KR19990068260A - 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상수도 정수처리시설에서 착수정과 응집지 사이에 배치하여 수리적 와류에 의하여 투입된 약품이 순간적으로 혼화하는 방법과 그 장치에 관한 것으로서, 특히 투입된 약품이 균일하고 빠른 시간 내에 확산되도록 수리적 와류를 형성하는 것이다. 본 발명에 의한 약품혼화방법 및 장치는 착수정과 응집지를 연결하는 관로에 단일 또는 다단으로 시설될 수 있으며, 착수정의 원수가 공급되는 도수관로에서 약품을 투입시키기 위한 수두탱크(40)와, 이 수두탱크(40)의 내부중앙에 설치되고 확관형 위어(54)를 갖는 수직와류형성관(50)을 구비하여, 착수정으로부터 공급된 원수를 수직와류형성관(50) 상단의 위어(54)를 통해 집합낙하시켜 수리적 와류를 발생시키고, 그 수리적 와류가 발생되는 부분에 응집용 약품을 직접 투입케 함으로써, 투입된 약품을 급속히 확산시켜 원수와 약품의 균일한 혼화를 꾀하며, 별도의 혼화지와 동력을 이용한 기계적 혼화장치를 전혀 사용하지 않고 수류자체의 에너지를 이용, 동력낭비가 없고 그만큼 유지관리가 용이하고, 아울러 약품혼화기능의 강화로 정수처리수의 수질향상에 기여할 수 있는 등 경제적이고 신뢰도 높은 약품혼화 시설을 제공한다.

Description

수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화방법 및 그 장치

본 발명은 상수도의 정수처리에 있어서 원수중에 부유하는 미세입자의 응집을 위한 전처리 단계로서 원수에 약품을 투입 혼화하는 약품의 순간혼화방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 동력을 사용하지 않고 수리적으로 와류를 형성함으로써 약품이 보다 빠르고 균일하게 혼화될 수 있게 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화방법 및 그 장치에 관한 것이다.

상수도 정수처리방식에는 원수 수질에 따라 소독만 하는 간이처리 방식과, 원수를 비교적 얇은 사층을 통과하여 천천히 여과하는 완속여과 방식, 그리고 원수층에 포함된 현탁물질을 미리 약품처리에 의해 응집시킨 후 침전 여과하는 급속여과 방식이 있다. 원수에 부유하는 탁질중 입경이 0.01mm 이상인 입자는 보통의 침전으로 제거가 가능하다. 그러나 입경이 1㎛ 이하인 콜로이드(colloid)상 입자는 거의 침전되지 않음은 물론 대부분 여과지의 사층을 그대로 통과한다. 그러므로 급속여과 방식의 경우에는 도입된 원수중의 현탁 콜로이드 입자를 침전 및 여과가 가능한 플록(flock) 형태로 응집하여야 하며, 이러한 응집의 전처리 단계로서 응집용 약품을 투입 혼화하는 과정이 수반되는 것이다. 또한 완속여과 방식에 있어서도 원수의 탁도가 30도 이상으로 되면 침전 후의 탁도가 여전히 높고 여과층의 폐색기간이 빨라지므로 여과효율을 높이기 위해 응집용 약품의 주입설비가 필요한 경우도 있다.

응집용 약품은 플록형성을 위한 응집제와 pH 조절을 위한 알칼리제, 그리고 응집보조제로 구분된다. 응집제로는 황산알루미늄이나 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염이 주로 사용된다. 알칼리제로는 소석회나 소오다회 또는 액체가소정소오다 등이 사용되며, 응집보조제로는 활성규산과 수도용 알긴산 소오다 등이 사용된다. 이밖에 냄새 제거를 위한 분말활성탄 등 원수수질의 조건에 따라 여러 가지 약품이 사용되는 것이다.

