KR101315242B1

KR101315242B1 - 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치

Info

Publication number: KR101315242B1
Application number: KR20120017827A
Authority: KR
Inventors: 윤만중
Original assignee: 주식회사 신영이앤아이
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2013-10-07
Also published as: KR20130096408A

Abstract

본 발명은 벤츄리관을 이용한 처리장치로 거품 제거, 폭기, 교반 등의 폐수 처리 공정을 동시에 수행할 수 있도록 그 구조가 개선된 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치에 관한 것이다.
그 구성은 호기조의 내부에 수용되도록 저장된 폐수의 수면에 근접되게 배치되어 거품의 포집이 가능한 거품 포집부재와, 거품 포집부재의 하부와 연결되어 외부의 공기가 유입되는 연결호스와, 연결호스의 하부에 연통되도록 연결되고 호기조의 하부에서 유량을 토출하기 위한 벤츄리관과, 호기조 내의 폐수를 흡입하여 상기 벤츄리관 내부로 압송하기 위한 수중펌프로 구성된다.

Description

벤츄리관을 이용한 폐수처리장치{WASTEWATER TREATMENT SYSTEM USING VENTURI TUBE}

본 발명은 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치에 관한 것으로, 특히 벤츄리관을 이용하여 거품 제거, 폭기, 교반 등의 폐수 처리 공정을 수행할 수 있도록 그 구조가 개선된 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 선진사회에서 배출되는 폐수의 흐름에는 인체에서 유발된 다양한 바이오솔리드(bio-solid) 화합물들이 포함되어 있다. 바이오솔리드를 함유하는 유체의 흐름을 처리하기 위해 수 십년간 다양한 처리 공정이 개발되어 왔는데, 그 이유는 이러한 오수의 흐름이 대부분 인체로부터 나오는 다양한 오염물을 포함하고 있기 때문이다. 이러한 오염물들은 일반적으로 유기 화합물들과 인체에 유해한 병원체를 포함하는 다양한 종류의 미생물로 이루어져 있다.

기존에는 축산 분뇨 또는 하수의 정화 처리작업시 호기조 내에 산기관을 설치하여 산소를 공급하는 방식이 일반적이며, 이 경우에는 산소를 호기조 내에 골고루 분배하도록 분배 효율을 높이기 위한 교반 시설이 요구된다.

그런데, 기존의 교반 시설은 프로펠러 형식이 대부분이며, 이는 설치가 용이하지 않은 단점과 아울러, 작업의 난이성으로 인한 제작 단가가 고가인 단점이 있다.

그리고, 산소공급에 의한 폭기를 진행할 경우, 미생물의 활동에 의한 산화 및 거품이 다량 발생하여 호기조 밖으로 넘쳐나는 경우가 발생되므로, 노즐 등을 설치하여 거품을 제거하도록 되어 있지만, 산화된 거품의 점성이 높기 때문에 거품의 제거가 용이하지 않다.

거품에 의해 생기는 문제점은 다음과 같다.

1) 처리 공정의 불연속

2) 바이패스를 통한 바이오솔리드 액체 흐름의 손실

3) 주변의 오염

4) 반응기의 기계부품의 예상 수명의 단축

5) pH, 온도, 산화-환원 값, 통기 수준, 거품에 기인한 모터속도 등의 주요 인자를 제어하는 데 있어서의 어려운 상황

6) 연속 자동 처리시스템에 악영향으로 작용하는 전체 공정의 지연

상기한 거품을 제거하기 위해서 회전 블레이드(blade) 등의 기계적 거품제거 장치, 자체 바이오솔리드 액체 폐기물 흐름을 사용하는 액체 거품제거기, 또는 수도물이 거품제거를 위해 도입되어 왔다.

이들 종래의 거품 제거장치의 근본적인 원리는 거품방울을 물리적으로 파열시켜 거품에서 액체의 상태로 변환시킨다는 것이다. 이는 적은 양의 심하지 않은 거품에는 다소 효과가 있으나, 많은 양의 점성이 높은 거품에는 효과가 별로 없다.

