KR20020060501A - The Lake or Stream Water Quality Control Systems with using Filteration Bed - Google Patents
The Lake or Stream Water Quality Control Systems with using Filteration Bed Download PDFInfo
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Abstract
Description
본 발명은 호수와 하천등 수계의 정화에 관한 것으로, 호수 또는 하천등의오염수를 그 수변지역에 설치된 여과상으로 여과하여 다시 호수나 하천으로 재유입시킴으로써 호수 또는 하천수질을 정화하거나, 초기우수를 정화시킨 후에 호수나 하천으로 유입되도록 하여 호수나 하천의 수질오염을 예방하고, 아울러 여과상의 표토층에 식재된 식물 또는 여과상에서 증식하는 미생물의 대사작용에 의해 여과된 유기물을 분해하고 여과상의 공극을 재생시킴으로써 여과능력을 유지하게 하는 오염수계 정화시스템에 관한 것이다.The present invention relates to the purification of water systems such as lakes and streams, and to clean the lake or river water quality by filtering the contaminated water such as lakes or streams in a filter bed installed in the waterfront area and re-introduced into the lake or rivers, or the initial excellent After purifying the water, it is allowed to flow into the lake or river to prevent water pollution of the lake or river, and also to decompose the filtered organic matter by metabolism of microorganisms growing in the filter topsoil or microorganisms growing on the filter bed, The present invention relates to a contaminated water purification system that maintains filtration capacity by regeneration.
생활계 하수와 산업폐수를 차집하여 처리하는 하수도시설이 지속적으로 확대보급되고 있어 하천과 호수 및 해양등의 오염이 개선되고 있다. 그러나 차집이 이루어지지 않는 미처리구역에서 발생되는 하수와 차집관로에서의 누수 및 비점오염원에서의 오염물질의 유입으로 인하여 대부분의 하천수질은 충분히 개선되지 못한 상태이다.As sewage facilities that collect and treat domestic sewage and industrial wastewater are continuously expanded and distributed, pollution of rivers, lakes, and oceans is being improved. However, most of the river water quality has not been sufficiently improved due to leakage of sewage and drainage pipes from untreated areas and inflow of pollutants from nonpoint sources.
하천과 호수의 수질개선방법에는 오염물질의 수계유입을 차단하는 방법과 이미 오염된 수계를 직접 정화하는 방법으로 분류할 수 있다. 그중 오염수계를 직접 정화하는 방법 및 장치로, 종래에는 포기장치를 설치하거나 하천에 낙차가 발생되도록 하여 용존산소농도를 높혀서 자정능력을 증대시키는 방법과 하천의 측면부지 또는 바닥에 일정한 저류공간을 구획하고 이 공간에는 쇄석을 충전하여 쇄석에 부착증식되는 생물막의 분해능력을 이용하여 유기성오염물질을 제거하였다.The water quality improvement methods for streams and lakes can be classified into the method of blocking the inflow of pollutants and the method of directly purifying the already polluted water system. Among them, a method and apparatus for directly purifying a contaminated water system, conventionally, aeration apparatus or a method of increasing the dissolved oxygen concentration by increasing the dissolved oxygen concentration by causing a drop in a river, and dividing a constant storage space on the side surface or the bottom of the stream. This space was filled with crushed stone to remove organic pollutants by using the decomposition ability of biofilms attached to the crushed stone.
그러나 포기장치에 의한 산소공급은 용존산소를 공급하여 자정능력을 증대시키는데 국한되며, 종래의 쇄석을 적층하는 침적형 생물막증식방법으로는 유기물농도가 낮은 하천 및 호수에서는 생물막의 유지가 어렵고, 유량부하가 크기 때문에소요체적이 큰데 비하여 공간을 크게 차지하는 쇄석에 의하여 대부분의 반응조 용량이 잠식되므로 실제의 반응시간은 구조물의 용량에 비교하여 매우 짧고 비효율적이며 생물막이 부착증식될 수 있는 표면적이 작고, 주로 유기성오염물질의 제거에 국한되므로 실효성에 문제가 있었다.However, the oxygen supply by the aeration device is limited to increase the self-cleaning ability by supplying dissolved oxygen, and it is difficult to maintain the biofilm in rivers and lakes with low organic concentration by the deposition biofilm growth method of laminating crushed stone. Due to its large volume, most of the reactor's capacity is encroached by crushed stone, which occupies a large space, so the actual reaction time is very short and inefficient compared to the structure's capacity. There was a problem in effectiveness as it was limited to the removal of contaminants.
