KR100906384B1 - A flocculator include guide vane and hydrofoil blade with vortex bars. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정수장이나 하수처장 또는 폐수처리장에서 사용하는 응집기와 교반기( 이하 응집기라 통칭한다)에 관한 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to agglomerators and stirrers (hereinafter referred to as agglomerators) used in water purification plants, sewage stations or wastewater treatment plants.
본 발명의 목적은 응집기의 응집효과를 높이기 위하여, 응집지의 제1열에는 입구 쪽에 안내 깃 장치와 와류봉을 부착한 하이드로포일 날개를 가진 응집기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an agglomerator having hydrofoil vanes with guide vane devices and vortex rods at the inlet side in the first row of agglomerators in order to enhance the agglomeration effect of the agglomerator.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 정방형 응집지 또는 혼합지( 이하 응집지라 통칭한다)의 바닥에서 수면 깊이의 1/3 ∼1/2높이에 와류봉을 부착한 하이드로포일 날개로 구성한 임펠러를 설치하고, 하이드로포일 날개의 입구 쪽에 안내 깃장치를 설치하고, 임펠러는 수직축에 연결하고 수직축은 속도 가변식 구동장치에 연결하였다.In order to achieve the object of the present invention, at the bottom of a square flocculation paper or mixed paper (hereinafter referred to as flocculation paper), an impeller composed of a hydrofoil blade having a vortex rod attached to a height of 1/3 to 1/2 of the water depth is installed. In addition, a guide collar was installed at the inlet side of the hydrofoil blade, the impeller was connected to the vertical axis, and the vertical axis was connected to the variable speed drive.
본 발명은 응집지의 제1열은 와류봉을 부착한 하이드로포일 임펠러를, 제2, 3열에는 하이드로포일 임펠러를 사용한 응집기의 작용으로 균일한 순환흐름과 와류를 발생하여 응집 효과가 좋고, 안내 깃 장치의 작용으로 입구부에 와류가 발생치 않아서 응집효율이 높으며, 동력이 절감되고 응집 효율증가로 처리수질이 향상되는 효과가 있다.In the present invention, the first row of the flocculation paper is a hydrofoil impeller having a vortex rod attached thereto, and the second and third rows generate a uniform circulation flow and vortices by the action of the flocculator using the hydrofoil impeller, and thus the aggregation effect is good. Due to the action of the quill device, there is no eddy current at the inlet, so that the coagulation efficiency is high, the power is reduced, and the treatment water quality is improved by increasing the coagulation efficiency.
와류 봉, 하이드로포일 날개, 응집기, 안내 깃. Vortex rods, hydrofoil wings, flocculators, guide vanes.
Description
본 발명은 정수장이나 하, 폐수 처리장의 응집기에 관한 기술이다.The present invention relates to a flocculator in a water purification plant or a wastewater treatment plant.
본 발명은 정수장이나 하, 폐수처리장에 사용하는 응집기에 관한 기술로서, 발명자의 선 등록 실용신안 20-0292241호(2002.10.02)의 개량에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flocculator used in a water purification plant or a wastewater treatment plant, and relates to an improvement of the inventor's prior registered utility model No. 20-0292241 (2002.10.02).
발명자의 선 등록 실용신안 20-0292241호는 균등한 흐름을 발생하고, 수리적 효율이 좋은 하이드로포일 날개를 용이하게 형성하고, 이 날개를 이용하여 응집특성이 좋은 임펠러를 형성하였다.The inventor's pre-registered utility model No. 20-0292241 generates an even flow, easily forms a hydrofoil blade with good hydraulic efficiency, and uses the blade to form an impeller having good cohesive characteristics.
그러나 상기의 임펠러는 응집지내에 균일한 회전류를 형성하는 데는 매우 유용한 것이었으나, 회전류내에 횡방향 혼합이 약하여 응집효율을 높이는데 제한이 있었고, 응집지 구조를 고려한 응집기의 전체 구도로 볼 때는 설치위치나 주변조건이 명확하게 정의 되지 않아서, 수리학적 효율이 높고 응집특성이 좋은 응집기로 적용하는 데에는 별도의 개량이 필요하였다.However, the impeller was very useful for forming a uniform rotational flow in the flocculation basin, but there was a limit to increase the coagulation efficiency due to the weak lateral mixing in the rotational flow. Since the installation location and the ambient conditions were not clearly defined, it was necessary to improve the application of the flocculator with high hydraulic efficiency and good flocculation characteristics.
