KR20060104129A - 강우유출수를 비롯한 오염수 처리를 위한 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천의 제방사면에 설치되어 강우유출수에 포함된 오염물질을 1차 정화처리하는 사면 수처리부와, 하천의 둔치에 설치되어 2차 정화처리하여 방류하는 평면 수처리부로 구성되며, 사면 수처리부 및 평면 수처리부가 오염물질을 정화처리하는 다수개의 다공성 여재와, 다공성 여재의 상부에 탈부착 가능하게 설치되어 식생을 식재하는 다수개의 식생포트를 갖도록 구성된다. 따라서 본 발명은 하천으로 방류되는 강우유출수를 비롯한 다양한 오염수를 다공성 여재에 의한 여과 및 흡착, 여재 표면 및 다공질 내에 부착, 서식하는 미생물에 의한 섭취, 및 식생 뿌리의 흡수를 통해 정화함으로써, 자연생태를 보호함은 물론 주민들에게 친환경 공간을 제공하는 효과가 있다.

Description

강우유출수를 비롯한 오염수 처리를 위한 수처리시스템{Water treatment system to purify the polluted water including the storm water runoff}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 강우유출수를 비롯한 오염수 처리를 위한 수처리시스템의 공정 블록도이고,

도 2는 도 1에 나타낸 수처리시스템을 제방사면 및 둔치에 적용한 상태를 도시한 개략도이고,

도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 수처리시스템의 구성관계를 도시한 평면도 및 단면도이고,

도 5는 도 3에 도시된 사면 수처리부를 구성하는 모듈의 일례를 도시한 사시도이고,

도 6은 도 3에 도시된 사면 수처리부를 구성하는 식생포트의 일례를 도시한 사시도이고,

도 7은 도 6에 도시된 식생포트로 수분을 공급하는 개념의 수관을 도시한 개략도이고,

도 8은 도 3에 도시된 사면 수처리부에 적용되는 슬러지 배출배관 및 역세배관의 구성관계를 나타낸 개념도이고,

도 9는 도 3에 도시된 평면 수처리부를 구성하는 식생포트의 일례를 도시한 사시도이고,

도 10은 도 3에 도시된 평면 수처리부에 적용되는 여재의 충진 형태의 일례를 도시한 단면도이며,

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강우유출수를 비롯한 오염수 처리를 위한 수처리시스템의 개념도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

300 : 사면 수처리부 340 : 사면 접촉조

341 : 육각형 모듈 342, 421 : 다공성 여재

343, 422 : 식생포트 344 : 수관

400 : 평면 수처리부 420 : 평면 접촉조

423 : 침전호퍼 450 : 인공습지

본 발명은 하천의 제방사면 및 둔치를 활용한 수처리시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 강우유출수(비점오염물질), 합류식 하수관거 월류수(CSOs ; Combined Sewer Overflows), 오염하천수, 농업배수, 가정하수 등 하천으로 방류되는 다양한 오염수를 다공성 여재에 의한 여과 및 흡착, 여재 표면 및 다공질 내에 부착, 서식하는 미생물에 의한 섭취, 및 식생 뿌리의 흡수를 통해 정화하는 수처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 오염물질은 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수 등과 같이 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원(點汚染源)으로부터 배출되는 점오염물질과, 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)으로부터 배출되는 비점오염물질로 나눌 수 있다.

상기와 같은 오염원으로부터 배출되는 오염물질로는 중금속, 병원성 미생물, 유기화합물, 방사성물질, 유독물질 및 기타 염류 등 매우 다양한 형태로 분포되어 있다.

이러한 오염물질들은 통상 강우시에 빗물에 쓸려 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 흘러 들어가게 되어 수질오염을 야기 시킴은 물론, 이로 인한 생태계의 파괴와 함께 최종적으로는 인간에게까지 매우 큰 폐해를 주게 된다.

한편, 상기 오염물질 가운데 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염물질의 경우에는 가정이나 공장, 축산농가 등에 별도의 정화장치나 폐수처리시설이 설치되어 오염물질의 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물질의 경우에는 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 강우시 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기 시키는 주원인이 되고 있다.