이에 본 발명은 종래의 하천 또는 호수의 수질개선 방법 또는 시설들이 가진 제 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 특히 여과상의 여과기능에 의하여 호수 또는 하천수질을 정화하거나 초기우수를 정화시키고 미생물 또는 피복식물의 대사작용에 의하여 상기 여과상이 재생될 수 있도록 하는 오염수계 정화시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is designed to solve the problems of the conventional method or facilities for improving the quality of rivers or lakes, in particular, by the filtration function of filtration to clean up the lake or river water quality or to purify the initial excellent water and microorganisms or coating plants It is an object of the present invention to provide a contaminated water purification system that allows the filter phase to be regenerated by metabolism.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오염수계 정화시스템은 하천이나 호수의 수변지역에 여과재 또는 생물막접촉재를 적층하여 이루어진 여과상을 설치하고, 호수의 물을 인수하여 여과상을 통과시키는 방법으로 구성된다.Contaminated water purification system of the present invention for achieving the above object is installed by the filter bed made by stacking the filter medium or biofilm contact material in the waterfront area of the river or lake, it consists of a method of taking over the water of the lake and passing the filter bed do.
또한 본 발명은 오염도가 높은 초기 우수가 여과상을 통과하여 정화된 후에 호수 또는 하천으로 유입되도록 하므로써 수계에 오염물질 유입량을 감소시킬 수 있다. 우기에 즈음하여 건조상태인 여과상에 초기우수가 유입하게 되면 여과상이 포화습윤상태에 도달하게 되므로 오염도가 낮은 후기 우수는 여과상으로 잘 스며들지 못하고 수계로 직접 유입하게 된다. 이에 따라 여과상에는 유량부하가 감소 되고 오염도가 큰 초기우수의 여과상 체류시간 즉, 유기성 오염물질들이 분해될 수 있는 시간이 길어질 수 있게 된다.In addition, the present invention can reduce the influx of pollutants into the water system by allowing the initial rainwater with a high degree of pollution to enter the lake or river after being purified through the filter bed. When the initial rainwater flows into the dry filter phase during the rainy season, the filter phase reaches the saturated wet state, so that the late rainwater with low pollution level does not penetrate into the filter phase and flows directly into the water system. As a result, the flow load is reduced in the filter bed, and the residence time of the filter medium having a high degree of pollution, that is, the time to decompose organic contaminants, can be increased.
여과상의 공극을 재생하고 오염물질의 분해 또는 흡수가 촉진될 수 있도록 착근심도가 깊은 식물을 선별하여 식재하거나 분해능력이 우수한 선별된 미생물을 여과상에 식종(Seeding)할 수도 있다. 또한 상기 여과상의 재생을 촉진할 수 있도록 내부에는 유공관을 매설하고 통기관(Air Vent) 을 설치하여 여과상의 내부에 공기를 공급하여 호기성으로 유지되도록 한다.In order to regenerate the pores on the filter and to promote the decomposition or absorption of contaminants, plants with deep working depth may be selected for planting or seeding the selected microorganisms having excellent degradability on the filter. In addition, to facilitate the regeneration of the filter phase by embedding a hollow pipe inside the air vent (Air Vent) is installed to supply air to the inside of the filter bed to maintain aerobic.
도 1은 본 발명에 따른 오염수계 정화시스템의 제1실시예에 대한 개략단면도,1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a contaminated water purification system according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 오염수계 정화시스템의 제2실시예에 대한 개략단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a contaminated water purification system according to the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of code about main part of drawing ※
1 : 모래층 2, 2' : 자갈층1: Sand layer 2, 2 ': Gravel layer
3 : 표토층 4 : 피복 식물3: topsoil layer 4: covering plant
5 : 불투수층 11 : 도수관5: impermeable layer 11: water pipe
12 : 펌프정 13 : 펌프12: pump well 13: pump
14 : 착수정 15a, 15b : 유공관14: Initiation boat 15a, 15b: Merit pipe
16,17 : 통기관16,17: vent pipe
이하, 본 발명에 따른 오염수계 정화시스템에 관한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the contaminated water purification system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 오염수계 정화시스템의 제1실시예의 단면도로, 주로 오염수계를 직접 정화시키는 것에 관한 것이다.1 is a cross-sectional view of the first embodiment of the polluted water purification system according to the present invention, and mainly relates to the direct purification of the polluted water system.
