KR20060094596A

KR20060094596A - 우수 저류 및 지하 침투를 유도하는 시스템

Info

Publication number: KR20060094596A
Application number: KR1020050015729A
Authority: KR
Inventors: 조명자
Original assignee: 조명자
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-08-30
Also published as: KR100691566B1

Abstract

본 발명은 빗물의 일시적인 저류 및 이 빗물을 여과하여 지하로 침투를 유도함으로써, 양질의 수자원을 확보하고, 침수 및 홍수 피해를 감소시키며, 물 순환을 정상화시켜 자연 생태계를 보호하는 우수의 지하 침투 유도 시스템에 관한 것으로,

그 기본적인 구성은 땅 파낸 후 그 상면에 적당한 크기로 깔려지는 부직포; 상기 부직포의 상면에 소정 두께로 깔려지며, 우수에 포함된 오염 물질을 여과시키는 필터층; 상기 부직포의 상면에 깔려진 필터층에 시공되고, 주벽에 다수개의 배수공이 천공되도록 하되, 상기 필터층이 내부 공간에도 다시 채워지는 맨홀; 상기 맨홀에 채워진 필터층의 상부측에 심어지는 나무, 식물 등으로 이루어진 식재부; 상기 맨홀의 상단부를 관통하여 인접한 맨홀 혹은 인접한 물받이에서 흘러 내리는 우수를 맨홀 상부측에 급수하는 급수관;으로 구성되며, 여기서 상기 우수는 맨홀로 유입되어 저류되며, 맨홀 내부와 그 주변에 채워진 필터층을 통과하며 오염 물질이 여과되어 기존 토양을 침투되도록 하는 기술적인 특징을 가지고 있다.

우수, 우수 여과, 지하 침투, 맨홀

Description

우수 저류 및 지하 침투를 위한 시스템과 맨홀 그리고 우수의 이송을 유도하는 시스템{The system for rain water low flow and underground infiltration,manhole and the system for guiding a transfer of water rain}

도 1은 본 발명에 따른 우수 유도 시스템의 시공 상태를 보인 단면도,

도 2a, b는 본 발명에 따른 우수 유도 시스템에 적용되는 맨홀의 확대 단면도,

도 3a, b는 본 발명에 따른 우수 유도 시스템에 적용되는 맨홀의 다른 예를 보인 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 우수 유도 시스템의 다른 실 예를 보인 단면도,

도 5a, b는 본 발명에 따른 우수 유도 시스템의 또 실시 예를 보인 단면도,

도 6a, b는 본 발명에 따른 실시 예로써, 웅덩이를 이용한 우수 유도 시스템의 일예를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 우수 유도 시스템이 다른 실시 예를 나타낸 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 우수 유도 시스템의 또 다른 실시 예를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 우수처리시스템 100 : 맨홀

110, 120 : 상하부측 맨홀 130 : 배수공

200 : 여과층 210 : 부직포

본 발명은 우수 저류 및 이 우수를 여과하여 지하 침투를 유도하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빗물의 일시적인 저류 및 이 빗물을 여과하여 지하로 침투를 유도함으로써, 양질의 수자원을 확보하고, 침수 및 홍수 피해를 감소시키며, 물 순환을 정상화시켜 자연 생태계를 보호하는 우수의 지하 침투 유도 시스템에 관한 것이다.

최근, 유엔(UN)의 발표에 따르면 향후 우리나라가 물이 부족한 물 부족 국가가 될 것이라고 경고하고 있다. 이러한 현상은 강수량이 여름철에 집중되는 지역적인 특성 때문이기도 하지만, 물을 체계적으로 관리하는 시스템이 없는 것에서도 그 원인을 찾을 수 있다.

다시 말해, 도시가 발달하면서 건축 면적이 증가하고, 도로가 포장되면서, 투수 면적이 감소하는 것에 비례하여 지하로 침투하는 수량이 급격하게 감소되고, 그에 따라 지하수가 점차 고갈되고, 아울러 수분 공급이 어렵게 됨으로써 식물이 성장하기 어렵고, 토양 생태계가 파괴되며 갈천 현상을 증가하면서 하천 생태계에 악 영향을 미치게 되는 문제가 있다.

또한, 불투 수면적의 증가 현상은 집중 호우 시 저지대가 침수되는 원인이 되고, 하천이 범람하는 위험이 있다.

여기에 환경이 오염되면서 대기권과 지표면을 통과한 빗물에 무기, 유기성 오염 물질이 포함되고, 이들이 포함된 상태에서 지하로 침투하여 토양 및 지하수를 오염시키는 것이다.

따라서 근래에는 수리 시설이 확충되고 우수를 처리하기 위한 여러 장치가 개발되고 있다. 예를 들어 국내 실용신안등록 제356887호의 우수처리시스템은 우수를 집수하고 이를 정화하여 용수로 사용이 가능하도록 하고 있다.

이러한 시스템은 집수된 우수 중에서 큰 협잡물과 토사, 부유물을 제거한 다음 저장하는 저장조와, 이 저장조에 저장된 우수를 펌핑하여 1차 여과처리하여 탁도 성분을 제거하는 마이크로필터와, 상기 우수를 2차 여과처리하는 활성탄 필터와, 상기 여과처리된 우수를 2차 저장하는 저장조와, 상기 저장조 내의 우수를 자외선 및 오존을 이용하여 살균/소독, 탈취하는 산화처리장치 및 이 우수를 송출하는 장치로 이루어져 있다.

