KR102277993B1 - 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서가 구비된 수두 손실 보상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치에 관련된 것으로서, 본 발명은 유입 수조로부터 처리 대상이 되는 원수가 공급되는 제1 송수관; 제1 송수관으로부터 연장되어 원수가 이동되는 경로를 제공하고, 원수가 이동되는 경로 상에 수질 개선제 가스를 기포 형태로 분산 주입하는 기체 주입 노즐이 배치된 제2 송수관; 제2 송수관으로부터 연장되어 수질 개선제 가스가 주입된 원수가 이동되는 경로를 제공하고, 원수에 난류를 발생시켜 수질 개선제 가스와 원수의 접촉 반응을 촉진하는 동시에 수질 개선제 가스를 분쇄하는 난류발생 믹서가 경로 상에 배치되어 동작되는 제3 송수관; 제3 송수관으로부터 연장되어 제3 송수관으로부터 이동되는 원수를 반응 촉진을 위한 관수로형 체류조에 공급하는 제4 송수관; 및 제1 송수관의 일측의 제1 분기 영역으로부터 분기되어 원수를 공급받아 제2 송수관과 제3 송수관의 연결 영역 중 일 영역에 형성된 제2 분기 영역으로 원수가 유입되도록 제1 분기 영역과 제2 분기 영역을 잇도록 구성되며, 원수에 이동력을 부여하는 순환 펌프가 배치되어 상기 순환 펌프에 의하여 이동력이 증가되면서 제2 분기 영역을 통해 배출되는 원수가 제2 송수관으로부터 제3 송수관을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키도록 하는 제5 송수관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서가 구비된 수두 손실 보상 장치{Vortex Loss Compensating Apparatus Having Turbulence Generator Mixer For Fluid Mixing In Water Treatment System}

본 발명은 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치에 관련된 것으로서, 구체적으로는 정수 공정에서 수질개선 효과를 증대시키거나, 미량의 유독, 유해물질을 저감 또는 중화시키기 위하여 오존, 과산화수소, 티오황산나트륨, PH조정제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질을 화학 반응 물질들과 혼합하는 난류발생믹서를 이용하여, 필연적으로 발생하는 유체의 수두손실을 보상함으로써, 수처리 시설의 처리 유량 정상화, 수질 개선 및 대기 환경 안전을 도모하는 기술과 관련된 것이다.

급격한 도시화와 산업화에 따른 수질 악화, 난분해성 폐수의 증가, 환경 규제 강화, 생활수준 향상 등으로 인하여, 깨끗한 물을 확보할 수 있도록 하는 수처리 기술의 중요성이 확대되고 있다.

한편 현재 대부분의 고도 정수 처리 시설에서는, 강력한 산화제이면서, 동시에 강력한 살균제의 작용을 하는 오존을 이용하여, 처리 대상 원수의 난분해성 물질 및 맛, 냄새 원인 물질의 분해, 세균과 바이러스의 살균 처리를 수행하고 있는 실정에 있으며, 일 예로, 한국 공개 특허 제10-2010-0083283호를 들 수 있다.

구체적으로, 상술한 선행기술에서는 미세 기포를 배출하는 산기관을 통하여 오존을 오존 반응지내로 공급함으로써 처리 대상이 되는 원수와의 접촉을 유도하여 고도의 정수 처리가 수행될 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 상술한 선행기술의 경우, 산기관에 의한 오존 기포의 수직 상승을 유도할 뿐, 오존 가스와 기체의 접촉 증대가 유도되지 않아 수처리 효율이 지극히 낮은 문제가 있었다.

한편, 다른 예로서, 최근 고도 정수 처리 시설에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전체 유입 수량 중 일부 유량에 대해 오존을 주입하도록 하는 사이드 스트림 방식으로 오존을 주입하는 방식이 사용되고 있기도 하나, 상술한 사이드 스트림 방식의 경우, 오존 주입 노즐 간의 사수부(Dead Zone)이 발생하여 오존가스와 처리 대상 원수의 접촉 효율이 낮은 것은 물론이고, 오존 가스와 원수의 접촉접촉 효율의 저하에 따라 다량의 배오존이 발생하는 문제로 배오존 처리를 위한 후속 조치에도 상당한 자원이 소모된다는 한계점이 있었다.

즉, 종래 기술의 경우, 우수한 수처리 효율 특성을 갖는 오존 등의 수질개선제를 사용함에도 불구하고, 수질개선제 가스와 처리 대상 원수의 접촉 효율의 향상 수단이 구비되어 있지 않은 문제로, 수처리 시스템의 운전 에너지 대비 정수 처리 효율이 지극히 낮은 문제가 지속적으로 지적되고 있는 바에 따라서, 수처리에 이용되는 수질개선제의 소비율을 증대시킬 수 있는 수처리 시스템의 개발이 개발될 필요가 있다.

