KR101060247B1 - 산기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이방향을 기준으로 수직 단면의 바닥에 대향되는 타측이 30 내지 120도의 내각을 갖도록 경사면이 형성되고 , 그 내부에 공간이 형성되도록 길이방향으로 확장된 양 말단으로 벽면이 구비된 몸체; 상기 몸체의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구; 상기 몸체의 경사면에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구를 통해 몸체의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구; 상기 몸체의 경사면을 덮도록 하나의 경사면 일측 종단 및 상기 하나의 경사면에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결설치되고 그 표면에 다수의 기공이 형성된 산기수단을 포함하는 산기장치에 관한 것이다.

Description

산기장치{An Air Diffuser}

본 발명은 산기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수, 정수 및 폐수처리시설에서 미생물 처리조 또는 폭기조 등에 산소 공급의 목적으로 사용되는 산기장치가 미세기포 사이의 뭉침을 감소시키는 동시에 하부에 쌓이는 슬러지 및 고형물에 의해 기공이 막히는 것을 최소화할 수 있도록 한다.

통상적으로 하수처리장, 정수처리장 및 폐수처리장 등은 수중의 환경오염물질을 처리하기 위해 호기성 또는 혐기성 미생물을 이용한 정화시설을 갖추고 있다.

그 중 호기성 미생물을 이용하는 폭기조는 미생물의 성장을 위해 산소를 공급하기 위한 장치로서 산기장치를 사용하고 있다.

대표적인 산기장치는 디스크형 산기장치, 봉형(실린더형) 산기장치 및 판형 산기장치가 있다.

상기 디스크형 산기장치는 가격이 저렴한 반면, 발생되는 기포의 크기가 커서 산소전달 효율이 낮다는 단점이 있다.

여기서, 상기 디스크형 산기장치는 미생물 처리조 내부에 슬러지의 농도가 높거나, 간헐적으로 폭기되는 공법에 적용될 경우, 공기 또는 산소 등의 기체를 제공하는 산기수단의 표면에 슬러지가 쌓임으로써, 산기수단의 기공이 막히는 현상이 발생될 수 있다.

상기 봉형 산기장치는 디스크형 산기장치와 비교하여 볼 때, 물과의 접촉 면적이 넓어 통기량을 증가시킬 수 있어 사용하는 산기장치의 개수를 감소시킬 수 있는 장점이 있지만, 봉형의 형태적 특성상 봉형 산기장치의 하부로 배출된 기포가 상부로 이동하며 산기장치의 측면 또는 상부에서 배출된 기포와 뭉쳐 큰 기포를 형성할 수 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 산소전달효율을 증가시킬 수 있도록 산기수단의 기공 크기를 작게 구성한 판형 산기장치가 개발되고 있다.

상기 판형 산기장치는 기존의 디스크형 산기장치 보다 발생되는 기포의 크기가 작아 산소전달 효율이 높다는 장점이 있으나, 기체를 발생시키는 기공의 크기가 작으므로 슬러지 등의 부유물에 의해 기공이 쉽게 막히게 되는 단점이 있다.

이와 같이, 종래의 디스크형 산기장치 및 판형 산기장치는 모두 바닥면과 나란히 수평으로 설치되어 기공이 수직으로 향하기 때문에 기공이 열리고 닫힐 때 수중의 슬러지 또는 부유물질에 의해서 막히는 현상이 용이하게 발생할 수 있다.

특히, 산기장치는 슬러지 또는 부유물질이 쌓이게 되는 폭기조의 하부 바닥에 설치되기 때문에 산기수단의 기공이 막히는 현상은 산기장치의 효율을 감소시키며 수명을 단축시키게 된다.

더욱이, 산소를 간헐적으로 공급하는 미생물 처리조 또는 연속회분식반응조(SBR, Sequencing batch reactor)에서는 기체의 공급 유무에 따라서 산기장치의 기공의 열림과 닫힘이 반복되고, 이러한 환경에서는 기공의 막힘이 더욱 가속화되어 산기장치의 수명을 단축시킨다.

