KR101914767B1

KR101914767B1 - 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치

Info

Publication number: KR101914767B1
Application number: KR1020170068482A
Authority: KR
Inventors: 송양석; 박용훈; 나용
Original assignee: 광주광역시
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-11-05

Abstract

본 발명은 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혼화지로 유입되는 원수 위에서 응집약품을 낙하시키는 종래의 주입방법과 달리 정수장의 유지용수의 수압을 이용하여 응집약품을 착수정의 수중에서 가압하여 분사시킴으로써 응집약품의 불균일한 주입을 막고 응집약품과 원수의 혼화속도를 높여 응집효율 향상 및 약품비용을 절감할 수 있는 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치에 관한 것이다.

Description

정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치{coagulant injection device of purification plant}

하천 표류수나 호소의 물을 원수로 하여 사용목적에 적합하도록 수질을 개선하는 정수 처리는 일반적으로 공공수도의 경우 크게 취수, 도수, 정수, 송수, 배수 및 급수 등의 과정으로 이루어진다.

최초 취수된 원수는 도수 과정에서 소독력을 확보하기 위하여 염소 처리되고, 이후, 유량 조절 기능을 하는 착수정을 거쳐서, 응집 약품이 주입되고 급속 교반이 이루어지는 혼화지로 유입된다. 이어서, 혼화지에서 발생한 미세 플록을 침전이 용이하도록 크게 성장시키는 응집지를 거친 후, 상기 성장된 응집 플록을 침전시키는 침전지를 거친다. 다음으로, 침전지에서 침전되지 않은 불순물이 걸러지는 여과지를 거친 후, 염소 소독에 의해 각종 병원성 미생물이 불활성화되는 정수지를 거치게 된다.

이와 같은 정수 과정에서 특히 혼화 및 응집 단계는 응집 약품 주입, 급속 혼화 및 응집 과정으로 이루어지며, 응집 약품의 주입 제어와 혼화 및 응집 효율에 의하여 전반적인 정수효율이 결정된다.

원수를 정수 처리하기 위하여 주입하는 응집약품은 도 1 및 도 2에 나타낸 응집약품 주입장치를 이용하여 투입한다. 이러한 종래의 방법을 살펴보면, 약품저장탱크(10)로부터 유입되는 응집약품을 디퍼식(dipper type) 약품주입기(12)를 이용하여 분배조(14)로 공급하고, 분배조(14)에서 분배되어 약품공급관(16)을 통하여 공급되는 응집약품은 혼화지로 유입되는 원수의 표면에 떨어뜨려진다.

상기와 같이 이루어지는 종래의 응집약품 주입장치는 원수의 표면에 액체의 응집약품을 떨어뜨리는 방식이므로 응집약품의 혼화효과가 낮고 비효율적이며, 원수와 응집약품이 골고루 혼화되지 않으므로 약품의 주입량이 많아 액체약품의 소모가 많다.

또한, 응집약품공급관(16)은 일측면에 형성된 다수의 배출구(17)를 통해 원액의 응집약품이 배출되는 구조여서 정수량이 적어지면 응집약품공급관(16)으로 공급되는 응집약품 유입량도 줄어들고, 이 경우 각 배출구의 위치에 따라 배출되는 응집약품량의 편차가 생겨 약품이 편중 주입되는 현상이 발생한다.

삭제

대한민국 등록특허 제10-0336865호: 정수장용 액체약품 자동혼화 주입시스템

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 혼화지로 유입되는 원수 위에서 응집약품을 낙하시키는 종래의 주입방법과 달리 정수장의 유지용수를 이용하여 응집약품을 희석하고 착수정의 수중에서 가압하여 분사시킴으로써 응집약품의 불균일한 주입을 막고 응집약품과 원수의 혼화속도를 높여 응집효율 향상 및 약품비용을 절감할 수 있는 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치는 착수정의 원수에 응집약품을 주입하는 정수장의 응집약품 주입장치에 있어서, 응집약품탱크와 연결되어 응집약품 원액을 일정량 배출시키는 약품투입기와; 상기 약품투입기와 이송관으로 연결되어 상기 응집약품 원액이 일측으로 유입되고 타측으로는 정수장의 유지용수가 유입되는 이젝터와; 상기 이젝터와 연결되어 상기 유지용수와 혼합되어 희석된 응집약품을 상기 착수정의 수중으로 분사하기 위한 수중분사부와; 상기 착수정의 수위에 따라 상기 수중분사부의 높이를 조절하기 위한 높이가변수단;을 구비한다.

