KR102055321B1 - 상수원 유입수의 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상수원 유입수의 정화장치에 관한 것이다.
본 발명은, 호안 또는 상수원으로 유수되는 하천이나 지천의 하류 부근에 설치되어 하천이나 지천의 물을 저수하는 저수조의 물이 유입되며 부유물을 1차 침전시키는 제1 정화 처리조를 포함하고; 상기 제1 정화 처리조의 물이 오버 플로워하며 유입되는 제2, 3 정화 처리조를 포함하며; 상기 제1,2,3 정화 처리조는 하측으로 유입된 물이 상측으로 차오른 후 다른 정화조의 하측으로 단계적으로 유입되되 중앙부가 잘록하며 노즐부를 형성하는 깔때기 형상을 가지며 서로 연통하는 상부 조와 하부 조로 양분되되 각각의 하부 조에는 내부에 쌓인 침전물을 흡입 배출하는 배출밸브가 구비된 것을 포함하고; 상기 제1,2 정화 처리조의 상부 조는 상기 제2,3 정화 처리조의 하부 조와 제1,2 급수관으로 연결되는 것을 더 포함하되; 상기 제1,2,3 정화 처리조의 상, 하부 조가 공유하며 관통되는 잘록한 부분에는 상측에서 하측으로 제1,2,3 필터부가 끼워지는 것을 더 포함한다.

Description

상수원 유입수의 정화장치{a cleaning devices of sources influent}

본 발명은 상수원 유입수의 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 식수원으로 사용하는 상수원으로 유입되는 하천이나 지천들의 유입수를 맑고 깨끗한 물로 정화한 상태에서 상수원으로 유입되도록 함으로써 원천적으로 상수원을 맑고 깨끗하게 유지토록 한 상수원 유입수의 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 식수로 제공되는 물은 대부분 강이나 하천, 저수지 또는 지하수를 취수장으로 끌어온 후 도수를 통해 정수장으로 보내지는데, 정수장에서는 유입된 물을 착수, 혼화, 응집, 침전, 여과, 정수 그리고 배수과정을 거친 후 각 가정별로 수돗물을 공급하게 된다.

상기와 같은 많은 공정을 거치며 수돗물로 공급하기 위해서는 상수원인 물, 즉, 저수지의 물을 정화하기 위해 여러방법들이 제안되고 있다.

일예를 들면, 종래 사용되어 오던 수질 정화방법들은 자갈 접촉 산화법, 역간 접촉식 산화법, 하수처리장 수질정화법, 염소 투입 정화법 등이 있으나 한결같이 많은 비용이 들고 비용에 비해 그 효과는 미미한 실정이었다.

이를 개선하기 위해 별도의 장치를 통해 수중에서 와류를 형성하여 오염물질을 부유시키고, 이를 걷어냄으로써 수질정화를 구현하도록 한 장치도 등장한 바 있으나, 이는 수질 개선을 위해 별도의 장치를 구비해야 하는 단점이 있음은 물론 그 수질정화영역이 매우 제한적이어서 보다 넓은 범위에서의 수질개선에 취약한 단점이 있었다.

이외에도 광촉매를 이용하여 물을 정화하는 장치도 있으나, 이러한 광촉매를 이용한 정수장치의 경우 물이 한정된 공간내에서 유동되지 않은 상태로 정화되기 때문에 많은 양의 물을 연속적으로 정화하기 어려운 단점이 있어 많은 양의 물을 연속적으로 정화시킬 수 있는 장치가 요구되었다.

한편, 상기한 제반 기술들은 상수원인 저수지에 함유된 오염물질과 유해물질들을 제거하는 방법에 불과한 것으로, 상수원인 저수지나 담수호 또는 댐으로 유입되는 물을 원천적으로 정화시킨 상태에서 상수원으로 배수하는 방안들은 제안되지 않았다.

즉, 지금까지 제안된 방법들은, 대부분이 수돗물로 사용하기 위해 상수원에서 공급받은 물을 정화 및 살균 그리고 화학적으로 약품 처리하여 수돗물로 제공하는 방법에 한정되었고, 상수원으로 유입되는 하천이나 지천을 정화시킨 상태에서 상수원으로 유입시키는 방안은 극히 미미한 정도이다.

