KR100806474B1 - 교반장치와 이를 이용한 수중포기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응액을 흡입하는 유입웨어(6), 흡입구(4)와 토출구(5)가 구비된 케이싱(3)과 구동모터(2)의 축에 설치된 회전익(1)으로 구성된 교반기, 상기 유입웨어(6)와 상기 케이싱(3)의 흡입구를 서로 연통시키는 수류흡입관(7) 및 분출구(12)가 반응조의 깊은 수심에 위치하는 수류압송관(11)으로 구성되어 수심이 깊은 반응조를 혼합할 수 있는 교반장치를 포함하고, 상기 교반장치에는 공기공급관(21,21a)이 구비된 이젝터(10,10a), 송기구(26)가 구비된 공기체임버(25) 및 상기 케이싱(3) 내부의 회전익(1) 일측에 설치된 용기형태의 산기기(9)등과 같은 공기공급수단 중에서 적어도 하나 이상 선택되어 구성된 수중포기기에 관한 것이다.
교반기, 산기기, 회전익

Description

교반장치와 이를 이용한 수중포기기{The Mixers and the Submersible Aerators with using these mixers}
도1은 본 발명에 따른 교반장치 제1실시예의 개념도,
도2는 본 발명에 따른 교반장치 제2실시예의 개념도,
도3은 본 발명에 따른 교반장치 제3실시예의 개념도,
도4는 본 발명의 포기장치룰 이용한 수중포기기 제1실시예의 개념도,
도5는 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제2실시예의 개념도,
도6은 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제3실시예의 개념도,
도7은 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제4실시예의 개념도,
도8은 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제5실시예의 개념도,
도9는 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제6실시예의 개념도,
도10은 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제7실시예의 개념도,
도11은 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제8실시예의 개념도,
도12는 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제9실시예의 개념도,
도13은 본 발명의 포기장치를 이용한 수중포기기 제11실시예의 개념도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 회전익 2 : 구동모터
3 : 케이싱 4 : 흡입구
5 : 토출구 6 : 유입웨어
7 : 수류흡입관 8 : 산기관
9 : 산기기 10,10a : 이젝터
11 : 수류압송관 12 : 분출구
13 : 표면포기기 21, 21a : 공기공급관
22 : 바이패스유로 23 : 유로조절수단
24 : 와류발생수단 25, 25a : 공기체임버
26 : 송기구 27 : 송기관
본 발명은 반응조의 상층부 낮은 수심에서 반응액을 흡입하고 반응조 바닥에 근접한 깊은 수심에서 분출시켜서 반응조 전체에서 수류가 순환되도록 하는 수류순환기능이 구비된 교반장치와 이를 이용한 수중포기기에 관한 것이다.
종래의 교반장치는 구동모터에 의하여 수중에서 회전하도록 단순하게 구성된 회전익이므로 반응조를 고르게 혼합하지 못하고 교반력이 편중되는 문제점이 있다.
또한, 포기장치는 소음과 진동 등 2차 오염이 없고 효율이 우수하며 운전관리가 간편해야 하는 반면에 종래 방식의 포기장치는 동력효율이 낮거나 소음과 진 동이 발생되고 시설비 소요가 큰 문제점이 있다.
종래의 표면포기기는 반응조의 수면을 교란하여 공기를 공급하는 포기기능과 교반기능을 병행하므로 반응액이 비산되고 소음이 발생되며 증발산량이 증가되어 수온이 낮아지므로 온도에 민감한 질산화균의 증식과 활동이 저하된다.
종래의 산기식 포기장치는 포기조에 공기를 공급하는 송풍기와 송기배관 및 산기관으로 구성되고 송풍기동 건축물이 축조되므로 시설비와 동력비가 과다하고 유지관리가 복잡하며 송풍기에서 소음과 진동이 크게 발생된다. 산기관이 수중포기기로 대체된 수중포기기와 송풍기의 조합장치에서도 이러한 문제점이 있다.
종래의 자흡식포기기는 공기자흡을 위하여 충분한 부압(Negative Pressure)을 발생하지 못하므로 수심이 깊은 반응조에서는 사용이 불가능하다.
종래의 이젝터 포기기는 액적의 비산이 없고 정숙운전이 가능하며, 모터의 발열에 의한 수온 상승 및 자동밸브에 의한 간헐포기기능도 가능하다. 그러나, 압력이 낮아지면 부피가 팽창되는 공기를 이젝터 내부에서 발생되는 대기압보다 낮은 부압을 이용하여 깊은 수심까지 흡입하므로 포기동력효율이 낮다.
