KR20100006152A

KR20100006152A - 응집침전지의 성능을 높이는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20100006152A
Application number: KR1020090121036A
Authority: KR
Inventors: 엄태경; 오시현
Original assignee: (주)범한엔지니어링 종합건축사 사무소
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2010-01-18
Also published as: KR101231115B1

Abstract

본 발명은 상수도 정수장 또는 하/폐수처리장에서 사용하고 있는 응집침전지의 성능향상에 관한 기술이다.

본 발명의 목적은 병렬로 설치한 여러 응집침전지에 유입하는 원수 량을 균등하게 분배하고, 상등수 집수장치의 월류 위어를 통과하는 월류량을 균등하게 분배하여, 응집침전지의 성능을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 이를 위하여;

정수장에 유입되는 원수량을 측정하는 원수 유입유량계;

도수로로 유입하는 원수의 편류를 방지하기 위한 도수로 정류벽;

원수가 도수로를 흐를 때 발생하는 수면 경사 및 원수유입수문 개도를 연산제어하는 연산 제어기;

원수의 흐름 속도를 일정하게 유지하도록 구성한 도수로;

각각의 응집.침전지로 유입하는 원수량을 균등하게 분배하기 위한 원수유입수문 및 전동 개폐기;

선택적으로, 도수로와 응집 침전지의 수면을 측정하기 위한 수위계 및 상기 수위계의 수위신호를 연산하여 각각의 응집지로 유입하는 원수유입수문의 개도를 제어하는 연산 제어기;

도수로에 선택적으로 설치하여, 응집작용을 돕는 와류발생 장치;

침전지의 후단에 설치하여, 상등수를 균등하게 집수하여, 편류를 방지하고 침전효과를 높이는 상등수 균등 집수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 성능을 높인 응집침전지를 제공한다.

도수로, 정류벽, 원수 균등유입장치, 상등수 균등 집수장치,연산제어기.

Description

응집침전지의 성능을 높이는 방법 및 장치{A upgrading method and apparatus of flocculation and sedimentation basins }

본 발명은 상수도 정수장 또는 하/폐수처리장의 응집침전지에 관한 기술로서 응집침전지의 성능을 높이는 방법 및 장치에 관한 기술이다.

상수도 정수장에서 응집침전지는 원수 중에 포함된 부유물(SS)과 일부 유기물을 제거하여, 깨끗한 상등수를 생산하는 시설로서, 후속의 여과지와 함께 정수장에서 원수 중의 이물질을 제거하는 아주 중요한 물 처리공정이다.

하/폐수처리장에서 응집침전지는 생물학적 공정의 전처리 공정으로 사용하거나 생물학적 공정의 후단에 설치한 3차 처리공정으로 이용하여 하/폐수중의 인이나 부유물질을 제거하는 중요한 역할을 하는 시설이다.

응집 침전지의 성능에 큰 영향을 주는 인자는 기본적으로 수리학적 체류시간과 균등한 침전지 내 흐름, 응집제의 종류 및 주입량, 응집기의 적정한 운전, 수온 , 밀도류 등이다.

상기 영향 인자 중에서 균등한 침전지 내 흐름과 수리학적 체류시간에 영향을 주는 요소는, 각각의 응집침전지별로 유입되는 원수의 유량과, 정류벽, 침전지 의 상등수 집수장치이다.

혼화지에서 원수에 응집제를 주입하고, 급속히 교반을 하면 응집제와 원수 중의 부유물이 반응하여 초기플록(primary floc) 또는 마이크로 플록(micro floc)이라고 하는 미세한 입자를 생성하게 된다.

이 초기플록이 포함된 원수는 도수로를 통하여, 일반적으로 2∼10지로 구성되고 병열로 설치한 응집 침전지로 흘러들어가게 된다.

도수로에서 응집 침전지로 흘러 들어가는 원수량의 균등한 분배를 하는 방법에는 월류위어 식과 원수유입수문 식이 널리 사용되고 있다.

월류위어식은 삼각위어와 4각 또는 전폭위어 식이 있는데 삼각위어는 월류량이 월류수두의 2.5승에 비례하고 4각 또는 전폭위어식은 월류량이 월류 수두의 1.5승에 비례하여 작은 수두차에서도 큰 월류 유량 차이를 유발하기 때문에 도수로와 같이 긴 수로에서 균등한 유량을 분배하는 데는 거의 사용하지 않는다.

잠수 수문식은 수문을 통과하는 유량이 원수유입수문 전후의 수두차의 제곱근(루트)에 비례하므로, 수두차가 발생하더라도 통과유량의 차이는 상대적으로 작기 때문에 널리 사용하고 있다.

