KR100900054B1 - 비점오염원 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측으로 우수가 유입되는 유입관(101)을 구비하고 타측으로 정화된 우수가 배출되는 배수관(103)이 설치된 중공의 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 내측에 챕버(110)의 하부로부터 상방향으로 이격하여 구비되며 복수의 타공(125)이 형성된 컵형의 스크린(120)과, 상기 스크린(120)의 하부로부터 하향 연장되는 가이드부(130)와, 상기 스크린(120)의 상부로 구비되는 중공의 설치부재(140)와, 상기 스크린(120)과 설치부재(140) 사이에 구비되는 여과재(161)로 이루어지는 비점오염원 처리장치(100)에 관한 것으로; 충분한 원심력과 중력에 의하여 오염물질이 챔버(110)의 바닥면에 침전되며, 우수가 원심력에 의한 회전 운동과 하향 유동을 하므로 작은 밀도의 오염물질도 챔버(110)의 바닥으로 침전시킬 수 있으며, 침전된 오염물질이 다시 부유하는 문제가 발생하지 않으며, 기름 등과 같은 부유물이 배수관(103)을 통하여 배출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

비점오염, 처리

Description

비점오염원 처리장치{TREATMENT APPARATUS FOR NONPOINT SOURCE POLLUTANTS}

본 발명은 비점오염원 처리장치에 관한 것으로, 충분한 원심력과 중력에 의하여 오염물질이 침전되며, 침전된 오염물질이 다시 부유하는 문제가 발생하지 않으며, 우수에 포함된 기름 등과 같은 부유물이 배수관을 통하여 배출되는 것을 방지할 수 있는 비점오염원 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 도시 지역에서 발생하는 오염원은 크게 점오염원과 비점오염원으로 구별된다.

상기에서 점오염원은 가정하수와 산업폐수 등은 배출관을 통해 방류되므로 오염원의 발생 지점을 쉽게 파악 할 수 있는 오염원을 의미하며, 이러한 점오염원은 오염농도가 매우 높다 하더라도 발생지점이 특정되어 있기 때문에 집중적인 정화를 통하여 용이한 수질처리를 할 수 있다.

이와 반대로 비점오염원은 강우 시 지표면에 노출된 오염물질이 우수와 함께 하수관으로 유입되는 오염원으로 강우 초기에 발생량이 집중되는 특성을 가지고 있어 처리가 상당히 어려운 오염원이다. 특히, 이와 같은 초기 우수에 포함된 비점오염원이 공공수역으로 유입될 경우 하천 및 호수의 오염을 유발시키며 지하로 침 투되어 지하수자원의 오염을 유발시키는 하나의 요인이 된다. 따라서 초기 우수와 함께 유입되는 오염물질은 일정한 제거 과정을 거쳐 배출 수역으로 배출되어야 한다. 이에 다양한 방법으로 비점오염원의 오염물질을 제거하고 있다. 초기 우수와 함께 유입되는 오염물질을 처리하는 초기 우수 처리장치는 대략 인공습지 등의 저류형, 여과조 등의 여과형, 스월(Swirl) 처리장치 등의 장치형 등 다양한 초기 우수 처리장치 등이 있다. 이들 초기 우수 처리장치는 각각 장단점을 가지며, 각각 초기 우수 처리장치들을 적용하는 유역의 특성에 따라 그 적용방법을 달리한다.

상기에서 저류형은 설비 면적이 크게 요구되는 점에서 도심지역에 적용하기에 어려운 문제점이 있으므로, 도심지역에는 주로 원심력을 이용하는 방식(Swirl 처리방식)과 여과에 의해 처리하는 방식을 이용한다. 이들 초기 우수 처리장치의 처리효율은 각 처리장치마다 일정한 효율을 가지나, 유량 및 농도변화가 큰 강우에 의한 비점오염원에 대해 탄력적인 처리효율을 기대하기 어려운 실정이며, 상기와 같은 원심력을 이용하는 방식(Swirl 처리방식)과 여과에 의해 처리하는 방식을 개별적으로 구비해야 한다는 경제적인 부담도 안고 있는 것이 사실이다.

