WO2012141450A2 - 여과수 취수시스템 - Google Patents

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WO2012141450A2
WO2012141450A2 PCT/KR2012/002525 KR2012002525W WO2012141450A2 WO 2012141450 A2 WO2012141450 A2 WO 2012141450A2 KR 2012002525 W KR2012002525 W KR 2012002525W WO 2012141450 A2 WO2012141450 A2 WO 2012141450A2
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김승현
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • the present invention relates to a filtered water intake system, and more particularly, to a filtered water intake system capable of efficiently collecting collected filtrate after collecting contaminated water from intake sources such as river water, lake water and sea water.
  • FIG. 1 As a method of withdrawing quality water from somewhat contaminated river water, a vertical sectional view showing an example of a conventional river filtration system is shown in FIG.
  • the conventional lower filtration system 10 is installed in the lower portion of the lower bed and at least one collecting pipe 12 for attracting the naturally filtered river water through the aquifer layer (F1), and to the collecting pipe 12 And a sump 11 connected to store the filtered water.
  • the output of the filtered water is also large, and the residence time in the aquifer layer F1 is short, so that the amount of elution of iron, manganese, etc. is small, and the water quality is good.
  • FIG. 2 an example of a conventional seawater intake system using a sea sand layer or a crushed rock layer as a filtration layer to obtain a large amount of seawater with a level of cleanliness that can be used in a cooling water or a liquefied natural gas vaporization or desalination plant of a nuclear power plant is shown in FIG. 2 is shown.
  • the conventional seawater intake system 20 creates a water collecting well 21 which is dug to a certain depth below the sea level near the shore, and the sand layer F2 or crushed rock layers of the seabed through the water collecting pipe 22.
  • the water is immersed in (F3) to collect the sea water from which a large portion of the marine impurities are removed, and is configured to collect the seawater filtered through the water pipe (23) connected to the water collecting pipe (22).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the head distribution and the inflow rate distribution of the filtered water of the collecting pipes 12 and 22 applied to FIGS. 1 and 2.
  • the head of the collection pipes 12 and 22 decreases gradually toward the outlet due to friction caused by axial flow inside the collection pipes 12 and 22.
  • the head of friction loss in turbulent flow is proportional to the square of the velocity, so the head decreases rapidly toward the outlet where the axial flow rate gradually increases due to the continuous inflow of the filtered water, resulting in distortion of the head distribution curve (Kim, SH).
  • Kim, SH head distribution curve
  • the inflow rate of the filtered water in the water collecting pipes 12 and 22 is proportional to the difference between the head of the water collecting pipes 12 and 22 and the water level of the intake source such as a river or the sea.
  • the rate of filtrate inflow increases rapidly toward the outlet. Therefore, in this case, the filtered water does not flow evenly at the same inflow rate over the entire length of the collecting pipes 12, 22, but flows at a large inflow rate near the outlet, whereas the filtered water at the collecting pipes 12, 22 located far from the outlet There is a side effect that almost no influx.
  • the present invention was created in order to solve the problems as described above, while improving the water intake function of the filtered water as well as the water supply function of the filtered water, while avoiding the large diameter of the water collection pipe to reduce the construction cost of the filtered water
  • the purpose is to provide a water intake system.
  • a filtered water intake system including a water supply unit for collecting the filtered water introduced to the intake pipe to the outside.
  • the water collecting pipe and the water collecting pipe may each have a short diameter of a uniform diameter.
  • the intake pipe is preferably one end is located in the outlet portion of the collection pipe.
  • the collecting pipe may have a multi-diameter diameter that decreases toward the water intake.
  • the diameter of the collecting pipe changes in stages, and that the portion of which the diameter changes gradually changes.
  • the intake pipe may have a short diameter of a uniform diameter.
  • the intake pipe may be located at least a portion of the largest diameter portion of the collection pipe.
  • the water intake pipe may have a multi-diameter that is smaller in diameter toward the water intake source.
  • the diameter of the water intake pipe changes in stages, and the portion of which the diameter changes gradually changes.
  • the collecting pipe may have a short diameter of a uniform diameter.
  • the water collecting pipe and the water collecting pipe may have a multi-diameter of which diameter decreases toward the water intake source.
  • the collection pipe and the water intake pipe each have their diameters changed in stages, and the portions of which the diameters change gradually change.
  • the intake pipe may be located at least a portion of the largest diameter portion of the collection pipe.
  • the water collection pipe has a larger porosity toward the water intake.
  • the intake pipe may be formed with a plurality of inlet holes through which the filtered water can be introduced.
  • the inlet hole may be formed around the inlet and adjacent, and in addition, may be further formed around the outlet portion of the intake pipe.
  • the inlet hole may be formed to be evenly distributed around the outer peripheral portion of the intake pipe.
  • the inlet hole may be in the shape of a selected one or a selected combination of a circular, slot and slot (Slot).
  • the water supply unit may be connected to the intake pipe, one or a plurality of water supply pipes for transporting the filtered water introduced to the outside, and one or a plurality of water pumps for providing a water supply pressure for transporting the filtered water introduced to the water pipes to the outside It may include.
  • the water supply unit may further include a flow control valve positioned at the end of the intake pipe to control the flow rate of the filtered water discharged from the intake pipe.
  • the water supply unit may be a metering pump for supplying a predetermined amount of filtered water, instead of including a flow control valve.
  • the water supply unit one or a plurality of confluence pipes connected to the intake pipe and introduced into the intake pipe, and the filtrate connected to the confluence pipe and joined in the air conduit pipe to the outside
  • the water supply unit may further include a flow control valve installed in the connection pipe to control the flow rate of the filtered water.
  • the water supply unit may be a metering pump for supplying a predetermined amount of filtered water, instead of including a flow control valve.
  • the intake source is river water or lake water, and the filtration layer may be an aquifer layer.
  • the water intake source is sea water, and the filtration layer may be a sand layer and / or a crushed rock bed.
  • the water intake pipe is installed in the water collection pipe so as to be in charge of two functions of the water collection pipe, that is, the water supply function and the water supply function. For this reason, in the section in which the intake pipe is installed, even if the flow rate in the intake pipe increases, it does not affect the inflow rate of the filtered water in the intake pipe. Therefore, while the output flow rate is maintained, the length of the collecting pipe is shortened by the length of the intake pipe on the resistance side inside the collection pipe, and thus the water collecting capacity of the collection pipe may be reduced by that much. In particular, since the section of the collecting pipe in which the intake pipe is installed is near the outlet, the flow rate of the filtered water is the largest and the flow rate is faster among the entire collection pipe, and thus the effect is greater.
  • the collection pipe of the site where the water intake pipe is installed since only the filtered water introduced from the site needs to be transported, the effective cross-sectional area does not need to be large.
