KR100459671B1

KR100459671B1 - 펌프 일체형 교반 폭기장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100459671B1
Application number: KR10-2002-0041783A
Authority: KR
Inventors: 김종동; 심재용; 노현철; 정경태; 성창경; 신정임
Original assignee: 제이에이건설주식회사
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-12-03
Also published as: KR20040007127A

Abstract

본 발명은 오,폐수의 유기물 및 영양소(질소, 인) 제거공정에서 반응조에 산소를 공급하기 위한 폭기기능과 혐기반응 효율을 높이기 위해 필요한 교반기능은 물론 폐수를 펌핑할 수 있는 기능(반응조로의 액이송 기능)까지 동시에 갖춤으로서 효율적이고 경제적으로 폭기, 교반, 액을 이송하며, 어떠한 형태의 반응조에도 직렬/병렬로 다양하게 설치가 가능하므로 비폭기지역등의 문제를 최소화하여 폭기효율도 높일 수 있는 펌프 일체형 교반 폭기장치로;

회전속도가 기 설정된 정보에 의해 가변적으로 구동하게 되는 수중모터와,

상기 수중모터 일측에 공기통공과 액통공을 대칭으로 형성하면서 회전축을 중심에 두고 장착된 플렌지중공관부과,

상기 플렌지중공관부내의 회전축에 공기와 액의 이송을 가능하게 조립된 이송임펠러와,

상기 이송임펠러로부터 일정 간격으로 이격된 위치인 수중모터의 회전축에 교반을 위해 장착된 교반임펠러와,

상기 플렌지중공관부의 공기통공에 연통되게 연결되면서 수중모터의 외주면에 축방향으로 설치된 공기유입관과,

상기 플렌지중공관부의 액통공에 연통되게 연결되면서 수중모터의 외주면에 축방향으로 공기유입관의 타측에 병렬로 설치되는 액유입관과,

상기 공기 유입관의 일측에 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 공기의 공급량을 제어하게 설치된 공기제어밸브와,

상기 액유입관의 일측에 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 액의 공급량을 제어하게 설치된 액제어밸브와,

상기 수중모터와, 공기제어밸브, 액제어밸브를 기 설정된 정보에 의해 인가되는 전기적인 신호에 의해 자동모드 또는 수동모드로 제어하게 연결 설치되는 제어장치를 포함하여 이루어지는 펌프 일체형 교반 폭기장치를 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

펌프 일체형 교반 폭기장치 및 그 제어방법 {A MIXING-AERATOR INTEGRATED WITH PUMP AND THE CONTROLLING ME THOD THERE OF}

본 발명은 펌프 일체형 교반 폭기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오,페수의 유기물 및 영양소(질소, 인) 제거공정에서 반응조에 산소를 공급하기 위한 폭기기능과 혐기반응 효율을 높이기 위해 필요한 교반기능은 물론 폐수를 펌핑할 수 있는 기능(반응조로의 액이송 기능)까지 동시에 제공하면서 기존의 액이송펌프의 삭제와 더블어 폭기설비를 줄일 수 있음과 아울러 어떠한 반응조에도 직렬/병렬로 다양하게 설치가 가능하여 비폭기지역을 최소화하여 효율적이고 경제적으로 폭기, 교반, 액을 이송하게 되는 펌프 일체형 교반 폭기장치에 관한 것이다.

도1은 일반적인 오,폐수의 유기물 및 영양소(질소,인) 제거과정에서 폭기와 교반설비가 반응조내에 구성됨을 도시한 도면이다.

오,폐수의 유기물 및 영양소(질소,인) 제거장치(2)는 반응조(4)와, 이 반응조(4)의 일측에 수중교반기(6)를 배치하고 있으며, 타측으로는 반응조(4)의 바닦에 외부의 공기펌프(8)와 연결되어 공기를 반응조(4)에 전체적으로 확산 공급하게 보조분기 산기관(10)과 공기제어밸브(12)를 장착한 메인산기관로(14)를 배치하여 이루어지고 있다.