도 1에 따른 오염수계 정화시스템은, 호수나 하천등의 수변지역에 모래, 목탄등의 여과재, 또는 락(lock), 합성수지재 사출물등으로 이루어진 생물막접촉재를 적층하여 구성된 여과상 시설과, 도수관(11)을 통하여 펌프정(12)에 유입된 호수나 하천의 물을 펌프(13)로 펌핑하여 분배수단을 통하여 상기 여과상의 상층으로 분배하고, 분배수단을 통하여 여과상의 상층으로 분배된 물이 여과상을 통과하면서 오염물질들이 여과상의 흡착, 여과작용에 의하여 제거되며 여과상을 거치면서 여과된 물이 집수수단에 의하여 모아져서 다시 호수나 하천으로 재유입시키는 일련의 과정들로 구성된다.The polluted water purification system according to FIG. 1 includes a filter bed facility configured by stacking a biofilm contact material made of a filter material such as sand, charcoal, or a lock or a synthetic resin material in a waterfront area such as a lake or a river, and a water pipe. The water of the lake or the river introduced into the pump well 12 through the pump 11 is pumped by the pump 13 and distributed to the upper layer of the filtration through the distribution means, and the water distributed to the upper layer of the filtration through the distribution means As it passes through the filter bed, contaminants are removed by the adsorption and filtration of the filter bed, and the filtered water is collected by the collecting means and collected back into the lake or stream.
여기서 상기 분배수단과 집수수단은 다수개의 유공관, 토관으로 구성하거나 또는, 나무다발, 자갈층, 쇄석층으로 구성할 수 있다. 견고한 재질의 유공관(15a,15b)으로 구성하는 것이 내구성이 크고 잘 폐쇄되지 않으며 분배와 집수의 신뢰성이 우수하다. 특히 상기 분배수단은 도 1의 실시예에서와 같이 긴 구형(矩形)의 수로형태의 착수정(14)에 다수개의 유공관(15a)을 연결하여 구성하게 되면 넓은 면적의 여과상에도 많은 유량을 균일하게 분배할 수 있게 되므로 바람직하다. 또한 여과상이 소규모인 경우에는 상기 도수관과 펌프정을 생략하고 수계에 펌프를 설치하여 직접 분배수단으로 유입시키기도 한다. 특히 호수와 달리 하천에서는 지형에 따라 형성되는 자연적인 낙차를 이용하여 상류의 수위가 높은 하천수를 도수하여 하류측의 수변지역에 설치된 여과상으로 자연유하에 의하여 유입시키게 되면 별도의 펌프와 동력이 소요되지 않고 경제적이다.Here, the distribution means and the collecting means may be composed of a plurality of perforated pipes, earth pipes, or may be composed of a wooden bundle, gravel layer, crushed stone layer. The construction of the perforated pipes 15a and 15b made of solid material is durable and does not close well, and the distribution and catchment reliability is excellent. In particular, when the distribution means is configured by connecting a plurality of perforated pipes 15a to the long spherical water channel 14 as in the embodiment of FIG. It is preferable because it becomes possible to dispense. In addition, when the filter bed is small, the water pipe and the pump well may be omitted and a pump may be installed in the water system to directly flow into the distribution means. In particular, unlike lakes, rivers use natural drops that are formed according to the terrain, and the rivers with high upstream water are used to infiltrate the filtration bed installed in the downstream waterside area. It is not economical.
또한, 혐기성조건보다는 호기성조건에서 미생물의 분해작용이 활발하게 이루어지게 된다. 따라서 상기 여과상의 내부에는 통기용 유공관을 매설하고 대기와 연통되도록 하는 통기관(Air-Vent)을 설치하거나, 또는 상기 분배수단 또는 집수수단등에 통기관(16)을 대기와 연결되도록 설치하여 여과상에 공기가 공급되고 호기성으로 유지되도록 하므로써 여과상의 재생을 촉진시킬 수 있다.In addition, the decomposition of the microorganism is actively performed under aerobic conditions rather than anaerobic conditions. Therefore, inside the filter bed, an air-vent installed to bury air pipes for ventilation and communicate with the air, or install the air-pipe 16 to the air in the filter by distributing or collecting water. The regeneration of the filtration phase can be promoted by ensuring that is supplied and kept aerobic.