그러나 응집 침전지에서는 도수로의 유속을 느리게 하는 것이 응집작용을 저해하는 요인이 되므로, 도수로의 유속을 가능한 한 빠르게 하여야 한다.

도수로의 유속을 빠르게 하면 도수로 내의 흐름은 난류가 되어, 초기 입자가 격결하게 교반 되면서, 충돌하여 더 커다란 응집플록으로 발전하면서 응집지로 유입하므로, 혼화지에서 발생한 초기 입자는 응집지에 유입되는 동안에도 응집작용이 지속 되기 때문에, 도수로의 유속이 느린 경우에 비하여 응집지에서 더 효과적으로 응집이 일어나게 된다.

도수로의 적정한 유속은 0.5∼0.75m/s가 바람직한 것으로 알려져 있다.

도수로 내의 유속이 이렇게 빠르면, 응집에는 도움이 되지만, 수면의 경사(기울기)가 생기고 속도 수두가 발생하여, 응집침전지로 유입하는 원수량의 균등한 분배가 어려워진다.

그래서 많은 응집침전지의 도수로는 아직도 느린 속도로 건설되고 있는 것이 현실이다.

응집침전지에서 상등수 집수장치는 또 하나의 중요한 시설인데, 상등수 집수장치의 적정 여부에 따라 침전지 내의 흐름에, 침전방해작용을 하는 편류의 발생 여부가 결정되기 때문이다.

통상적으로 제작의 용이성 때문에, 삼각 위어식 상등수 집수장치가 널리 사용되고 있으나, 삼각위어식 상등수 집수장치는 상기에서 설명한 것과 같이 월류유량이 수두차의 2.5승에 비례하기 때문에 작은 수두차에서도 큰 유량 편차를 발생하여서, 균등한 집수를 하기가 극히 어렵다.

잠수 오리피스식 로운더를 상등수 집수장치로 사용하는 경우가 있는데, 잠수 오리피스식 로운더를 집수장치로 사용하는 경우에는 로운더의 길이가 길어질 경우 잠수 오리피스의 설치위치도 수면상에서 깊어지므로 그만큼 침전지의 유효 용량을 감소시키는 문제가 발생한다.

상기와 같은 이유로, 도수로에서 응집을 촉진하고, 작은 수두차에서 원수의 유입량을 균등분배하고, 응집침전지의 상등수를 균등하게 집수할 수 있는 방법과 장치가 필요하게 되었다.

본 발명의 과제는 도수로에서 응집을 촉진하고, 작은 수두차에서 원수의 유입량을 균등분배하고, 응집침전지의 상등수를 균등하게 집수할 수 있는 상등수 균등 집수장치를 포함하는 응집침전지의 성능을 높이는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 이를 위하여;

정수장에 유입되는 원수량을 측정하는 원수 유입유량계;

도수로로 유입하는 원수의 편류를 정류하기 위한 도수로 정류벽;

원수가 도수로를 흐를 때 발생하는 수면 경사 및 원수유입수문의 개도를 연산제어하는 연산제어기;

원수의 흐름 속도를 일정하게 유지하도록 구성한 도수로;

선택적으로, 도수로와 응집 침전지의 수면을 측정하기 위한 수위계 및 상기 수위계의 수위신호를 연산하여 각각의 응집침전지로 유입하는 원수유입수문의 개도를 제어하는 연산제어기;

침전지의 후단에 설치하여, 상등수를 균등하게 집수하여, 편류를 방지하고 침전효과를 높이는 상등수 균등 집수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집침전지의 성능을 높이는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 성능을 개량한 응집침전지는 각각의 응집침전지에 유입하는 원수의 양이 균등하고, 상등수 집수장치의 전 길이에서 균등하게 상등수를 집수함으로써, 응집침전지의 수리학적 체류시간을 보증하고, 침전지 내의 편류를 방지하고, 도수로에서 초기플록의 응집을 촉진함으로써, 응집침전효율을 높이고, 깨끗한 상등수를 생산하고, 후속의 여과공정의 여과지속시간을 연장하여, 경제적으로 깨끗한 수돗물을 생산하는 효과가 있다.

정수장에 원수가 유입되면, 혼화지에서 응집제를 주입하고 급속교반하여, 초기 플록(primary floc)을 생성시키고 도수로를 거쳐 응집 침전지에서 커다란 플록으로 성장시킨 후 중력을 이용하여 고액을 분리한다.

이런 경우 응집 침전지의 성능을 높이기 위하여, 중요한 것은 응집제 주입의 적정성과 혼화, 응집기의 적정운전이 가장 중요한 요인이 된다.

