KR20060000542A

KR20060000542A - 무동력 정수장치

Info

Publication number: KR20060000542A
Application number: KR1020040049451A
Authority: KR
Inventors: 김우구; 안효원; 권순범; 이일국
Original assignee: 한국수자원공사; 효림산업주식회사
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-01-06
Also published as: KR100593551B1

Abstract

본 발명은 지하수(복류수)나 하천수 및 호소수 등을 정수하기 위한 정수장치에 관한 것으로, 정량약품공급부(10), 혼화응집부(20), 침전부(30) 및 여과부(40)를 직렬로 연결하여 전체를 수리학적으로 배치한 무동력 정수장치에 관한 것인바, 원수와 약품이 공급되는 착수조(21)와 이 착수조(21)와 낙차를 두고 설치되는 응집수로(22)를 포함하며, 이 응집수로(22)에는 다수개의 배플(23)이 하류로 갈수록 개방폭(d)이 넓어지도록 폭방향으로 설치되고, 응집수로(22)의 말단에는 1차 정류판(25)이 설치된 혼화응집부(20)와; 상기 1차 정류판(25)을 거친 원수와 약품이 공급되는 침전지(31)와 이 침전지(31)전방의 침전지유입부(32)를 포함하며, 이 침전지(31)와 침전지유입부 (32)사이에는 2차 정류판(33)이 설치되고, 침전지(31)의 중간에는 하단이 개방된 격벽(37)이 설치되며, 이 격벽(37)후부의 상부에는 일정한 간격으로 복수개의 경사판(34)이 설치되고, 이 경사판(34)의 상부에는 경사판(34)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류웨어수로(35)가 설치된 침전부(30)와; 상기 침전지(31)와 직렬로 설치되어 상기 월류웨어수로(35)에서 처리수를 받아 모래층(48)및 자갈층 (47)을 거쳐 여과처리하는 여과부(40);를 포함하여 이루어진다.

무동력, 응집, 침전, 완속여과, 응집제, 수리학

Description

무동력 정수장치 {A Non-powered water purifying plant}

도 1은 본 발명에 의한 무동력 정수장치의 전체구성을 도시한 평면도,

도 2는 본 발명에 의한 무동력 정수장치의 전체구성을 도시한 단면도,

도 3은 정량약품공급부의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 정량약품공급부 11 : 약품탱크

12 : 플로트 13 : 약품공급관

14 : 개방부 15 : 약품유입구

16 : 플렉시블튜브 17 : 약품공급배관

20 : 혼화응집부 21 : 착수조

22 : 응집수로 23 : 배플

24 : 개방된 부분 25 : 1차 정류판

30 : 침전부 31 : 침전지

32 : 침전지유입부 33 : 2차 정류판

34 : 경사판 35 : 월류웨어수로

36 : 지지대 37 : 격벽

40 : 여과부 41 : 완속여과지

42 : 월류웨어 43 : 드레인밸브

44 : 여과집수조 45 : 여재지지판

46 : 스트레이너 47 : 자갈층

48 : 모래층 49 : 여과수 배출밸브(역세척수 유입 및 역세척용 공기공급겸용) 50 : 슬러지수집기

d : 개방폭

본 발명은 하천수나 지하수 등을 정수하는 정수장치에 관한 것으로, 상세히는 정량약품공급부, 혼화응집부, 경사판식 침전부 및 여과부를 직렬로 연결하여 전체를 수리학적으로 배치한 무동력 정수장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하수(복류수)나 하천수 및 호소수 등을 정화하기 위하여 사용되는 정수장치에서는 응집 및 침전, 여과의 원리를 이용하여 원수(原水)내의 유기물 및 부유물질 등을 제거한다. 그러나 종래의 정수장치는 넓은 침전면적과 오랜 응집시간 등이 충족되어야만 안정된 처리수를 배출하였다. 또한, 약품의 정량공급 및 원수와의 혼화·응집을 위하여 기계적인 메카니즘을 사용하였으므로 이러한 메카니즘의 구동을 위한 전력 등의 동력원을 공급하여야 하였고, 별도의 여과지를 두 어야 했었으므로 이의 운영 및 시설확충에 고비용이 들어 비경제적이고 비효율적이라는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 약품(응집제)혼화 및 응집, 침전, 여과 등을 수리학적으로 처리하여 전체를 무동력으로 운영하며 응집 및 침전, 여과효율이 극대화 된 무동력 정수장치를 제공하는데 있다.

