KR101940930B1

KR101940930B1 - 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법

Info

Publication number: KR101940930B1
Application number: KR1020170173167A
Authority: KR
Inventors: 전병추; 김성수
Original assignee: 동부엔지니어링 주식회사; 산하토건(주)
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-01-21

Abstract

본 발명은 취수정의 깊은 막장까지 채워진 여과재를 손쉽게 교체할 수 있고, 취수관에 부착된 이물질까지도 용이하게 제거할 수 있도록 한 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법은, 강변측에 소정 심도까지 굴착된 굴착공에 관입된 취수관과 굴착공의 사이에 1차 외측 여과재와 2차 내측 여과재가 충전되어 있는 취수정의 유지보수 및 여과재의 교체 방법에 있어서, (a) 굴착공의 직경과 동일한 외경을 갖는 외부케이싱을 굴착공의 내부로 막장까지 관입시켜 놓는 외부케이싱 관입 단계와; (b) 1차 외측 여과재와 2차 내측 여과재가 접하는 경계면을 따라 외부케이싱의 내부로 굴착공의 막장까지 내부케이싱을 관입시켜 놓는 내부케이싱 관입 단계와; (c) 외부케이싱과 내부케이싱의 사이로 물을 주입시키면서 여과재 흡입펌프로 1차 외측 여과재를 물과 함께 굴착공의 외부로 배출해내는 1차 외측 여과재 제거 단계와; (d) 취수관과 내부케이싱의 사이로 물을 주입시키면서 여과재 흡입펌프로 2차 내측 여과재를 물과 함께 굴착공의 외부로 배출해내는 2차 내측 여과재 제거 단계와; (e) 외부케이싱과 내부케이싱 그리고 취수관과 내부케이싱의 사이에 생긴 빈 공간에 각각 새로운 1차 외측 여과재와 이보다 입자가 작은 2차 내측 여과재를 채워넣는 여과재 교체 단계와; (f) 외부케이싱과 내부케이싱을 굴착공에서 순차적으로 인발하여 외부로 제거하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법{Filter media replacement and maintenance method of well}

본 발명은 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법에 관한 것으로, 특히 취수정의 깊은 막장까지 채워진 여과재를 손쉽게 교체할 수 있고, 취수관에 부착된 이물질까지도 용이하게 제거할 수 있도록 한 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법에 관한 것이다.

한정된 가용 수자원으로 늘어나는 국내 용수 수요를 충족시키기 위해서는 새로운 수자원의 지속적인 확보가 필요하다. 국내에서는 이러한 수자원의 개발과 확보를 위해 댐 건설을 추진해 왔으나 건설 지역 농경지 잠식에 의한 경제적 손실, 막대한 용지 보상비로 인한 국민 경제의 부담 등 직접적인 경제적 손실 및 환경파괴에 의한 간접적인 경제적 손실로 지속적인 댐 건설은 한계에 도달하고 있다 . 따라서, 현실적으로 물 수요량을 충족할 수 있는 환경 친화적인 새로운 대안으로 취수정의 개발이 절실히 요청되고 있는 실정이다.

일반적으로 강변 지역에 시공되는 취수정은 일정 심도까지 천공된 굴착공에 취수관이 관입되어져 있고, 취수관과 굴착공의 사이에 여과재가 채워져 있다. 따라서 강변지역의 지하수는 여과재를 거치면서 여과된 후 취수관내로 집수된다. 따라서 취수정을 장기간 사용하게 되면, 여과재에 이물질이 부착되어져 여과공극을 줄임으로써 여과효율을 떨어뜨리게 된다. 따라서 취수정의 유지 보수의 한 방법으로 주기적으로 여과재를 교체해 주어야 하는 방법이 필요하게 된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2017-0084378호로서, '진동다짐으로 설치된 다중필터와 에어써징관을 갖는 취수정 시공법'가 제안되어 있다. 이는 외부 케이싱 설치 후 내부 케이싱 설치 시 케이싱의 개수를 가감하여 필터층을 다중으로 형성함으로써 취수효율을 개선 할 수 있도록 하고, 내부 케이싱에 바이브레이터를 설치하여 필터재 충진시 진동을 주어 필터재의 공극을 줄여 밀실하게 충진이 이루어지게 필터층에 다짐을 줌으로서, 케이싱 인발 및 에어써징시 필터층이 교란되거나, 필터재가 함몰되는 현상을 방지할 수 있도록 하며, 취수정 시공시 필터층에 에어써징관을 설치하여, 취수정의 사용으로 인하여 취수효율 저하시 취수관과 더불어 에어써징관을 통해 고압 공기를 주입하여 에어써징(air surging)을 수행할 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기 배경기술은 에어써징관을 통해 에어써징을 수행하여 취수효율을 높이도록 하고 있으나 완전하게 폐색 현상을 제거하기가 어려울 뿐만 아니라 새로운 필터재의 교체를 용이하게 할 수 있는 방법이 제안되어 있지 않다.

