KR101207293B1

KR101207293B1 - 초기우수의 지하침투 처리시설

Info

Publication number: KR101207293B1
Application number: KR1020100039164A
Authority: KR
Inventors: 최승도
Original assignee: 알에스티이엔씨 주식회사
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2012-12-03
Also published as: KR20110119451A

Abstract

본 발명은 우수의 지하 침투를 유도하고 우수를 처리하는 시설에 관한 것으로, 본 발명의 지하 침투 처리시설은 일정구역을 땅을 파낸 후 지반, 전?후면 및 좌?우면에 일정한 두께로 도포되는 부직포층과; 상기 부직포층 상면에 적층되어 오염 물질을 여과하는 모래층과; 상기 모래층 상면에 적층되어 우수가 침투되는 쇄석층과; 상기 쇄석층 상면에 적층되는 부직포층과; 상기 모래층의 상부면에 설치되며 상기 쇄석층의 내부에 구비되고, 상기 쇄석층에서 유입되는 우수를 유입하여 맨홀로 유출시키는 유출 유공관과; 상기 초기우수 처리시설에서 배출되는 우수를 유입하여 상기 쇄석층으로 우수를 배출하는 유입 유공관 및 상기 맨홀의 우수를 방류하는 방류관으로 구성되되, 초기우수에서 협잡물 및 미세오염물을 제거하고 지하침투시에 재차 불순물 등의 오염물을 여과하여 지하침투를 유도할 수 있도록 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.
이에 본 발명은 초기우수 내의 협잡물 및 미세 오염물을 제거하고 제거되지 못한 불순물 등을 재여과하여 지하침투를 유도함으로써 지하수의 공급을 원활하게 하여 지하수 자원을 확보할 수 있다.

Description

초기우수의 지하침투 처리시설{Water Treatment Facility for Underground Infiltration of Early Rainwater}

본 발명은 초기우수의 지하 침투를 위한 처리시설에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초기우수 처리시설로부터 배출되는 우수를 더욱 여과시켜 지하로 침투하게 함으로써 지하수의 공급을 원활하게 하여 지하수 자원을 확보할 수 있는 초기우수의 지하침투 처리시설에 관한 것이다.

도시가 발달하면서 건물의 신축, 도로의 확보를 위한 콘크리트, 아스팔트 등의 포장 면적이 증가되고, 이 때문에 빗물(우수)이 땅속으로 스며들 수 있는 투수 면적이 감소하게 되어 지하로 침투하는 우수의 수량이 급격히 감소됨에 따라 지하수가 점차 고갈되고 있을 뿐만 아니라, 갈천 발생도 증가되면서 수분 공급이 어렵게 되어 식물의 성장이 저해되는 동시에 하천 생태계에 악 영향을 미치게 되는 문제가 반복되고 있다.

한편, 수질오염을 일으키는 주 오염원으로서 공장폐수, 축산폐수, 생활하수 등을 들 수 있는데, 이들 오염원은 오염물질이 배출되는 출처와 원인이 명확하기 때문에 점오염원이라 부른다. 이에 반해 도시 내의 건물과 도로, 농지, 산지, 공사장 등과 같이 오염물질이 배출되는 장소가 여러 곳에 산재되어 있어 그 출처와 원인을 딱히 특정하기 어려운 오염원은 비점오염원이라 부른다.

비점오염원으로부터 배출되는 오염물질은 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 우수와 함께 하천 등의 공공 수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 일으키는 주원인이 되고 있다.

초기우수는 아스팔트 또는 콘크리트 바닥부의 먼지, 모래, 쓰레기 및 오염물질이 포함된 것으로 비점오염원으로부터 배출되는 오염물질에 속하며 일반 빗물보다 오염 정도가 심하며, 이에 따라 초기우수를 처리하기 위한 시설로서 초기우수 처리장치가 설치되어 사용되고 있는데, 이러한 초기우수 처리장치는 단지 초기우수에 포함된 협잡물, 이물질 등을 제거한 후, 처리된 우수를 하천 등에 방류하기 때문에 지하수가 점차 고갈되고 있는 문제점을 해결하지 못하며, 이에 따라 초기우수 처리장치에 의해 처리된 초기우수를 지하수로 다시 흘러 보내기 위한 시설의 마련이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하여 안출된 것으로서, 초기우수 처리시설로부터 배출되는 초기우수를 유입시켜 여과시킨 후 지하로 침투시키는 초기우수의 지하침투 처리시설을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 일정한 깊이로 굴착된 지반층과 상기 지반층의 전?후면 및 좌?우면에 각각 일정한 두께로 도포되는 부직포층과; 상기 부직포층 상면에 적층되어 오염물질을 여과하는 모래층과; 상기 모래층 상면에 적층되어 초기우수가 침투되는 쇄석층과; 상기 쇄석층 상면에 적층되는 부직포층과; 상기 모래층의 상부면에 설치되는 유출 유공관과; 상기 초기우수 처리시설의 배출관과 연통되어 설치되는 유입 유공관 및 상기 유입 유공관과 유출 유공관의 끝 단부에 설치되는 맨홀; 로 구성하는 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 초기우수 처리시설에서 배출되는 초기우수를 여과하여 지하 침투를 유도할 수 있어서 지하수의 공급을 원활하게 할 수 있으며, 이에 더하여 침투되는 초기우수를 여과하여 지하수의 수질을 개선할 수 있다.

