KR100465756B1 - 기포용해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기포용해장치에 관한 것으로서, 그 목적은 입경이 큰 기포를 처리대상액체와 함께 선회류관 내부의 선회류 발생날개에 의해 선회류로 발생시키고 이 선회류 중의 기포를 기포분쇄돌기에 의해 잘게 부수어 1시간에 1m정도밖에 부상하지 않는 매우 미세한 미세기포로 만들 수 있으며, 이에 따라서 처리대상액체와의 접촉시간이 증대되어 비약적으로 고도의 접촉산화효과는 물론 용해효과를 얻을 수 있도록 함에 있다.

본 발명에 따른 기포용해장치는, 선회류관(20) 내부에 동일한 방향으로 선회류를 발생시키도록 나선형의 선회류 발생날개(21)가 형성되고 선회류관(20)의 선단부분에 조정밸브를 구비한 기체주입구(22)가 형성된 선회류발생부; 이 선회류발생부의 끝단에 선회류발생부의 동일직경 내지 약간 작은 직경의 기포분쇄관(30)이 연결되고 이 기포분쇄관(30)의 내부에 중심을 향하여 다수의 기포분쇄돌기(31)가 균일하게 배열된 미세기포발생부로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

기포용해장치{air bubble solution apparatus}

본 발명은 물이나 해수와 함께 산소나 오존 등의 기체가 선회류 발생날개에 의해 발생된 선회류 중의 기포를 기포분쇄돌기로 매우 미세한 미세 기포(micro bubble) 상태로 분쇄시킴으로써 기체의 효율적인 용존율을 확보할 수 있는 기포용해장치에 관한 것이다.

일반적으로, 호수나 늪, 댐 등 폐쇄 수역, 양식장, 합병정화조 등에는 부영양화 수질이 산소 결핍상태가 될 때 물꽂이 발생되는데, 이러한 물꽂을 제거하기 위한 방법으로서 현재까지는 각종 분수, 폭포, 산소 폭기 등이 이루어지고 있었지만 약간의 효과밖에 기대할 수 없었다. 이는 수중에 투입하여 접촉시키는 기포의 입경이 크고, 바로 부상할 정도의 것이었기 때문에, 수중의 용존 산소를 증대시키는 정도의 효과를 기대할 수 없었기 때문이다.

이제까지의 선진문헌에서는 산소(O)나 오존(O₃) 등의 기체를 액체에 투입 접촉시킬 경우, 0.2, 0.3∼2, 3mm정도의 입경이 큰 기포로 대응하고 있기 때문에 액체와의 접촉 면적이 작을 뿐만 아니라 기체의 부상속도가 빨라 액체와의 접촉 시간도 짧고 이로 인해 액체로의 기체용해율이 매우 저조하다.

따라서, 액체로의 기체용해율을 높이기 위한 하나의 대안으로 접촉조의 형상을 원기둥 형상으로 하고 접촉조 내의 액체를 회전시킴으로써 조금이라도 접촉 시간을 늘리려는 연구나, 그 액체를 보다 많은 시간을 요하는 배치(batch)식으로 하여 보다 다량의 기체를 투입하여 효과를 높이는 연구가 이루어지고 있지만, 현실의 연못이나 늪 등에서의 산소 폭기로는 물꽃조차 산화 제거할 수 없는 상황이다.

또한, 기존의 배설물 처리시설이나 합병 정화조를 폭기하여도 투입 기체의 입경이 크기 때문에 폭기조 자체를 크게 확보하여 대응하고 있는 상황이며, 또 양식어업시의 산소 폭기에 있어서도 마찬가지로 대응기체의 입경이 크기 때문에 액체로의 용해율이 저조하며, 즉 용존산소율을 고양시킬 수 없기 때문에 고밀도 양식을 구현할 수 없을 뿐만 아니라 질병 발생율이나 산소결핍으로 인한 사망률도 높다는 문제점이 있었다.

이러한 상황 하에서 보다 저렴하고 확실하게 그리고 안전하게 액체로의 기체투입효과를 기대할 수 있는 새로운 기술개발이 절실히 요망되고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 종래의 산소 폭기나 오존 폭기와 같이 입경이 큰 기체를 투입하는 것이 아니라 입경이 큰 기포를 처리대상액체와 함께 선회류관 내부의 선회류 발생날개에 의해 선회류로 발생시키고 이 선회류 중의 기포를 기포분쇄돌기에 의해 잘게 부수어 1시간에 1m정도밖에 부상하지 않는 매우 미세한 미세기포로 만들 수 있으며, 이에 따라서 처리대상액체와의 접촉시간이 증대되어 비약적으로 고도의 접촉산화효과는 물론 용해효과를 얻을 수 있도록 한 기포용해장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 최소 10mm에서 최대 200mm정도의 구경을 갖는 배관에 접속하는 배관 설치형이므로 육지 위에서의 상수도 살균, 소취 및 공공 하수도의 산소 폭기, 알칼리 배수를 탄산가스로 중화하거나, 농도가 진한 약액을 정확하게 순간적으로 희석하는 것에 이용할 수 있도록 한 기포용해장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 미세 기포용해장치를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 도 1의 A-A선에 대한 단면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 기포분쇄돌기를 발췌하여 나타낸 상세도.