전술한 산기수단의 기공이 막히는 현상은 기공의 크기를 작게 형성시켜 산소전달효율을 증가시키는 산기장치일수록 더욱 흔히 발생된다.

최근에는 이러한 기공의 막힘현상을 방지하기 위해 기포를 발생시키는 산기수단을 바닥면쪽으로 향하게 하여 설치하는 방법도 있으나, 이러한 방법은 바닥면쪽에서 발생된 미세기포가 수면으로 상승하며 복수의 기포가 서로 뭉치는 현상이 발생하여 기포의 크기가 커지고, 이에 따라 산소전달효율이 낮아지는 단점이 있다.

특히, 폭기조 중의 슬러지는 응집된 미생물 및 폐수중의 고형물로 이루어져 있으며, 상기 슬러지는 폭기조에 공급되는 공기 중의 기체 또는 수중믹서에 의해 부유하게 되지만, 폭기조의 정체부분이 발생되거나 기체를 간헐적으로 공급할 경우 상기 슬러지가 하부로 쌓이게 되어 하부의 슬러지 농도는 상부에 비해 매우 높다.

그러므로 폭기조의 하부에 설치되는 대부분의 산기장치는 산기장치의 상부로 슬러지가 쌓이게 되고, 이로 인하여 산기장치에 구비된 산기수단의 기공을 막는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 멤브레인 바이오 리액터(MBR) 공법 등을 비롯하여 미생물 농도를 높게 유지하는 공법의 경우에는 기공의 막힘 현상은 더욱 심하게 발생한다.

본 발명은 미세기포를 발생시키는 산기수단을 일정한 각도를 갖는 경사면으로 설치하여 산기수단에 의해 발생된 미세기포들 사이의 뭉침을 최소화하고, 기공이 바닥면의 수직 방향과 일정한 각도로 기울어져 있기 때문에 기공의 개/폐시 슬러지의 유입이 적고, 산기수단의 경사면을 따라 슬러지 등이 미끄러져 내려가도록 함으로써 미생물 처리조내의 슬러지 등으로 인한 산기수단의 기공이 막히는 현상을 최소화하고자 한다.

본 발명은

길이방향을 기준으로 수직 단면의 상단부 형상이 "∧"를 구비하되 그 내각이 30 내지 120도인 경사면이 형성되고, 그 내부에 공간이 형성되도록 길이방향으로 확장된 양 말단으로 벽면이 구비된 몸체;

상기 몸체의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구;

상기 몸체의 경사면에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구를 통해 몸체의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구;

상기 몸체의 경사면을 덮도록 하나의 경사면 일측 종단 및 상기 하나의 경사면에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결설치되고 그 표면에 다수의 기공이 형성된 산기수단을 포함하는 산기장치를 제공한다.

본 발명에 따른 산기장치는 미세기포를 발생시키는 산기수단이 일정한 각도를 갖는 경사면으로 설치되어 산기수단에 의해 발생된 미세기포들 사이의 뭉침을 최소화하고, 기공이 바닥면의 수직 방향과 일정한 각도로 기울어져 있기 때문에 기공의 개/폐시 슬러지의 유입이 적고, 산기수단의 경사면을 따라 슬러지가 미끄러져 내려가도록 함으로써 미생물 처리조내의 슬러지 등으로 인한 산기수단의 기공이 막히는 현상을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 산기장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 산기장치의 사용양태를 나타내는 도,
도 3은 본 발명에 따른 산기장치를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 산기장치의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 산기장치에 구비된 기공을 덮는 덮개의 사용양태를 나타내는 도이다.

본 발명은 길이방향을 기준으로 수직 단면의 상단부 형상이 "∧"를 구비하되 그 내각이 30 내지 120도인 경사면이 형성되고, 그 내부에 공간이 형성되도록 길이방향으로 확장된 양 말단으로 벽면이 구비된 몸체; 상기 몸체의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구; 상기 몸체의 경사면에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구를 통해 몸체의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구; 상기 몸체의 경사면을 덮도록 하나의 경사면 일측 종단 및 상기 하나의 경사면에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결설치되고 그 표면에 다수의 기공이 형성된 산기수단을 포함하는 산기장치를 제공한다.

