KR20190027529A

KR20190027529A - 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치

Info

Publication number: KR20190027529A
Application number: KR1020170114419A
Authority: KR
Inventors: 문병천; 허우명
Original assignee: 엠씨이 코리아 주식회사; 허우명
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-03-15
Also published as: KR102010653B1

Abstract

본 발명은 유입수에 대한 미세입자의 침강을 위한 약품을 투입하는 약품투입부; 및 상기 약품투입부가 유입구 측에 설치됨으로써 상기 약품이 투입된 유입수가 상기 유입구를 통해 상기 침사조 내에 공급되어 배출구를 통해서 배출되도록 하고, 상기 침사조의 바닥에 적층되는 퇴적물을 스크류컨베이어에 의해 상방으로 이송시키며, 상기 스크류컨베이어에 의해 상방으로 이송되는 퇴적물을 여과망으로 이루어진 컨베이어벨트를 가지는 스크린컨베이어에 의해 상기 침사조의 외측으로 이송시키고, 상기 침사조의 바닥이 상기 스크류컨베이어의 하단을 향하여 경사지도록 경사부가 형성되며, 상기 경사부에 상기 스크류컨베이어의 하단이 삽입되기 위한 공간을 제공하는 호퍼부가 마련되고, 상기 침사조 내에서 상기 유입수의 이동경로 상에 여과망으로 이루진 컨베이어벨트를 가지는 부유물수거컨베이어가 경사지게 설치됨으로써 상기 유입수 내의 부유물을 상단에 위치하는 부유물수거부에 수거되도록 이송시키는 침사지;를 포함하는 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 인위적으로 설치한 침사지, 저류지(인공습지 등), 빗물 재이용시설, 도로, 교량 및 도심내 초기우수 처리시설에 함께 사용하여 효율을 높이고, 수질을 정화하기 위한 장치로서, 침사지, 저류지 등의 시설 유입부에 설치되어 탁수물질(silt, clay 등)을 빠르게 침전시켜 방류수의 농도를 낮출 수 있다.

Description

침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치{Turbid water and sediment treatment device in the settling pond}

본 발명은 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본 발명은 강우시나 공사시에 농경지(고령지 농업 등), 산림, 채석장, 석회석 광산, 탄광, 석탄수(화력발전 등), 항만(광물, 석탄 하역 등) 및 공사현장(도로, 택지개발 등) 등에서 발생하는 토사, 탁수 및 비점오염물질(non-point pollutants)을 처리하기 위한 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 강우시에는 산림, 농경지, 노출 나지사면, 도로 및 사업장 등에서 토사유실이나 탁수가 발생한다. 이들 탁수에는 인, 질소 등과 영양염류가 포함되어 있으며, 강우시에 다량 발생하는 특성 때문에 관리가 쉽지 않다. 따라서 일정규모 이상의 사업장 등에는 토사 유실 방지나, 탁수 저감을 위한 방안을 수립하도록 의무화되어 있다.

이러한 오염원은 점오염원(point source)과 비점오염원(non-point source)으로 분류한다. 점오염원은 도시(가정)하수, 산업폐수 및 축산폐수처럼 유출량이 잘 알려진 점(point)으로부터 오염물질이 집중적으로 배출되는 것을 말하며, 이는 하나의 배출구나 배출단위로 파악이 가능하여 처리가 용이하다. 비점오염원(non-point source)은 강우시 도시와 근교에서의 유출수, 농경지 및 산림으로부터의 토양배수 등과 같이 유출원이 넓게 분포되어 있어, 배출원과 배출량의 파악이 어렵고, 강우에 의해 일시에 발생하므로 처리가 쉽지 않다. 이와 같이, 점오염원에 대해서는 국내외적으로 수처리 기술의 발달로 어느 정도 해결하고 있는 상태이지만, 강우시 발생하는 비점오염물질에 대해서는 처리기술에 한계가 있으며, 기술의 적용도 매우 미약한 수준이다. 특히 강우시 발생하는 탁수와 각종 비점오염물질(인, 질소 등)은 수량도 많고, 농도도 높아, 적절한 처리가 매우 어렵다. 강우시 주차장 등에서 사용하는 장치형 비점오염물질 저감장치 등이 있으나, 효율이나 관리 측면(여재 막힘 등)에서의 어려움 때문에 이용도가 낮다.

채석장이나 건설공사 현장에서는 침사지를 설치하여, 침전 가능한 일부의 토사는 제거하고 있으나, 탁수는 물리적으로 짧은 체류시간(2-3시간) 동안 침전이 안 되므로 그대로 방류된다. 즉, 수생태계에 영향을 미치는 미세입자를 포함하고 있는 탁수는 임시 침사지나 저류지에서 거의 제거되지 못하고 있는 실정이다.

석탄을 하역하는 컨베이어 하역 시설의 경우, 석탄 내의 가스성분으로 화재의 우려가 있어 물을 분무하여 사용하는 경우가 있다. 이때 발생하는 석탄수 현탁액(coal-water slurry)은 약간의 색도를 가지고 있으며, 쉽게 침전되지 않는 미세한 석탄가루를 함유하고 있어, 침전지에서 물리적으로 자연 침전이 불가능하다.

채석장이나 석회석 광산과 같이 대규모로 산림을 훼손하는 경우도 대규모의 침사지를 운영하고 있으나, 침사지에서 쉽게 침전되지 않는 세사(silt)와 진흙(clay)은 하천이나, 호수로 유입되어 오랫동안 부유하면서 수생태계를 위협하게 된다. 세사(silt)는 0.002-0.05mm, 진흙(clay)은 0.002mm 이하의 콜로이드 수준의 미세입자들로 체류시간이 짧은 침사지(혹은 저류지)내에서는 물리적으로 침전이 불가능하다. 침사지의 처리효율은 체류시간과 관리가 매우 중요하다. 즉, 처리규모에 맞는 용량으로 설계하고 설치하여야 하며, 강우 즉시 토사를 제거해야 하는데, 그 이유는 다음에 이어지는 강우에 효과를 볼 수 있기 때문이다.

