KR100894022B1 - 비점오염물질 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비점오염물질 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 초기 강우 유출수에 포함되어 있는 비점오염물질을 처리하여 정화된 유출수를 방수하는 비점오염물질 처리장치에 있어서, 상기 초기 강우 유출수가 유입되도록 내측에 상향 돌출되게 형성되는 가변웨어가 구비되며, 일측에 유입관이 형성되는 우수관; 상단에 파지부가 형성되며, 외면에 스크린이 형성되고, 상기 유입관을 통해 상기 초기 강우 유출수가 유입되어 상기 유출수와 고형물을 분리하는 고형물 분리기와, 상기 고형물 분리기를 감싸는 중공의 형상으로 형성되어 상기 유출수와 유분성분을 분리하는 유수 분리기 및 상기 고형물 분리기의 하부에 형성되어 상기 고형물이 저장되는 침사조를 포함하는 제 1 처리부; 상기 제 1 처리부에서 처리된 상기 유출수가 유입되도록 제 1 유입공이 형성되고, 상기 유출수에 포함되는 오염물질이 침전되는 여과침전저류조가 형성되며, 미세 오염물질과 상기 유출수를 정화하는 미세여과벽체가 구비된 제 2 처리부; 상기 제 2 처리부에서 처리된 상기 유출수가 유입되는 제 3 유입공이 형성되며, 상기 유출수를 최종적으로 정화하기 위해 외주에 다수의 정유공이 형성된 카트리지 다공성 필터와, 상기 카트리지 다공성 필터의 내부에 구비되며 외주에 다수의 유출입공이 형성된 유출입 부재와, 상기 카트리지 다공성 필터 및 상기 유출입 부재가 고정되는 고정부 및 상기 고정부와 연결되는 필터 지지부재를 포함하는 제 3 처리부; 상기 제 3 처리부에 의해 상기 비점오염물질이 처리된 상기 유출수가 저장되는 저장탱크; 및 상기 비점오염물질이 처리된 상기 유출수를 방류하기 위해 방출 라인이 형성되며, 상기 저장탱크의 일측에 상기 유출수가 방수되는 유출관이 형성된 배수시설을 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 초기 강우시 유출수에 포함된 비점오염물질을 수차례의 여과 공정을 통해 처리가 가능하고, 처리장치 내부에 저장된 유출수의 완전 배출이 이루어지도록 함으로써, 비점오염물질의 처리 효율의 극대화할 수 있는 효과가 있다.
비점, 비점오염물질, 여과, 처리, 정화
Description
본 발명은 비점오염물질 처리장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 초기 강우시 유출수에 포함된 비점오염물질을 수차례의 여과 공정을 통해 처리 가능하고, 비점오염물질의 처리 효율을 극대화할 수 있음은 물론, 여과된 오염물질을 저장하여 하천, 호수 청정수변구역 및 지하수 등이 오염되는 것을 최소화하고, 이 비점오염물질이 토양으로 침투하는 것을 방지하여 생태계의 파괴를 방지하는 비점오염물질 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 오염물질은 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수 등과 같이 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원(點汚染源)으로부터 배출되는 점오염물질과 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)으로부터 배출되는 비점오염물질로 나눌 수 있다.
전술한 바와 같은 오염원으로부터 배출되는 오염물질로는 중금속, 병원성 미 생물, 유기화합물, 방사성 물질, 유독 물질 및 기타 염류 등 매우 다양한 형태로 분포되어 있어서 우천시에 빗물에 쓸려 빗물과 함께 하천, 호수 등의 공공 수역이나 지하수로 흘러들어가 수질오염을 일으킴에 따라 생태계의 파괴와 함께 최종적으로는 인간에게까지 매우 큰 폐해를 주게 된다.
특히, 비점오염물질의 경우에는 초기 강우시 내리는 빗물과 함께 하천, 호수 등의 공공 수역이나 지하수 등의 오염부하에 대해 약 22∼37%에 달할 뿐만 아니라 팔당상수원의 경우 오염부하의 약 절반인 44.5%가 비점오염원으로 조사되고 있어 수질 오염을 일으키는 주된 요인으로 작용하기 때문에, 비점오염물질이 포함된 초기 강우를 하천, 호수 등의 공공 수역이나 지하수로 정화 없이 흘려보내지 않는 것이 무엇보다도 중요하다.
한편, 전술한 우수시 유출수 중의 오염물질의 유출 특성은 초기 강우 유출수에서 비교적 높은 오염농도를 나타내므로 약 20mm 의 강우에 대한 우수 유출수 처리시설 용량만으로도 전체 강우량의 80% 이상을 처리할 수 있는 것으로 연구 보고되고 있다.
