KR100899379B1

KR100899379B1 - 수중 에어레이터

Info

Publication number: KR100899379B1
Application number: KR20080094871A
Authority: KR
Inventors: 문찬용
Original assignee: 주식회사 유천엔바이로
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2009-05-26
Also published as: CN101684018B; CN101684018A; JP2010075924A; JP4943482B2

Abstract

본 발명은 수중 에어레이터에 산기장치를 병설하여 수중에서의 용존산소량을 증가시킬 수 있도록 한 것으로서, 특히 산기장치의 버블러 위치를 수류토출구의 출구단 바로 앞에 근접 설치함으로써 에어버블의 확산범위를 넓힐 수 있도록 한 것과, 에어버블의 크기를 가변적으로 조절할 수 있도록 한 것에 특징을 갖는 에어레이터에 관한 것이다.

본 발명의 주요 특징은, 송기관으로 부터 공급되어온 에어를 디퓨져의 하단에 형성된 틈새를 통해 기포화하고, 이 기포는 수 개의 수류토출구로 토출되는 수류에 편승하여 수중으로 확산되게 하는 에어레이터에 있어서;

에어레이터 본체(10)에 상기 디퓨져(12)와 직접 또는 간접적으로 연통되는 산기관(20)이 병설됨을 포함하되, 상기 산기관(20)은 상기 송기관(11)의 토출측(11a) 외부에 끼워진 채 에어레이터 본체(10)의 저부에 조립되며, 상기 디퓨져(12)와 연통되어 있는 챔버통(21)과; 상기 챔버통(21)과 연통되게 연결되며, 상기 챔버통(21)으로 부터 공급되어온 에어를 기포상으로 배출되게 하는 산기링(22)으로 구성된 것이다.

에어레이터, 산기장치, 산기관

Description

수중 에어레이터{Aerator}

본 발명은 수중 에어레이터에 관한 것이다.

더 상세하게는 에어레이터에 산기장치를 병설하여 수중에서의 용존산소량을 증가시킬 수 있도록 한 것으로서, 특히 산기장치의 버블러 위치를 수류토출구의 출구단 바로 앞에 근접 설치함으로써 에어버블의 확산범위를 넓힐 수 있도록 한 것과, 에어버블의 크기를 가변적으로 조절할 수 있도록 한 것에 특징을 갖는 수중 에어레이터에 관한 것이다.

주지하듯이 미생물에 의한 오염수 처리방법은 오염수에 포함된 유기물을 먹이로 하는 호기성(好氣性) 미생물을 증식시킴으로써 유기물을 점차 감소시키는 방법이다.

호기성 미생물에 의한 정화작업은 미생물의 먹이인 유기물이 계속 공급되면서 미생물이 살기에 적합한 환경조성이 필요하다. 때문에 오염수 내에 용존산소량을 증가시켜서 호기화하기 위한 장치가 필요한데, 이러한 장치를 수중 에어레이터(또는 폭기기:이하 "에어레이터"라 약칭함)라 칭한다. 이러한 에어레이터는 수중모터에 연결된 임펠러의 회전력에 의해 발생되는 부압(negative pressuer)에 의해 처 리수(오염수)를 석션 하우징(suction housing)의 상부로 부터 흡인하여 흡인방향의 역방향으로 토출함과 함께 디퓨져(diffuser)의 내부로 유입되는 에어를 처리수의 토출방향에 편승하여 동반 토출되게 함으로써 처리수 내에 용존산소량을 지속적으로 유지 또는 증가시켜 호기성 미생물을 활성화시키는 환경을 조성하게 된다.

그러나, 이러한 에어레이터의 기본 성능에는 한계가 있기 때문에 처리수 내에서의 용존 산소량을 늘리거나 산소전달율을 크게 하기 위해서는 여러 대의 에어레이터를 설치하거나 큰 용량의 에어레이터로 교환 설치해야만 하기 때문에 설치비용과 운전비용이 많이 든다.

한편, 동급동력에서 산소의 확산범위를 넓히고 용존산소량을 높이기 위하여 급기량을 증가시킬 수 있으나 급기량이 너무 많아지면 오히려 확산이 되지 않으며, 캐비테이션(cavitation:회전하는 추진기 따위의 뒤쪽에 발생되는 진공부)현상이 발생하게 된다. 따라서, 단순히 급기량을 많이 하는 방법으로는 확산범위를 넓히고 용존산소량을 높이는데는 한계가 있다.