본 발명은 안내 깃 장치와 와류 봉을 부착한 하이드로포일 날개를 이용한 임펠러를 효과적으로 구성하여 수리학적 효율이 높고 응집 효과가 좋은 응집기를 제공하는 것이다.The present invention is to effectively configure the impeller using a hydrofoil blade attached to the guide vane device and the vortex rod to provide a flocculator with high hydraulic efficiency and good flocculation effect.
본 발명은 응집지내의 바닥으로부터 수면깊이의 1/3∼1/2의 위치에 와류봉을 부착한 하이드로포일 날개로 구성한 임펠러를 설치하고, 임펠러의 입구쪽에는 안내깃 장치를 설치하고, 임펠러는 가변속 구동장치에 연결한 수직축에 연결함으로써, 수리학적 효율이 높고, 균등한 흐름과 혼합류를 발생하여 응집특성이 좋은 응집기를 제공하는 것이다.The present invention installs an impeller composed of a hydrofoil blade with a vortex rod at a position of 1/3 to 1/2 of the water depth from the bottom of the flocculation basin, and a guide feather device is installed at the inlet side of the impeller. By connecting to a vertical axis connected to a variable speed drive, it is possible to provide a flocculator having good hydraulic efficiency, generating uniform flow and mixed flow, and having good flocculation characteristics.
본 발명은, 응집지의 제1열에 와류 봉을 부착한 하이드로포일 날개로 구성한 임펠러의 작용으로 균일한 흐름과 혼합류를 발생하여 플록의 접촉횟수를 증가함으로서 응집 효과가 좋고, 안내 깃 장치의 작용으로 입구부에 와류가 발생치 않아서 수리학적 효율이 높고 동력이 절감되며, 응집 효율증가로 처리수질이 향상되는 효과가 있다.The present invention generates a uniform flow and mixed flow by the action of an impeller composed of a hydrofoil blade having a vortex rod attached to the first row of the flocculation paper, thereby increasing the number of times of floc contact, and the flocculation effect is improved. Since no vortex occurs at the inlet, the hydraulic efficiency is high, the power is reduced, and the treatment water quality is improved by increasing the cohesive efficiency.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
응집지(가)의 윗면 슬래브에 접근통로(라)를 설치하고, 그 중앙에 속도 가변식 구동장치(1)을 설치하고, 속도 가변식 구동장치(1)의 하부에 수직축(2)를 수직이 되도록 연결하였다.An access passage (D) is installed in the upper slab of the agglomeration paper (A), a variable speed drive device (1) is installed at the center thereof, and a vertical axis (2) is perpendicular to the lower portion of the variable speed drive device (1). Connected to be.
수직축(2)의 길이는 임펠러(3)의 위치가 응집지 바닥(나)로부터 수면 깊이의 1/3∼1/2이 되게 정한다.The length of the vertical axis |
수직축(2)의 하부 끝에는 임펠러(3)을 삽입한 다음 키홈(3-4)에 키를 삽입하고 임펠러 고정구(4)를 조립하고, 고정나사(도시하지 않음)로 조여서 고정한다.Insert the impeller (3) at the lower end of the vertical shaft (2), then insert the key into the key groove (3-4), assemble the impeller fixture (4), and tighten by fixing screws (not shown).
임펠러(3)의 하부에는 [도면1] 에 표시된 것과 같이 안내 깃 장치(5)를 설치하고 안내 깃 장치(5)는 받침대(6)위에 고정하여 설치하고 받침대(6)은 응집지 바닥(나)에 기초나사(7)로 고정한다.In the lower part of the
임펠러(3)은 날개허브(3-1)에 2개 이상의 하이드로포일 날개(3-2)를 날개허브(3-1)에 등 간격으로 부착하여 형성하고, 하이드로포일 날개(3-2)에는 수직으로 1개 이상의 와류 봉(3-5)을 부착하고, 날개허브(3-1)의 중앙에는 축 구멍(3-3)를 형성하고, 축 구멍(3-3)에는 키 홈(3-4)를 형성하였으며, 날개허브(3-1)의 직경은 임펠러 직경의 0.4∼0.5배로 하고, 하이드로포일 날개 및 임펠러는 축류펌프의 설계이론을 적용하여 날개 모양 및 크기를 정한다.The
응집기의 운전에 기준이 되는 것은 속도경사( velocity gradient ; G로 표시한다.)값 이다.The reference to the operation of the flocculator is the velocity gradient (G).
