발전소 배온수 탁도 개선 시스템(Turbidity of hot water emiting from power plant reducing system)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2015년12월28일
(11) 등록번호 10-1580556
(24) 등록일자 2015년12월21일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
C02F 1/00 (2006.01) B01D 33/04 (2006.01)
B01D 35/00 (2006.01) C02F 1/52 (2006.01)
C02F 103/08 (2006.01)
(52) CPC특허분류
C02F 1/004 (2013.01)
B01D 33/04 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2015-0080992
(22) 출원일자 2015년06월09일
심사청구일자 2015년06월09일
(56) 선행기술조사문헌
KR100877309 B1*
KR100897258 B1*
KR101173214 B1*
KR101494296 B1*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
에너지관리기술(주)
서울특별시 구로구 디지털로26길 111, 607호 (구
로동,제이엔케이디지털타워)
(72) 발명자
심수섭
서울특별시 구로구 디지털로26길 111, JnK 디지털
타워 607호
이영남
서울특별시 구로구 디지털로26길 111, JnK 디지털
타워 607호
(74) 대리인
이은철, 변형철
전체 청구항 수 : 총 10 항 심사관 : 문지희
(54) 발명의 명칭 발전소 배온수 탁도 개선 시스템
(57) 요 약
본 발명은 발전소에서 해수가 냉각수로 사용된 후 배출되는 배온수를 여과시키는 발전소 배온수 탁도 개선시스템
으로서, 발전소에서 냉각수로 사용된 후 방출되는 해수가 유입되는 집수조(101)와, 집수조(101)에 해수가 유입되
는 지점에 설치되는 스트레이너(102)와, 집수조(101) 내부에 일단이 배치되고 집수조(101) 외부에 타단이 배치되
(뒷면에 계속)
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1580556
- 1 -
는 흡입관(106)과, 흡입관(106)의 일단 주위를 둘러싸는 여과챔버(104)로 이루어지는 제1여과장치(100)와; 제1여
과장치(100)에서 배출되는 해수가 차례로 통과되는 복수개의 여과망(212a,212b,212c)으로 이루어지는 다단여과벽
이 내부에 설치되고 저면이 개방되는 자연침전조(210)와, 자연침전조(210)에서 배출되는 해수가 저장되는 여과수
조(220)와, 자연침전조(210) 저면에 연결되며 수평단면적이 하부로 갈수록 단계적으로 감소되는 머드침전조(23
0)와, 머드침전조(230)의 하부 끝단에 연결되는 벤튜리관(240)과, 벤튜리관(240)에서 분기되어 머드침전조(230)
로 인입되는 분사세척관(242)으로 이루어지는 제2여과장치(200)와; 제2여과장치(200)와 연결되는 수조로서 내부
가 상부로부터 차례로 상부수조(301), 여과필터조(302), 하부수조(303)로 나누어지며 제2여과장치(200)로부터 해
수가 여과필터조(302)로 공급되는 역수여과조(310)와, 여과필터조(302) 바닥에 복수개의 열을 이루어 삽입되며
각 열 간에는 간격없이 배치되되 각 열은 높이가 서로 다르게 삽입되는 웨지와이어 스크린(321)과, 여과필터조
(302)의 바닥(322)에 적층되며 서로다른 크기의 입자들로 이루어지는 여과필터재(323a,323b,232c)와, 상부수조
(301)와 하부수조(303)를 연결시키는 상승관(341) 및 하강관(342)과, 여과필터조(302)와 폐수조(360)를 연결시키
는 관으로서 일단과 타단 사이에 굴곡지점(S)이 형성되며 상기 굴곡지점(S)의 높이는 상기 역수여과조(310)보다
높은 역수관(343)과, 역수관(343)의 상부 끝단에서 분기되어 상부수조(301)로 인입되는 역수정지관(345)으로 이
루어지는 제3여과장치(300)로 이루어짐으로써 여과되는 해수의 양과 질을 모두 극대화시키면서도 전력이 최소한
으로 사용될 수 있는 발전소 배온수 탁도 개선시스템을 제공하고자 한다.
