KR101025757B1 - 약품이 고루 분산될 수 있는 혼화장치 - Google Patents

약품이 고루 분산될 수 있는 혼화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 혼화장치는, 원수의 유입 및 배출이 이루어지며 벽에 외부와 연통되는 회전축 삽입홈(406)이 형성되는 혼화탱크(100); 한쪽단은 혼화탱크(100)의 외부에 있는 구동모터(201)에 연결되고 다른 한쪽단은 회전축 삽입홈(406)에 삽입되어 들어가도록 혼화탱크(100)에 설치되며 내부에는 회전축 삽입홈(406)에 연통되는 약품 분사관(44)이 형성되는 회전축(202); 및 회전축 삽입홈(406)에 약품을 제공하도록 외부에서 회전축 삽입홈(406)에 연결되는 약품 공급관(43);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 응집제 등의 약품이 혼화부에서 회전하고 있는 회전축(202)에서 사방으로 분사되므로 어느 한곳에 뭉치지 않고 원수 내에 전체적으로 골고루 분산될 수 있으며, 종래의 혼화장치에 비하여 그 구조가 간단하여 제조비용 및 설치가 용이하다. 또한 경우에 따라서는 약품을 공급하기 위한 공급펌프(P)가 필요없을 수도 있다. 그리고 회전축(202)이 흔들리지 않아 고속교반에도 유리하다.

Description

약품이 고루 분산될 수 있는 혼화장치 {Mixer which the chemical agents are dispersed uniformly}
본 발명은 혼화장치에 관한 것으로서, 특히 혼화과정에 사용되는 응집제 등의 약품이 원수 내에 고루 분산되도록 약품 공급부가 개량된 혼화장치에 관한 것이다.
처리장에서 혼화공정은 수처리의 기본이 되는 중요한 공정 중의 하나로 원수의 오염물질과 응집제를 서로 반응시켜 침전성이 양호한 플럭(floc)을 생성하는 것을 목적으로 운영하는 공정이다.
혼화공정은 정수처리 효율을 결정하는 중요한 과정이며 주된 인자는 교반강도, 응집제 투입율, 온도, pH, 체류시간 등이다. 이와 같은 각각의 인자들의 특성에 대해서는 국내에서 연구된 바가 많으나 종합적으로 이러한 이론들을 현장에 적용하여 운영하는 예는 많지 않다.
선진국에서는 정수장의 원수 특성 및 지리적 특성을 고려하여 여러 형태의 혼화 시스템을 개발하여 사용하고 있으며 국내에서도 점차 시스템의 개발 및 적용에 관심을 두어 수질 개선은 물론 유지관리에 효율성을 증가시키고 있다.
도 1은 종래의 혼화장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 혼화탱크(100)의 하측에 설치된 유입구(101)를 통하여 유입되는 원수는 상측에 형성된 배출구(102)를 통하여 외부로 배출된다. 혼화탱크(100)의 상부에는 응집제 저장탱크(T)와 공급펌프(P)에 연결되는 응집제 분사부(50)가 설치된다. 혼화탱크(100)의 내측 중앙에는 구동모터(201)와 회전축(202)으로 구성된 구동부(200)에 결합되어 회전되면서 응집제와 원수가 혼합되도록 교반하는 교반날개(300)가 설치된다.
상술한 종래의 혼화장치의 경우 그 수류궤적(B)을 살펴보면 상부에 투입된 응집제(A)가 하부로 내려가 혼화되지 못하고 상부의 회전류에 의하여 잠시 머물다가 배출구(102)를 통하여 배출되는 것을 알 수 있다. 따라서 혼화가 제대로 이루어지지 못하고, 설사 충분한 혼합이 발생될 수 있다 하더라도 응집제가 한 지점에서만 주입되기 때문에 응집제 주입후 상당한 혼합시간이 요구되어 혼화효율이 매우 낮을 수 밖에 없다. 또한 응집효율이 낮기 때문에 응집제도 쓸모없이 많이 소모되는 단점도 있다.