이를 해소하기 위한 방편으로 본 출원인은 국내특허등록 제10-542865호(이하 "선행기술 1"이라 함)에 의해 에어레이터에 산기관을 병설한 형태가 제안된 바 있다.

상기한 선행기술 1은 도 1에서와 같이 통상의 에어레이터에 산기장치를 추가로 설치하여 디스챠지 하우징(1)의 원주방향으로 배열된 수류토출구(2)로 부터 토출되는 수류에 의해 산기장치(3)의 산기관(3b) 부터 배출되는 에어버블이 확산되도록 함으로써 에어레이터 자체에서 배출되는 에어버블에 더하여 산기장치에서 추가 적으로 에어버블이 발생되게 하여 에어버블의 발생량을 늘이고자 한 것이다.

그러나, 상기한 선행기술 1은 산기관(3b)으로 배출되는 에어버블의 크기가 커서 토출수류에 의해 멀리 확산되지 못하고 부력과 송이압력에 의해 수면 위로 바로 떠오르게 됨으로써 용존산소량을 증대시키는 효과가 다소 미약하였다.

또한, 에어버블이 토출되는 산기관(3b)의 위치가 수류토출구(2)에서 동떨어져 있어 토출수류의 영향력을 덜 받게 되어 확산효과가 떨어진다. 따라서, 이 역시 용존산소량을 증대시키는데 제한요소로 작용되고 있다.

한편, 다른 선행기술인 국내공개특허 제10-2007-17429호(이하 "선행기술 2"라 함)에서 제시되어 있는 에어레이터중 일예를 보면, 도 2에서와 같이 케이싱(4)이 두겹의 스킨으로 구성되어 내부에 공기가 소통될 수 있는 공간이 형성되게 하고, 이 케이싱(4)에는 토출구(5)를 향해 복수의 산기공(4a)을 형성하여 케이싱 자체가 산기관의 역할을 할 수 있도록 한 것이다. 아울러, 토출구(5)의 하측에는 송기관(6)과 연통되는 산기통(7)을 형성하여 상기 토출구(5)를 향해 에어버블이 배출되도록 하였다.

그러나, 상기한 선행기술 2는 케이싱(4)으로 부터 배출되는 에어버블과 산기통(7)에서 배출되는 에어버블이 토출구(5)에서 뒤섞여 충돌하는 바람에 에어버블간 쿠션현상이 발생하게 되어 수류의 토출력을 약화시켜서 에어버블의 확산효과가 저해되는 폐단이 있었다.

또한, 송기관(6)을 통해 중앙부 디퓨져(8)와 산기통(7)으로 에어가 공동으로 공급될 때 에어량 조절장치가 없어서 편측으로 공급될 소지가 많고 특히, 산기 통(7)에 공급되는 에어는 송기관(6)과 가까운 쪽에만 에어가 편중되어 에어버블이 고르게 확산되지 못하는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 특정 토출구로는 상대적으로 많은 양의 에어버블이 토출되고 송기관(6)과 먼곳에 위치하는 다른 토출구로는 적은 양의 에어버블이 토출되므로 에어버블을 고르게 확산시키기 어렵다는 문제점을 안고 있었다.

또 하나, 상기한 선행기술 1과 선행기술 2는 공통적으로 에어버블의 크기를 조절할 수 있는 기능이 없다. 즉, 선행기술 1의 산기관(3a)과 선행기술 2의 케이싱(4)과 산기통(7)에 형성된 산기공(3b,4a,7a)들은 구멍의 크기를 바꿀 수 없는 구조이다. 따라서, 구멍의 크기를 바꾸고자 한다면 에어레이터 전체를 바꿔야 하므로 효율적이지 못하다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 산기장치를 병설하여 수중에서의 용존산소량을 증가시킬 수 있도록 한 에어레이터를 제공함에 있다.

다른 목적은 산기장치의 버블러 위치를 수류토출구의 출구단 바로 앞에 근접 설치함으로써 에어버블의 확산범위를 보다 확장시킬 수 있도록 한 에어레이터를 제공함에 있다.