상기 수중분사부는 상기 이젝터와 연결되어 상기 착수정의 내부로 연장되는 연결관과, 상기 연결관과 연결되어 상기 연결관을 통해 내부로 유입되는 응집약품을 수중으로 분사하며 상기 높이가변수단에 의해 상하로 이동 가능하며 승강디퓨져를 구비한다.

상기 승강디퓨져는 상기 연결관과 연결되어 좌우로 길게 설치되며 분사홀들이 형성된 상부파이프와, 상기 상부파이프의 하방에 배치되며 상기 상부파이프와 나란하게 설치되며 분사홀들이 형성된 하부파이프와, 상기 상부파이프와 상기 하부파이프 사이에 다수가 일정 간격으로 설치되어 상기 상부파이프로 유입된 응집약품을 다수의 경로로 분산시켜 상기 하부파이프로 유입시키는 분배관들을 구비한다.

상기 높이가변수단은 상기 착수정에 상하로 길게 설치되는 한쌍의 가이드봉과, 상기 승강디퓨져의 좌우 양측에 각각 형성되어 상기 가이드봉에 슬라이딩이동 가능하게 결합되는 슬라이더와, 상기 승강디퓨져와 연결되어 상기 승강디퓨져를 상하로 이동시키는 상하이동부를 구비한다.

상기 이송관을 따라 흐르는 상기 응집약품 원액의 이동을 관찰하기 위한 감시수단;을 더 구비한다.

상기 감시수단은 상기 이송관에 설치되어 상기 이송관을 따라 흐르는 상기 응집약품 원액의 흐름을 변화시켜 상기 응집약품 원액의 이동에 대한 시각적 식별력을 향상시키는 식별부재와, 상기 이송관의 주위에 설치되어 상기 식별부재를 실시간으로 촬영하는 카메라부를 구비한다.

상기 식별부재는 상기 이송관의 관로를 가로지르도록 설치되는 판상의 바리케이드와, 상기 바리케이드 상부에 V형 홈으로 형성되어 상기 응집약품 원액이 통과되는 노치부를 구비한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 혼화지로 유입되는 원수 위에서 응집약품을 낙하시키는 종래의 주입방법과 달리 정수장의 유지용수를 이용하여 응집약품을 희석시켜 착수정의 수중에서 가압하여 분사시킨다.

본 발명은 수중에서 응집약품을 가압하여 분사시키므로 응집약품의 불균일한 주입을 막을 수 있으며 응집약품과 원수의 혼화속도를 높여 응집효율 향상 및 약품비용을 절감할 수 있다. 이에 따라 저비용 고품질의 수돗물을 생산할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 응집약품 주입장치의 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 약품주입공급관을 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 응집약품 주입장치의 구성도이고,
도 4는 도 3에 적용된 응집약품 주입장치의 요부를 발췌한 사시도이고,
도 5는 도 4의 측면도이고,
도 6은 도 3에 적용된 응집약품 주입장치의 다른 요부를 발췌한 사시도이고,
도 7은 유체해석프로그램을 이용하여 착수정 내에서 원수의 흐름을 보여주는 유체해석사진이다.

이하, 본 발명의 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치는 착수정(30)으로 유입된 원수에 응집약품을 주입하기 위한 것이다.