따라서 대한민국 등록특허 제922198호(2009.10.09)에서 순간적이고 균등하게 응집제를 원수와 혼합시켜 오염물질을 효과적으로 제거하고 응집제 소모량을 감소시킬 수 있는 혼화장치가 제안된 바 있다. 도 2는 대한민국 등록특허 제922198호 개시된 혼화장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 응집제 분사부(50)가 교반날개(30)에 설치되며, 응집제 공급관(40)은 회전축(202)을 따라서 응집제 분사부(50)에 연결된다. 따라서 응집제는 교반날개(300)가 회전할 때 혼화탱크(100)의 가운데 부분에서 사방으로 분사되게 되어 짧은 시간 내에 원수 내에 골고루 분포된다.
상술한 대한민국 등록특허 제922198호 개시된 혼화장치는 응집약품 절감, 응집효율 개선, 슬러지 발생량 감소 등의 효과를 얻을 수 있는 장점이 있으나, 응집제 공급관(40)이 응집제 분사부(50)에 연결되는 구성이 복잡하고, 응집제가 위쪽에서 공급되므로 조인트부(joint part, H)에서 응집제가 새어나와 혼화탱크(100)의 원수 수면 부위에 응집제가 흘러내려 뭉침으로써 플록형성이 원수 내에서 골고루 이루어지지 못하게 되는 단점이 있다.
또한, 회전축(202)이 한쪽만 고정되어 있기 때문에 교반날개(300)의 회전이 빠를 경우 원수의 반대 저항력에 의하여 회전축(202)이 흔들려 요동치는 문제가 발생한다. 따라서 고속 교반시 구동모터(201)가 손상될 수 있기 때문에 고속 교반을 할 수 없는 단점이 있다.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는, 응집제를 혼화탱크의 밑부분에서 회전축으로 공급함으로써 응집제가 원수의 수면 부위에 흘려내려 뭉쳐 존재하는 것을 방지하여 응집효율을 향상시킬 수 있고, 응집제 공급부의 구성이 간단하며, 회전축의 흔들림이 덜 발생하여 고속교반도 가능하도록 함으로써 상술한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 혼화장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼화장치는,
원수의 유입 및 배출이 이루어지며 벽에 외부와 연통되는 회전축 삽입홈이 형성되는 혼화부;
한쪽단은 상기 혼화부의 외부에 있는 구동모터에 연결되고 다른 한쪽단은 상기 회전축 삽입홈에 삽입되어 들어가도록 상기 혼화부에 설치되며 내부에는 상기 회전축 삽입홈에 연통되는 약품 분사관이 형성되는 회전축; 및
상기 회전축 삽입홈에 약품을 제공하도록 외부에서 상기 회전축 삽입홈에 연결되는 약품 공급관; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 혼화부는 원수가 어느 정도 저장되는 형태의 탱크형태를 할 수도 있고, 원수가 흘러지나가는 배관형태를 할 수도 있다.
상기 회전축과 상기 회전축 삽입홈 사이에는 상기 회전축이 회전가능 하도록 베어링이 설치되는 것이 바람직하며, 이 때 상기 베어링으로서 오일리스 베어링을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 회전축의 단부와 상기 회전축 삽입홈 저면 사이에 버퍼공간이 형성되도록 상기 회전축은 상기 회전축 삽입홈의 저면에서 소정간격 이격되도록 삽입 설치되는 것이 바람직하며, 이 때 상기 버퍼공간에 임펠러가 회전가능하도록 설치되는 것이 바람직하다. 상기 임펠러는 상기 회전축의 단부에 설치되어 상기 회전축과 함께 회전하도록 설치될 수 있다.