그래서 종래에는 강우유출수에 포함된 오염물질을 정화처리하기 위해 장치형 설비나 단순 저류형 시설을 이용하고 있으나, 그 처리비용에 비해 처리효율이 떨어지고, 정기적인 시스템의 교체를 필요로 하는 등 추가적인 비용이 소모되는 단점이 있었다. 또한, 종래의 설비는 그 시설에 비하여 처리의 안정성과 효율성에 한계를 대부분 가지고 있어, 주로 대형건축물, 도로, 주차장 등의 매우 한정된 장소에서 시범적으로 운영되어 아직까지 그 효용성이 미미하고, 하천으로 유입되는 다양한 오염원을 지닌 강우유출수를 처리하기에는 한계를 지니고 있다.

또한, 종래에는 일부 정화시설을 하천변에 설치하여 수처리하고 있다. 그러나 이러한 정화시설은 하천변의 표면을 걷어내고 그 곳에 정화기능을 하도록 자갈층, 모래층 등을 적층하여 구성하기 때문에 다양한 오염원에 대하여 이용될 수 없는 제한성을 지니고 있을 뿐만 아니라, 홍수시 처리시설이 침수되거나 접촉여재(자갈층, 모래층) 등이 토사에 의해 폐쇄되는 문제점이 있다. 또한, 상부에 복토 후 대부분 잔디 등의 단일 식생으로 단일 생태계를 조성하기 때문에 하천 생태계와 조화를 이루지 못하고, 육상 생태계와의 단절을 초래하고 있다. 이렇게 단일 생태계로 조성된 지역은 홍수시 과다한 침식이 발생하고 토양 침식물에 의한 퇴적, 세굴 등이 발생하여 구간별 보수가 필요할 뿐만 아니라, 인근 주민들에게 산책로 등의 친수적인 공간으로 이용이 제한될 수밖에 없는 문제점을 내포하고 있다.

대한민국 실용신안등록출원 제2004-21160호에는 그 고안의 명칭이 "하천수, 호소수, 하폐수처리장의 방류수 처리를 위한 복류식 정화장치"에 대해 기술되어 있다. 이 기술은 하천의 둔치 일부분을 굴착한 후 그 곳에 정화처리를 위한 여러 층 을 적층 구성하여 그 곳을 거쳐 정화된 처리수가 지표를 따라 유동하여 하천 등으로 방류되도록 구성되어 있다. 그러나 이 기술 또한 상기와 동일한 문제점을 지니고 있다.

현재 개발되고 있거나 적용되고 있는 대부분의 강우유출수(비점오염물질) 처리시설은 강우시에만 한정적으로 사용되는 한계를 지니고 있으며, 기존 하천수를 직접 정화하는 시설의 경우에는 강우시에 처리시설의 정상적인 가동이 불가한 실정으로 그 사용용도가 한계성을 지니고 있다.

따라서 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하천의 제방사면 및 둔치에 시공하여 하천으로 방류되는 다양한 오염수를 다공성 여재에 의한 여과 및 흡착, 여재 표면 및 다공질 내에 부착, 서식하는 미생물에 의한 섭취, 및 식생 뿌리의 흡수를 통해 정화함으로써, 자연생태를 보호함은 물론 주민들에게 친환경 공간을 제공하는 수처리시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하천의 제방사면에 설치되어 유입부를 통해 유입되는 유출수에 포함된 오염물질을 정화처리하는 수처리시스템으로서, 유출수를 순차적으로 제방사면의 하부로 유동시키면서 정화처리하는 사면 접촉조를 포함하며, 사면 접촉조는 유출수가 유동하는 다수개의 유동구멍과 슬러지가 배출되는 배출구멍을 구비하며, 상호간에 접하는 유동구멍끼리 서로 연통하도록 제방사면을 따라 상호간에 밀착되어 유출수가 제방사면의 하부로 순차적으로 유동가능하게 배열된 다수개의 다각형 모듈과, 다각형 모듈의 내부에 각각 충진되어 유출수에 포함된 오염물질을 정화처리하는 다수개의 여재, 및 다각형 모듈의 상부에 탈부착 가능하게 설치되어 식생을 식재하는 다수개의 식생포트를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명은 하천의 제방사면에 설치되어 유입부를 통해 유입되는 유출수에 포함된 오염물질을 1차 정화처리하는 사면 수처리부와, 하천의 둔치에 설치되어 상기 사면 수처리부에 의해 1차 정화처리된 유출수를 2차 정화처리하여 방류하는 평면 수처리부를 포함하는 수처리시스템으로서, 사면 수처리부가 상기와 같은 사면 접촉조를 포함하여 구성된다.