그러므로, 공정 결과가 자주 불만족스러울 뿐 아니라 기계적 거품제거기는 고강도 장비 보수, 고 에너지 비용, 잦은 장비 검사를 필요로 한다. 특히, 블레이드 및 모터 등 움직이는 부품의 주기적 교체, 심각한 부식문제에 따른 주기적 세정절차와 같은 고강도 장비보수가 주요 관심사가 되고 있다

또한, 폐수처리에 필요한 호기조 공정에 설치되는 산기관, 교반 설비, 거품제거 장치등의 설비로 인해 부피가 커지게 되고 이로 인해 설치 부지의 대형화 및 이로 인한 비용이 높아지게 되는 단점을 갖는다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 축산 분뇨 또는 하수의 정화 설비에 요구되는 호기조 공정에 벤츄리관을 이용한 하나의 장치로 거품 제거, 교반, 폭기 공정을 동시에 수행할 수 있도록 함으로써, 부피를 콤팩트화할 수 있으며 거품을 용이하게 제거할 수 있는 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 호기조 내에 저장된 폐수의 수면과 근접된 위치에 배치되는 거품 포집부재와,

상기 거품 포집부재와 배관 연결되고 외부로부터 공기를 흡입하기 위한 연결호스와,

상기 연결호스의 하부에 연결되도록 배치되고 상기 호기조의 하부에서 유체를 토출하기 위한 벤츄리관과,

상기 벤츄리관의 일측에 연결되고 상기 호기조 내의 폐수를 흡입하여 상기 벤츄리관 내부로 압송하기 위한 수중펌프를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 거품 포집부재는 다수개의 타공이 형성된 망부재로 구성된다.

상기 연결호스는 공기의 흡입량을 조절하기 위한 조절밸브가 더 구비된다.

상기 벤츄리관은 일측과 타측이 연통되도록 중공이 형성되고, 중공 입구측 내주면에 유입되는 유체를 와류 형태로 변환시키기 위한 나선형 홈부가 형성된 것이다.

상기 연결호스의 상부에는 상기 거품 포집부재를 상기 폐수의 수면과 대응되는 높이로 부상시키기 위한 부력부재가 구비된다.

첫째, 벤츄리관이 구비된 처리장치를 이용하여 거품 제거, 교반, 폭기의 공정들을 동시에 수행할 수 있으므로, 부피를 콤팩트화할 수 있게 되고 이로 인해 제작 단가를 대폭 줄일 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

둘째, 부력부재를 이용하여 망 형태의 거품 포집부재를 폐수의 수면 상에 배치함으로써, 폐수의 수면 위에 떠다니는 거품을 효율적으로 제거할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

셋째, 수중펌프를 이용하여 호기조 내의 폐수를 벤츄리관 측으로 압송하는 과정에서 발생되는 미세 기포들을 호기조 내에 공급함으로써, 하나의 장치로 교반 및 에어레이션 효과를 얻을 수 있는 이점을 갖는다.

넷째, 거품 포집부재가 부력부재에 의해 수면 위로 부상되어 있으므로, 호기조 내에 저장된 폐수의 수위가 가변되더라도 관계없이 수면과 근접된 높이를 유지할 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명 벤츄리관의 내부 구조를 보인 단면도.
도 3은 도 2의 측면도.

본 발명은 축산 분뇨나 하수 등의 폐수를 처리하는 호기조에 배치되어 거품 제거, 교반, 폭기 공정을 하나로 구성된 장치로 동시에 수행할 수 있도록 함과 아울러, 자연 음압이 형성되는 벤츄리관을 이용하여 간편한 구성으로 각각의 동작이 이루어지도록 된 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 그 구성은 호기조(10)의 내부에 수용되도록 저장된 폐수(축산 분뇨 또는 하수 등)의 수면에 근접되게 배치되어 거품의 포집이 가능한 거품 포집부재(100)와, 거품 포집부재(100)의 하부와 연결되어 외부의 공기가 유입되는 연결호스(300)와, 연결호스(300)의 하부에 연통되도록 연결되고 호기조(10)의 하부에서 유량을 토출하기 위한 벤츄리관(500)과, 호기조(10) 내의 폐수를 흡입하여 상기 벤츄리관(500) 내부로 압송하기 위한 수중펌프(400)로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 연결호스(300)는 플렉시블한 소재로 구성되고, 상부에 거품 포집부재(100)를 폐수의 수면과 대응되는 높이(수면과 근접된 상측)에 위치하도록 부상시키기 위한 부력부재(200)가 결합되어 있다.

