KR200417138Y1 - 하부집수장치의 w형유공블록 - Google Patents

Abstract

본 고안은 여과지의 하부집수장치를 구성하는 블록에 관한 것으로서, 하부집수장치(12)의 입상여과재(14)의 하부에 종횡으로 연속적으로 배열되는 단위블록으로 구성되되, 상기 단위블록(16)은 삼각형 형태의 단면을 구비하도록 종방향으로 형성된 제1차수평수로(36); 상기 제1차수평수로(36)의 좌우측 상부 각각에 내부측벽(34)으로 구분되도록 종방향으로 형성된 제2차수평수로(38); 상기 내부측벽(34)에 종방향으로 구비되는 다수 개의 물유통공(80); 상기 내부측벽(34)에 종방향으로 구비되되 상기 물유통공(80)보다 상부에 위치하는 다수 개의 공기유통공(48); 상기 제2차수평수로(38)의 외측면에 구비되는 외부측벽(32); 상기 제2차수평수로(38)의 상부면에 구비되는 블록상판(28); 및, 상기 블록상판(28)에 구비되는 다수 개의 분출공(40);을 포함하여 구성되되, 상기 분출공(40)이 정삼각형의 꼭지점에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 하부집수장치의 W형유공블록에 관한 것이다.

W형유공블록, 하부집수장치, 분출공, 물유통공, 공기유통공, 반사판, 제1차수평수로, 제2차수평수로, 내부측벽, 외부측벽, 블록상판

Description

하부집수장치의 W형유공블록{W-type under-drain block}

도 1은 본 고안의 'W형유공블록이 구비된 하부집수장치'의 전체 구성도를 도시한다.

도 2는 조립된 '하부집수장치의 W형유공블록'을 구성하는 단위블록의 평면도이다.

도 3은 조립된 '하부집수장치의 W형유공블록'을 구성하는 단위블록의 저면도이다.

도 4는 도 2의 A-A' 단면도를 90°반시계방향으로 돌려놓은 것이다.

도 5는 도 2의 B-B' 단면도이다.

도 6는 도 2에서 상부의 반사판을 제거하여 분출공의 배치를 나타낸 평면도이다.

도 7은 '하부집수장치의 W형유공블록'을 구성하는 단위블록이 하부집수장치의 바닥에 병렬로 배치하고 고정시키는 시멘트모르타르 지지주가 타설된 상태를 도시하는 단면도이다.

도 8은 '하부집수장치의 W형유공블록'을 구성하는 단위블록과 단위블록이 연속적으로 배열된 블록상판 부분에서 분사되는 공기 또는 세척수의 분사형태를 도시하고 있다.

도 9는 '하부집수장치의 W형유공블록'을 구성하는 단위블록의 측면 외관의 일부를 도시하고 있다.
도 10은 도 8의 부분확대도로서 반사판에 의하여 역세척분출수가 방사상으로 확산되는 것을 도시하고 있다.
도 11은 도 10의 C-C' 단면도로서 반사판의 기능을 측면에서 보다 상세히 도시하고 있다.

급속여과지 개발초기의 하부집수장치는 휠러블록형으로 여과지 구조물 바닥 의 평면상에 지주를 설치하고 그 위에 콘크리트 성형품을 고결시킨 다음 성형품과 여과지 구조물 바닥판 사이는 압력수실이 되도록 하였다. 성형품의 상면에는 각추형(角錐形)의 꼭지점을 아래로 둔 형태이며, 그 속에 대소 5개 또는 14개의 자구(磁球)를 놓은 하부집수장치 블록이었다. 이 형식은 급속여과지 개발초기의 하부집수장치로서 많이 사용되었다.