그러나, 많은 침사지가 관리 사각지대에 놓여 있어 시설 투자비에 비해 효율이 낮아 인근 수계에 악영향을 초래하고 있으며, 채석장, 석회석광산, 항만하역시설(광물, 석탄 등), 화력발전소 석탄하역시설(석탄수 등) 및 대규모 사업장에 설치된 침사지의 경우, 처리 효율이 낮을 경우 환경에 미치는 영향이 매우 크다.

이와 같이, 토사를 처리하기 위해서 침사지를 설치하는 것이 보통이나 체류시간이 길지 않은 경우, 침전 가능한 토사 이외에는 대부분 다시 유출된다. 특히 미세한 입자(silt, clat 등)는 체류시간이 길어도 쉽게 침강되지 않는다. 또한 색도가 약간 함유된 탁수(석탄수 현탁액 등)는 침사지 내에서 물리적으로 제거가 불가능하다. 이러한 토사, 탁수 및 비점오염물질(총인 등)은 처리하지 않고 방류할 경우, 인근 수계의 하상, 하천 및 호수생태계, 하구 및 해양생태계에 악영향을 미칠 수 있다.

또한, 하천의 하상은 다양한 기질(모래, 자갈, 호박돌, 거석 등)이 존재하며, 이들은 저서생물 등 수서생물의 중요한 서식·산란지이다. 그러나 토사, 탁수 및 비점오염물질이 유입될 경우, 이들 기질과 기질 사이가 메워져 수서생물의 서식공간이 크게 훼손되며, 해당 수계의 생물다양성 감소가 가속화된다. 따라서 수계내로 유입되는 토사 등 탁수는 발생단계(원)에서부터 줄여야 하며, 발생된 것은 침사지 등에서 최대한 저류시켜 침전 제거한 후 방류하여야 한다. 비점오염물질 중 총인(TP)과 같은 영양염류는 수계에 다량 유입될 경우 부영양화를 유발하며, 조류(algae)의 대량증식(water bloom)과 같은 악영향을 초래한다.

이와 같이 조류(algae)의 대량증식(water bloom)을 일반적으로 녹조현상이라 하며, 바다에서는 붉은색을 띄는 조류가 대량증식하는 것을 적조(red tide)라고 한다.

최근 들어 이상기후로 인한 홍수, 가뭄 등의 영향으로 인해, 점차 빗물을 재이용하려는 시도가 많으며, 도로, 교량 및 도심 내 초기우수 등을 처리하여 주변 수계에 미치는 악영향을 최소화하고 있다. 특히 대규모의 개발(택지, 산업단지 등)이 이루어지는 경우, 저영향개발(LID) 기술을 적용하도록 하고 있으며, 대표적인 저영향개발(LID) 기술로는 빗물 침투시설(블록주차장 등)과 수질정화용 인공습지 등이 있다.

또한 고랭지 농업지역이나 강우시 탁수 발생이 많은 경작지역에는 하류 수계의 하천 및 호수 생태계 보호를 위하여, 영구 침사지를 설치하는 사례가 늘어나고 있다. 이들 침사지 역시 집중 강우시에 발생하는 토사, 탁수 및 비점오염물질을 처리하는데 한계가 있다. 따라서 이들은 무기응집제 등에 의한 화학적 침전을 병행하는 것이 가장 효율적이다. 무기응집제는 황산알루미늄(Alum), 염화제이철, 황산제이철 및 폴리염화알루미늄(PAC) 등 여러 종류가 있으며, 하·폐수처리장 등 다양한 곳에서 사용되고 있다.

그러나 이들 무기응집제 사용에 대해 인간이나 자연계에 미치는 영향을 제기하는 경우도 있어 사용에 주의가 요망된다. 특히 황산알루미늄(Alum)과 폴리염화알루미늄(PAC)과 같은 응집제는 알루미늄이 주요성분으로 과다 섭취할 경우, 신경계 장애로 알츠하이머병을 유발할 수 있다는 경고가 나오고 있다.

한국공개특허 제10-2006-0107258호(2006.10.13공개)의 "장방형 침사지의 침사 제거 장치"

상기한 종래 기술에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다양한 형태의 부유물질과 같은 탁수물질을 침사지나 저류지에서 제어하고, 자동으로 관리할 수 있으므로 인근 수계의 보호 및 관리가 용이하도록 하고, 국가의 수자원 보호 및 관리에도 크게 이바지하며, 도시 빗물 재이용, 도로 및 교량 등의 우수 처리, 도심내 초기우수처리 및 수질정화용 인공습지 관리, 항만의 광물 및 석탄 하역시 발생하는 오염물질 처리, 화력발전소의 석탄하역시설(컨베이어벨트에 사용하는 물) 등의 탁수 및 비점오염물질 처리에 적합하도록 하는데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유입수에 대한 미세입자의 침강을 위한 약품을 투입하는 약품투입부; 및 상기 약품투입부가 유입구 측에 설치됨으로써 상기 약품이 투입된 유입수가 상기 유입구를 통해 침사조 내에 공급되어 배출구를 통해서 배출되도록 하고, 상기 침사조의 바닥에 적층되는 퇴적물을 스크류컨베이어에 의해 상방으로 이송시키며, 상기 스크류컨베이어에 의해 상방으로 이송되는 퇴적물을 여과망으로 이루어진 컨베이어벨트를 가지는 스크린컨베이어에 의해 상기 침사조의 외측으로 이송시키고, 상기 침사조의 바닥이 상기 스크류컨베이어의 하단을 향하여 하향 경사지도록 경사부가 형성되며, 상기 경사부에 상기 스크류컨베이어의 하단이 삽입되기 위한 공간을 제공하는 호퍼부가 마련되고, 상기 침사조 내에서 상기 유입수의 이동경로 상에 여과망으로 이루진 컨베이어벨트를 가지는 부유물수거컨베이어가 경사지게 설치됨으로써 상기 유입수 내의 부유물을 상단에 위치하는 부유물수거부에 수거되도록 이송시키는 침사지;를 포함하는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치가 제공된다.

