KR100917267B1 - 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비점오염물질 처리의 수리학적 불안정성을 극복하기 위해 다량의 비점오염물질이 함유되어 있는 초기우수를 저장하기 위한 저장조를 구비하고 초기우수를 물리 및 화학적으로 처리하는 초기우수 처리부와, 초기우수 처리부의 처리수 및 설계유량을 초과하여 유입되는 초과강우를 생물처리부를 거쳐 최종 재사용수 저장조에 저장하여 재사용할 수 있도록 강우 유출수의 비점오염물질을 효율적으로 처리하는 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치에 관한 것으로, 특히 강우로 인한 비점오염물질 처리의 수리학적 불안정성을 극복하고자 초기우수 저장조를 도입하여 저장한 강우 유출수에 함유된 오염물질의 다양한 성상에 따라 jar-test를 거쳐 서서히 시간을 두고 효율적으로 처리함으로써, 비점오염물질의 외부유출로 인한 하천오염 예방뿐만 아니라 빗물의 효과적인 재사용이 가능하고, 또한 초기강우에 함유되어 있는 총질소(TN)를 생물처리부의 생물활성탄층을 통한 질산화와 황 및 석회석 충전층을 통한 독립영양탈질 과정으로 제거하는 공법을 적용시킨 사례로서 부유물질의 제거뿐만 아니라, 용존상의 오염물질까지 제거 가능한 것이 장점이다.
따라서 본 발명은 분류식 하수관거 지역에서의 초기강우 유출수내 비점오염물질 처리, 합류식 하수관거 지역의 월류수의 처리, 상수원이나 댐상류에서 유입되는 비점오염물질의 제거, 공장 등 사업장내 화재, 수질 오염사고시 비상저류조 기능을 복합적으로 가진 비점오염저감시설로 활용이 가능하며, 단지개발 등 다양한 개발사업시 발생되는 비점오염물질 처리와 더불어 우수저류조와의 복합적인 이용이 가능한 활용성이 높은 기술로 기대된다.
비점오염물질, 초기우수, 응집, 생물활성탄, 독립영양탈질, 재사용 수도

Description

강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치{Graywater recycling apparatus using rainfall}
본 발명은 비점오염물질 처리의 수리학적 불안정성을 극복하기 위해 다량의 비점오염물질이 함유되어 있는 초기우수를 저장하기 위한 저장조를 구비하고 초기우수를 물리 및 화학적으로 처리하는 초기우수 처리부와, 초기우수 처리부의 처리수 및 설계유량을 초과하는 유입되는 초과강우를 생물처리부를 거쳐 최종 재사용수 저장조에 저장하여 재사용할 수 있도록 함으로써, 강우 유출수의 비점오염물질을 효율적으로 처리할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치에 관한 것이다.
일반적으로 비점오염원(non-point pollution source)은 생활하수, 산업폐수 등과 같이 오염물질이 특정 오염원에서 발생되는 점오염원(point pollution source)과는 달리 주로 비가 올 때 지표면 유출수와 함께 유출되는 오염원으로써, 이러한 비특정 오염원으로부터 배출되는 비점오염물질은 도시지역의 먼지와 쓰레기 또는 지표면에 낙하한 대기오염물질 등과 같은 다양한 오염물질들을 함유하고 있다.
비점오염원(non-point pollution source)에 대한 오염물질 함유량은 한국환경정책평가연구원의 비점오염원 저감을 위한 우수유출수 저감방안(2002)에서 밝힌 바와 같이 우리나라의 아파트, 단독주택, 상업, 공업 및 도로지역의 평균적인 오염물질의 농도가 아래 [표 1]에서 제시된 바와 같이, 모든 지역에서 비점오염물질 내의 부유물질(suspended solids, SS)의 양은 높게 나타나고, COD에 비해 부영양화의 원인물질로 알려진 총질소(TN)의 농도가 상대적으로 높음을 확인할 수 있다.
