KR20240069855A - 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치에 관한 것으로, 오염된 지하수가 유입되는 유입구와 정화된 지하수가 배출되는 배출구를 구비한 정화탱크; 상기 지하수가 존재하는 원수조와 상기 정화탱크를 소통시키고, 상기 지하수의 이동을 가능하게 하면서 그 지하수의 이동 과정에서 낙차를 발생시키기 위해 절곡된 형태의 수로를 형성시키며, 낙차가 발생되는 상기 수로의 낙차유로구간에 배치되는 것으로 그 낙차유로구간을 이동하는 지하수와의 접촉에 따른 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 전력생성수단을 구비한 원수배관; 상기 정화탱크 내에 배치되고, 상기 지하수에 함유된 철/망간을 포함한 오염물질을 흡착시키며 그 지하수를 정화시키는 플로팅 필터유닛; 및, 상기 정화탱크 내에서 상기 플로팅 필터유닛의 부력에 의한 상측 유동을 제한할 수 있도록, 상기 정화탱크 내부에 설치되는 걸름망형 디스크;를 포함하여 이루어진다.

Description

전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치{Underground water filtering devices with power generation capability}

본 발명은 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시설의 각 장치를 구동시키기 위한 전력을 직접 생산할 수 있게 하여서 에너지 소비 효율을 증대시킬 수 있도록, 구조가 개선된 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치에 관한 것이다.

지하수에 함유된 철 및 망간 성분을 제거하기 위한 일반적인 정화장치는, 펌프와 공기 압축기를 사용하여 원수와 공기를 혼합하고, 여과탑의 상부에서 하부로 통수하여 산화하는 하향 방식의 장치로 구성되어 있다. 이러한 종래 정화장치는, 별도의 펌프와 공기압축기로 원수와 공기를 강제적으로 혼합하고, 산화촉매제의 첨가를 위한 별도의 부대 설비가 필요하다.

아울러 종래 정화장치는 원수량, 공기량, 산화촉매제량 등의 혼합비를 제어하기 위해 제어장치를 추가로 구비하여야 함으로써, 초기 설치비용이 매우 높고 에너지 소모량이 많은 단점을 가진다. 한편 철 및 망간 성분의 제거를 위한 정화장치들 중, 기존의 접촉산화여과방식의 정화장치는 원수와 공기의 혼합에 의한 산화반응속도를 높이기 위해, 염소 및 특수산화촉매제 등의 약품을 그 원수에 첨가해야 하고 별도의 산소발생장치 및 이온발생장치 등을 설치해야 한다.

즉, 종래의 정화장치는 지하수의 정화를 위해 산소발생기와 같은 별도의 부대시설들이 필요하고, 그 부대시설들의 운영을 위해 많은 전력을 소모하며, 정화 효율 증대를 위한 여과재의 세척 작업과 같은 추가적인 작업이 요구되는 문제점을 가진다.

종래기술로는 한국 공개특허 제10-2015-0020348호가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시설의 각 장치를 구동시키기 위한 전력을 지하수의 이동 과정에서 직접 생산할 수 있게 하고, 높은 에너지 소비 효율을 가지면서 지하수를 효과적으로 정화시키는, 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 제공하고자 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 지하수의 정화를 위해 폭기 장치, 산기장치와 같은 전력을 소모하는 동력 식 추가장치(부대시설)를 필요로 하지 않고, 자체 구조만으로 여과재를 세척할 수 있게 하는, 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치는, 오염된 지하수가 유입되는 유입구와 정화된 지하수가 배출되는 배출구를 구비한 정화탱크; 상기 지하수가 존재하는 원수조와 상기 정화탱크를 소통시키고, 상기 지하수의 이동을 가능하게 하면서 그 지하수의 이동 과정에서 낙차를 발생시키기 위해 절곡된 형태의 수로를 형성시키며, 낙차가 발생되는 상기 수로의 낙차유로구간에 배치되는 것으로 그 낙차유로구간을 이동하는 지하수와의 접촉에 따른 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 전력생성수단을 구비한 원수배관; 상기 정화탱크 내에 배치되고, 상기 지하수에 함유된 철/망간을 포함한 오염물질을 흡착시키며 그 지하수를 정화시키는 플로팅 필터유닛; 및, 상기 정화탱크 내에서 상기 플로팅 필터유닛의 부력에 의한 상측 유동을 제한할 수 있도록, 상기 정화탱크 내부에 설치되는 걸름망형 디스크;를 포함하여 이루어진다.

