KR200377426Y1 - 수로의 수위조절 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수로의 수위조절구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수의 살균 처리를 위하여 수 개의 자외선 램프를 갖춘 개수로에서 유량이 급격하게 증가하여 수위가 상승하는 것을 방지하기 위해 자외선 램프 후단에 댐의 길이를 길게 하는 효과를 갖도록 지그재그 식의 수위조절 댐을 설치하되, 수위조절 댐을 개수로 내를 흐르는 하수와 개수로 벽의 마찰 저항에 따른 위치별 유속을 감안하여 설계함으로서 댐 길이가 축소되는 댐길이 비효율 손실을 줄여 수위의 정밀한 조절이 가능하게 한 것이며, 아울러 수위조절 댐의 임의 위치에 배수밸브를 설치하고, 자외선 램프 전단에는 수위 상승방지판 및 수위 상승방지판에 수직한 가이드를 일체로 형성하여 수직으로 슬라이딩되어 삽탈이 용이한 스크린을 부설한 수로의 수위조절 구조에 관한 것이다.

Description

수로의 수위조절 구조{WATER LEVEL ADJUSTMENT STRUCTURE OF WATER CHANNEL}

본 고안은 하수의 살균 처리를 위하여 수 개의 자외선 램프를 갖춘 개수로의 자외선 램프 후단에 유량의 급격한 증가에 의해 수위가 상승하는 것을 방지하기 위한 수위조절 댐이 설치된 수위조절 구조에 관한 것이다.

가정이나 산업단지 등에서 배출되는 하수는 많은 부유물과 유해 미생물이 포함되어 있고, 이것이 직접적으로 하천이나 강으로 유입될 경우, 하천의 오염을 비롯, 강이나 바다의 심각한 오염과 자연생태계를 파괴하는 결과를 초래하게 되므로, 통상 하수는 화학물질이나 기타 정화시설을 통해 상당부분 정화되어 방류시킨다.

그러나, 하수가 정화된 후에도 하수 내에는 각종 유해 미생물이 서식하므로, 이를 방지하기 위한 수단의 일환으로 하수에 일정시간 자외선을 조사하여 살균처리를 시행한 후 방류하는 과정을 거치고 있다.

자외선으로 하수를 처리하는 수처리 방식은 크게 밀폐식 방식과 개수로와 같은 개방식 방식이 있으며, 본 고안은 개방식 수로에 설치되어 살균처리 공정을 위한 자외선 램프에 의해 자외선 발광이 손실 없이 충분히 하수에 조사되게 하기 위한 수위조절 구조를 개시하고자 하는 것이다.

밀폐식와 달리 개수로의 수처리 방식은 하수의 유속 또는 유량 증감에 따른 수위가 수시로 가변되기 때문에 자외선이 하수에 충분히 조사되게 하는 장치가 필요하고, 이에 최근 유량에 관계없이 항상 수위가 일정하게 유지되게 하기 위한 방안이 다수 소개되고 있다.

그러한 방안 중, 종래 기술의 일 예로써, 대한민국실용신안등록 제 0296731호 '수로형 자외선 물살균기'를 들 수 있다.

상기 종래 기술은 수로의 유량이 일정하지 못한 점을 감안하여 수로의 입구와 출구측에 제동제어기에 의해 개폐 작동하는 수문을 설치하여 유량을 조절토록 한 것이다.

이러한 전동 제어방식의 경우는 수위 제어가 비교적 정확한 장점이 있는 반면에, 설치비용이 고가일 뿐만 아니라, 제어장치 및 수문의 유지 보수관리비가 소요되므로, 상당한 비용 손실을 감안해야 하는 문제점이 있다.

다른 종래 기술로써, 유체의 압력과 무게추의 정지/움직임에 따른 힘을 발란싱하여 유체의 내압이 크게 작용할 경우 게이트가 열리고, 게이트가 열림으로서 수위가 하강하여 유체의 내압이 기준 이하로 저하되면 다시 게이트가 닫히도록 하는 일종의 수위에 따라 컨트롤되는 게이트가 소개된 바 있으며, 이러한 맥락에서 보다 개선한 고안이 대한민국실용신안 등록 제 0295112호라 할 수 있다.

그러나 상기 고안은 유지 보수관리비가 소요되지 않는 장점이 있는 반면에, 대규모 하수처리장에 적합한 구조여서 소규모 하수처리시설에는 적용하기가 어렵고, 아울러 유량이 설계치 이하로 유입될 경우 수위 제어가 불가능할 뿐만 아니라 게이트와 벽면 사이에 지속적인 누수가 발생하는 문제점이 있다.

