KR101177714B1 - 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강우시 노면의 배수구로 흘러들어오는 초기우수의 노면오염물질의 저감장치에 관한 것으로, 도로 측구 하부에 매설되어, 노면의 우수가 집수 유입되어 우수중의 협잡물을 제거하는 덮개가 있는 걸름망의 협잡물 여과장치와, 상기 협잡물 여과장치에서 협잡물이 제거된 우수중에 함유된 부유입자와 유기성분 등을 복수의 여과층을 통과하도록하여 단계적으로 제거하는 복수의 교환가능한 여과층을 구비하는 정밀여과 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명은 여과장치의 상부에 개방이 가능한 덮개를 구비함으로써 청소나 여재의 교환이 용이하고, 또한, 협잡물 여과장치에서 우수중의 협잡물이나 토사를 제거함으로써 정밀 여과시스템의 여과부하가 경감되어 여재수명이 길어지고, 제거기능이 다른 복수의 여과층을 차례로 통과시킴으로써 우수 중의 중금속이나 유분, 유기성 물질 등을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Description

노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치{REDUCING APPARATUS FOR NONPOINT SOURCE POLLUTANTS OF EARLY RAINWATER ON THE ROAD}

본 발명은 강우시 노면 초기우수의 비점오염물질의 저감장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 포장도로 양쪽의 측구(側溝)에 매설하여 강우시 배수구로 흘러들어오는 초기우수 노면오염물질의 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 수질오염의 발생원은 점오염원과 비점오염원으로 구분할 수 있는데, 점오염원은 생활하수, 공장폐수 등과 같이 일정한 지점에서 지속적으로 발생하는 반면, 비점오염원은 도로, 농지, 산지, 공사장 등의 불특정 장소에서 자연적인 강우 및 인위적으로 발생하여 예측이 어렵다.

특히, 도로와 같은 비점오염원은 승용차나 트럭이 주차, 또는 주행시에 배기 가스나 타이어 마모, 엔진오일 누출 등에 의해 각종 중금속 성분과 유분, 각종 유기물 성분 등의 환경오염물질이 노면상에 축적되어 있다가, 강우시 빗물에 의해 측구의 맨홀 그레이팅이나 집수구를 통해 하천이나 강으로 그대로 유입되어 하천이나 호소의 수질을 악화시키고 있다.

따라서, 정부나 지방자치단체는 상수원소 보호와 수생태계의 건전성 확보를 위해서 비점오염원 관리제도를 법제화하고, 최근 환경친화적인 도로유지관리에 대한 기준과 수질 및 수생태계 보전에 관한 기준을 강화하고 있으며, 비점오염물질이 배출될 가능성이 있는 시설, 사업장은 비점오염원 설치신고를 해야하고, 비점오염방지시설의 설치를 의무화하고 있다.

이에 따라 여러가지 비점오염물질 처리장치가 개발되어 사용되고 있다.

한국 등록특허 제10-0911819호에는, 유입구를 통해 비점오염물질이 포함된 우수가 유입되는 제1 침전조와, 제1 침전조를 거친 우수가 유입되어 여과되는 복합여과조와, 복합여과조에서 처리된 우수가 유입되는 제2 침전조; 및 제2 침전조를 거친 우수가 유출되는 유출구를 포함하고, 복합여과조는, 우수에 포함된 부유물질이 여과되는 제1 여과층과, 제1 여과층을 통과한 우수의 미세부유물질이 여과되는 제2 여과층과, 제2 여과층을 거친 우수의 중금속이 여과되는 제3 여과층과, 제3 여과층을 통과한 우수의 유기물이 여과되는 제4 여과층 및 제1 내지 제4 여과층 사이 각각에 상호 어긋나게 배치하여 지그재그의 여과 경로를 형성하는 차단벽을 포함하는 비점오염물질 저감장치를 개시하고 있으나, 초기 우수중에 포함된 다량의 낙엽 등의 협잡물을 제거하고 있지 않기 때문에 제1 여과층이 조기에 폐색되고, 또한, 여과층의 교환이 어려운 구조적인 문제점이 있다.