한국 공개특허 공개번호 제10-2017-0084378호

본 발명은 취수정의 깊은 막장까지 채워진 여과재를 손쉽게 교체할 수 있고, 취수관에 부착된 이물질까지도 용이하게 제거할 수 있도록 한 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법은, 강변측에 소정 심도까지 굴착된 굴착공에 관입된 취수관과 굴착공의 사이에 1차 외측 여과재와 2차 내측 여과재가 충전되어 있는 취수정의 유지보수 및 여과재의 교체 방법에 있어서, (a) 굴착공의 직경과 동일한 외경을 갖는 외부케이싱을 굴착공의 내부로 막장까지 관입시켜 놓는 외부케이싱 관입 단계와; (b) 1차 외측 여과재와 2차 내측 여과재가 접하는 경계면을 따라 외부케이싱의 내부로 굴착공의 막장까지 내부케이싱을 관입시켜 놓는 내부케이싱 관입 단계와; (c) 외부케이싱과 내부케이싱의 사이로 물을 주입시키면서 여과재 흡입펌프로 1차 외측 여과재를 물과 함께 굴착공의 외부로 배출해내는 1차 외측 여과재 제거 단계와; (d) 취수관과 내부케이싱의 사이로 물을 주입시키면서 여과재 흡입펌프로 2차 내측 여과재를 물과 함께 굴착공의 외부로 배출해내는 2차 내측 여과재 제거 단계와; (e) 외부케이싱과 내부케이싱 그리고 취수관과 내부케이싱의 사이에 생긴 빈 공간에 각각 새로운 1차 외측 여과재와 이보다 입자가 작은 2차 내측 여과재를 채워넣는 여과재 교체 단계와; (f) 외부케이싱과 내부케이싱을 굴착공에서 순차적으로 인발하여 외부로 제거하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c) 단계의 1차 외측 여과재 제거 단계와 (d) 단계의 2차 내측 여과재 제거 단계를 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (d) 단계와 (e) 단계의 사이에 내부케이싱과 취수관의 사이로 고압살수펌프와 호스로 연결된 고압살수용 캐리어를 위치시켜 하방으로 내려보낸 후 취수관에 고압의 살수를 분사시켜 부착 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고압살수용 캐리어는 호스연결용 접속포트와 취수관의 직경보다 큰 내경을 갖고 내경부에 일정 간격마다 분사공을 갖는 원형 살수관과; 상기 원형 살수관의 한 부분에 설치된 기어드모터와; 상기 기어드모터의 출력축에 치형 결합되어 취수관의 외경부에 밀착되어 구름운동하는 톱니형 구동휠과; 상기 원형 살수관에 상호 일정 간격을 두고 회전 가능하게 지지되어 취수관 외주면에 밀착되는 복수의 종동휠을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법에 따르면, 내,외부 케이싱을 인입한 후 물을 주입시켜 여과재를 물과 함께 펌핑해냄으로써 공벽의 붕괴염려 없이 취수정의 깊은 막장까지 채워진 여과재를 용이하게 제거해낼 수 있어 새로운 여과재를 채워넣을 수 있다.