이에 본 발명은 상술한 제 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 수류순환기능이 구비되어 수심이 깊은 반응기를 완전혼합 할 수 있는 교반장치를 제공하고, 상기 교반장치를 이용하여 산기관과 표면포기기 및 이젝터 등과 같은 공기공급수단과 조합하여 심층포기가 가능하고 포기효율이 우수하며 경제적인 수중포기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 흡입구와 토출구가 구비된 케이싱과 상기 케이싱의 내부에 설치되는 회전익 및 상기 회전익을 회전시키는 구동모터로 구성되어 펌프기능이 구비된 교반기에 있어서,
상기 교반기 케이싱의 흡입구에는 그 상부에 유입웨어가 구비된 수류흡입관을 상향으로 설치하여 제1 교반장치를 구성하고,
상기 교반기 케이싱의 토출구에 분출구가 구비된 수류토출관을 설치하여 제2 교반장치를 구성하는 한편,
상기 교반기 케이싱의 수류흡입구 및 수류토출구에 각각 상기 유입웨어가 구비된 수류흡입관과 분출구가 구비된 수류토출관을 설치하여 제3 교반장치를 구성하였다.
이하 상기 교반장치들의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 제1 교반장치는 깊은 수심에 설치된 상기 교반기 케이싱의 흡입구에 유입웨어가 구비된 수류흡입관이 설치되므로 구동모터에 의하여 상기 회전익을 회전시키면 상기 케이싱의 흡입구에 발생되는 흡입력에 의하여 상기 유입웨어를 통하여 반응액이 흡입되고 상기 수류흡입관, 케이싱의 흡입구, 케이싱 내부, 회전익을 순차적으로 거쳐서 상기 케이싱의 토출구를 통하여 반응조의 하부 깊은 수심에서 분출된다. 이와 같이 상부의 반응액이 상기 수류흡입관과 교반기를 거쳐서 반응조 하부로 이송되고 상기 교반기 케이싱의 토출구에서 직접 반응조로 분출되어 반응액과 혼합되고 상부로 순환되므로 반응조의 원활한 혼합이 이루어지게 된다.
그러나, 교반기를 수심이 깊은 반응조의 바닥에 설치하고 수심이 낮은 곳에 있는 상기 유입웨어로 부터 양정소요가 큰 깊은 수심까지 주로 교반기의 흡입양정에 의존하여 수류를 이송하므로 수심이 깊은 반응조에서는 교반동력효율이 저하될 수 있다.
제2 교반장치는 상기 제1 교반장치의 비효율성을 개선하기 위한 것으로 상기 교반기의 흡입양정을 최소화 할 수 있도록 상기 케이싱의 흡입구에는 유입웨어를 직결하고, 상기 케이싱의 토출구에는 분출구가 구비된 수류압송관을 설치하되, 상기 수류압송관의 분출구는 반응조의 깊은 수심에 위치하도록 설치한 것이다. 상기 유입웨어를 통하여 흡입된 반응액은 케이싱의 흡입구, 케이싱의 내부, 회전익, 케이싱의 토출구와 상기 수류압송관을 순차적으로 거쳐서 상기 수류압송관의 말단에 구비된 분출구를 통하여 반응조 하부에서 분출하게 된다.
이와 같이 교반기의 흡입양정을 최소화하고 효율이 높은 토출양정을 반응조의 수류순환에 이용하므로 교반동력효율이 향상될 수 있다.
제3 교반장치는 교반기의 흡입구와 토출구에 각각 유입웨어가 구비된 수류흡입관과 분출구가 구비된 수류압송관을 설치하되, 상기 유입웨어는 낮은 수심에 설치하고 상기 수류압송관의 분출구는 반응조의 깊은 수심에 위치하도록 설치한다. 이와 같이 제2 교반장치는 상기 제1 교반장치와 제2 교반장치의 중간형태에 해당되며, 흡입양정과 토출양정이 효율적으로 조합되어 수심이 깊은 반응조에서도 수류순환 및 교반이 원활하고 교반동력효율을 개선할 수 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 교반장치들에 설치되는 유입웨어는 원주웨어, 나팔형 웨어(morning glory weir) 등과 같은 다양한 형태의 웨어로 구성할 수 있다.
이와 같이 주로 흡입양정에 의하여 반응액을 흡입하여 이송하는 제1 교반장치, 토출양정에 의하여 반응액을 압송하는 제2 교반장치와 흡입양정과 토출양정이 안배되어 반응액을 흡입 및 압송하는 제3 교반장치에 여러 가지 형태의 공기공급수단을 설치하므로써 수심이 깊은 반응조에서도 교반과 공기공급이 원활하고 동력효율이 우수한 수중포기기를 구성할 수 있다.
