KR20030066574A - 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템에 관한 것으로, 강우시 유기물, 중금속, 오일 등의 비점오염물을 함유한 우수를 물리ㆍ생물ㆍ미생물학적으로 정화하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 발명은 배수공으로 유입되는 방향에 터파기되어 상기 토양으로부터 우수가 유입되는 공동, 공동에 도포되어 식재된 식물과 함께 비점오염물질이 함유된 초기우수를 정화한 후 지하수로 유도하는 여재층, 및 공동의 측부에 설치되어 공동으로부터 유입되는 비점오염물질이 함유되지 않은 우수를 배수공을 통해 유입하여 공공수역으로 방류하는 배수로를 포함하여 이루어져, 강우 초기의 비점오염물질을 함유한 초기우수는 여재층과 식물을 통해 정화한 후 지하수로 방류하고, 계속된 강우로 공동 아래로부터 역류되어 공동을 넘친 비점오염물질을 함유하지 않은 우수는 배수공을 통해 배수로로 유입되도록 한 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 강우시 특히 초기우수시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있다.

Description

초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템{Non-point source a contaminant purification system of first rain}

본 발명은 강우시 초기우수유출수의 비점오염물질을 정화하기 위한 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배출지역이 광범위한 비점오염원으로부터 강우시 초기우수유출수에 상당량 포함되는 비점오염물질의 농도를 저하시켜 공공수역으로 배출시킬 수 있도록 하는 초기우수유출수의 비점오염물질 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 오염물질은 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수 등과 같이 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원(點汚染源)으로부터 배출되는 점오염물질과 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)으로부터 배출되는 비점오염물질로 나눌 수 있다.

전술한 바와 같은 오염원으로부터 배출되는 오염물질로는 중금속, 병원성 미생물, 유기화합물, 방사성물질, 유독물질 및 기타 염류 등 매우 다양한 형태로 분포되어 있다. 이러한 오염물질들은 통상 강우시에 빗물에 쓸려 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 흘러 들어가게 되어 수질오염을 야기시킴은 물론, 이로 인한 생태계의 파괴와 함께 최종적으로는 인간에게 까지 매우 큰 폐해를 주게 된다.

한편, 전술한 바와 같은 오염물질 가운데 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염물질의 경우에는 가정이나 공장, 축산농가 등에 별도의 정화장치나 폐수처리시설이 설치되어 오염물질의 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물질의 경우에는 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 강우시 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기시키는 주원인이 되고 있다.

특히, 비점오염물질의 경우에는 전술한 바와 같이 강우시 특히 초기우수시 내리는 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 유입되므로 비점오염물질이 포함된 초기우수를 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 정화없이 흘려보내지 않는 것이 무엇보다도 중요하다.

전술한 바와 같은 오염물질 중의 비점오염물질은 우리 나라의 경우 수량적인 측면에서는 홍수로 또한 수질적인 측면에는 강우시 비점오염물질 유출로 인한 공공수역의 수질악화가 초래되고 있다. 특히, 도시지역은 불투수성 포장비율이 높아짐에 따라 강우시 피크 유출량도 커지고, 이에 따라 비점오염물질의 이동력도 증가하여 수질과 수량적인 측면에서 관리가 필요한 실정이다.

그리고, 전술한 비점오염원이란 점오염원의 상대적 개념으로 공장, 생활하수등 고정된 오염원이 아닌데서 발생되는 오염원을 말하는 것으로, 통상 강우시에 빗물과 같이 유출되는 오염원을 일걷는다. 이러한 비점오염원은 4대강 오염부하의 22∼37%에 달할 뿐만 아니라 팔당상수원의 경우 오염부하의 약 절반인 44.5%가 비점오염원으로 조사되는 등 수질에 미치는 영향이 매우 크다는 것을 알 수 있다.

