KR20140113625A - 빗물처리장치를 이용한 빗물재이용시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빗물을 정화하기 위한 방법으로 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일 반응조에서 연속적으로 이루어지는 빗물처리장치를 이용한 빗물재이용시스템과 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축물의 지붕으로부터 유입되는 강우에 대하여 강우감지센서부와 자동밸브를 통하여 강우 초기의 빗물을 배제시키는 초기강우배제장치와 빗물에 포함된 비중이 큰 입자성물질을 제거시키는 침사조와 인공식물잔디, 활성탄, 여과사로 구성된 여재층을 구비하는 자연형 중력식 여과장치 및 자외선램프의 살균소독기능을 이용하여 대장균, 바이러스 및 기타 병원성 미생물 등의 세균성물질을 제거하는 살균소독장치가 단일한 반응조내에서 연속적으로 이루어지는 빗물처리장치를 통하여 처리된 빗물을 저장하여, 무강우시에는 조경용수, 청소용수, 살수용수 및 화장실용수로 빗물을 재이용하고, 홍수나 집중 호우시에는 빗물을 저장하여 홍수예방 효과에 기여하는 빗물의 재이용시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치를 이용한 빗물재이용시스템은 강우 초기의 빗물을 감지할 수 있고, 강우가 종료되었을 경우를 감지할 수 있도록 구성된 강우감지센서부와; 상기 강우감지센서부를 통하여 유입된 강우 초기 빗물을 일정시간 동안 배제할 수 있는 자동밸브와; 상기 강우감지센서와 상기 자동밸브를 통해 마련되는 초기강우배제장치와; 상기 자동밸브가 닫힌 후 떨어지는 빗물의 유속을 저감시키는 유속저감장치 및 유도장치와 ; 빗물에 포함된 비교적 큰 협잡물과 모래, 토사와 같은 비중이 큰 입자성 물질이 중력침전되어 제거될 수 있는 협잡물제거박스와; 상기 유속저감장치 및 유도장치와 상기 협잡물제거박스를 포함하여 구성되는 침사조와; 상기 침사조를 통하여 유출된 빗물을 일정 크기의 구멍이 뚫어져있는 다공판을 통해 빗물을 균등히 분배할 수 있는 월류판 및 유도분배판과; 상기 월류판 및 유도분배판을 통과한 빗물에 포함된 비중이 작은 입자성 미세부유물질을 제거할 수 있도록 구성된 인공식물잔디, 활성탄, 여과사로 구성된 여재층을 자연형 중력식 여과방식으로 통과할 수 있도록 구성되어 역세를 필요로 하지 않는 것을 특징으로 하는 중력식 빗물여과장치와; 상기 중력식 빗물여과장치를 통과한 빗물이 자외선램프와 접촉하여 대장균, 바이러스 및 기타 병원성 미생물 등의 세균성물질을 제거하도록 구성된 살균소독장치와; 상기 초기강우배제장치, 상기 침사조, 상기 빗물여과장치 및 상기 살균소독장치가 단일한 반응조내에서 정화과정이 연속적으로 이루어질 수 있도록 구성된 빗물처리장치와; 상기 빗물처리장치를 통과하여 처리된 빗물이 별도의 처리수조가 없이 저장될 수 있는 것을 특징으로 하는 빗물저장조와; 상기 빗물저장조에 저장된 빗물을 집중 호우나 홍수시 사전에 배수시켜 홍수예방에 기여할 수 있는 배수펌프와; 상기 빗물저장조에 저장된 빗물을 조경용수, 청소용수, 살수용수 및 화장실용수 등으로 재이용이 가능하도록 공급하는 공급펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

빗물처리장치를 이용한 빗물재이용시스템 및 그 방법{Rainwater reusing system and method using rainwater treatment device}

본 발명은 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치를 이용한 빗물재이용시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물의 옥상, 지붕 등의 집수면을 통해 쓰레기, 토사, 협잡물 및 인체에 유해한 오염물질을 포함하여 빗물유입관을 통해 유입되는 빗물에 대하여 초기강우배제, 침사제거, 중력식 빗물여과 및 살균소독 기능이 단일한 반응조에서 연속적으로 이루어지는 빗물처리장치를 구비하여 정화처리시키고, 저장된 빗물을 조경용수, 청소용수, 살수용수 및 화장실용수 등으로 재이용하고, 집중 호수나 홍수시에는 홍수예방을 위한 기능을 수행하도록 이루어진 빗물재이용시스템에 관한 것이다.

경제발전과 도시개발로 인해 시가지 확대 및 고밀도화에 따라 불투수면이 증가하여 건천, 도시형 홍수피해의 증가 등의 현상이 나타나 건전한 물순환 상태로의 회복이 절실히 필요한 실정이며, 이와 함께 환경보전 의식이 높아짐에 따라 안전하고 깨끗한 물에 대한 요구가 증대되고 있으나, 인구급증과 지역개발에 따라 진행되고 있는 기후변화에 의해 물은 이미 제한된 자원이 되었으며, 물자원의 변화로 인해 향후 확보가 어려울 것으로 예상되고 있다. 또한, 우리나라은 연평균 강수량에 비해 인구밀도가 높아 1인당 가용할 수 있는 수자원이 낮아 물부족 국가로 평가되고 있다.