본 발명에 따른 산기장치는 하/폐수 처리장치 등의 폭기조에 공기 또는 산소 등의 기체를 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 산기장치라면 특별히 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 산기장치를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 산기장치의 사용양태를 나타내는 도, 도 3은 본 발명에 따른 산기장치를 나타내는 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 산기장치의 단면도, 도 5는 본 발명에 따른 산기장치에 구비된 기공을 덮는 덮개의 사용양태를 나타내는 도로서 함께 설명한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 길이방향을 기준으로 수직 단면의 상단부 형상이 "∧"를 구비하되 그 내각이 30 내지 120도인 경사면(16)이 형성되고, 그 내부에 공간이 형성되도록 길이방향으로 확장된 양 말단으로 벽면(12)이 구비된 몸체(2); 상기 몸체(2)의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면(12)에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구(4); 상기 몸체(2)의 경사면(16)에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구(4)를 통해 몸체(2)의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구(6); 상기 몸체(2)의 경사면(16)을 덮도록 하나의 경사면(16) 일측 종단 및 상기 하나의 경사면(16)에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결설치되고 그 표면에 다수의 기공(10)이 형성된 산기수단(8)을 포함한다.

본 발명에 따른 몸체(2)는 산기장치의 외관을 제공하는 동시에 산기수단(8)을 지지한다.

상기 몸체(2)는 그 재질이 특별히 한정되는 것은 아니지만, 하/폐수 성분에 대한 내구성을 갖고, 물속에서 산화되지 않는 것을 사용하는 것이 좋고, 부가적으로 부력이나 물리적 충격 등으로 인해 변형되지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

바람직한 몸체(2)의 일례로서, 스테인리스스틸 또는 플라스틱을 사용하는 것이 좋다.

특히, 본 발명에 따른 몸체(2)는 폭기조의 하부에 설치되는 산기장치의 경우 슬러지, 부유물질 등이 산기장치의 상부에 쌓이게 되는 문제점을 극복하기 위해, 길이방향을 기준으로 수직 단면의 상단부 형상이 "∧"를 구비하되 그 내각이 30 내지 120도인 경사면이 형성된다.

이때, 상기 "∧" 형상은 몸체(2)의 길이방향을 기준으로 수직 단면의 바닥에 대향되는 타측에 형성되는 것으로서, 그 내각이 30 내지 120도, 바람직하게는 50 내지 90도인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 경사면(16)은 상기 몸체(2)의 길이방향을 기준으로 앞/뒤로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 내각은 앞/뒤로 형성되는 각각의 경사면(16) 사이의 각도를 지칭한다.

특히, 상기 경사면(16)은 산기장치가 폭기조 등의 하부에 설치될 경우, 하부로 침전되는 슬러지 등의 침전물이 경사면(16)을 따라 미끄러지며 산기장치의 상부에 쌓이는 것을 방지한다.

상기 경사면(16)에는 적어도 하나 이상의 기체 유출구(6)가 형성되어 몸체(2) 내부로 유입된 기체가 외부로 배출될 수 있도록 한다.

여기서, 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위해, 상기 몸체(2)의 길이방향을 기준으로 앞/뒤로 형성되는 경사면(16) 중 하나를 제 1 경사면(16')이라 하면 이에 대향되는 타측 경사면을 제 2 경사면(16")이라 지칭할 수 있다.

상기 제 1 경사면(16') 및 제 2 경사면(16")에는 각각 기체 유출구(6)가 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 몸체(2)는 그 내부에 공간이 형성될 수 있도록 몸체(2)의 길이방향으로 확장된 양 말단으로 벽면(12)이 형성될 수 있다.

