KR101052392B1 - 무동력 수평정 청소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간접취수 방식을 적용하는 대표적인 집수정으로 방사형 집수정에서 주 대수층에 설치된 수평정의 스크린 구간이 막히는 것을 방지할 수 있도록 무동력으로 청소할 수 있는 장치가 제공되는바, 간접취수방식의 집수정인 방사형 집수정 하부에 위치한 수평정 내부에 설치되어 수평정으로 유입되는 수압에 의해 회전하는 임펠러의 회전축에 부착된 청소용 브러시가 수평정 내부를 지속적으로 청소하여 오염물질의 부착으로 인한 막힘 현상을 방지할 수 있도록 한 것으로, 수평정(W')을 설치하면서 동시에 수평정 내부에 부착하여 수압에 의한 임펠러(I)의 회전을 이용하여 수평정 내부에 설치된 회전축(S)에 부착된 청소용 브러시(B)를 회전시켜 수평정 내부에 철, 망간 및 미생물 등에 의한 막힘 현상의 발생을 차단하여 수평정의 유지관리를 용이하게 할 수 있다.

강변여과, 집수정, 수평정, 철, 망간, 막힘, 회전, 수류

Description

무동력 수평정 청소장치 {Auto cleaning device of horizontal well}

본 발명은 무동력 수평정 청소장치에 관한 것으로, 상세히는 간접취수방식의 집수정인 방사형 집수정 하부에 위치한 수평정 내부에 설치되어 수평정으로 유입되는 수압에 의해 회전하는 임펠러의 회전축에 부착된 청소용 브러시가 수평정 내부를 지속적으로 청소하여 오염물질의 부착으로 인한 막힘 현상을 방지할 수 있도록 한 것이다.

최근 수자원의 수량과 수질의 문제가 국가적인 관심사로 대두되면서 양질의 수자원을 확보하기 위한 다양한 노력이 활발히 진행되고 있다. 특히 지하수/지표수의 연계 이용으로 그 활용성이 증대되는 간접취수방식 중에 하나인 강변여과(RBF ; RiverBank Filtration) 취수에 대한 관심이 고조되면서 이에 관한 많은 연구가 수행되고 있다. 현재 국내 취수 방식인 지표수 취수는 계절별 수량 및 수질의 변화와 각종 수질사고에 민감하다. 특히, 낙동강 페놀 오염사고로 인하여 수돗물에 대한 국민의 불안감이 가중되고 있어 강변여과수 등 취수원 다변화에 대한 사회적인 요구가 높다.

강변여과수의 경우 이러한 국내 상황이 반영되어 창원, 김해 등의 지자체에 서 강변여과수를 활용한 상수원 확보를 진행 및 상용화하고 있으며, 최근 한반도 대운하와 관련하여 원수 수질 악화를 방지하는 대안으로 강변여과 취수방식이 관심을 받고 있다. 강변여과수는 장시간 동안 강변의 대수층에 체류한 물을 취수하는 방식으로 안정적인 수질확보가 가능하며, 지표수의 수질 및 수량의 변화에 큰 영향을 받지 않는 장점이 있다.

취수에 필요한 시설은 대형 수직정, 방사형 집수정, 경사형 정호 등 다양하지만, 대용량의 원수를 취수하고 주변 대수층에 영향을 크게 미치지 않는 장점이 있는 방사형 집수정이 최근 주목받고 있다. 그러나 방사형 집수정의 경우 수평정의 청소가 어려운 단점이 있어, 장기간 사용시 막힘 현상이 발생하여 유지관리에 부담이 있다. 따라서 방사형집수정의 수평정의 막힘 현상을 제거하는 기술의 개발이 필수적이라 할 수 있다.

본 발명과 관련된 선행기술로 도 1에 도시된 특허 제0497815호는 지하수를 채수하는 관정(管井)의 세척장치로, 관정 내부로 공급되는 압축공기가 측방으로 배출됨과 동시에 와류를 생성하여 강력한 세척력에 의해 내벽에 고착된 오염물질이 말끔히 제거됨은 물론 막힌 암반공을 뚫어주며, 관정의 바닥면에 적재된 오수 및 슬러지 등을 양력을 이용하여 상부로 자동 흡입하여 외부로 완전하게 배출시킬 수 있도록 되어 있다.

또, 도 2에 도시된 특허 제0714431호는 브러쉬와 세척수에 의한 지하수 심정 청소 장치 및 방법에 관한 것으로, 지하수 심정 청소기에 회전 가능하게 연결되어 회전하며 그 내부를 통해 상기 지하수 심정 청소기에서 공급되는 세척수가 유동하는 세척수 공급파이프(25)와; 상기세척수 공급파이프의 하단부에 결합되며 내부가 중공인 원통의 몸체(21)를 갖는 청소수단(27)과; 상기 청소수단의 원통의 몸체 외주면에 결합되어 회전하면서 심정(1)의 내벽을 긁어 청소하는 브러쉬(22)와; 상기 청소수단의 원통의 청소수단 몸체(21)의 둘레부에 형성되어 상기 세척수 공급파이프를 통해 공급되는 세척수를 분사하는 다수의 분사 노즐(23)을 포함하여 구성된다.