부력부재(200)는 부표 또는 튜브 형태로 구성되어 거품 포집부재(100)를 수면 위로 부상시키는 기능을 수행한다.

이 부력부재(200)는 호기조(10)내에 저장되는 폐수의 수위가 가변됨에 따라 높이가 달라지며, 수면 높이가 가변되더라도 거품 포집부재(100)를 항시 수면 위쪽으로 부상시키는 기능을 수행한다.

거품 포집부재(100)는 다수개의 타공이 형성된 망으로 구성되고, 연결호스(300)의 상단부에 결합되는 구조를 갖는다.

또한, 연결호스(300)는 중간 부위에 외부로부터 유입되는 공기의 흡입량을 조절하기 위한 조절밸브(350)가 구비된다. 이는, 벤츄리관(500) 내부로 유입되는 공기의 유입량을 조절하기 위함이다.

수중펌프(400)는 하부에 호기조(10) 내의 폐수를 유입하기 위한 유입구(410)가 형성되고, 외부 전원이 인가됨에 따라 구동되는 수중모터의 구동력으로 유입구(410)를 통해 유입되는 폐수를 벤츄리관(500) 측으로 압송시키는 기능을 갖는다.

또한, 벤츄리관(500)은 일측과 타측이 서로 연통되도록 중공(512)이 형성되고, 중공(512)의 입구(520)측 내주면에 유입되는 유체를 와류 형태로 변환시키기 위한 나선형 홈부(550)가 형성된 구조를 갖는다.

나선형 홈부(550)는 입구(520)의 일측단폭(ℓ1)보다 타측단(상기 중공(512)의 중앙)측의 폭(ℓ2)이 더 크게 형성된 것(ℓ1〈ℓ2)으로, 유입구(520)측에서 노즐부(540)측으로 갈수록 폭이 확대되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 유입구(520)를 통해 통과되는 유체의 와류 발생시 난류와 소용돌이 현상을 증폭시키기 위함이다.

벤츄리관(500)은 상부 외주면에 연결호스(300)의 하단부와 연통되게 연결되고, 일측 부위에 수중펌프(400)와 연결되는 입구(520)가 형성되며, 타측 부위에 유량의 토출을 위한 출구(530)가 형성된 구조를 갖는다.

미설명 부호 "515"는 연결호스(300)가 체결되는 연결공을 나타낸 것이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치는, 연결호스(300)의 상부에 부력을 발생시키기 위한 부력부재(200)를 결합시킨 후에, 그 부력부재(200)의 상측에 포집망 형태의 거품 포집부재(100)를 연결호스(300)의 상단부와 끼움 결합시킨다.

이로 인해, 폐수의 수면 위로 떠오른 부력부재(200)의 부력에 의해 부력부재(200)의 상측에 배치된 거품 포집부재(100)가 수면 위로 부상하게 된다.

이때, 연결호스(300)의 하단부는 외부의 공기를 중공(512) 내부로 유입시키도록 벤츄리관(500)과 연결된다.

이후에, 수중펌프(400)를 동작시키면, 유입구(410)를 통해 호기조(10) 내의 폐수가 유입되어 벤츄리관(500) 측으로 압송되고, 벤츄리관(500) 내의 중공(512)을 통과한 후에 호기조(10) 내로 토출된다.

