KR20090075292A - 비점오염원 처리시스템 및 이를 이용한 비점오염원처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 비점오염원 처리시스템 및 이를 이용한 비점오염원 처리방법은, 오염정도에 따라 오염정도가 높은 초기우수의 경우에는 약품처리를 거쳐 응집된 오염물질을 하이브리드 여과장치를 통해 처리하고, 오염정도가 낮은 초기 이후의 우수에 대해서는 약품처리 과정 없이 오염물질을 하이브리드 여과장치를 통해 처리할 수 있도록 함으로써 효율적인 빗물 처리가 가능하고, 침전,여과 및 흡착에 의해 다양하게 오염물질을 처리할 수 있는 비점오염원 처리시스템 및 이를 이용한 비점오염원 처리방법에 관한 것이다.

제1,2여과조, 제1,2우수저류조, 제1,2하이브리드 여과장치, 인라인믹서

Description

비점오염원 처리시스템 및 이를 이용한 비점오염원 처리방법{A SYSTEM FOR NONPOINT POLLUTION SOURCE AND METHOD FOR USING IT}

도 1은 종래 기술을 나타내는 사시도이고,

도 2는 본 발명의 비점오염원 처리시스템에서 일 구성인 제1처리장치를 나타내는 개략도이고,

도 3은 본 발명의 비점오염원 처리시스템에서 일 구성인 제2처리장치를 나타내는 개략도이고,

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 비점오염원 처리시스템의 일 구성인 하이브리드 여과장치를 나타내는 분해 사시도, 측단면도이고,

도 5는 본 발명의 비점오염원 처리시스템을 이용한 비점오염원 처리방법에 있어 초기 우수를 처리하는 방법을 나타내는 블록도이고,

도 6은 본 발명의 비점오염원 처리시스템을 이용한 비점오염원 처리방법에 있어 초기 우수 이후의 우수를 처리하는 방법을 나타내는 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,100 : 제1,2여과조 20, 200 : 제1,2우수저류조

30 : 인라인믹서 40, 400 : 제1,2하이브리드 여과장치

본 발명에 따른 비점오염원 처리시스템 및 이를 이용한 비점오염원 처리방법은, 오염정도에 따라 오염정도가 높은 초기우수의 경우에는 약품처리를 거쳐 응집된 오염물질을 하이브리드 여과장치를 통해 처리하고, 오염정도가 낮은 초기 이후의 우수에 대해서는 약품처리 과정 없이 오염물질을 하이브리드 여과장치를 통해 처리할 수 있도록 함으로써 효율적인 빗물 처리가 가능하고, 침전, 여과 및 흡착에 의해 다양하게 오염물질을 처리할 수 있는 비점오염원 처리시스템 및 이를 이용한 비점오염원 처리방법에 관한 것이다.

도심지의 초기우수(약 강우 초기의 20mm에 해당하는 우수)에는 다량의 협잡물 및 입자상 물질, 색도 뿐 아니라 납, 아연, 구리, 크롬, 카드뮴 등의 중금속, COD?? 등의 오염물질 및 대장균 등의 병원성 미생물이 고농도로 함유되어 있으며, 이를 처리하여 하수로 방류하거나 재이용하는 것은 수자원의 효율적 운용에 큰 장점이 된다.

기존의 초기우수처리시설(시스템)은 주로 침전과 모래여과 등으로 구성되어 있어 입자상 물질의 처리를 주목적으로 하고 있다. 최근 대기오염이 증가하고 차량 운행이 증가하면서 초기우수 내 높은 중금속 농도가 문제시되고 있으며, 침전과 여과 공정을 적용하였을 때 중금속 흡착능이 우수한 여재를 쓰지 않는 경우, 단순 침전과 여과만으로는 용존 상인 중금속 물질들의 높은 처리 능을 기대하기 힘들다. 더욱이 기존의 초기우수처리시설(시스템)의 경우 오염도가 높은 초기 우수에 초점을 맞춰 시설(시스템)이 구비되므로 오염도가 낮은 초기 우수 이후의 우수에 대해서는 시설(시스템)의 과잉으로 인해 비효율적인 문제가 있다.

한편, 비점오염원 처리장치로서 일반적으로 사용되는 장치에는 Swirl형태가 대표적인데 Swirl형태는 Hydrocyclone(유체회전운동)과 Vortex(소용돌이)를 이용하여 침전성 부유물질 및 부상성 물질 등의 고형물(이하에서는 "입자"라고 칭함.)을 우수로부터 분리하는 시설로서, 동력이 필요 없어 유지관리가 용이하며, 유체의 흐름특성을 이용하므로 에너지 소비가 전혀 없는 장점을 가진다.