상기 원수배관은, 일 방향 축선을 따라 길게 형성되고, 상기 원수조에 수용된 지하수를 그 원수조에서 상승시키기 위한 상승유로구간을 형성하는 제1배관; 상기 제1배관과 간격을 가지며 이격되게 배치되고 그 제1배관의 길이방향으로 길게 형성되며, 상승된 상기 지하수를 자유 낙하시키기 위한 낙차유로구간을 형성하면서 상기 정화탱크의 유입구와 연결되며, 상기 낙차유로구간에 상기 전력생성수단이 회전 가능하게 설치되는 제2배관; 및, 양측이 상기 제1배관 및 제2배관과 연결되고, 상기 상승유로구간과 낙차유로구간을 소통시키는 연결유로구간을 형성하며, 상기 연결유로구간을 지나는 지하수가 낙차유로구간에서 자유 낙하할 수 있도록 상기 제1배관 및 제2배관에 대해 단차지게 배치되는 연결배관;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 전력생성수단은, 상기 원수배관의 낙차유로구간에 회전 가능하게 설치되고, 그 낙차유로구간에서 낙하하는 지하수와 접촉되어 회전하면서 전력 생성을 가능하게 하는 물레방아 형태의 프로펠러 구조로 이루어질 수 있다.

상기 낙차유로구간은, 상기 전력생성수단과 인접한 위치의 내경이 그 전력생성수단을 향해 점진적으로 작아지는 축소구간을 구비함으로써, 상기 전력생성수단 측으로 이동하는 지하수의 이동속도를 상대적으로 높이고 그 전력생성수단의 회전량을 증대시키는 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 원수배관 내에서의 지하수 유동에 의해 외부 공기의 유입이 가능할 수 있도록, 상기 원수배관에 접속되고, 그 접속 부위와 인접한 위치에 내경이 점진적으로 작아지는 벤츄리부가 형성되어 있는 폭기관;을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 정화탱크는, 상기 낙차유로구간을 이동하고 상기 유입구를 통해 내부로 유입된 지하수에 산소를 직접 공급할 수 있도록, 바닥을 향하는 상기 정화탱크의 하부에 마련되며 정화탱크의 내부와 외부를 소통시키는 주입구를 구비하고, 상기 주입구와 연결되어서 상기 산소를 내부로 주입시키는 탱크측 폭기부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 바닥을 향하는 상기 정화탱크의 하측에 형성된 통과구와 접속되는 역세척용 접속부와, 상기 역세척용 접속부와 직교하고 상측을 향해 길게 형성된 상향류식 유로 형성부와, 상기 상향류식 유로 형성부와 직교하고 수평방향으로 길게 형성된 유로 연결부와, 상기 유로 연결부와 직교하고 하측을 향해 길게 형성된 하향류식 유로 형성부를 구비한 역세배관;을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치는, 원수배관이 원수조와 정화탱크를 소통시키고 절곡된 형태의 수로를 형성시켜서 지하수의 이동 과정에서 낙차를 발생시키며, 상기 낙차를 발생시키는 원수배관의 낙차유로구간에 전력생성수단이 마련되며, 상기 전력생성수단이 원수배관의 자체 구조에 기인하여 상기 낙차유로구간에서 자유 낙하하는 지하수와 접촉되어서 운동에너지를 전기에너지로 변환시키며 시설 내 장치의 구동을 위한 전력을 생성하고, 플로팅 필터 유닛이 걸름망형 디스크와 함께 정화탱크의 내부에 배치되어서 자유 낙하한 지하수를 통과시키면서 그 지하수에 포함된 오염물질을 흡착시킴으로써, 시설의 각 장치를 구동시키기 위한 전력을 지하수의 이동 과정에서 직접 생산할 수 있고, 높은 에너지 소비 효율을 가지면서 지하수를 효과적으로 정화시키는 효과를 가진다.

또한 본 발명에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치는, 상기 폭기관이 원수배관에 접속되고 벤츄리부를 형성하며 외부 공기를 그 벤츄리부에 통과시켜서 원수배관 내에서의 지하수 유동에 의한 외부 공기의 유입을 가능하게 하고, 상기 역세배관이 내부에 일시적으로 수용된 지하수를 외부로 배출시킬 때에 정화된 지하수가 다시 걸름망형 디스크 및 플로팅 필터유닛을 역으로 통과되게 하여서 여과재에 존재하는 공극의 막힘현상을 억제하며 그 여과재에 흡착된 오염물질을 외부로 배출되게 함으로써, 지하수의 정화를 위해 폭기 장치, 산기장치와 같은 전력을 소모하는 동력 식 추가장치(부대시설)를 필요로 하지 않게 하고, 자체 구조만으로 여과재를 세척할 수 있게 하며 지하수의 정화 효율을 더욱 증대시키는 효과를 가진다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2의 Ⅲ에 대한 부분 확대도로서, 본 발명 일실시예에 채용된 원수배관 및 전력생성수단을 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 역세배관을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명 일실시예에 채용된 수위조절관을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 도시한 것으로, 본 발명 다른 실시예에 채용된 역세배관 및 승강수단을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ에 대한 부분 확대도로서, 본 발명 일실시예에 채용된 원수배관 및 전력생성수단을 설명하기 위한 도면이며, 도 4 및 도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 역세배관을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명 일실시예에 채용된 수위조절관을 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면에 잘 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치는 정화탱크(100), 원수배관(200), 플로팅 필터유닛(400) 및 걸름망형 디스크(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 정화탱크(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 지하수를 수용하기 위한 수용공간을 형성하고, 통 형상으로 이루어지며, 그 수용공간에 상기 플로팅 필터유닛(400)과 걸름망형 디스크(500)가 설치된다. 상기 정화탱크(100)는 지하수를 수용공간으로 유입시키기 위한 유입구(101)를 구비하고, 상기 플로팅 필터유닛(400) 및 걸름망형 디스크(500)를 통과함으로써 정화된 지하수를 외부로 배출시키기 위한 배출구(102)를 구비한다.

