KR100450486B1 - 빗물 여과장치와 이를 이용한 중수도 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 빗물의 부유물질 및 탁도를 여과할 수 있는 부직포층 및 스폰지층; 중금속 및 유기물질을 흡착제거하는 재생 폐타이어 여과재층; 으로 구성된 여과장치와 이 여과장치에서 수집된 처리수의 탁도 성분, 미생물 및 세균을 제거할 수 있는 침지형 중공사 분리막을 이용한 소독 시스템으로 구성되어 중수도 수질기준에 적합한 재이용수를 생산할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수중펌프로부터 빗물이 하부에 연결설치된 이송배관의 체크밸브에 통해 공급되어 재생 폐타이어 여재층과 부직포층, 스폰지층로 이루어진 여과재를 차례로 통과하는 상향류 방식에 의해 여과처리 되고, 솔레노이드 밸브가 구비된 역세수 배출 배관을 통해 상기 여과재를 역세척하는 하향류가 발생되는 저장조를 포함하는 중수도 처리 시스템에 의하여 달성되어진다.

Description

빗물 여과장치와 이를 이용한 중수도 처리 시스템{omitted}

본 발명은 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)을 다량 포함한 집수된 우수를 중수로 재이용하기 위한 기반기술로서의 빗물 여과장치와 이를 이용한 중수도 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래의 빗물 및 강우수를 여과하는 장치의 기술로는 다음과 같은 방법이 있다.

종래 유출되는 우수를 여과하기 위해 제시된 출원번호 10-2003-0025867의 정화 카트리지, 20-2002-0017155의 발포 폴리프로필렌 등으로 이루어진 여재충진조, 20-2002-0018434의 고밀도 폴리에틸렌 여과막과 여과필터, 20-2002-0007163의 모래층과 참숯층, 20-2000-0079586의 여과재 및 20-2002-0017700의 입자상여재 등에서 제공되어진 여과장치들은 기본적으로 부유물질의 제거에 주안점이 맞춰져 있었다.

그런데 빗물은 공업화로 인하여 다양한 오염물질을 내포하고 있으며, 특히 중금속 및 유해한 유기물 즉, 유기탄소를 포함하고 있기때문에 상기의 여과장치를 사용하여 처리하더라도 조경용수, 청소용수 및 공원의 유지용수 등의 시설에 이용하는 경우 환경 오염의 위험을 야기할 수 있는 문제점이 있었다.

또한 빗물을 정화하여 재이용하는 방법으로 제시 기술로는 출원번호 10-2000-0079586의 중화기능의 재강슬래그 및 여과기능의 여과재를 이용한 재이용 방법, 20-2002-0017700의 저류,차집,부유물 차단망 및 빗물정수기에 의한 재이용 방법, 20-2002-0007163의 모래층, 참숯층의 여과장치를 이용한 재이용 방법, 20-2002-0018434의 고밀도 폴리에틸렌 여과막과 여과필터를 통해 우수를 재이용하는 방법 및 20-20030020851의 우수의 포집과 부직포 필터링 부재를 이용한 청정우수포집장치를 이용하는 방법 등이 있으나 이와 같은 종래의 기술은 다양한 여재를 여과장치에 구성하여 일반적으로 가질 수 있는 기능인 부유물질의 여과 내지 필터링에 국한된 효과를 갖는다.

일부 선출원에서는 흡착기능을 가진 여재와 여과기능을 가진 여재를 혼용하여 제시하고 있으나, 여과 및 흡착 기능을 갖는 여재만으로 처리된 빗물 또는 강우수는 탁도가 높을 뿐만 아니라 위생학적으로 문제가 될 수 있는 미생물, 세균 등을 제거할 수 없기 때문에 중수도는 물론 조경용수 등 잡용수로의 재이용할 경우 환경 오염의 위험이 높은 등의 문제점이 있었다.

