KR100983021B1 - 해수 정화용 스키머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 수족관이나 또는 양어장의 각종 오염물질을 제거하여 수질을 개선하는 해수 정화용 스키머(skimmer)에 관한 기술로서, 반응챔버 안에서 공급수와 순환수의 체류시간을 증가시켜 해수에 혼합된 단백질과 각종 유기물의 포말 분리작용이 효과적으로 진행되도록 하여 그로 인해 교반효율과 포말 분리효과를 향상시키는 해수 정화용 스키머에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성은 상부는 개방되고 하부는 밀폐된 원통형태로 구현되며, 상부 외주연에 공급수가 펌핑되는 공급관과, 하부 외주연에 정화된 해수가 배출되는 배수관이 구현된 반응챔버와; 상기 반응챔버의 개방된 상부에 결합되고, 내부공간에 콘형태의 방출관과, 외주연에 거품이 배출되는 배출관이 구현된 거품챔버와; 상기 반응챔버의 내부공간 하부에 위치하고, 순환수가 펌핑되는 급수관이 연결 설치된 볼텍스분사기;를 포함하여 구현된다.

해수, 정화, 스키머(skimmer), 단백질, 볼텍스(vortex)

Description

해수 정화용 스키머{Purify water skimmers}

본 발명은 대형 수족관이나 또는 양어장의 각종 오염물질을 제거하여 수질을 개선하는 해수 정화용 스키머(skimmer)에 관한 기술로서, 보다 구체적으로 설명하면 반응챔버의 상부에서 내주면에 공급수를 나선형으로 공급하면서 이와 함께 반응챔버의 하부에서 내주면에 상측부와 역방향으로 순환수를 와류형태로 미세 분사하여 반응챔버의 중간부에서 공급수와 순환수를 상호 충돌시켜 접촉 반응시간을 지연시킴으로써, 반응챔버 안에서 공급수와 순환수의 체류시간을 증가시켜 해수에 혼합된 단백질과 각종 유기물의 포말 분리작용이 효과적으로 진행되도록 하여 그로 인해 교반효율과 포말 분리효과를 향상시키는 해수 정화용 스키머에 관한 것이다.

일반적으로 대형화된 수족관은 도심의 생활공간에 수서생물(水棲生物)의 생태환경을 조성하여 일반 사람들이 다양한 종류의 어류를 관람할 수 있도록 하므로 정서생활에 많은 도움을 주고 있으며, 이러한 대형 수족관이나 또는 양어장은 그 내부에 해수가 고여 있는 상태에서 어류의 배설물이나 사료 등의 각종 유기물이 다량으로 발생하여 수조의 바닥에 축적된다.

수조에 축적된 어류의 배설물이나 사료 등의 각종 이물질은 시간이 점차 경과함에 따라 미생물에 의해 분해되면서 해수의 용존산소를 점차 소멸시키고, 또한 유기물과 유기물로부터 기인한 암모니아(NH3), 암모니움(NH₄ ⁺), 아질산(NO₂ ^-)이 증가하면서 수계생물에게 독성을 미치며, 또한 영양물질이 증가하면서 해수의 수질이 급속도로 악화됨에 따라 각종 세균들이 번식하게 되어 어류의 폐사와 질병의 주요 원인이 되고 있다.

한편 수족관이나 양어장의 해수를 교환할 경우, 바닷물을 1차 정화하여 수족관이나 양어장의 해수로 공급하거나, 또는 비교적 깨끗한 바다의 심층수를 이용하고 있으나, 수족관이나 양어장의 수질이 급속도로 악화됨에 따라 해수의 교환이 자주 요구되는 실정으로 해수의 교환비용이 적지 않게 소요되는 설정이다.

특히, 기온이 높은 여름철의 경우 수족관이나 양어장의 수질이 더욱 악화되므로 어류에 존재하는 비브리오균(Vibrio choleroe)과 같은 감염성이 높은 세균이나, 콜레라(cholera)와 같은 전염성 세균이 발생할 수 있으므로 안전하고 안정적인 해수의 확보에 어려움이 있었다.

따라서, 수족관이나 양어장에서 해수의 수질을 개선하고자 펌프로 해수를 펌핑하여 순환시키면서 산소를 공급해 해수의 용존산소량을 높이고, 용존유기물 및 부유물을 제거하는 한편 필터로 여과하여 해수의 수질을 향상시키는 정화장치가 제공되고 있다.