이러한 오,폐수의 유기물 및 영양소(질소,인) 제거장치(2)는 공기펌프(8), 메인산기관로(14), 보조분기산기관(10)을 기본 세트로 하여 설비되고 있다.

또, 오,폐수의 유기물 및 영양소(질소,인) 제거과정에서 발생하는 탈질화, 인 방출 반응은 무산소 및 혐기조건에 의해 일어나며, 이에 따라 반응효과를 높이기 위한 설비로 반응조액을 교반할 수 있는 교반장치를 필요로 하고 있다.

상기 공기펌프, 수중교반기의 별도 운영으로 인한 동력비의 상승과 메인산기관로의 배치 뿐 만 아니라 여기에 보조분기 산기관을 형성하고 있으므로서 복잡함을 초래함은 물론, 이로 인해 설비비의 증가가 발생하는 문제점이 있다.

그리고 복잡한 메인산기관로의 교체에 따른 유지관리의 불편과 관리 비용상승성을 초래하는등 문제점이 있다.

도2는 종래기술로 표면폭기기의 설치에 따른 폭기와류의 형성을 도시한 도면이다.

상기 표면폭기기(16)는 반응조(4)의 반응조액(18)의 수면상에 약간 잠기는 정도로 설치되며, 바로 저부의 반응조액(18)을 흡입한 후 내보내게 작동하므로서 화살표방향으로 와류를 일으켜 교반과 폭기를 동시에 도모하게 이루어지고 있다.

또, 표면폭기기(16)의 폭기성을 증대하기 위해서는 반응조(4)의 형태를 원형이나 정사각형으로 하면서 폭기시킬 수 있는 중심거리도 짧게 형성함이 요구되고 있다.

그리고 상기 표면폭기기(16)는 공기펌프와 반응조내에 별도의 배관설비등이 필요없어 경제적이고 유지관리가 유리하며, 산소전달 효율도 우수한 것으로 알려져 있다.

또, 저속으로 운전시 무산소 교반도 가능하여 별도의 교반기가 필요없어 경제적이다.

그러나 겨울철에는 표면폭기기(16)의 설치가 반응조액(18)의 수면상에 위치하므로서 찬 외기와의 접촉이 증대하는 결과를 가져와 반응조(4)내의 온도를 저하시켜 미생물의 생장에 영향을 줌으로서 처리효율을 저하시키는 단점이 있다.

또, 표면폭기기(16)는 폭기시킬 수 있는 면적과 수심에 한계가 있어 표면폭기기를 중심으로 할 때 일정거리 이상이 되면 비폭기지역을 발생하시키고 있어 폭기효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

그러므로 대용량의 처리시설의 경우 반응조의 수가 많아지는 단점이 있으며, 반응조 형태의 한계로 인해 오,폐수 처리장의 배치 설계에도 불리한 점이 있다.

그리고 도3은 종래기술로 수중폭기장치의 설치에 따른 폭기와류의 형성을 도시한 도면이다.

수중폭기기(20)는 반응조(4)내에 배관설비등이 필요없어 경제적이고 유지관리가 유리하며, 산소전달 효율도 우수하다. 또 공기 공급을 차단하여 무산소 교반도 가능하여 별도의 교반기가 필요없이 경제적이다.

반면 자흡식에 의한 공기공급이 부족하여, 보조장치로 공기펌프를 두어 공기를 공급해야하는 단점이 있다.

또, 표면폭기기(16)와 마찬가지로 수중폭기기(20)의 중심에서 일정거리 이상이 될때와, 반응조 용적이 커질 경우, 한 반응조(4)에 여러대의 수중폭기기를 설치하기도 하지만 비폭기지역이 발생하여 폭기효율이 떨어짐은 여전히 나타나는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해소하면서 반응조를 무산소 교반시키기 위한 설비로는 보통수중교반기(도1참조)가 많이 사용되나 교반 기능만을 구비하고 있어 최근에는 폭기기능과 교반기능을 동시에 갖는 수중 교반폭기기가 요구되는 실정이다.