이러한 이유 때문에 부유물질과 중금속 및 유기물질 뿐만 아니라 심리적인 영향을 줄 수 있는 탁도를 낮춰줄 수 있음을 물론이고 위생학적으로 문제가 될 수 있는 미생물, 세균을 제거하여 환경오염의 염려없이 빗물을 재이용수로 사용할 수 있는 방법이 시급히 요청되어지고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 빗물의 부유물질 및 탁도를 여과할 수 있는 부직포층 및 스폰지층; 중금속 및 유기물질을 흡착 제거하는 재생 폐타이어 여과재층; 으로 구성된 여과장치와 이 여과장치에서 수집된 처리수의 탁도 성분, 미생물 및 세균을 제거할 수 있는 침지형 중공사 분리막을 이용한 시스템으로 구성되어 중수도 수질기준에 적합한 재이용수를 생산할 수 있는 방법을 제공하기위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 다른 동력을 요구하지 않고 여과재를 통과한 빗물로 역세를 실시할 수 있어 유지 보수가 간편하며, 상향류의 흐름으로 여과과정이 이루어져 정상적인 흐름을 방해하는 흐름을 최소화 함으로써 처리 수질을 높도록 하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유입수로를 통해 빗물이 모이게 되는 집수조; 상기 집수조에 설치된 수중펌프; 상기 수중펌프로부터 집수된 빗물이 하부에 연결설치되어 이송배관의 체크밸브에 통해 공급되어 재생 폐타이어 여재층과 부직포층, 스폰지층로 이루어진 여과재를 차례로 통과하는 상향류 방식에 의해 여과처리 되고, 솔레노이드 밸브가 구비된 역세수 배출 배관을 통해 상기 여과재를 역세척하는 하향류가 발생되는 저장조; 상기 저장조로부터 여과재를 거쳐 월류되는 빗물이 집수되는 분리막 처리수조; 상기 분리막 처리수조에 설치된 침지형 중공사 분리막; 상기 침지형 중공사 분리막을 통과한 빗물을 여과에 의하여 탁도, 미생물 및 세균 등을 제거한 상태에서 투과수 이송배관을 통해 재이용수로 제공하는 흡인펌프; 상기 침지형 중공사 분리막에 공기배관을 통해 공기를 공급하여 세정하는 브로워; 로 이루어진 중수도 처리 시스템과 이에 사용되는 상기 저장조로 이루어진 여과장치에 의하여 달성되어진다.

도 1은 본 발명에 따른 빗물 여과장치를 보인 도면

도 2는 본 발명의 빗물 여과장치에 사용되는 여과수단의 구조를 설명하기 위한 도면

도 3은 본 발명의 중수도 처리 시스템을 보인 도면

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 유입수로 2 : 집수조

4 : 수중펌프 5 : 이송배관

6 : 체크밸브 7 : 저장조

8a : 다공판 8b : 재생 폐타이어 여재층

8c : 부직포층 8d : 스폰지층

11 : 분리막 처리수조 12 : 침지형 중공사 분리막

13 : 투과수 이송배관 14 : 진공압력계

15 : 흡인펌프 17 : 브로워

18 : 공기배관 19 : 역세수 배출배관

20 : 솔레노이드 밸브

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 여과 장치를 보인 도면이고, 도 2는 여과 장치의 빗물저장조에 설치된 여과재의 구성을 보인 도면이다.

본 발명의 저장조(7)에 설치된 여과재는 도 2에 도시된 바와 같이 다공판(8a)에 의해 재생 폐타이어 여재층(8b), 부직포층(8c), 스폰지층(8d)이 하부로부터 순서대로 배치되도록 한 것이다.