그러나, 이러한 장치는 우수를 일시적으로 집수 저장하게 됨에 따라 시스템이 전체적으로 커 질 수밖에 없고, 제작이 어려우며 그에 따르는 시공 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있다. 또한, 이러한 시스템은 설치된 특정 지역에서만 활용이 가능하고 물을 체계적으로 관리하기도 어려우며, 물을 자연적으로 순환시켜 자연 생태계를 보호하기도 어려우며, 물 부족 현상을 근본적으로 해결하는데도 별다 른 효용이 없는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 도시의 투수 면적을 증가시켜 물이 자연 순환되도록 하여 자연 생태계를 보호하고, 물 부족을 해소할 수 있는 우수의 저류 및 이 우수를 여과하여 지하 침투를 유도하는 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 단독주택, 아파트와 같은 집단거주단지, 도로, 주차장, 공원 등 여러 장소에 강수량 즉 초기 강수량 혹은 수직 강수량 등을 감안하여 선택적으로 시공되며 우수에 포함된 각종 무기 및 유기성 오염 물질 등을 여과하여 토양과 지하수의 오염을 방지할 수 있는 우수의 지하 침투 유도 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 투수 면적을 증가시켜 지하수의 고갈을 방지하고, 하천 생태계를 보호함은 물론, 집중 호우 시에도 빗물이 순환될 수 있도록 하여 저지대의 침수 피해 및 하천 범람을 방지할 수 있는 우수의 지하 침투 유도 시스템을 제공하는데 있다.

이러한 본 발명은 맨홀을 매설하여 이 맨홀의 내측 공간 혹은 맨홀 주변에 선택적으로 필터층을 채워 넣고, 이 필터층의 상부에 나무 혹은 각종 식물을 식재하여 구성하되, 상기 필터층과 기존 토양 사이에 부직포가 깔려 이들이 혼합되는 것을 방지하는 기술적인 특징을 가지고 있다.

바람직하기로 상기 맨홀은 적어도 2단 이상으로 구성되어 적층 시공되거나 혹은 일체로 구성되도록 하되 주벽에 배수공이 형성되어 맨홀 주변에 위치하는 필터층으로 배수가 이루어지도록 하여 필터를 통해 오염 물질이 여과된 우수가 기존 토양으로 침투하도록 하는 구성을 가지고 있다.

또한, 본 발명의 맨홀은 바닥이 있는 것과 없는 것으로 구성되며, 그 내부에 별도의 여과수단이 설치되어 정화효율을 향상시킬 수도 있다.

한편, 본 발명의 시스템은 도로 혹은 인도에 일정한 영역으로 구획하여 여기에 저류부를 구비할 수 있으며, 길을 따라 파내거나 혹은 기존 도랑에 저류부를 설치하여 이들 상부측에 적토되는 필터층과 부식토에 의해 오염 물질이 여과되도록 하며, 부식토의 상부에 둔덕을 복토하여 웅덩이를 시공함으로서 유량 조절 및 저류가 이루어지도록 하는 기술적인 특징을 가지고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

바람직하기로 본 발명은 도로면이나 지표면에 모이거나 분류식 관로시스템의 우수 관로나, 수로에 차집되는 빗물을 토양층을 통하여 지하로 침투하기 위한 시설이다.

본 발명은 우수 속에 다양한 형태로 존재하는 무기 및 유기성 오염 물질을 사전에 대폭 제거한 후에 토양 여과층을 통과시키면서 2차로 잔류 물질을 제거하되, 침전 및 협잡 물질은 스크린과 중력침전을 이용하여 제거하고, 콜로이드 입자와 액상은 토양 필터(부식토)층을 통과하면서 여과, 흡착, 확산 및 이온 교환 등의 반응을 통하여 제거한다.

본 발명에서 우수 침투설비에 필터 소재로 활용되는 토양은 일정한 침투계수(Cr)를 소유하고 있어야 하며, 우수 침투설비를 위해서는 기존 토양의 투수 계수가 Cr＜1·10^-7m/s이면 토양을 교환하여 적어도 Cr＞1·10^-4m/s가 유지되도록 하여야 한다.

투수계수에 따른 구분은

Cr = 5·10^-3m/s는 아주 좋은 투수 계수,

Cr = 5·10^-6m/s는 아주 낮은 투수 계수,

Cr = 2·10^-6m/s는 최저 투수 계수, 최소 사용가능한 토양으로 구분된다.

또한, 우수를 지하로 침투시키는 경우 인근 건물 등에 미치는 피해 가능성에 대하여 충분한 검토 작업이 선행되어야 하며, 지하수를 오염시키는 물질이 침투되지 않도록 사전에 제거해야함은 물론이다.

침투설비의 하단에서 지하수 최상 수위까지의 간격이 약 1.5m 이상 유지하여 충분한 두께의 토양 필터층을 확보하여 오염물질이 제거되도록 함이 바람직하다.

첨부된 도 1 내지 도 4는 맨홀을 이용하여 우수의 저류 및 지하 침투를 가능하게 하는 시스템이다.

먼저 도 1의 실시 예는 일반 단독주택, 연립 주택과 같이 비교적 우수량이 적은 배수 지역에 설치되며, 바람직하기로는 기존 토양의 투수계수 C_f= 1.10^-5m/s 이상이 적당하다.

상기 맨홀(10)은 적어도 2단 이상으로 분리 구성되어 상, 하부측 맨홀(11)(12)이 적층 형식으로 조립 시공되며, 저면을 막는 바닥이 없어 빗물이 흘러나갈 수 있도록 하며, 내부 공간(12)에는 자갈과 모래로 이루어진 혼합자갈 즉 필터층(20)이 채워지는 구성이다.