(52) CPC특허분류
B01D 35/00 (2013.01)
C02F 1/52 (2013.01)
C02F 2103/08 (2013.01)
C02F 2209/11 (2013.01)
등록특허 10-1580556
- 2 -
명 세 서
청구범위
청구항 1
발전소에서 냉각수로 사용된 후 방출되는 해수가 유입되는 집수조(101)와, 집수조(101)에 해수가 유입되는 지점
에 설치되는 스트레이너(102)와, 집수조(101) 내부에 일단이 배치되고 집수조(101) 외부에 타단이 배치되는 흡
입관(106)과, 흡입관(106)의 일단 주위를 둘러싸는 여과챔버(104)로 이루어지는 제1여과장치(100)와;
제1여과장치(100)에서 배출되는 해수가 차례로 통과되는 복수개의 여과망(212a,212b,212c)이 내부에 설치되고
저면이 개방되는 자연침전조(210)와, 자연침전조(210)에서 배출되는 해수가 저장되는 여과수조(220)와, 자연침
전조(210) 저면에 연결되며 수평단면적이 하부로 갈수록 단계적으로 감소되는 머드침전조(230)와, 머드침전조
(230)의 하부 끝단에 연결되는 벤튜리관(240)과, 벤튜리관(240)에서 분기되어 머드침전조(230)로 인입되는 분사
세척관(242)으로 이루어지는 제2여과장치(200)와;
제2여과장치(200)와 연결되는 수조로서 내부가 상부로부터 차례로 상부수조(301), 여과필터조(302), 하부수조
(303)로 나누어지며 제2여과장치(200)로부터 해수가 여과필터조(302)로 공급되는 역수여과조(310)와, 여과필터
조(302) 바닥에 복수개의 열을 이루어 삽입되며 각 열 간에는 간격없이 배치되되 각 열은 높이가 서로 다르게
삽입되는 웨지와이어 스크린(321)과, 여과필터조(302)의 바닥(322)에 적층되며 서로다른 크기의 입자들로 이루
어지는 여과필터재(323a,323b,232c)와, 상부수조(301)와 하부수조(303)를 연결시키는 상승관(341) 및 하강관
(342)과, 여과필터조(302)와 폐수조(360)를 연결시키는 관으로서 일단과 타단 사이에 굴곡지점(S)이 형성되며
상기 굴곡지점(S)의 높이는 상기 역수여과조(310)보다 높은 역수관(343)과, 역수관(343)의 상부 끝단에서 분기
되어 상부수조(301)로 인입되는 역수정지관(345)으로 이루어지는 제3여과장치(300);를 포함하되,
상기 제2여과장치(200)에서 여과수조(220)와 자연침전조(210)가 대면되는 지점에서 자연침전조(210)의 벽에 해
수가 여과수조(220)로 통과가능한 유출구(221)가 형성되고, 상기 여과망(212a,212b,212c)은 분기공급관(403)이
배치되는 공간과 유출구(221)가 형성되는 공간을 분리시키는 격벽 형상으로 배치되되, 여과망(212a,212b,212c)
의 메시 크기는 여과망(212a,212b,212c)이 분기공급관(403)에서 멀어질수록 단계적으로 감소되고, 여과망
(212a,212b,212c)은 상부가 유출구(221)를 향하여 기울어지도록 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 발전소
배온수 탁도 개선 시스템.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 제1여과장치(100)에는 집수조(101) 내부에 스트레이너(102)가 설치되는 공간과 해수 흡입관(106)이 배치되
는 공간이 상부로만 연통되며 하부는 분리시키는 격벽(112)이 설치되는 것을 특징으로 하는 해수 성분의 발전소
배온수 탁도 개선 시스템.
청구항 3
제1항에 있어서,
상기 제1여과장치(100)는 집수조(101)에서 상부의 일지점에 오버플로우창(114)이 형성되는 것을 특징으로 하는
발전소 배온수 탁도 개선 시스템.
청구항 4
제1항에 있어서,
상기 제2여과장치(200)는 머드침전조(230)의 하단에 설치되며 머드침전량이 관측되는 창이 형성되는 사이트글라
스(251)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 배온수 탁도 개선 시스템.
청구항 5
삭제
등록특허 10-1580556
- 3 -
청구항 6
제1항에 있어서,
상기 여과망(212a,212b,212c) 사이의 저면에는 분기공급관(403) 측에 배치되는 여과망의 메시 크기와 동일한 크
기의 메시로 형성되는 바닥 여과망(213a,213b,213c)이 배치되는 것을 특징으로 하는 발전소 배온수 탁도 개선
시스템
청구항 7
제6항에 있어서,
상기 바닥여과망(213a,213b,213c)은 바닥여과망(213a,213b,213c)과 인접되는 여과망(212a,212b,212c) 중 어느
하나와 힌지결합되어 상기 머드침전조(230) 내부로 개방 가능한 것을 특징으로 하는 발전소 배온수 탁도 개선
시스템.
청구항 8
제1항에 있어서,
상기 제3여과장치(300)는 상승관(341)에 설치되어 상승되는 유체의 흐름만 통과시키는 상승체크밸브와, 하강관
(342)에 설치되어 하강되는 유체의 흐름만 통과시키는 하강체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소
배온수 탁도 개선 시스템.
청구항 9
제1항에 있어서,
상기 제1여과장치(100)의 흡입관(106) 타단에 설치되는 제1펌프(402)와, 제1펌프(402)와 여과필터조(302)를 연
결시키는 제1이송관(400)과, 제1이송관(400)에서 분기되어 자연침전조(210) 내부로 인입되는
분기공급관(403)과, 제1이송관(400)에 설치되는 탁도센서(424)와, 상기 여과수조(220)와 제1이송관(400)을 연결
시키는 제2이송관(430)과, 제2이송관(430)에 설치되어 여과수조(220)의 해수를 제1이송관(400)으로 이송시키는
제2펌프(406)와, 제1이송관(400)에서 분기공급관(403)이 분기되는 지점에 설치되어 탁도센서(424)로 측정되는
탁도가 허용치 이하일 경우 상기 분기공급관(403)은 차단시키고 제1이송관(400)과 여과필터조(302) 사이를 개방
시키며 탁도가 허용치 이상일 경우 상기 분기공급관(403)을 개방시키고 제1이송관(400)과 해수주입기(304) 사이
를 차단시키는 3방밸브(421)로 이루어지는 이송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 배온수 탁도 개선
시스템.
청구항 10
제1항에 있어서,
상기 역수관(343)에서 여과필터조(302) 내부에 배치되는 단부의 끝에는 여과필터재(323a,323b,232c)의 유입을
방지시키기 위한 가이드판(344)이 부착되는 것을 특징으로 하는 발전소 배온수 탁도 개선시스템.
청구항 11
제1항에 있어서,
상부수조(301)에는 여과수를 여과수 수요처로 배출시키는 여과수 배출관(314)이 연결되며, 상부수조(301) 내에
는 여과수 배출관(314)의 단부를 둘러싸며 상부가 개방되는 오버플로우 챔버(311)가 형성되는 것을 특징으로 하
는 발전소 배온수 탁도 개선시스템.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 발전소 배온수 탁도 개선 시스템에 관한 것으로, 특히 해수를 냉각재로 사용하는 발전소에서 냉각재[0001]
로 사용된 후 배출되는 해수인 배온수에 함유되는 진흙을 포함하는 미세한 이물질 입자들을 다단계의 장치로 여
과시켜 배온수를 양식장의 수온 조절 용수 또는 히트펌프나 열병합 발전을 위한 용수로 사용될 수 있게 만드는
등록특허 10-1580556
- 4 -
시스템에 관한 것이다.