그 다음 개발된 방식으로 여과재 밑에 매설된 관 또는 지지판에 스트레이너를 붙이고 이 스트레이너를 통하여 여과수와 역세척수가 유출입되는 방식이었다. 스트레이너를 관에 부착할 경우에는 물이 유출입하는 집수거를 여과지 중앙에 설치한다. 관은 내구성이 있는 재질로 사용하고, 스트레이너를 관이나 판에 부착할 경우에는 스트레이너의 최하공 근처까지 콘크리트를 충전하여 물이 정체되는 부분을 없애도록 하며 스트레이너가 관이나 판에서 빠지지 않도록 견고하게 고정시켜야 한다. 스트레이너의 간격은 너무 넓으면 여과 및 역세척이 균등하게 이루어지지 않는다. 또한 너무 좁으면 비경제적이다. 지금까지의 경험으로 보면 10∼20cm가 적당하였다. 그리고 스트레이너의 부착 높이를 동일하게 설치해야 한다. 스트레이너 설치에 필요한 단관의 총 단면적은 여과면적의 0.25∼1.0％로 하면, 역세척할 때에 평면적으로 적당하고 거의 균등한 수류를 얻을 수 있었다. 스트레이너형 하부집수장치가 잘 유지되게 하기 위해서는 스트레이너의 부식과 폐색을 방지해야 한다. 부식방지에는 내식성이 강한 금속이나 합성수지재료를 사용하고 스트레이너의 슬릿 폭은 0.25∼0.75mm로 하였다. 스트레이너의 폐색을 방지하기 위해서는 스트레이너의 슬릿 크기에 알맞은 굵기의 자갈과 적당한 두께의 자갈층을 유지함으로써 또는 여 과할 때의 과대한 여과속도를 피함으로써 세립자의 탈락을 방지하고 있다. 스트레이너의 형상치수는 모래가 탈락되더라도 막히지 않는 크기를 선정하는 것이 좋다.

또 다른 방식으로 유공관형이 있으며, 이 방식은 통수공이 개방되어 있는 관을 사용하고, 그 통수공의 개방구가 아래쪽을 향하도록 바닥에 지지대를 설치하여 매설하는 구조이다. 관은 내식성, 내구성 및 내압성이 큰 재질로 만들어진 것으로 사용하고 통수공은 구경과 각도가 균등하게 개방된 것이라야 한다. 집수지관(集水支管)의 간격은 30cm 이하로 하고 그 길이는 관경의 60배 이하로 하고 있다. 관경에 비하여 관의 길이가 너무 길면, 역세척할 때에 관내 수압이 불균일하게 되어 균등한 세척이 어렵다. 유공관형은 세척할 때에 관이 진동하기 쉬우므로 지지대에 충분히 정착시켜야 한다. 또 역세척할 때에 집수관 내의 압력분포를 될수록 균등하게 유지하기 위하여 상호 연결하는 방식도 좋은 방법이다.

그 다음으로 개량된 방식으로 바닥판에 분산실과 송수실을 갖는 성형블록을 병렬로 연결한 유공블록 방식이다. 이 형식은 오리피스를 통한 이단구조로 균압효과가 있으며 블록의 상면에서 상향으로 개방되어 배열된 다수의 집수공에 의하여 평면적으로 균등한 여과 및 역세척의 효과를 기대하는 방식이다. 이 유공블록형은 휠러형에 비하여 블록자체가 가볍고 지주 등이 필요하지 않은 경우도 있으므로 시공이 쉬우며 별도의 압력실이 필요하지 않으므로 여과지 구조를 얕게 할 수 있고 평탄하게 설치하기 쉽다. 송수실의 단면이 클수록 물 수송과정에서 균등한 압력이 유지되므로 집수공의 공경(孔徑)을 크게 하더라도 수량분산의 평면적 균일성을 유지할 수 있어서 결과적으로 하부집수장치에서 손실수두를 감소시킬 수 있었다. 유 공블록의 재질은 내식성, 내구성 및 내압성이 큰 도자기나 플라스틱이 사용되고 있다. 또 여과지의 중앙이나 관랑 측에는 집수거를 설치하여 블록과의 사이에 물이 유출입할 수 있도록 하고 있으며, 그 단면적은 여과면적의 1％ 이상(역세척속도 0.6m/min일때)으로 하고 있다. 블록의 부설길이가 너무 길면, 위치에 따른 압력의 불균형이 크기 때문에 일반적으로는 5m 정도가 한도이다. 또한 역세척할 때에는 블록의 일부에 상향력이 작용하기 때문에 적당한 간격으로 앵커(anchor)를 설치하여 고정해야 하며 블록 사이는 누수되지 않도록 정교하게 시공해야 한다.

이상의 여러 방식들은 외견상으로는 균일한 역세척수의 분배와 여과수의 집수가 가능한 것으로 보이지만, 여과수를 집수하고 역세척수를 분출하는 분출공의 배치를 보면, 평면상으로 보았을 때에 정사각형이나 직사각형의 각 꼭지점에 분출공을 배치하는 방식이 많다. 따라서 미시적으로 보아서 분출수의 분배가 전체 여과지 평면에 걸쳐 균일하지 않으며 국부적인 사수역이 형성되고 있었다.

