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KR100862167B1 - 개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보 시스템 - Google Patents

개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보 시스템 Download PDF

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KR100862167B1
KR100862167B1 KR1020080028900A KR20080028900A KR100862167B1 KR 100862167 B1 KR100862167 B1 KR 100862167B1 KR 1020080028900 A KR1020080028900 A KR 1020080028900A KR 20080028900 A KR20080028900 A KR 20080028900A KR 100862167 B1 KR100862167 B1 KR 100862167B1
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pipe
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KR1020080028900A
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Inventor
이상수
정근진
류평우
기범준
Original Assignee
한라산업개발 주식회사
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    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Abstract

개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템은 하상내에 설치되며, 표면에 슬롯이 형성되어있는 수평집수관 및 상기 수평집수관에 평행하게 상기 수평집수관과 일체로 형성되며, 표면에 배출공들을 구비하는 적어도 하나 이상의 수평관들을 구비하고, 상기 적어도 하나 이상의 수평관들은 상기 수평집수관으로부터 일정거리 이격되어 상기 수평집수관을 둘러싸고, 상기 수평집수관의 길이 방향으로 일정거리마다 설치되는 지지부에 의해 상기 수평집수관과 일체로 연결되는 구조로서 하상내 하부의 지층에 대한 산소공급 및 토양미생물에 대한 산소공급 기능을 가진다.

