KR101638559B1 - 슬러지를 여과하여 건조시키는 비점오염저감시설 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리 여재의 역세척과 수처리 과정에서 발생하는 슬러지의 처리에 관한 것이다. 본 발명은 주로 비점오염저감시설에 적용될 수 있는 기술이나 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명은 여과부를 구비하는 여과조를 포함하고, 상기 비점오염저감시설의 하부에 침전된 슬러지를 제거하는 수단을 더 포함하되, 상기 슬러지를 제거하는 수단은 펌프, 상기 펌프의 동력에 의하여 슬러지를 이송하는 슬러지배관, 상기 슬러지배관에 의하여 이송되는 슬러지를 고액 분리하는 슬러지여과부, 상기 슬러지여과부에 연결되어 상기 슬러지여과부를 통해서 여과되어 배출되는 여과수를 배출하는 여과수배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염저감시설을 개시하며, 상기 구성요소들의 개량된 기술 내용들을 제안한다.
이를 통하여 경제적이고 효율적으로 비점오염물질을 처리하는 과정이나 역세척과정에서 발생하는 슬러지 등을 처리할 수 있으며, 유지관리 등을 용이하게 할 수 있다.

Description

슬러지를 여과하여 건조시키는 비점오염저감시설{NON-POINT POLLUTION TREATMENT FACILITIES WITH FILTERING SLUDGE}

본 발명은 기본적으로 수처리(water treatment, 水處理) 시설에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 수처리 여재의 역세척과 수처리 과정에서 발생하는 슬러지의 처리에 관한 것이다. 수질 오염원은 수질 오염원의 성격에 따라 점오염원(point pollution source, 點汚染源)과 비점오염원(non-point pollution source, 非點汚染源)으로 대별된다. 본 발명은 주로 비점오염저감시설에 적용될 수 있는 기술이나 이에 국한되는 것은 아니다.

콘크리트나 아스팔트 등으로 포장된 지역에 강우 시 빗물의 침투나 저류기능 등이 저하되어 초기강우에 의해 오염도가 높은 물질들이 인근 하수도나 하천 등의 수계로 유출되어 수계에 악영향을 미친다. 이를 비점오염이라고 하는데 초기강우에 의한 이 비점오염원을 처리하기 위하여 통상 침투시설, 저류시설, 여과시설 등의 비점오염저감장치들이 최근 많이 설치되고 있다.

자연형 비점오염저감기술이라고 불리는 침투시설이나 저류시설 등은 그 설치효과가 좋다고는 하나 부지를 많이 차지하는 단점이 있어 자연형 비점저감시설과 함께 장치형 비점오염저감시설이라고 불리는 여과시설들이 많이 설치된다.

여과형 비점오염저감시설은 부지의 면적이 자연형에 비하여 적게 소요되고 처리속도가 빠른 장점이 있는 방면 여과시설이 여재를 정기적으로 세척 및 교체하는 등의 유지관리가 소요되는 점이 단점으로 꼽히고 있다.

비점오염저감시설은 통상적으로 시간당 2.5 내지 15.0mm의 초기강우에 의한 오염물질을 처리하는 시설로서 그 이후 강우는 대체로 깨끗하므로 비점오염저감시설로 유입시키지 않고 바로 방류하고 강우가 종료되면 일정시간 내에 여재를 물이나 공기 등에 의해 역세하고, 역세척수는 인근지역의 하수관으로 이송시켜 하수종말처리장등으로 연계처리하거나 준설장비 등에 의하여 인발하여 외부로 이송시켜 처리하여 다음번 강우를 대비하여 시설내부는 건조시키는 방식을 사용한다.

그러나 우리나라의 하수처리장들은 강우 시에는 하수처리용량의 3배에 달하는 유량이 하수관로로부터 유입하고 있으므로 강우가 종료된 후 비점오염저감시설에서 발생하는 역세척수를 저감시설에서 역세 후 인근의 하수관로로 이송하여 하수종말처리시설로 유입시켜 처리하고자 할 때 하수처리시설을 관리하는 지방자치단체의 관계부서나 위탁관리업체들의 담당자들과 합의가 되지 않아 유입시키지 못하는 사례들이 있을 뿐더러 하수종말처리시설로 유입시키지 못하면 준설차량에 의하여 진공 흡입하여 인발 후 폐기물처리업체에 위탁 처리하여야 하는 실정이다.

이러한 이유로 비점오염저감시설에서 발생하는 역세척수나 내부 정체수의 처리는 비점오염저감시설을 관리하는 사업자들에게는 유지관리에 대한 큰 고민거리가 아닐 수 없다.

한편 관련 선행기술로 대한민국 특허청 등록특허공보 제10-1288331호(2013. 7. 22.)가 있다. 이는 부상여재를 이동한 자동역세 비점오염처리장치로서, 내부에 공간이 형성되는 본체와, 상기 본체 상단부에 형성되며 하면에 복수의 종유입로가 형성되고 유출라인에 연통하는 여과챔버와, 상기 여과챔버의 내부에 형성되는 하나 이상의 부상여재와, 상기 여과챔버에 형성되어 상기 부상여재를 세척하기 위한 세척수단을 포함하는 비점오염 처리장치에 있어서, 상기 부상여재는, 그 내부에 슬라이드 홀이 형성되며 하면에는 경사구배가 형성된 복수의 회전 날이 형성된 원형의 회전프레임이 형성되고 상기 세척수단은, 상기 부상여재의 하부에 구성되며 공기 또는 세척수가 유입되는 세척유입라인과 상기 세척유입라인에 돌출 형성되며 상기 슬라이드 홀에 삽입되되 하부에 상향으로 절곡된 복수의 분사노즐이 형성된 회전분사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 부상여재를 이용한 자동역세 비점오염처리장치를 개시한다.

이와 같은 선행기술은 후술하는 본 발명이 해결하고자 하는 슬러지를 효율적으로 처리하기 위한 방안이나, 여과부의 유지 관리를 위한 수단이나, 펌프의 효율적이고 안정적인 사용을 위한 수단 등에 대하여는 개시하는 바가 없다.