상기 공기공급수단은 상기 교반장치의 유입웨어 또는 수류흡입관에 송풍기로부터 압송된 공기를 미세한 기포로 분산시킬 수 있도록 2중관으로 구성하고, 그 내측 관을 송기구가 형성된 다공관으로 구성하거나 미세기공이 형성된 산기관으로 구성할 수 있다.
또한, 상기 공기공급수단은 상기 교반장치의 유입웨어 측에 설치되고, 회전익의 일부가 대기중에 노출되고 나머지 부분은 수중에 잠겨서 회전하면서 미세기포를 발생시키는 표면포기기이거나, 또는 중공축에 축류형 회전익이 설치되어 대기중의 공기를 자흡하는 형태의 표면포기기를 상기 교반장치의 유입웨어 측에 설치하여 수중포기기를 구성할 수 있다.
또한, 상기 공기공급수단은 교반기의 회전익 주변에 공기를 공급할 수 있는 복수개의 송기구가 구비된 공기체임버를 설치하거나 케이싱 자체를 송기구가 형성된 공기체임버로 구성하고, 상기 공기체임버의 내부는 송풍기의 토출구와 송기관을 통하여 연통시켜서 외부에서 공기를 압송하면, 상기 송기구를 통하여 분출된 공기는 회전익에서 발생되는 수류에 의하여 미세한 기포로 분산되고 반응조 내부로 넓게 확산될 수 있다. 또한, 상기 공기체임버에 미세기공을 형성하여 공기체임버 자체를 산 기관으로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 공기공급수단은 그 내부는 비어 있고 어느 일측이 개방된 원통형 또는 절두원추형 용기형태의 산기기로 구성할 수 있다. 상기 산기기는 송풍기의 토출구와 송기관을 통하여 연통되고 상기 산기기를 통하여 공급된 공기는 회전익에서 발생되는 수류에 의하여 미세한 기포로 분산되고 반응조 내부로 넓게 확산된다.
또한, 상기 공기공급수단은 상기 유입웨어 또는 상기 수류흡입관에 대기로부터 공기를 흡입할 수 있는 공기공급관과 노즐이 구비된 이젝터로 구성할 수 있으며, 상기 이젝터는 표준형(Standard type)과 애뉼러형 (Annular type) 중에서 제한없이 선택할 수 있다.
상기 이젝터에 의한 공기공급수단을 이용하여 반응조를 포기교반 또는 비포기교반 중에서 선택하여 운전하거나, 포기교반 또는 비포기교반이 설정된 주기에 따라 교차반복되는 간헐포기로 운전하기 위하여 이젝터에 구비된 공기공급관에 자동밸브등과 같은 유로조절수단을 설치할 수 있다.
그러나 공기공급관에 설치된 유로조절수단에 의한 간헐포기방식은 공기공급이 불필요한 비포기교반시에도 양정손실이 큰 이젝터를 통과하여 수류가 유입되므로 양정손실이 증가되어 불리하다.
따라서, 상기 수류흡입관에는 반응액이 바이패스하여 유입될 수 있는 바이패스유로와 유로조절수단을 추가 설치하고, 상기 유로조절수단은 Timer, 용존산소농도제어기(Do Controller), 산화환원전위제어기(ORP Controller) 등에 연동하여 개폐 작동하는 간헐포기시스템으로 구성하므로써 비포기교반시에도 이젝터에 의한 양정손실 을 방지할 수 있게 된다.
이젝터에서 흡입되는 풍량을 조절하기 위하여 공기공급관에 밸브등과 같은 유로조절수단을 설치하고 상기 밸브의 개도를 조절하는 풍량제어방식은 밸브의 개폐정도에 따라 흡입풍속이 변하게 되므로 정교한 풍량조절이 어렵다.
따라서, 상기 바이패스유로에 설치된 밸브등으로 구성된 유로조절수단의 개도를 조절하여 이젝터를 경유하지 않고 수류흡입관 또는 상기 케이싱의 흡입구로 바이패스하여 유입되는 유량을 조절하므로써 이젝터에서의 공기흡입량을 정교하게 조절할 수 있고, 바이패스유량을 증대시켜 이젝터에서 공기흡입을 중지하고 비포기 교반조건으로 운전하는 경우에도 수류순환량을 유지할 수 있다.