또한, 고압살수용 캐리어를 사용하여 취수관에 고압 살수를 수행할 수 있어 취수관의 메쉬스크린(121)에 부착된 이물질까지도 용이하게 제거할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 여과재 교체 전 상태의 취수정의 단면도.
도 2는 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 취수정 여과재 교체의 순차적인 작업순서도로서,
도 2는 외부케이싱을 취수정에 삽입하는 과정을 나타낸 예시도이고,
도 3은 내부케이싱을 취수정에 삽입하는 과정을 나타낸 예시도이고,
도 4는 1차 외측 여과재를 배출해내는 과정도이고,
도 5는 2차 내측 여과재를 배출해내는 과정도이고,
도 6은 취수정에 1차 외측 여과재와 2차 내측 여과재가 제거된 상태도이고,
도 7은 취수정에 새로운 여과재를 교체한 상태도이고,
도 8은 본 발명에 따라 취수관을 고압살수용 캐리어로 세척하는 상태도이고,
도 9a는 도 8에 적용된 고압살수용 캐리어의 사시도이고,
도 9b는 도 9a에 도시된 고압살수용 캐리어의 정면도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1과 같이 강변(5)측에 시공된 취수정(10)에는 소정 심도까지 굴착된 굴착공(5a)에 관입된 취수관(12)과 굴착공(5a)의 사이에 1차 외측 여과재(14)와 2차 내측 여과재(16)가 충전되어 있는 상태가 된다. 이때 2차 내측 여과재(16)는 상대적으로 1차 외측 여과재(14) 보다 작은 입경을 갖는다. 취수관(12)은 하부 일정 구간에 메쉬스크린(121)이 설치될 수 있다.

따라서 취수정(10)은 지표수와 지하수가 지층 여과를 통해 굴착공(5a)으로 집수된 후 1차 외측 여과재(14)와 2차 내측 여과재(16)를 순차적으로 거쳐서 여과되어져 취수관(12)의 내부로 취수된다.

한편, 취수정(10)은 사용 기간이 길어질수록 1차 외측 여과재(14)와 2차 내측 여과재(16)에 폐색이 발생하여 정수효율이 떨어지게 된다. 물론 취수관(12)에 설치된 메쉬스크린(121)의 경우에도 동일하게 폐색이 발생하게 된다. 따라서 취수정(10)의 유지 관리를 위해 주기적으로 여과재의 교체가 필요하게 된다.

먼저, 도 2와 같이 굴착공(5a)의 내부로 외부케이싱(21)을 막장까지 관입시켜 놓는다. 외부케이싱(21)은 중공형으로 강관으로 제작된 것이 될 수 있다. 외부케이싱(21)의 외경은 굴착공(5a)의 직경과 동일하게 구성된다. 따라서 굴착공(5a)의 벽면은 외부케이싱(21)에 의해 붕괴의 염려가 없어진다.

그 다음, 도 3과 같이 외부케이싱(21)의 내부로 굴착공(5a)의 막장까지 내부케이싱(22)을 관입시켜 놓는다. 이때 내부케이싱(22)은 1차 외측 여과재(14)와 2차 내측 여과재(16)가 접하는 경계면을 따라 관입된다. 내부케이싱(22)은 중공형으로 강관으로 제작된 것이 될 수 있다.

그 다음, 도 4와 같이 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22)의 사이로 물 펌프(29)에 의해 서서히 물을 주입시키면서 여과재 흡입펌프(30)로 1차 외측 여과재(14)를 물과 함께 굴착공(5a)의 외부로 배출해내는 작업이 이루어진다. 여과재 흡입펌프(30)는 예로 롤러진공펌프가 될 수 있다. 이때 여과재 흡입펌프(30)의 흡입구에는 막장까지 들어갈 수 있는 충분한 길이를 갖는 흡입호스(31)가 연결된다.

따라서 1차 외측 여과재(14)는 물과 함께 혼합되어 있으므로 여과재 흡입펌프(30)에 물과 함께 흡입되어져 결국, 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22)의 사이에 채워진 1차 외측 여과재(14)는 외부로 제거된다. 이로써 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22)의 사이에 빈 공간이 생겨 새로운 여과재를 채워넣을 수 있는 준비가 완료된다.

