KR20100040099A - 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하수도 시스템의 배수지, 수조 등에서의 수질 대표값 측정장치에 관한 것이다. 일반적으로 상수도 시스템의 프로세싱은 원수 취수, 응집, 혼화, 침전, 여과, 정수, 배급수 단계를 거쳐 수용가에 상수를 공급하게 된다. 상기의 배급수 단계에서는 정수지에 저장된 상수를 배수지로 송수 펌프로 송수 한 후 배수지의 상수를 자연 유하로 수용가에 공급하는 것이 일반적인 배급수 방식이다. 상기의 배급수 단계에서 배수지의 탁도, 잔류염소, 알칼리도,전기 전도도, 수온과 같은 수질 측정이 필요하고 상기와 같은 수질 측정치를 근무자들이 모니터상에서 보면서 수질관리를 하는 것이 일반적인 사항이다. 따라서 상기에서 측정된 수질 값들이 대표값을 유지할 필요가 있다. 상기와 같은 일반적인 배수지나 수조는 상층부와 하층부의 수질이 상이하다. 배수지의 깊이, 넓이 또는 체류 시간 등에 따라서 배수지의 위치에 따른 수질이 상이할 수밖에 없다. 따라서 이러한 상황 아래서 대표값 측정은 적정한 수질을 보증하고 수질관리를 위한 약품 투입량을 결정하기 위하여도 매우 중요하다. 본 발명은 상기와 같이 중요한 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값을 측정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 배수지 또는 수조의 여러 포인트에 측정기를 설치하는 효과가 있으며 관리도 용이하고, 정확한 대표값 측정으로 수질관리도 정확하게 할 수 있으며, 또한 약품 투입 제어 시스템의 제어도 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 약품의 과다 투입으로 인한 소독 부산물도 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.

수질, 대표값, 탁도, 잔류염소, 배수지, 수조, 알칼리도, 전기 전도도, 소독 부산물, 제어시스템

Description

배수지 또는 수조에서의 수질 대표값 측정 시스템{Average Water Quality Measuring System of Water Storage Tank}

본 발명은 상수도 시스템 즉 원수 취수, 착수정, 응집 혼화, 침전, 여과, 정수, 배급수 등의 프로세싱 각 단계 중에서 배수지 또는 수조의 수질 관리를 위하여 배수지 또는 수조에서의 탁도, 잔류염소, 알칼리도, 전기전도도, 수온 등의 수질을 측정하는 것에 관한 것이다. 현재 상기와 같은 수질 측정은 측정 포인트를 다수 지 점 지정하여 샘플링한 후 측정하고 있으며, 상기와 같이 여러 포인트에서 측정된 값을 평균하여 대표값으로 간주하고 수질관리나 수질 관련 제어 시스템의 입력 값으로 활용된다. 상기와 같이 여러 포인트의 수질 측정을 하는 방법은 많은 측정기가 필요할 뿐 아니라 샘플링 관이 복잡하고 관리하기가 어려운 문제점을 안고 있다. 또한 수질 측정을 정확히 하기 위하여 수질 측정기를 샘플링 포인트로부터 10 피트 이내에 설치할 것을 권고하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 배수지 또는 수조의 수질 측정에 관한 것이다. 현재 상수도에서는 강이나 호수에서 원수를 취수하여 착수정으로 송수하고 착수정에서 PAC를 투입하고 혼화 응집조로 보낸다. 혼화, 응집과정을 거친 원수는 침전지로 다시 보내진다. 상기의 침전지에서 부유물들의 침전이 이루어지고 상기와 같은 부유물 침전 과정을 거친 후 여과지에서 여과를 시키면 비로소 법적인 수질 기준에 적합한 물을 얻을 수 있는 것이다. 또한 상기의 여과지에서 여과된 물은 정수지에서 모이게 되고 정수지에서 저정된 물은 송수펌프로 수요처나 배수지 등으로 송수하게 되는 것이 일반적인 상수 시스템이다. 본 발명은 상기와 같은 프로세싱의 각 단계 중에서 배수지 또는 수조의 상수 관리를 위하여 탁도, 잔류염소, 알칼리도, 전기전도도, 수온 등을 측정하는 장치에 관한 것이다. 상기와 같은 배수지 또는 수조의 수질 관리 인자의 측정은 수질관리나 약품 투입, 제어 등을 위하여 중요한데 상기와 같은 수질 측정값들이 수질 평균값 즉 대표값이 되어야 적절한 약품 투입량을 결정하게 되고 각각의 약품 투입 시스템을 제어하기도 용이하다. 반대로 측정된 수질 값들이 대표값을 가지지 못하면 약품이 과다 투입이 될 수도 있고 그로 인한 소독 부산물들이 많이 발생되어 인체에 해로울 수 있으므로 적정한 수질 대표값을 찾아야 하는 것이다.