상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 오,페수의 유기물 및 영양소(질소, 인) 제거공정에서 반응조에 산소를 공급하기 위한 폭기기능과 혐기반응 효율을 높이기 위해 필요한 교반기능은 물론 폐수를 펌핑할 수 있는 기능(반응조로의 액이송 기능)까지 동시에 제공하면서 기존의 액이송펌프의 삭제와 더블어 폭기설비를 줄일 수 있음과 아울러 어떠한 반응조에서도 직렬/병렬로 다양하게 설치가 가능하여 비폭기지역을 최소화하여 효율적이고 경제적으로 폭기, 교반, 액을 이송하게 되는 펌프 일체형 교반 폭기장치를 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은

상기 공기유입관의 일측에 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 공기의 공급량을 제어하게 설치된 공기제어밸브와,

상기 수중모터와, 공기제어밸브, 액제어밸브를 기 설정된 정보에 의해 인가되는 전기적인 신호에 의해 자동모드 또는 수동모드로 제어하게 연결 설치되는 제어장치를 포함하여 이루어지는 펌프 일체형 교반 폭기장치를 제공하는데 있다

상기 플렌지중공관부는 이송임펠러가 배치되는 관부와, 이 관부의 일측에 공기통과 액통공을 대칭의 위치에 형성한 플렌지부로 이루어지는 펌프 일체형 교반 폭기장치를 제공하는데 있다.

공기제어밸브의 개구와 액제어밸브를 닫힘으로 제어하여 폭기 및 교반시키는 단계(S1)와,

공기제어밸브의 닫힘과 액제어밸브를 개구 제어하여 액 이송 및 교반시키는 단계(S2)와,

공기제어밸브와 액제어밸브를 일정 각도 부분 개구 제어하여 액 이송 및 폭기, 교반시키는 단계(S3)와,

공기제어밸브와 액제어밸브를 완전 닫힘으로 제어하여 교반시키는 단계(S4)로 제어됨을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치의 제어방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명인 펌프 일체형 교반 폭기장치를 사용하여 오,폐수의 생물학적 처리공정 중 폭기공정에서 반응조액을 폭기시키고, 혐기공정에서 반응조액을 교반시키고, 반응조 내부로 액을 이송시킴이 일괄적으로 수행되고 있다.

즉, 펌프 일체형 교반 폭기장치를 반응조내의 수심 아래 적당한 지점에 설치하여 속도가변형 수중모터를 구동하여 공기유입관의 공기제어밸브를 닫고 액유입관의 액제어밸브를 열면 액 이송임펠러와 교반임펠러에 의해 교반을 하고, 공기유입관의 공기제어밸브와 액유입관의 액제어밸브를 동시에 열면 이송임펠러와 교반임펠러에 의해 폭기와 교반을 하게 된다.

그리고 공기유입관의 공기제어밸브와 액유입관의 액제어밸브를 닫으면 교반임펠러에 의해 교반만을 하게 됨은 물론, 공기공급배관의 공기제어밸브와 액유입관의 액제어밸브의 개폐량을 기 설정된 정보에 의해 적당히 조절하면 액 이송과 폭기, 교반을 동시에 이루어지게 한다.

도1은 일반적인 오,폐수의 유기물 및 영양소(질소,인) 제거과정에서 폭기와 교반설비가 반응조내에 구성됨을 도시한 도면.

도2는 종래기술로 표면폭기장치의 설치에 따른 폭기와류의 형성을 도시한 도면.

도3은 종래기술로 수중폭기장치의 설치에 따른 폭기와류의 형성을 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치를 도시한 도면.

도5는 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치의 반응조내 배치예a,b,c,d를 도시한 도면.

도6은 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치에 연결되는 배관예a,b,c를 도시한 도면.