상기 다공판(8a)은 다수의 통공이 형성되며, 이 통공은 저장조(7)로 유입되는 빗물의 유로를 역할을 하게 되는 것으로, 도 1 및 도 2에는 재생 폐타이어 여재층(8b), 부직포층(8c), 스폰지층(8d)의 상하부에 각각 설치되는 구조가 예시되어 있으나 재생 폐타이어 여재층(8b), 부직포층(8c), 스폰지층(8d)가 하부로부터 순서대로 적층되어 저장조(7)내에 배치될 수 있는 구조이거나 재생 폐타이어 여재층(8b), 부직포층(8c), 스폰지층(8d)사이에 간격이 이루어지는 상태로 하부로부터 순서대로 배치되는 구조이기만 하면 본 발명에 사용될 수 있다.

상기 재생 폐타이어 여재층(8b)을 구성하는 재생 폐타이어 여재는 폐타이어 분말을 압출성형하여 표면에 활성탄을 코팅한 직경 3∼15mm의 구형 내지 타원형 형태의 것으로 빗물 중의 탁도, 부유물질을 여과하고 특히 중금속과 유기물을 흡착 제거하는 역할을 한다.

상기 부직포층(8c)은 재생 폐타이어 여재층(8b)를 통과한 빗물 중의 미세한 부유물질을 제거하는 역할을 하며, 상기 스폰지층(8c)는 최종적인 여과 기능과 함께 부직포층(8d)을 통과한 빗물의 흐름을 전면적으로 통과하는 기능, 즉 빗물의 흐름이 차단되는 현상을 최소화하는 역할을 한다.

상술한 바와 같은 여과재가 설치된 저장조(7)로 이루어진 본 발명의 여과 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 체크밸브(6)가 구비되어 여과재의 하부로 빗물이 유입되는 이송배관(5)과, 솔레노이드 밸브(20)가 구비되어 여과재를 세척하는데 사용되는 역세수 배출 배관(19)이 설치된 것으로 저장조(7)의 빗물은 여과재의 재생 폐타이어 여재층(8b)을 통해 부직포층(8c), 스폰지층(8d)를 순서대로 하부에서 상부로 통과하는 상향류의 여과 방식이다.

도 3은 본 발명의 여과장치를 이용한 중수 처리 시스템을 보인 도면으로서, 이것은 도시된 바와 같이 유입수로(1)를 통해 빗물이 모이게 되는 집수조(2); 상기 집수조(2)에 설치된 수중펌프(4); 상기 수중펌프(4)로부터 집수된 빗물이 하부에 연결설치되어 이송배관(5)의 체크밸브(6)에 통해 공급되어 재생 폐타이어 여재층(8b)과 부직포층(8c), 스폰지층(8d)로 이루어진 여과재를 차례로 통과하는 상향류 방식에 의해 여과처리 되고, 솔레노이드 밸브(20)가 구비된 역세수 배출 배관(19)을 통해 상기 여과재를 역세척하는 하향류가 발생되는 저장조(7); 상기 저장조(7)로부터 여과재를 거쳐 월류되는 빗물이 집수되는 분리막 처리수조(11); 상기 분리막 처리수조(11)에 설치된 침지형 중공사 분리막(12); 상기 침지형 중공사 분리막(12)을 통과하여 탁도, 미생물 및 세균이 제거된 빗물을 투과수 이송배관(13)을 통해 재이용수로 제공하는 흡인펌프(15); 상기 침지형 중공사 분리막(12)에 공기배관(18)을 통해 공기를 공급하여 세정하는 브로워(17);로 이루어진 것이다.

상기 투과수 이송배관(13)에는 진공압력계(14)가 설치되어 침지형 중공사 분리막(12)의 가동시 진공여과 압력을 측정함으로서 침지형 중공사 분리막(12)의 정상 가동 여부를 확인할 수 있다.

상기 침지형 중공사 분리막(12)은 35∼40kgf/fil의 인장강도와 0.4㎛이하의 공경을 갖는 중공사가 사용된다.