그러나 상기와 같이 적정운전에 관한 것만큼이나 각각의 응집침전지별로 유입되는 원수유량의 균등성과 상등수 집수장치의 균등한 집수도 그에 못지않게 중요한 요인이다.

응집 침전지에 균등한 양의 원수 유입은 응집침전지의 수리학적 체류시간 확보에 필요하고, 상등수 집수장치의 균등한 집수는 침전지 내에서 편류가 없는 균등한 흐름을 유지하여, 침전 효율을 높이는데 절대적으로 필요한 것이다.

만약에 혼화지에서 응집침전지를 연결하는 도수로(다) 내의 유속이 , 예를 들어 0.1m/s 정도로 아주 느려도 좋다면, 도수로의 수면에는 유속에 의한 수면 경사가 거의 없이 정지수평면과 같은 수면을 가지므로, 응집 침전지에 원수 유량을 균등하게 유입시키는 방법은 아주 간단하여서, 원수유입수문을 사용하여, 원수유입수문의 손실수두를 0.1m정도 되도록 원수유입수문의 개구 면적을 정하는 것만으로도 2.5％이내의 작은 편차범위 내로 균등하게 분배하여 유입시킬 수 있다.

그러나 응집침전지의 도수로(다)는 단순한 물의 통로가 아니라 혼화지(나)에서 나온 원수 중의 초기플록이 계속 응집상태를 유지하여야 하는 응집지의 일부이기 때문에, 0.5∼0.75m/s의 유속을 유지해야 하는 조건이 필요하므로, 이렇게 빠른 속도로 도수로에 흐를 때는 수면에 기울기가 생겨서, 각각의 원수유입수문(300)의 도수로(다) 수위와 응집침전지(가) 입구수위와의 수위 차가 달라지기 때문에 균등한 원수 유입이 어렵다.

수면이 개방된 도수로에 물이 흐를 때 발생하는 수면의 기울기(경사)는 [수학식 1]과 같이 매닝(Manning)의 방정식으로 표시하고 손실수두는 [수학식 2]로 표시한다.

[수학식 1]

여기서, I : 수면 기울기(=h/L)

n : 수로의 표면조도( 콘크리트 표면=0.013)

V :평균유속(m/s)

R : 경심( 수로 단면적 / 접수길이)

[수학식 2]

. . .

여기서 h₁ : 도수로에서 발생하는 손실수두(m)

h_1.1∼h_1.8 : 1번에서 8번까지의 원수유입수문위치에서의 도수로에 발생하는 손실수두(m)

I_1∼8 : 1번에서 8번까지의 원수유입수문위치구간별 수면 기울기

L_1∼8 : 1번에서 8번까지의 원수유입수문위치구간별 수로 길이(m)

도수로의 수면 기울기의 예로 다음의 조건을 가진 도수로에 대하여 계산해보면 아래와 같다.

도수로 조건

통과유량 : 1.92㎥/s

평균유속 : 0.6 m/s(8번 구간만 0.3m/s)

도수로 폭 : 0.8 m

도수로 입구 수면 깊이 : 4m

원수유입수문 크기 및 수량 : 600 × 600 mm × 8개

원수유입수문 기준 개도 율 : 80％

도수로 입구에서 각 원수유입수문 중심까지의 거리

위와 같은 조건에 대하여 [수학식 1]과 [수학식 2]를 적용하여 각 원수유입수문 중심위치구간의 수면 기울기와 손실수두를 계산하면 [표1]과 같다.

[표1] 각 원수유입수문 중심위치 구간의 수면 기울기와 손실수두 계산표

상기 [표1]에서 계산한 것과 같이 도수로의 마지막 원수유입수문 중심위치에서의 손실수두는 0.0139m= 1.39cm = 13.9mm이다.

한편 80％ 개도의 원수유입수문 1개의 개구 면적(열린 면적)은 0.288㎡이고, 통과유량은 0.24㎥/s이므로 원수유입수문을 통과하는 유속은 0.833m/s이다.

원수유입수문에서 발생하는 손실수두는 [수학식 3]과 같다.

[수학식 3]

여기서, h₂ : 원수유입수문에서 발생하는 손실수두(m)

C : 유량계수( 0.65)

V : 원수유입수문 통과유속(m/s)

g : 중력가속도 (9.8m/s²)

상기 [수학식 3]에 통과유속 0.833m/s를 대입하여 계산한 손실수두는 다음과 같다.

한편 원수유입수문 1개를 통과하는 유량은 [수학식 4]와 같이 계산한다.

