KR101162576B1

KR101162576B1 - 수질 개선용 폭기 시스템

Info

Publication number: KR101162576B1
Application number: KR20120058601A
Authority: KR
Inventors: 엄경용
Original assignee: (주)한국테크
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-07-09

Abstract

본 발명은 수질 개선용 폭기 시스템에 관한 것으로, 펌프(10)와; 상기 펌프(10)의 토출구와 연결되는 급수관(20)과; 일단이 대기와 연결되어 대기로부터 공기가 유입되는 급기관(30)과, 상기 급수관(20)이 연결되어 상기 급수관(20)을 통해 공급되는 물의 유속에 의해 상기 급기관(30)으로부터 공기가 흡입되어 물과 함께 공기를 토출하는 이젝터(40) 및; 상기 이젝터(40)의 상부에 설치되고, 링 형상의 하우징(51)과; 상기 하우징(51)의 내부면에 방사상으로 설치되는 타공플레이트(52)가 상하로 복수 개 적층되어 이루어지는 미세기포발생기(50);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 이젝터를 통해 대기로부터 유입된 공기에 의해 형성되는 기포가 미세기포발생기를 통과하여 부상되도록 함으로써 물속에 다량의 공기를 공급할 수 있어 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.

Description

수질 개선용 폭기 시스템{Aeration Systems for Water Treatment}

본 발명은 수질 개선용 폭기 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 오폐수 처리장이나 양식장 등과 같은 수처리 시설에 설치되며 대기 중의 공기를 수중에 미세 기포 형태로 공급함으로써 수중의 용존산소량을 높여 수질을 개선하도록 하는 수질 개선용 폭기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 오폐수 처리장이나 양식장 등과 같이 수질 개선이 필요한 곳이나, 청정 수질이 오염되지 않고 그대로 유지될 필요가 있는 곳에는 폭기(曝氣 , aeration) 시스템을 설치하여 수중에 공기를 공급함으로써 수중의 용존산소량(dissolved oxygen)을 높이고 있다.

폭기 시스템을 이용하여 수중에 공기를 공급할 때에는 통상 오폐수 처리장 등의 수조의 바닥 쪽에 배관을 설치하고, 이 배관과 연결된 펌프를 설치하여 펌프로 수조의 물을 펌핑하여 다시 수조에 공급함으로써 수조의 순환시키는데, 이때 순환 배관에 이젝터(ejector)를 설치하고, 이 이젝터에는 대기와 연결된 급기관을 연결함으로써 펌프로부터 공급된 물이 이젝터를 통과할 때 유속이 증가됨으로써 내부 압력이 낮아지는 원리(베르누이 원리)를 이용하여 대기 중의 공기가 물속에 흡입 공급되도록 함으로써 수중에 공기를 공급하고 있는데, 그 하나의 예로서 등록실용신안 제441265호에 개시된 수산양식장용 기포산소 공급장치를 들 수 있다.

상기 등록실용신안의 공보에 개시된 기포산소 공급장치는 도 1에 도시된 바와 같이 수중모터펌프(400)의 토출구(410)에서 토출되는 물에 의해 흡입관(420)을 통해 유입되는 공기가 압력 차이에 의해 흡입되고 토출되는 물과 혼합되어 기포가 형성되어 나팔관부(430)를 통해 분출되도록 함으로써 기포를 생성시켜 토출되도록 한 것이다.

그런데, 폭기장치 등을 이용하여 수중에 공급할 때 공급되는 공기를 미세 기포형태로 공급하게 되면 수중의 용존상소량을 상당한 정도로 증가시킬 수 있는데, 위에서 설명한 구조의 기포산소 공급장치는 물과 함께 공기를 토출하는 데에 그치고 있기 때문에 수중의 용존산소량을 증가시키는 데에는 한계가 있고, 따라서 물속에 공기를 미세기포 형태로 공급할 수 있는 장치의 개발이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 폭기장치 등이 가지는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 물속에 공기를 미세기포 형태로 공급할 수 있도록 하는 수질 개선용 폭기 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 폭기 시스템을, 펌프와; 상기 펌프의 토출구와 연결되는 급수관과; 일단이 대기와 연결되어 대기로부터 공기가 유입되는 급기관과, 상기 급수관이 연결되어 상기 급수관을 통해 공급되는 물의 유속에 의해 상기 급기관으로부터 공기가 흡입되어 물과 함께 공기를 토출하는 이젝터 및; 상기 이젝터의 상부에 설치되고, 링 형상의 하우징과; 상기 하우징의 내부면에 방사상으로 설치되는 타공플레이트가 상하로 복수 개 적층되어 이루어지는 미세기포발생기;로 구성되는 것에 의해 달성된다.