이에 정부는 2010년 상하수도법에 분산되어 있던 빗물, 중수도, 하수처리재이용을 통합하여 물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률(이하, 물재이용법)을 제정공포하고 국민 생활수준 향상과 경제활동 증가에 따른 물자원 확보방안으로서 물재이용기본계획을 수립하였다. 물재이용법에서는 그간 공공청사, 실내체육관 등 공공시설만이 의무적으로 빗물이용시설을 설치해야 하는 대상이었으나 일정 면적이상의 민간시설(건축면적 1만제곱미터 이상의 공동주택, 5천제곱미터 이상의 학교, 매장면적합계 3천제곱미터 이상의 대규모점포, 부지면적 10만제곱미터 이상의 골프장 등)에 대하여도 빗물이용시설을 의무적으로 설치하도록 개정하여 시행하고 있다.

우리나라의 강우는 6~9월 사이에 집중되는 장마 외에도 태풍에 의한 집중호우, 지형적 특성에 따른 국지적 호우 등이 발생하는 등 지역별, 계절별 강수량의 차이가 크고 변화의 폭이 큰 특성을 나타내고 있다. 이에 따라, 강우 초기에 내리는 빗물에 포함된 쓰레기, 토사, 협잡물 및 기타 인체의 유해물질 등 다양한 오염물질의 성상과 분포도 강우 특성에 따라 큰 차이를 나타나게 된다. 따라서, 빗물의 집수면은 인간의 활동에 상대적으로 노출이 심하지 않은 지붕이나 옥상을 대상으로 선택하는 것이 바람직하며, 강우 초기에 내리는 빗물에 대하여 선택적으로 배제할 수 있는 기술에 대한 접근성 중요하다. 이를 해결하기 위한 수단으로 사용되는 초기강우배제장치는 빗물이용시설의 기계장치의 설치위치와 떨어져 개별적으로 설치가 되는 경우가 많아 유지관리에 있어 통합관리의 어려움이 발생한다.

빗물에 포함된 오염물질을 처리하기 위한 기술로는 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 나눌 수 있으며, 물리적인 방법으로는 침전, 중력식여과, 압력식여과, 스크린여과, 마이크로필터에 의한 여과, 막여과 등 여러 다양한 방법이 있으나, 주로 침전과 여과에 의한 방법으로 나눌 수 있다. 화학적인 방법으로는 염소소독, 자외선램프에 의한 살균소독, 오존을 이용한 오존처리법, 기타 살균처리을 위한 약품을 이용한 소독 등으로 구분할 수 있다. 이러한 빗물의 오염물질을 처리하기 위한 기술에 있어서는 장치 및 기계를 사용하기 위해 소요되는 부지의 면적, 소요 동력, 처리효율, 건설비, 유지관리의 수월성 등 다양한 요소를 고려하여 선택하여야 한다.

빗물에 포함되어 흘러드는 오염물질 중 비중이 커 물속에 가라앉는 돌, 모래 등이나 비중이 작아 물위에 뜨는 쓰레기 등의 협잡물은 그대로 흘려보낼 경우 빗물을 처리하기 위한 장치나 기계기구 등에 심각한 피해를 발생할 수 있으므로 반드시 제거하여야 하는데 이 경우 대부분 스크린이나 침사조를 이용하는 물리적 처리방법을 사용한다. 그러나, 스크린이나 침사조에서의 물리적인 침전처리 과정만으로는 비중이 가벼운 입자성 오염물질을 제거할 수 없으므로 충분히 정화된 빗물이 만들어 졌다고는 할 수 없다.

빗물 속에 함유된 침전으로 제거되지 않는 미세한 입자성 오염물질을 제거하기 위한 방법으로 여과에 의한 방법을 사용하는데, 방법에 따라 중력식여과와 압력식여과로 나누어진다. 여과의 원리는 여재로 구성된 여과층을 입자가 표면에 접촉, 부착하는 연속적인 동작이 반복되어 입자의 플럭화(Folcfication)를 통해 상호간 응집작용이 생겨 물리적으로 여과층을 통과할 수 없는 상태가 되는 것으로, 여과 성능의 향상을 위해 약품을 사용하여 응집력을 강하게 하는 방법을 사용하기도 하며, 여과진행 중 여과층이 막혀 성능이 떨어지는 것을 방지하기 위해 역세척 과정을 진행하여 원래 여과진행 상태이전으로 회복하여 동작시키는 방법을 사용하기도 한다. 이러한 방법에 있어서는 약품을 사용할 경우 비용의 발생과 주기적인 공급으로 인한 장치 사용자의 전문성이 요구되며, 역세척 과정을 진행할 경우 역세척 진행을 위한 공급수단 이외에도 역세척 과정을 통해 발생되는 오염도가 높은 역세폐수가 발생하여 이를 보관 또는 처리하여야 하는 2차적인 문제를 야기시킬 수 있다. 또한, 기존의 빗물이용시설은 도1에서 도시된 바와 같이 여과공정을 거치기 위한 펌프설비를 구비하여야 하며, 이와 별도 여과 처리된 빗물을 별도로 보관, 수집하기 위한 처리수조를 두므로 건설비용 상승의 요인이 되었다.

