KR20070047933A - 하천 정화 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천 정화구조물을 개시한다. 본 발명에 따른 하천 정화 구조물은 상측으로 하천수가 지나가면 낙차를 형성하는 낙차보와, 상기 낙차보의 하류측에 이격 설치되어 오염 부유물이 체류되는 체류구간을 형성하는 것으로 하측으로 심층수가 통과하는 정화수로가 형성되고 상측으로는 다리 역할을 하는 완충보와, 상기 완충보의 하류측에 이격 설치되어 정화수로를 통해 유입된 하천수가 상측으로 통과되면서 침전물은 가라앉는 침전물 침전구간을 형성하는 수중보와, 상기 낙차보의 상류와 수중보의 하류에 유입구와 배출구가 각각 위치되며 하천 바닥에 매립 배관되는 직수관 및 상기 직수관의 관로 개방량을 가변 조절하는 것으로 상기 체류구간상에 구비되어 부력을 받는 플로트에 연결되어 연동되는 밸브로 된 통수량 조절수단과, 상기 침전구간 상의 하천 바닥측과 수중보의 하류측에 유입구와 배출구가 각각 위치되는 배출관 및 이 배출관에 설치되어 수작업에 의해 선택적으로 관로 개방을 하는 밸브로 된 침전물 배출수단을 포함하여 구성된다.

하천, 정화, 부유물, 슬러지, 탱크

Description

하천 정화 구조물{River purification structure}

도 1은 본 발명에 따른 하천 정화 구조물의 측면 설치도,

도 2는 본 발명에 따른 하천 정화 구조물에서 통수량 조절수단의 구성을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 하천 정화 구조물에서 침전물 배출수단의 구성을 설명하기 위한 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 하천 정화 구조물에서 탱크가 구비된 구성을 설명하기 위한 측면 설치도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 낙차보 20 : 완충보

25 : 정화수로 30 : 수중보

40 : 직수관 41 : 플로트

50 : 배출관 s1,s2 : 체류구간, 침전구간

t1,t2 : 상/하 탱크

본 발명은 하천 정화 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유수의 흐름저해를 최소화하면서 수면을 부유하는 오염 부유물을 효율적으로 수집하여 제거할 수 있도록 하여 수질을 효율적으로 정화시킬 수 있는 하천 정화 구조물에 관한 것이다.

최근 들어 하천오염의 심각성이 대두됨에 따라 하천정화를 위한 각종 규제안이 강화되고 있는 실정이며, 이러한 규제안의 대부분은 공장이나 축산 시설물등에서 방류되는 산업폐수 및 오물이 하천으로 직접 유입되지 않도록 하는데 있다. 이를 위해 공장이나 축산 시설물에는 산업폐수 및 오물을 하천으로 방류하기전 별도의 하수처리시설을 통해 정화시키도록 강제하고 있으며 어느 정도 실효를 거두고 있는 실정이다.

따라서, 근래에는 하천을 오염시키는 주요한 원인으로 주로 각종 오물투척에 의한 것이 대부분이며, 이러한 오염물들 대부분은 수면에 부유된 상태로 하천의 유향을 따라 이동하면서 자연 생태계에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 주거환경과 자연환경을 심각하게 훼손시키는 원인을 제공한다.

