KR102236628B1 - 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장 - Google Patents

Abstract

적어도 오수 유입관(102), 오수 배출관(202)을 가지며 부유물을 거르는 거름망(30), 통상의 수중펌프(200)가 설치되어 이루는 오수 펌프장(100)에 있어서, 상기 오수 유입관(102)과 오수 펌프장(100) 사이에 부유물(XX)을 받아들이는 부유물 유입구(12)를 구비한 스크린실(10)과, 상기 스크린실(10)의 바닥과 연결되는 바이패스관(20)과, 이 바이패스관(20)의 입구 측에 설치되는 제 1스크린(30)과, 상기 부유물 유입구(12)에 대응하는 오수 펌프장(100) 내의 위치에 설치되는 제 2스크린(40)으로 이루어진다.

Description

이중 스크린을 구비한 오수 펌프장{Double screen type sewage pumping station}

본 발명은 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장에 관한 것으로, 더 자세하게는 여러 개의 스크린을 설치하여 스크린 유지관리를 용이하게 하고 하수가 유입하는 위치를 변경하여 소음을 줄이거나 콘크리트 바닥 훼손을 방지하며 수중펌프의 유동을 방지하는 바이패스관을 이용한 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장에 관한 것이다.

도시생활은 공공의 목적으로 각종 편의시설이 적용되어 쾌적한 삶을 영위할 수 있으나 인구의 유입, 산업화, 도시화로 인하여 생활하수 및 산업폐수가 양산되는 것이 문제점 중의 하나이다. 이 경우 하수도 관리는 정부나 지자체의 기간시설로서 국민과 시민의 생활과 밀접한 관계가 있다. 우리나라의 경우 장마철이나 집중호우 시, 다량의 빗물이 맨홀을 통해 하수관으로 유입되어 흐르게 되고, 생활하수는 물론 빗물과 함께 떠내려 오는 하수에 실린 부유물이나 이물질 등은 맨홀 바닥으로 유입되어 퇴적되거나, 굴곡 관로나 확대 관로 등에서 유속이 느려져 퇴적하기 쉽다. 이와 같이 맨홀의 저부에 쌓여지는 낙엽과 같은 슬러지의 퇴적량이 증가하면 하수관로가 점차 막히거나 심지어는 역류하여 장마 시에는 주거지역이 침수되는 피해를 입기도 하며, 맨홀의 저부에 많은 량의 슬러지가 퇴적되고 부패하여 맨홀이 설치된 주변으로 악취가 발생한다.

우리나라의 하수도 보급률이 높아지고 수질환경의 중요성이 증가함에 따라 각 지방자치단체의 작은 마을 단위까지 간이 하수처리장이 건설되고 있다. 펌프장은 지형적인 자연경사에 의하여 하수를 배수하고 있으나 지나친 경사 지형 등의 경우에 따라 자연유하 방식이 곤란한 경우에는 하수관의 매설 깊이(일반적으로 6~7미터를 초과)가 매우 깊어져서 자연 유하 배제가 곤란한 경우에 설치한다. 중·대형 규모의 펌프장은 별도의 침사지나 스크린실을 설치하여 운영하고 있지만 소규모(마을 등) 중계 펌프장은 별도의 스크린 시설 설치가 곤란하여 간이 스크린을 설치하여 운영하고 있다.

상기 오수 펌프장의 측벽에는 오수가 유입되는 오수유입관이 설치되고, 오수 펌프장의 내부에는 유입된 오수를 외부로 배출하기 위한 수중펌프가 설치되어 있다. 이때, 오수 펌프장 내측으로 공급되는 오수에는 쓰레기나 이물질 등 다양한 종류의 협잡물이 포함되어 있는데, 이와 같은 협잡물이 수중펌프에 흡입되면 수중펌프가 파손된다는 문제가 발생된다. 이를 방지하기 위해 근래에는 흡입관의 끝단에 다공질 망사를 부착하여 협잡물이 수중펌프로 흡입되는 현상을 막는 방법을 이용하고 있지만, 이는 협잡물이 망사를 막아버려 수중펌프의 흡입관이 제 기능을 다하지 못함에 따라 물의 흡입이 정상적으로 이루어지지 아니하는 문제가 있다. 따라서 망사를 주기적으로 청소를 해주어야 하고 망사가 부식되거나 손상되지 아니하였는지를 지속적으로 관찰해야 하므로 유지 및 보수에 많은 어려움이 있다.