또한, 본 발명은 여과상의 표층에 잔디,관목 또는 농작물등과 같은 피복식물(4)을 식재하여 식물들의 대사작용에 의해 영양염류가 이용 및 제거되고 뿌리의 활동에 의하여 여과상의 공극이 재생되도록 한다. 특히 상기 통기관, 분배수단 또는 착수정을 통하여 분해능력이 우수한 미생물을 주기적으로 상기 여과상의 내부에 식종하므로서 여과상에 포집된 유기물의 분해속도를 증가시킬 수 있게 된다.In addition, the present invention by planting the cover plant (4), such as grass, shrub or crops on the surface of the filter bed, the nutrients are used and removed by the metabolism of the plants, and the filter pores are regenerated by the root activity. . In particular, the microorganisms having excellent degradability can be periodically planted inside the filter bed through the vent pipe, the distribution means, or the water well, so that the decomposition rate of the organic matter collected on the filter can be increased.
이 실시예에서의 여과상은 하부 자갈층(2'), 모래층(2), 상부 자갈층(2)으로 구성하되, 하부 자갈층(2')의 아래에는 콘크리트, 점토 또는 합성수지재 시트등으로 이루어진 불투수층(5)을 설치하여 여과수가 여과상 하부로 누설되지 않도록 할 수 있다.The filter bed in this embodiment is composed of a lower gravel layer 2 ', a sand layer 2, an upper gravel layer 2, and an impermeable layer 5 made of concrete, clay, or synthetic resin sheet under the lower gravel layer 2'. ) Can be installed to prevent the filtered water from leaking into the lower part of the filter.
그리고 상기 여과상의 상층에 설치되는 분배수단이 다수개의 유공관으로 구성되는 경우 구형(矩形)의 수로형태인 착수정(14)을 구비하고, 상기 착수정으로 인수된 물이 여과상 내부로 흘러들어갈 수 있도록 일단이 착수정에 연통되고 측벽에 다수의 분배구멍이 형성된 다수개의 유공관(15a)을 동일 수위로 설치하므로서 넓은 면적에 많은 유량을 균등하게 분배할 수 있게 된다. 그리고 상기 여과상의 하층에 설치되는 집수수단은 여과상에서 여과된 물을 집수하여 호수나 하천으로 유입시킬 수 있도록 일단이 호수나 하천쪽으로 노출되고 측벽에 다수의 구멍이 형성된 구조의 유공관(15b)으로 구성되는 것이 바람직하다.And when the distribution means installed in the upper layer of the filter is composed of a plurality of perforated pipes provided with a landing well 14 in the form of a spherical waterway, so that the water taken over by the landing well flows into the filter bed once By installing a plurality of perforated pipes 15a communicating with the impingement well and having a plurality of distribution holes formed on the sidewalls at the same water level, it is possible to distribute a large amount of flow rates evenly over a large area. In addition, the collecting means installed in the lower layer of the filter is composed of a perforated tube (15b) of the structure that is exposed to the lake or river one end is a plurality of holes formed in the side wall so that the water filtered in the filter can be collected into the lake or river It is desirable to be.
또한 상기 여과상은 여과재만으로 적층되는 경우 습윤상태에서 붕괴(Sliding)의 우려가 크므로 여과재와 망상의 부직포 또는 직포를 함께 적층하여 붕괴되지 않도록 하는 것이 바람직하다.In addition, when the filter phase is laminated with only the filter medium, there is a high risk of sliding in the wet state, so it is preferable that the filter medium and the mesh nonwoven or woven fabric are laminated together so as not to collapse.
상기 도 1의 시스템에서도 상기 착수정등에 초기우수를 유입하게 되면 오염수계를 직접 정화시킬 수 있을 뿐아니라 초기우수의 정화에 의한 오염물질의 유입량도 감소시킬 수 있게 된다.In the system of FIG. 1, when the initial rainwater is introduced into the water well, the polluted water system can be directly purified, as well as the inflow of pollutants due to the purification of the initial rainwater can be reduced.
도 2는 본 발명에 따른 오염수계 정화시스템의 제2실시예의 단면도로 수계에 유입되는 오염량을 감소시킬수 있다.Figure 2 is a cross-sectional view of a second embodiment of the polluted water purification system according to the present invention can reduce the amount of contamination introduced into the water system.
