KR20070030046A - 호소 침전물 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호소 침전물 처리장치를 개시한다.

본 발명은 호소 둑(D)의 중간높이를 호소 수역(S) 안쪽에서 바깥쪽으로 관통하여 설치되는 둑관통관(12); 호소 수역(S) 안쪽에서 상기 둑관통관(12)과 말단이 연결되고 호소 바닥의 침전물을 빨아 들여 상기 둑관통관(12)을 통해 호소 외부로 배출할 수 있도록 선단의 흡입구(11a)가 호소 수역 하부로 연장되는 흡입관(11); 호소 수역(S)의 바깥쪽에서 상기 둑관통관(12)과 연결되고, 호소 수역(S)의 대기압 수두를 침전물의 흡입력으로 이용할 수 있는 높이를 갖고 아래 방향으로 연장되는 흡입력 작용관(13); 상기 흡입력 작용관(13)에 역U자 형태로 연결되어 공기가 상기 흡입력 작용관(13)으로 들어가지 못하도록 제어하는 공기 제어관(14); 상기 공기 제어관(14)의 하부로 연결되며 관내로 유입되는 침전물을 배출하는 배출관(15); 상기 공기 제어관(14)에 공기가 유통되도록 상기 공기 제어관(14)의 상부에 연결되어 상기 공기 제어관(14)과 배출관(15)의 흡입작용을 소멸시키는 통기관(16);으로 구성됨을 특징으로 한다.

호소, 침전물 처리, 대기압, 사이펀, 둑관통관, 흡입관, 통기관

Description

호소 침전물 처리장치{Sludge treatment system for dam}

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 호소 침전물 처리장치를 나타낸 도면

도2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 호소 침전물 처리장치를 나타낸 도면

도3은 본 발명에 적용되는 둑관통관의 설치예를 도시한 도면

도4는 둑의 하부에 둑관통관을 설치하는 경우를 나타낸 도면

도5는 본 발명의 정상적인 수위에서 배출작용 상태를 나타낸 도면

도6은 통기관의 설치높이가 작을 경우 공기 구멍으로 물이 나오는 예를 보여주는 도면

도7은 본 발명의 배출 작동을 중지시킨 경우의 실시예를 나타낸 도면

도8은 최고로 조정된 수위의 경우를 나타낸 도면

도9는 수위가 낮은 경우를 나타낸 도면

도10은 흡입력 작용관과 공기 제어관 사이의 U자형 관로상에 이물질이 쌓여 막힌 경우를 도시한 도면

도11은 관로상에 쌓인 이물질을 제거하는 것을 나타낸 도면

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11:흡입관 11a:흡입구 11b:카메라

12:둑관통관 13:흡입력 작용관 14:공기 제어관

15:배출관 16:통기관 16a:마개

17:연결관 18:진공펌프 19:체크밸브

20:흡입구 조정선 21:연결줄 22:예인선

30:침전물 처리조 40:수력발전소 a:관이음부

D:둑 S:호소 수역

본 발명은 호수나 댐 수역·저수지 등과 같이 물이 저장되어 있는 호소(湖沼)의 침전물을 제거하기 위한 호소 침전물 처리장치에 관한 것으로, 특히 대기압과 하부 수로의 수위보다 상대적으로 높은 위치에 있는 호소내 물의 위치에너지를 운동에너지로 이용함으로써 별도의 에너지를 사용하지 않고 호소내 하부 침전물을 선별하여 둑 하부로 반출할 수 있으며, 또한 침전물 흡입구를 필요에 따라 이동시켜 상부의 부유물을 제거하거나 중간층의 보통 물을 선별하여 배수할 수 있도록 한 호소 침전물 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 댐에 의해 조성되거나 호수·저수지 등과 같은 호소(湖沼)에는 지표의 오수와, 생활하수, 공장 및 농축산 폐수 등이 지속적으로 유입되고, 물의 출입이 활발하지 않고 정체되어 있기 때문에 호소 바닥에 침전물이 쌓이게 되고, 이에 따라 수중의 오염물질 농도가 증가하게 된다.

특히, 오염물질 중 질소화합물 및 인산염 등을 포함하는 영양염류는 유기물 분해를 일으키는 미생물의 생육과 증식을 도모하기 때문에 담수(潭水)에 부영양화 현상을 일으키게 된다.