이에 따라, 초기 강우 유출수를 처리하기 위해 비점오염 저감장치를 개발하게 되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 비점오염물질 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 우수관을 통해 초기 강우 유출수를 내부로 유입시키는 우수토실(110)과, 이 우수토실(110)로부터 유입되는 초기 강우 유출수 유량의 과부하시 이를 바이패스시키는 바이패스관(124)이 일측에 구성되어 유입되는 유량을 조정 하는 유량조정지(120)와, 유량조정지(120)로부터 유입된 초기 강우 유출수 중의 조대 고형물이나 침사물 및 기름성분을 분리하는 제 1 침전지(130) 및 제 1 침전지(130)로부터 유입된 유체 중의 미처리된 미세 고형분을 침전시키는 한편, 잔류유분을 흡착 제거하는 제 2 침전지(140)와, 침사물과 기름성분이 분리된 유체를 제 1 침전지로(130)부터 제 2 침전지(140)로 유출시키는 유수분리관(142), 제 2 침전지(140)의 미세고형분이 침전된 상태의 유체를 다음 과정으로 유출시키는 다수의 정류공(152)이 횡방향으로 형성된 다공성 정류벽(150), 다공성 정류벽(150)을 거쳐 유입된 유체를 최종적으로 여과처리하는 여과지(160), 여과지(160)로부터 유입된 최종처리수를 하천으로 배출시키는 배출구(172)가 형성된 정수지(170)와 같은 구성으로 이루어진다.
여기서, 여과지(160)는 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 유입된 유체를 최종적으로 여과처리하는 것으로, 이 여과지(160)는 다공성 정류벽(150)으로부터 일정거리 이격되어 일정높이로 형성되는 여과 완충벽(162), 다공성 정류벽(150)과 여과 완충벽(162) 사이에 형성되어 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 유입되는 유체의 유속을 완충시키는 여과완충지(164), 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이에 설치되어 매트형 카트리지(166a)와 다공성콘크리트(166b)의 2단 구조로 이루어져 여과 완충지(164)로부터 유입된 유체를 최종적으로 여과하는 여과흡착여재층(166), 여과흡착여재층(166)의 상부에 구성되고 미세입자를 여과하여 여과흡착여재층(166)의 막힘을 방지하는 섬유지(167) 및 여과흡착여재층(166)의 하부인 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이의 여과지 바닥면 상에 설치되어 그 상부로 여과흡착여재층(166)을 지지하되 여과흡착여재층(166)을 통과한 최종처리수를 집수하여 정수지(170)로 유출될 수 있도록 하는 유공블럭 집수부재(168)로 이루어진다.
이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 비점오염 저감장치는 오염물질이 여과되는 여과흡착여재층(166)에서 섬유지(167)만 교체가 가능하도록 구성되어 있어서, 시간이 지나면서 섬유지(167) 아래로 침투하는 미세한 오염물질들이 적층되어 여과 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 섬유지(167)를 교체하는 작업 역시 작업자들이 수작업으로 진행해야 하므로, 많은 시간이 소요됨은 물론, 오염된 섬유지를 처리하는 것 역시 환경오염을 유발하는 문제점이 있었다.
또한, 일정 시간이 지나면 작업자들이 직접 맨홀을 통하여 내부로 진입하여 오염물질 등을 처리해야하는데, 내부에 저장되어 있는 오염물질들이 장시간 작업을 요하는 만큼 내부의 유독가스에 의한 악취 등으로 작업자의 건강 상태가 악화되어 안전사고에 매우 취약한 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 초기 강우시 유출수에 포함된 비점오염물질을 수차례의 여과 공정을 통해 처리가 가능하고, 처리장치 내부에 저장된 유출수의 완전 배출이 이루어지도록 함으로써, 비점오염물질의 처리 효율의 극대화할 수 있는 비점오염물질 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 여과된 비점오염물질을 저장함으로써, 하천, 호수 청정수변구역 및 지하수 등이 오염되는 것을 최소화하고, 이 비점오염물질이 토양으로 침투하는 것을 방지하여 생태계의 파괴를 방지하여 자연 생태계를 보호하는 목적이 있다.
또한, 본 발명은 비점오염물질 처리장치에 구동펌프 및 발전시스템을 구비하여 유출수의 역류를 통해 자체적으로 세척이 가능하도록 함으로써, 유지 관리가 편리하며, 인건비를 저감할 수 있음은 물론, 안전사고를 미연에 방지하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 초기 강우 유출수에 포함되어 있는 비점오염물질을 처리하여 정화된 유출수를 방수하는 비점오염물질 처리장치에 있어서, 상기 초기 강우 유출수가 유입되도록 내측에 상향 돌출되게 형성되는 가변웨어가 구비되며, 일측에 유입관이 형성되는 우수관; 상단에 파지부가 형성되며, 외면에 스크린이 형성되고, 상기 유 입관을 통해 상기 초기 강우 유출수가 유입되어 상기 유출수와 고형물을 분리하는 고형물 분리기와, 상기 고형물 분리기를 감싸는 중공의 형상으로 형성되어 상기 유출수와 유분성분을 분리하는 유수 분리기 및 상기 고형물 분리기의 하부에 형성되어 상기 고형물이 저장되는 침사조를 포함하는 제 1 처리부; 상기 제 1 처리부에서 처리된 상기 유출수가 유입되도록 제 1 유입공이 형성되고, 상기 유출수에 포함되는 오염물질이 침전되는 