KR100829290B1 - 수중방류노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천 및 해양으로 하수를 방류함에 있어서, 방류되는 하수의 주변수와의 희석 효율을 증대시키기 위한 수중방류노즐에 관한 것으로서 구체적으로는,수중다공확산관에 소정의 간격으로 설치되어 있는 연직관에 결합되는 끼움부와, 끼움부로부터 유입되는 하수가 지나가기 위한 유입구와, 유입구와 연결되어 유입구로부터 유입된 하수가 방류되기 위한 방류구와, 유입구와 상기 방류구가 만나는 지점에서 하수의 흐름과 직각인 방향으로 설치되며, 수중의 물이 흡입되는 흡입구를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 수중방류노즐은, 다수의 흡입구를 설치하여 주변수를 수중 방류노즐의 내부로 끌어들여 하수를 주변수와 혼합된 상태로 방류함으로써 하수의 수중에서의 희석효율을 현저하게 증대시키는 효과가 있는 것이다.

유입구, 방류구, 흡입구, 교차부

Description

수중방류노즐{Underwater discharging nozzle}

도 1은 종래 기술에 따른 하수의 수중 방류시스템을 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 수중 방류 노즐의 일실시예를 도시한 절단 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 수중방류노즐의 도 2에서의 A-A' 방향으로의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 수중방류노즐의 다른 실시예에 대하여 도 2에서의 A-A' 방향으로의 단면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

수중방류노즐 : 100 연직관 : 102

수중다공확산관 : 104 도수관 : 106

하수처리장 : 108

유입단 : 10 방류단 : 20

끼움부 : 30 유입구 : 40

방류구 : 50 흡입구 : 60

교차부 : 70

본 발명은 발전소에서 발생하는 온배수나 하수처리장에서 발생되는 하수를 해양으로 방류하는 하수의 수중방류시스템에 사용되는 방류노즐에 관한 것이다.

발전소에서 배출되는 온배수나 하수처리장에서 방출되는 하수를 해양으로 방류하는 경우, 이러한 하수나 온배수가 해양 생태계에 미치는 악영향을 최소화시키기 위하여 방류수를 주변수와 급속하게 혼합시킴으로써 방류수의 수중 농도를 초기에 감소시킬 필요성이 있는 것이다.

해양으로 방류되는 방류수의 초기 희석을 효율적으로 성취하기 위해서 여러 개의 방류공을 가지는 수중다공확산관이 사용되고 있다.

종래 기술에 따른 해양방류 시스템을 도 1에 의해 간단히 설명하면 다음과 같다. 도 1에 도시한 바와 같이, 해양방류시스템은 수중다공확산관(104), 연직관(102), 방류노즐(100)로 구성되어 있다. 하수처리장(108)으로부터 방류되는 하수는 도수관(106)을 따라 수중다공확산관(104)을 통해 수중으로 방류된다.

수중다공확산관(104)에는 여러 개의 연직관(102)이 설치되어 있고, 연직관(102)에는 4 개의 방류노즐(100)이 설치되어 있다. 즉, 하수는 연직관(102)에 설치된 방류노즐(100)을 통해 수중으로 방류되는 것이다.

이러한 종래의 해양방류시스템은 하수의 희석 효율을 높이기 위해 연직관에 설치된 방류노즐의 수를 조절하거나, 그 위치를 변경하는 형태의 것으로서, 방류노 즐은 단순히 관의 형태를 취하고 있는 것이었다.

그러나, 이러한 종래의 방류시스템의 경우 희석 효율의 개선을 위해서 방류노즐의 개수 및 위치를 조절하는 것에 지나지 아니하는 것이므로, 주변수의 수중 조건에 의해 수동적인 희석 효과를 기대할 수 있을 뿐이었다.

따라서, 종래의 방류시스템은 목적하는 희석 효율을 달성하기 위해서는 방류노즐을 상당한 수심을 가지는 곳에 위치시키거나, 그 혼합시간에 상당한 시간이 요구되는 것이다.

이러한 방류시스템은, 방류노즐 인근에서 거의 희석이 되지 아니한 하수로 인하여 주변 환경에 오염문제를 일으키게 되는 문제점을 안고 있는 것이었다.

해양방류시스템의 희석 효율은 방류량, 방류 유속과 같은 하수의 방류조건과 주변수의 조류 방향, 유속 및 밀도 성층 과 같은 주변수의 수리적 조건에 따라 결정된다. 국내의 경우 방류노즐이 설치되는 수심이 비교적 얕기 때문에 방류노즐의 개수 및 위치의 조절만으로 요구되는 희석 효과를 달성하기 곤란한 문제점이 있었다.

수중으로 방류되는 하수의 희석거동은, 수중으로 방류되는 하수의 제트 흐름이 주변수를 끌어들이는 유입작용에 의하여 방류된 하수가 점차 주변수와 희석되는 것에 따른다. 따라서 하수의 희석 효율은 하수의 방류 속도 및 난류량 등에 의해 영향을 받게 된다.

