KR100330493B1 - 취수구의 수질 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 취수구 전단의 수처리 장치에 관한 것으로써 좀더 자세히는 취수시설의 전단에 응집제 분사장치, 혼화장치 및 가압수 분사장치를 설치하여 취수원수 내의 부유물질, 오염물질 등을 수면으로 부상시킴으로써 정수시설의 부하를 격감시키고, 소독약품의 사용을 줄일 수 있다.

Description

취수구의 수질 정화 장치{An Intake Water Purifying System}

본 발명은 취수구 전단의 수처리 장치에 관한 것으로써, 좀더 자세히는 취수시설의 전단에 응집제 분사장치, 혼화장치 및 가압수 분사장치를 설치하여 취수원수 내의 부유물질, 오염물질 등을 수면으로 부상시켜 제거함으로써 정수시설의 부하를 격감시키고, 소독약품의 사용을 줄일 수 있는 장치에 관한 것이다.

비료, 생활하수 등에 포함된 질소, 인 등의 영양염류에 의한 수질악화가 심각해지고 있다. 이로 인하여 강이나 호수, 해양에서는 녹조, 적조가 발생하여 생태계를 파괴하고 있다. 영양물질에 의하여 부영양화된 물은 조류의 번성을 야기시킨다. 조류가 수계 표면에 번성하면 광선의 투과를 막아 수중생물의 원활한 광합성을 막고, 수중의 산소용존률을 낮추어 수계의 자정능력을 상실하게 한다.

부영양화에 의해서 발생하는 녹조 및 적조는 수중에 산소공급을 차단하여 상수원지의 조류에 의한 이취미 문제가 발생하여 고도정수처리를 해야 하며, 과다한 염소 소독으로 맹독성 물질인 트리할로메탄(THM)이 형성될 수 있다.

특허공개 제85-1675호는 취수탑에서의 물의 낙하에너지를 이용하여 저수지의 컴프레서를 작동시킴으로써 공기를 폭기시키고 물을 대류시켜 저층수에 산소를 공급하여 수질을 정화시키는 장치에 관한 것이다. 그러나, 이 기술은 폭기로써 산소를 공급하여 물의 자정작용을 원활히 하는 것일 뿐 자정작용에 의해 제거될 수 없는 고농도의 영양물질이나 다량의 조류를 제거하기에는 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하려는 것으로서, 취수장 또는 취수구의 전단에서 수질을 정화시켜 줌으로써 정수처리의 부하를 줄이고 효율성을 높이려는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 대단위 토목공사를 필요로 하지 않고 비교적 간단히 설치할 수 있는 수질정화장치를 제공하려는 것이다.

도 1은 본 발명 장치의 일 실시예를 도시한 개념도.

도 2는 종래기술을 도시한 것.

* 도면 부호의 간단한 설명 *

11: 취수탑 12: 취수관

13: 구조물 20: 약품탱크

21: 약품펌프 22: 약품 분사장치

23: 고압수 분사장치 30: 가압펌프

31: 컴프레서 32: 가압탱크

33: 가압수 분사장치 40: 스컴수거장치

41: 탈수장치

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 취수구의 전단에 수면으로부터 1∼5m정도 아래쪽 수중에 위치하도록 수중 구조물을 설치하되 구조물의 상류쪽에는 응집약품을 분사시키는 약품분사장치, 응집약품과 피처리수를 교반시키는 교반장치 또는 고압수 분사장치를 설치하고 하류쪽 즉, 취수구와 가까운 쪽으로는 용존공기를 함유하는 가압수 분사장치를 설치한다. 또한, 스컴수거장치 및 탈수장치가 설치된다.

본 발명의 장치에 대하여 좀더 자세히 설명한다. 즉, 본 발명의 장치는 응집약품을 저장하는 약품탱크(20), 응집약품을 약품분사장치로 공급하는 약품펌프 (21), 피처리수('처리대상수'와 동일한 의미로 사용함) 또는 처리수의 일부를 가압탱크로 공급하는 가압펌프(30), 가압탱크에 압축된 공기를 공급하는 컴프레서(31), 가압펌프에 의하여 공급된 물과 컴프레서에 의해 압축된 공기를 혼합, 용해시키고 용존공기를 함유하는 가압수를 저장하는 가압탱크(32), 피처리수에 응집제를 분사하는 약품분사장치(22), 응집제와 부유물질을 혼합시켜주기 위한 교반장치 또는 고압수 분사장치(23), 공기가 용존된 가압수를 토출시키는 가압수 분사장치(33), 스컴의 확산을 방지하는 안내 플로트, 스컴을 흡입하는 스컴흡입장치 또는 스크레이퍼 등의 스컴수거장치(40), 물을 함유하는 스컴을 탈수시키는 탈수장치(41)로 구성되어 있다.