또, 기존 정수장에서는 원수와 약품과의 혼화 및 침전, 여과를 위해 상당히 큰 면적을 요했던 반면, 본 발명에서는 이러한 처리장치의 규모를 최소화하여 작은 시설규모로도 대량의 원수를 효율적으로 처리할 수 있는 정수장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 착수조로 원수와 응집제가 공급되어지되, 착수조는 배플식(baffle type) 응집수로와 낙차(落差)를 두어 혼화의 효과를 주도록 하며, 응집제의 공급은 플로트(float)를 이용하여 약품유입구가 응집제의 액위와 항시 일정한 수두를 유지할 수 있도록 함으로써 별도의 펌프 없이도 무동력으로 일정량의 약품이 공급되도록 한 정량약품공급부를 사용하고, 착수조의 V-노치에서 떨어진 원수와 응집제는 배플식 응집수로를 거치면서 약품과의 혼화 및 응집이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하고, 이 응집수로는 침전지의 상부를 돌아 침전지 전단으로 균일하게 유입되도록 하며, 침전지로 유입된 원수는 침전지의 내부에서 상향류(上向流)식으로 이동하되, 침전지의 상부에는 경사판(傾斜板)을 설치하여 침전효율을 높일 수 있도록 하고, 이 경사판의 상부에는 월류웨어수로 (越流ware水路)가 설치되어 경사판을 통과한 처리수가 배출되도록 하며, 이 처리수는 하부로부터 스트레이너, 자갈층 및 모래층으로 이루어진 완속여과지로 유입되어 여과된 후 배출되도록 한 무동력 정수장치를 제공한다.

본 발명에서 상기 침전지의 하부에는 침전된 슬러지의 제거를 위해 수동으로 작동되는 무한궤도식의 체인플라이트식 슬러지수집기가 추가로 설치되거나, 침전지의 하부구조를 원형 호퍼형 또는 사각 호퍼형 등 슬러지가 중력식으로 침전되도록 할 수 있다.

또, 본 발명에서 상기 완속여과지는 역세척이 가능하도록 역세배관을 설치하여 주기적으로 완속여과지를 역세척함으로써 정상적인 여과기능을 발휘할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 무동력 정수장치의 전체구성을 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 무동력 정수장치의 전체구성을 도시한 단면도이며, 도 3은 정량약품공급부의 구성을 도시한 단면도이다.

상기 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 무동력 정수장치는 크게 정량약품공급부(10), 혼화응집부(20), 침전부(30) 및 여과부(40)로 이루어져 있다.

먼저, 정량약품공급부(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 응집제가 저장된 약품탱크(11)내에 플로트(12)를 설치하고, 이 플로트(12)에 의해 약품공급관(13) 상단의 개방부(14)는 응집제의 액면(液面)보다 높게 설치되고 하부의 약품유입구(15)는 응집제의 액면보다 낮게 설치되어 응집제 액위(液位)의 변화에 관계없이 항시 일정수두(h;水頭) 즉, 응집제의 액위와 약품유입구(15)간의 높이가 일정하게 유지될 수 있도록 하며, 상기 약품공급관(13)의 하단은 플렉시블튜브(16;flexible tube)를 통해 약품탱크(11)하부의 약품공급배관(17)으로 배출되어 혼화응집부(20)의 착수조(21)로 응집제의 양이 별도의 정량펌프를 사용하지 않고도 응집제의 수두압에 의해 항상 일정하게 공급되도록 되어 있다.

도 1 및 도 2에서 혼화응집부(20)는 착수조(21)와 응집수로(22)를 포함하며, 상기 착수조(21)는 정량약품공급부(10)에서 공급된 응집제와 1차로 혼합된 원수를 응집수로(22)와 낙차를 두어 수리적으로 2차 혼화가 이루어질 수 있도록 높게 배치되어 있는데, 이 착수조(21)에서 원수와 응집제는 도시안된 V-노치(notch)를 통하여 응집수로(22)로 배출하게 된다.

