KR101300784B1

KR101300784B1 - 하천정화장치

Info

Publication number: KR101300784B1
Application number: KR1020110023757A
Authority: KR
Inventors: 박정규
Original assignee: 한국미니맥스 주식회사
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2013-08-29
Also published as: KR20120105975A

Abstract

본 발명은 토목,환경 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하천을 효율적으로 정화할 수 있는 하천정화장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하천(2)에 설치된 보(4)의 통수구(4a)로 통수되는 하천수(2a)를 정화할 수 있도록 설치되며, 상기 하천수(2a)가 사이클론 원리에 의해 오염원과 수체로 원심분리되는 본체(100); 및, 상기 본체(100)로부터 하천(2)으로 배출되는 오염원이 분리된 수체를 여과하도록 단면이 쐐기 형상으로 형성되고 소정간격으로 서로 평행하게 배열되며 상기 단면의 중심을 통과하는 축선이 경사지도록 배치된 복수의 웨지 와이어(212)로 이루어지는 스크린(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하천정화장치를 제시한다.

Description

하천정화장치{SEWAGE DISPOSAL FACILITIES FOR RIVER}

본 발명은 토목,환경 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하천을 효율적으로 정화할 수 있는 하천정화장치에 관한 것이다.

하천(2)은 강, 천 등을 포함하는 것으로서, 육지 표면에서 대체로 일정한 유로를 가지는 유수의 계통을 말한다.

이와 같은 하천(2)은 여러가지 기능을 위해 사용되고 있다.

즉, 물을 저장하여 농업용수 또는 공업용수로 이용하기 위하여 하천(2) 등의 수위를 높이고 필요한 수량을 확보(4)하기 위해 하천(2)을 가로질러 막는 횡단 구조물인 보(4)가 설치된다. 통상적으로 보(4)에는 소정 수위 이상의 하천수(2a)가 보(4)를 넘어 흘러갈 수 있도록, 하천수(2a)가 통수되는 통수구(4a)를 갖는다.

또한, 하천(2)으로 하수도(10)의 물이 배수되고 있다.

따라서, 하천(2)은 보(4)에 의한 저류, 하수도(10)로부터의 배수 등으로 인해 많은 오염원이 생길 수밖에 없다.

그러나, 하천(2)은 너무 방대하기 때문에 하천(2)을 전반적으로 정화처리하는 것은 현실적으로 불가능한 것으로 여기고 있으며, 하천수(2a)를 정화하더라도 그 유량이 너무 많아서 오염원을 걸러내는 스크린이 막히지 않도록 수시로 스크린을 세척, 교체해야되기 때문에, 그에 따른 관리 및 비용이 너무 많이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하천을 전반에 걸쳐 효율적으로 정화처리할 수 있으며, 관리가 용이한 하천정화장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 하천(2)에 설치된 보(4)의 통수구(4a)로 통수되는 하천수(2a)를 정화할 수 있도록 설치되며, 상기 하천수(2a)가 사이클론 원리에 의해 오염원과 수체로 원심분리되는 본체(100); 및, 상기 본체(100)로부터 하천(2)으로 배출되는 오염원이 분리된 수체를 여과하도록 단면이 쐐기 형상으로 형성되고 소정간격으로 서로 평행하게 배열되며 상기 단면의 중심을 통과하는 축선이 경사지도록 배치된 복수의 웨지 와이어(212)로 이루어지는 스크린(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하천정화장치를 제시한다.

상기 본체(100)의 상면에 상기 오염원이 분리된 수체가 배출되는 정화수 배출구(106)가 형성되며, 상기 스크린(200)은 상기 본체(100)의 정화수 배출구(106)에 설치될 수 있다.