건물의 옥상 등에서 발생할 수 있는 조류 등의 배설물과 대기 중에서 발생되어 집수면에 누적되는 오염물질들 중에는 대장균, 바이러스 및 기타 병원성 미생물들이 서식할 수 있으며, 이러한 세균류들을 방치할 경우 인체에 피해를 초래할 수 도 있다. 기존의 빗물이용시설의 처리공정은 도1에서 도시된 바와 같이 초기강우배제장치, 스크린장치를 통과한 후 바로 우수저장조로 유입되므로 우수저장조내의 담수된 빗물은 비위생적인 상태로 존치되는 문제가 있다. 따라서, 빗물을 저장하기 위한 사전단계에서부터 박테리아, 바이러스 및 기타 병원성 미생물들을 제거하여 빗물을 보다 안정적인 상태로 저장하기 위한 수단이 강구될 필요성이 있다.

본 발명은 빗물을 정화처리하기 위한 수단으로서 상기에서 언급한 초기강우배제장치, 침사, 여과, 살균소독 등의 개별적인 빗물의 처리방법을 단일화하여 연속적으로 수행하기 위해 고안된 것으로서, 초기강우배제장치를 빗물처리장치내에서 설치하여 초기강우에 대한 즉각적인 배제상황을 파악하기 수월하며 동시에 침사, 여과 및 살균소독과정이 연속적으로 진행되므로 별도의 이송펌프 또는 개별적인 처리장치를 요구하지 않는다.

빗물을 여과처리방법에서 있어 여과과정이 경과됨에 따라 여과효율은 떨어지게 되고, 이를 회복하기 위하여 역세척 과정을 진행하게 된다. 역세척 과정에서 발생하는 역세수는 다량의 오염물질을 포함하고 있어 추가적인 수처리가 필요로 하게 된다. 이를 대체하기 위한 수단으로 대부분의 빗물여과과정에서 발생하는 역세수는 대부분 건물내의 집수정으로 배수하거나 정화조 또는 오수처리시설로 유입하여 처리하고 있는 실정이다. 또한, 여과를 진행한 후 처리된 빗물을 보관하기 위한 처리수조 등은 건설비 증가요인이 되었다. 본 발명에서는 빗물처리장치내의 여과과정에서 자연형 중력식 여과방식을 통해 빗물 내의 미세한 입자성 오염물질을 안정적으로 여과처리하는 방식을 적용하여 역세척 과정을 사용하지 않으므로, 역세수 발생으로 인해 추가적인 처리대책을 근본적으로 없앨 수 있으며, 빗물저장조내에 처리된 빗물을 저장하도록 구성되므로, 별도의 처리수조를 마련하지 않을 수 있는 특징이 있다.

도 1에서 도시된 바와 같이 종래의 빗물처리방식에 있어서는 초기강우 배제장치와 스크린장치를 거친 빗물이 빗물저장조로 유입될 경우 저장된 빗물내에는 입자성 오염물질과 대장균, 세균 및 기타 병원성 미생물들이 방치될 수 있어 장기간 빗물저장조를 사용하지 않을 경우 냄새나 악취발생 및 이들 오염물질로 인한 피해를 야기시킬 수 있다. 본 발명에서는 빗물저장조내의 저장되는 빗물은 빗물처리장치를 통과하여 여과 및 살균소독 등 수처리가 완료된 상태로 저장되므로 강우가 없는 기간이라도 빗물을 안전하게 저장할 수 있다.