상기 착수조(21)의 V-노치에서 낙하된 응집제와 원수는 응집수로(22)에서 수리학적으로 응집이 이루어질 수 있도록 응집수로(22)를 그 폭방향을 따라 다수의 배플(23;baffle)로 막되, 수로의 경로를 최대한 길게 할 수 있도록 배플(23)의 개방된 부분(24)이 상호 엇갈리게 지그재그식으로 배치되도록 하며, 배플(23)의 개방폭(d)은 착수조(21)측에서 침전지(31)쪽으로 갈수록 넓어지도록 하여 응집된 플럭이 파괴되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 상기 응집수로(22)의 길이 및 배플(23)의 갯수와 설치간격은 유입원수에 대하여 응집에 필요한 시간과 속도구배(G값)에 맞춰 설계되며, 이 응집수로(22)는 설치면적을 줄이기 위해 침전지(31)의 상부에 설치하여 필요한 수로의 길이를 확보할 수 있도록 하고, 부가적으로는 경사판의 조류번식을 줄이는 효과를 갖는다.

상기 응집수로(22)의 말단에는 1차 정류판(25)을 설치하여 원수중 응집된 플럭의 부분흐름이 없고 플럭의 손상을 최소화하며, 속도를 균일하게 유지한 후 침전지 유입부(32)로 유입되도록 한다.

한편, 상기 1차 정류판(25)의 정류공은 정류판 면적의 6%내외로 홀을 가공하는 것이 바람직하며, 상기 1차 정류판(25)을 통과한 원수는 침전지 유입부(32)로 유입된 후 침전지(31)의 전 폭에 걸쳐 설치된 2차 정류판(33)을 지나게 되며, 2차 정류판(33)은 정류판 면적의 6%정도로 홀(hole)가공을 하며 이 홀의 칫수는 직경 30mm내외로 가공하도록 한다.

상기 침전부(30)는 침전지(31), 침전지유입부(32), 2차 정류판(33)및 경사판(34)과 월류웨어수로(35) 그리고 침전지(31)중간에 하단이 개방되도록 설치되는 격벽(37)을 포함하여 이루어진다.

상기 침전지(31)는 제작 및 정수장치 설치부지의 사용 및 효율성을 고려하여 장방형으로 제작되며, 침전지(31)의 상부에는 외곽에 설치된 응집수로(22)외에 내측에 경사판(34)과 월류웨어수로(35)가 설치되고, 침전지(31)의 하부에는 침전슬러지를 제거하기 위한 체인플라이트식 슬러지수집기(50), 슬러지 배출배관(53) 및 밸브(54)가 설치되어 있다.

상기 체인플라이트식 슬러지수집기(50)는 무한궤도식 수집용 체인(51)에 다수의 슬러지 수집용 플라이트(52)가 부착되어 침전지(31)하부를 일정한 방향(물의 흐름과는 반대되는 방향)으로 진행하면서 슬러지를 침전지(31)일측의 슬러지 배출배관(53)쪽으로 모으게 된다.

체인플라이트식 슬러지수집기(50)는 양쪽의 스프라켓(54)에 의해 고정 및 무한궤도식의 운전이 되며 침전지(31)상부의 구동스프라켓(55)과 구동체인(56)으로 연결되어 슬러지 배출을 요하는 경우에만 간헐적으로 수동방식에 의해 가동이 될 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 본 발명에서 상기 침전지(31)의 하부구조는 규격에 따라 원형 호퍼형 또는 사각 호퍼형 등 중력식으로 침전되도록 변경이 가능하며, 이때 상술한 체인플라이트식 슬러지수집기(50)는 생략될 수 있다.

본 발명에서 상기 체인플라이트식 슬러지수집기(50)의 구동은 간헐적으로 구동되므로 구동스프라켓(55)에 도시안된 수동핸들을 부착하여 수동으로 구동할 수 있도록 하며, 필요시 전동으로도 개조가 가능하도록 한다.