또 스트레이너형 블록을 사용하는 경우에는 여과재 밑의 블록 상단 면에서 어느 정도 공간을 둔 다음 분출구가 형성되어 있으므로 스트레이너 부분에서는 분출부의 하단으로부터 블록 상단의 사이 또는 스트레이너에서 멀리 떨어진 부분에서는 스트레이너에서 분출되는 유선방향에 따라 스트레이너에서 멀어질수록 더 높은 부분에서부터 블록 상단의 사이에는 부분적인 사수역이 형성된다. 스트레이너에서 분출되는 역세척수가 미치는 범위는 스트레이너와 스트레이너 간의 최단거리의 중간점을 반경으로 하는 4분의 1원주를 4각형의 각 꼭지점에 배치하였을 때에 원추형(圓錐型) 깔대기의 꼭지부분을 밑으로 하여 세워둔 형태로서 인접 분출공에서 분출 되어 형성된 원추형 깔대기 부분과 접하는 부분의 하부 부분은 사수대가 형성된다.

한편 유공블록형 하부집수장치는 분출공이 상향으로만 개방되어 있으므로 분출공의 간격은 스트레이너 방식에 비하여 분출공 간격은 좁기는 하지만, 유공블록형 분출공에서는 작은 원추형 깔대기의 꼭지점을 바닥 쪽, 즉 유공블록판 상부에 세워진 형태로 분사되므로 분사류의 접촉범위 내에서는 역세척 및 여과가 이루어지지만 원추형 깔대기의 범위 이외 부분에서는 부분적인 사수대가 형성되며 여과와 역세척이 불충분하게 이루어진다. 따라서 이 방식은 분출공 간격을 좁혀서 사수역을 줄일려고 노력하였다는 사실에도 불구하고 스트레이너 방식보다 실제 사수역은 더 많을 수 있다. 또한 분출공이 상하로 개방되어 있으며 굵은 자갈 이외의 분출공경보다 작은 여과재들은 분출공을 쉽게 통과할 수 있으므로 자갈층을 통과한 입상여과재가 여과수로 유출이 되기 쉽다.

이러한 문제들을 개선하기 위하여 유공블록형 하부집수장치의 상부에 다공판을 부착하여 분출수를 균일하게 분산시키는 방식도 개발되었다. 이는 직경이 몇mm의 입상(粒狀)물질을 성형한 판으로 저판 상에 지지벽(支持壁)을 설치하여 압력실로 이용하고 지지벽에 다공판을 붙여서 집수장치로 이용하는 방식이다. 다공판의 입상물질로는 각을 깎아 둥그스름하게 접착시킨 용융알미나(장경 3mm 정도)가 주로 사용된다. 다공판에서 요구되는 성질은 전체 여과지의 종단면으로나 횡단면으로 보았을 때에 여과수 및 역세척수 등의 유수를 균일하게 유지하는 것과 함께 통수성의 지속 및 역학적 강도이다.

다공판은 일반적으로 자갈층을 생략할 수 있으므로 구조물 깊이를 얕게 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 단점으로서는 큰 면적의 여과지에서는 판의 수평성 확보 등 확실한 시공관리가 필요하다. 또한 병열로 설치된 다공판에서 다공판과 다공판사이의 이음매부분에 여과와 역세척의 무효부분이 띠 모양으로 형성되어 여과효율을 저하시키며, 다공판에 세사의 침투 또는 슬러지의 침입 및 수질에 따라서는 다공판이 막혀서 다공판으로서의 본래 기능을 상실하는 경우가 있으며, 만약 국부적으로 막힘이 발생하는 경우에는 여과층에서의 사수문제와 같은 심각한 문제가 발생할 수 있다. 또 다공판 가격이 다른 하부집수장치에 비하여 상당히 고가이다.

특히 물과 공기로 역세척할 경우에 중요한 것은 공기를 균등하게 배분시키는 것이다. 공기는 물에 비하여 점성이 작고 약간의 압력차가 발생하더라도 분출되는 공기량이 크게 달라지므로, 분출공 간격을 가능한 한 좁힘으로써 하부집수장치 상부의 여과재층에 사수역이 적게 발생할 수 있는 구조로 물과 공기를 여과재층 전체에 균등하게 분산시킬 수 있는 하부집수장치를 선정해야 한다.

여과할 때나 역세척할 때에 여과재층에서 사수역이 적으며 여과지의 전체 평면에 걸쳐서 균일하게 여과되고 또한 균등하게 역세척되도록 역세척 수량을 배분시키고 또 여과수를 집수시키는 장치를 추구함을 목적으로 한다.