상기 회전축에 교반날개가 설치될 수 있으며, 이 경우 상기 교반날개에 상기 약품 분사관과 연결되는 약품 분사부를 설치하여 상기 약품 분사부를 통해서 최종적으로 상기 혼화부에 약품이 공급되도록 할 수 있다. 물론, 상기 교반날개의 존재와는 상관없이 상기 약품 분사부가 상기 회전축에 설치되어 상기 회전축에서 최종적으로 상기 혼화부에 약품이 공급되도록 할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 응집제 등의 약품이 혼화부에서 회전하고 있는 회전축에서 사방으로 분사되므로 어느 한곳에 뭉치지 않고 원수 내에 전체적으로 골고루 분산될 수 있으며, 또한 응집제가 혼화부의 밑부분에서 회전축으로 공급되므로 응집제가 원수의 수면 부위에 흘려내려 뭉쳐 존재하는 것을 방지하여 응집효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 종래의 경우에 비하여 그 구조가 간단하여 제조비용 및 설치가 용이하다. 또한 경우에 따라서는 약품을 공급하기 위한 공급펌프(P)가 필요 없을 수도 있다. 그리고 회전축의 흔들림이 덜 발생하여 고속교반에도 유리하다.
도 1은 종래의 혼화장치를 설명하기 위한 도면;
도 2는 종래의 다른 혼화장치를 설명하기 위한 도면;
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 혼화장치를 설명하기 위한 도면;
도 4 및 도 5는 도 3의 버퍼공간(500)을 설명하기 위한 도면들;
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 혼화장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
이하에서 설명되는 본 발명의 혼화부는 혼화탱크(100) 또는 배관(100a)으로 지칭되는 것으로서, 이들은 도면번호만 달리 표현하였을 뿐 그 용도와 기능은 동일범주에 포함되는 것이다.
[실시예 1]
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 혼화장치를 설명하기 위한 것으로서, 혼화공간을 제공하는 혼화부가 탱크(tank) 형태를 하는 경우를 예로 든 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 경우는 종래와 달리 회전축(202)이 혼화탱크(100)의 저면에 닿도록 길게 연장되어 설치된다. 혼화탱크(100)의 저면에는 베어링 뭉치(410)가 설치된다. 베어링 뭉치(410)에는 회전축(202)이 삽입되어 들어갈 수 있는 회전축 삽입홈(406)이 형성된다. 회전축 삽입홈(406)과 회전축(202) 사이에는 회전축(202)이 회전 가능하도록 베어링(402)이 설치되며, 이 때 원수가 밑으로 새지 않고, 하기에 설명할 버퍼공간(500)의 응집제와 같은 약품이 혼화탱크(100)로 새어 나오지 않도록 밀봉하기 위한 밀봉수단으로서 그랜드 패킹이나 오일실(oil seal)이 추가로 설치되는 것도 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다. 베어링 뭉치(410)는 혼화탱크(100)의 저면과 일체로 설치될 수도 있고 별도의 독립된 하나의 뭉치로서 체결될 수도 있다.
상기 베어링(402)으로서는 회전축(202)이 회전가능하도록 하는 다양한 베어링을 이용할 수 있으나, 바람직하게는 오일리스 베어링(oilless bearing)이 적합하다. 상기 오일리스 베어링(402)은 회전축(202)을 지지하는 부분에 공극이 많은 금속을 써서 그 공극 내에 윤활유를 넣어 형성되는 것으로서 이로 인해 회전축(202)과 베어링(402)의 마모를 줄일 수 있게 된다.
응집제와 같은 약품이 저장되는 약품 저장탱크(T)와 회전축 삽입홈(406)은 약품 공급관(43)을 통해서 서로 연결되며, 약품 공급관(43)에는 공급펌프(P)가 설치된다. 약품 공급관(43)과 회전축 삽입홈(406)의 연결은 나사체결, 유니버셜 조인트, 용접 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 회전축(202)의 내부에는 회전날개(300)의 분사부(50)와 회전축(202)의 밑단을 서로 연결하도록 약품 분사관(44)이 형성된다.
회전축 삽입홈(406)의 하부에 버퍼공간(500)이 형성되도록 회전축(202)은 회전축 삽입홈(406)의 저면에서 소정간격 이격되도록 삽입되는 것이 바람직하다. 회전축(202)이 회전하더라도 약품 공급관(43), 버퍼공간(500), 약품 분사관(44), 및 분사부(50)는 모두 연통된 상태를 유지한다.