그러나 방류되는 하수의 방류 속도 및 난류량을 증가시키는 것만으로는 충분한 희석 효율을 달성하기가 곤란한 것이었다.

따라서, 방류노즐 주변에서의 희석 효과를 증대시키기 위한 방류노즐의 개발이 절실히 요구되어져 왔다.

본 발명에 따른 수중방류노즐은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

하수의 흐름과 직각이 되도록 다수의 흡입구를 설치함으로써 주변수를 수중 방류노즐의 내부로 끌어들이고, 이로써 방류노즐의 내부에서 이미 하수가 주변수와 혼합된 상태로 방류단을 통해 방류되게 함으로써 하수의 수중에서의 희석효율을 증대시키는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 수중방류노즐은 하수가 통과하는 유입구 및 방류구의 형상을 각각 유입단 및 방류단으로부터 수중방류노즐의 중심부로 갈수록 좁아지게 함으로써 교차부에서의 유속을 증가시켜 주변수와의 압력 차이를 증가시키고, 이로써 주변수의 흡입량을 높여 하수의 희석효율을 극대화시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 수중방류노즐은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하수를 수중으로 방류하는 방류시스템에 사용되는 수중방류노즐에 있어서, 수중다공확산관에 소정의 간격으로 설치되어 있는 연직관에 결합되는 끼움부와, 끼움부로부터 유입되는 하수가 지나가기 위한 유입구와, 유입구와 연결되어 유입구로부터 유입된 하수가 방류되기 위한 방류구와, 유입구와 방류구가 만나는 지점에서 하수의 흐름과 수직인 방향으로 설치되며, 수중의 물이 흡입되는 흡입구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 수중방류노즐은 유입구 및 방류구가 유입단 및 방류단으로부터 멀어질수록 그 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 수중방류노즐을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 수중방류노즐은 흡입구가 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 수중 방류 노즐을 제공한다.

이하에서는 본 발명에 따른 수중방류노즐의 제조방법에 대한 일실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 수중 방류 노즐의 일실시예를 도시한 절단 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수중방류노즐의 도 2에서의 A-A' 방향으로의 단면도이다.

본 발명에 따른 수중방류노즐(100)은 전체적으로 원통의 형상을 가지고 있으며, 일방의 끝단에는 연직관(102)에 끼워져 결합되기 위한 끼움부(30)가 돌출 성형되어 있다.

유입단(10)은 끼움부(30)로부터 시작되며 하수가 연직관(102)으로부터 유입되는 구성에 해당한다. 유입단(10)으로 유입된 하수는 유입구(40)를 따라 방류구(50)를 지나 방류단(20) 방향으로 흘러나가게 된다. 이로써 하수가 수중으로 방 류되게 된다.

흡입구(60)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 4 개가 방사형으로 형성되어 있으며, 주변수를 교차부(70) 방향으로 흡입하는 작용을 한다. 흡입구(60)는 유입구(40)와 방류구(50)가 만나는 지점에 해당하는 교차부(70)로부터 형성되어 유입구(40) 및 방류구(50)에 직교하도록 형성되어 있다. 하수는 유입구(40)와 방류구(50)를 지나 수중으로 흘러나가게 되는데, 흡입구(60)는 유입구(40)와 방류구(50)가 만나는 교차부(70)에서 하수 흐름 방향에 직각인 방향으로 형성되어 있는 것이다.

본 발명에 따른 수중방류노즐(100)은 하수 등을 수중에 방류하기 위하여 수중에 설치되는 것이다. 하수는 유입단(10)으로 유입되어 유입구(40) 및 방류구(50)를 지나 방류단(20)을 통해 수중으로 방류된다. 이 경우 유입구(40) 및 방류구(50)를 통과하는 하수는 일정한 속도를 가지게 될 것이다.

결국, 교차부(70)에서는 수중방류노즐(100) 주변에 비하여 낮은 압력 상태가 되고, 이러한 압력의 차이로 인하여 수중방류노즐(100) 주변의 물이 교차부(70)로 흡입구(60)를 통하여 흡입되게 된다.

흡입구(60)를 통하여 흡입된 해수는 유입구(40)를 통과한 하수와 섞여 방류구(50)를 지나 방류단(20)을 통해 수중으로 방류된다. 종래의 하수 방류시스템은 방류하고자 하는 하수를 여러 개의 수중방류노즐(100)을 통하여 방류함으로써 하수의 수중에서의 희석효과를 증대시키기 위한 것이었다.

그러나, 본 발명에 따른 수중방류노즐(100)은 유입된 하수를 방류하기 전단 계에서 주변수를 끌어들여 하수와 혼합이 된 상태로 방류하기 때문에 하수의 수중에서D의 희석 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 수중방류노즐(100)은, 도 2에 도시한 바와 같이 유입구(40)와 방류구(50)가 각각 유입단(10) 및 방류단(20)으로부터 멀어질수록 그 직경이 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 유입구(40) 및 방류구(50)는 각각 유입단(10) 및 방류단(20)에서 최대 직경을 가지며, 교차부(70)에서 최소 직경을 가지게 형성되어 있는 것이다.

