KR100773604B1

KR100773604B1 - 하,폐수 처리장의 침사물 이송장치

Info

Publication number: KR100773604B1
Application number: KR1020060130966A
Authority: KR
Inventors: 김종제; 조남철; 정석모
Original assignee: 주식회사 타 셋
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2007-11-06

Abstract

본 발명은 하,폐수 처리장의 침사물 이송 장치에 관한 것으로서,

하,폐수장의 침사지 바닥에 선회류가 발생되는 토네이도 블록이 설치되어 그 상측에 공기가 공급되는 에어 챔버와, 중심부에 침사물 이송관과, 단부에 에어 부스터 펌프가 장착되고, 상기 에어 챔버에 공기 공급관과 솔레노이드 밸브가 연결되어 블로어에 의해 공기가 공급되도록 구성된 공지의 하,폐수 처리장의 침사물 제거 장치에 있어서,

상기 에어 부스터 펌프의 원통형 본체의 내부 바닥에 에어 분사 노즐을 설치하여 그 일측에 공기 공급관을 연결하고,

내부 중앙에 부스터 이젝터 노즐과, 상측에 토출관을 설치하며,

상부 측면에 유입구와, 반대측 측면에 오버 플로우관을 설치하고, 측면 최상단에는 공기 배출관을 설치하며, 상단부에 상기 부스터 이젝터 노즐과 토출관의 높이를 조절하기 위한 이젝터 조절 나사를 장착하여 그 하측으로 수위 감지 장치를 부착하고,

상기 토출관의 상부에 침사물 이송관을 연결하여 상기 에어 부스터 펌프를 동일한 구조로 연속적으로 연결 장착시킴으로써,

하,폐수 처리장 침사지의 침사물의 토출 양정 높이를 필요에 따라 효과적으로 높혀 이송시킬 수 있게 하고, 침사물을 취기, 누수, 미관 등을 고려하여 안정적으로 이송시킬 수 있도록 한 것이다.

하,폐수 처리장의 침사물 이송장치

Description

하,폐수 처리장의 침사물 이송장치{Grit Removal System}

도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예의 전체적인 구성도,

도 2 는 본 발명에 적용된 에어 부스터 펌프의 내부 구성도,

도 3 은 본 발명의 에어 분사 노즐의 상세도,

도 4 는 본 발명의 부스터 이젝터 노즐의 종단면도,

도 5 는 본 발명의 컴퓨터 유체 해석 시험 결과를 도시한 모식도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 유입관 2 : 유출관

3 : 침사지 4 : 토네이도 블록

5 : 에어 챔버 6, 61 : 침사물 이송관

7 : 에어 부스터 펌프 8 : 공기 공급관

9 : 솔레노이드 밸브 10 : 헤더

11 : 블로어 61 : 침사

71 : 원통형 본체 72 : 에어 분사 노즐

73 : 부스터 이젝터 노즐 74 : 토출관

75 : 유입구 76 : 오버 플로우관

77 : 공기 배출관 78 : 이젝터 조절 나사

79 : 수위 감지 장치 81 : 공기 공급관

721 : 분출구 722 : 여유 공간

723 : 공기 주입구 731 : 분출구

732 : 경사각 733 : 확관부

상부 측면에 유입구와, 반대측 측면에 오버 플로우관을 설치하고, 측면 최상 단에는 공기 배출관을 설치하며, 상단부에 상기 부스터 이젝터 노즐과 토출관의 높이를 조절하기 위한 이젝터 조절 나사를 장착하여 그 하측으로 수위 감지 장치를 부착하고,

일반적으로 하,폐수장의 침사지에는 모래나 협잡물, 비닐, 섬유질, 머리카락, 나무조각, 플라스틱, 씨앗 등의 다양한 물질로 구성된 침사물이 하,폐수에 혼합되어 유입되게 되고,

이 침사물은 형상이나 크기 및 비중이 각각 다르기 때문에 수중에서 수상으로 이송하기가 대단히 어렵다.

그리고 이들 침사물은 하,폐수와 함께 혼합되어 하,폐수 처리장으로 유입되는 조건에서 조대형의 물질은 스크린이라는 기계 장치에 의해 제거되나, 일정 크기 이하는 완벽하게 제거되지 못하고 있는 실정에 있다.