상기 침전지(31)의 상부에 설치되는 경사판(34)은 대상향류 분리식 경사판으로써 수평방향에 대해 약 60도의 각도로 유지하고 있으며, 경사판(34)의 단면은 균일한 육각형구조로 되어 있다. 이러한 경사판(34)은 일정한 간격을 유지하면서 다수개가 배치되어 있고, 하부에 설치된 지지대(36)위에 설치되며 원수가 경사판(34)을 거쳐 상향류의 흐름으로 처리가 되도록 전단에는 하부가 개방된 격벽(37)이 설치되어 있으며, 경사판(34)의 후미 벽체부에는 경사판(34)과 벽체 사이에 이격거리를 두어 침전된 슬러지가 경사판(34)내에 적체가 되지 않도록 구성한다.

또, 상기 경사판(34)상부에는 경사판(34)을 통과한 처리수를 여과부(40)로 배출하기 위한 처리수 월류웨어수로(35)가 설치되어 있는데, 이 월류웨어수로(35)는 기본적으로 V-노치로 이루어져 있으며 필요에 따라 웨어의 형태를 변경하여 사용할 수 있다.

상기 월류웨어수로(35)에서 수집된 처리수는 여과부(40)에서 최종 여과공정을 거치게 된다. 여과부(40)를 이루는 완속여과지(41)의 상부에는 역세척시 월류가 되도록 월류웨어(42)및 드레인밸브(43)가 설치되고, 완속여과지(41)의 하부에는 여과집수조(44)와 상부에 여재지지판(45), 스트레이너(46), 자갈층(47) 및 모래층 (48)이 적층되어 있으며, 최하단에 여과수 배출밸브(49;역세척수 유입 및 역세척용 공기공급겸용)가 설치되어 있다.

이하에서는 상기한 구성을 갖는 본 발명에 의한 무동력 응집침전장치의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

우선 원수와 응집제가 착수조(21)로 유입된다. 착수조(21)에서는 1차 혼화를 거쳐 응집수로(22)로 원수가 낙하되면서 2차로 혼화되어 응집물이 생성되게 된다.

응집물이 생성된 원수는 응집수로(22)의 배플(23)사이를 지나면서 응집반응이 촉진되어 침전이 용이한 숙성된 응집물이 된다. 이때 배플(23)의 개방폭(d)은 침전지(31)쪽으로 갈수로 넓게 설치되어 있으므로 수로를 이동하면서 점차적으로 크게 응집된 플럭이 손상되는 일은 발생되지 않는다.

응집수로(22)를 거친 플럭은 1차 정류판(25)을 거처 침전지 유입부(32)로 유입되는데 이때에도 플럭이 크게 형성되고 침전지(31)내부로 균일하게 유입되도록 2차 정류판(33)이 설치되어 있다.

침전지(31)에서는 간헐적으로 체인플라이트식 슬러지수집기(50)를 운영하여 가라앉은 슬러지를 수집하게 되며 슬러지 배출밸브(54)를 통해 배출된 슬러지는 별 도의 과정(농축 슬러지 저류조 또는 탈수시스템)을 통해 처리된다.

한편, 침전지(31)의 상부에 설치된 경사판(34)은 유효침전면적의 증대효과를 주기 때문에 고체(슬러지)와 액체(처리수)의 분리가 효과적으로 일어난다. 따라서 작은 침전면적으로도 맑은 상등수를 얻을 수 있는 것이다.

침전지(31)에서 슬러지가 침전 제거된 상등수의 처리수는 대상향류 분리식 경사판(34)사이를 하부로부터 상부로 통과하면서 흐름이 균일해진다. 그리고 월류웨어수로(35)를 통해 모아진 후 여과부(40)로 유입된다.

상기 여과부(40)의 완속여과지(41)에서는 처리수 중 제거되지 않은 잔존부유물이나 오염원을 처리하며 오염원에 따라 활성탄흡착(GAC) 샌드위치나 일반 여과사층을 거쳐 최종여과공정을 거쳐 사용하도록 한다.

본 발명에서 상기 완속여과지(41)는 필요에 따라 역세공정을 할 수 있도록 역세수 유입, 역세공기 유입 및 역세척수 배출 등의 노즐이 구비되어 있어 여과효율을 항시 일정한 수준으로 유지할 수 있다.