최근 수질관리에 컴퓨터 제어시스템을 도입하는 가장 큰 목적이 정수처리용 약품의 자동주입에 있음을 볼 때, 약품의 자동주입은 약품혼화지에서 가능한 빨리 균일한 혼화가 이루어진다는 전제조건 하에서만 가능하다. 즉, 혼화기능이 불량하여 응집제가 불균일하게 혼화된 상태로 원수가 응집지에 유입되면, 플록의 응집율이 낮고 침전효율이 떨어지므로 결국 여과지의 부담이 대단히 커져 정상적인 수질관리가 어렵게 된다. 또한 응집침전지는 통상 2지(池) 이상이 병행으로 설치 운영되는데, 이 경우에 응집 및 침전효과가 각 지마다 다르게 나타나면 불균등한 침전으로 인한 여과지의 부담이 더욱 커진다. 따라서 정수처리용 약품은 원수중에서 모든 현탁물질과 골고루 반응하여 각 응집·침전지에서 균등한 침전효과를 얻기 위해서도 균등하게 혼화되어야 한다.

원수중에 투입된 약품은 이론적으로 투입 후 혼화시간이 길어야 균등하게 혼화될 수 있으나 응집용 약품은 특성상 수중에서 가수분해 되어 현탁 콜로이드 입자와 중합반응을 일으키는 속도가 대단히 빠른 특성을 가지고 있으므로 약품 투입 즉시 가능한 빠른 시간내에 순간적으로 균등하게 확산시킬 수 있어야 한다. 이와 같이 응집용 약품의 균등한 혼화조건과 그 신속한 반응조건이 서로 상반되는 특성 때문에 두가지 조건을 만족시킬 수 있는 약품혼화 시스템의 기술개발이 과제가 되고 있는 실정이다.

투입된 약품을 혼화시키는 종래의 기술은 크게 수류자체의 에너지를 이용하는 방법과 외부로부터 필요한 기계적 에너지를 작용시키는 방법으로 대별된다.

수류자체의 에너지를 이용하는 방법에는 혼화지 내에 상하 또는 수평 우류(迂流)식이나 저류판을 설치하여 수류방향을 급변시켜 크게 난류를 일으키는 방식 등으로 투입된 약품을 확산시키는 방식과, 파아샬플루음(partial flume) 방식이나 관로중에서 난류를 일으키는 방식, 그리고 노즐의 분사류에 의한 난류를 이용하는 방식 등이 있다. 이들 방식에 의하면 기계적 작동부분이 없으므로 고장이 없고 유지관리가 용이하지만, 설비에 탄력성이 없고 미리 정해진 유량범위 내에서만 적용된다.

한편, 외부로부터 필요한 기계적 에너지를 작용시키는 혼화방법에는 연직축의 단부에 설치되어 혼화지에 저류된 수중에 위치하는 교반날개를 주변속도 1.5m/s 이상으로 회전시켜 혼화하는 플래시 믹서(flash mixer)방식과 원수의 일부를 펌프로 가압하여 나머지 원수와 충돌시켜 혼화하는 펌프확산방식이 있다. 이 중 플래시 믹서방식의 경우 교반날개의 회전속도를 변화시켜서 교반강도를 조절할 수 있으므로 유량변화에 대한 적응성이 있으나 기계고장이 많은 등 유지관리가 어려우며, 펌프확산방식은 플래시 믹서에 비하여 소요동력이 큰 문제점을 가지고 있다.

첨부된 도면 중 도 1a 및 도 1b는 현재 장 많이 사용되고 있는 것으로서 플래시 믹서가 채용된 종래의 약품혼화지를 보여준다. 이들 도면에 있어서는 대응되는 부분에 동일한 참조번호가 부여되어 있다. 플래시 믹서방식의 혼화지에서는 착수정(도시생략됨)으로부터 유입되는 원수가 유입부(1)에 설치된 유입부 위어(2)의 상단 높이까지 채워진 후 월류하게 된다. 월류되는 물은 약품투입지점(7)으로부터 투입되는 약품과 함께 그 하단의 수로(3)을 따라 혼화지(4)의 바닥측으로 유입된다. 혼화지(4)에서는 유출부 위어(5)의 상단 높이까지 상승되는 동안 혼화지(4)의 내부수중에 설치된 플래시 믹서(8)의 교반날개(12)에 의하여 약품이 확산·혼화된 다음에 유출부 위어(5)를 월류하여 유출부(6)로 흐른다. 유출부(6)에서는 도시하지 않은 응집지로 분배되어 흘러가게 된다. 플래시 믹서(8)는 혼화지(5) 상측에 지지대(9)를 가설하여 그 위에 모터 및 감속기(10)를 설치하고, 혼화지(4)의 수중으로 뻗은 연직축(11) 끝에 교반날개(12)를 설치하여 된다. 이러한 종래의 약품혼화지에서는 모터 및 감속기(10)를 24시간 가동하여야 하므로 기계적인 무리가 따르고 전력소모가 많아서 유지관리에 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 동력을 사용하지 않고 수류자체의 에너지를 극대화하여 이용하는 방식의 장점을 보유하면서 투입된 약품의 혼화시간을 단축시킬 수 있도록 수리적 와류를 이용한 정수처리용 약품의 순간혼화방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 동력을 사용하지 않고 수류자체의 에너지를 극대화하여 이용하는 방식의 장점을 보유하면서 투입된 약품의 혼화시간을 단축시킬 수 있도록 수리적 와류를 이용한 정수처리용 약품의 순간혼화방법을 구현하는 장치를 제공하는 데 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 표준 정수처리 방식에 있어서의 기계식 교반기를 사용한 약품혼화지 구조를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명의 방법에 따라 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화장치가 착수정 및 응집지 사이의 관로에 설치된 실시예를 보인 평면도.