상기 정화탱크(100)의 유입구(101)는 원수배관(200)과 연결되고, 그 원수배관(200)의 내부에 형성된 수로를 자유 낙하한 지하수가 상기 수용공간으로 유입될 수 있게 한다. 상기 정화탱크(100)는 내부의 수용공간에 설치된 플로팅 필터유닛(400) 및 걸름망형 디스크(500)에 의해 제1공간(110)과 제2공간(120)으로 분할된다. 상기 정화탱크(100)의 제1공간(110)은 상기 유입구(101)를 통해 상기 원수배관(200)과 소통되고 그 유입구(101)에 의해 유입된 지하수를 일시적으로 수용한다.

도 2를 참조하면 상기 정화탱크(100)의 제2공간(120)은, 상기 배출구(102)에 의해 외부와 소통되고, 상기 제1공간에 일시적으로 수용된 후 상기 플로팅 필터유닛(400) 및 걸름망형 디스크(500)를 통과함으로써 정화된 지하수가 일시적으로 수용되며 외부로 배출될 수 있게 한다. 한편 상기 제2공간(120)에 일시적으로 수용된 지하수 중 일부는 후술할 역세배관에 의해 걸름망형 디스크(500) 및 플로팅 필터유닛(400)을 통과한 후 그 역세배관으로 배출됨으로써, 전력 소모 없이 상기 걸름망형 디스크(500) 및 플로팅 필터유닛(400)을 세척할 수 있게 한다. 여기서 상기 정화탱크(100)는 상기 역세배관으로 지하수를 배출시키기 위해 상기 제1공간(110)과 역세배관을 소통시키는 통과구(103)를 구비한다.

상기 원수배관(200)은 지하수가 존재하는 원수조와 상기 정화탱크(100)를 소통 가능하게 연결시킴으로써, 지중에 존재하는 지하수를 상기 정화탱크(100)에 유입되게 한다. 상기 원수배관(200)은 정화탱크(100)의 유입구(101)와 연결되고 그 지하수를 정화탱크(100)의 제1공간(110)으로 이동 가능하게 한다. 상기 원수배관(200)은 지하수 내부에 배치되는 수중펌프(210)에 의해 상기 지하수를 정화탱크(100) 측으로 이동시킬 수 있다.

상기 원수배관(200)은 상측으로 절곡된 후 다시 하측으로 절곡된 구조()로 이루어져서 절곡된 형태의 수로를 내부에 형성시킴으로써, 지하수의 이동 과정에서 낙차를 발생시키고, 그 지하수를 정화탱크(100) 측으로 자유 낙하할 수 있게 한다. 상기 원수배관(200)은 낙차가 발생되는 상기 수로의 낙차유로구간에 전력생성수단(220)을 구비한다. 상기 원수배관(200)의 낙차유로구간에 설치된 전력생성수단(220)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 낙차유로구간을 이동하는 지하수와의 접촉에 따른 운동에너지를 전기에너지로 변환시키고, 상기 수중펌프(210) 등의 구동을 위한 전력을 자가발전할 수 있게 한다.

상기 전력생성수단(220)에 의해 생성된 전력은, 수중펌프 등의 시설 내 장치들과 전기적으로 연결된 충전수단(미도시)에 의해 충전될 수 있고, 그 장치들에게 공급될 수 있다. 상기 원수배관(200)의 낙차유로구간에 설치된 전력생성수단(220)은, 정화탱크(100)의 하측에 마련된 유입구(101) 즉, 제1공간(110) 측에 마련된 유입구(101)를 향해 자유 낙하하는 지하수와 접촉되면서 그 지하수 입자를 분산시키고 후술할 폭기관에 의해 주입된 공기(산소)와 그 지하수의 접촉을 촉진시켜 정화 효율을 높일 수도 있게 한다.