특히, 오수 펌프장에 설치되는 수중펌프는 수면 아래에 위치되므로, 수중펌프를 주기적으로 청소하고 지속적으로 관찰하는 작업이 매우 난해하다는 단점도 있다. 이를 해결하기 위하여 필터링 장치를 부설한 오수 펌프장이 제안되고 있다. 도 1은 일반적인 오수 펌프장의 협잡물 필터링장치의 구조를 나타낸 측면도이다. 대략 7미터 또는 8미터 깊이의 사각형 오수 펌프장(100) 일측에 오수 유입관(102)이 설치되어 오수 펌프장(100) 내로 오수를 유입한다. 바닥에는 수중펌프(200)가 설치되어 일시 저장한 오수를 상부로 끌어 올려 배수한다. 거치대(222) 상에는 개구부를 갖는 망체구조의 버킷스크린(220)을 설치하여 오수 내에 함유된 협잡물을 걸러내는 것이다. 부호 110은 오수 펌프장(100) 상부에 형성된 버킷스크린(220)을 설치하는 개방구, 202는 오수 배출관, 224는 버킷스크린(220)을 인양하는 와이어이다.

그러나 이러한 종래 구조의 버킷스크린(220)을 이용한 제거장치는 오수 유입관(102)을 통하여 버킷스크린(220) 내로 오폐수를 낙차하여 받아들이기 때문에 주거지역과 가까운 위치에 주로 설치되는 소형 펌프장인 경우에는, 그 소음으로 민원발생의 원인이 되는 문제가 있고, 오수 펌프장(100)와 바닥과의 높이가 평균 4미터 이상이어서 오폐수 유입 시 소리가 발생하고 이때 낙차력에 의하여 콘크리트 바닥이 손상되거나 펌프에 직접 작용하여 펌프 고장의 요인이 되는 문제가 있다.

또 하수 유입 시 생리대나 물티슈, 스타킹과 같은 부유물이 버킷스크린(220)의 메쉬를 막게 되면 하수 유입이 불가하여 최악의 경우에는 하수가 역류하여 상류지역 침수 문제가 있고, 하수와 부유물이 혼합하여 중량물로 되어 버킷스크린(220) 청소 시, 인양에 어려움이 있고 와이어(224) 전단 시에는 버킷스크린(220)의 망실은 물론이고 인사사고의 위험도 있으며, 하수 유입 수압으로 인하여 버킷스크린(220)의 인양이나 재설치에 어려움이 있게 된다.

도 2는 종래의 다른 구조의 오수 펌프장의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다. 상부가 개방된 함체 형상의 오수 펌프장(100)의 바닥부에는 오폐수가 들어오는 유입구(150), 오폐수를 배수하는 배수구(160)가 형성되고, 이들 사이에 와이어로 짜여진 망체 형식의 스크린(300)을 설치하여 협잡물을 걸러내는 구조이다. 이것은 엄밀히 말하면 펌프를 배제한 자유 유하식 협잡물 분리 오수처리장이다. 부호 310은 물줄기를 트는 인버터, 320은 유입구(150)와 배수구(160)를 연결하는 수로이다. 소형 펌프장은 대부분 주거지역과 가깝기 때문에 스크린 설비, 제사(除沙) 설비, 악취방지설비 등의 설치가 곤란하여 빈번한 민원을 야기하며, 낙차가 큰 오수의 유입으로 인하여 밸브를 포함한 펌프 정위치 이탈은 펌프 설비 고장의 요인이 되고 있다. 또 펌프장 내 악취요인인 황화수소(H2S)에 의하여 배관이나 밸브 부식이 일어나 각 부품의 교체 시기가 빨라진다고 하는 문제가 있다. 또 H2S와 산소(O2)가 만나 황산(H2SO4)이 생성되어 각종 부품을 부식시키고 하수 유입 시 생리대나 물티슈, 스타킹과 같은 부유물이 펌프의 오수 유입통로를 막아 잦은 메인티넌스의 원인이 되어 가동효율을 저하시키는 문제도 있다.

이에 본 발명자는 오수 펌프장(100) 내로 유입되는 하수의 유입 높이를 조정하여 소음을 줄이고 낙차를 줄여 콘크리트 바닥 훼손을 방지하며 수중펌프(200)의 유동을 방지하는 바이패스관을 설치하여 맨홀 펌프장의 문제를 해결하고자 한다.