이러한 Swirl형태의 비점오염원 처리시설로서 특허등록 제10-537798호 "수리동력학적 여과분리 방식을 이용한 비점오염원 제거장치"에서는 도 1에서는 보는 바와 같이 유입수를 회전시키는 원통형의 선회류챔버, 상기 선회류챔버의 일측에 형성되며 유입수가 유입되는 유입부, 상기 선회류챔버의 상부에 상기 선회류챔버와 연장 형성된 필터챔버, 상기 필터챔버에 내부에 장착된 필터카트리지, 상기 필터카트리지 내부에 수용되는 필터, 상기 필터챔버의 일측에 형성되며 처리수가 방류되는 처리수배출부, 필터카트리지를 지지하며 기포를 제거하는 중심축, 상기 필터챔버의 일측에 설치되며 처리수 중의 부유물을 외부로 배출하는 부유물트랩, 상기 필터챔버의 상부 일측 가장자리에 형성되며 유사시 유입수를 월류시키는 월류수배출 부로 구성되는 비점오염원 제거장치를 제시하고 있다. 그러나 상기 필터챔버의 내부에 장착된 필터카트리지에 의하더라도 상기 필터카트리지에 의해 처리되는 것은 단순히 일정 형태의 크기와 비중을 가진 입자뿐이며 이러한 여과만으로는 용존 상인 중금속 물질들의 높은 처리 능을 기대하기 힘들다.

따라서 상기 언급한 문제점들을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 초기 우수 및 그 이후의 우수, 지역 특성 등 오염도에 따라 그에 맞는 적절한 비점오염원 처리 시스템 및 그 방법을 제공하고, 우수 속에 입자를 비중 크기에 따라 침전, 여과에 의한 처리 뿐 아니라 우수 속에 중금속 등은 흡착에 의해 다양하게 처리할 수 있는 비점오염원 처리 시스템 및 이를 이용한 비점오염원 처리방법을 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 비점오염원 처리 시스템은 2개의 장치가 상호 보완적으로 혼합된 시스템으로써 오염도에 따라 초기 우수를 처리하는 제1처리장치와 일정량 이상 내린 후의 우수 즉 오염도가 초기 우수보다 덜한 우수를 처리하는 제2처리장치가 혼합된 시스템이다.

우선 제1처리장치는 우수가 유입되는 우수유입부와; 우수유입부로부터 초기 우수가 유입되는 제1여과조와; 상기 제1여과조에서 여과된 우수가 유입되는 제1우 수저류조와; 상기 제1우수저류조로부터 유입되는 우수에 약품주입과 혼화가 이루어지도록 하는 인라인믹서와; 상기 인라인믹서로부터 약품이 혼화된 우수에서 오염물질을 분리하는 제1하이브리드 여과장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

한편 제2처리장치는 상기 우수유입부와 연통되는 바이패스관으로부터 우수가 유입되는 제2여과조와; 상기 제2여과조에서 여과된 우수가 유입되는 제2우수저류조와; 상기 제2우수저류조와 연통되며 오염물질을 분리하는 제2하이브리드 여과장치로 구성됨을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 비점오염원 처리 시스템을 이용한 비점오염원 처리방법의 경우에도 2가지 방법이 보완적으로 혼합된 것으로 우선 초기 우수를 처리하는 방법으로 초기 우수가 제1여과조로 유입되는 단계와; 제1우수저류조에 초기 우수를 저장하는 단계와; 제1우수저류조에 저장된 우수에 약품을 혼합하는 단계와; 약품이 혼합된 초기 우수에서 제1하이브리드 여과장치를 통하여 오염물질을 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하며,

일정 량 이상 내린 후의 우수 즉 오염도가 초기 우수에 비해 덜한 경우에 제 1우수저류조에 우수가 기준 유량 이상 저장됨에 의해 우수가 제2우수저류조에 저장되는 단계와; 제2우수저류조에 저장된 우수를 제2하이브리드 여과장치를 통하여 오염물질을 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구성을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 비점오염원 처리 시스템에서 일 구성인 제1처리장치를 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 비점오염원 처리 시스템에서 일 구성인 제2처리장치를 나타내는 개략도이고, 도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 비점오염원 처리 시스템의 일 구성인 하이브리드 여과장치를 나타내는 분해 사시도, 측단면도, 및 평면도이고, 도 5는 본 발명의 비점오염원 처리 시스템을 이용한 비점오염원 처리방법에 있어 초기 우수를 처리하는 방법을 나타내는 블록도이고, 도 6은 본 발명의 비점오염원 처리 시스템을 이용한 비점오염원 처리방법에 있어 초기 우수 이후의 우수를 처리하는 방법을 나타내는 블록도이다.