도 3에 도시된 실용신안등록 제0425770호는 충적층에 관정을 설치시 진동에 의한 외부케이싱 인발로 인해 필터층과 스크린 슬롯 구경을 통과하여 관정 내부에 쌓이게 되는 미세 입자 상태의 모래나 점토를 효율적으로 제거하기 위한 것으로, 에어콤프레셔로부터 유도되는 가압공기를 이용하여 관정 내부에 쌓인 미세입자를 제거하도록 된 장치에 있어서, 상기 에어콤프레셔(20)에서 생성된 가압공기를 관정 내부에 공급하여 역 가압을 유도하기 위한 공기공급호스(30)와, 역 가압에 의해 발생하는 미세 입자를 관정 외부로 배출하기 위한 배출관(40)을 포함하여 이루어지는 것으로, 관정 내부의 지하수압과 역 가압이 가해진 배출관 내부의 압력차에 의해 관정 내부의 미세 입자가 지하수와 함께 배출관을 통해 외부로 배출된다.

도 4에 도시된 특허 제0790516호는 지하수 관정의 청소장치 및 그 방법에 관한 것으로, 청소 회전장치와 내부 청소장치를 이용하여 양수관의 내, 외부를 청소하고, 브러시와 청소 안내장치를 이용하여 관정 내의 이물질과 스케일 등을 고압공 기와 물을 혼합 분사하면서 제거하여 각종 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 지하수 관정의 청소장치 및 그 방법으로 로드 파이프(5)를 연결하는 부분에 설치하며 외측으로 브러시 모를 설치하고 연결구가 관통한 브러시(60)와; 상기 로드 파이프(5)의 상측에 연결하며 상측의 유압 모터로 회전하는 회전축을 연결한 유압 모터가 설치된 고정대에 가이드대를 연결하고, 가이드대에 설치한 안내 로울러가 사다리에 안내되어 이동하는 청소 안내장치(40)와; 상기 고정대에 견인 고리가 설치되어 크레인(10)에 연결되어 청소 안내장치(40)에 로드 파이프(5)를 연결하여 내부 관(4)의 내경을 청소함을 특징으로 하는 것이다.

한편, 상술한 바와 같은 종래의 기술들은 수직정의 막힘 현상을 제거하기 위한 것으로, 브러쉬의 구동 또는 약액의 주입, 공기 및 물의 분사 등의 원리를 활용한 것이 대부분으로 본원발명이 적용되는 방사형 집수정의 수평정에 직접 적용하기 어렵다. 또한, 수평정의 경우 방사형 집수정의 특성상 항상 수위 아래에 위치해 있으며, 밸브 등과 연결되어 있어 청소를 위한 분해가 어려워 청소장치를 투입하기 어려운 현실이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 방사형 집수정 내에 위치한 수평정 내부에 설치하여 수평정 내벽의 이물질을 제거하는 청소장치를 제공하되, 이 청소장치는 대수층에서 수평정으로 유입되는 수압에 의하여 구동되도록 함으로써 별도의 동력을 사용하지 않고 운용이 가능하도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 본 발명은 강변여과수 등 간접취수 방식에 사용되는 방사형 집수정의 수평정을 청소하기 위한 장치에 있어서, 상기 수평정 내부에는 수평정으로 유입되는 지하수의 수류에 의해 회전하는 임펠러가 설치되고, 이 임펠러의 회전축에는 수평정을 따라서 일정 간격으로 청소용 브러시가 부착되어 수평정 내벽에 달라붙은 이물질을 제거함으로써 수평정의 막힘을 방지할 수 있도록 한 무동력 수평정 청소장치를 제공한다.

본 발명의 설치에 의해 방사형 집수정을 설치하여 운영할 때, 철이나 망간 및 각종 오염물질에 의한 관정 막힘 현상을 제거하여 수평정의 정상적인 취수 효율을 유지할 수 있으며, 수평정의 청소를 위하여 장비 투입 등을 하지 않아도 되므로 단수 없는 방사형 집수정의 운영이 가능하며, 또한, 지하수의 수압(수류)을 이용한 무동력 장치이므로 청소를 위한 별도의 동력공급이 필요 없어 경제적인 운용이 가능한 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명이 설치되는 방사형 집수정을 도시한 것이고, 도 6은 본 발명이 설치된 수평정의 사시도이며, 도 7은 본 발명이 설치된 수평정의 단면도이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용되는 곳은 방사형 집수정(W)의 하부에 위치한 수평정(W')이다. 방사형 집수정(W)은 주 대수층에 수평정(W)의 팔을 뻗어 취수를 하는 시설이다.