또한, 수질오염으로 인한 자연 정화 작용을 약화시켜 결과적으로 하천의 부영양화가 심화되어 녹조현상 등의 2차 오염을 야기시키면서 각종 병충해 및 전염병 유발을 촉진하는 원인을 제공하였으며, 오염물이 강과 바다로 유입되는 경우에는 오염범위를 확산시켜 결과적으로 인공적으로 이를 복원하기 위해서는 엄청난 복구비와 시간이 소요되는 폐단을 초래하였다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 하천 주변경관 및 생태 구역 등 을 고려하여 친환경적인 소재를 이용하여 오염물질이 제거되도록 하기 위한 여과식 하천정화 공법과, 물을 가두기 위한 보(러버보)나 둔치 등 하천 주변에 구조물을 설치하여 하천정화를 실시하는 공법이 제안되었으나, 전자의 여과식 하천정화 공법은 하천의 유수가 통과하는 하도가 아니고 한쪽으로 치우친 하천 변으로 국한되어 적용되므로 전체 하천 통수량의 정화가 불가능하여 그 실효성이 낮은 단점이 있었으며, 후자의 보를 설치하는 경우에는 전체 하천 통수량에 대한 정화가 가능하나 수위에 따라 적절한 정화가 불가능하여 항상 일정한 수위를 유지시켜야 하는 단점과 더불어 홍수시에는 통수량을 방해하여 하천 범람의 위험성을 가중시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 하천 통수량에 미치는 영향을 최소화하면서 오염 부유물에 대한 효율적인 수집을 가능하게 하여 수질을 개선할 수 있도록 한 하천 정화 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 구조물은, 상측으로 하천수가 지나가면 낙차를 형성하는 낙차보와; 상기 낙차보의 하류측에 이격 설치되어 오염 부유물이 체류되는 체류구간을 형성하는 것으로 하측으로 심층수가 통과하는 정화수로가 형성되고 상측으로는 다리 역할을 하는 완충보와; 상기 완충보의 하류측에 이격 설치되어 정화수로를 통해 유입된 하천수가 상측으로 통과되면서 침전물은 가라앉는 침전물 침전구간을 형성하는 수중보와; 상기 낙차보의 상류와 수중보의 하류에 유입구와 배출구가 각각 위치되며 하천 바닥에 매립 배관되는 직수관 및 상기 직수관의 관로 개방량을 가변조절하는 것으로 상기 체류구간상에 구비되어 부력을 받는 플로트에 연결되어 연동되는 밸브로 된 통수량 조절수단과; 상기 침전구간 상의 하천 바닥측과 수중보의 하류측에 유입구와 배출구가 각각 위치되는 배출관 및 이 배출관에 설치되어 수작업에 의해 선택적으로 관로 개방을 하는 밸브로 된 침전물 배출수단을 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 낙차보와 완충보 그리고 완충보와 수중보 사이에는 각각 대응되는 크기를 갖는 상/하 탱크가 구비되고, 상기 상 탱크는 일측면에 완충보의 정화수로에 대응되는 크기를 갖는 배수홀이 형성되고, 상기 하 탱크는 바닥측에 배출관의 유입구가 연통되는 구멍이 형성되는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 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 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하천 정화 구조물의 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 하천 정화 구조물의 측면 설치도이다. 그리고, 도 2는 본 발명에 따른 하천 정화 구조물에서 통수량 조절수단을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 하천 정화 구조물에서 침전물 배출수단의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 하천 정화 구조물은 하천을 가로질러 낙차보(10)와 완충보(20)와 수중보(30)가 상류에서 하류측으로 각각 일정한 간격을 두고 이격 설치되고, 하천의 유량에 따라 적절한 정화 성능을 유지시킬 수 있도록 하기 위한 통수량 조절수단 및 모여진 침전물(b)을 배출하기 위한 침전물 배출수단으로 구성된다.

이에 나타내 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 하천 정화 구조물은 하천을 가로질러 낙차보(10)와 완충보(20) 그리고 수중보(30)가 각각 일정한 간격을 두고 이격 설치되며, 이들 보들이 형성하는 구간에서 부유 상태의 오염 부유물(a)과 침전물(b)이 순차적으로 걸러지도록 하여 하천수 수질을 개선시키며, 하천을 통과하는 유량에 따라 적절한 정화성능을 유지시킬 수 있도록 하는 통수량 조절수단과 모여진 침전물(b)을 배출하기 위한 침전물 배출수단을 포함하는 구성이다.

상기 낙차보(10)는 하천을 가로질러 설치되는 보로서 콘크리트나 고무재 또는 목재로 형성될 수 있으며, 그 상측으로 하천수가 흘러가는 것에 의해 유속이 감소되고 낙차에 의해 난류를 형성하게 된다. 이러한 낙차보(10)는 하천수가 용이하 게 흘러갈 수 있도록 하면서 낙차에 의한 난류 형성이 용이하도록 구비되는 것이 바람직하며, 이를 위해 상류측을 바라보는 일측면은 하측에서 상측으로 소정각도의 기울기를 갖도록 경사면을 형성하고, 이에 대응되는 반대측면은 직각으로 형성될 수 있을 것이다.

이와 같이 구성되는 낙차보(10)는 그 후측으로 즉, 하류측으로 일정간격을 두고 설치되는 완충보(20)와 함께 부유 상태의 오염 부유물(a)을 수집하기 위한 체류구간(s1)을 형성하게 된다.

