KR100888691B1 - 자흡식 기포발생장치 및 이를 이용한 자흡공기식 부상분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임펠러의 회전에 의해 발생되는 부압에 의해 자흡력으로 대기 중의 공기를 수중에 끌어들여 기류충돌에 따라 미세기포를 발생시키는 자흡식 기포발생장치에 있어 모터와 직결된 회전축의 커플링 부분과 상하 베어링 및 베어링 하우징 구조를 개선하여 폐수에 포함된 이물질에 의해 자흡식 기포발생장치가 손상되는 것을 방지한 자흡식 기포발생장치 및 이를 이용한 자흡공기식 부상분리장치에 관한 것으로, 모터와 죠 커플링으로 직결된 회전축의 임펠러 회전에 의해 물에 원심력을 부여하여 임펠러의 외주 부분에 발생되는 부압에 의한 자흡력으로 대기 중의 공기를 수중에 끌어들여 기류충돌에 얻어지는 미세한 기포는 용존공기 부상장치(DAF)에서 생성되는 큰 기포에 비해 부유 고형물질을 더욱 효과적으로 부상시킬 수 있어 수처리 효율을 높일 수 있고, 회전축의 수중 하단부에 있는 폐수 유입과 동시에 과도한 마찰열에 의해 파손되어지는 종래의 볼 베어링 및 메커니컬 시일로 구성된 부분을 슬리브 베어링으로 대체하여 수중 하부 베어링의 파손을 방지하고, 동시에 상부의 볼 베어링 및 베어링을 고정시키는 베어링 하우징의 구조를 2중 분리식 베어링 하우징으로 대체하여 상부 베어링 파손시 교체 보수작업을 용이하게 하며, 상기 대체된 수단은 축 접속구의 간단한 해체만으로 교체 보수작업이 단시간에 가능하므로 부상분리장치의 가동률을 크게 제고시킬 수 있는 효과가 있다.

미세기포, 부상분리, 자흡식, 공기식, 수처리

Description

자흡식 기포발생장치 및 이를 이용한 자흡공기식 부상분리장치{The self-inhalation cavitation aerator and the air flotation system using the device}

본 발명은 오폐수 처리를 위한 수처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자흡공기식 부상분리장치에 사용되는 자흡식 기포발생장치의 베어링과 실링수단이 오폐수에 포함된 이물질에 의해 손상되는 것을 방지하기 위하여 수중의 하부에 있는 종래의 볼 베어링과 메커니컬 시일로 구성된 부분을 슬리브 베어링으로 대체하여 수중 하부 베어링의 파손을 방지하고, 동시에 상부의 볼 베어링 및 베어링을 고정시키는 베어링 하우징의 구조를 2중 분리식 베어링 하우징으로 대체하여 상부 베어링 파손시 교체 보수작업을 용이하게 하며, 상기 대체된 수단은 축 접속구의 간단한 해체만으로 교체 보수작업이 단시간에 가능하므로 부상분리장치의 가동률을 크게 제고시킬 수 있으며, 또한 부상분리탱크(Flotation Tank)내의 하부에 설치되는 처리수 배출 집수장치를 파이프(Pipe)의 측면에 일정한 간격으로 구멍(Hole)을 형성한 수개의 집수관(Perforated Pipe)방식으로 대체하여 부상분리탱크 내에서 밖으로 배출되는 처리수가 균등하게 배출되도록 하며, 배출 집수관의 끝단부에 각각 수위조절장치가 취부된 자흡식 기포발생장치 및 이를 이용한 자흡공기식 부상분리 장치에 관한 것이다.

최근 급속한 산업발전으로 인하여 물의 소비량이 증가하면서 용수(상수도, 공업용수), 폐수(생활오수, 공장폐수), 분뇨ㆍ축산 폐수 등으로 인해 하천과 해안지역에서 수질 오염문제가 발생하고 있다. 따라서 수질오염을 방지하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있는데, 이러한 기술은 주로 물리적, 화학적, 생물학적 처리를 근본으로 하고 있다. 화학적 및 물리적 처리방법을 응용하여 폐수를 고형물과 처리수로서 고액 분리하기 위한 기술로서는 공기부상분리장치(Air Flotation System)가 있다.