본 발명 장치의 구성과 작용을 도면을 참조하여 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

전원 및 약품탱크, 약품펌프, 가압탱크, 가압펌프, 컴프레서를 하안 또는 취수탑 등 구조물에 위치시키고, 수중 구조물, 바람직하게는 파이프로 된 구조물을 설치한다. 구조물은 취수장의 형태에 따라 양안을 가로질러 위치시키거나 또는 부표를 이용하거나 취수탑(11)에 고정시켜 취수구의 전단에 위치시킨다. 구조물(13)에는 약품분사장치, 고압수 분사장치 또는 교반장치, 가압수 분사장치를 설치한다. 취수탑 전단으로 안내 플로트를 설치하며, 안내 플로트로부터 연장되게 스컴수거장치 및 탈수장치가 설치된다.

취수구로 유입되는 상수원수 중의 크기가 큰 부유물질은 먼저 스크린에 의해 걸러진다. 상수원수의 부유물질 및 영양물질은 응집제 분사장치에 의하여 공급되는 응집제와 반응하여 플록을 형성한다. 응집제의 주입은 약품탱크(20)로부터 약품펌프(21)를 이용하여 약품분사장치(22)에서 응집제를 공급한다.

교반장치(23)는 피처리수 내의 부유물질이 응집제와 원활히 혼화되도록 하는 역할을 한다. 교반장치 대신 고압수 분사장치를 이용할 수 있으며, 고압수 분사장치는 가압탱크로부터 공급된 공기가 용존되어 있는 가압수를 분사시키거나 컴프레서 또는 별도의 수중펌프에 의하여 피처리수를 고압으로 분사시킨다.

고압수 분사장치는 약품 분사장치와 별도로 존재할 수도 있으나, 하나의 분사장치를 통해서 동시에 고압수와 응집약품을 분사시킬 수 있다.

이와 같이, 고압수의 압력 또는 교반장치에 의하여 응집제와 급속혼화된 피처리수는 취수구로의 원수 유입에 따른 물의 흐름에 의하여 자연적으로 완속교반되어 플록을 성장시키게 된다.

응집제 분사에 의하여 형성되고 물의 흐름에 의하여 성장된 플록은 가압수 분사장치(33)에서 분사되는 가압수에 의하여 생성되는 10∼100㎛ 가량의 미세 공기방울의 표면에 부착되어 수면 위로 부상하게 된다. 즉, 가압탱크(32)에 피처리수 또는 처리수의 일부를 가압펌프(30)를 통해 주입한 후 컴프레서(31)를 이용하여 물을 1기압 이상의 압력, 바람직하게는 4∼7기압으로 가압하여 수중에 용존공기를 충분히 포화시킨다. 그 후 가압수 분사장치(33)를 통하여 상기 용존공기가 포화된 가압수를 공급함으로써 미세공기방울을 발생시킨다. 즉, 가압수에 용존되어 있던 공기는 수중의 대기압 하로 급격히 방출됨으로써 미세한 공기방울을 형성하여 수중의 플록, 부유물질, 조류 등을 부착하고 수면 위로 떠오르게 된다.

수면으로 부상된 스컴(이하 본 명세서에서 '스컴'이라 함은 수면으로 부상된 조류, 부유물질, 오염물질 등을 통칭하는 의미로 사용됨)은 스컴수거장치(40)에 의해서 수집되어 탈수장치(41)에 의해서 탈수된 후 피처리수계로 환원된다.

피처리수의 수면으로 부상한 스컴은 물의 흐름에 따라 취수구측에서 스컴의 확산을 방지하는 안내 플로트에 의해 모아지고 스컴수거장치에 의해 수거되어 탈수장치에 의해서 고액분리된 후 처리된다.

상기의 실시예의 고정식 취수탑 외에도 가동식 취수탑의 경우에는 상기 실시예의 구조를 응용하여 취수탑의 주위로 응집제 분사장치, 교반장치 또는 고압수 분사장치, 가압수 분사장치를 설치함으로써 상수원수의 수질을 현저히 개선시킬 수있다. 또한, 취수문의 구조에도 본 발명을 이용할 수 있다.

상기 본 발명의 장치에는 수질감지 센서와 약품주입량 제어장치를 부가하여 더욱 효과적으로 수질을 정화시킬 수 있다.

약품주입량 제어장치는 조류, 콜로이드성 입자 등의 부유물질 및 질소, 인 등의 영양물질을 포함하고 있는 유입수의 수질 또는 응집제 처리수의 수질을 수질감지센서로 측정하여 응집약품의 주입량을 결정하는 기능을 수행한다. 약품주입량 제어장치는 수질감지센서에 의해 측정된 유입수의 탁도, 알칼리도, 수온 및 pH 등을 독립변수로 하고, 응집약품 주입량을 종속변수로 하였다.