본 발명에서는 [표 1]에서 제시한 바와 같이 강우 초기의 빗물을 감지할 수 있는 강우감지센서부와 유입된 초기 빗물을 일정시간 배제할 수 있는 자동밸브로 구성된 초기강우배제장치와; 상기 초기강우배제장치를 통과한 빗물의 유속을 저감시키는 유속저감장치 및 유도장치와; 빗물에 포함된 비교적 큰 협잡물과 모래, 토사와 같은 비중이 큰 입자성 물질이 중력 침전되어 제거될 수 있는 협잡물제거박스와; 상기 유속저감장치 및 유도장치와 상기 협잡물제거박스를 포함한 침사조와; 상기 침사조를 통하여 유출된 빗물을 일정 크기의 구멍이 뚫어져있는 다공판을 통해 균등히 분배할 수 있는 유도분배판과; 상기 유도분배판을 통과한 빗물에 포함된 비중이 작은 입자성 부유물질을 제거할 수 있도록 구성된 인공식물잔디, 활성탄, 여과사로 구성된 여재층을 중력식 여과방식으로 통과할 수 있도록 구성되어 역세를 필요로 하지 않는 것을 특징으로 하는 중력식 빗물여과장치와; 상기 중력식 빗물여과장치를 통과한 빗물이 자외선램프와 접촉하여 대장균과 바이러스 등의 세균성물질을 제거하도록 구성된 살균소독장치와; 상기 초기강우배제장치, 상기 침사조, 상기 자연형중력여과장치 및 상기 살균소독장치가 단일한 반응조내에서 이루어질 수 있도록 구성된 빗물처리장치와; 상기 빗물처리장치를 통과하여 처리된 빗물을 저장하는 빗물저장조와; 상기 빗물저장조내에 저장된 빗물을 배수시킬 수 있는 배수펌프와; 상기 빗물저장조에 저장된 빗물을 조경용수, 청소용수, 살수용수 및 화장실용수 등으로 재이용하도록 공급하는 공급펌프를; 구비하는 빗물재이용시스템을 통하여 빗물을 안정적으로 재이용할 수 있다.

구분	빗물처리장치				빗물저장조
장치의 구성	초기강우배제장치	침사조	빗물여과장치	살균소독장치	배수펌프 공급펌프
세부장치	강우감지센서부 자동밸브	유속저감장치 유도장치 협잡물제거박스	월류판 유도분배판 여재층(인공식물잔디,활성탄,여과사)	자외선램프	수위레벨센서

초기강우배제, 침사, 여과 및 살균소독이 단일한 반응조에서 이루어지는 빗물처리장치를 통하여 안정적인 빗물의 정화처리가 가능하므로, 종래 빗물처리시스템에서 필요로 하는 이송펌프, 여과장치, 살균장치 등을 개별적으로 설치할 필요가 없다. 또한, 처리수조가 필요치 않게 되며, 여과과정에서 발생하는 역세수가 발생하지 않으므로 역세수를 처리하기 위한 수단을 필요로 하지 않게 된다. 따라서, 건설비용이 절감되는 효과와 설치공간의 최소화를 기대할 수 있으며, 수월하게 유지관리를 진행할 수 있게 된다.

도 1은 종래 빗물처리시스템의 계통도
도 2는 본 발명의 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균소독이 단일한 반응조에서 이루어지는 빗물처리장치 이용한 빗물재이용시스템의 계통도
도 3은 본 발명의 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치의 구조 및 기능 설명도
도 4는 본 발명에서 이루고자하는 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치의 초기강우배제장치에 대한 구조 및 부분 절개 측면도
도 5는 본 발명의 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치의 빗물여과장치에 있어 월류판, 유도분배판과 여재층을 나타내는 사시도 및 부분 절개 입체도
도 6은 본 발명의 초기강우배제, 침사, 여과과정이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치의 구조 및 기능 설명도

건축물의 지붕으로부터 유입되는 강우에 대하여 강우감지센서와 자동밸브를 통하여 초기강우를 배제시키는 초기강우배제장치와 빗물에 포함된 비중이 큰 입자성 물질을 제거시키는 침사조와 인공식물잔디, 활성탄, 여과사로 구성된 여재층을 구비하는 자연형 중력식 여과장치 및 자외선램프의 살균소독기능을 이용하여 대장균, 바이러스 및 병원성 미생물 등을 제거하는 살균소독장치가 단일한 반응조내에서 연속적으로 이루어지는 빗물처리장치를 통하여 처리된 빗물을 저장하여, 무강우시에는 조경용수, 청소용수, 살수용수 및 화장실용수로 빗물을 재이용하고, 홍수시에는 빗물을 저장하여 홍수예방 효과에 기여하는 빗물의 재이용시스템에 대한 구체적 내용에 대하여는 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 2에서 명기한 바와 같이 본 발명이 이루고자 하는 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치를 이용한 빗물재이용시스템의 구성이며, 빗물유입관(1), 빗물처리장치(10), 빗물저장조(40), 공급펌프(50), 배수펌프(60) 및 전기판넬(70)로 구성된다.

도 3에서는 본 발명의 실시에 따른 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치에 접속된 주요 장치부에 대한 구성 부분을 표현한 설명과 연속적인 흐름을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 따르는 본 발명에서 이루고자하는 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치에 부착된 초기강우 배제장치의 작동원리를 표현하는 사시도 및 부분 절개 측면도를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 실시에 따른 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치의 역할 중 침사조를 거쳐 상승한 빗물이 월류되어 넘어가기 위해 타공형구조로 이루어진 월류판(14-a)과 월류된 빗물이 고르게 분배되도록 구성된 유도분배판(14-b) 및 자연형 중력식 여과방식으로 잔디형상을 지닌 인공식물잔디, 활성탄, 여과사로 구성된 여재층(14-d)을 포함하도록 한 빗물여과장치를 나타내는 사시도 및 부분 절개 측면이다.