공기부상분리장치(Air Flotation System)는 일반적으로 도시 하수 및 산업 폐수에 함유된 부유 고형물, 기름 성분 및 콜로이드 상태의 물질 등을 부상시켜 제거하는 것으로서, 특히 침강분리가 어려운 부유 물질을 제거하는데 효과적이다. 즉, 폐수에 응집제 등 약품을 투입하여 오염 물질을 작은 덩어리로 만든 후에 부상분리탱크의 하부에 다양한 방법으로 미세 기포를 공급하여 오염 물질 덩어리에 기포를 흡착시키면, 부력이 높아진 오염물(Scum)이 수면으로 떠오르게 된다. 그러면 부상분리탱크 상부에 설치된 수개의 회전형 스컴 스크래퍼(Scum Scraper)로 부상분리탱크 입구로부터 배출구 쪽으로 표면의 오염물질을 밀어서 배출 끝단에서 긁어 올려 제거하는 것이다. 따라서 공기부상분리장치는 적절한 크기의 미세 기포를 계속적으로 발생시켜 고형물 입자에 골고루 흡착시키는 것이 매우 중요하다.

공기부상분리장치는 오폐수 속에 있는 고형물을 분리하기 위한 하나의 수단이며, 구체적으로는 미세한 공기방울을 오폐수 속에 넣어서 교반하므로 공기방울이 고형물에 부착되어 고형물과 공기방울의 부력이 합해져서 고형물을 물 위로 떠오르게 함으로써 오폐수와 고형물을 분리시키는 방법이다. 이러한 방법은 액체보다 밀도가 무거운 입자도 뜨게 할 수 있는 효과가 있으며, 또한 액체보다 밀도가 가벼운 입자도 신속하게 떠오르게 할 수가 있다.

이러한 공기부상분리장치는 기포의 공급방법에 따라 가압공기식 부상분리장치(Dissolved Air Flotation), 진공식 부상분리장치(Vacuum Flotation), 분산 와류공기식 부상분리장치(Dispersed or Cavitation Air Flotation) 등으로 구분된다.

가압공기식 부상분리장치(Dissolved Air Flotation)는 공기압축기나 이젝터로 가압탱크에 공기를 불어넣은 다음, 폐수를 가압탱크로 유입시켜 폐수 중에 공기가 용해되도록 한 후 분리탱크로 보내어 분리시키는 방법으로서, 응집탱크와 반응탱크를 별도로 설치하고 응집반응이 일어난 후 다시 가압반응으로 부상시키는 비교적 복잡한 방법이다.

진공식 부상분리장치(Vacuum Flotation)는 가압공기식 부상분리방법 중 감압법의 일종이며, 폐수를 부상분리탱크에 진공상태로 유입시킬 때 포화된 공기가 작은 공기방울 상태로 고형물 입자에 흡착되면서 부상되는 방법으로 시설이 복잡하고 운전조작이 어려우며 투자비가 과다하게 소요되는 문제가 있다.

분산 와류공기식 부상분리장치(Dispersed or Cavitation Air Flotation)는 자흡식 기포발생장치(Self-inhalation Cavitation Aerator)에서 임펠러의 회전에 의해 발생되는 부압에 의해 자흡력으로 대기 중의 공기를 수중에 끌어들여 기류충돌에 따라 미세기포를 만들어 폐수 중에 공급시키면서 응집제 등을 투입하여 함께 혼합시켜 응집 반응시킨 다음 고형물을 부상시켜 처리수와 고형물을 분리시키기 때문에 기포 발생, 고형물과의 혼합, 기포부착, 응집 등이 동시에 이루어지므로 조작이 간단하여 무인 자동운전이 가능하고, 구조가 간단하여 처리장의 소요 부지면적이 적어질 뿐만 아니라 지속적인 처리효율 유지가 가능하므로 운전 및 유지관리비가 저렴한 특징이 있다.