부영양화란 주지된 바와 같이, 미생물에 의한 유기물의 분해로 인하여 담수에 질소나 인 등의 영양물질이 많아져서, 조류(藻類)의 이상증식이 일어나는 현상을 말한다.

이러한 부영양화는 담수의 탁도를 저하시키고, 부패물에 의한 악취를 발생시키며, 심할 경우 수중의 어류를 집단 폐사시키는 등 호소의 생태계를 파괴하는 심각한 피해를 입히게 된다.

따라서, 호소는 그 담수에 수중생태계에 포함된 질소나 인 등의 영양물질의 양이 자체 정화능력을 초과하지 않도록 균형을 유지시키는 것이 중요하며, 특히 하부의 바닥에 가라앉는 침전물(오니)을 주기적으로 제거하는 것이 중요하다.

종래, 호소의 침전물을 제거하기 위한 방법으로 여러 방법이 사용되고 있는데, 그 중 오니흡입장치가 탑재된 오니 준설선을 이용해 호소 수역을 운행하면서 호소내 침전물을 진공 흡입방식을 통해 수집하여 처리하는 방식이 대표적이다.

상기한 오니 준설선을 이용한 호소 침전물 처리방식은 호소내 침전물이 많이 쌓인 곳을 골라 집중적으로 수거할 수 있는 장점이 있다.

그러나 위와 같은 오니 준설선은 수심이 깊은 곳에서는 침전물 수거작업에 지장이 없으나 수심이 얕은 호소 가장자리부위 등에서는 거대한 선체를 접근시켜 작업하기가 어렵고, 침전물 수거 작업을 대규모로 신속하게 실시하기에는 처리용량이 작은 단점이 있다.

특히 위와 같이 오니 준설선을 이용한 침전물 처리방법은 오니 준설선 마련과 그것의 운용에 막대한 비용이 소요되므로 경제적인 부담이 큰 단점이 있다.

또한 선체에 오니흡입장치를 탑재하기 때문에 선체가 크고 무거울 수밖에 없고, 이에 따라 선체가 호소 수역에서 이동할 때 수심을 휘저어 가라앉은 오니 침전물을 분산시키면서 수중을 교란시키는 문제가 발생되고, 가동장비로부터 유류 유출가능성이 있음에 따른 2차오염에 대한 대책이 요구되는 문제점이 있다.

종래, 위와 같이 동력을 사용해 호소내 침전물을 처리하는 오니 준설선의 문제점을 감안하여 개발된 것으로 동력을 사용치 않고 사이펀(syphon) 원리를 이용해 호소내 침전물을 처리하고자 한 것으로서, 국내특허 공개번호 특1993-0006262호·특1999-014433호·특1999-0064630호·특2002-0029287호와 같은 기술들이 개시된 바 있다.

이 선행 기술들은 호소 수역의 하부에 사이펀 도수관의 흡입구를 두고 도수관 중간부분을 호소 둑 위로 넘겨 호소 밖 하류의 방류지에 사이펀 도수관의 배출구를 둔 상태에서 도수관에 사이펀 작용을 일으켜 호소 바닥의 침전물을 호소 밖 하류의 방류지로 배출시키도록 한 방식을 채택하고 있다.

이와 같이 사이펀 원리를 선행기술들은 가동 초기에 펌프를 가동하여 사이폰 작용을 일으키는 일 외에는 동력을 거의 사용치 않으므로 기존의 오니 준설선에 비해서는 장비 운용면에서 경제적이라 판단할 수도 있다.

그러나 상기와 같이 사이펀 원리를 단순히 이용해 호소의 침전물을 제거하는 선행기술들은 가동시 사이펀 도수관 내로 공기가 유입됨에 따라 사이펀 작용을 원하는 시간 동안 지속시키기가 어려워 작업이 중단되는 사례가 빈번하고, 사이펀 도수관의 흡입구가 막힐 경우 이를 청소하기 위해 수시로 작업을 중단해야 하므로, 작업이 지연되고 사이펀 작용을 다시 일으키기 위한 인력투입 및 펌프 가동시간이 많아져 경제적인 측면이나 작업시간 면에서 그다지 효율적이지 못하다.