배 경 기 술
일반적으로 화력발전 또는 원자력발전소에서는 해수가 냉각수로 사용된다.[0002]
이때 냉각수로 사용되는 해수는 온도가 낮아야 하므로 심해바다에서 채취되며, 이렇게 채취된 해수는 발전소의[0003]
사이클 장치에서 증기터빈의 마지막 단에서 배출되는 증기를 응축시키는 냉각재로 이용된다.
한편, 발전소에서 냉각수로 사용된 후 배출되는 해수인 배온수는 온도가 높은 상태로 배출되므로 특히 주변 양[0004]
식장에서 동절기에 수온 조절을 위하여 많이 사용된다. 또한 배온수의 온도가 높으므로 배온수에 함유된 열에너
지의 사용을 위하여 각종 히트펌프나 열병합 발전 시설에 발전수에서 배출되는 배온수가 사용되기도 한다.
그런데 발전소에서 배출되는 배온수는 심해수에서 채취된 해수이므로 바닷물의 상태에 따라 많은 진흙 성분이[0005]
유입되어 배온수를 사용하는 각종 설비에 문제를 일으키거나 열저항을 증대시킬 수 있고, 물고기 양식에 있어서
도 배온수가 사용될 경우 양식장 어항의 탁도가 높아지게 되어 물고기 양식에 악영향을 주는 문제가 있다.
이러한 문제점의 해결을 위하여 종래에 개발된 배온수 여과장치는 크게 중력여과 타입과 급속여과 타입으로 구[0006]
별된다.
중력여과 타입은 여과수의 품질과 운전비 절감효과는 우수하지만, 여과장치의 점유면적이 너무 큰 단점이 있으[0007]
며, 급속여과 타입은 짧은 시간에 많은 여과수를 생산할 수 있는 장점이 있으나, 운전비용이 많이 들며 설비의
유지관리에 드는 노력이 상대적으로 큰 단점이 있다.
한편 종래의 중력여과 타입 또는 급속여과 타입은 진흙 성분이 많이 함유되는 해수를 여과시키는 경우에는 수시[0008]
로 역세과정이 수행되어야 하므로 여과 효율이 현저하게 떨어지며, 여과 필터가 역세의 충격으로 인하여 빨리
손상되는 문제가 있었다.
따라서 발전수에서 배출되는 배온수가 높은 효율로 여과될 수 있으면서도 여과가 철저하게 이루어질 수 있게 되[0009]
어 배온수의 활용이 증대될 수 있는 배온수 여과 시스템이 요구된다.
선행기술문헌
등록특허공보 제10-1516726호(등록일자: 2015. 04. 24)[0010]
발명의 내용
해결하려는 과제
이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 다단계의 여과를 거침으로써 발전소 배온수에 함[0011]
유되는 머드의 양에 필요한 여과 단계의 선택이 가능하도록 하여 여과장치에 전혀 무리가 가해지지 않으면서 높
은 효율로 배온수의 탁도가 개선될 수 있는 배온수 탁도 개선 시스템을 제공하고자 한다.
과제의 해결 수단
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전소 배온수 탁도 개선 시스템은 발전소에서 냉각수로 사용된[0012]
후 방출되는 해수가 유입되는 집수조(101)와, 집수조(101)에 해수가 유입되는 지점에 설치되는 스트레이너(10
2)와, 집수조(101) 내부에 일단이 배치되고 집수조(101) 외부에 타단이 배치되는 흡입관(106)과, 흡입관(106)의
일단 주위를 둘러싸는 여과챔버(104)로 이루어지는 제1여과장치(100)와,
제1여과장치(100)에서 배출되는 해수가 차례로 통과되는 복수개의 여과망(212a,212b,212c)이 내부에 설치되고[0013]
저면이 개방되는 자연침전조(210)와, 자연침전조(210)에서 배출되는 해수가 저장되는 여과수조(220)와, 자연침
전조(210) 저면에 연결되며 수평단면적이 하부로 갈수록 단계적으로 감소되는 머드침전조(230)와, 머드침전조
(230)의 하부 끝단에 연결되는 벤튜리관(241)과, 벤튜리관(241)에서 분기되어 머드침전조(230)로 인입되는 분사
세척관(242)으로 이루어지는 제2여과장치(200)와,
제2여과장치(200)와 연결되는 수조로서 내부가 상부로부터 차례로 상부수조(301), 여과필터조(302), 하부수조[0014]
(303)로 나누어지며 제2여과장치(200)로부터 해수가 여과필터조(302)로 공급되는 역수여과조(310)와, 여과필터
조(302) 바닥에 복수개의 열을 이루어 삽입되며 각 열 간에는 간격없이 배치되되 각 열은 높이가 서로 다르게
등록특허 10-1580556
- 5 -
삽입되는 웨지와이어 스크린(321)과, 여과필터조(302)의 바닥에 적층되며 서로다른 크기의 입자들로 이루어지는
여과필터재(323a,323b,232c)와, 상부수조(301)와 하부수조(303)를 연결시키는 상승관(341) 및 하강관(342)과,
여과필터조(302)와 폐수조(360)를 연결시키는 관으로서 일단과 타단 사이에 굴곡지점(S)이 형성되며 상기 굴곡
지점(S)의 높이는 상기 역수여과조(310)보다 높은 역수관(343)과, 역수관(343)의 상부 끝단에서 분기되어 상부
여과조(301)로 인입되는 역수정지관(345)으로 이루어지는 제3여과장치(300)로 이루어진다.