여과침전저류조가 형성되며, 미세 오염물질과 상기 유출수를 정화하는 미세여과벽체가 구비된 제 2 처리부; 상기 제 2 처리부에서 처리된 상기 유출수가 유입되는 제 3 유입공이 형성되며, 상기 유출수를 최종적으로 정화하기 위해 외주에 다수의 정유공이 형성된 카트리지 다공성 필터와, 상기 카트리지 다공성 필터의 내부에 구비되며 외주에 다수의 유출입공이 형성된 유출입 부재와, 상기 카트리지 다공성 필터 및 상기 유출입 부재가 고정되는 고정부 및 상기 고정부와 연결되는 필터 지지부재를 포함하는 제 3 처리부; 상기 제 3 처리부에 의해 상기 비점오염물질이 처리된 상기 유출수가 저장되는 저장탱크; 및 상기 비점오염물질이 처리된 상기 유출수를 방류하기 위해 방출 라인이 형성되며, 상기 저장탱크의 일측에 상기 유출수가 방수되는 유출관이 형성된 배수시설을 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 초기 강우시 유출수에 포함된 비점오염물질을 수차례의 여과 공정을 통해 처리가 가능하고, 처리장치 내부에 저장된 유출수의 완전 배출이 이루어지도록 함으로써, 비점오염물질의 처리 효율의 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 여과된 비점오염물질을 저장함으로써, 하천, 호수 청정수변구역 및 지하수 등이 오염되는 것을 최소화하고, 이 비점오염물질이 토양으로 침투하는 것을 방지하여 생태계의 파괴를 방지하여 자연 생태계를 보호하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 비점오염물질 처리장치에 구동펌프 및 발전시스템을 구비하여 유출수의 역류를 통해 자체적으로 세척이 가능하도록 함으로써, 유지 관리가 편리하며, 인건비를 저감할 수 있음은 물론, 안전사고를 미연에 방지하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비점오염물질 처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비점오염물질 처리장치의 제 1 처리부, 제 2 처리부 및 제 3 처리부를 각각 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 비점오염물질 처리장치(200)는 강우시 비점오염물질이 포함되어 있는 빗물(유출수)이 유입되는 우수관(210)에 설치되며, 초기 강우시 유출수의 양에 따라 가변되는 가변웨어(220)와, 이 가변웨어(220)에 의해 비점오염물질 처리장치(100)로 유입되어 물보다 비중이 큰 고형물과 유분성분을 유출수와 분리하는 제 1 처리부(230)와, 제 1 처리부(230)에 의해 고형물 및 유분성분이 분리된 유출수에 포함된 미세오염물질 및 부유 물질을 침전시키는 제 2 처리부(240)와, 제 2 처리부(240)에 의해 여과된 유출수에 잔여하고 있는 미세오염물질을 유출수로부터 최종적으로 분리하는 제 3 처리부(250)와, 이 제 3 처리부(250)를 통하여 비점오염물질이 정화된 유출수를 외부로 배출하는 배수시설 및 제 3 처리부(250)를 세척하기 위한 세척수단을 포함하여 구성된다.
가변웨어(220)는 우수관(210)의 내측에 소정의 높이만큼 상향 돌출되게 설치되어 초기 강우시 우수관(210)으로 유입되는 비점오염물질이 포함된 유출수를 제 1 처리부(230)로 유입되도록 안내하며, 초기 우수량(5~10mm/hr)을 초과한 과부하 우수량은 가변웨어(220)를 넘어 우수관(210)을 그냥 지나도록 하여 초기 강우 유출수만 비점오염물질과 함께 우수관(210)을 통해 제 1 처리부(230)로 유입되도록 함으로써, 이 초기 강우 유출수가 하천, 호수, 청정수변구역 혹은 지하수 등으로 흘러들어 오염되는 것을 차단할 수 있도록 구성된다.
아울러, 가변웨어(220)는 초기 강우 유출수가 가변웨어(220)와 우수관(210) 사이로 침투하여 하천 등으로 흘러가는 것을 방지하기 위해 우수관(210)의 양측 내벽 및 하부면과 밀착되게 결합되며, 초기 강우량에 따라서 그 높이 조절이 가능하 도록 구성함으로써, 목표 처리량을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 가변웨어(220)는 우수관(210)과 가변웨어(220)가 결합 및 분리가 용이하도록 볼트/너트 등과 같은 별도의 구성요소를 통해 설치함으로써, 계절에 따라 가변웨어(220)를 교체하여도 무방할 것이다.
제 1 처리부(230)는 도 3에 도시된 바와 같이, 우수관(210)으로부터 유입되는 유출수에 포함된 조대형 고형성 부유물질을 분리하는 고형물 분리기(232), 유출수와 유분 성분을 분리하는 유수 분리기(234), 고형물 분리기(232)로부터 분리된 고형물이 유출수에 의해 부상하는 것을 방지하는 부상 방지턱(236) 및 고형물 분리기(232)에서 분리된 고형물이 침사되어 저장되는 침사조(238)를 포함하여 구성된다.
고형물 분리기(232)는 초기 강우시 입자가 큰 조대형 고형물이 포함되어 있는 유출수가 우수관(210)을 통해 유입되면 이 조대형 고형물과 유출수를 분리하기 위해 유수 분리기(234)의 내부에 구비되는 것으로, 상단에 파지부(310)가 형성되고 둘레면 및 하단에 소정 크기의 메쉬가 형성된 스크린(320)이 고형물 분리기(232)를 감싸도록 형성되되, 이 스크린(320)을 고형물 분리기(232)에 안정적으로 고정할 수 있도록 고형물 분리기(232)의 둘레면에 소정 간격 이격되게 지지부(325)가 형성된다.
또한, 초기 강우시 조대형 고형물이 포함되어 있는 유출수가 고형물 분리기(232)에 유입될 수 있도록 우수관(210)과 연결되어 초기 강우 유출수가 유입되는 유입관(212)이 구비된다.