이를 구체적으로 살펴보면, 강우시에는 도로, 농경지, 주차장 등의 경우 먼지, 기름성분, 농약 등을 비롯한 각종 오염물질이 불특정하게 나타나게 되므로 빗물이용시설에서는 이러한 비점오염원의 발생원이 되는 지표면을 피하여 건물의 옥상이나 지붕 등 비교적 오염상태가 양호한 곳을 선택하여 빗물이용시설의 빗물유입관(1)을 통하여 유입시키는 것이 바람직하다. 강우가 없을 때 지붕면에 쌓인 낙엽, 먼지 및 조류의 배설물 등와 같은 오염물질과 대기중의 오염물질이 강하하여 침전되어 있는 대기오염물질 등이 강우 초기에는 한꺼번에 유입되게 되므로 강우 초기의 빗물은 배제되어야 한다.

본 발명에서 이루고자하는 초기강우 배제장치는 강우감지센서부(11)와 자동밸브(12)로 구성된다.

도 4에서 도시된 바와 같이 상기 강우감지센서부(11)는 빗물마중관(11-a)과 빗물유출구(11-b)와 초기강우 감지센서(11-c) 및 비상 감지센서(11-d)로 구성된다.

강우시 빗물은 빗물유입관(1)을 통하여 빗물이 유입되며 상기 빗물유입관(1)의 크기보다 작은 크기로 빗물의 유입량의 일부를 상기 빗물마중관(11-a)을 통하여 수용하게 되며, 상기 빗물마중관(11-a)을 통과한 빗물은 먼저 중력으로 아래 방향으로 떨어져 상기 빗물마중관(11-a)보다 2~3배 작은 크기의 상기 빗물유출구(11-b)를 통과하여 침사조(13)로 떨어지게 된다. 그러나, 상기 빗물마중관(11-a)으로 유입되는 빗물의 양보다 상기 빗물유출구(11-b)를 통과하는 빗물의 양이 훨씬 적게 되므로, 상기 침사조(13)으로 떨어지지 못하는 빗물은 상기 초기강우 감지센서(11-c)의 높이까지 차오르게 된다. 이 때, 상기 초기강우 감지센서(11-c)에서는 빗물의 초기 유입을 감지하게 되고 전기판넬(70)으로 신호를 보내어 상기 자동밸브(12)가 개방될 수 있도록 한다. 상기 빗물마중관(11-a)을 통과하지 않고 바로 떨어지는 빗물과 상기 빗물유출구(11-b)를 통과하여 떨어지는 빗물은 상기 침사조(13)로 떨어지게 되고, 상기 침사조(13)내의 협잡물제거박스(13-c)를 통과한 빗물은 개방되어 있는 상기 자동밸브(12)를 통하여 집수정 배관(20)을 통하여 집수정으로 운반된다. 집수정으로 운반되는 3~5분 동안의 초기강우 배제기간이 완료되면 상기 전기판넬(70)에서는 자동밸브가 닫히도록 신호를 보내도록 프로그램된다.

강우가 멈추었을 경우 상기 강우감지센서부(11)내에 고여있던 빗물은 상기 빗물유출구(11-b)를 통해 상기 침사조(10)로 하강하게 되고 이 때, 상기 초기강우 감지센서(11-c)는 빗물의 수위가 떨어졌을 감지하고 상기 전기판넬(70)으로 신호를 보내어 상기 자동밸브(12)가 5분 동안 열리도록 하여 상시 침사조(13)내에 남아있는 빗물을 집수정으로 운반시키도록 한다. 이 후 상기 자동밸브(12)를 닫히도록 하여 초기화 상태로 회복하여 다음의 강우에 대비하도록 프로그램된다.

상기 강우감지센서부(11)내의 상기 비상 감지센서(11-d)는 상기 빗물처리장치(10)에 이상이 발생하여 수위가 상기 비상감지센서(11-d)의 하단부를 접촉하였을 경우 상기 자동밸브(12)를 열리도록 신호를 전기판넬(70)로 보내도록 하며, 상기 강우감지센서부(11)의 수위가 상기 초기강우 감지센서(11-c)까지 떨어진 후 상기 자동밸브(12)를 닫히도록 상기 전기판넬(70)에서 프로그램이 구성된다.

상기 침사조(13)의 구성은 유속저감장치(13-a), 유도장치(13-b), 협잡물제거박스(13-c)로 구성된다.