대한민국 특허청 등록특허공보 제10-1288331호(2013. 7. 22.)

이러한 문제점들을 해소하기 위한 본 발명은, 비점오염저감시설에서 발생하는 협잡물과 전처리조의 정체수 및 강우 종료 후 여재 역세척 등에 의한 역세척수를 인근 하수관거로 이송하여 처리할 수 있는 현장뿐만 아니라, 하수관거가 없는 지역이나 하수처리시설로 이송하여 처리하는 것이 불가능한 현장에서도 슬러지준설차량에 의한 위탁처리 등 고비용의 처리방법이 아닌 시설내부에서 별도의 시설로 고액 분리하여 그 처리수는 적절하게 처리하여 인근수계로 방류하고 건조되는 슬러지만을 손쉬운 방법으로 처분할 수 있는 2단 여과에 의한 다목적용의 비점오염저감장치를 제공하는데 그 목적을 둔다.

또한, 상기 처리과정에서 보다 효율적이고 안정적인 펌프 시스템을 개시하고자 한다.

또한, 상기 비점오염저감시설 내에 있는 여과부의 유지관리에 필요한 다양한 수단을 제공하여 유지관리를 보다 용이하게 할 수 있도록 하고자 한다.

또한, 역세척의 효과를 증진하기 위한 수단을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본원발명은, 유입된 처리대상수를 여과한 후 여과수를 배출하는 비점오염저감시설에 있어서, 상기 비점오염저감시설은 여과부를 구비하는 여과조를 포함하고, 상기 여과조는 상향식여과조이고, 상기 여과부는 부상식여과층을 포함하고, 상기 부상식여과층의 아래쪽에 위치하여 상기 부상식여과층을 지지하는 하부스크린과 상기 부상식여과층의 위쪽에 위치하여 상기 부상식여과층이 유출되는 것을 방지하는 상부스크린을 더 포함하여, 상기 상부스크린과 상기 하부스크린의 사이에서 상기 부상식여과층이 처리대상수의 여과 시에 부상하여 여과효과를 발휘하되, 상기 여과부 중 일부는 상기 여과부와 분리가능하게 인발되어 상기 여과부의 상태를 확인할 수 있도록 설치되는 점검여과부이고, 상기 점검여과부는 상기 상부스크린에 형성된 점검공에 삽입되어 설치되되, 상기 점검공에 삽입되는 여재채취통과 상기 여재채취통 내에 위치하는 점검여재를 포함하고, 상기 여재채취통의 외벽에는 상기 점검여재가 통과할 수 없는 크기의 다수의 통공이 형성되어, 상기 점검여과부를 상기 상부스크린의 점검공으로부터 인발하여 상기 점검여재의 상태를 확인할 수 있고, 상기 점검공에서 여과부 내측으로 연장되는 가이드배관을 더 포함하되, 상기 가이드배관은 외벽에 통공이 형성되어 있으며, 그 내측으로 상기 여재채취통이 삽입될 수 있는 구조인 것을 제1 특징으로 하고, 상기 비점오염저감시설의 하부에 침전된 슬러지를 제거하는 수단을 더 포함하되, 상기 슬러지를 제거하는 수단은; 펌프, 상기 펌프의 동력에 의하여 슬러지를 외부로 이송하는 배관을 포함하되, 상기 펌프는 에어리프트펌프이고, 상기 비점오염저감시설의 하부로 연장되어, 에어리프트펌프송풍기에서 유입되는 펌핑공기를 주입하는 펌핑공기주입관과 상기 펌핑공기주입관에 의하여 주입되는 공기와 처리대상슬러지를 외부로 배출하는 에어리프트관을 포함하고, 상기 펌핑공기주입관으로부터 분기되어 형성되는 공기이송관과, 상기 여과부에 설치되며 상기 공기이송관으로부터 공기를 이송 받아 공기를 주입하는 산기관을 더 포함하여, 상기 에어리프트펌프송풍기의 공기 주입으로 상기 슬러지를 제거하며 상기 여과부 내의 오염물질을 탈리시키는 것을 제2 특징으로 하며, 상기 비점오염시설은 상기 슬러지를 제거하는 수단으로 별도의 수중펌프와 슬러지를 외부로 이송하는 배관을 더 포함하며, 상기 에어리프트펌프와 상기 수중펌프는 동시에 또는 선택적으로 운용될 수 있는 것을 제3 특징으로 하는 비점오염저감시설을 개시한다.

본원발명은 상기 배관에 의하여 이송되는 슬러지를 고액 분리하는 슬러지여과부 및 상기 슬러지여과부에 연결되어 상기 슬러지여과부를 통해서 여과되어 배출되는 여과수를 배출하는 여과수배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 부상식여과층은 물보다 비중이 작아 물에 부상하는 가벼운 소재이되, 섬유상 여재, 펄라이트를 포함하는 광물질, 유리를 발포하여 공극을 가짐으로써 물에 부상하는 발포성 여재, 고분자 물질 및 PVA(polyvinyl alcohol) 여재 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 부상식여과층의 유지관리를 위해서 상기 상부스크린의 일부 또는 전부가 투명한 재질로 형성된 관찰창을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 관찰창은 상기 상부스크린을 기능을 하는 투명아크릴 재질인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 점검여재의 점검 후 상기 여재채취통을 상기 여과부에 용이하게 삽입할 수 있도록 상기 여재채취통의 하부가 아래로 뾰족한 형태이거나, 상기 통공에서 여과부 내측으로 연장되는 가이드배관을 더 포함하되, 상기 가이드배관은 외벽에 통공이 형성되어 있으며 그 내측으로 상기 여재채취통이 삽입될 수 있는 구조이고, 상기 여과부의 여재가 그 내측으로 들어오지 못 하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