정수처리의 최종단계인 여과지에서 국부적인 사수역이 존재하게 되면, 어느 시기에 사수역에서 오염물질이 여과수로 누출됨으로써 여과수질이 불량하게 될 뿐 아니라, 평상시에도 사수역이 감당해야 할 여과용량까지를 정상부분에서 감당해야 하므로 국부적인 과부하가 생기며 사수역에서는 머드볼이 생기게 되는 등 여과지를 관리할 때에 가장 기피하는 현상들이 초래될 수 있다.

지금까지의 하부집수장치는 적당하게 여과재와 자갈층을 세척하도록 역세척수나 역세공기 또는 그 양쪽 모두가 도달하지 않는 여과상에서 사수역(dead zone)이 존재할 수도 있다. 어떠한 구조에서도 이러한 사수역을 완벽하게 없앨 수 있는 이상적인 하부집수장치를 만들 수는 없지만, 본 고안은 여과지에서 국부적으로 사수역이 발생하는 문제들을 최소화하면서 여과지 전체 평면상에서 균일하게 여과되며, 또한 역세척할 때에 역세척수를 비교적 균일하게 분배시키는 구조를 구현하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안의 구성은 다음과 같다.
본 고안은 중력식 여과시설(10)의 하부집수장치(12)를 구성하는 블록에 관한 것으로서, 하부집수장치(12)의 입상여과재(14)의 하부에 종횡으로 연속적으로 배열되는 단위블록으로 구성되되, 상기 단위블록(16)은 삼각형 형태의 단면을 구비하도록 종방향으로 형성된 제1차수평수로(36); 상기 제1차수평수로(36)의 좌우측 상부 각각에 내부측벽(34)으로 구분되도록 종방향으로 형성된 제2차수평수로(38); 상기 내부측벽(34)에 종방향으로 구비되는 다수 개의 물유통공(80); 상기 내부측벽(34)에 종방향으로 구비되되 상기 물유통공(80)보다 상부에 위치하는 다수 개의 공기유통공(48); 상기 제2차수평수로(38)의 외측면에 구비되는 외부측벽(32); 상기 제2차수평수로(38)의 상부면에 구비되는 블록상판(28); 및, 상기 블록상판(28)에 구비되는 다수 개의 분출공(40);을 포함하여 구성되되, 상기 분출공(40)이 정삼각형의 꼭지점에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 고안의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 'W형유공블록이 구비된 하부집수장치'의 전체 구성도를 도시하고 있으며, 도 2는 조립된 '하부집수장치의 W형유공블록'을 구성하는 단위블록의 평면도이고, 도 3은 조립된 '하부집수장치의 W형유공블록'을 구성하는 단위블록의 저면도이다.
도 4는 도 2의 A-A 단면도를 90°반시계방향으로 돌려놓은 것이고, 도 5는 도 2의 B-B 단면도이다.
도1에 도시된 바에 의하면, 중력식 여과시설(10)의 하부집수장치(12)는 입상여과재(14)의 하부에 종횡으로 연속적으로 배열되는 단위블록(16)으로 구성된다.
단위블록(16)은 벨엔드(64)에 형성된 단부와 스피곳엔드(68)가 구비된 단부가 종방향의 양측에 각각 구비되어 있어 인접하는 단위블록(16) 상호간에 벨엔드(64)와 스피곳엔드(68)가 맞물리는 방법으로 일체로 결합된다.
단위블록(16)이 일체로 결합되어 배열된 하부에는 여과수가 배출됨과 동시에 세척시에는 세척수가 역류하여 유입되는 역세척수 유입구(22) 및 역세척공기 유입구(24)가 하부홈통(20)에 구비된다.