이때, 벤츄리관(500)은 베르누이의 원리에 의해 자연적으로 음압이 형성되고, 음압에 의해 연결호스(300) 내에 진공 부압이 작용하게 되어 외부의 공기가 유입된다.

연결호스(300) 내로 유입되는 외부 공기가 유입됨에 따라 벤츄리관(500)의 중공(512) 내부로 공기가 유입되고, 유입된 공기는 벤츄리관(500)의 출구를 통해 호기조(10) 내에 토출되어 호기조(10) 내에 산소를 공급하게 된다.

이때, 조절밸브(350)는 음압 및 산소의 공급량을 조절하여 최적의 폭기 상태를 유지할 수 있다.

한편, 거품 포집부재(100)는 연결호스(300)에 의해 연결되어 있으므로, 연결호스(300) 내에 음압이 형성됨에 따라 폐수의 수면 위로 떠다니는 거품을 흡입하게 되고, 거품의 흡입이 완료되어 거품이 없을 경우에는 외부의 공기를 흡입하게 된다.

이때, 거품을 흡입하는 과정에서 거품 포집부재(100)가 다수의 타공이 형성된 망 형태로 구성되어 있으므로, 거품이 거품 포집부재(100)와 접촉되면서 거품이 제거되는 이점을 갖는다.

또, 흡입된 거품 및 공기는 앞서 설명한 바와 같이, 연결호스(300) 및 벤츄리관(500)을 통과하여 호기조(10) 내부로 공급되므로, 호기조(10) 내에 미세 기포를 공급하는 에어레이션 효과를 가짐과 동시에 폐수의 수면 위에 있는 거품을 자연적으로 제거하면서 호기조(10) 내의 폐수를 교반시키는 기능을 수행하게 된다.

따라서, 본 발명은 수중펌프(400)의 구동에 따라 벤츄리관(500) 측으로 유체인 폐수가 압송되어 토출되는 일련의 과정중에 자연적으로 연결호스(300)의 내부에 진공 부압이 형성되며, 거품 및 외부 공기를 흡인하면서 거품을 효율적으로 제거할 수 있게 됨과 아울러, 교반이 동시에 진행되고 미세 기포에 의한 에어레이션 효과를 갖는 이점을 갖는다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 호기조 100 : 거품 포집부재
200 : 부력부재 300 : 연결호스
350 : 조절밸브 400 : 수중펌프
410 : 유입구 500 : 벤츄리관
512 : 중공 515 : 연결공
520,530 : (벤츄리관의)입구, 출구
550 : 나선형 홈부

Claims

호기조(10) 내에 저장된 폐수의 수면과 근접된 위치에 배치되는 거품 포집부재(100)와,
상기 거품 포집부재(100)와 배관 연결되고 외부로부터 공기를 흡입하기 위한 연결호스(300)와,
상기 연결호스(300)의 하부에 연결되도록 배치되고 상기 호기조(10)의 하부에서 유체를 토출하기 위한 벤츄리관(500)과,
상기 벤츄리관(500)의 일측에 연결되고 상기 호기조(10) 내의 폐수를 흡입하여 상기 벤츄리관(500) 내부로 압송하기 위한 수중펌프(400)를 구비한 것을 특징으로 하는 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치.
청구항 1에 있어서, 상기 거품 포집부재(100)는 다수개의 타공이 형성된 망부재로 구성된 것을 특징으로 하는 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치.
청구항 1에 있어서, 상기 연결호스(300)는 공기의 흡입량을 조절하기 위한 조절밸브(350)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치.
청구항 1에 있어서, 상기 벤츄리관(500)은 일측과 타측이 연통되도록 중공(512)이 형성되고, 중공(512) 입구측 내주면에 유입되는 유체를 와류 형태로 변환시키기 위한 나선형 홈부(550)가 형성된 것을 특징으로 하는 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결호스(300)의 상부에는 상기 거품 포집부재(100)를 상기 폐수의 수면과 대응되는 높이로 부상시키기 위한 부력부재(200)가 구비된 것을 특징으로 하는 벤츄리관을 이용한 폐수처리장치.