이때 상기 타공플레이트에는 각각 다수의 관통공이 형성된 타공판이 구비되고, 상기 타공판이 상기 하우징의 중심을 기준으로 방사상으로 복수 개 배열되어 이루어지는 것으로 실시될 수 있다.

또한 상기 타공플레이트의 타공판의 어느 한 측면 또는 양측면에는 호 형상의 홈이 복수 개 형성되는 것으로 실시될 수 있다.

그리고 상하로 복수 개 적층되는 상기 타공플레이트는 상하로 배열될 때 서로 엇갈리도록 배열되는 것으로 실시될 수 있다.

이에 더하여 상기 하우징의 상단 내부면에는 결합돌기가 형성되고, 하단 외부면에는 단턱이 형성되어 상하로 적층된 상기 하우징이 서로 끼움 결합되는 것으로 실시될 수 있다.

본 발명은 이젝터를 통해 대기로부터 유입된 공기에 의해 형성되는 기포가 복수의 타공플레이트가 적층되어 구성되는 미세기포발생기를 통과하여 부상되도록 함으로써 물속에 다량의 공기를 공급할 수 있어 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.

또한 본 발명의 수심에 따라 미세기포발생기의 설치 높이를 쉽게 조절할 수 있기 때문에 수심에 구애받지 않는다.

그리고 본 발명은 다량의 기포가 미세기포 형태로 수중에 공급됨으로써 수중 바닥에 침전되거나 및/또는 수중에 부유하는 미세한 이물질 등을 미세기포에 의해 부상시킴으로써 이물질 등을 쉽게 제거할 수 있다.

도 1은 종래의 폭기 시스템의 예를 보인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 수질 개선용 폭기 시스템의 예를 보인 사시도,
도 3은 도 2의 분리 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 이젝터의 예를 보인 단면도,
도 5(a, b)는 본 발명에 따른 미세기포 발생기를 보인 사시도 및 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 미세기포 발생기의 다른 실시예를 보인 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 폭기시스템의 예를 보인 사용 상태도이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 물속에 미세기포 형태로 공기를 공급함으로써 수질을 개선할 수 있도록 하는 수질 개선용 폭기 시스템에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 펌프(10), 급수관(20), 급기관(30), 이젝터(40) 및 미세기포발생기(50)를 포함하는 구조로 이루어진다.

펌프(10)는 수중에 설치되거나 수조 외부에 설치될 수 있는데, 이러한 펌프(10)는 수조 내부의 물을 흡입한 다음, 이 흡입된 물을 다시 토출구에 연결된 급수관(20)으로 배출하며, 시중에 판매되는 일반적인 펌프(10)가 사용된다. 그리고 이러한 펌프(10)는 펌핑 과정에서 바닥에 침전된 침전물 등을 흡입하여 부상시키는 역할도 하며, 이러한 침전물이 전 바닥영역에 걸쳐 부상될 수 있도록 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 펌프(10)로 실시될 수 있다.

펌프(10)의 토출구와 연결되는 급수관(20)은 펌프(10)로부터 공급되는 물이 후술하는 이젝터(40)로 유입될 수 있도록 유로를 형성하는데, 이러한 급수관(20)에는 도 3에 도시된 바와 같이 양단에 각각 펌프(10)가 설치되는 것으로 실시될 수 있다.

그리고 급기관(30)은 대기 중의 공기를 후술하는 이젝터(40)에 공급하기 위한 것으로, 이를 위해 급기관(30)의 일단은 도 7에 도시된 바와 같이 수면 위로 돌출되고 타단은 후술하는 이젝터(40)와 연결되도록 설치된다.

이때 급기관(30)에는 수중으로 공급되는 공기량을 적절하게 조절할 수 있도록 개도량을 조절하는 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

급수관(20)에 연결 설치되는 이젝터(40)는 펌프(10)를 통해 공급되는 물이 빠른 속도로 내부를 빠르게 통과하도록 하고, 이에 의해 대기와 연결된 급기관(30)을 따라 공기가 흡입되어 물과 함께 공기가 섞여 토출되도록 하는 것으로, 이때 본 발명의 이젝터(40)는 물과 함께 공기가 상향 토출되도록 그 토출구가 위쪽을 향하도록 설치된다.