상기 본체(100)에는 상기 오염원이 분리된 수체가 배출되는 정화수 배출구(106)가 상기 원심과 동심을 이루도록 상기 본체(100)의 상면 중앙에 형성되며; 상기 스크린(200)은 상기 원심과 동심을 이루도록 상기 본체(100)의 내부공간(102) 중앙에 설치되며 상기 본체(100)의 정화수 배출구(106)를 복개하는 통 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 스크린(200)의 통 형상은 상기 본체(100)의 내부공간(102)에 대응되게 형성될 수 있다.

상기 본체(100)의 유입구(104)는 상기 하천(2)의 상,하류 방향과 대응되도록 형성될 수 있다.

상기 보(4)의 통수구(4a)를 가로 막으며, 그 중간에 상기 본체(100)가 설치된 가물막이(150)를 더 포함할 수 있다.

상기 본체(100)의 하측부에는 상기 원심 분리된 오염원이 맨홀(310)로 배출될 수 있도록 오수통로(300)가 연결된 오수 배출구(108)가 형성될 수 있다.

상기 맨홀(310)은 하천(2) 주변에 설치되며, 상기 본체(100)로부터 오염원과 함께 배출되는 수체를 정화하여 정화된 수체를 상기 보(4)의 하류 측으로 방류하는 정화부를 가질 수 있다.

상기 보(4)의 통수구(4a)에는 상기 본체(100)의 정화수 배출구(106)를 통해 배출되는 하천수(2a)에 의해 수력발전을 할 수 있도록 수력발전기의 수차(500)가 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 하천정화장치는 보의 통수구를 통수하는 하천수를 정화하도록 설치됨에 따라, 하천을 전반에 걸쳐 효율적으로 정화처리할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 하천정화장치는 사이클론 원리에 의해 본체의 내부공간에 발생되는 회전 수류에 의해 스크린이 자동으로 세척될 수 있는바, 관리가 용이해질 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 하천에 보가 설치된 상태 모식도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3 이하는 본 발명에 따른 하천정화장치에 관한 것으로서,
도 3은 보의 통수구에 설치된 상태의 평면도.
도 4는 일 실시예에 따른 사시도.
도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도.
도 6은 도 4의 B-B선에 따른 단면도.
도 7은 도 5와 대응되는 도면으로서, 본 발명의 또 다른 실시 예.
도 8에서, (a)는 웨지 와이어 스크린의 전방에서 본 사시도이고, (b)는 이를 경사진 상방에서 본 사시도.
도 9는 웨지 와이어 스크린을 구성하는 웨지 와이어와 슬릿의 부분 확대 단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하천정화장치는 기본적으로, 하천(2)에 설치된 보(4)의 통수구(4a)로 통수되는 하천수(2a)를 정화할 수 있도록 설치되며, 하천수(2a)가 사이클론(cyclone) 원리에 의해 오염원과 수체로 원심 분리되는 본체(100); 및, 본체(100)로부터 하천(2)으로 배출되는 오염원이 분리된 수체를 여과하는 스크린(200)을 포함할 수 있다. 참고로, 도면의 '화살표 A'는 수체가 유입구(104)를 통해 유입되는 흐름, '화살표 B'는 사이클론 원리에 의한 회전수류의 흐름, '화살표 C'는 정화수 배출구(106)를 통해 배출되는 정화수의 흐름, '화살표 D'는 맨홀(310)로 배출되는 오수의 흐름을 나타낸다.

즉, 하천수(2a)는 보(4)의 통수구(4a)를 통해서만 상류에서 하류로 흐를 수 있는데, 스크린(200)이 설치된 본체(100)가 보(4)의 통수구(4a) 측에 설치됨에 따라 하천수(2a)가 전반적으로 본 발명에 따른 하천정화장치에 의해 정화처리될 수 있다. 또한, 보(4)의 통수구(4a)에서 하천수(2a)의 정화처리가 이루어짐에 따라 오염원이 보(4)를 기준으로 하류로 흘러가는 것이 저지될 수 있는바, 오염 확산이 방지될 수 있다.

이와 같은 본체(100)는 사이클론 원리에 의해 원심 분리가 이루어질 수 있도록, 다음과 같이 이루어질 수 있다.