일반적으로 속도 경사 값은 응집기 1열에서 50 s-1 전후, 2열에서 25 s-1 전후, 3열에서 10 s-1 전후를 기준으로 한다.In general, velocity gradient values are based on around 50 s -1 in the first row, around 25 s -1 in the second row, and around 10 s -1 in the third row.
또한 속도 경사값은 다음의 [계산식1] 로 표시된다.In addition, the speed gradient value is represented by the following [Calculation 1].
[계산식 1][Calculation 1]
G = { Pw ÷ ( μ × V) } 1/2 G = {Pw ÷ (μ × V)} 1/2
여기서, G : 속도 경사 값Where G is the velocity gradient value
Pw : 수동력(水動力) : watt Pw: Passive Force: watt
μ : 물의 점성계수. N. s/㎡ μ: coefficient of viscosity of water. N. s / ㎡
V : 응집지 부피(㎥) V: agglomerated paper volume (㎥)
하이드로포일 날개를 가진 임펠러의 수동력(水)은 [계산식2] 와 같다.The passive force of the impeller with hydrofoil wings is shown in [Equation 2].
[계산식2][Calculation Formula 2]
Pw = ( γ × g × Q × H ) ÷ 60Pw = (γ × g × Q × H) ÷ 60
여기서, G : 속도 경사 값Where G is the velocity gradient value
Pw : 임펠러의 수동력(水動力) : watt Pw: passive force of impeller: watt
γ : 물의 비중량(4℃에서 1,000kg/㎥) γ: specific weight of water (1,000kg / ㎥ at 4 ℃)
g : 중력가속도. 9.8 m/s2 g: acceleration of gravity. 9.8 m / s 2
Q : 임펠러의 토출유량(㎥/분) Q: discharge flow rate of impeller (㎥ / min)
H : 임펠러의 토출양정, m H: discharge head of impeller, m
상기 [계산식1] 과 [계산식2] 로부터 G값은 [계산식3] 과 같이 표시된다.The G value from the above [Calculation Formula 1] and [Calculation Formula 2] is expressed as shown in [Calculation Formula 3].
[계산식3][Calculation 3]
G = { ( γ × g × Q × H ÷ 60 ) ÷ ( μ × V )} 1/2 G = {(γ × g × Q × H ÷ 60) ÷ (μ × V)} 1/2
응집기의 축에 작용하는 동력 Ps는 다음의 [계산식4] 와 같다.The power Ps acting on the axis of the agglomerator is as shown in [Equation 4] below.
[계산식4][Calculation 4]
Ps = Pw ÷ ehPs = Pw ÷ eh
여기서, Ps : 축동력Where Ps is the axial force
Pw : 수동력 Pw: Passive Force
eh : 임펠러의 수력효율 0.8∼0.95로서 임펠러 형상에 따라 변함. eh: Hydraulic efficiency of impeller is 0.8 ~ 0.95 and it depends on the shape of impeller.
펌프형식선정 기준인 Ns(비속도)는 다음의 [계산식5] 와 같다.Ns (specific speed), which is the pump type selection criterion, is as shown in [Equation 5].
[계산식5][Calculation 5]
Ns = n × Q 1/2 ÷ H3/4 Ns = n × Q 1/2 ÷ H 3/4
여기서, Ns : 비속도 (축류펌프는 1,000∼2,000)Where Ns: specific velocity (axial pump is 1,000 ~ 2,000)
n : 임펠러의 회전수. RPM n: rotational speed of the impeller. RPM
Q : 임펠러의 토출유량 (㎥/분) Q: discharge flow rate of impeller (㎥ / min)
H : 임펠러의 토출양정(m) H: discharge head of impeller (m)
응집기의 하이드로포일 날개와 임펠러의 설계순서는, 임펠러의 원주속도를 1열은 2.5m/s이하, 3열은 0.6m/s이하의 값이 되게 정하고, 임펠러직경을 응집지 폭의 0.35∼0.4배로 정하여 임펠러의 회전수를 구한다.The design order of the hydrofoil blades and impeller of the flocculator is determined so that the circumferential velocity of the impeller is less than 2.5 m / s in the first row and 0.6 m / s in the third row, and the impeller diameter is 0.35 to the width of the flocculator. Determine the number of revolutions of the impeller by setting 0.4 times.
임펠러의 회전수가 정해지면 [계산식1] ∼ [계산식5] 를 이용하여 필요한 Ns, G값이 되도록 Q와 H를 정한다.When the number of revolutions of the impeller is determined, Q and H are determined so that the necessary Ns and G values are obtained using [Calculation Formula 1] to [Calculation Formula 5].