이젝터(40)에 대해 더욱 상세히 설명하면, 본 발명의 이젝터(40)는 도 4에 도시된 바와 같이 그 내부에 공간이 형성된 본체(41)와, 이 본체(41)와 급수관(20)을 연결하며, 본체(41) 내부를 향하여 내경이 좁아지는 형태로 형성되어 펌프(10)에 의해 공급되는 물을 고압으로 분사하는 분사노즐(42)과, 대기 중의 공기가 본체(41) 내부로 유입될 수 있도록 급기관(30)과 연결되는 연결관(43)과, 분사노즐(42)을 통해 분사되는 물이 확산 토출되는 디퓨저(44)로 이루어진다.

그리고 디퓨저(44)의 선단에는 도 4에 도시된 바와 같이 디퓨저(44)와 연결되며 디퓨저(44)보다 상대적으로 큰 직경을 가지는 확관부(45)가 더 구비될 수 있고, 이와 달리 이러한 확관부(45)를 대신하여 후술하는 미세기포발생기(50)가 직접 연결 설치될 수 있다.

이젝터(40)의 상부에 연결 설치되며, 급기관(30)을 통해 흡입된 공기가 기포 형태로 배출될 때 미세한 관통공 또는 측면에 형성된 홈을 거치도록 하여 미세기포를 발생시키는 미세기포발생기(50)는 도 5(a, b)에 도시된 바와 같이 링 형상의 하우징(51)과, 하우징(51)의 내부면에 방사상으로 설치되는 복수의 타공플레이트(52)로 이루어진다.

그리고 하우징(51)의 상하부에는 다른 하우징(51)이 결합될 수 있는 구조를 포함하는데, 그 하나의 예로서 하우징(51)의 상단 내부면에는 결합돌기(51A)가 형성되고, 하단 외부면에는 단턱(51B)이 형성되어 상하로 적층될 때에 하우징(51)이 서로 끼움 결합되도록 구성되는 것을 들 수 있다.

하우징(51)의 내부에 설치되는 타공플레이트(52)는 미세한 관통공이 형성된 타공판(52A)이 하우징(51)의 중심을 기준으로 방사상으로 복수 개가 배열되는데, 이렇게 구성된 하나의 하우징(51)이 2개 이상의 복층으로 결합되어 하나의 미세기포발생기(50)를 이룬다.

이때 타공플레이트(52)는 도 5(b)에 도시된 바와 같이 타공판(52A')의 측면에도 호 형상의 홈이 복수 개 형성된 것으로 실시될 수도 있는데, 이러한 구조에 의해 흡입된 공기에 의해 형성된 기포가 타공플레이트(52)와 접촉될 수 있는 표면적을 넓혀주게 되고, 그 결과 기포의 크기가 더 미세하게 형성될 수 있다. 그리고 도 5(b)에는 호 형상의 홈이 하나의 측면에만 형성된 것으로 도시되어 있으나, 기포와 접촉되는 면적을 보다 넓히기 위해 양쪽 측면에 홈이 형성될 수도 있으며, 또한 타공플레이트(52)의 저면이 오목한 호 형상 또는 물결 형상으로 실시될 수도 있다.

그리고 하우징(51)을 위에서 설명한 바와 같이 상하로 복층으로 결합할 때에는 방사상으로 배열된 타공플레이트(52)의 타공판(52A)이 서로 엇갈리도록 설치되는 것이 바람직한데, 이에 의해 큰 크기의 기포가 수면 상부로 부상하는 과정에서 어느 하나 또는 복수의 타공플레이트(52)를 통과할 수 있는 기회가 많아지며, 그 결과 기포가 타공을 통과하여 미세기포가 된 이후에도 재차 타공플레이트(52)를 통과하면서 기포가 더욱 미세한 형태로 되거나 기포가 더 커지는 것이 방지된다.

그리고 상기와 같은 본 발명의 미세기포발생기(50)는 설치되는 수조 또는 장소의 수심에 따라 하우징(51)의 높이를 달리하거나 하나의 미세기포발생기(50)에 포함되는 하우징(51)의 개수를 달리함으로써 이에 적절히 대처할 수 있다.

또한 하우징(51)의 내부면에는 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 돌기(51A)가 형성될 수 있는데, 이러한 돌기(51A)들로 인해 타공플레이트(52)를 통과하지 않고 하우징(51)의 내부면에 근접되어 부상되는 기포들이 돌기(51A)에 부딪치면서 미세기포가 되고, 그 결과 미세기포의 발생 효율이 증대된다.