한편, 전술한 우수유출수 중의 오염물질 유출특성은 초기우수유출수에서 비교적 높은 오염농도를 나타내므로 약 20mm의 강우에 대한 우수유출수 처리시설 용량만으로도 전체 강우 사상의 80% 이상을 처리할 수 있는 것으로 연구 보고되고 있다.

따라서, 초기우수유출수를 처리하기 위한 방안으로써 기존 도시지역의 경우에는 토지수용의 어려움으로 넓은 토지면적을 필요로 하는 우수유출수 처리시설은 설치하기 어려우므로 비교적 토지이용에 제한이 적은 침투형시설이나 Stormceptor 등의 장치형시설 그리고 빗물펌프장의 유수지를 이용하는 방안, 신규 도시의 조성시에는 지역의 불투수율 증가에 따른 수문 유출특성의 급격한 변화를 방지하기 위해 도시의 불투수율 면적비를 일정수준으로 제한하거나 개발전후의 우수유출량의 변화를 비교하여 개발전보다 유출량이 많을 경우에는 이를 조절하기 위한 침투 및 저류시설 등을 설치케 하는 방안 및 도시지역의 토지이용계획시 수변지역은 하천수질에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 지역이므로 가급적 이용 및 훼손을 억제하고 수변지역을 비점오염물질 저감을 위한 완충녹지대로 이용하는 방안 등이 보고되고 있다.

또한, 전술한 바와 같은 우수유출수 처리시설의 조속한 도입뿐만 아니라 주기적인 도시청소의 실시, 장마전 맨홀 및 우수관거설비의 점검 및 청소, 유수지 바닥의 퇴적물 준설, 건설지역의 우수유출수 방지턱 설치 등을 통해 도시지역에 산재해 있는 각종 비점오염원을 사전에 제거하는 방안도 검토되고 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 초기우수유출수를 처리하기 위한 여러 방안에도 불구하고 실제로 적용되어 실효성을 거두기란 토지수용에 따른 어려움 등의 제한적인 요소가 너무 많아 사실상 어려운 상태이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 강우시 특히 초기우수시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있는 초기우수 비점오염물 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

나아가, 본 발명은 강우시 초기우수에 포함된 비점오염물질을 정화하여 공공수역이나 지하수 등으로 흘려 보냄으로써 비점오염물질로 인한 수질오염의 방지를 통해 자연생태계를 보호할 수 있도록 함은 물론, 최종소비자인 인간에게 까지 미치는 폐해를 보다 줄일 수 있도록 함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템의 단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 식물 20 : 토양

30 : 배수로 32 : 배수공

40 : 도로 52 : 제1여재층

54 : 제2여재층 56 : 제3여재층

58 : 식물 60 : 제4여재층

전술한 목적을 달성하기 위해 구성된 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명은 배수공으로 유입되는 방향에 터파기되어 상기 토양으로부터 우수가 유입되는 공동, 공동에 도포되어 식재된 식물과 함께 비점오염물질이 함유된 초기우수를 정화한 후 지하수로 유도하는 여재층, 및 공동의 측부에 설치되어 공동으로부터 유입되는 비점오염물질이 함유되지 않은 우수를 배수공을 통해 유입하여 공공수역으로 방류하는 배수로를 포함하여 이루어져, 강우 초기의 비점오염물질을 함유한 초기우수는 여재층과 식물을 통해 정화한 후 지하수로 방류하고, 계속된 강우로 공동 아래로부터 역류되어 공동을 넘친 비점오염물질을 함유하지 않은 우수는 배수공을 통해 배수로로 유입되도록 한 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성에서 여재층은 모래, 토양, 자갈, 쇄석, 인공여재, 부직포를 단독 또는 혼재한 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

참고로, 본 발명의 명세서에는 비점오염물질이 다량 함유된 초기우수와 계속된 강우로 인해 비점오염물질이 초기우수에 비해 상대적으로 적게 함유되거나 비점오염물질이 함유되지 않은 우수를 구별하여 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템의 단면도이다.