유입수의 탁도 및 알칼리도는 응집제 주입량과 양의 상관관계를 나타낸다. 즉, 탁도와 알칼리도가 높은 경우에는 응집제 주입량이 많아지게 된다. 이와 반대로 유입수의 수온 및 pH는 응집제 주입량과 음의 상관관계를 가진다. 다시 말하여, 유입수의 수온이 낮거나 pH가 낮은 경우에는 응집제 주입량이 많아지고, 수온이 높거나 pH가 높은 경우에는 주입되는 응집제 양이 적어진다.

약품주입량 제어장치의 다른 예로서는 응집약품 처리수의 제타전위 또는 스트림 커런트(Stream Current)를 측정하여 이를 독립변수로 하고, 이 독립변수의 변화에 따라 종속변수인 응집약품의 주입량을 결정할 수 있다.

또 다른 예로서 상기 유입수의 수질에 따라 약품주입량을 제어하는 피이드 포워드 제어방식과, 응집약품 처리수의 제타전위 또는 스트림 커런트에 따라 약품 주입량을 결정하는 피이드백 제어방식을 조합하여 최적의 약품 주입량을 결정할 수 있다.

약품펌프는 상기 약품주입량 제어장치에 의하여 결정된 약품주입량에 따라 급속혼화조에 유기응집제 또는 무기응집제 등의 약품을 최적량 주입함으로써 응집제의 과다 또는 과소에 따른 응집효율의 저하를 막을 수 있다.

또한, 본 발명의 장치에는 미세기포의 표면에 부착되어 수면으로 부상되어 제거되는 부유물질 즉, 스컴의 처리과정에 있어서 부유물질의 밀도를 측정하여 밀도가 높은 경우에는 스컴을 수거하는 스크레이퍼의 구동속도를 높이고, 부유물질의 밀도가 낮은 경우에는 구동속도를 낮춤으로써 농축된 상태의 부유물질을 처리할 수 있게 하는 스크레이퍼 제어장치를 부가할 수 있다.

종래 가압부상법에서 일반적으로 채택되던 스컴 처리장치는 스컴의 농도나 양에 관계없이 일정한 구동속도로 작동한다. 그리하여 대량으로 스컴이 형성되는 경우에는 완벽한 처리를 할 수 없으며, 스컴의 농도가 낮은 경우에는 수분이 많이 포함된 상태로 처리하게 되어 후속공정인 탈수장치의 효율성이 떨어진다.

그리하여, 본 발명에서는 스컴회수장치의 한 예로서 상층으로 떠오른 스컴의 농도를 측정하는 부유물질 밀도 센서와 측정된 값을 독립변수로 하고 스크레이퍼의 구동속도를 종속변수로 하는 스크레이퍼 제어장치 및 스크레이퍼를 채택하였다. 본 발명의 스크레이퍼 제어장치는 스크레이퍼와 연계되어 있으며, 수온변화에 따른 조류의 대량 발생 및 폭우로 인한 부유물질의 대량 유입과 같은 상황변화에 적절히 대처할 수 있다. 또한, 부상되는 부유물질의 양이 적은 경우에는 스크레이퍼의 구동속도를 낮춤으로써 탈수장치의 부하를 줄여준다.

본 발명은 취수구의 전단에서 상수원수에 포함된 부유물질과 질소, 인 등의 영양물질, 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명은 또한 상수원수의 수질을 정화하여 고도정수처리가 필요 없으므로 정수장의 부하를 크게 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 상수의 이취미의 원인물질인 조류 등을 제거함으로써 염소의 과다한 사용이 필요하지 않게 되어 트리할로메탄과 같은 유독물질의 음용을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 응집약품을 저장하는 약품탱크, 응집약품을 약품분사장치로 공급하는 약품펌프, 피처리수 또는 처리수를 가압탱크로 공급하는 가압펌프, 가압탱크에 압축된 공기를 공급하는 컴프레서, 가압펌프에 의하여 공급된 물과 컴프레서에 의해 압축된 공기를 혼합, 용해시킨 가압수를 저장하는 가압탱크를 하안 또는 취수 구조물에 위치시키고,

   수중 구조물로서 피처리수에 응집제를 분사하는 약품 분사장치, 응집제와 부유물질을 혼합시켜주기 위한 교반장치 또는 고압수 분사장치, 공기가 용존된 가압수를 토출시키는 가압수 분사장치를 설치하며,

   스컴수거장치, 탈수장치를 취수구 측에 설치하여 구성된 취수구의 수질정화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 약품펌프에는 유입수의 수질 변화를 감지하는 수질감지센서, 센서에 의해 감지된 수질에 따라 응집약품 주입량을 제어하는 약품주입량 제어장치를 부가하는 것을 특징으로 하는 취수구의 수질정화장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 스컴 수거장치는 부상된 부유물질의 고형분 함량을 감지하는 부유물질 밀도 센서, 고형분 함량에 따라 스크레이퍼 구동 속도를 조절하는 스크레이퍼 제어장치 및 부상된 스컴을 수거하는 스크레이퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 취수구의 수질정화장치.