종래의 기술 중 여과재를 이용하는 방식은 유입 유량이 적은 경우에는 높은 처리 효율로 처리하는 것이 가능하나, 강우 유출수 중 일부만을 처리할 수 있다. 그리고 원심력을 이용하는 방식은 처리 속도는 빠르나 종래의 방식은 구조가 복잡하고, 여과재의 교환 주기가 짧으며, 우수 중에 포함된 오염물질이 원심력에 의하여 우수와 함께 배출될 수 있는 구조이며, 침전된 오염물질이 다시 부유하여 우수와 함께 배출될 수 있는 구조이며, 부유성 물질이 배출되거나 부유성 물질에 의하 여 여과하는 구성의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구조가 간단하면서 부유성 물질은 물론 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 부유성 물질이 배출되지 않으면서 부유성 물질에 의하여 막힘 현상이 발생하지 않으며, 침전된 오염물질이 재부유하여 배출되는 것을 방지할 수 있으며, 우수의 흐름 저항이 작은 비점오염원 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치는 일측으로 우수가 유입되는 유입관을 구비하고 타측으로 정화된 우수가 배출되는 배수관이 설치된 중공의 챔버와, 상기 챔버의 내측에 챕버의 하부로부터 상방향으로 이격하여 구비되며 복수의 타공이 형성된 컵형의 스크린과, 상기 스크린의 하부로부터 하향 연장되는 가이드부와, 상기 스크린의 상부로 구비되는 중공의 설치부재와, 상기 스크린과 설치부재 사이에 구비되는 구비되는 여과재로 이루어지며; 상기 배수관은 챔버를 관통하여 챔버의 내측으로 연장되어 상기 설치부재의 내측으로 연통되도록 설치되며, 상기 가이드부는 단면이 원호 형상으로서 서로 원의 일부를 이루도록 설치되는 복수의 원심가이드로 이루어지며, 상기 유입관의 유입단 설치 높이는 상기 스크린의 하단보다 낮으며 유입관으로 유입되는 우수는 가이드부의 외측으로 유입되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드부는 원심가이드의 외경면에 반경 방향으로 외향 연장되며 상류측으로 하향 경사지게 구비되는 하향가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 유입관의 유입단보다 낮은 위치에 상기 챔버의 내측으로부터 반경 방향으로 하향 연장되는 도우넛 형태의 격벽을 더 포함하고, 상기 원심가이드는 상류측이 내향 기울어진 형태로 구비되며 상기 원심가이드의 내측에 반경 방향으로 연장되며 상류측이 하향 기울어진 제2 하향가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 배수관은 상향 절곡된 절곡부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치(100)는 구조가 간단하며, 흐름 저항이 작아 많은 양의 우수를 신속하게 처리할 수 있으며, 유입관(101)의 높이가 스크린(120)보다 낮게 설치되며 가이드부(130)에 의하여 원심력이 충분하게 유지되므로 우수에 포함된 오염물질은 원심력과 중력에 의하여 하향 운동을 하여 챔버(110)의 바닥면에 쌓이게 되며, 가이드부(130)의 원심가이드(131) 외측으로 하향가이드(133)를 구비함으로써 우수가 원심력에 의한 회전 운동뿐만 아니라 하향 유동도 하므로 우수에 포함된 오염물질은 더 큰 하향력을 받게 되어 작은 밀도의 오염물질도 챔버(110)의 바닥으로 침전시킬 수 있으며, 챔버(110)의 내측으로 격벽(151)을 구비하고 원심가이드(131)를 상류측으로 내향 기울어진 형태로 함으로써 챔버(110)의 바닥에 침전된 오염물질이 다시 부유하는 문제가 발생하지 않으며, 배수관(103)이 상향 절곡되므로 우수에 포함된 기름 등과 같은 부유물이 배수관(103)을 통하여 배출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 챔버 내로 유입된 우수의 흐름 방향에 따라 상류와 하류로 기재하며, 도 5에서 A로 표시한 부분을 상류로 B로 표시한 부분을 하류로 기재한다.