상기 완충보(20)는 상술한 낙차보(10)를 기준으로 일정한 간격을 두고 하류측에 설치되는 보로서, 하천수의 유속을 감소시켜 부유 상태의 오염 부유물(a)이 체류될 수 있도록 하는 역할을 한다. 이러한 완충보(20)는 일정 깊이의 하천수 즉, 하천의 심층수가 하류측으로 흘러갈 수 있도록 하고 있으며 이를 위해 하측에는 소정크기를 갖는 관통로 형태의 정화수로(25)가 형성되는 구조이며, 이때 상기 정화수로(25)는 하천의 형태나 유량 등을 고려하여 그 크기 등이 결정될 수 있을 것이다.

또한, 상기 완충보(20)는 상부가 수면위로 노출된 상태이므로 교량 역할을 병행할 수 있으며, 이를 위해 필요시에는 안정적인 통행로 확보를 위해 교량 역할을 수행할 수 있도록 별도의 구조물이 부가 설치될 수 있을 것이다.

이와 같이 구성되는 완충보(20)는 상기 낙차보(10)를 통과한 하천수의 유속을 급격하게 감소시키고 이 과정에서 하천수에 포함된 오염 부유물(a)이 체류될 수 있도록 하면서 상기 정화수로(25)를 통해 오염 부유물이 포함되지 않은 일정한 깊이의 하천수인 심층수를 하류측으로 유동될 수 있게 한다.

상기 수중보(30)는 상술한 완충보(20)를 기준으로 일정한 간격을 두고 후측 즉, 하류측에 설치되는 보로서, 상기 완충보(20)의 하측에 형성된 정화수로(25)를 통해 유입된 하천수가 상측을 통해 하류측으로 흘러가도록 구비된다. 이러한 수중보(30)는 상술한 완충보(20)와 함께 침전물(b)이 모일 수 있는 침전물(b) 침전구간(s2)을 형성하게 된다.

이와 같이 구성되는 수중보(30)는, 상기 완충보(20)의 정화수로(25)를 통해 유입되는 하천수가 수중보(30)에 의해 그 유속흐름이 급격하게 저하되면서 체류하는 과정에서 비중이 큰 침전물(b)은 가라앉고 정수된 하천수는 수중보(30)의 상측을 통과하여 하류로 유동된다.

상기 통수량 조절수단은 하천의 통수량에 따라 적절한 정화성능을 유지시키기 위한 것으로서, 하천의 유량 즉, 우천시 통수량 급격하게 증가되는 경우 상술한 낙차보(10)와 완충보(20) 그리고 수중보(30)에 의한 유속흐름 저하로 인한 하천 범람의 위험성을 낮추면서 교량으로 사용되는 완충보(20)의 침수를 방지하기 위함이다.

이를 위해 본 발명의 통수량 조절수단은 상술한 낙차보(10)를 기준으로 상류측과 상기 수중보(30)를 기준으로 하류측에 각각 유입구와 배출구가 형성된 직수관 (40)을 배관하며, 이 직수관(40)은 플로트(41)와 밸브(45)에 의해 선택적으로 관로 개방량이 가변 조절되는 구성이다.

즉, 상기 직수관(40)은 일종의 관으로서 하천의 크기와 유량에 따라 적절한 크기로 선택되며, 통상 하천의 바닥에 구비되거나 또는 매립되는 형태로 구비되며 유입구와 배출구는 수중상에 위치되는 구성이다. 그리고, 상기 플로트(41)는 상기 낙차보(10)와 완충보(20) 사이에 형성되는 체류구간(s1) 상에 구비되어 부력을 받아 수면 위에 떠 있는 것으로서 부력을 받는 공지된 부표 등이 사용되어도 무방하다. 또한, 상기 밸브(45)는 도 2에서 보는 바와 같이 상기 플로트(41)의 하측에 위치되는 직수관(40)의 일단에 설치되어 플로트(41)와 강선 또는 파이프(p)로 연결되어 승강력을 전달받아 선택적으로 관로 개방을 실시하는 것으로서, 이러한 밸브는 승강력을 받아 관로 개방을 실시하는 특징을 갖는다면 통상의 공지된 다양한 밸브가 사용되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성되는 통수량 조절수단은 하천 전체의 유량 즉, 통수량이 증가하는 경우에는 낙차보(10)를 통과하는 하천수의 유량 역시 비례하게 증가하여 결과적으로 낙차보(10)와 완충보(20) 사이의 체류구간(s1) 상의 하천수의 수위가 높아지게 된다.