한국 등록특허 제10-0905693호에는, 초기 우수가 유입되는 개구부, 개구부로 유입되는 초기 우수의 유입 통로에 배치되는 스크린부, 상기 스크린을 통하여 유입된 초기 우수의 침전을 위한 침전지 및 상기 침전지에 인접하여 상기 침전지의 상등수가 유입되는 여과지를 포함하는 초기 우수 처리 장치로서, 상기 여과지는 미디어 볼을 포함하는 여과장치, 상기 미디어 볼에 설치된 전기 분해 장치, 상기 여과장치를 고정시키며 상기 여과지의 상면 및 하면과는 이격되어 형성된 내벽을 포함하며, 상기 여과장치와 상기 여과지의 상면 사이에는 강우시 초기우수 처리장치 용량을 초과하는 우수 배출 통로가 형성되어 있으며, 상기 여과장치와 상기 여과지의 하면 사이에는 배출 밸브를 포함하는 배출 통로가 형성되어 있으며, 상기 내벽은 상기 여과지의 상면 사이의 상기 배출 통로보다 높게 연장되어 있으며, 강우 시에 배출 밸브는 패쇄되어 초기 우수의 일정량은 여과장치를 통과하여 배출 통로로 배출되는 초기 우수 처리장치를 개시하고 있으나, 전기분해장치, 밸브 제어등이 필수적으로 요구되고 있어 무전원 시스템이 요구되는 도로에서 적용은 현실성이 없어 보인다. 또한, 우수중의 중금속이나 유분, 유기성 물질 등 노면오염물질을 제거하지 못한다는 문제점이 있다.

한국 등록특허 : 제10-0911819호 한국 등록특허 : 제10-0905693호 한국 등록특허 : 제10-0570957호 미국 등록특허 : US 6,531,059 B1

1. Reduction of Road Runoff Contaminants, Surya Pandey etc., 2005, Land Transport New Zealand Research Report 282 2. 노면 오염수 저감시설 설치기준, 2010.06, 국토해양부 부산지방국토관리청 3. 도시지역 비점오염관리 기술, 2009.08, 환경관리공단

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 비점오염물 저감장치에서 기인하는 문제점을 해결하여 보완하기 위한 것으로, 강우시 맨홀 그레이팅으로 유입되는 우수중의 협잡물을 제거할 수 있고, 협잡물청소 제거가 용이한 협잡물 여과장치와, 자체 낙차를 이용하여 별도의 전원이 필요없는 자연 중력식 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 협잡물 여과장치를 통과하여 협잡물이 제거된 우수중의 미세부유물질(SS)과, 유분, 유기물 성분, 중금속을 제거할 수 있는 정밀여과장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강우시 노면의 우수가 집수되어 유입되는 측구의 맨홀 그레이팅 또는 집수정 하부에 매설되어 비점오염물질을 저감하는 장치에 있어서, 맨홀 그레이팅에서 우수가 유입되는 유입구와,상기 유입구에서 유입되는 우수중의 협잡물을 제거하는 걸름망과 청소와 개방이 용이한 원형덮개를 갖는 협잡물 여과장치와, 상기 협잡물 여과장치에서 협잡물이 제거된 우수중에 함유된 부유입자와 유기성분을 복수의 여과층을 거치도록하여 단계적으로 제거하는 복수의 여과층과 여과층 교체가 가능한 덮개를 구비하는 정밀여과 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치를 제공한다.

본 발명에 따른 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치에 의하면, 자연압력의 낙차를 확보하여 작동되므로 전원이 불필요하고, 또한, 여과장치의 상부에 개방이 가능한 덮개를 구비함으로써 청소나 여재의 교환이 용이한 효과가 있다.

또한, 협잡물 여과장치에서 우수중의 협잡물이나 토사를 제거함으로써 정밀 여과시스템의 여과부하가 경감되어 여재수명이 길어지고, 복수의 기능성 여과층을 통과시키으로써 우수중의 중금속이나 유분, 유기성 물질등을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치의 투시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치를 절개한 내부 정면 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치를 절개한 내부의 측면 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치를 절개한 내부 정면 및 측면 사시도이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치의 측단면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 통상적인 용접이나 나사결합 등으로 행해지는 연결방법 또는, 결합방법의 구체적인 도면이나 그 설명은 생략한다.

도 1내지 도 7은 모두 본 발명에 따른 협잡물 여과장치(20)와 정밀 여과시스템(30)의 사시도 및 절개도, 측면도를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 본 발명의 주요 구성은 맨홀 그레이팅(10) 및 유입구(11)와, 상기 맨홀 그레이팅(10) 및 유입구(11)에서 유입되는 우수중의 협잡물을 제거하는 협잡물 여과장치(20)와, 상기 협잡물 여과장치(20)에서 협잡물이 제거되고, 협잡물이 제거된 우수중에 함유된 유기성분과 중금속, 유분, 미세입자 등을 제거하여 배수하는 정밀여과 시스템(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