[[수학식 4]]

여기서, Q : 원수유입수문 1개를 통과하는 유량(㎥/s)

A : 원수유입수문 통수면적(㎡)

V : 원수유입수문 통과유속(m/s)

C : 유량계수( 0.65)

g : 중력가속도(9.8m/s²)

h₂ : 원수유입수문 전후의 수두차(m)

상기 [수학식 3]에서 h₂ 는 원수유입수문 전후의 수두차이므로, 원수유입수문이 설치된 위치의 도수로 수면과 응집침전지 입구의 수위차이고, 도수로를 통과하는 원수의 속도에 의하여, [수학식 1],[수학식 2]에 의하여 계산된 [표1]의 손실수두 h1만큼 도수로의 수면이 기울어 있고, 각각의 응집 침전지의 수위는 상등수 집수장치의 설치 높이 차이만큼 서로 다르므로, 각각의 원수유입수문을 통과하는 유량이 달라진다.

응집 침전지에서 각각의 응집침전지의 상등수 집수장치의 설치 높이는 동일 한 것이 이상적이지만 대규모 응집침전지에서, 각각의 응집침전지에 대하여 현실적으로 달성할 수 있는 상등수 집수장치의 설치높이차이는 는 5mm정도이므로 이정도의 높이차를 고려하여 응집침전지의 수위를 설정하고, 도수로의 수면 기울기를 고려하여 1번 원수유입수문과 8번 원수유입수문의 통과유량을 계산해보면 다음과 같다.

조건 1

* 도수로 수면 기울기 : [표1]과 같음

* 응집침전지 입구부의 수위 : 동일

* 제1번 원수유입수문

- 도수로 손실수두 : 0.001m

- 통과유량 : 0.24

- 원수유입수문 손실수두 : 0.084m

* 제8번 원수유입수문

- 도수로 손실수두 : 0.0139m

- 원수유입수문 손실수두 : 0.084 -(0.0139-0.001)= 0.0711m

* 제8번 원수유입수문 통과유량 ([수학식 3]으로 계산)

= 0.220 ㎥/s

* 제1번 원수유입수문과 제8번 원수유입수문의 통과유량 차이

(0.220/0.24)×100= 91.6％

100-91.6= 8.3％ (8번 원수유입수문이 8.3％적게 흐름)

조건 2

* 도수로 수면 기울기 : [표1]과 같음

* 응집침전지 입구부의 수위 : 제8번 원수유입수문위치의 수위가 1점 원수유입수문 위치의 수위보다 5mm높음

* 제1번 원수유입수문

- 도수로 손실수두 : 0.001m

- 통과유량 : 0.24

- 원수유입수문 손실수두 : 0.084m

* 제8번 원수유입수문

- 도수로 손실수두 : 0.0139m

- 원수유입수문 손실수두 : 0.084- (0.0139-0.001)-0.005= 0.0661m

* 제8번 원수유입수문 통과유량 ([수학식 4]로 계산)

= 0.216㎥/s

(0.213/0.24)×100= 88.75％

100-88.75= 11.25％ (8번 원수유입수문이 11.25％적게 흐름)

조건 3

* 도수로 수면 기울기 : [[표1]]과 같음

* 응집침전지 입구부의 수위 : 제8번 원수유입수문위치의 수위가 1번 원수유입수문 위치의 수위보다 5mm낮음

* 제1번 원수유입수문

- 도수로 손실수두 : 0.001m

- 통과유량 : 0.24

- 원수유입수문 손실수두 : 0.084m

* 제8번 원수유입수문

- 도수로 손실수두 : 0.0139m

- 원수유입수문 손실수두 : 0.084- (0.0139-0.001)+0.005= 0.0761m

* 제8번 원수유입수문 통과유량 ([수학식 3]으로 계산)

= 0.228㎥/s

(0.228/0.24)×100= 95％

100-95= 5％ (8번 원수유입수문이 5％적게 흐름)

상기 계산결과 최대 통과 유량 차이는 11.25％이고 최소 유량 차이는 5％이다.

제8번 원수유입수문은 물리적으로 수두차가 제한되어 있으므로 동일한 원수량을 통과시키기 위해서는 원수유입수문의 개도를 증가시켜야 하며, 원수유입수문을 통과하는 유량은 수문의 열린 면적에 비례하므로, 8번 원수유입수문의 개도를 조건에 따라 5 ∼ 11.25％ 증가시켜야 함을 알 수 있다.

1번 원수유입수문 위치의 도수로와 응집침전지의 수위차를 h_2.1이라하고, 8번 원수유입수문위치의 도수로와 응집침전지의 수위차를 h_2.8이라하고, A₁은 1번 원수유입수문의 개구면적, A₈은 8번 원수유입수문의 개구면적이라 하면, 동일한 원수 유량을 통과시키기 위한 원수유입수문의 개도비율은 [수학식 4]로부터 [수학식 5]가 유도된다.