대표적인 것으로는, 대한민국 등록특허 10-0694606호에 제안된 인공부도와 차수막을 이용한 저수지 유입부 오염물질 정화장치가 제안된 바 있으나, 이는 저수지의 바닥에 콘크리트 구조물을 설치하고 각 구조물의 상측, 즉, 저수지의 수면으로 노출된 부분에는 부유물들이 저수지로 유입되는 것을 차단하는 차수막을 설치하는 것이다.

따라서, 상기한 종래의 기술에 의하면 저수지의 바닥면에 콘크리트 구조물을 설치하는 과정 중 발생할 수 있는 수질 오염에 노출되어 있을 뿐만 아니라 자연경관을 훼손하는 문제점이 있었다.

또 차수막에 의해 걸러진 각종 이물질이나 오염물질들을 작업자들이 수작업에 의해 일일이 걷어내야 하는 불합리한 문제점, 즉, 생산성이 저하되는 문제점도 있었다.

KR 10-0694606 B

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제, 즉, 본 발명의 목적은, 식수원으로 사용하는 상수원으로 유입되는 하천이나 지천들의 유입수를 정화한 상태에서 상수원으로 유입되도록 함으로써 원천적으로 상수원을 맑고 깨끗한 물로 유지토록 한 상수원 유입수의 정화장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 하천이나 지천에서 흘러나오는 물을 정화시킨 상태에서 상수원으로 유입시킴으로써 상수원을 수돗물로 정화시키는 과정에서 발생하는 막대한 비용을 줄일 수 있는 상수원 유입수의 정화장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 집중호우나 장마 때 하천이나 지천으로 떠내려 온 각종 이물질이나 오염물질들을 충분히 걸른 상태에서 맑게 정화된 물을 상수원으로 급수토록 함으로써 원천적으로 상수원을 보호할 수 있는 상수원 유입수의 정화장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예는, 호안 또는 상수원으로 유수되는 하천이나 지천의 하류 부근에 설치되어 하천이나 지천의 물을 저수하는 저수조의 물이 유입되며 부유물을 1차 침전시키는 제1 정화 처리조를 포함하고; 상기 제1 정화 처리조의 물이 오버 플로워하며 유입되는 제2, 3 정화 처리조를 포함하며; 상기 제1,2,3 정화 처리조는 하측으로 유입된 물이 상측으로 차오른 후 다른 정화조의 하측으로 단계적으로 유입되되 중앙부가 잘록하며 노즐부를 형성하는 깔때기 형상을 가지며 서로 연통하는 상부 조와 하부 조로 양분되되 각각의 하부 조에는 내부에 쌓인 침전물을 흡입 배출하는 배출밸브가 구비된 것을 포함하고; 상기 제1,2 정화 처리조의 상부 조는 상기 제2,3 정화 처리조의 하부 조와 제1,2 급수관으로 연결되는 것을 더 포함하되; 상기 제1,2,3 정화 처리조의 상, 하부 조가 공유하며 관통되는 잘록한 부분에는 상측에서 하측으로 제1,2,3 필터부가 끼워지는 것을 더 포함하는 상수원 유입수의 정화장치를 제공한다.
상기 실시 예의 목적을 효과적으로 구현하기 위한 제1 변형 예는, 상기 제1,2,3 필터부에는 제1,2,3 필터부로 진동을 부여하여 필터부로 이물질이 달라붙는 것을 방지하는 진동부가 구비된 것이 효과적이다.

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상기와 같은 구성의 본 발명은 다음과 같은 효과를 가져온다.

첫째, 식수원으로 사용하는 상수원으로 유입되는 하천이나 지천들의 유입수를 미리 정화한 상태에서 상수원으로 유입되도록 함으로써 항상 맑고 깨끗한 물을 상수원으로 흘려보내고 그에 따라 상수원을 맑고 깨끗하게 유지하는 데 수고를 덜어주는 효과가 있다.

둘째, 하천이나 지천에서 흘러나오는 물을 정화시킨 상태에서 상수원으로 유입시킴으로써 상수원을 수돗물로 정화시키는 과정에서 발생하는 막대한 비용을 줄일 수 있으므로 경제적인 이득을 가져오는 효과가 있다.