구분 COD(mg/L) SS(mg/L) TN(mg/L) TP(mg/L)
아파트지역 15.9 59.6 3.26 0.31
단독주택지역 38.5 32.5 5.00 0.24
상업지역 57.8 52.5 9.62 0.39
공업지역 61.3 67.6 7.35 0.40
도로지역 67.6 126.00 7.56 0.48
일반적으로 TN은 생물학적 질산화 및 탈질을 거쳐 제거되는데, 안정적인 TN의 제거를 위해서 필요한 유기물의 농도는 COD/N의 비가 3.0∼6.0 일 때로 알려져 있다. 하지만, 초기강우 유출수에는 쉽게 생분해 가능한 유기물로서의 COD가 부족하기 때문에 탈질을 위해서는 메탄올 등의 외부탄소원의 공급이 필요하다. 하지만 비점오염물질내의 TN을 제거하기 위해 메탄올 등의 유기물질의 주입하였을 경우에는 처리수질내의 COD 증가로 적정량이 주입되지 못 할 경우, 또 다른 오염의 원인을 야기할 수 있는 위험이 있다.
따라서 이를 극복하고자 황을 이용한 독립영양탈질이 연구되어 왔다(Batchelor and Lawrence, 1978; Claus and Kutzner, 1985; Koenig and Liu, 1996; Zhang and Lampe, 1999; Oh et al., 2001). 황을 이용한 독립영양탈질의 가장 중요한 부분은 독립영양탈질을 위한 전자공여체의 공급과 적절한 알칼리도 보충을 통한 최적 pH의 유지이다. 이는 종속영양탈질과 달리 독립영양탈질에서는 전자공여체로 다양한 황화합물이 이용되며 이에 따라 반응 산물로 H+ 이온이 생성되어 pH 저하가 일어나기 때문이다.
일반적으로 질소제거 시 이용된 매커니즘인 독립영양탈질과 관련된 특허현황들을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제10-0336483호의 고농도 질소를 제거하기 위하여 황입자를 이용한 탈질 공정을 수행함으로써 폐수로부터 질소를 제거하는 방법과, 대한민국 등록특허 제10-0362742호의 축산폐수 및 고농도의 질소를 함유하고 있는 폐수를 원수에 포함된 유기물에 의한 종속영양 탈질과 황입자를 이용한 바이오 필터 내에서 독립영양 탈질이 일어나도록 하여 질소를 제거하는 방법과, 대한민국 등록특허 제10-0466934호의 입상황이 충전된 통수가 가능한 망형태를 반응조 내에 설치한 생물학적 질소제거 장치로서, 섬유망의 외부에서는 질산화 반응을 유도하고 섬유망 내부에서는 황을 이용한 독립영양탈질을 유도하여 단일 반응조 내부에서 질산화와 탈질을 동시에 수행하는 방법과, 대한민국 등록특허 제10-0431394호의 황산화 독립영양 미생물을 이용하여 지하수의 현장, 현장 외 처리방법 및 강변여과수 처리방법과, 대한민국 등록특허 제10-0547463호의 황 충전 MBR 반응기를 이용한 질소제거 장치에 관한 것들이 알려져 있다.
또한 비점오염물질을 제거하기 방법 및 장치에 관한 기술들이 다양하게 개발되어 대한민국 등록특허 제10-443420호의 비점오염원 제거장치와, 대한민국 등록특허 제10-491867호의 초기우수의 비점오염물 처리장치, 대한민국 등록특허 제10-561092호의 초기유출수의 비점오염물 정화장치 등과 같이 다양한 특허들이 등록되고, 또한 다른 다양한 기술들이 특허 출원되어 공개되고 있지만 상기와 같은 특허들의 경우에는 강우에 기인한 비점오염원의 특성상 유출 유량이 일정하지 않기 때문에 물리 및 화학적 처리시 요구되는 수리학적 안정성 측면에 문제가 도출되어 안정적인 처리시설의 운영에는 한계가 있다.