배수지 또는 수조에서의 수질 측정은 수질관리나 약품 투입 시스템 제어를 위하여 매우 중요하다. 따라서 배수지 또는 수조에서의 탁도, 잔류염소, 알칼리도, 전기전도도 및 수온 등의 수질 대표값은 적정량의 약품 투입을 위하여 매우 중요하다. 종래에는 상수도 시스템의 배수지 또는 수조에서 탁도 측정이나 기타 잔류염소 측정을 위하여 측정 포인트를 다수로 하여 샘플링을 한 후 측정하였으며 각각의 측정값을 평균하여 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값을 구하였다. 상기와 같은 방법은 다수의 포인트에서 채수하여 수질을 측정함으로 다수의 수질 측정기를 필요로 하였고 또한 채수하기 위한 관로가 많고 측정기까지 채수한 물을 펌프로 이송하여야 함으로 시스템이 복잡하였다. 따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값을 용이하고 정확히 측정할 필요가 있는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 배수지 또는 수조에 사선 모양의 샘플링 관을 일단 또는 이단으로 설치하고 사선 모양의 샘플링 관의 일측에 다수 개의 홀을 구비하여 배수지 또는 수조의 상부, 중부, 하부에서의 유체(물)가 샘플링 관으로 흘러들어오도록 구성한다. 샘플링 관내로 흘러들어온 유체(물)는 샘플링 관내의 판 스파이럴에 의하여 회전하면서 혼합된다. 상기와 같이 혼합된 혼합수의 수질을 측정함으로써 배수지 또는 수조 전체 수질의 평균값을 도출할 수 있는 것이다.

본 발명과 같이 배수지 또는 수조의 전체의 수질에 대한 평균값을 얻는다는 것은 중요한 의미를 가진다. 탁도, 잔류염소 등의 평균 수질 값을 이용하여 PAC(응집제의 일종임)나 염소의 투입량을 약품 투입 시스템에서 결정할 수 있으므로 가장 적당한 약품 투입량을 투입할 수 있고 따라서 소독 부산물도 최소로 할 수 있으며 탁도, 잔류염소 등의 수질 평균값을 얻기 위한 시스템 구성도 간단하게 구성할 수 있어서 소요 비용도 적게 드는 장점도 있는 것이다.

