KR100969555B1 - 포기조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하,폐수 처리시설 중 침전지로부터 공급되는 유입수 내의 용존산소량을 증가시켜, 오염물질인 유기물의 분해를 촉진시키는 포기조(曝氣槽,aeration tank)에 관한 것으로 구체적으로는, 종래와 같이 교반수단의 직경을 증가시키거나 순환팬 등의 별도 장치를 통해 측방향 물결을 증가시키는 것과 달리, 회전판을 기어잇과 같은 난형으로 제작하여 측방향 물결을 증가시킴으로써, 장치의 제작, 유지비용을 감소시키면서도 포기조의 외곽부 전체적으로 측방향 물결을 일으켜 유입수의 용존산소량을 급속도로 증가시킬 수 있으며, 회전판의 회전 시작 시, 최초 발생되는 상향 물결을 측방향 물결로 유도하는 유도수단을 회전판의 일단에 형성시킴으로써, 측방향 물결을 더욱 효율적으로 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 포기조에 저장된 유입수 중, 구동축과 대응되는 영역의 유입수 일부를 상기 회전판에 의한 회전력으로부터 차단시킴으로써, 구동축의 진동을 감소시키고 이로 인해 구동축의 파손을 방지하여 포기조의 수명을 연장시킬 수 있는 포기조에 관한 것이다.

Description

포기조{Aeration tank}

본 발명은 하,폐수 처리시설 중 침전지로부터 공급되는 유입수 내의 용존산소량을 증가시켜 오염물질인 유기물의 분해를 촉진시키는 포기조(曝氣槽,aeration tank)에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 회전판을 기어잇과 같은 난형으로 제작하고, 상향 물결을 측방향 물결로 유도하는 유도수단을 상기 회전판의 일단에 형성시킴으로써, 포기조의 외곽부 전체적으로 측방향 물결을 일으켜 유입수의 용존산소량을 급속도로 증가시킬 수 있는 포기조에 관한 것이다.

최근들어, 인구 증가, 도시화 및 생활수준의 향상으로 인하여 하,폐수의 양이 지속적으로 증가되고 있다. 상기 질소와 인을 함유한 하,폐수가 그대로 호수 또는 하천으로 방류될 경우, 호수 또는 하천의 부영양화를 가속시키고, 녹조나 적조와 같은 조류나 수생식물의 성장을 촉진시키는 등 수자원의 이용을 저해시키는 요소로 작용하고 있다.

따라서, 부영양화를 방지하기 위하여 하.폐수 처리시설을 이용하여 하.폐수 내의 유해 성분이 호수 또는 하천 등의 수역으로 유입되기 전에 제거하는 과정을 거친다.

일반적인 하,폐수 처리시설은 도 1에 도시된 바와 같이, 유입되는 하,폐수 중에 포함된 협잡물이나 미립자 또는 비부식성의 무기물질을 걸러내는 침사지와, 상기 침사지로부터 공급되는 유입수를 일정 시간동안 정치하여 부유물질을 침전시키는 최초 침전지와, 상기 최초 침전지로부터 공급되는 유입수를 포기처리하는 포기조와, 상기 포기조로부터 공급되는 유입수를 중력에 의하여 고액분리하는 최종침전지 및 상기 최종 침전지로부터 공급되는 유입수를 소독하는 소독장치를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 하,폐수 처리시설 중 포기조는, 상기 최초 침전지로부터 공급되는 유입수 내의 용존산소량을 증가시켜 오염물질인 유기물의 분해를 촉진시키는 장치이며, 이는 하,폐수 처리시설 중 필수적으로 포함되어야 하는 장치이다.

종래 포기조는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(1)의 끝단에 별도의 감속기(81)가 체결되고, 그 축에서 연장되는 회동축(2) 및 연장축(82)이 고정되며, 이 연장축(82)의 끝단에 임펠러(100)가 체결된다. 아울러, 상기 임펠러(100)는 그 축이 고정되는 축공을 이루는 원형의 큰 지름을 가진 임펠러윙(10)이 형성되고, 상기 임펠러윙(10)의 하단으로는 일정한 각도를 두고 돌출되게 형성되는 교반윙(20)이 체결되며, 상기 임펠러(100)가 유입수를 저장하는 포기조(84)에 투입되어 유입수(85)를 교반시키는 것이다.