이와같이 된 본 발명의 여과장치를 이용한 중수도 처리 시스템은 유입수로(1)를 통해 집수조(2)에 집수된 빗물은 수중모터(4)에 의해 펌핑되고, 이송배관(5)을 통해 저장조(7)에 공급된다.

이송배관(5)에 설치된 체크밸브(6)는 저장조(7)로부터 집수조(2)로 역류되는 현상을 방지하는 역할을 한다.

저장조(7)의 빗물은 수중펌프(4)의 계속적인 구동으로 수위가 상승하게 되면 여과재의 재생 폐타이어 여재층(8b)와 부직포층(8c),스폰지층(8d)를 순서대로 침투되어 통과하게 되고, 이 과정에서 여과재의 여과 및 흡착 기능에 의해 정화된다.

이렇게 여과재를 통해 여과처리된 빗물은 저장조(7)로 월류하여 분리막 처리 수조(11)에 유입된다.

분리막 처리 수조(11)에 유입된 여과 빗물은 흡인펌프(15)에 의해 진공여과 처리되는 침지형 중공사 분리막(12)에서 탁도, 미생물 및 세균 등이 제거된 상태에서 투과수 이송배관(13)을 통해 재이용수로 제공된다.

본 발명의 저장조(7)에 설치된 여과재가 여과처리되는 과정에서 들러붙게 되는 이물질을 세정하려고 하는 경우에는 수중펌프(4)를 정지하는 단계; 솔레노이드 밸브(20)를 열어 저장조(7)의 빗물이 스폰지층(8d)에서 부직포층(8c)를 거쳐 재생 폐타이어 여재층(8b)을 통과하는 하향류를 발생시키는 단계로 이루어진 여과재의역세척 방법이 사용된다.

이하 본 발명의 여과장치에 의한 빗물 여과 효과를 스폰지층을 구비하지 않은 비교예와 실시예에 의거 상세히 설명한다.

비교예)

여과재로 재생 폐타이어 여재층과 부직포층만을 다공판에 의해 지지되도록 도 2에 도시된 것과 같은 저장조 내부에 설치하여 빗물을 표면 부하율 27.7 mL/min ·㎠로 하여 공급하였다.

실시예)

여과재로 재생 폐타이어 여재층과 부직포층, 스폰지층을 다공판에 의해 지지되도록 도 2에 도시된 것과 같은 저장조 내부에 설치하여 빗물을 표면 부하율 27.7 mL/min ·㎠로 하여 공급하였다.

실시예에 있어서는 부유고형물 농도를 559.5 mg/L까지 낮출 수 있었으며 투과성과 역세 능력이 비교예와 같이 우수하였다.

총유기탄소의 경우 비교예에서는 62.3%가 제거되었으며 실시예에서도 62.6%의 제거율을 보여 비슷한 결과를 나타내었으나, 탁도의 제거율 면에서 비교예가 43.6%를 보인 반면 실시예에서는 66.5%의 제거율로 아래 표 1에서와 같이 현격한 차이를 나타내었다.

표 1) 비교예와 실시예에 따른 빗물 여과 효과 대비표

본 발명은 다른 동력을 요구하지 않고 여과재를 통과한 빗물로 역세를 실시할 수 있어 유지 보수가 간편하며, 상향류의 흐름으로 여과과정이 이루어짐으로서 정상적인 흐름을 방해하는 흐름을 최소화하여 처리 수질을 높일 수 있을 뿐만 아니라 여과재에서 처리된 빗물을 0.4 ㎛이하의 미세기공의 분리기능을 가진 침지형 중공사 분리막으로 투과하여 잔존하는 탁도, 미생물 및 세균 등을 제거함으로써 재이용수로 사용하더라도 환경오염의 염려가 없는 등의 효과가 있는 유용한 발명이다.