도 3은 도 2의 Ⅲ - Ⅲ선 단면도.

도 4는 도 3에 도시된 약품의 순간혼화장치의 상세단면도.

도 5는 도 4에 도시된 약품의 순간혼화장치에 있는 확관형 위어의 평면도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화방법을 기존 약품혼화지에 적용하여 구현한 실시예를 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 착수정 30 : 응집지

40,40' : 수두탱크 50,50' : 수직와류형성관

54 : 확관형 위어 55 : 원수 유도판

56 : 원수분류환봉 60,60' : 수평와류이송관

61 : 나선형 날개 70,70' : 약품투입지점

상기한 첫 번째 목적을 달성하는 본 발명에 따른 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화방법은, 착수정으로부터 공급되는 원수를 수직상방으로 개구된 확관형 위어를 가지는 수직와류형성관에 월류시켜서 그 내부에 집합낙하에 의한 수리적인 와류가 형성되도록 하고, 그 수리적 와류가 형성되는 부분에 약품을 직접 투입케 하여, 투입된 약품이 수리적 와류에 의하여 순간적으로 확산·혼화되게 하는 것이다.

이와 같이 착수정으로부터 공급되는 원수를 응집지로 이송하는 과정에서 원수의 집합낙하에 의한 수리적 와류를 형성시키고 거기에 응집용 약품을 직접 투입케 하면, 그 수리적 와류의 확산작용으로 투입된 약품을 순간적으로 혼화 및 확산시킬 수 있다. 따라서 동력을 사용하지 않고도 응집용 약품을 투입 후 가수분해되기 전에 원수 전체에 순간적으로 확산시켜 균일한 혼화를 꾀할 수 있게 한 것이다.

이러한 본 발명의 약품혼화방법은 그 수직상방으로 개구된 확관형 위어를 가지는 수직와류형성관을 사용하여 착수정으로부터 공급되는 원수를 그 수직와류형성관 주위로 유입시킴에 있어서, 착수정과 연결되는 원수 유입관을 가지는 원통형의 수두탱크를(또는 외관을, 또는 외벽을을 이루는 구조물을) 그 수직와류형성관 주위에 설치하고, 수직와류형성관의 유출구를 그 수두탱크 외부로 관통시켜서 응집지와 연결하여 상기 일정한 낙차를 유지하도록 확관형 위어의 월류높이와 응집지의 수위를 적절히 조절하여 구현할 수 있다.

따라서 상기한 두 번째 목적은, 여과지의 착수정으로부터 물을 받아서 정수처리용 약품을 순간적으로 혼화하기 위한 약품의 순간혼화장치에 있어서, 상기한 착수정으로부터 공급되는 원수가 유입되는 수두탱크와, 이 수두탱크 내부 중앙에 설치되어 수직상방으로 개구된 확관형 위어를 가지고 있고 그 수두탱크에 유입된 원수를 집합낙하시켜서 내부에 수리적인 와류를 형성한 후 유출시키는 수직와류형성관, 그리고 그 수직와류형성관 내부로 상기 약품을 투입하는 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화장치에 의하여 달성된다.

