KR100271776B1 - 액체 불소 정량 투입 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반인의 충치 예방에 사용되는 액상의 불화규산(H₂SiF₆) 약품을 정수장의 원수에 일정 비율로 투입하기 위한 액체 불소 정량 투입 방법 및 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액체 불소 정량 투입 방법은, 여과 공정에서 정수지로 유동하는 원수의 유동라인 상에 상부가 개방된 소정 길이의 수로를 형성하고, 상기 수로 상에 상류층에서 하류층으로 유동하게 되는 원수의 유동량을 측정하는 단계와; 원수의 유동량 측정값 신호에 대응하여 불소화합물의 투입량을 연산하고, 이 값에 따른 소정의 불소화합물을 상기 원수의 유동라인 상에 투입함과 동시에 불소화합물의 투입량을 측정하는 단계와; 상기 정수지에 수용되는 원수 일정량을 샘플링하여 형성된 불소이온의 농도를 측정하는 단계; 및 상기 정수지의 불소이온 농도 측정값을 보완하여 상기 불소화합물 양을 조절하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

따라서, 본 발명에 의하면, 원수의 유동량과 정수지의 불소이온 농도의 실질적인 측정값을 기준하여 비교 보완함과 동시에 불소화합물의 투입량을 계속적으로 확인하며 요구되는 불소화합물을 투입하게 됨에 따라 정수지의 정수된 물은 정확한 농도의 불소이온이 함유된 상태를 이루게 되는 효과가 있다.

Description

액체 불소 정량 투입 방법 및 그 시스템

본 발명은 액체 불소 정량 투입 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반인의 충치 예방에 사용되는 액상의 불화규산(H₂SiF₆) 약품을 정수장의 원수에 일정 비율로 투입하기 위한 액체 불소 정량 투입 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 상수원의 원수에는 각종 부유 물질, 오니, 중금속 등의 오염원이 함유되어 있어 음용수로 사용하기 부적합한 상태로 존재하게 된다.

따라서, 음용수로 형성되기까지의 일반적인 과정을 살펴보면, 도1에 도시된 바와 같이, 유입되는 상수원의 원수에 대응하여 자연 침전 공정(1), 전 염소 소독 공정(2), 화학 처리 공정(3), 응집 공정(4), 침전 공정(5), 여과 공정(6) 및 후 화학 공정(7)을 순차적으로 수행하고, 이러한 공정을 마친 원수는 다시 정수지(8)에서 정수되어 음용수로 형성되며, 이어 송수탑, 배수탑 및 송수관을 통해 각 가정으로 공급되는 과정을 이룬다.

여기서, 국민의 충치 예방을 위한 불소화합물을 투입 과정은 상술한 후 화학 처리 공정에서 이루어진다.

이렇게 투입되는 불소화합물은, 물 속에서 불소이온(F-)으로 존재하며, 불화소다(NaF), 불화규산(H₂SiF₆), 불화규산소다(Na₂SiF₆)의 세 가지 종류가 대표적으로 사용되고 있다.

이들 불소화합물 중 불화소다와 불화규산소다는 백색 분말 또는 결정체를 이루는 고체 상태로 사용되고, 불화규산은 무색 투명한 액체 상태로 사용된다.

한편, 이러한 고체 또는 액체 상태의 불소화합물을 투입함에 있어서, 고체 상태인 불화소다와 불화규산소다의 투입 방식은, 원수의 유동량에 따른 단위 시간당 불화소다 또는 불화규산소다의 용적(Volume)량 비율로 투입하는 방법이 있고, 또 원수의 유동량에 따른 단위 시간당 불화소다 또는 불화규산소다의 중량 비율로 투입하는 방법이 사용된다.

그러나, 상술한 바와 같이, 고체 상태의 불소화합물을 단위 시간당 용적량 또는 중량의 비율로 투입하는 방법은, 원수의 유동량 변화에 대응하여 요구되는 불소이온의 비율을 형성하기 어렵고, 이들 고체 상태의 불소화합물을 투입함에 있어 작업자에 의해 이루어짐에 따라 작업자의 노동력과 그에 따른 비용이 증가되는 비경제적인 문제가 있었다.

또한, 불소화합물이 인체에 접촉될 경우 호흡기 질환 등 안전사고의 위험이 있으며, 불소화합물을 투입하는 각종 설비에 있어서도 강산성의 불소이온에 의해 부식을 포함한 설비의 수명이 단축되는 문제가 있었다.