도 4는 본 발명의 미세 기포용해장치에 대한 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 미세 기포발생부의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >

20: 선회류관 21: 선회류 발생날개

22: 기체주입구 30: 기포분쇄관

31: 기포분쇄돌기 32: 요홈

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기포용해장치는, 선회류관 내부에 동일한 방향으로 선회류를 발생시키도록 나선형의 선회류 발생날개가 형성되고 선회류관의 선단부분에 조정밸브를 구비한 기체주입구가 형성된 선회류발생부; 이 선회류발생부 끝단의 선회류관에 선회류발생부의 동일직경 내지 약간 작은 직경의 기포분쇄관이 연결되고 이 기포분쇄관의 내부에 중심을 향하여 다수의 기포분쇄돌기가 균일하게 배열된 미세 기포발생부로 구성됨을 특징으로 한다.

또한 상기 선회류발생부와 미세기포발생부는 어느 한 부분이 파손되었을 때 보수가 용이하도록 결합 분리되는 나사 또는 플랜지 타입으로 분리형성됨을 특징으로 한다.

상기 기포분쇄돌기는 기포분쇄관의 내면에서 중심을 향하여 연장되는 끝단에 구형헤드가 형성되고 이 구형헤드의 끝단에는 기포의 미세화를 꾀하기 위하여 요홈을 형성할 수 있으며, 기포분쇄관의 직경이 작은 경우에는 상기 구형헤드가 서로 교차하여 맞닿지 않는 범위 내에서 기포분쇄관의 길이방향으로 이동시킨 위치에 마련할 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태인 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기포용해장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 대한 단면도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 기포분쇄돌기를발췌하여 나타낸 상세 도면이다.

본 발명은 도면에 나타낸 바와 같이, 배관라인에 설치하여 사용하는 배관설치형의 미세기포 발생장치이며, 이는 0.5∼3μ의 매우 미세한 미세기포를 발생시키기 위한 것이며, 이러한 미세 기포를 발생시키기 위해서는 적절한 수압을 확보하고 적절한 기체(공기)의 주입량을 확보해야 하는 것은 두말할 필요도 없다.

선회류발생부는 선회류관(20) 내부에 동일한 방향으로 선회류를 발생시킬 수 있도록 나선형의 선회류 발생날개(21)가 형성되어 있고 상기 선회류관(20)의 선단부분에 조정밸브(도시되지 않음)를 구비한 기체주입구(22)가 형성되어 있다.

상기 선회류발생부의 선회류관(20) 한쪽끝단에는 선회류발생부의 선회류관(20)보다 약간 작은 직경의 기포분쇄관(30)이 일체로 연장되어 있고 이 기포분쇄관(30)의 내면에 그 중심을 향하여 다수의 기포분쇄돌기(31)가 균일하게 배열되어 있다.

다시 말해서, 상기 기포분쇄돌기(31)는 3개가 하나의 쌍을 이루어 측면상 120°의 간격으로 배열되어 있고 기포분쇄관(30)의 단위길이당, 예를 들어 10㎝당 3∼4단의 쌍으로 설치함이 바람직하다. 그 이유는 3단 미만인 경우엔 선회류 발생날개(21)에 의해 선회류로 된 액체중의 기포가 미세하게 분쇄됨이 미약하고 4단 초과한 경우엔 저항이 커져 적절한 액체의 흐름을 얻을 수 없고 이로 인하여 기포가 제대로 분쇄되지 않는다.

그리고 상기 기포분쇄돌기(31)는 도 3a와 같이 기포분쇄관(30)의 내면에서 중심을 향하여 연장되는 끝단에 구형헤드가 형성되어 있는 것이고 이 구형헤드는도 3b와 같이 구형헤드의 끝단에 기포의 미세화를 꾀하기 위하여 요홈(32)을 형성할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 미세 기포용해장치에 대한 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 선회류발생부와 미세기포발생부가 어느 한 부분이 파손되었을 때 보수가 용이하도록 분리하여 나사식으로 체결한 것이다. 여기에서 선회류발생부와 미세기포발생부를 나사식으로 도시하였으나 플랜지 타입으로 마련하여도 무방하다.

도 5는 본 발명에 따른 미세 기포발생부의 다른 실시예를 나타낸 단면도로서, 미세 기포발생부의 기포분쇄관(30) 직경이 작은 경우, 특히 10㎜일 때 기포분쇄돌기(31)의 구형헤드가 서로 교차하여 맞닿지 않는 범위 내에서 기포분쇄관(30)의 길이방향으로 이동시킨 위치에 기포분쇄돌기(31)를 마련한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 기포용해장치는, 처리하고자 하는 수중에 이르기까지 연장된 배관라인, 즉 최소 10mm에서 최대 200mm정도의 구경을 갖는 배관에 접속하는 배관 설치형이다. 따라서, 육지 위에서의 상수도 살균, 소취 및 공공 하수도의 산소 폭기, 알칼리 배수를 탄산가스로 중화하거나, 농도가 진한 약액을 정확하게 순간적으로 희석하는 것에 적합하다.