삭제

도 2는 조립된 '하부집수장치의 W형유공블록'을 구성하는 단위블록의 평면도이고, 도 4는 도 2의 A-A 단면도를 90°반시계방향으로 돌려놓은 것이다.
도 4에 도시된 바에 의하면, 상기 단위블록(16)은 삼각형 형태의 단면을 구비하도록 종방향으로 형성된 제1차수평수로(36)가 하부에 위치하고, 상기 제1차수평수로(36)의 좌우측 상부 각각에 내부측벽(34)으로 구분되도록 종방향으로 형성된 제2차수평수로(38)가 각각 1개씩 구비된다.
즉, 단위블록(16) 내부에는 삼각형 형태의 단면을 구비한 제1차수평수로(36) 1개와 역삼각형 형태의 제2차수평수로(38) 2개가 포함되어 대칭구조를 이루고 있다.
다시 말하면, 상기 단위블록(16)은 그 단면이 상부는 폭이 넓고 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 구성되어, 상기 외부측벽(32) 및 상기 제1차수평수로(36)의 좌우측 상부 각각에 구비된 내부측벽(34)이 'W'자 형태를 이루게 된다.
제1차수평수로(36)와 제2차수평수로(38) 사이의 경계가 되는 내부측벽(34)에는 도 5에 도시된 바와 같이 다수 개의 물유통공(80)이 종방향으로 구비되어 제1차수평수로(36)와 제2차수평수로(38) 사이를 흐르는 여과수 또는 역세척수의 통로가 된다. 물유통공(80)은 내부측벽(34)의 가장 낮은 위치에 단위블록(16)의 종방향으로 일정한 간격으로 배치하며, 여과수의 수집과 역세척수의 통과 및 분배용으로 사용한다.
공기유통공(48)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 내부측벽(34)에 종방향으로 구비되되 상기 물유통공(80)보다 상부에 위치한다.
도 5에 도시된 바에 의하면 물유통공(80)은 1열만 구비되고, 공기유통공(48)은 3열이 구비되어 있으나, 반드시 도 5에 도시된 것에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 공기유통공(48) 및 물유통공(80)의 배열수 및 구멍의 직경을 자유롭게 변경할 수 있다.
상기 제2차수평수로(38)의 외측면에는 외부측벽(32)이 구비되고, 상부면에는 블록상판(28)이 구비된다.
상기 블록상판(28)에는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 다수 개의 분출공(40)이 구비되는데, 상기 분출공(40)은 정삼각형의 꼭지점에 위치하도록 배열됨을 특징으로 한다.

중력식 여과시설(10)의 하부집수장치(12) 단위블록(16)은 여과가 진행되는 과정에서 여과수와 함께 입상여과재(14)가 자갈층을 통과하여 내려와서 분출공(40)을 막히게 하지 않아야 하며 입상여과재(14)가 여과수와 함께 유출되지 않아야 한다. 여과수는 제2차수평수로(38)를 거쳐서 제1차수평수로(36)를 통과한 후 하부홈통(20)의 역세척수유입구(22)를 통하여 정수거를 거쳐 정수지로 들어간다.

중력식 여과시설(10)의 성능을 최적 상태로 유지하기 위하여 입상여과재(14)는 정기적으로 세척해야 한다. 이것은 하부집수장치(12)를 통하여 세척수를 일정한 압력으로 또 정기적으로 공급함으로써 달성되며, 이러한 역세척 과정에서 입상여과재(14)에 부착된 이물질 입자들을 탈리시키면서 입상여과재(14)층을 통해 상향으로 역세척된다.

세척방식에는 물만으로 세척하는 방식과 물과 공기 병용으로 세척하는 방식이 일반적이다. 물만으로 세척하거나 물과 공기를 병용으로 세척할 경우에 물의 세척흐름을 보면 다음과 같다.
도 4에서 제1차수평수로(36)와 제2차수평수로(38)를 구분하는 내부측벽(34)에 물유통공(80)이 구비되어 있으며, 블록상판(28)에는 분출공(40)이 정삼각형의 꼭지점에 위치하도록 배열되어 있고, 각각의 분출공(40)의 상부에 이격되도록 설치되되 상기 분출공(40)의 직경보다 큰 반사판(43)이 구비된다.
물 단독 세척인 경우에는 물이 제1차수평수로(36)로 주입되면 물은 제1차수평수로(36)에서 물유통공(80)을 통하여 제2차수평수로(38)로 유입되며, 이곳에서 공정수(26)와 함께 블록상판(28)쪽으로 흘러간다. 블록상판(28)에는 분출공(40)이 있으며, 이 분출공(40)을 통과하는데 충분하게 알맞은 손실수두를 가지고 있어서 균일하게 분사된다. 분출공(40)을 통과한 물은 상향으로 향하지만 분출공(40)의 직상부에 있는 반사판(43)에 충돌하여 분출수의 진행방향이 수평방향으로 전환되어 분출공(40)을 중심으로 방사상으로 퍼지면서 입상여과재(14)의 전체평면에 걸쳐서 균일하게 서서히 상승하게 되어 완벽한 역세척이 이루어진다.
도 10은 반사판(43)에 의하여 분출수가 방사상으로 확산되는 것을 도시하고 있으며, 도 11은 도 10의 C-C' 단면도로서 반사판(43)의 기능을 측면에서 보다 상세히 도시하고 있다.