본 발명은 사전에 산정된 처리대상 초기 우수의 양(탁도) 기준에 의거 외부로부터 유입된 초기우수의 양을 유량계의 측정값으로부터 계측하고 사전에 설정된 초기우수의 양에 해당하는 우수가 제1우수저류조로 유입되었을 경우 초기 우수를 처리하는 제1처리장치와 계측된 양이 산정된 양을 초과하는 경우 밸브의 on/off를 작동시켜 인입되는 우수는 바이패스 되어 처리되도록 하는 제2처리장치로 구성된다.

우선 제1처리장치의 구성을 살펴보면 도 2에서 도시된 바와 같이 우수가 유입되는 우수유입부(1)가 구성될 것이며, 상기 우수유입부(1)로부터 초기 우수가 유입되는 제 1여과조(10)가 구성된다. 상기 제1여과조(10)는 도 2에서 보는 바와 같이 2개 이상의 공간으로 구성하여 각각의 공간에 침사조(12)와 스크린조(13)가 구성되어 침사조(12)에 의해 무거운 입자가 침적되도록 하고, 스크린조(13)에 의해 큰 입자가 걸러지도록 구성되는 것이다. 상기 스크린조(13)의 구성은 공지기술로써 그 설명을 생략한다.

상기 제1여과조(10)를 통해 1차적으로 무거운 입자 및 큰 입자가 걸러진 우수는 제 1우수저류조(20)로 유입된다. 이렇게 제1우수저류조(20)를 구성하는 것은 우천 시 순간 유량이 급증하는 경우에 이하에서 설명할 하이브리드 여과장치의 처리능력이 마비될 수 있기 때문에 초기 우수를 저장하여 유량을 조절하기 위함이다.

따라서 상기 제1우수저류조(20)에는 도 2에서 보는 바와 같이 수위센서(22)가 설치되어 만수위가 될 경우 펌프(23)가 가동되어 제1우수저류조(20) 내 우수가 이하에서 설명할 인라인믹서(30)로 이송된다. 즉 상기 제1우수저류조(20)의 내부에는 펌프(23)와 수위센서(22)가 설치되어 계측정보를 컴퓨터(80)에 전송하게 되고, 수위계측치가 일정 수준을 넘어가는 경우 컴퓨터(80)의 제어신호에 의해 펌프(23)를 작동시켜 제1우수저류조(20) 내의 우수가 상기 인라인믹서(30)로 이송된다.

또한 상기 제1우수저류조(20)의 크기는 해당 집수구역의 면적에 발생하는 초기강우의 처리대상 강우량과, 처리대상 강우량의 강우지속시간을 바탕으로 선택적으로 산정될 수 있다.

상기 인라인믹서(30)는 제1우수저류조(20)로부터 이송된 초기 우수에 고분자 응집제 등 약품을 혼합하여 우수 내 미세 오염입자 또는 콜로이드 물질의 연속적인 급속 혼화가 유도되고, 이하에서 설명할 제1하이브리드 여과장치(40)로 이송되어 사이클론을 통해 입자상 약품에 혼합되어 입자상 물질이 된 오염물질이 분리되고, 후속으로 잔여 미량 오염물질이 다층 여과재를 통과하면서 여과 및 흡착되어 정화 된 여과수만 방류조(50)로 이송된다.

상기 인라인믹서(30)는 관 형상으로 구성됨이 바람직한 바, 이렇게 관 형상으로 구성됨으로써 인라인믹서(30)에는 관 내부를 통해 우수의 체류시간을 길게 가져 갈 수 있고 이렇게 체류시간을 길게 함으로써 약품과 충분한 혼화시간이 확보되도록 하는 것이다. 또한, 도면에 도시된 바는 없으나 상기 인라인믹서(30)는 유입된 우수의 체류시간을 길게 하기 위해 그 내부는 강한 난류를 생성시킬 수 있는 나선형 홈 혹은 격자로 선택적으로 구성될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 제1처리장치에 의한 초기우수의 처리 외에, 초기우수배재를 통해 그 이후의 우수는 앞서 기술한 바와 같이 제1처리장치와 연계되어 설치된 제2처리장치에 의해 처리되어 재활용 혹은 방류되게 되는데, 상기 제2처리장치의 구성은 아래와 같다.