또한, 사이펀 도수관이 사이펀 작용력에 의해 침전물과 함께 그 주위의 물을 대량으로 빨아 들여 배출하기 때문에 침전물과 물을 분리하는 후처리 작업이 더딜 수밖에 없고 그 처리에 대한 비용이 상승될 수밖에 없는 문제점이 있다.

특히 사이펀 도수관을 둑위로 넘겨 배수하므로 호소내 수위와 둑 상단 높이 차이가 대기압 수두(약 10.33m) 이상이 될 경우에는 작동이 불가능하다.

즉, 저수지나 댐 등과 같이 많은 물을 취급하는 곳에서는 수역 내의 수위와 둑 상부의 차이가 10m를 넘는 경우가 많은데, 이 경우 사이펀 원리를 단순 적용한 기술에 의해서는 침전물을 강력히 흡입할 수 없으므로 현실적으로 채용할 수 없는 기술에 불과하다.

한편, 본 발명의 출원인은 수조 내로 고이는 액체의 수위를 항상 일정하게 유지시키기 위한 “정수위 조절장치”를 개발하여 국내특허 제093115호로서 등록한 바 있다.

이 특허 기술에 의한 “정수위 조절장치”는 그 용도가 수조내로 고이는 액체를 다른 곳으로 자동 배출시키기 위한 수조를 대상으로 하는 바, 사이펀관에 U자형관과 역U자형관을 차례대로 연결하고 역U자형관의 상부에 통기관을 부설한 것으로, 사이펀관의 일측단을 수조내에 잠겨지도록 설치하고 역U자형관의 상부를 수조의 목표 정수위와 동일한 높이로 설치한 구성으로 이루어진다.

이와 같은 특허 기술은 사이펀관에 액체를 충진시켜 놓으면 수조내의 액상면이 상승할 때 수조내의 액체가 사이펀관의 사이펀작용을 통해 자연적으로 배출되며, 수조의 액상면이 역U자형관의 상부(정수위)까지 내려가면 사이펀관의 사이펀 작용이 자동으로 멈추게 되고, 이때 사이펀관 내에는 액체가 빠져나가지 않고 대기하다가 수조에 액체가 보충되어 수조의 액상면이 정수위보다 상승하여 역U자형관의 상부 이상이 되면 사이펀관에서 자동적으로 사이펀 작용이 재개되어 액체를 배출하게 됨으로써 수조내의 액상면을 항상 목표한 정수위로 유지시켜 준다.

상기에서 사이펀 작용이 멈추는 이유는 역U자형관에 부설된 통기관을 통해 대기의 공기가 역U자형 관내로 유입되어 역U자형관의 상부에서 사이펀 작용이 일어나지 않도록 하는 작용에 기초를 두고 있으며, 사이펀 작용이 자동으로 재개되는 이유는 사이펀관 내의 액체가 빠져나가지 않고 머무르는 데에서 비롯된다.

따라서, 상기한 특허 기술은 사이펀 작용을 개시시키기만 하면 별도의 동력이나 인위적인 조작을 가하지 않고서도, 수조내 액체 배출·수조내 액상면 하락· 사이펀관내 액체 대기·수조내 액체 유입·수조내 액상면 상승·사이펀 작용을 반복하면서 수조내로 고이는 액체를 외부로 배출시키는 작용 효과를 갖게 되는 것이다.

그러나, 상기한 특허 기술은 그 용도가 소형의 수조를 대상으로 하는 바, 사이펀관을 수조의 벽을 넘겨 배수하므로, 앞서 설명한 종래 사이펀 원리를 이용해 호소내 침전물을 처리하기 위한 선행 기술들과 마찬가지로 수조내 수위와 수조의 벽 상단 높이 차이가 대기압 수두(약 10.33m) 이상이 되는 대형 구조물의 경우에는 수조내 물을 강력히 흡입할 수 없으므로 작동이 불가능하다.

또한, 상기한 특허 기술은 소형의 수조에서 맑은 물을 배출하는데는 관로가 막힐 염려가 없어 별 문제가 없으나, 호소내 침전물이 다량 섞인 혼탁한 물을 배출하는데 적용하게 되면 U자형관 부위에 침전물이 가라앉아 막히는 경우가 발생되는데, 이 경우 상기한 특허 기술은 U자형관 및 통기관이 설치된 부분의 상하 이동성을 보이지 않고 있기 때문에 관 내부 청소가 매우 곤란한 문제점이 야기된다.