따라서 이러한 분산 와류공기식 부상분리장치에는 다양한 형태의 기포발생장치가 설치되는데, 종래의 기포발생장치는 중공구동축의 공기튜브 하부에 공기분사 임펠러(Impeller)를 설치하고 공기튜브의 상단에 설치된 모터가 작동할 때 임펠러에서 발생되는 원심력에 의해 대기 중의 공기가 폐수 속으로 유입되는 동시에 임펠러의 교반작용으로 미세기포를 발생시키도록 구성되어 있으며, 이와 같은 종래의 기포발생장치는 모래, 플라스틱조각, 금속가루 등과 같은 각종 이물질이 포함되어 있는 폐수 속에 설치되어 운전되므로 폐수 및 폐수에 포함되어 있는 이물질이 베어링으로 유입되어 베어링에 치명적인 손상을 입히게 된다.

따라서 기포발생장치의 최하단 베어링 하우징에 메커니컬 시일을 설치하여 폐수 및 이물질이 베어링에 유입되는 것을 차단하고 있으나, 이러한 실링방식은 시간이 경과함에 따라 마모되기 때문에 수시로 수처리 운전을 정지시키고 베어링과 메커니컬 시일을 교체해야 하며, 또한 수중에 있는 베어링 상태의 점검과 윤활용 그리스 주입 등의 과정에서 부주의로 인한 베어링의 파손 내지는 수중에 있는 실링(Sealing)의 부주의한 점검과 마모로 인해 완전한 밀봉이 되지 않으므로 인해 실링의 관리에 실패하는 경우에는 베어링이 파손되는 등의 문제가 발생하게 되며, 베어링의 교체나 수리를 위해서는 기포발생장치를 해체해야 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 기포발생장치는 임펠러를 회전시키는 중공회전축의 상부 베어링 및 베어링 하우징(Bearing Housing)부분이 베어링 상태의 점검이나 그리스 주입의 부주의로 인해 파손되거나 장기간 사용으로 인해 마모된 경우에는 기포발생장치 전체를 외부로 빼내어 분해한 후 베어링을 교체해야 하므로, 베어링 하우징의 구조는 상부 베어링 파손시 베어링의 교체나 수리를 위해서는 기포발생장치를 해체해야 하는 문제가 있다. 이러한 베어링의 교체문제는 수처리 운전 중에 기포발생장치를 해체하여야 하므로 부상분리장치의 가동을 완전 중단해야 하는 문제가 있어 수처리 장치의 전 공정에 불안전한 상태의 운전을 야기하는 등의 여러가지 문제가 있다.

또한, 종래의 기포발생장치를 이용한 공기부상분리장치의 처리수 배출 경로는 부상분리탱크(Flotation Tank)의 끝단 하단부에 부상분리탱크의 전폭으로 구멍이 뚫여 있어 처리수의 배출시 처리수가 한방향으로만 흐름으로 부상분리탱크 내부 하단부에 유동성을 주므로써 처리수 처리 효율이 낮아지는 결과를 초래하게 된다.

따라서 공기부상분리장치에 있어서 설비 성능을 좌우하는 기포발생장치와 이를 이용한 공기부상분리장치의 이러한 문제는 공기부상분리장치가 다른 방식의 용존공기 가압부상조(DAF)보다 운전효율이나 동력비 및 설비비 등의 면에서 우수한 설비이지만 사용을 기피하는 결과를 초래하고 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 본 발명의 주된 과제는 공기부상분리장치에 있어 설비 성능을 좌우하는 자흡식 기포발생장치의 회전축에 사용되는 수중의 하부에 있는 종래의 볼 베어링과 메커니컬 시일로 구성된 부분을 슬리브 베어링으로 대체하여 수중 하부 베어링의 파손을 방지하고, 동시에 상부의 볼 베어링 및 베어링을 고정시키는 베어링 하우징의 구조를 2중 분리식 베어링 하우징으로 대체하여 상부 베어링 파손시 교체 보수작업을 용이하게 한 자흡식 기포발생장치를 제공함에 있다.