이와 같은 고형물 분리기(232)는 유입관(212)으로부터 유입되는 초기 강우 유출수가 유입되면 입자의 크기가 큰 조대형 고형성 부유물질은 스크린(320)으로 인하여 고형물 분리기(232)에 남아 있고, 이 고형성 부유물질을 제외한 토사, 모래와 같은 물보다 비중이 큰 고형물 및 유출수는 고형물 분리기(232)의 하부에 형성되어 있는 침사조(238)로 이동하게 된다.
즉, 고형물 분리기(232)는 스크린(320)의 메취 크기에 따라서 분리 가능한 조대형 고형성 부유물질의 크기를 결정할 수 있을 것이다. 또한, 파지부(310)를 통해서 이 고형물 분리기(232)만을 별도로 분해할 수 있어, 스크린(320)의 내부에 남아 있는 조대형 고형성 부유물질들의 별도 처리가 가능하다.
유수 분리기(234)는 고형물 분리기(232)에서 입자가 큰 조대형 고형물이 분리된 유출수와 이 유출수에 포함되어 있는 유분성분을 분리하는 것으로서, 중공의 파이프 형상으로 형성되며 내부에 전술한 고형물 분리기(232)가 분리 가능하게 구비되고, 외주 일면에 유입관(212)이 관통하는 관통홀(330)이 형성된다.
또한, 유수 분리기(234)는 그 상단이 비점오염물질 처리장치(200)의 상측 내벽에 분리 가능하도록 체결되고 하단 외주면을 따라 부유 방지 플랜지(340)가 형성되어 있어서, 후술할 침사조(238)에 침사되어 있는 부유물질(토사, 모래)들이 유출수와 함께 부유되는 것을 방지한다.
여기서, 부유 방지 플랜지(340)는 유수 분리기(234)의 하측 단부와 별도의 결합 수단을 통해서 분리가 가능하게 결합되어도 무방할 것이나, 유수 분리기(234)와 일체로 형성되어도 무방하다.
또한, 유수 분리기(234)와 비점오염물질 처리장치(200) 간 체결 수단은 통상적으로 사용되는 볼트/너트 등으로 이루어진 체결 방법, 용접 등에 의해 융착되는 방법 등 유출수가 유입될 때의 압력을 견딜 수 있다면, 어떠한 결합 방법을 통해 결합되어도 무방하다.
부상 방지턱(236)은 제 1 처리부(230)의 양측 벽면에 형성되되 고형물 분리기(232)의 하측에 형성되어 있어서, 고형물 분리기(232)에 의해 분리된 유출수와 토양, 모래 등과 같은 물보다 비중이 높은 고형물이 유출수의 이동에 의해 부상하는 것을 방지하는 역할을 한다.
이와 같은 부상 방지턱(236)에는 그 상부면에 소정의 기울기를 가지는 경사부(350)를 형성하여 침사되는 고형물이 이 경사부(350)를 통해서 침사조(238)로 이동할 수 있도록 안내하고, 부상 방지턱(236)의 중앙부에는 고형물 분리기(232)의 직경보다 작은 직경으로 이루어진 침사 유도공(360)이 형성되어 있어서, 최대한의 고형물들이 침사조(238)에 저장될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 처리부(230)와 제 2 처리부(240)의 벽면에는 침투공(238a)가 형성된다. 이 침투공(238a)은 제 1 유입공(202)이 형성된 벽면에 형성되고, 침사조(238)의 일측 벽면에 형성되어 고형물은 빠져나가지 못하고 유출수만 침투되도록 홀의 형상으로 형성하되, 그 직경이 매우 작은 직경으로 형성되어 유출수의 완전 배출이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 침사조(238)는 부상 방지턱(236)의 하단에 형성되어 고형물들이 고형물 분리기(232)의 스크린(320)에 형성된 메쉬보다 작은 크기의 고형물들이 저장 되는 일종의 저장고이다.
이와 같이 구성된 제 1 처리부(230)는 초기 강우시 유출수가 유입관(212)을 통해 고형물 분리기(232)로 유입되면 스크린(320)을 통해서 입자의 크기가 큰 조대형 고형성 부유물질과 유출수를 분리하고, 이 조대형 고형성 부유물질과 분리된 유출수는 토사, 모래 등과 같은 스크린(320)의 메쉬보다 작은 크기의 고형물과 함께 침사조(238)로 낙하한다.
아울러, 유수 분리기(234)에 의해서 유분성분과 분리된 유출수는 일정 높이만큼 그 수위가 차오르면 제 1 유입공(202)을 통해 제 2 처리부(240)로 유입된다. 이때, 부유 방지 플랜지(340)과 부상 방지턱(236)에 의해 침사조(238)에 저장되어 있는 토양, 모래 등과 같은 고형물이 유출수의 수압에 의해 제 2 처리부(240)로 이동하는 것을 방지한다.
제 2 처리부(240)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 처리부(230)에서 고형물이 제거된 유출수가 침전되는 여과침전저류조(410) 및 유출수에 포함되어 있는 미세 오염물질을 흡착 혹은 정화하는 미세여과벽체(440)를 포함하여 구성된다.