또한, 상기한 특허 기술은 자동 배수는 용이하나 배수가 이루어지는 수위를 변동시켜 지정하고 배출속도를 조정하기 위한 수단이 별도로 구비되어 있지 않기 때문에 호소내 수위 변화 및 침전물 상태에 따라 능동적으로 대처하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 상기한 특허 기술은 소형의 수조에서 유입되는 물을 자동으로 배출하여 일정 수위를 유지하는데는 유용하나, 호소의 높은 둑과 깊은 수심 및 침전물 배출을 감안한다면 호소의 침전물을 배출하는데 적용할 경우 실제 효과를 나타낼 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은 호수나 댐 수역·저수지 등과 같이 물이 대규모로 담수되어 있고 둑이 높은 호소(湖沼)의 침전물을 처리하기 위한 종래의 기술에서 나타나는 제 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 하부 수로의 수위보다 상대적으로 높은 위치에 있는 호소내 물의 위치에너지를 운동에너지로 이용하면서 대기압을 이용해 적절히 제어할 수 있는 침전물 배출 관로를 설치함으로써, 별도의 에너지를 사용하지 않고 호소내 하부 침전물을 선별하여 둑 하부로 반출할 수 있으며, 또한 침전물의 흡입구를 필요에 따라 이동시켜 상부의 부유물을 제거하거나 중간층의 보통 물을 선별하여 배수할 수 있는 호소 침전물 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 침전물을 배출하는 배수 관로의 형태와 높이를 간편하게 변경할 수 있도록 하고 호소 수위가 낮을 때 가동할 수 있는 펌프를 설치함으로써, 호소내 수위 변화 및 침전물 상태에 따라 능동적으로 대처하여 유속과 배수량을 조절할 수 있고, 관내 청소를 용이하게 실시할 수 있는 호소 침전물 처리장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 호소 침전물 처리장치는, 호소 둑의 중간높이를 호소 수역 안쪽에서 바깥쪽으로 관통하여 설치되는 둑관통관; 호소 수역 안쪽에서 상기 둑관통관과 말단이 연결되고 호소 바닥의 침전물을 빨아 들여 상기 둑관통관을 통해 호소 외부로 배출할 수 있도록 선단의 흡입구가 호소 수역 하부로 연장되는 흡입관; 호소 수역의 바깥쪽에서 상기 둑관통관과 연결되고, 호소 수역의 대기압 수두를 침전물의 흡입력으로 이용할 수 있는 높이를 갖고 아래 방향으로 연장되는 흡입력 작용관; 상기 흡입력 작용관에 역U자 형태로 연결되어 공기가 상기 흡입력 작용관으로 들어가지 못하도록 제어하는 공기 제어관; 상기 공기 제어관의 하부로 연결되며 관내로 유입되는 침전물을 배출하는 배출관; 상기 공기 제어관에 공기가 유통되도록 상기 공기 제어관의 상부에 연결되어 상기 공기 제어관과 배출관의 흡입작용을 소멸시키는 통기관;으로 구성된 것을 기술 구성상의 기본적인 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 둑관통관의 소정 위치에 연결관을 통해 연결되는 진공펌프를 설치하여서 호소 수역의 수위가 상기 둑관통관 아래에 위치할 때 가동시키도록 하며, 상기 연결관에 체크밸브가 설치되어 진공펌프 가동시 개방시키도록 한 것을 특징으로 하는 기술 구성을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 흡입구가 흡입물의 입자 크기를 제한시키는 다공을 가지도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 흡입구의 외주에 카메라가 부착되어서 흡입구의 막힘 상태 확인 및 이동시 이용토록 한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 흡입관의 흡입구를 수면에 띄워진 흡입구 조정선과 연 결줄을 통해 연결하여 통제하고, 상기 흡입구 조정선을 동력에 의해 이동하는 예인선과 연결하여서 상기 흡입구의 작업 위치를 이동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 기술 구성을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 흡입관·둑관통관·흡입력 작용관 및 공기 제어관들의 관이음부가 연결되는 관들 상호간에 회전가능하도록 연결되고, 상기 공기 제어관이 중간의 수평부에서 양측으로 분할되고 분할되는 부분이 회전가능하도록 연결됨을 특징으로 하는 기술구성을 제공한다.