셋째, 집중호우나 장마 때 하천이나 지천으로 떠내려 온 각종 이물질이나 오염물질을 충분히 걸른 상태에서 맑게 정화된 물을 상수원으로 급수토록 함으로써 상수원을 보호하기 위한 별도의 인원이나 장비의 투입이 없이 맑고 깨끗한 상수원을 유지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 정화장치의 전체적인 구성도
도 2는 본 발명에 따른 정화장치의 변형 예를 보인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 정화장치의 요부를 보인 구성도
도 4는 본 발명에서 적용되는 필터의 요부를 보인 단면도
도 5는 본 발명에 따른 정화장치를 단계적으로 정화과정을 보인 도면대용 사진

이하에서는 상기의 목적을 달성하는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 정화장치가 설치된 상태의 일 예를 보인 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 정화장치의 변형 예를 보인 구성도가 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정화장치는 호안 또는 상수원(또는 용수용 댐)으로 유수되는 하천이나 지천의 하류 부근에 직접 설치될 수도 있지만, 하천이나 지천의 물이 유입되는 도면표현을 생략한 저수조와 인접 설치될 수도 있다.

상기 하천이나 지천으로 흐르는 물이 유입되는 초입 또는 상술했던 저수조에 담겨진 물이 급수되는 곳에 제1 정화 처리조(10)가 설치되고, 상기 제1 정화 처리조(10)의 근방에는 연속하여 제2,3 정화 처리조(20)(30)가 구비된다.

물론, 상기 제1,2,3 정화 처리조(10)는 그 수량이 한정되지 않고 급수되는 수량(水量)에 따라 가감되지만, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 수량을 한정하여 설명한다.

상기 제1 정화 처리조(10)로 급수된 물은 중앙부에 형성된 제1 노즐부(11)와 제1 필터부(14)를 빠른 속도로 통과한 후 점차 차서 흘러내리며 상기 제2 정화 처리조(20)로 급수되고, 마찬가지로 상기 제2 정화 처리조(20)로 급수된 물은 중앙부에 형성된 제2 노즐부(21)와 제2 필터부(24)를 빠른 속도로 통과한 후 차서 흘러내리며 상기 제3 정화 처리조(30)로 급수된다.

이를 만족하기 위해서는, 상기 제1,2,3 정화 처리조(10)(20)(30)의 중앙부에는 유속을 고려한 제1,2,3 노즐부(11)(21)(31)를 형성하는 것이 바람직하다.

또 상기 제1,2,3 정화 처리조(10)(20)(30)는 상부 조와 하부 조로 양분되며 상기 제1,2,3 정화 처리조(10) (20)(30)의 각각의 하부 조에는 내부에 쌓인 침전물과 슬러지를 배출하는 제1,2,3 배출밸브(12)(22)(32)가 구비된다.

또한, 상기 제1 정화 처리조(10)의 상부 조는 상기 제2 정화 처리조(20)의 하부 조와 제1 급수관(13)으로 연결되고 상기 제2 정화 처리조(20)의 상부 조는 상기 제3 정화 처리조(30)의 하부 조와 제2 급수관(23)으로 연결되며 상기의 구조로 제4....제N 정화조까지 연결된다.

바람직하게는, 상기 제1,2,3 정화 처리조(10)(20)(30)의 상, 하부 조가 관통되는 부분에는 상측에서 하측으로 끼워지는 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)는 다단으로 설치될 수도 있다.

또 바람직하게는, 상기 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)는 다중으로 구성되되 제1,2,3 정화 처리조(10)(20)(30)가 정화 또는 정수 처리해야 하는 물에 함유된 부유물의 특성을 고려하여 부유물 입자의 크기를 단계적으로 거를 수 있도록 망목의 크기가 크고 작은 것들을 다중으로 설치하는 것이 효과적이다.

또한, 상기 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)가 부유물질들을 걸러주기 위한 그물 구조, 즉, 다중으로 구성된 스크린 필터의 구조로 설치되며, 상기 제1 필터부(14)의 그물눈의 크기는 제2 필터부(24)의 그물눈의 크기보다 클 것이고, 상기 제2 필터부(24)의 그물눈의 크기는 상기 제3 필터부(34)의 그물눈의 크기보다 크게 구성하는 것이 바람직하다.

물론, 상기 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)는 그 목적과 용도에 따라 다양하게 제안 및 판매되고 있는 필터들을 시중에서 구입하여 선택적으로 장착하여 사용될 수도 있다.