다시 말해, 상기 맨홀(10)은 땅을 파낸 다음 부직포(30)를 깔고, 그 위에 일정 두께로 혼합자갈을 깐 다음 상기 맨홀(10)을 시공하되, 맨홀의 내측 공간과 그 주변에 상기 필터층(20)을 채워 넣는다.

여기서, 상기 부직포(30)는 기존 토양(1)이 필터층(20)에 혼합되어 필터층(20)의 공극이 폐쇄되는 일이 없도록 하여 투수 능력과 저류 능력이 감소되는 일이 없도록 하기 위한 것으로, 상기 필터층(20)의 상부에는 각종 식물이나 나무를 심어 환경 미화에 도움을 주며, 그 뿌리 부분에 미생물 서식을 돕고 또한 증발을 증가시키게 된다.

맨홀(10) 시공 후 맨홀의 상단은 기존 토양과 도로 포장/또는 부식토 층으로 마무리한다.

한편, 상기 맨홀(10)은 조립식으로 콘크리트를 타설하여 시공됨이 바람직하나 경우에 따라서 합성수지 등에 의해 제작 시공될 수 있으며, 하부측 맨홀(12)에는 다수의 배수공(14)이 등간격 혹은 불규칙한 간격으로 천공되어 이를 통해 우수가 배수될 수 있도록 한다.

또한, 상기 상부측 맨홀(11)에는 우수 입수관(15)이 연결되어 이를 통해 우수가 유입되도록 하는 구성이며, 이 입수관(15) 이외에 지붕 물받이(3)에 연결된 체인(4)을 통해서도 우수가 유입되도록 하는 구성이다.

이러한 구성의 유도 시스템은 입수관(15) 혹은 물받이(4)에서 흘러 내리는 우수가 맨홀(10)의 내측 다시 말해 필터층을 통과하면서 오염물질에 제거되도록 하면 강수량이 많은 경우 우수의 일부가 배수공을 통해 배수되어 수위와 여과 정도가 조절되도록 하는 것이다.

첨부된 도 2a, b는 본 발명에 따른 다른 형태의 맨홀을 나타낸 것이다.

상기 맨홀(100)은 우수에서 협잡물과 고형물을 제거하기 위한 것으로, 바람직하기로는 이들 제거한 후 상술한 지하침투시스템 혹은 재활용설비, 하천 등에 방류하게 됨으로써, 지하수와 하천의 오염을 방지하여 자연 생태계를 보호하는 맨홀인 것이다.

상기 맨홀(100)은 조립식 콘크리트 구조물로 이루어지며, 내부에 우수가 집수되는 저수조(110)을 가지며, 상부 일측에 우수가 유입되는 입수관(120)이 연결되도록 하되, 이 입수관(120)의 전면 다시 말해 저수조에 막음판(121)을 설치하여 우수의 흐름이 분산되도록 한다.

또한, 상기 맨홀(100)의 중앙 부위에는 배출관(140)과 연결되는 우수 유도관(130)이 설치되는데, 이 유도관(130)의 내측 다시 말해, 상기 배출관(140)의 연결부위에 여과판(131)이 설치되어 낙엽 등의 협잡물 통과를 방지한다.

여기서 상기 맨홀(100)의 상부측에는 뚜껑을 구비하여 침전물을 주기적으로 탱크차에 의하여 제거하도록 한다.

이러한 구조의 맨홀(100)은 입수관(120)을 통해 유입된 우수가 1차 막음판 (121)에 부딪쳐 흐름이 바뀌면서 분산되어 침전물이 바닥에 가라앉도록 하고, 부유물과 경유류 등은 수면으로 떠올라, 유도관(130)을 통해서는 배출되기 어렵도록 하면, 또한 낙엽 등과 같은 협잡물은 여과판(131)에 걸러져 결국 깨끗한 우수가 배출되도록 하는 구성이다.

첨부된 도 3a, b는 상기와 같은 맨홀(100)의 중앙 부위에 설치되거나 혹은 별도로 독립적으로 시공되어 우수를 여과시키는 여과수단(200)의 일예를 나타낸 것이다.

이러한 여과수단(200)은 우수의 처리 효율을 향상시키기 위해 시공되는 것으로, 외벽을 구성하는 통체(210)와, 이 통체(210)를 지지하여 시공을 가능케 하는 지지 다리(220)로 구성되며, 상기 다리와 다리 사이에 통체(210)의 하부측과 연통하는 유입통로(221)를 두어 이를 통해 우수가 유입되도록 하는 구성이다.

상기 통체(210)의 내부에는 메디아가 충진된 필터(230)가 충진되어 우수에 포함된 오염물질을 여과하되, 이 필터층(230)의 하부 즉, 통체(210)의 저부에는 필요에 따라 별도로 유공판(240)을 설치하여 필터(230)의 세정, 교환 등이 가능하도록 할 수도 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 여과수단(200)은 맨홀 형태로 독립적으로 혹은 상기한 맨홀(100)의 저수조(110)에 설치되어 사용되는데, 상기 맨홀(100)에 설치되는 경우, 우수는 입수관(120)을 따라 유입되어 1차 막음판(121)에 부딪쳐 흐름 방향이 바뀜과 아울러 분산되고 이때 침전물이 바닥에 가라앉게 된다. 또한 저수조에 집수된 우수는 유입통로(221)를 통해 여과수단의 통체(210)측으로 유입되어 필터층 (230)에서 다시 2차 여과 과정을 거친 후에 외부로 배수되는 것이다. 물론 상기 통체(210)의 상부 일측에는 여과된 우수가 배수될 수 있도록 배수관(211)이 갖추어져 있다.