여과침전저류조(410)는 제 1 처리부(230)의 일측 벽면에 형성된 제 1 유입공(202)으로부터 유입되는 유출수가 침전되는 곳으로, 미세 오염물질 중 비중이 다소 큰 오염물질이 비점오염물질 처리장치(200)의 바닥면으로 침전되고, 그 외의 미세 오염물질은 미세여과벽체(440)에 의해 유출수와 분리된다.
이와 같은 여과침전저류조(410)는 그 중간에 격벽(412)을 형성하여 1차 여과침전저류조(420) 및 2차 여과침전저류조(430)로 분할 구성하고, 이 1차 여과침전저 류조(420) 및 2차 여과침전저류조(430) 사이에 미세여과벽체(440)를 구비함으로써, 제 1 처리부(230)에서 유입된 유출수에 포함되어 있는 오염물질을 최대한 침전시킬 수 있다.
즉, 1차 여과침전저류조(420)를 통해 유출수에 포함된 오염물질을 1차적으로 침전시키고, 유출수의 수위가 높아지면서 제 2 유입공(204)을 통해 2차 여과침전저류조(430)로 이동하여 유출수에 존재하는 오염물질이 2차적으로 침전되면서 유출수에 포함되어 있는 오염물질들을 최대한 침전되도록 하고, 2차 여과침전저류조(430)에 유입된 유출수의 수위가 높아지면 제 3 유입공(206)을 통해서 제 3 처리부(250)로 이 유출수가 이동하도록 한다.
또한, 미세여과벽체(440)는 1차 여과침전저류조(420) 및 2차 여과침전저류조(430) 사이, 그리고 2차 여과침전저류조(430) 및 제 3 처리부(250) 사이에 각각 구비되며, 유출수에 포함되어 여과침전저류조(410)에서 침전되는 비중이 큰 오염물질을 제외한 미세 오염물질과 유출수를 분리할 수 있도록 소정의 크기를 가지는 다수의 홀(442)이 미세여과벽체(440)의 일면에 관통되도록 형성되어 있어서, 미세 오염물질의 물리적 처리가 가능하므로 초기 강우 유출수의 오염원을 제거시키는 것과 함께, 제 3 처리부(250)의 구성 요소들이 이 오염물질에 의해 손상 및 파손되는 것을 최소화할 수 있어 비점오염물질 처리장치(200)의 효율을 극대화할 수 있는 것이다.
한편, 제 1 처리부(230)와 제 2 처리부(240) 사이에 형성되는 벽면 즉, 제 1 유입공(202)이 형성되어 있는 벽면에도 미세여과벽체(440)가 부상 방지턱(236)의 상부에서 제 1 유입공(202) 사이까지 형성됨으로써, 우수관(210)으로부터 유입되는 고형물이 분리된 유출수가 최대한 많이 제 2 처리부(240)로 이동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 미세여과벽체(440)는 침전되지 않는 미세 오염물질 등에 의해서 일면에 형성되어 있는 다수의 홀이 막힌 경우 세척 혹은 교체가 가능하도록 비점오염물질 처리장치(200)의 벽면에 분리 및 결합되도록 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같은 미세여과벽체(440)는 비점오염물질 처리장치(200)의 격벽에 적어도 2개 이상 다수개 구비되되, 격벽(412)의 두께를 벗어나지 않는 정도로 구비되는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 제 1 처리부(230)에 형성된 제 1 유입공(202)과, 제 2 처리부(240)의 격벽(412)에 형성된 제 2 유입공(204) 및 제 2 처리부(240)와 제 3 처리부(250) 사이에 형성된 제 3 유입공(206)은 그 높이 혹은 그 중심을 서로 다르게 형성함으로써, 유출수의 역류를 방지한다.
다시말해, 제 1 유입공(202)이 형성된 높이 혹은 중심보다 낮은 위치로 제 2 유입공(204)을 형성하고, 이 제 2 유입공(204)의 높이 혹은 중심보다 낮은 위치에 제 3 유입공(206)을 형성하여 침전이 완료되어 제 3 처리부(250)로 이동해야할 유출수가 제 1 처리부(230)측으로 역류하는 것을 방지하는 것이다.
또한, 각각의 유입공 즉, 제 1 유입공(202), 제 2 유입공(204) 및 제 3 유입공(206)에는 소정 크기의 메쉬가 형성된 망체(450)를 구비함으로써, 고형물이 제 2 처리부(240)로 침입하는 것을 방지하고, 2차 여과침전저류조(430) 및 제 3 처리 부(250)로 미세 오염물질이 침입하는 것을 최소화할 수 있을 것이다. 하지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
제 3 처리부(250)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 처리부(230) 및 제 2 처리부(240)를 통해 각각, 고형물 및 미세 오염물질을 제거한 유출수를 최종적으로 정화하는 장치로서, 제 2 처리부(240)에서 유입된 유출수를 최종적으로 정화하는 카트리지 다공성 필터(282), 정화된 유출수가 유입 혹은 배출되는 유출입 부재(284), 카트리지 다공성 필터(282)와 유출입 부재(284)를 고정하는 고정부(288) 및 고정부(288)를 비점오염물질 처리장치(200)에 고정시키며, 카트리지 다공성 필터(282)의 하부에 소정의 공간부를 형성하는 필터 지지부재(286)를 포함하여 구성된다.