위와 같은 특징의 본 발명은 호소와 같이 물을 저장해 놓고 이용하는 곳에서 둑아래 배수지의 수위보다 상대적으로 높은 위치에 있는 호소내 물의 위치에너지를 운동에너지로 이용하여 호소 바닥의 침전물을 처리하도록 하면서, 배출구 쪽에서 대기압을 제어하는 방식을 통해 배수 속도를 증가시키는데 이용함으로써 별도의 에너지 없이 하부 침전물을 선별하여 처리할 수 있으며 침전물을 보다 용이하게 처리할 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 둑의 중간에 흡입관 및 흡입력 작용관과 연결되는 둑관통관을 설치하고 흡입력 작용관에 공기가 들어갈 수 없게 U자와 역U자 형태로 굴곡지면서 연결되어 일측 부분에는 물이 채워지고 타측 부분에 공기가 유통되는 공기 제어관을 설치하고 공기 제어관 상부에 대기압이 작용할 수 있도록 통기관을 설치함으로써, 흡입관과 둑관통관 및 흡입력 작용관으로 연결되는 관 내부의 충진수가 지속적으로 남아 있도록 보호하고, 침전물을 최종적으로 배출하는 배출관의 흡입력을 소멸시켜 관내의 압력을 유지하므로 유속과 배수를 조절할 수 있게 된다.

그리고 본 발명은 흡입구를 필요에 따라 이동하여 호소 바닥의 침전물 뿐만 아니라 상부의 부유물 혹은 중간층의 보통 물을 선별하여 배수할 수 있다.

또한, 본 발명은 각 관들을 회전가능하도록 연결한 구성을 통해 각 관들의 높이나 위치 및 형태를 다양하게 변경하여 호소내 수위 변화 및 흡입물의 종류나 상태에 따라 유속과 배수를 적절히 조절할 수 있고, 관내나 흡입구가 막힐 경우 용이하게 청소할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 대기압과 위치 에너지를 이용해 호소내 침전물을 둑하부의 배수지로 별도의 에너지를 들이지 않고 자연적으로 이송하여 처리하는 것으로, 설치비용은 물론 운용 및 유지관리 비용 측면에서 경제성이 매우 높으며 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 기술구성을 본 발명의 일 실시예에 따른 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도1 내지 도11은 본 발명의 실시예들에 따른 호소 침전물 처리장치를 나타내고 있다.

이들 도면에 도시되는 바와 같이 본 발명에 따른 호소 침전물 처리장치는 흡입관(11)·둑관통관(12)·흡입력 작용관(13)·공기 제어관(14) 및 배출관(15)이 순차적으로 연결되어 호소내 침전물을 흡입하여 호소 외부로 배출하기 위한 관로를 형성하며, 상기 흡입관(11)·둑관통관(12)·흡입력 작용관(13) 및 공기 제어관(14)들의 관이음부(a)가 연결되는 관들 상호간에 회전가능하도록 연결되고, 상기 공기 제어관(14)에 공기가 유통되도록 상기 공기 제어관(14)의 상부에 연결되어 상기 공기 제어관(14)과 배출관(15)의 흡입작용을 소멸시키는 통기관(16)이 구비된다.

상기 둑관통관(12)은 저수지 표면 수위(_▽A)와의 사이에 일정 높이(H_W)를 두고 호소 둑(D)의 중간높이를 호소 수역(S) 안쪽에서 바깥쪽으로 관통하여 설치된다.

상기 흡입관(11)은 이동성을 확보하기 위해 구부림이 자유로운 플랙시블 한 관체로 이루어지며, 호소 수역(S) 안쪽에서 상기 둑관통관(12)과 말단이 연결되고, 호소 바닥의 침전물을 빨아 들여 상기 둑관통관(12)을 통해 호소 외부로 배출할 수 있도록 선단의 흡입구(11a)가 호소 수역 하부로 연장된다. 상기 흡입구(11a)는 흡입물의 입자 크기를 제한시키는 다공을 가지도록 하여 흡입물의 입자가 일정크기 이상은 유입되지 않게 하며, 외주에 카메라(11b)를 부착하여서 흡입구(11a)의 막힘 상태 확인 및 이동시 이용토록 한다.