또한 공기단독으로 세척하는 경우는 물과 공기를 병용으로 세척하기 전이나 물 단독으로 세척하기 전에 시작된다. 이 경우에는 단위블록(16)과 그 상부에 있는 입상여과재(14) 모두가 공정수(26)에 잠겨 있다. 도 4는 공기 단독 세척인 경우를 보다 구체적으로 설명하고 있다. 압축공기가 제1차수평수로(36)로 주입되면 제1차수평수로(36)에 물과 공기의 경계면(46)이 형성된다. 특히 제1차수평수로(36)와 제2차수평수로(38)를 구분하는 내부측벽(34)에는 공기유통공(48)이 구비되어 있다. 공기는 제1차수평수로(36)에서 공기유통공(48)을 통하여 제2차수평수로(38)로 유입되는데, 이곳에서 기포상태로 블록상판(28) 쪽으로 진행한다. 블록상판(28)에는 분출공(40)의 크기와 간격에 따라 전체 분출공(40)의 하부에 형성된 공기브란킷이나 공기포켓(50)으로부터 분출공(40)을 통과하는데 충분하게 알맞은 손실수두를 가지고 있어서 균일하게 분사된다. 물역세척과 마찬가지로 분출공(40)을 통과한 공기의 방향은 상향으로 향하지만 분출공(40)의 직상부에 있는 반사판(43)에 의하여 공기의 진행방향이 수평방향으로 바뀌어서 방사상으로 퍼지면서 전체 입상여과재(14)의 여과층에 균일하게 상승하게 된다. 이렇게 분산되는 형태를 도 8에서 설명하고 있다.

위에서 설명한 바와 같이 물만으로 고속으로 헹굼을 하는 동안에 하부집수장치(12)의 단위블록(16)에서 적절한 손실수두를 유지하기 위하여 상판(28)의 분출공(40)은 그 크기와 간격을 적절하게 유지해야 한다. 분출공(40)의 손실수두가 평형을 유지함으로써 수리적으로 불균일한 상태의 분산을 최소화하는 것이 중요한 사항으로 분출공의 개구비는 1％ 이내로 하였다.

도 9는 배플(62)이 하부집수장치블록(16)의 벨엔드(64)에 근접한 제2차수평수로(38)의 내부에 구비된다. 배플(62)은 상기 블록상판(28)의 하부면에서 상기 제2차수평수로(38) 내부로 돌출되도록 형성된 칸막이로서, 상기 제2차수평수로(38)의 종방향을 따라 다수 개 구비된다.
배플(62)은 제2차수평수로(38)의 내부에 아래로 돌출되어 있으며, 배플(62)의 하단은 물과 공기의 경계면(54)보다 아래에 위치한다. 이 배플(62)은 블록상판(28)의 하부에서 공기의 갑작스런 불균일한 이동을 방지하는 균압실의 기능을 가진다. 즉 공기만으로 역세척할 경우에 물과 공기의 경계면(54)에서 동수경사선에 의한 수위차이로 인하여 분출공(40)에 근접된 수면에서 물이 부분적으로 끌려 올라가는 것을 방지하고 또한 반대로 국부적으로 과다한 공기 유출을 방지하기 위하여 배플(62)을 제2차수평수로(38)의 상부에 일정한 간격으로 부착하여 압력실 내의 배플(62)에 의한 구획 간에 압력을 균등화시키는 균압실로서의 기능을 수행한다.

하부집수장치(12)의 단위블록(16)은 다음과 같은 방법으로 상호 연결된다. 각 단위블록(16)은 스피곳엔드(68)와 벨엔드(64)를 각각 가지고 있다. 이것이 도 5와 도 9에 도시되어 있다. 벨엔드(64)는 스피곳엔드(68) 상에 일직선 정렬용의 홈통(72)이 들어갈 일직선정렬용 돌기(70)를 포함한다. 일직선정렬용 돌기(70)와 일직선정렬용 홈통은 각각 단위블록(16)의 종방향 양측 단부에 구비된다. 스피곳엔드(68)는 벨엔드(64)를 받아들이며 탭(74)은 벨엔드(64)에서 윈도우(76)를 수납하기 위하여 스피곳엔드(68)에 구비된다. 탭(74)은 윈도우(76)에 수납한 다음 상부에서 나사못으로 고정시킨다. 하부집수장치(12)의 단위블록(16)의 상호 결합되는 부위는 기밀성 및 수밀성을 유지하기 위하여 탭(74)에 가까운 스피곳엔드(68)에 O-링과 같은 것을 삽결하여 수밀성 및 기밀성을 유지하도록 할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 물유통공(80)은 내부측벽(34)의 가장 낮은 위치에 단위블록(16)의 종방향으로 일정한 간격으로 배치하며, 여과수의 수집과 역세척수의 통과 및 분배용으로 사용한다.