본 발명인 약품의 순간혼화방법은 상기한 수두탱크와 수직와류형성관을 여러 대 구비하여, 맨 앞에 위치하는 수두탱크의 유입부를 착수정과 연결하고, 각 수두탱크에 설치되는 수직와류형성관의 유출부를 다음에 위치하는 수두탱크의 유입부와 연결하며, 맨 끝에 위치하는 수직와류형성관을 응집지와 연결하여 각 수직와류형성관에서 상기한 수리적 와류를 단계적으로 형성하고 각 단계에서 필요한 약품을 투입케 함으로써 약품별 약품투입지점을 명확하게 하여 약품의 효과를 높일 수 있도록 하였다.

또한 상기한 수직와류형성관의 유출부측 내부에 나선형 날개가 설치되어 있는 수평와류형성관을 연결하여 상기한 집합낙하에 의하여 발생되는 수리적 와류 이후에도 그 나선형 날개에 의한 와류를 연속 형성함으로써 투입된 약품의 순간확산 및 혼화효과를 더욱 높일 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명과 관련된 도면 중 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 약품의 순간혼화방법을 2단계로 행하기 위한 장치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 착수정(20)과 응집지(30) 사이에 시설되는 혼화지의 기능을 위한 시설로서 본 발명에 의한 두 개의 약품혼화장치가 설치된다.

여기서 착수정(20)과 응집지(30)는 통상적인 것으로서 즉, 표준 정수처리시설에 있어서 착수정(20)은 수원지로부터 원수를 도입하여 혼화지로 공급하도록 시설된다. 본 실시예에 있어서는 그 착수정(20)에 도입된 원수가 일정 수위 이상으로 되면 유출위어(21)를 월류하여 유출관(22)을 통해 본 발명에 따른 혼화장치의 일측수두탱크(40)로 유입되게 하였다. 응집지(30)는 응집제 등의 약품이 투입·혼화된 물을 받아서 현탁물을 침전 가능한 플록(flocks) 상태로 응집시키기 위한 것으로서 통상 전술한 바와 같이 2지(池) 이상 시설된다. 이는 본 발명에 따른 혼화장치에 의하여 약품이 투입·혼화된 물을 받기 위한 유입관(31)과 유입부수로(32), 그리고 유입부수로(32)로부터 각 응집지(30)로 물을 유입시키는 유입구(33)를 포함한다.

상기한 착수정(20)과 응집지(30) 사이에 시설되는 본 발명에 따른 약품의 순간혼화장치는, 각기 물을 받을 수 있는 직경이 비교적 큰 원통형의 수두탱크(40,40')와 이 수두탱크(40,40') 내에 각각 수리적 와류를 형성하도록 설치된 수직와류형성관(50,50'), 이 수직와류형성관(50,50')에서 약품이 순간혼화된 물을 수평방향으로 이송하는 수평와류이송관(60,60'), 그리고 수두탱크(40,40') 위의 약품투입지점(70,70')을 포함하여 된다.

수두탱크(40,40')는 각각의 약품투입지점(70,70')에 대한 투입구(41,41')와 각각의 하부 일측에서 물을 유입받기 위해 개구된 유입구(42,42')를 가진다. 제1수두탱크(40)의 유입구(42)는 착수정(20)의 유출관(22)과 플랜지 이음으로 연결하고, 제2수두탱크(40')의 유입구(42')는 제1수두탱크(40) 내에 있는 수직와류형성관(50)측의 수평와류이송관(60)과 플랜지 이음으로 연결한다.

제 1 및 제 2수두탱크(40,40') 내에 설치된 수직와류형성관(50,50')은 도4 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 각각 상방향의 확관형 위어(54)와 이 확관형 위어(54) 밑에 일체로 형성한 높이조절관(51), 그리고 이 높이조절관(51)을 높이조절이 가능하게 연결하는 수두조절용 나사연결관(53)을 가지고 있다. 확관형 위어(54)는 깔때기 형태로 되며 그 내주면에 방사상으로 설치된 수 개의 원수유도판(55)과, 이 수 개의 원수유도판(55)들의 상단에 환봉을 환형으로 고착시켜 된 원수분류환봉(56)을 가진다. 높이조절관(51)은 하반부 내주면에 형성되어 수두조절용 나사연결관(53)과 나사결합되는 나사부(57)를 가진다. 수직와류형성관(50,50')은 그 상단부가 나사연결관(53)과 기밀용접에 의해 일체적으로 연결되어 있고, 그 하단부에서 수두탱크(40,40')의 벽을 관통하도록 옆으로 돌출된 유출구(59)를 가진다. 이 유출구(59)는 전술한 수평와류이송관(60,60')과 플랜지 이음으로 연결된다. 도면에 있어서, 참조번호 52는 수직와류형성관(50,50') 내의 수위를 가리키며, 58은 확관형 위어(54)에 의하여 원수가 집합낙할 때 함께 유입되는 공기가 유입되어 난류를 형성하는 기포를 묘한 것이다. 이에 대하여는 나중에 상세히 설명될 것이다.