또한, 침력에 의한 이물질 및 슬러지 등을 침전하여 방류할 수 있어, 하류의 수질을 개선할 수 있으며, 여과층이 슬러지 등에 의해 막히더라도 바이패스 되도록 하여 막힘에 의해 역류되는 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초기우수의 지하침투 처리시설의 단면 사시도,
도 2는 초기우수 처리시설의 단면도,
도 3은 스월스크린의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 초기우수의 지하침투 처리시설의 사용예를 보인 사용 상태도,
도 5는 도 1의 A-A'의 단면도,
도 6은 도 1의 B-B'의 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명은 초기우수 처리시설의 하류측에 위치하여 초기우수 처리시설에 의해 협잡물 및 이물질이 이미 제거된 초기우수를 재여과시켜 지하로의 침투를 유도하고, 지하로 침투되지 못한 초기우수는 방류되도록 한 것으로, 본 발명의 지하침투 처리시설(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 부직포층(30), 모래층(10), 쇄석층(20), 유출 유공관(200), 유입 유공관(100), 맨홀(300) 및 방류관(320)으로 구성되는데, 이때 초기우수 처리시설(1a)은 본체(500), 협잡물 포집부(520), 침전조(530), 스월스크린(540), 여과조(550) 및 배출관(560)으로 구성될 수 있다.

먼저 초기우수의 전처리 장치라 할 수 있는 초기우수 처리시설(1a)에 대해 첨부된 도면 도 2 및 도 3을 통해 상세히 설명한다.

도 2와 도 3은 각각 초기우수 처리시설의 단면도와 이 초기우수 처리시설의 스월스크린의 단면도를 나타낸 것이다.

본체(500)는 사각의 함체로 형성되어 그 내부는 후술하는 침전조(530)와 여과조(550)로 구획되어 있으며, 이렇게 구획된 침전조(530)와 여과조(550)를 차례대로 통과하도록 유로를 형성하여 초기우수가 본체(500)의 일측에 마련된 유입관(510)을 통해 내부로 유입되어 침전조(530)와 여과조(550)를 통과한 후, 유입관(510)의 반대편에 마련된 배출관(560)을 통해 외부로 배출된다. 또한 침전조(530) 또는 여과조(550)에 공급되는 초기우수를 배출관(560)으로 바로 공급하는 바이패스관(570)이 포함될 수 있다.

협잡물 포집부(520)는 본체(500)의 일측 유입관(510)을 통해 내부로 유입되는 초기우수 내의 부유성 협잡물과 용해성 협잡물을 제거한다.

협잡물 포집부(520)의 하류측에 위치되는 침전조(530)는 상기 협잡물 포집부(520)를 통과한 초기우수가 저류되는 수조로서 침전조(530) 내에 저장된 초기우수의 수면은 유입관(510)을 통해 침전조(530) 내부로 유입되는 초기우수에 의해 요동이 심하게 발생하여 초기우수 내의 침전물이 부상하게 되므로 침전물의 침전이 용이하지 못하고, 이에 따라 침전물을 침전시키는 스월스크린(540)을 침전조(530) 내의 상부에 더 설치하여 실시된다.

스월스크린(540)은 상기 침전조(530)에서 침전물이 제거된 초기우수를 통과시키는 2중 용기로서, 스월스크린(540)은 요동이 많은 초기우수 내에 부상된 침전물을 침전시키기 위해 물의 요동을 억제하여 초기우수 내의 침전물을 침전조(530) 내로 배출하고, 침전물이 제거된 초기우수를 여과조(550)로 흘려 보내는 장치이다.