물로 역세척하는 동안에는 역세척수는 제1차수평수로(36)로 들어가서 물유통공(80)을 거쳐서 2차수평수로(38)로 들어간다. 제1차수평수로(36)에서의 흐름에 역방향으로 제2차수평수로(38)에서 흐름을 보상함으로써 하부집수장치(16)에서의 불균일한 역세척수의 분배를 최소화시킬 수 있다. 더욱이 불균일한 분배를 조절하기 위하여 제1차수평수로(36)에 역세척수의 흐름을 제어하기 위한 배플(66)을 제1차수평수로(36) 내부에 적당한 간격으로 부착한다. 제1차수평수로(36)에 부착되는 배플(66)은 제2차수평수로(38)의 내부에 구비되는 배플(62)과는 달리 내부측벽(34)을 따라 일정한 높이로 형성되며 도 4에서 그 형상을 확인할 수 있다. 제2차수평수로(38)로부터 역세척수가 분출공(40)을 통하여 상향으로 올라가서 반사판(43)에 의하여 수평방향으로 재분산된 다음 상향으로 입상여과재(14) 속으로 들어가면서 입상여과재(14)를 세척하거나 씻겨진 이물질을 상부로 운반하게 된다. 여과수의 수집은 역의 과정으로 진행된다.

한편 공기로 역세척하는 동안에는 역세척 공기는 제1차수평수로(36)로 들어가서 공기유통공(48)을 거쳐서 제2차수평수로(38)로 들어간다. 물과 마찬가지로 제1차수평수로(36)에서의 흐름에 역방향으로 흐르도록 함으로써 2차수평수로(38)에서 공기량의 흐름을 보상함으로써 하부집수장치(16) 내에서의 불균일한 역세척공기의 분배를 최소화시킬 수 있다. 제2차수평수로(38)로부터 역세척 공기가 분출공(40)을 통하여 상향으로 올라가서 반사판에 의하여 수평방향으로 재분산된 다음 상향으로 입상여과재(14) 속으로 들어가면서 입상여과재(14)를 교반시킨다. 따라서 역세척하는 동안에는 분출공(40)의 전부를 균일하게 활용하는 것이 중요하다. 일반적으로 역세척수는 역세척하는 동안에 펌프로 가압하거나 역세척 수조에서 공급된다.

도 7은 하부집수장치(12)의 단위블록(16)과 단위블록(16)을 병렬로 설치하였을 경우에 단위블록(16)이 하부의 콘크리트바닥(18)과 견고하게 접착되도록 하기 위하여 단위블록(16) 상부는 폭이 넓고 하부는 폭이 약간 좁아지는 형태를 구비하였다. 이렇게 하부로 갈수록 단위블록(16)의 폭이 좁아지는 형태는 하부집수장치(12)의 단위블록(16)과 단위블록(16) 사이의 콘크리트 지지주(92)의 형태를 하부 쪽은 폭을 넓게 함으로써 인접한 단위블록(16) 외부측벽(32) 사이의 공간에 콘크리트 모르타르를 채웠을 때에 이 콘크리트 지지주(92)와 단위블록(16)을 상호 밀착 고정시키고 또한 콘크리트바닥(18)에 별도의 고정시설 없이 블록(16)을 바닥에 견고하게 설치할 수 있다.
아울러 외부측벽(32)에는 외향 돌출된 훅(31)이 다수 개 구비되어 콘크리트 지지주(92)와의 결합을 더욱 강화할 수 있다.

중력식 여과시설(10)의 하부집수장치(12)는 여과수를 균일하게 집수하여 정수거로 보내는 기능이 주기능이지만, 이에 못지않은 기능으로서 역세척수와 역세척 공기가 균등하게 분출공(40)을 통과하게 하기 위하여 제1차수평수로(36)와 제2차수평수로(38)의 구조를 만들었다. 또한 블록상판(28)의 전체 평면에 분출공(40)을 균등하게 배치함으로써 역세척수와 역세척 공기가 하부집수장치(12)의 단위블록(16)의 상부에 위치하는 입상여과재(14)를 균일하게 세척하고 사수역이 적도록 세척하였다.