본 발명은 강우시에는 강우유출수를 처리시설로 유입시켜 정화하고, 강우유출수가 발생되지 않는 비강우시에는 오염된 하천수 혹은 노천배수 등 오염수를 처리시설로 유입시켜 정화하도록 구성된다. 즉, 평상시에는 오염된 하천수 등을 정화하고, 강우시에는 초기강우 오염물질을 정화하도록 구성된다.

특히, 본 발명은 상부에 식생의 활착 및 지지를 강화시키며 토양의 흘러내림과 씻김을 예방하는 식생포트를 설치하여, 수처리조 내부를 홍수에 의한 영향으로부터 철저히 배제시켜 침수와 미세한 토양 침식물에 의한 여재 공극의 폐쇄가 일어나지 않도록 구성된다. 또한, 본 발명의 사면 수처리부는 안정적인 구조와 하중의 분산을 유도할 수 있도록 육각형 형태의 모듈로 구성하고, 사면 수처리부와 평면 수처리부 상부에는 식생포트를 통해 다양한 자연식생을 식재할 수 있도록 구성함으로써, 인근 주민들에게 시각적으로 안정감을 부여하고 건강한 생태계로 복원할 수 있다.

또한, 본 발명은 기존의 하천의 제방사면에 설치되는 식생 호안블록과 같이 협소한 면적으로 인해 다양한 수종의 식재가 어려운 단점과 식생이 안전히 활착되지 않은 도입초기 및 갈수기에 수분부족 현상으로 고사되는 현상을 방지할 수 있도록 구성된다. 즉, 본 발명은 식생포트와 여재 사이에 수관을 도입하여 모세관 현상에 의해 수분을 식생포트의 토양에 지속적으로 공급함과 더불어, 식생포트에 조성된 식생의 뿌리가 수관을 따라 하부의 여재 사이로 자연스럽게 타고 내려갈 수 있어 수중의 영양염류를 원활하게 제거할 수 있도록 구성된다.

또한, 하천주변에 시설물을 설치할 경우, 홍수소통을 저해하는 문제점과 부지확보의 어려움, 나아가 심미적 측면에서 장애요소의 우려가 있으나, 본 발명은 하천의 제방사면 및 둔치의 표층부를 걷어내고 지반 하부에 수처리조를 위치시키고 그 상부에 식생을 조성함으로써, 홍수시 통수단면적의 변화에 전혀 지장이 없으며 지하구조물로 조성되기 때문에 부지확보 및 활용도에도 어려움이 없다. 더불어, 수질정화시 발생할 우려가 있는 불쾌한 냄새 등을 식생포트 내 토양의 미생물에 의해 분해할 수 있으므로 혐오시설에 대한 반감을 사전에 차단할 수 있다.

아래에서, 본 발명에 따른 강우유출수를 비롯한 오염수 처리를 위한 수처리시스템의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 강우유출수를 비롯한 오염수 처리를 위 한 수처리시스템의 공정 블록도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 수처리시스템을 제방사면 및 둔치에 적용한 상태를 도시한 개략도이며, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 수처리시스템의 구성관계를 도시한 평면도 및 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수처리시스템은 강우유출수가 유입되는 유입부(100)와, 하천의 제방사면에 설치되어 강우유출수에 포함된 오염물질을 1차 정화시키는 사면 수처리부(300)와, 하천의 둔치에 설치되어 사면 수처리부(300)에 의해 1차 정화된 강우유출수를 2차 정화시키는 평면 수처리부(400), 및 정화가 완료된 처리수를 하천 등으로 방류하는 유출부(500)로 크게 구성된다.

아래에서는 상기와 같은 구성요소들의 세분적인 구성관계에 대해 구체적으로 살펴보도록 하겠다. 그러나 이러한 각각의 구성요소들에 대한 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 기술된 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 범위가 여기에 한정되는 것은 아니다.

(1) 유입부(100)

본 실시예에 따른 수처리시스템은 강우유출수가 모이는 우수 집수조 혹은 합류식 하수관거의 경우에는 맨홀 등에서 유입부(100)까지 자연 유하식으로 도입될 수 있도록 구성된다. 이 때, 지역적인 특성에 따라 자연 유하식으로 도입이 불가능한 지역에서는 펌프나 송풍기를 이용한 에어 리프트 펌프(air lift-pump) 등을 이용하여 강우유출수가 유입부(100)까지 유입될 수 있도록 구성하면 된다.