또한, 자흡식 기포발생장치를 이용한 자흡공기식 부상분리장치의 부상분리탱크(Flotation Tank)내 하단부에 취부되어지는 처리수 배출 집수장치는 파이프(Pipe)의 측면에 일정한 간격으로 구멍 (Hole)을 형성한 수개의 집수관(Perforated Pipe) 방식으로 대체하여 부상분리탱크 내에서 처리수가 밖으로 균등하게 배출되도록 하며, 배출 집수관의 끝단부에 각각 수위조절장치를 취부하여 부상분리탱크에서 월류되는 처리수의 수위를 상하 조절이 용이하게 한 자흡공기식 부상분리장치를 제공함에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 공기가 이송되는 중공축의 공기흡인관, 상기 중공축의 공기흡인관을 회전시키는 모터, 상기 중공축의 하단에 일체로 형성되어 공기를 배출시키는 회전날개의 임펠러, 상기 중공축의 공기흡인관과 회전축을 결합하기 위한 축 접속구, 상기 중공축의 공기흡인관을 회전 가능하게 지지하는 상·하단의 베어링, 상기 상·하단의 베어링을 지지하여 결합하는 상·하단 베어링 하우징으로 구성된 자흡식 기포발생장치에 있어서, 상기 중공축의 공기흡인관과 구동모터의 회전축 접속구는 죠 커플링으로 결합되고, 상기 중공축의 임펠러를 지지하는 하단 부분은 슬리브 베어링이 하단 베어링 하우징에 의해 지지되고, 상단 부분은 2중 분리식 베어링 하우징 구조로 된 것을 특징으로 한다.

또한, 자흡식 기포발생장치를 이용한 자흡공기식 부상분리장치에 있어서 부상분리탱크 내의 처리수 배출장치는 파이프(Pipe)의 측면에 일정한 간격으로 구멍(Hole)을 형성한 수개의 집수관(Perforated Pipe) 방식으로 대체하여, 부상분리탱크 내에서 밖으로 처리수가 균등하게 배출되게 하고, 배출 집수관의 끝단부에는 각각 수위조절장치를 취부하여 부상분리탱크에서 월류되는 처리수의 수위를 상하 조절이 용이하게 한 구조로 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자흡식 기포발생장치에 의하면, 기포발생장치의 임펠러 회전에 의해 임펠러에서 발생되는 원심력에 의해 대기 중의 공기가 폐수 속으로 유입되는 동시에 임펠러의 교반작용으로 얻어지는 미세한 기포는 종래의 장치에서 생성되는 큰 기포에 비해 부유 고형물질을 더욱 효과적으로 부상시킬 수 있어 수처리 효율을 크게 높일 수 있고, 임펠러에 연결된 중공의 공기흡인관의 상·하부 축지지 베어링에 있어서 수중에 있는 하부 베어링을 슬리브 베어링으로 교체 사용함으로써 수중에 있는 베어링 상태의 점검이나 그리스 주입 등의 부주의로 인한 베어링이나 메커니컬 시일이 파손되는 문제 등을 방지하므로 부상분리장치의 가동을 원활하게 할 수 있으며, 또한 상부의 볼 베어링 및 베어링을 고정시키는 베어링 하우징의 구조를 2중 분리식 베어링 하우징으로 대체하여 상부 베어링 파손시에 보수하거나 교체시에 축 접속구의 간단한 해체만으로 베어링의 파손 보수나 교체가 단시간에 가능하므로 부상분리장치의 가동률을 크게 제고시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 자흡식 기포발생장치를 이용한 자흡공기식 부상분리장치에 있어서 부상분리탱크 내의 처리수 배출장치는 파이프(Pipe)의 측면에 일정한 간격으로 구멍(Hole)을 형성한 수개의 집수관(Perforated Pipe) 방식으로 대체하여, 부상분리탱크 내에서 처리수가 밖으로 균등하게 배출되게 하고, 배출 집수관의 상단부에 각각 수위조절장치를 취부하여 부상분리탱크에서 월류되는 처리수의 수위의 상하 조절이 용이하므로 처리수 처리 효율을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자흡식 기포발생장치와 이를 이용한 자흡공기식 부상분리장치의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자흡공기식 부상분리장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자흡공기식 부상분리장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자흡공기식 부상분리장치의 측면도이다.