종래 수족관이나 양어장의 수질을 개선하고자 제안된 선행기술로서, 국내 특 허출원 제10-1999-0024441호(저수조 내의 유해물질 제거방법 및 그 장치)가 있으며, 상기의 선행기술은 급수펌프를 이용하여 반응조의 내부로 원수를 공급하면서 반응조의 내부 하측에 설치된 기포발생기에서 기포를 발생시켜 각종 유해물질이 기포에 응착되어 외부로 배출되게 함으로써, 어패류의 배설물과 미섭취 사료 등에 의해 발생되는 단백질ㆍ유기질 고형성분ㆍ암모니아 등을 기포에 응착시켜 분리 제거하므로 수질을 개선하게 된다.

그러나 상기의 선행기술에서 기포발생기를 이용하여 기포를 생성시켜 각종 유해물질을 정화하는 방법은, 기포에 각종 유해물질이 응착되는 반응시간이 길어지므로 해수의 정화용량에 비례하여 반응조의 내부 면적이 확보되야 하므로 반응조의 부피가 상대적으로 커지는 한편 설치면적이 필요한 실정이다.

즉, 종래의 선행기술은 기포발생기에서 생성되는 기포와 해수의 접촉시간이 길어질수록 각종 유해물질의 정화효율이 상승하므로 반응조의 부피가 상대적으로 커지는 한편 균일치 못한 처리효율과 길지 않은 반응시간을 극복하기 위하여 반응조의 대형화가 불가피한 문제점을 지니고 있었다.

본 발명은 종래 선행기술의 해수 정화장치에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 반응챔버 안에서 공급수와 순환수의 체류시간을 증가시켜 해수에 혼합된 단백질과 각종 유기물의 포말 분리작용이 효과적으로 진행되도록 하여 그로 인해 교반효율과 포말 분리효과를 향상시키고자 반응챔버의 상부에서 공급수를 나선형으로 공급하면서 이와 함께 반응챔버의 하부에서 상측부와 역방향으로 순환수를 와류형태로 미세 분사하여 반응챔버의 중간부에서 공급수와 순환수를 상호 충돌시켜 접촉 반응시간을 지연시키므로 반응챔버의 부피를 줄일 뿐만 아니라 정화효율을 더욱 향상시키는 해수 정화용 스키머를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

상부는 개방되고 하부는 밀폐된 원통형태로 구현되며, 상부 외주연에 공급수가 펌핑되는 공급관과, 하부 외주연에 정화된 해수가 배출되는 배수관이 구현된 반응챔버와; 상기 반응챔버의 개방된 상부에 결합되고, 내부공간에 콘형태의 방출관과, 외주연에 거품이 배출되는 배출관이 구현된 거품챔버와; 상기 반응챔버의 내부공간 하부에 위치하고, 순환수가 펌핑되는 급수관이 연결 설치된 볼텍스분사기;를 포함하여 구현된다.

또한 본 발명의 실시예에서 볼텍스분사기는, 깔때기 형태로 경사진 원형상의 플레이트와; 상기 플레이트의 저면에 곡면형태로 구현되어 순환수를 와류형태로 분사하는 복수개의 유도날개와; 상기 플레이트와 유도날개의 중앙부에 구현되는 와류날개와; 상기 유도날개와 와류날개에 연결 설치되어 순환수가 펌핑되는 급수구;를 포함하여 구현된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 반응챔버의 상부에서 공급수를 나선형으로 공급하면서 이와 함께 반응챔버의 하부에서 상측부와 역방향으로 순환수를 와류형태로 미세 분사하여 반응챔버의 중간부에서 공급수와 순환수를 상호 충돌시켜 접촉 반응시간을 지연시킴으로써, 해수에 혼합된 단백질과 각종 유기물의 포말 분리가 효과적으로 진행되어 수질을 개선하는 한편 반응챔버 안에서 공급수와 순환수의 체류시간을 증가시켜 교반효율과 포말 분리효과를 더욱 향상시키는 것이다.