상기 필터층(230)은 우수의 여과, 오염 물질의 흡착, 확산, 이온 교환 등의 반응에 의하여 축출되고, 이들을 통과하여 처리된 우수는 수질이 양호하여 재활용 또는 지하 침투에 손색이 없게 된다.

한편 여과수단(200)의 통체(210) 및 필터(230)는 하나의 실 예이고, 다른 형태 및 구조, 다른 재질에 의해 제작될 수 있음은 물론이다.

첨부된 도 4는 본 발명 우수지하침투시스템의 다른 실시 예를 나타낸 것으로, 이 시스템은 주택이나 공원 혹은 경기장 및 각종 시설물의 지표면에 시공되어 우수를 처리하는 것으로, 내부에 저류조(301)를 갖는 콘크리트 맨홀(300)이 사용된다.

상기 맨홀(300)은 기존 토양(1)을 파낸 다음 매설되는데, 먼저 기존 토양을 파낸 다음 상술한 바와 같이 부직포(30)를 깔고, 그 위에 침투 블록 또는 혼합 자갈로 이루어진 필터층(20)을 시공하며, 맨홀(300)을 안착시킨 다음 맨홀 주변에 상기 필터층(20)과 토양을 깔아 마무리하는 구성이다.

여기서 상기 침투 블록은 합성수지재로 성형된 것으로 크기는 대략 800×800×600mm 정도의 크기를 가진다. 물론 이러한 수치는 하나의 실 예이고 이 보다 더 크거나 작을 수 있다. 상기 맨홀(300)은 원통체(310)와 이 원통체(310)의 상부에 덮어지는 상판(320)부로 구성되며, 상기 원통체(310)의 주벽(311)에는 다수개의 배 수공(302)이 천공된 구성이다.

상기 상판(320)은 중앙 부위에 상부 돌출된 출입구(322)가 형성되며 이 출입구(322)는 뚜껑(323)에 의해 개문 혹은 폐문되도록 하되, 출입구(322)측과 원통체(310)의 주벽(311) 내측에 작업자가 드나들 수 있도록 사다리(324)가 설치된 구성이다.

상기 상판(320)의 외주연에는 상향으로 돌출되어 그 내측에 우수 처리공간(321)이 형성되도록 하는 벽체(325)가 설치되어 있으며, 상기 우수처리공간(321) 즉 상판(320)의 상면에는 부직포(31)가 깔리고, 그 상면으로 토양필터(400)가 채워짐과 아울러, 각종 식물 및 나무가 심어진다.

또한 상기 벽체(325)의 상단부에는 정원 혹은 기존 토양에 매설된 급수관(15)의 단부가 관통되어 이를 통해 우수 등이 우수처리공간(321)으로 유입되도록 하는 구조이며, 상판(320)에 다수의 유입공(326)이 형성되어 1차 여과된 우수가 저류조(301)에 유입되도록 한다.

물론, 상기 맨홀(300) 주변의 지표면은 맨홀(300)을 중심으로 상향 경사지게 복토되어 빗물 등이 흘러 들어올 수 있도록 한다.

이러한 구조의 우수 지하 침투 시스템은 지표면 즉 잔디 정원 및 입수관(15)을 통해 유입된 우수가 부식토로 이루어진 토양 필터(400)에서 1차 여과 처리되는데, 이 우수의 고상과 액상의 유기/무기 물질을 부식토와 그 속에 서식하는 각종 미생물에 의하여 여과 흡착, 확산과 이온 교환 등의 반응으로 제거한다.

토양 필터(400)에 억류된 유기물질은 식재된 식물과 통기성이 좋은 부식토층 에 공급하는 산소를 이용하여 미생물이 생물학적으로 산화 즉 분해한다. 한편, 부식토(400)를 통과한 우수는 유입공(326)을 통해 저류조(301)에 저수되고, 이 저류조(301)에서는 그 주벽(311)에 형성된 배수공(302)을 통해 서서히 배수가 이루어지면서, 다시 합성수지로 만들어진 육면체의 침투 블록 또는 혼합 자갈 혹은 이들이 적당한 비율로 혼합된 필터층(30)에서 2차 여과 처리되어 기존 토양(1)으로 침투하는 것이다.

여기서 상기 원통체(310)의 상부측에는 수위 조절 및 급격한 우수 유입을 조절할 수 있는 배수관(303)이 갖추어지며, 상기 필터층(30)은 자갈과 모래가 혼합된 것이다.

또한, 상기 우수처리공간(321)에 설치되는 부직포(31)는 토양 필터(400)가 저류조(301)측으로 유입되는 것을 방지하는 것이며, 필터층의(20) 외측으로 깔려지는 부직포(30)는 상술한 바와 같이 기존 토양과 필터가 혼합되는 것을 방지하는 역할을 한다.

첨부된 도 5 내지 도 6은 공간 다시 말해, 저류지 혹은 웅덩이 형태의 공간을 가지고 우수를 처리하는 것으로,

먼저 도 5a, b의 우수 지하침투시스템은 포장면에 시공되어 빗물을 토양 필터에 여과/ 흡착 처리한 다음 이를 지하침투나 자연하천으로 방류시키는 것이다.

여기서, 도면에 도시된 시스템은 하나의 실 예를 나타낸 것으로, 도면과 같이 도로와 인도 사이에 시공되거나 혹은 주차장, 광장, 운동장 등에도 시공이 가능 한 것이다.