또 다른 종래 기술로써 제시된 도 6의 구조를 참조하면, 수로(1)의 일측에 살균 처리를 위한 수 개의 자외선램프(2)가 설치되고 그 후방에 댐을 설치함으로서 수위를 조절하게 한 것이다.

즉, 수량이 적을 경우, 물은 수로에서 방출되지 아니하고 댐 내에 저장된 상태로 자외선에 의해 살균 처리되며, 댐의 수위가 상승하면 댐 상단으로 하수가 넘쳐서 방류되게 한 것으로서, 이러한 구조는 대규모의 하수처리장이나 소규모의 하수처리장 모두에 적용이 가능할 뿐만 아니라, 기존 수로에 댐을 쌓으면 되므로 설치비용이 매우 적고 유지 보수관리 비용이 소요되지 않는 이점이 있다.

그러나, 도 6에서와 같이 수량이 급격하게 증가할 경우, 폭이 좁은 수로에 설치된 댐(3)은 많은 유량의 하수를 충분히 막을 수 없고, 따라서 댐(3)의 높이 이상으로 수위가 많은 물이 저장되므로, 자외선이 조사되지 아니하는 비살균 영역(A)이 존재하게 되며, 이러한 비살균 영역(A)은 비교적 유속이 빠른 상단 부분에 존재하므로 하수의 대부분이 살균처리 되지 아니하고 방류되는 문제점이 발생한다.

이를 해결하기 위한 종래 방안으로, 도 7에서와 같은 지그재그 식의 댐(4)이 고안된 바 있으며, 이는 대한민국 공개특허공보 공개 제 2001-0012046호의 종래기술 설명부에서도 "전폭댐의 흘러 넘치는 부분의 길이를 길게 하기 위해, 지그재그식으로 꺽인 구조의 댐으로 이루어지는 것으로, 수위변동에 대해 흘러 넘치는 물의 수심의 변동이 가능한 작아지도록 한 것이다."라고 언급된 바 있다.

즉, 도 7을 참조하면, 폭이 좁은 수로(1)에 대하여 댐(4)을 지그재그 식으로 형성함으로서, 일자 형태의 댐보다 상대적으로 댐의 길이를 길게 하여, 수로(1)의 좁은 폭을 극복하고 넓게 하는 효과를 가지며, 따라서 유량이 급격하게 증가하더라도 댐의 높이보다 수위가 급격하게 상승하는 것을 방지하게 된다.

그러나, 상기와 같은 지그재그 형식의 댐(4)은, 도 8에서 보는 바와 같이 댐 길이가 전체적으로 사용되지 않는 댐 길이 비효율 영역(B)을 갖는다.

이를 도 8을 통해 보다 구체적으로 설명하며, 도시된 "C"는 수로(1) 내를 흐르는 하수의 속도를 벡터(VECTOR)로 나타낸 것이다.

벡터(C) 그래프와 같이 하수는 수로(1) 내에서 수로의 측벽과 마찰이 발생하기 때문에 유속은 수로(1)의 측벽에 가까울수록 느리고, 측벽에서 멀수록, 다시 말해 중심으로 갈수록 빠르게 흐르며, 유속이 빠르다는 것은 그만큼 단위시간 당 유량이 크다는 것을 의미한다.

이처럼 위치에 따라 다른 속도를 갖는 하수가 지그재그 식의 댐(4)에 도달할 경우, 수로(1)의 가장자리보다 중앙부위에서 수압에 의해 수위가 상승하므로 더 많은 양의 하수가 흘러 넘치게 되고, 측벽으로 가까워질수록 하수의 흘러 넘침은 줄어들어 결국 도시된 바와 같이 물이 흘러 넘치지 않는 댐 길이 비효율 영역(B)이 수로의 양 측벽부에 발생하게 되고, 그 결과 댐(4)의 길이가 연장되었음에도 불구하고 댐의 길이 전 구간이 효율적으로 사용되지 않게 됨으로서 댐의 실질적인 길이가 축소되는 결과를 초래하는 것이다.

한편, 도 6 및 도 7의 실시예와 같은 종래 기술에 의한 자외선 램프(2)는 하수에 포함된 각종 부유물 또는 고형물에 의한 충격과 퇴적으로 램프에 손상을 가하거나 램프의 발광 투과도를 낮추기도 하며, 램프(2) 주변에 퇴적된 부유물은 램프(2)의 외주면을 왕복 이송운동하면서 퇴적된 부유물을 제거하기 위한 스크레이퍼의 오동작을 일으키기도 한다.