  • the water extraction efficiency of the filtered water is further improved, while the maximum diameter can be reduced, so that the installation cost can be greatly reduced.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view showing an example of a conventional lower filtration system
  • Figure 2 is a vertical sectional view showing an example of the conventional seawater intake system
  • FIG. 3 is a view showing the head distribution and the inflow rate distribution of the filtered water of the collecting pipe applied to Figures 1 and 2,
  • FIG. 4 and 5 is a vertical cross-sectional view showing an example applied to the bottom filtration and sea water intake as a filtered water intake system according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 6 and 7 are a partial cross-sectional perspective and cross-sectional view showing an embodiment of the collecting pipe and the water intake pipe shown in Figures 4 and 5,
  • FIGS. 8 and 9 are partial cross-sectional perspective and cross-sectional views showing another embodiment of the water collecting pipe and the water collecting pipe shown in FIGS. 4 and 5;
  • FIGS. 10 and 11 are partial cross-sectional perspective views showing yet another embodiment of the water collecting pipe and the water collecting pipe shown in Figs. 4 and 5, respectively;
  • FIGS. 12 and 13 are perspective views showing embodiments of the inlet hole formed in the water intake pipe shown in FIGS. 4 and 5, respectively;
  • FIG. 14 is a plan view for explaining an embodiment of the water supply unit applied to the filtered water intake system of FIGS.
  • FIG. 15 is a plan view for explaining another embodiment of the water supply unit applied to the filtered water intake system of FIGS.
  • FIG. 16 is a view showing the distribution of the head of the collection pipe and the inflow rate of the filtered water when the collection pipe and the intake pipe shown in Figure 6 and 7 is applied,
  • FIG. 17 is a view showing the distribution of the head of the collection pipe and the inflow rate of the filtered water when the collection pipe and the intake pipe shown in FIGS. 8 and 9 are applied.
  • FIG. 4 and 5 is a vertical cross-sectional view showing an example applied to the bottom filter and sea water intake as a filtered water intake system according to an embodiment of the present invention
  • Figures 6 and 7 of the collection pipe and the intake pipe shown in Figures 4 and 5 Partial cross-sectional perspective and cross-sectional view showing one embodiment
  • Figures 8 and 9 are partial cross-sectional perspective and cross-sectional view showing another embodiment of the collecting pipe and the intake pipe shown in Figures 4 and 5
  • Figures 10 and 11 Partial cross-sectional perspective view showing another embodiment of the collecting pipe and the water collecting pipe shown in 4 and 5, respectively
  • Figures 12 and 13 show embodiments of the inlet hole formed in the water intake pipe shown in Figures 4 and 5, respectively Perspective view.
  • the same reference numerals denote the same members having the same configuration and effect.
  • the filtered water intake system includes one or a plurality of water collection pipes (110, 120), one or a plurality of water intake pipes (210, 220), and the water supply unit (310, 320).
  • the collection pipes 110 and 120 are for collecting the filtered water passing through the filtration layer F disposed below the water intake source S, and at least a portion of the collection pipes 110 and 120 is embedded in the lower portion of the filtration layer F. To this end, the collecting pipes 110 and 120 are installed to extend toward the water intake source S, and a plurality of inflow holes 111 and 121 into which the filtered water is introduced are formed.
  • the collection pipes 110 and 120 preferably form the inflow holes 111 and 121 so that the opening ratio increases toward the intake source S. This is because when the opening ratio of the collecting pipes 110 and 120 is constant, the filtered water flows inwardly toward the outlet, and a large inflow rate may occur in the collecting pipes 110 and 120 at the outlet side.
  • the water intake source (S) may be river water or lake water, in which case the filtration layer (F) is an aquifer.
  • the intake source (S) may be sea water, in which case the filtration layer (F) may be a sand layer and / or crushed rock layer.
  • the collection pipe 110 may have a short diameter of a uniform diameter as shown in FIGS. 4 to 7.
  • the collecting pipe 120 may have a multi-diameter of which diameter decreases toward the water intake source S. As shown in FIG. Since the diameter of the multi-diameter collecting pipe 120 increases toward the outlet, the flow rate increases with the inflow of the filtered water, but the axial flow velocity of the collecting pipe 120 does not increase, so the pressure inside the collecting pipe does not decrease significantly. Therefore, by using the filtration layer (F) evenly, it is possible to obtain a large amount of high quality filtered water.
  • the collection pipe 120 having a multi-diameter may be a point pipe in which its diameter is changed in stages and the portion 122 in which the diameter is gradually changed.
  • the diameters, lengths, locations of inlets and inlets of the water collecting pipes 110 and 120 may include various factors such as the permeability coefficient of the filtration layer F, the thickness of the filtration layer F, the depth of the intake source S, and the required output flow rate. Determined by
  • the filtered water intake system of the present invention includes one or a plurality of collection pipes 210 and 220 inserted into the collection pipes 110 and 120.
  • Inlet ports 211 and 221 are formed at the front end of the intake pipes 210 and 220, that is, the inlet end through which the filtered water collected in the collection pipes 110 and 120 flows.
  • the diameters, lengths, locations of inlets and inlets of the intake pipes 210 and 220 may include the permeability coefficient of the filtration layer F, the thickness of the filtration layer F, the depth of the intake source S, the length and diameter of the collection pipe, It is determined by various factors such as the required cross-sectional area of the passing flow rate corresponding to the output flow rate.
  • the intake pipe 210, 220 is preferably located in the central portion of the collecting pipe (110, 120), although not shown in the accompanying drawings for this purpose between the intake pipe (210,220) and the collecting pipe (110,120) at a constant distance Support (not shown) for spaced apart may be installed.
  • the length of the water intake pipe 220 is preferably equal to the maximum diameter portion of the multi-diameter water collecting pipe 120, but is not limited thereto, and the water intake if necessary
  • the tip of the tube 220 may extend to a portion larger than the second largest diameter, as well as a portion where the diameter of the collecting tube 120 is changed.
  • the depth of inserting the water intake pipes 210 and 220 into the water collecting pipes 110 and 120 may include the permeability coefficient of the filtration layer F, the target output flow rate, the thickness of the filtration layer F, the length and diameter of the water collection pipe, It is determined by the depth and water quality of S).
  • the intake pipe (210, 220) is preferably formed with a plurality of inlet holes (213, 223) through which the filtered water can be introduced.
  • the inflow holes (213. 223) may have a shape of a selected one or a combination of these, circular, slot and slot (Slot).
  • the inflow holes 213 and 223 may be formed around the inlets 211 and 221 adjacent to each other, as illustrated in FIGS. 4 to 11. That is, as illustrated in FIG. 12, the inflow holes 213 and 223 may be further formed at the outlet side of the intake pipes 210 and 220, and are formed to be evenly distributed on the outer circumference of the intake pipes 210 and 220 as shown in FIG. 13. May be
  • the water intake pipe 210 may have a single diameter of a uniform diameter as shown in FIGS. 4 to 7, but alternatively, a water intake source S such as the intake pipe 220 shown in FIGS. 8 and 9. It can have a multi-diameter that diameter becomes smaller toward).