이에 본 발명은 수질개선제 가스와 원수의 접촉 효율이 향상되도록 하는 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치를 제공함으로써, 배오존 등의 발생량을 저감하고, 필연적으로 발생하는 유체의 수두손실을 보상하여 수처리 시설의 처리 유량 정상화, 수질 개선 및 대기 환경 안전을 도모하는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치는, 유입 수조로부터 처리 대상이 되는 원수가 공급되는 제1 송수관; 제1 송수관으로부터 연장되어 원수가 이동되는 경로를 제공하고, 원수가 이동되는 경로 상에 수질 개선제 가스를 기포 형태로 분산 주입하는 기체 주입 노즐이 배치된 제2 송수관; 제2 송수관으로부터 연장되어 수질 개선제 가스가 주입된 원수가 이동되는 경로를 제공하고, 원수에 난류를 발생시켜 수질 개선제 가스와 원수의 접촉 반응을 촉진하는 동시에 수질 개선제 가스를 분쇄하는 난류발생 믹서가 경로 상에 배치되어 동작되는 제3 송수관; 제3 송수관으로부터 연장되어 제3 송수관으로부터 이동되는 원수를 반응 촉진을 위한 관수로형 체류조에 공급하는 제4 송수관; 및 제1 송수관의 일측의 제1 분기 영역으로부터 분기되어 원수를 공급받아 제2 송수관과 제3 송수관의 연결 영역 중 일 영역에 형성된 제2 분기 영역으로 원수가 유입되도록 제1 분기 영역과 제2 분기 영역을 잇도록 구성되며, 원수에 이동력을 부여하는 순환 펌프가 배치되어 상기 순환 펌프에 의하여 이동력이 증가되면서 제2 분기 영역을 통해 배출되는 원수가 제2 송수관으로부터 제3 송수관을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키도록 하는 제5 송수관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 기체 주입 노즐은, 제2 송수관의 내면으로부터 제2 송수관의 중심 축을 향하도록 배치되되, 원수의 이동 방향을 향하도록 경사지게 다수가 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 기체 주입 노즐의 내면으로부터의 길이는 노즐의 단측이 중심 축을 지나치도록 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 난류발생 믹서는, 제3 송수관의 중심 축과 동일한 위치에 설치되고, 모터에 의하여 회전되는 중심 축; 및 중심 축으로부터 돌출 형성되어 중심 축과 함께 회동하는 다수의 블레이드;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 난류발생 믹서는, 적어도 원수의 이동 방향과 경사지는 나사선 형상으로 상기 제3 송수관의 내부에 고정 배치되는 다수의 블레이드인 것이 바람직하다.

또한, 상술한 제5 송수관은, 제2 분기 영역으로부터 원수의 이동 방향과 경사지면서 제2 송수관과 제3 송수관의 연결 영역의 원수 이동 경로의 내부로 돌출된 돌출 배관;을 포함하여, 돌출 배관으로부터 배출되는 원수가 제2 송수관으로부터 제3 송수관을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키는 동시에 이동에 난류를 발생시키도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 돌출 배관은, 단측이 제2 송수관과 제3 송수관의 연결 영역의 중심 축과 일치되지 않는 영역에 형성되도록 배치되어, 돌출 배관으로부터 배출되는 원수가 제2 송수관으로부터 제3 송수관을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키는 동시에 이동에 스파이럴 형태의 난류를 발생시키도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 종래 산기관 방식 및 사이드 스트림 방식 등과 비교하여 보았을 때, 사수부가 발생하는 것을 방지하여, 적어도 오존을 포함하는 수질개선제 가스와 처리 대상이 되는 원수의 접촉 효율이 향상되므로, 배오존의 발생을 최소화하고, 고도의 정수 처리가 수행될 수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명에서는 기체 주입 노즐의 배치 형태 및 형상적 특징에 의하여, 노즐에서 분사되는 노즐의 설치 개수를 늘리거나 수질개선제 가스량을 늘릴 필요 없이, 노즐에서 분사되는 수질개선제 기포가 제2 송수관 전체에 직접 분무되는 것과 같은 효과를 도출할 수 있게 됨에 따라서, 사수부가 발생하는 것을 방지하고, 수질개선제 가스와 처리 대상 원수의 접촉 효율의 증대를 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 정수 공정에서 수질개선 효과를 증대시키거나, 미량의 유독, 유해물질을 저감 또는 중화시키기 위하여 오존, 과산화수소, 티오황산나트륨, PH조정제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질을 화학 반응 물질들과 혼합하는 난류발생믹서를 이용하여, 필연적으로 발생하는 유체의 수두손실을 보상함으로써, 수처리 시설의 처리 유량 정상화, 수질 개선 및 대기 환경 안전을 도모하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 난류발생 믹서가 구비되어, 수질 개선제 가스를 분쇄하여 기액 접촉 면적을 증가시키도록 기능함으로써, 적어도 수질개선제로서 오존을 이용한 고도 정수 처리에서 발생하는 배오존 발생량을 더욱 효과적으로 저감할 수 있으며, 이와 동시에 활성탄 흡착조에서의 처리 효율을 증대하여줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 체류조에 구비된 유동홀의 배치에 따른 구조적 특징에 의하여, 원수의 수류 흐름 자체를 이용하여 수질개선제 가스와 원수의 반응을 촉진할 수 있게 됨에 따라서, 수질개선제 가스와 원수의 반응 촉진에 소모되는 에너지를 저감하여 경제적으로 이용할 수 있는 수처리 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