이러한 시스템은 먼저 땅을 파낸 다음, 기준석(501) 혹은 콘크리트 벽체 혹은 합성수지재 등으로 일정 영역을 구획하되, 바람직하기로 3개의 영역으로 구획하여 빗물이 일측으로부터 흘러내리며 여과되도록 한다. 땅을 파낸 다음, 그 내측에 부직포가 감싸진 저류부(500) 즉, 합성수지로 만들어진 육면체의 침투블럭 또는 자갈망체로 이루어진 저류부(500)가 매설된다.

상기 저류부의 상부측에는 투수 계수가 높은 모래로 이루어진 토양 필터(400)를 깔고, 다시 그 상부에 부식토(410)를 일정 두께로 적토한 다음 그 위에 나무, 식물, 잔디 등을 심는다.

또한, 상기 저류부(500)의 일단에는 유입관(15)이 설치되며, 그 대향측에는 배출관(510)이 갖추어진 구성으로, 상기 유입관(15)을 통해서는 다른 우수처리시스템 혹은 인접한 우수 지하침투 시스템과 연결되어 우수가 유입되도록 하며, 저류부(500)의 후단부측에 월류관(530) 즉 빗물 유입량이 처리 용량을 넘어 부하가 걸리는 경우 이 월류관(530)을 통해 우수를 처리하는데, 이때 처리되는 우수는 이미 여과 처리가 이루어진 것으로 비교적 깨끗한 물이다.

상기 배출관(510)의 종단부에는 수위 상태, 여과 상태 혹은 과부하 등의 감시가 이루어지도록 하는 감시용 맨홀(520)이 설치되며, 이 맨홀(520)에 다시 토수관(521)이 설치되어 우수를 재활용 혹은 다른 우수처리시스템으로 이송시킨다.

이와 같은 구성의 지하침투시스템은 도로(2) 혹은 인도(2a)에서 흘러내리는 빗물과 수직 강수를 처리하는 것으로, 빗물은 부식토(410)와, 모래 등으로 이루어 진 토양 필터(400)를 통과하면서 오염물질이 여과, 흡착, 이온 교환 등을 통해 제거되도록 하되, 여기서 상기 오염물질은 그곳에 서식하는 각종 미생물, 식물, 지렁이 혹은 굴 등에 의하여 공급되는 산소에 의해 호기성 또는 혐기성 영역에서는 혐기성으로 산화한다.

필터층(400)을 통과한 우수는 저류부(500)로 유입되고, 유입된 우수의 일부는 지하로 침투하고, 일부는 배출관(510)을 통해 배출되는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 우수지하 침투 시스템은 포장면에서 투수 영역을 확장시킴으로써, 저지대의 침수 및 범랑을 방지하는 한편, 도로(2)의 가장자리에 설치되어 과속을 방지할 수 있으며, 나무 및 각종 식물이 심어지는 공간을 제공함으로써, 도시의 환경 미화에 도움이 되고, 또한 물 순환비율을 향상시켜 자연 생태계는 물론, 대기 오염을 방지하고, 여기에 기존 방식 즉, 우수 유입맨홀이 설치될 필요가 없어 비용 절감 효과를 가져 올 수도 있다.

첨부된 도 6은 본 발명 시스템의 또 다른 실 예로써, 이 시스템은 웅덩이에 시공되어 우수를 처리하는 것으로, 바람직하게는 도로, 인도, 주차장, 광장, 공원 혹은 정원 등에 시공되며, 조경의 일부로도 활용될 수 있다.

이러한 시스템은 빗물을 정화하여 지하침투나 살수, 중수로 재활용이 가능하도록 하며, 하천, 호반이나 호수에 방류할 수도 있다. 이러한 시스템은 도랑형으로 도로나 길을 따라 파내거나 혹은 기존 도랑 등의 지표면 물길을 따라 길게 저류부를 구비하는 것이다. 상기 저류부(500a)는 외부가 부직포로 감싸진 상태로 설치되도록 하되, 이 저류부(500a)의 하부측에 정화된 빗물이 흘러가는 유공 배관(510a) 이 설치되며, 이 배관은 다수의 구멍이 천공된 관 혹은 상부가 개방된 수로 등으로 구성된다. 즉, 저류부(500a) 및 유공배관(510a)는 일체형 침투블럭이며 합성수지로 만들어진 육면체로 내부에 유공배관(510a)가 구성되어진다.

상기 저류부(500a)의 상부측에는 모래로 이루어진 필터층(400)와 부식토(410)가 순차적으로 쌓여지도록 하되, 상기 부식토(410)의 상부측에는 등간격으로 둔덕(420)을 적토하여 그 내측으로 웅덩이(600)가 형성되도록 하여 빗물이 집수 저류되도록 함으로써, 빗물이 부식토(410)와 필터층(400)를 통과하며 오염물질이 여과되도록 하는 구성이다.

한편, 정화된 빗물은 저류부측(500a)으로 유입되어 일부는 기존 토양층(1)으로 침투하고, 일부는 배수관(510a)을 따라 흘러가도록 하되, 과잉 유량은 상기 웅덩이(600)에 저류되어 지하 침투율을 향상시키면서, 식물에 충분한 수분 공급 및 대기 증발량 그리고, 자연 방류효과를 동시에 얻을 수 있도록 하는 것이다.

이러한 시스템은 배수 지역의 규모, 설치장소의 입지조건과 기존 토양의 성상에 의거하여 적합하게 설계하되, 유지관리가 최소화할 수 있도록 한다.