초기 강우의 배제가 이루진 후 즉, 상기 초기강우 감지센서(11-c)가 수위를 감지하여 상기 전기판넬(70)의 신호를 통해 상기 자동밸브(12)를 3~5분 동안 열어둔 시점이 지나 상기 자동밸브(12)를 닫히도록 하면 빗물은 상기 침사조(13)으로 계속해서 떨어지게 된다. 상기 침사조(13)으로 떨어지는 빗물은 중력에 의하여 낙하속도가 증가될 수 있다. 상기 침사조(13)내부의 벽면에 설치되는 유속저감장치(13-a)와 유도장치(induce plate, 13-b)는 타공형 구조를 하고 상기 침사조(70)의 벽면과 수직방향으로 60의 기울기로 설치되도록 하여 빗물의 유속이 떨어진 상태로 상기 침사조(13) 내부의 상기 협잡물제거박스(13-c)로 떨어지도록 한다. 상기 유속저감장치(13-a)와 상기 유도장치(13-b)는 빗물이 상기 빗물유입관(1)과 상기 빗물유출구(11-b)를 통해 낙하하여 상기 협잡물제거박스(13-c)로 바로 떨어져 상기 협잡물제거박스(13-c)내에 이미 떨어져있는 비교적 큰 협잡물과 모래, 토사와 같은 비중이 큰 입자성 오염물질 등과 충돌하여 뛰어오르거나 이탈되는 현상을 방지하기 위한 수단을 겸비한다.

상기 침사조(13)의 하단부에는 상기 협잡물제거박스(13-c)가 마련되어 있어 비교적 큰 협잡물과 모래, 토사와 같은 비중이 큰 입자성 오염물질을 중력에 의해 침전시켜 회수할 수 있도록 모아두는 기능을 수행하며, 상기 협잡물제거박스(13-c)의 구조는 바닥은 스테인레스철판으로 하고, 측면은 미세한 구멍이 뚫어져 있는 메쉬형 철판으로 하여 빗물은 빠져나갈 수 있으나, 오염물질은 내부에 가두어둘 수 있는 형상을 가짐으로써 침사제거기능 수행하도록 한다.

상기 침사조(13) 바닥으로 떨어진 빗물은 내부에서 상승하여 상기 빗물여과장치(14-d)로 월류되어 넘어가기 위한 수위까지 상승하게 된다.

도 4에서 나타낸 바와 같이 상기 침사조(13)를 거쳐 상승한 빗물을 여과하기 위한 빗물여과장치는 월류판(14-a), 유도분배판(14-b), 점검맨홀(14-c), 빗물여과장치(14-d), 관리맨홀(14-e)로 구성된다.

상기 침사조(13)를 거쳐 상승한 빗물은 작은 구멍으로 이루어진 타공형판의 구조를 가진 상기 월류판(14-a)를 통과하여 유도분배판(14-b)을 연속적으로 통과하게 된다. 상기 유도분배판(14-b)은 상기 월류판(14-a)를 통과한 빗물이 상기 빗물여과장치에 고르게 분배될 수 있도록 상기 월류판(14-a)의 하단면으로부터 아래 방향으로 8~10기울어진 각도로 설치되며, 상기 유도분배판(14-b)의 형상은 빗물이 잘 빠지고 고르게 분배될 수 있는 타공형 구조이거나 웨어방식이 적용될 수 있다. 상기 유도분배판(14-b)에서의 빗물의 분배과정은 상기 점검맨홀(14-c)을 통해 확인한다.

상기 유도분배판(14-b)을 통과하여 아래로 떨어진 빗물은 상기 빗물여과장치(14-d)를 통과하여 빗물에 함유된 입자상의 미세한 오염물질이 중력식 여과방식을 통해 제거된다. 상기 빗물여과장치(14-d)에서 여과(filtration)처리를 진행하기 위해서는 여재층의 종류는 상위로부터 잔디형상을 하고 있는 인공식물잔디, 활성탄, 여과사 순으로 마치 잔디가 토양에서 뿌리를 내리고 있는 토양에서의 식물, 자갈, 토사와 유사한 배치방식을 적용하도록 하고, 여과의 원리는 빗물은 통과되고 입자상의 오염물질은 여재표면에 접촉, 부착하는 연속적인 동작이 반복되어 여재층을 통과할 수 없는 상태가 되도록 하여 여과처리하도록 하며, 여재층의 두께는 빗물을 처리해야 하는 양에 따라 달라질 수 있다.

상기 빗물여과장치(14-d)의 여재는 여재층에서 이탈되지 않도록 그물망 형태로 묶어 설치되도록 하며, 서랍형 구조로 배치하도록 한다. 여과의 성능이 떨어진 경우에는 상기 관리맨홀(14-e)를 통하여 여재를 꺼내어 여재층에 부착된 오염물질을 털어준 후 재사용하도록 하거나 여재의 교체가 필요한 시점에서는 개별적으로 교체하도록 한다. 이로써, 상기 빗물여과장치(14-d)는 여과처리를 정상화를 위한 수단으로 역세척 방식을 진행하지 않을 수 있다.

도 3에서 도시된 바와 같이 상기 빗물여과장치(14-d)를 통과한 빗물은 아래로 떨어져 모이게 되고 이 사이 수평방향으로 설치된 자외선램프가 배치된 살균소독장치(15)를 거쳐 유출관(30)을 통해 유출된다.