발명의 효과
본 발명에는 다음과 같은 효과가 있다.[0015]
첫째, 세 개의 여과 단계를 거침으로써 배온수의 탁도 개선 정도가 현저하게 높으며, 배온수의 상태에 따라 중[0016]
간 여과단계가 간편한 조작으로 생략될 수 있어 배온수의 여과가 신속하고 효율적으로 이루어진다.
둘째, 웨지 와이어 방식의 스크린 드럼을 최종 여과조에 적용시킴으로써 종래의 PE Disc Plate 여과기가 장기간[0017]
사용시 충격에 의한 균열 발생으로 내구성이 떨어지며 주기적인 노즐필터 점검을 해야하는 문제가 해결된다.
셋째, 배온수에 함유된 머드의 양이 많아 탁도가 높을 경우 머드집진조와 벤튜리관을 이용하여 머드를 신속하게[0018]
제거시킴으로써 최종여과조에 처리 가능한 중간여과수를 공급할 수 있게 된다.
넷째, 배온수가 일반 물보다 무거운 해수이므로 사이펀관의 높이를 여과수 배출관의 높이에 근접되게 조정함으[0019]
로써 역수 과정이 원활하게 수행된다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 전체 시스템을 나타내는 도면,[0020]
도 2는 본 발명에서 제1여과장치를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에서 제2여과장치를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에서 제3여과장치를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에서 제3여과장치에 적용되는 웨지 와이어 스크린의 배열모습을 나타내는 평면도와 정면도,
도 6은 본 발명에 적용되는 웨지 와이어 스크린 한 개의 정면도와 내부 평면도,
도 7은 도 6의 정면도의 확대도,
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. [0021]
먼저 본 발명에 의한 발전소 배온수 탁도 개선 시스템의 기본 실시예를 간략하게 설명한 다음, 본 발명에서 제1[0022]
내지 제3여과장치 및 부가구성을 각각 상세하게 설명한 후 마지막으로 전체 여과 과정을 설명하기로 한다.
먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 전체 구성을 간략하게 설명한다.[0023]
본 발명에 의한 발전소 배온수 탁도 개선 시스템은 도1에 도시된 바와 같이 제1여과장치와, 제2여과장치와, 제3[0024]
여과장치로 구성된다.
제1여과장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 발전소에서 냉각수로 사용된 후 방출되는 해수가 유입되는 집수조[0025]
(101)와, 집수조(101)에 해수가 유입되는 지점에 설치되는 스트레이너(102)와, 집수조(101) 내부에 일단이 배치
되고 집수조(101) 외부에 타단이 배치되는 흡입관(106)과, 흡입관(106)의 일단 주위를 둘러싸는 여과챔버(104)
로 이루어진다.
제2여과장치(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1여과장치(100)에서 배출되는 해수가 차례로 통과되는 복수개의[0026]
여과망(212a,212b,212c)이 내부에 설치되고 저면이 개방되는 자연침전조(210)와, 자연침전조(210)에서 배출되는
해수가 저장되는 여과수조(220)와, 자연침전조(210) 저면에 연결되며 수평단면적이 하부로 갈수록 단계적으로
감소되는 머드침전조(230)와, 머드침전조(230)의 하부 끝단에 연결되는 벤튜리관(241)과, 벤튜리관(241)에서 분
기되어 머드침전조(230)로 인입되는 분사세척관(242)으로 이루어진다.
제3여과장치(300)는 제2여과장치(200)와 연결되는 수조로서 내부가 상부로부터 차례로 상부수조(301), 여과필터[0027]
등록특허 10-1580556
- 6 -
조(302), 하부수조(303)로 나누어지며 제2여과장치(200)로부터 해수가 여과필터조(302)로 공급되는 역수여과조
(310)와, 여과필터조(302) 바닥에 복수개의 열을 이루어 삽입되며 각 열 간에는 간격없이 배치되되 각 열은 높
이가 서로 다르게 삽입되는 웨지와이어 스크린(321)과, 여과필터조(302)의 바닥에 적층되며 서로다른 크기의 입
자들로 이루어지는 여과필터재(323a,323b,232c)와, 상부수조(301)와 하부수조(303)를 연결시키는 상승관(341)
및 하강관(342)과, 여과필터조(302)와 폐수조(360)를 연결시키는 관으로서 일단과 타단 사이에 굴곡지점(S)이
형성되며 상기 굴곡지점(S)의 높이는 상기 역수여과조(310)보다 높은 역수관(343)과, 역수관(343)의 상부 끝단
에서 분기되어 상부여과조(301)로 인입되는 역수정지관(345)으로 이루어진다.
이로써 본 발명의 기본적인 구성과 결합관계를 설명하였다.[0028]
이하에서는 각 구성과 구성간의 상호작용을 세부적으로 설명하기로 한다.[0029]
제1여과장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같다.[0030]
제1여과장치(100)는 발전소에서 배출되는 배온수가 만나게 되는 첫 번째 여과장치로서, 초벌여과를 수행하는 작[0031]
용을 한다.
제1여과장치(100)에서는 두 지점에서 여과가 일어난다. 첫 번째 지점은 배온수가 집수조(101)내부로 진입되는[0032]
과정에서 스트레이너(102)가 설치되는 해수의 유입구이다.
두 번째 지점은 집수조(101) 외부로 해수가 빠져나가면서 통과되어야 하는 여과챔버(104)이다. [0033]
여과챔버(104)는 흡입관(106)의 일단을 둘러쌈으로서 흡입관으로 빨려들어가는 해수가 통과될 수밖에 없다. 이[0034]
때 해수에 함유된 머드 성분 중 비교적 큰 덩어리나 큰 입자들은 여과챔버(104)를 이루는 여과망의 외벽에 걸려
서 여과챔버(104)내부로는 진입되지 못한다.