상기 약품투입부는, 상기 약품이 액상물로 저장되고, 약품공급라인을 통해 상기 약품을 공급하는 저장탱크; 상기 약품공급라인 상에 설치되는 약품펌프; 상기 약품공급라인에 연결되어 상기 약품펌프의 펌핑에 의하여 상기 약품을 분사하는 약품분사부; 상기 약품분사부가 공급구를 통해서 내측으로 공급되는 유입수에 상기 약품을 분사하도록 설치되고, 상기 침사조의 유입구에 연결되는 약품처리조; 강우량을 감지하여 감지신호를 출력하는 강우량센서; 상기 약품처리조의 수위를 감지하여 감지신호를 출력하는 수위센서; 및 상기 강우량센서 및 상기 수위센서의 감지신호를 각각 수신받아 상기 약품펌프를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 침사조에서 상기 유입구 측에 상기 약품투입부로부터 투입되는 약품과 상기 유입수를 교반하여 혼합하도록 설치되는 약품혼화부를 더 포함할 수 있다.

상기 침사지는, 상기 침사조의 내측에 유입수의 이동경로에서 상기 유입구 측에 위치함과 아울러, 하부를 제외한 영역을 차단시키는 상부물막이가 설치되고, 내측에 격벽이 수직되게 설치됨으로써 상기 유입수의 이동경로를 전환시켜서 확장시킬 수 있다.

상기 침사조는, 내측에 수면으로부터 하방으로 연장되되 하부를 제외한 영역에서 상기 부유물수거컨베이어의 양측에 접하도록 가이드가 설치됨으로써, 상기 유입수가 상기 가이드에 의해 상기 부유물수거컨베이어 측으로 이동하도록 가이드할 수 있다.

상기 스크류컨베이어 및 상기 스크린컨베이어는, 서로 일렬로 배열되고, 상기 격벽에 의해 구획되는 공간마다 각각 나란하도록 다수로 설치될 수 있다.

상기 스크린컨베이어 각각은, 유입수의 이동경로를 따라 상기 배출구 측으로 근접할수록 상기 컨베이어벨트에 해당하는 스크린의 메쉬가 작아지도록 형성될 수 있다.

상기 부유물수거컨베이어는, 상기 침사조에 경사지게 설치되는 스크린프레임에 회전 가능하도록 수평되게 상하 간격을 두고서 다수로 설치되는 롤러에 상기 여과망으로 이루어지는 컨베이어벨트가 무한궤도 운동을 하도록 설치되고, 상기 스크린프레임의 상단에 고정되는 컨베이어모터의 회전력이 체인이나 타이밍벨트에 의해 상기 롤러 중 일부 또는 전부에 전달될 수 있다.

상기 침사지는, 상기 침사조에서 상기 배출구 측에 수면에 부유하도록 설치되어 유입수의 처리에 의해 상등수에 해당하는 방류수를 방류시키는 방류수배출부를 더 포함할 수 있다.

상기 방류수배출부는, 수면에 부유하도록 부유체를 가지는 깔대기 모양의 부유식방류수배출기; 및 상기 부유식방류수배출기로부터 상기 침사조에 형성되는 방류구에 연결되는 자라바구조의 방류수라인;을 더 포함할 수 있다.

스크린컨베이어는, 서로 마주보도록 한 쌍으로 이루어지는 컨베이어프레임 사이에 길이방향을 따라 다수의 롤러가 나란하게 배열되어 회전 가능하도록 설치되고, 여과망으로 이루어지는 컨베이어벨트가 상기 롤러에 의해 무한궤도 운동을 하도록 설치되며, 상기 컨베이어프레임 각각에 이송되는 퇴적물의 측방향 이탈을 차단하는 측면커버가 설치되고, 상기 컨베이어벨트의 외측면을 따라 다수의 폭방향지지부재가 서로 간격을 가진 상태에서 폭방향으로 설치됨으로써, 퇴적물이 이송방향에 역방향으로 이동하는 것을 차단하도록 지지할 수 있다.

본 발명에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치에 의하면, 인위적으로 설치한 침사지, 저류지(인공습지 등), 빗물 재이용시설, 도로, 교량 및 도심내 초기우수 처리시설에 함께 사용하여 효율을 높이고, 수질을 정화하기 위한 장치로서, 침사지, 저류지 등의 시설 유입부에 설치되어 탁수물질(silt, clay 등)을 빠르게 침전시켜 방류수의 농도를 낮추며, 기존시설의 규모에 따라 자동 혹은 반자동으로 운영이 가능하도록 할 수 있고, 침사지나 저류지 등에 쌓이는 퇴적물을 수동(기존방식으로 포크레인 등 장비사용) 혹은 자동으로 연속 배출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치의 침사지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치의 침사지를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치의 침사지에서 주요부를 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치의 부유물수거컨베이어를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치의 부유물수거컨베이어를 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치에서 스크린컨베이어의 다른 실시례를 도시한 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경에 의하여 여러 가지의 실시례를 가질 수 있으므로, 특정 실시례를 예로서 도면에 나타내어 설명하고자 한다. 또한 본 발명은 이러한 특정 실시례로 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례에 대해서 상세히 설명하기로 하며, 도면 부호에 관계없이 동일 내지 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대하여 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치를 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치(10)는 약품투입부(100) 및 침사지(300)를 포함할 수 있다.