결과적으로, 본 발명에서는 수질개선제 가스와 원수의 접촉 효율 증대됨에 따라서, 충분한 수질개선제를 투입하여 고도로 정수된 우수한 수돗물 생산에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 사용되던 사이드 스트림 방식의 오존 처리 설비의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기체 주입 노즐의 배치 형태를 설명하기 위한 도면.
도 4 및 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 난류발생 믹서의 형상을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 원수의 이동력을 증가시키기 위해 구비되는 제5 송수관의 구성도.

이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.

또한 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.

한편 본 발명을 설명하기 앞서, 종래 오존을 이용하는 고도 정수 처리 시설에 구비된 수처리 시스템의 개략적인 구성에 대한 설명으로서 도 1을 참조하기로 한다.

도 1에 개략적으로 도시된 구성도는, 종래 오존을 이용하는 고도 정수 처리 시설에는, 수처리 시스템에 대한 구성도의 예로서 이해될 것이고, 종래에는 도 1과 같이, 수처리 대상이 되는 원수가 유입되는 유입 수조(2)가 구비되고, 유입 수조(2)로부터 원수를 공급받아 체류조(3)로 이송시키는 송수관(1)의 일 영역에 구비된 노즐(N)을 통해, 오존 발생기에서 공급된 오존 가스를 주입함으로써, 체류조(3)로 이송 중인 원수와 오존 가스의 접촉을 유도하는 방식이 이용되어 왔다.

이러한 종래 기술 기반의 고도 정수 처리 방식은, 전체 유입 수량 중 일부 유량에 대하여 오존을 주입하여, 체류조(3)에서 전체 유입 수량과 오존 가스의 혼합이 수행되도록 하는 수처리 방식을 사이드 스트림 방식을 이용하는 것으로 볼 수 있으며, 이러한 사이드 스트림 방식은, 극히 일부 유량에 대해서만 오존을 주입함으로써, 경제적으로 이용할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 도 1과 같은 사이드 스트림 방식을 이용한 수처리 설비의 경우, 오존이 주입되는 노즐(N)이 송수관(1)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격 설치되는 구조를 가져, 노즐(N) 설치 위치를 기준으로 좌측 또는 우측에 위치한 유입수에는 오존이 주입되지 않는 사수부(Dead Zone)의 발생이 불가피하다는 문제가 있고, 이러한 사수부의 발생은 오존 가스와 원수의 접촉 효율 저하로 상당량의 배오존을 발생시켜 배오존 처리에 필요한 후속 조치 수행에 상당량의 비용을 소모하기 때문에 상술한 사수부의 발생을 방지하고자 하는 조치가 요구된다.

한편 상술한 사수부 발생 방지의 조치의 예로서, 통상적으로 송수관(1)에 설치되는 노즐(N)의 개수를 늘려, 노즐(N)이 송수관(1)에 더욱 촘촘하게 설치되도록 하거나, 노즐(N)을 통해 공급되는 오존 가스량을 늘리도록 하는 방법이 이용되고 있으나, 이러한 조치의 경우, 노즐(N)의 설치 공간 확보를 위해 송수관(1)을 길게 확보해야 하고, 고가의 오존 사용량이 늘어나는 문제로 고도 정수 처리 시설의 운영 비용의 막대한 상승을 초래하기 때문에 사이드 스트림 방식을 이용하는 수처리 시스템의 장점인 경제적 효과를 체감할 수 없는 문제가 있었다.

이에 본 발명은, 상술한 사이드 스트림 방식의 문제점을 해소하기 위하여 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치를 제공함으로써, 배오존 등의 발생량을 저감하고, 필연적으로 발생하는 유체의 수두손실을 보상하여 수처리 시설의 처리 유량 정상화, 수질 개선 및 대기 환경 안전을 도모하는 것에 그 목적이 있다.