이를 위하여 지금까지는 입경과 비중이 물보다 큰 침사물을 제거하기 위하 여, 펌프로 침사물을 흡입하는 방법과, 침사지 바닥에 침전된 침사물을 버켓으로 끌어올리는 방법 등이 사용되고 있었으나,

펌프에 의한 방식은 기계가 쉽게 마모되고, 관이 폐쇄되는 등의 문제점이 있었고, 특히 펌프의 흡입측 일부분만 부분적으로 흡입된다는 점에서 침사물 제거에 한계점이 있었으며,

버켓에 의해 끌어 올리는 방식은 흘러가는 하,폐수의 유속에 의해 버켓의 침사물이 유출되는 결점과, 악취 발생 및 미관을 해치게 되는 폐단이 있었다.

또한 본 출원인에 의하여 특허 등록된 특허번호 제 555142 호의 에어 리프트 펌프는,

수중에 담겨있는 관내에 에어 챔버에서 나선의 공기를 분출하여 공기의 선회류와 함께 상승기류를 형성시켜 이송 물질이 공기의 부상력으로 물과 고형물질이 이송되는 원리를 이용함으로써,

상기한 문제점이 대부분 해결되었으나, 침사물의 토출 이송 높이에 한계가 있어 일정 높이 이상은 이송시키기가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 하,폐수 처리장의 침사물 이송 장치가 갖고 있는 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구된 것으로서,

본 발명의 목적은 하,폐수 처리장의 침사지의 침사물을 일정 높이와 일정 거 리까지 효과적으로 이송하고, 취기, 누수, 미관 등을 고려하여 안정적으로 이송할 수 있는 하,폐수 처리장의 침사물 이송 장치를 제공하는 데 있다.

이를 위하여 본 발명은,

하,폐수 처리장 침사지의 침사물의 토출 양정 높이를 필요에 따라 효과적으로 높혀 이송시킬 수 있게 하고, 침사물을 취기, 누수, 미관 등을 고려하여 안정적 으로 이송시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 통하여 첨부 도면에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예의 전체적인 구성도로서,

유입관(1)과 유출관(2)을 통하여 하,폐수가 유입 및 유출되는 침사지(3) 바닥에 선회류가 발생되는 토네이도 블록(4)이 설치되어 그 상측에 공기가 공급되는 에어 챔버(5)와, 중심부에 침사물 이송관(6)과, 단부에 에어 부스터 펌프(7)가 장착되고, 상기 에어 챔버(5)에 공기 공급관(8)과 솔레노이드 밸브(9) 및 헤더(10)가 연결되어 블로어(11)에 의해 공기가 공급되도록 구성되어 있다.

도 2 는 본 발명에 적용된 에어 부스터 펌프의 내부 구성도로서,

하부가 밀폐된 원통형 본체(71)의 내부 바닥에 에어 분사 노즐(72)이 설치되어 그 일측에 공기 공급관(81)이 연결되어 있고,

내부 중앙에 부스터 이젝터 노즐(73)과, 상측에 토출관(74)이 설치되며,

상부 측면에 유입구(75)와, 반대측 측면에 오버 플로우관(76)과 드레인 배관(76')이 설치되고,

측면 최상단에는 공기 배출관(77)이 설치되어 있으며,

상단부에 상기 부스터 이젝터 노즐(73)과 토출관(74)의 높이를 조절하기 위한 이젝터 조절 나사(78)가 장착되어 있고, 그 하측으로 수위 감지 장치(79)가 부착되어 있다.

그리고 상기 토출관(74)의 상부에는 도 1 에서와 같이, 침사물 이송관(61)과, 상기 에어 부스터 펌프(7)가 동일한 구조로 연속적으로 연결 장착되어 필요에 따라 침사물의 토출 양정을 높힐 수 있도록 구성되어 있다.

도 3 은 본 발명의 에어 분사 노즐의 상세도로서,

에어 분사 노즐(72)의 분출구(721)가 작은 원형으로 형성되어 있고, 그 하측부에는 분출압을 일정하게 하기 위하여, 에어 헤더 기능을 하는 여유 공간(722)이 형성되어 있으며, 그 하측부에 수개의 공기 주입구(723)가 접선 방향으로 형성되어 마찰 손실을 최대한 줄일 수 있게 구성되어 있다.

도 4 는 본 발명의 부스터 이젝터 노즐의 종단면도로서,

부스터 이젝터 노즐(73)의 분출구(731)가 상기 에어 분사 노즐(72)의 분출구(721)보다 크게 형성되어 있고, 그 하측부에 경사각(732)과, 상측부에 확관부(733)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 하,폐수 처리장의 침사물 이송 장치는,

도 1 에서와 같이, 침사지(3)에 하,폐수가 유입관(1)을 통하여 유입되면, 물보다 비중과 입경이 큰 순서로 모래나 협잡물, 비닐, 고무, 섬유질, 머리카락, 나무조각, 플라스틱, 씨앗 등의 다양한 물질로 구성된 침사물이 침사지(3) 바닥에 침전되고, 침사물이 제거된 하,폐수는 유출관(2)을 통하여 외부로 배출된다.