약품투입부(100)는 유입수에 대한 미세입자의 침강을 위한 약품을 투입하도록 한다. 약품투입부(100)는 일례로 약품이 액상물로 저장되고, 약품공급라인(111)을 통해 약품을 공급하는 저장탱크(110)와, 약품공급라인(111) 상에 설치되는 약품펌프(120)와, 약품공급라인(111)에 연결되어 약품펌프(120)의 펌핑에 의하여 약품을 분사하는 약품분사부(140)와, 약품분사부(140)가 공급구(131)를 통해서 내측으로 공급되는 유입수에 약품을 분사하도록 설치되고, 침사조(310)의 유입구(311)에 연결되는 약품처리조(130)와, 강우량을 감지하여 감지신호를 출력하는 강우량센서(151)와, 약품처리조(130)의 수위를 감지하여 감지신호를 출력하는 수위센서(152)와, 강우량센서(151) 및 수위센서(152)의 감지신호를 각각 수신받아 약품펌프(120)를 제어하는 제어부(160)를 포함할 수 있다.

약품투입부(100)는 소규모 침사지나 저류지 내에 미세입자를 빠르게 침강시켜 유입수의 처리에 의한 방류수의 탁수 농도를 낮추는데 기여하게 된다. 저류지이기도 한 소규모 침사지(300)는 유입구(311)에서 약품, 예컨대 워터헬스를 투여(미스트 방식 등)하여 짧은 시간(2시간 이내)에 미세입자를 침강시키기 위한 것으로, 강우량계(151) 및 수위계(152), 예컨대 압력식 수위계를 설치하여, 강우시 일정 유량이 유입되면, 제어부(160)에 의한 약품펌프(120)의 동작 제어에 의해 관리동 등에 위치하는 약품탱크(110)로부터 자동으로 약품이 약품분사부(140)에 다수로 이루어진 분사노즐(141)을 통해서 투입되도록 한다. 즉 제어부(160)는 강우량 및 수위가 증가하는 경우 약품의 분사량을 증가시키도록 약품펌프(120)를 제어할 수 있다. 또한 약품분사부(140)는 약품처리조(130)에서 유입수를 향하여 하방으로 약품을 분사하도록 다수의 분사노즐(141)이 설치된다. 약품은 탁수인 유입수와 빠르게 혼합되도록 하기 위해서, 분사노즐(141)을 통해서 미스트 형태와 같은 작은 입자로 분무되도록 할 수 있다.

약품투입부(100)는 워터헬스의 비중 때문에 미스트 분무가 어려운 경우, 워터헬스를 물에 희석하여 분무할 수 있다. 이때 사용하는 물은 약품분사부(140)에 막힘이 발생하지 않도록 비교적 깨끗한 물을 사용하도록 한다. 워터헬스는 천연원료(식물 및 광물 추출액)를 바탕으로 개발된 제품으로서, 기존의 특허제품으로 조류(algae)의 응집·부상 제거 및 수질관리용으로 사용되고 있으며, 먹는 물 수처리용으로도 등록된 제품이다. 또한 워터헬스는 물벼룩, 송사리 및 생쥐 실험을 통한 안전성 평가를 취득한 것으로, 환경신기술인증 제405호(조류제거제 워터헬스를 이용한 조류제거기술) 기술에 대응하며, 본 발명에서 사용하기 적합한 제품이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치(10)는 탁수나 비점오염물질 발생량이 일정한 영구 저류시설의 경우, 추가적으로 약품혼화부(200)를 두어 충분한 혼합이 이루어지도록 할 수 있으며, 동작에 필요한 전원(전기)이 소규모 시설의 경우, 태양광전지를 이용하여 자체 전원으로 운영이 가능하도록 할 수 있다. 여기서, 약품혼화부(200)는 침사조(310)에서 유입구(311) 측에 약품투입부(100)로부터 투입되는 약품과 유입수를 교반하여 혼합하도록 설치되는데, 별도의 챔버 구조를 가지거나, 침사조(310)의 일부 영역에 설치될 수 있으며, 예컨대 교반기(210)가 지지부(220)에 의해 설치되어, 모터의 구동에 의한 임펠러의 회전에 의해 약품과 유입수의 혼합이 이루어지도록 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 침사지(300)는 격벽식 구조물 등을 갖춘 영구 저류지 내에 강우시 연속적으로 유입되어 침전되는 토사 등 퇴적물을 후술하게 될 스크류컨베이어(320)와 스크린컨베이어(330)를 이용하여 지속적으로 제거하기 위한 것으로서, 일정량의 탁수가 주기적으로 발생하는 사업장 등에 적합하며, 퇴적물을 즉시 준설하기 쉽지 않은 침사지나 저류지 등에 사용 가능하다. 침사지(300)는 약품투입부(100)가 유입구(311) 측에 설치됨으로써 약품이 투입된 유입수가 유입구(311)를 통해 침사조(310) 내에 공급되어 배출구(312)를 통해서 배출되도록 하고, 침사조(310)의 바닥에 적층되는 퇴적물을 스크류컨베이어(320)에 의해 상방으로 이송시키며, 스크류컨베이어(320)에 의해 상방으로 이송되는 퇴적물을 여과망으로 이루어진 컨베이어벨트(331)를 가지는 스크린컨베이어(330)에 의해 침사조(310)의 외측으로 이송시키고, 침사조(310)의 바닥이 스크류컨베이어(320)의 하단을 향하여 하향 경사지도록 경사부(317)가 형성되며, 경사부(317)에 스크류컨베이어(320)의 하단이 삽입되기 위한 공간을 제공하는 호퍼부(340)가 마련되고, 침사조(310) 내에서 유입수의 이동경로 상에 여과망으로 이루진 컨베이어벨트(351)를 가지는 부유물수거컨베이어(350)가 경사지게 설치됨으로써 유입수 내의 부유물을 상단에 위치하는 부유물수거부(356)에 수거되도록 이송시킨다. 또한 침사조(310)는 유입수의 처리에 의한 방류수가 배출되도록 유입수의 이동경로에서 후단에 형성되는 배출구(312) 뿐만 아니라, 필요에 따라 유입수의 이동경로 중간에도 배출구(315)가 형성되도록 할 수 있다.