도7은 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치의 설비예를 도시한 도면.

도8은 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치의 작용a,b,c,d를 도시한 도면.

도9는 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치의 제어 방법을 도시한 블럭도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

30:교반 폭기장치 32:수중모터

34:플렌지중공관부 36:이송임펠러

38:교반임펠러 40:공기유입관

42:액유입관 44:공기제어밸브

46:액제어밸브 48:제어장치

50:회전축 54:공기통공

56:액통공 58:관부

60:플렌지부

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치를 도시한 도면이고, 도5는 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치의 반응조내 배치예a,b,c,d를 도시한 도면이다.

그리고 도6은 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치에 연결되는 배관예a,b,c를 도시한 도면이고, 도7은 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치의 설비예를 도시한 도면이다.

그리고 도9는 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치의 제어 방법을 도시한 블럭도이다.

펌프 일체형 교반 폭기장치(30)는 수중모터(32), 플렌지중공관부(34), 이송임펠러(36), 교반임펠러(38), 공기유입관(40), 액유입관(42), 공기제어밸브(44), 액제어밸브(46), 제어장치(48)를 포함한 구성으로 이루어지고 있다.

수중모터(32)는 회전속도가 제어장치(48)의 기 설정된 정보에 의해 가변적으로 구동하게 되어 있으며, 수중모터(32)의 회전축(50)은 약20~40cm 정도의 장축으로 되어 있다.

그리고 수중모터(32)의 외주면에는 상부측에 복수개의 인양용 고리(52)를 부착 형성하고 있다.

또, 수중모터(32)의 회전축(50)은 직경 및 길이를, 공기 및 액의 이송임펠러(36)와 교반용 교반임펠러(38)는 요구폭기량, 액 이송량, 요구폭기량에 따라 그 형상 및 크기를 다양하게 변경할 수 있다.

플렌지중공관부(34)는 직경이 다른 2단 형상으로 수중모터(32)의 일측에 공기통공(54)과 액통공(56)을 대칭으로 형성하면서 회전축(50)을 중심에 두고 장착되고 있으며, 회전축(50)방향으로 수중모터 몸체에 진공쳄버 기능을 하게 이루어지고 있다.

상기 플렌지중공관부(34)는 이송임펠러(36)가 배치되는 관부(58)와, 이 관부(58)의 일측에 공기통(54)과 액통공(56)을 대칭의 위치에 형성한 플렌지부(60)로 이루어지고 있다.

상기 플렌지중공관부(34)는 형상 및 크기(직경, 길이등)를 요구 폭기량, 액이송량에 따라 다양하게 변경할 수 있으며, 도시생략하고 있지만 예를 들어 관부(58)의 시작 직경은 크고 끝부분 직경은 점차적으로 작아지는 테이퍼 형상으로 형성함도 가능하므로서 외부로 배출되는 공기,액압을 높일 수 도 있다.

이송임펠러(36)는 플렌지중공관부(34)내의 관부(58)에 배치되면서 회전축(50)에 설치되어 공기와 액의 이송을 가능하게 조립되고 있다.

교반임펠러(38)는 이송임펠러(36)로부터 일정 간격으로 이격된 위치인 수중모터(32)의 회전축(50)에 교반을 위해 장착되고 있다.

공기유입관(40)은 플렌지중공관부(34)의 플렌지부(60)에 형성되고 있는 공기통공(54)에 연통되게 연결되면서 수중모터(32)의 외주면에 축방향을 따라 설치되고 있다.

액유입관(42)은 플렌지중공관부(34)의 플렌지부(60)에 형성되고 있는 액통공(56)에 연통되게 연결되면서 수중모터(32)의 외주면에 축방향으로 공기유입관(40)의 타측에 병렬로 설치되고 있다.

공기제어밸브(44)는 공기유입관(40)의 일측에 제어장치(48)의 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 공기의 공급량을 제어하게 연결 설치되고 있다.