그리고 침사지(3)의 바닥에 침전한 침사물은 토네이도 블록(4) 주위에 침적하게 된다. 이때 블로어(11)에서 발생된 압축 공기가 헤더(10)를 거쳐 공기 공급관(8)을 통하여 주입되면, 에어 챔버(5)의 내부에서 공기가 분출되어 상승기류를 따라 하,폐수와 침사물이 침사물 이송관(6)을 통하여 이송되어, 1 단계 에어 부스터 펌프(7)의 원통형 본체(71)의 유입구(75)로 유입되게 된다.

이렇게 원통형 본체(71)에 유입된 하,폐수와 침사물 및 공기는 원통형 본체(71)에 유입됨과 동시에, 기체인 공기는 원통형 본체(71) 상부에 설치되어 있는 공기 배출관(77)으로 배출되고, 액체인 하,폐수와 고체인 침사물은 원통형 본체(71)에 체류하면서 비중이 큰 순서로 침강되고, 상등수는 오버 플로우(76)을 통하여 드레인 배관(76')을 통하여 배출되어 침사지(3)로 유입된다.

그리고 도 3 및 도 4 에서와 같이, 블로어(8)에서 발생된 압축 공기가 에어 공급관(81)을 통하여 에어 분사 노즐(72)을 통하여 부스터 이젝터 노즐(73)로 고속 분출되면,

빠르고 낮은 압력의 압축 공기에 의하여 에어 분사 노즐(72)과 부스터 이젝터 노즐(73) 사이에 속도와 압력의 차이가 발생하게 되어, 하,폐수와 침전물이 부스터 이젝터 노즐(73)로 빨려 들어가게 되는 데,

에어 분사 노즐(72)의 하측부에 수개의 공기 주입구(723)가 접선 방향으로 형성되어 측면을 따라 주입됨으로써, 마찰 손실을 최대한 줄일 수 있게 되어 있다.

또한 노즐(72)의 하부에는 여유 공간(722)이 형성되어 헤더 역할을 할 수 있게 되어 분출압을 일정하게 할 수 있으며, 분출구(721)가 작은 원형으로 형성되어 공기의 분출 속도가 한층 높아지게 된다.

그리고 에어 분사 노즐(72)과 부스터 이젝터 노즐(73)의 경사각(732)의 축소 부분에서 속도와 밀어주는 압력으로 인하여 압축된 기체와 유체 및 고체가 부스터 이젝터 노즐(73)의 확관부(733)에서 압력이 감소되어 오리피스가 빨리 통과하게 되고,

상기 부스터 이젝트 노즐(73)은 분출구(731)가 오리피스의 원리에 따라 에어 분사 노즐(72)의 분출구(721) 보다 크게 형성되어 있으며,

분사 노즐에서 부터 분사되는 공기가 저항없이 분출될 수 있도록 경사각(732)에 흡입 각도가 형성되어 있고,

부스터 이젝트 노즐(73) 중앙의 오리피스 분출구(731)를 통과한 기체와 액체 및 고체의 3 상의 물질로 된 공기와 하,폐수 및 침사물은 확관부(733)에서 빠른 속 도로 이송되어 기체의 상승력에 의해 토출관(74)을 통하여 토출된다.

그리고 에어 분사 노즐(72)과 부스터 이젝터 노즐(73) 사이의 간격은 공기의 양과 압력 및 고형물질과의 관계와 사용조건 및 장소에 따라 조정이 가능하도록 이젝터 조절 나사(78)로 간격을 조정할 수 있게 되어 있으며,

1 단 및 2 단 에어 부스터 펌프(7)의 수위차가 수위 감지 장치(79)에 의하여 감지되어 공기의 공급 여부 신호가 발생되고, 이 신호에 의해 전자 밸브가 작동되어 각각의 공기 공급관(81)에 압축 공기가 자동으로 공급된다.

한편, 본 발명을 파이롯트 실험에 의해 컴퓨터 유체 해석에 의한 가능성을 상호 검증하였는 데, 3 상의 유동 상태의 컴퓨터 유동 해석 분석 결과, 문제점이 발생하지 않는다는 것이 입증되었다.