협잡물 여과장치(20)는, 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 하부는 원추형이고, 상부는 원통형의 형상으로, 상기 유입구(11)로 유입된 우수 중 협잡물이 제거되도록 상기 유입구(11)와 연결되며 상부에서 하부로 갈수록 감소하는 크기로 다수의 관통공(22a)이 외주면에 형성된 걸름망(22), 상기 관통공(22a)에 간섭되지 않도록 상기 걸름망(22)의 외주면에 결합되는 고정수단(23), 상기 고정수단(23)을 지지하며 상기 걸름망(22)이 고정되도록 하는 받침대(24)를 포함한다.
또한, 상기 협잡물 여과장치(20)는 상기 걸름망(22), 고정수단(23), 받침대(24)가 수용되도록 내부에는 수용부가 형성되고 상부가 개구되도록 형성되는 협잡물 여과챔버(21)와, 상기 협잡물 여과챔버(21)의 상부에서 상기 수용부 측으로 돌출 형성되는 지지부(27)와, 상기 협잡물 여과챔버(21)의 내측벽에 밀착되며 상기 지지부(27)에 지지된 상태로 상기 협잡물 여과챔버(21)의 개구측 테두리를 마감하도록 형성된 보조 덮개(26)와, 상기 협잡물 여과챔버(21) 개구측 중심부를 마감하도록 형성된 중심 덮개(25)와, 상기 걸름망(22)을 통과한 우수가 상기 정밀여과 시스템(30)으로 유입되도록 상기 유입구(11)의 반대측에 형성된 연결구(28)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 걸름망(22)은 협잡물 여과챔버(21)의 중간에 위치하게 되고, 또한, 청소, 보수 작업시에는 협잡물 여과챔버(21)의 상부에 구비된 중심 덮개(25)를 열고 외부로 인출할 수 있게 하는데, 외부로 인출할 경우에는 걸름망(22)의 상단부에 부착되어 있는 걸름망 고리(29)에 로프나 체인을 연결하여 인양기 등으로 인출한다.

평소의 노면 측구의 경계석 부근에는 강우가 없는 경우, 산야에서 날아 들어온 낙엽이나 지푸라기, 차량에서 떨어지거나 버린 쓰레기, 토사 등 대형 오염물이 쌓여 있다가, 강우시 초기 우수에 휩쓸려 맨홀 그레이팅의 집수정으로 유입되며, 강우 중기 이후에는 이러한 대형 오염물이 유입량이 거의 없다. 이러한 대형 오염물을 초기 우수에서 제거하지 않으면, 후단에 설치된 정밀 여과시스템(30)의 제1,제2,제3여과층(36, 37, 38) 들을 막히게 하여 여과층의 수명을 단축시킨다. 이와 같은 초기 우수중의 대형 오염물질들을 제거하기 위해서는, 비가 오지 않는 평소에 협잡물 여과장치(20)를 청소해놓는 것이 바람직하다.

정밀여과 시스템(30)은, 상기 연결구(28)를 통해 우수가 유입되는 정밀 여과챔버(31)와, 여과된 우수가 배출되는 배수구(32,33)와, 상기 정밀 여과챔버(31)와 상기 배수구(32, 33)를 구획하면서 상부 및 하부가 개방되어 유로가 형성된 격벽(34)과, 상기 정밀 여과챔버(31)의 상부 개구측을 마감하기 위한 마감 덮개(39)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 배수구(32, 33)는 상기 제1,제2,제3여과층(36, 37, 38)을 통해 여과된 우수 및 역류방지를 위해 월류하는 우수가 배출되는 주 배수구(32)와 잔수(殘水)가 배출되는 보조 배수구(33)로 구성된다.
또한, 상기 정밀 여과챔버(31)는 유입된 우수에 포함된 잔류 부유물을 제거하기 위한 여재가 충전된 제1여과층(36)과, 상기 제1여과층(36)을 통과한 우수로부터 유기성 물질을 흡착하는 여재가 충전된 제2여과층(37)과, 상기 제2여과층(37)을 통과한 우수로부터 중금속을 흡착하여 제거하는 여재가 충전된 제3여과층(38)이 순차적으로 배치된다.
여기서, 제1 여과층(36)은, 비직조 섬유사 여재를 스테인레스 그물망 상자에 무작위로 고밀도로 충전하여 협잡물 여과장치(20)보다는 미세한 부유물 등을 제거할 수 있게 한다. 또한, 제1 여과층(36) 하부에는 다공판(35)을 설치하게 되는데, 상기 다공판(35)은 정밀 여과챔버(31)의 수직측벽과 격벽(34)의 걸림턱(미도시)에 의해 수평면으로 제1 여과층을 지지하게 된다.

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제2 여과층(37)은, 제올라이트를 스테인레스 그물망 상자에 충전하여 우수중의 유분이나 금속성분을 흡착제거하게 되는데 제1 여과층(36)과 마찬가지로 제2 여과층(37) 하부에는 다공판(35)을 설치하여 정밀 여과챔버(31)의 수직측벽과 격벽(34)의 걸림턱(미도시)에 의해 수평면으로 제2 여과층을 지지하게 한다.