한편, 상술한 문제점을 해결하기 위한 방편으로 불소화합물 중 불화규산 즉, 액상의 불소화합물을 투입하는 대한민국 공개특허공보 98-1863에 개시된 바 있다.

대한민국 공개특허공보 98-1863에 개시된 기술은 원수의 유동량에 따른 불소화합물의 투입량의 실험적 데이터를 기준으로 원수의 유동량을 측정하여 그 측정값에 대응하는 불소화합물의 일정량을 배출시키는 구성인 관계로 실질적인 정수지의 정수되는 물에 대응하여 정상적인 불소이온의 농도 비율을 기대하기 어려운 문제가 있었다.

또한, 상술한 실험적 데이터에 의존하여 설정된 불소화합물 양을 투입하는 것은, 대용량의 정수장에 있어서 불소이온 농도 비율의 실험적 데이터를 정확하게 설정하기 어렵고, 이때 과다한 불소이온이 투입될 경우 불소이온은 설비의 부식 및 인체에 유해한 요인으로 작용될 위험이 있으며, 불소이온이 다소 적은 용량으로 투입될 경우 그에 따른 효과를 기대하기 어려운 관계로 불필요한 경비로 소요될 우려가 있었다.

본 발명의 목적은, 원수의 유동량에 따른 적정 비율의 불소화합물을 투입함과 동시에 정수지의 불소이온 농도를 측정하여 불소이온 투입량을 조정 보완하도록 하여 정수장의 대형화에 관계없이 요구되는 불소이온 농도 비율을 형성하여 공급하도록 하고, 불소화합물의 투입에 있어서, 설비의 부식 및 인체의 손상을 포함한 각종 안전사고를 예방하도록 하는 액체 불소 정량 투입 방법 및 그 시스템을 제공함에 있다.

또한, 작업자의 노동력과 그에 따른 소요 경비의 감소 및 작업자의 안전사고를 미연에 방지하도록 하며, 내산성 재질의 사용으로 각 설비의 부식 및 그에 다른 손상을 방지하여 설비의 수명을 연장함과 동시에 불소화합물의 과다 투입 또는 과소 투입에 따른 불필요한 경비의 소요를 감소하도록 하는 액체 불소 정량 투입 방법 및 그 시스템을 제공함에 있다.

도1은 일반적인 음용수 형성 및 공급 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 불소 정량 투입 방법 및 그 시스템의 구성 및 동작 관계를 설명하기 위한 구성도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 액체 불소 정량 투입 시스템 12: 유량계

14: 제어부 16: 저장탱크

18: 저장조 20: 중량계

22: 감량계 24: 플로우미터

26: 샘플링펌프 28: 농도계

30: 모니터링부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체 불소 정량 투입 방법은, 여과 공정에서 정수지로 유동하는 원수의 유동라인 상에 상부가 개방된 소정 길이의 수로를 형성하고, 상기 수로 상에 상류층에서 하류층으로 유동하게 되는 원수의 유동량을 측정하는 단계와; 원수의 유동량 측정값 신호에 대응하여 불소화합물의 투입량을 연산하고, 이 값에 따른 소정의 불소화합물을 상기 원수의 유동라인 상에 투입함과 동시에 그 투입량을 측정하는 단계와; 상기 정수지에 수용되는 원수 일정량을 샘플링하여 형성된 불소이온의 농도를 측정하는 단계; 및 상기 정수지의 불소이온 농도 측정값을 보완하여 상기 불소화합물 양을 조절하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 원수의 유동라인 상에 불소화합물을 투입함과 동시에 불소화합물의 투입량을 측정하는 단계;에서 상기 불소화합물의 투입량 측정은, 상기 원수의 유동라인으로 연결되는 불소화합물의 벤트라인 상에 설치되는 불소화합물의 유동량을 측정하는 플로우미터의 측정값과 불소화합물의 유동에 따른 불소화합물 저장탱크의 감소된 중량을 측정하는 중량계를 측정값을 상호 보완적으로 병행하여 불소화합물의 투입량을 확인하도록 함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체 불소 정량 투입 시스템의 구성은, 여과된 원수가 정수지로 유동하는 유동라인 상에 상부가 개방되어 원수의 흐름이 상류층에서 하류층으로 유동하도록 형성된 소정 길이의 수로가 형성되고, 상기 수로 상에 원수의 유동에 따른 원수의 수위를 감지하는 유량계와; 불소화합물이 소정량 수용되는 불소화합물 저장조로부터 상기 원수 유동라인으로 연결되는 벤트라인 상에 설치되어 다이어 프램식 회전수 비율로 일정 양의 불소화합물을 상기 원수의 유동라인으로 공급하는 정량펌프와; 상기 불소화합물 저장조의 하부에 설치되어 불소화합물의 유동량에 따른 감소분을 측정하는 중량계와; 상기 정량펌프와 상기 원수 유동라인 사이의 상기 벤트라인 상에 설치되어 유동하는 불소화합물의 유동량을 측정하는 플로우미터와; 정수지에 수용되는 불소화합물이 함유된 원수를 정수하는 과정에서 일부 원수의 샘플을 추출하여 불소이온의 농도를 측정하는 농도계와; 상기 유량계와 상기 중량계와 상기 플로우미터 및 상기 농도계로부터 감지된 신호를 인가 받아 이것을 연산하여 상기 정량펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함한 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 제어부에는, 상기 제어부에 인가되는 각종 신호 및 상기 저장조의 불소화합물 잔류량과 상기 벤트라인 상에 설치되는 각종 밸브의 개폐 관계를 작업자가 확인하기 용이하도록 표시하는 모니터링부;가 더 구비되어 형성될 수 있다.