이때, 상기 벽면(12)은 몸체(2)의 길이방향을 기준으로 양 말단, 즉 상기 제 1 경사면(16') 및 제 2 경사면(16")의 경계면인 몸체(2)의 변을 따라 양 말단에 각각 형성되어 몸체(2) 내부에 공간이 형성되도록 한다.

상기 몸체(2)의 길이방향을 기준으로 양 말단에 형성되는 각각의 벽면(12) 중 하나는 그 벽면(12) 일측에 외부의 기체가 몸체(2) 내부로 유입되는 기체 유입구(4)가 형성된다.

이때, 상기 기체 유입구(4)는 사용자의 선택에 따라 몸체(2)의 길이방향을 기준으로 양 말단에 형성된 벽면(12) 모두에 각각 형성될 수도 있다.

상기 몸체(2)는 상기 제 1 경사면(16'), 제 2 경사면(16') 및 상기 경사면들에 각각 연결설치되는 벽면(12)으로 구성한 후 상기 몸체(2)를 폭기조의 바닥면에 설치하면 몸체(2)의 내부는 기체 유입구(4) 및 기체 유출구(6)를 통하지 않고는 외부로 연결될 수 없도록 밀폐된다.

특정적으로, 본 발명에 따른 몸체(2)는 전술한 내부 공간의 밀폐를 위해 상기 경사면(16), 예를 들면 제 1 경사면(16')과 제 2 경사면(16") 및 벽면(12)의 일측 종단에 연결설치되는 바닥면(14)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 바닥면(14)은 상기 경사면(16) 및 벽면(12)의 하단 종단을 따라 연결된다.

상기 바닥면(14)이 구비된 몸체(2)는 오면체, 추천하기로는 프리즘 형상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 산기수단(8)은 상기 몸체(2)의 경사면(16)을 덮도록 하나의 경사면(16), 예를 들면 제 1 경사면(16') 일측 종단 및 상기 하나의 경사면(16)에 인접한 다른 경사면(16), 예를 들면 제 2 경사면(16")의 일측 종단에 연결설되고, 그 표면에 다수의 기공(10)이 형성되도록 구성된다.

이때, 상기 산기수단(8)은 제 1 경사면(16')의 일측 종단으로부터 제 2 경사면(16")의 일측 종단까지 끊어짐 없이 연속적으로 형성될 수도 있지만, 중간이 제 1 경사면(16')과 제 2 경사면(16")의 경계면인 몸체(2)의 상부에 위치하는 변에 고정될 수도 있다.

상기 경사면(16)에 형성된 다수의 기공(10)은 몸체(2)의 경사면(16)에 형성된 기체 유출구(6)를 통해 배출되는 기체가 기공(10)을 통과하여 외부로 배출될 수 있도록 한다.

이때, 상기 기공(10)의 크기는 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 바람직하게는 미세기포를 발생시킬 수 있는 정도의 크기, 예를 들면 수십 마이크로미터 내지 수십 미리미터의 크기를 갖는 것이 좋다.

특정 양태로서, 상기 산기수단(8)은 공기가 공급되지 않는 상태에서는 기공(10)이 밀폐되고, 공기가 공급되는 경우에만 기공(10)이 개방될 수 있도록 산기수단(8)의 일측에 기공(10)을 덮는 덮개(18)가 더 구비될 수 있다.

상기 덮개(18)는 기공(10)으로부터 배출되는 미세기포에 의해 기공(10)이 개방될 수 있도록 유연한 재질, 예를 들면 고분자 수지 또는 직물 등을 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 덮개(18)는 하나의 기공(10)에 하나의 덮개(18)가 서로 대응되도록 설치될 수도 있지만, 복수의 기공(10)의 열 또는 행을 한 번에 개폐시킬 수 있는 형태로 설치될 수도 있다.

본 발명에 따른 산기수단(8)은 그 재질이 특별히 한정되는 것은 아니자만, 하/폐수 성분에 대한 내구성을 갖고, 물속에서 산화되지 않는 재질이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

특히, 상기 산기수단(8)은 몸체(2)의 기체 유출구(6)를 통해 배출되는 기체에 의해 부풀어 오르고, 미생물 처리조의 온도 변화시에도 탄성을 유지하여야 하므로, 일정한 탄성력을 갖는 재질, 예를 들면 고무, 우레탄, 실리콘 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것이 좋다.