여기서, Q₁ : 1번 원수유입수문을 통과하는 원수유량(㎥/s)

Q₈: 8번 원수유입수문을 통과하는 원수유량(㎥/s)

각 원수유입수문의 유량이 동일하여야 하므로

[수학식 5]

여기서, A₁, A₈ : 1번과 8번 원수유입수문의 개구면적.

원수유입수문은 4각 수문이므로 개구 면적비율은 개도비율과 같으므로 원수유입수문의 개도비율은 다음의 [수학식 6]으로 표시한다.

[수학식 6]

여기서, Or1. Or8 : 1번 원수유입수문, 8번 원수유입수문의 개도(％)

[수학식 6]을 일반화하면 [수학식 7] 과 같이 표시된다.

[수학식 7]

여기서, Or₁ : 1번 원수유입수문의 개도(％)

Orn : n번 원수유입수문의 개도(％)

h₂₁: 1번 원수유입수문의 손실수두(m)

h₂n : n번 원수유입수문의 손실수두(m)

[수학식 7]과 같이 원수유입수문의 개도를 조절하면, 각 원수유입수문을 통과하는 유량은 동일하게 된다.

정수장에 원수가 유입되면 원수 유입유량계(100)에서 원수유입량을 측정한다.

원수는 혼화지(나)에서 급속 교반 한 다음 도수로(다)로 유입되고 도수로 입구에는 편류방지를 위한 다공성 정류판(150)을 설치하여 원수의 흐름을 균일하게 한다.

도수로와 응집 침전지(가)의 사이에는 격벽(200)을 설치하고 격벽에는 원수유입수문 설치를 위한 개구부(250)를 4각으로 형성하고, 이 개구부에 원수유입 수문(300)을 설치하고, 이 원수유입수문은 개도율을 표시하고, 연산 제어기의 제어신호를 받아서 그 신호에 따라 전동으로 원수유입수문의 개도를 조절할 수 있는 전동 개폐기(350)에 연결하였다.

연산 제어기(120)는 원수 유입유량과 도수로의 단면적, 유량, 단면모양, 도수로 길이에 대한 정보를 입력으로하여, 자동적으로 도수로의 각 위치에서의 수면 기울기, 손실수두, 도수로와 응집침전지 사이의 수위차를 연산하여, 전동 개폐기(350)에 제어신호를 전송하여 원수유입수문(300)의 개도를 자동 조절하여 각 응집 침전지로 유입하는 원수량이 균등하도록 제어한다.

각 응집침전지로의 유입원수량을 엄격하게 균등화할 필요가 있는 경우에는 각 응집 침전지별로 도수로와 응집침전지의 중앙에 수위계(400a),(400b)를 설치하여 각 원수유입수문이 있는 위치의 도수로와 응집침전지사이의 수위차를 측정하여 연산 제어기에 전송하면 연산 제어기(120)에서는 [수학식 7]을 이용하여 각 원수유입수문의 개도를 제어하여 각 응집침전지에 동일한 원수량이 유입되도록 자동제어한다.(도 1, 도 2 참조)

도수로(다)에 설치하여 응집작용을 촉진하는 와류발생장치(700)는 고정구 (800)로 도수로에 고정하고, 도수로에 일정한 간격으로 단면이 직사각형 또는 마름모형, 또는 T형, 또는 정사각형인 와류 봉을 수직으로 설치하여, 도수로에 흐르는 원수의 유속에 의하여 와류를 발생하여, 초기플록을 더 큰 플록이 되도록 응집작용을 한다.(도13, 도14, 도 15 참조)

와류봉의 단면 모양은 상기예시한 것에 한정되는 것은 아니며, 원형, 타원형, 역삼각형 등도 사용이 가능하다.

응집 침전지의 출구 쪽에 설치하는 상등수 균등 집수장치(500)는 다음과 같은 구조로 구성한다.

상등수 균등 집수장치의 실시예로서, U형 콘크리트 트러프(505)의 양쪽 측면에 전폭 위어(530)를 고정하고, 전폭 위어(530)의 위에는 전폭 위어 조정날(531)을 나사(532)로 고정하여 높이를 가변으로 조정할 수 있게 하거나 전폭 위어 조정날 없이 전폭 위어만 설치한다.(도7, 도 8 참조)

전폭 위어(530)의 외측에 잠수오리피스 판(520)을 일체로 형성하여 수직으로,수면의 위까지 설치하고, 그 하단 물속에 잠수오리피스(520-1)를 병렬로 천공하여 상등수 균등 집수장치(500)을 구성한다.