상기 이젝터의 공기공급관에는 농축조 또는 탈수기의 악취발생원에서 배기되는 악취가 흡입되도록 하는 악취유입관을 연결하고 악취가 함유된 공기를 반응조에 흡입시켜서 반응조에 증식하는 미생물에 의하여 악취원인 물질들을 생물학적으로 분해하는 탈취가 이루어지게 할 수 있다.
또한, 공기를 흡입하는 상기 이젝터의 공기공급관을 송풍기의 토출구와 연통시키고 송풍기에 의하여 상기 이젝터에 공기를 압송하여 이젝터가 적용된 수중포기기의 포기용량을 증대시킬 수 있다.
상기 수류흡입관 또는 수류압송관을 통하여 기포가 아래로 이동하면서 서로 충돌하여 조대 기포로 뭉쳐질 수 있다. 조대 기포는 부상속도가 증대되므로 수류의 유하속도보다 조대 기포의 상승속도가 커질 경우에는 유입웨어 측으로 부상하여 외부로 역류되므로 주기적으로 공기흡입량이 급격하게 감소되는 맥동현상이 발생된다. 따라서, 상기 수류흡입관과 수류압송관에는 레듀서(Reducer), 병목(Throat) 또는 라인믹서(Line Mixer)인 와류발생수단을 설치하고 와류를 발생시켜 공기를 미세하게 분산시키면 조대 기포의 발생이 억제되고 포기효율이 안정될 수 있다.
이와 같은 구성의 상기 공기공급수단들을 상기 제1, 제2 및 제3 교반장치와 조합하여 포기장치를 구성하면 비중량이 작은 공기를 상기 유입웨어 또는 수류흡입관 내부까지 공급하고, 상기 케이싱의 흡입구 또는 상기 수류흡입관의 상층부까지 공급된 공기는 상기 교반기의 흡입력에 의하여 형성되는 공기방울의 부상속도보다 빠르고 비압축성이며 비중량이 큰 반응액의 흐름에 의하여 깊은 수심에까지 강제로 이송하여 상기 교반기의 토출구 또는 수류압송관의 분출구를 통하여 반응조로 분출되어 수심이 깊은 반응조를 포기할 수 있게 된다. 따라서 반응조 하부 깊은 수심에 설치된 산기관 또는 산기기 등에 높은 압력으로 공기를 압송하는 종래의 포기장치들 보다 동력소요가 적고 심층포기도 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 교반장치 제1실시예의 개념도이다.
본 발명은 하나 이상의 흡입구(4)와 하나 이상의 분출구(5)가 구비된 케이싱(3)과 상기 케이싱(3)의 내부에 설치되는 회전익(1) 및 상기 회전익(1)을 회전시키는 구동모터(2)로 구성되어 펌핑기능이 구비되고 반응조 하부 깊은 수심에 설치되는 교반기를 포함하고, 상기 케이싱(3)의 흡입구(4)에는 수류흡입관(7)이 연결되며, 상기 수류흡입관(7)의 끝부분에는 상대적으로 얕은 수심에 설치되어 상층부의 반응액을 흡입하는 유입웨어(6)가 구비된 것이다.
상기 유입웨어(6)를 통하여 흡입된 반응액은 상기 유입웨어(6), 수류흡입관(7), 케이싱(3)의 흡입구(4), 케이싱(3) 내부, 회전익(1) 및 상기 케이싱(1)의 토출구(5)를 순차적으로 거쳐서 반응조 하부 깊은 수심에서 분출된다. 분출된 반응액은 반응조내의 반응액과 분출수류의 교반력에 의하여 혼합되고 반응조 상부로 상승하므로 반응액이 반응조 전체를 순환하고 완전혼합이 가능하게 되며, 주로 교반기의 흡입양정에 의하여 수류순환이 이루어지는 구성이다.
도2는 본 발명에 따른 교반장치 제2실시예의 개념도이다.
상기 교반기 케이싱(3)의 흡입구(4)에는 유입웨어(6)가 직결되고, 상기 케이싱(3)의 토출구(5)에는 분출구(12)가 구비된 수류압송관(11)이 설치되며, 상기 분출구(12)는 깊은 수심에 위치하도록 상기 수류압송관(11)이 연장 설치되는 구성이다.
상기 유입웨어(6)를 통하여 흡입된 반응액은 케이싱(3)의 흡입구(4), 케이싱(3) 내부, 회전익(1) 및 상기 케이싱(3)의 토출구(5)와 상기 수류압송관(11)을 순차적으로 거쳐서 상기 분출구(12)를 통하여 반응조 하부 깊은 수심에서 분출되고, 분출된 반응액은 반응조내의 반응액과 분출수류의 교반력에 의하여 혼합되며, 주로 교반기의 토출양정에 의하여 수류순환이 이루어지는 구성이다.