상기 제2처리장치의 경우도 유입된 우수는 도 3에서 보는 바와 같이 제2여과조(100)에 의해 1차적으로 이물질이 제거되는데, 상기 제2여과조(100)의 경우도 침사조 및 스크린조(120, 130)가 구성됨은 상기 제1여과조(10)와 동일하다. 상기 제2여과조(100)에 의해 1차적으로 이물질이 제거된 우수는 제2우수저류조(200)에 저류되게 되며, 제2우수저류조(200)의 경우에도 상기 제1우수저류조(20)와 같이 수위센서(220)와 펌프(210)가 구성된다. 즉 제2우수저류조(200)의 경우에도 어느 정도 수위에 도달하였을 시 컴퓨터(80)의 제어에 의해 펌프(210)의 작동으로 이하에서 설명할 제2하이브리드 여과장치(400)로 우수를 이동시키게 되는 것이다. 상기 제2처리장치의 경우는 상기 제1처리장치와 달리 인라인믹서(30)의 구성이 없는 바, 이 는 초기 우수에 비해 그 이후에 우수는 그 오염도가 덜 하므로 인라인믹서(30)를 통한 약품 투입 및 혼화 과정 없이 바로 제2하이브리드 여과장치(400)를 통해 오염물질을 제거하여도 무방하기 때문이다.

상기 제1처리장치와 상기 제2처리장치에 동일하게 구성되는 제1, 2하이브리드 여과장치(40, 400)는 유입수가 회류되는 회류챔버(41, 410)와, 상기 회류챔버(41, 410)의 외주연과 공간부(46, 460)를 형성하는 여과챔버(44, 440)와, 상기 회류챔버(41, 410)와 연통하며 상기 여과챔버(44, 440)를 관통하는 유입관(42, 420)과, 상기 여과챔버(44, 440)의 하면에 형성되는 슬러지유출부(43, 430)와, 상기 여과챔버(44, 440)의 일측에 형성되는 처리수유출관(45, 450)으로 구성된다.

상기 제1, 2하이브리드 여과장치(40, 400)의 구성요소를 상세히 설명하면, 상기 회류챔버(41, 410)는 양단이 개구된 원통관 형상으로서 그 내부에서 유입수가 도 4b에서 보는 바와 같이 회류하게 된다. 상기 유입관(42, 420)은 상기 회류챔버(41, 410)의 일측에 형성되며 상기 여과챔버(44, 440)를 관통하도록 형성되어 상기 여과챔버(44, 440) 외부로부터 유입수가 상기 회류챔버(41, 410)로 유입될 수 있도록 구성되는 것이다. 또한, 도면에 도시된 바는 없으나 상기 유입관(42, 420)은 상기 회류챔버(41, 410)의 접선방향에 구성되는 것이 바람직할 것이다. 이렇게 구성됨으로써 유입관(42, 420)으로의 유입수가 회류챔버(41, 410) 내에서 회류하게 됨으로써 유체회전운동(hydrocyclon)과 소용돌이(vortex)가 발생하게 되는 것이다. 상기 유입관(42, 420)의 타 측은 제1처리장치의 경우 인라인믹서(30)와 연통되어 약품이 혼화된 우수가 유입되며, 제2처리장치의 경우는 제2우수저류조(200)와 바로 연통되어 우수가 유입되도록 구성되는 것이다.

상기 회류챔버(41, 410)의 내부에서 회류되는 유입수는 상기 회류챔버(41, 410)의 양단에 구성된 개구를 통해서 회류챔버(41, 410) 외부로 유출되는 바, 이물질이 덜 포함된 즉 정화된 유입수는 상기 회류챔버의 상부에 형성된 개구로 유출되어 이하에서 설명할 처리수유출관(45, 450)을 통해 방류되는 것이며, 이물질이 더 포함된 즉 덜 정화된 유입수의 경우는 상기 회류챔버의 하부에 형성된 개구를 통해 유출되어 이하에서 설명할 여과재(47, 470)를 통해 한 번 더 정화되도록 한 상태에서 처리수유출관(45, 450)을 통해 방류되도록 하는 것이다.