본 발명의 자흡식 기포발생장치와 이를 이용한 자흡공기식 부상분리장치는 상기한 도면에 도시된 바와 같이, 부상분리탱크(10), 오폐수 유입구(14), 에어레이션 챔버(25), 자흡식 기포발생장치(30), 처리수 배출 집수관(15), 집수관을 통해 배출된 처리수가 월류되는 배출 처리수 탱크(11). 배출 처리수 탱크(11)로 월류된 처리수의 수위를 조절하기 위해 상기 처리수 배출 집수관(15)의 상단에 취부되는 수위조절장치(16), 바닥에 가라앉은 슬러지를 배출하기 위한 침전물 수집탱크(13), 부상분리탱크(10) 내에서 미세한 공기가 부착되어 표면에 떠오른 부유물을 걷어내기 배출시키기 위한 스컴 스크래퍼(12) 및 스컴 슬러지 배출호퍼(17)를 포함하여 구성되며, 이와 같은 부상분리장치는 부상분리장치의 일측에 부착하거나 또는 별도의 임의 공간에 설치된 조작반(미도시)에 의해 조작된다.

이와 같이 구성된 자흡공기식 부상분리장치는 부상분리탱크(10)의 내부에 형성되는 에어레이션 챔버(25)에 자흡식 기포발생장치(30)가 설치되어 있어 상기 오폐수 유입구(14)를 통해 유입된 오폐수는 교반저장조에서 가성소다와 황산반토 등의 약품을 투입하고 오폐수를 약품과 혼합하여 반응시킨 후 부상분리탱크(10)로 보내지게 되며, 고분자 응집제 약품을 오폐수 유입구(14)에 투입하여 에어레이션 챔버(25)를 거쳐 부상분리탱크(10)로 유입하게 되며, 이때 상기 에어레이션 챔버(25)에서는 자흡식 기포발생장치(30)를 통해 흡인된 미세한 공기가 부유하는 고형물의 표면에 부착되어 부상분리탱크(10)에 유입되면 부력에 의하여 부상분리탱크(10)의 물위로 부유물이 떠오르게 된다. 이때 부유물(Scum)은 스컴 스크래퍼(12)로 긁어 내어 스컴 슬러지 배출호퍼(17)로 보내지며, 스컴 슬러지 배출구(18)통해 슬러지 저장탱크에 보내진다. 한편, 바닥에 가라앉은 무거운 침전물은 침전물 수집탱크(13)에 수집되어 침전물 배출구(20)로 간헐적으로 배출되며, 부상분리탱크(10)의 부유물과 고액 분리된 처리수는 파이프(Pipe)의 양 측면에 일정한 간격으로 구멍(Hole)을 형성한 수개의 배출 집수관(15) 통해 배출된다. 이때 처리수는 월류되어 수위조절장치(16)가 있는 배출 처리수 탱크(11)로 배출되며, 배출된 처리수는 배출구(19)를 통해 다음 공정으로 이송되어 처리하게 된다. 상기 도면에서 미설명 부호 22는 에어레이션 챔버의 상단부에 설치되는 자흡식 기포발생장치를 고정지지하기 위한 지지대이고, 26은 재순환 파이프이다.