상기 플로팅 필터유닛(400)은 상기 정화탱크 내에 배치되고, 상기 지하수에 함유된 철/망간을 포함한 오염물질을 흡착시키며 그 지하수를 정화시킨다. 즉 상기 플로팅 필터유닛(400)은 부유성 필터소재들로 이루어지고 상기 정화탱크(100) 내부에 배치됨으로써, 지하수에 함유된 철 이온 또는 망간 이온 등의 이물질(오염물질)들이 상기 걸름망형 디스크(500)를 통과하여 외부로 배출되는 것을 방지한다. 상기 부유성 필터소재는, 예컨대 폴리스티렌(polystyrene) 수지를 발포시킨 것으로 직경 2㎜ 정도의 크기를 갖도록 형성될 수 있다.

상기 플로팅 필터유닛(400)은, 지하수가 정화탱크(100)의 제1공간(110)에서 제2공간(120)으로 이동할 때 그 지하수를 통과시키고, 상기 오염물질을 흡착시키며 지하수의 정화를 가능하게 하고, 망 구조의 패킹부재(미도시)의 내부에 수용되어 하나의 단위 형태로 이루어진 필터로 구현될 수 있다.

상기 걸름망형 디스크(500)는 정화탱크(100) 내부 즉, 제1공간(110)과 제2공간(120) 사이에 설치되어서, 상기 지하수가 플로팅 필터유닛(400)을 하측에서 상측(제1공간에서 제2공간)으로 통과할 때 그 플로팅 필터유닛(400)의 부력에 의한 상측 유동을 제한한다. 상기 걸름망형 디스크(500)는 복수의 공극을 형성하는 망 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 걸름망형 디스크(500)는 아크릴 재질로 이루어질 수 있고, 1mm의 공극을 형성할 수 있다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치는, 원수배관(200)이 원수조와 정화탱크(100)를 소통시키고 절곡된 형태의 수로를 형성시켜서 지하수의 이동 과정에서 낙차를 발생시키며, 상기 낙차를 발생시키는 원수배관(200)의 낙차유로구간에 전력생성수단이 마련되며, 상기 전력생성수단(220)이 원수배관의 자체 구조에 기인하여 상기 낙차유로구간에서 자유 낙하하는 지하수와 접촉되어서 운동에너지를 전기에너지로 변환시키며 시설 내 장치의 구동을 위한 전력을 생성하고, 플로팅 필터 유닛(400)이 걸름망형 디스크(500)와 함께 정화탱크(100)의 내부에 배치되어서 자유 낙하한 지하수를 통과시키면서 그 지하수에 포함된 오염물질을 흡착시킴으로써, 시설의 각 장치를 구동시키기 위한 전력을 지하수의 이동 과정에서 직접 생산할 수 있고, 높은 에너지 소비 효율을 가지면서 지하수를 효과적으로 정화할 수 있는 장점을 가진다.

한편 상기 원수배관(200)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 자체구조에 기인하여 상기 지하수를 정화탱크(100)의 제1공간(110) 측 유입구(101)로 자유 낙하시킬 수 있도록 제1배관(201), 제2배관(202) 및 연결배관(203)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 원수배관(200)의 제1배관(201)은 일 방향 축선을 따라 길게 형성되고, 상기 원수조에 일부분이 잠기며, 상승유로구간(201a)을 형성시켜서 그 원수조에 수용된 지하수를 그 원수조로부터 상승시킨다. 상기 제1배관(201)은 연결배관(203)에 의해 상기 제2배관(202)과 소통되고 그 상승유로구간(201a)을 통과한 지하수가 그 제2배관(202)으로 이동 가능하게 한다.

상기 제2배관(202)은 상기 제1배관(201)과 간격을 가지며 이격되게 배치되고 그 제1배관(201)의 길이방향으로 길게 형성되며 연결배관(203)에 의해 제1배관과 소통된다. 상기 제2배관(202)은 상승유로구간(201a)을 이동하며 상승된 상기 지하수를 자유 낙하시키기 위한 낙차유로구간(202a)을 형성하면서 상기 정화탱크의 유입구(101)와 연결되며, 그 낙차유로구간(202a)에 상기 전력생성수단(220)이 회전 가능하게 설치된다.

상기 연결배관(203)은 양측이 제1배관(201) 및 제2배관(202)에 각각 연결되고, 상기 상승유로구간(201a)과 낙차유로구간(202a)을 소통시키는 연결유로구간(203a)을 형성한다. 상기 연결배관(203)은 상기 연결유로구간을 지나는 지하수가 낙차유로구간에서 자유 낙하할 수 있도록 상기 제1배관 및 제2배관에 대해 단차지게 배치됨으로써, 상기 원수배관(200)을 상측으로 절곡된 구조()로 이루어지게 한다.