첨부된 도 7은 맨홀과 연계되며, 상기한 도랑형 시스템과도 연계된다.

이러한 시스템은 설치 장소가 예민한 조건을 갖는 경우, 방류 하천의 최상급수질을 요구하는 경우, 특수한 배수지역으로 유입되는 빗물의 높은 오염물질 농도 또는 비교적 많은 빗물을 처리해야 하는 수리학적 고부하를 요구하는 경우에 적합한 시스템으로서, 전단에 기계, 물리적인 전처리 설비를 동반함이 바람직하다.

이러한 시스템은 땅속 매설된 급수관(15)과 연결되며 상부가 개방된 협잡물 제거 유입 맨홀(710)을 구비하고, 이 유입 맨홀(710)에 우수가 배수될 수 있도록 연결관(711)을 구비하되, 연결관(712)의 상부측에 월류관(713)이 갖추어진 구성으로, 상기 월류관과 연결관은 후술하는 침전맨홀(720)과 연결된다.

상기 배수관의 전단부 즉, 유입 맨홀(710)의 내측 바닥에 스크린(712)을 구비하여 협잡물이 제거되도록 하며, 상기 침전맨홀(720)의 중앙 부위 즉, 상기 연결관(711)이 관출된 직 상부측에 여과판막(724)이 설치되어 이를 통해 오염 물질이 제거된 우수가 배출되도록 하며, 이 여과판막의 하부측에 중앙에 침전물질이 밑으로 떨어질 수 있도록 하는 출구(722a)가 갖추어진 바닥판(422)이 설치되어 있다.

여기서 상기 바닥판(722)은 중앙의 출구를 중심으로 원추형으로 형성되어 우수가 와류 현상을 일으키며 바닥판 하부의 저류 공간(721)으로 흘러 내릴 수 있도록 하며, 이 저류 공간(721)에 침전 맨홀(720) 상단부까지 연장되어 토사, 침전물 등을 탱크롤을 통해 빨아낼 수 있도록 하는 흡입배관(723)이 배관된 구성이다.

한편, 침전맨홀(720)의 상부측에 관출된 월류관(713)의 단부에는 상향으로 보조 월류관(725)이 설치되어 있는데, 이는 과잉 급수된 우수의 저류 효율을 향상시키고, 우수가 상방에서 하방으로 낙하되도록 함으로서, 그 속에 포함된 오염물질이 여과판막에 부딪히며 이탈되도록 하는 효과를 가질 수 있도록 한다.

한편, 상기 여과판막(724)의 상부측에는 침전맨홀의 벽면을 관통하여 오수의 유출을 가능하게 하는 관로(730)가 연결되는데, 이 관로는 저류부(731)인 합성수지로 만들어진 육면체의 침투블럭 또는 혼합 자갈을 관통하여 후술하는 감시맨홀(740) 까지 연장된 구성이다.

다시 말해, 상기 침전 맨홀(720)과 감시 맨홀(740) 사이에는 저류부(731)가 위치하는데, 이 저류부(731)는 상술한 바와 같이 도랑 혹은 길을 따라 파낸 다음, 외측에 부식포가 감싸진 상태로 설치되고, 이 저류부의 상부측에 부식토(732)가 시공되도록 하되, 상기 관로(730)는 이 저류부의 하부측을 관통하여 감시 맨홀(740)가 연결되는 것이다.

여기서 상기 감시 맨홀은 토수관(741)과 힌지(742) 결합되어 상,하 회동하며 수위를 조절하는 조절관(743)이 설치되어 있다. 즉, 상기 조절관을 눕히면 이를 통해 우수가 배수되고, 조절관을 세웠을 때에는 폐쇄되어 우수의 배출을 차단하는 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 급수관(15)을 통해 우수가 유입되면, 유입 맨홀(710)에 협잡물이 스크린(712)을 통해 제거된 상태에서 연결관(711)을 통해 침전 맨홀(720)에 보내지고, 이때 월류관(713)을 통해서는 과잉 유량이 침전 맨홀측으로 급수된다.

협잡물이 1차 제거된 침전 맨홀(720)에서 오수의 일부는 저류공간(721)으로 유입시켜 지하 침투가 이루어지도록 하고, 잔여의 일부는 관로(730)를 통해 감시 맨홀(740)로 이송시켜 최종 다시 말해, 재활용 등이 가능하도록 하는 것이다.

여기서 침전 맨홀(720)에 유입되는 오수는 원추형상으로 이루어진 바닥판(722)에서 와류 현상을 일으키며, 출구(722a)를 통해 저류 공간(721)으로 유입되고, 그 일부의 우수는 여관판막을 관통하여 관로(730)로 유입되어 배출되는 구성이다.

또한, 관로(730)의 벽체에는 다수개의 미세공(730a)이 형성되어 이를 통해 흐르는 빗물의 일부가 저류부(731)측에 유입되도록 하여 수량 조절이 가능하도록함과 아울러, 부식토(732)와 저류부(731)를 관통한 빗물이 관로측에 유입되어 감시 맨홀측으로 배출되도록 하는 것이다.

첨부된 도 8은 본 발명 우수 지하침투 시스템의 또 다른 실시 예를 나타낸 것이다.

이러한 시스템은 큰 배수지역의 합류식 관거 시스템, CSO(Combined Sewer Overflows) 또는 분류식 관거 시스템의 우수를 처리하여 지하로 침투시키면서 한편으로는 침투에 의한 최종 처리수를 적은 유량으로 하천에 자연방류하기 위하여 시공되며, 이때 처리되는 오염 물질은 하수 관거를 통해 하수 처리장으로 보내진다.