따라서. 체류구간(s1)상의 수위가 높아짐에 따라 플로트(41)가 부상하면서 밸브(45)를 연동시켜 직수관(40)의 관로 개방량을 증대시키게 되어 결과적으로 직수관(40)을 통과하는 하천수의 양이 증가되므로 낙차수의 상류측 수위를 낮출 수 있게 된다. 또한 상류측의 수위가 어느 정도 낮아지면 플로트(41)가 하강하여 직수 관(40)에 설치된 밸브(45)의 관로 개방량이 감소되게 된다.

침전물 배출수단은 상술한 완충보(20)와 수중보(30) 사이에 형성되는 침전물 침전구간(s2) 상에 모여진 침전물(b)을 선택적으로 배출하기 위한 것으로서, 이를 위해 상기 완충보(20)와 수중보(30) 사이의 하천 바닥측에 유입구가 위치되고 상기 수중보(30)의 하류측에 배출구가 위치되는 배출관(50)이 배관된다. 그리고 상기 배출관(50)의 일단에는 작업자의 조작력에 의해 선택적으로 관로 개방이 실시되는 밸브(55)가 설치되며, 이때의 밸브(55)는 작업자가 하천의 외부에서 개폐 조작할 수 있도록 하기 위한 통상의 조작핸들(h)에 연결되는 구성이다.

여기서, 상기 밸브(55)의 구조는 작업자가 조작핸들(h)을 일방향 또는 역방향 회전시키는 조작력에 연동하여 관로 개폐를 실시하는 공지의 기술이 적용므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 배출관(50)은 도 3에서 보는 바와 같이 유입구를 다수개로 분기 형성하여 침전물(b)이 용이하게 유입될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배출관(50)의 배출구는 하천의 종류에 따라 침전물(b)이 토사인 경우에는 하류측으로 방류되어도 무방하므로 수중보(30)의 하류측으로 배관시키고, 침전물(b)이 오염물질이 포함된 슬러지인 경우에는 별도로 수거할 수 있도록 배관 연결될 수 있을 것이다.

이와 같이 구성되는 침전물 배출수단은 침전물 침전구간(s2)에 어느 정도의 침전물(b)이 쌓인 경우에 작업자가 밸브(55)를 개방시키면 배출관(50)의 관로가 개 방된다. 따라서 배출관(50)을 통해 침전물(b)이 하류측으로 배출되거나 또는 별도로 수거되어 재처리된다.

한편, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 낙차보(10)와 완충보(20)간에 형성되는 체류구간(s1)에는 대응되는 크기를 갖는 상 탱크(t1)가 구비되고, 상기 완충보(20)와 수중보(30) 사이에 형성되는 침전물 침전구간(s2)에는 대응되는 크기를 갖는 하 탱크(t2)가 구비될 수 있다.

여기서 상기 상 탱크(t1)는 상면이 개방된 형태로 제공되면서 완충보(20)와 접하는 일측면에 배수홀이 형성되며, 이 배수홀은 상기 완충보(20)의 정화수로(25)에 대응되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 하 탱크(t2) 역시 상면이 개방된 형태로 제공되며 바닥면측에는 배출관(50)의 유입구가 연통되는 구멍이 형성된다. 여기서 상기 상/하 탱크(t1,t2)는 하천의 자연경관을 훼손하지 않도록 수면위로 노출되지 않는 크기로 제공되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 하천 정화 구조물의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 하천수는 낙차보(10)를 통과하면서 낙차보(10)와 완충보(20) 사이의 체류구간(s1)에서 비중이 가벼운 오염 부유물(a)은 부상되면서 완충보(20)에 의해 하류측으로 이동되지 못하고 체류된 상태를 유지하게 된다. 이때 상기 체류구간(s1)내의 유입된 하천수 중 일정 깊이의 심층수만이 완충보(20)의 하측에 형성된 정화수로(25)를 통해 하류측으로 유동된다. 따라서 상기 완충보(20)에 의해 오염 부유물(a)이 분리되며 오염 부유물(a)을 포함하고 있지 않은 일정 수심상의 하천수 만이 정화수로(25)를 통해 하류측 즉, 침전물 침전구간(s2)으로 이동하게 된다. 여기서, 상기 체류구간(s1) 상에 수집된 오염 부유물(a)은 정기적으로 작업자가 수거하여 처리한다.