액제어밸브(46)는 액유입관(42)의 일측에 제어장치(48)의 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 액의 공급량을 제어하게 연결 설치되고 있다.

상기한 공기제어밸브(44)와 액제어밸브(46)는 공급유량을 적절히 제어할 수 있는 밸브이며, 설계 사양에 따라 공기유입관(40)이나 액유입관(42)에 다양한 방식으로 설치하여 사용할 수 있다.

제어장치(48)는 수중모터(32)와, 공기제어밸브(44), 액제어밸브(46)를 기 설정된 정보에 의해 인가되는 전기적인 신호에 의해 작동하게 세팅된 자동모드 또는 수동모드로 제어하게 연결 설치되고 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 펌프 일체형 교반 폭기장치(30)의 반응조(62)내 배치예를 도5에 의하여 설명하면, 배치예a는 반응조(62)의 저부에 일정 간격을두고 반시계 방향을 향하게 배치하여 반응조(62)내 전체에 걸쳐 1개의 화살표 방향의 와류가 반시계방향으로 형성되게 배치됨을 도시하고 있다.

배치예b는 복수개의 펌프 일체형 교반 폭기장치(30)가 상호 반대측을 향하게 배치하여 반응조(62)내에 대향하는 2개의 화살표 방향 와류가 형성되게 배치됨을 도시하고 있다.

배치예c는 반응조(62)내에 모두 일방향으로 향하게 4대의 펌프 일체형 교반 폭기장치(30)를 배치하고 있으며, 배치예d는 반응조(62)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 4대의 펌프 일체형 교반 폭기장치(30)를 배치하여 타측 반응조(62) 내벽을 향하게 배치할 수 도 있다.

또, 펌프 일체형 교반 폭기장치(30)의 상기 배치예에 한정되지 않고 다양하게 배치할 수 있음은 당연하다.

그리고 본 발명인 펌프 일체형 교반 폭기장치(30)에 연결되는 공기유입관(40)과 액유입관(42)의 배관예a,b,c를 도6에 의하여 살펴보면;

회전속도 가변형 수중모터(32)에 연결되는 공기유입관(40)과 액유입관(42)은 물의 유동과 교반에 유리하도록 여러가지 형상과 크기로 변경할 수 있으며, 액과 공기유입관(40)(42)과 액과 공기제어밸브(46)(44)는 요구조건에 따라 다양하게 변경할 수 있으며, 배관예a,b,c에 한정되지는 않는다.

배관예a는 플렌지중공관부(34)에 액과 공기를 동시에 공급할 수 있는 1개의 공급관(64)만을 형성한 경우로, 여기에 연결되는 공기유입관(40)과, 액유입관(42)에 설치된 공기제어밸브(44)와 액제어밸브(46)를 기 설정보에 의해 제어장치(48)의전기적인 신호로 이들을 제어하여 액이나 공기를 각각 또는 따로 따로 또는 믹싱하여 공급할 수 있다.

즉, 도4를 참고로 공기유입관(40)을 삭제하면 액이송과 교반기능만을 갖으며, 액유입관(42)을 삭제하면 폭기와 교반기능만이 이루어지게 되어 있다.

배관예b는 공기유입관(40) 1개와 액유입관(42) 2개를 플렌지중공관부(34)에 연결되는 경우를 보여주고 있다.

그리고 배관예c는 액유입관(42)은 플렌지중공관부(34)에 기존대로 연결하고, 공기유입관(40)은 수중모터(32)에 대해 수직으로 플렌지중공관부(34)에 연결 형성한 경우로, 수중모터(32)에 대해 다양한 각도로 연결하여 사용함도 가능하다.

또, 수중모터(32)의 회전축(50)에 분리되어 별도 장착되던 이송임펠러(36)와 교반임펠러(38)를 삭제하고 일체형 스크류임펠러(66)를 설치할 수 도 있다.