  • the water intake pipe 220 having a multi-diameter may be a point pipe in which the diameter thereof changes in stages and the portion 222 of which the diameter changes gradually changes.
  • the intake pipes 210 and 220 are preferably located at the outlet portions of the collection pipes 110 and 120. If the collection pipe 120 has a multi-diameter, at least a portion of the collection pipes 210 and 220 may be located at the largest diameter portion 120a of the collection pipe 120.
  • the filtered water introduced into the intake pipe (210, 220) is transferred to the outside by the water supply unit (310,320).
  • 14 is a plan view for explaining an embodiment of the water supply unit in the filtered water intake system of FIGS. 4 and 5
  • Figure 15 is a plan view for explaining another embodiment of the water supply unit in the filtrate water intake system of Figures 4 and 5 to be.
  • the water supply unit 310 may include one or a plurality of water pipes 312 and one or a plurality of water pumps 314.
  • the water pipe 312 is connected to the intake pipe (210, 220) to transfer the filtered water introduced to the outside.
  • the water pump 314 provides water pressure.
  • the flow rate control valve 315 may be installed at the ends of the intake pipes 210 and 220 to control the flow rate of the filtered water discharged from the intake pipes 210 and 220.
  • a fixed quantity pump for supplying a predetermined amount of filtered water may be used as the water pump 314.
  • the water pump 314 is shown as installed in the water pipe 312, but this is an example, if it can provide the required water supply pressure, there is no limitation on the installation position and number.
  • the confluence pipe 321 is connected to the water intake pipes 210 and 220 to join the filtered water introduced into the water intake pipes 210 and 220.
  • the water pipe 322 is connected to the confluence pipe 321, and transfers the filtered water joined in the confluence pipe 321 to the outside.
  • the connection pipe 323 connects the confluence pipe 321 and the water supply pipe 322.
  • the water pump 324 provides a water pressure for transferring the filtered water introduced into the water pipe 322 to the outside.
  • the flow rate control valve 325 may be installed in the connection pipe 323 to control the flow rate of the filtered water discharged from the intake pipes 210 and 220.
  • the water pump 324 instead of the flow control valve 325, a fixed quantity pump for supplying a predetermined amount of filtered water may be used as the water pump 324.
  • the water pump 324 is also shown as installed in the water pipe 322, but this is an example, provided that the required water supply pressure, there is no limitation on the installation position and number.
  • the collecting pipe 110 and the intake pipe 210 are illustrated to have a single diameter having a uniform diameter, which is illustrated as an example for convenience of description, and the collection pipe 120 and the water intake are illustrated. It is well known that the tube 220 may be equally applicable to a multi-diameter.
  • FIG. 16 is a view illustrating the head distribution and the inflow rate distribution of the filtered water when the intake pipe is inserted into the intake pipe, when the intake pipe 110 and the intake pipe 210 have a single diameter.
  • the flow rate increases toward the outlet and thus the flow rate increases to decrease the pressure, thereby rapidly increasing the filtered water inflow rate.
  • the filtered water does not flow evenly at the same inflow rate over the entire length of the water pipe, and the large inflow rate is introduced near the outlet, there is a side effect that the filtered water is hardly introduced in the collecting pipe far from the outlet.
  • the water intake pipe 110 is inserted into the water intake pipe only responsible for the water supply function.
  • the power of the water pumps 314 and 324 is increased to drain water through the water intake pipe 210 inserted into the water intake pipe 110 to increase the flow rate of the filtered water introduced into the water intake pipe 210.
  • the filtered water flow in the is blocked from the flow in the collection pipe 110 located outside the intake pipe (210). For this reason, in the section in which the intake pipe 210 is installed, the fast flow rate in the intake pipe does not affect the inflow rate of the filtered water in the intake pipe 110.
  • the length of the collecting pipe 110 may be shortened by the length of the intake pipe 210 in the resistance inside the collection pipe, and correspondingly, the water collecting capacity of the collection pipe 110 is equivalent to that.
  • the flow rate in this section is the largest of the entire collection pipe 110, because the flow rate is faster the effect can be said to be greater.
  • the water collection pipe 110 of the portion of the intake pipe 210 is installed, since only the filtered water introduced from the intake pipe 210 is installed, it does not need to have a large effective area can greatly reduce the cost of installing the water collection pipe .
  • the concentration near the outlet of the collecting pipe 110 is greater because the installation density of the collecting pipe 110 is greater.
  • the water inlet pipe 210 is inserted into the outlet portion of the water collecting pipe 110 so that the location where the concentrated filtration occurs in the water collecting pipe 110 is not appropriate toward the water intake source. The effect is to move the position by a distance.
  • Figure 17 is a view showing the distribution of the head and the inflow rate of the filtered water when the collection pipe 120 and the intake pipe 220 is multi-diameter.
  • the filtered water smoothly flows even in this portion is suitable for large-capacity filtration system.
  • the multi-diameter diameter of the water intake pipe 220 is gradually reduced toward the intake source (s) toward the intake source (s) in the space between the intake pipe 220 and the collection pipe 120 (water intake source 220) Since the filtered water flows, the cross-sectional area through which the filtered water flows gradually increases, so that the flow rate does not increase significantly even though the axial flow rate gradually increases. Therefore, the filtered water may flow evenly over the entire collection pipe 120 of the portion of the intake pipe 220 is installed.
  • the flow rate is faster at the tip of the water intake pipe 220, so the head distribution of the water collection pipe 120 is bent sharply at the tip of the water intake pipe 220 (See dashed line in FIG. 17). Due to this, the concentrated inflow of the filtered water is alleviated than without the intake pipe 220, but still occurs and the efficiency of the entire collection pipe 120 is reduced.
  • the inlet 221 is formed so that only the front end is used as the intake pipe 220, the large flow rate and the resulting severe pressure drop due to this is limited to the tip of the intake pipe 220 is the minimum pressure point.
  • the inlet 221 is formed and opened at the tip of the intake pipe 220, as well as forming a plurality of inlet holes 222 in a predetermined section from the tip to increase the inlet area to the minimum pressure point Should reduce the flow rate.
  • the inlet hole 222 is formed in the intake pipe 220, the head distribution of the collection pipe 120 and the inflow rate distribution of the filtered water are sharply formed at the tip of the intake pipe 220 as shown in FIG. 17. It is not (shown by a dotted line) but has a soft shape, and the efficiency of the collection pipe 120 is improved.
  • the filtered water intake system As described above, according to the filtered water intake system according to the present invention, while the output flow rate is maintained, the effect of shortening the length of the collection pipes 110 and 120 by the length of the intake pipes 210 and 220 in the resistance inside the collection pipe is generated. Therefore, the maximum axial flow rate and the flow rate in the collection pipe (110, 120) is reduced to reduce the concentrated inflow by that much. Therefore, the filtration layer (F) is more evenly used to improve the filtration water quality, and the installation cost is reduced.