이러한 배관라인의 선단에는 펌프가 설치되고 선회류발생부의 선회류관(20)의 기체주입구(22)에는 압축기로부터 기체(공기)를 공급받을 수 있는 호스를 연결한다. 이와 같이 연결 설치를 완료한 후 펌프 및 압축기를 가동시켜 소정의 압력으로 액체를 공급함과 동시에 기체를 공급한다.

이와 같이 액체와 함께 기체가 선회류발생부의 선회류 발생날개(21)에 다다르면 선회류 발생날개(21)에 의해 맹렬한 선회류가 발생하므로 비중이 큰 액체는 원심력에 의해 바깥쪽으로 운반되고, 비중이 작은 기체는 구심력에 의해 안쪽으로 향하려고 한다.

이러한 상태로 액체와 기체는 미세 기포발생부를 향하여 이동되게 되고 미세 기포발생부의 기포분쇄관(30)을 통과하는 동안 내면에 그 중앙으로 돌출된 기포분쇄돌기(31)들과 부딪치면서 기체를 매우 미세한 미세기포로 분쇄하는 것이다.

이때, 미세 기포발생부를 통과한 후의 기포는 0.5∼3μ의 매우 미세하게 된다. 이러한 미세 기포를 발생시키기 위해서는 선회류발생부로 공급되는 액체의 적절한 수압을 확보하면서 적절한 기체(공기)의 주입량을 확보해야 한다.

이와 같이 배관라인의 끝단에서 배출되는 액체는 극히 미세한 미세 기포이기 때문에 동량의 기체를 액체속에 투입할 경우, 매우 효율적으로 접촉 용해시키고 산화 촉진시키는 것이 가능하고 부상속도가 느리며, 수중의 물살에 따라 표류하고 수중에 산소를 효율적으로 용해시키는 것이 가능하므로 일정시간 수중에 산소를 투입함으로써 용존 산소율을 최대로 높일 수 있게 된다.

또한, 수중 유기물의 산화나 질소를 공중에 비산시키는 효과도 기대할 수 있으며, 매우 미세한 물꽃에 미세 기포를 부착시켜 수면에 부상시킬 수도 있다.

그리고, 양식장에 극히 미세한 미세 기포를 투입하는 경우에도 현저하게 용존 산소량을 증대시킬 수 있으므로 일정면적에서의 양식량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 비육촉진이라든가 나아가 질병발생을 억제하는 효과 등을 얻을 수 있게 된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기포용해장치는, 입경이 큰 기포를 처리대상액체와 함께 선회류관 내부의 선회류 발생날개에 의해 선회류로 발생시키고 이 선회류 중의 기포를 기포분쇄돌기에 의해 잘게 부수어 1시간에 1m정도밖에 부상하지 않는 매우 미세한 미세기포로 만들 수 있으며, 이에 따라서 처리대상액체와의 접촉시간이 증대되어 비약적으로 고도의 접촉산화효과는 물론 용해효과를 얻을 수 있는 특유의 효과가 있다.

또한, 최소 10mm에서 최대 200mm정도의 구경을 갖는 배관에 접속하는 배관 설치형이므로 육지 위에서의 상수도 살균, 소취 및 공공 하수도의 산소 폭기, 알칼리 배수를 탄산가스로 중화하거나, 농도가 진한 약액을 정확하게 순간적으로 희석하는 것에 이용할 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 선회류관(20) 내부에 동일한 방향으로 선회류를 발생시키도록 나선형의 선회류 발생날개(21)가 형성되고 선회류관(20)의 선단부분에 조정밸브를 구비한 기체주입구(22)가 형성된 선회류발생부; 이 선회류발생부의 끝단에 선회류발생부의 동일직경 내지 약간 작은 직경의 기포분쇄관(30)이 연결되고 이 기포분쇄관(30)의 내부에 중심을 향하여 다수의 기포분쇄돌기(31)가 균일하게 배열된 미세기포발생부로 구성됨을 특징으로 하는 기포용해장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 기포분쇄돌기는 기포분쇄관(30)의 내면에서 중심을 향하여 연장되는 끝단에 구형헤드가 형성됨을 특징으로 하는 기포용해장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 기포분쇄돌기(31)의 구형헤드 끝단에는 기포의 미세화를 꾀하기 위한 요홈(32)이 형성됨을 특징으로 하는 기포용해장치.
4. 제2항에 있어서, 상기기포분쇄돌기(31)는 미세 기포발생부의 기포분쇄관(30) 직경이 작은 경우 상기 구형헤드가 서로 교차하여 맞닿지 않는 범위 내에서 기포분쇄관(30)의 길이방향으로 이동시킨 위치에 마련됨을 특징으로 하는 기포용해장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 선회류발생부와 미세기포발생부는 어느 한 부분이 파손되었을 때 보수가 용이하도록 서로 나사결합에 의해 체결되는 나사식 타입으로 분리 형성됨을 특징으로 하는 기포용해장치.