또한, 본 실시예에 따른 수처리시스템은 설치되는 지역특성에 따라 비강우시 하천으로 유입되는 지류 및 가정하수, 농업배수 등 처리시설이 위치한 하천수변 근처에 분포하는 여타의 오염수도 유입될 수 있도록 구성할 수 있다.

유입부(100)에는 각종 스크린과 침사지 등 전처리 시설을 두어 강우시 다양한 토지이용 형태에 따라 유입되는 각종 쓰레기나 낙엽, 동식물의 사체 등의 협잡물과, 모래, 실트, 점토 등의 세립자를 배제할 수 있도록 구성할 수 있다.

(2) 사면 수처리부(300)

도 2에 도시된 바와 같이, 협잡물이 제거된 오염수는 하천제방(200)을 관통하여 사면 수처리부(300)로 자연 유하식으로 유입된다. 이 때, 유입관(310)을 따라 유입되는 유입수가 배플(320 ; baffle)을 거쳐 정류된 후 유량 균등조(330)를 통해 후단의 사면 접촉조(340)로 균등 분배 되도록 한다.

본 실시예에 따른 사면 접촉조(340)는 하천의 제방사면에 따라 설치되는 것으로서, 그 상부가 밀폐형으로 구성되어 홍수시에 그 표면을 따라 유동하는 하천수가 내부로 유입될 수 없도록 구성된다. 즉, 사면 접촉조(340)는 제방사면의 표층을 걷어내고 그 하단부에 일정 형태를 갖는 다수개의 육각형 모듈(341)을 안정적으로 배치하여 구성한다. 이 때, 육각형 모듈(341) 대신에 다른 다각형 형태로 구성할 수도 있다. 또한, 육각형 모듈(341)은 구조적 안전성을 고려하여 일정 중량을 갖도록 구성된다. 예를 들어, 육각형 모듈(341)은 콘크리트로 제작된다.

도 5는 도 3에 도시된 사면 수처리부를 구성하는 모듈의 일례를 도시한 사시도이다. 이러한 육각형 모듈(341)은 도 5에 도시된 바와 같이 상부면만 완전 개방 되고 나머지 면들은 폐쇄되는 형태를 갖되 유출수가 유입되고 배출되는 유동구멍(341a)을 갖거나 슬러지가 배출되는 배출구멍(341b)을 갖도록 구성된다. 즉, 육각형 모듈(341)의 측면에는 일정 높이의 상호 대응하는 위치에 각각의 유동구멍(341a)을 갖고, 하면 일측에 배출구멍(341b)을 갖는다. 여기서 유동구멍(341a)을 상호 대응하는 위치에 형성한 것은 육각형 모듈(341)을 서로 간에 밀착시킬 경우 유동구멍(341a)끼리 서로 연통되도록 하기 위해서다. 또한, 유동구멍(341a)을 육각형 모듈(341)의 하부에서 일정 높이에 형성한 것은 유출수에 포함된 입자상 물질 등이 침적되는 공간을 제공하기 위해서다. 그리고 배출구멍(341b)에는 배출관(341c)을 더 결합하여 구성할 수 있다.

본 실시예에 따른 사면 접촉조(340)는 상기와 같은 다수개의 육각형 모듈(341)을 상호간에 밀착시켜 배열하여, 유동구멍(341a)을 통해 육각형 모듈(341)간에 서로 연통되게 배열하되, 배출구멍(341b)이 제방사면의 하부 쪽에 위치하도록 배열한다. 이 때, 육각형 모듈(341)은 제방사면의 면적과 유입수의 성상에 따라 그 크기 및 개수를 조절할 수 있으므로 적정한 체류시간을 제공하여 경제적이고, 고효율 처리가 가능하다.

또한, 본 실시예에 따른 사면 접촉조(340)는 육각형 모듈(341)의 각각에 충진되는 다공성 여재(342)를 포함한다. 다공성 여재(342)는 유입수의 유동이 가능하고 일정 필터링 기능을 가지면 어떠한 형태로 구성하든 무방하다. 따라서 본 발명의 다공성 여재(342)는 현장 상황에 맞는 것을 사용하면 된다.