또 다른 목적은 타공판을 조립식으로 설치함으로써 타공판의 교체를 통하여 에어버블의 크기를 임의대로 조절할 수 있는 에어레이터를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따르면, 에어레이터 본체에 산기관이 병설된 것을 포함하며, 상기 산기관의 버블러가 수류토출구의 출구단에 근접되게 위치된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터이다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 제2실시예에 따르면, 송기관으로 부터 공급되어온 에어를 디퓨져의 하단에 형성된 틈새를 통해 기포화하고, 이 기포는 수 개의 수류토출구로 토출되는 수류에 편승하여 수중으로 확산되게 하는 에어레이터에 있어서; 에어레이터 본체에 상기 디퓨져와 직접 또는 간접적으로 연통되는 산기관이 병설됨을 포함하되, 상기 산기관은 상기 송기관의 토출측 외부에 끼워진 채 에어레이터 본체의 저부에 조립되며, 상기 디퓨져와 연통되어 있는 챔버통과; 상기 챔버통과 연통되게 연결되며, 상기 챔버통으로 부터 공급되어온 에어를 기포상으로 배출되게 하는 산기링으로 구성된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터이다.

이상에서 설명된 본 발명은 에어레이터에 산기장치를 병설하여 수중(오염수)으로 보다 많은 양의 산소를 공급할 수 있다.

아울러, 상기장치의 버블러 위치를 수류토출구의 출구단 바로 앞에 근접 설치함으로써 에어버블의 확산범위를 보다 확장할 수 있다.

또한, 타공판을 조립식으로 설치함으로써 타공판의 교체를 통하여 에어버블의 크기를 상황에 맞게 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 에어레이터의 기술내용을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 에어레이터의 전체 조립사시도이고, 도 4는 도 3의 종단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 산기장치의 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 산기장치를 발췌하여 도시한 사시도이다.

본 발명은 송기관(11)으로 부터 공급되어온 에어(Air)를 디퓨져(12)의 하단에 형성된 틈새(12a)를 통해 기포화하고, 이 기포는 수 개의 수류토출구(13)로 토출되는 수류에 편승하여 수중으로 확산되게 하는 에어레이터 본체(10)로 부터,

상기 에어레이터 본체(10)의 하부에 상기 디퓨져(12)와 직접 또는 간접적으로 연통되는 산기관(20)을 병설하여 에어의 확산효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

여기서, 상기 산기관(20)의 일예의 구성을 보면, 상기 송기관(11)의 토출측(11a) 외부에 끼워진 채 에어레이터 본체(10)의 저부에 나사 체결되며, 상기 디퓨져(12)와 연통되어 있는 챔버통(21)과; 상기 챔버통(21)과 연통되게 연결되며, 상기 챔버통(21)으로 부터 공급되어온 에어를 기포상으로 배출되게 하는 산기링(22)으로 구성된다.

상기에서 챔버통(21)은 에어레이터 본체(10)의 바닥면(10a)에 형성되는 중앙홀(10b)과 연통되는 에어유입홀(21a)이 형성되어 송기관(11)에 의해 디퓨져(12)의 내부로 송기된 에어의 일부가 챔버통(21)의 내부로 유입될 수 있도록 구성되어 있다. 여기서, 상기 챔버통(21)은 디퓨져(12)와 직접적으로 연통되거나 또는 다른 매개체에 의해 간접적으로도 연결될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 챔버통(21)의 바닥면(21b)에 형성된 하부홀(21c)의 단부에는 기밀용 가스켓(23)이 설치된다. 상기 가스켓(23)은 하부홀(21c)의 송기관(11)과의 접촉단부로 부터 송기관(11) 방향으로 길게 연장되게 형성하여, 상기 챔버통(21)을 송기관 토출측(11a)의 상부로 부터 하향으로 끼워넣음에 따라 상기 하부홀(21c)의 접촉단부로 부터 연장된 가스켓(23)의 일부분이 상향으로 절곡되게 구성된 것이다. 이때, 상기 가스켓(23)은 챔버통(21) 내의 내부압력에 의해 절곡부(23a)가 송기관(11)의 표면쪽으로 압착됨에 따라 기밀력을 유지할 수 있게 된다.