그리고 고가의 비점오염물질 제거장치를 통해 처리한 처리수는 수질이 일반적인 하수처리공정의 처리수보다 처리수질이 양호함에도 불구하고 처리수를 재활용하지 않고 하천에 방류하여 비경제적으로 처리함으로써 비점오염 처리시설의 도입의 걸림돌로 작용하고 있다. 이를 극복하고자 대한민국 등록특허 제10-0794491호의 비점오염 부하저감용 우수배수 재이용시스템에서는 여재를 충전한 상향류 흐름의 시스템을 이용하여 우수를 재이용하고자 하였지만 상기와 같은 특허의 경우에는 우수배수중의 오염물질을 그 발생원에서 물리적 처리만을 실시함으로써, 강우로 인한 비점오염물질 처리를 위한 수리학적 불안정성을 제대로 극복할 수 없으며, 또한 설계용량 이상의 강우 유량이 유입될 경우 제대로 처리하지 못함에 따라 처리수를 다양한 용도로 재사용하는 데는 한계가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 강우로 인한 비점오염물질 처리의 수리학적 불안정성을 극복하고자 초기우수 저장조를 도입하여 저장한 강우 유출수에 함유된 오염물질의 다양한 성상에 따라 jar-test를 거쳐 적정 무기응집제, 응집보조제 및 고분자 응집제를 투입하여 물리·화학적 및 생물학적 처리공정을 거쳐 처리함으로써, 강우 유출수에 함유되어있는 오염물질의 제거효율을 높인 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치를 제공함을 그 과제로 한다.
그리고 본 발명은 초기강우에 대부분의 오염물질이 함유되어 있고, 일반적인 초기우수의 강우량 기준이 5 mm의 강우임을 감안하여 대상 면적내 5 mm의 강우량을 저장할 수 있는 초기강우 저장조를 도입하고, 초기강우 저장조에 저장된 대부분의 비점오염물질을 함유하고 있는 초기강우는 무강우기간 중에 서서히 효율적으로 처리토록 한 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치를 제공함을 다른 과제로 한다.
상기 과제의 적용은 선행 무강우기간이 짧을수록 대상지역 내 비점오염물질량이 적기 때문에 본 발명에 따른 초기우수 저장조의 도입은 타당하다 할 수 있다.
또한, 상기의 문제점들 중 탈질을 위해 메탄올 등의 외부탄소원을 사용할 경우, 메탄올 등에 의한 처리수 오염 문제를 해결하고자 본 발명에서는 황 및 석회석 충전층을 생물처리부 내에 도입하고, 독립영양탈질을 위해 도입되는 황 및 석회석층은 고상의 황 입자 및 석회석 입자를 점착물질로 혼합하여 만든 덩어리를 채운 층으로서 상부의 질산화층인 생물활성탄층으로부터 나오는 질산성 질소를 유기물로 인한 오염 없이 탈질시키기 위해 도입함으로써, 우수한 수질의 획득이 가능하게 한 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치를 제공함을 또 다른 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 아파트지역, 상업지역 및 공업지역의 우수 유출수의 비점오염물질 제거를 통한 재사용 수도 장치에 있어서,
대상면적 내 초기강우를 저장하여 물리 및 화학적으로 처리하는 초기우수 처리부(A)와;
초기우수 처리부의 처리수 및 설계유량을 초과하는 유입되는 초과강우를 생물여과상에 의해 물리 및 생물학적으로 처리하는 생물학적 처리부(B) 및;
생물학적 처리부의 처리수를 저장하고, 저장한 처리수를 재활용하기 위한 재사용 수도배관이 구비된 재사용 수도부(C);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치를 과제 해결 수단으로 한다.
상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 강우 발생시 대부분의 비점오염물질을 함유하고 있는 초기강우는 초기우수 저장조를 도입하여 강우로 인한 비점오염물질 처리의 수리학적 불안정성을 극복하고 효율적으로 물리·화학적 및 생물학적 처리공정을 거쳐 재사용수로 사용할 수 있도록 처리함으로써, 비점오염물질의 외부유출로 인한 하천오염 예방뿐만 아니라 빗물의 효과적인 재사용을 가능하게 한 것이 장점이다.
특히, 본 발명은 초기강우에 함유되어 있는 총질소(TN)를 생물활성탄층을 통한 질산화와 황 및 석회석 충전층을 통한 독립영양탈질 과정으로 제거하는 공법을 적용시킨 사례로서 부유물질의 제거뿐만 아니라, 용존상의 오염물질까지 제거 가능한 것이 장점이다.