이때, 상기 임펠러(100)는 유입수(85)의 수위면에서 약간 들어간 상태 즉, 임펠러(100)의 임펠러윙(10)의 상부가 수위면에서 약간 잠길 수 있도록 한 상태에서 회전하며, 상기 임펠러윙(10)에 체결된 다수의 교반윙(20)도 회전을 같이하여 하,폐수(85)를 교반하고 공기와의 접촉면을 크게 한다.

하지만 상기와 같은 종래의 이러한 임펠러(100)는, 사실상 포기조(84)의 전체적인 외곽부까지 물결을 일으키기 힘들며, 이로 인해 용존산소량을 급속도로 향상시킬 수 없다.

그 이유는, 포기조(84)의 지름은 넓고 그 상부로 침투하는 임펠러윙(10)의 지름은 좁은데 상기 임펠러윙(10)과 교반윙(20)에서 작용되는 물살이 임펠러윙(10)의 외부로 원심력을 발휘하여 뻗어나가지 못하고, 도시된 도 1에서처럼 상부로 올라오는 상향 물결로 변화하기 때문이다.

즉, 상기 임펠러윙(10)의 끝단에서 포기조(84)의 외곽부로 외향하는 힘이 미약하여 임펠러윙(10) 근처에서만 상향 물결이 형성될 뿐, 포기조(84)의 외곽부 전체적으로 측방향 물결을 일으키지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허공보 제10-0907246호에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 교반윙(20)의 외곽부에 별도의 가이드윙(30)을 설치하여 교반윙(20)의 직경을 증가시킴으로써, 측방향 물결을 증가시키고자 하였으며, 대한민국 등록특허공보 제10-0786321호에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 커버부(10)의 중앙부에 별도의 순환팬(3)을 장착하여 측방향 물결을 중가시키고자 하였다.

하지만, 상기와 같은 종래 기술들은 교반윙(20) 등과 같은 교반수단의 직경을 증가시키거나, 별도의 순환팬(3) 등이 장착됨에 따라 포기조의 제작비용, 유지비용 등을 증가시키게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같이 교반수단의 직경이 증가되거나 별도의 순환팬이 설치됨에 따라 구동축의 진동을 증가시키게 되고, 이는 구동축의 파손을 야기시킬 뿐만 아니라 포기조의 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래와 같이 교반수단의 직경을 증가시키거나 순환팬 등의 별도 장치를 통해 측방향 물결을 증가시키는 것과 달리, 회전판(도 2 및 도 3의 임펠러윙(10)과 대응)을 기어잇과 같은 난형으로 제작하여 측방향 물결을 증가시킴으로써, 장치의 제작, 유지비용을 감소시키면서도 포기조의 외곽부 전체적으로 측방향 물결을 일으켜 유입수의 용존산소량을 급속도로 증가시킬 수 있는 포기조를 제공함을 과제로 한다.

또한, 회전판의 회전 시작 시, 최초 발생되는 상향 물결을 측방향 물결로 유도하는 유도수단을 회전판의 일단에 형성시킴으로써, 측방향 물결을 더욱 효율적으로 증가시킬 수 있는 포기조를 제공함을 다른 과제로 한다.

아울러, 상기 포기조에 저장된 유입수 중, 구동축과 대응되는 영역의 유입수 일부를 상기 회전판에 의한 회전력으로부터 차단시킴으로써, 구동축의 진동을 감소시키고 이로 인해 구동축의 파손을 방지할 뿐만 아니라 포기조의 수명을 연장시킬 수 있는 포기조를 제공함을 또 다른 과제로 한다.

본 발명은 유입수를 저장하는 저장부, 상기 저장부의 상부에 설치되어 구동축을 회전시키는 구동수단을 포함하여 구성되는 포기조에 있어서, 상기 구동축의 끝단에 결합되며, 외주면을 따라 난형의 돌출부가 하나 이상 형성되는 회전판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 포기조를 과제의 해결 수단으로 한다.

한편, 상기 회전판은 상향 물결을 측방향 물결로 유도하는 유도수단이 상기 돌출부 일면에 구비된다.

아울러, 상기 유도수단은 상기 돌출부의 하부면에 힌지축을 매개로 힌지 결합되는 유도판; 및 상기 돌출부의 상부면에 결합축을 매개로 결합되고, 끝단이 상기 유도판과 결합되어 상기 유도판의 경사각을 조절하는 조절바를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 조절바는 외면을 따라 나사산이 형성되고 끝단부에 결합체가 형성되며, 상기 유도판은 상기 결합체와 체결되는 조절리브가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동축은 끝단부에 진동억제수단이 결합되되, 상기 진동억제수단은 상기 포기조에 저장된 유입수 중, 구동축과 대응되는 영역의 유입수 일부를 상기 회전판에 의한 회전력으로부터 차단시키게 된다.