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Abstract

본 발명에 따르면, 취수원의 하부에 배치된 여과층을 통과한 여과수를 집수하기 위하여 적어도 일부가 여과층의 하부에 매설되도록 취수원 쪽으로 연장 설치되고, 여과된 여과수가 유입되는 복수개의 유입홀이 형성된 하나 또는 복수개의 집수관; 이러한 집수관 내에 삽입되어 집수관에 집수된 여과수가 유입되는 유입구가 선단에 형성된 하나 또는 복수개의 취수관; 및 이러한 취수관에 유입된 여과수를 모아 외부로 이송하는 송수유닛을 포함하는 여과수 취수시스템이 제공된다. 위와 같은 본 발명의 여과수 취수시스템에 의하면, 집수관 내에 통수기능만을 담당하는 취수관을 설치하기 때문에 집수관의 길이가 취수관의 길이만큼 짧아지는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 통수능이 그만큼 작아져도 되는 장점을 가지고, 집수관의 설치비용도 크게 줄어들게 된다. 특히 다직경의 집수관 및/또는 취수관을 이용하는 경우, 여과수의 취수효율이 더욱 향상되는 반면에, 그 설치비용은 크게 감소한다.

Description

여과수 취수시스템
본 발명은 여과수 취수시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하천수, 호소수 및 해수 등과 같은 취수원으로부터 오염이 제거된 여과수를 모은 후, 집수된 여과수를 효율적으로 취수할 수 있는 여과수 취수시스템에 관한 것이다.
다소 오염된 하천수로부터 양질의 물을 취수하는 방법으로서, 종래 하상여과 시스템의 일례를 나타낸 수직단면도가 도 1에 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 종래 하상여과 시스템(10)은, 하상의 하부에 설치되어 대수층(F1)을 통해 자연 여과된 하천수를 끌어들이는 하나 이상의 집수관(12)과, 이러한 집수관(12)에 연결되어 여과수를 저장하는 집수정(11)을 포함한다. 이와 같은 하상여과 시스템(10)에 의하면, 여과수의 산출량도 많고, 대수층(F1)에서의 체류시간이 짧아 철이나 망간 등의 용출량도 적어 수질이 양호하다는 장점을 갖는다.
한편, 원자력 발전소의 냉각수나 액화천연가스의 기화 또는 담수화 플랜트에서 사용가능한 수준의 청정도를 갖춘 해수를 대량으로 얻기 위해 바다의 모래층이나 파쇄된 암반층을 여과층으로 활용하는 종래 해수취수 시스템의 일례가 도 2에 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 종래 해수취수 시스템(20)은, 해안에 인접한 곳에 해수면 이하 일정 깊이까지 파내려간 집수정(21)을 만들고, 집수관(22)을 통해 해저의 모래층(F2)이나 파쇄된 암반층(F3)에 침수되어 해양 불순물이 상당부분 제거된 해수를 집수하며, 집수관(22)과 연결된 송수관(23)을 통해 여과된 해수를 집수하도록 구성되어 있다.
그런데 상기한 바와 같은 종래 하상여과 시스템(10) 및 해수취수 시스템(20)의 각 집수관(12,22)에서는, 대용량의 여과수를 취수하는 경우 출구부근에서 여과수 유입율이 매우 커지게 되어, 여과층(F1,F2,F3)을 골고루 이용하지 못하는 한계를 가진다. 도 3에는 도 1 및 도 2에 적용된 집수관(12,22)의 수두 분포와 여과수의 유입율 분포를 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 3을 참조하여 자세히 설명하면, 집수관(12,22)에서의 수두가 출구 쪽으로 갈수록 점차 심하게 감소하게 되는 데, 이는 집수관(12,22) 내부의 축 방향 흐름에 의한 마찰에 기인한다. 부연하면, 난류에서의 마찰 손실의 수두는 속도의 제곱에 비례하므로 여과수의 지속적인 유입에 의해 축 방향의 유량이 점차 증가하는 출구 쪽으로 갈수록 수두가 급격히 감소하여 수두 분포 곡선이 왜곡되게 된다(Kim, S.H., Ahn, K.H., Ray, C., "Distribution of discharge intensity along small-diameter collector well laterals in a model riverbed filtration," Journal of Irrigation and Drainage Engineering-ASCE, 134(4), pp. 493-500,2008). 한편, Darcy의 법칙에 의하면 집수관(12,22)에서의 여과수 유입율은 집수관(12,22)에서의 수두와 하천 또는 바다와 같은 취수원의 수위와의 차이에 비례하기 때문에, 집수관(12,22)에서의 수두 분포에 대응하여 출구 쪽으로 갈수록 여과수 유입율이 급격히 증가한다. 따라서 이 경우에는 집수관(12,22)의 전체 길이에 걸쳐서 여과수가 같은 유입율로 골고루 유입하지 않고, 출구 부근에서는 큰 유입율로 유입하는데 반해, 출구에서 먼 지점의 집수관(12,22)에서는 여과수가 거의 유입되지 않게 되는 부작용이 발생한다. 이러한 부작용에 더하여, 특히 집수정(11,21)에서 방사형으로 집수관을 다수 설치하는 경우와 같이, 집수관의 설치 밀도가 높은 집수정 부근에서는 집중여과가 심화되어 여과수의 수질에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 여과수의 수수기능뿐만 아니라 통수기능을 강화하여 여과수의 취수효율을 향상시키면서도, 집수관의 대직경화를 지양하여 시공비를 절감할 수 있는 여과수의 취수시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 취수원의 하부에 배치된 여과층을 통과한 여과수를 집수하기 위하여 적어도 일부가 상기 여과층의 하부에 매설되도록 상기 취수원 쪽으로 연장 설치되고, 여과된 여과수가 유입되는 복수개의 유입홀이 형성된 하나 또는 복수개의 집수관; 상기 집수관 내에 삽입되어 상기 집수관에 집수된 여과수가 유입되는 유입구가 선단에 형성된 하나 또는 복수개의 취수관; 및 상기 취수관에 유입된 여과수를 모아 외부로 이송하는 송수유닛을 포함하는 여과수 취수시스템이 제공된다.
상기 집수관 및 취수관은 각각 균일한 직경의 단직경을 가질 수 있다. 여기서 상기 취수관은 일단부가 상기 집수관의 출구 부분에 위치하는 것이 바람직하다.
보다 바람직한 대안으로서, 상기 집수관이 상기 취수원 쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 다직경을 가질 수 있다. 여기서 상기 집수관은, 그 직경이 단계적으로 변하고, 직경이 변하는 부분이 점진적으로 변하는 것이 바람직하다. 또한 상기 취수관은 균일한 직경의 단직경을 가질 수 있다. 또한 상기 취수관은 적어도 일부가 상기 집수관의 가장 큰 직경 부분에 위치할 수 있다.