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본 발명은 상기 비점오염저감시설에 공기를 주입하기 위한 역세척송풍기, 상기 송풍기로부터 주입되는 공기를 이송하는 공기이송관, 및 상기 부상식여과층에 설치되며, 상기 공기이송관으로부터 공기를 이송 받아 공기를 주입함으로써 상기 부상식여과층 내의 오염물질을 탈리시키는 산기관을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 슬러지배관은, 상기 처리대상슬러지를 외부로 유출시키는 슬러지배출관과 상기 슬러지여과부로 연계되는 슬러지여과부유입관으로 분기되고, 상기 슬러지배출배관에는 슬러지배출밸브가 설치되고, 상기 여과부유입배관에는 슬러지여과부유입밸브가 설치되어, 상기 처리대상슬러지를 상기 수처리시설로 배출하거나 상기 슬러지여과부를 통하여 여과하는 것을 선택적으로 적용할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 슬러지여과부는 처리대상슬러지가 상기 슬러지여과유입관으로부터 유입되어 위에서부터 아래로 흐름을 형성하는 하향류 여과설비로서, 상기 처리대상슬러지가 유입될 수 있도록 상부가 개방된 형태의 슬러지여과함체; 상기 함체 내에 위치하여 상기 처리대상슬러지가 유입되는 슬러지여과망을 포함하고, 상기 슬러지여과함체에는 상기 슬러지여과망에 의하여 협잡물이 제거된 슬러지처리수가 유출되는 슬러지처리수배출공이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 슬러지여과부는 상기 슬러지처리수배출공으로 배출되는 슬러지처리수를 여과하는 슬러지처리수여과기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 슬러지처리수여과기는 외부망프레임과 상기 외부망프레임 내부에 채워지는 여과기여재를 포함하여 구성되며, 상기 슬러지처리수여과기에 의하여 여과된 상기 슬러지처리수가 상기 여과수배출관으로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

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본 발명에 의하면 경제적이고 효율적으로 비점오염물질을 처리하는 과정이나 역세척과정에서 발생하는 슬러지 등을 처리할 수 있다.

복합적인 펌프 시스템을 제안함으로써 안정적이고 효율적인 시스템 운영이 가능하다.

여과부의 다양한 관리 수단을 제공함으로써 여과부의 유지관리를 보다 쉽게 할 수 있게 된다.

역세척 효과를 높일 수 있는 수단을 제공함으로써 역세척 이후에 다시 여과부가 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 일 실시 예인 비점오염저감시설을 보인 것으로서, 도 1은 평면을 개념적으로 단면도로 도시한 것이고, 도 2는 정면을 개념적으로 단면도로 도시한 것이며, 도 3은 도 2의 A-A 단면을 도시한 것이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예인 비점오염저감시설의 점검여과부(도 2의 B 부분)를 확대하여 도시한 것이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예인 비점오염저감시설의 점검여과부를 여과부에 삽입하는 과정을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비점오염저감시설의 슬러지여과부(도 2의 C 부분)를 확대하여 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예인 슬러지여과부에 의하여 처리대상슬러지가 자연 건조되는 과정을 순차적으로 보인 것이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 다른 일 실시 예인 비점오염저감시설을 보인 것으로서, 도 7은 평면을 개념적으로 단면도로 도시한 것이고, 도 8은 정면을 개념적으로 단면도로 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명은 수처리 시설에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 수처리 여재의 역세척과 수처리 과정에서 발생하는 슬러지의 처리 및 복합펌핑시스템에 관한 것이다. 이들은 다양한 수처리시설에 적용될 수 있다. 이하에서는 이들 중 대표적인 것으로 비점오염저감시설을 일 실시 예로서 설명한다.

기본적으로 본 발명은 강우 시 발생하는 초기우수에 의해 발생하는 비점오염원을 저감하는 시설(또는 장치)로서, 비점오염물질 처리 후에 발생하는 정체수를 여과하여 방류하는 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는 비점오염저감시설에서 오염물질을 상향류의 흐름으로 여과하여 처리하고, 강우 종료 후 여과조를 역세척하고 발생하는 시설 내부 정체수를 시설내부의 하부에서 상부로 이송하여 하향류의 흐름으로 서서히 여과하여 처리수는 방류하고 슬러지는 중력으로 건조시켜 인력이나 장비에 의해 준설하여 처분하게 함으로써 비점오염저감시설의 최종부산물인 협잡물 및 슬러지를 보다 용이하고 경제적으로 처리할 수 있도록 하는 비점오염저감시설에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 일 실시 예인 비점오염저감시설을 보인 것으로서, 도 1은 평면을 개념적으로 단면도로 도시한 것이고, 도 2는 정면을 개념적으로 단면도로 도시한 것이며, 도 3은 도 2의 A-A 단면을 도시한 것이다.

초기강우에 의해 발생하는 비점오염원을 처리하는 비점오염저감시설에 있어서, 여과처리 후 강우종료 시 역세척에 의해 발생하는 역세척 배출수 및 하부 슬러지는, 인근에 위치하고 있는 하수관거를 통하여 이송시켜 하수종말처리시설로 연계처리를 하기도 한다.

하지만, 비점오염저감시설이 여러 사유로 하수종말처리시설과 연계하여 운영하기가 불가능한 경우 불가피하게 준설차량 등에 의한 위탁처리에 의하여야 한다. 역세척 후 발생하는 역세척 배출수 및 하부슬러지(이하 '처리대상슬러지'라고 한다.)를 비점오염저감시설 내부에 설치된 여과시설로 여과하여 여과된 처리수는 방류하고 슬러지만을 건조하여 처리할 수 있다면 경제적이며 효율적일 것이다. 본 발명이 적용된 본 실시 예는 이를 달성하기 위하여 하향류식 여과시설에서 상기 처리대상슬러지를 2단으로 여과하여 여과된 처리수는 방류하고 탈수된 슬러지는 자연 건조시켜 용이하게 수거할 수 있도록 하는 다목적용 비점오염저감시설이다.