상기한 챔버통(21)과 산기링(22) 하나 이상의 연결파이프(24)가 설치된다. 이때, 상기 연결파이프(24)와 챔버통(21)은 제1브릿지 파이프(25)에 의해 상호 연통되게 연결하고, 상기 연결파이프(24)와 산기링(22)은 하나 이상의 제2브릿지 파 이프(26)에 의해 상호 연통되게 연결된다. 따라서, 상기 챔버통(21)으로 유입된 에어는 제1브릿지 파이프(25), 연결파이프(24), 제2브릿지 파이프(26)를 순차적으로 경유한 후 산기링(22)을 통해 수중으로 배출된다.

상기에서 제1브릿지 파이프(25)에는 이를 개폐하기 위한 개폐밸브(25a)가 설치되는 것이 바람직하다. 이 개폐밸브(25a)는 제1브릿지 파이프(25)를 통과하는 에어량을 조절하거나 또는 차단하는 역할을 한다.

한편, 상기 산기링(22)은 상기 연결파이프(24)와 제2브릿지 파이프(26)에 의해 연통되는 챔버부(221)를 갖는 산기링 본체(220)와, 상기 산기링 본체(220)에 구비되어 상기 챔버부(221) 내의 에어를 미세 기포화하는 버블러(225)로 구성된다.

상기 버블러(225)는 상기 산기링 본체(220)의 상면(222)에 형성된 천공부(226)와, 상기 천공부(226) 상에 조립되어 천공부(226)를 통해 배출되는 에어를 미세 기포화하는 타공판(227)으로 구성된다. 상기 타공판(227)에는 에어를 미세하게 기포화하기 위한 기공(227a)이 형성되어 있는데, 에어버블을 보다 미세화하거나 또는 에어버블을 좀 더 크게 할 때는 현재의 타공판을 다른 타공판으로 교체하면 원하는 크기의 에어버블을 득할 수 있는 것이다.

상기 버블러(225)는 상기 수류토출구(13)의 출구단(13a)에 밀착 설치되어 수류의 영향력을 크게 받을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 산기링 본체(220)의 상면(222)은 수류토출구(13)의 구배방향과 유사한 각도로 구배지게 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 수류토출구(13)에서 토 출되는 수류의 진행방향과 이에 근접한 산기링 본체(220)의 상면이 동일한 구배각도를 가지도록 함에 따라 수류의 원활한 진행이 가능하고 이로 인해 산기링 본체의 상면으로 부터 배출되는 에어버블도 원활한 수류의 진행력에 의해 되도록 멀리 확산시킬 수 있도록 하기 위해서 있다.

또 한편, 상기 산기링 본체(220)의 버블러(225) 양쪽으로는 수류와 에어버블이 토출될 때 분산되지 않도록 안내하는 안내판(228)이 설치되는 것이 바람직하다. 상기 안내판(228)은 수류와 에어버블이 사방으로 분산되지 않고 직진성을 갖도록 일정 부위까지 안내해주는 역할을 함으로써 에어버블의 확산성을 높일 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

송기관(11)을 통해 공급되는 에어는 디퓨져(12)의 내부로 유입된다. 디퓨져(12)로 유입된 에어의 일부는 디퓨져(12)의 하단에 형성된 틈새(12a)를 통해서 석션 하우징(14)의 상부로 부터 하부로 유동되는 수류에 편승하여 수류토출구(13)를 통해 배출된다.

한편, 상기 디퓨져(12)로 유입된 에어의 다른 일부는 에어레이터 본체(10)의 바닥면(10a)에 형성된 중앙홀(10b)을 통해 챔버통(21)으로 유입되고, 챔버통(21)으로 유입된 에어는 제1브릿지 파이프(25), 연결파이프(24), 제2브릿지 파이프(26)를 순차적으로 경유한 후 산기링(22)의 타공판(227)을 통해 수중으로 배출된다.

이때, 상기 산기링(22)의 버블러(225)는 수류토출구(13)의 출구단(13a)에 밀 착되게 설치됨으로써 토출수류의 영향력을 크게 받을 수 있어서 버블러(225)로 부터 배출되는 에어버블이 멀리 확산되는데 도움이 된다. 또한, 상기 타공판(227)은 조립식으로 설치되기 때문에 에어버블의 크기가 적당하지 않다고 판단될 때는 기공의 크기가 다른 타공판으로 교환하여 설치한 것도 가능함은 물론이다.