카트리지 다공성 필터(282)는 제 2 처리부(240)에서 미세 오염물질이 처리 완료된 유출수를 최종적으로 정화하는 역할을 하는 것으로 이러한 카트리지 다공성 필터(282)는 외주면에 다수의 정유공(510)이 형성되어 있어서 유출수가 이 정유공(510)을 통과하면서 유출수에 잔여하고 있는 소량의 미세 오염물질을 제거한다.
이와 같은 카트리지 다공성 필터(282)는 단백질 케라틴(Keratin), 탄산 칼슘, 규조토, 펄라이트(Pearlite), 코코넛 및 야자섬유 등을 적정 비율로 혼합하여 구성된 것으로서, 그 비율은 단백질 케라틴 12% ~ 18%, 탄산 칼슘17% ~ 22%, 규조토 37% ~ 45%, 펄라이트15% ~ 20% , 코코넛 및 야자섬유 7% ~ 10% 등의 비율로 혼합하여 구성되는 것이 바람직하나, 제 2 처리부(240)에서 유입되는 유출수에 포함된 미세 오염물질들이 정유공(510)을 통해서 완전히 제거될 수 있음은 물론 이 카 트리지 다공성 필터(282) 자체의 내마모성, 내연성 및 부식 등에 강한 성질로 제작될 수 있다면 그 혼합 비율에 있어서는 한정하지 아니한다.
유출입 부재(284)는 카트리지 다공성 필터(282)의 내부에 구비되어 이 카트리지 다공성 필터(282)를 통과한 유출수가 저장 탱크(280)로 이동할 수 있도록 외주면에 다수 형성된 유출입공(520)이 형성되어 있으며, 하단이 고정부(288)에 고정되어 정화가 완료된 유출수가 오염되지 않도록 한다.
이러한 유출입 부재(284)는 비점오염물질 처리장치(200)의 세척을 위해 후술할 세척수단을 작동시키면 저장탱크(280)에 저장되어 있는 유출수가 이 유출입공(520)을 통해 역류하면서 카트리지 다공성 필터(282)를 세척함으로써, 이 카트리지 다공성 필터(282)가 막히는 현상을 방지한다.
즉, 유출입 부재(284)는 정화가 완료된 유출수를 저장탱크(280)로 안내하는 역할도 하지만, 비점오염물질 처리장치(200)를 세척하는 역할도 동시에 수행한다. 이에 따라 유출입공(520)은 유출입 부재(284)의 외주면 직경이 내주면 직경보다 소정 크기만큼 작게 형성되어 보다 원활하게 카트리지 다공성 필터(282)의 세척이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
고정부(288)는 카트리지 다공성 필터(282)와 유출입 부재(284)를 비점오염물질 처리장치(200)에 고정하고, 제 2 처리부(240)에서 유입된 유출수가 카트리지 다공성 필터(282)에 균등하게 유입되어 정화될 수 있도록 하여 카트리지 다공성 필터(282)의 기능을 극대화함은 물론, 유지 관리가 편리하도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 고정부(288)는 일측이 제 3 처리부(250) 및 저장탱크(280) 사이에 형성되는 벽면에 고정되며, 타측이 필터 지지부재(286)와 연결되어 카트리지 다공성 필터(282)와 유출입 부재(284)의 하부에 소정의 공간을 형성하고, 이 공간으로 정화가 완료된 유출수가 낙하하도록 유도함으로써, 제 2 처리부(240)에서 유입된 소량의 미세 오염물질이 포함된 유출수와 제 3 처리부(250)에서 정화가 완료된 유출수가 서로 섞이는 것을 방지한다.
여기서, 필터 지지부재(286)는 제 2 처리부(240)에서 유입되는 유출수의 수도압을 높여 카트리지 다공성 필터(282)의 가압 여과 속도를 증대시켜 정화 속도를 높일 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
또한, 필터 지지부재(286)에는 침사조(238)의 일측에 형성된 침투공(238a)과 동일한 형상의 침투공(286a)이 형성된다. 이 침투공(286a)은 유출수의 미세 오염물질은 빠져나가지 못하고 유출수만 침투되도록 홀의 형상으로 형성하되, 그 직경이 매우 작은 직경으로 형성되어 유출수의 완전 배출이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 침사조(238)의 일측에 형성된 침투공(238a)과 필터 지지부재(286)에 형성된 침투공(286a)은 같은 직경, 같은 크기로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 동일 명칭을 사용하되, 그 번호는 다르게 기재하였다.
배수시설은 정화가 완료된 유출수를 우수관으로 배출하기 위해 방출 라인(260)을 형성하고, 저장탱크(280)의 일측 하부에 배수 라인(530)을 연결하여 토양 오염원을 예방하는 집수정(264)이 이 배수 라인(530)과 연결된다.
이와 같은 배수시설은 제 3 처리부(250)에서 정화 작업이 완료된 유출수가 저장되는 저장탱크(280)에 설비되는 것으로서 저장 탱크(280)의 일면에 방출 라 인(260)과 연결되며, 방수 밸브(262)가 구비된 유출관(214)이 형성되고, 저장탱크(280)에 저장된 유출수의 양에 따라 방수 밸브(262)를 개폐하여 이 유출수를 우수관(210)으로 방류시킴으로써, 저장탱크(280)의 저장 공간을 확보할 수 있게 된다.
아울러, 저장탱크(280)의 일측 하단에 별도의 배수 라인(530)을 설치하고, 이 배수 라인(530)에 연결되어 유출관(214)을 통해 방류되지 못한 유출수를 완전히 배출하기 위한 집수정(264)이 설치된다.