본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 목적은, 상술한 문제점, 즉 유입하는 오수의 낙차에 의한 소음 발생, 콘크리트 바닥 훼손, 수중펌프의 유동으로 인한 메인티넌스 발생 등의 여러가지 오수 펌프장의 문제를, 오수 유입에 별도의 바이패스관을 설치하여 소음을 줄이는 등의 작용 효과가 있는 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장을 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장은,
적어도 오수 유입관, 오수 배출관을 가지며 부유물을 거르는 거름망, 부유물을 처리하는 스크린실과, 이 스크린실과 연결되는 바이패스관과, 통상의 수중펌프가 설치되어 이루는 오수 펌프장에 있어서,
상기 오수 유입관과 오수 펌프장 사이에는 부유물을 받아들이는 부유물 유입구(12)를 구비하며,
상기 바이패스관은, 상기 스크린실의 바닥과 상기 오수 펌프장의 바닥 부위 사이에 연결되고 입구부에는 상부 중앙을 정점으로 둥글고 볼록하게 솟아오른 형상의 메쉬 형태제 1스크린을 설치하며,
상기 부유물 유입구에 대응하는 오수 펌프장 내의 위치에, 견인줄을 구비하는 사각함체 형상의 제 2스크린을 설치한 구성이다.
이에 더하여, 상기 바이패스관의 출구단에는 수중펌프 보호용 물막이판이 설치되는 것과, 상기 제 1스크린은 상부 중앙을 정점으로 둥글고 볼록하게 솟아오른 형상의 메쉬 형태로 제작하는 것이 좋고, 상기 바이패스관은 수직방향에서 수평방향으로 꺽이는 부분을 곡선으로 라운딩진 곡선부로 형성하는 것과, 상기 제 2스크린은 원형체 또는 사각함체 형상에서 선택되는 어느 하나이며, 하수가 인입하는 쪽에 부유물이 유입하는 부유물 통과구가 형성되고, 녹 방지를 위하여 스테인레스 스틸재로 제작하는 것이 바람직하다.

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본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장은 다음과 같은 효과가 있다.

1. 하수 유입관 외에 별도의 바이패스관(drop shaft type)을 설치하여 낙차에 의한 충격을 완충하기 때문에, 맨홀 내 세굴방지, 수세 완화, 펌프를 정위치에 유지할 수 있다.

2. 고액 분리형 1차 스크린과 분리된 부유물을 일시 저장하는 2차 스크린을 이용하기 때문에, 종래 부유물이 가득차서 스크린이 막혔을 시에 하수 역류에 의한 상류지역 침수 문제가 없으며, 유입수에 의한 스크린의 부식이나 인양 및 재설치 시에 스크린의 훼손이 없다.

3. 낙차를 완화하기 때문에 소음이 없어 주거 환경 개선하고 수중펌프에 강한 유입수가 접근하지 않기 때문에 부품 파손을 방지하여 점검 및 관리 비용 절감에 기여한다.

도 1은 일반적인 오수 펌프장의 협잡물 필터링장치의 구조를 나타낸 측면도,
도 2는 종래의 다른 구조의 오수 펌프장의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구조를 나타나는 측단면도,
도 4는 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구조를 나타나는 평단면도,
도 5는 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구성요소인 제 1스크린의 상세한 설치구조를 나타낸 측단면도,
도 6은 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구성요소인 제 2스크린의 설치구조를 나타낸 측단면도,
도 7은 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구성요소인 제 2스크린의 설치구조를 나타낸 평단면도,
도 8은 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구성요소인 제 2스크린을 더욱 상세하게 나타낸 일실시예의 사시도임.

도 3은 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구조를 나타나는 측단면도, 도 4는 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구조를 나타나는 평단면도이다. 통상 사각 함체 형상의 오수 펌프장(100)에는 오수 유입관(102)이 연결되고 그 내부 바닥에는 오수 배출관(202)을 가지는 통상의 수중펌프(200)가 설치된다. 또 필요에 따라 상기 오수 유입관(102) 측에는 부유물을 거르는 메쉬형태의 거름망(30)이 부가 설치되기도 한다. 여기까지의 구성은 기존 오수 펌프장(100)에서 대부분 채택하고 있다.