도 1은 본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치의 내부 구조를 설명하기 위하여 도시한 한 일부 절개 사시도이며, 도 2는 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 스크린을 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 가이드부의 예를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 여과부재와 일부 절개된 설치부재를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명 비점오염원 처리장치의 작용을 설명하기 위한 단면도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 가이드부의 변형 예를 도시한 평면도 및 일부 사시도이며, 도 8은 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 가이드부의 다른 변형 예를 도시한 평면도이며, 도 9는 원심가이드와 원심가이드의 내측으로 구비되는 제2 하향가이드를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치(100)는 챔버(110)와, 스크린(120)과, 가이드부(130)와, 설치부재(140)와, 여과부재(161)를 포함하며, 상기 챔버(110)에는 우수가 유입되는 유입관(101)과, 오염물질이 제거된 우수가 배출되는 배수관(103)이 설치된다. 도 1에서 105는 상기 챔버(110)의 상부를 덮는 맨홀커버를 도시한 것이다.

도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이 챔버(110)는 중공체로서 단면이 원형이며, 오염물질이 침전되는 바닥부를 구비한다. 상기 챔버(110)의 바닥부에는 침전된 오염물질을 제거하기 위한 구멍(도시하지 않음)과 마개(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 상기 챔버(110)는 콘크리트, 금속부재 또는 합성수지로 제조되는 것이 가능하다. 상기 챔버(110)의 일측으로 우수가 유입되는 유입관(101)이 설치되며, 타측으로 오염물질에 제거된 우수가 배출되는 배수관(103)이 설치된다. 도 1에서 도면 부호 107은 우회관을 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 상기 챔버(110) 내측으로는 스크린(120)이 설치된다. 상기 스크린(120)은 챔버(110)의 바닥으로부터 상방향으로 이격하여 설치되며 도 2에 도시한 바와 같이 원통형 측면부(121)와 원형 바닥부(123)를 구비한다. 상기 측면부(121)와 바닥부(123)에는 우수가 통과하는 복수의 타공(125)이 형성된다. 상기 스크린(120)은 우수에 의하여 부식이 되지 않은 스테인리스 스틸이나 합성수지로 형성된다. 도 5에 도시한 바와 같이 상기 스크린(120)은 상기 챔버(110)와 중심이 일치되는 동심원상이 설치될 수도 있으며, 편심되게 설치할 수도 있다. 도 2에서와 같이 상기 바닥부(123)는 측면부(121)와 분리 가능하게 하는 것도 가능하며, 보통 일체로 형성한다. 상기 유입관(101)을 통하여 챔버(110) 내로 유입된 우수는 상기 타공(125)을 통하여 스크린(120) 내측으로 유입된다. 상기 스크린(120)에 형성되는 타공(125)은 우수에 포함된 부피가 큰 오염물질을 제거할 수 있도록 하기 위하여 지름이 2㎜인 원형공으로 형성하였다.

도 1, 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이 상기 가이드부(130)는 유입 관(101)을 통하여 챔버(110) 내로 유입된 우수를 안내하는 구성으로서, 상기 가이드부(130)를 따라 우수가 흐름으로써 우수의 원심력이 보다 오랫동안 유지되도록 하는 작용을 한다. 상기 가이드부(130)는 스크린(120)의 바닥부(123)로부터 하부로 연장되며, 하부 끝단은 챔버(110)의 바닥에 접촉하도록 하여 스크린(120)을 지지하는 작용도 할 수 있다. 상기 가이드부(130)는 단면이 원호 형상인 복수의 원심가이드(131)로 이루어지며, 상기 복수의 원심가이드(131)는 도 5에 도시한 바와 같이 서로 원의 일부를 이루도록 설치된다. 상기 원심가이드(131)는 우수에 의하여 부식되지 않는 스테인리스 스틸이나 합성수지로 이루어진다.