이때 여과챔버(104)가 해수를 여과시킴으로써 발생되는 효과로서는 초벌여과된 해수를 제2 또는 제3여과장치[0035]
(200,300)에 공급한다는 것 외에도 해수를 이송시키는 펌프의 블레이드를 보호하게 되는 것이다. 구체적으로는
보호되는 펌프는 후술하게 될 제1펌프(402)이다.
제1펌프(402)는 바람직하게는 흡입관(106)의 양단 중 집수조(101)외부에 노출되는 단부에 연결된다. 그리고 제1[0036]
펌프(402)에서 배출되는 해수는 제1이송관(400)을 통하여 제2여과장치(200) 또는 제3여과장치(300)로 이송된다.
각 여과장치 간에 펌프와 이송관으로 연결되는 것 자체는 공지기술에 해당되어 특별한 언급이 필요 없을 수 있[0037]
다.
다만 본 발명에서의 제1이송관은 제2여과장치(200)에 직접 연결되지는 않고 제1펌프(402)와 제3여과장치(300)를[0038]
직접 연결시키는 점에 본 발명의 특징이 있으며 이에 대해서는 뒤에서 자세하게 후술하기로 한다.
제2여과장치(200)에서 해수가 최초로 진입되는 위치는 도 3에 도시된 바와 같이 제1이송관(400)에서 분기되어[0039]
자연침전조(210) 내부로 인입되는 분기공급관(403)의 하부 끝단이다.
이때 분기공급관(403)의 하부 끝단에는 바람직하게는 비산방지박스(214)가 구비된다. 비산방지박스(214)는 해수[0040]
가 너무 강하게 비산되어 여과망(212a,212b,212c)을 통과하지 않고 뛰어넘는 것을 방지시키기 위함이다.
따라서 비산방지박스(214)는 여과작용 보다는 비산방지가 주 목적이므로 비산방지박스를 이루는 재질은 여과망[0041]
(212a,212b,212c)의 단위 메시 크기 보다는 훨씬 큰 간격으로 배열되는 빗살로 이루어질 수 있다.
비산방지박스(214)에서 배출되는 해수는 최초에는 자연침전조(210) 하부의 머드침전조(230)로 떨어진다. 머드침[0042]
전조(230)가 해수로 거의 차올라올 무렵부터는 비산방지박스(214)에서 배출되는 해수는 여과망(212a,212b,212
c)을 차례로 통과하여 여과수조(220)로 진입하게 된다.
여과망(212a,212b,212c)은 도 3에는 세 개로 도시되어 있으나 반드시 세 개로 한정되는 것은 아니다.[0043]
그리고 여과망(212a,212b,212c)의 단위 메시 크기는 바람직하게는 비산방지박스(214)에서 멀어질수록 점차 작게[0044]
형성된다. 따라서 해수는 단계적으로 큰 입자부터 작은 입자까지 여과된다.
한편 본 발명의 기본 실시예에서는 여과망(212a,212b,212c)은 모두 수직으로 세워지며 자연침전조(210)의 저면[0045]
은 모두 개방되는 형태이다.
따라서 기본실시예에서는 여과망(212a,212b,212c)을 해수가 통과하면서 각각의 여과망(212a,212b,212c)에 걸려[0046]
통과되지 못하는 머드 입자들은 하부로 침전되어 머드침전조(230)의 하부 끝단부터 쌓이기 시작된다.
등록특허 10-1580556
- 7 -
이때 머드침전조(230)의 하부 끝단에 쌓이기 시작되는 머드입자들이 모여 덩어리가 이루어지면서 일정 부위까지[0047]
쌓이게 되면 벤튜리관(241)을 가동시켜서 머드덩어리들을 순간적으로 제거시켜 바다로 방류시킨다.
여기서 벤튜리관(241)은 단면 면적이 급격히 좁아졌다가 다시 급격히 넓어지는 병목구간이 형성되는 관으로서[0048]
벤튜리관(241)의 작동을 위하여 도시되지는 않았지만 주지의 압축펌프가 설치될 수 있다.
이때 바람직하게는 벤튜리관(241)의 일단은 제1이송관(400)에 연결되어 해수를 공급받으며, 머드침전조(230) 내[0049]
부의 머드 제거를 위하여 벤튜리관(240) 내부에 고속으로 주입시키는 유체는 제1이송관(400)을 통하여 이송되는
해수이다.
또한 바람직하게는 사이트글라스(251)가 도 3에 도시된 바와 같이 머드침전조(230)의 하부에 설치될 수 있다.[0050]
사이트글라스(251)는 머드침전조(230) 내부에 머드가 집적되는 상황을 관찰할 수 있는 관측창이 상부 끝단에 구[0051]
비되어 머드침전조(230) 내부 상황에 따라 벤튜리관(240)을 작동시킬 필요가 있는지 여부의 판단을 위한 자료를
제공해준다.
머드는 서로 응집되려는 성질이 있으므로 머드침전조(230)의 하부에 집적되는 머드의 양이 일정 정도를 초과하[0052]
게 되면 벤튜리관(240)을 작동시켜도 쉽게 배출되지 않을 수 있으므로 머드침전조(230) 내부의 머드 집적 상황
을 관찰하여야 하기 때문이다.
그리고 벤튜리관(240)의 일정 부위에는 벤튜리관(240)으로부터 분기되는 분사세척관(242)이 구비된다.[0053]
벤튜리관(240)의 작동으로 머드침전조(230)에 집적되는 머드가 배출된 뒤에도 머드침전조(230) 내에 잔류하는[0054]
머드가 있을 수 있으며 이렇게 잔류하는 머드는 제거시켜야 이후에 다시 집적되는 머드가 머드침전조(230)의 내
벽에 엉겨 붙지 않기 때문이다.