또한, 도 4b에서 보는 바와 같이 회류챔버(41, 410)의 하면은 개구된 형상으로 더욱 바람직하게는 상기 회류챔버(41, 410)의 직경보다 작은 개구를 형성하는 것이 바람직한데 이는 직경이 작아짐에 따라 그 유속이 커짐을 이용하여 회류챔버(41, 410)의 하방향으로 갈수록 소용돌이 속도를 크게 하여 입자가 여과챔버(44, 440)에 형성된 슬러지 유출부(43, 430)로 용이하게 유출될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 여과챔버(44, 440)는 원통형으로 구성하되, 그 내부에는 상기 회류챔버(41, 410)가 구성되는 바, 특히 상기 여과챔버(44, 440)는 상기 회류챔버(41, 410)의 외주연과 일정 공간부(46, 460)를 형성하도록 상기 회류챔버(41, 410)를 감싸는 형상으로 구성되는 것으로 그 하면에는 슬러지유출부(43, 430)가 중앙에 형성되며 상기 슬러지유출부(43, 430)를 중심으로 경사구배가 형성되도록 함으로써 걸러진 이물질이 용이하게 외부로 유출될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 공간부(46, 460)에는 여과재(47, 470)가 충진되는데, 이러한 여과재의 구성으로 상기 회류챔버(41, 410)의 하부에 형성된 개구로 유출된 유입수가 상기 여과재(47, 470)를 통과하도록 함으로써 중금속 등을 흡착하여 이하에서 설명할 처리수유출관(45, 450)을 통해 유출할 수 있게 되는 것이다.

상기 여과재(47, 470)는 하나 이상의 여재가 충진되는 구성으로 그 재질은 모래, 자갈, 및 활성탄, 제올라이트 등 다양한 여재의 조합으로 채워질 수 있다.

상기 처리수 유출관(45, 450)은 상기 여과챔버(44, 440)의 일측에 구성되는 것으로 여과 및 흡착된 처리수가 외부로 유출되는 구성으로서 상기 여과재(47, 470)보다 상부에 형성되도록 함으로써 상기 여과재(47, 470)를 통하여 정화된 물이 외부로 유출될 수 있도록 구성되는 것이다.

한편, 상기 여과챔버(44, 440)에는 외부로부터 청소수가 유입되어 여과재(47, 470)에 걸러진 이물질을 청소할 수 있도록 구성된 역세라인(48, 480)이 더 구성될 수 있다. 상기 역세라인(48, 480)으로 유입된 청소수는 여과재(47, 470)에 걸러진 이물질을 상기 처리수 유출관(45, 450) 또는 별도의 유출관(도면에 도시되지 않음.)을 통해 배출할 수 있도록 구성되는 것이다.

이하에서는 제1, 2하이브리드 여과장치(40, 400)의 작동상태를 설명한다.

제1, 2하이브리드 여과장치(40, 400)에서는 3가지 흐름이 발생하는 바, 이물질이 걸러져서 정화된 물의 흐름(S1)과 물보다 비중이 큰 입자 및 작은 입자의 흐름(S2) 및 비중이 물과 비슷한 입자(중금속 등 포함)가 포함된 물의 흐름(S2)이 발생한다.

도 4b에서 보는 바와 같이 유입관(42, 420)을 통해 입수된 물은 어떠한 동력도 없이 자연스럽게 회류를 형성한다. 이러한 회류를 통해서 이물질이 걸러져서 정화된 물의 흐름(S1)은 상기 회류챔버(41, 410)의 상부에 형성된 개구를 통해 바로 유출되어 상기 처리수유출관(45, 450)을 통해 외부로 유출되는 것이다.

또한, 이러한 회류는 원심력을 발생하게 하는 바, 이러한 원심력에 의해 물보다 비중이 큰 입자는 회류챔버(41, 410)의 내주연을 타고 상기 회류챔버(41, 410)의 하부에 형성된 개구를 통해 상기 슬러지유출부(43, 430)를 통해 외부로 유출된다. 한편 이러한 회류의 중앙에는 접선유속보다 2배 이상의 속도로 회전하는 코어부분이 발생하게 되는 바, 이러한 코어는 회류챔버(41, 410)의 상부에서 하부까지 연결되는 공동구로서 하방향으로 강력한 흡입력이 발생되는 부분이다. 그러므로 비중이 물보다 작은 입자의 이동경로의 경우에는 구심력에 의해 중앙으로 이동하면서 수면을 향하게 되는데 결국 코어에 도달하여 하방향 흡입력에 의해 슬러지유출부(43, 430)로 유출되는 것이다. 이렇듯 회류챔버를 통해 물보다 비중이 큰 입자 및 작은 입자의 흐름(S2)은 회류챔버(41, 410)의 하부에 형성된 개구를 통해 외부로 유출되는 것이다.