본 발명은 상기 구성에 더하여, 상기 오수 유입관(102)과 오수 펌프장(100) 사이에 부유물을 거르는 거름망 구성요소를 적용한 스크린실(10)을 구비하고 있다. 이 스크린실(10)은 사각형, 원형 등 그 형태에 제한은 없으며, 상기 오수 펌프장(100) 측에 부유물(XX)을 받아들이는 부유물 유입구(12)가 형성된다. 상기 스크린실(10)의 바닥에는 바이패스관(20)이 연결되며 바이패스관(20)의 부유물 유입구 측에는 부유물(XX)을 1차로 거르는 제 1스크린(수평 스크린; 30)이 설치된다. 상기 부유물 유입구(12)에 대응하는 위치에는 부유물(XX)을 2차로 거르는 제 2스크린(수직 스크린; 40)이 설치된다. 상기 바이패스관(20)의 출구단에는 이 바이패스관(20)으로부터 쏟아지는 하수에 의하여 수중펌프(200)가 훼손되거나 자리이동이 되지 않도록 물막이판(50)이 설치된다. 본 발명의 바이패스관(20)은 수직방향에서 수평방향으로 꺽이는 부분을 곡선으로 라운딩진 곡선부(22)로 형성하는 것이 좋다.

도 5는 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구성요소인 제 1스크린(30)의 상세한 설치구조를 나타낸 측단면도, 도 6은 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구성요소인 제 2스크린(40)의 설치구조를 나타낸 측단면도, 도 7은 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장의 주요 구성요소인 제 2스크린(40)의 설치구조를 나타낸 평단면도이다. 이들 도면을 참조한다. 도 5에서 스크린실(10)의 바닥에는 바이패스관(20)을 받아들여서 설치되기 위한 통과구멍(14)이 형성되고, 이 통과구멍(14)의 상부 주위에는 상기 제 1스크린(30)을 받아들여서 장착하기 위한 안착구멍(16)이 형성된다. 상기 제 1스크린(30)은 원형을 이루며 바닥에 대하여 수평적으로 설치되고, 제 1스크린(30)의 상부는 중앙을 정점으로 둥글고 볼록하게 솟아오른 형상이다.

도 6 및 도 7에서 본 발명의 부유물 거름망은 2단계 필터링 방식이 적용된다. 상기 제 1스크린(30)의 1차 필터링에서는 부유물과 하수의 고액분리가 이루어지고, 하수와 분리된 부유물은 유입수 수력에 의하여 자연스럽게 직진하여 부유물 유입구(12)를 통하여 수직방향으로 설치되는 제 2스크린(40)으로 진입하여 적재된다. 이것은 제 2스크린(40)의 통상의 적재 과정이며 우기 시에 많은 양의 하수가 유입될 때에는 제 2스크린(40)은 부유물을 2차 필터링 작업을 한다. 상기 제 2스크린(40)은 보통 함체 형상으로 구성되지만 특정한 형상에 한정되지 않으며 펌프장의 형태에 대응하여 원형으로 구성될 수도 있음은 물론이며, 메쉬 타입의 스테인레스 스틸재로 구성하는 것이 일반적이다.

도 8은 상기 제 2스크린(40)을 더욱 상세하게 나타낸 일실시예의 사시도이다. 이 제 2스크린(40)은 전체적으로 사각 박스형을 이룬다. 이 제 2스크린(40)은 3개의 함체(42),(44),(46)로 이루어져서 가로 세로 몇 개의 프레임(48)에 의하여 전체 틀을 유지하고 있지만, 반드시 이러한 형태나 갯수에 한정되는 것은 아니다. 상기 함체(42),(44),(46)의 어느 하나에는 상기 부유물 유입구(12)에 대응하여, 상기 부유물(XX)이 상기 제 2스크린(40) 내로 유입하도록 부유물을 통과하는 부유물 통과구(41)가 형성되어 있다. 부호 224는 이 제 2스크린(40)에 부유물(XX)이 가득찼을 때 외부로 반출하기 위하여 제 2스크린(40)을 상부로 들어올리기 위하여 제 2스크린(40)의 상단에 매단 견인줄이다.

이와같이 구성된 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장은, 도 3에 도시한 바와 같이 화살표 방향으로 오수 유입관(102)을 통하여 스크린실(10) 내로 하수(YY)가 유입될 때에, 대부분의 하수(YY)는 상기 스크린실(10) 하부에 설치된 바이패스관(20)으로 진입하여 오수 펌프장(100) 내로 들어간다. 이 때 하수(YY)는 예전의 펌프장 구조에서와 같이 직접 오수 펌프장(100) 내로 낙하하지 않는다. 이로 인하여 낙하소음을 발생한다거나 수중펌프(200)에 악영향을 주는 문제가 발생하지 않는다.

상기 바이패스관(20)을 통하여 오수 펌프장(100)의 바닥 부근으로 유입되는 하수(YY)는 바이패스관(20) 말단에 설치된 물막이판(50)에 의하여 낙하 유속이 분산된다. 즉, 이 물막이판(50)에 하수(YY)가 부딪혀 양 옆으로 흩어지게 되고 결국 상기 수중펌프(200)에 직접 하수(YY)가 강하게 부딪히는 현상을 방지하여 상기 수중펌프(200)를 보호하는 효과가 있다. 이는 수중에 설치되어 작동하는 수중펌프(200)인 만큼 잦은 고장으로 발생하는 교체비용이나 점검비용을 절약하는 부수적인 효과도 있다.