또한 상기 제2배관(202)의 낙차유로구간(202a)에 설치되는 전력생성수단(220)은 도 3에 도시된 바와 같이, 물레방아 형태의 프로펠러 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 전력생성수단(220)은 프로펠러 구조로 이루어지고 그 낙차유로구간(202a)에 회전 가능하게 설치됨으로써, 그 낙차유로구간에서 자유 낙하하는 지하수와 접촉되어 회전하면서 전력을 생성하고, 그 전력을 시설 내 다양한 장치들이 공급받을 수 있게 한다. 여기서, 상기 낙차유로구간은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 전력생성수단과 인접한 위치의 내경이 그 전력생성수단을 향해 점진적으로 작아지는 축소구간(202b)을 구비함으로써, 상기 전력생성수단 측으로 이동하는 지하수의 이동속도를 상대적으로 높이고 그 전력생성수단의 회전량을 증대시킬 수도 있다.

본 실시예는 지하수의 효율적인 정화를 위해 폭기관(600)과 탱크측 폭기부(130)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 폭기관(600)은 도 2에 도시된 바와 같이, 원수배관(200)에 접속되고 그 접속 부위와 인접한 위치에 내경이 점진적으로 작아지는 벤츄리부(610)를 형성하며, 상기 전력생성수단(220)에 의해 생성된 전력으로 구동되는 펌프 등에 의해 이동되는 공기를 그 벤츄리부(610)에 통과시킴으로써, 별도의 폭기장치나 산기장치 없이도 상기 원수배관(200) 내에서의 지하수 유동에 의해 외부 공기를 그 원수배관 내부에 유입시킬 수 있고, 그 지하수에 폭기를 효율적으로 수행할 수 있으며 정화효율을 높여주는 효과를 가진다

상기 탱크측 폭기부(130)는 정화탱크(100)에 마련되는 것으로, 바닥을 향하는 정화탱크의 하부에 형성되며 그 정화탱크의 내부와 외부를 소통시키는 주입구(104)와 연결되어서 산소를 상기 정화탱크의 내부에 주입시킴으로써, 상기 낙차유로구간(202a)을 이동하고 상기 유입구(101)를 통해 정화탱크의 내부(제1공간(110))로 유입된 지하수에 산소를 직접 공급한다.

상기 탱크측 폭기부(130)는 전력생성수단(220)에 의해 생성된 전력을 공급받아 구동되고, 상기 폭기관(600)에 의한 낙차유로구간(202a)에서의 산소폭기가 부족할 경우, 상기 정화탱크(100)의 내부로 직접 산소폭기를 수행함으로써 지하수의 정화 효율을 증대시키고, 후술할 역세배관(300)에 의한 지하수의 역방향 이동에 따른 플로팅 필터유닛(400) 및 걸름망형 디스크(500)의 세척 시 세척 효율을 높여주는 효과를 도출한다.

여기서 상기 정화탱크(100)는 외측에 소재구(140) 및 투시창(150)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 정화탱크(100)의 소재구(140)는 정화탱크(100)의 외측에 회동 가능하게 결합되고, 상기 회동에 의해 상기 정화탱크(100)의 내부를 선택적으로 개폐시킬 수 있음으로써, 다양한 청소도구를 이용하여 상기 정화탱크(100)의 내부를 용이하게 세척할 수 있고, 상기 플로팅 필터유닛(400) 및 걸름망형 디스크(500)의 용이한 유지관리를 가능하게 한다.

상기 정화탱크(100)의 투시창(150)은, 상기 소재구(140)와 간격을 형성하며 상기 정화탱크(100)의 외측에 마련되어서, 사용자 및 관리자가 상기 정화탱크의 내부를 용이하게 확인할 수 있도록 하고, 상기 낙차유로구간(202)에서 자유 낙하하여 상기 제1공간(110)으로 주입된 후 제2공간(120)으로 이동하는 지하수의 상측 이동에 따른 플로팅 필터 유닛 및 걸름망형 디스크의 유동 상태를 용이하게 식별할 수 있게 한다.

나아가 본 실시예는 역세배관(300), 수위조절관(700) 및 수위조절밸브(800)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 역세배관(300)은도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 정화탱크(100)의 하부 즉 제1공간(110)이 형성된 부분에 마련된 통과구(103)에 연결되고 내부에 일정량의 지하수를 수용하며 일정량 이상의 지하수가 정화탱크(100)로부터 유입될 경우 그 지하수를 배출시킴으로써, 상기 정화탱크(100) 내부에 수용된 지하수의 양을 조절할 수 있고, 상기 플로팅 필터유닛(400)과 걸름망형 디스크(500)를 순차 통과한 지하수를 다시 역으로 이동시켜서 그 플로팅 필터유닛(400)과 걸름망형 디스크(500)에 흡착된 오염물질을 탈리되게 하며, 추가 장치 및 전력 소모 없이 상기 플로팅 필터유닛(400)과 걸름망형 디스크(500)의 세척을 가능하는 효과를 도출한다.