종래의 배수지 또는 수조에서의 평균 수질(잔류염소 농도, 탁도 등) 값을 얻기 위한 방법을 설명한다. 일반적으로 종래에는 배수지 또는 수조의 인입 측 또는 배수지 또는 수조 내의 다수의 위치에서 샘플링을 한 후 수질 측정을 하고 또한 일정한 시간이 지나서 배수지 또는 수조의 토출측 부근에서 샘플링을 하여 측정하는 것이 일반적이다. 인입측에서의 초기 수질 측정값을 보고 수질의 적정 여부를 감시하거나 배수지 내의 수질 측정을 관리하거나 또한 배수지 또는 수조의 토출측 부근에서의 수질 데이터를 수집하여 약품 추가 투입 여부를 결정한다. 따라서 상기와 같은 방법으로 적정량의 약품 투입을 결정하기 위하여는 여러 단계의 수질 데이터의 피드백이 이루어져야 한다. 즉 배수지 또는 수조 인입측에서의 수질 값을 제어시스템의 피드백 요소로 사용하여 약품 투입량을 결정한다. 그 후 배수지 또는 수조내의 수질 값을 다시 약품 투입 시스템의 피드백 요소로 사용한다. 상기와 같은 방법이 충분하지 아니하면 다시 배수지 또는 수조의 토출측 부근에서 다시 물을 샘플링하여 수질 값을 측정하고 상기 수질 값을 피드백 요소로 추가하여 약품 투입 시스템을 제어하여야 적정한 수질 관리를 할 수 있는 것이다. 상기와 같은 종래의 방법은 약품 투입 시스템에 다단계의 피드백이 이루어지므로 시스템에 부하가 많이 걸리게 되고 또한 적정량의 약품 투입을 위하여는 수질 측정 포인트가 많아야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 탁도, 잔류 염소 등의 수질 관리에서 꼭 필요한 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값을 찾는 시스템에 대한 것이다. 본 발명에 의하여 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값을 얻으면 약품 투입 시스템에서 상기 수질 대표값을 한번 피드백함으로서 적정용량의 약품 투입을 결정할 수 있어 시스템이 간단하여지고, 약품의 과소, 과다 투입을 방지할 수 있으며, 약품 과다 투입으로 인한 소독 부산물도 줄일 수 있는 것이다. 이하에서는 본 발명에 의한 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값을 구하는 시스템에 대하여 도면과 함께 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 배수지 또는 수조(1)에서의 물의 채수 방법을 도시한 사시도이다. 또한 상기 도 1은 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값을 얻기 위하여 샘플링 관(5)을 일정한 기울기를 가지고 설치한 상태를 도시한 그림이다. 상기에서 기울기는 수평방향, 수직방향의 기울기를 가질 수 있다. 상기와 같이 일정한 경사를 가지고 있는 샘플링 관(5)은 일측에 즉 유체(물)이 진입하는 측면에 다수의 홀(6)을 구성하여 배수지 또는 수조의 상부, 중부, 하부의 유체(물)이 샘플링 관(5)내로 채수되도록 구성한다. 채수된 유체(물)는 토출 밸브(2)을 거쳐 판 스파이럴(13)에 의하여 다시 혼합되고 모터 펌프(3)에 의하여 수질 측정기(4)로 보내져 수질을 측정하면 상기 측정된 수질값은 배수지 또는 수조의 대표 수질값을 얻을 수 있으며 상기 측정된 수질을 이용하여 약품 투입량을 결정하기 위한 제어요소로 이용하면 적정량의 약품 투입을 용이하게 결정할 수 있는 것이다. 상기에서 샘플링관은 브라켓 등으로 수조 일측면에 고정하여 흔들리지 않게 고정한다. 도 2는 샘플링관 설치 및 수질 측정의 다른 실시 예이다. 상기 다른 실시 예에서 수질 측정기(4), 수중 모터 펌프(3) 및 토출 밸브(18)을 배수지 또는 수조의 내부에 위 치 시키 수질 측정하는 경우를 도시하고 있다. 상기에서 샘플링관, 펌프 및 수질 측정기는 브라켓으로 수조내의 일측 벽면에 고정 설치할 수도 있고, 샘플링관은 수조 일측면에 고정하고 펌프 및 측정기 하단에 일정 높이의 고정 받침대를 설치하여 수조 바닥면에 위치시켜 고정할 수도 있는 것이다. 상기와 같은 본 발명은 수중에서 수중 펌프(3)을 이용하여 펌핑하면 배수지 또는 수조의 유체(물)이 샘플링 관의 홀로 유입하여 수질 측정기로 인입하게 되고 상기의 인입된 유체(물)의 수질을 측정기가 측정하는 것이다. 상기에서 수질 측정이 끝난 유체(물)은 배수지 또는 수조로 회수되는 것이다. 상기에서 토출 밸브(2)는 유체(물)의 채수 시 또는 배수지 또는 수조의 청소 시 등 필요에 따라 샘플링 관(5)를 열거나 폐쇄하기 위한 밸브이다.

