KR100511208B1 - 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집중 호우 전에 저수량을 조절하고, 초기빗물을 배제하며, 이후 정화 처리 및 저장하여 갈수기에 다양한 목적의 생활용수로 재활용할 수 있도록 하는 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템에 관한 것으로서, 빗물집수정으로부터 초기빗물이 배제된 후 유입되는 빗물 중에서, 비교적 큰 협잡물과 토사 및 부유물을 제거 처리하는 빗물오염물질제거장치; 상기 장치로부터 공급되는 빗물을 저장하는 제1저수조; 상기 제1저수조에서 펌핑 공급된 빗물을 여과 처리하여 미세한 탁도성분을 제거 처리하는 여과장치; 상기 여과장치로부터 공급된 빗물을 저장하는 제2저수조; 상기 제1저수조 및 제2저수조 내에 설치 연결된 펌프 및 배관; 그리고 상기 제1저수조에 저장된 빗물의 양을 센싱하여 규정 이상일 경우 내부 빗물을 펌핑하여 방류하는 저수량조절수단을 포함하여 구성한다.

Description

재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템{Reservoir system of rainwater}

본 발명은 집중호우 및 홍수 전에 미리 저수되어 있던 빗물을 사전 방류하고, 비점오염물질이 상당량 포함된 초기빗물을 배제하며, 이후 빗물을 정화 처리 및 저장하여 생활용수(화장실, 세탁 및 세차 등), 조경용수, 공업용수, 생태공원 내의 저수 혹은 소방용수 등의 다양한 목적으로 재활용할 수 있도록 하는 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템에 관한 것이다.

우리나라는 세계적으로 볼 때 물부족 국가에 속해 있고, 이를 해결하기 위한 효율적인 물의 관리와 확보 및 활용 방안이 시급히 요구되고 실정이며, 그 대안(代案)으로는 빗물을 효율적으로 이용하는 방법들이 다각적으로 검토 및 개발되고 있다.

그러나 사계절이 뚜렷하고 여름철에 강우가 집중되는 우리나라에서는 빗물을 효율적으로 모으는 것이 결코 쉽지 않은 일이다. 또한 빗물은 대기중의 여러 오염물질을 함께 씻어내리며 지표면에서도 각종 오염물질을 함께 가지고 이동하므로, 이러한 빗물을 이용하기 위해서는 오염 문제가 선결되어야만 한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로서는 갈수기의 물부족을 대비하여 빗물을 저장하는 저장탱크가 있으며, 수질을 향상시키기 위한 처리방법으로는 초기빗물배제장치, 침전물배출장치, 여과장치, 확산형소독장치 및 산소공급장치 등이 개시되어 있다.

또한 빗물을 저장 및 활용하는 방법으로서 학교, 공공시설 및 가정 등에서는 저장탱크를 만들어 빗물을 저장하고, 저장된 물을 생활용수나 조경용수 및 소방용수로 활용하고 있다.

또 다른 예로서 최근의 대규모 주택단지에서는 생활 환경을 개선하기 위하여 빗물을 모아 연못이나 단지내 하천으로 흐르도록 하고 다양한 생물들이 서식할 수 있도록 하는 생태공원을 조성하고 있다.

그러나 종래의 빗물 저장 및 활용방법들은 단순히 빗물을 모아 저장한 후 생활용수, 조경용수, 공업용수, 소방용수 혹은 생태공원 내의 저수로 공급하는데 그치고 있을 실정이며, 더 나아가 집중호우시 저수량을 조절하거나 홍수를 조절하는 역할을 하지 못하고, 빗물에 포함된 이물질이나 오염물질을 효과적으로 제거하지 못하고 있는 실정이다.

또한 종래의 빗물 저장 및 활용방법들은 1차 집수된 빗물을 모두 여과하여 저수하게 되는바, 집중호우시 상기 저수조의 물을 방류하는데 한계가 있고, 그 결과 홍수 조절 능력이 없으며, 대용량의 여과 필터가 필요하고 그 수명이 짧은 문제점이 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 빗물 전에 미리 저수량을 조절하여 1차 저수조의 빗물을 사전 방류하고, 우천시 비점오염물질이 포함된 초기빗물을 배제하며, 이후 빗물을 정화 처리 및 2차 저수하여 갈수기에 다양한 목적의 용수로서 재활용할 수 있도록 하는 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템을 제공함에 그 목적을 두고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템의 전체 구성을 보여주고 있으며, 도 2는 본 발명의 빗물처리 과정을 보여주고 있다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템은 크게 하늘에서 떨어진 빗물을 모아 잠시 정체 및 흘려보내는 빗물집수정(1)과, 상기 빗물집수정(1)에서 공급되는 빗물 중에서 비교적 큰 협잡물과 토사 및 부유물을 제거 처리하는 빗물오염물질제거장치(3)와, 상기 빗물오염물질제거장치로(3)부터 공급되는 빗물을 저장하는 제1저수조(5)와, 상기 제1저수조(5)에서 펌핑 공급된 빗물을 여과 처리하여 미세한 탁도성분을 제거 처리하는 여과장치(7)와, 상기 장치(7)로부터 공급된 빗물을 장기간 저장하는 제2저수조(9)와, 상기 제2저수조(9)의 빗물을 필요에 따라 일정한 수압의 다목적 용수로 적절하게 공급 및 방출하는 송출장치를 포함하여 이루어진다.