여기서, 집수정(264)은 배수 라인(530)의 상부 및 하부에 적층되어 배수 라인(530)을 통해 배출되는 유출수를 여과처리하는 자갈층(540)이 형성되고, 이 자갈층(540)의 외부를 감싸며 자갈층(540)을 통과한 유출수를 다시 한번 여과처리하는 토양층(550)으로 이루어진다.
이와 같은 집수정(264)은 전술한 바와 같이, 저장탱크(280)에 저장된 유출수의 완전 방류를 위한 것이기도 하지만 카트리지 다공성 필터(282)를 세척한 후 존재하는 유출수를 방류하는 역할도 한다.
한편, 저장탱크(280)의 내부에는 비점오염물질 처리장치(200)의 내부에 존재하는 유출수의 완전 배출 및 카트리지 다공성 필터(282)의 세척을 위해 유출수를 역류시키기 위해 방출 라인(260) 및 배수 라인(530)과 연결되는 구동펌프(290)를 구비함으로써, 유출수의 배출 및 역류가 보다 원활하게 이루어지도록 함이 바람직하다.
또한, 이 구동펌프(290)의 작동을 결정하는 제어부(292) 및 제어부(560)와 구동펌프(290)에 전력을 공급하는 발전 시스템(570)이 추가로 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 제어부(560)는 방수 밸브(262) 및 역류 밸브(274)를 외부에서 조절하여 작업자의 수작업으로 진행하지 않아도 밸브의 개폐량을 조절할 수 있도록 하며, 구동펌프(290)의 작동 여부를 결정하는 역할도 동시에 수행하도록 한다.
그리고, 구동펌프(290) 및 제어부(560)에 전력을 원활하게 공급할 수 있도록 별도의 발전시스템(570)을 구비함으로써, 전력 공급이 원활하지 못하는 산간 지역 등과 같은 곳에서도 비점오염물질 처리장치(200)가 원활하게 작동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 발전시스템(570)은 친환경적이고, 자체 발전이 가능한 태양광 발전시스템으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 풍력 발전시스템, 수력 발전시스템 등을 통해서 구동펌프(290) 및 제어부(560)의 작동이 원활하게 이루어질 수만 있다면 어떠한 발전시스템(570)을 사용하여도 무방할 것이다.
세척 수단은 구동펌프(290)에 의해 역류되는 유출수가 유출입 부재(284)를 통해 소정의 압력을 가진 채로 역류되어 카트리지 다공성 필터(282)를 세척할 수 있도록 방출 라인(260) 및 유출입 부재(284)와 연결되는 역류 라인(580)과 이 역류 라인(580)을 통해 역류되는 유출수의 양을 조절하는 역류 밸브(274)로 이루어진다.
이와 같이 구성된 본 발명의 비점오염물질 처리장치(200)는 초기 강우시 우수관(210)을 통해 유입되는 비점오염물질이 포함된 유출수가 유입관(212)을 통해서 제 1 처리부(230)로 유입되면 고형물 분리기(232)의 외주면에 형성된 스크린(320) 에 의해 조대형 고형성 부유물질를 유출수로부터 분리하면, 이 조대형 고형성 부유물질이 제거된 유출수는 토사, 모래와 같은 물보다 비중이 큰 고형물과 함께 하부로 낙하면서 이 토사, 모래 등의 고형물이 침사조(238)에 저장되고, 유출수는 그 수위가 상승하면서 유수 분리기(234)에 의해 유분성분과 분리된 상태로 제 1 유입공(202)을 통해 제 2 처리부(240)로 이동하게 된다.
이때, 제 1 처리부(230)의 하부 양측에 형성된 부상 방지턱(236)에 의해 침사되어 있는 토사, 모래 등의 고형물이 유출수와 함께 제 2 처리부(240)로 이동하는 것을 방지한다.
그리고, 제 1 처리부(230)에 의해 다양한 고형물들 및 유분성분이 제거된 유출수는 제 2 처리부(240)로 유입되면서 침전하면서 오염물질을 여과침전저류조(410)의 하부에 침전되도록하여 유출수와 오염물질을 분리하되 미세여과벽체(440)를 통해 침전이 가능한 다소 비중이 큰 오염물질을 제외한 미세 오염물질을 유출수와 분리되도록 함으로써, 제 2 처리부(240)에 의해 미세 오염물질이 제거된 유출수는 제 2 유입공(204) 및 미세여과벽체(440)를 통해 최종적으로 유출수의 정화 작업을 하는 제 3 처리부(250)로 유입된다.
또한, 제 3 처리부(250)로 유입된 유출수는 카트리지 다공성 필터(282)의 외주면에 형성된 다수의 정유공(510)에 의하여 유출수에 소량 포함되어 있는 미세 오염물질을 최종적으로 정화하는 한편, 카트리지 다공성 필터(282)의 내부에 구비되어 있는 유출입 부재(284)를 통해 미세 오염물질이 정화된 유출수만 저장탱크(280)로 저장됨으로써, 초기 강우 유출수의 비점오염물질을 완전하게 제거할 수 있게 된 다.