한편, 상기 취수관은 상기 취수원 쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 다직경을 가질 수 있다. 여기서 상기 취수관은, 그 직경이 단계적으로 변하고, 직경이 변하는 부분이 점진적으로 변하는 것이 바람직하다. 또한 상기 집수관은 균일한 직경의 단직경을 가질 수 있다.
또 다른 바람직한 대안으로서 상기 집수관 및 취수관은 상기 취수원 쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 다직경을 가질 수 있다. 여기서 상기 집수관 및 취수관은, 각각 그 직경이 단계적으로 변하고, 직경이 변하는 부분이 점진적으로 변하는 것이 바람직하다. 또한 상기 취수관은 적어도 일부가 상기 집수관의 가장 큰 직경 부분에 위치할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에서, 상기 집수관은 상기 취수원 쪽으로 갈수록 개공율이 커지는 것이 바람직하다.
상기 취수관은 여과수가 유입될 수 있는 복수개의 유입공이 형성될 수 있다. 여기서 상기 유입공은 상기 유입구와 인접하는 주변에 형성될 수 있고, 더하여 상기 취수관의 출구 부분과 인접하는 주변에 더 형성될 수 있다. 대안적으로는, 상기 유입공이 상기 취수관의 외주부 주변에 고르게 분포하도록 형성될 수도 있다. 한편, 상기 유입공은 원형, 장공 및 슬롯(Slot) 중 선택된 하나 또는 이들의 선택적 조합의 형상일 수 있다.
상기 송수유닛은, 상기 취수관과 연결되어 유입된 여과수를 외부로 이송하는 하나 또는 복수개의 송수관과, 상기 송수관에 유입된 여과수를 외부로 이송하기 위한 송수 압력을 제공하는 하나 또는 복수개의 송수펌프를 포함할 수 있다. 여기서 상기 송수유닛은, 상기 취수관의 단부에 위치하여 상기 취수관에서 배출되는 여과수의 유량을 제어하는 유량제어밸브를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 송수유닛은 유량제어밸브를 포함하는 대신에, 상기 송수펌프가 일정 수량의 여과수를 공급하는 정량펌프일 수도 있다.
대안적으로, 상기 송수유닛은, 상기 취수관과 연결되고 상기 취수관에 유입된 여과수가 합류하는 하나 또는 복수개의 합류관과, 상기 합류관과 연결되고 기 합류관에서 합류된 여과수를 외부로 이송하는 하나 또는 복수개의 송수관과, 상기 합류관과 송수관을 연결하는 하나 또는 복수개의 연결관과, 상기 송수관에 유입된 여과수를 외부로 이송하기 위한 송수 압력을 제공하는 하나 또는 복수개의 송수펌프를 포함할 수 있다. 여기서 상기 송수유닛은, 상기 연결관 내에 설치되어 여과수의 유량을 제어하는 유량제어밸브를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 송수유닛은 유량제어밸브를 포함하는 대신에, 상기 송수펌프가 일정 수량의 여과수를 공급하는 정량펌프일 수도 있다.
상기 취수원은 하천수 또는 호소수이며, 상기 여과층은 대수층일 수 있다. 선택적으로, 상기 취수원은 해수이며, 상기 여과층은 모래층 및/또는 파쇄된 암반층일 수도 있다.
본 발명에 따른 여과수 취수시스템에 의하면, 집수관 내에 취수관을 설치하여 집수관이 가지는 두 가지 기능, 즉 수수기능과 통수기능 중 통수 기능을 담당하도록 한다. 이로 인해 취수관이 설치된 구간에서는 취수관에서의 유속이 증가하더라도 집수관의 여과수 유입율에 영향을 주지 않는다. 따라서 산출유량은 그대로 유지되면서도 집수관 내부의 저항측면에서는 집수관의 길이가 취수관의 길이만큼 짧아지는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 집수관의 통수능이 그만큼 작아져도 되는 장점을 가지게 된다. 특히, 취수관이 설치되는 집수관의 구간은 출구 부근이어서 여과수의 유량이 전체 집수관 중에서 가장 크고 유속도 빠르기 때문에 그 효과는 더욱 크다고 할 수 있다.
또한 취수관이 설치된 부위의 집수관은, 그 부위에서 유입된 여과수만을 송수하면 되므로 유효 단면적이 클 필요가 없기 때문에 집수관 설치비용이 크게 줄어들게 된다. 특히 다직경의 집수관 및/또는 취수관을 이용하는 경우, 여과수의 취수효율이 더욱 향상되는 반면에, 최대직경을 줄일 수 있기 때문에 설치비용을 크게 감소할 수 있다.
도 1은 종래 하상여과 시스템의 일례를 나타낸 수직단면도,
도 2는 종래 해수취수 시스템의 일례를 나타낸 수직단면도,
도 3은 도 1 및 도 2에 적용된 집수관의 수두 분포와 여과수의 유입율 분포를 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 여과수 취수시스템으로서 하상여과와 해수취수에 각각 적용된 예를 나타낸 수직단면도,
도 6 및 도 7은 도 4 및 도 5에 나타낸 집수관 및 취수관의 일 실시예를 도시한 부분단면 사시도 및 단면도,
도 8 및 도 9는 도 4 및 도 5에 나타낸 집수관 및 취수관의 다른 실시예를 도시한 부분단면 사시도 및 단면도,
도 10 및 도 11은 도 4 및 도 5에 나타낸 집수관 및 취수관의 또 다른 실시예를 각각 도시한 부분단면 사시도,
도 12 및 도 13은 도 4 및 도 5에 나타낸 취수관에 형성된 유입공의 실시예들을 각각 도시한 사시도,
도 14는 도 4 및 도 5의 여과수 취수시스템에 적용된 송수유닛의 일 실시예를 설명하기 위한 평면도,
도 15는 도 4 및 도 5의 여과수 취수시스템에 적용된 송수유닛의 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도,
도 16은 도 6 및 도 7에 나타낸 집수관 및 취수관이 적용된 경우 집수관 의 수두 분포와 여과수의 유입율 분포를 나타낸 도면,
도 17은 도 8 및 도 9에 나타낸 집수관 및 취수관이 적용된 경우 집수관의 수두 분포와 여과수의 유입율 분포를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 여과수 취수시스템으로서 하상여과와 해수취수에 각각 적용된 예를 나타낸 수직단면도, 도 6 및 도 7은 도 4 및 도 5에 나타낸 집수관 및 취수관의 일 실시예를 도시한 부분단면 사시도 및 단면도, 도 8 및 도 9는 도 4 및 도 5에 나타낸 집수관 및 취수관의 다른 실시예를 도시한 부분단면 사시도 및 단면도, 도 10 및 도 11은 도 4 및 도 5에 나타낸 집수관 및 취수관의 또 다른 실시예를 각각 도시한 부분단면 사시도, 도 12 및 도 13은 도 4 및 도 5에 나타낸 취수관에 형성된 유입공의 실시예들을 각각 도시한 사시도이다. 여기서 동일한 참조부호는 동일한 구성 및 효과를 갖는 동일부재를 나타낸다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 여과수 취수시스템은, 하나 또는 복수개의 집수관(110,120)과, 하나 또는 복수개의 취수관(210,220)과, 송수유닛(310,320)을 포함한다.