수두탱크(40,40') 내에서의 수직와류형성관(50,50')의 월류높이는 착수정(20) 및 응집지(30)의 각 수두차 내에서 전술한 집합낙하에 의한 수리적 와류를 안정적으로 발생시킬 수 있는 조건을 충족하도록 상기한 바와 같은 높이조절구조에 의하여 조정될 수 있다. 수직와류형성관(50,50')의 확관형 위어(54)를 월류하는 원수의 낙차는 유량에 따라 상이하며, 유입유량이 많을 때에는 유출측 위어수위가 상승하고 유입유량이 적을 때에는 유출측 위어수위가 낮아지는 등 유입유량 조건에 따라 낙차수두의 자동조절로 인하여 항상 일정한 순간혼화효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 그리고 확관형 위어(54)의 높이조절구조를 통해 시설 초기에 수리적인 최적조건을 조절할 수 있도록 구성하였다.

한편, 도 2 및 도 3에 있어서, 수평와류이송관(60,60')의 각각은 관 내벽에 형성된 나선형 날개(61)을 가지고 있으며, 이 나선형 날개(61)에 의하여 수직와류형성관(50,50')에서 수리적 와류를 형성한 이후에 그 유출되는 과정에서도 연속하여 와류를 형성하는 것이다.

상기한 실시예에 의한 약품의 순간혼화작용을 설명하면, 도 2에 있어서 취수장으로부터 착수정(20)에 도입된 원수가 유출위어(21)를 월류하게 되면, 그 월류하는 원수는 착수정(20)의 유출관(22)과 이에 플랜지 이음된 제 1수두탱크(40)의 유입구(42)를 통해 제 1수두탱크(40) 내부로 유입된다. 제 1수두탱크(40)에 유입된 원수는 그 수위가 상승함에 따라 그 내부에 설치된 수직와류형성관(50)의 상단, 즉 확관형 위어(54)의 개구 내측으로 월류한다. 이 때 확관형 위어(54)의 좁아지는 형상에 의하여 원수가 집합되는 형태로 되어 그 유속이 빨라지고, 이러한 상태로 일정한 낙차를 가지고 낙하하게 된다. 따라서 수직와류형성관(50) 내에는 원수의 연속한 집합낙하와 그 유속의 증가에 의하여 수리적인 세찬 와류가 형성되어진다. 수직와류형성관(50) 내에는 또한 집합낙하되는 원수가 일정수위로 채워져 있는 물에 충돌하면서 공기가 함께 유입되어지며, 유입된 공기는 원수의 낙차 및 유속에 따라 수중으로 어느 정도 유입되다가 공기의 부양력으로 인하여 그 표면으로 부상되면서 그 내부에서의 물흐름을 교란시키는 작용도 일어나게 된다.(도 4에 묘사됨) 또한 이러한 집합낙차에 의하여 유입된 공기는 상승하여 수표면에서 파괴되면서 투입된 약품과 물의 순간혼화효과를 한층 높이는 역할도 하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 수직와류형성관(50) 내에 형성되는 수리적인 와류와 교란작용을 이용, 상부에 설치되는 약품투입지점(70)으로부터 수두탱크(40)의 약품투입구(41)을 통해 그 수직와류형성관(50) 내부로 투입되는 약품을 확산시키는 것이다.

한편, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 수직와류형성관(50) 상단을 월류하는 원수가 그 확관형 위어(54)의 내면에서 수 개의 원수유도판(55)에 의하여 집합낙하의 균형을 유지시키므로서 상기한 수리적인 와류의 형성이 촉진되고, 또한 원수분류환봉(56)에서는 원수가 두 층으로 갈라지게 되어 상기한 교란작용도 촉진된다. 따라서 투입된 약품의 확산작용이 촉진되고, 그리하여 약품의 순간적인 확산을 통해 균일한 혼화를 꾀할 수 있는 것이다.