이와 같은 본 발명의 비점오염물질 처리장치(200)는 초기 강우시 빗물과 함께 흘러들어 하천, 호수 등의 공공 수역이나 지하수 등의 오염부하의 주된 원인으로 작용하는 비점오염물질을 수차례의 여과 공정을 통해 처리함으로써, 비점오염물질의 처리 효율의 극대화할 수 있으며, 여과된 비점오염물질을 저장함으로써, 하천, 호수 청정수변구역 및 지하수 등이 오염되는 것을 최소화하고, 비점오염물질 처리장치를 이 유출수의 역류를 통해서 세척함으로써, 인건비를 저감할 수 있음은 물론, 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 비점오염물질 처리 장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비점오염물질 처리장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비점오염물질 처리장치의 제 1 처리부를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비점오염물질 처리장치의 제 2 처리부를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비점오염물질 처리장치의 제 3 처리부를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 비점오염물질 처리장치 210: 우수관
220: 가변웨어 230: 제 1 처리부
232: 고형물 분리기 234: 유수 분리기
236: 부상 방지턱 240: 제 2 처리부
250: 제 3 처리부 260: 방출 라인
262: 방수 밸브 264: 집수정
274: 역류 밸브 282: 카트리지 다공성 필터
284: 유출입 부재 286: 필터 지지부재
288: 고정부 290: 구동펌프
320: 스크린 340: 부유 방지 플랜지
410: 여과침전저류조 420: 1차 여과침전저류조
430: 2차 여과침전저류조 440: 미세여과벽체
510: 정유공 520: 유출입공
530: 배수 라인 540: 자갈층
550: 토양층 560: 제어부
570: 발전시스템 580: 역류 라인
Claims (6)
- 초기 강우 유출수에 포함되어 있는 비점오염물질을 처리하여 정화된 유출수를 방수하는 비점오염물질 처리장치에 있어서,상기 초기 강우 유출수가 유입되도록 내측에 상향 돌출되게 형성되는 가변웨어가 구비되며, 일측에 유입관이 형성되는 우수관;상단에 파지부가 형성되며, 외면에 스크린이 형성되고, 상기 유입관을 통해 상기 초기 강우 유출수가 유입되어 상기 유출수와 고형물을 분리하는 고형물 분리기와, 상기 고형물 분리기를 감싸는 중공의 형상으로 형성되어 상기 유출수와 유분성분을 분리하는 유수 분리기 및 상기 고형물 분리기의 하부에 형성되어 상기 고형물이 저장되는 침사조를 포함하는 제 1 처리부;상기 제 1 처리부에서 처리된 상기 유출수가 유입되도록 제 1 유입공이 형성되고, 상기 유출수에 포함되는 오염물질이 침전되는 여과침전저류조가 형성되며, 미세 오염물질과 상기 유출수를 정화하는 미세여과벽체가 구비된 제 2 처리부;상기 제 2 처리부에서 처리된 상기 유출수가 유입되는 제 3 유입공이 형성되며, 상기 유출수를 최종적으로 정화하기 위해 외주에 다수의 정유공이 형성된 카트리지 다공성 필터와, 상기 카트리지 다공성 필터의 내부에 구비되며 외주에 다수의 유출입공이 형성된 유출입 부재와, 상기 카트리지 다공성 필터 및 상기 유출입 부재가 고정되는 고정부 및 상기 고정부와 연결되는 필터 지지부재를 포함하는 제 3 처리부;상기 제 3 처리부에 의해 상기 비점오염물질이 처리된 상기 유출수가 저장되는 저장탱크; 및상기 비점오염물질이 처리된 상기 유출수를 방류하기 위해 방출 라인이 형성되며, 상기 저장탱크의 일측에 상기 유출수가 방수되는 유출관이 형성된 배수시설을 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 처리부에는 상기 고형물 분리기와 상기 침사조 사이에 구비되고 상기 제 1 처리부의 양측에 형성되며, 소정의 기울기를 가지는 경사부가 형성되고 중앙에 침사 유도공이 형성되어 상기 고형물 분리기에서 낙하하는 상기 고형물이 상기 유출수에 의해 부상하는 것을 방지하는 부상 방지턱이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 처리부의 상기 여과침전저류조에는 1차 여과침전저류조 및 2차 여과침전저류조로 분할 구성되도록 제 2 유입공이 형성된 격벽이 형성되고, 상기 격벽에는 상기 미세여과벽체가 구비되어 상기 미세 오염물질과 상기 유출수를 분리하는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 배수시설은 상기 방출 라인과 연결되며, 상기 유출관에 구비되어 상기 비점오염물질이 처리된 상기 유출수를 상기 우수관으로 배출하는 방수 밸브;상기 저장탱크의 일측 하부에 배수 라인이 설치되고, 상기 배수 라인과 연결되어 상기 저장탱크에 방류되지 못한 상기 유출수를 배출하는 집수정; 및상기 방출 라인 및 상기 배수 라인과 연결되어 상기 유출수의 배출 및 역류를 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 구동펌프을 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 배수시설에는 상기 구동펌프의 작동 여부를 결정하는 제어부와 상기 구동펌프 및 상기 제어부에 전력을 공급하는 발전시스템이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리장치.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 배수시설에는 상기 방출 라인 및 상기 유출입 부재와 연결되는 역류 라인이 추가로 연결되며, 상기 역류 라인에는 역류 밸브가 구비되어 상기 유출수를 역류시켜 상기 카트리지 다공성 필터를 세척하는 세척수단이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 비점오염물질 처리장치.
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