한편, 상기 유량계는, 상기 수로의 개방된 상부에 설치되어 일정한 유속으로 유동하는 원수의 수면에 대응하여 초음파를 발산함으로써 원수의 수면 높이를 감지하는 수단을 갖는 레벨센서로 형성하거나 부력을 이용하여 원수의 수면 높이를 감지하는 수단을 갖는 레벨센서로 형성함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 불소 정량 투입 방법 및 그 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 불소 정량 투입 방법 및 그 시스템의 구성 및 동작 관계를 설명하기 위한 구성도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액체 불소 정량 투입 시스템(10)은, 도2에 도시된 바와 같이, 여과 공정(6)을 통해 정수지(8)로 유동하는 원수의 유동라인(P1) 상에 상부가 개방되어 원수의 유동을 유도하는 소정 길이의 수로(9)가 형성되고, 이 수로(9) 상에는 원수의 유동량을 측정하기 위한 유량계(12)가 설치된다.

이렇게 설치되는 유량계(12)는, 수로(9)를 통해 정수지(8)로 유동하는 원수의 유동량을 정확하게 감지하기 위한 수단으로써, 상류층에서 하류층으로 유동하는 원수의 흐름에 대응하여 원수의 유속과 수로(9)의 규격을 대비하여 원수의 유동량을 측정하는 구성으로 이루어진다.

이러한 구성의 유량계(12)를 보다 상세히 설명하면, 일정 규격의 수로(9)를 통해 일정 속도로 유동하게 되는 원수의 수면에 대응하여 초음파를 발산함으로써 원수의 수위를 감지하는 수단으로 원수의 유동량을 감지하는 레벨센서로 구성되거나, 또는 수로(9)를 통해 유동하는 원수의 수면에 대응하여 부력으로 원수의 수위를 감지하는 수단으로 원수의 유동량을 감지하는 레벨센서로 구성될 수 있다.

한편, 상술한 유량계(12) 설치 위치에 연이은 원수의 유동라인(P1) 상에는, 유량계(12)의 감지된 측정값에 대응하여 액상의 불소화합물 즉, 불화규산을 일정 비율로 투입하기 위한 불소화합물의 벤트라인(P2)이 연결된다.

이러한 불소화합물 벤트라인(P2)은, 도2에 도시된 바와 같이, 그 일측 단부가 다량의 불소화합물이 수용되는 저장탱크(16)에 통상의 방법으로 연결되고, 이 저장탱크(16)에 연이은 각 갈래의 벤트라인(P2) 상에는 다시 비교적 소량의 불소화합물을 수용하도록 형성된 저장조(18)가 각각에 대응하여 설치된다.

또한, 이렇게 설치된 저장조(18)의 하측 부위에는 저장조(18)로부터 연이어 설치되는 벤트라인(P2)을 통해 배출되는 불소화합물이 감소분을 측정하기 위한 중량계(20)가 설치된다.

그리고, 각각의 저장조(18)의 내부에는, 저장조 내부의 불소화합물의 레벨을 측정하여 상술한 중량계(20)와 병행 또는 독립적으로 불소화합물의 감소분을 감지하도록 하는 감량계(21)가 별도의 구성으로 설치된다.

한편, 저장조(18)로부터 상술한 원수의 유동라인(P1)으로 이어지는 벤트라인(P2) 상에는, 다이어 프램식으로 회전수 비율로 불소화합물의 유동량을 조절하기 위한 정량펌프(22)가 설치된다.