한편 도7은 본 발명에 따른 펌프 일체형 교반 폭기장치의 설비예를 도시한 도면으로, 액저장조(68)에 연결 배치된 액유입관(42)과, 외부에 공기펌프 연결배관(70)과 연결되는 공기유입관(40)이 수중모터(32)에 연결 설치되고 있으며, 이 수중모터(32)는 반응조(62)의 일측에 치우치게 배치되어 반대측의 반응조(62)벽을 향해 배치할 수 있다.

그리고 공기유입관(40)과 액유입관(42)에는 공급량을 제어하게 액,공기제어밸브(46)(44)를 설치하여 제어장치(48)와 전기적으로 연결되어 기 설정된 정보에 의해 작동하게 이루어지고 있다.

상기한 펌프 일체형 교반 폭기장치(30)는 생물학적 수처리 반응조(62) 수심하부로부터 1/3지점의 적당한 위치에 설치하고, 공기유입관(40)의 인입 시작점은 반응조(62) 수면위에 노출시키거나 공기펌프에 연결시키고, 액유입관(42)은 반응조(62)로 유입되는 배관에 유입수두가 최소가 되도록 연결시킨다.

한편, 펌프 일체형 교반 폭기장치(30)는 수중모터(32)에 연결되는 동력 인입선, 인양용 설비, 배관설비, 폭기보조설비 및 기타설비는 장치의 효율을 저감시키지 않는 범위에서 다양하게 설치할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명을 도8의 작용a,b,c,d와 도9에 의해 설명하면;

작용a는; 폭기와 교반작동으로 제어장치(48)에 의해 공기제어밸브(44)는 열려 있고, 액제어밸브(46)는 닫혀 있는 상태임.

속도가변형 수중모터(32)의 회전수를 폭기와 교반(S1)에 맞게 조절한 기 설정 정보에 의해 제어장치(48)가 전기적 신호로 가동시키면 펌프 일체형 교반 폭기장치(30) 주변의 액은 교반임펠러(38)에 의해 앞쪽으로 추진되고 반응조액은 교반되기 시작한다.

이때 플렌지중공관부(34)의 관부(58)에 설치된 이송임펠러(36)도 동시에 회전하게 되어 플렌지부(60)측에 진공을 형성하므로서 열려있는 공기제어밸브(44)를 통해 공기의 유입이 이루어지면서 이송임펠러(36)에 의해 반응조(62)내로 배출되고 이어서 회전하는 교반임펠러(38)에 부딪쳐 미세기포화 됨과 동시에 반응조(62)내 액과 혼합되면서 전방으로 폭기가 이루어진다.(S1)

작용b는; 액이송 및 교반 작동으로 제어장치(48)에 의해 공기제어밸브(44)는닫혀있고, 액제어밸브(46)는 열려 있는 상태임.

속도가변형 수중모터(32)의 회전수를 액 이송(펌핑)과 교번(S2)에 맞게 조절한 조절한 기 설정된 정보에 의해 제어장치(48)가 전기적인 신호에 의해 작동시키면 펌프 일체형 교반 폭기장치(30) 주변의 액은 교반임펠러(38)에 의해 앞쪽으로 추진되어 반응조액을 교반하기 시작한다.

이때 플렌지중공관부(34)의 관부(58)에 설치된 이송임펠러(36)도 동시 회전하게 되므로서 플렌지부(60)내에서 진공이 형성됨에 따라 열려있는 액제어밸브(46)를 통해 액은 액유입관(42)을 따라 유입된 후 이송임펠러(36)에 의해 반응조(62)내로 배출됨과 동시에 교반임펠러(38)의 회전력에 의해 반응조(62)내 액과 혼합되면서 전방으로 강하게 추진되게 된다.(S2)

작용c는; 액 이송 및 교반, 폭기작동으로, 공기제어밸브(44)와 액제어밸브(46)는 부분 개구된 상태임.