또한, 상기 진동억제수단은 하부면이 개방된 원통형으로 제작되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 종래와 같이 교반수단의 직경을 증가시키거나 순환팬 등의 별도 장치를 통해 측방향 물결을 증가시키는 것과 달리, 회전판을 기어잇과 같은 난형으로 제작하여 측방향 물결을 증가시킴으로써, 장치의 제작, 유지비용을 감소시키면서도 포기조의 외곽부 전체적으로 측방향 물결을 일으켜 유입수의 용존산소량을 급속도로 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 회전판의 회전 시작 시, 최초 발생되는 상향 물결을 측방향 물결로 유도하는 유도수단을 회전판의 일단에 형성시킴으로써, 측방향 물결을 더욱 효율적으로 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 포기조에 저장된 유입수 중, 구동축과 대응되는 영역의 유입수 일부를 상기 회전판에 의한 회전력으로부터 차단시킴으로써, 구동축의 진동을 감소시키고 이로 인해 구동축의 파손을 방지할 뿐만 아니라 포기조의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 하.폐수 처리시설을 나타낸 개략도
도 2 내지 도 4는 종래 포기조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포기조의 단면도
도 6은 도 5의 회전판의 평면도
도 7은 도 5의 유도수단의 동작을 나타낸 상세도

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포기조의 단면도이고, 도 6은 도 5의 회전판의 단면도이며, 도 7은 도 5의 유도수단의 동작을 나타낸 상세도로써, 본 발명은 최초 침전지(도 1참조)로 부터 공급되는 유입수를 저장하는 저장부(30)와, 상기 저장부(30)의 상부에 설치되어 구동축(41)을 회전시키는 구동수단(40) 및 상기 구동축(41)의 끝단에 결합되어 회전하는 회전판(50)을 포함하여 구성된다.

상기 회전판(50)은 도 6에 도시된 바와 같이, 기어잇과 같은 형태를 가지는 난형의 돌출부(51)가 외주면을 따라 하나 이상 형성된다.

따라서, 종래와 같이 단순 원형으로 제작되는 회전판(임펠러윙, 도 3참조)과 달리, 별도로 직경을 연장시키지 않더라도 저장부(30)의 외곽부 전체적으로 측방향 물결을 일으켜 유입수의 용존산소량을 급속도로 증가시킬 수 있게 된다.

한편, 측방향 물결의 효율을 더욱 증가시키기 위하여, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 회전판(50)의 돌출부(51) 일면에 유도수단(60)이 설치된다.

상기 유도수단(60)은 회전판(50)의 회전 시작 시, 최초 발생되는 상향 물결을 측방향 물결로 유도하는 수단으로써, 유도판(61) 및 조절바(62)를 포함하여 구성된다.

상기 유도판(61)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(51)의 하부면에 힌지축(51a)을 매개로 힌지 결합되어 접철 동작하는 것으로, 후술되어질 조절바(62)의 결합체(62a)와 체결될 수 있는 조절리브(61a)가 일면에 형성된다.

상기 조절바(62)는 상기 돌출부(51)의 상면에 결합축(51b)을 매개로 결합되어 상기 유도판(61)의 경사각을 조절하는 것으로, 외면을 따라 나사산이 형성되고, 상기 유도판(61)의 조절리브(61a)와 체결되는 결합체(62a)가 끝단부에 형성된다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 결합축(51b)과 나사결합된 조절바(62)의 회전에 의해 조절바(62)가 연장 또는 축소되고, 상기 조절바(62)의 연장 또는 축소 동작에 대응하여 상기 유도판(61)의 경사각이 조절된다.

이때, 상기 조절바(62)의 결합체(62a)는 유도판(61)의 조절리브(61a)의 상부에서 하부까지 유동가능하게 되며, 이로 인해 유도판(61)의 접철동작이 용이하게 이루어질 수 있다.

한편, 상기 조절바(62)의 회전은 작업자에 의한 수동회전 또는 별도의 액츄에이터에 의한 자동회전 등, 가장 효율적인 경사각을 적용시킬 수 있는 다양한 방법을 적용할 수 있다.

아울러, 상기 유도판(61)의 동작을 도 7을 통해 더욱 상세가하게 설명하면 다음과 같다.