우선 본 발명의 대상이 비점오염저감시설의 전체적인 구조와 처리대상수의 처리과정을 설명하고, 상기 처리대상슬러지의 처리 등에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명이 적용된 본 일 실시 예는 도 1에 도시된 바와 같이 유입관(10)으로 처리대상수가 유입되고, 상기 유입관으로부터 유입된 처리대상수를 여과한 여과수를 유출관(20)으로 배출하는 비점오염저감시설이다. 상기 비점오염저감시설은 여과부(210)를 구비하는 여과조(200)를 포함한다. 상기 비점오염저감시설의 하부에 침전된 슬러지를 제거하는 수단을 더 포함하는데, 상기 하부에 침전된 슬러지를 제거하는 수단은 기본적으로 펌프, 상기 펌프의 동력에 의하여 슬러지를 이송하는 슬러지배관(220), 상기 슬러지배관에 의하여 이송되는 슬러지를 고액 분리하는 슬러지여과부(230), 상기 슬러지여과부에 연결되어 상기 슬러지여과부를 통해서 여과되어 배출되는 여과수를 배출하는 여과수배출관(240)으로 구성된다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예는 지중에 설치되는 비점오염저감시설에 관한 것이다. 일반적으로 비점오염저감시설은 지중에 설치되는데, 본 발명의 기술적 사상이 지중에 설치되는 경우에 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서 비점오염시설은 지상 또는 지상 구조물에 설치되기도 한다. 후술하는 본 발명의 기술적 특징이 적용된 것이라면 어떠한 것이라도 본 발명의 보호범위에 속한다. 다만, 본 실시 예는 본 발명이 적용되는 대표적인 실시 예로서 지중에 설치된 것을 보인 것이다.

또한, 소규모의 비점오염저감시설의 경우는 처리대상수의 양과 역세척 수량이 많지 않으므로 조립식 콘크리트 박스 구조물로 현장에서 조립한 후 내부시설물을 설치할 수도 있다. 본 발명의 기술적 사상은 시설물의 시공방법과 무관하게 적용될 수 있다.

본 실시 예의 상기 여과조는 상향식여과조이다. 상기 상향식여과조는 부상식여과층(211)을 포함한다. 상기 부상식여과층은 물보다 비중이 작아 물에 부상하는 가벼운 소재이다. 섬유상 여재, 펄라이트를 포함하는 광물질, 유리를 발포하여 공극을 가짐으로써 물에 부상하는 발포성 여재, 고분자 물질 및 PVA(polyvinyl alcohol) 여재 중 어느 하나 이상을 포함한다.

본 실시 예는 상기 부상식여과층의 아래쪽에 위치하여 상기 부상식여과층을 지지하는 하부스크린(212)과 상기 부상식여과층의 위쪽에 위치하여 상기 부상식여과층이 유출되는 것을 방지하는 상부스크린(213)을 더 포함한다. 상기 상부망과 상기 하부망의 사이에서 상기 부상식여과층은 처리대상수의 여과 시에 부상하여 압밀되어 여과효과를 발휘한다. 이런 관점에서 이를 부상식 압축여과라 할 수도 있다.

본 실시 예의 상기 하부스크린과 상부스크린을 보다 구체적으로 설명하면, 예를 들어 상부와 하부의 스크린은 80cm이상 이격하여 설치하되, 상부와 하부의 스크린 사이에 존재하는 상기 부상식여과층은 유입수가 상향류로 유입되면서 압밀되어 부피가 줄어들게 된다. 여재의 종류에 따라 여재 자체의 부피가 줄기도 하고, 여재와 여재 사이의 간극이 줄기도 한다. 다만, 부피가 줄어들어도 적절한 여과효과와 여과선속도를 고려하여야 한다. 본 실시 예의 경우 상기 부상식여과층이 수처리 시 압밀되는 경우에도 30cm이상 높이가 형성된다.

한편, 여과과정에는 필수적으로 여과부의 관리가 요구된다. 본 명세서에서 사용하는 용어인 '여과부'는 '필터(filter)'에 대응하는 것이며, 국문으로 '여과장치', '여과수단' 또는 '여과재' 등으로 번역이 가능하다. 본 발명에서 사용되는 용어인 '여과부'는 어떠한 형태의 것이라도 액체 내의 오염물질을 제거하기 위하여 사용되는 것이라면 적용될 수 있는 것이다. 여과부에 사용되는 여과재(필터미디어, filter media, 濾過材)의 역세척이 필요한 것이다.

적절한 시기에 여과부의 역세척을 위해서 본 실시 예는 상기 상부스크린의 일부 또는 전부가 투명한 재질로 형성되어 관찰창(214)을 구비한다. 상기 관찰창은 상기 상부스크린을 기능을 하는 투명아크릴 재질로 형성될 수 있다.

상기 관찰창과 유사한 면이 있으나 이와는 별개로 여과부의 내측 상태까지 확인할 수 있는 수단을 본 실시 예는 제공한다. 즉, 상기 관찰창은 상기 여과부의 외관 상태를 단순히 관찰할 수 있는 것인 반면에 여재 내부의 일부를 추출하여 샘플링 검사(sampling inspection)를 할 수 있도록 하는 수단을 제공하는 것이다.

이를 위하여 본 실시 예는 상기 여과부 중 일부는 상기 여과부와 분리가능하게 설치되는 점검여과부(215)를 구비한다. 도 4a는 본 발명의 일 실시 예인 비점오염저감시설의 점검여과부(도 2의 B 부분)를 확대하여 도시한 것이다.