또한, 비중이 물과 비슷한 입자(중금속 등 포함)를 포함한 물의 흐름(S3)의 이동경로는 회류챔버(41, 410)의 하부에 형성된 개구를 통해 물이 유출되고 이러한 유출된 물은 여과챔버(44, 440)의 하부에서 수위가 높아져 감에 따라 자연스럽게 여과재(47, 470)를 통과하면서 최종적으로 흡착을 통해 중금속 등이 걸러지게 되는 것이다.

상기에서 보듯이 제1, 2하이브리드 여과장치(40, 400)는 무동력의 회류를 통해 입자의 비중이 물보다 큰 경우 유체회전운동(hydrocyclon)에 의한 원심력과 중력에 의해 입자를 물로부터 분리하고, 비중이 물보다 작은 경우에는 구심력과 소용돌이(vortex)에 의한 하방향의 흡입력을 이용하여 입자를 물로부터 분리하며, 비중이 물과 비슷하여 물과 함께 이동하는 입자(중금속 포함)의 경우에는 여과재를 통해 입자를 물로부터 분리하는 것이다.

이하에서는 본 발명의 비점오염원 처리시스템의 바람직한 실시 예 및 작동상태를 상세히 설명한다.

우선 도 2에 의거 본 발명의 일 구성으로 제1처리장치로써, 일단 초기 우수는 제1여과조(10)에 의해 우수 내 포함되어 있는 이물질을 걸러내게 되는데, 상기 제1여과조(10)와 우수유입부(1) 사이에는 초기 우수에 포함되지 않는 강우 후기의 우수를 바이패스 시키기 위하여 개폐가 조절되는 밸브(2, 3)가 형성되고, 초기 우수에 포함되지 않는 후기 우수를 이하에서 설명할 제2처리장치로 이동시키는 바이패스관(4)이 구성된다. 초기 우수를 처리하는 제1처리장치에서는 우선 제1여과조(10)에 의해 비중이 큰 입자를 일차적으로 가라앉히기 위한 침사조(12), 담배꽁초나 나뭇잎과 같은 크기가 큰 입자를 걸러내기 위한 스크린조(13)로 1차적인 침전 및 여과를 수행한다. 이렇게 1차적인 침전 및 여과를 거친 우수는 제1우수저류조(20)로 저류가 되며, 상기 제1우수저류조(20)에는 투입된 초기 우수의 양을 측정하여 컴퓨터(80)로 전송하기 위한 유량계(21)가 설치되어 있고, 수위를 계측하기 위한 수위센서(22)가 제1우수저류조(20) 내에 설치되어 있으며, 적정한 수위까지 우수가 유입되었을 때 뒤이은 인라인 믹서(30)로 이송하기위한 이송펌프가(23) 설치되어 있다. 처리대상 우수 즉 초기 우수에 있어 이물질의 응집을 위한 약품의 주입과 혼합을 동시에 수행하기 위한 인라인 믹서(30)는 관형이며, 약품을 주입하기위한 주입구(도면번호 도시되지 않음.)가 존재하여 컴퓨터(80)의 제어에 의해 상기 제1우수저류조(20)로부터 처리대상 우수가 유입되도록 이송펌프(23)가 구동됨과 동시에 약품주입펌프(31)가 구동되어 약품교반기가 설치되어 있는 약품탱크(32)로부터 약품이 인라인믹서(30)로 주입되어 관형 내 유발되는 난류에 의해 혼합과 응집이 행해지게 된다. 뒤이어 인라인 믹서(30)의 관형 마지막 부분에 설치되는 펌프(33)에 의해 후속의 제1하이브리드 여과장치(40)로 유입된다. 제1하이브리드 여과장치(40)에 의해 원심력과 구심력에 의해 부유 입자가 분리되고, 이렇게 부유입자가 분리된 우수가 최후적으로 여과재를 통과하여 흡착에 의한 중금속 등이 처리된 최종 처리수가 양산되는 것이다. 처리된 우수 즉 여과재를 통과한 최종 처리수는 뒤이어 방류조(50)로 유입되게 되며, 필요에 따라 일정량을 저장하거나, 방류조에 설치된 펌프(51)에 의해 방류될 수 있다.