이러한 시스템은 우수 유입관(810)과 월류조(820)를 연결하고, 이 월류조(820)에 배수관(821)을 구비하되, 과잉 우수를 하천으로 보내기 위하여 월류관(822)이 설치되며, 상기 배수관(821)은 우수 처리조(830)와 연결되는데, 이들 사이에 균일 분배지(831)가 구비되어 과잉 우수를 하천으로 방류한다.

여기서 균일 분배지(831)에는 상기 월류조(820)와 마찬가지로 과잉 우수 이송 즉 월류관(832)이 연결되어 있으며, 대향측으로는 오염 물질을 하수 처리장으로 이송시키기 위하여 오염물질 이송관로(833))와 하수관로가 연결 배관된 구성이다.

상기 처리조(830)는 방류조(834)를 사이에 두고, 라군조(800)와 연결되며, 상기 라군조(800)에는 토양 필터층 또는 침투블럭(801)과 이 필터층 또는 침투블럭(801)의 하단부에 드레인 관(802)이 배설되어 있으며, 이 드레인관(802)의 종단부 에는 감시 맨홀(803)이 설치되어 있다.

한편, 상기 감시 맨홀(803)의 내부에는 높이를 조절할 수 있는 월류벽이 설치되어 있고, 상황에 따라 자연유하 또는 압송에 의하여 하천에 방류할 수 있는 이송 관로 및 하천방류시설(804)이 설치되어 있다. 또한, 상기한 월류관(822)(832) 각각에는 하천(805)으로 방류를 가능케 하는 방류설비(822a)(832a)이 설치된 구성인 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 시스템은 유입관(810)을 통해 월류조(820)로 우수가 유입되면, 이 월류조(820)에서는 배수관(821)의 최대 허용설계유량까지 우수를 처리조(830)에 보내 처리토록 하되, 허용 유량보다 과다하게 공급된 우수는 월류관(822)과 방류시설(822a)을 통해 하천으로 보내진다.

처리조(830)에 유입되는 우수는 분배조(731)를 거치게 되는데, 이 분배조는 유입 유량을 골고루 분배하여 처리조(830)에서 균일한 수평 유속이 형성되도록 하고, 만일 유입 유량 전량이 처리조에서 처리하지 못하는 경우 월류관(832)을 통해 방류시설(832a)을 거처 하천(805)으로 방류한다.

또한 상기 처리조에서는 협잡물과 침전물이 제거되고, 이들이 제거된 빗물은 다시 라군조(800)에 균일하게 분배하도록 분배조(834)에 분배되며, 이 빗물은 다시 필터층(801)을 통과하며 정화되어 드레인관(802)을 통해 감시 맨홀에 집수되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 단독 주택, 연립 주택, 학교, 도로, 인도, 운동장, 주차장 혹은 특정 지역에 선택적으로 시공되어 오수를 처리하되, 지하로 침투시켜 하천과 자연 생태계를 보호하며 물 순환이 원활하도록 하는 것이다.

이러한 본 발명은 각각이 개별적으로 설치 시공될 수도 있으나, 바람직하기로는 각각을 연계시켜 우수 처리 효율을 향상시키고, 도시 계획하에 각 가정, 건축물 혹은 각 시설에 전체적으로 설치됨이 더욱 바람직할 것이다.

이러한 본 발명은 빗물의 저류 및 자연 방류를 유도함으로써, 지하 침투율을 향상시켜 하전의 고갈을 방지하고, 생태계를 보호하며, 나아가 호우시 저지대의 침수 및 홍수 피해를 예방할 수 있는 발명인 것이다.

또한, 본 발명의 시스템은 우수의 효과적인 처리는 물론, 도시 환경 미화에도 도움을 주며, 깨끗한 하천이 제공되도록 함으로써, 쾌적한 생활 및 여과 공간을 제공할 수 있는 발명인 것이다.

또, 본 발명의 시스템은 시공이 간편하고, 그에 따르는 비용을 최소화하면서 최적의 효과를 가질 수 있다.

Claims

우수를 여과 처리하는 시스템으로서,

땅 파낸 후 그 상면에 적당한 크기로 깔려지는 부직포;

상기 부직포의 상면에 소정 두께로 깔려지며, 우수에 포함된 오염 물질을 여과시키는 필터층;

상기 부직포의 상면에 깔려진 필터층에 시공되고, 주벽에 다수개의 배수공이 천공되도록 하되, 상기 필터층이 내부 공간에도 다시 채워지는 맨홀;

상기 맨홀에 채워진 필터층의 상부측에 심어지는 나무, 식물 등으로 이루어진 식재부;

상기 맨홀의 상단부를 관통하여 인접한 맨홀 혹은 인접한 물받이에서 흘러 내리는 우수를 맨홀 상부측에 급수하는 급수관;으로 구성되며,

여기서 상기 우수는 맨홀로 유입되어 저류되며, 맨홀 내부와 그 주변에 채워진 필터층을 통과하며 오염 물질이 여과되어 기존 토양을 침투되도록 하는 것을 특징으로 하는 우수의 지하 침투 시스템.
땅을 파낸 후 그 상면에 적당한 깔려지는 부직포;

상기 부직포의 상면에 소정 두께로 깔려지며, 우수에 포함된 오염 물질을 여과시키는 필터층;