Description

개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보 시스템{Open-cut Riverbed Filtration System for Filtered Water Intake Source}
본 발명은 개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보 시스템에 관한 것으로서, 하상내에 설치된 수평집수관과 일체로 적어도 하나 이상의 수평관을 설치함으로써 하상내 토양미생물의 산소공급 및 하상 내 지층을 산소로 포화시켜 철, 망간의 산화, 유기물 제거를 극대화 시킬 수 있는 간접취수원 확보 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 집수매거는 주로 농촌에서 농업용수를 개발하기 위하여 개천의 바닥을 굴착하고 설치하는 것이며, 도 1a 및 도 1b에서 대략적인 구성도가 설명된다. 즉, 도1과 같이 일반적인 집수매거는 하천의 바닥을 굴착하여 집수공(3)이 천공된 콘크리트 유공 집수관(2)을 경사지게 설치하여 그 끝단을 하상의 측면에 콘크리트 유공 집수관(2)의 깊이보다 깊게 설치되어 있는 집수정(1)에 연결하였으며, 콘크리트 유공 집수관(2) 상측으로는 자갈로서 휠터층(Filter gravel)(4)을 형성한 것으로서 하천바닥을 흐르는 물이나 지하수가 자갈휠터층(4)을 통하여 큰크리트 유 공 집수관(2) 내부로 모여서 집수정(1)을 통하여 물을 뽑아올려 사용토록된 것이다.
그러나, 이와 같은 종래의 집수매거는 여러 가지 문제점을 가지고 있는데 그 중 세립질인 퇴사가 집수관(2) 내부로 유입되어 집수 기능이 매우 떨어진 다는 점이다. 즉, 집수공(3)을 통한 세립질 퇴사가 집수관(2)에 점차로 쌓이게 되어 집수효율이 매우 떨어지게 되며, 또한, 집수관(2) 상층부의 자갈 휠터층(4) 상단에는 홍수시 세립 이물질에 의한 피막현상이 발생하고 휠터층(4) 사이의 공급에 슬럿지(sludge)가 충진 되어 표류수의 하방 침투를 차단하여 유공 집수관(2) 내의 유입 수량이 현저히 감소되는 것이다.
이를 해결하려면 강바닥을 다시 파내 휠터층(4)을 재부설하여야 하므로 그 보수가 매우 어려우며 또한 보수하더라도 큰 비용이 발생하는 문제가 있다.
또한, 큰 관경(700mm 이상) 및 역세, 세정장치가 없어 장기간 사용시 집수관 내 막힘과 오염 등의 문제로 유지관리가 어려워 잘 사용하지 않게 되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 하상 개질에 토양미생물의 확보를 위하여 담체층을 형성하고 토양미생물에 대한 산소공급을 위한 공기공급시스템을 제공함으로써 슬럿지나 유기물 등의 제거를 극대화시켜 표류수의 흐름을 원활하게 집수효율을 높일 수 있는 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템은 하상 바닥을 굴착하여 수평집수관을 설치하고, 하상의 충적층을 통과하여 수질이 개선된 하천수를 상기 수평집수관과 연결된 집수정을 통해 양수하는 개착식 하상여과 공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템에 관한 것이다.
유지용수 및 간접취수원 확보 시스템은 하상내에 설치되며 표면에 슬롯이 형성되는 수평집수관 및 상기 수평집수관에 평행하게 상기 수평집수관과 일체로 형성되며, 표면에 배출공들을 구비하는 적어도 하나 이상의 수평관들을 구비하고, 상기 적어도 하나 이상의 수평관들은 상기 수평집수관으로부터 일정거리 이격되어 상기 수평집수관을 둘러싸고, 상기 수평집수관의 길이 방향으로 일정거리마다 설치되는 지지부에 의해 상기 수평집수관과 일체로 연결되는 구조로서 하상내 하부의 지층에 대한 산소공급 및 토양미생물에 대한 산소공급 기능을 가진다.
상기 수평집수관과 상기 수평관들의 일측에는 집수정이 설치되고 상기 집수정 내부에 상기 적어도 하나 이상의 수평관들로 공기 또는 물을 공급할 수 있는 연결관이 설치된다.
상기 지지부는 상기 수평집수관을 둘러싸는 플랜지이며, 상기 플랜지에 적어도 하나 이상의 홀들이 형성되고 상기 홀들에 상기 수평관들이 삽입된다.
상기 지지부는 상기 수평집수관과 상기 대응되는 수평관들을 연결하여 고정시키는 적어도 하나 이상의 지지파이프이다. 상기 지지파이프는 그 길이가 조절 가능하다.
상기 수평집수관은 웨지와이어(wedge wire) 타입 스테인레스관 또는 이중형 웨지와이어(wedge wire) 타입 스테인레스관이다.
상기 수평집수관 및 상기 수평관들 상부의 하상내에 토양미생물의 확보 및 활성화를 위해 토양미생물의 고착이 가능한 담체층을 형성한다. 상기 담체층은 세라믹담체 또는 제강 슬래그로 형성된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템은 하상 개질에 토양미생물의 확보를 위하여 담체층을 형성하고, 수평집수관과 일체로 형성된 수평관들을 이용하여 주변 토양에 산소를 공급하여 토양미생물에 대한 산소공급 효과를 발생시키고, 하상내 지층을 산소로 포화시켜 유기물, 슬럿지 등을 제거할 수 있다.
또한, 하상내 지층에 산소를 공급함으로써 하상내 존재하는 철, 망간 등을 산화시킴으로써 집수되는 물로부터 금속성분을 분리시킬 수 있는 효과를 발생시키며, 표류수의 흐름을 원활하게 하여 집수효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템의 수평집수관과 수평관의 연결 구조를 설명하는 정면도이다.
도 3은 도 2의 수평집수관과 수평관의 측면도이다.
도 4는 도2의 수평집수관과 수평관의 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템은 하상 바닥을 굴착하여 수평집수관을 설치하고, 하상의 충적층을 통과하여 수질이 개선된 하천수를 상기 수평집수관과 연결된 집수정을 통해 양수하는 개착식 하상여과 공법을 이용하여 설치된다.
즉, 하상 바닥을 일정한 깊이까지 굴착하여 굴착된 바닥에 수평집수관을 설 치하고, 수평집수관의 끝단과 접하여 집수정을 수직으로 지상까지 형성한다. 수평집수관의 상부에는 자갈, 모래, 토사 등을 이용하여 필터층을 구성한다.
본 발명의 실시예에 따른 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템은 하상내에 토양미생물을 충분히 확보할 수 있고 집수정에 연결되는 수평집수관이 하상내에 산소를 충분히 공급할 수 있는 구조를 가지고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템은 수평집수관(210)과 적어도 하나 이상의 수평관들(PAL1, PAL2, PAL3)을 구비한다. 수평집수관(210)은 하상내 설치되며 표면에 슬롯들(ST)이 형성된다
도 2에는 하나의 수평집수관(210)만을 도시하고 있으나 이와 같은 구조의 수평집수관(210)이 하상내에 강물이 흐르는 방향을 따라 계속해서 설치될 수 있다. 수평집수관(210)은 하상내에서 바닥에 수평하게 설치된다.
