KR20120007100A - 유수분리기가 포함된 비점 오염원의 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초기 우수 유출에 의해 수계로 유입되는 비점오염물질을 정화하는 처리장치에 관한 것이다. 제 1 처리조에는 초기 유입수에 세목 스크린을 설치하여 협잡물을 제거하고 제 2 처리조에는 하부에서 상부로 우수를 순환시킴으로서 자연적 침강에 의한 탁도를 제거할 수 있도록 설계하였다. 또한 제 2 처리조에 구형의 PE 극세사가 충진된 다공성 필터막을 설치함으로서 물의 탁도는 물론 우수 내에 포함되어 있는 미세 유지를 응집시켜 유수 분리기의 효율성을 증대 시켰다. 분리된 유지와 우수는 강우가 소멸시 유지만 별도로 자동 이송되어 집유조에 모이도록 고안하였다. 제 3 처리조에서는 주요 유입수의 오염형태에 따라 다양한 입자가 충진된 필터 스크린을 다단으로 설치하여 우수의 체류 시간을 증대시켰다. 본 처리 장치의 바닥에는 홀을 만들어 우수가 소멸시, 처리장치 내에 잔류된 물이 자연적으로 토양으로 스며들게 하였다.
[색인어]
유수분리기, 비점오염물질, 비점오염원, 저감장치, 극세사

Description

유수분리기가 포함된 비점 오염원의 저감 장치{Non-point source reduction system including oily water separator }

본 발명은 자연적으로 발생되는 강우로 인하여 도로, 주택지구, 산업지구 등에서 발생되는 오염원을 저감시킴으로서, 하천의 수질 오염 악화를 방지하기 위한 비점오염물 처리 장치에 관한 것이다. 우수관으로부터 유입된 우수를 집수하여 협잡물과 토사 및 기름 성분의 오염원을 제거하고 하천으로 유출시킴으로서 비점오염물의 효율적인 관리를 도모하고자 한다.

비점 오염원이란 불특정장소에서 불특정하게 수질 오염 물질을 배출하는 배출원으로서 주로 도로, 대지, 임야, 논, 밭 등의 같은 곳에서 발생되는 오염원을 말한다. 대지, 임야 등에서 발생되는 오염원은 자연친화적으로 발생되는 것으로 그 영역이 넓어 관리가 어려우나, 그 오염정도가 자연 정화되는 수준임으로 하천의 수질을 오염시킬 정도의 심각성이 아님으로 일반적인 관리 형태에는 해당되지 않는다. 그러나 주택지구, 산업지구, 자동차도로, 논, 밭에서 유출되는 우수의 경우, 질소, 인, COD, BOD, SS 등의 오염원이 고농도로 발생하여 하천으로 유입됨으로서 수질 오염의 직접적인 원인으로 알려져 있다.

특히, 주택지구, 산업지구, 자동차도로 등지에는 발생되는 비점오염원은 우수관로를 통하여 하천으로 유출됨으로 이를 사전에 오염원 저감장치를 통하여 정화가 가능하다. 대부분의 오염원은 강우 발생시 1시간 이내에 고농도로 유출됨으로 초기 발생오염원을 제거한다면 하천의 수질 악화를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

최근 오염원의 종류는 도로나 산업 및 주거지역의 시멘트 또는 콘크리트 포장으로 인하여 토양 입자에 의한 탁도 오염물 보다 자동차 배기가스의 미세먼지, 자동차 오일 및 미연소 기름 등의 오염물이 강우시 대지로 스며들지 못하고 우수 관로를 통하여 하천으로 그대로 흘러감으로서 하천 오염에 큰 영향을 미치고 있는 실정이다. 특히 이와 같은 오염원들은 미생물들에 의한 자연 정화가 어렵고 분해되는 시간도 자연적으로 발생된 오염원보다 수십에서 수 백배의 시간이 걸리는 난분해성 오염원으로 분류되어 있는 실정이다.