빗물은 건축물의 지붕이나 옥상, 혹은 도로, 지면 등에서 집수되고, 더욱 별도의 집수수단을 설치하여 효율적인 집수를 실현할 수 있으며, 이렇게 집수된 빗물은 집수배관(11a)을 통하여 유입되고 방류배관(11b)을 통하여 흘러가게 되며, 그 중간에 빗물집수정(1)을 설치하여 잠시 머무르게 할 수 있다.

빗물집수정(1)에는 저수배관(11c)이 연결되어서 빗물오염물질제거장치(3)로 연결된다. 빗물오염물질제거장치(3)는 내부에 스크린을 구비하여 빗물 중에서 쓰레기, 휴지, 낙엽, 조약돌 등의 비교적 큰 협잡물을 제거한다. 스크린으로는 금속제 및 수지제의 망을 사용하는 단순한 것 부터 협잡물을 자동적으로 제거하는 것 까지 광범위하게 사용할 수 있다. 또한 빗물오염물질제거장치(3)에서는 빗물 중에서 토사 및 부유물을 자연 침전에 의해 제거하는 것으로서, 빗물의 체류 시간을 수분(1~5분) 정도로 설계하는 것이 바람직하다.

한편, 초기 빗물은 오염물질의 농도가 매우 높고 중금속을 포함하는 불특정 다수의 유해물질이 많이 포함되어 있고 또한 산성비의 영향이 크기 때문에, 이용하지 못하는 단점이 있다. 이러한 문제점을 고려하여 본 발명에서는 빗물집수정(1)에 초기빗물배제장치를 설치한다.

초기빗물배제장치는 최초 10~60분 까지의 빗물을 하수도로 유도하여 방류한다. 이를 위하여 저수배관(11c)에 밸브(13)를 설치하고, 빗물집수정(1)에 빗물배제센서(15)를 설치 구성하며, 상기 밸브(13)를 조절하는 제어부를 설치하여 구성한다. 빗물배제센서(15)는 초기 빗물의 유입을 측정하여 제어부로 그 정보를 보내는 장치이지만, 타임 조절에 의존할 경우에는 불필요할 수도 있다.

상기 제어부는 빗물의 초기 10~60분 동안 저수배관(11c)의 밸브(13)를 폐쇄하고, 또한 초기 빗물 배제가 완료된 후 반대로 밸브(13)를 개방하여 빗물을 유도하게 된다.

빗물오염물질제거장치(3)에서 1차로 처리된 빗물은 제1저수조(5)로 보내져 저장된다. 본 발명에서 제1저수조(5)는 집중 호우 및 홍수시 저수량 조절 목적을 실현하기 위한 것으로서, 이를 위하여 종래와 달리 제2저수조(9) 보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제1저수조(5)는 빗물을 장기간 보관할 수 있으며, 필요시 여과장치(7)를 거쳐 제2저수조(9)로 펌핑 공급하므로 빗물을 재활용할 수 있도록 하는 기능도 포함한다.

또한 본 발명의 제1저수조(5)에는 집중 호우 및 홍수시 저수량 조절 목적을 실현하기 위하여, 저장된 빗물의 양을 센싱하여 규정 이상일 경우 내부 빗물을 펌핑하여 사전 방류하는 저수량조절수단을 설치한다.

상기한 저수량조절수단은 제1저수조(5)에 저수량을 센싱하는 초음파센서(17)를 설치하고, 상기 초음파센서(17)에서 측정된 정보에 의해 저수량의 하이/로우레벨을 연산하고 규정 이상일 경우 방류 신호를 발생하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부의 시그널에 의해 작동되어 저수된 빗물을 빗물맨홀(19)로 배출하는 방류펌프(21)와 방류배관(23)을 포함하여 이루어진다.

상기 제어부는 제1저수조(5)의 저수량이 하이레벨이고 집중 호우가 예상될 경우, 홍수 조절 능력을 유지하기 위하여 방류펌프(21)를 작동시켜 저수된 빗물을 사전 방류하게 된다. 이러한 제어부는 컴퓨터 및 원격제어 신호에 의해서도 수동 및 자동 으로 작동 가능하며, 상기 구성은 일반적으로 잘 알려진 제품을 사용할 수 있다.

제1저수조(5)에서 일정 시간 체류된 빗물은 수중 배송펌프(25)에 의해 여과 장치(7)로 압송되어 진다. 여과장치(7)는 본 발명의 2차에 걸친 정밀 여과 목적을 달성하기 위하여 마이크로필터 및/또는 활성탄필터로 구성할 수 있다.