속도 가변형 수중모터(32)의 회전수를 액 이송(펌핑)과 교반/폭기(S3)에 맞게 조절한 기 설정된 정보에 의해 제어장치(48)가 전기적인 신호로 수중모터(32)를 작동시키면 펌프 일체형 교반 폭기장치(30) 주변의 액은 교반임펠러(38)에 의해 전방측으로 추진되어 반응조(62) 내 액을 교반하게 된다.

이때 플렌지중공관부(34)의 플렌지부(60)에는 교반임펠러(38)와 동시에 회전하는 이송임펠러(36)에 의해 진공이 형성되는데, 이 형성된 진공에 의해 부분적으로 개구된 상태인 공기제어밸브(44)와 액제어밸브(46)를 통과한 적당량의 공기와 액은 공기유입관(40)과 액유입관(42)을 따라 플렌지부(60)에 유입된 후 혼합되면서이송임펠러(36)에 의해 반응조(62)내로 배출된다.

상기 반응조(62)내로 공기와 액이 혼합되어 배출됨과 동시에 교반임펠러(38)에 의해 반응조(62)내 액과 혼합되면서 전방측으로 강하게 폭기되게 된다.(S3)

작용d는; 교반작동으로, 공기제어밸브(44)와 액제어밸브(46)가 모두 닫힌상태임.

속도가변형 수중모터(32)의 회전수를 교반(S4)에 맞게 조절한 기 설정된 정보에 의해 제어장치(48)가 수중모터(32)를 작동시키면 펌프 일체형 교반 폭기장치(30) 주변의 액은 교반임펠러(38)에 의해 전방으로 추진되면서 반응조액을 교반하기 시작한다.

이때 플렌지중공관부(34)의 관부(58)에 설치된 이송임펠러(36)의 회전으로 진공이 발생하더라도 공기제어밸브(44)와 액제어밸브(46)가 닫혀 있어 새로운 유입수나 공기는 유입되지 않고 이송임펠러(36)는 공회전하지만 교반임펠러(38)는 회전을 계속하므로서 반응조액을 전방측으로 추진하여 교반을 지속하게 된다.(S4)

상기한 펌프일체형 교반 폭기장치(30)는 반응조의 하부 수중에 위치시킬 수 있어 반응조액을 하부상에서 수평으로 이동시킬 수 있는 교반 임펠러의 추진력이 크기 때문에 어떠한 반응조의 형상이나 크기에도 적용이 가능하게 되는 효과가 있다.

이에 따라 기존의 폭기장치인 표면폭기나 수중폭기기의 단점이 비폭기지역의 발생문제와 반응조의 형상이나 크기의 제한성을 극복할 수 있게 되는 효과가 있다.

본 발명은 생물학적 수처리공정중 호기성 조건과 혐기성/ 무산소 조건이 필요한 유기물 및 영양소(질소, 인) 제거 반응조에 경제적이고 효율적인 효과가 있다.

또, 1개의 펌프 일체형 교반 폭기장치로 액 이송과 폭기, 교반이 가능하기 때문에 기자재 구입/ 설치비가 적게 소요되고, 유지관리비(전력비, 소모품비등)가 절감되어 운전 및 유지관리 측면에서도 유리한 효과가 있다.

그리고 반응액을 반응조 하부에서 수평으로 이동시킬 수 있게 교반 임펠러의 추진력이 크기 때문에 기존 폭기장치의 비폭기지역 발생문제와 반응조 형상이나 크기에 구애받지 않는 등 적용 제한성 문제를 해결하게 되는 등 수처리 공정 장치산업상 유용한 효과가 있는 발명이다.