상기 집수관(110,120)은, 취수원(S)의 하부에 배치된 여과층(F)을 통과한 여과수를 집수하기 위한 것으로서, 적어도 일부가 여과층(F)의 하부에 매설된다. 이를 위해 상기 집수관(110,120)은 취수원(S) 쪽으로 연장 설치되고, 여과된 여과수가 유입되는 복수개의 유입홀(111,121)이 형성되어 있다. 여기서 상기 집수관(110,120)은 상기 취수원(S) 쪽으로 갈수록 개공율이 커지도록 상기 유입홀(111,121)을 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 집수관(110,120)의 개공율이 일정하면, 여과수가 출구 쪽으로 갈수록 편중되게 유입되어 출구 쪽의 집수관(110,120)에 큰 유입율이 발생할 수 있기 때문이다.
상기 취수원(S)으로는 하천수 또는 호소수일 수 있으며, 이 경우 상기 여과층(F)은 대수층이 된다. 또한 상기 취수원(S)은 해수일 수 있으며, 이 경우에는 상기 여과층(F)이 모래층 및/또는 파쇄된 암반층일 수 있다.
상기 집수관(110)은, 도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이 균일한 직경의 단직경을 가질 수 있다. 한편 대안으로서, 도 8 및 도 9와 같이 상기 집수관(120)이 취수원(S) 쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 다직경을 가질 수 있다. 이러한 다직경의 집수관(120)은 출구 쪽으로 갈수록 직경이 커지기 때문에 여과수의 유입에 따라 유량은 증가하면서도 집수관(120) 내부에서의 축 방향 유속은 증가하지 않으므로 집수관 내부의 압력이 크게 감소하지 않아 여과층(F)을 골고루 이용하여 양질의 여과수를 대량으로 얻을 수 있다. 여기서 다직경을 가지는 상기 집수관(120)은, 그 직경이 단계적으로 변하고, 직경이 변하는 부분(122)이 점진적으로 변하는 점확관일 수 있다. 또한 상기 집수관(110,120)의 직경, 길이, 유입구와 유입공의 위치 등은 여과층(F)의 투수계수, 여과층(F)의 두께, 취수원(S)의 수심, 소요 산출유량 등 여러 요소에 의해 결정된다.
상기 집수관(110,120)에 집수된 여과수를 취수하기 위하여 본 발명의 여과수 취수시스템은, 상기 집수관(110,120) 내에 삽입되는 하나 또는 복수개의 취수관(210,220)을 구비한다. 그리고 상기 취수관(210,220)의 선단, 즉 입구단에는 상기 집수관(110,120)에 집수된 여과수가 유입되는 유입구(211,221)가 형성되어 있다. 이러한 취수관(210,220)의 직경, 길이, 유입구와 유입공의 위치 등은 여과층(F)의 투수계수, 여과층(F) 두께, 취수원(S)의 수심, 집수관의 길이와 직경, 소요 산출유량에 대응하기 위한 통과유량의 필요 단면적 등의 여러 요소에 의해 결정된다. 한편, 상기 취수관(210,220)은 집수관(110,120)의 중심 부위에 위치하는 것이 바람직하며, 첨부 도면에는 도시하지 않았지만 이를 위해 상기 취수관(210,220)과 집수관(110,120)의 사이를 일정한 거리로 이격시키기 위한 지지대(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 집수관(120)이 다직경인 경우, 상기 취수관(220)의 길이는 다직경 집수관(120)의 최대 직경부와 같게 하는 것이 적당하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 취수관(220)의 선단이 상기 집수관(120)의 직경이 변하는 부분은 물론, 두 번째로 큰 직경부 이상까지 연장될 수도 있다. 부연하면, 상기 취수관(210,220)을 집수관(110,120)내에 삽입하는 깊이는 여과층(F)의 투수계수, 목표산출유량, 여과층(F)의 두께, 집수관의 길이와 직경, 취수원(S)의 깊이 및 수질 등에 의해 결정된다.
또한 상기 취수관(210,220)에는 여과수가 유입될 수 있는 복수개의 유입공(213,223)이 형성된 것이 바람직하다. 상기 유입공(213. 223)은 원형, 장공 및 슬롯(Slot) 중 선택된 하나 또는 이들의 선택적 조합의 형상을 가질 수 있다. 또한, 이러한 유입공(213,223)은, 도 4 내지 도 11에 도시된 바와 같이 상기 유입구(211,221)와 인접하는 주변에 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것이다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 유입공(213,223)은 상기 취수관(210,220)의 출구 쪽에 더 형성될 수도 있으며, 도 13에 도시된 바와 같이 취수관(210,220)의 외주부에 고르게 분포하도록 형성될 수도 있다.
상기 취수관(210)은, 도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이 균일한 직경의 단직경을 가질 수 있으나, 대안적으로 도 8 및 도 9에 도시된 취수관(220)과 같이 취수원(S) 쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 다직경을 가질 수 있다. 여기서 다직경을 가지는 상기 취수관(220)은, 그 직경이 단계적으로 변하고, 직경이 변하는 부분(222)이 점진적으로 변하는 점확관일 수 있다.
한편, 지금까지는 단직경을 갖는 집수관(110)과 취수관(210)의 조합 및 다직경을 갖는 집수관(120)과 취수관(220)의 조합에 대해서만 서술하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 다음과 같은 조합도 가능하다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 다직경을 갖는 집수관(120)과 단직경을 갖는 취수관(210)의 조합이 가능하다. 또한, 도 11과 같이 단직경을 갖는 집수관(110)과 다직경을 갖는 취수관(220)의 조합도 가능하다.
위와 같은 집수관(110,120)과 취수관(210,220)의 조합에서, 상기 취수관(210,220)은 집수관(110,120)의 출구 부분에 위치하는 것이 바람직하다. 만약 상기 집수관(120)이 다직경을 갖는 경우, 상기 취수관(210,220)의 적어도 일부가 상기 집수관(120)의 가장 큰 직경 부분(120a)에 위치하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에서, 상기 취수관(210,220)에 유입된 여과수는 송수유닛(310,320)에 의해 외부로 이송된다. 도 14는 도 4 및 도 5의 여과수 취수시스템에서 송수유닛의 일 실시예를 설명하기 위한 평면도이고, 도 15는 도 4 및 도 5의 여과수 취수시스템에서 송수유닛의 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의한 상기 송수유닛(310)은 하나 또는 복수개의 송수관(312)과, 하나 또는 복수개의 송수펌프(314)를 포함할 수 있다.