본 발명에서는 분사세척관(242)이 구비됨으로써 머드침전조(230) 내벽의 머드가 손쉽게 제거될 수 있다.[0055]
한편, 앞서 설명된 여과망(212a,212b,212c)의 기본실시예에서 여과망(212a,212b,212c)은 수직방향으로[0056]
설치되나, 바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이 여과망(212a,212b,212c)의 상부가 해수 흐름 방향으로 기울어
지도록 경사지게 설치됨이 바람직하다.
왜냐하면 자연침전조(210)는 하부가 개방된 상태이므로 여과망(212a,212b,212c)이 수직으로 세워지면 해수 일부[0057]
가 여과망(212a,212b,212c)을 통과하기 보다는 바로 하부로 내려갈 수 있기 때문이다. 이 경우 하부로 내려가는
해수 중 일부는 여과수조(220)에 좀 더 가까운 곳으로 역류하여 올라올 수 있는데 이때 역류하여 올라오는 해수
는 머드가 자연침강 외에는 여과되지 않은 상태이므로 여과효율이 낮아질 수 있기 때문이다.
따라서 여과망(212a,212b,212c)이 해수 흐름 방향으로 도 3과 같이 경사진다면 여과효율이 좀 더 높아질 수 있[0058]
다.
또한 이때 바람직하게는 여과망(212a,212b,212c) 사이의 바닥에도 바닥 여과망(213a,213b,213c)이 형성된다면[0059]
역류되는 해수가 여과되면서 역류되기 때문에 여과 효율이 좀 더 높아질 수 있다.
특히 이때 더욱 바람직하게는 바닥 여과망(213a,213b,213c)이 하부로 개방될 수 있도록 여과망(212a,212b,212[0060]
c)과 힌지결합된다면 바닥 여과망(213a,213b,213c)에 걸려서 떨어지지 않는 머드가 말끔하게 제거될 수 있다.
제3여과장치(300)는 사이펀 원리를 이용하여 여과후의 이물질이 여과조에서 자동으로 배출될 수 있는 여과장치[0061]
이다.
제3여과장치 전체를 이루는 통체는 역수여과조(310)이며, 역수여과조(310) 의 내부공간은 상부로부터 상부수조[0062]
(301), 여과필터조(302), 하부수조(303)로 나누어진다.
이때 해수가 처음 유입되는 지점은 중간높이에 위치하는 여과필터조(302)이다.[0063]
여과필터조(302)로 유입되는 해수는 두 가지 여과수단에 의하여 여과된다.[0064]
첫 번째 여과수단은 여과필터조(302) 내부에 채워지는 여과필터재(323a,323b,323c)이며 나머지 여과수단은 웨지[0065]
와이어 스크린(321)이다.
웨지와이어 스크린(321)은 여과필터조(302)와 그 하부의 하부수조(303)와의 경계면에 배치되므로 해수는 여과필[0066]
터조(302)의 바닥에 적층된 여과필터재(323a,323b,232c)로 먼저 여과된다.
등록특허 10-1580556
- 8 -
여과필터재(323a,323b,323c)는 도 4에 도시된 바와 같이 가장 하부의 고운 모래층(323c)과, 그 위의 중간모래층[0067]
(323b), 가장 상부의 굵은 모래층(323a)으로 이루어진다.
여과필터재는 해수의 침전방향을 따라 입자크기가 작은 것이 배치되므로 해수는 단계적으로 여과된다.[0068]
여과필터재(323a,323b,232c)로 여과된 해수는 웨지와이어 스크린(321)으로 최종 여과되면서 하부 수조(303)로[0069]
유입된다.
웨지와이어 스크린(321)은 도 6에 도시된 바와 같이 상부에는 드럼이 형성되고 하부에는 유수관이 형성되는 여[0070]
과기이다.
도 6에서 왼쪽의 정면도를 A와 B의 연결선으로 절개했을 때의 단면도가 도 5b의 오른쪽에 도시되어 있다.[0071]
도 6 오른쪽의 단면도를 보면 쐐기 형성의 프레임이 외주면을 따라 형성되어 있다. 이때 쐐기는 외주면에 설치[0072]
되나 끝의 예리한 날 부위가 내부 중심을 향하므로 머드 입자나 기타 이물질은 외주면에 걸려서 진입되지 못하
게 된다.
특히 웨지와이어 스크린(321)의 배치를 도 5에 도시된 바와 같이 하면 여과 효율일 비약적으로 향상될 수 있다.[0073]
즉 복수개의 웨지와이어 스크린(321)을 나란히 배치하여 형성되는 열을 병렬로 배치하되, 각 열간에는 웨지와이[0074]
어 스크린(321)이 서로 어긋나게 배치하고 각 열의 간격을 두지 않고 붙여서 배치시킴으로써 여과필터조(302)의
바닥 면적이 모두 여과를 위하여 사용될 수 있다.
또한 웨지와이어 스크린(321)이 보다 많은 해수와 한번에 접촉되려면 웨지와이어 스크린(321)으로 이루어지는[0075]
열에서 서로 인접되는 열 간에는 설치 높이를 달리함으로써 웨지와이어 스크린(321) 간에 해수가 빠져나가면서
생기는 공극현상이나 또는 웨지와이어 스크린(321) 사이에 해수가 표류되는 현상을 완전히 없앨 수 있다.
웨지와이어 스크린(321)은 특히 역세과정에서 종래의 PE Plate 스크린에 비하여 현저한 내구성 향상의 효과가[0076]
있다.