종래의 기술로는 수평으로 격벽을 설치하여 협잡물을 제거하는 세목스크린을 설치하고 각종 여과지를 통하여 유지성분을 흡착시켜 제거하고 있는 실정이다. 또한 모래, 활성탄, 제올라이트와 같은 여재층을 형성하여 우수가 좌에서 우측방향으로 필터를 거쳐 유출되도록 하거나 상부에서 하부로 필터층을 통과시며 유출 되도록 하였다. 세목스크린은 10mm 이상의 협잡물을 제거하는 용도로는 우수하나 1mm 이하는 미세 토양을 제거하기에는 어려운 실정이다. 유지 성분을 제거하기 위한 여과지는 기름을 제거하는 효과는 우수하나, 강우 특성상 단위 시간당 많은 우수량을 처리해야 하는 실정에서 여과지를 통과하거나 흡착시키기에는 효율적이지 못하다. 여재층으로 미세한 토양입자 등을 제거하는 것은 효과적이다. 그러나 여재층으로 좌에서 우측방향으로 필터하는 방식과 상부에서 하부를 거쳐 필터하는 방식은 필터 막이 미세 토양입자의 적층으로 쉽게 막힘으로서 효율성이 떨어질 뿐만 아니라 유지 보수의 어려움도 크다.

국내 특허 비점오염물질 처리장치(등록번호 10-0894022)는 고형물 분리기 아래에 경사진 침사조를 두어 고형물을 분리하고 미세 여과 벽체를 구비하여 미세오염물질을 분리하도록 하였다. 또한 유출수의 배출 및 역류를 원활하게 하기 위하여 구동 펌프를 포함하도록 하였다. 이와 같은 처리장치는 유수분리 효과가 없으며, 구동펌프에 의한 에너지원의 공급이 필요하며, 유지 관리비가 상승하는 단점이 있다.

국내 특허 우수에 포함된 비점오염물 처리장치(특허번호 10-0897258)는 제 1 처리수조에 유입수의 분산을 유도하기 위하여 다공성 막을 설치하였으며, 제 2 처리수조에 침전물의 효율적인 침전을 유도하기 위하여 경사판을 여러 겹 설치하였으며, 제 3 처리수조에는 기타 부유물을 제거하기 위하여 여과흡착망을 부착하였다. 이와 같은 장치 또한 유수 분리 장치가 부착되지 않았으며, 침전물과 협잡물을 우수의 체류시간을 증대시켜 제거하고자 하였다.

생활권 내의 비점오염원에서 가장 문제시 되는 유지류와 배기가스로부터 발생된 미세 먼지를 효율적으로 제거하기 위해서는 유수 분리 부분을 설치하여 오일과 같은 유지류를 효과적으로 분리되고 자동으로 별도의 집유조로 이송되도록 하여야 하며, 우수에 포함되어 유입되는 부유 물질 또한 침전조에 침전시켜 하천으로 유출 되지 않도록 장치를 고안할 필요성이 있다. 오염 지역의 특성에 따라 중금속의 함유가 높을 경우, 별도의 여재 필터를 통과 시켜 중금속을 제거한 후, 유출 시킬 수 있는 장치가 고안되어질 필요가 있다.

이와 같은 비점 오염원의 장치형 처리 장치는 일정 시간이 지나면 작업자들이 맨홀을 통하여 진입 후, 오염원을 처리하여야 함으로 유독성 가스나 좁은 공간에서의 작업이 어렵다는 문제점들이 있다. 그러므로 유지 보수에 관한 편리성과 신속성이 이루어질 수 있도록 장치를 고안할 필요성이 있다.

본 발명의 비점오염원 저감 장치로 미세 탁도의 농축 및 누적으로 인하여 여재가 막히는 현상을 예방하고, 유지 관리시 작업자가 처리 장치 내부로 들어가지 않고도 침전물을 쉽게 제거할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

우수 내에 포함된 유지류를 부상시켜 제거함으로서, 화학적 산소 요구량(COD)과 생물학적 산소 요구량(BOD)을 저감시킬 수 있는 뿐만 아니라, 미세하게 분산된 오일 입자들의 응집도를 상승시켜 부상이 원활하게 이루어 질 수 있는 처리 장치를 제공하고자 한다. 또한 부상시킨 오일은 우수의 유입이 멈추는 시점에 자동으로 집유조로 이송시켜 유출수에 혼합되어 하천으로 방류되는 것을 제어하고자 한다.