상기 송수관(312)은 취수관(210,220)과 연결되어 유입된 여과수를 외부로 이송한다. 이를 위해 상기 송수펌프(314)는 송수 압력을 제공한다. 여기서 상기 취수관(210,220)의 단부에는 유량제어밸브(315)를 설치하여 상기 취수관(210,220)에서 배출되는 여과수의 유량을 제어할 수 있다. 다만, 이러한 유량제어밸브(315) 대신에 상기 송수펌프(314)로서 일정 수량의 여과수를 공급하는 정량펌프를 사용할 수도 있다. 한편 상기 송수펌프(314)는 송수관(312)에 설치된 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 필요로 하는 송수 압력을 제공할 수 있다면, 그 설치 위치 및 개수에 제한이 없다.
상기 송수유닛(320)의 다른 실시예에 따르면, 도 15에 도시된 바와 같이 하나 또는 복수개의 합류관(321)과, 하나 또는 복수개의 송수관(322)과, 하나 또는 복수개의 연결관(323)과, 하나 또는 복수개의 송수펌프(324)를 포함할 수 있다.
상기 합류관(321)은 취수관(210,220)과 연결되어, 상기 취수관(210,220)에 유입된 여과수가 합류한다. 상기 송수관(322)은 합류관(321)과 연결되어, 상기 합류관(321)에서 합류된 여과수를 외부로 이송한다. 그리고 상기 연결관(323)은 합류관(321)과 송수관(322)을 연결시킨다. 상기 송수펌프(324)는 송수관(322)에 유입된 여과수를 외부로 이송하기 위한 송수 압력을 제공한다. 여기서 상기 연결관(323) 내에 유량제어밸브(325)를 설치하여 상기 취수관(210,220)에서 배출되는 여과수의 유량을 제어할 수 있다. 다만, 이러한 유량제어밸브(325) 대신에 상기 송수펌프(324)로서 일정 수량의 여과수를 공급하는 정량펌프를 사용할 수도 있다. 한편 여기서도 상기 송수펌프(324)는 송수관(322)에 설치된 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 필요로 하는 송수 압력을 제공할 수 있다면, 그 설치 위치 및 개수에 제한이 없다.
한편, 도 14 및 도 15에서는 집수관(110) 및 취수관(210)이 직경이 균일한 단직경으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 예시적으로 도시한 것으로서, 집수관(120)과 취수관(220)이 다직경인 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 주지의 사실이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 여과수 취수장치의 작용 및 효과를 설명하도록 한다.
도 16은 집수관 내부에 취수관을 삽입한 경우로서, 상기 집수관(110)과 취수관(210)이 단직경인 경우의 수두 분포와 여과수의 유입율 분포를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 여과수 취수장치를 설명하기에 앞서, 통상적인 종래의 집수관에서는 출구 쪽으로 갈수록 유량이 증가하고 이로 인해 유속이 증가하여 압력이 감소함으로써 여과수 유입율이 급격히 증가하게 되며, 이 때문에 집수관의 전체 길이에 걸쳐서 여과수가 같은 유입율로 골고루 유입하지 않고 출구부근에서는 큰 유입율로 유입하는데 비해 출구에서 먼 지점의 집수관에서는 여과수가 거의 유입되지 않게 되는 부작용이 발생한다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에서는, 상기 집수관(110)의 내부에 통수 기능만을 담당하는 취수관을 삽입한다. 여기서 집수관(110)에 삽입된 취수관(210)을 통한 배수를 위해 송수펌프(314,324)의 동력을 증가시켜 취수관(210)에 유입된 여과수의 유속을 빠르게 하여도 취수관(210) 내부에서의 여과수 흐름은, 취수관(210)의 외부에 위치한 집수관(110)에서의 흐름과는 차단되어 있다. 이 때문에 취수관(210)이 설치된 구간에서는 취수관에서의 빠른 유속이 집수관(110)의 여과수 유입율에 영향을 주지는 않는다. 따라서 산출유량은 그대로 유지되면서도 집수관 내부의 저항에 있어서는 집수관(110)의 길이가 취수관(210)의 길이만큼 짧아지는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 대응하여 집수관(110)의 통수능이 그만큼 작아져도 되는 효과가 발생한다. 특히 취수관(210)이 설치되지 않는 경우, 이 구간에서의 유량이 전체 집수관(110) 중에서 가장 크고 유속도 빠르기 때문에 그 효과는 더욱 크다고 할 수 있다.
또한 상기 취수관(210)이 설치된 부위의 집수관(110)은, 취수관(210)이 설치된 부위에서 유입된 여과수만을 송수하면 되므로 유효단면적이 클 필요가 없어서 집수관 설치비용을 크게 줄일 수 있다.
더욱이 다수의 집수관(110)을 방사형으로 배치하는 하는 경우와 같이, 집수관(110)의 출구부근은 집수관(110)의 설치밀도가 크므로 집중여과가 심화되는 현상이 발생한다. 이를 해소하는 방안으로서, 도 16에 도시된 바와 같이 집수관(110)의 출구 부분에 취수관(210)을 삽입하여 집수관(110)에서 집중여과가 발생하는 위치를 출구부가 아닌, 취수원 쪽으로 적당한 거리만큼 그 위치를 옮겨줄 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 17은 상기 집수관(120)과 취수관(220)이 다직경인 경우의 수두 분포와 여과수의 유입율 분포를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 상기 집수관(120)이 다직경인 경우, 출구에서 멀리 떨어진 부분에서의 축방향 유량은 크지 않기 때문에 이 부위에서는 그 직경이 작아도 여과수가 원활하게 유입되어 대용량 여과시스템에 적합하다. 그리고 상기 취수관(220)도 취수원(s) 쪽으로 갈수록 직경이 단계적으로 작아지는 다직경을 사용하면 취수관(220)과 집수관(120) 사이의 공간에서 취수관(220)의 선단 쪽(취수원 쪽)으로 여과수가 흐르므로, 이러한 흐름을 따라 갈수록 여과수가 흐르는 단면적이 점차 커져서 축 방향 유량이 점차 증가함에도 불구하고 그 유속은 크게 증가하지 않게 된다. 따라서 취수관(220)이 설치된 부분의 집수관(120) 전체에 걸쳐 골고루 여과수가 유입될 수 있다.
다만, 단계적으로 직경이 작아지는 취수관(220)을 사용하더라도, 취수관(220)의 선단에서는 유속이 빨라지므로 집수관(120)의 수두분포는 취수관(220)의 선단 부분에서 첨예하게 굽어진다(도 17의 점선 참조). 이로 인하여 여과수의 집중유입이 취수관(220)이 없는 경우보다는 완화되지만, 그래도 여전히 발생하고 집수관(120) 전체의 효율은 감소한다. 특히 선단만 개구되게 유입구(221)가 형성된 취수관(220)으로 사용하면, 부분적으로 발생하는 큰 유속과 이로 인한 심한 압력강하가 최소압력지점인 취수관(220)의 선단으로 제한되기 때문이다.