특히, 본 발명의 실시예는 반응챔버 안에서 공급수와 순환수를 나선형 및 와류형태로 상호 역방향으로 미세 분사하여 중간부에서 충돌시켜 접촉 반응시간을 지연시킴에 따라 단백질과 각종 오염물질의 응착효과를 높이므로 정화효율을 더욱 향상시키는 한편 반응챔버의 부피를 줄일 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 주요 구성을 도면에 도시한 도 1 내지 도 8을 참조 하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명의 실시예에서 주된 요지는 반응챔버 안에서 공급수와 순환수를 나선형 및 와류형태로 미세 분사하여 중간부에서 충돌시켜 접촉 반응시간을 지연시킴으로써, 해수에 혼합된 단백질과 각종 유기물의 포말 분리가 효과적으로 진행되어 수질을 개선하는 한편 반응챔버 안에서 공급수와 순환수의 체류시간을 증가시켜 교반효율과 포말 분리효과를 더욱 향상시키고자 하는 것이다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 해수 정화용 스키머의 주요 구성을 살펴보면, 상부는 개방되고 하부는 밀폐된 원통형태로 구현되며, 상부 외주연에 공급수가 펌핑되는 공급관(11)과, 하부 외주연에 정화된 해수가 배출되는 배수관(13)이 구현된 반응챔버(10)와; 상기 반응챔버(10)의 개방된 상부에 결합되고, 내부공간에 콘형태의 방출관(21)과, 외주연에 거품이 배출되는 배출관(22)이 구현된 거품챔버(20)와; 상기 반응챔버(10)의 내부공간 하부에 위치하고, 순환수가 펌핑되는 급수관(12)이 연결 설치된 볼텍스분사기(30);를 포함하여 이루어진다.

상기 실시예의 주요 구성에서 반응챔버(10)는 도면에서 도 1 및 도 2와 같이 가능한 원통형태로 구현됨이 바람직하고, 상부는 개방되고 하부는 밀폐된 구조로 구성되며, 염분이 함유된 해수에 대하여 내식성을 갖도록 아크릴ㆍPVC 등의 플라스틱이나 또는 스테인리스강(stainless steel)을 적용함이 바람직하다.

반응챔버(10)에서 상부는 점점 좁아지는 콘(cone)형태로 형성되어 개방되는 한편 개방된 상단부에 플랜지가 형성되고, 하부는 원통형의 내경보다 넓은 면적의 베이스판으로 밀폐되도록 구성되며, 상기 반응챔버(10)에서 상부 외주연에 별도의 펌프로부터 공급수가 펌핑되는 공급관(11)이 연결 설치되고, 하부 외주연에 정화된 해수가 외부로 배출되는 배수관(13)이 연결 설치된다.

상기에서 펌프로부터 공급관(11)으로 펌핑되는 공급수는 수족관이나 양어장에서 정화를 실시하기 위한 해수로서, 수족관이나 양어장에서 별도로 설치된 펌프를 통해 공급관(11)으로 공급수가 펌핑된다.

공급관(11)의 단부에 반응챔버(10)의 내부공간으로 공급수를 분사하는 분사노즐(11a)이 설치되고, 여기서 분사노즐(11a)은 반응챔버(10)의 내주연을 향하고 아래로 경사지게 설치됨이 바람직하며, 하나의 실시예로 분사노즐(11a)은 공급수를 반응챔버(10)의 내주면에 나선형으로 분사하도록 내주연을 향하여 설치되는 한편 아래로 30°정도 경사지게 설치된다.

상기에서 펌프를 통해 공급관(11)으로 펌핑된 공급수가 분사노즐(11a)을 통하여 반응챔버(10)의 내주면에 분사될 경우, 원통형태의 내주면을 타고 나선형으로 분사되면서 아래로 흘러내리게 된다.

아울러, 분사노즐(11a)에서 반응챔버(10)의 내주면에 나선형으로 분사된 공급수는 순환수와의 반응을 거쳐 단백질과 각종 유기물이 거품에 응착되어 포말 분리로 정화된 다음, 반응챔버(10)의 하부에 설치된 배수관(13)을 통해 수족관이나 양어장으로 해수가 순환된다.

또한 상기 실시예의 주요 구성에서 거품챔버(20)는 반응챔버(10)의 개방된 상부에 위치하여 거품과 응착된 유기물이 외부로 분리 배출되는 것으로서, 원통형태로 구현됨이 바람직하고, 하단부에 플랜지가 형성되어 반응챔버(10)의 상단부에 형성된 플랜지에 부착 설치되며, 가능한 내식성이 우수하고 내부가 투시되도록 투명한 재질의 플라스틱으로 구현됨이 바람직하다.