도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 설치부재(140)는 우수에 의하여 부식되지 않는 스테인리스 스틸이나 합성수지로 제조되며, 원통 형상을 가진다. 상기 설치부재(140)는 스프린(120)의 상부로 구비되며, 상기 설치부재(140)와 스크린(120) 사이에는 여과부재(161)가 설치된다. 상기 설치부재(140)에는 측방향으로 관통공(141)이 형성되어, 상기 배수관(103)의 끝단이 연결된다. 따라서 상기 배수관(103)은 챔버(110)를 관통하여 챔버(110)의 내측으로 연장되어 끝단이 상기 설치부재(140)에 형성된 관통공(141)에 연결된다. 상기 배수관(103)은 절곡되어 상향으로 향하는 절곡부(103a)를 구비하는 것이 바람직하다. 유입관(101)을 통하여 유입된 부유 물질은 원심력에 의하여 우수와 함께 유입되면서 스크린(120)으로부터 멀어지는 방향으로 운동하게 되어 스크린(120)과 챔버(110) 사이에서 부유하게 되므로 배수관(103)을 통하여 배출되지 않게 되며, 부유물에 의하여 스크린(120)의 타공(125)에 막힘 현상이 발생되지도 않게 된다. 그러나 오일 등과 같은 부피를 가지지 않는 물질은 스크린(120)의 타공(125)을 통하여 유입되어 배출될 수 있으나, 상기 배수관(103)이 절곡부(103a)를 가지고 있으므로 챔버(110) 내부의 수위는 설치부재(140)의 내측으로 연통된 배수관(103)의 끝단보다 높게 유지 되므로 표층에 위치하게 되는 오일 등도 배수관(103)을 통하여 배출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 여과부재(161)는 금속이나 합성수지 망체에 활성탄과 같은 흡착제를 투입한 것으로 한다.

본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치(100)에서의 우수의 경로에 대하여 간단하게 설명한다. 상기 유입관(101)을 통하여 챔버(110) 내로 유입된 우수는 가이드부(130)를 따라 회전하면서 원심력과 중력에 의하여 오염물질이 제거된 후 스크린(120)의 타공(125)을 통하여 스크린(120) 내측으로 유입된다. 스크린(120) 내측으로 유입된 오수는 스크린(120)과 설치부재(140) 사이에 설치된 여과부재(161)를 통하여 상승하여 설치부재(140)의 측방향으로 형성된 관통공(141)에 연결된 배수관(103)을 통하여 외부로 배출된다.

도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 유입관(101)은 내측 끝단의 설치 높이가 상기 스크린(120)의 하부보다 낮도록 설치되며, 유입관(101)을 통하여 유입되는 우수는 가이드부(130)의 외측으로 챔버(110)의 중심을 향하는 방향과 일정한 각도를 가지도록 유입된다. 도 5에 화살표로 도시한 바와 같이 우수는 유입관(101)을 통하여 상기 챔버(110)와 가이드부(130) 사이로 유입되어, 챔버(110)의 내측과 가이드부(130) 사이에서 회전 운동을 하게 된다. 상기와 같이 유입되면서 챔버(110)와 가이드부(130) 사이로 유동하므로 우수에는 스크린(120)으로부터 멀어지 는 방향으로 원심력이 발생하게 되며, 상기 원심력과 중력에 의하여 우수에 포함된 오염물질은 스크린(120)으로부터 멀어지는 방향인 하향, 외향 운동을 하면서 챔버(110)의 바닥으로 침전하게 된다. 스크린(120)의 하부로 가이드부(130)를 구비함으로써 유입관(101)을 통하여 유입되는 우수에는 보다 큰 원심력이 발생하여 오랫동안 유지된다. 그리고 스크린(120)의 하부에서 원심력에 의하여 충분하게 오염물질이 제거된 우수는 스크린(120)의 통공(125)을 통하여 스크린(125) 내부로 유동하고, 여과부재(161)를 통하여 계속 상승하여 배수관(103)을 통하여 외부로 배출되다.

본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치(100)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 가이드부(130)를 이루는 원호형 원심가이드(131)의 외측으로 반경 방향으로 연장되며 상류 측으로 하향 경사지게 구비되는 하향가이드(133)를 더 포함한다. 상기와 같이 하향가이드(133)를 구비함으로써 상기 가이드부(130)와 챔버(110) 사이로 유입된 우수는 회전하면서 하향 유동을 하게 되므로 우수에 포함된 오염물질은 중력에 더하여 하향 회전력이 작용하게 되어 침전이 더욱 신속하게 이루어지며, 우수 또한 하향 회전하므로 이미 침전된 오염물질이 다시 부유하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치(100)는 상기에서와 같이 스크린(120)의 하부로 우수가 유입되고 하부에서 원심 유동이 활발하게 이루어지므로 스크린(120)을 향하여 오염물질이 유동하기 어려운 구조이고 따라서 우수에 대한 유동 저항이 작은 간단한 구조 임에도 오염물질이 우수와 함께 배출되지 않게 된다.