위와 같은 문제를 해소하기 위해서는 취수관(220)의 선단에 유입구(221)가 형성되어 열려 있을 뿐 아니라, 선단으로부터 일정한 구간에 다수의 유입공(222)을 형성하여 유입면적을 증가시킴으로써 최소압력지점의 유속을 감소시켜야 한다. 이와 같이 취수관(220)에 유입공(222)을 형성한 경우, 도 17에 도시된 바와 같이 집수관(120)의 수두분포와 여과수의 유입율 분포가 취수관(220)의 선단에 첨예하게 형성(점선으로 표시)되지 않고, 부드러운 형상을 띠어 집수관(120)의 효율이 향상된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 여과수 취수시스템에 의하면, 산출유량은 그대로 유지되면서도 집수관 내부의 저항에 있어서는 취수관(210,220)의 길이만큼 집수관(110,120)의 길이가 짧아지는 효과가 발생하므로, 집수관(110,120)에서의 축 방향 최대유량 및 유속이 감소하여 집중유입이 그 만큼 완화된다. 따라서 여과층(F)을 보다 골고루 사용하게 되어 여과수질이 좋아지며, 설치비용은 감소하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (27)

  1. 취수원의 하부에 배치된 여과층을 통과한 여과수를 집수하기 위하여 적어도 일부가 상기 여과층의 하부에 매설되도록 상기 취수원 쪽으로 연장 설치되고, 여과된 여과수가 유입되는 복수개의 유입홀이 형성된 하나 또는 복수개의 집수관;
    상기 집수관 내에 삽입되어 상기 집수관에 집수된 여과수가 유입되는 유입구가 선단에 형성된 하나 또는 복수개의 취수관; 및
    상기 취수관에 유입된 여과수를 모아 외부로 이송하는 송수유닛을 포함하는 여과수 취수시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 집수관 및 취수관은 각각 균일한 직경의 단직경을 가지는 여과수 취수시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 취수관은 일단부가 상기 집수관의 출구 부분에 위치하는 여과수 취수시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 집수관은 상기 취수원 쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 다직경을 가지는 여과수 취수시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 집수관은, 그 직경이 단계적으로 변하고, 직경이 변하는 부분이 점진적으로 변하는 여과수 취수시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 취수관은 균일한 직경의 단직경을 가지는 여과수 취수시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 취수관은 적어도 일부가 상기 집수관의 가장 큰 직경 부분에 위치하는 여과수 취수시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 취수관은 상기 취수원 쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 다직경을 가지는 여과수 취수시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 취수관은, 그 직경이 단계적으로 변하고, 직경이 변하는 부분이 점진적으로 변하는 여과수 취수시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 집수관은 균일한 직경의 단직경을 가지는 여과수 취수시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 집수관 및 취수관은 상기 취수원 쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 다직경을 가지는 여과수 취수시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 집수관 및 취수관은, 각각 그 직경이 단계적으로 변하고, 직경이 변하는 부분이 점진적으로 변하는 여과수 취수시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 취수관은 적어도 일부가 상기 집수관의 가장 큰 직경 부분에 위치하는 여과수 취수시스템.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집수관은 상기 취수원 쪽으로 갈수록 개공율이 커지는 여과수 취수시스템.
  15. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취수관은 여과수과 유입될 수 있는 복수개의 유입공이 형성된 여과수 취수시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 유입공은 상기 유입구와 인접하는 주변에 형성된 여과수 취수시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 유입공은 상기 취수관의 출구 부분과 인접하는 주변에 더 형성된 여과수 취수시스템.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 유입공은 상기 취수관의 외주부 주변에 고르게 분포하도록 형성된 여과수 취수시스템.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 유입공은 원형, 장공 및 슬롯(Slot) 중 선택된 하나 또는 이들의 선택적 조합의 형상인 여과수 취수시스템.
  20. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송수유닛은,
    상기 취수관과 연결되어 유입된 여과수를 외부로 이송하는 하나 또는 복수개의 송수관과,
    상기 송수관에 유입된 여과수를 외부로 이송하기 위한 송수 압력을 제공하는 하나 또는 복수개의 송수펌프를 포함하는 여과수 취수시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 송수유닛은,
    상기 취수관의 단부에 위치하여 상기 취수관에서 배출되는 여과수의 유량을 제어하는 유량제어밸브를 더 포함하는 여과수 취수시스템.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 송수펌프는 일정 수량의 여과수를 공급하는 정량펌프인 여과수 취수시스템.
  23. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송수유닛은,
    상기 취수관과 연결되고, 상기 취수관에 유입된 여과수가 합류하는 하나 또는 복수개의 합류관과,
    상기 합류관과 연결되고, 상기 합류관에서 합류된 여과수를 외부로 이송하는 하나 또는 복수개의 송수관과,
    상기 합류관과 송수관을 연결하는 하나 또는 복수개의 연결관과,
    상기 송수관에 유입된 여과수를 외부로 이송하기 위한 송수 압력을 제공하는 하나 또는 복수개의 송수펌프를 포함하는 여과수 취수시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 송수유닛은,
    상기 연결관 내에 설치되어 여과수의 유량을 제어하는 유량제어밸브를 더 포함하는 여과수 취수시스템.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 송수펌프는 일정 수량의 여과수를 공급하는 정량펌프인 여과수 취수시스템.
  26. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취수원은 하천수 또는 호소수이며,
    상기 여과층은 대수층인 여과수 취수시스템.
  27. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취수원은 해수이며,
    상기 여과층은 모래층 및/또는 파쇄된 암반층인 여과수 취수시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105735407A (zh) * 2016-02-03 2016-07-06 石河子大学 从地表水源取水的方法及其防堵塞取水头部和所构成的取水系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101303822B1 (ko) * 2011-08-19 2013-09-04 동부건설 주식회사 해수취수용 파이프 조립체
KR101540944B1 (ko) * 2014-12-09 2015-07-31 이텍산업 주식회사 균일농도의 염수를 배출하는 염수 저장시스템
KR101683462B1 (ko) * 2015-09-01 2016-12-07 주식회사 동원사이폰기술 사통 복통 대체용 다수의 취수구를 이용한 취수시스템
CN107119749A (zh) * 2017-04-28 2017-09-01 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 一种水库生态取水的方法及装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3648666B2 (ja) * 1997-09-25 2005-05-18 清水建設株式会社 取水トンネル
KR101017326B1 (ko) * 2009-02-20 2011-02-28 영남대학교 산학협력단 하저터널과 수평집수관을 이용한 터널식 하상여과 시스템
KR100926482B1 (ko) * 2009-05-26 2009-11-12 영남대학교 산학협력단 다직경 집수관을 이용한 하상여과방법
KR100953397B1 (ko) * 2009-07-09 2010-04-20 (주)휠탑 하상여과공법 집수시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105735407A (zh) * 2016-02-03 2016-07-06 石河子大学 从地表水源取水的方法及其防堵塞取水头部和所构成的取水系统

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