또한, 상기 산기수단(8)은 몸체(2)에 구비된 기체 유출구(6)로부터 배출되는 기체가 산기수단(8)의 표면에 형성된 기공(10)으로만 배출될 수 있도록 몸체(2)의 길이방향을 기준으로 양측 말단에 봉합된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 산기장치에 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 산기장치를 사용하고 있지 않을 경우에는 산기장치에 구비된 산기수단(8)이 몸체(2)에 덮인 상태로 경사면(16)을 따라 놓여있게 된다.

이때, 상기 산기장치에 슬러지 등의 침전물이 쌓이게 되면, 상기 경사면(16)을 따라 침전물이 아래 방향으로 미끄러지며 산기장치의 경사면(16) 하부에 쌓이게 된다.

한편, 상기 산기장치를 작동시키게 되면, 몸체(2)의 벽면(12)에 구비된 기체 유입구(4)를 통해 외부의 기체, 예를 들면 공기 또는 산소 등의 기체가 몸체(2) 내부로 유입된다.

그 다음, 상기 몸체(2) 내부로 유입된 기체는 몸체(2)의 경사면(16), 예를 들면 제 1 경사면(16') 및 제 2 경사면(16")에 형성된 기체 유출구(6)를 통해 몸체(2)의 외부로 배출된다.

그 다음, 상기 몸체(2)의 외부로 배출된 기체는 몸체(2)에 연결설치된 산기수단(8)의 기공(10)을 통해 배출되며 미세기포를 형성하게 된다.

이때, 상기 산기수단(8)은 몸체(2)의 기체 유출구(6)를 통해 배출되는 기체로 인해 부풀어 오르게 되며, 부풀어 오른 산기수단(8)의 경사면으로 슬러지 등의 침전물이 싸인다 하여도, 상기 침전물은 경사면을 따라 하부로 이동하여 산기장치와 인접한 바닥에 떨어지게 된다.

또한 산기수단(8)이 바닥면의 수직 방향과 일정한 각도로 기울어져 있기 때문에 기공이 수직방향으로 뚫려진 기존 산기장치에 비해 기공이 열리고 닫힐 때 수중의 슬러지 또는 부유물질에 의해서 막히는 현상을 줄일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

2 : 몸체 4 : 기체 유입구
6 : 기체 유출구 8 : 산기수단
10 : 기공 12 : 벽면
14 : 바닥면 16 : 경사면
16' : 제 1 경사면 16" : 제 2 경사면
18 : 덮개

Claims (5)

1. 길이방향을 기준으로 수직 단면의 상단부 형상이 "∧"를 구비하되 그 내각이 30 내지 120도인 경사면이 형성되고, 그 내부에 공간이 형성되도록 길이방향으로 확장된 양 말단으로 벽면이 구비된 몸체;
   상기 몸체의 길이방향을 기준으로 일측 말단 벽면에 형성되어 외부로부터 기체가 유입되는 기체 유입구;
   상기 몸체의 경사면에 적어도 하나 이상 형성되어 기체 유입구를 통해 몸체의 내부로 유입된 기체가 외부로 배출되도록 하는 기체 유출구;
   상기 몸체의 경사면을 덮도록 하나의 경사면 일측 종단 및 상기 하나의 경사면에 인접한 다른 경사면의 일측 종단에 연결설치되고, 그 표면에 다수의 기공이 형성되고, 상기 기공의 상부에 기공을 덮는 덮개가 구비된 산기수단을 포함하는 산기장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체는 경사면 및 벽면의 일측 종단에 연결설치된 바닥면이 더 구비된 산기장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 산기수단은 기체가 누출되지 않도록 몸체의 길이방향을 기준으로 양측 말단에 봉합되는 것을 특징으로 하는 산기장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체가 오면체인 것을 특징으로 하는 산기장치.

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