역세과정은 후술하겠지만 해수의 진행방향이 여과방향과 반대로 흐르게 되어 도 6의 오른쪽 단면도상에서 볼 때[0077]
해수가 중심에서 외주면 바깥으로 빠져나가게 된다.
이때 해수는 웨지와이어 스크린(321) 외주면의 이물질을 말끔히 떨궈내면서 이물질과 함께 상승한다. 여기서 해[0078]
수는 쐐기 형상에 닿게 되므로 강력한 해수의 충돌로 웨지와이어 스크린(321)이 손상되는 우려가 전혀 없게 되
는 것이다.
역세과정은 뒤에서 후술하기로 한다.[0079]
도 4에 도시된 바와 같이 여과필터조(302)로 주입되는 해수는 여과필터재(323a,323b,323c)으로 여과된 후 웨지[0080]
와이어 스크린(321)을 통과하면서 여과필터조(302) 하부의 하부수조(303)로 들어가게 된다.
여과된 해수가 하부수조(303) 내부를 채우게 되면서 하부수조(303)내의 해수 압력이 서서히 증가되면 하부수조[0081]
(303)내부의 해수는 상승관(341)을 따라 올라가서 상부수조(304)로 유입된다.
이렇게 상부수조(304) 내부를 채우는 여과된 해수는 여과 해수를 필요로 하는 수요처로 공급되는 것이다.[0082]
이때 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 여과된 해수를 여과수 수요처로 배출시키는 여과수 배출관(314)이[0083]
상부수조(301)에 연결되며, 상부수조(301)내에 여과수 배출관(314)의 끝단을 둘러싸며 상부가 개방되는 오버플
로우 챔버(311)가 형성될 수 있다.
오버플로우 챔버(311)가 형성됨으로써 상부수조(301)는 일정한 수위가 유지된다.[0084]
이상에서 설명된 바와 같이 해수는 여과필터조(302)로 유입된 후 여과필터조(302)에서 여과된 후 하부 수조[0085]
(303)로 유입되어 하부수조(303)의 내부를 채우다가 하부수조(303) 내부 압력이 상승되면 하부수조(303)와 상부
수조(301)를 연결하는 상승관(341)을 타고 상부수조(301)로 유입된다.
이때 상승관(341)을 따라 상부수조(301) 내부를 채우는 해수의 수면이 점점 증가되어서 오버플로우 챔버(311)로[0086]
넘쳐들어가면서 여과수 배출관(314)을 타고 해수는 여과된 해수를 필요로 하는 수요처로 공급되는 것이다.
이렇게 일정시간 동안 해수가 상기 수요처로 공급되면 여과필터조(302) 내부에는 여과로 인하여 머드가 쌓이기[0087]
시작되면서 여과필터조(302) 내부가 점점 머드로 채워진다.
등록특허 10-1580556
- 9 -
머드가 여과필터조(302) 내부에 채워질수록 여과필터조(302) 내부 압력은 상승되어 일정한 수압을 초과하게 되[0088]
면 여과필터조(302) 내부의 해수는 하부수조(303)로 내려가지 않고 역수관(343)을 타고 올라간다.
역수관(343)을 타고 올라가는 해수가 역수관(343)의 굴곡(S)지점을 통과하면 역수관(343) 내부는 해수로 완전히[0089]
채워지면서 사이펀(siphon) 원리로 인하여 더 이상 여과필터조(302) 내부의 압력 상승 없이도 자동적으로 여과
필터조(302) 내부의 해수를 계속 빨아들인다.
즉 역수관(343)의 굴곡(S) 지점에 도달하기까지는 역수여과조(310) 외부에 설치된 펌프의 힘으로 해수가 여과필[0090]
터조(302) 내부로 주입되지만, 해수가 역수관(343)의 굴곡(S) 지점을 지나면 더 이상 펌프의 힘으로 해수가 주
입되지 않더라도 역수관(343)이 계속 해수를 빨아들이게 된다.
이때, 외부 펌프가 더 이상 가동되지 않게 되면, 여과필터조(302)로 공급되는 해수는 외부에서 공급되는 것이[0091]
아니라 여과필터조(302) 하부의 하부수조(303) 내부의 해수가 역류되어 다시 여과필터조(302) 내부로 유입되는
것이다.
여기서 하부수조(303) 내부의 해수를 여과필터조(302)로 역류시키는 힘은 상부수조(301)에 채워진 해수의 압력[0092]
으로 인하여 상부수조(301)와 하부수조(303)를 연결시키는 하강관(342)을 타고 내려오는 해수로 인하여 하부수
조(303)내부에 증가되는 압력인 것이다.
이렇게 해수가 하부수조(303)로부터 여과필터조(302)로 역류되면서 여과필터조(30) 내부의 웨지와이어 스크린[0093]
(321)과 여과필터재(323a,323b,323c)에 침적된 머드와 기타 이물질들이 상부로 올라가며 부유되다가 역수관
(343)을 따라 해수와 함께 폐수조(360)로 방출된다.
이로써 별도의 머드 기타 이물질 배출 장치 없이도 여과로 인한 머드는 자동으로 방출된다.[0094]
다만, 여과필터조(302)에 침적된 머드 기타 이물질이 방출되고 나면 다시 여과가 진행되어야 한다. 이때 여과가[0095]
다시 진행되기 위하여 역수관(343)의 흡입 작용을 중단시켜주는 것이 바로 역수정지관(345)이다.
상부수조(301) 내부의 해수가 하강관(342)을 따라 하부 수조(303)로 되돌아가면서 상부수조(301) 내부의 해수[0096]
수위가 점차 낮아지다가 역수정지관(345)의 하부 끝단보다 더 낮아지면 역수정지관(345)의 끝단으로부터 공기가
역수정지관(345)로 흡입된다.