상기 점검여과부는 여과부 본체에서 분리 인발하여 상기 여과부의 상태를 확인할 수 있는 것이다. 상기 점검여과부는 상기 상부스크린의 점검공(216)에 삽입되어 설치되되, 여재채취통과 상기 여재채취통(217) 내에 위치하는 점검여재(219)를 포함하고, 상기 여재채취통의 외벽에는 상기 점검여재가 통과할 수 없는 크기의 다수의 통공(218)이 형성되어, 상기 점검여과부를 상기 상부스크린의 점검공으로부터 인발하여 상기 점검여재의 상태를 확인함으로써 상기 여과부의 상태를 점검할 수 있다. 한편, 상기 여재채취통의 하부는 아래로 뾰족한 형태를 취해서 점검 후 다시 여재에 삽입하여 넣을 수 있도록 형성될 수도 있다.

한편, 상기 점검여과부를 여과부로부터 분리하였다가 다시 상기 여과부에 삽입하는 과정을 보다 용이하게 하기 위해서 상기 통공(218)에서 여과부 내측으로 연장되는 가이드배관(216a)을 더 포함할 수 있다. 상기 가이드배관은 외벽에 통공이 형성되어 있으며 그 내측으로 상기 여재채취통이 삽입될 수 있는 구조이되, 상기 여과부의 여재가 그 내측으로 들어오지 못 하도록 하는 것이다. 상기 가이드배관에 상기 여재채취통이 삽입되는 과정을 단계 ① 내지 단계 ③으로 도 4b에 도시하였다.

상향류 여과조 내의 상기 여과부는 수직으로 두께를 가지며 설치되는데, 필요에 따라서는 여과조 분리벽에 의해 다수 개의 공간으로 구획될 수도 있다. 이 경우 각 구획되는 공간의 여과부는 옆 칸의 여과부와 분리되는데, 이로써 다수의 여과부로 구획될 수 있는 것이다. 이는 유지관리 등에 유리할 수 있다.

상기 관찰창과 점검여과부를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 상부스크린은 여재보다 작은 원형 또는 다각형의 구멍을 가지는 스크린 형태의 금속구조물이 일반적인데, 시설 운영 시 여재의 상태를 관찰하기 위해서는 상기 스크린의 일부를 열어서 여재를 꺼내어 확인할 수밖에 없다. 따라서 여과조 상부 스크린의 일부를 여재보다 작은 다수의 구멍을 갖는 투명한 재질의 아크릴판 등으로 보강재를 설치하여 수평으로 설치함으로써 시설 운영 시 역세척후 여과조 상부에서 여재의 상태를 관찰할 수 있게 된다. 상술한 관찰창(214)이 이와 같은 기능을 하는 것이다. 여과부가 다수로 구획되는 경우 각각에 관찰창을 두는 것이 바람직하다.

또한 상향류 여과조 내의 여재는 상부에 스크린이 설치되어 여재 교체 시에 스크린을 열고 작업할 수 있으나 일반적인 점검 시 여재의 상태를 파악하기 위해서는 스크린의 일부를 걷어내고 인력으로 여재를 걷어 올려야 한다. 이러한 점을 개선하기 위하여 스크린의 모서리 부분의 일정공간에 원통형 등의 구조를 갖는 여재채취통을 여과부 내부에 설치하여 필요시 신속하게 점검할 수 있도록 한 것이다. 이와 같은 기능을 하는 것이 상술한 점검여과부(215)이다. 즉, 상기 점검여과부를 인발하여 여재의 상태를 파악할 수 있도록 하는 효과적인 여재채취방안을 제공하는 것이다. 여과부가 다수로 구획되는 경우 각각에 점검여과부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 일 실시 예의 여과조는 상부에 처리수를 이용하여 역세척이 가능하도록 상향류 여과방식을 채택하였다. 하지만 본원발명이 적용되는 다양한 실시 예들이 반드시 상향식 여과조를 가져야 하는 것은 아니다. 후술하는 본원발명의 특징인 슬러지를 제거하는 수단은 슬러지를 배출하여 하는 수처리 시설 어디에도 적용될 수 있으며, 복합펌핑시스템 또한 그러하다.

이미 설명한 바와 같이, 본 실시 예는 여재를 지지하는 망형태의 스크린과 유입수(처리대상수)에 의해 부상하여 압밀되어 여과효과를 발휘하는 여재가 유출되어 방류되지 않도록 하는 여재 상부에 위치하는 망형태의 스크린을 갖추었다. 상향류 여과설비의 여재는 물보다 비중이 작아야 한다. 한편, 본 발명에 따른 본 일 실시 예는 상기 하부스크린과 상부스크린의 사이에 산기관(250)을 구비하여 상기 부상식여과층을 역세척한다. 상기 산기관은 산기장치(air diffuser, 散氣裝置)를 의미하는 것으로 기포를 상기 여과부에 주입하는 것이다.

상기 산기관은 상기 부상식여과층의 내부 공극(여재와 여재사이의 공극) 사이에 포획된 오염물질에 대하여 강우종료 시 공기에 의한 역세척이 가능하도록 하는 구성이다. 한편 상기 산기관에 공기를 공급하기 위한 공기이송관(260)이 상기 산기관에 연결된다. 본 실시 예는 상기 비점오염저감시설에 공기를 주입하기 위한 역세척송풍기(270), 상기 송풍기로부터 주입되는 공기를 이송하는 공기이송관(260), 및 산기관을 구비하여 상기 부상식여과층을 역세척하는 것이다. 상기 산기관은 상기 부상식여과층에 설치되며, 상기 공기이송관으로부터 공기를 이송 받아 공기를 주입함으로써 상기 부상식여과층 내의 오염물질을 탈리시키는 것이다. 본 실시 예의 경우 역세척을 위한 공기주입량은 여과조의 단위체적(㎥)당 적어도 분당 1.0㎥이상 주입할 수 있는 공기주입설비(역세척송풍기)를 갖추었다.

이와 같은 역세척에 의하여 탈리되는 오염물질은 슬러지를 형성하게 된다. 물론, 비점오염물질을 처리하는 단계에서도 비점오염저감시설에는 슬러지가 형성되어 있다. 이를 배출하여 처리할 필요성이 있다. 이를 위하여 본 실시 예는 이미 언급한 펌프, 슬러지배관, 슬러지여과부 및 여과수배출관 등을 구비하고 있다.