따라서 본 발명은 분류식 하수관거 지역에서의 초기강우 유출수내 비점오염물질 처리, 합류식 하수관거 지역의 월류수의 처리, 상수원이나 댐상류에서 유입되는 비점오염물질의 제거, 공장 등 사업장내 화재, 수질 오염사고시 비상저류조 기능을 복합적으로 가진 비점오염저감시설로 활용이 가능하며, 단지개발 등 다양한 개발사업시 발생되는 비점오염물질 처리와 더불어 우수저류조와의 복합적인 이용이 가능한 활용성이 높은 기술로 기대된다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 종래의 비점오염물질 처리시설은 비중이 높은 토사 등을 제거하기 위한 물리적인 처리방법이 주인데 반하여, 본 발명은 비점오염물질 처리의 수리학적 불안정성을 극복하기 위해 다량의 비점오염물질이 함유되어 있는 초기우수를 저장하기 위한 저장조를 구비하고, 응집공정이라는 화학적 처리방법을 도입하여 비점오염물질 속에 함유되어 있는 입자상 부유물질 및 용존성 물질의 저감 효과를 향상시켰고, 생물여과상을 통하여 생물학적 처리가 가능토록 함으로써 미량의 유해물질까지 처리하여 안정된 처리수를 확보할 수 있도록 한 것이 특징이다.
이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치의 전체 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 초기우수내의 비점오염물질을 처리하기 위한 물리·화학적 처리장치의 부분공정도를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 생물여과상의 단면도를 나타낸 도면에 관한 것이다.
본 발명은 도 1에서 도시된 바와 같이 아파트지역, 상업지역 및 공업지역의 우수 유출수의 비점오염물질 제거를 통한 재사용 수도 장치에 있어서,
대상면적 내 초기강우를 저장하여 물리 및 화학적으로 처리하는 초기우수 처리부(A)와;
초기우수 처리부의 처리수 및 설계유량을 초과하는 유입되는 초과강우를 생물여과상에 의해 물리 및 생물학적으로 처리하는 생물학적 처리부(B) 및;
생물학적 처리부의 처리수를 저장하고, 저장한 처리수를 재활용하기 위한 재사용 수도배관이 구비된 재사용 수도부(C);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치에 관한 것이다.
본 발명은 재사용 수도 장치를 이용하여 아파트 지역, 상업지역 및 공업지역 등에서 강우로 인한 유출되는 비점오염물질을 초기우수 처리부와 생물학적 처리부를 통해 처리함으로써 재사용 가능한 수질을 유지시켜 저장하여 재사용 수도부에서 빗물을 재사용 가능하게 한 장치로써 각 공정별로 처리 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 재사용 수도 장치란 다른 용어로 중수도 장치(graywater apparatus)이라고도 한다.
본 발명에서 초기우수 처리부(A)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 아파트 지역, 상업지역 및 공업지역 등에서 유출되는 강우 유출수를 유입받아 저장하는 초기우수 저장조(10)와, 유입된 우수를 응집처리하기 위한 급속혼화조(11), 완속혼화조(12), 약품저장조(13) 및 침전조(14)로 구성되어 물리 및 화학적으로 오염물질을 제거하도록 설계되었다.
그리고 생물학적 처리부(B)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 생물활성탄층(21), 입상 황 및 석회석 충전층(22), 모래층(23), 자갈층(24)으로 구성된 생물여과상과 처리수조(26)로 구성되어 생물학적 처리 및 여과를 통해 오염물질을 제거하도록 설계되었으며, 재사용 수도부(C)는 재사용수 저장조(30)에서 저장된 처리수를 재사용 수도배관을 통해 재사용되어 질 수 있도록 설계되었다.