Q와 H가 정해지면 이 Q와 H에 적합한 모양의 하이드로포일 날개가 되도록 설계하며, 날개의 수, 각 단면에 있어서의 유입 부 날개각도 및 유출부 날개각도, 날 개폭( 현 길이), 날개수를 정하고 이 값들을 이용하여 임펠러의 수력효율을 구하여 축 동력을 산정한다.When Q and H are determined, it is designed to be a hydrofoil wing having a shape suitable for Q and H. The number of wings, the inlet wing angle and the outlet wing angle in each cross section, the blade width (string length), and the number of wings Then, the shaft power is calculated by calculating the hydraulic efficiency of the impeller using these values.
상기 계산을 통하여 정하여진 값을 이용하여, 하이드로포일 날개(3-2)는 날개허브(3-1)과의 접촉부(안쪽)와 하이드로포일 날개(3-2)의 끝( 바깥 쪽)에서의 날개 폭( 현 길이 라고도 함)을 각각 미리 정한 폭이 되게 하고, 하이드로포일 날개(3-2)의 물이 들어오는 쪽(유입 부)과 물이 나가는 쪽( 유출부)의 유입 부 날개각도 및 유출 부 날개각도를 정한다.Using the values determined through the above calculation, the hydrofoil vanes 3-2 are formed at the ends (outside) of the contact portion (inner side) with the wing hub 3-1 and at the ends of the hydrofoil vanes 3-2 (outer side). Each wing width (also called chord length) is a predetermined width, and the inlet wing angle and outflow of the water inlet (inlet) and the water outlet (outlet) of the hydrofoil blades 3-2 are respectively. Determine the secondary wing angle.
유입부 날개각도 및 유출부 날개각도와 현 길이, 날개 호의 반경(R1,R2)이 정해지면( [도면7] 참조) 한쪽의 반경은 R1, 다른 쪽의 반경은 R2이고 길이는 하이드로포일 날개 길이 L과 같은 길이를 가진 원추대 관에서 [도면8] 과 같이 각각 대응하는 점을 지정하여, 연결한 선을 따라 날개를 절단하여 하이드로포일 날개(3-2)를 형성하고, 이 하이드로포일 날개를 날개허브(3-1)에 미리 정한 각도로, 등간격으로 부착하여 임펠러를 형성한다.(하이드로포일 날개를 형성하는 방법은 발명자의 선 등록실용신안 20-0292241호(2002.10.02)에 상세히 설명되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.Inlet wing angle, outlet wing angle, chord length, and wing arc radius (R1, R2) are defined (see Figure 7). One radius is R1, the other is R2 and the length is hydrofoil wing length. In the conical tube having the same length as L, the corresponding points are designated as shown in [Fig. 8], and the blades are cut along the connecting line to form a hydrofoil blade (3-2). It is attached to the hub 3-1 at predetermined angles and formed at equal intervals to form an impeller. (The method of forming the hydrofoil wing is described in detail in the inventor's prior utility model 20-0292241 (2002.10.02). Therefore, detailed description is omitted.
하이드로포일 날개(3-2)에는 날개 끝 부분에 와류 봉(3-5)을 연직방향으로 부착한다.The hydrofoil blade 3-2 is attached with a swirl rod 3-5 at the tip of the blade in the vertical direction.