상기 살균소독장치(15)는 자외선램프를 통해 방출되는 자외선의 조사영역에서 특정파장(253.7nm)에서 미생물의 DNA를 파괴하여 비활성화시킴으로써 우수한 살균효율을 나타내는 원리를 적용하여 빗물내 포함되어 있는 대장균, 바이러스 및 기타 병원성 미생물의 살균소독처리하기 위한 것으로, 빗물의 처리양에 따라서 자외선램프의 적용수량은 달라질 수 있다.

상기 살균소독장치(15)의 점검은 점검맨홀(15-a)를 통하여 확인할 수 있으며, 상기 살균소독장치(15)의 내부에 빗물을 배수하기 위하여는 배수밸브(15-b)를 사용한다.

상기 초기강우 감지센서(11-c)에서 감지하는 신호에 따라 전기판넬(70)을 통하여 상기 살균소독장치(15)의 자외선램프를 강우시에는 점등되고, 강우가 종료되었을 경우에는 소등되도록 프로그램하여 전력낭비의 요소가 차단될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치(10)를 거쳐 정화된 빗물은 빗물저장조(40)에서 저장된다.

상기 빗물저장조(40)는 저장된 빗물을 조경용수, 청소용수, 살수용수 및 화장실용수 등으로 재이용하도록 공급하는 공급펌프(50)와 상기 빗물저장조의 빗물을 홍수예방을 위해 홍수나 집중 호우시 사전 배수시킬 수 있는 배수펌프(60)로 구성되며, 상기 배수펌프(60)는 만수위와 저수위를 확인할 수 있는 수위레벨센서를 포함하고 있어 상기 빗물저장조(50)가 가득 차 있는 만수위로 표시하는 경우 가동되도록 한며, 저수위일 경우 가동이 중지된다.

도 3에서 나타낸 바와 같이 상기 빗물처리장치(10)는 초기강우배제, 침사, 여과 및 살균이 단일한 반응조에서 연속적으로 이루어지는 것으로 빗물을 정화처리하기 위한 방법을 효율적으로 단일화한 것이다. 그러나, 상기 빗물처리장치에서의 이상이 발생하는 경우를 대비하여 상기 유도분배판(14-b)의 상부에는 월류배관을 구성되어 상기 유출관(30)과 연결된다.

도 6에서 나타낸 바와 같이 빗물내에 대장균, 바이러스 및 기타 병원성 미생물이 포함되어 있지 않아 살균소독과정이 불필요할 경우에는 살균소독장치를 제외한 초기강우배제, 침사, 여과의 처리과정으로 구성되어 단일반응조에서 이루어지는 빗물처리장치를 구성할 수 도 있다.

1 : 빗물유입관 10 : 빗물처리장치
20 : 초기강우 배출관 30 : 우수유출관
40 : 빗물저장조 50 : 공급펌프
60 : 배수펌프 70 : 전기판넬

Claims (7)