한편 이하에서는 본 발명의 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치와 관련된 설명으로서 도 2 내지 6을 참조하기로 하며, 도 2에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치의 구성도가, 도 3에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기체 주입 노즐의 배치 형태를 설명하기 위한 도면이, 도 4 및 5에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 난류발생 믹서의 형상을 설명하기 위한 도면이, 도 6에서는 본 발명의 일 실시 예에 따라 원수의 이동력을 증가시키기 위해 구비되는 제 5 송수관의 구성도가 도시되어 있는 것으로 이해될 것이다.

먼저 도 2를 참조하여 전반적인 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두 손실 보상 장치에 대하여 살펴보면, 본 발명에서는 유입 수조(2)로부터 처리 대상이 되는 원수가 공급되는 제1 송수관(11)이 구비될 수 있으며, 상술한 제1 송수관(11)으로부터 연장되어 원수가 이동되는 경로를 제공하고, 원수가 이동되는 경로 상에 수질개선제 가스를 기포 형태로 분산 주입하는 기체 주입 노즐이 배치된 제2 송수관(12)이 구비될 수 있다.

이때, 상술한 제2 송수관(12)에 배치되는 기체 주입 노즐에 대한 더욱 구체적인 설명으로서 도 3을 참조하여 보면, 상술한 기체 주입 노즐(120)은 바람직하게 제2 송수관(12)의 내면으로부터 제2 송수관(12)의 중심 축(C)을 향하도록 배치될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 원수의 이동 방향을 향하도록 상향 또는 하향 경사지게 다수개가 배치될 수 있다.

즉, 도 3의 실시 예에서 원수의 이동 방향이 왼쪽에서 오른쪽이라고 가정해볼 때, 기체 주입 노즐(120)은, 왼쪽에서 오른쪽을 향해 하향 경사지거나, 상향 경사진 형태로 구비될 수 있는 것이다.

또한, 도 3에서도 개략적으로 살펴볼 수 있듯이 상술한 기체 주입 노즐(120)의 더 더욱 바람직한 실시 예로서, 기체 주입 노즐(120)의 내면으로부터의 길이는 노즐의 단측이 제2 송수관(12)의 중심 축(C)을 지나치도록 하는 길이로 결정될 수 있을 것이다.

즉 상술한 기체 주입 노즐(120)의 배치 형태 및 형상적 특징에 의하면, 노즐에서 분사되는 노즐의 설치 개수를 늘리거나 수질개선제 가스량을 늘릴 필요 없이, 노즐에서 분사되는 수질개선제 기포가 제2 송수관(12) 전체에 직접 분무되는 것과 같은 효과를 도출할 수 있게 됨에 따라서, 사수부가 발생하는 것을 방지하고, 수질개선제 가스와 처리 대상 원수의 접촉 효율의 증대를 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한 이와 동시에, 상술한 기체 주입 노즐(120)의 배치 형태 및 형상적 특징에 의하면, 앞서 언급한 바와 같이, 수질개선제 가스와 원수의 접촉 효율이 증대로, 수질개선제의 소비율이 증가함에 따라서 오존과 같이 악취를 발산하는 수질개선제를 이용하더라도, 오존의 악취를 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.

이때, 상술한 수질개선제는, 바람직하게 오존, 과산화수소, 티오황산나트륨, PH조정제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질이 이용될 수 있다.

구체적으로 상술한 오존은, 강한 산화력으로 처리 대상 원수에 포함된 박테리아나 바이러스, 곰팡이균 및 인체 유해한 솔벤트류, 농약, 중금속 성분 등의 유기 물질을 산화시켜 원수를 깨끗하게 살균된 상태로 만들 수 있는 능력이 있으며, 낮은 잔류성이 없어 2차 공해를 유발하지 않는 장점이 있으며, 오존 발생기를 통한 발생량 제어가 용이하여 수처리 시스템에서의 수질개선제로서 용이하게 이용될 수 있다.

또한, 상술한 과산화수소는 활성탄 등과 함께 이용되어, 촉매 반응에 의해 과산화수소수의 분해 반응을 일으킴으로써, 처리 대상 원수에 포함된 미생물을 살균하고, 유기물을 산화시켜 수질 오염을 방지하도록 기여할 수 있어, 산화된 부유물질 등을 활성탄에서 흡착되게 하여 제거하도록 기능할 수 있어 수처리 시스템에서의 수질개선제로서 용이하게 이용될 수 있다.