한편, 상기 제1하이브리드 여과장치(40)로부터 걸러진 입자 즉 슬러지는 농축조(60)에 침적되게 되며 상기 농축조(60)에는 농축된 슬러지를 탈수기(70)로 이송하는 이송펌프(61)가 존재한다. 이러한 과정을 거쳐 탈수된 슬러지케익은 위탁처리시설(도면에 도시되지 않음.)로 보내지게 된다. 이렇게 제1처리장치는 오염도가 비교적 후기 우수보다 높은 초기 우수를 처리함에 있어 여러 과정의 침전, 여과 및 흡착을 거치는 것이며 특히 인라인믹서(30)를 통해 오염물질을 응집하여 제1하이브 리드 여과장치(40)를 통해 이물질(슬러지)을 걸러낼 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 3은 본 발명의 일 구성인 제2처리장치에 관한 것이다. 정해진 양(산정된 초기 우수의 양)을 제1처리장치로 보내고 난 시점 이후에 발생하여 차집되는 우수는 처리해야 할 오염물질의 농도가 낮은 특성을 가지고 있으므로, 도 2에서의 밸브(2)가 차단되면서 그 이후의 우수는 제2처리장치로 이송된다. 도 2에서의 밸브(3)가 열리면서 바이패스관(4)을 통해 우수가 제2여과조(100)로 이송되며, 상기 제2여과조(100) 또한 상기 제1여과조(10)와 동일하게 침사조 및 스크린조(120, 130)를 통해 1차적인 침전 및 여과가 수행된다. 상기 제2여과조(100)를 거친 우수는 제2우수저류조(200)에 모이게 되며, 상기 제2우수저류조(200)에는 수위센서220)와 수위계측장치(230)가 설치된다. 수위센서(220)는 제2우수저류조(200)의 수위가 일정 수치보다 높은 경우 제2여과조(100)로 유입되는 라인의 밸브(3)를 닫도록 하여 제2우수저류조(200)의 수위를 일정하게 유지하며, 상기 수위계측장치(230)는 컴퓨터(80)에 수위에 대한 정보를 전달하여 제2우수저류조(200)의 후속 여과장치로 존재하는 제2하이브리드 여과장치(400)로의 유입을 실행하도록 한다. 제2우수저류조(200) 내의 펌프(210)는 컴퓨터(80)의 제어에 의해 on/off가 조절되어 제2하이브리드 여과장치(400)로의 유입을 수행하거나, 유입유량이 과다할 경우에는 제2우수저류조(200)에 수집된 우수를 맨홀(300)로 이송하기도 한다. 이렇게 제2우수저류조(200)로부터 제2하이브리드 여과장치(400)로 유입된 우수는 상기 제1하이브리드 여과장치(40)와 동일한 과정을 거쳐 최종 처리수는 빗물처리수조(500)로 유입된다. 빗물처리수조(500)에는 수위센서(510)가 설치되어 있어 필요한 경우 상수로 사용되 거나 펌프(520)의 작동에 의해 조경용수로 재활용되게 된다.

한편 본 발명은 우수유입부(1)에 탁도계(도면에 도시되지 않음.)를 구성하여 장마기간과 같이 강우와 강우 사이의 간격이 짧아 초기우수 내 포함된 오염물질의 농도가 낮아 화학약품처리 즉 인라인믹서(30)를 통한 약품 처리를 수행할 필요가 없는 경우 바로 제2처리장치로 우수를 처리하는 기능도 결합될 수 있다.

한편, 본 발명의 비점오염원 처리시스템을 이용한 비점오염원 처리방법은 상기 제1처리장치를 이용한 산정된 초기 우수를 처리하는 방법(S10)과 상기 제2처리장치를 이용한 산정된 초기 우수를 도과하는 우수를 처리하는 방법(S20)을 포함한다.

우선 산정된 초기 우수를 처리하는 방법(S10)은 초기 우수가 제1여과조로 유입되는 단계(S11) 즉 1차적인 침전 및 여과를 거치는 단계를 갖으며, 이후에 제 1우수저류조에 초기 우수를 저장하여 이하에서 처리할 우수량을 조절하는 단계(S12)를 갖고, 그 다음으로 제1우수저류조에 저장된 우수에 약품을 혼합하는 단계(S13)를 거쳐 우수에 용해 등이 된 이물질을 응집시키는 단계를 갖으며, 마지막으로 약품이 혼합된 초기 우수에서 제1하이브리드 여과장치를 통하여 이물질을 제거하는 단계(S14)를 갖는다.