또한, 본 실시예에 따른 사면 접촉조(340)는 각각의 육각형 모듈(341)의 상 부에 설치되어 자연식생을 식재하는 식생포트(343)를 포함한다. 이러한 식생포트(343)는 다양한 식생을 선택하여 식재할 수 있으므로 본 발명의 수처리시스템의 주변에 거주하는 시민들에게 심리적으로 안정감을 주어 혐오시설물에 대한 거부감을 사전에 차단할 수 있다. 또한, 현장 상황에 맞추어 미리 식생포트(343)에 식생을 생육시켜 현장 적용함으로써 공사 완료 후 곧바로 주변 환경과 조화를 이루도록 할 수 있다.

도 6은 도 3에 도시된 사면 수처리부를 구성하는 식생포트의 일례를 도시한 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 식생포트(343)는 육각형 모듈(341)의 상부에 부착 및 탈착이 가능하도록 구성되며, 운반의 편리성을 위한 운반용 손잡이(343a)가 그 상단에 각각 부착되어 있다. 따라서 운영상 문제가 발생할 경우에는 식생포트(343)를 탈착하여 문제 해결이 가능하고, 필요에 따라 육각형 모듈(341)에 충진된 다공성 여재(342)를 교환하는 통로로 이용할 수 있다. 그리고 식생포트(343)에는 토양을 복토하여 식생의 지지 및 영양분을 공급할 수 있고, 토양 미생물에 의해 운영시 발생되는 각종 냄새 등을 분해할 수 있는 장소로 이용된다.

또한, 본 실시예에 따른 사면 접촉조(340)는 여름철이나 갈수기 등에 발생되는 수분부족에 따른 식물의 고사를 방지하기 위하여 식생포트(343)의 하부에 다수개의 수관(344)을 연결할 수 있다. 도 7은 도 6에 도시된 식생포트로 수분을 공급하는 개념의 수관을 도시한 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 수관(344)은 식생포트(343)의 하부에 그 일단이 결합되어 타단이 육각형 모듈(341)의 하부를 향 하도록 배치된다. 따라서 식생포트(343) 내에 식재된 식생은 모세관 현상에 의해 수관(344)을 따라 이동하는 수분에 의해 여름철이나 갈수기에도 고사될 우려가 없다. 또한, 수관(344)은 식생포트(343) 내에 활착 증식된 식생의 뿌리가 자연스럽게 하부의 다공성 여재(342)의 사이로 뻗을 수 있도록 하여 수중의 영양염류의 흡수 효율을 높이는 역할도 한다.

본 실시예에 따른 사면 수처리부(300)는 육각형 모듈(341) 속에 충진된 다공성 여재(342)와 오염물질 간의 충돌, 접촉을 통한 침전 및 침강, 그리고 각각의 육각형 모듈(341)에 침전된 슬러지의 배출을 통한 제거, 다공성 여재(342)에 부착된 미생물에 의한 유기물의 분해, 부유물질의 침전에 따른 유기물과 유기성 질소 및 유기성 인의 동시제거, 식생이 안정화 된 후 식물 뿌리를 통한 영양물질의 흡수에 따른 무기질소와 인산염의 제거 등이 가능하다.

또한, 사면 수처리부(300)는 여재를 이용한 오염수 처리기술에서 가장 문제가 되고 있는 여재 막힘 현상을 극복하기 위하여 도 8과 같은 개념으로 사면 접촉조(340)에 슬러지의 배출배관 및 역세배관을 설치할 수 있다. 도 8은 도 3에 도시된 사면 수처리부에 적용되는 슬러지 배출배관 및 역세배관의 구성관계를 나타낸 개념도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 배관은 육각형 모듈(341)의 배출관(341c)에 각각 연통되며, 슬러지의 배출 및 역세를 간단한 밸브조작으로 원활히 수행할 수 있도록 구성된다. 즉, 사면 접촉조(340)는 육각형 모듈(341)의 배출구멍(341b)에 연통되며 개폐밸브(345a)가 설치된 배출배관(345)과, 배출배관(345)에 연통되고 개폐밸브(346a)가 설치된 제1 역세배관(346), 및 제1 역세배관(346)에 물을 공급하 여 역세하는 역세용 펌프를 구비하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 제1 역세배관(346)에 연통되고 개폐밸브(347a)가 설치된 제2 역세배관(347)과, 제2 역세배관(347)에 공기를 공급하여 역세하는 역세용 송풍기를 구비하는 것이다.