원수를 정화처리하기 위해 취수된 원수는 원수유입관(31)을 통해 착수정(30)으로 유입된다. 착수정(30)으로 유입된 원수는 약품과 혼합되어 혼화지를 거쳐 응집지로 이동한다.

착수정(30)의 전면에는 원수가 유입되는 유입관(31)이 설치되고, 착수정(30)의 후면에는 원수가 배출되는 유출관(39)이 설치된다. 착수정(30)은 내부에 월류벽(35)이 설치된다. 월류벽(35)은 착수정(30)의 내부공간을 가로지르도록 설치된다. 따라서 월류벽(35)에 의해 착수정(30)은 2개의 공간으로 분할된다. 원수가 유입되는 방향을 전면, 원수가 유출되는 방향을 후면이라고 하면 월류벽(35)의 전방에 위치한 착수정 공간을 착수정 전단부(32)라 하고, 월류벽(35)의 후방에 위치한 착수정 공간을 착수정 후단부(37)라 한다.

도시된 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치는 응집약품탱크(40)와 연결되어 응집약품 원액을 일정량 배출시키는 약품투입기(43)와, 약품투입기(43)와 이송관(50)으로 연결되는 이젝터(45)와, 이젝터(45)와 연결되어 유지용수와 혼합되어 희석된 응집약품을 착수정(30)의 수중으로 분사하기 위한 수중분사부와, 착수정(30)의 수위에 따라 수중분사부의 높이를 조절하기 위한 높이가변수단을 구비한다.

약품투입기(43)는 응집약품탱크(40)와 연결되어 응집약품 원액을 일정량 이젝터(45)로 배출시킨다. 응집약품탱크(40)에는 응집약품 원액이 저장된다. 응집약품은 통상적인 수처리용 응집제일 수 있다. 응집제로 황산알루미늄이나 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염이 이용될 수 있다. 또한, 응집약품은 응집제에 pH 조절을 위한 알칼리제, 그리고 응집보조제가 혼합된 것일 수 있다.

약품투입기(43)는 처리수량에 비례하여 정확한 응집약품의 투입이 이루어질 수 있도록 응집약품탱크(40)로부터 응집약품 원액을 배출시킨다. 이러한 약품투입기(43)는 정수장에서 사용되는 통상적인 디퍼식(Dipper Type) 약품투입기를 이용할 수 있다.

이젝터(45)는 약품투입기(43)와 이송관(50)으로 연결된다. 이젝터(45)는 정수장의 약품 투입에 사용되는 통상적인 구조이다. 이젝터(45)의 일측은 이송관(50)으로 연결된다. 이송관(50)을 통해 응집약품 원액이 이젝터(45)의 내부로 유입된다. 그리고 이젝터(45)의 타측은 유지용수공급관(65)이 연결된다. 유지용수공급관(65)을 통해 정수장의 유지용수가 이젝터(45)의 내부로 유입된다. 정수장의 유지용수는 대략 1kg/cm² 압력으로 이젝터(45)의 내부로 유입된다.

이젝터(45)의 내부에서 유지용수와 응집약품 원액이 혼합된다. 혼합비율로 유지용수:응집약품 원액은 50~100:1이 적절하다.

이젝터(45)에서 유지용수와 혼합되어 일정 비율로 희석된 응집약품은 수중분사부를 통해 착수정 후단부(37)의 원수 중으로 분사된다.

수중분사부는 이젝터(45)와 연결되어 유지용수와 혼합되어 희석된 응집약품을 착수정 후단부(37) 수중으로 분사한다.

도시된 수중분사부는 이젝터(45)와 연결되어 착수정(30)의 내부로 연장되는 연결관(60)과, 연결관(60)과 연결되며 높이가변수단에 의해 상하로 이동 가능하며 승강디퓨져(70)를 구비한다.

연결관(60)은 이젝터(45)와 승강디퓨져(70)를 연결한다. 연결관(60)은 플렉시블한 주름호스로 형성될 수 있다. 연결관(60)에는 통상적인 면적식 유량계가 설치될 수 있음은 물론이다.