본 발명에서 초기우수 처리부(A)는 일반적인 초기우수의 강우량 기준이 5 mm의 강우임을 감안하여 대상 면적 내 5 mm의 강우량을 저장할 수 있는 초기강우 저장조(10)를 도입하였다. 초기강우 저장조(10)에 저장된 대부분의 비점오염물질을 함유하고 있는 초기강우 유출수는 이후 따르는 무강우 기간 내에 서서히 처리할 수 있도록 설계되었고, 선행 무강우 기간이 짧으면 대상지역내 비점오염물질량이 적기 때문에 고려의 대상이 아니다. 초기강우 저장조(10)에 저장된 오염물질은 그 성상에 따라 jar-test를 거쳐 적정 무기응집제, 응집보조제 및 고분자 응집제를 투입하여 처리하게 되는 것이 본 처리장치의 특징이다.
상기 초기우수 처리부(A)에서 강우 유출수에 함유되어 있는 오염물질의 응집처리시, 수중에 포함하고 있는 미세한 입자들은 주로 음전하적 전하를 띠고 있는데, 이들 입자들은 서로 반발하여 응집하지 못하므로, 침전제거가 용이한 보다 더 큰 입자로 형성될 수 없다. 따라서 이 입자들을 제거하기 위하여 입자들의 전기적 음전하의 크기에 비례하는 제타 포텐셜(zeta potential)을 줄여야 한다. 즉 제타 포텐셜을 줄이기 위하여 응집제를 투여하게 되는데 이 응집제는 투입하는 순간, 입자들과 순간적으로 작용하므로 수용액 내에서 균일하게 접촉시켜서 혼화를 위한 교반속도를 유지시켜야 하며, 급속혼화조(11)에서의 수리학적 체류시간(hydraulic retention time, HRT)은 55~65초로 하여 급속혼화를 한 다음 완료하여야 한다. 이때 입자들의 제타 포텐셜이 감소되면서 입자간의 인력인 반데르발스(van der Waals) 힘이 입자간에 서로 작용하여 입자들 사이의 결합발생으로 인한 응집과정이 형성된다.
상기 급속혼화조(11) 다음의 후속공정인 완속혼화조(12)에서는 전하가 거의 제거된 응집입자들이 서로 간의 인력에 의하여 입자들이 크게 성장하게 된다. 이런 성장속도를 증가시키기 위해 교반속도를 성장된 입자들이 파괴되지 않을 정도로 서서히 행하여야 한다. 급속혼화조(11)와 달리 일반적으로 45~55분간 완속혼화를 행한다. 이런 입자형성과정을 플록형성(flocculation)이라 한다.
따라서, 응집공정에서 요구되는 수리학적 체류시간(HRT)은 급속혼화조(11) 및 완속혼화조(12)가 각각 55~65초 및 45~55분이므로, 급속혼화조(11)는 완속혼화조(12)에 비해 용적이 약 1/60~1/42인 것을 알 수 있다. 이를 반영하여 도 2에서 제시한 바와 같이, 본 발명에서는 설치상의 이점을 고려하여 급속혼화조(11)가 완속혼화조(12) 내에 위치하게 고안되었다.
상기 급속혼화조(11)에서 사용되는 응집제는 약품저장조(13)로부터 공급되며, 본 발명에서 사용하는 응집제의 종류는 Al계, Fe계 및 고분자응집제로 대별되는데 Al계는 Al(OH)3가 생성되고, Fe계는 Fe(OH)3가 생성된다. 이 수산화물이 플록을 형성하게 된다. 우리나라의 대부분의 정수장에서는 Al계 응집제를 주로 사용하고 있는데 반하여 유럽과 미국의 일부에서는 Fe계를 주로 사용하고 있다. 이들 응집제의 사용량은 본 장치의 설치지역, 선행 무강우일수 등에 따라 초기 강우유출수의 농도차이가 심하게 발생하는 비점오염원의 특성상, jar-test를 통해 결정하게끔 설계되었다.
본 발명에서 사용하는 응집제는 통상적으로 사용되고 있는 종류의 응집제이므로 본 발명의 특징이 되지는 않는다.