도 1 및 도 2에서와 같이 배수지 또는 수조에서의 샘플링관의 기울기및 단수는 배수지 또는 수조의 크기와 현장 상황에 맞게 조절 가능하다.

도 3는 샘플링관(5)을 2단으로 구성한 실시 예이다. 도 3에서와 같이 샘플링 관은 2단 또는 3단으로 설치하는 것도 가능하다. 또한 샘플링 관 또는 새로운 단을 추가할 경우에는 상기에서 일 예로서 도시된 바와 같이 나사산과 결합링으로 구성된 결합구(16)에 의하여 필요에 따라 새로운 단을 추가로 설치하거나 또는 길이가 상이한 샘플링 관으로 대체하는 것도 가능하도록 할 수 있는 것이다. 도 4은 다른 실시 예인 샘플링 관의 형태를 나타낸다. 상기에서 샘플링 관은 수평 방향의 기울기와 수직 방향의 기울기를 동시에 가지는 경우를 도시하고 있다. 상기와 같이 샘플링 관을 수평 방향과 수직 방향의 기울기를 가지도록 함으로서 더욱더 용이하게 배수지 또는 수조의 서로 다른 위치에서의 유체(물)의 채수가 가능하도록 한 것이다.

도 5는 또 다른 실시 예인 샘플링관의 설치 예를 나타낸다. 메인 샘플링관의 가지관 마다 솔레노이드 밸브를 구비하여 원격으로 솔레노이드 밸브를 조절하면 순차적으로 가지관마다 유입되는 유체(물)의 수질을 각각 측정할 수 있다. 따라서 상기와 같이 가지관으로 유입된 유체(물)의 수질 측정값을 산술 평균하면 용이하게 전체 배수지 또는 수조의 수질 대표값을 얻을 수 있다.

또한 도4와 도5에서의 θ 는 샘플링 메인관(14)의 수평 방향의 기울기를 나타내며 α는 샘플링 가지관(15)의 수직방향의 기울기를 나타내고 β는 샘플링 가지관(15)의 수평 방향의 기울기를 나타낸다.

도 6은 원형의 샘플링관(5)의 사시도 이고 도면 번호 6은 물을 채수하기 위한 홀을 나타내고 있다. 도 7은 다른 실시 예인 타원형의 샘플링 관(7)을 나타내며 도면번호 8은 물을 채수하기 위한 홀을 나타낸다.

또한 도 8은 원형 샘플링 관(5)의 홀 모양을 나타내고 있다. 상기에서 샘플링 관의 홀은 물이 흐르는 방향과 평행으로 홀을 구성할 수 있다. 그러나 상기 도 8과 같이 홀을 구성하면 시간이 지남에 따라 홀에 이끼 등의 이물질이 쌓이게 되므 로 또 다른 실시 예인 도 9의 홀(11)과 같이 물이 흐르는 방향과 일정한 각도로 벗어나게 홀(11)을 구성하거나, 도 10의 홀(12)처럼 샘플링관의 내측면은 좁게 외측면은 넓게 구성하여 홀에 이끼 등의 이물질이 끼이는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한 도 11은 또 다른 실시 예인 타원형 샘플링 관(7)의 홀(8)을 보여주고 있다. 상기 홀의 모양은 물의 흐르는 방향과 평행으로 홀을 구성하고 있다. 도 12는 다른 실시 예인 홀의 형태를 보여주고 있다. 상기에서 홀은 유체(물)이 흐르는 방향과 일정한 각도 벗어나게 홀을 구성하고 있으며, 또한 도 13의 실시 예는 홀의 외측부는 넓게 내측부는 좁게 구성하여 샘플링 관(7)내로 물의 진입을 용이하게 한 실시 예를 보여주고 있다. 상기 도 12와 도 13과 같은 홀(9,10)의 형태를 구비함으로써 홀(9,10)에 이끼가 끼지 않는 장점이 있는 것이다.