승강디퓨져(70)는 연결관(60)을 통해 내부로 유입되는 응집약품을 수중으로 분사하는 역할을 한다.

승강디퓨져(70)는 연결관(60)과 연결되어 좌우로 길게 설치되며 분사홀들(72)이 형성된 상부파이프(71)와, 상부파이프(71)의 하방에 배치되며 상부파이프(71)와 나란하게 설치되며 분사홀들(74)이 형성된 하부파이프(73)와, 상부파이프(71)와 하부파이프(73) 사이에 다수가 일정 간격으로 설치되는 분배관들(75)을 구비한다.

상부 및 하부파이프(71)(73)는 원형 또는 사각의 파이프로 형성될 수 있다. 상부파이프(71)에는 후술할 와이어로프(95)가 통과할 연결고리(89)가 설치된다. 분배관들(75)은 상부파이프(71)로 유입된 응집약품을 다수의 경로로 분산시켜 하부파이프(73)로 유입시키는 역할을 한다. 이러한 분배관(75)을 통해 하부파이프(73)로 응집약품이 균일한 압력으로 유입될 수 있다. 그리고 분배관 역시 분사홀들(76)이 형성될 수 있다.

상술한 승강디퓨져(70)는 내부로 유입된 응집약품을 분사홀(72)(74)(76)을 통해 수중으로 분사한다. 승강디퓨져(70)는 사다리 형태로 이루어져 수중에서 원수와 접촉효율이 높아져 약품의 혼화효율을 향상시킬 수 있다.

높이가변수단은 착수정 후단부(37)의 수위에 따라 수중분사부의 높이를 조절한다.

응집약품의 혼합효율을 높이기 위해서는 유속이 빠르고 와류가 많이 발생하는 지점에서 응집약품을 분사하는 것이 바람직하다. 이를 위해 유체해석프로그램을 이용하여 착수정 후단부(37)에서 가장 적절한 승강디퓨져(70)의 위치를 결정할 수 있다. 도 7은 유체해석프로그램을 이용하여 착수정 내에서 원수의 흐름을 보여주는 유체해석사진이다.

통상적으로 착수정은 전단부(32)의 수위보다 후단부(37) 수위가 더 낮게 유지되므로 원수는 월류벽(35)을 넘어 수면으로 떨어진다. 따라서 월류벽(35) 주위에 착수정 후단부(37) 표층 부위에서 유속이 빠르고 많은 와류가 발생한다. 이에 따라 승강디퓨져(70)는 월류벽(35) 주위의 수면 아래에 위치하는 것이 바람직하다.

처리수량에 따라 착수정의 수위가 변동되므로 본 발명은 높이가변수단을 이용하여 착수정 후단부(37)의 수위에 따라 승강디퓨져(70)의 높이를 조절한다.

높이가변수단은 착수정 후단부(37)에 상하로 길게 설치되는 한쌍의 가이드봉(80)과, 승강디퓨져(70)의 좌우 양측에 각각 형성되어 가이드봉(80)에 슬라이딩이동 가능하게 결합되는 슬라이더(85)와, 승강디퓨져(70)와 연결되어 상기 승강디퓨져(70)를 상하로 이동시키는 상하이동부를 구비한다.

가이드봉(80)은 착수정 후단부(37)의 바닥에 고정되어 상부로 길게 설치된다. 가이드봉(80)은 착수정의 내부에 2개가 이격되어 설치된다. 2개의 가이드봉 사이에 승강디퓨져(70)가 배치된다. 어느 하나의 가이드봉의 상단에는 제 1결합고리(81)가 설치되고, 다른 하나의 가이드봉의 상단에는 제 2결합고리(82)가 설치된다.

슬라이더(85)는 승강디퓨져(70)의 좌우 양측에 각각 형성된다. 슬라이더(85)는 가이드봉(80)과 결합된다. 슬라이더(85)는 가이드봉(80)이 통과할 수 있도록 내측에 원형의 삽입홀이 형성된 구조를 갖는다.