수평집수관(210)은 웨지와이어(wedge wire) 타입 스테인레스관 또는 이중형 웨지와이어(wedge wire) 타입 스테인레스관 일 수 있다. 웨지와이어 타입 스테인레스 관은 스테인레스(STS, STS316 등) 재질로 되어 있어 영구적으로 사용이 가능하며 하상내 부식과 토압에 견딜 수 있도록 현장여건에 맞추어 설계된다. 보통 파괴강도(collapse pressure) 200~350 PSI 내외 인장강도(Tensile strength) 4 메트릭 톤(metric tons) 이상을 유지하여야 한다. 또한, 수평집수관(210)의 개공율은 20% 이상, 수평집수관(210) 유입속도는 0.03m/sec 내외를 유지할 수 있어야 한다.
스테인레스 관의 직경은 100㎜ ~ 600㎜로 설치가 가능하며 웨지와이어 타입 스테인레스 관은 모래 등 미물질이 관내에 끼였을 경우 관내로 유입되는 물의 유속 에 의해 자연적으로 이물질이 관내로 빠져나오는 구조로 되어 있다
웨지와이어 타입 스테인레스 관의 길이는 개착식 공사이므로 현장여건에 맞추어 1m 내지 5m의 길이를 가지는 관을 여러개 연결하여 설치가능하다. 또한, 수평집수관(210)의 슬롯(ST) 크기결정은 대수층 및 충전력의 입도에 따라 결정되며 슬롯(ST) 크기를 크게 하면 산출량은 증가하나 양수시 모래의 유입이 없는 시점까지 많은 시간이 소요된다. 사용되는 슬롯 크기는 1~4㎜정도 내에서 사용한다.
또한, 수평집수관(210)은 스테인리스 또는 강화철 및 기타 재질로 제작되거나 고강도 탄소강관으로도 제작될 수도 있다. 수평집수관(210)은 케이싱 천공 후 삽입 또는 수평굴착 장비를 직접 천공하여 설치하거나, 또는 하상내에 개착하여 설치할 수 있다.
적어도 하나 이상의 수평관들(PAL1, PAL2,PAL3)은 수평집수관(210)으로부터 일정거리 이격되어 상기 수평집수관(210)을 둘러싸고, 수평집수관(210)의 길이 방향으로 일정거리마다 설치되는 지지부에 의해 수평집수관(210)과 일체로 연결되며 표면에 배출공들(220)을 구비한다.
도 2에는 설명의 편의를 위하여 세개의 수평관들(PAL1, PAL2, PAL3)만 도시되어 있지만, 도 3에서 알 수 있듯이, 수평관들(PAL1~PAL4)은 수평집수관(210)을 둘러싸는 구조로 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
상기 지지부는 수평집수관(210)을 둘러싸는 플랜지(FLG)일 수 있다. 플랜지(FLG)가 지지부로서 작용하는 구조가 도 2내지 도 4에 도시된다. 플랜지(FLG)에 적어도 하나 이상의 홀들이 형성되고 상기 홀들에 수평관들(PAL1~PAL4)이 삽입된 다.
또한, 상기 지지부는 수평집수관(210)과 대응되는 수평관들(PAL1~PAL4)을 연결하여 고정시키는 적어도 하나 이상의 지지파이프(B)일 수 있다. 지지파이프(B)가 지지부로서 작용하는 구조가 도 5 및 도 6에 도시된다. 지지파이프(B)는 수평집수관(210)의 표면에 고정되며 수평집수관(210)의 표면으로부터 방사형태로 연장 형성되고 그 끝단에 대응되는 수평관들(PAL1~PAL4)이 고정된다. 지지파이프(B)는 용접에 의하여 수평집수관(210)과 수평관들(PAL1~PAL4)에 고정될 수 있다. 그러나, 지지파이프(B)의 고정방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 지지파이프(B)는 그 길이가 조절 가능하다. 길이를 자유롭게 조절할 수 있음으로써 수평관들(PAL1~PAL4)의 위치를 조절할 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템의 구조를 설명하는 도면이다.
수평집수관(210)과 수평관들(PAL1~PAL4)의 일측에는 집수정(410)이 설치되고, 집수정(410) 내부에 수평관들(PAL1~PAL4)로 공기 또는 물을 공급할 수 있는 연결관(PP)이 설치된다.
연결관(PP)의 끝에는 압축공기를 연결관(PP)으로 주입시키는 장치(미도시) 또는 세정수를 연결관(PP)으로 주입시켜 수평관(PAL1~PAL4)을 세정할 수 있는 장치(미도시)가 연결될 수 있다.
연결관(PP)을 통하여 압축공기가 수평관들(PAL1~PAL4)로 분사되면 압축공기는 사방으로 분사되어 상층에 쌓인 자갈들 사이의 슬럿지나 자갈 표면의 피막을 제 거시킬 수 있으며, 또한, 토양미생물에 대해 산소를 공급하고, 하상내 지층을 산소로 포화시킴으로써 철, 망간 등을 산화시켜 하상여과수내 철, 망간농도 저감 및 유기물을 제거를 할 수 있다.
수평관들(PAL1~PAL4)이 수평집수관(210)을 둘러싸는 형태로 수평집수관(210)과 일체로 배치되므로 수평집수관(210) 주위의 토양에 산소를 공급하고, 슬럿지를 제거하는 기능을 할 수 있기 때문에 수평집수관(210)의 집수 효율도 향상될 수 있다.
또한, 수평관들(PAL1~PAL4)로 물을 압축 분사함으로써, 수평관들(PAL1~PAL4) 내부나 표면에 쌓여 수평관들(PAL1~PAL4)의 원할한 동작을 방해할 수 있는 미세 퇴사 등을 세척할 수 있으며, 나아가 수평집수관(210) 내부에 충적될 수 있는 토사도 제거할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템은 하상내 일정한 깊이로 굴착한 후에 기반암 층 위의 굴착된 층(430)에 수평관들(PAL1~PAL4)이 일체로 형성된 수평집수관(210)을 수평하게 설치한다. 수평집수관(210)의 일측에는 집수정(410)이 지상까지 형성된다. 집수정(410) 내부에는 수평관들에 연결되어 압축공기나 물을 전송하기 위한 연결관(PP)이 설치된다.
수평집수관(210) 상부로 잔모래, 굵은 모래, 자갈 등을 이용하여 층을 형성한다. 그리고 그 상부에 토양미생물의 확보 및 활성화를 위해 토양미생물의 고착이 가능한 담체층(420)을 형성한다. 담체층(420)은 세라믹담체 또는 제강 슬래그로 형 성될 수 있으며, 미생물의 부착과 통기가 용이한 구조로 형성된다. 이러한 담체층(420)이 형성되면 하상내 존재하는 토양미생물을 증가시킬 수 있고 토양미생물에 대한 산소공급 및 하상내 지층을 산소로 포화시켜 철,망간 등을 산화시킴으로써 하상여과수내 철, 망간농도를 낮출수 있고 유기물제거를 할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도1a 및 도 1b 는 종래의 집수암거 구조를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템의 수평집수관과 수평관의 연결 구조를 설명하는 정면도이다.
도 3은 도 2의 수평집수관과 수평관의 측면도이다.
도 4는 도2의 수평집수관과 수평관의 사시도이다.
도 5는 도2의 수평집수관과 수평관의 새로운 연결구조를 설명하는 정면도이다.
도 6은 도 5의 새로운 연결구조의 측면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따른 개착식 하상여과공법을 이용한 유지용수 및 간접취수원 확보 시스템의 구조를 설명하는 도면이다.