따라서 사면 수처리부(300)는 슬러지의 배출상태에 따라 역세용 펌프를 이용한 물에 의한 역세와, 역세용 송풍기를 이용한 공기에 의한 역세 등 현장 상황에 맞는 역세방법을 선택할 수 있도록 구성된다. 이 때, 물에 의한 역세와 공기에 의한 역세를 동시에 수행할 수 있다.

또한, 사면 수처리부(300)는 처리효율을 증대시키고, 설치비와 운영비 등을 감소시키기 위하여 상기와 같은 육각형 모듈(341) 또는 이와 유사한 형태의 모듈에 단계적으로 다공성 여재를 크기에 따라 순차적으로 배치하여 운영할 수 있다. 예를 들어, 다공성 여재(342)가 쇄석인 경우에는 유출수와 가장 먼저 접촉하는 최상단의 육각형 모듈(341)에 가장 굵은 크기의 쇄석(200~150 mm)을 배치하고, 다음에 150~100mm, 100~50mm, 50~25mm 순으로 순차적으로 배치하여 쇄석 사이의 공극을 단계적으로 감소시켜 처리효율을 극대화할 수 있다. 또한, 육각형 모듈(341)에 기능성 여재를 적층하여 특정물질을 선택적으로 제거하도록 구성할 수도 있다.

(3) 평면 수처리부(400)

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 사면 수처리부(300)를 거쳐 1차 정화된 강우유출수는 유입유공조(410)를 통해 균등하게 평면 접촉조(420)로 유입되어 2차 정화된 후 유출유공조(440)를 통해 배출된다. 따라서 평면 접촉조(420)는 다수개 의 다공성 여재(421)가 충진되는 공간과, 다공성 여재(421)의 상부에서 식생포트(422)를 지지할 수 있는 형태로 구성된다. 또한, 충진된 다공성 여재(421)의 하부에 입자상 물질 등의 침전이 용이하도록 구성된 다수개의 침전호퍼(423)를 갖도록 구성된다. 평면 접촉조(420)는 사면 접촉조(340)와 마찬가지로 그 내부에 현장 상황에 적합한 다양한 다공성 여재(421)들이 충진되어 있으며, 상부에는 도 9와 같은 다수개의 식생포트(422)가 설치되어 있다.

도 9는 도 3에 도시된 평면 수처리부를 구성하는 식생포트의 일례를 도시한 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 식생포트(422)는 부착 및 탈착이 가능하도록 구성되며, 운반의 편리성을 위한 운반용 손잡이(422a)가 그 상단에 각각 부착되어 있다. 따라서 식생포트(422)는 평면 접촉조(420)의 내부에 충진되는 다공성 여재(421)를 교환하거나 슬러지를 외부로 배출하는 데 이용될 수 있다. 또한, 식생포트(422)에는 도 7과 같은 형태로 수관이 연결되어 식생포트(422) 내의 식물에 수분을 지속적으로 공급하도록 구성할 수 있다.

평면 접촉조(420)의 면적이 매우 넓은 경우에는 식생포트(422)와 식생포트(422)의 사이에 사람의 이동이 자유로운 통로를 별도로 설치하여 식생관리가 용이하도록 구성할 수 있다. 또한, 평면 접촉조(420)는 역세장치를 설치하여 필요에 따라 역세 및 폭기 기능을 수행할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 평면 접촉조(420)는 현장 상황에 따라 다공성 여재(421)의 충진 형태나 적용 여재의 선택을 가변적으로 행할 수 있다. 즉, 평면 접촉조(420)는 도 10과 같이 그 내부에 다공성 여재(421)를 전량 채우지 않고, 여재와 여재의 사이에 약간의 빈 공간을 두어 유출 수의 흐름이 원활하도록 조절할 수 있다. 이 때, 다공성 여재(421)와 입자성 물질의 충돌을 유도하여 침전이 용이하도록 다공성 여재(421)를 지그재그 형태 등 다양한 방법으로 충진 형태를 변화시켜 운영할 수 있다. 도 10은 도 3에 도시된 평면 수처리부에 적용되는 여재의 충진 형태의 일례를 도시한 단면도이다.

본 실시예에 따른 평면 수처리부(400)는 사면 수처리부(300)와 거의 동일한 방법인, 충진된 다공성 여재(421)와 오염수의 접촉에 따른 침전 및 침강, 다공성 여재(421) 내 미생물에 의한 유기물의 분해, 식생에 의한 영양물질의 제거 등을 통해 오염물질을 제거한다.