본 고안은 하부집수장치(12)의 단위블록(16)의 상부 평면에서 보았을 때에 정삼각형의 각 꼭지점에 분출공(40)을 배치함으로써 분출수에 의한 사수역을 최소화하였다. 즉 지금까지의 일반적인 배치방법은 정사각형 또는 직사각형의 꼭지점에 분출공(40)을 배치하는 방법을 채택하고 있었다. 정사각형의 꼭지점에 분출공(40)을 배치할 경우의 사수역이 최소 21.5％인데 반하여, 정삼각형의 꼭지점에 분출공(40)을 배치함으로써 동일한 조건의 사수역은 약 9.5％로 감소하였다. 또한 분출공(40)을 거친 분출수는 다시 상부에 있는 반사판(43)에 의하여 수평방향으로 분사방향이 전환됨으로써 분출수의 분출부가 원추형의 꼭지점인 기존의 형태에서 바닥 평면 전체로 확대되면서 상향으로 진행되기 때문에, 지금까지의 일반적인 하부집수장치 단위블록에서 원추형의 꼭지점을 하부집수장치 블록의 상판에 얹어놓은 형태인 기존 방식에 비하여 블록상판(28)의 상부에 형성되는 사수역의 크기를 훨씬 줄이는 방식이다. 즉 단위블록(16)의 블록상판(28)의 전면(全面)에서 분출수와 분사공기가 분출되는 것과 동일한 효과가 있으므로, 상부의 입상여과재(14)입자를 골고루 균일하게 역세척할 수 있다.

또한 하부집수장치(12)의 단위블록(16)과 단위블록(16)을 병렬로 설치하였을 때에 블록(16)이 하부의 콘크리트바닥(18)과 견고하게 접착되도록 하기 위하여 단위블록(16)의 단면 형태를 상부는 넓고 하부는 약간 좁아지는 형태로 하였다. 이렇게 단위블록(16)의 단면을 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 형태는 하부집수장치(12) 단위블록(16)과 단위블록(16) 사이의 콘크리트 지지주(92)의 형태를 하부 쪽은 크게 함으로써 인접한 단위블록(16) 외부측벽(32) 사이의 공간에 콘크리트 모르타르를 채웠을 때에 이 콘크리트 지지주(92)와 단위블록(16)이 밀착 고정됨으로써 콘크리트바닥(18)에 별도의 고정 장치 없이 단위블록(16)을 바닥에 견고하게 밀착 설치할 수 있다.

Claims (6)

1. 중력식 여과시설의 하부집수장치를 구성하는 블록에 관한 것으로서,

   하부집수장치(12)의 입상여과재(14)의 하부에 종횡으로 연속적으로 배열되는 단위블록으로 구성되되,

   상기 단위블록(16)은,

   삼각형 형태의 단면을 구비하도록 종방향으로 형성된 제1차수평수로(36);

   상기 제1차수평수로(36)의 좌우측 상부 각각에 내부측벽(34)으로 구분되도록 종방향으로 형성된 제2차수평수로(38);

   상기 내부측벽(34)에 종방향으로 구비되는 다수 개의 물유통공(80);

   상기 내부측벽(34)에 종방향으로 구비되되 상기 물유통공(80)보다 상부에 위치하는 다수 개의 공기유통공(48);

   상기 제2차수평수로(38)의 외측면에 구비되는 외부측벽(32);

   상기 제2차수평수로(38)의 상부면에 구비되는 블록상판(28); 및,

   상기 블록상판(28)에 구비되는 다수 개의 분출공(40);

   을 포함하여 구성되되,

   상기 분출공(40)이 정삼각형의 꼭지점에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 하부집수장치의 W형유공블록.
2. 제1항에서,

   상기 분출공(40)의 상부에 이격되도록 설치되되 상기 분출공(40)의 직경보다 큰 반사판(43);

   이 구비되어, 상기 분출공(40)을 통과한 역세척수 또는 역세척공기가 상기 반사판(43)에 충돌하여 상기 분출공(40)을 중심으로 방사상으로 퍼져서 상승하는 것을 특징으로 하는 하부집수장치의 W형유공블록.
3. 제2항에서,

   상기 블록상판(28)의 하부면에서 상기 제2차수평수로(38) 내부로 돌출되도록 형성된 칸막이로서, 상기 제2차수평수로(38)의 종방향을 따라 다수 개 구비되는 배플(62);

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하부집수장치의 W형유공블록.
4. 제3항에서,

   상기 단위블록(16)은,

   그 단면이 상부는 폭이 넓고 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 구성되어, 상기 외부측벽(32) 및 상기 제1차수평수로(36)의 좌우측 상부 각각에 구비된 내부측벽(34)이 'W'자 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 하부집수장치의 W형유공블록.
5. 제4항에서,

   상기 외부측벽(32)에는,

   외향 돌출된 훅(31);

   이 다수 개 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 하부집수장치의 W형유공블록.
6. 삭제

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