상하이동부는 와이어로프(95)와, 와이어로프(95)를 권취하는 권취기(90)로 이루어진다. 와이어로프(95)의 단부는 제 1결합고리(81)에 결합된다. 제 1결합고리에 결합된 와이어로프(95)는 연결고리(73)와 제 2결합고리(82)를 순차적으로 경유하여 권취기(90)에 감긴다.

권취기(90)는 지지프레임에 회전드럼이 설치된 구조를 갖는다. 와이어로프는 회전드럼에 감긴다. 회전드럼은 관리자가 레버를 이용하여 회전시킬 수 있다. 또한, 회전드럼은 전동모터에 의해 회전하도록 설치될 수 있음은 물론이다.

권취기(90)를 작동시켜 와이어로프(95)를 감거나 풀어 승강디퓨져(70)를 상하로 이동시킬 수 있다. 따라서 착수정의 수위에 따라 수면으로부터 일정 깊이에 승강디퓨져를 위치시킬 수 있다. 그리고 수리가 필요한 경우 승강디퓨져를 수면 위로 위치시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 감시수단을 더 구비할 수 있다.

감시수단은 이송관(50)을 따라 흐르는 응집약품 원액의 이동여부를 관찰하기 위한 것이다.

본 발명은 응집약품을 원수의 위에서 낙하시키는 방식이 아니고 수중에서 분사하는 방식이므로 실제 응집약품의 분사가 잘 이루어지고 있는지 육안으로 확인이 어렵다. 따라서 본 발명은 감시수단을 구비하여 응집약품의 분사가 잘 이루어지고 있는지 확인할 수 있도록 한다.

본 발명에 적용된 감시수단은 이송관(50)에서 응집약품 원액의 흐름을 관찰하여 응집약품 원액이 이젝터로 유입되는지를 확인한다.

약품투입기(43)에서 이젝터(45)를 연결하는 이송관(50)에서 응집약품 원액이 계속 흐르는 경우 승강디퓨져(70)를 통해 응집약품이 원수 중으로 원활하게 분사되는 것으로 볼 수 있다. 반면에 이송관(50)에서 응집약품 원액이 흐르지 않거나 역류하는 경우 승강디퓨져(70)에서 응집약품이 분사되지 않는 것으로 볼 수 있다.

감시수단으로 식별부재(51)와 카메라부(57)를 구비한다.

이송관(50)을 따라 응집약품 원액이 일정한 속도로 흐르는 경우 카메라로 관찰하더라도 시각적으로 응집약품 원액의 흐름을 식별하기가 용이하지 않다.

따라서 식별부재(51)를 이송관(50)에 설치하여 응집약품 원액의 이동에 대한 시각적 식별력을 향상시킬 수 있다. 즉 식별부재(51)는 이송관(50)을 따라 흐르는 응집약품 원액의 흐름을 변화시켜 시각적으로 응집약품 원액의 이동이 잘 관찰될 수 있도록 한다.

식별부재(51)는 이송관(50)의 관로를 가로지르도록 설치되는 판상의 바리케이드(53)와, 바리케이드(53) 상부에 V형 홈으로 형성되어 응집약품 원액이 통과되는 노치부(55)로 이루어진다.

이러한 식별부재(51)는 관로를 가로지르도록 설치되어 이송관(50)을 따라 흐르는 응집약품 원액의 이동을 막는다. 따라서 응집약품 원액은 노치부(55)를 통해 앞으로 흘러간다. 노치부(55)는 이송관(50)의 관로보다 폭이 훨씬 더 좁으므로 유체의 흐름이 빨라진다. 그리고 식별부재(51)를 중심으로 식별부재의 후방과 전방의 수위 차가 있으므로 노치부(55)를 통과한 응집약품 원액은 낮은 곳으로 떨어지면서 물살을 일으킨다. 이에 따라 육안으로 응집약품 원액이 계속 흐르는지 여부를 식별하기가 매우 용이해진다.