또한, 상술한 티오황산나트륨은 수처리 시스템에서 처리 대상 원수의 염소 중화제로서 이용될 수 있다. 바람직하게는, 상술한 티오황산나트륨은, 수질개선제로서 오존이 이용될 시, 함께 혼용되거나, 오존 처리 후에 첨가되는 수질개선제로서 이용됨이 바람직한데, 이는 티오황산나트륨의 우수한 잔류 오존 제거 능력을 발휘시키기 위함인 것으로 이해될 것이며, 즉, 상술한 티오황산나트륨은, 오존과 함께 이용될 시, 오존 분해를 가속화하여 줄 수 있는 촉매 물질로 이해될 것이며, 오존을 이용한 수처리 시설의 수처리 효율을 증대하도록 하는 수질개선제로서 용이하게 이용될 수 있다.

또한, 상술한 pH조정제는, 처리 대상 원수의 pH를 조절하기 위하여 사용되는 물질로서, 예를 들어 황산나트륨과 소석회 또는, 수산화나트륨, 황산, 폴리염화알루미늄 및 가성소다 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질을 사용하여 처리 대상 원수의 산도가 조절되도록 함이 바람직하며 이러한 pH조정은, 원수의 생물학적 처리와 응집 침천 처리가 효과적으로 수행되도록 하는 예비처리과정의 효율 증대를 도모하는 수질개선제로서 용이하게 이용될 수 있다.

이때, 앞서 언급한 수질개선제들은, 둘 이상의 수질 개선제가 순차적 또는 병기적으로 이용되도록 하여, 수처리 시스템의 처리 대상 원수에 대한 고도 처리가 수행되도록 함이 바람직할 것이다.

한편, 도 3에서 명시적으로 나타내지 않았으나, 상술한 기체 주입 노즐(120)에는, 멤브레인 분리막이 더 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 8마이크로미터의 기공이 형성된 멤브레인 분리막이 포함될 수 있을 것이다.

다시 도 2로 돌아와서, 본 발명에서는 앞서 언급한 제2 송수관(12)으로부터 연장되어 수질개선제 가스가 주입되는 원수가 이동되는 경로를 제공하고, 원수에 난류를 발생시켜 수질개선제 가스와 원수의 접촉 반응을 촉진하는 동시에 수질개선제 가스를 분쇄하는 난류발생 믹서가 경로 상에 배치되어 동작되는 제3 송수관(13)을 포함할 수 있다.

이때, 상술한 난류발생 믹서에는 다양한 실시 예가 존재할 수 있는데, 상술한 난류발생 믹서의 형상 구조를 설명하기 위한 예로서 도 4 및 5를 참조하기로 한다.

상술한 난류발생 믹서에 대한 제1 예로서 도 4를 참조하여 보면, 본 발명에서는 제3 송수관(13)의 중심 축(C)과 동일한 위치에 설치되고, 모터에서 전달되는 회전 동력을 이용하여 회전 구동하는 중심 축(130) 및, 상술한 중심 축(130)으로부터 방사상으로 돌출 형성되어, 상술한 중심 축과 함께 회동하는 다수의 블레이드(1310)를 포함하는 형태의 난류발생 믹서가 구비될 수 있다.

구체적으로 도 4의 난류발생 믹서는, 제2 송수관에서 수질개선제 가스가 주입된 원수가 제3 송수관(13)으로 유입될 시, 수질개선제 가스가 혼합된 원수에 난류를 발생시켜 수질개선제 가스와 원수의 접촉 반응을 촉진시키도록 기능하게 되는 것이다.

또한, 이와 동시에 본 발명에서는 제3 송수관(13)으로 유입된 수질개선제가스가 상술한 블레이드(1310) 구성의 회동에 의하여 미세하게 분쇄되어, 기액 접촉 면적을 증가시키도록 기능하게 됨으로써, 예를 들어 수질개선제로서 오존을 이용하는 고도의 수처리 시스템의 경우에, 배오존의 발생량을 현저히 저감할 수 있는 효과가 있따.

한편 상술한 난류발생 믹서의 제2 예로서, 도 5를 참조하여 보면, 본 발명에서는 난류발생 믹서로서 적어도 원수의 이동 방향과 경사지는 나사선 형상으로 제3 송수관(13)의 내부에 고정되는 다수의 블레이드(1320)가 구비된 난류발생 믹서를 포함할 수도 있다.

이때, 제2 예에 의한 난류발생 믹서에 구비된 하나 이상의 블레이드(1320)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 원수의 이동 방향(D)과 마주보게 설치된 블레이드(1320)를 구비하여 난류의 발생을 유도하는 것으로 이해될 것이며, 바람직하게는 블레이드(1320)의 형상을 굴곡진 형상으로 구비하도록 하여 난류 발생 효율을 증대하도록 함이 바람직할 것이다.