상기와 같이 구성한 응집기를 작동시키면 응집지내에는 [도면1] 과 같이 하이드로포일 날개의 작용으로 응집지내의 물이 양수되어 응집지내에 상하로 커다랗게 균등한 흐름이 발생하고, [도면2] 와 같이 평면상에서는 가운데 큰 화살표 방향의 주선회류와 와류 봉(3-5)에 의하여 발생한 와류(vortex)가 공존하며, 조절판(8) 주위에는 주선회류의 영향으로 작은 선회류가 발생하여 응집지내부가 전체적으로 균등하게 혼합이 일어나면서, 수중의 미세한 플록(flog)이 자주 충돌하면서 서로 흡착하여 점점 더 큰 플록으로 성장하여 침전이 용이하도록 한다.When the flocculator configured as described above is operated, the water in the flocculation basin is pumped by the action of the hydrofoil blade in the flocculation basin, as shown in [Figure 1], and the flow flows evenly up and down in the flocculation basin. On the plane, the main swirl in the direction of the large arrow and the vortex generated by the vortex rods (3-5) coexist, and the small swirl flow occurs around the
응집지내에서는 평면상에서 볼 때 선회류가 흐르지만 임펠러(3)의 입구부에는 안내 깃 장치(5)의 내부에 안내 깃(5-1)이 여러 개 설치되어 있어서 선회류는 이 안내 깃(5-1)을 통과하면서 정류되어 수직 흐름으로 바뀌고 임펠러의 하이드로포일 날개(3-2)에 유입될 때는 선회류가 없는 수직류로 유입되어 수력효율이 높아진다.In the flocculation basin, swirl flow flows in plan view, but at the inlet of the
일반의 축류식 펌프에서는 출구 쪽에도 안내 깃을 설치하여 출구 쪽에 발생한 선회류 흐름을 압력수두로 변환하여 수력 효율을 높이고 있으나, 응집기의 경우에는 출구 쪽의 선회류가 응집지의 벽에 설치한 조절판(8)과 상호작용을 하여 응집지내의 각부에 균등한 혼합류를 발생하여 응집지내 전체를 균등히 혼합 교반하면서 응집작용을 촉진하기 때문에 출구 쪽에는 안내 깃을 설치하지 않는다.In general axial flow type pump, a guide vane is installed at the outlet side to convert the swirl flow generated at the outlet side into a pressure head to increase hydraulic efficiency.However, in the case of agglomerator, the throttle flow at the outlet side is installed on the wall of the flocculation paper. Do not install the guide feather on the outlet side as it interacts with 8) to generate an even mixed flow in each part of the flocculation paper and promote the flocculation action by mixing and stirring the whole flocculation paper evenly.
상기 설명한 와류봉을 설치한 하이드로포일 임펠러를 가진 응집기는 교반성능이 크므로, 플록( 응집된 입자)의 크기가 비교적 작은 응집지 제1열에 설치하여 응집효율을 높이고, 플록의 크기가 비교적 커서 플록이 깨지기 쉬운 응집지 제2, 3열에는 상기 응집기의 임펠러에서 와류봉이 제거된 하이드로포일 임펠러를 사용한 응집기를 설치하여 응집효과를 높인다.Since the flocculator having the hydrofoil impeller with the vortex rod described above has high agitation performance, it is installed in the first row of flocculation papers having a relatively small size of flocs (flocculated particles) to increase flocculation efficiency, and the flocs are relatively large. In the second and third rows of the fragile flocculation paper, flocculators using a hydrofoil impeller from which the vortex rod is removed from the impeller of the flocculator are installed to increase the flocculation effect.
도 1 은 본고안의 구성 상태를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a configuration of the present invention.
도 2 는 본 고안의 구성 상태를 나타낸 평면도.2 is a plan view showing a configuration of the present invention.
도 3 은 본 고안의 임펠러의 구성을 나타낸 평면도.3 is a plan view showing the configuration of the impeller of the present invention.
도 4 는 본 고안의 임펠러의 구성을 나타낸 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the impeller of the present invention.
도 5 는 본 고안의 안내 깃의 구성을 나타낸 평면도.Figure 5 is a plan view showing the configuration of the guide feather of the present invention.
도 6 은 본 고안의 안내 깃의 구성을 나타낸 단면도.Figure 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the guide feather of the present invention.
도 7 은 본 고안의 하이드로포일 날개의 특성 설명도.Figure 7 is a diagram illustrating the characteristics of the hydrofoil blade of the present invention.
도 8 은 본 고안의 하이드로포일 날개를 형성하는 설명도.8 is an explanatory diagram for forming a hydrofoil wing of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
1. 속도 가변식 구동장치1. Variable speed drive
2. 수직 축2. vertical axis
3. 임 펠러 3-1. 날개허브 3-2. 하이드로포일 날개3. Impeller 3-1. Wing Hub 3-2. Hydrofoil wing
3-3. 축 구멍 3-4. 키 홈 3-5. 와류 봉3-3. Shaft Bore 3-4. Key Home 3-5. Vortex rods
4. 임펠러 고정구 4-1. 고정나사(도시하지 않음)4. Impeller Fixture 4-1. Fixing screw (not shown)
5. 안내 깃 장치 5-1. 안내 깃 5-2. 안내 통5. Guide feather device 5-1. Guide feather 5-2. Guide
5-3. 안내 구5-3. Information sphere
6. 받침대6. Pedestal
7. 기초나사7. Foundation screw
8. 조절 판8. throttle
가. 응집지 나. 응집지 바닥 다. 정류공 라. 접근통로end. Flocculation b. Clumping bottom; Rectifier d. Access
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- 2007-08-24 KR KR1020070085571A patent/KR100906384B1/en active IP Right Grant
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