상기에서 거품챔버(20)는 내부공간의 하부에 상부로 점점 좁아지도록 콘(cone)형태의 방출관(21)이 형성되고, 상기 방출관(21)의 하단부 위로 위치하도록 거품챔버(20)의 하부 외주연에 배출관(22)이 연결 설치된다.

거품챔버(20)는 도면에서 도 8과 같이, 반응챔버(10)의 내부공간에서 생성된 거품에 단백질과 각종 유기물이 응착된 다음, 상기 거품이 반응챔버(10)의 개방된 상부에서 콘형태의 방출관(21)을 통하여 내부공간으로 유입되고, 내부공간에서 배출관(22)을 통해 외부로 배출된다.

또한 상기 실시예의 주요 구성에서 볼텍스분사기(30)는 도면에서 도 2 내지 도 5와 같이, 반응챔버(10)의 내부공간 하부에서 바닥면 위로 중앙에 위치하고, 반응챔버(10)의 하부에서 흡입관(12a)을 통해 펌프(P)로부터 순환수가 펌핑되는 급수관(12)이 연결 설치되며, 상기 급수관(12)은 반응챔버(10)의 하부 외주연에서 내부공간으로 연장 설치된다.

상기에서 볼텍스분사기(30)는 깔때기 형태로 경사진 원형상의 플레이트(31)와; 상기 플레이트(31)의 저면에 곡면형태로 구현되어 순환수를 와류형태로 분사하 는 복수개의 유도날개(32)와; 상기 플레이트(31)와 유도날개(32)의 중앙부에 구현되는 와류날개(33)와; 상기 유도날개(32)와 와류날개(33)에 연결 설치되어 순환수가 펌핑되는 급수구(34);를 포함하여 구현된다.

볼텍스분사기(30)는 반응챔버(10)의 하부에서 흡입관(12a)을 통해 펌프(P)로부터 펌핑되는 순환수를 반응챔버(10)의 내주면에 와류형태로 미세 분사하는 기능으로서, 깔때기 형태로 경사진 플레이트(31)는 원형상으로 구현됨이 바람직하고, 중앙부에서 상부로 20~40°정도 경사져 설치되며, 이러한 경우 펌핑되는 순환수를 상부로 향하여 반응챔버(10)의 내주면에 분사하게 된다.

상기에서 플레이트(31)의 저면에 구현되는 유도날개(32)는 순환수를 반응챔버(10)의 내주면에 와류형태로 유도하여 분사하는 기능으로서, 플레이트(31)의 저면에 한쪽 방향을 향하여 곡면형태로 3~5개 돌출 형성되며, 상기 플레이트(31)와 유도날개(32)의 중앙부에 와류날개(33)가 설치된다.

와류날개(33)는 유도날개(32)의 갯수에 따라 방사상으로 구획되어 나선형으로 꼬아져 설치됨이 바람직하고, 상기 유도날개(32)와 와류날개(33)에 순환수가 펌핑되는 급수구(34)가 연결 설치되며, 상기 급수구(34)가 펌프(P)로부터 순환수가 펌핑되는 급수관(12)에 연결 설치된다.

순환수가 펌핑되는 급수관(12)은 반응챔버(10)의 하부에서 흡입관(12a)에 연결 설치되며, 상기 흡입관(12a)과 급수관(12) 사이에 펌프(P)와, 공기 또는 오존을 선택적으로 주입하는 벤투리관이 연결 설치되고, 이러한 경우 반응챔버(10)의 하부에 수용된 해수를 펌프(P)로 펌핑하여 급수관(12)을 통해 볼텍스분사기(30)로 공급 하여 순환시키게 된다.

따라서, 반응챔버(10)의 하부에 수용된 해수를 흡입관(12a)을 통해 펌프(P)로 펌핑하여 급수관(12)으로 공급하고, 벤투리관에서 공급되는 순환수에 공기 또는 오존을 선택적으로 주입하여 기포를 생성하며, 볼텍스분사기(30)로 펌핑된 순환수는 급수구(34)를 통해 와류날개(33)로 주입되어 와류를 일으키면서 유도날개(32)와 플레이트(31)에 의해 반응챔버(10)의 내주면 상부를 향하여 와류형태로 미세하게 분사된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예는 분사노즐(11a)에서 공급수가 나선형으로 분사되는 방향과, 볼텍스분사기(30)의 유도날개(32)에서 순환수가 와류형태로 분사되는 방향이 상호 역방향으로 구현됨이 바람직하고, 이러한 경우 분사노즐(11a)에서 공급수가 나선형으로 분사되면서 반응챔버(10)의 내주면을 타고 아래로 흘러내리고, 아울러 볼텍스분사기(30)에서 플레이트(31)와 유도날개(32)에 의해 순환수가 반응챔버(10)의 내주면 상부를 향하여 와류형태로 미세하게 분사된다.