도3은 본 발명에 따른 교반장치 제3실시예의 개념도이다.
이 실시예는 상기 교반기에 수류흡입관(7)과 수류압송관(11)이 함께 구비되어 수류순환이 이루어지므로 흡입양정과 토출양정을 효율적으로 배분할 수 있는 구성이다.
상기 교반기의 흡입구(4)에는 유입웨어(6)가 구비된 수류흡입관(7)이 설치되며, 상기 교반기의 분출구(5)에는 하나 이상의 수류압송관(11)이 구비되고, 그 분출구(5)가 반응조의 바닥 근처 깊은 수심에 위치하도록 설치한 것으로 일정 수심까지는 수류를 흡입하여 이송하고 잔여 깊이는 흡입된 수류를 압송하여 반응조의 깊은 수심까지 이송하므로 교반기의 흡입양정과 토출양정을 효과적으로 조합하여 수심이 깊은 반응조에서도 수류순환 및 교반이 원활하고 동력효율이 개선될 수 있다.
도4는 본 발명의 교반장치를 이용한 수중포기기 제1실시예의 개념도이다.
이 실시예는 도1의 제1실시예에 따른 교반장치와 송기관(27)을 통해 송풍기에서 공급된 공기를 분산시키는 미세기공 또는 송기구(26)가 구비된 공기체임버(25, 25a)와 같은 공기공급수단이 결합된 수중포기기에 관한 것이다.
상기 교반기의 케이싱(3)에는 미세기포를 발생할 수 있는 다수개의 송기구(26)가 구비된 공기체임버(25,25a)가 설치될 수 있고, 상기 케이싱(3) 자체를 송기구가 형성된 공기체임버(25,25a)로 구성하며, 상기 공기체임버(25,25a)의 내부는 송풍기[도면미표기]의 토출구와 송기관(27)을 통하여 서로 연통시키는 것도 가능하다.
송풍기에서 공기를 압송하면 상기 송기관(27) 및 공기체임버(25,25a)를 경유한 공기가 상기 송기구(26)를 통하여 분출되고 회전익(1)에서 발생되는 수류에 의하여 미세한 기포로 분산되면서 반응조 내부에 넓게 확산된다. 여기서, 상기 공기체임버(25,25a)는 회전익(1)의 상부측과 하부측 중에서 어느 일측에 설치하거나 또는 상하부 양측에 동시에 설치할 수 있다. 상기 공기체임버(25, 25a)에는 미세한 기공을 형성하여 그 자체를 산기관으로 구성할 수도 있다.
도5는 본 발명의 교반장치를 이용한 수중포기기 제2실시예의 개념도이다.
교반기 케이싱(3)의 흡입구(4)에 유입웨어(6)가 직결된 도2의 제2실시예에 따른 교반장치와 송기관(27)을 통하여 송풍기에서 공급된 공기를 분산시키는 미세기공 또는 송기구가 구비된 공기체임버(25)와 같은 공기공급수단이 결합되어 구성된 수중포기기에 관한 것이다. 여타의 구성과 작용은 도4의 제1실시예에 따른 수중포기기와 동일하다.
이와 같은 구성의 도4 및 도5에 따른 제1 및 제2실시예의 수중포기기에서와 같이 도3의 제3실시예에 따른 교반장치와 공기체임버(25, 25a)에 의한 공기공급수단을 결합하여 수중포기기를 구성할 수 있다.
도6은 본 발명의 교반장치를 이용한 수중포기기 제3실시예의 개념도이다.
이 실시예는 도1의 제1실시예에 따른 교반장치와 송기관(27)을 통하여 송풍기에서 공급된 공기를 미세기포로 분산시키는 산기관(8)과 같은 공기공급수단으로 구성된 수중포기기에 관한 것이다.
반응조의 얕은 수심에 설치된 상기 유입웨어(6)측 또는 상기 수류흡입관(7)의 윗부분에는 송기관(27)을 통하여 송풍기로부터 압송된 공기를 미세한 기포로 분산시킬 수 있는 미세기공이 형성된 산기관(8)과 같은 공기공급수단을 설치하여 미세기포를 발생시키고, 압력이 낮아지면 부피가 팽창하고 비중량이 작은 공기를 상기 산기관(8)에 의하여 상기 수류흡입관(7) 내부의 얕은 수심까지 공급하며, 수류흡입관(7) 내부에 공급된 공기는, (상기 교반기의 흡입력에 의하여 형성되는 공기방울의 부상속도보다 빠르면서 비압축성이며 비중량이 큰 반응액의 흐름을 이용하여) 반응조의 하부 깊은 수심에까지 강제로 이송해서 상기 교반기의 분출구(12)를 통해 분출함으로써 반응조를 포기 및 교반할 수 있다.