더욱 바람직하게는, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 제1,2,3 필터부(14)(24) (34)와 인접한 곳에 진동부(40)와 연동하도록 설치하여 진동자(V)에 전원을 공급하면 진동부(40)가 동작하며 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)를 구성하는 스크린 필터에 떨림이 발생하여 이물질들이 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)에 달라붙는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

또 상기 제1,2,3 정화 처리조(10)(20)(30)의 하부 조에는 내부를 식별할 수 있는 제1,2,3 투명 창(15)(25)(35)이 구비된 것이 더욱 바람직하다.

상기 제1,2,3 투명 창(15)(25)(35)은 후술하는 각각의 제1,2,3 정화 처리조(10)(20)(30)의 하부 조에 침전된 침전물 또는 슬러지의 양을 외부에서 용이하게 확인하기 위함이다.

한편, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 제1,2,3 정화 처리조(10)(20)(30)의 내부 하측에는 상기 제1,2 급수관(13)(23)(33)을 통하여 유입되는 물의 유속을 감속시키며 상측으로 서서히 차오르도록 격벽 형상을 갖는 한 개 이상의 감속부(16) (26)(36)가 일체로 더 구비된 것이 효과적이다.

그리고 도 4에는 본 발명에서 적용되는 제1,2,3 필터부의 예를 보인 단면도가 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에서 적용되는 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)는 상측이 개방된 원통 형상을 가지며 외주 면과 하측에 다수의 배수 홀이 형성된 본체와, 상기 본체의 외측에 망목의 크기가 다른 제1,2,3,4 필터가 설치된 상태를 보인 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 설명한다.

처음 본 발명에 따른 상수원 유입수의 정화장치가 설치된 상태는 도 1과 같은 상태다.

또 상기와 같은 상태는 상수원으로 유입되는 하천이나 지천의 하류 또는 호안에 상수원 유입수의 정화장치가 설치되거나 또는 도면 표현을 생략한 하천이나 지천의 물을 일시적으로 저수하는 저수조와 인접하게 상수원 유입수의 정화장치가 설치된 상태라 할 수 있다.

상기의 처음 상태에서 상수원으로 유입될 물은 먼저 제1 정화조(10)의 하부 조 내부로 유입된다.

이와 같이 유입된 물은 감속부(16)에 의해 급속으로 유입하는 것을 감속시키며 유입하고 상기 감속부(16)를 점차 차오르고 넘친 후 상기 제1 필터부(14)를 통과하며 상부 조의 내부로 유입된다.

이때, 상기 제1 정화조(10)의 하부 조에 채워진 물이 상부 조로 유입되는 동안에 물에 함유된 부유물들은 대부분 하측으로 침전하며 상기 제1 필터부(14)를 통과하게 되고 그때 물에 함유된 각종 이물질들은 제1 필터부(14)에 의해 대부분 걸러진 후 제1 필터부(14)의 그물눈을 통과한 작은 입자의 이물질들과 물만 상부 조에 채워진 후 상기의 동작과 마찬가지로 제1,2 급수관(13)(23)을 통과하여 상기 제2, 3 정화조(20)(30)로 이어지게 된다.

이때 본 발명의 변형 예와 같이, 상기 제1,2,3 필터부(14)(24)(34)와 인접설치된 진동부(40)가 전원을 공급받아 진동하며 진동을 유발하고 그 진동에 의한 충격에 의해 스크린 필터로 구성된 제1 필터부(14)는 진동하게 되므로 제1 필터부(14)의 하측으로 이물질이 달라붙는 것을 충격에 의해 떨어트리며 물과 작은 부유물질들만 스크린 필터를 통과하게 된다.

상기와 같이 제1 정화조(10)의 상부 조에 물이 가득차게 되면 상기 제1 급수관(13)을 통해 상부 조의 물은 제2 정화조(20)의 하부 조로 급수되고 마찬가지로 제2 정화조(20)의 하부 조의 내부에 물이 채워지면 상기의 동작과 마찬가지로 하부 조에 채워진 물은 제2 필터부(24)을 통과하여 상부 조의 내부에 가득 채워진 후 제2 급수관(23)을 통하여 제3 정화조(30)의 하부 조로 유입되는 동작을 연이어 하게 되고 도면상 가장 마지막에 위치한 제3 정화조(30)의 상부 조에 채워진 물은 별도의 급수라인을 따라 저수지로 직접 공급된다.