이에 따라, 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 고안은 설치비용이 저렴하면서도 유지 보수 관리비가 소요되지 않으며 유입 수량의 가변에도 불구하고 수위가 일정한 높이 이상으로 상승되는 것을 방지하여 자외선 램프의 비살균 영역이 발생하지 않는 구조의 수위조절 댐을 제공함과 아울러, 수위조절 댐이 하수의 유속에 대응하여 댐의 길이 전체가 효율적으로 이용될 수 있는 수로의 수위조절 구조를 제공하는데 제1목적이 있다.

또한, 본 고안은 수위조절 댐에 저장된 물을 임의 배출이 가능하게 하고, 하수가 급격하게 상승하더라도 자외선 살균 영역의 수위가 상승하는 것을 방지하기 위한 보조 구조물을 제공함과 아울러, 살균 영역에 있는 하수에 포함된 부유물을 최소화하는 수로의 수위조절 구조를 제공하는데 제2목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 폭이 좁은 수로에 댐을 쌓되, 댐 상단의 길이를 길게 하게 위하여 댐을 지그재그 형식으로 쌓아서 댐의 수위를 조절하게 하되, 수로 내의 하수 유속을 감안하여 하수가 도달되는 위치 속도에 따라 댐을 측벽에 가까울수록 수로의 전방에 배치하고, 멀수록 후방에 배치한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 수위조절 댐에 저장된 하수를 임의 배출하기 위하여 댐 저변에 적어도 하나 이상 설치된 배수밸브를 포함한다.

또한, 본 고안은 자외선 램프 영역의 수위가 상승하는 것을 방지하기 위한 보조 수단으로 수로 저변으로부터 소정 높이까지 개방되도록 자외선 램프 군 선방에 설치된 수위 상승방지판을 포함한다.

또한, 본 고안은 자외선 램프 영역을 흐르는 하수 내에 잔존하는 부유물을 최소화하도록 자외선 램프 군 선방, 바람직하게는 수위 상승방지판에 가이드를 일체로 구비하고 상기 가이드에 수직하게 슬라이딩되어 삽탈이 가능한 스크린이 부설된 것을 포함한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 다른 수위조절 구조가 적용된 개수로를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 수위조절 댐의 구조를 설명하기 위한 도 1의 부분 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 수로(10) 내를 흐르는 하수가 자외선 램프(11) 영역에서 자외선에 의한 살균처리 효율을 높이기 위해, 즉 앞서 종래 기술에서 설명된 바와 같이 비살균 영역이 발생하는 것을 방지하기 위해 댐의 길이를 연장하여 수로의 폭이 넓은 효과를 가질 수 있도록 지그재그 식의 수위조절 댐(12)이 설치된 것이다.

그러나, 도 2에서와 같이 수로(10)의 폭을 흐르는 하수는 수로(10)의 측벽에 가까울수록 유속이 느리고, 측벽에서 멀수록 유속이 증가하게 되며, 이를 벡터(VECTOR)로 나타낸 것이 "C"이다.

따라서, 본 고안의 수위조절 댐(12)은 하수의 수로(10) 내의 위치에 따른 속도를 감안하여 지그재그 식으로 꺽인 수위조절 댐(12)을 설치하되, 댐의 위치를 수로(10)의 측벽에 가까울수록 전방에 배치시키고, 측벽에서 멀어질수록 후방에 배치함으로서, 흡사 아치(ARCH) 형식의 지그재그 식 수위조절 댐(12)으로 설계한 것이며, 이는 수로(10)의 폭과 높이를 감안한 수학적 계산에 의해 유속 벡터(C)와 같은 곡선 값을 산출하고, 그에 따라 설계한 것이면 만족한다.

이와 같이 설계된 수위조절 댐(12)은 댐의 길이 전 구간에서 동시에 고르게 물이 흘러 넘치므로 수로(10)의 측벽 부분에서 댐 길이 비효율 영역이 발생하지 않게 되며, 이는 결국 종래의 지그재그 식의 수위조절 댐 길이가 실질적으로 축소되는 것을 방지한 것이다.

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 수위조절 구조가 적용된 개수로의 평면도이고, 도 4는 도 3 실시예의 측단면도로서, 본 고안의 다른 바람직한 실시예를 도시한 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 자외선 램프(11) 영역의 전방에 수로(10)의 저변에서 일정 높이까지만 개방하도록 한 수위 상승방지판(13)이 수로(10)의 상단에 설치되었다.