Claims

회전속도가 기 설정된 정보에 의해 가변적으로 구동하게 되는 수중모터(32)와,

상기 수중모터(32) 일측에 공기통공(54)과 액통공(56)을 대칭으로 플렌지부(60)에 형성하면서 회전축(50)이 중심에 위치하게 되는 관부(58)를 형성하여 장착되는 플렌지중공관부(34)과,

상기 플렌지중공관부(34)내의 회전축(50)에 공기와 액의 이송을 가능하게 조립된 이송임펠러(36)와,

상기 이송임펠러(36)로부터 일정 간격으로 이격된 위치인 수중모터(32)의 회전축(50)에 교반을 위해 장착된 교반임펠러(38)와,

상기 플렌지중공관부(34)의 공기통공(54)에 연통되게 연결되면서 수중모터(32)의 외주면에 축방향으로 설치된 공기유입관(40)과,

상기 플렌지중공관부(34)의 액통공(56)에 연통되게 연결되면서 수중모터(32)의 외주면에 축방향으로 공기유입관(40)의 타측에 병렬로 설치되는 액유입관(42)과,

상기 공기유입관(40)의 일측에 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 공기의 공급량을 제어하게 설치된 공기제어밸브(44)와,

상기 액유입관(42)의 일측에 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 액의 공급량을 제어하게 설치된 액제어밸브(46)와,

상기 수중모터(32)와, 공기제어밸브(44), 액제어밸브(46)를 기 설정된 정보에 의해 인가되는 전기적인 신호에 의해 자동모드 또는 수동모드로 제어하게 연결 설치되는 제어장치(48)를 포함한 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 수중모터(32)의 플렌지중공부(34)의 중심에 위치시킨 회전축(50)에 이송임펠러(36)와, 이 이송임펠러(36)로부터 일정 간격 이격시켜 교반임펠러(38)를 설치하여 이루어짐을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 플렌지중공관부(34)는 이송임펠러(36)가 배치되는 관부(58)와, 이 관부(58)의 일측에 형성되는 플렌지부(60)에 대칭하게 공기통(54)과 액통공(56)을 형성하여 공기유입관(40)과 액유입관(42)이 연결 설치됨을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 플렌지중공관부(34)에는 공기와 액을 공급할 수 있는 적어도 1개의 이상의 유입관을 연결할 수 있음을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 플렌지중공관부(34)의 관부(58)는 외부로 배출되는 공기와 액압을 증대시키게 시작 직경은 크고 끝부분 직경은 점차적으로 작아지는 테이퍼 형상으로 형성할 수 있음을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 플렌지중공관부(34)에 연결되는 공기유입관(40)이나 액유입관(42)은 수중모터(32)에 대해 다양한 각도로 배치될 수 있음을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 수중모터(32)의 회전축(50)에는 공기와 액의 이송뿐만 아니라 교반을 동시에 행할 수 있는 일체형 스크류임펠러(66)가 장착될 수 있음을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 공기제어밸브(44)는 공기유입관(40)의 일측에 제어장치(48)의 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 공기의 공급량을 제어하게 설치됨을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 액제어밸브(46)는 액유입관(42)의 일측에 제어장치(48)의 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 액의 공급량을 제어하게 연결 설치됨을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치.
제1항에 있어서, 상기 공기제어밸브(44) 또는 액제어밸브(46)는 공급유량을 적절히 제어할 수 있는 유압식 또는 공압식 밸브임을 특징으로 하는 펌프 일체형교반 폭기장치.
공기제어밸브(44)의 개구와 액제어밸브(46)를 닫힘으로 제어하여 수중모터(32)를 구동시켜 폭기 및 교반시키는 단계(S1)와,

공기제어밸브(44)의 닫힘과 액제어밸브(46)를 개구 제어하여 수중모터(32)를 구동시킴으로서 액 이송 및 교반시키는 단계(S2)와,

공기제어밸브(44)와 액제어밸브(46)를 일정 각도 부분 개구 제어하여 수중모터(32)를 제어하므로서 액 이송 및 폭기, 교반시키는 단계(S3)와,

공기제어밸브(44)와 액제어밸브(46)를 완전 닫힘으로 제어하여 수중모터(32)를 제어하므로서 교반시키는 단계(S4)로 제어됨을 특징으로 하는 펌프 일체형 교반 폭기장치의 제어방법.