상기 흡입력 작용관(13)은 그 상단부가 호소 수역(S)의 바깥쪽에서 상기 둑관통관(12)과 연결되며, 호소 수역(S)의 대기압 수두(H_A)를 침전물의 흡입력으로 이용할 수 있는 유효높이(H_P)를 확보한 길이를 갖고 아래 방향으로 연장되고, 하단부가 수평방향으로 구부러진 형태를 갖는다.

상기 공기 제어관(14)은 상기 흡입력 작용관(13)의 하단에 역U자 형태로 연결되고, 역U자 형태로 구부러진 중간의 수평부에서 양측으로 분할되며 분할되는 부분이 회전가능한 관이음부(a)로 연결된다. 이 공기 제어관(14)은 내부로 유입되는 공기를 통해 흡입력이 소멸되면서 공기가 상기 흡입력 작용관(13)으로 들어가지 못하도록 제어하는 역할을 수행하는 것으로, 역U자 형태로 구부러진 중간의 수평부분이 대기압 수두(H_A)를 침전물의 흡입력으로 이용할 수 있는 유효높이(H_P)가 된다.

상기 배출관(15)은 이동성을 확보하기 위해 구부림이 자유로운 플랙시블한 관체로 이루어지며, 상기 공기 제어관(14)의 하부로 수직하게 연결되고, 관내로 유입되는 침전물을 관로상에서 최종적으로 배출하는 역할을 수행한다.

상기 통기관(16)은 상기 공기 제어관(14)에 공기가 유통되도록 상기 공기 제어관(14)의 상부에 연결되어 상기 공기 제어관(14)과 배출관(15)의 흡입작용을 소멸시키게 된다. 통기관(16)의 상부에는 개폐가능한 마개(16a)가 구비된다.

이 마개(16a)는 공기 제어관(14)의 대기압을 제한할 때 사용하기 위한 것으로 예를 들어 배출관(15)의 흡입력 필요시 또는 흡입관이 막힐 때 관로에 차있는 물을 흡입관(11)으로 역류시켜 흡입구(11a)를 청소할 경우 도1의 일점쇄선으로 도시한 바와 같이 통기관(16)을 마개(16a)로 막고 공기 제어관(14)을 높이 들어올린 후 마개(16a)를 제거하면 대기압이 작용하여 역류속도가 증가하게 됨으로써, 흡입구(11a)의 청소를 간단하게 실시할 수 있다.

상기 통기관(16)의 설치높이(H_C)는 공기 제어관(14)을 통과하는 물이 빠져 나오는 현상을 방지하는 역할을 수행한다.

이와 같이 설치되는 통기관(16)은 흡입력 작용관(13) 내부의 충진수를 유지하기 위한 공기통로로서 대기압을 유도하여 배출관(15)에 의한 흡입력을 제어함으 로써, 흡입력 작용관(13)의 사이펀 작용시 그 작용이 계속 유지되도록 하며, 사이펀 작용이 중지되었을 때에는 공기가 흡입력 작용관(13)으로 들어감을 차단하여 준다.

한편, 본 발명은 다른 실시예를 도시하고 있는 도2의 도시와 같이 상기 둑관통관(12)의 소정 위치에 연결관(17)을 통해 연결되는 진공펌프(18)가 설치된다. 이 진공펌프(18)는 호소 수역(S)의 수위가 상기 둑관통관(12) 아래에 위치할 때 가동시킬 수 있게 한 것으로, 상기 연결관(17)에 체크밸브(19)가 설치되어 진공펌프(18) 가동시 개방시키도록 하고 있다.

그리고, 상기 흡입관(11)의 흡입구(11a)를 수면에 띄워진 흡입구 조정선(20)과 연결줄(21)을 통해 연결하여 통제하고, 상기 흡입구 조정선(20)을 동력에 의해 이동하는 예인선(22)과 연결하여서 상기 흡입구(11a)의 작업 위치를 이동시킬 수 있게 한 기술 구성이 더 구비된다.

또한, 상기 배출관(15)의 하부에는 침전물과 물을 분리시키는 침전물 처리조(30)가 설치된다. 이 침전물 처리조(30)는 침전물과 물을 분리한 후 방류수를 높이차를 두고 설치한 수력발전소(40)로 보내 전기를 생산할 수도 있다.

이하에서 이상과 같은 구성으로 실시되는 본 발명에 의한 호소 침전물 처리장치의 작용 원리를 설명한다.