한편, 상기의 동작을 반복한 후 각각의 제1,2,3 정화조(10)(20)(30)의 내부에 침전물이 쌓이게 되면 상기 제1,2,3 투명창(15)(25)(35)을 통해 확인 후 상기 제1,2,3 배출밸브(12)(22)(32)를 개방하여 별도의 진공 흡입장치등을 이용하여 침전물을 제거한다.

물론, 각각의 제1,2,3 정화조(10)(20)(30)에 쌓인 침전물을 제거할 때에는 상기 제1 정화조(10)로 급수되는 것을 차단한 후 제거해야 할 것이다.

별도의 도면표현과 설명은 생략하였지만, 상기 제1 정화조(10)의 내부로 물이 급수되는 급수라인에는 별도의 급수밸브를 설치하고, 각각의 상기 제1,2,3 투명창(15)(25)(35)에는 별도의 수광다이오드와 발광다이오드를 포함하는 센서를 설치하여 침전물이 각각의 하부 조에 쌓였을 경우 그 신호를 별도의 제어부로 전달하고 상기 제어부는 그 신호를 밸브로 전달하여 밸브를 자동으로 폐쇄하며 급수를 차단하도록 제어할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 제1 정화조, 즉, 처음 유입되는 물이 정화되는 정화조는 상수원으로 흐르는 강 또는 하천이나 지천의 폭에 대응하여 폭 방향으로 다량이 배치될 수도 있으며 지형에 고려하여 설치된다.

또한, 본 발명에 따른 제1,2,3 정화조는 물의 흐름을 위해 서로 높이 차이가 다르게 설치되지 않고 평탄하게 설치될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명에 의한 저수지 물의 정화상태를 보인 도면대용 사진이 도시되어 있다.

사진 (A)는 저수지의 물을 농업용수로 공급하기 위해 1차 여과한 종래의 물의 상태를 보인 사진이고, 사진 (B)는 본 발명에 따른 정화장치에 의해 1차로 걸러진 물의 상태를 보인 사진이며, 사진 (C)는 본 발명에 따른 정화장치에 의해 2차로 걸러진 물의 상태를 보인 사진이다.

사진에 표현된 바와 같이, 본 발명에 따른 정화장치를 통과할 때 무거운 침전물들은 정화장치에 가라앉고 최종적으로 배수되는 물에서는 부유 물질과 침전물이 본 발명에서 적용되는 필터에 의해 1미크론 크기의 녹조까지 거르므로 수질이 확연히 개선됨을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 해당 분야에 속하는 기술분야의 당업자들이 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10, 20, 30 ; 제1,2,3 정화 처리조 11, 21, 31 ; 제1,2,3 노즐부
12, 22, 32 ; 제1,2,3 배출 밸브 13, 23, 33 ; 제1,2,3 급수관
14, 24, 34 ; 제1,2,3 필터부 15, 25, 35 ; 제1,2,3 투명창
16, 26, 36 ; 감속부 40 ; 진동부

Claims (4)

1. 호안 또는 상수원으로 유수되는 하천이나 지천의 하류 부근에 설치되어 하천이나 지천의 물을 저수하는 저수조의 물이 유입되며 부유물을 1차 침전시키는 제1 정화 처리조를 포함하고;
   상기 제1 정화 처리조의 물이 오버 플로워하며 유입되는 제2, 3 정화 처리조를 포함하며;
   상기 제1,2,3 정화 처리조는 하측으로 유입된 물이 상측으로 차오른 후 다른 정화조의 하측으로 단계적으로 유입되되 중앙부가 잘록하며 노즐부를 형성하는 깔때기 형상을 가지며 서로 연통하는 상부 조와 하부 조로 양분되되 각각의 하부 조에는 내부에 쌓인 침전물을 흡입 배출하는 배출밸브가 구비된 것을 포함하고;
   상기 제1,2 정화 처리조의 상부 조는 상기 제2,3 정화 처리조의 하부 조와 제1,2 급수관으로 연결되는 것을 더 포함하되;
   상기 제1,2,3 정화 처리조의 상, 하부 조가 공유하며 관통되는 잘록한 부분에는 상측에서 하측으로 제1,2,3 필터부가 끼워지는 것을 더 포함하는 상수원 유입수의 정화장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1,2,3 필터부에는 제1,2,3 필터부로 진동을 부여하여 필터부로 이물질이 달라붙는 것을 방지하는 진동부가 구비된 것을 더 포함하는 상수원 유입수의 정화장치.
   
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4. 삭제

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