상기 수류흡입관(7)과 수류압송관(11)을 통하여 기포가 아래로 이동하면, 미세기포들이 서로 충돌하여 조대 기포로 뭉쳐지고 부상속도가 증가된다. 이와 같은 조대 기포는 그 부상속도가 수류의 유하속도보다 커지게 되면 흡입구(4)측으로 상승하여 역류하게 된다. 따라서, 상기 수류흡입관(7) 또는 수류압송관(11)에는 레듀서(Reduer), 병목(Throat) 또는 라인믹서(Line mixer)와 같은 와류발생수단(24)을 설치하고 난류에 의하여 기포를 미세하게 분산시키어 조대 기포 발생을 억제할 수 있다.
도7은 본 발명의 교반장치를 이용한 수중포기기 제4실시예의 개념도이다.
이 실시예는 교반기 케이싱(3)의 흡입구(4)에 유입웨어(6)가 직결된 도2의 제2실시예에 따른 교반장치와 송기관(27)을 통하여 송풍기에서 공급된 공기를 미세기포로 분산시키는 산기관(8)에 의한 공기공급수단으로 구성된 수중포기기에 관한 것이다. 여타의 구성과 작용은 상기 도6의 제3실시예와 동일하다.
이와 같이 도6 및 도7에 따른 제3 및 제4실시예의 수중포기기에서와 같이 도3의 제3실시예에 따른 교반장치와 상기 산기관(8)에 의한 공기공급수단을 결합시키어 수중포기기를 구성할 수 있다.
도8은 본 발명의 교반장치를 이용한 수중포기기 제5실시예의 개념도이다.
이 실시예는 도3의 제3실시예에 따른 수류흡입관(7)과 수류압송관(11)이 구비된 교반장치와 표면포기기(13)를 결합하여 구성한 수중포기기에 관한 것이다.
상기 공기공급수단은 유입웨어(6)측에 회전익의 일부가 대기중에 노출되고 나머지 부분은 수중에 잠겨서 회전하거나 또는 중공축에 축류형 회전익이나 대기중의 공기를 자흡할 수 있는 표면포기기(13)로 구성된 것이다.
상기 표면포기기(13)에 의하여 생성된 미세기포는 수류와 함께 상기 유입웨어(6)를 통하여 수류흡입관(7), 케이싱(3)의 흡입구(4), 케이싱(3)의 내부, 회전익(1), 케이싱(3)의 토출구(5) 및 수류압송관(11)을 거쳐서 하부로 이동되고 깊은 수심에 위치하는 분출구(12)를 통하여 반응조로 분출되는 구성이다.
이와 같이 표면포기기(13)에 의한 공기공급수단은 상기 도1의 제1실시예 및 도2의 제2실시예의 교반장치와 조합하여 수중포기기를 구성할 수 있다.
도9는 본 발명의 교반장치를 이용한 수중포기기 제6실시예의 개념도이다.
이 실시예는 도1의 제1실시예에 따른 교반장치와 그 내부는 비어 있고 어느 일측이 개방된 원통형 또는 절두원추형 용기형태의 산기기(9)와 같은 공기공급수단으로 구성된 수중포기기에 관한 것이다. 상기 산기기(9)는 송풍기의 토출구와 송기관(27)을 통하여 연통되고, 상기 산기기(9)를 통하여 공급된 공기는 상기 산기기(9)의 개구부에서 분출되며, 상기 회전익(1)에서 발생되는 수류에 의하여 미세한 기포로 분산되고 반응조 내부로 확산된다.
도10은 본 발명의 교반장치를 이용한 수중포기기 제7실시예의 개념도이다.
이 실시예는 도2의 제2실시예에 따른 교반장치에 상기 용기형태의 산기기(9)에 의한 공기공급수단이 설치되어 구성된 수중포기기이다.
이와 같이 도9 및 도10에 따른 제6 및 제7실시예의 수중포기기에서와 같이 상기 용기형태의 산기기(9)와 도3의 제3실시예에 따른 교반장치를 조합하여 수중포기기를 구성할 수 있다.
도11은 본 발명의 교반장치를 이용한 수중포기기 제8실시예의 개념도이다.