1. 쓰레기, 토사, 협잡물 및 인체에 유해한 오염물질이 포함된 빗물이 건물의 옥상, 지붕과 같은 집수면을 통해 유입되는 빗물유입관과; 강우 초기의 빗물을 배제하기 위하여 상기 빗물유입관으로부터 유입되는 빗물의 일부를 수용하여 강우감지센서부를 통하여 초기의 빗물을 감지하여 자동밸브의 개방을 통해 배제시키는 수단을 포함한 초기강우배제장치와; 상기 초기강우배제장치를 통하여 빗물내 포함된 오염물질을 일정기간 배제한 후 유입되는 빗물의 유속을 저감시키고 균등하게 떨어드릴 수 있는 유속저감장치 및 유도장치와; 상기 유속저감장치 및 유도장치를 포함하여 하부를 떨어지는 빗물내 포함된 토사, 모래, 협잡물 등 비교적 비중이 큰 입자성 오염물질을 중력 침전시켜 제거할 수 있는 협잡물제거박스를 내부에 포함한 침사조와; 상기 침사조를 통해 채워진 빗물이 월류되어 넘어가기 위한 타공형 구조로 이루어진 월류판과; 상기 월류판을 통해 월류된 빗물이 고르게 분배되어 떨어질 수 있도록 마련된 유도분배판과; 상기 유도분배판을 통과한 빗물이 역세를 필요로 하지 않는 자연형 중력식 여과방식으로 잔디형상을 지닌 인공식물잔디, 활성탄, 여과사로 구성된 여재층을 통과하여 빗물에 포함되어 있는 미세한 부유물질을 여과할 수 있는 기능이 마련된 빗물여과장치와; 상기 빗물여과장치를 통과하여 정화된 빗물에 포함되어 있을 수 있는 대장균, 바이러스 및 기타 병원성 미생물들을 자외선(UV)램프를 통하여 제거하는 살균소독장치;가 결합되어 단일한 반응조내에서 연속적으로 빗물이 정화처리되는 것을 특징으로 하는 빗물처리장치를 이용한 빗물재이용시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 빗물처리장치는 강우 초기시 빗물유입관으로부터 빗물의 일부를 수용하여 강우감지센서부를 통하여 감지한 후 자동밸브를 3~5분 동안 개방하여 초기 빗물을 건물내 집수정으로 배제시키도록 하며, 초기 강우 감지 3~5분 이후 자동밸브를 닫아 빗물이 침사조내 머무를 수 있도록 하며, 강우가 멈추었을 시 강우감지센서부를 통하여 자동밸브를 닫게 함으로써 다음의 강우를 대비할 수 있도록 구성되어 있는 초기강우배제장치를 마련하고 있는 빗물재이용시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 초기강우배제장치를 통해 아래로 떨어진 빗물의 하강속도를 저감시키고 균등하게 떨어뜨릴 수 있도록 경사진 60의 각도로 기울어진 유속저감장치, 유도장치를 통과하고, 빗물에 포함된 쓰레기, 모래나 협잡물 등 비교적 비중이 큰 입자성 오염물질을 중력에 의해 침전되어 내부에 마련된 협잡물제거박스를 통해 처리할 수 있는 침사조가 있는 빗물재이용시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 빗물처리장치는 침사조로 떨어진 빗물이 모아져 상승한 후 타공형 구조로 이루어진 월류판을 통과하여 빗물이 고르게 분배되어 하부로 떨어질 수 있도록 마련된 유도분배판을 통과하도록 하며, 자연형 중력식 여과방식으로 여과가 진행될 수 있도록 인공식물잔디, 활성탄, 여과사의 순서로 구성된 여재층을 통해 빗물에 포함된 미세한 부유물질을 여과할 수 있으며, 여재층에 부착된 오염물질은 여재층을 분리하여 떨어주거나 교체함으로써 역세척의 진행없이 여과할 수 있는 기능이 마련되어 있는 중력식 여과장치를 구비하고 있는 빗물재이용시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 빗물처리장치의 하부로 떨어진 빗물이 유출수 사이와의 공간에 일정 간격 수평방향으로 설치되어 자외선을 조사하는 자외선램프를 구비하여 빗물 내에 포함된 대장균, 바이러스 및 기타 병원성 미생물 등의 세균을 살균소독처리할 수 있는 살균소독장치를 포함하고 있는 빗물재이용시스템.
6. 초기강우배제장치, 침사조와 인공식물잔디, 활성탄, 여과사로 구성된 여재를 이용한 빗물의 여과장치 및 자외선을 이용한 빗물의 살균소독장치로 구성된 빗물처리장치에 있어서, 빗물유입관과; 상기 빗물유입관으로부터 유입된 강우 초기의 빗물을 강우감지센서부와 자동밸브를 통하여 배제시키는 초기강우배제장치를 통해 강우 초기의 빗물내 포함된 오염물질을 배제시키는 1단계 초기강우배제단계;
   상기 초기강우배제장치를 통과한 빗물의 유속을 저감시키고 균등하게 하부로 떨어지도록 유속저감장치 및 유도장치와 모래나 협잡물 등 비교적 비중이 큰 입자성 오염물질을 중력 침전에 의하여 제거할 수 있도록 내부에 마련된 협잡물제거박스를 구비하고 있어 침사조를 통해 오염물질을 저감시키도록 하는 2단계 침사제거단계;
   상기 침사조를 거쳐 상승한 빗물이 월류되어 넘어가기 위해 타공형 구조로 이루어진 월류판과 월류된 빗물이 고르게 분배되도록 구성된 유도분배판 및 자연형 중력식 여과방식으로 잔디형상을 지닌 인공식물잔디, 활성탄, 여과사로 구성된 여재층을 포함하도록 한 빗물여과장치를 통해 빗물에 포함되어 있는 미세한 부유물질을 여과하는 3단계 빗물여과처리단계;
   상기 빗물여과장치를 통해 하부로 떨어진 빗물이 유출부와이 사이공간에 일정 간격으로 배치되어 자외선을 조사하는 자외선램프를 통해 빗물내 포함된 대장균, 바이러스 및 기타 병원성 미생물 등의 세균을 살균소독처리하는 4단계 살균소독단계;
   상기 1단계 초기강우배제단계, 상기 2단계 침사제거단계, 상기 3단계 빗물여과처리단계, 상기 4단계 살균소독단계가 단일한 반응조내에서 연속적으로 이루어지도록 구성된 빗물처리장치를 구비한 빗물재이용시스템.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 빗물처리장치를 통과하여 정화된 빗물이 빗물저장조내에서 저장저류하도록 하는 빗물저장단계와;
   상기 빗물저장조의 빗물을 홍수예방을 위해 집중 호우시 사전 배수시킬 수 있는 배수펌프와;
   상기 빗물저장조내의 빗물을 조경용수, 청소용수, 살수용수 및 화장실용수 등으로 재이용하도록 공급하는 공급펌프와;
   상기 빗물처리장치, 상기 배수펌프, 상기 공급펌프를 전기신호를 통해 가동시킬 수 있는 전기제어판넬을; 구비하는 것을 특징으로 하는 빗물재이용시스템.

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