상기 수위 상승방지판(13)은 하수의 유량 증가로 수위가 상승하더라도 자외선 램프(11) 영역에서는 자외선 램프(11)의 자외선 조사 영역 이상으로 수위가 상승하는 것을 방지하는 것으로, 하수의 원활한 흐름을 위하여 경사지게 설치되거나 또는 하단을 도시된 바와 같이 둥근 형태의 만곡부를 형성할 수 있다.

한편, 자외선 램프(11)의 구조는 도시되지는 않았지만 각 자외선 램프(11)의 외주에 자외선 램프(11)의 길이방향으로 왕복 이송되는 스크레이퍼가 설치되고, 이 스크레이퍼는 자외선 램프(11)의 표면에 퇴적된 부유물로 인해 하수에 대한 자외선 조사량이 감소하여 살균효과를 저해시키는 문제를 해결하기 위한 것으로서, 소정의 시간이 경과하거나 또는 자외선 투광도를 감지하는 센서(미도시) 등의 신호로 인해 자동으로 왕복 이송되어 자외선 램프 표면에 퇴적된 부유물을 닦아 내게 한 공지의 기술이다.

그러나, 하수에는 많은 부유물(고형물)이 포함되어 있기 때문에, 현장에서는 스크레이퍼와 자외선 램프(11) 사이에 부유물이 퇴적, 경화되어 스크레이퍼의 작동을 방해하거나 자외선 램프(11)가 깨지는 문제점이 발생하므로, 가급적 자외선 램프(11) 영역으로 유입되는 하수에 포함된 부유물은 상당 부분 제거할 필요가 있다.

따라서, 본 고안은 상기 수위 상승방지판(13)에 요홈을 갖춘 가이드(14)를 수수로(10)의 폭 방향으로 서로 대향되게 설치하고, 상기 가이드(14)의 요홈에 메쉬를 갖춘 스크린(15)을 설치하였다.

상기 가이드(14)는 적어도 하나 이상의 요홈을 갖출 수 있고, 따라서 요홈에서 수직하게 슬라이딩되어 삽탈되는 스크린(15)은 적어도 하나 이상 설치함으로서, 부유물 또는 고형물을 보다 효율적으로 걸러지게 할 수 있다.

이와 같이 구성된 상기 스크린(15)은 수로(10)에서 가이드(14)의 요홈을 따라 상/하로 삽탈이 가능하므로 스크린(15)의 메쉬에 부유물이 퇴적되었을 경우, 꺼내서 청소하는 것이 가능하다.

또 다른 바람직한 실시로서, 본 고안의 수위조절 댐(12)의 후방에 배수밸브(16)를 설치한다.

수위조절 댐(12)에 의해 수로에 저장된 하수는 필요에 따라서, 즉 자외선 램프(12) 장치를 개/보수하거나 수로 내부를 청소하기 위하여 하수를 모두 제거할 필요가 있게 되며, 이때 배수밸브(16)를 통해 수로(10)에 저장된 하수를 인위적으로 방류시킬 수 있다.

상기 배수밸브(13)는 수동에 의한 밸브일 수 있고, 전기적 장치에 의하여 단속되는 자동 방식일 수 있으며, 이에 대한 구성은 공지의 기구 및 전기적 수단을 채용하면 만족한다.

도 5는 본 고안의 또 다른 실시예를 개념적으로 보인 사시도로서, 하수가 수로(10)에 유입되기 전처리 공정인 필터링에 사용되는 디스크식 필터(20)를 개략적으로 도시한 것이다.

디스크식 필터(20)는 도넛 형태의 디스크(21)가 다수개 연설되어 회전이 가능하게 구성되어 있다.

이러한 필터의 작용을 간단하게 설명하면, 수처리를 위한 하수가 디스크(21)의 중앙으로 유입되고, 유입된 하수는 디스크(21)의 회전으로 인해 디스크에서 채거름 형태로 각종 부유물이나 고형물을 걸러 내고, 걸러진 부유물은 디스크(21)의 중심부로 이동하면서 위로 상승하여 디스크(21)의 중앙에 마련된 호포(22)에 포집되어 배출되고, 디스크(21)를 통과한 처리수는 수로(10)로 방출되는 것이다.

또한, 디스크(21)의 세척을 위해서, 세정관로(23)를 디스크(21) 상부에 설치하여 디스크(21)에 물을 분사시키는 일종의 역세척 과정을 수행하게 되며, 세척에 사용되는 물은, 디스크(21)에 의해 걸러진 처리수를 사용하는 것이다.