대개 고랭지 밭이 많은 지역에서는 토사 등 비점오염물질을 저감하기 위해서 침사지와 같은 비점저감사업을 시행하고 있으나, 연속적으로 발생하는 강우에 대해 즉시 준설이 이루어지지 않아, 침사지의 효율이 높지 않다. 즉, 침사지는 한 번의 강우에 대부분 퇴적되므로 연달아 발생하는 강우에 능동적으로 대처하기 위해서는 즉시 준설이 이루어져야 한다. 그러나 즉각적인 준설이나 관리는 이론처럼 쉽지 않으며, 물과 함께 섞여 있는 퇴적물은 포크레인과 같은 장비로는 준설도 어렵다. 즉, 강우 이후 물이 어느 정도 빠진 후에야 준설이 가능하다. 따라서 본 발명에서는 이러한 관리의 문제를 해결하기 위해서 침사지(300)의 구성들을 제시하고 있으며, 약품투입부(100)에 의해 미스트 방식으로 약품을 투입하거나, 약품혼화부(200)에 의해 약품이 교반됨으로써, 약품과의 혼합이 잘 된 유입수가 침사지(300)에 공급되도록 한다.

침사지(300)는 침사조(310)의 내측에 유입수의 이동경로에서 유입구(311) 측에 위치함과 아울러, 하부를 제외한 영역을 차단시키는 상부물막이(314)가 설치되고, 내측에 격벽(313)이 수직되게 설치됨으로써 유입수의 이동경로를 전환시켜서 확장시킨다. 침사조(310)에서 약품혼화부(200)의 후단에는 상부물막이(314)를 침사조(310)의 상부에 설치하여, 약품이 혼합되지 않고 흘러가는 것을 막도록 하며, 약품과 혼합된 유입수가 상부물막이(314) 아래쪽으로 흐르도록 하였다. 즉, 침사조(310)는 상부물막이(314)에 의해 상측 2/3가 막혀있고, 하측이 약품과 혼합된 유입수가 지나갈 수 있도록 개방된 영역을 제공하는 구조로 되어 있다.

스크류컨베이어(320) 및 스크린컨베이어(330)는 서로 일렬로 배열되고, 격벽(313)에 의해 구획되는 공간마다 각각 나란하도록 다수로 설치될 수 있으며, 정해진 시간이나 주기로 동작하거나, 작업자의 조작에 의해 동작할 수 있으며, 그 밖에도 퇴적물의 양을 감지하는 센서의 감지신호를 수신받은 제어부의 제어에 의해 동작할 수 있다. 침사조(310)에서 각각의 격벽(313) 내에는 침강되는 퇴적물을 즉시 제거하기 위한 스크류컨베이어(320)와 스크린컨베이어(330)가 설치될 수 있으며, 스크린컨베이어(330) 후단에는 제거 토사 등을 적치할 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 침사조(310)는 각각의 격벽(313) 하단부, 즉 격벽(313)에 의해 구획되는 공간의 바닥에는 유입되는 토사와 약품에 의해 침강하는 미세입자를 호퍼부(340) 내로 모으기 위해 호퍼부(340)를 중심으로 길이 방향으로 좌·우 바닥을 경사지도록 경사부(317)를 형성할 수 있다.

스크린컨베이어(330) 각각은, 유입수의 이동경로를 따라 배출구(312) 측으로 근접할수록 컨베이어벨트(331)에 해당하는 스크린의 메쉬가 작아지도록 형성될 수 있다. 즉 침사조(310)에서 각각의 격벽(313) 내 스크류컨베이어(320) 후단에 설치되는 스크린컨베이어(330)는 1차적으로 자갈과 굵은 모래 등을 처리할 수 있는 여과망인 컨베이어벨트(331)에 해당하는 스크린을 두며, 두 번째 격벽(313)에 설치되는 스크린컨베이어(330)의 컨베이어벨트(331)에 해당하는 스크린은 작은 모래와 미세입자(silt, clay 등) 등을 거를 수 있도록 하고, 마지막에 설치되는 스크린컨베이어(330)의 컨베이어벨트(331)에 해당하는 스크린은 보다 미세한 뻘 등을 제거할 수 있도록 한다. 물론 규모가 작은 침사지(300)는 1셋트의 스크류컨베이어(320)와 스크린컨베이어(330)가 설치될 수 있으며, 이때는 큰 입자부터 작은 입자까지를 동시에 제거할 수 있는 스크린을 설치한다. 또한, 스크린컨베이어(330) 각각의 하부에는 물받이(334)를 설치하며, 스크류컨베이어(320)를 통해 토사 등과 함께 스크린컨베이어(330)로 이송된 퇴적물과 물이 침사지(300) 밖으로 유출되지 않도록 한다. 침사조(310)에서 마지막 격벽(313)에는 비교적 미세한 입자(clay, silt 등)들이 침전하므로, 그 후단에 설치되는 스크린컨베이어(330)의 컨베이어벨트(331)는 스크린 형태가 물 빠짐이 안 되도록 하거나, 아주 미세한 망의 형태를 가지도록 할 수 있다.