이러한 스월스크린(540)은 도 3에서와 같이 외부 용기(541) 내에 상대적으로 외경이 작은 내부 용기(542)가 삽입된 2중 용기의 구조로 실시되는데, 외부 용기(541)의 상부면과 상단 둘레에는 다수의 유입구(541A, 541B)가 구비되어 내부로 초기우수가 유입되고, 내부 용기(542)에는 그 하부면이 개방되어 외부 용기(541)의 유입구(541A, 541B)를 통해 유입된 초기우수가 내부 용기(542) 저면의 개방된 부분으로 유입되면서 물이 적정의 수위로 차오르도록 구성된다. 또한 내부 용기(542)와 연통되어 여과조(550) 내로 초기우수를 공급하는 유로관(543)과 외부 용기(541)에 구비되어 침전조(530) 내로 침전물을 배출하는 침전물 배출공(544)이 포함될 수 있다.

여과조(550)는 유입된 초기우수가 여과조(550)를 순서대로 통과하면서 여과되고, 최종적으로는 미세 이물질 오염물질이 제거되어 배출되도록 하는 구성으로, 초기우수가 여과조(550)의 바닥면에서부터 점차 수위가 상승하면서 여과된다.

이러한 여과조(550)의 구성으로는 그 여과조(550) 내의 하부에 구비되는 유동상 여재부(551)와; 상기 유동상 여재부(551)의 상부면에 구비되는 다공성 미세골재부(552)와; 상기 다공성 미세골재부(552)를 통과한 초기우수의 미세오염물을 흡착 여과하는 섬유사 필터부(553)를 포함한다.

배출관(560)은 상기 여과조(550)를 통과한 초기우수만을 외부로 배출한다.

다음으로, 지하침투 처리시설에 대해서 설명한다.

첨부된 도면의 도 4는 일실시예에 따른 지하침투 처리시설의 단면도를 도시한 도면이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 A-A', B-B'의 단면도를 나타낸 것으로, 본 발명의 지하침투 처리시설(1)은 모래층(10), 쇄석층(20)이 차례로 적층되고 이 모래층(10)과 쇄석층(20)의 외부를 감싸는 부직포층(30)과; 유출 유공관(200) 및 유입 유공관(100)이 그 내부에 구비되고, 상기 유출 유공관(200)과 유입 유공관(100)의 끝단에 설치되는 맨홀(300)과 우수를 방류하는 방류관(320)으로 구성된다.

이러한 구성은 지반층의 상부에 적층되는데 지반층(400)은 원지반층을 일정한 깊이로 굴착하여 다지기 작업 등에 의해 형성된다.

일정한 깊이로 굴착된 지반층(400)과 이 지반층(400)의 전?후 및 좌?우의 5개면에 일정한 두께를 가지는 부직포층(30)으로 도포된다. 이 부직포층(30)은 지반층과 상기의 모래층(10) 및 쇄석층(20) 사이에 위치되며, 상기 층(모래층, 쇄석층)들의 이동을 방지하여 전체적으로 상기 층들을 구속하고 안정화시켜 지반으로의 침투를 방지하고, 역으로 지반층의 흙 등이 상기 모래층 및 쇄석층으로 유입되는 것을 방지하며, 동시에 초기우수와 함께 침투할 수 있는 불순물 등을 여과하는 기능을 한다.

이 부직포층(30)을 구성하는 재질은 폴리에스테르로 이루어진 상용화된 재질이 될 수 있다.

상기 부직포층(30)의 상면에 적층되는 모래층(10)은 2～0.2mm 사이의 크기를 가지는 조사(粗砂) 또는 0.2～0.02mm 사이의 크기를 가지는 세사(細砂) 등의 단일재질 또는 이들을 혼합한 혼합재질로 이루어질 수 있다. 이 모래층(10)은 모래 입자층에 의한 공극을 형성시켜 부유물질이나 불순물 등을 여과시켜 제거토록 하는 것으로, 콜로이드성 물질이나 부유물질, 계면활성제 등을 여과 및 흡착 제거하며 화학적 산소 요구량(COD)을 충족시킨다.

모래층(10)의 상면에 적층되는 쇄석층(20)은 다공성을 가지는 자갈, 강모래 및 쇄석(碎石) 등의 단일재질 또는 이들을 혼합한 혼합재질로 이루어질 수 있으며, 유입된 초기우수를 빠르게 흡수하도록 큰 공극을 가진다.