도 4 및 도 5는 상술한 바의 본 발명에 따른 자흡식 기포발생장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하여 보면 본 발명의 자흡식 기포발생장치(30)는 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 에어레이션 챔버(25)의 상단부에 설치되는 기포 발생장치의 지지대(22)에 임펠러(37)가 달린 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)을 결합하여 회전중공축(35)을 구동모터(38)로 회전시키는 장치이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자흡식 기포발생장치(30)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1, 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이, 상기 부상분리탱크(10)의 오폐수 유입구(14)에는 에어레이션 챔버(25)가 연결되어 있으며, 그 에어레이션 챔버(25)의 상단부에 설치되는 기포발생장치의 지지대(22)에 구동모터 지지관(31)을 세우고 그 상부에는 구동모터(38)가 설치된다. 또한 상기 구동모터(38)의 회전중공축(35)을 구동모터 지지관(31) 속으로 넣어서 죠 카프링의 축 접속구(40)의 상측을 연결 하되, 테이퍼 볼 베어링(32)에 지지되어 회전하도록 구성되어 있는 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)은 그 상단을 제1 접속구(41)에 의해 볼트 및 너트로 결합시킨다. 상기 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)의 접속부 상단부에는 그 둘레를 따라 다수의 구멍(39)이 천공되어 있으며, 상기 구멍(39)은 구동모터(38)와 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)을 결합하기 위한 축 접속구(40)와 상기 제1 접속구(41) 사이를 둘러싸고 있는 환형 관체에 뚫어진 다수의 흡기공(36)과 연통되도록 구성된다. 또한 구동모터(38)와 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)을 결합하기 위한 상기 축 접속구(40)는 상기 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)의 상부에 있는 테이퍼 볼 베어링을 보수하거나 교체 공사시 회전중공축(35)과의 분리가 용이한 후렉시블 죠 카플링 방식으로 결합시킨다. 상기 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)의 내경은 직선관 형상으로 이루어져 있으며, 상기 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)의 하단부에는 임펠러(37)가 부착되어 이 임펠러(37) 부분을 에어레이션 챔버(25)의 하단부분까지 삽입 설치하고, 부상분리탱크(10)의 오폐수 유입 부분 상부에 있는 자흡식 기포발생장치의 지지대(22)를 이용하여 볼트와 너트로 자흡식 기포발생장치(30)를 결합시킨다. 또한 상기 제1 접속구(41)에 의해 지지되어 있는 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)의 하단은 슬리브 베어링(33)에 의해 지지되어 회전하도록 구성되어 제2 접속구(42)에 의해 볼트 및 너트로 결합된다. 또한 상기 임펠러(37)에는 그 날개의 둘레에 수개의 배기공을 상기 공기흡인관이 있는 회전 중공축(35)과 연통되게 형성하여 이루어진다.

이와 같은 구성에 의한 자흡공기식 부상분리장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 임펠러(37)가 부상분리장치를 조작하기 위해 설치된 조작반(미도시) 내에 있는 인버터의 속도 조절에 따라 구동모터(38)가 회전하면 임펠러(37)의 원심력에 의하여 구동모터 지지관(31)에 있는 흡기공(36)을 통해 회전중공축(35)의 상부에 있는 수개의 구멍(39)에 의하여 외부의 대기로부터 공기를 자연스럽게 에어레이션 챔버(25)로 흡인하게 되며, 흡인된 공기는 임펠러(37)를 거치면서 미세한 입자로 만들어지고, 임펠러(37)에 형성된 회전날개와 부딪쳐서 더욱 미세화되어 에어레이션 챔버(25) 내의 고형물 표면에 부착되는 작용이 일어나게 된다. 이는 회전중공축(35)의 공기흡인관이 직선관 형태로 되어 있어서 임펠러(37)의 회전날개가 회전하게 되면 임펠러(37)의 주위가 감압되므로 외부의 대기로부터 공기가 회전중공축(35)의 공기흡인관으로 자연스럽게 흡인되는 현상에 기인하고, 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)의 회전수에 비례하여 많은 공기량이 유입되고 임펠러(37)의 급속한 교반작용으로 공기의 혼합을 촉진시키는 작용을 한다.