평면 수처리부(400)는 평면 접촉조(420)의 하단에 형성되며 입자성 물질들이 원활하게 퇴적될 수 있도록 하부를 향해 좁아지도록 구성된 다수개의 침전호퍼(423)를 설치하고, 이러한 침전호퍼(423)와 연통하는 배출 배관을 설치함으로써 필요시 침전물을 외부로 배출하도록 구성된다. 또한, 평면 접촉조(420)에 역세배관을 적당한 간격으로 설치하여 사면 접촉조(340)와 같은 역세를 수행할 수 있도록 구성할 수 있다.

또한, 평면 수처리부(400)는 별도의 유입부(430)를 갖도록 구성할 수 있다. 이러한 유입부(430)는 예를 들어 청천시에 사면 수처리부(300)를 거쳐 정화처리하지 않고 평면 수처리부(400)를 통해서만 정화처리할 경우에 유출수(하천수 등등)의 유입통로 역할을 한다. 유입부(430)는 도 2에 도시된 유입부(100)와 유사하게 스크린, 침사지 등으로 조합된 전처리시설을 기본으로 하며, 홍수시 하천수의 유입을 차단할 수 있는 장치를 별도로 갖도록 구성된다.

평면 수처리부(400)는 상기와 같이 구성되는 평면 접촉조(420)를 기본으로 설계되지만, 도 11과 같이 지역 및 현장 상황에 따라 평면 접촉조(420) 대신에 식생수로, 저수호안, 인공습지(450) 등으로 각각 조합하여 최적의 처리효율을 얻을 수 있도록 구성할 수 있다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강우유출수를 비롯한 오염수 처리를 위한 수처리시스템의 개념도이다.

(4) 유출부(500)

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 유입부(100)를 통해 유입된 강우유출수, 하천본류, 지류, 농업배수, 가정하수 등이 사면 수처리부(300)와 평면 수처리부(400)를 통해 정화된 후 유출부(500)를 통해 안정적으로 하천 본류로 배출되어 하천의 유지용수에 기여할 수 있도록 한다. 특히, 유출부(500)는 하천 수위의 변동에 의해 역류가 발생되지 않도록 수문 등을 설치하는 것을 기본으로 한다.

본 발명의 수처리시스템은 주로 강우유출수를 제어할 수 있도록 설계되었으나, 강우가 발생되는 우기를 제외하고는 그 사용이 제한적일 수 있다. 따라서 강우가 발생되지 않는 시기에는 하천수 및 농업배수 등 본 발명의 수처리시스템의 인근에 분포하는 오염수를 유입부(100)로 유입시켜 사면 수처리부(300) 및 평면 수처리부(400)를 통해 정화처리하거나, 평면 수처리부(400)의 유입부(430)로 유입시켜 평면 수처리부(400)만을 통해 정화처리할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 하천의 제방사면 및 둔치에 시공하여 하천으로 방류되는 강우유출수를 비롯한 다양한 오염수를 다공성 여재에 의한 여과 및 흡착, 여재 표면 및 다공질 내에 부착, 서식하는 미생물에 의한 섭취, 및 식생 뿌리의 흡수를 통해 정화함으로써, 자연생태를 보호함은 물론 주민들에게 친환경 공간을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 강우유출수 뿐만 아니라 비강우시에는 오염 하천수, 농업배수, 노천하수 등을 제거할 수 있도록 구성되어 하수처리구역에서 제외된 지역에서 발생되는 점오염원 및 비점오염원 처리에 이용될 수 있는 연중 사용이 가능한 시설로 다목적으로 활용될 수 있다.

또한, 본 발명은 시설운영 중 발생된 슬러지를 제거하기 위한 배출 및 역세시를 제외하고는 동력이 거의 사용하지 않기 때문에 운영비용과 인력이 거의 필요치 않은 장점이 있다.

또한, 본 발명은 편리한 식생포트의 탈착을 통해 여재의 교체 및 내부 보수가 용이하며, 수관을 통해 식생포트 내의 식물에 수분을 지속적으로 공급함으로 여름철이나 갈수기에 수분 부족에 따른 식생의 고사를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 다양한 종류를 식생포트에 식생함에 따라 콘크리트 시공에 따른 하천수변의 삭막함과 단일종으로 이루어진 단순함으로부터 벗어나 하천 생태계의 형성과 연중 푸르른 하천수변을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 주로 국유지이며 유휴지인 하천의 제방사면과 둔치에 설치 함으로 부지확보에 소요되는 필요한 비용을 절감할 수 있으며, 처리시설이 외부로 노출되지 않는 주민 친화적 시설이므로 시공과 운영시 민원발생의 소지가 거의 발생하지 않는다.