결과적으로, 상호 역방향으로 분사되는 공급수와 순환수가 반응챔버(10)의 중간부에서 충돌하면서 국부적으로 와류현상을 일으켜 교반효율을 높이고, 기포가 생성되면서 해수에 혼합된 단백질과 각종 유기물이 응착되어 포말 분리가 효과적으로 진행될 뿐만 아니라 공급수와 순환수의 체류시간 증가로 인하여 접촉 반응시간을 지연시킴에 따라 단백질과 각종 유기물의 응착효과를 높이므로 정화효율을 더욱 향상시키게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예는 반응챔버 안에서 공급수와 순환수를 나선형 및 와류형태로 상호 역방향으로 미세 분사하여 중간부에서 충돌시켜 접촉 반응시간을 지연시킴에 따라 단백질과 각종 유기물의 응착효과를 높여 정화효율을 향상시키므로 반응챔버의 부피를 줄여 소형화가 가능한 것이다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에서 설치상태를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에서 볼텍스분사기의 설치상태를 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에서 볼텍스분사기를 나타낸 저면 사시도.

도 5는 본 발명의 실시예에서 볼텍스분사기의 작동상태를 나타낸 저단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에서 공급수의 분사상태를 나타낸 평단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에서 볼텍스분사기의 작동상태를 나타낸 평단면도.

도 8은 본 발명의 실시예에서 작동상태를 나타낸 단면도.

{도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명}

10: 반응챔버 11: 공급관

12: 급수관 13: 배수관

20: 거품챔버 21: 방출관

22: 배출관 30: 볼텍스분사기

31: 플레이트 32: 유도날개

33: 와류날개 34: 급수구

Claims (5)

1. 반응챔버(10)의 내부공간 하부에 위치하고, 순환수가 펌핑되는 급수관(12)은 반응챔버(10)의 하부에서 흡인관(12a)에 연결 설치되며, 상기 흡입관(12a)과 급수관(12) 사이에 펌프(P)와, 공기 또는 오존을 선택적으로 주입하도록 연결 설치된 벤투리관을 포함하는 해수 정화용 스키머에 있어서,

   상부는 개방되고 하부는 밀폐된 원통형태로 구현되며, 상부 외주연에 공급수가 펌핑되는 공급관(11)과, 하부 외주연에 정화된 해수가 배출되는 배수관(13)이 구현된 반응챔버(10)와;

   상기 반응챔버(10)의 개방된 상부에 결합되고, 내부공간에 콘형태의 방출관(21)과, 외주연에 거품이 배출되는 배출관(22)이 구현된 거품챔버(20)와;

   순환수가 펌핑되는 급수관(12)에 연결 설치되고, 깔때기 형태로 경사진 원형상의 플레이트(31)와, 상기 플레이트(31)의 저면에 곡면형태로 구현되어 순환수를 와류형태로 분사하는 복수개의 유도날개(32)와, 상기 플레이트(31)와 유도날개(32)의 중앙부에 구현되는 와류날개(33)와, 상기 유도날개(32)와 와류날개(33)에 연결 설치되어 순환수가 펌핑되는 급수구(34)로 이루어진 볼텍스분사기(30)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 해수 정화용 스키머.
2. 제1항에 있어서;

   공급수가 펌핑되는 공급관(11)의 단부에 반응챔버(10)의 내부공간으로 공급수를 나선형으로 분사하는 분사노즐(11a)이 설치되고, 상기 분사노즐(11a)은 반응챔버(10)의 내주연을 향하고 아래로 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 해수 정화용 스키머.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제2항에 있어서;

   분사노즐(11a)에서 공급수가 나선형으로 분사되는 방향과, 볼텍스분사기(30)의 유도날개(32)에서 순환수가 와류형태로 분사되는 방향이 상호 역방향으로 구현되는 것을 특징으로 하는 해수 정화용 스키머.

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