즉, 사이클론 원리는 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 분리하는 것으로서, 이와 같은 본체(100)의 내부공간(102)은 원통부(102a)와 원통부(102a)의 하측으로 일체로 연장 형성된 원추부(102b)로 이루어지며, 상기한 선회류를 발생시키기 위해 하천수(2a)가 원통부(102a)에 접선방향으로 유입될 수 있도록 하천수(2a)가 유입되는 유입구(104)가 원통부(102a)에 연결되도록 형성되며, 본체(100)의 상면에 오염원이 분리된 수체가 하천(2)으로 배출되는 정화수 배출구(106)가 형성될 수 있다.

이것에 의해서, 하천수(2a)가 본체(100)의 유입구(104)를 통해 본체(100)의 내부공간(102)에 유입되면, 본체(100)의 내부공간(102)에 와류(渦流)가 생겨 하천수(2a)와 함께 유입된 크기·밀도가 큰 오염원은 원심력에 의해서 선회하면서 원추부(102b)에 침전되고, 오염원이 분리된 수체는 본체(100)의 내부공간(102)의 중심부에 모여서 상승 선회 와류를 형성하여 본체(100)의 정화수 배출구(106)를 통해 배출될 수 있다.

여기서, 하천수(2a)가 저항없이 원활하게 본체(100)의 내부공간(102)으로 유입될 수 있도록, 본체(100)의 유입구(104)는 하천(2)의 상,하류 방향과 대응되도록 형성될 수 있다. 즉, 본체(100)의 유입구(104)는 본체(100)의 외측으로 소정 길이 돌출된 파이프 구조를 이루어질 수 있으며, 본체(100)의 유입구(104)를 이루는 파이프가 하천(2)의 상,하류 방향과 대략 평행할 수 있다.

그리고, 본체(100)의 내부공간(102)의 중심부에 형성되는 상승 선회 와류에 의해 오염원이 분리된 수체가 바로 본체(100)의 정화수 배출구(106)를 통해 배출될 수 있도록, 본체(100)의 정화수 배출구(106)는 본체(100)의 상면 중앙에 상기한 원심과 동심을 이루도록 형성되는 것이 보다 바람직할 수 있다.

한편, 본체(100)의 하측부에는 원심 분리되어 침전된 오염원이 맨홀(310)로 배출될 수 있도록 오수통로(300)가 연결된 오수 배출구(108)가 형성됨에 따라, 본체(100) 내 오염원이 용이하게 처리될 수 있어, 관리 측면에서 유리할 수 있다. 본체(100)의 오수 배출구(108)는 특히 본체(100)의 원추부(102b)의 정점에 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

여기서, 맨홀(310)은 하천(2) 주변에 설치되며 본체(100)로부터 배출되는 오수를 정화하여 정화된 수체를 보(4)의 하류 측으로 방류하는 정화부를 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 본체(100)의 오수 배출구(108)를 통해 맨홀(310)로 하천수(2a)가 배출되더라도 맨홀(310)을 통해 다시 하천(2)으로 방류될 수 있는바, 하천수(2a) 부족 현상이 방지될 수 있다.

한편, 상기한 스크린(200)은 도 7에 도시된 바와 같이 판 구조로 형성되어, 본체(100)의 정화수 배출구(106)에 설치될 수 있다.