상기 슬러지배관은 수처리시설(하수종말처리시설이나 오폐수처리시설 등)로 연계되는 슬러지배출관(221)과 상기 슬러지여과부로 연계되는 슬러지여과부유입관(222)으로 분기된다. 상기 슬러지배출배관에는 슬러지배출밸브(221a)가 설치되고, 상기 여과부유입배관에는 슬러지여과부유입밸브(222a)가 설치되어, 상기 처리대상슬러지를 상기 수처리시설로 배출하거나 상기 슬러지여과부를 통하여 여과하는 것을 선택적으로 적용할 수 있다.

역세척후 발생한 역세척수 및 하부슬러지를 펌프로 이송함에 있어서 인근 하수관로로 보내 하수종말처리시설로 연계 처리할 수 슬러지배출밸브(221a)를 포함하는 상기 슬러지배출관(221)이 설치된다. 하수처리시설로 연계처리가 불가능할 경우 비점오염저감시설에서 직접 여과처리할 수 있도록 하는 슬러지여과부(본 실시 예의 경우 하향류 여과방식의 2단 여과설비)로 유입시키도록 하는 슬러지여과부유입밸브(222a)가 구비된 슬러지여과부유입관(222)이 함께 구성되어 관리자가 손쉽게 조작하여 현장여건에 맞게 처리할 수 있도록 관리할 수 있다.

상기 슬러지여과부는 처리대상슬러지가 상기 슬러지여과유입관으로부터 유입되어 위에서부터 아래로 흐름을 형성하는 하향류 여과설비이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비점오염저감시설의 슬러지여과부(도 2의 C 부분)를 확대하여 도시한 것이다.

상기 슬러지여과부는 상기 처리대상슬러지가 유입될 수 있도록 상부가 개방된 형태의 슬러지여과함체(231)와 상기 함체 내에 위치하여 상기 처리대상슬러지가 유입되는 슬러지여과망(232)을 포함한다. 상기 슬러지여과함체에는 상기 슬러지여과망에 의하여 협잡물이 제거된 슬러지처리수가 유출되는 슬러지처리수배출공(233)이 형성된다.

상기 슬러지여과부의 슬러지여과함체는 내구성 및 유지관리 차원에서 스테인리스강 재질로 구성되거나, 상기 비점오염저감시설의 구조물 중 일부로 구성될 수도 있다. 상기 슬러지여과망 또한 스테인리스강 재질로 구성된 틀을 섬유나 비닐 재질의 망으로 감싸서 제작될 수 있다. 상기 슬러지여과망에 의하여 상기 처리대상슬러지의 큰 협잡물들이 1차로 걸러지게 된다. 상기 슬러지여과망을 통과한 슬러지처리수는 2차로 슬러지처리수여과기(234)에 의하여 여과처리된 후 방류된다.

본 실시 예에서 상기 슬러지처리수여과기는 상기 슬러지처리수가 하향류를 형성하여 중력에 의하여 자연 여과되도록 하는 것으로, 중력에 의해 상기 처리대상슬러지가 탈수되도록 한다. 결과적으로 강우 종료 후 수 시간이나 수일이 경과하면 상기 처리대상슬러지는 자연 건조된 상태가 되고, 바람직하게는 상기 슬러지여과망에 연결된 인출로프(235)에 의하여 상기 비점오염저감시설에서 인출한 후 폐기 처리할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예인 슬러지여과부에 의하여 처리대상슬러지가 자연 건조되는 과정을 순차적으로 보인 것이다.

상기 슬러지여과부는 상기 슬러지처리수배출공으로 배출되는 슬러지처리수를 여과하는 슬러지처리수여과기(234)를 더 포함하되, 상기 슬러지처리수여과기는 외부망프레임(236)과 상기 외부망프레임 내부에 채워지는 여과기여재를 포함하여 구성되며, 상기 슬러지처리수여과기에 의하여 여과된 상기 슬러지처리수가 상기 여과수배출관으로 배출된다.

상기 외부망프레임은 일반적으로 원통형이나 육면체형태의 틀로서 여재보다 작은 공극으로 구성되는 망 형상의 것이며, 그 내부에는 상기 여과기여재(미도시)가 채워지는 것이다. 상기 외부망프레임 내부에 충전되어 슬러지처리수배출공으로 배출되는 슬러지처리수를 여과하는 상기 여과기여재는 별도로 도시하지는 않았으나 다양한 여재가 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 여과기여재는 제올라이트, 펄라이트, 목편, 플라스틱여재, 발포석, 발포유리, 화산석, 활성탄, 육면체구조의 섬유여재, 점토성형여재, 소성한 굴패각 및 인산이온 제거가 가능한 기능성 여재 중에서 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 슬러지여과부는 본 실시 예에서는 여과조 내부에 설치되어 있다. 하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 국한되는 것은 아니며 본 명세서에서 설명하는 기술적 특징을 포함하는 경우 본 발명의 기술적 범주에 속한다 할 것이다.

본 실시 예의 경우 비점오염저감시설 내부에 상기 슬러지여과부가 설치되며, 상술한 상기 슬러지여과망과 상기 슬러지처리수여과기에 의한 2단 처리를 특징으로 한다. 즉, 상기 슬러지여과부는 하향류 방식의 여과장치로서 비점오염저감시설 하부에 있는 펌프로부터 역세척수 및 슬러지를 이송 받아 서서히 여과하여 여과수는 기존의 방류배관으로 방류하고 슬러지는 자연 건조할 수 있도록 하는 기능을 제공하는 것이다.

이하, 처리대상슬러지를 배출하는 펌프에 대하여 설명한다. 본 실시 예에 의하면 상기 펌프는 수중펌프이다. 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같이 처리대상슬러지를 배출하기 위하여 펌프를 구비하는데, 상기 펌프로 수중펌프(P1)를 적용할 수 있다는 것이다. 수중펌프가 아니더라도 시설물 외부에 펌프를 설치하여 상기 처리대상슬러지를 제거할 수도 있다.