이하에서는 이상 설명한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 수질 개선용 폭기 시스템의 작용에 대해 설명한다.

본 발명의 폭기 시스템은 오폐수 처리장 또는 양어장과 같이 수질 개선이 필요한 곳의 수중바닥에 설치되며, 먼저 폭기 시스템을 도 7에 도시된 바와 같이 바닥에 설한 다음, 펌프(10)에 전원을 공급하여 물을 토출시키면 이 토출된 물은 이젝터(40)로 유입된 후 이젝터(40)의 내부의 분사노즐(42)을 통과하면서 고속으로 흐르게 되며, 그 결과 본체(41) 내부의 압력이 낮아지면서 이젝터(40)와 연결된 급기관(30)을 따라 대기 중의 공기가 본체(41) 내부로 흡입되면서 물과 공기(기포)가 혼합된 상태로 디퓨저(44)를 통해 상부로 토출된다.

이렇게 물과 함께 생성된 기포가 디퓨저(44)를 통해 위쪽으로 고속 분사되면, 공기에 의해 형성된 기포가 부상하면서 점점 그 크기가 커지게 되고, 이때 디퓨저(44)의 상부에 설치된 미세기포발생기(50)의 타공플레이트(52)를 만나게 되면 타공플레이트(52)에 형성된 미세한 관통공 또는 홈을 통과하면서 기포가 깨지면서 그 크기가 미세하게 되어 미세기포가 만들어진다.

그리고 이러한 미세기포는 다시 그 상부에 복층으로 설치된 타공플레이트(52)를 재차 만나면서 더욱 미세하게 되거나 그 크기가 그대로 유지되고, 그 결과 기포는 미세기포발생기(50)의 최상부를 통과하기 전까지 지속적으로 미세기포 상태를 유지하게 되고, 이에 의해 수중에 공기를 미세한 형태로 다량 공급할 수 있으며, 그 결과 용존산소량을 증가시킬 수 있는 동시에 수중 또는 바닥에 존재하는 미세한 이물질 등을 부상시켜 이를 제거할 수 있도록 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 이젝터를 통해 대기로부터 유입된 공기에 의해 형성되는 기포가 복수의 타공플레이트가 적층되어 구성되는 미세기포발생기를 통과하여 부상되도록 함으로써 물속에 다량의 공기를 공급할 수 있어 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.

10: 펌프 20: 급수관
30: 급기관 40: 이젝터
41: 본체 42: 분사노즐
43: 연결관 44: 디퓨저
45: 확관부 50: 미세기포발생기
51: 하우징 51A: 결합돌기
51B: 단턱 52: 타공플레이트
52A, 52A': 타공판

Claims

펌프(10)와;
상기 펌프(10)의 토출구와 연결되는 급수관(20)과;
일단이 대기와 연결되어 대기로부터 공기가 유입되는 급기관(30)과, 상기 급수관(20)이 연결되어 상기 급수관(20)을 통해 공급되는 물의 유속에 의해 상기 급기관(30)으로부터 공기가 흡입되어 물과 함께 공기를 토출하는 이젝터(40) 및;
상기 이젝터(40)의 상부에 설치되고, 링 형상의 하우징(51)과; 상기 하우징(51)의 내부면에 방사상으로 설치되는 타공플레이트(52)가 상하로 복수 개 적층되어 이루어지는 미세기포발생기(50);로 구성되는 것을 특징으로 하는 수질 개선용 폭기 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 타공플레이트(52)에는 각각 다수의 관통공이 형성된 타공판(52A)이 구비되고, 상기 타공판(52A)이 상기 하우징(51)의 중심을 기준으로 방사상으로 복수 개 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수질 개선용 폭기 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 타공판(52A)의 어느 한 측면 또는 양측면에는 호 형상의 홈이 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 수질 개선용 폭기 시스템.
청구항 1에 있어서,
상하로 복수 개 적층되는 상기 타공플레이트(52)는 상하로 배열될 때 서로 엇갈리도록 배열되는 것을 특징으로 하는 수질 개선용 폭기 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징(51)의 상단 내부면에는 결합돌기(51A)가 형성되고, 하단 외부면에는 단턱(51B)이 형성되어 상하로 적층된 상기 하우징(51)이 서로 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 수질 개선용 폭기 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 펌프(10)는 상기 급수관(20)의 양단에 각각 설치되고, 상기 이젝터(40)는 토출구가 위쪽을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 수질 개선용 폭기 시스템.