상등수 균등 집수장치의 다른 실시 예는 도 9와 같이 U형 로운더(510)의 상부에 전폭위어 조정날(531)을 나사(532)로 고정하여 높이를 가변으로 조정할 수 있게 하거나 또는 U형 로운더(510)의 내부 벽을 전폭 위어로 이용하고, U형 로운더(510)의 외벽에 잠수 오리피스 판(520)을 일체로 형성하여 수직으로 수면의 위까지 설치하고, 그 하단 물속에 잠수 오리피스(520-1)를 병렬로 천공하여 상등수 균등 집수장치(500)를 구성한다.

상등수 균등 집수장치는 제작의 용이성과 단순성 때문에 삼각위어식 집수장치가 널리 사용되고 있으나, 상기에서 설명한 것처럼 삼각위어는 월류유량 특성이 수두의 2.5승에 비례하여 증가하므로 작은 수두 차에서 큰 유량변화를 유발하므로 상등수 균등 집수장치로서는 부적합한 것이다.

잠수 오리피스를 가진 U형 로운더(rounder)가 수두차에 대한 유량 특성이 제곱근이 되므로, 균등한 집수를 위하여 사용하는 경우도 있으나, 이론적으로는 유량 특성이 수두차의 제곱근 특성으로 수두차 변화에 대한 유량 변화폭이 작아서 바람직한 것 같지만, 상등수 집수장치의 길이가 긴 경우에 수면 기울기가 발생하고, 오리피스를 이 수면 하에 잠기게 하여야 함으로, 오리피스의 설치 위치가 깊어져서 침전지의 유효용량이 감소하는 폐단이 있고 로운더가 커져서 경제적 부담이 증가하고, 오리피스 구멍을 일정한 높이로 가공하여야 하므로 제작이 제작이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같이 U형 로운더(510)를 설치하여 U형 로운더의 윗면을 전폭위어로 이용하고, U형 로운더의 외측에 잠수 오리피스 판(520)을 수직으로 설치함으로써, U형 로운더의 수면 기울기에 관계없이 수면으로부터 얕은 위치에 잠수 오리피스를 설치하여, 응집침전지의 유효용량의 감소를 최소화하고, 균등한 집수가 가능케 하였다.

응집 침전지의 수면은 완전한 수평면을 이루고 있으므로, 본 발명의 상등수 균등 집수장치의 U형 로운더는 침전지에 설치할 때, 공장에서 제작한 U형 로운더 를, 침전지의 수면에서 U형 로운더의 외측에 설치한 잠수 오리피스 판(520)의 끝까지의 높이가 일정하게 되도록 조정하면서 설치함으로써, 용이하게 수평과 높이를 일정하게 맞출 수 있어서 상등수를 균등하게 집수할 수 있다.

본 발명의 상등수 균등 집수장치의 손실수두는 플록파괴를 방지하기 위하여 40∼50mm범위로 작게 설정하는 것이 바람직하고 로운더의 폭과 깊이는 매닝 방정식에 의한 수면기울기를 고려하여 정한다.

본 발명의 응집침전지의 성능을 높이는 방법의 순서를 정리하면 다음과 같다.

1) 원수 유입 유량계(100)로부터 정수장에 유입하는 원수의 양을 구한다.

2) 원수 유량을 도수로 숫자로 나누어 도수로 하나에 통과하는 유량을 구한다.

3) 도수로를 통과하는 유량, 유속, 경심, 도수로 입구에서 각 수문의 중심까지의 거리를 구하여 각 원수유입수문위치에서의 수면 기울기와 손실수두(h₁)를 구한다.([수학식 1], [수학식 2])

4)각각의 원수유입수문위치에서 도수로의 수위와 응집침전지 입구의 수위와의 차이를 구하여 각각의 원수유입수문의 손실수두(h₂)를 구한다.

5)1번 원수유입수문의 개도를 기준 개도로 설정한다( 75∼80％가 적정하나 이값으로 한정하는 것은 아니다)

6) 1번 원수유입수문의 기준 개도에서 규정 유량이 통과할 때 손실수두가 100mm이하가되도록 원수유입수문의 크기를 정한다.(100mm이하가 바람직한 값이나 이 값으로 한정하는 것은 아니다)

7) [수학식 7]을 이용하여, 각 원수유입수문의 개도를 계산한다.

8) 연산제어기에서 상기 과정의 계산식을 연산하여, 각 원수유입수문의 개도를 자동제어 한다.

9) 각 응집침전지로 유입되는 유량을 완전하게 균등화시키려면, 각 응집 침전지별로 도수로와 응집침전지에 수위계를 설치하여 수위차를 정확히 측정한 다음, 연산 제어기에서 수학식 7을 이용하여 각 원수유입수문의 개도를 자동조절한다.