도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 침사조(310)에서 마지막 격벽(313)의 전단 측에는 강우시 유입되는 부유되어 있는 이물질, 예컨대 스치로폴, 페트병 등을 제거하기 위한 부유물수거컨베이어(350)가 설치된다. 침사조(310)는 내측에 수면으로부터 하방으로 연장되되 하부를 제외한 영역에서 부유물수거컨베이어(350)의 양측에 접하도록 가이드(318)가 설치됨으로써, 유입수가 가이드(318)에 의해 부유물수거컨베이어(350) 측으로 이동하도록 가이드할 수 있다. 부유물수거컨베이어(350) 앞쪽에 양쪽으로 가이드(318)를 달아 부유물이 여과망인 컨베이어벨트(351)에 해당하는 스크린으로 유도되도록 할 수 있다.

부유물수거컨베이어(350)는 침사조(310)에 경사지게 설치되는 스크린프레임(352)에 회전 가능하도록 수평되게 상하 간격을 두고서 다수로 설치되는 롤러(353)에 여과망으로 이루어지는 컨베이어벨트(351)가 무한궤도 운동을 하도록 설치되고, 스크린프레임(352)의 상단에 고정되는 컨베이어모터(354)의 회전력이 체인이나 타이밍벨트(355)에 의해 롤러(353) 중 일부 또는 전부에 전달되도록 한다. 부유물수거컨베이어(350)는 예컨대, 수면에서 1/3가량 침수되고 경사지게 설치하며, 그 후단에는 여과망에 해당하는 컨베이어벨트(351)를 통해 수거된 이물질을 제거할 수 있는 클리너, 이물질받이, 그리고 부유물수거부(356)를 둘 수 있다.

스크류컨베이어(320)는 중공관의 관체(321) 내에 스크류(323)가 회전 가능하도록 설치되고, 관체(321) 상단에 이송물인 퇴적물의 배출을 위한 배출구(322)가 형성되며, 관체(321)의 일단에 스크류(323)를 감속기(325)에 의해 회전시키기 위한 컨베이어모터(324)가 설치될 수 있다. 스크류컨베이어(320)는 경사부(317)를 통해 호퍼부(340)로 유입되는 퇴적입자를 스크린컨베이어(330)로 전달하기 위한 것이다. 현탁액(물을 함유한 물질 등)처럼 흐르는 경향이 있는 유동성 물질은 일반적으로 알루미나(alumina), 포틀랜드 시멘트(portland cement), 분말 코코아, 석회석 먼지(limestone dust), 석탄수 현탁액(coal-water slurry) 및 뻘 흙(mud slurry) 등이 있는데, 이런 것들을 처리하기 위해서, 스크류컨베이어(320)는 스크류(323)의 간격이 좁도록 피치의 간격을 짧게 하며(short-pitch), 큰 직경의 나사(screw)로 구성할 수 있다. 즉, 스크류(323)의 간격은 좁고, 직경은 크게 할 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 스크린컨베이어(330)는 스크린 등과 같은 여과망으로 이루어지는 컨베이어벨트(331)가 다수의 롤러(332)에 의해 무한궤도 운동을 하도록 설치되고, 컨베이어모터(333)의 회전력을 체인이나 타이밍벨트 등에 의해 다수의 롤러(332) 중 일부 또는 전부로 전달함으로써, 컨베이어벨트(331)를 구동시키도록 하는데, 롤러(332)는 별도의 프레임에 의해 다수개가 나란한 상태로 회전 가능하게 설치될 수 있다.

스크류컨베이어(320)는 호퍼부(340)와 함께 설치되며, 호퍼부(340)는 침사조(310) 내에서 각 격벽(313)에 의해 구획되는 영역의 바닥 중앙 쪽에 설치할 수 있다. 각 격벽(313)에 의해 구획되는 영역의 바닥은 길이 방향으로 양쪽 벽에서 바닥 안쪽으로 경사면을 두고, 경사면 가운데에는 호퍼부(340)를 설치할 수 있도록 호퍼부(340) 크기 만큼의 깊이를 유지할 수 있다. 침강되는 물질이 경사부(317)를 통해서 호퍼부(340) 내로 쉽게 유입되도록 하며, 침강된 물질은 스크류컨베이어(320)로 액체(물)와 함께 위쪽에 설치되는 스크린컨베이어(330)로 이송한다.

한편, 침사조(310)의 바닥면은 침강되는 물질이 호퍼부(340) 내로 유입되지 않고, 호퍼부(340)의 외곽 바닥 쪽으로 퇴적되는 이물질 등을 배출할 수 있도록, 호퍼부(340)가 설치되는 하단부로부터 침전물을 배출할 수 있는 배출구(315)까지 경사부(317) 바닥의 하단부에 PVC 파이프를 설치하며, 침사조(310) 바닥, 즉 호퍼부(340)가 설치되는 밑 부분에 퇴적되는 침전물을 펌프의 펌핑력에 의해 PVC 파이프를 통해서 배출구(315)를 통해 배출할 수도 있다.