본 발명이 설치되는 수평정(W')은 방사형 집수정(W)에서 주 대수층에 설치하여 가운데 집수정으로 원수를 취수하게 되는데, 설치 대상 대수층의 수리지질학적 특성에 따라 스크린 설치 및 케이싱 처리 등으로 다양하게 배치하며, 설치 길이와 각도를 달리할 수 있다.

상기 수평정(W')은 대수층과 직접 맞닿는 부분이므로 철, 망간 및 미생물 등 각종 막힘 현상이 발생하게 되며, 이에 의해 본 발명의 청소장치를 필요로 하게 된다.

본 발명의 청소장치는 임펠러와 회전축 및 청소용 브러시로 이루어져 있는 데, 먼저, 임펠러(I)는 도 6 및 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 수평정(W')과 집수정(W)이 만나는 부분에 설치하며, 이 임펠러(I)는 대수층으로부터 수평정(W')을 통하여 취수된 원수(지하수)의 압력에 의하여 회전하게 된다.

상기 임펠러(I)의 회전축(S)은 수평정의 중심부에 회전가능하게 지지되며, 이 회전축(S)은 수평정(W')의 전체길이에 대하여 연장형성되어 있다.

본 발명에서 상기 회전축(S)은 수평정(W')의 형태에 따라서 즉, 수평정의 스크린 구역에만 설치하는 것도 고려할 수 있다.

또, 상기 회전축(S)에는 청소용 브러시(B)가 길이방향을 따라서 연속적으로 설치되어 있는데, 이 브러시(B)는 임펠러(I)의 회전에 의해 회전축(S)이 회전되면서 수평정(W') 내벽에 달라붙은 이물질 즉, 수평정(W')의 스크린에 끼인 이물질을 닦아내게 됨으로써 수평정이 막히는 것을 방지할 수 있는 것이다.

상기 브러시(B)는 수평정(W') 내의 수류에 영향을 최소화 할 수 있도록 도면에 도시된 바와 같이 수평정(W')의 내벽 부분에만 나선상으로 밀착되어 회전되는 방식으로 제작하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명은 강변여과수를 취수하기 위하여 방사형 집수정(W)을 설치한 후 가동시키면 취수된 원수는 방사형 집수정(W)으로 유입되는데, 이때, 대수층에 설치된 수평정(W')을 통하여 유입된 물이 방사형 집수정(W)에 유입되면서 압력에 의하여 수평정(W') 내부에 부착된 임펠러(I)를 회전시킨다.

임펠러(I)가 회전하면 회전축(S)이 회전하면서 회전축(S)에 부착된 청소용 브러쉬(B)가 움직이며 수평정(W') 내부의 스크린을 청소하게 된다.

도면 중 부호 V는 수평정(W')의 선단에 부착된 밸브이고, 부호 A는 공기주입정, 부호 C는 콤프레셔, 부호 P는 공기공급관이다.

본 발명에서 상기 청소용 브러시(B)는 도면에 도시된 바와 같이 회전축(S)에 나선상으로 배치되어 수평정(W')을 통과하는 원수의 흐름에 지장을 초래하지 않도록 하는 것이 바람직하며, 이 청소용 브러시(B)의 소재로는 스테인리스 스틸로 이루어진 가느다란 철사나 합성수지로 제작함으로써 부식에 의한 문제가 발생하지 않도록 하며, 이 브러시의 형태는 다양하게 제작할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 관정세척장치의 예시도.

도 2는 종래기술에 의한 브러쉬와 세척수에 의한 심정 청소 장치 및 방법 모식도.

도 3은 종래의 역 가압에 의한 관정 내부의 미세입자 제거장치의 예시도,

도 4는 종래기술에 의한 지하수 관정의 청소장치 및 그 방법의 모식도.

도 5는 본 발명이 적용되는 강변여과수 방사형 집수정 및 수평정의 설치상태도,

도 6은 수평정의 내부에 설치된 청소장치의 사시도,

도 7은 청소장치가 설치된 수평정의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

W : 방사형 집수정

W' : 수평정

I : 임펠러

S : 회전축

A : 공기주입정

B : 청소용 브러시

C : 콤프레셔

P : 공기공급관

V : 밸브

Claims (3)

1. 상기 수평정(W') 내부에는 수평정(W')으로 유입되는 지하수의 수류에 의해 회전하는 임펠러(I)가 설치되고, 이 임펠러(I)의 회전축(S)에는 수평정(W')의 스크린구간을 따라서 수평정(W')의 내벽 부분에만 밀착되어 회전되는 나선상의 청소용 브러시(B)가 부착되어 수평정 내벽에 달라붙은 이물질을 제거하도록 된 것을 특징으로 하는 무동력 수평정 청소장치.
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