역수정지관(345)으로 흡입된 공기는 역수정지관(345)과 역수관(343)이 만나는 지점으로 올라가면서 역수관(34[0097]
3)내부에 공기가 흡입된다.
역수관(343) 내부에 공기가 흡입되면 역수관(343)의 굴곡(S)지점에 공기만 채워지는 빈공간이 형성되어 역수관[0098]
(343)에 의한 흡입이 중단된다. 즉 사이펀(siphon) 작용이 중단되는 것이다.
이렇게 역수정지관(345)으로 인하여 사이펀 작용이 정지될 수 있으므로 사이펀에 의한 역수량의 조절은 역수정[0099]
지관(345)의 하부 끝단의 높이를 조절함으로써 가능할 수 있다.
역수정지관(345)의 하부 끝단의 높이는 본 발명에서의 여과필터조(302)의 용량으로 결정된다.[0100]
이로써 해수의 최종 여과과정과 여과과정 중에 쌓이는 이물질이 제거되는 과정을 설명하였다.[0101]
한편, 본 발명에서 여과를 위하여 제1여과장치에 유입되는 해수에 함유되는 머드의 양은 일정하지 않으므로 해[0102]
수의 머드 함유량에 따른 유연한 대처가 필요하다.
즉 해수에 함유된 머드 양이 많을 경우에는 제1 내지 제3여과장치를 모두 가동시켜 단계적으로 여과시키는 것이[0103]
필요한 반면, 머드 양이 많지 않을 경우에는 단위시간당 생산되는 여과수 양을 늘이기 위하여 제2여과장치를 해
수가 경유하지 않도록 할 필요가 있는 것이다.
여기서 제2여과장치를 해수가 경유하지 않고 지나칠 수 있도록 해수가 이송되는 이송부를 특징적으로 구성하여[0104]
별도의 구성요소로 형성시킬 수 있다.
이송부는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 제1여과장치(100)의 흡입관(106) 타단에 설치되는[0105]
제1펌프(402)와, 제1펌프(402)와 여과필터조(302)를 연결시키는 제1이송관(400)과, 제1이송관(400)에서 분기되
어 자연침전조(210) 내부로 인입되는 분기공급관(403)과, 제1이송관(400)에 설치되는 탁도센서(424)와, 상기 여
과수조(220)와 제1이송관(400)을 연결시키는 제2이송관(430)과, 제2이송관(430)에 설치되어 여과수조(220)의 해
수를 제1이송관(400)으로 이송시키는 제2펌프(406)와, 제1이송관(400)에서 분기공급관(403)이 분기되는 지점에
등록특허 10-1580556
- 10 -
설치되어 탁도센서(424)로 측정되는 탁도가 허용치 이하일 경우 상기 분기공급관(403)은 차단시키고 제1이송관
(400)과 여과필터조(302) 사이를 개방시키며 탁도가 허용치 이상일 경우 상기 분기공급관(403)을 개방시키고 제
1이송관(400)과 해수주입기(304) 사이를 차단시키는 3방밸브(421)로 이루어질 수 있다.
여기서 도 3에 도시된 탁도센서(424)의 측정치에 따라 해수가 제2여과장치를 거쳐야 하는지의 여부가 결정된다.[0106]
탁도센서(424)의 수치가 일정 한도를 초과하게 되면 해수에 머드가 많이 함유된 경우이므로 머드가 짧은 시간[0107]
안에 한꺼번에 제거되도록 해수는 제2여과장치를 거친다.
이때 해수 흐름의 경로를 변경시키는 것이 도 3에 도시된 3방밸브(421)이다. 다만 굳이 도 3에 도시된 3방밸브[0108]
(421)가 아니더라도 유체 흐름의 제어는 통상의 공지기술인 바 기타 적용가능한 공지기술의 채택이 배재되는 것
은 아니다.
따라서 본 발명에서는 해수의 상태에 따라 유연하게 해수의 흐름을 제어시킴으로써 해수 여과의 효율을 극대화[0109]
시키면서도 단계적 여과로 여과되는 해수 품질 또한 현저하게 높일 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사[0110]
상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통
상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
부호의 설명
F1,F2,F3,F4: 웨지 와이어 스크린 열 S: 굴곡[0111]
100: 제1여과장치 101: 집수조
102: 스트레이너 104: 여과챔버
106: 흡입관 112: 격벽
114: 오버플로우창 200: 제2여과장치
210: 자연침전조(210) 212a,212b,212c: 여과망
213a,213b,213c: 바닥 여과망 214: 비산방지박스
220: 여과수조 221: 제2흡입관
230: 머드침전조 240: 벤튜리관
242: 분사세척관 243: 병목구간
251: 사이트글라스 300: 제3여과장치
301: 상부수조 302: 여과필터조
303: 하부수조 304: 해수주입관
310: 역수여과조 311: 오버플로우챔버
314: 여과수 배출관 321: 웨지와이어 스크린
322: 여과필터조의 바닥 323a,323b,323c: 여과필터재
341: 상승관 342: 하강관
343: 역수관 344: 가이드판
345: 역수정지관 355: 에어배출관
360: 폐수조 400: 제1이송관
402: 제1펌프 403: 분기공급관
등록특허 10-1580556
- 11 -
406: 제2펌프 421: 3방밸브
424: 탁도센서 430: 제2이송관
도면
도면1
도면2
등록특허 10-1580556
- 12 -
도면3
등록특허 10-1580556
- 13 -
도면4
등록특허 10-1580556
- 14 -
도면5
도면6
등록특허 10-1580556
- 15 -
도면7
등록특허 10-1580556
- 16 -