이 실시예는 도1의 제1실시예에 따른 교반장치와 수류흡입관(7)의 상층부에 노즐과 공기공급관(21)이 구비된 이젝터(10)에 의한 공기공급수단이 결합된 수중포기기에 관한 것이다. 이 실시예에서는 표준형 이젝터(10)를 예시하였으나 유입 웨어에 공기공급관이 삽입된 형태의 애뉼러형 이젝터도 제한 없이 적용할 수 있다. 송풍기와 표면포기기는 소음과 진동이 발생하는 반면에 이젝터는 무소음 정숙운전이 이루어지므로 친환경적이다.
상기 반응조를 포기교반 또는 비포기교반 중에서 선택하여 운전하거나, 포기교반 또는 비포기교반이 설정된 주기에 따라 교차 반복되는 간헐포기로 운전하고 유입유량의 조절을 통하여 포기량을 조절할 수 있도록, 상기 수류흡입관(7)에는 반응액이 바이패스 유입될 수 있는 유로조절수단(23)이 구비된 바이패스 유로(22)를 구성하였다.
또한, 상기 공기공급관(21)의 유입구에는 악취발생원에서 배기되는 악취함유공기를 흡입하는 악취공기유입관[도면생략]을 연결하면 반응조 내부로 악취가 흡입되고 증식하는 미생물에 의하여 경제적이고 효과적으로 악취를 제거할 수 있다.
또한, 상기 공기공급관(21)에는 송풍기의 토출구와 연통되는 송기관을 설치하고 공기를 압송하여 이젝터에 의한 자흡식보다 포기용량을 더욱 증대시킬 수 있다.
도12는 도2의 제2실시예에 따른 교반장치와 유입웨어(6)에 공기공급관(21a)이 삽입되어 구성된 애뉼러형 이젝터(10a)에 의한 공기공급수단으로 구성된 수중포기기에 관한 것이다. 이 실시예에는 애뉼러형 이젝터(10a)를 예시하였으나 표준형 이젝터도 제한 없이 적용될 수 있으며 여타의 구성과 작용은 상기 제8실시예와 동일하다.
도13은 도3의 제3실시예에에 따른 교반장치와 유입웨어(6)에 공기공급관(21a)이 삽입되어 구성된 애뉼러형 이젝터(10a)에 의한 공기공급수단으로 구성된 수중포기기에 관한 것이다. 이 실시예에서는 애뉼러형 이젝터(10a)를 예시하였으나 표준형 이젝터도 제한 없이 적용될 수 있으며 여타의 구성과 작용은 상기 도11의 제8실시예에 따른 수중포기기와 동일하다.
상기 도6, 도7, 도8, 도11, 도12 및 도13의 제3, 제4, 제5, 제8, 제9 및 제10실시예에 따른 수중포기기에서의 수류 및 공기이송량은 주로 교반기의 수류이송능력에 의존하는 구성이므로 포기용량은 교반기의 용량으로 제한된다. 따라서 반응기에서 소요되는 교반기의 교반용량을 기준으로 하여 결정된 수중포기기의 포기용량은 유입부하가 고농도인 경우에는 실제 반응기에서 용존산소량이 부족하게 되므로 송기구(26)가 구비된 공기체임버(25, 25a)와 용기형태의 산기기(9)를 추가 구성하고 송기관(27)을 통하여 송풍기로 공기를 추가 공급하므로써 반응기에서 필요로 하는 적정 교반력을 유지한 상태에서도 포기용량을 충족할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 수심이 깊은 반응조도 수류순환에 의하여 완전혼합 시킬 수 있는 교반장치를 제공하는 한편, 상기 교반장치를 이용하여 기존 포기장치의 효율을 개선하거나 반응조의 깊은 수심에 까지 원활하게 공기를 공급하여 포기 및 교반효율이 높고 경제적인 포기장치를 실현할 수 있다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 반응액이 흡입되도록 하는 유입웨어(6),
    흡입구(4)와 토출구(5)가 구비된 케이싱(3)과 상기 케이싱(3)의 내부에 설치되는 회전익(1) 및 상기 회전익(1)을 회전시키는 구동모터(2)로 구성되어 펌핑기능이 구비된 교반기 및,
    상기 유입웨어(6)를 통하여 흡입된 반응액이 상기 케이싱의 흡입구(4), 케이싱(3)의 내부 , 회전익(1)를 순차적으로 거쳐서 반응조의 하부 깊은 수심으로 이송된 후, 상기 케이싱(3)의 토출구(5)를 통하여 분출될 수 있도록 상기 유입웨어(6)와 상기 케이싱(3)의 흡입구(4)를 서로 연통시키는 수류흡입관(7)으로 구성된 교반장치를 이용한 수중포기기에 있어서,
    상기 케이싱(3)의 내부와 연통되는 공기공급수단이 설치되고, 상기 공기공급수단은 송기관(27)을 통하여 송풍기에서 공급된 공기를 분산시키는 미세기공 또는 송기구(26)가 구비된 공기체임버(25,25a)인 것을 특징으로 하는 교반장치를 이용한 수중포기기.