도 1은 배수지 또는 수조에서의 샘플링 관 설치 사시도

도 2는 다른 실시 예인 배수지 또는 수조의 샘플링 관 설치 사시도

도 3은 샘플링 관을 2단으로 구성한 경우의 샘플링관 결합 구성도

도 4는 메인관과 가지관이 경사를 가진 샘플링관 구성도

도 5는 가지관에 솔레노이드 밸브가 구비된 샘플링관 구성도

도 6은 원형 샘플링관 사시도

도 7은 타원형 샘플링관 사시도

도 8은 원형 샘플링관과 홀의 단면도

도 9는 다른 실시 예인 원형 샘플링관과 홀의 단면도

도 10은 또 다른 실시 예인 원형 샘플링 관과 홀의 단면도

도 11은 타원형 샘플링관과 홀의 단면도

도 12는 다른 실시 예인 타원형 샘플링관과 홀의 단면도

도 13은 또 다른 실시 예인 타원형 샘플링 관과 홀의 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 배수지(수조) 2 :토출 밸브

3 : 모터 펌프 4. 측정기

5, 7 : 샘플링 관 6,8,9,10,11,12 : 홀

13 : 판 스파이럴 14 : 샘플링 메인 관

15 : 샘플링 가지관 16 : 결합구

Claims (14)

1. 배수지 또는 수조의 수질 대표값을 측정하는 시스템에 있어서

   배수지 또는 수조(1) 내에서 일 측에 다수의 홀을 구비하고 일정한 기울기(θ)를 가지고 설치된 샘플링 관과;

   샘플링 관으로 유입된 혼합수의 수질을 측정하기 위한 수질 측정기로 구성된 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
2. 제1항에 있어서 샘플링 관은 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
3. 제1항에 있어서 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템은 샘플링 관의 홀이 유체가 흐르는 방향과 일정각도 벗어나게 구성한 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
4. 제1항에 있어서 샘플링 관은 메인관과 가지관으로 구성된 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
5. 제1항에 있어서 샘플링 관 홀이 홀의 외측부는 넓게 내측부는 좁게 구성하여 유체가 샘플링 관내로 용이하게 흘러들게 한 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값 측정 시스템.
6. 제1항에 있어서 샘플링 관은 2단 이상으로 구성한 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값 측정 시스템.
7. 제1항에 있어서 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템은 샘플링 관내의 일부에 판 스파이럴을 더 포함하여 유체의 혼합을 용이하게 한 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조에서의 수질 대표값 측정 시스템.
8. 제2항에 있어서 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템은 배수지 또는 수조 외부에 토출밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
9. 제4항에 있어서 샘플링 메인관은 수평 방향의 기울기(θ)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
10. 제4항에 있어서 샘플링 가지관은 수평 방향(β) 또는/그리고 수직 방향(α)의 기울기를 가지고있는 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
11. 배수지 또는 수조의 수질 대표값을 측정하는 시스템에 있어서

    배수지 또는 수조(1) 내에 일정한 기울기(θ)를 가지고 설치되고 일 측에 다수의 홀이 구성된 샘플링 관과;

    샘플링된 유체를 측정기로 송수하기 위한 모터 펌프와;

    송수된 유체의 수질을 측정하기 위한 수질 측정기로 구성된 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
12. 제10항에 있어서 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템은 배수지 또는 수조의 외측 관로에 토출밸브를 더 포함하여 유체의 흐름을 조절하는 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
13. 다수의 홀을 구비한 샘플링 가지관을 다수 구비하고 상기 가지관에 솔레노이드 밸브를 구비하며 일정한 기울기를 갖게 설치된 샘플링관;

    상기 솔레노이드 밸브를 조절하여 시간 지연을 두고 상기 홀로 유입된 유체의 수질을 측정하기 위한 수질 측정기로 구성된 것을 특징으로 하는 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 시스템.
14. 샘플링 가지관에 설치된 솔레노이느 밸브를 하나씩 순차적으로 조절하여 각각의 가지관내로 유입되는 유체(물)의 수질을 측정하는 단계;

    상기 각각의 가지관으로 유입되어 측정된 수질 측정치들을 평균하는 단계로 이루어진 배수지 또는 수조의 수질 대표값 측정 방법.

Images