이러한 필터는 50~10㎛의 여과밀도를 갖는 카트리지를 포함하여 구성되며, 빗물 중에 함유된 미세한 탁도성분을 여과 제거한다. 또한 50~5㎛의 여과밀도를 갖는 활성탄카트리지를 포함할 수 있으며, 이 경우에는 특히 활성탄 특유의 흡착력을 이용하여 빗물 중에 함유된 유기물과 불순한 냄새와 부유분진, 질소산화물, 황산화물 까지도 흡착 제거하게 된다.

여과장치(7)를 통과한 빗물은 제2저수조(9)로 보내져 2차 저장된다.

제2저수조(9)에 저장된 빗물은 2차에 걸쳐 여과, 정화 처리된 것으로서, 최종적으로 송출장치에 의해 생활용수(화장실, 세탁 및 세차 등), 조경용수, 공업용수, 생태공원 내의 저수 혹은 소방용수 등으로 보내진다.

이를 위하여 본 발명에서 송출장치는 송출펌프(27)와 송출배관(29)을 구비하여 이루어진다. 물론 상기 송출배관(29)에는 다수의 밸브가 설치되고, 상기 밸브와 송출펌프(27)는 제어부에 의해 조절되어 온/오프 및 펌핑되는 것이다.

한편 제2저수조(9)에는 역세펌프(31)와 역세배관(33)을 설치할 수도 있다.

이상에서 설명한 실시 형태를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템은 2차에 걸친 여과와 정화 처리에 의하여, 기존의 빗물을 단순히 모아두었다가 사용하는 방식과 달리, 빗물에 포함된 이물질 및 오염물질을 퍼펙트하게 제거할 수 있다.

특히 본 발명에 의하면 집중 호우 전에 미리 저수량을 조절하여 제1저수조의 빗물을 사전 방류하므로 홍수시 저수조절 능력을 갖게된다.

또한 본 발명에 의하면 비점오염물질이 포함된 초기빗물을 배제하며, 이후 빗물을 정화 처리된 빗물을 갈수기에 생활용수, 조경용수, 공업용수, 생태공원 내의 저수 혹은 소방용수 등의 다양한 목적의 용수로서 재활용할 수 있고, 더욱 기존의 상·하수도와 연계하여서도 저렴하고 안정적인 수자원으로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템을 도시한 전체 구성도이고,

도 2는 본 발명에 의한 빗물처리 절차를 도시한 순서도이다.

Claims (3)

1. 유입되는 빗물 중에서 비교적 큰 협잡물과 토사 및 부유물을 제거 처리하는 빗물오염물질제거장치와, 상기 빗물오염물질제거장치로부터 공급되는 빗물을 저장하는 제1저수조와, 상기 제1저수조에서 펌핑 공급된 빗물을 여과 처리하는 여과장치와, 상기 여과장치로부터 공급된 빗물을 저장하는 제2저수조와, 상기 제1저수조 및 제2저수조 내에 설치 연결된 펌프 및 배관을 포함하는 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템에 있어서,

   집수배관과 방류배관의 사이에 설치되어 빗물을 잠시 정체 후 흘려보내는 빗물집수정;

   상기 제1저수조에 저장된 빗물의 양을 센싱하여 규정 이상일 경우, 제1저수조 내부 빗물을 펌핑하여 집중호우 및 홍수가 발생되기 전에 빗물맨홀로 사전 방류하는 저수량조절수단;

   상기 저수량조절수단은 제1저수조에 저장된 빗물을 펌핑하여 방류하는 것으로, 여과장치 전에 설치되며; 그리고

   상기 제1저수조는 빗물을 장기보관하는 메인 저수수단으로 제2저수조 보다 큰 저수용량을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 빗물집수정에 설치되는 것으로 초기 10~60분 까지의 빗물을 하수도로 방류하는 초기빗물배제장치;

   상기 초기빗물배제장치는 집수된 빗물을 빗물오염물질제거장치로 공급하는 저수배관과, 집수된 빗물을 흘려보내는 방류배관과, 상기 저수배관에 설치되는 밸브, 상기 밸브를 개폐 조절하여 초기 10~60분 동안 방류배관을 오픈하고 그 이후에는 저수배관을 오픈하는 제어부를 포함하여 구성된 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 저수량조절수단은 제1저수조에 설치되는 초음파센서와,

   상기 초음파센서에 의해 저수량의 하이/로우레벨을 계측하고 규정 이상일 경우 방류 신호를 발생하는 제어부와,

   상기 제어부의 시그널에 의해 작동되고 제1저수조 내부에 설치되어 저수된 빗물을 펌핑하는 방류펌프와,

   상기 방류펌프로부터 압송된 빗물을 빗물맨홀로 유도하는 방류배관을 포함하여 구성된 재활용 및 홍수방지용 빗물저수조 시스템.