즉, 이에 따라 도 5의 난류발생 믹서 역시, 제2 송수관에서 수질개선제 가스가 주입된 원수가 제3 송수관(13)으로 유입될 시, 수질개선제 가스가 혼합된 원수에 난류를 발생시켜 수질개선제 가스와 원수의 난류화를 가속하여 접촉 반응을 촉진시키도록 기능할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상술한 도 4 및 5에서 설명한 난류발생 믹서는, 그 형상 및 구동 방식에 의해 처리 대상 원수와 수질개선제 가스와의 혼합이 촉진되어, 송수관의 형상에 의한 마찰이나 점성 따위에 의하여 에너지가 손실되는 수두 손실을 방지하도록 하는 효과 역시 기대하여 볼 수 있을 것이다.

한편, 상한 난류발생 믹서에 대한 제1 및 제2 예는, 본 발명의 제3 송수관(13)에서 독립적으로 어느 하나의 난류발생 믹서가 채택되어 이용될 수도 있으나, 제3 송수관(13)에 제1 및 제2 예에서 언급한 난류발생 믹서가 순차적 또는 연속적으로 이용될 수도 있을 것이며, 본 발명은 이에 제한하지 않는다.

다시 도 2로 돌아와서, 본 발명의 수처리 시스템의 수질개선제 분사 및 난류발생 믹서에는, 제3 송수관(13)으로부터 연장되어, 제3 송수관(13)으로부터 이동되는 원수를 반응 촉진을 위한 관수로형 체류조(3)에 공급하는 제4 송수관(14)을 포함할 수 있다.

구체적으로 상술한 관수로형 체류조(3)에는 도 2에서 둘 이상의 격벽이 형성되어 있을 수 있다

더욱 구체적으로 도 2의 실시 예에서와 같이 상술한 관수로형 체류조(3)에는, 제1 내지 제5 격벽이 형성되어, 제1 내지 제6 수조(31, 32, 33, 34, 35, 36)로 총 6개의 수조 공간이 구획될 수 있고, 바람직하게는 제1 내지 제5 격벽에는 원수를 다음 수조로 이동시키기 위한 제1 내지 제5 유동홀(311, 321, 331, 341, 351)이 구비되어 있는 것으로 이해될 것이다.

한편 이때, 상술한 제1 내지 제5 유동홀(311, 321, 331, 341, 351) 중, 제1, 3, 5 격벽에 형성되는 제1, 3, 5 유동홀(311, 331, 351)은 상부에 위치하도록 하고, 제2, 4 격벽에 형성되는 제2, 4 유동홀(321, 341)은 하부에 위치되는 형태로 구비될 수 있는데, 이는 원수가 제1 수조에서 제 6 수조까지 이동함에 있어, 상부 및 하부 교대로 배치된 제1 내지 제5 유동홀을 통과하게 되면서, 자연스럽게 수질개선제 가스와 원수의 혼합될 수 있게 하기 위함인 것으로 이해될 것이다.

이때, 제1, 3, 5 유동홀(311, 331, 351)을 하부에 위치하도록 하고, 제 2, 4 유동홀(321, 341)을 상부에 위치하도록 하는 구조로 변경되어 이용될 수도 있을 것이며, 본 발명은 유동홀을 상부 및 하부로 교대로 위치시켜 원수의 수류 흐름 자체를 상하부로, 변화되게 하는 유동홀의 모든 배치 구조를 포함할 수 있는 개념으로 이해됨이 바람직할 것이다.

즉 상술한 제1 내지 제5 유동홀(311, 321, 331, 341, 351)의 배치 구조에 의해 본 발명에서는 원수의 수류 흐름 자체를 이용하여 수질개선제 가스와 원수의 반응을 촉진함에 따라서, 수질개선제가스와 원수의 반응 촉진에 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또 다른 한편, 본 발명의 바람직한 실시 예로서, 본 발명에서는, 제1 송수관(11)의 일 측의 제1 분기 영역으로부터 분기되어 원수를 공급받아 상술한 제2 송수관(12)과 상술한 제3 송수관(13)의 연결 영역 중 일 영역에 형성된 제2 분기 영역으로 원수가 유입되도록, 제1 분기 영역과 제2 분기 영역을 잇도록 구성되며, 원수에 이동력을 부여하는 순환 펌프(150)가 배치되어 상술한 순환 펌프(150)에 의하여 이동력이 증가되면서, 제2 분기 영역을 통해 배출되는 원수가 제2 송수관(12)으로부터 제3 송수관(13)을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키도록 하는 제5 송수관(15)이 포함될 수 있다.

이때, 바람직하게는 상술한 제5 송수관(15)은, 제2 분기 영역으로부터 원수의 이동 방향과 경사지면서, 제2 송수관(12)과 제3 송수관(13)의 연결 영역의 원수 이동 경로의 내부로 돌출된 돌출 배관을 포함하도록 함이 바람직하다.