이어서, 상기 완충보(20)를 통과한 하천수는 상기 완충보(20)와 수중보(30)가 형성하는 침전물 침전구간(s2)으로 이동되는데, 이 과정에서 하천수는 비중이 무거운 침전물(b)은 가라앉고 정수 상태의 하천수는 수중보(30)의 상측을 통과하여 하류로 이동된다.

한편, 하천을 통과하는 유량이 증가하거나 또는 감소되는 경우에는 통수량 조절수단을 구성하는 플로트(41)가 체류구간(s1)상에서 수직방향으로 위치 변위를 갖게 된다. 이때 상기 플로트(41)가 유량 증가에 의해 상승 이동하는 경우에는 이 플로트(41)와 연동되는 밸브(45)가 직수관(40)의 관로 개방량을 증대시키고, 상기 플로트(41)가 유량 감소에 의해 하강 이동하는 경우에는 이 플로트(41)와 연동되는 밸브(45)가 직수관(40)의 관로 개방량을 감소시키게 된다.

따라서 직수관(40)의 관로 개방량이 증대되는 경우에는 낙차보(10)의 상류측의 하천수가 수중보(30)의 하류측으로 정화 과정없이 직수관(40)을 통해 이동되는 통수량이 많아지게 되고, 이와 반대로 상기 직수관(40)의 관로 개방량이 감소되는 경우에는 정화 과정없이 직수관(40)을 통해 이동되는 통수량이 감소되므로 이를 통해 하천의 적절한 수위조절이 가능하게 된다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 하천 정화 구조물은, 하천수가 낙차보와 완충보 그리고 수중보를 순차적으로 통과하는 과정에서 하천에 포함된 각종 부유 오염물질과 침전물이 걸러지므로 하류의 수질을 개선할 수 있는 이점을 제공한다.

특히, 통수량 조절수단을 통해 하천 유량에 따라 오염 부유물이 없는 일정 깊이의 하천수를 상류에서 하류로 직수시키므로 하천 통수량에 따라 적절한 정화 성능을 유지시킬 수 있게 된다. 따라서, 급격한 하천 유량 증가시에도 낙차보 등에 의한 유속저하에 따른 하천 범람의 위험성을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 완충보의 침수 위험성을 낮추어 안정적으로 교량 역할을 유지시킬 수 있는 유용한 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 상측으로 하천수가 지나가면 낙차를 형성하는 낙차보와;

   상기 낙차보의 하류측에 이격 설치되어 오염 부유물이 체류되는 체류구간을 형성하는 것으로 하측으로 심층수가 통과하는 정화수로가 형성되고 상측으로는 다리 역할을 하는 완충보와;

   상기 완충보의 하류측에 이격 설치되어 정화수로를 통해 유입된 하천수가 상측으로 통과되면서 침전물은 가라앉는 침전물 침전구간을 형성하는 수중보와;

   상기 낙차보의 상류와 수중보의 하류에 유입구와 배출구가 각각 위치되며 하천 바닥에 매립 배관되는 직수관 및 상기 직수관의 관로 개방량을 가변조절하는 것으로 상기 체류구간상에 구비되어 부력을 받는 플로트에 연결되어 연동되는 밸브로 된 통수량 조절수단과;

   상기 침전구간 상의 하천 바닥측과 수중보의 하류측에 유입구와 배출구가 각각 위치되는 배출관 및 이 배출관에 설치되어 수작업에 의해 선택적으로 관로 개방을 하는 밸브로 된 침전물 배출수단;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하천 정화 구조물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 낙차보와 완충보 그리고 완충보와 수중보 사이에는 각각 대응되는 크기를 갖는 상/하 탱크가 구비되고, 상기 상 탱크는 일측면에 완충보의 정화수로에 대응되는 크기를 갖는 배수홀이 형성되고, 상기 하 탱크는 바닥측에 배출 관의 유입구가 연통되는 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 하천 정화 구조물.

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