또 본 발명은 상기 바이패스관(20)의 꺽어진 부분을 라운딩진 곡선부(22)로 형성하고 있기 때문에, 빠른 속도로 낙하하는 하수(YY)가 이 곡선부(22)에서 자연스럽게 통과하게 되어 낙차음은 소멸되고 부드럽게 오수 펌프장(100) 내로 유입된다.

한편, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 대부분의 하수(YY)는 스크린실(10)의 바이패스관(20)을 통하여 오수 펌프장(100)으로 유입하고, 제 1스크린(30)에 의하여 걸러진 부유물(XX)은 스크린실(10) 내에서 부유하다가, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 부유물 유입구(12) 및 부유물 통과구(41)를 통하여 오수 펌프장(100) 측에 견인설치된 별도의 제 2스크린(40)으로 진입하여 적재된다. 제 2스크린(40) 내에 부유물(XX)이 가득 차면 이 제 2스크린(40) 상측에 설치된 견인을 위한 견인줄(224)을 들어올려 제 2스크린(40) 내의 부유물(XX)을 제거한다.

따라서, 하수(YY)는 상기 제 1스크린(30)에서 1차로 부유물(XX)을 소액분리 필터링하고 바이패스관(20)을 통하여 낙하한다. 이어서 하수(YY)는 자연스럽게 직진하여 진행하면서 부유물 유입구(12) 및 부유물 통과구(41)를 통하여 제 2스크린(40) 내로 유입적재된다. 이 제 2스크린(40)은 가는 메쉬 형태로 되어 있기 때문에 하수는 통과하고 부유물(XX)은 걸러서 모으게 된다.

이와 같이, 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장은, 통상의 간이 오수 펌프장(100) 구조에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위하여, 오수 펌프장(100)으로 하수가 유입되는 측에 제 1스크린(30)을 구비한 스크린실(10)을 설치하고 이 스크린실(10)의 하측에 바이패스관(20)을 설치하여 유입하는 하수(YY)의 대부분을 오수 펌프장(100) 내로 유입시키며, 비교적 건조한 상태의 부유물을 제 2스크린(40)에 적재하여 정기적으로 이를 배출하도록 함으로써 스크린 막힘으로 인한 하수 역류나 제 2스크린(40)의 재설치 시의 복잡한 작업을 배제하고 있다.

이상과 같이 본 발명의 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장에 대하여 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예 및/ 또는 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10: 스크린실 12: 부유물 유입구
14: 안착구멍 16: 통과구멍
20: 바이패스관 22: 곡선부
30: 제 1스크린 40: 제 2스크린
41: 부유물 통과구 42,44,46: 함체
48: 프레임 50: 물막이판
100: 오수 펌프장 102: 오수 유입관
150: 유입구 160: 배수구
200: 수중펌프 202: 오수 배출관
220: 버킷스크린 222: 거치대
224: 견인줄 300: 스크린
310: 인버터 320: 수로
XX: 부유물 YY: 하수

Claims (6)

1. 적어도 오수 유입관(102), 오수 배출관(202)을 가지며 부유물을 거르는 거름망(30), 부유물(XX)을 처리하는 스크린실(10)과, 이 스크린실(10)과 연결되는 바이패스관(20)과, 통상의 수중펌프(200)가 설치되어 이루는 오수 펌프장(100)에 있어서,
   상기 오수 유입관(102)과 오수 펌프장(100) 사이에는 부유물(XX)을 받아들이는 부유물 유입구(12)를 구비하며,
   상기 바이패스관(20)은, 상기 스크린실(10)의 바닥과 상기 오수 펌프장(100)의 바닥 부위 사이에 연결되고 입구부에는 상부 중앙을 정점으로 둥글고 볼록하게 솟아오른 형상의 메쉬 형태제 1스크린(30)을 설치하며,
   상기 부유물 유입구(12)에 대응하는 오수 펌프장(100) 내의 위치에, 견인줄(224)을 구비하는 사각함체 형상의 제 2스크린(40)을 설치한 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 바이패스관(20)의 출구단에는 수중펌프(200) 보호용 물막이판(50)이 설치되는 것을 특징으로 하는 이중 스크린을 구비한 오수 펌프장.
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