한편 이러한 돌출 배관은, 돌출 배관으로부터 배출되는 원수가 제2 송수관(12)으로부터 제3 송수관(13)을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키는 동시에, 이동에 난류를 발생시키도록 하기 위해 구비되는 구성의 개념으로 이해될 것이다.

또한 상술한 돌출 배관은, 단측이 제2 송수관(12)과 제3 송수관(13)의 연결 영역의 중심 축과 일치되지 않는 영역에 배치되도록 형성되도록 함이 바람직한데, 이는 돌출 배관으로부터 배출되는 원수가 제2 송수관(12)으로부터 제3 송수관(13)을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키는 동시에 이동에 스파이럴 형태의 난류를 발생시키도록 하기 위함인 것이다.

이에 대한 더욱 구체적인 설명을 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원수의 이동력을 증가시키기 위해 구비되는 제5 송수관(15)의 구성도가 도시되어 있는 도 6을 참조하여 설명을 이어가기로 한다.

도 6을 참조하여 보면, 제1 송수관(11)의 제1 분기 영역에서 원수가 공급되어 순환 펌프(150)로 전달되고, 순환 펌프(150)에서 이동력이 증대된 원수가 제2 송수관(12)과 제3 송수관(13)의 연결 영역에 형성된 제2 분기 영역으로 공급되는 예를 살펴볼 수 있다.

즉, 본 발명에서는 순환 펌프(150)가 배치된 제5 송수관(15)을 구비함으로써, 제1 송수관(11)에서 공급된 원수가 제2 송수관(12)으로 이동하여, 기체 주입 노즐의 작동에 따라 수질개선제 가스가 혼입되면서, 내부 압력이 증가하여 유속이 느려지는 문제를 해소할 수 있게 되는 것이다.

도 6에서는, 원수의 유속과 관련된 이동력을 화살표의 길이로 나타낸 것으로 이해될 것이며, 상세히 설명하자면, P1a는 최초 제1 송수관(11)을 통해 유입 수조에서 이동한 원수의 이동력을, P1b는 제1 송수관(11)에서 기체 주입 노즐이 구비된 제2 송수관(12)으로 이동한 원수의 이동력을, P2는 제5 송수관(15)에 구비된 돌출 배관(151)을 통해 순환 펌프(150)로부터 증대된 원수의 이동력을, P3 및 P4는 P2에 의해 이동력이 보강된 제3 및 제4 송수관(13, 14)의 원수의 이동력을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

특히 앞서 도 2 내지 6에서 살펴본 본 발명의 수처리 시스템의 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두손실 보상 장치에 의하면, 철, 망간, 조류 제거 등 구체적 수질 개선 효과를 향상할 수 있으며, 체류조 에서의 오존 잔류 농도를 높여 더욱 효과적인 고도 정수 처리를 수행할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상술한 본 발명의 설명에 있어서, 본 발명의 주요 구성에 대해서만 언급하였으나, 본 발명에서 언급하는 수처리 시스템의 유체혼합을 위한 난류발생 믹서 및 수두손실 보상 장치의 일 예로서, 수질개선제로서 오존이 이용되는 경우, 오존을 안정적으로 발생시키기 위해, 액체질소 탱크 및 액체 산소 탱크와 연결된 기화기 및 가스 공급기가 구비될 수 있으며, 소량이나마 발생한 배오존을 처리하기 위한 데미스터 및 배오존 처리 장치 구성이 포함될 수 있음이 당연하다.

또한, 이와 더불어, 체류조에서 배출된 원수를 구비된 활성탄 흡착조로 이송하여, 활성탄 흡착조에서 각종 유기화합물을 흡착하도록 하는 정수 처리가 수행되도록 할 수도 있을 것이다.