본 발명에 따른 기술은 도로(40)를 향해 비스듬하게 절개되어 강우시 도로(40)로 우수가 유입되는 지역이나, 도로(40)로부터 도로(40) 양측으로 우수가 흘러내리는 지역 등에 설치되는 것을 실시예로 설명하지만, 대도시의 도로나 주차장, 상업 및 공업지역 등과 같은 비점오염원과 같이 유기물, 중금속, 오일 등과 같은 비점오염물질을 함유한 초기 우수를 정화처리할 필요성이 있는 모든 지역에서 다양하게 채용될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템(이하 간단히 '정화처리시스템'이라 한다.)은 육상식물(10)이 식재되는 토양(20)과 도로(40)의 양측에 설치되는 배수공(32) 사이에 설치되는데, 이는 최초 강우시에 대기나 토양(20)에 함유된 비점오염물질이 다량 함유된 초기우수를 정화한 후 지하수로 방류하기 위함이다. 물론, 정화된 우수가 배수로(30)의 유입공(30a)을 통해 유입되어 배수로(30)를 통해서도 배출된다.

이러한 정화처리시스템은 토양(20)과 도로(40) 사이에 길게 터파기를 하여 공동(50)을 형성한 후, 이 공동(50)에 초기우수를 정화하기 위한 여재층을 형성한다.

여재층은 모래, 토양, 자갈, 쇄석, 예를 들어 합성수지와 같은 인공여재를 단독 또는 혼합하여 형성하는데, 본 발명에 따른 실시예에서는 제1여재층(52)을 모래로 도포하였으며, 제2여재층(54)을 자갈로 하였다. 또한, 최하부에는 제3여재층(56)으로 부직포를 도포하였다.

즉, 도 1 을 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예에서는 최상부에서부터 차례대로 모래(52), 자갈(54)이 반복하여 도포되고, 최하부에는 부직포(56)가 도포된다.

한편, 최상부의 제1여재층(52)은 토양(20)으로부터 유입되는 초기우수가 배수공(32)으로 바로 유입되는 것을 방지하고 여재층으로 곧바로 유입될 수 있도록 오목하게 형성하거나 지표면으로부터 소정 깊이로 형성한다.

최상부의 제1여재층(52)은 예를 들어 잔디와 같은 육상식물이나, 수생식물 또는 수변식물 등 자연정화기능을 구비한 다양한 식물(58)이 식재된다.

이러한 식물(58)은 그 줄기와 뿌리가 미생물의 부착 매질로 이용되며, 통기 조직을 통해 산소를 전달함으로써 미생물의 분해 활동을 촉진하여 질산화와 탈질화 작용을 유도한다.

이에 따라, 토양(20)으로부터 유입되는 초기우수는 최상부의 제1여재층(52)에 고이면서 하부로 스며들어 필터링된다. 또한, 우수에 함유된 비점오염물은 각종 식물(58)에 부착되어 이들은 미생물에 의해 분해된다.

따라서, 최초 강우시 비점오염물질이 다량 함유 초기우수는 토양(20)을 흘러 내린 후, 곧바로 정화처리시스템으로 유입되어 정화된다. 정화된 우수는 토양의 지하로도 흡수되지만 배수로(30)의 유입공(30a)을 통해 배수로(30)의 내부로도 유입된다.

한편, 계속된 강우로 인한 불어난 우수는 비점오염물질이 적게 함유되어 있다. 비점오염물질을 적게 함유하고 있는 우수는 정화처리시스템의 여재층을 지나지 않고 곧바로 배수공(32)으로 유입된다. 이는 강우가 계속되는 경우 정화처리시스템의 공동(50) 아래에서부터 우수가 불어나 역류하므로 우수가 정화처리시스템으로 유입되지 못하기 때문이다. 이와 같이, 정화처리시스템으로 유입되지 않고 배수공(32)으로 곧바로 유입되는 우수는 배수로(30)를 통해 공공수역으로 유도된다. 이들은 초기우수와는 달리 비점오염물이 함유되어 있지 않으므로, 별도로 정화처리할 필요가 없다.