또한 재생 폐타이어 여재는 기존의 연구결과에서 알려진 바와 같이 중금속과 유기물 흡착능을 가지고 있어 활성탄을 대체할 수 있을 정도로 그 성능을 인정 받고 있는 여재로서, 본 발명의 재생 폐타이어 여재층은 포장면 등을 따라 유출되는우수에 포함되어 있는 유기물에 대해 흡착에 의한 제거를 유도하는 하며, 실험 결과 스폰지층은 투수성에 손상을 주지 않으면서도 탁도를 현격히 저하시키는 효과가 있는 것으로 판명되었다.

본 발명은 폐기물로 버려지는 폐타이어를 이용한 재생 폐타이어 여재를 이용하기 때문에 환경 친화적이고 폐기물을 재이용한다는 측면이 있다.

우리나라의 차량 등록 대수는 2003년 2월 기준으로 14,131,147대에 이르고 있고 이로부터 발생되는 폐타이어의 양은 대형 1,555,000개, 중소형 17,106,000개, 이륜차 935,000개로 그 무게는 235,000통에 이르고 있기 때문에 이의 재활용이 큰 문제가 되고 있는데 본 발명의 여과장치에 이용된다면 폐타이어의 재활용이 크게 늘어날 것으로 판단될 뿐만 아니라 저렴한 재생 폐타이어 여재와 부직포 및 스폰지를 사용하기 때문에 우수를 재활용 하는데 경제적인 부담이 적은 잇점이 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 첨부 도면에 한정하여 설명하였으나 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.

Claims (5)

1. 체크밸브(6)가 구비되어 여과재의 하부로 빗물이 유입되는 이송배관(5)과, 솔레노이드 밸브(20)가 구비되어 여과재를 세척하는데 사용되는 역세수 배출 배관(19)이 설치된 저장조(7);

   빗물의 유로가 되는 다수의 통공이 형성된 다공판(8a)에 의해 지지되어 상기 저장조(7) 내에 표면에 활성탄을 코팅한 직경 3∼15mm의 재생 폐타이어 여재층(8b)과 부직포층(8c), 스폰지층(8d)이 하부로부터 순서대로 배치된 여과재;로 이루진 빗물 여과장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 다공판(8a)이 재생 폐타이어 여재층(8b), 부직포층(8c), 스폰지층(8d) 각각의 상하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 빗물 여과장치.
3. 유입수로(1)를 통해 빗물이 모이게 되는 집수조(2); 상기 집수조(2)에 설치된 수중펌프(4); 상기 수중펌프(4)로부터 집수된 빗물이 하부에 연결설치된 이송배관(5)의 체크밸브(6)에 통해 공급되어 재생 폐타이어 여재층(8b)과 부직포층(8c), 스폰지층(8d)로 이루어진 여과재를 차례로 통과하는 상향류 방식에 의해 여과처리 되고, 솔레노이드 밸브(20)가 구비된 역세수 배출 배관(19)을 통해 상기 여과재를 역세척하는 하향류가 발생되는 저장조(7); 상기 저장조(7)로부터 여과재를 거쳐 월류되는 빗물이 집수되는 분리막 처리수조(11); 상기 분리막 처리수조(11)에 설치된 침지형 중공사 분리막(12); 상기 침지형 중공사 분리막(12)을 통과하여 탁도, 미생물 및 세균이 제거된 빗물을 투과수 이송배관(13)을 통해 재이용수로 제공하는 흡인펌프(15); 상기 침지형 중공사 분리막(12)에 공기배관(18)을 통해 공기를 공급하여 세정하는 브로워(17);로 이루어진 중수도 처리 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 침지형 중공사 분리막(12)은 35∼40kgf/fil의 인장강도와 0.4㎛이하의 공경을 갖는 중공사가 사용되는 것을 특징으로 하는 중수도 처리 시스템
5. 청구항 3에 있어서, 상기 투과수 이송배관(13)에는 침지형 중공사 분리막(12)의 정상 가동 여부를 확인할 수 있는 진공압력계(14)가 설치된 것을 특징으로 하는 중수도 처리 시스템.