한편, 본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 상기 유입관(101)의 유입단보다 낮은 위치에 상기 챔버(110)의 내측으로부터 반경 방향으로 그리고 하향 연장되는 도우넛 형태의 격벽(151)을 더 포함한다. 상기와 같이 격벽(151)을 더 포함하는 경우, 도 8에 도시한 바와 같이 상기 원심가이드(131)는 상류측이 내향 기울어진 형태로 구비하는 것이 바람직하다. 그리고 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 상기 원심가이드(131)의 내측에 반경 방향으로 연장되며 상류측으로 하향 기울어진 제2 하향가이드(135)를 더 포함한다. 상기 원심가이드(131)의 상류측이 내향하도록 기울어진 경우 유입관(101)으로 유입된 우수의 일부는 가이드부(130)의 내측으로 유입되고 제2 하향가이드(135)에 의하여 하향 유동하여 중심 부분에서는 하향 유동이 유발되므로 중심 부분에서는 침전된 오염물질이 재부유하지 않게 되며, 격벽(151) 가까운 중심에서 먼 부분에서만 우수가 상승될 수 있으므로 침전되어 격벽(151)의 하부에 위치하는 오염물질이 다시 부유하게 되는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다. 도 8 및 도 9에서 화살표는 우수의 흐름 방향을 도시한 것이다.

이상에서 도면을 참조하여 본원 발명을 설명하였으나, 본원 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니며, 본원 발명이 속하는 당업자에게 자명한 범위는 본원 발명의 권리에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따르는 비점오염원 처리장치의 내부 구조를 설명하기 위한 일부 절개 사시도이다.

도 2는 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 스크린을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 가이드부의 예를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 여과부재와 일부 절개된 설치부재를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명 비점오염원 처리장치의 작용을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6 및 도 7은 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 가이드부의 변형 예를 도시한 평면도 및 일부 사시도이다.

도 8은 본 발명 비점오염원 처리장치에 구비되는 가이드부의 다른 변형 예를 도시한 평면도이다.
도 9는 원심가이드와 원심가이드의 내측으로 구비되는 제2 하향가이드를 도시한 것이다.

Claims (4)

1. 일측으로 우수가 유입되는 유입관(101)을 구비하고 타측으로 정화된 우수가 배출되는 배수관(103)이 설치된 중공의 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 내측에 챕버(110)의 하부로부터 상방향으로 이격하여 구비되며 복수의 타공(125)이 형성된 컵형의 스크린(120)과, 상기 스크린(120)의 하부로부터 하향 연장되는 가이드부(130)와, 상기 스크린(120)의 상부로 구비되는 중공의 설치부재(140)와, 상기 스크린(120)과 설치부재(140) 사이에 구비되는 구비되는 여과재(161)로 이루어지며; 상기 배수관(103)은 챔버(110)를 관통하여 챔버(110)의 내측으로 연장되어 상기 설치부재(140)의 내측으로 연통되도록 설치되며, 상기 가이드부(130)는 단면이 원호 형상으로서 서로 원의 일부를 이루도록 설치되는 복수의 원심가이드(131)로 이루어지며, 상기 유입관(101)의 유입단 설치 높이는 상기 스크린(120)의 하단보다 낮으며 유입관(101)으로 유입되는 우수는 가이드부(130)의 외측으로 유입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 비점오염원 처리장치(100).
2. 제1 항에 있어서, 상기 가이드부(130)는 원심가이드(131)의 외경면에 반경 방향으로 외향 연장되며 상류측으로 하향 경사지게 구비되는 하향가이드(133)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염원 처리장치(100).
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 유입관(101)의 유입단보다 낮은 위치에 상기 챔버(110)의 내측으로부터 반경 방향으로 하향 연장되는 도우넛 형태의 격벽(151)을 더 포함하고, 상기 원심가이드(131)는 상류측이 내향 기울어진 형태로 구비되며 상기 원심가이드(131)의 내측에 반경 방향으로 연장되며 상류측이 하향 기울어진 제2 하향가이드(135)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염원 처리장치(100).
4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 배수관(103)은 상향 절곡된 절곡부(103a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 비점오염원 처리장치(100).

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