이하 다른 일 실시 예로서 펌프에 대하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 다른 일 실시 예인 비점오염저감시설을 보인 것으로서, 도 7은 평면을 개념적으로 단면도로 도시한 것이고, 도 8은 정면을 개념적으로 단면도로 도시한 것이다.

본 실시 예는 전술한 실시 예와 달리 에어리프트펌프를 구비하고 있다. 즉, 상술한 처리대상슬러지를 배출하는 펌프가 에어리프트펌프(P2)이고, 상기 에어리프트펌프는 상기 비점오염저감시설의 하부로 연장되어 에어리프트펌프송풍기에서 유입되는 펌핑공기를 주입하는 펌핑공기주입관(280)과 상기 펌핑공기주입관에 의하여 주입되는 공기와 상기 처리대상슬러지를 외부로 배출하는 에어리프트관(290)을 포함한다. 상기 에어리프트관은 슬러지이송관이다. 필요에 따라 밸브 등이 상기 추가될 수 있으며, 공지의 방법으로 상기 에어리프트펌프송풍기는 제어된다.

전기용량(수전용량)이 제한적인 현장의 경우, 수중펌프가 공기 중에 노출되어 장기간 정지되어 있다가 강우 유입 시 재작동이 불가할 경우 또는 소규모 시설일 경우 등, 유지관리의 편의성 등을 위하여 수중펌프를 설치하지 않고 송풍기의 송풍압에 의해서만 비점오염저감시설 하부의 처리대상슬러지를 이송할 수도 있다.

한편, 상술한 바와 같이 상기 처리대상슬러지는 상기 펌프에 의하여 배출되는데, 앞의 실시 예와 같이 수중펌프에만 의존하는 것은 바람직하지 못하다.

본 발명은 비점오염물질을 처리하는 과정과, 비점오염물질의 유입이 종료된 후 여과조 내 설치된 산기관을 통한 공기역세척에 의하여 오염물질을 탈리시키는 과정에서 형성된 상기 비점오염저감시설 하부의 처리대상슬러지를 펌프를 이용하여 배출하는 기술에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 상기 여과조 하부(본 실시 예의 경우 여과조의 전단)에 설치된 이송수단(예를 들어 수중펌프)에 의해 처리대상슬러지를 비점오염저감시설의 인근지역에 위치하는 하수 또는 폐수관로로 이송하여 연계처리하거나, 시설내부에 설치되는 상술한 하향류 방식의 슬러지여과부에서 2단 여과하여 방류하는 것인데, 상기 이송수단(수중펌프)은 전기를 이용하는 강제이송수단이므로 고장 시 이송이 불가하여 처리시설이 적절히 운영되지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

이러한 경우를 대비하여 처리시설의 상부인 지상부에 위치하거나 지하에 설치되더라도 비교적 고장이 작은 송풍기의 동력을 이용하여 수중펌프 고장 시 자동으로 수중펌프 없이 슬러지를 이송할 수 있는 장치를 구비하고자 한다. 이는 이미 설명한 에어리프트펌프를 병행하여 적용할 수도 있다는 것을 의미한다.

물론 복수개의 펌프나 예비 배관 등의 설비를 추가로 구비하는 것을 고려해 볼 수도 있으나 후술하는 본 발명에 기술적 특징을 고려할 때 경제성이 떨어진다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 이미 설명한 산기관의 작동을 위해서 필수불가결한 구성인 공기이송관과 송풍기를 통하여 효율적이고 경제적으로 해결하고자 한다.

즉, 본 실시 예와 같이 이미 제1 실시 예에서 설명한 상기 비점오염저감시설에 공기를 주입하기 위한 역세척송풍기, 상기 송풍기로부터 주입되는 공기를 이송하는 공기이송관, 및 상기 부상식여과층에 설치되며, 상기 공기이송관으로부터 공기를 이송 받아 공기를 주입함으로써 상기 부상식여과층 내의 오염물질을 탈리시키는 산기관(250)을 동일하게 포함하되, 상기 에어리프트펌프송풍기와 상기 역세척송풍기는 하나의 송풍기로 구성할 수 있다. 본 실시 예에서는 이를 편의상 에어리프트펌프송풍기라 한다. 또한 상기 펌핑공기주입관이 상기 공기이송관으로부터 분기되어 형성되도록 한다. 이는 도 8에 도시된 바와 같다. 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있는 공지 또는 주지의 밸브나 전기 제어 부분은 생략된 도면이다.

본 실시 예의 경우 상기 여과조 내에 설치되는 산기관에 공기를 이송하는 공기이송관으로부터 상기 펌핑공기주입관이 분기되고 상기 에어리프트관으로 연장되는 것이다.

결과적으로 부상식여과층을 역세척하기 위한 역세척송풍기와 공기이송관을 이용하여 추가로 에어리프트펌프를 구성할 수 있다는 것이다. 이와 같은 에어리프트펌프는 앞에서 언급된 통상의 수중펌프의 보조용으로 쓰거나 함께 동시에 사용될 수 있을 것이다. 또한, 상기 공기이송관과 상기 펌핑공기주입관에는 공기 흐름을 제어할 수 있는 공기밸브(281)가 구비되어야 한다. 이는 제어반에 의하여 제어될 수 있다. 상기 공기밸브는 자동 또는 수동으로 공기를 조절하는 밸브이다.

송풍기에서 여과조로 보내지는 공기량과 에어리프트관으로 보내지는 공기량을 적절히 조정하지 않으면 여과조의 산기관 또는 에어리프트관 어느 하나로 공기가 쏠려 한쪽으로만 송풍될 수 있으므로 현장에서 적절히 조정하여 사용할 수 있도록 각각의 배관에 공기조절용 밸브를 설치한 것이다.