상기 부직포의 상면에 깔려진 필터층에 시공되고, 주벽에 다수개의 배수공이 천공되도록 하되, 바닥을 막아 내부에 우수가 유입되는 공간을 가지는 맨홀;

상기 맨홀의 상면에 덮어지며, 중앙 부위에 출구가 형성됨과 아울러, 이 출구의 주변 바닥에 우수를 맨홀에 유입시키는 다수개의 우수 유입공이 형성되도록 하되, 이 유입공의 상면에 부직포가 깔려지고, 다시 그 위에 토양 필터가 깔려져 오수를 여과시키는 상판;

상기 토양 필터에 심어지는 각종 나무 등의 식재;

상기 맨홀의 상단부를 관통하여 인접한 맨홀 혹은 인접한 물받이에서 흘러 내리는 우수를 맨홀 상부측에 급수하는 급수관;으로 구성되며,

여기서 상기 우수는 급수관을 통해 혹은 상판으로 흘러내리며 토양 필터를 통해 1차 정화가 이루어지고, 이 상판에 형성된 유입공을 통해 맨홀로 유입된 다음, 배수공을 통해 배수되며 필터층에서 다시 2차 정화가 이루어져 기존 토양으로 침투되는 것을 특징으로 하는 우수의 지하 침투 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 필터층은 모래와 자갈 또는 침투 블록이 선택적으로 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 우수의 지하 침투 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 침투 블록은 합성수지재에 의해 육면체로 성형되도록 하되, 자갈 정도의 크기로 성형된 것을 특징으로 하는 우수의 지하 침투 시스템.
원통형으로 내부에 우수가 저수되는 저수조를 가지며, 상단 일측에 우수가 급수되는 급수관과 이 급수관의 선단에 설치되어 급수관을 통해 유입되는 우수가 부딪쳐 흐림이 바뀌도록 하는 막음판을 구비하되, 상기 저수조의 내부에 필터층이 충진된 여과수단이 갖추어진 구성으로,

상기 여과수단은 필터가 충진된 원통의 하부측에 지지다리를 구비되고 이 지지다리들 사이로 우수가 유입되어 필터를 통해 여과 처리되도록 하는 것을 특징으로 하는 우수의 저류 및 여과처리를 위한 맨홀.
땅을 일정 영역으로 구획하여 파내거나 혹은 기존 도랑 혹은 길이 방향으로 파내 시공되는 것으로서,

모래, 자갈 혹은 합성수지재의 침투 블록 중 적어도 2가지 이상을 부직포로 감싸 땅을 파낸 다음 혹은 기존 도랑에 설치되어 우수가 저류되도록 함과 아울러, 여과를 가능하게 하는 저류부;

상기 저류부의 상부측에 적토되는 토양 필터층;

상기 토양 필터의 상부측에 다시 적토되는 부식토;

상기 부식토에 식재되는 식재부;로 구성된 것을 특징으로 우수의 지하 침투 시스템.
일측에 연결된 유입관을 통해 우수가 급수되고, 대향측에는 오수가 배출되는 연결관을 구비하되, 내부에 스크린을 설치하여 협잡물이 걸려지도록 하되, 상기 연결관의 상부측에 월류관이 갖추어진 오수 유입맨홀;

중앙 부위에 설치된 여과판막을 중심으로 상기 연결관은 여과판막의 상부측에 상기 월류관은 그 상부측에 연결되도록 하되, 상기 연결관의 하부측으로 원추 형상의 바닥판이 설치되어 연결관을 통해 유입된 오수가 와류 현상을 일으키며 그 하부측 공간으로 유입되도록 하여 저류되도록 하는 침전 맨홀;

상기 침전 맨홀과 인접하여 시공되며, 합성수지재의 침투블럭과 혼합 자갈로 이루어진 저류부;

상기 저류부의 상부측에 적토되는 부식토;

상기 저류부의 하부측에 매설되어 부식토를 통해 여과되고 저류부에 저류되어 침투하는 우수의 일부를 이송시킴과 아울러, 상기 침전 맨홀과 연결되어 월류관 혹은 과잉 공급에 따라 여과판막의 상부측으로 넘치는 우수를 이송시키며, 벽면에 다수의 미세공이 천공되어 저류부측의 우수가 유입되도록 하는 이송 관로;

상기 관로와 연결되어 우수가 저수되도록 하며, 토수관을 통해 선택적으로 우수를 배출하여 조절이 이루어지도록 하는 감시 맨홀;로 구성된 것을 특징으로 하는 우수의 지하 침투 및 이송시스템.
우수가 유입되는 유입관;

상기 유입관의 단부에 연결되어 우수가 유입되고, 과잉 우수를 하천으로 보내기 위한 월류관이 갖추어짐과 아울러, 유입된 우수를 배출하는 배수관이 갖추어진 월류조;

상기 월류조의 배수관이 연결되는 균일 분배지를 구비하되, 이 균일 분배지 에 과잉 우수를 하천으로 보내는 이송시키는 월류관이 구비되고, 그 대향측에 오염 물질을 하수 처리장으로 이송시키는 이송관로와 하수관로가 배관되며, 균일 분배지의 대향측에 우수를 균일하게 공급하기 위한 방류조가 갖추어진 처리조;

상기 방류조와 연결되며, 저부 바닥에 드레인관이 매설되고 그 상부측에 토양 필터층 또는 합성수지재의 침투 블록이 복토되어 우수가 저류되도록 하는 라군조;

상기 드레인관으로부터 정화된 우수가 유입되도록 하는 감시 맨홀;로 구성된 것을 특징으로 하는 우수의 지하 침투 및 이송시스템.