또는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 스크린(200)은 상기한 원심과 동심을 이루도록 본체(100)의 내부공간(102) 중앙에 설치되며 본체(100)의 정화수 배출구(106)를 복개하는 통 형상으로 이루어질 수 있다. 스크린(200)이 통 구조로 이루어짐에 따라, 스크린(200)과 본체(100) 사이에 링(ring) 형태의 통로가 형성됨에 따라 본체(100)의 내부공간(102)에서 하천수(2a)가 원심력에 의해 선회할 수 있도록 가이드를 해줄 수 있기 때문에, 본체(100)의 내부공간(102)에 회전수류가 충분히 형성될 수 있어, 원심 분리 작용효과를 증대시킬 수 있다는 이점도 함께 취할 수 있다. 또한, 스크린(200)에 의해 원심력에 의한 회전수류와 본체(100)의 내부공간(102) 중심에서 상승 선회하여 스크린(200)을 통해 배출되는 수체가 구획될 수 있기 때문에, 사이클론 원리에 따른 효과가 보다 증대될 수 있다. 또한, 스크린(200)이 통 구조로 이루어짐에 따라, 본체(100)의 내부공간(102)에 형성된 회전수류에 의해 스크린(200)이 닦여질 수 있는바, 스크린(200)이 자동으로 세척될 수 있어, 관리 측면에서 월등히 유리할 수 있다. 한편, 통 형상의 스크린(200)은 사이클론 원리에 따른 작용이 저해되지 않도록 본체(100)의 내부공간(102)에 대응되게 형성됨이 바람직할 수 있다.

이와 같은 스크린(200)은 철망과 같은 구조로 이루어질 수 있는데, 특히 단면이 쐐기 형상인 복수의 웨지 와이어를 상하방향으로 배열한 웨지 와이어 스크린(210)으로 이루어지는 것이 보다 바람직할 수 있다.

웨지 와이어 스크린(210)은, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같다.

웨지 와이어 스크린(210)은 단면이 쐐기 형상인 복수의 웨지 와이어(212)를 평행하게 배열하여 구성되고, 각 웨지 와이어(212) 사이에 10μm~lmm 정도의 미소한 슬릿(slit)(214)가 형성될 수 있다.

각 웨지 와이어(212)는 복수의 지지봉(216)에 점용접 등에 의해 고정될 수 있다. 또한, 각 웨지 와이어(212) 및 지지봉(216)은 스텐레스와 같은 내식성의 금속재료에 의해 제작될 수 있다. 이와 같은 웨지 와이어 스크린(210)에 형성되는 각 슬릿(214)는 10μm~lmm 정도의 고형물의 통과를 저지하여, 슬릿폭보다 작은 고형물을 포함한 액체만을 통과시킨다.

단면이 쐐기 형상인 웨지 와이어(212)는 소정간격으로, 서로 평행하게 배열되어 있고, 그 머리부(212a)의 면이 유입실측의 면의 일부를 형성할 수 있다. 그 머리부(212a)의 면으로부터 수직 방향으로 연장된 쐐기의 축선 S는, 화살표 L에 의해 도시된 상하방향의 선회류 방향의 하류 측에 경사지게 형성될 수 있다. 그리고, 선회류방향 L과 머리부(212a)의 면과의 각도(α)는 3도 ~ 8도, 통상 5도 정도로 설정될 수 있다. 이와 같이 각 웨지 와이어(212)의 축선 S가 경사지도록 형성하면, 도시된 바와 같이, 선회류의 상류측에 위치하는 머리부(212a)의 단부(212b)가 하류측에 위치하는 머리부(212a)의 단부(212c)보다 유입실(5)의 내측방향으로 돌출될 수 있다. 그 때문에 선회류가 각 웨지 와이어(212)의 돌출된 단부(212b)에 충돌하여, 코안다 효과(Coanda effect)에 의해 슬릿(214)에 효율적으로 끌어 들여질 수 있다. 따라서, 미크론 단위의 고형물을 분리하기 위하여 슬릿폭을 작게 하면 스크린(200)의 개구율이 매우 작아지지만, 코안다 효과에 의해 액체의 투과성이 향상되므로 스크린(200)의 개구율을 실질적으로 증대시키는 효과를 발휘할 수 있다.

이와 같이 액체의 투과성을 향상시키는 것이 가능하게 되면, 미세한 고형물을 분리하기 위해서 슬릿 간격을 지극히 작게 하더라도, 분리 처리 능력을 상당한 레벨로 유지할 수 있다.