10) 침전지 종단에 설치하는 상등수 균등 집수장치는 U형 로운더의 측벽에 전폭위어를 설치하고 외측에 수면위까지 잠수오리피스판을 수직으로 설치하고, 전폭위어의 높이는 잠수 오리피스 위까지 연장한 오리피스식 로운더를 이용한 상등수 균등 집수장치로 균등하게 상등수를 집수한다.

본 발명의 다른 실시 예는 당사의 선 등록 특허 제10-0759846호(2007.08.27)현수형 상등수 집수장치를 구비한 4각 침전지에 있어서, 상기와 같이 본 발명의 잠수 오리피스판과 내측에 전폭위어를 가진 U형 로운더 (510)를 현수용 지지대(4)의 위에 고정하여서, 상등수 균등 집수장치(500)를 구성한 것이다.(도 10, 도 11, 도 12참조)

본 발명의 다른 실시 예에 대한 설명은 이미 선 등록특허 제 10-059846호와 상기 본 발명의 설명에서 상세히 설명하였으므로 생략하거니와 그 구성 내용은 도면에 표시하였다.

도 1은 본 발명의 구성상태를 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명의 도수로의 단면도.

도 3은 본 발명의 도수로의 종 단면도.

도 4는 본 발명의 상등수 균등 집수장치의 평면도.

도 5는 본 발명의 상등수 균등 집수장치의 횡 단면도.

도 6은 본 발명의 상등수 균등 집수장치의 종단면도.

도 7은 본 발명의 U형 콘크리트 트러프에 전폭위어와 잠수오리피스판을 설치하여 구성한 상등수 균등 집수장치의 단면도.

도 8은 본 발명의 U형 콘크리트 트러프에 전폭위어 조정날과 잠수오리피스판을 설치하여 구성한 상등수 균등 집수장치의 단면도.

도 9는 본 발명의 U형 로운더에 전폭위어 조정날과 잠수오리피스판을 설치하여 구성한 상등수 균등 집수장치의 단면도.

도 10은 본 발명의 현수용 지지대에 U형 로운더에 전폭위어와 잠수오리피스판을 설치하여 구성한 상등수 균등 집수장치를 고정하여 외부에서 높이 조정이 가능하게 것을 나타낸 평면도.

도 11은 현수용 지지대에 U형 로운더에 전폭위어와 잠수오리피스판을 설치하여 구성한 상등수 균등 집수장치를 고정하여 외부에서 높이 조정이 가능하게 것을 나타낸 횡 단면도.

도 12는 현수용 지지대에 U형 로운더에 전폭위어와 잠수오리피스판을 설치하 여 구성한 상등수 균등 집수장치를 고정하여 외부에서 높이 조정이 가능하게 것을 나타낸 종단면도.

도 13은 본 발명의 와류발생장치의 설치 단면도.

도 14는 본 발명의 와류발생장치의 와류발생모양을 나타낸 평면도.

도 15는 본 발명의 와류발생장치의 단면모양을 나타낸 도면.

Claims

원수 유입 유량계(100)로부터 유입하는 원수의 양을 구하는 단계;

원수 유량을 도수로 숫자로 나누어 도수로 하나에 통과하는 유량을 구하는 단계;

도수로를 통과하는 유속이 응집에 적정한 속도가 되도록 도수로 단면을 정하는 단계;

도수로를 통과하는 유량, 유속, 경심, 도수로 입구에서 각 수문의 중심까지의 거리를 구하여 각 원수유입수문위치에서의 수면 기울기와 손실수두(h₁)를 구하는 단계;

각각의 원수유입수문위치에서 도수로의 수위와 응집침전지 입구의 수위와의 차이를 구하여 각각의 원수유입수문의 손실수두(h₂)를 구하는 단계;

1번 원수유입수문의 개도를 기준 개도로 설정하는 단계;

1번 원수유입수문의 기준 개도에서 계획원수 유량이 통과할 때 손실수두가 100mm 이하가 되도록 원수유입수문의 크기를 정하는 단계;

연산제어기에서 각 원수유입수문의 개도를 계산하는 단계;

연산제어기에서 상기 과정의 계산식을 연산하여, 각 원수유입수문의 개도를 자동제어하는 단계;

선택적으로 적용하여, 각 응집 침전지별로 도수로와 응집침전지에 수위계를 설치하여 수위차를 정확히 측정한 다음, 연산 제어기에서 각 원수유입수문의 개도를 자동조절하여, 각 응집침전지로 유입되는 유량을 완전하게 균등화시키는 단계; 및

침전지 종단에 설치하는 상등수 집수장치는 내측에 전폭위어를 설치한 오리피스식 로운더를 사용하여, 균등하게 상등수를 집수하는 단계를 특징으로 하는 응집침전지의 성능을 높이는 방법.
청구항 1에 있어서, 도수로를 통과하는 유량, 유속, 경심, 도수로 입구에서 각 수문의 중심까지의 거리를 구하여 각 원수유입수문위치에서의 수면 기울기와 손실수두(h₁)를 구하는 단계에서는 하기의 식을 이용하여 연산하는 것을 특징으로 하는 응집침전지의 성능을 높이는 방법.

