여재층에 대한 역세 과정이 실시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 비점오염 여과장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 여재층에 대한 역세 과정 중 또는 직후, 설정된 제 2시간 동안 상기 공기주입부를 작동시킨 상태에서 상기 유입개폐밸브와 제 2개폐밸브를 개방시키고 상기 유출개폐밸브와 제 1개폐밸브 및 제 3개폐밸브를 폐쇄시켜 압축공기에 의한 여재층의 기세척이 실시되면서 상기 제 2공간부의 역세척수가 제 1공간부로 이동되게 하는 것을 특징으로 하는 비점오염 여과장치.

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