탈리된 슬러지가 다시 여재에 포획되는 가능성을 배제하기 위하여 여과조의 공기역세척을 실시한 후에는 역세척수 등 처리대상슬러지를 신속하게 배출시켜주는 것이 좋다. 본 발명은 이를 위하여 이미 설명한 수중펌프와 에어리프트펌프를 동시에 활용하는 방안을 제시하는 것이다.

본 발명은 특정한 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.

10: 유입관
20: 유출관
P1: 수중펌프
P2: 에러리프트펌프
100: 전처리조
200: 여과조
210: 여과부
211: 부상식여과층
212: 하부스크린
213: 상부스크린
214: 관찰창
215: 점검여과부
216: 점검공
216a: 가이드배관
217: 여재채취통
218: 통공
219: 점검여재
220: 슬러지배관
221: 슬러지배출관
221a: 슬러지배출밸브
222: 슬러지여과부유입관
222a: 슬러지여과부유입밸부
230: 슬러지여과부
231: 슬러지여과함체
232: 슬러지여과망
233: 슬러치처리배출공
234: 슬러지처리수여과기
235: 인출로프
236: 외부망프레임
240: 여과수배출관
250: 산기관
260: 공기이송관
270: 역세척송풍기
280: 펌핑공기주입관
290: 에어리프트관

Claims (18)

1. 유입된 처리대상수를 여과한 후 여과수를 배출하는 비점오염저감시설에 있어서,
   상기 비점오염저감시설은 여과부를 구비하는 여과조를 포함하고,
   상기 여과조는 상향식여과조이고,
   상기 여과부는 부상식여과층을 포함하고,
   상기 부상식여과층의 아래쪽에 위치하여 상기 부상식여과층을 지지하는 하부스크린과 상기 부상식여과층의 위쪽에 위치하여 상기 부상식여과층이 유출되는 것을 방지하는 상부스크린을 더 포함하여, 상기 상부스크린과 상기 하부스크린의 사이에서 상기 부상식여과층이 처리대상수의 여과 시에 부상하여 여과효과를 발휘하되,
   상기 여과부 중 일부는 상기 여과부와 분리가능하게 인발되어 상기 여과부의 상태를 확인할 수 있도록 설치되는 점검여과부이고,
   상기 점검여과부는 상기 상부스크린에 형성된 점검공에 삽입되어 설치되되, 상기 점검공에 삽입되는 여재채취통과 상기 여재채취통 내에 위치하는 점검여재를 포함하고,
   상기 여재채취통의 외벽에는 상기 점검여재가 통과할 수 없는 크기의 다수의 통공이 형성되어, 상기 점검여과부를 상기 상부스크린의 점검공으로부터 인발하여 상기 점검여재의 상태를 확인할 수 있고,
   상기 점검공에서 상기 여과부 내측으로 연장되는 가이드배관을 더 포함하되, 상기 가이드배관은 외벽에 통공이 형성되어 있으며, 그 내측으로 상기 여재채취통이 삽입될 수 있는 구조인 것을 제1 특징으로 하고,
   상기 비점오염저감시설의 하부에 침전된 슬러지를 제거하는 수단을 더 포함하되,
   상기 슬러지를 제거하는 수단은; 펌프, 상기 펌프의 동력에 의하여 슬러지를 외부로 이송하는 배관을 포함하되,
   상기 펌프는 에어리프트펌프이고, 상기 비점오염저감시설의 하부로 연장되어, 에어리프트펌프송풍기에서 유입되는 펌핑공기를 주입하는 펌핑공기주입관과 상기 펌핑공기주입관에 의하여 주입되는 공기와 처리대상슬러지를 외부로 배출하는 에어리프트관을 포함하고,
   상기 펌핑공기주입관으로부터 분기되어 형성되는 공기이송관과, 상기 여과부에 설치되며 상기 공기이송관으로부터 공기를 이송 받아 공기를 주입하는 산기관을 더 포함하여,
   상기 에어리프트펌프송풍기의 공기 주입으로 상기 슬러지를 제거하며 상기 여과부 내의 오염물질을 탈리시키는 것을 제2 특징으로 하며,
   상기 슬러지를 제거하는 수단으로 별도의 수중펌프와 슬러지를 외부로 이송하는 배관을 더 포함하며, 상기 에어리프트펌프와 상기 수중펌프는 동시에 또는 선택적으로 운용될 수 있는 것을 제3 특징으로 하는
   비점오염저감시설.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 배관에 의하여 이송되는 슬러지를 고액 분리하는 슬러지여과부 및 상기 슬러지여과부에 연결되어 상기 슬러지여과부를 통해서 여과되어 배출되는 여과수를 배출하는 여과수배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   비점오염저감시설.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 부상식여과층은 물보다 비중이 작아 물에 부상하는 가벼운 소재이되,
   섬유상 여재, 펄라이트를 포함하는 광물질, 유리를 발포하여 공극을 가짐으로써 물에 부상하는 발포성 여재, 고분자 물질 및 PVA(polyvinyl alcohol) 여재 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는
   비점오염저감시설.
   
4. 제2 항에 있어서,
   상기 부상식여과층의 유지관리를 위해서 상기 상부스크린의 일부 또는 전부가 투명한 재질로 형성된 관찰창을 형성하는 것을 특징으로 하는
   비점오염저감시설.
   
5. 제4 항에 있어서,
   상기 관찰창은 상기 상부스크린 기능을 하는 투명아크릴 재질인 것을 특징으로 하는
   비점오염저감시설.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제2 항에 있어서,
    상기 슬러지여과부는
    배출되는 슬러지처리수를 여과하는 슬러지처리수여과기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    비점오염저감시설.
    
13. 제12 항에 있어서,
    상기 슬러지처리수여과기는 외부망프레임과 상기 외부망프레임 내부에 채워지는 여과기여재를 포함하여 구성되며,
    상기 슬러지처리수여과기에 의하여 여과된 상기 슬러지처리수가 상기 여과수배출관으로 배출되는 것을 특징으로 하는
    비점오염저감시설.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제

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