카메라부(57)는 이송관(50)의 주위에 설치되어 식별부재(51)를 실시간으로 촬영한다. 카메라부(57)로 통상적인 고해상 CCTV를 이용할 수 있다. 카메라부(57)에 의해 촬영된 영상은 관제부로 송신되고, 관제부에서 관리자는 송신된 영상을 관찰하여 응집약품이 수중에 분사되는지를 시각적으로 확인할 수 있다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

30: 착수정 40: 약품탱크 43: 약품투입기 45: 이젝터 50: 이송관 57: 카메라부
70: 승강디퓨져 80: 가이드봉
90: 권취기 95: 와이어로프

Claims

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내부에 월류벽이 설치되는 착수정의 원수에 응집약품을 주입하는 정수장의 응집약품 주입장치에 있어서,
응집약품탱크와 연결되어 응집약품 원액을 일정량 배출시키는 약품투입기와;
상기 약품투입기와 이송관으로 연결되어 상기 응집약품 원액이 일측으로 유입되고 타측으로는 정수장의 유지용수가 유입되는 이젝터와;
상기 이젝터와 연결되어 상기 유지용수와 혼합되어 희석된 응집약품을 상기 월류벽의 후방에 위치한 착수정의 후단부 수중으로 분사하기 위한 수중분사부와;
상기 착수정의 수위에 따라 상기 수중분사부의 높이를 조절하기 위한 높이가변수단;을 구비하며,
상기 수중분사부는 상기 이젝터와 연결되어 상기 착수정의 내부로 연장되며 플렉시블한 주름호스로 형성되는 연결관과, 상기 연결관과 연결되어 수면으로부터 일정 깊이에 위치하고 상기 연결관을 통해 내부로 유입되는 응집약품을 수중으로 분사하며 상기 높이가변수단에 의해 상하로 이동 가능한 승강디퓨져를 구비하고,
상기 높이가변수단은 상기 착수정에 상하로 길게 설치되는 한쌍의 가이드봉과, 상기 승강디퓨져의 좌우 양측에 각각 형성되어 상기 가이드봉에 슬라이딩이동 가능하게 결합되는 슬라이더와, 상기 승강디퓨져와 연결되어 상기 착수정의 수위에 따라 상기 승강디퓨져를 수면으로부터 일정 깊이에 위치시키기 위해 상기 승강디퓨져를 상하로 이동시키는 상하이동부를 구비하며,
상기 이송관을 따라 흐르는 상기 응집약품 원액의 이동을 관찰하기 위한 감시수단;을 더 구비하고,
상기 감시수단은 상기 이송관에 설치되어 상기 이송관을 따라 흐르는 상기 응집약품 원액의 흐름을 변화시켜 상기 응집약품 원액의 이동에 대한 시각적 식별력을 향상시키는 식별부재와, 상기 이송관의 주위에 설치되어 상기 식별부재를 실시간으로 촬영하는 카메라부를 구비하며,
상기 식별부재는 상기 이송관의 관로를 가로지르도록 설치되는 판상의 바리케이드와, 상기 바리케이드 상부에 V형 홈으로 형성되어 상기 응집약품 원액이 통과되는 노치부를 구비하는 것을 특징으로 하는 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치.
제 2항에 있어서, 상기 승강디퓨져는 상기 연결관과 연결되어 좌우로 길게 설치되며 분사홀들이 형성된 상부파이프와, 상기 상부파이프의 하방에 배치되며 상기 상부파이프와 나란하게 설치되며 분사홀들이 형성된 하부파이프와, 상기 상부파이프와 상기 하부파이프 사이에 다수가 일정 간격으로 설치되어 상기 상부파이프로 유입된 응집약품을 다수의 경로로 분산시켜 상기 하부파이프로 유입시키는 분배관들을 구비하는 것을 특징으로 하는 정수장의 수중가압식 응집약품 주입장치.
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