즉, 종합하여 판단하여 보건대 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 종래 산기관 방식 및 사이드 스트림 방식 등과 비교하여 보았을 때, 사수부가 발생하는 것을 방지하여, 오존 가스와 처리 대상이 되는 원수의 접촉 효율이 향상되므로, 배오존의 발생을 최소화하고, 고도의 정수 처리가 수행될 수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명에서는 기체 주입 노즐의 배치 형태 및 형상적 특징에 의하여, 노즐에서 분사되는 노즐의 설치 개수를 늘리거나 수질개선제 가스량을 늘릴 필요 없이, 노즐에서 분사되는 수질개선제 기포가 제2 송수관 전체에 직접 분무되는 것과 같은 효과를 도출할 수 있게 됨에 따라서, 사수부가 발생하는 것을 방지하고, 수질개선제 가스와 처리 대상 원수의 접촉 효율의 증대를 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 난류발생 믹서가 구비되어, 수질개선제 가스를 분쇄하여 기액 접촉 면적을 증가시키도록 기능함으로써, 수질개선제로서 오존을 이용하는 고도 정수 처리 시설의 경우, 오존을 이용함에 따른 배오존 발생량을 현저히 저감할 수 있음은 물론이고, 이와 동시에 활성탄 흡착조에서의 처리 효율을 증대하여줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 체류조에 구비된 유동홀의 배치에 따른 구조적 특징에 의하여, 원수의 수류 흐름 자체를 이용하여 수질개선제 가스와 원수의 반응을 촉진할 수 있게 됨에 따라서, 수질개선제가스와 원수의 반응 촉진에 소모되는 에너지를 저감하여 경제적으로 이용할 수 있는 수처리 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 이에 더 나아가, 본 발명에서는 수질개선제 가스와 원수의 접촉 효율 증대됨에 따라서, 충분한 수질개선제를 투입하여 고도로 정수된 우수한 수돗물 생산에 기여할 수 있는 효과 역시 기대할 수 있게 된다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 유입 수조로부터 처리 대상이 되는 원수가 공급되는 제1 송수관;
   상기 제1 송수관으로부터 연장되어 원수가 이동되는 경로를 제공하고, 원수가 이동되는 경로 상에 수질 개선제 가스를 기포 형태로 분산 주입하는 기체 주입 노즐이 배치된 제2 송수관;
   상기 제2 송수관으로부터 연장되어 수질 개선제 가스가 주입된 원수가 이동되는 경로를 제공하고, 원수에 난류를 발생시켜 수질 개선제 가스와 원수의 접촉 반응을 촉진하는 동시에 수질 개선제 가스를 분쇄하는 난류발생 믹서가 경로 상에 배치되어 동작되는 제3 송수관;
   상기 제3 송수관으로부터 연장되어 상기 제3 송수관으로부터 이동되는 원수를 반응 촉진을 위한 관수로형 체류조에 공급하는 제4 송수관; 및
   상기 제1 송수관의 일측의 제1 분기 영역으로부터 분기되어 원수를 공급받아 상기 제2 송수관과 상기 제3 송수관의 연결 영역 중 일 영역에 형성된 제2 분기 영역으로 원수가 유입되도록 상기 제1 분기 영역과 상기 제2 분기 영역을 잇도록 구성되며, 원수에 이동력을 부여하는 순환 펌프가 배치되어 상기 순환 펌프에 의하여 이동력이 증가되면서 상기 제2 분기 영역을 통해 배출되는 원수가 상기 제2 송수관으로부터 상기 제3 송수관을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키도록 하는 제5 송수관;을 포함하되,
   상기 기체 주입 노즐은,
   상기 제2 송수관의 내면으로부터 상기 제2 송수관의 중심 축을 향하도록 배치되되, 상기 원수의 이동 방향을 향하도록 경사지게 다수가 배치되고,
   상기 기체 주입 노즐의 내면으로부터의 길이는 노즐의 단측이 상기 중심 축을 지나치도록 결정됨으로써, 사수부가 발생하는 것을 방지하도록 하고,
   상기 난류발생 믹서는,
   적어도 원수의 이동 방향과 경사지는 나사선 형상으로 상기 제3 송수관의 내부에 고정 배치되는 다수의 블레이드로, 상기 블레이드의 형상을 원수의 이동 방향과 대향하는 방향으로 굴곡진 형태로 구비하도록 하여, 난류 발생 효율이 증대되도록 하고,
   상기 제5 송수관은,
   상기 제2 분기 영역으로부터 상기 원수의 이동 방향과 경사지면서 상기 제2 송수관과 상기 제3 송수관의 연결 영역의 원수 이동 경로의 내부로 돌출된 돌출 배관;을 포함하여,
   상기 돌출 배관으로부터 배출되는 원수가 상기 제2 송수관으로부터 상기 제3 송수관을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키는 동시에 이동에 난류를 발생시키도록 하되,
   상기 돌출 배관은,
   단측이 상기 제2 송수관과 상기 제3 송수관의 연결 영역의 중심 축과 일치되지 않는 영역에 형성되도록 배치되어,
   상기 돌출 배관으로부터 배출되는 원수가 상기 제2 송수관으로부터 상기 제3 송수관을 향하여 이동되는 원수의 이동력을 증가시키는 동시에 이동되는 원수에 스파이럴 형태의 난류를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서가 구비된 수두 손실 보상 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 난류발생 믹서는,
   상기 제3 송수관의 중심 축과 동일한 위치에 설치되고, 모터에 의하여 회전되는 중심 축; 및
   상기 중심 축으로부터 돌출 형성되어 상기 중심 축과 함께 회동하는 다수의 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 시스템의 2종 이상 유체혼합을 위한 난류발생 믹서가 구비된 수두 손실 보상 장치.
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