특히, 우리나라의 평균 선행 무강우일수가 10일을 상회하고 있는 점을 감안하여, 본 초기우수 처리부의 물리·화학적 처리시설의 용량은 매우 소규모로 설치가 가능하며, 또한 jar-test를 통하여 필요한 응집제량을 결정하기에 충분한 시간을 제공할 수 있는 장점이 있다. 또한 기존 비점오염물질 처리시설은 강우 기간 동안 비점오염물질을 처리하기 때문에, 일정하지 못한 유량 및 유입농도로 인한 비정상처리가 발생하는 반면, 본 발명에 따른 강우 유출수의 처리기술은 저장 후, 무강우기간 동안 서서히 처리하기 때문에 매우 안정성이 크다 할 수 있다.
그리고 상기 초기우수처리부(A)의 유출수 및 강우량이 5 mm 이상인 우수는 후속공정인 생물여과상(20)으로 유입된다. 생물여과상의 단면도는 도 3에서 제시한 바와 같이, 생물활성탄층(21), 입상 황/석회석 충전층(22), 모래층(23), 자갈층(24) 및 처리수조(26)로 구성되어 있다.
상기 생물활성탄층(21)은 강우로 인한 비점오염물질 내에 함유된 암모니아성 질소(NH4 +-N)을 질산성 질소(NO3 --N)로 질산화하기 위해 도입되었다. 상기 발명인의 선행연구(대한민국 특허출원 제2009-0027836호, 2009.3.31 출원)에 의하면, 질산화 반응기에서 세라믹 담체를 사용하였을 경우 부착 미생물량이 약 250 mg/L임에 반해, 생물 활성탄 담체를 사용한 연구결과에서는 최적조건에서 약 1,200 mg/L이상의 부착미생물량을 달성 할 수 있었다. 따라서 본 발명에서도 질산화를 위해 생물활성탄 충전층을 도입하였다.
그리고 상기 생물활성탄층(21)을 통과한 흐름은 입상황 및 석회석 충전층(22)으로 이동하게 된다. 상기 생물활성탄층(21)을 통과한 흐름은 질산성 질소(NO3 --N)를 함유하고 있는데 이 질산성 질소를 질소가스(N2)로 변환시키는 탈질과정을 통해 물속의 총질소(TN)가 제거되게 된다. 이러한 탈질에는 종속영양탈질 및 독립영양탈질로 대별되는데, 외부탄소원을 사용하는 종속영양탈질은 고가의 약품비와 높은 슬러지 생산량을 유발하기 때문에 이에 대한 대안으로 황을 이용한 독립영양탈질을 본 발명에 도입하였다. 특히, 기존의 종속영양탈질원으로서 메탄올을 사용하였을 경우, 처리수내의 COD 상승을 유발하여 재이용수로서의 가치가 현저히 저해되기 때문에 본 발명에서는 COD 상승이 일어나지 않는 독립영양탈질로서 황입자 및 알칼리원의 보충원으로서 석회석을 사용하였다.
이후 도입되는 모래층(23)인 모래여과상은 유럽에서 2세기 이상의 역사를 지니고 그 효과가 인정되어 온 재래식 여과시스템이다. 일반적으로 완속모래여과는 70∼90 cm 두께의 모래층을 4∼5 m/일 정도의 여과속도로 여과되는데, 탁도, 세균 등은 거의 완전히 제거되며 암모니아, 철, 망간과 같은 용해성 물질도 잘 제거되는 것으로 알려져 있다. 또한 여과의 지속시간이 길어지면 모래층의 표면에서 수 cm의 깊이까지 젤라틴(gelatin) 상의 미생물막이 형성된다. 미생물막에서는 용존상 오염물질들이 생물학적으로 제거되고, 심층의 모래에 의해 세균, 농약, 암모니아 등의 흡착이 가능하지만 이와 같은 종래의 완속 모래여과상은 정수처리공정의 연속흐름에서 수행되었고 비점오염물질의 특성에 기인한 회분식 흐름에는 적용된 바는 없다.