본 발명은 상술한 예로서만 국한되는 것은 아니며, 침전지의 외형적인 형태, 슬러지 배출구의 개조, 배출수 웨어의 개조 및 갯수변경, 웨어수로의 갯수변경, 경사판의 사용여부, 슬러지수집기의 변경, 응집수로의 배플 수량 및 간격 조절, 약품탱크의 형태변경, 설치위치변화 등 이하에서 기재되는 본 발명의 권리범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 무동력식의 약품정량공급과 낙차에 의한 혼화, 응집수로의 배플 간격을 이용한 응집 등으로 효율적인 혼합 및 응집이 가능하도록 구성되어 있고, 경사판에 의하여 효율적인 침전면적의 증대효과를 얻어 매우 큰 침전표면부하율에서도 빠른 시간내에 고,액분리가 가능하며, 장치의 규모가 작기 때문에 설치공간이 절약되고 장치 전체를 무동력으로도 운전이 가능하도록 수리학적으로 이루어져 있어 경제적이고 안정적으로 정수처리할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 발명은 저수지 및 하천수의 원수를 정수하여 사용하는 도서벽지의 정수장에 설치할 경우 경제적으로 정수하여 사용할 수 있을 것이다.

Claims

원수와 약품이 공급되는 착수조(21)와 이 착수조(21)와 낙차를 두고 설치되는 응집수로(22)를 포함하며, 이 응집수로(22)에는 다수개의 배플(23)이 폭방향으로 설치되고, 응집수로(22)의 말단에는 1차 정류판(25)이 설치된 혼화응집부(20)와;

상기 1차 정류판(25)을 거친 원수와 약품이 공급되는 침전지(31)와 이 침전지(31)전방의 침전지유입부(32)를 포함하며, 이 침전지(31)와 침전지유입부(32)사이에는 2차 정류판(33)이 설치되고, 침전지(31)의 중간에는 하단이 개방된 격벽(37)이 설치되며, 이 격벽(37)후부의 상부에는 일정한 간격으로 복수의 경사판(34)이 설치되고, 이 경사판(34)의 상부에는 경사판(34)을 통과한 처리수를 배출하기 위한 처리수 월류웨어수로(35)가 설치된 침전부(30)와;

상기 침전지(31)와 직렬로 설치되어 상기 월류웨어수로(35)에서 처리수를 받아 모래층(48)및 자갈층(47)을 거쳐 여과처리하는 완속여과지(41)를 갖는 여과부(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
청구항 1에 있어서,

상기 무동력 정수장치는 착수조(21)로 응집제를 공급하기 위한 정량약품공급부(10)를 더 포함하며, 이는 응집제가 저장된 약품탱크(11)내에 플로트(12)가 설치되고, 이 플로트(12)에 의해 약품공급관(13)상단의 개방부(14)는 응집제의 액면보 다 높게 설치되며, 하부의 약품유입구(15)는 응집제의 액면보다 낮게 설치되어 응집제 액위의 변화에 관계없이 응집제의 액위와 약품유입구(15)간의 높이(h)가 항시 일정하게 유지될 수 있도록 하며, 상기 약품공급관(13)의 하단은 플렉시블튜브(16)를 통해 약품탱크(11)하부의 약품공급배관(17)으로 배출되어 혼화응집부(20)의 착수조(21)로 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
청구항 1에 있어서,

상기 응집수로(22)는 침전지(31)의 상부 외곽을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
청구항 1에 있어서,

상기 침전지(31)의 하부에는 침전슬러지를 제거하기 위한 체인플라이트식 슬러지수집기(50)가 설치되어지되, 이 체인플라이트식 슬러지수집기(50)는 양쪽의 스프라켓(54)에 의해 고정 및 운전이 되고, 침전지(31)상부의 구동스프라켓(55)과 구동체인(56)으로 연결되어 필요시 상부의 구동스프라켓(55)에 핸들이나 모터를 연결하여 작동시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
청구항 1에 있어서,

상기 여과부(40)는 완속여과지(41)의 상부에 역세시 월류가 되도록 월류웨어(42)와 드레인밸브(43)가 설치되고, 완속여과지(41)의 하부에는 여과집수 조(44)와 상부에 여재지지판(45), 스트레이너(46), 자갈층(47)및 모래층(48)이 형성되며, 최하단에 여과수 배출밸브(49)가 설치되는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
청구항 1에 있어서,

상기 배플(23)은 응집수로(22)의 하류로 갈수록 개방폭(d)이 넓어지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.