도3은 본 발명에 적용되는 둑관통관(12)의 설치예를 도시하는 것으로, 본 발 명에 의한 호소 침전물 처리장치는 관의 배수속도가 둑관통관(12)과 저수지 표면 수위(_▽A)의 높이(H_W)에 의해 결정된다.

즉, 마찰에 의한 에너지 손실을 무시할 때 배수속도

이 된다.

따라서, 둑관통관(12)과 저수지 표면 수위(_▽A)의 높이(H_W)가 높으면 배수가 빠르고, 낮으면 배수가 느리다.

도4의 도시와 같이 둑(D)의 하부에 둑관통관(12)을 설치할 경우에는 둑관통관(12)과 저수지 표면 수위(_▽A)의 높이(H_W)가 지나치게 높아 속도제어가 어려울 뿐만 아니라, 둑(D) 하부는 구조적으로 중요한 부분이므로 안전을 저해할 우려가 있어 바람직하지 않다.

도5는 호소내에 수위가 정상적인 상태에서 본 발명의 배출작용을 나타낸다.

여기서, 흡입력 작용관(13)의 유효높이(H_P)에 의하여 대기압을 관내 배출속도를 높이는데 사용할 수 있게 됨을 보여준다.

즉, 운동에너지를 전환되는 위치에너지는 표면 수위차(H_W)와 대기압 수두(H_A)와 흡입력 작용관(13)의 유효높이(H_P) 중 작은 값의 합이 된다.

다시 말해 H_A≤H_P시는 H_V=H_W+H_A가 되고, H_A＞H_P시는 H_V=H_W+H_P가 된다.

상기에서, H_V는 물의 관통과 속도를 유발하는 수압용 수두를 나타낸다.

따라서, 흡입력 작용관(13)의 유효높이(H_P)는 대기압 수두(H_A)를 흡입력으로 이용할 수 있는 높이이므로, 약 10m이상이면 배수 효과가 동일하다.

통기관(16)의 설치높이(H_C)는 _▽C점의 수압을 유지하기 위한 높이가 필요하다.

이때 도6의 도시와 같이 통기관(16)의 설치높이(H_C)가 작으면 _▽C점의 압력에 의해 공기 구멍으로 물이 나올 수 있다.

도7은 본 발명의 배출 작동을 중지시킨 경우의 실시예를 나타낸다.

이 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 침전물 처리장치의 배출 작동을 중지시키려면 각 관들을 회전 가능하게 연결하고 있는 관이음부(a) 중심점으로 하여 흡입력 작용관(13)과 공기 제어관(14)을 상부로 회전시켜 공기 제어관(14)의 역U자 형태로 된 부분의 높이를 호소내의 수위보다 높게 이동시키면 사이펀 작용이 멈추면서 배출작용이 중지된다.

한편, 도8은 최고로 조정된 수위(H_max)의 경우를 나타낸 것으로, 수위가 H_max이상이면 자동배수되고 H_max이하이면 배수 정지됨을 나타낸다. 이때 공기 통기관(16)이 없을 경우에는 배출관(15)의 흡입력에 의해 수위가 H_max-H_A가 될 때까지 배수 가 지속되므로 통기관의 중요성을 잘 보여준다.

도9는 수위가 낮은 경우를 나타낸 것으로 수위가 둑관통관(12) 보다 아래에 있어도 H_W가 대기압 수두(H_A) 이내일 때에는 배수가 지속됨을 보여준다.

도10은 흡입력 작용관(13)과 공기 제어관(14) 사이의 U자형 관로상에 이물질이 쌓여 막힌 경우를 도시하는 것으로, 이 경우 본 발명은 도11의 도시와 같이 공기 제어관(14)이 하향하도록 각 관들을 연결하는 관이음부(a)를 통해 회전시켜 관로상에 쌓인 이물질을 손쉽게 제거할 수 있다.

상기와 같이 구성되고 작동하는 본 발명은 일예로 수위차 H_W가 6m라 가정할 경우,

가 되고,

관경

라 가정할 경우,

출수량

초당

시간당

1일당

1년

대략

가 된다.

이상의 계산과 같이 본 발명은 1년간 10㎞ × 1㎞ 높이 10m의 막대한 수량을 방출할 수 있음을 알 수 있으므로, 침전물을 처리하는 속도가 탁월함이 입증된다 할 수 있다.