본 발명에 의하면 회전축(202)의 양단이 고정되기 때문에 고속 교반시 회전축(202)이 요동치는 현상을 방지할 수 있다. 버퍼공간(500)을 두는 이유는 약품 공급관(43)과 약품 분사관(44)의 위치가 불일치(mismatch)되는 경우에 응집제등의 약품 공급이 원활하지 않을 수 있기 때문에 이를 방지하기 위한 것이다.
분사부(50)는 약품 배출관(44)에 연결되도록 교반날개(300)에 설치되는 것으로 도시되었으나, 경우에 따라서는 회전축(202)에 설치될 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면 응집제와 같은 약품이 회전하고 있는 회전축(202)에서 사방으로 분사되므로 어느 한곳에 뭉치지 않고 원수 내에 전체적으로 골고루 분산될 수 있으며, 또한 약품이 혼화탱크(100)의 밑단에서 공급되므로 종래와 같이 약품이 원수의 윗부분에 뭉쳐지게 존재하여 골고루 분포되지 못하는 단점을 해결 수 있게 된다. 설사 약품이 베어링 뭉치(410)에서 새어 나오더라도 교반날개(300)의 회전에 의하여 상승 회전 성분의 수류흐름이 있기 때문에 약품이 밑부분에만 뭉쳐 존재하는 상황이 발생하지 않는다.
회전축(202)의 회전에 의하여 교반날개(300)가 회전하면 그로 인한 원심력에 의하여 버퍼공간(500) 내에 있는 약품이 위로 흡입되어 올라가 분사부(50)를 통하여 분출될 수 있으므로, 이러한 흡입력이 크고 정밀한 정량제어가 필요없는 경우에는 공급펌프(P)가 필요 없을 수도 있다.
특히 도 4에서와 같이 버퍼공간(500)에 위치하도록 회전축(202)의 밑단에 임펠러(41)를 연결 설치하는 경우에는 이렇게 약품을 위로 빨아 올리는 힘이 배가될 수 있다. 임펠러(41)는 회전축(202)이 회전할 때 함께 회전하도록 회전축(202)에 고정 결합되는 것이 바람직하다. 회전축(202)이 회전하면 임펠러(41)가 회전하게 되고 이로 인하여 약품 저장탱크(T)에 있던 약품이 약품 분사관(44)을 통하여 위로 빨려 올라갈 수 있다.
임펠러(41)의 회전력을 충분히 확보하기 위해서는 임펠러(41)의 날개가 커야 하는데 그러기 위해서는 버퍼공간(500)의 폭이 큰 것이 바람직하다. 이를 위해서 도 4에서와 같이 버퍼공간(500)의 폭을 크게 하는 것이 바람직하다. 또는 도 5에서와 같이 회전축 삽입홈(406)에 삽입되는 회전축(202)의 밑단 폭을 크게 하여 전체적으로 회전축 삽입홈(406)의 직경을 크게 함으로써 버퍼공간(500)의 폭을 크게 할 수도 있다.
[실시예 2]
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 혼화장치를 설명하기 위한 도면들로서, 혼화공간을 제공하는 혼화부가 제1실시예에서와 같이 혼화탱크(100) 형태를 하는 것이 아니라 원수가 흘러가고 있는 배관(100a) 형태를 하는 경우를 예로 든 것이다. 상기 제2실시예의 경우는 배관(100a)을 개조하여 본 발명에 따른 혼화장치를 부가적으로 부착 설치하기만 하면 되므로 그 응용성이 뛰어나며, 별도의 혼화탱크(100)가 필요없어 장치의 설치면적 및 설치비용을 크게 감소시킬 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 회전축(202)이 배관(100a)의 윗면에서 내부로 관통하도록 설치되며, 배관(100a)의 저면에서 회전축(202)으로 응집제와 같은 약품이 공급된다. 본 발명은 교반날개(300)의 형태에 제한을 받지 않으며 제1실시예에서와 같이 교반날개(300)가 회전축(202)에서 측방향으로 뻗어나온 팔에 설치될 수도 있고 도 7에서와 같이 회전축(202)에 바로 붙어서 설치될 수도 있다.