따라서, 상기 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)의 회전속도를 적절한 속도로 부상분리장치를 조작하기 위한 조작반의 인버터 설정 조건에 따라 적절한 량의 공기가 유입되도록 하여 고형물에 미세기포가 부착될 수 있게 하는 것이며, 에어레이션 챔버(25)의 오폐수 유입구(14) 측에서 고분자 응집제 공급장치를 설치하여 관로에 응집제를 투입할 수 있게 하면 응집제와 공기를 동시에 교반시켜 고형물에 공급할 수 있기 때문에 그 효과를 더욱 향상시킬 수가 있다.

이와 같이 미세한 공기 기포가 고형물의 표면에 부착되어 부상분리탱크(10) 에 유입되면 고형물은 부력에 의하여 부상분리탱크(10)의 물위로 떠오르게 되는데, 이 부유된 고형물은 부상분리장치를 조작하기 위해 설치된 조작반의 인버터의 조작에 의해 스컴 스크래퍼(12)가 작동하여 부유 고형물을 스컴 슬러지 배출 호퍼(17)로 걷어내어 처리한 후 스컴 슬러지 배출구(18)를 통해 외부로 배출하며, 바닥에 가라앉은 무거운 침전물은 에어레이션 챔버(25)로부터 부상 분리탱크(10)의 바닥을 따라 취부되어진 침전물 재순환 파이프(26)를 통해 침전물을 재순환하여 부상시킨다. 한편, 재순환에도 불구하고 부상되지 않은 침전물은 부상분리탱크(10)의 하단에 설치된 침전물 수집탱크(13)에 저장되어 침전물 배출구(20)를 통해 주기적으로 침전물을 배출시키며, 부상분리탱크(10)의 부유물과 고액 분리된 처리수는 파이프(Pipe)의 측면에 일정한 간격으로 구멍(Hole)을 형성한 수개의 배출 집수관(15)을 통해 배출된 처리수가 부상분리탱크(10) 내에서 균등하게 월류되어 수개의 배출 집수관(15)을 따라 배출되며, 배출된 처리수는 배출 처리수 탱크(11) 내의 배출 집수관(15)의 상단에 설치된 수위조절장치(16)의 수위 조절에 따라 처리수 배출구(19)를 통하여 다음 공정으로 이송되어 처리하게 된다.

또한, 상기 임펠러(37)에 연결된 공기흡인관이 있는 회전중공축(35)의 상·하부 축지지 베어링은 수중에 있는 하부 베어링을 슬리브(연입청동 LBS4) 베어링으로 교체하여 사용함으로써 수중에 있는 베어링 상태의 점검이나 그리스 주입시의 부주의 등으로 인한 베어링이나 메커니컬 시일 등의 파손 문제를 방지할 수 있으므로 부상분리장치의 가동을 원활하게 할 수 있고, 또한 회전중공축(35) 상부의 테이퍼 볼 베어링(32) 및 베어링을 고정시키는 베어링 하우징(제1 접속구 내장)의 구조 를 2중 분리식 베어링 하우징으로 대체하여 상부 베어링 파손으로 보수하거나 교체시에 축 접속구(40)의 간단한 해체만으로 베어링의 파손 보수나 교체가 단시간에 가능하므로 부상분리장치의 가동률을 크게 제고시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 부상분리탱크(10)의 물위로 떠오르는 부유 고형물을 걷어 올리는 스컴 스크래퍼(12)는 고장이 많고 유지 관리가 어려운 체인 및 체인 스프라켓에 의한 방식을 수개의 회전 패들형 방식의 스컴 스크레퍼(12)로 대체하여 파손에 따른 잦은 보수를 없게 함으로써 운전자의 작업부하를 줄여 주며, 부상분리장치의 가동률을 크게 제고시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자흡공기식 부상분리장치의 평면도