비점 오염원의 지역적 특성에 따라 중금속의 함유, 산성 폐수의 유입 등 다양한 오염원을 선택적으로 제거할 수 있는 여재층 설치로 특정 오염물 제거 효율을 상승시키며, 선 속도를 높혀 잔류 오염물의 농도 또한 저감시킬 수 있는 장치를 제공하고자 한다. 강우가 멈출시 처리 장치 내에 잔류된 우수는 우수 유입구와 유출구 사이의 단차와 각 처리조의 격벽에 의하여 유출되지 못하고 장시간 체류됨으로서 이를 토양으로 흡수시켜 자연 정화시킬 수 있는 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 처리 장치 구성은 스크린 필터가 장착되어 협잡물을 제거하는 제 1 처리조, 오일과 같은 유지류를 분리하고 미세 탁도를 침전시켜 제거하는 제 2 처리조, 선 속도 증대와 특정 오염물을 제거하기 위하여 복합계의 여재층이 충진된 제 3 처리조로 구성된다.

제 1 처리조는 우수 유입관에 1 ～ 10 mm의 세목 크기를 갖는 사각 스크린 상자를 장착하여 협잡물이 세목 스크린 상자 안에 필터 되도록 하였다. 또한 5 ～ 50 mm 홀이 규칙적으로 배열된 격벽을 설치하여 우수의 유입 속도를 분산함으로서, 1 mm 이상 크기의 토사가 자연적으로 토사 집수부에 침전될 수 있도록 하였다.

제 2 처리조는 유입수가 하부에서 상부로 이송되도록 하여 1 mm 이하의 미세 토사로 인하여 필터 층이 막히는 것을 방지하였다. 하부 바닥은 경사판으로 경사지게 하여 미세 토사들이 토사 집수부에 모일 수 있도록 하였다. 중앙에는 10 ～ 50 mm 구형을 갖는 극세사 소수성 수지가 충진된 필터 막을 설치하여 우수에 포함된 미세한 유지류을 응집시켜 상부에 있는 유수 분리조로 이송되도록 하였다. 상부의 유수 분리조는 우수 유입이 멈추게 되면 분리된 유지류가 자동으로 집유조로 이송되도록 하였다. 상부의 유수 분리조 내에서 유속을 저감시키고 선 속도를 증가시키기 위하여 수지 필터막의 비표면적을 증대시키고 유수 분리 후, 우수가 유수 분리조 아래를 통하여 이송된 후, 제 3 처리조 상부로 유출 되도록 하였다.

제 3 처리조는 3개의 여재층으로 구성하여 이름을 복합여재 스크린이라 명명하며. 여재의 종류는 유입되는 우수의 오염원 종류에 따라 다양한 여재를 충진하며, 탈 부착이 용이하도록 하였다.

본 발명의 비점 오염원 저감장치는 초기 집중 강우에 의해서 발생되는 협잡물, 오일류, 미세 탁도, 중금속 등을 순차적으로 제거함으로서, 비점오염지역의 특성상 다양한 종류로 발생되는 각종 오염물들을 효과적으로 처리할 수 있음으로 처리 효율을 극대화시킬 수 있다. 유입수의 이송 방향이 하부에서 상부로 순환하는 방식을 채택함으로서 미세 탁도의 침전 효과를 증대시켰으며, 유수분리기에서 포집된 유지류를 별도의 동력원 없이 자동으로 배출시켜 집유조로 이송시킴으로서 유지 관리가 편리하고 관리 인건비를 저감시키는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 비점오염물질 저감장치의 절개사시도
도2는 도1에 도시된 비점오염물질 저감장치의 단면도

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상기 도면에 유입구(100)인 우수 유입관에 1 ～ 10 mm의 세목 크기를 갖는 사각 스크린 상자를 장착하여 협잡물이 스크린(200) 안에 포집되며 , 1 mm 이상 크기의 토사가 자연적으로 토사 집수부에 침전될 수 있도록 하였다.