또한 자갈층(24)은 모래층에서의 모래 유실을 예방하고 처리수조(26)로의 고액분리를 위해 도입되었다. 일반적으로 유공관으로 여과상의 고액분리를 대체하게 되는데, 본 발명에서는 상기 생물여과층을 지지하기 위한 지지대(25)의 상부에 자갈층(24)으로 유공관의 역할을 대체하고 처리수조(26)를 도입하였다. 이 처리수조(26)로부터 펌프를 이용한 동력을 사용하여 재사용수 수도부(C)로 이송되게 된다.
재사용수 수도부(C)는 재사용수 저장조(30) 및 재사용수 수도배관으로 구성되며, 본 발명에 따른 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치의 최종처리수를 저장하고, 이후 관망을 통해 조경용수, 화장실 용수 및 공업용수로 공급된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예) :
실제 도로상에서 유출되는 초기강우를 채취하여 분석한 결과, 초기강우의 오염물질 농도가 SS 94.7 mg/L, 총질소(TN) 12.3 mg/L, BOD 31.2 mg/L, COD 52.4mg/L로 나타났다. 이를 본 발명에 따른 재사용 수도 장치를 이용하여 초기강우를 아래와 같이 처리하였다.
Jar-test 결과, Al계 무기응집제인 Al2(SO4)3·14H2O가 5 mg/L 투입하될 때, 최적의 유출수질을 달성할 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따른 재사용 수도 장치의 급속혼화조에서 교반기를 이용하여 60초간 급속교반한 후, 완속혼화조에서 교반기를 이용하여 50분간 완속교반하여 응집시킨 오염물질을 침전조로 이송하여 침전시킨 후 생물여과상에서 여과처리한 처리수의 오염물질 농도를 측정한 결과, SS 0.2 mg/L, 총질소(TN) 1.2 mg/L, BOD 0.7 mg/L, COD 1.8 mg/L 로 나타났다. 이는 하천의 수질 등급을 규정한 환경정책기본법 시행령 별표 1의 Ⅰb등급에 해당하는 우수한 수질로서, 중수의 사용기준을 충분히 만족시킬 수 있어 조경용수, 화장실 용수 또는 공업용수 등과 같은 다양한 용도의 중수로 재사용할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
상기 실시예에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치에 대한 우수성에 대해서는 입증되었지만 본 발명의 구성이 상기의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 및 변형이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치의 전체 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 초기우수내의 비점오염물질을 처리하기 위한 물리·화학적 처리장치의 부분공정도를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 생물여과상의 단면도를 나타낸 도면에 관한 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 초기우수 저장조 11 : 급속혼화조
12 : 완속혼화조 13 : 약품저장조
14 : 침전조 20 : 생물여과상
21 : 생물활성탄층 22 : 입상황/석회석 충전층
23 : 모래층 24 : 자갈층
25 : 지지대 26 : 처리수조
30 : 재사용수 저장조

Claims (4)

  1. 아파트지역, 상업지역 및 공업지역의 우수 유출수의 비점오염물질 제거를 통한 재사용 수도 장치에 있어서,
    대상면적 내 초기강우를 저장하여 물리 및 화학적으로 처리하는 초기우수 처리부(A)와;
    초기우수 처리부의 처리수 및 설계유량을 초과하는 유입되는 초과강우를 생물여과상에 의해 물리 및 생물학적으로 처리하는 생물학적 처리부(B) 및;
    생물학적 처리부의 처리수를 저장하고, 저장한 처리수를 재활용하기 위한 재사용 수도배관이 구비된 재사용 수도부(C);
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초기우수 처리부(A)는 아파트 지역, 상업지역 및 공업지역 등에서 유출되는 강우 유출수를 유입받아 저장하는 초기우수 저장조(10)와, 유입된 우수를 응집처리하기 위한 급속혼화조(11), 완속혼화조(12), 약품저장조(13) 및 침전조(14)로 구성되어 물리 및 화학적으로 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 생물학적 처리부(B)는 생물활성탄층(21), 입상 황 및 석회석 충전층(22), 모래층(23), 자갈층(24)으로 구성된 생물여과상과 처리수조(26)로 구성되어 생물학적 처리 및 여과를 통해 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 급속혼화조(11)는 완속혼화조(12)에 비해 용적이 1/60~1/42인 것을 특징으로 하는 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치.
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