1차로 투입된 약품과 혼화된 원수는 수평와류이송관(60)을 따라 제 2수두탱크(40')로 유입되는데, 그 수평와류이송관(60) 내에 설치된 나선형 날개(61)가 원수를 지속적으로 회전시켜서 약품혼화 효과를 더욱 높인다.

제 2수두탱크(40')에 유입된 1차 혼화된 물은 다시 그 제 2수두탱크(40') 내에 설치된 수직와류형성관(50')을 월류하면서 전술한 바와 같은 동일한 작용으로 그 약품투입지점(70')으로부터 2차 투입되는 약품과 재차 혼화된 후 그 수평와류이송관(60')을 통해 응집지(30)로 유입하게 된다.

상기한 실시예에 있어서 예컨대 첫 번째 위치한 약품투입지점(70)에서는 전술한 응집용 약품 중에서 일차적으로 pH 조절을 위한 알칼리제를 투입케 하고, 다음 단계의 약품투입지점(70')에서는 응집제를 투입케 한다. 필요에 따라서는 응집보조제나 언급되지 않은 또 다른 약품 또는 같은 약품을 나눠서 투입할 수 있도록 상기와 같이 약품의 순간혼화장치를 더 많이 배치할 수 있음은 물론이다.

상기 실시예에서는 정수시설을 새로 구축하는 경우에 있어서, 기존에 많은 면적을 차지하고 대규모의 공사가 요구되는 혼화지 시설을 배제하면서 간단하면서도 더욱 효과적인 약품의 순간혼화장치를 구현할 수 있음을 보여준다.

다음에 설명되는 실시예가 도시된 도 6a 및 도 6b는 정수시설을 새로 구축하지 않고 기존 혼화지를 개량하고자 하는 경우에 기존 혼화지를 크게 변경하지 않고 본 발명의 혼화장치를 간단히 구현할 수 있음을 보여준다. 이 도면에 있어서는 기존 혼화지 시설을 이용한 것이므로 편의상 도 1a 및 도 1b와 동일한 부분에 대하여 동일한 참조번호를 부여하여 설명한다.

도시된 바와 같은 본 발명의 약품의 순간혼화장치는 기존 혼화지에서 도시된 바와 같이 유입부(1) 또는 혼화지(4) 자체가 전술한 수두탱크의 역할을 하도록 하고, 거기에 수직와류형성관(50)을 도시한 바와 같이 설치한다. 수직와류형성관(50)은 그 일단부가 수직상방을 향하도록 만곡되어 그 상단부분에 개구된 확관형 위어(54)를 가지고 있으며, 타단부는 유입부수로(3) 또는 저류벽(13) 아래부분을 관통하여 혼화지(4) 또는 유출부(6)와 통하도록 설치된다. 여기서 확관형 위어(54) 상단은 유입부(1)의 수위(la)보다 약간 낮고, 유출부(6)의 수위(6a)보다는 충분히 높게(약 20∼30cm) 위치시키고, 가능하면 확관형 위어(54)를 유입부(1) 또는 혼화지(4) 중심에 오게 한다. 그리고 약품투입지점(7)은 수직와류형성관(50)의 확관형 위어(54) 바로 위에 위치시켜서 확관형 위어(54) 중심부로 약품을 투입할 수 있게 시설하는 것이다. 여기서 도 1a는 기존 혼화지(4)를 후혼화지(back mixing)로 이용하고 거기에 시설된 모터 및 감속기(10) 등을 포함한 플래시 믹서(8)와 함께 혼화효과를 더욱 높일 수 있도록 개량한 것이다.

이와 같이 구성하면, 유입되는 원수는 수직와류형성관(50) 주위에서 확관형 위어(54) 높이까지 채워지고, 확관형 위어(54) 높이 이상으로 수위가 상승하면 원수는 수직와류형성관(50)의 확관형 위어(54)의 내부로 월류하게 되며, 그 때 수직와류형성관(50) 내부에서는 그 상단과 유출부(6)의 수위(6a)와의 차이만큼의 낙차를 유지하면서 낙하하게 된다. 즉, 유입부(1) 또는 혼화지(4)에 유입된 물이 수직와류형성관(50)의 확관형 위어(54) 내부로 일정한 낙차를 갖고 낙하하게 되는 집합낙하에 의하여 전술한 바와 같은 수리적인 와류가 발생되는 것이다.