도 2는 본 발명에 따른 자흡공기식 부상분리장치의 정면도

도 3은 본 발명에 따른 자흡공기식 부상분리장치의 측면도

도 4는 본 발명에 따른 자흡식 기포발생장치의 구성을 설명하기 위한 단면 및 부분확대 도면

도 5는 본 발명에 따른 미세기포 발생장치를 설명하기 위한 사시도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 배출 처리수 탱크 12 : 스컴 스크래퍼

13 : 침전물 수집탱크 14 : 오폐수 유입구

15 : 배출 집수관 16 : 수위조절장치

17 : 스컴 슬러지 배출호퍼 18 : 스컴 슬러지 배출구

19 : 처리수 배출구 20 : 침전물 배출구

25 : 에어레이션 챔버 26 : 재순환 파이프

30 : 자흡식 기포발생장치 31 : 지지관

32 : 볼 베어링 33 : 슬리브 베어링

35 : 회전 중공축 36 : 흡기공

37 : 임펠러 38 : 구동모터

39 : 구멍 40 : 축접속구

Claims (2)

1. 임펠러와, 상기 임펠러를 구동하며 내경이 직선관의 형상으로 된 공기흡인관이 있는 회전중공축, 상기 회전중공축의 공기흡인관과 임펠러의 회전날개를 소정의 방향으로 회전시키기 위해 구동축에 연결 결합하는 축 접속구, 상기 회전중공축을 회동하는 구동모터, 상기 회전중공축의 공기흡인관을 지지하는 상·하단의 베어링수단, 상기 베어링수단을 지지하여 결합하는 제1 및 제2 접속구 및 상기 회전중공축의 공기흡인관 내부로 외부 공기를 공급하기 위한 공기공급수단을 포함하는 자흡식 기포발생장치에 있어서, 상기 회전중공축과 구동모터의 회전축은 분리식 후렉시블 죠 카플링으로 결합되고, 상기 회전중공축의 하단 부분은 슬리브 베어링으로 제2 접속구에 의해 지지되며, 상기 회전중공축의 상단 부분은 테이퍼 볼 베어링 및 2중 분리식 베어링 하우징으로 제1 접속구에 의해 지지되며, 상기 공기흡인관이 있는 회전중공축의 축 접속부 하단에 원형 둘레를 따라 천공된 다수의 구멍이 상기 구동모터 지지관의 상단 둘레를 따라 환형 관체에 뚫어진 다수의 흡기공과 연통되는 공기흡입수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자흡식 기포발생장치.
2. 부유물을 부상시켜 분리하는 사각 형상의 부상분리탱크, 상기 부상분리탱크 내에 형성된 에어레이션 챔버, 상기 부상분리탱크의 하단부에 설치된 고액 분리된 처리수를 배출하는 처리수 배출 집수관, 상기 배출 처리수가 월류되어 배출되는 배출 처리수 탱크, 바닥에 가라앉은 슬러지를 배출하기 위한 침전물 수집탱크, 상기 부상분리탱크 내에서 물 위에 떠오른 부유물을 걷어내기 위한 스컴 스크래퍼 및 스컴 슬러지를 배출하는 스컴 슬러지 배출호퍼로 구성되며, 상기 에어레이션 챔버에 청구항 1의 자흡식 기포발생장치를 설치한 자흡공기식 부상분리장치에 있어서, 상기 부상분리탱크의 하단부에 설치되는 처리수 배출 집수관은 원형 파이프의 측면에 일정한 간격으로 구멍이 형성된 수개의 집수관으로 구성되며, 상기 부상분리탱크에서 월류되는 배출 처리수의 수위를 조절하기 위해 수개의 배출수 집수관에는 수위조절장치가 각각 취부되고, 상기 부상분리탱크의 물 위로 떠오르는 부유 고형물을 스컴 슬러지 배출호퍼로 밀어 걷어내는 수개의 스컴 스크래퍼는 회전식 패들형으로 된 것을 특징으로 하는 자흡공기식 부상분리장치.

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