그 다음, 도 5와 같이 취수관(12)과 내부케이싱(22)의 사이로 물펌프(29)에 의해 물을 서서히 주입시키면서 여과재 흡입펌프(30)로 2차 내측 여과재(16)를 물과 함께 굴착공(5a)의 외부로 배출해내는 배출작업이 이루어진다.

이때 2차 내측 여과재(16)는 물과 함께 혼합되어 있으므로 여과재 흡입펌프(30)에 물과 함께 흡입되어져 결국, 취수관(12)과 내부케이싱(22)의 사이에 채워진 2차 내측 여과재(16)는 외부로 제거된다. 이로써 취수관(12)과 내부케이싱(22)의 사이에 도 6과 같이 빈 공간이 생겨 새로운 다른 여과재를 채워넣을 수 있는 준비가 완료된다.

그 다음, 도 7과 같이 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22) 그리고 취수관(12)과 내부케이싱(22)의 사이에 생긴 빈 공간에 각각 새로운 1차 외측 여과재(14a)와 이보다 입자가 작은 2차 내측 여과재(16a)를 채워넣는 교체 작업이 이루어진다.

이때 교체되는 1차 외측 여과재(14a)와 2차 내측 여과재(16a)는 새로운 것이 될 수도 있지만, 상기 단계에서 외부로 제거된 여과재를 세척하여서 된 것이 될 수도 있다.

그 다음, 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22)을 굴착공(5a)에서 순차적으로 인발하여 외부로 제거하는 과정을 갖는다. 따라서 취수관(12)에 접하여는 2차 내측 여과재(16a)층이 위치하게 되고, 2차 내측 여과재(16a)의 외측으로 1차 외측 여과재(14a)층이 위치하게 된다.

이같이 본 실시 예의 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법에 따르면, 1차 외측 여과재(14)와 2차 내측 여과재(16)를 손쉽게 펌핑하여 제거해낼 수 있으므로 새로운 여과재를 보다 신속하게 교체하여 폐색되는 현상을 미연에 방지할 수 있다. 따라서 주기적인 여과재의 교체로 취수정의 여과효율이 저하되는 일은 없다.

한편, 본 실시 예에서 상기한 1차 외측 여과재 제거 단계와 2차 내측 여과재 제거 단계를 동시에 수행할 수도 있다. 예로, 외부케이싱(21)의 내부로 물을 주입시킴과 동시에 여과재 흡입펌프(30) 2대를 동시에 구동시키되 각각의 흡입호스 중 하나는 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22)의 사이로 집어넣고, 다른 하나는 취수관(12)과 내부케이싱(22)의 사이로 집어넣으면서 작업이 이루어질 수 있다.

한편, 본 실시 예에서 여과재 제거단계가 모두 끝났을 때, 즉, 여과재 교체직전에 취수관(12)에 부착된 이물질 제거작업이 추가적으로 이루어질 수 있다. 이는 도 8과 같이 내부케이싱(22)과 취수관(12)의 사이로 도 8 및 도 9와 같이 고압살수펌프(50)와 호스(51)로 연결된 고압살수용 캐리어(40)를 위치시켜 하방으로 내려보낸 후 취수관(12)에 고압의 살수를 분사시켜서 이루어질 수 있다.

고압살수용 캐리어(40)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 호스연결용 접속포트(402a)와 취수관(12)의 직경보다 큰 내경을 갖고 내경부에 일정 간격마다 분사공(402b)을 갖는 원형 살수관(402)과, 상기 원형 살수관(402)의 한 부분에 지지 설치된 기어드모터(404)와, 기어드모터(404)의 출력축에 치형 결합되어 취수관(12)의 외경부에 밀착되어 구름운동하는 톱니형 구동휠(406)과, 원형 살수관(402)에 상호 일정 간격을 두고 설치된 휠 지지대(403)에 회전 가능하게 지지되어 취수관(12)의 외주면에 밀착되는 복수의 종동휠(410)을 포함하여 구성되어 있다.

이때 기어드모터(404)의 출력은 웜과 웜기어를 통해 톱니형 구동휠(406)을 회전 구동시키도록 함이 바람직하다. 이같이 하면 기어드모터(404)가 구동이 정지되더라도 고압살수용 캐리어(40)는 해당 위치에서 하강하지 않고 멈춤상태를 유지한다.