이상에서 본 발명의 강우유출수를 비롯한 오염수 처리를 위한 수처리시스템에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (9)

1. 하천의 제방사면에 설치되어 유입부를 통해 유입되는 유출수에 포함된 오염물질을 정화처리하는 수처리시스템으로서,

   상기 유출수를 순차적으로 제방사면의 하부로 유동시키면서 정화처리하는 사면 접촉조를 포함하며,

   상기 사면 접촉조는 유출수가 유동하는 다수개의 유동구멍과 슬러지가 배출되는 배출구멍을 구비하며, 상호간에 접하는 유동구멍끼리 서로 연통하도록 제방사면을 따라 상호간에 밀착되어 유출수가 제방사면의 하부로 순차적으로 유동가능하게 배열된 다수개의 다각형 모듈과,

   상기 다각형 모듈의 내부에 각각 충진되어 유출수에 포함된 오염물질을 정화처리하는 다수개의 여재, 및

   상기 다각형 모듈의 상부에 탈부착 가능하게 설치되어 식생을 식재하는 다수개의 식생포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리시스템.
2. 하천의 제방사면에 설치되어 유입부를 통해 유입되는 유출수에 포함된 오염물질을 1차 정화처리하는 사면 수처리부와, 하천의 둔치에 설치되어 상기 사면 수처리부에 의해 1차 정화처리된 유출수를 2차 정화처리하여 방류하는 평면 수처리부를 포함하는 수처리시스템으로서,

   상기 사면 수처리부는 유출수를 순차적으로 제방사면의 하부로 유동시키면서 정화처리하는 사면 접촉조를 포함하며,

   상기 사면 접촉조는 유출수가 유동하는 다수개의 유동구멍과 슬러지가 배출되는 배출구멍을 구비하며, 상호간에 접하는 유동구멍끼리 서로 연통하도록 제방사면을 따라 상호간에 밀착되어 유출수가 제방사면의 하부로 순차적으로 유동가능하게 배열된 다수개의 다각형 모듈과,

   상기 다각형 모듈의 내부에 각각 충진되어 유출수에 포함된 오염물질을 정화처리하는 다수개의 여재, 및

   상기 다각형 모듈의 상부에 탈부착 가능하게 설치되어 식생을 식재하는 다수개의 식생포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리시스템.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 다각형 모듈은 육각형 모듈인 것을 특징으로 하는 수처리시스템.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 사면 접촉조는 상기 식생포트의 하부에 일단이 결합되고 타단이 상기 여재를 향해 연장하는 다수개의 수관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리시스템.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 사면 접촉조는 상기 다각형 모듈의 배출구멍에 연통되며 개폐밸브가 설 치된 배출배관과, 상기 배출배관에 연통되고 개폐밸브가 설치된 제1 역세배관, 및 상기 제1 역세배관에 물을 공급하여 역세하는 역세용 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리시스템.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 사면 접촉조는 상기 제1 역세배관에 연통되고 개폐밸브가 설치된 제2 역세배관과, 상기 제2 역세배관에 공기를 공급하여 역세하는 역세용 송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리시스템.
7. 청구항 2에 있어서,

   상기 평면 수처리부는 1차 정화처리된 유출수를 둔치를 따라 유동시키면서 2차 정화처리하는 평면 접촉조를 포함하며,

   상기 평면 접촉조는 그 내부에 각각 충진되어 유출수에 포함된 오염물질을 정화처리하는 다수개의 여재와,

   상기 여재의 하부에 설치되며 슬러지를 침전시켜 배출하는 다수개의 침전호퍼, 및

   상기 여재의 상부에 탈부착 가능하게 설치되어 식생을 식재하는 다수개의 식생포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리시스템.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 평면 접촉조의 여재들은 서로간에 간격을 두고 지그재그 형태로 충진되는 것을 특징으로 하는 수처리시스템.
9. 청구항 2에 있어서,

   상기 평면 수처리부는 식생수로, 저수호안 또는 인공습지로 구성되는 것을 특징으로 하는 수처리시스템.

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