  3. 반응액이 흡입되도록 하는 유입웨어(6),
    흡입구(4)와 토출구(5)가 구비된 케이싱(3)과 상기 케이싱(3)의 내부에 설치되는 회전익(1) 및 상기 회전익(1)을 회전시키는 구동모터(2)로 구성되어 펌핑기능이 구비된 교반기 및,
    상기 유입웨어(6)를 통하여 흡입된 반응액이 상기 케이싱의 흡입구(4), 케이싱(3)의 내부 , 회전익(1)과 케이싱의 토출구(5)를 순차적으로 거쳐서 반응조의 하부 깊은 수심으로 압송 및 분출될 수 있도록, 상기 케이싱의 토출구(5)에 설치되고 그 분출구(12)가 반응조의 깊은 수심에 위치하도록 연장되어 설치된 수류압송관(11)으로 구성되며,
    상기 케이싱(3)은 반응조의 낮은 수심에 위치하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유입웨어(6)와 상기 케이싱(3)의 흡입구(4)를 서로 연통시키는 수류흡입관(7)이 설치되는 것을 특징으로 하는 교반장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 케이싱(3)의 내부와 연통되는 공기공급수단이 설치되고,
    상기 공기공급수단을 통하여 공급된 압축성 유체이며 비중량이 작은 공기가,
    상기 교반기에 의하여 형성되는 기포의 부상속도보다 빠르면서 비압축성이며 비중량이 큰 반응액의 흐름에 의하여,
    상기 케이싱(3)의 내부, 회전익(1)과 케이싱의 토출구(5), 수류압송관(11)을 거쳐서 상기 분출구를(12)를 통하여 반응조의 깊은 수심에서 분출되어 반응조를 포기 및 교반하는 것을 특징으로 하는 교반장치를 이용한 수중포기기.
  6. 제2항에 있어서, 상기 수류흡입관(7)에는 와류를 발생시켜서 조대 기포를 미세기포로 분산시킬 수 있는 레듀서(Reducer), 병목(Throat) 또는 라인믹서(Line Mixer)인 와류발생수단(24)이 설치된 것을 특징으로 하는 교반장치를 이용한 수중포기기.
  7. 삭제
  8. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 공기공급수단은 송기관(27)을 통하여 송풍기에서 공급된 공기를 분산시키는 미세기공이 형성된 산기관(8)인 것을 특징으로 하는 교반창치를 이용한 수중포기기.
  9. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 공기공급수단은 표면포기기(13)인 것을 특징으로 하는 교반장치를 이용한 수중포기기.
  10. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 공기공급수단은 상기 회전익(1)에서 발생되는 수류에 의해 송기관(27)을 통하여 송풍기에서 공급된 공기를 미세한 기포로 분산시키는 용기형의 산기기(9)인 것을 특징으로 하는 교반장치를 이용한 수중포기기.
  11. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 공기공급수단은 대기로부터 공기를 흡입할 수 있는 공기공급관(21,21a)이 구비된 이젝터(10,10a)인 것을 특징으로 하는 교반창치를 이용한 수중포기기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이젝터(10,10a)와 상기 케이싱(3)의 흡입구(4)사이에는 상기 이젝터(10, 10a)에서 흡입되는 공기량을 조절할 수 있고, 반응조를 포기교반 또는 비포기교반중에서 선택하여 운전하거나, 포기교반 또는 비포기교반이 교차 반복되는 간헐포기로 운전할 수 있는 유로조절수단(23)이 구비된 바이패스유로(22)가 설치된 것을 특징으로 하는 교반장치를 이용한 수중포기기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 공기공급관(21,21a)의 유입구에는 농축조 또는 탈수기의 악취발생원에서 배기되는 악취함유공기를 흡입할 수 있는 악취공기유입관과 송풍기로부터 공기를 압송하는 송기관 중에서 하나 이상이 선택되어 설치된 것을 특징으로 하는 교반장치를 이용한 수중포기기.
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