또한, 이 쇄석층(20)의 상면에는 부직포층(30)을 도포하여 이 쇄석층(20)의 이동을 방지하고, 상기 쇄석층(20)으로 이물질 등이 유입되는 것을 방지한다.

모래층(10)의 상부면과 접하도록 설치되며 쇄석층(20)의 내부에 설치되는 유출 유공관(200)은 다수의 유입공(210)을 가지는 유공관(有孔管)이며, 쇄석층(20)에 흡수된 초기우수를 이 유입공(210)에서 유입하여 배출한다. 이 유출 유공관(200)의 끝 단부는 맨홀(300)과 연통된다.

이 유출 유공관(200)은 상기 모래층(10)의 상부면에 설치되며 상기 쇄석층(20)의 내부에 구비되고, 상기 쇄석층(20)에 침투되는 초기우수 중에서 지하로 침투되지 못한 초기우수를 유입하여 맨홀(300)로 배출시킨다.

쇄석층(20)과 모래층(10)의 공극 크기는 쇄석층(20)에 비해 모래층(10)이 월등히 작으므로, 쇄석층(20)으로 유입된 초기우수는 하측으로 이동하면서 모래층(10)에 접하는 동시에 이동 속도가 현저히 감소된다. 이때 모래층(10)으로 침투하지 못하는 초기우수를 유입하여 배출할 수 있도록 이 유출 유공관(200)은 모래층(10)의 상면에 설치됨이 바람직하다.

상기 초기우수 처리시설(1a)의 배출관(560)과 연통되어 초기우수를 유입하고, 상기 쇄석층(20)으로 초기우수를 배출하는 유입 유공관(100)은 다수의 유출공(110)을 가지는 유공관(有孔管)이며, 쇄석층(20)으로 유입된 초기우수를 이 유출공(110)을 통해 배출한다. 이 유입 유공관(100)의 끝 단부는 맨홀(300)과 연통되는데, 유입 유공관(100)의 끝 단부에는 상기 유입 유공관(100)으로 유입된 초기우수가 상기 맨홀(300)로 바이패스되는 바이패스구(121)를 가지는 폐쇄부(120)가 포함될 수 있다.

바이패스구(121)는 쇄석층(20) 및 모래층(10)이 초기우수를 포함할 수 있는 양을 포화하거나 쇄석층(20) 및 모래층(10)이 부유물이나 불순물 등에 의해 여과할 수 없는 경우에 상기 유입 유공관(100)으로 유입된 초기우수를 맨홀(300)로 직접 배출시킨다. 즉, 여과층이 슬러지 등에 의해 막히더라도 바이패스 되도록 하여 막힘에 의해 초기우수가 상기의 초기우수처리장치(1a)로 역류되는 현상을 방지할 수 있다. 이 바이패스구(121)의 크기는 조정 가능하도록 구성될 수 있다.

맨홀(300)은 유입 유공관(100) 및 바이패스구(121)에서 배출되는 초기우수를 임시로 담수하여 침력에 의해 부유물 및 불순물 등의 오염물을 침전시키고, 상기 맨홀(300)에 구비된 방류관(320)을 통해 초기우수가 방류된다.

상기 쇄석층(20)과 맨홀(300)이 접하는 벽면에는 상기 쇄석층(20)과 연통되는 복수의 소량 유출구(310)가 구비될 수 있으며, 이 소량 유출구(310)는 쇄석층(20)의 포화상태의 초기우수를 맨홀(300)로 배출시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 초기우수의 지하침투 과정을 살펴보면, 초기우수 처리시설(1a)에서는 초기우수를 유입하여 초기우수 내의 협잡물 및 미세 오염물을 제거하여 배출관(560)을 통해 유입 유공관(100)으로 초기우수가 유입되고, 유입 유공관(100)으로 유입된 초기우수는 유출공(110)을 통해 쇄석층(20)으로 침투하며, 쇄석층(20)으로 침투된 초기우수는 자연낙하에 의해 모래층(10) 및 부직포층(30)을 통과하면서 불순물 등의 오염물이 여과되어 지하로 침투된다.

이 과정에서 침투되지 못한 초기우수는 맨홀(300)로 유입되어 맨홀(300)의 방류관(320)을 통해 방류된다.

좀 더 상세히는 본 발명의 지하침투 처리시설(1)의 좌?우측면은 지반을 굴착하여 이루어진 것으로 이 좌?우측면을 통해서도 초기우수의 지하침투를 유도할 수 있다.