또한, 이 정량펌프(22)의 후단에 연이은 벤트라인(P2) 상에는 다시 정량펌프(22)의 구동에 의해 벤트라인(P2)을 통해 유동하는 불소화합물의 유동량을 측정하는 플로우미터(24)가 설치된다.

따라서, 유동라인(P1)을 통해 원수가 유동하게 되면, 정량펌프(22)의 구동에 의한 불소화합물이 벤트라인(P2)을 통해 유동라인(P1)으로 투입되고, 이때 중량계(20)와 감량계(21) 및 플로우미터(24)에 의해 불소화합물의 투입량이 측정되는 구성을 이룬다.

한편, 정수지(8)에는, 상술한 바와 같이, 불소화합물이 함유된 원수가 수용되어 정수 과정을 수행하게 되고, 이때 정수지(8) 일측으로 연통하여 연결되는 배관(P3) 상에는 정수지(8)에 수용되는 원수의 일부를 추출하는 샘플링펌프(26)가 설치된다.

또한, 배관의 다른 단부는, 샘플링펌프(26)에 의해 추출되어 유동하게 되는 원수를 대상으로 함유된 불소이온의 농도 비율을 측정하는 농도계(28)가 설치된다.

여기서, 상술한 바와 같이, 원수의 유동량을 측정하는 유량계(12), 불소화합물의 투입량을 측정하는 중량계(20), 감량계(21), 플로우미터(24) 및 정수지(8)에 수용되는 원수에 대응하여 불소이온 농도 비율을 측정하는 농도계(28)는 각각의 측정값을 제어부(14)에 인가하도록 구성된다.

이때 제어부(14)는 인가되는 각 신호에 대응하여 정수지(8)에 수용되는 원수와 이 원수에 함유된 불소이온의 농도를 항시 일정 수준의 비율로 유지되도록 정량펌프(22)의 구동을 제어하게 된다.

한편, 제어부(14)는, 상술한 각 구성의 상태를 작업자로 하여금 용이하게 확인하도록 하는 모니터링부(30)와 연결되며, 이 모니터링부(30)에는 상술한 각 구성의 상태를 확인하여 선택적으로 제어가 가능하도록 하는 조작부(도면의 단순화를 위하여 생략함)을 포함한 구성으로 이루어진다.

이러한 구성에 따른 액체 불소 정량 투입 시스템(10)의 구동 관계를 살펴보면, 여과 공정(6)에서 유동라인(P1)을 통해 정수지(8)로 유동하는 원수는, 유동라인(P1) 상에 형성된 수로(9)를 통과하게 됨에 따라 수로(9) 상에 설치된 유량계(12)에 의해 그 유동량이 감지된다.

한편, 유량계(12)는 감지된 신호를 제어부(14)에 인가하게 되고, 제어부(14)는 이 신호를 바탕으로 정량펌프(22)의 구동을 제어함으로써 저장조(18)에서 상술한 원수의 유동라인(P1)으로 이어지는 벤트라인(P2)을 통해 액상의 불소화합물을 투입 공급하게 된다.

이때 제어부(14)는 불소화합물의 투입량을 중량계(20)와 감량계(21) 및 플로우미터(24)를 통해 적정 수준의 불소화합물의 투입량 및 불소화합물 투입 관계의 상태를 상호 보완적으로 확인하게 되고, 이렇게 확인된 상태 신호를 모니터링부(30)에 인가하여 작업자로 하여금 확인할 수 있도록 한다.

한편, 상술한 과정을 통해 유동라인(P1) 상에 소정의 불소화합물이 투입되어 유동하는 원수와 혼합되고, 이렇게 혼합된 원수는 유동라인(P1)을 통해 정수지(8)로 유동하게 된다.

이렇게 정수지(8)로 유동하여 수용되는 원수의 일부는 다시 샘플링펌프(26)에 의해 배관(P3)을 따라 농도계(28)로 유동하게 되고, 농도계(28)는 다시 원수에 함유된 불소이온의 농도 비율을 측정하여 그 신호를 제어부(14)에 인가하게 된다.

따라서, 제어부(14)는 농도계(28)의 측정값에 대응하여 상술한 정량펌프(22)의 구동 즉, 정량펌프(22)의 회전수에 따른 불소화합물의 투입량을 조절하게 되고, 이러한 과정의 연속되는 과정에서 정수지(8)의 원수에 함유되는 불소이온 농도 비율은 항시 일정하게 형성하게 된다.