실질적으로, 기존 혼화지를 본 발명에 따른 약품의 순간혼화장치로 개량하여, 투입된 약품이 2∼5초 이내에 순간 확산되고 있음을 확인할 수 있었다.

이상에 설명된 바와 같이 본 발명은 물의 집합낙하에 의한 수리적 와류를 이용하여 응집용 약품을 수초 내에 확산시키고 균일한 효과를 꾀하는 것이다. 이러한 본 발명의 약품의 순간혼화방법를 구현한 장치는 별도의 동력을 전혀 사용하지 않고, 수류 자체의 에너지를 이용하므로 동력낭비가 없고, 그만큼 유지관리가 용이하게 된다. 특히 본 발명에서는 기존의 약품혼화방식이 안고 있는 약품별 투입지점 및 약품의 빠른 확산 등의 문제점을 극복하고 유량변화에 신축적으로 대응할 수 있게 하였다. 이와 같이 본 발명은 원수중에 부유하는 현탁물 응집을 위한 전처리 단계인 약품혼화기능을 강화하여 수돗물 등 처리수의 수질향상에 기여하는 동시에, 경제적이고 신뢰도 높은 약품의 순간혼화방법 및 장치시설을 제공하는 효과적인 발명이다.

Claims (9)

1. 착수정으로부터 공급되는 원수에 응집용 약품을 포함한 소요약품을 투입 혼화하여 응집지로 보내기 위한 약품의 순간혼화방법에 있어서,

   상기 착수정으로부터 공급되는 원수를 수직상방으로 개구된 확관형 위어를 가지는 수직와류형성관에 월류시켜서 그 내부에 집합낙하에 의한 수리적인 와류가 형성되도록 하고, 그 수리적 와류가 형성되는 부분에 약품을 직접 투입케 하여, 투입된 약품이 수리적 와류에 의하여 확산되게 함을 특징으로 하는 수리적 와류를 이용한 약품의 순간혼화방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기한 수리적 와류가 형성되도록 하는 단계를 적어도 두 번 이상 수행하고, 각 단계에서 약품을 각각 투입케 한 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수리적 와류가 형성되도록 하는 단계 이후에 유출되는 원수를 회전시키면서 이송하는 단계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화방법.
4. 착수정으로부터 물을 받아서 정수처리용 약품을 순간적으로 균등한 혼화를 하여 응집지로 보내기 위한 약품의 순간혼화장치에 있어서,

   상기한 착수정으로부터 공급되는 원수가 유입되는 수두탱크와, 이 수두탱크 내부 중앙에 설치되어 수직상방으로 개구된 확관형 위어를 가지고 있고 그 수두탱크에 유입된 원수를 집합낙하시켜서 내부에 수리적인 와류를 형성한 후 응집지를 향해 유출시키는 수직와류형성관, 그리고 그 수직와류형성관 중앙에서 상기 약품을 투입하는 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기한 수두탱크와 수직와류형성관 및 약품을 투입하는 수단이 각각 둘 이상 구비되어 있고, 상기한 수리적 와류의 형성 및 약품 투입이 단계적으로 이뤄지도록 구성된 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화장치.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기한 수직와류형성관의 유출측에 연결되어 유출되는 원수를 회전시키면서 이송하는 나선형 날개를 가진 수평와류형성관이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화장치.
7. 제 4항에 있어서, 상기한 수직와류형성관에 상기한 확관형 위어의 높이조절이 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화장치.
8. 제 4항에 있어서, 상기한 확관형 위어의 표면에 방사방향으로 설치되어 그 위어의 상단을 월류하여 낙하하는 원수의 균형을 유지하도록 복수의 원수유도판이 구비된 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화장치.
9. 제 4항 또는 제 8항에 있어서, 상기한 확관형 위어의 내면에서 일정높이에 설치되어 그 위어의 상단을 월류하는 원수의 흐름을 두 층으로 가르는 원수분류환봉이 구비된 것을 특징으로 하는 수리적 와류에 의한 약품의 순간혼화장치.