한편, 스크린(200)이 설치된 본체(100)를 보(4)의 통수구(4a) 측에 설치할 때에는, 본체(100)가 직접 보(4)의 통수구(4a)를 가로막도록 설치될 수 있다. 또는, 상기한 사이클론 원리 등을 위해 본체(100)의 구조가 보(4)의 통수구(4a)를 막지 못하는 경우 등 여건이 여의치 않는 경우, 보(4)의 통수구(4a)를 가로막을 수 있는 가물막이(150)의 중간에 본체(100)가 설치될 수 있다. 가물막이(150)는 본체(100)의 구조, 보(4)의 통수구(4a)의 구조 등에 따라 다양한 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 보(4)의 통수구(4a)에는 본체(100)의 정화수 배출구(106)를 통해 배출되는 하천수(2a)에 의해 수력발전을 할 수 있도록 하천수(2a)에 의해 회전될 수 있는 수력발전기의 수차(500)가 설치될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

2; 하천 4; 보
4a; 통수구 100; 본체
102; 내부공간 104; 유입구
106; 정화수 배출구 108; 오수 배출구
200; 스크린 210; 웨지 와이어 스크린

Claims

하천(2)에 설치된 보(4)의 통수구(4a)로 통수되는 하천수(2a)를 정화할 수 있도록 설치되며, 상기 하천수(2a)가 사이클론 원리에 의해 오염원과 수체로 원심분리되는 본체(100); 및,
상기 본체(100)로부터 하천(2)으로 배출되는 오염원이 분리된 수체를 여과하도록 단면이 쐐기 형상으로 형성되고 소정간격으로 서로 평행하게 배열되며 상기 단면의 중심을 통과하는 축선이 경사지도록 배치된 복수의 웨지 와이어(212)로 이루어지며, 상기 본체로 하천수(2a)가 유입되는 방향과 나란한 방향으로 배치되는 스크린(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하천정화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(100)의 상면에 상기 오염원이 분리된 수체가 배출되는 정화수 배출구(106)가 형성되며,
상기 스크린(200)은 상기 본체(100)의 정화수 배출구(106)에 설치된 것을 특징으로 하는 하천정화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(100)에는 상기 오염원이 분리된 수체가 배출되는 정화수 배출구(106)가 상기 원심과 동심을 이루도록 상기 본체(100)의 상면 중앙에 형성되며;
상기 스크린(200)은 상기 원심과 동심을 이루도록 상기 본체(100)의 내부공간(102) 중앙에 설치되며 상기 본체(100)의 정화수 배출구(106)를 복개하는 통 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하천정화장치.
청구항 3에 있어서,
상기 스크린(200)의 통 형상은 상기 본체(100)의 내부공간(102)에 대응되게 형성된 것을 특징으로 하는 하천정화장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체(100)의 유입구(104)는 상기 하천(2)의 상,하류 방향과 대응되도록 형성된 것을 특징으로 하는 하천정화장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보(4)의 통수구(4a)를 가로 막으며, 그 중간에 상기 본체(100)가 설치된 가물막이(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하천정화장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체(100)의 하측부에는 상기 원심 분리된 오염원이 맨홀(310)로 배출될 수 있도록 오수통로(300)가 연결된 오수 배출구(108)가 형성된 것을 특징으로 하는 하천정화장치.
청구항 7에 있어서,
상기 맨홀(310)은 하천(2) 주변에 설치되며, 상기 본체(100)로부터 오염원과 함께 배출되는 수체를 정화하여 정화된 수체를 상기 보(4)의 하류 측으로 방류하는 정화부를 갖는 것을 특징으로 하는 하천정화장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보(4)의 통수구(4a)에는 상기 본체(100)의 정화수 배출구(106)를 통해 배출되는 하천수(2a)에 의해 수력발전을 할 수 있도록 수력발전기의 수차(500)가 설치된 것을 특징으로 하는 하천정화장치.