. . .

( 여기서,I 는 수면 기울기(h/L), n 은 도수로의 표면조도( 콘크리트 표면=0.013), V 는 평균유속(m/s), R 은 경심( 수로 단면적 / 접수길이), h₁ 은 도수로에 발생하는 손실수두(m), h_1.1∼h_1.8 은 1번에서 8번까지의 원수유입수문 위치에서의 도수로에 발생하는 손실수두(m), I_1∼8 은 1번에서 8번까지의 원수유입수문위치구간별 도수로의 수면 기울기, L_1∼8 은 1번에서 8번까지의 원수유입수문위치구간별 도수로 길이(m))
청구항1에 있어서,연산제어기에서 각 원수유입수문의 개도를 계산하는 단계와 연산제어기에서 상기 과정의 계산식을 연산하여, 각 원수유입수문의 개도를 자동제어하는 단계에서 하기식을 이용하는 것을 특징으로 하는 응집침전지의 성능을 높이는 방법.

(여기서, Or₁은 1번 원수유입수문의 개도(％), Orn 은 n번 원수유입수문의 개도(％),

h_2.1 은 1번 원수유입수문의 손실수두(m), h₂n 은 n번 원수유입수문의 손실수두(m))
청구항 1에 있어서, 원수유입수문의 기준 손실수두는 100mm이내로 하고, 기준 개도는 75∼80％로 하는 것을 특징으로 하는 응집침전지의 성능을 높이는 방법.
유입되는 원수량을 측정하는 원수 유입유량계;

도수로로 유입하는 원수의 편류를 정류하기 위한 도수로 정류벽;

원수가 도수로를 흐를 때 발생하는 수면 경사 및 유입밸브 개도를 연산,제어하는 연산제어기;

원수의 흐름 속도를 일정하게 유지하도록 구성한 도수로;

각각의 응집.침전지로 유입하는 원수량을 균등하게 분배하기 위한 원수유입수문 및 전동 개폐기;

선택적으로 설치하여, 도수로와 응집 침전지의 수면을 측정하기 위한 수위계 와 상기 수위계의 수위신호를 연산하여 각각의 응집지로 유입하는 원수량이 동일하도록 원수유입수문의 개도를 제어하는 연산제어기;

도수로에 선택적으로 설치하여, 응집작용을 돕는 와류발생 장치;

침전지의 후단에 설치하여, 상등수를 균등하게 집수하여, 편류를 방지하고 침전효과를 높이는 U형로운더와, 로운더의 벽을 잠수 오리피스의 위까지 높이를 연장한 전폭위어로 이용하고, 그 외측에 잠수오리피스판을 침전지 수면위까지 연장하여 수직으로 설치하여 일체로 형성한 상등수 균등 집수장치 또는 U형 콘크리트 트러프(505)의 외측에 전폭위어를 고정하되, 전폭위어의 높이는 잠수오리피스의 위까지 연장하고, 전폭위어의 외측에 잠수오리피스판을 수직으로 수면 위까지 연장하여 일체로 형성하여 구성한 상등수 균등 집수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집침전지의 성능을 높이는 장치.
청구항 5에 있어서, U형 로운더의 측벽을 전폭위어로 구성하거나, 또는 U형 로운더 측벽의 전폭위어 위에 전폭위어 조정날을 설치하고, U형 로운더의 외측에 잠수 오리피스판을 수직으로 수면까지 연장하여 설치하고, U형 로운더와 일체로 형성하되, 전폭위어는 잠수 오리피스의 위까지 높이를 연장한 상등수 균등 집수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집침전지의 성능을 높이는 장치.
침전지의 외부에서 높이를 조정할 수 있게 한 현수용 받침대 위에 상기 잠수오리피스판과 U형 로운더 및 U형로운더의 측벽을 이용한 전폭위어로 구성한 상등수 균등 집수장치를 고정하여, 설치하는 것을 특징으로 하는 현수용 상등수 집수장치를 구비한 4각 침전지.
청구항 5에 있어서, 와류발생장치의 와류 봉의 단면 모양은 마름모 형, 정사각형, 직사각형, T형, 역삼각형, 타원형 중 한가지 모양인 것을 특징으로 하는 응집침전지의 성능을 높이는 장치.