이러한 유입구(40) 및 방류구(50)의 형상은 하수가 방류노즐 내부를 흘러감에 있어서, 속도의 차이를 발생케 하는 작용을 한다. 즉, 흐름율(flow rate)이 일정한 경우 통로의 직경이 작아지게 되면, 유속은 증가하게 되기 때문이다.

유입구(40) 및 방류구(50)의 직경이 교차부(70) 지점에서 최소가 됨으로써 교차부(70) 부근에서 유속의 증가하게 되고, 이러한 유속의 증가는 방류노즐 주변과 더욱 큰 압력차를 유발하게 된다. 결국, 수중방류노즐(100)은 더 많은 주변수를 흡입하게 될 것이다.

따라서, 직경이 변화되게 형성된 유입구(40) 및 방류구(50)는 수중방류노즐(100) 내부에서 하수와 주변수와의 혼합 효과를 증가시켜 하수가 수중으로 방류되는 경우 그 희석 효과를 극대화시키는 작용을 한다. 또한, 본 발명에 따른 수중방류노즐(100)은 유입구(40) 및 방류구(50)의 직경을 각각 유입단(10) 및 방류단(20)에서 최대가 되게 함으로써 하수의 유입 및 방류를 원활하게 하는 효과가 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 수중방류노즐(100)의 다른 실시예에 대하여 도 2에서의 A-A' 방향으로의 단면도이다. 도 4에서 도시된 본 발명에 따른 수중방류노즐(100)의 다른 실시예는 흡입구(60)가 2 개 설치되어 있는 것이다.

본 발명에 따른 수중방류노즐(100)은 교차부(70)로부터 시작된 흡입구(60)가 복수 개 있는 것을 특징으로 한다. 흡입구(60)를 복수 개 설치하는 경우 단일의 흡입구(60)가 있는 경우보다 혼합 효율을 증대시킬 수 있을 것이다. 그러나, 너무 많은 수의 흡입구(60)를 설치하면 흡입력을 떨어뜨려 오히려 혼합 효율을 감소시킬 수 있을 것이다.

결국, 혼합 효율을 높이기 위해서는 흡입구(60)의 개수를 적절히 조절할 필요가 있는데, 수차례의 실험 결과에 따르면, 흡입구(60)의 개수는 2 ~ 4 개가 바람직하다. 한편, 흡입구(60)의 개수는 하수의 방류량 및 주변수의 수리적 조건에 의하여 얼마든지 변경이 가능한 것이며, 이러한 변형예 역시 본 발명의 기술적 요지를 구성하는 것이다.

도 2에서는 본 발명에 따른 수중방류노즐(100)을 원통형인 것으로 도시하고 있으나, 이는 본 발명의 일실시예를 도시한 것에 지나지 아니한다. 따라서, 본 발명에 따른 수중방류노즐(100)의 형상은 삼각기둥 및 사각기둥 등의 다양한 형태로 구성할 수도 있는 것이고, 이러한 변형은 본 발명에 따른 수중방류노즐(100)의 단순한 설계변경에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술적 범주에 속한다고 볼 것이다.

본 발명에 따른 수중방류노즐은, 하수의 흐름과 직각이 되도록 다수의 흡입 구를 설치함으로써 주변수를 수중방류노즐의 내부로 끌어들여 하수를 주변수와 혼합된 상태로 방류함으로써 하수의 수중에서의 희석효율을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 수중방류노즐은 하수가 통과하는 유입구 및 방류구의 형상을 각각 유입단 및 방류단으로부터 수중방류노즐의 중심부로 갈수록 좁아지게 함으로써 교차부에서의 유속을 증가시켜 주변수와의 압력 차이를 증가시키고, 이로써 주변수의 흡입량을 높여 하수의 희석효율을 극대화시키는 효과가 있는 것이다.

비록 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관하여 설명되었으나, 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 다양한 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 발명의 진정한 범위 내에서 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.

Claims (3)

1. 하수를 수중으로 방류하는 방류시스템에 사용되는 수중방류노즐에 있어서,

   수중다공확산관에 소정의 간격으로 설치되어 있는 연직관에 결합되는 끼움부;

   상기 끼움부로부터 유입되는 하수가 지나가기 위한 유입구;

   상기 유입구와 연결되어 상기 유입구로부터 유입된 하수가 방류되기 위한 방류구;

   상기 유입구와 상기 방류구가 만나는 지점에서 하수의 흐름과 직각인 방향으로 설치되며, 수중의 물이 흡입되는 흡입구를 포함하는 수중방류노즐.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유입구 및 상기 방류구는 유입단 및 방류단으로부터 멀어질수록 그 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 수중방류노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 흡입구는 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 수중방류노즐.

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