상기 디스크 필터(20)는 하수 처리장의 규모나 처리 가능용량에 따라 수로(10)의 전처리 공정으로 선택되어질 수 있으며, 상기 디스크 필터(20)가 설치될 필요가 없는 소규모 하수 처리장은, 전술한 바와 같은 스크린(15)에 의해 부유물 제거가 가능하다.

이상의 구성 및 작용 설명은, 본 고안의 바람직한 실시예에 대해서만 도시하고 설명되었지만, 본 발명의 설명에 기재된 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서는 당업자에 의해 필요 가능하게 얼마든지 설계변경이 가능한 것이며, 그러한 변경 실시는 하기에 기재된 본 발명의 청구범위에서 구속하는 권리범위 범주 내에 있음은 물론, 그와 균등한 기술에까지 보호되어야 함은 당연하다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 수로의 수위 조절 구조는 기존에 이미 설치된 하수처리장의 개수로에 별다른 어려움 없이 간단하게 설치가 가능하고, 그에 따른 설치비용이나 유지 관리비가 소요되지 않아서 비용 부담 없을 뿐만 아니라, 유입 수량이 급격하게 증가하더라도 수위의 급격한 상승을 방지함으로써 자외선 비살균 영역이 발생하지 않게 된다.

또한, 수위조절 댐이 수로의 위치에 따른 유속을 감안하여 설치되었기 때문에 물이 흘러 넘치지 않는 댐 길이 비효율 영역이 발생하지 않으므로, 댐 전체 길이를 효율적으로 이용하여 댐 수위 상승을 보다 정밀하게 방지하는 효과를 가진다.

또한, 수위방지판에 의해 자외선 램프 영역의 수위 상승을 원천적으로 방지하여 살균 효율을 높일 수 있고, 수위조절 댐에 저장된 물을 임의 배출이 가능하여 수로 내의 청소가 용이하며, 수로의 살균처리 전처리 공정인 필터 설치가 없는 소규모의 하수처리장에서도 삽탈이 용이한 스크린에 의해 부유물이 제거되므로 자외선 램프의 오동작 및 파손을 방지할 수 있는 유효한 효과를 가진다.

도 1은 본 고안에 다른 수위조절 구조가 적용된 개수로를 개략적으로 나타낸 사시도.

도 2는 본 고안에 따른 수위조절 댐의 구조를 설명하기 위한 도 1의 부분 평면도.

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 수위조절 구조가 적용된 개수로의 평면도.

도 4는 도 3 실시예의 측단면도.

도 5는 본 고안의 또 다른 실시예를 개념적으로 보인 사시도.

도 6은 종래 기술에 따른 수위조절 댐의 개략적인 설치 상태도.

도 7 및 도 8은 다른 종래 기술에 따른 수위조절 댐의 구조 및 설명도.

Claims (6)

1. 자외선 램프에 의한 살균 처리가 가능한 수로의 수위조절 구조에 있어서,

   상기 자외선 램프 후방에 수로의 폭 전체에 대하여 소정 높이로 지그재그 식으로 된 수위조절 댐을 쌓되, 상기 수위조절 댐은 하수와 수로 내의 측벽의 마찰저항에 따른 하수 유속을 감안하여 수로의 측 벽에 가까울수록 수로의 선방에 배치하고, 멀수록 후방에 배치하는 형태로 하여 굴곡부 선단을 이은 선이 아치 곡선으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 수로의 수위조절 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 자외선 램프 전방의 수로에, 수로 저변으로부터 소정 높이까지만 개방되도록 하는 수위 상승방지판이 수로의 폭 전구간에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 하는 수로의 수위조절 구조.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 수위 상승방지판은 수로 후방으로 경사지거나 또는 하단이 원형으로 굽은 것을 특징으로 하는 수로의 수위조절 구조.
4. 청구항 2 또는 3에 있어서,

   상기 수위 상승방지판에 하수에 포함된 부유물의 제거를 위한 다수의 메쉬를 갖는 스크린이 설치된 것을 특징으로 하는 수로의 수위조절 구조.
5. 청구항 4에 있어서,

   수로 폭에 대해 대향한 요홈을 갖춘 가이드를 수위 상승방지판과 일체로 형성하고, 상기 스크린이 상기 요홈에서 상/하로 슬라이딩 삽탈이 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 수로의 수위조절 구조.
6. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서,

   상기 수위조절 댐의 저변 소정 위치에 적어도 하나 이상의 배수밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 수로의 수위조절 구조.