또한, 산정된 초기 우수를 도과하는 우수를 처리하는 방법(S20)은 제 1우수저류조에 우수가 기준 유량 이상 저장되는 경우에 그 이후의 우수를 제2우수저류조에 저장하여 이하에서 처리할 우수량을 조절하는 단계(S21)를 갖고, 제2우수저류조에 저장된 우수를 제2하이브리드 여과장치를 통하여 이물질을 제거하는 단계(S22) 를 갖는다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 비점오염원 처리시스템 및 이를 이용한 비점오염원 처리방법은 초기 우수와 그 이후의 우수의 오염도에 따라 적정한 오염물질 처리를 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 초기 우수와 같이 오염도가 높은 우수의 경우 약품 처리에 의해 오염물질을 응집시켜 우수로부터 비점오염물질의 분리가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 우수를 하이브리드 여과장치를 통과하도록 함으로써 유체회전운동(hydrocyclon) 및 소용돌이(vortex)를 이용하여 입자를 분리할 수 있을 뿐만 아니라 최종적으로 여과재를 통과하게 함으로써 입자의 비중, 크기에 따라 우수로부터 오염물질 분리 및 흡착에 의해 중금속 등을 우수로부터 분리할 수 있는 장점이 있다.

Claims (12)

1. 우수가 유입되는 우수유입부와;

   우수유입부로부터 초기 우수가 유입되는 제 1여과조와;

   상기 제1여과조에서 여과된 우수가 유입되는 제 1우수저류조와;

   상기 제1우수저류조로부터 유입되는 우수에 약품주입과 혼화가 이루어지도록 하는 인라인믹서와;

   상기 인라인믹서로부터 약품이 혼화된 우수에서 오염물질을 분리하는 제1하이브리드 여과장치를 포함하는 제1처리장치로 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 인라인믹서는 관 형상으로 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1우수저류조에 구성되는 유량계와, 상기 우수유입부에 구성되며 상기 유량계의 신호에 따라 제어되는 밸브와, 상기 우수유입부와 연통되며 밸브에 의해 개폐되는 바이패스관과, 상기 바이패스관을 통해 우수가 유입되는 제2처리장치가 더 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제2처리장치는,

   상기 바이패스관으로부터 우수가 유입되는 제2여과조와;

   상기 제2여과조에서 여과된 우수가 유입되는 제2우수저류조와;

   상기 제2우수저류조와 연통되며 오염물질을 분리하는 제2하이브리드 여과장치로 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제2우수저류조에는 펌프가 구성되어 상기 제2우수저류조에 유입 우수가 과다할 때 유입 우수를 인발할 수 있도록 구성되며, 인발된 우수가 처리될 수 있는 맨홀이 더 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
6. 제 1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 제1여과조 및 제2여과조는 2개 이상의 공간으로 구성하여 각각의 공간에 침사조와 스크린조가 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
7. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 제1하이브리드 여과장치 및 상기 제2하이브리드 여과장치는,

   유입수가 회류되며 양단이 개구된 회류챔버와;

   상기 회류챔버의 외주연과 공간부를 형성하는 여과챔버와;

   상기 회류챔버와 연통하며 상기 여과챔버를 관통하는 유입관과;

   상기 여과챔버의 하면에 형성되는 슬러지유출부와;

   상기 여과챔버의 일측에 형성되는 처리수유출관과;으로 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
8. 제7항에 있어서,

   상기 공간부에는 하나 이상이 여과재가 충진됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 슬러지유출부에는 내부에 슬러지가 침적될 수 있는 농축조가 더 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 농축조에는 이송펌프가 더 구성되고, 상기 이송펌프에 의해 슬러지가 이송되는 탈수기가 더 구성됨을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템.
11. 초기 우수가 제1여과조로 유입되는 단계와;

    제 1우수저류조에 초기 우수를 저장하는 단계와;

    제1우수저류조에 저장된 우수에 약품을 혼합하는 단계와;

    약품이 혼합된 초기 우수에서 제1하이브리드 여과장치를 통하여 이물질을 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템을 이용한 비점오염원 처리방법.
12. 제11항에 있어서,

    제 1우수저류조에 우수가 기준 유량 이상 저장됨에 의해 우수가 제2우수저류조에 저장되는 단계와;

    제2우수저류조에 저장된 우수를 제2하이브리드 여과장치를 통하여 이물질을 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 비점오염원 처리시스템을 이용한 비점오염원 처리방법.

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