도 2에 따른 오염수계 정화시스템은 우수가 하천이나 호수로 유입되기 전에 표토층(3), 상부 자갈층(2'), 모래층(1), 하부자갈층(2')을 차례로 거치면서 여과된 후 유공관(15b)등으로 구성된 집수수단을 통하여 하천으로 유입됨으로써 우수에 포함된 오염물질에 의한 수계의 오염을 저감할 수 있다. 지표면을 따라 유하하여 하천과 호수로 유입되는 초기우수등이 여과상의 내부로 잘 스며들 수 있도록 상기 여과상의 표면 또는 표면의 일부에는 자갈, 모래 또는 물이 지하로 스며들 수 있는 투수콘등과 같은 다공성의 재질로 구성할 수 있다. 그리고 상기 유공관등에 통기관(17)을 대기와 연결되도록 설치하여 여과상에 공기가 공급되고 호기성으로 유지되도록 하므로써 여과상의 재생을 촉진시킬 수 있음은 제1실시예와 동일하다.The polluted water purification system according to FIG. 2 is filtered through a topsoil layer (3), an upper gravel layer (2 '), a sand layer (1), and a lower gravel layer (2') before rainwater flows into a river or a lake. 15b) can be introduced into the river through the water collecting means composed of water, etc., to reduce the pollution of the water system by the pollutants contained in the rainwater. The surface of the filter or a part of the surface, such as a pitcher cone, which can penetrate gravel, sand or water so that the initial rainwater flowing down the surface and flowing into the river and the lake can penetrate the inside of the filter well. It can be made of a porous material. And it is the same as the first embodiment that the vent pipe 17 is installed in the perforated pipe so as to be connected to the atmosphere so that the air is supplied to the filtration tube and maintained in aerobic manner.
또한 하수 또는 오수를 상기 제1 또는 제2의 실시예에 의한 여과상에 통과시키고 정화하여 호수나 하천의 유지용수로 이용하게 되면 갈수기에도 건천화를 방지할 수 있게 되어 바람직하다.In addition, if the sewage or sewage is passed through the filtration phase according to the first or second embodiment and purified to be used as the water for maintenance of the lake or river, it is preferable to prevent dry water in the dry season.
본 발명에 따른 오염수계 정화시스템을 이용하게 되면 다음과 같은 효과가 기대된다.When the contaminated water purification system according to the present invention is used, the following effects are expected.
① 호소와 하천주변의 불모지 또는 고수부지를 이용하여 경제적이며 효과적인 수질정화시스템을 채택할 수 있다.① It is possible to adopt economic and effective water purification system by using wasteland or coriander site around appeal and river.
② 호수와 하천의 수변지역에 여과상을 축조하고 하수나 오수를 정화하여 수계의 유지용수로 이용할 수 있게 된다. 수변지역의 넓은 불모지를 이용하게 되면 단위면적당 오염부하량이 경미하게 되므로 오염도가 높은 하폐수도 청정수로 충분히 정화할 수 있게 된다.② It will be possible to build a filter bed in the lake and river waterfront area, and to use the water for maintenance of water system by purifying sewage or sewage. The use of a large wasteland in the waterfront area results in a small pollutant load per unit area, so that the highly polluted sewage water can be sufficiently purified with clean water.
③ 하천에서는 자갈과 모래를 쉽게 채취할 수 있으므로 여과상 축조를 위한 재료의 조달이 용이하다.③ Since gravel and sand can be easily collected from rivers, it is easy to procure materials for filtration.
④ 여과상에 증식하는 미생물과 표토층에 식재된 식물의 대사작용에 의하여 여과능력을 장시간 지속시킬 수 있다.④ By the metabolic action of microorganisms growing on the filter bed and plants planted in the topsoil layer, the filtering capacity can be maintained for a long time.
⑤ 표토층에 농작물, 과수조경용수를 재배하면 시비량(施肥量)을 줄일수 있어 저비용에 농작물등의 수확에 의한 경제적 실익을 구할 수 있다.⑤ Planting crops and orchard landscaping water on topsoil can reduce fertilization, so economic benefits from harvesting crops can be obtained at low cost.
⑥ 식생의 재배에 의하여 호안, 제방의 붕괴를 방지할 수 있고 경관이 개선된다.⑥ By the cultivation of vegetation can prevent the collapse of shores and banks and improve the landscape.
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