상기 역세배관(300)은 위에서 설명한 바와 같이 정화탱크에 수용되는 지하수의 양 조절과 세척 기능을 구현하기 위해 세척용 접속부(310), 상향류식 유로 형성부(320), 유로 연결부(330) 및 하향류식 유로 형성부(330)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 역세배관(300)의 세척용 접속부(310)는, 정화탱크(100)의 하측에 형성된 통과구(103)에 접속되어서, 그 정화탱크(100)에 일시적으로 수용된 지하수를 상향류식 유로 형성부(320), 유로 연결부(330), 하향류식 유로 형성부(340) 측으로 이동되게 한다.

상기 역세배관(300)의 상향류식 유로 형성부(320)는, 역세척용 접속부(310)와 직교되게 연결되고 상측을 향해 길게 형성되며 유로 연결부(330)에 접속됨으로써, 상기 지하수(정화되기 전의 지하수)가 상측으로 이동되게 하며 일시적으로 수용되게 한다. 상기 유로 연결부(330)는 상향류식 유로 형성부(320)와 직교되게 연결되고 수평방향으로 길게 형성되며 상기 하향류식 유로 형성부(340)와 접속된다. 또한 상기 하향류식 유로 형성부(340)는, 유로 연결부(330)와 직교되게 연결되고 하측을 향해 길게 형성됨으로써, 역세배관(300)에 일정량 이상의 지하수가 유입되어 유로 연결부(330)로 넘어올 때 별도의 장치 없이 자체 구조에 기인하여 그 지하수를 외부로 배출시킨다.

다시 설명하면, 상기 역세배관(300)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 정화탱크(100)의 통과구(130)와 연결되고, 상측을 향해 길게 형성되다가 절곡되어 하측을 향해 다시 길게 형성되는 상부 돌출형 꺽임 배관 구조로 이루어짐에 따라, 그 정화탱크(100)의 내부에 지하수가 수용될 때 일정량의 지하수를 함께 수용하게 된다. 또한 상기 역세배관(300)은 상기 정화탱크(100)에 지하수가 기 설정량을 초과하여 수용(기 설정된 내부 압력을 초과)될 때 일정량 이상의 지하수를 수용한 후, 일정량을 초과한 만큼의 지하수를 배출시킴으로써, 전력 소모나 추가 설비 없이도 자체 구조적 특징만으로 상기 정화 탱크에 수용된 지하수의 양(량)과 정화탱크(100)의 내부 압력을 일정하게 조절하는 효과를 가진다.

또한, 상기 역세배관(300)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 일정량을 초과한 만큼의 지하수를 배출시킬 때, 정화탱크(100)에서 상기 플로팅 필터유닛(400)과 걸름망형 디스크(500)를 순차 통과한 후 일시적으로 제2공간(120)에 수용된 정화된 지하수를, 다시 걸름망형 디스크(500)와 플로팅 필터유닛(400)으로 역순 통과되게 한 후 그 지하수(제1공간(110)에 다시 일시적으로 수용된 지하수)를 외부로 배출시킴으로써, 전력 소모나 추가 작업 없이 자체 구조만으로 여과재(플로팅 필터유닛 및 걸름망 디스크)를 세척할 수 있게 하고 그 여과재에 존재하는 공극의 막힘현상(오염물의 협착에 의한 막힘현상)을 억제하여 정화 효율을 증대시킨다.

이와 같이 본 실시예는, 상기 폭기관(600)이 원수배관(200)에 접속되고 벤츄리부(610)를 형성하며 외부 공기를 그 벤츄리부에 통과시켜서 원수배관(200) 내에서의 지하수 유동에 의한 외부 공기의 유입을 가능하게 하고, 상기 역세배관(300)이 내부에 일시적으로 수용된 지하수를 외부로 배출시킬 때에 정화된 지하수가 다시 걸름망형 디스크(500) 및 플로팅 필터유닛(400)을 역으로 통과되게 하여서 여과재에 존재하는 공극의 막힘현상을 억제하며 그 여과재에 흡착된 오염물질을 외부로 배출되게 함으로써, 지하수의 정화를 위해 폭기 장치, 산기장치와 같은 전력을 소모하는 동력 식 추가장치(부대시설)를 필요로 하지 않게 하고, 자체 구조만으로 여과재를 세척할 수 있게 하며 지하수의 정화 효율을 더욱 증대시키는 효과를 가진다.

상기 수위조절관(700)은 도 6에 도시된 바와 같이, 정화탱크(100) 내의 오염수(여과재를 역으로 통과하여 오염물질이 포함된 지하수)가 역세배관(300)을 경유하여 외부로 배출되는 경우, 그 오염수의 역배출 수위를 조절할 수 있게 하는 것으로, 연직 방향을 따라 간격을 두고 그 정화탱크(100)에 접속되는 복수의 수위조절용 접속부(710)들과, 각 수위조절용 접속부들과 소통 가능하게 연결되고 외부 공기와 소통 가능하게 노출되는 기압 형성부(720)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 수위조절밸브(800)는, 각 수위조절용 접속부(710)에 설치되어 그 수위조절용 접속부를 선택적으로 개폐시킴으로써, 지하수 및 오염수가 역세배관(300)으로 배출될 때, 상기 플로팅 필터유닛(400)과 걸름망형 디스크(500)의 하강 범위를 제한할 수 있게 한다. 상기 수위조절밸브(800)는 제어장치(미도시)에 의해 자동으로 구동될 수도 있고, 상기 전력생성수단(220)에 의해 생성된 전력을 공급받아 구동될 수 있다.