1 : 지하침투 처리시설 1a : 초기우수 처리시설
10 : 모래층 20 : 쇄석층
30 : 부직포층 100 : 유입 유공관
110 : 유출공 120 : 페쇄부
121 : 바이패스구 200 : 유출 유공관
210 : 유입공 300 : 맨홀
310 : 소량 유출구 320 : 방류관
400 : 지반층
500 : 본체 510 : 유입관
520 : 협잡물 포집부 530 : 침전조
540 : 스월 스크린 541 : 외부 용기
542 : 내부 용기 543 : 유로관
544 : 침전물 배출공 550 : 여과조
551 : 유동상 여재부 552 : 다공성 미세골재부
553 : 섬유사 필터부 560 : 배출관
570 : 바이패스관

Claims

초기우수 처리시설(1a)의 하류측에 위치하여 초기우수의 지하침투를 유도하는 지하침투 처리시설에 있어서,
일정한 깊이로 굴착된 지반층(400)과 상기 지반층(400)의 전?후면 및 좌?우면에 각각 일정한 두께로 도포되는 부직포층(30)과;
상기 부직포층(30) 상면에 적층되어 오염물질을 여과하는 모래층(10)과;
상기 모래층(10) 상면에 적층되어 초기우수가 침투되는 쇄석층(20)과;
상기 쇄석층(20) 상면에 적층되는 부직포층(30)과;
상기 모래층(10)의 상부면에 설치되는 유출 유공관(200)과;
상기 초기우수 처리시설(1a)의 배출관(560)과 연통되어 설치되는 유입 유공관(100) 및
상기 유입 유공관(100)과 유출 유공관(200)의 끝 단부에 설치되는 맨홀(300)로 구성되며,
상기 유입 유공관(100)의 끝 단부에는 상기 유입 유공관(100)으로 유입된 초기우수가 상기 맨홀(300)로 바이패스되는 바이패스구(121)를 가지는 폐쇄부(120)가 구비되는 것을 특징으로 하는 초기우수의 지하침투 처리시설.
청구항 1에 있어서
상기 초기우수 처리시설(1a)은
본체(500) 일측의 유입관(510)을 통해 내부로 유입되는 초기우수 내의 부유성 협잡물과 용해성 협잡물을 제거하는 협잡물 포집부(520)와;
상기 협잡물 포집부(520)를 통과한 초기우수 내의 협잡물이 침전되는 침전조(530)와;
상기 침전조(530)에서 침전물이 제거된 초기우수를 통과시키는 스월스크린(540)과;
상기 스월스크린(540)을 통해 공급되는 초기우수를 공급받아 미세 오염물을 제거하는 여과조(550)와;
상기 여과조(550)를 통과한 초기우수를 외부로 배출하는 배출관(560)으로 구성된 것을 특징으로 하는 초기우수의 지하침투 처리시설.
청구항 2에 있어서,
상기 침전조(530) 또는 여과조(550)에 공급되는 초기우수를 배출관(560)으로 바로 공급하는 바이패스관(570)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초기우수의 지하 침투 처리시설.
청구항 2에 있어서,
상기 스월스크린(540)은 상하로 길이를 가지며, 상부에 초기우수 유입구(541A, 541B)가 형성되는 외부 용기(541)와;
상기 외부 용기(541) 내에 설치되어 상대적으로 작은 내경을 갖고, 그 하부면이 개방되는 내부 용기(542)와;
상기 내부 용기(542)와 연통되어 여과조(550) 내로 초기우수를 공급하는 유로관(543)과;
상기 외부 용기(541)에 구비되어 상기 침전조(530) 내로 침전물을 배출하는 침전물 배출공(544)을 포함하는 초기우수의 지하 침투 처리시설.
청구항 2에 있어서,
상기 여과조(550)는
상기 여과조(550) 내의 하부에 구비되는 유동상 여재부(551)와;
상기 유동상 여재부(551)의 상부면에 구비되는 다공성 미세골재부(552)와;
상기 다공성 미세골재부(552)를 통과한 초기우수의 미세오염물을 흡착 여과하는 섬유사 필터부(553)로 구성되는 것을 특징으로 하는 초기우수의 지하침투 처리시설.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 쇄석층(20)과 접하는 상기 맨홀(300)의 벽면에는 상기 쇄석층(20)과 연통되는 복수의 소량 유출구(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기우수의 지하 침투 처리시설.