상기 저장부(30) 내의 유입수량이 많을 경우, 교반량 역시 증가하며 이로 인해 상향 물결의 크기도 증가하게 된다.

따라서, 유도판(61)을 유입수 측으로 경사(A)지게 함으로써, 상기 발생되는 상향 물결을 측방향 물결로 유도할 수 있게 된다.

한편, 저장부(30) 내의 유입수량이 많지 않을 경우, 교반량 역시 감소하며 이로 인해 상향 물결의 크기도 감소하게 뙨다.

이때, 상향 물결의 크기가 작음에도 불구하고 유도판(61)을 유입수 측으로 경사(A)지게 할 경우, 유도판(61)의 유입수 내 침지 영역만 증가시키게 되며 이는 전력 소모량 및 진동을 증가시킬 수 있는 요인이 된다.

따라서, 상기와 같이 교반량이 감소할 경우, 유도판(61)을 수직으로 위치(B)시키거나 유입수 반대측으로 경사(C)지게 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 구동축(41)의 끝단부에는 도 5에 도시된 바와 같이, 진동억제수단(42)이 결합된다.

상기 진동억제수단(42)은 상기 저장부(30)에 저장된 유입수 중, 구동축(41)과 대응되는 영역의 유입수 일부를 상기 회전판(50)에 의한 회전력으로부터 차단시킴으로써, 구동축(41)의 진동을 억제하는 수단으로, 하부면이 개방된 원통형으로 제작된다.

따라서, 원통의 측벽에 의해, 유입수 중 원통의 위치 및 직경 만큼의 영역을 주위 유입수의 회전력으로부터 차단시키게 되어 구동축(41)의 진동을 억제할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의해, 종래와 같이 교반수단의 직경을 증가시키거나 순환팬 등의 별도 장치를 통해 측방향 물결을 증가시키는 것과 달리, 회전판(50)을 기어잇과 같은 난형으로 제작하여 측방향 물결을 증가시킴으로써, 장치의 제작, 유지비용을 감소시키면서도 저장부(30)의 외곽부 전체적으로 측방향 물결을 일으켜 유입수의 용존산소량을 급속도로 증가시킬 수 있으며, 회전판(50)의 회전 시작 시, 최초 발생되는 상향 물결을 측방향 물결로 유도하는 유도수단(60)을 회전판의 일단에 형성시킴으로써, 측방향 물결을 더욱 효율적으로 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 저장부(30)에 저장된 유입수 중, 구동축(41)과 대응되는 영역의 유입수 일부를 상기 회전판(50)에 의한 회전력으로부터 차단시킴으로써, 구동축(41)의 진동을 감소시키고 이로 인해 구동축(41)의 파손을 방지하여 포기조의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

30 : 저장부 40 : 구동수단
41 : 구동축 42 : 진동억제수단
50 : 회전판 51 : 돌출부
51a : 힌지축 51b : 결합축
60 : 유도수단 61 : 유도판
61a : 조절리브 62 : 조절바
62a : 결합체

Claims (6)

1. 유입수를 저장하는 저장부, 상기 저장부의 상부에 설치되어 구동축을 회전시키는 구동수단을 포함하여 구성되는 포기조에 있어서,
   상기 구동축의 끝단에 결합되며, 외주면을 따라 난형의 돌출부가 하나 이상 형성되는 회전판을 포함하여 구성되되,
   상기 회전판은,
   상향 물결을 측방향 물결로 유도하는 유도수단이 상기 돌출부 일면에 구비되며,
   상기 유도수단은,
   상기 돌출부의 하부면에 힌지축을 매개로 힌지 결합되는 유도판; 및
   상기 돌출부의 상부면에 결합축을 매개로 결합되고, 끝단이 상기 유도판과 결합되어 상기 유도판의 경사각을 조절하는 조절바;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 포기조
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 조절바는 외면을 따라 나사산이 형성되고 끝단부에 결합체가 형성되며,
   상기 유도판은 상기 결합체와 체결되는 조절리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 포기조
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 구동축은,
   끝단부에 진동억제수단이 결합되되,
   상기 진동억제수단은 상기 포기조에 저장된 유입수 중, 구동축과 대응되는 영역의 유입수 일부를 상기 회전판에 의한 회전력으로부터 차단시키는 것을 특징으로 하는 포기조
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 진동억제수단은,
   하부면이 개방된 원통형인 것을 특징으로 하는 포기조

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