예를 들어, 연직방향으로 순차 배치된 수위조절밸브(800) 중, 최하부의 수위조절밸브(800)를 개방하여 외부와 저장탱크(100) 내부를 소통시켜 그 저장탱크(100) 내부의 압력을 조절할 경우, 상기 저장탱크(100) 내부의 수위는, 상기 최하부의 수위조절용 접속부(710)(최하부의 수위조절밸브가 설치된 접속부)가 설치된 위치까지 조절되고 그 수위가 내려간 만큼의 지하수가 상기 역세배관을 통해 배출된다. 이에 따라 상기 수위조절밸브(800) 및 수위조절관(700)은 정화탱크(100) 내부에 유입되는 지하수의 수위를 용이하게 조절할 수 있고, 역세배관으로 배출되는 지하수 및 오염수의 배출량을 조절할 수 있으며, 상황에 따른 여과재의 세척과 정화되는 지하수의 양을 조절할 수도 있을 것이다(도 6 참조).

이상 본 발명의 일실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치를 도시한 것으로, 본 발명 다른 실시예에 채용된 역세배관 및 승강수단을 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 앞서 설명한 실시예와 대부분의 구성이 유사하나, 상기 역세배관(300)의 구조와 승강수단(900)을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.

즉 상기 역세배관(300)의 상향류식 유로 형성부(320)는, 제1고정부(321)와 제1승강부(322)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 제1고정부(321)는 역세척용 접속부(310)에 연결된다. 또한, 상기 제1승강부(322)는 제1고정부(321)에 상하로 승강 가능하게 설치되고 상기 유로 연결부(330)에 연결된다.

또한 상기 역세배관(300)의 하향류식 유로 형성부(340)는, 제2고정부(341) 및 제2승강부(342)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 제2고정부(341)는, 상기 정화탱크(100) 내부에서 불용성 침전물의 침적으로 내부 압력이 일정량 이상 높아졌을 때 상기 역세배관(300)을 통해 오염수가 배출되는 배출구를 가지고, 상기 제1고정부와 같이 상측을 향해 길게 형성된다. 상기 제2승강부(342)는 제2고정부(341)에 상하로 승강 가능하게 설치되고 상기 유로 연결부(330)와 연결된다. 상기 제2승강부(342)는, 상기 제1승강부(322) 및 유로 연결부(330)에 일체로 형성될 수 있고, 그 제1승강부(322) 및 유로 연결부(330)와 함께 상하로 승강된다.

본 실시예에 채용된 상기 승강수단(900)은, 유로 연결부(330)에 연결되고 상하로 승강하여, 상기 제1승강부(322)와 제2승강부(342)를 동시에 승강되게 함으로써, 상기 역세배관(300)의 높이를 조절할 수 있게 한다. 상기 승강수단(900)은, 상기 유로 연결부(330)에 결합되는 것으로 나사결합이 가능한 브라켓(331)과 결합되는 이송스크류(910)를 포함한다. 상기 승강수단(900)의 이송스크류(910)는, 상기 브라켓(331)과 나사결합되고 모터(920)에 의해 회전됨으로써, 상기 유로 연결부(330)를 승강시켜 역세배관(300)의 높이를 조절할 수 있게 한다.

일예로 상기 승강수단(900)에 의해 상기 유로 연결부(330)를 상승시킬 경우, 상기 역세배관(300)의 높이는 높이지게 된다. 이때 상기 역세배관(300)으로 오염수가 배출될 시점의 상기 정화탱크(100) 내부의 압력은, 상대적으로 좀더 높게 설정된다. 이로 인해, 상기 정화탱크(100)는 높게 설정된 내부 압력이 발생될 시점까지 지하수를 수용할 수 있고 보다 많은 량의 오염수를 정화시킬 수 있게 한다(도 7의 (a) 참조).

한편, 상기 승강수단(900)에 의해 상기 유로 연결부(330)를 향상시킬 경우, 상기 역세배관(300)의 높이는 상대적으로 낮아지게 된다. 이때 상기 역세배관(300)으로 오염수가 배출될 시점의 상기 정화탱크(100) 내부의 압력는, 상대적으로 낮게 설정된다. 이로 인해, 상기 정화탱크(100)는 낮게 설정된 압력이 발생될 시점까지 지하수를 수용할 수 있고 상대적으로 적은 량의 오염수를 정화시킬 수 있게 한다(도 7의 (b) 참조).