한편, 본 발명은 이상과 같은 구성의 호소 침전물 처리장치를 제공하며, 본 발명은 그 기술적 범위가 상기 실시예들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 호소 침전물 처리장치는, 하부 수로의 수위보다 상대적으로 높은 위치에 있는 호소내 물의 위치에너지를 운동에너지로 이용하면서 대기압을 이용해 적절히 제어할 수 있는 침전물 배출 관로를 설치함으로써, 별도의 에너지를 사용하지 않고 호소내 하부 침전물을 선별하여 둑 하부로 반출할 수 있는 효과가 있다.

또한 침전물의 흡입구를 필요에 따라 이동시켜 상부의 부유물을 제거하거나 중간층의 보통 물을 선별하여 신속하게 배출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 침전물을 배출하는 배수 관로의 형태와 높이를 간편하게 변경할 수 있도록 하고 호소 수위가 낮을 때 가동할 수 있는 펌프를 설치함으로써, 호소내 수위 변화 및 침전물 상태에 따라 능동적으로 대처하여 유속과 배수량을 조절할 수 있고, 관내 청소를 용이하게 실시할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 대기압과 위치 에너지를 이용해 호소내 침전물을 둑하부의 배수지로 별도의 에너지를 들이지 않고 자연적으로 이송하여 처리할 수 있으므로, 설치 비용은 물론 운용 및 유지관리 비용 측면에서 경제성이 매우 높으며 편리하게 사용할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (9)

1. 호소 둑(D)의 중간높이를 호소 수역(S) 안쪽에서 바깥쪽으로 관통하여 설치되는 둑관통관(12);

   호소 수역(S) 안쪽에서 상기 둑관통관(12)과 말단이 연결되고 호소 바닥의 침전물을 빨아 들여 상기 둑관통관(12)을 통해 호소 외부로 배출할 수 있도록 선단의 흡입구(11a)가 호소 수역 하부로 연장되는 흡입관(11);

   호소 수역(S)의 바깥쪽에서 상기 둑관통관(12)과 연결되고, 호소 수역(S)의 대기압 수두를 침전물의 흡입력으로 이용할 수 있는 높이를 갖고 아래 방향으로 연장되는 흡입력 작용관(13);

   상기 흡입력 작용관(13)에 역U자 형태로 연결되어 공기가 상기 흡입력 작용관(13)으로 들어가지 못하도록 제어하는 공기 제어관(14);

   상기 공기 제어관(14)의 하부로 연결되며 관내로 유입되는 침전물을 배출하는 배출관(15);

   상기 공기 제어관(14)에 공기가 유통되도록 상기 공기 제어관(14)의 상부에 연결되어 상기 공기 제어관(14)과 배출관(15)의 흡입작용을 소멸시키는 통기관(16);으로 구성됨을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 둑관통관(12)의 소정 위치에 연결관(17)을 통해 연결되는 진공펌프(18)가 설치되어서 호소 수역(S)의 수위가 상기 둑관통관(12) 아래에 위치할 때 가동시키도록 하며, 상기 연결관(17)에 체크밸브(19)가 설치되어 진공펌프(18) 가동시 개방시키도록 한 것을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 흡입구(11a)는 흡입물의 입자 크기를 제한시키는 다공을 가지도록 한 것을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 흡입구(11a)의 외주에 카메라(11b)가 부착되어서 흡입구(11a)의 상태 확인 및 이동시 이용토록 한 것을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.
5. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡입관(11)의 흡입구(11a)는 수면에 띄워진 흡입구 조정선(20)과 연결줄(21)을 통해 연결되어 통제되고, 상기 흡입구 조정선(20)은 동력에 의해 이동하는 예인선(22)과 연결되어서 상기 흡입구(11a)의 작업 위치를 이동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 흡입관(11)·둑관통관(12)·흡입력 작용관(13) 및 공기 제어관(14)들의 관이음부(a)가 연결되는 관들 상호간에 회전가능하도록 연결됨을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 공기 제어관(14)은 중간의 수평부에서 양측으로 분할되고 분할되는 부분이 회전가능하도록 연결됨을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.
8. 제1항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통기관(16)의 상부에 마개(16a)가 구비됨을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 배출관(15)의 하부에 침전물과 물을 분리시키는 침전물 처리조(30)가 설치됨을 특징으로 하는 호소 침전물 처리장치.

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