스크린(200)에 의해 필터된 유입수가 다음단계에선 하부에서 상부로 이송되도록 하여 1 mm 이하의 미세 토사로 인하여 필터 층이 막히는 것을 방지하였다. 하부 바닥은 경사판으로 경사지게 하여 미세 토사들이 토사 집수부에 모일 수 있도록 하였다. 중앙에는 유동성 발포프로필렌종류의 10 ～ 50 mm 구형을 갖는 극세사 소수성 수지가 충진된 필터 막을 설치하여 우수에 포함된 미세한 유지류을 응집시켜 상부에 있는 유수 분리조로 이송되도록 하였다. 상부의 유수 분리조는 우수 유입이 멈추게 되면 분리된 유지류가 자동으로 집유조로 이송되도록 하였다. 상부의 유수 분리조 내에서 유속을 저감시키고 선 속도를 증가시키기 위하여 수지 필터막의 비표면적을 증대시키고 유수 분리 후, 우수가 유수 분리조 아래를 통하여 이송된 후, 제 3 처리조 상부로 유출 되도록 하였다.

제 3 처리조는 3개의 여재층으로 구성하여 이름을 복합여재 스크린이라 명명하며, 여재의 종류는 유입되는 우수의 오염원 종류에 따라 다양한 여재를 충진하며, 탈 부착이 용이하도록 하였다.

Claims (7)

1. 초기 강우 유입수의 오염물을 저감시키기 위하여, 제 1 처리조에는 세목 스크린망을 설치하여 협잡물을 제거하고 유속 속도를 저감시키기 위한 다공성 격막을 설치하며, 제 2 처리조에서는 유입수가 하부에서 상부로 이송되도록 하며, 하단에 미세 탁도 물질이 침전되고 상부에 유수 분리기가 장착되어 부상되는 오일을 자동으로 제거하며, 제 3 처리조에서는 복합 여재 스크린을 장착하여 1,2 처리조에서 지나온 부유물질 및 중금속 및 독극물을 처리하는 비점 오염 저감 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 제 2 처리조와 같이 우수가 하부 전체 바닥으로 유입시켜 상부로 유출시킴으로 순간 유속 저감에 의한 미세 부유물질들을 하부 바닥에 침전 시키는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 제 2 처리조의 미세 탁도가 침전되는 하단부와 유수분리기가 장착된 상부 사이에 구형의 극세사가 충진된 스크린 격막을 장착하여 유지류와 물을 분리하는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 유수 분리기 내로 유입된 우수는 장치도에서 보는 바와 같이, 유수 분리기 중앙에서 유입되어 유수 분리가 된 이후, 우수는 유수분리기 바닥의 홀로 다시 이송되어 유수분리기 바깥쪽으로 부상 되어 유출되는 것을 특징으로 하는 유수 분리 장치.
5. 유수분리 장치에 있어서, 도면에서 보는 바와 같이, 물이 유입시에는 유수 분리기 상부 홀이 물의 수위가 높아지면 부력에 의하여 자동으로 열리는 동시에 집유조 홀은 막히게 되며, 물의 수위가 낮아지며 유수 분리기 홀은 자동으로 닫치는 동시에 집유조 홀은 열리게 되어 분리된 유지류가 집유조로 자동으로 이송되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1항에 있어서, 본 발명에 의한 비점 오염 처리 장치의 각 처리조 바닥에 1 ～ 2개의 기공이 형성된 원뿔형 구조물을 장착하여 처리 장치 내에 장시간 체류된 우수가 처리 장치 바닥의 자갈층으로 서서히 유출 될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1항에 있어서, 제 3 처리조의 복합여재 스크린에는 세목 스크린 상자로 제작되어 수질 상태에 따라 여재를 충진할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 장치이며, 우수의 pH가 6 ～ 8 인 경우는 여재로 탄화된 야자 껍질을 충진하고, pH가 산성인 경우는 입자 크기가 5 ～ 20 mm인 알카리성 광물을 충진하며, pH가 염기성인 경우는 입자 크기가 5 ～ 20 mm인 산성 광물을 충진하며, 중금속의 함유 되어 있을 경우는 입자 크기가 5 ～ 10 mm인 수산화아파타이트를 충진한 것을 특징으로 하는 장치.

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