상기 승강수단(900)은 이송스크류(910)의 회전에 의해 상기 역세배관(300)의 높이를 조절함으로써, 정화탱크(100) 내의 지하수를 그 역세배관으로 배출시키는 시점을 조절할 수 있게 하여 여과재(걸음망형 디스크 및 플로팅 필터 유닛)의 역세척 시점을 조절 가능하게 한다.

이상, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은, 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개발을 할 수 있음은 자명하다.

100: 정화탱크 101: 유입구
102: 배출구 103: 통과구
104: 주입구 110: 제1공간
120: 제2공간 130: 탱크측 폭기부
140: 소재구 150: 투시창
200: 원수배관 201: 제1배관
201a: 상승유로구간 202: 제2배관
202a: 낙차유로구간 203: 연결배관
203a: 연결유로구간 210: 수중펌프
220: 전력생성수단 300: 역세배관

Claims (7)

1. 오염된 지하수가 유입되는 유입구와 정화된 지하수가 배출되는 배출구를 구비한 정화탱크;
   상기 지하수가 존재하는 원수조와 상기 정화탱크를 소통시키고, 상기 지하수의 이동을 가능하게 하면서 그 지하수의 이동 과정에서 낙차를 발생시키기 위해 절곡된 형태의 수로를 형성시키며, 낙차가 발생되는 상기 수로의 낙차유로구간에 배치되는 것으로 그 낙차유로구간을 이동하는 지하수와의 접촉에 따른 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 전력생성수단을 구비한 원수배관;
   상기 정화탱크 내에 배치되고, 상기 지하수에 함유된 철/망간을 포함한 오염물질을 흡착시키며 그 지하수를 정화시키는 플로팅 필터유닛; 및,
   상기 정화탱크 내에서 상기 플로팅 필터유닛의 부력에 의한 상측 유동을 제한할 수 있도록, 상기 정화탱크 내부에 설치되는 걸름망형 디스크;를 포함하여 이루어지는 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 원수배관은,
   일 방향 축선을 따라 길게 형성되고, 상기 원수조에 수용된 지하수를 그 원수조에서 상승시키기 위한 상승유로구간을 형성하는 제1배관;
   상기 제1배관과 간격을 가지며 이격되게 배치되고 그 제1배관의 길이방향으로 길게 형성되며, 상승된 상기 지하수를 자유 낙하시키기 위한 낙차유로구간을 형성하면서 상기 정화탱크의 유입구와 연결되며, 상기 낙차유로구간에 상기 전력생성수단이 회전 가능하게 설치되는 제2배관; 및,
   양측이 상기 제1배관 및 제2배관과 연결되고, 상기 상승유로구간과 낙차유로구간을 소통시키는 연결유로구간을 형성하며, 상기 연결유로구간을 지나는 지하수가 낙차유로구간에서 자유 낙하할 수 있도록 상기 제1배관 및 제2배관에 대해 단차지게 배치되는 연결배관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전력생성수단은,
   상기 원수배관의 낙차유로구간에 회전 가능하게 설치되고, 그 낙차유로구간에서 낙하하는 지하수와 접촉되어 회전하면서 전력 생성을 가능하게 하는 물레방아 형태의 프로펠러 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 낙차유로구간은,
   상기 전력생성수단과 인접한 위치의 내경이 그 전력생성수단을 향해 점진적으로 작아지는 축소구간을 구비함으로써, 상기 전력생성수단 측으로 이동하는 지하수의 이동속도를 상대적으로 높이고 그 전력생성수단의 회전량을 증대시키는 것을 특징으로 하는 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 원수배관 내에서의 지하수 유동에 의해 외부 공기의 유입이 가능할 수 있도록,
   상기 원수배관에 접속되고, 그 접속 부위와 인접한 위치에 내경이 점진적으로 작아지는 벤츄리부가 형성되어 있는 폭기관;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 정화탱크는,
   상기 낙차유로구간을 이동하고 상기 유입구를 통해 내부로 유입된 지하수에 산소를 직접 공급할 수 있도록,
   바닥을 향하는 상기 정화탱크의 하부에 마련되며 정화탱크의 내부와 외부를 소통시키는 주입구를 구비하고, 상기 주입구와 연결되어서 상기 산소를 내부로 주입시키는 탱크측 폭기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   바닥을 향하는 상기 정화탱크의 하측에 형성된 통과구와 접속되는 역세척용 접속부와, 상기 역세척용 접속부와 직교하고 상측을 향해 길게 형성된 상향류식 유로 형성부와, 상기 상향류식 유로 형성부와 직교하고 수평방향으로 길게 형성된 유로 연결부와, 상기 유로 연결부와 직교하고 하측을 향해 길게 형성된 하향류식 유로 형성부를 구비한 역세배관;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 생산 기능을 가진 지하수 정화 장치.

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