Claims (8)

  1. 하상 바닥을 굴착하여 수평집수관을 설치하고, 하상의 충적층을 통과하여 수질이 개선된 하천수를 상기 수평집수관과 연결된 집수정을 통해 양수하는 개착식 하상여과 공법을 이용한 간접취수원 확보 시스템에 있어서,
    하상내에 설치되며 표면에 슬롯이 형성되는 수평집수관 ; 및
    상기 수평집수관에 평행하게 상기 수평집수관과 일체로 형성되며, 표면에 배출공들을 구비하는 하나 이상의 수평관들을 구비하고,
    상기 하나 이상의 수평관들은,
    상기 수평집수관으로부터 일정거리 이격되어 상기 수평집수관을 둘러싸고, 상기 수평집수관의 길이 방향으로 일정거리마다 설치되는 지지부에 의해 상기 수평집수관과 일체로 연결되는 구조로서, 상기 수평관들의 상기 배출공들을 통해 산소를 공급함으로써 상기 하상내 하부의 지층에 대한 산소공급 및 토양미생물에 대한 산소공급 기능을 가지며,
    상기 수평집수관은,
    웨지와이어(wedge wire) 타입 스테인레스관 또는 이중형 웨지와이어(wedge wire) 타입 스테인레스관으로서, 스크린 슬롯(slot) 간격은 1~4mm 내외이고,
    상기 수평집수관의 개공율이 20%이상인 것을 특징으로 하는 개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수평집수관과 상기 수평관들의 일측에는 집수정이 설치되고,
    상기 집수정 내부에 상기 하나 이상의 수평관에 한쪽 끝이 연결되고 다른쪽 끝으로 압축공기 또는 세정수를 주입시켜 상기 수평관들로 공기 또는 물을 공급할 수 있는 연결관이 설치되는 것을 특징으로 하는 개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 지지부는,
    상기 수평집수관을 둘러싸는 플랜지이며, 상기 플랜지에 하나 이상의 홀들이 형성되고 상기 홀들에 상기 수평관들이 삽입되는 것을 특징으로 하는 개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 지지부는,
    상기 수평집수관과 상기 대응되는 수평관들을 연결하여 고정시키는 하나 이상의 지지파이프인 것을 특징으로 하는 개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 수평집수관 및 상기 수평관들 상부의 하상내에 세라믹 재질 또는 제강슬래그 재질로 이루어진 담체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 개착식 하상여과공법을 이용한 간접취수원 확보시스템.
  8. 삭제
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