한편, 상기에서는 수류가 에어레이터 본체(10)의 상부로 부터 흡입되어 수류토출구(13)로 토출되는 하토출방식을 일예로 들었으나, 에어레이터 본체(10)의 하부로 부터 흡입되어 수류토출구(13)로 토출되는 상토출방식도 본 발명의 기술이 적용될 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래 산기장치가 구비된 수중 에어레이터의 일실시예

도 2는 종래 산기장치가 구비된 수중 에어레이터의 다른 실시예

도 3은 본 발명에 따른 수중 에어레이터의 전체 조립사시도이고,

도 4는 도 3의 종단면도이며,

도 5는 본 발명에 따른 산기장치의 평면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 산기장치를 발췌하여 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 에어레이터 본체 20 : 산기관

21 : 챔버통 22 : 산기링

23 : 가스켓 24 : 연결파이프

25 : 제1브릿지 파이프 26 : 제2브릿지 파이프

220 : 산기링 본체 221 : 챔버부

225 : 버블러 226 : 천공부

227 : 타공판 228 : 안내판

Claims

에어레이터 본체(10)에 산기관(20)이 병설된 것을 포함하며, 상기 산기관(20)의 버블러(225)가 수류토출구(13)의 출구단(13a)에 근접되게 위치된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제1항에 있어서,

상기 산기관(20)은 디퓨져(12)와 직접 연통된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제1항에 있어서,

상기 산기관(20)은 다른 매개체를 통해 디퓨져(12)와 간접적으로 연통된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
송기관으로 부터 공급되어온 에어를 디퓨져의 하단에 형성된 틈새를 통해 기포화하고, 이 기포는 수 개의 수류토출구로 토출되는 수류에 편승하여 수중으로 확산되게 하는 에어레이터에 있어서;

에어레이터 본체(10)에 상기 디퓨져(12)와 직접 또는 간접적으로 연통되는 산기관(20)이 병설됨을 포함하되,

상기 산기관(20)은 상기 송기관(11)의 토출측(11a) 외부에 끼워진 채 에어레 이터 본체(10)의 저부에 조립되며, 상기 디퓨져(12)와 연통되어 있는 챔버통(21)과; 상기 챔버통(21)과 연통되게 연결되며, 상기 챔버통(21)으로 부터 공급되어온 에어를 기포상으로 배출되게 하는 산기링(22)으로 구성된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제4항에 있어서,

상기 챔버통(21)과 산기링(22) 사이에 연결파이프(24)가 설치되고, 상기 챔버통(21)과 연결파이프(24)는 제1브릿지 파이프(25)에 의해 연결되며, 상기 연결파이프(24)와 산기링(22)은 제2브릿지 파이프(26)에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제5항에 있어서,

상기 제1브릿지 파이프(25)를 개폐하기 위한 개폐밸브(25a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제5항에 있어서,

상기 산기링(22)은 상기 연결파이프(24)와 제2브릿지 파이프(26)에 의해 연통되는 챔버부(221)를 갖는 산기링 본체(220)와, 상기 산기링 본체(220)에 구비되어 상기 챔버부(221)내의 에어가 배출될 때 에어를 미세 기포화하는 버블러(225)로 구성된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제7항에 있어서,

상기 버블러(225)는, 상기 산기링 본체(220)의 상면(222)에 형성된 천공부(226)와, 상기 천공부(226) 상에 조립되어 천공부를 통해 배출되는 에어를 미세 기포화하는 타공판(227)으로 구성된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 산기링 본체(220)의 버블러(225) 양쪽에, 수류와 기포가 토출될 때 분산되지 않도록 안내하는 안내판(228)이 설치된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제9항에 있어서,

상기 산기링 본체(220)의 상면은 수류토출구(13)의 구배방향과 유사한 각도로 구배진 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제5항에 있어서,

상기 챔버통(21)의 송기관(11)과의 접촉단부에 가스켓(23)이 설치된 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.
제11항에 있어서,

상기 가스켓(23)은 상기 접촉단부로 부터 송기관(11) 쪽으로 길게 연장되게 형성하여, 상기 챔버통(21)을 송기관 토출측(11a)의 상부로 부터 하향으로 끼워넣음에 따라 상기 접촉단부로 부터 연장된 가스켓(23)의 일부분이 상향으로 절곡되게 변형되게 한 것을 특징으로 하는 수중 에어레이터.