제1실시예 및 제2실시예의 경우, 교반날개(300)가 없더라도 회전축(202)에 약품 분사부(50)가 설치되면 회전축(202)의 회전으로 인해서 약품이 사방으로 휘둘리면서 분사되기 때문에 약품이 자연스럽게 혼화될 수 있다. 따라서 본 발명에서 교반날개(300)는 반드시 있어야 하는 것은 아니며 경우에 따라서 없을 수도 있다. 또한, 교반날개(300)가 설치되는 경우라도 도 7에서와 같이 약품 분사부(50)가 교반날개(300)에 설치되지 않고 회전축(202)에 설치될 수도 있다. 물론, 교반날개(300)에 약품 분사부(50)가 설치될 수 있음은 이미 상술한 바와 같다.
교반날개(300)나 임펠러(41)가 설치되는 경우에는 교반날개(200)나 임펠러(41)의 회전에 의하여 약품이 저절로 약품 분사관(44)을 통하여 위로 빨려 올라갈 수 있으므로 공급펌프(P)가 필요 없을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 응집제와 같은 약품이 회전하고 있는 회전축(202)에서 사방으로 분사되므로 어느 한곳에 뭉치지 않고 원수 내에 전체적으로 골고루 분산될 수 있으며, 또한 약품이 혼화부의 밑부분에서 회전축으로 공급되므로 약품이 원수의 수면 부위에 흘려내려 뭉쳐 존재하는 것을 방지하여 약품의 효율, 예컨대 응집효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 종래의 혼화장치에 비하여 그 구조가 간단하여 제조비용 및 설치가 용이하다. 또한 경우에 따라서는 약품을 공급하기 위한 공급펌프(P)가 필요없을 수도 있다. 그리고 회전축(202)이 흔들리지 않아 고속교반에도 유리하다.
40, 43: 약품(응집제) 공급관 41: 임펠러
44: 약품(응집제) 분사관 50: 약품(응집제) 분사부
100: 혼화탱크(혼화부) 100a: 배관(혼화부)
101: 유입구 102: 배출구
200: 구동부 201: 구동모터
202: 회전축 300: 교반날개
402: 베어링 406: 회전축 삽입홈
410: 베어링 뭉치 500: 버퍼공간
P: 약품(응집제) 공급펌프 T: 약품(응집제) 저장탱크

Claims (9)

  1. 원수의 유입 및 배출이 이루어지며 벽에 외부와 연통되는 회전축 삽입홈이 형성되는 혼화부;
    한쪽단은 상기 혼화부의 외부에 있는 구동모터에 연결되고 다른 한쪽단은 상기 회전축 삽입홈에 삽입되어 들어가도록 상기 혼화부에 설치되며 내부에는 상기 회전축 삽입홈에 연통되는 약품 분사관이 형성되는 회전축; 및
    상기 회전축 삽입홈에 약품을 제공하도록 외부에서 상기 회전축 삽입홈에 연결되는 약품 공급관; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼화부가 탱크형태를 하는 것을 특징으로 하는 혼화장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 혼화부가 배관형태를 하는 것을 특징으로 하는 혼화장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전축과 상기 회전축 삽입홈 사이에 상기 회전축이 회전가능 하도록 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 혼화장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 베어링이 오일리스 베어링인 것을 특징으로 하는 혼화장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전축의 단부와 상기 회전축 삽입홈 저면 사이에 버퍼공간이 형성되도록 상기 회전축이 상기 회전축 삽입홈의 저면에서 소정간격 이격되도록 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 혼화장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 버퍼공간에 임펠러가 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 혼화장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회전축에 교반날개가 설치되며, 상기 교반날개에 상기 약품 분사관과 연결되는 약품 분사부가 설치되어 상기 약품 분사부를 통해서 최종적으로 상기 혼화부에 약품이 공급되는 것을 특징으로 하는 혼화장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 회전축에 상기 약품 분사관과 연결되는 약품 분사부가 설치되어 상기 약품 분사부를 통해서 최종적으로 상기 혼화부에 약품이 공급되는 것을 특징으로 하는 혼화장치.
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