따라서 도 8과 같이 기어드모터(404)를 구동시키면, 톱니형 구동휠(406)이 구름 운동하여 고압살수용 캐리어(40)가 취수관(12)을 따라 승강 이동하게 된다. 이때 종동휠(410)은 취수관(12)에 접하여 회전운동을 하면서 고압살수용 캐리어(40)의 이동 균형을 잡는다.

따라서 고압살수용 캐리어(40)를 이동시키면서 고압살수펌프(50)을 구동시키게 되면, 원형 살수관(402)에서 분사공(402b)을 통해 반경방향으로 고압의 살수가 이루어져 취수관(12)에 부착된 이물질이 탈락 제거된다. 특히 고압살수용 캐리어(40)를 통해 취수관(12)에서 메쉬스크린(121) 구간에 집중적으로 살수를 수행함으로써 여과효율의 저감을 방지할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

12: 취수관
14: 1차 외측 여과재
16: 2차 내측 여과재
21: 외부케이싱
22: 내부케이싱
30: 여과재 흡입펌프
40: 고압살수용 캐리어
50: 고압살수펌프

Claims

강변측에 소정 심도까지 굴착된 굴착공(5a)에 관입된 취수관(12)과 굴착공(5a)의 사이에 1차 외측 여과재(14)와 2차 내측 여과재(16)가 충전되어 있는 취수정(10)의 유지보수 및 여과재의 교체 방법에 있어서,
(a) 굴착공(5a)의 직경과 동일한 외경을 갖는 외부케이싱(21)을 굴착공(5a)의 내부로 막장까지 관입시켜 놓는 외부케이싱 관입 단계와;
(b) 1차 외측 여과재(14)와 2차 내측 여과재(16)가 접하는 경계면을 따라 외부케이싱(21)의 내부로 굴착공(5a)의 막장까지 내부케이싱(22)을 관입시켜 놓는 내부케이싱 관입 단계와;
(c) 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22)의 사이로 물을 주입시키면서 여과재 흡입펌프(30)로 1차 외측 여과재(14)를 물과 함께 굴착공(5a)의 외부로 배출해내는 1차 외측 여과재 제거 단계와;
(d) 취수관(12)과 내부케이싱(22)의 사이로 물을 주입시키면서 여과재 흡입펌프(30)로 2차 내측 여과재(16)를 물과 함께 굴착공(5a)의 외부로 배출해내는 2차 내측 여과재 제거 단계와;
(e) 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22) 그리고 취수관(12)과 내부케이싱(22)의 사이에 생긴 빈 공간에 각각 새로운 1차 외측 여과재(14a)와 이보다 입자가 작은 2차 내측 여과재(16a)를 채워넣는 여과재 교체 단계와;
(f) 외부케이싱(21)과 내부케이싱(22)을 굴착공(5a)에서 순차적으로 인발하여 외부로 제거하는 단계와;
상기 (d) 단계와 (e) 단계의 사이에 내부케이싱(22)과 취수관(12)의 사이로 고압살수펌프(50)와 호스로 연결된 고압살수용 캐리어(40)를 위치시켜 하방으로 내려보낸 후 취수관(12)에 고압의 살수를 분사시켜 부착 이물질을 제거하는 단계;를 포함하되,
상기 고압살수용 캐리어(40)는 호스연결용 접속포트(402a)와 취수관(12)의 직경보다 큰 내경을 갖고 내경부에 일정 간격마다 분사공(402b)을 갖는 원형 살수관(402)과; 상기 원형 살수관(402)의 한 부분에 설치된 기어드모터(404)와; 상기 기어드모터(404)의 출력축에 치형 결합되어 취수관(12)의 외경부에 밀착되어 구름운동하는 톱니형 구동휠(406)과; 상기 원형 살수관(402)에 상호 일정 간격을 두고 회전 가능하게 지지되어 취수관(12)의 외주면에 밀착되는 복수의 종동휠(410)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법.
제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계의 1차 외측 여과재 제거 단계와 (d) 단계의 2차 내측 여과재 제거 단계를 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 취수정의 여과재 교체 및 유지 보수 방법.
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