침사지(300) 내의 방류수(상등수)는 침강물질이 재부유하여 배출되지 않도록 하기 위하여 방류수배출부(360)를 통해 바닥측의 방류구(316)를 통해서 자연 배수되도록 할 수 있다. 즉, 침사지(300)는, 침사조(310)에서 배출구(312) 측에 수면에 부유하도록 설치되어 유입수의 처리에 의해 상등수에 해당하는 방류수를 방류시키는 방류수배출부(360)가 마련될 수 있다. 이러한 방류수배출부(360)는 수면에 부유하도록 부유체를 가지는 깔대기 모양의 부유식방류수배출기(361)와, 부유식방류수배출기(361)로부터 침사조(310)에 형성되는 방류구(316)에 연결되는 자라바구조의 방류수라인(362)을 더 포함할 수 있다. 부유식방류수배출기(361)는 호퍼 구조를 가질 수 있으며, 예컨대 수면에 부유되도록 하는 4각 형태의 부유체가 상부에 일체로 형성되거나, 별개로 이루어져서 결합되도록 마련될 수 있다.

방류수배출부(360)는 마지막 후단에 설치되는 스크류컨베이어(320) 후단에 위치할 수 있으며, 수위의 변동에 따라 승강이 가능하도록 하되, 방류수를 수집하여 방류수라인(362)을 통해서 방출되도록 하는 자세를 유지하도록 선단이 유연한 재질의 부재로 고정될 수도 있다. 침사지(300)의 구조상 방류수배출부(360)를 설치하기 곤란한 경우에는 방류구(316)를 상향 조정하여 설치함으로써, 자연 유하(overflow)되도록 할 수 있다.

도 7을 참조하면, 스크린컨베이어(430)는 퇴적물의 이송중에 미끄러짐을 방지하기 위하여, 예컨대, 서로 마주보도록 한 쌍으로 이루어지는 컨베이어프레임(431) 사이에 길이방향을 따라 다수의 롤러가 나란하게 배열되어 회전 가능하도록 설치되고, 여과망으로 이루어지는 컨베이어벨트(433)가 롤러에 의해 무한궤도 운동을 하도록 설치되며, 컨베이어프레임(431) 각각에 이송되는 퇴적물의 측방향 이탈을 차단하는 측면커버(432)가 설치되고, 컨베이어벨트(433)의 외측면을 따라 다수의 폭방향지지부재(434)가 서로 간격을 가진 상태에서 폭방향으로 설치됨으로써, 퇴적물이 이송방향에 역방향으로 이동하는 것을 차단하도록 지지할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치의 작용을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치는 인위적으로 설치한 침사지, 저류지(인공습지 등), 빗물 재이용시설, 도로, 교량 및 도심내 초기우수 처리시설에 함께 사용하여 효율을 높이고, 수질을 정화하기 위한 장치로서, 침사지, 저류지 등의 시설 유입부에 설치되어 탁수물질(silt, clay 등)을 빠르게 침전시켜 방류수의 농도를 낮추며, 기존시설의 규모에 따라 자동 혹은 반자동으로 운영이 가능하도록 할 수 있다. 즉, 탁수 등 비점오염물질은 강우시에 발생하므로 본 장치에 강우량계나 유속계 등을 장착하여 이들 장비로부터 전달되는 신호(시스널)에 의해 워터헬스를 정략적으로 투여할 수 있도록 자동화할 수 있다. 또한 반자동의 경우는 강우시 일정량의 워터헬스가 토출되도록 인위적으로 전원스위치를 온(on)/오프(off) 할 수도 있다.

특히, 침사지나 저류지에 침강하는 퇴적물을 인위적으로 준설하고 있으나, 적절한 시기를 놓치는 경우가 많아 효율이 높지 않다. 따라서 본 발명에 따른 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치는 침사지나 저류지 등에 쌓이는 퇴적물을 수동(기존방식으로 포크레인 등 장비사용) 혹은 자동으로 연속 배출할 수 있도록 하였으며, 상기한 자동 처리 기술을 적용할 경우, 처리 효율이 높아 작은 용량의 침사지나 저류지에서도 높은 효율을 유지할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 강우시에 발생하는 퇴적물을 침사지나 저류지에 퇴적되기 전에 수시로 자동제거하므로, 침사지나 저류지는 항상 설계용량의 효율을 유지할 수 있다.

또한, 자연계에 사용이 가능한 워터헬스를 사용하므로 미세입자를 포집할 수 있어, 사업장 인근의 수계(하천, 호수, 하구 및 해양 등)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시례에 국한되어 정해져서는 아니되며, 특허청구범위, 그리고 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 약품투입부 110 : 약품탱크
111 : 약품공급라인 120 : 약품펌프
130 : 약품처리조 131 : 공급구
140 : 약품분사부 141 : 분사노즐
151 : 강우량센서 152 : 수위센서
160 : 제어부 200 : 약품혼화부
210 : 교반기 220 : 지지부
300 : 침사지 310 : 침사조
311 : 유입구 312,315 : 배출구
313 : 격벽 314 : 상부물막이
316 : 방류구 317 : 경사부
318 : 가이드 320 : 스크루컨베이어
321 : 관체 322 : 배출구
323 : 스크루 324 : 컨베이어모터
325 : 감속기 330 : 스크린컨베이어
331 : 컨베이어벨트 332 : 롤러
333 : 컨베이어모터 334 : 물받이
340 : 호퍼부 350 : 부유물수거컨베이어
351 ; 컨베이어벨트 352 : 스크린프레임
353 : 롤러 354 : 컨베이어모터
355 : 타이밍벨트 356 : 부유물수거부
360 : 방류수배출부 361 : 부유식방류수배출기
362 : 방류수라인 430 : 스크린컨베이어
431 : 컨베이어프레임 432 : 측면커버
433 : 컨베이어벨트 434 : 폭방향지지부재