제3 여과층(38)은, 활성탄을 그물망 상자에 충전하여 우수중의 유기성분이나 금속이온을 흡착제거하게 되는데, 제3 여과층(38) 하부에는 다공판(35)을 설치하여 정밀 여과챔버(31)의 수직측벽과 격벽(34)의 걸림턱(미도시)에 의해 수평면으로 제3 여과층을 지지하게 한다.

제1 여과층 내지 제3 여과층을 교환할 경우에는 정밀 여과챔버(31)의 상단부에 설치된 마감 덮개(39)에 부착된 고리에 로프나 체인을 걸고 현장에 설치한 인양기등으로 개봉하고, 그물망에 여재가 충전되어 독립적으로 장착된 여과층(36, 37, 38)을 외부로 인출하고 새로운 여재가 충전된 여과층으로 교체한다.

상기 1차 여과층(37)은, 더러운 물질을 빨아들여 물을 깨끗하게 정화시키는 숯을 충전하되 다양한 숯중에서 대나무 숯를 충전함으로서 그물망으로 된 상자에 더욱 촘촘이 충전이 가능하다.

10 : 맨홀 그레이팅(집수정) 11 : 유입구
20 : 협잡물 여과장치 21 : 협잡물 여과챔버
22 : 걸름망 22a : 관통공
23 : 고정수단 24 : 받침대
25 : 중심 덮개 26 : 보조 덮개
27 : 지지부 28 : 연결구
29 : 걸름망 고리 30 : 정밀 여과시스템
31 : 정밀 여과챔버 32 : 주 배수구
33 : 보조 배수구 34 : 격벽
35 : 다공판 36 : 제1 여과층
37 : 제2 여과층 38 : 제3 여과층
39 : 마감 덮개

Claims (3)

1. 강우시 노면 초기의 우수가 집수되어 유입되는 측구의 맨홀 그레이팅 또는 집수정 하부에 매설되어 비점오염물질을 저감하는 장치에 있어서,
   상기 맨홀 그레이팅에서 노면 초기의 우수가 유입되는 유입구;
   상기 유입구로 유입된 우수 중 협잡물이 제거되도록 상기 유입구와 연결되며 상부에서 하부로 갈수록 감소하는 크기로 다수의 관통공이 외주면에 형성된 걸름망, 상기 관통공에 간섭되지 않도록 상기 걸름망의 외주면에 결합되는 고정수단, 상기 고정수단을 지지하며 상기 걸름망이 고정되도록 하는 받침대를 포함하는 협잡물 여과장치;
   상기 협잡물 여과장치에서 협잡물이 제거된 우수가 유입되는 정밀 여과챔버, 여과된 우수가 배출되는 배수구, 상기 정밀 여과챔버와 상기 배수구를 구획하면서 상부 및 하부가 개방되어 유로가 형성된 격벽, 상기 정밀 여과챔버의 개구측을 마감하기 위한 마감 덮개를 포함하여 구성되며,
   상기 정밀 여과챔버는 유입된 우수에 포함된 잔류 부유물을 제거하기 위한 여재가 충전된 제1여과층과, 상기 제1여과층을 통과한 우수로부터 유기성 물질을 흡착하는 여재가 충전된 제2여과층과, 상기 제2여과층을 통과한 우수로부터 중금속을 흡착하여 제거하는 여재가 충전된 제3여과층이 순차적으로 배치되고,
   상기 배수구는 상기 제1내지 제3여과층을 통해 여과된 우수 및 역류방지를 위해 월류하는 우수가 배출되는 주 배수구와 잔수(殘水)가 배출되는 보조 배수구를 포함하여 구성되는 정밀여과 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 협잡물 여과장치는 상기 걸름망, 고정수단, 받침대가 수용되도록 내부에는 수용부가 형성되고 상부가 개구되도록 형성되는 협잡물 여과챔버와,
   상기 협잡물 여과챔버의 상부에서 상기 수용부 측으로 돌출 형성되는 지지부와,
   상기 협잡물 여과챔버의 내측벽에 밀착되며 상기 지지부에 지지된 상태로 상기 협잡물 여과챔버의 개구측 테두리를 마감하도록 형성된 보조 덮개와,
   상기 협잡물 여과챔버의 개구측 중심부를 마감하도록 형성된 중심 덮개와,
   상기 걸름망을 통과한 우수가 상기 정밀여과 시스템으로 유입되도록 상기 유입구의 반대측에 형성된 연결구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 초기우수의 비점오염물질 저감장치.
3. 삭제

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