즉, 본 발명의 정화처리시스템은 비점오염물질이 함유된 초기우수를 공동(50)으로 유도하여 여재층 및 식물(58)을 통해 정화처리한 다음 지하수로 유도하고, 이후 비점오염물질이 함유되지 않은 우수는 초기우수와는 달리 정화처리하지 않는다. 따라서, 정화처리되어 지하수로 유입되는 초기우수 이후의 우수는 계속된 강우로 공동(50) 내부에서 차올라서 곧바로 배수로(30)로 유입된다.

도 2 는 본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 2 는 앞서 설명한 실시예와는 인공여재를 사용한 것으로서, 제1여재층(52)은 모래, 제2여재층(54)은 자갈, 제3여재층(56)은 부직포 마지막으로 제4여재층(60)은 인공여재를 사용하였다.

인공여재로는 플라스틱류의 합성수지를 이용하였다. 즉, 본 발명에 따른 실시예는 자갈, 모래, 토양, 쇄석, 인공여재 등을 필요에 따라 용이하게 채용한다. 이러한 여재층의 선택 및 그 크기는 공동(50)의 크기와 함께 해당 지역의 강우량과 우수의 유입지역의 넓이 등을 고려하여 다양하게 선택하여 실시할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 정화처리시스템은 토양(20)과 대기 중의 비점오염물질을 다량 함유하고 있는 초기우수를 집중적으로 정화하고, 비점오염물질이 초기우수에 비해 적은 우수는 토양에서의 역류로 인해 자연적으로 공공수역으로 방류되는데, 강우 초기에는 공동(50) 내부의 여재층으로 초기우수가 바로 유입되지만, 강우가 계속되는 경우에는 공동(50) 아래의 토양(20)으로부터 우수가 역류하여 여재층 내부에 고이게 되므로 이후의 우수는 곧바로 공공수역으로 방류되기 때문이다.

결국, 비점오염물질을 다량 함유하고 있는 초기우수는 자연적으로 여재층과 식물에 의해 정화되지만, 비점오염물질을 함유하지 않는 우수는 초기 우수와 달리 곧바로 배수로(30)를 통해 공공수역으로 방류된다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 강우시 특히 초기우수시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있다.

또한, 강우시 초기우수에 포함된 비점오염물질을 정화하여 공공수역이나 지하수 등으로 흘려 보냄으로써 비점오염물질로 인한 수질오염의 방지를 통해 자연생태계를 보호할 수 있고, 최종소비자인 인간에게 까지 미치는 폐해를 보다 줄일 수 있다.

Claims (2)

1. 상기 배수공으로 유입되는 방향에 터파기되어 상기 토양으로부터 우수가 유입되는 공동;

   상기 공동에 도포되어 식재된 식물과 함께 비점오염물질이 함유된 초기우수를 정화한 후 지하수로 유도하는 여재층; 및

   상기 공동의 측부에 설치되어 상기 공동으로부터 유입되는 비점오염물질이 함유되지 않은 우수를 배수공을 통해 유입하여 공공수역으로 방류하는 배수로를 포함하여 이루어져,

   강우 초기의 상기 비점오염물질을 함유한 초기우수는 상기 여재층과 상기 식물을 통해 정화한 후 지하수로 방류하고, 계속된 강우로 상기 공동 아래로부터 역류되어 상기 공동을 넘친 상기 비점오염물질을 함유하지 않은 우수는 상기 배수공을 통해 상기 배수로로 유입되도록 한 것을 특징으로 하는 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 여재층은 모래, 토양, 자갈, 쇄석, 인공여재, 부직포를 단독 또는 혼재한 것을 특징으로 하는 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리시스템.