실험 결과

에어 리프트 펌프	공기량	㎥/min	0.50	0.55	0.6	0.7	0.5	0.55	0.6	0.7
에어 리프트 펌프	이송유량1	ℓ/min	18.68	19.58	28.27	29.77	19.71	20.33	25.95	30.59
에어 부스터 펌프	간극	mm	10	10	10	10	20	20	20	20
	수위	m	0.53	0.53	0.53	0.53	0.53	0.53	0.53	0.53
	인양높이	m	0.695	0.695	0.695	0.695	0.695	0.695	0.695	0.695
	이송유량2	ℓ/min	9.00	9.62	10.87	11.35	7.83	8.00	11.05	12.50

상기 표에서,

에어 리프트 펌프의 실험 결과는 블로어에서 5,000 mmAq 의 압력의 공기를 공기 배관을 통하여 침사지(2)에 설치된 에어 리프트 펌프의 에어 챔버(5)를 통하여 공기량을 변화시켜가며 측정한 결과이다. 이송유량 1 은 에어 부스터 펌프(7)의 유입구(75)의 유량으로 공기량 변화에 따라 18.68~30.59 ℓ/min 이다.

에어 부스터 펌프의 실험 결과는 침사지(3)의 에어 리프트 펌프에서 1 단계 에어 부스터 펌프(7)로 3 상의 물질을 이송시키고, 그때 1 단계 에어 부스터 펌프(7)에서 압축 공기를 공기 공급관(81)을 통하여 공급하여 얻은 결과이다. 간극은 부스터 이젝터 노즐(73)과 에어 분사 노즐(72) 사이의 간격이다. 이송유량 2 는 1단계 에어 부스터 펌프(7)의 토출관(74) 상단 1 m 높이에서 이송되는 물질의 유량을 측정한 결과로 9~12.5 ℓ/min 이다.

도 5 는 본 발명의 컴퓨터 유체 해석 시험 결과를 도시한 것으로서,

에어 부스터 펌프(7)를 유체 해석 프로그램(Fluent 6.0)을 이용하여 시뮬레이션 한 결과로 부스터 이젝터 노즐(73)과 에어 분사 노즐(72)에서 가장 속도가 빠르고, 이송되는 3 상의 물질의 속도는 약 1.7 m/s 이다.

이상에서는 본 발명을 특정한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 여러 가지 변형이 가능하며, 상기 실시예 만으로 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 물론 아니다.

이상과 같이, 본 발명의 하,페수 처리장의 침사물 이송 장치는 침사물을 일정 높이 이상으로 원하는 높이까지 기기의 마모나 연결관의 폐쇄 및 악취없이 보다 효과적으로 이송시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

유입관(1)과 유출관(2)을 통하여 하,폐수가 유입 및 유출되는 침사지(3) 바닥에 토네이도 블록(4)이 설치되어 그 상측에 에어 챔버(5)와, 중심부에 침사물 이송관(6)과, 단부에 에어 부스터 펌프(7)가 장착되고, 상기 에어 챔버(5)에 공기 공급관(8)과 솔레노이드 밸브(9) 및 헤더(10)가 연결된 블로어(11)가 연결 장착된 공지의 하,폐수 처리장의 침사물 이송 장치에 있어서,

상기 에어 부스터 펌프(7)의 원통형 본체(71)의 내부 바닥에 에어 분사 노즐(72)이 설치되어 그 일측에 공기 공급관(81)이 연결되고,

내부 중앙에 부스터 이젝터 노즐(73)과, 상측에 토출관(74)이 설치되며,

상부 측면에 유입구(75)와, 반대측 측면에 오버 플로우관(76)이 설치되고,

측면 최상단에 공기 배출관(77)이 설치되며,

상단부에 이젝터 조절 나사(78)가 장착되고, 그 하측으로 수위 감지 장치(79)가 부착되고,

상기 토출관(74)의 상부에 침사물 이송관(61)과, 상기 에어 부스터 펌프(7)가 동일한 구조로 연속적으로 연결 장착된 것을 특징으로 하는 하,폐수 처리장의 침사물 이송 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 에어 분사 노즐(72)은 분출구(721)가 작은 원형으로 형성되고, 그 하측 부에 여유 공간(722)이 형성되며, 그 하측부에 수개의 공기 주입구(723)가 접선 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 하,폐수 처리장의 침사물 이송 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 부스터 이젝터 노즐(73)은 분출구(731)가 상기 에어 분사 노즐(72)의 분출구(721)보다 크게 형성되고, 그 하측부에 경사각(732)과, 상측부에 확관부(733)가 형성된 것을 특징으로 하는 하,폐수 처리장의 침사물 이송 장치.