한편, 저장탱크, 저장조, 감량계, 정량펌프, 플로우미터 및 벤트라인의 불소화합물과 접면하는 부위는 내산성 재질로 구성되거나, 또는 내산성 재질의 코팅층을 형성된 구성으로 이루어진다.

따라서, 본 발명에 의하면, 원수의 유동량과 정수지의 불소이온 농도의 실질적인 측정값을 기준하여 비교 보완함과 동시에 불소화합물의 투입량을 계속적으로 확인하며 요구되는 불소화합물을 투입하게 됨에 따라 정수지의 정수된 물은 정확한 농도의 불소이온이 함유된 상태를 이루게 되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 여과 공정에서 정수지로 유동하는 원수의 유동라인 상에 상부가 개방된 소정 길이의 수로를 형성하고, 상기 수로 상에 상류층에서 하류층으로 유동하게 되는 원수의 유동량을 측정하는 단계;

   원수의 유동량 측정값 신호에 대응하여 불소화합물의 투입량을 연산하고, 이 값에 따른 소정의 불소화합물을 상기 원수의 유동라인 상에 투입함과 동시에 그 투입량을 측정하는 단계;

   상기 정수지에 수용되는 원수 일정량을 샘플링하여 형성된 불소이온의 농도를 측정하는 단계; 및

   상기 정수지의 불소이온 농도 측정값을 보완하여 상기 불소화합물 양을 조절하는 단계;

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액체 불소 정량 투입 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 원수의 유동라인 상에 불소화합물을 투입함과 동시에 불소화합물의 투입량을 측정하는 단계;에서 상기 불소화합물의 투입량 측정은, 상기 원수의 유동라인으로 연결되는 불소화합물의 벤트라인 상에 설치되는 불소화합물의 유동량을 측정하는 플로우미터의 측정값과 불소화합물의 유동에 따른 불소화합물 저장탱크의 감소된 중량을 측정하는 중량계 측정값을 상호 보완적으로 병행하여 불소화합물의 투입량을 확인하여 불소화합물의 투입량 조절이 용이하도록 하는 것을 특징으로 하는 상기 액체 불소 정량 투입 방법.
3. 여과된 원수가 정수지로 유동하는 유동라인 상에 상부가 개방되어 원수의 흐름이 상류층에서 하류층으로 유동하도록 형성된 소정 길이의 수로가 형성되고, 상기 수로 상에 원수의 유동에 따른 원수의 수위를 감지하는 유량계;

   불소화합물이 소정량 수용되는 불소화합물 저장조로부터 상기 원수 유동라인으로 연결되는 벤트라인 상에 설치되어 다이어 프램식 회전수 비율로 일정 양의 불소화합물을 상기 원수의 유동라인으로 공급하는 정량펌프;

   상기 불소화합물 저장조의 하부에 설치되어 불소화합물의 유동량에 따른 감소분을 측정하는 중량계;

   상기 정량펌프와 상기 원수 유동라인 사이의 상기 벤트라인 상에 설치되어 유동하는 불소화합물의 유동량을 측정하는 플로우미터;

   정수지에 수용되는 불소화합물이 함유된 원수를 정수하는 과정에서 일부 원수의 샘플을 추출하여 불소이온의 농도를 측정하는 농도계;

   상기 유량계와 상기 중량계와 상기 플로우미터 및 상기 농도계로부터 감지된 신호를 인가 받아 이것을 연산하여 상기 정량펌프의 구동을 제어하는 제어부;

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액체 불소 정량 투입 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어부에는, 상기 제어부에 인가되는 각종 신호 및 상기 저장조의 불소화합물 잔류량과 상기 벤트라인 상에 설치되는 각종 밸브의 개폐 관계를 작업자가 확인하기 용이하도록 표시하는 모니터링부;가 더 구비됨을 특징으로 하는 상기 액체 불소 정량 투입 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 유량계는, 상기 수로의 개방된 상부에 설치되어 일정한 유속으로 유동하는 원수의 수면에 대응하여 초음파를 발산함으로써 원수의 수면 높이를 감지하는 수단을 갖는 레벨센서임을 특징으로 하는 상기 액체 불소 정량 투입 시스템.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 유량계는, 상기 수로 상에 설치되어 일정한 유속으로 유동하는 원수의 수면에 대응하여 부력으로 원수의 수면 높이를 감지하는 수단을 갖는 레벨센서임을 특징으로 하는 상기 액체 불소 정량 투입 시스템.