Claims

유입수에 대한 미세입자의 침강을 위한 약품을 투입하는 약품투입부(100); 및
상기 약품투입부(100)가 유입구(311) 측에 설치됨으로써 상기 약품이 투입된 유입수가 상기 유입구(311)를 통해 침사조(310) 내에 공급되어 배출구(312)를 통해서 배출되도록 하고, 상기 침사조(310)의 바닥에 적층되는 퇴적물을 스크류컨베이어(320)에 의해 상방으로 이송시키며, 상기 스크류컨베이어(320)에 의해 상방으로 이송되는 퇴적물을 여과망으로 이루어진 컨베이어벨트(331)를 가지는 스크린컨베이어(330)에 의해 상기 침사조(310)의 외측으로 이송시키고, 상기 침사조(310)의 바닥이 상기 스크류컨베이어(320)의 하단을 향하여 하향 경사지도록 경사부(317)가 형성되며, 상기 경사부(317)에 상기 스크류컨베이어(320)의 하단이 삽입되기 위한 공간을 제공하는 호퍼부(340)가 마련되고, 상기 침사조(310) 내에서 상기 유입수의 이동경로 상에 여과망으로 이루진 컨베이어벨트(351)를 가지는 부유물수거컨베이어(350)가 경사지게 설치됨으로써 상기 유입수 내의 부유물을 상단에 위치하는 부유물수거부(356)에 수거되도록 이송시키는 침사지(300);
를 포함하는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 약품투입부(100)는,
상기 약품이 액상물로 저장되고, 약품공급라인(111)을 통해 상기 약품을 공급하는 저장탱크(110);
상기 약품공급라인(111) 상에 설치되는 약품펌프(120);
상기 약품공급라인(111)에 연결되어 상기 약품펌프(120)의 펌핑에 의하여 상기 약품을 분사하는 약품분사부(140);
상기 약품분사부(140)가 공급구(131)를 통해서 내측으로 공급되는 유입수에 상기 약품을 분사하도록 설치되고, 상기 침사조(310)의 유입구(311)에 연결되는 약품처리조(130);
강우량을 감지하여 감지신호를 출력하는 강우량센서(151);
상기 약품처리조(130)의 수위를 감지하여 감지신호를 출력하는 수위센서(152); 및
상기 강우량센서(151) 및 상기 수위센서(152)의 감지신호를 각각 수신받아 상기 약품펌프(120)를 제어하는 제어부(160);
를 포함하는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 침사조(310)에서 상기 유입구(311) 측에 상기 약품투입부(100)로부터 투입되는 약품과 상기 유입수를 교반하여 혼합하도록 설치되는 약품혼화부(200)를 더 포함하는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 침사지(300)는,
상기 침사조(310)의 내측에 유입수의 이동경로에서 상기 유입구(311) 측에 위치함과 아울러, 하부를 제외한 영역을 차단시키는 상부물막이(314)가 설치되고, 내측에 격벽(313)이 수직되게 설치됨으로써 상기 유입수의 이동경로를 전환시켜서 확장시키는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 침사조(310)는,
내측에 수면으로부터 하방으로 연장되되 하부를 제외한 영역에서 상기 부유물수거컨베이어(350)의 양측에 접하도록 가이드(318)가 설치됨으로써, 상기 유입수가 상기 가이드(318)에 의해 상기 부유물수거컨베이어(350) 측으로 이동하도록 가이드하는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 스크류컨베이어(320) 및 상기 스크린컨베이어(330)는,
서로 일렬로 배열되고, 상기 격벽(313)에 의해 구획되는 공간마다 각각 나란하도록 다수로 설치되는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 스크린컨베이어(330) 각각은,
유입수의 이동경로를 따라 상기 배출구(312) 측으로 근접할수록 상기 컨베이어벨트(331)에 해당하는 스크린의 메쉬가 작아지도록 형성되는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 부유물수거컨베이어(350)는,
상기 침사조(310)에 경사지게 설치되는 스크린프레임(352)에 회전 가능하도록 수평되게 상하 간격을 두고서 다수로 설치되는 롤러(353)에 상기 여과망으로 이루어지는 컨베이어벨트(351)가 무한궤도 운동을 하도록 설치되고, 상기 스크린프레임(352)의 상단에 고정되는 컨베이어모터(354)의 회전력이 체인이나 타이밍벨트(355)에 의해 상기 롤러(353) 중 일부 또는 전부에 전달되는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 침사지(300)는,
상기 침사조(310)에서 상기 배출구(312) 측에 수면에 부유하도록 설치되어 유입수의 처리에 의해 상등수에 해당하는 방류수를 방류시키는 방류수배출부(360)를 더 포함하는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 방류수배출부(360)는,
수면에 부유하도록 부유체를 가지는 깔대기 모양의 부유식방류수배출기(361); 및
상기 부유식방류수배출기(361)로부터 상기 침사조(310)에 형성되는 방류구(316)에 연결되는 자라바구조의 방류수라인(362);
을 더 포함하는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
스크린컨베이어(430)는,
서로 마주보도록 한 쌍으로 이루어지는 컨베이어프레임(431) 사이에 길이방향을 따라 다수의 롤러가 나란하게 배열되어 회전 가능하도록 설치되고, 여과망으로 이루어지는 컨베이어벨트(433)가 상기 롤러에 의해 무한궤도 운동을 하도록 설치되며, 상기 컨베이어프레임(431) 각각에 이송되는 퇴적물의 측방향 이탈을 차단하는 측면커버(432)가 설치되고, 상기 컨베이어벨트(433)의 외측면을 따라 다수의 폭방향지지부재(434)가 서로 간격을 가진 상태에서 폭방향으로 설치됨으로써, 퇴적물이 이송방향에 역방향으로 이동하는 것을 차단하도록 지지하는, 침사지 내의 탁수 및 퇴적물 처리 장치.