KR101375342B1 - 첨가물 혼합장치 - Google Patents

Abstract

입구측과 출구측 사이에 교반 공간부를 가지는 원수 공급관과, 원수 공급관 내부로 공급되는 원수와 첨가물을 혼합하기 위한 임펠러를 가지는 교반유닛과, 원수 공급관 내의 교반 공간부로 첨가물을 분사하여 공급하기 위한 첨가물 공급유닛을 포함하며, 첨가물 공급유닛은, 원수 공급관 내부로 연결되어 임펠러로 첨가물을 분사하는 분사노즐 및, 분사노즐로 첨가물을 공급하기 위한 첨가물 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가물 혼합장치가 개시된다.

Description

첨가물 혼합장치{AN ADDITION MIXING APPARATUS}

본 발명은 첨가물 혼합장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 응집제 등을 포함하는 첨가물을 원수 내에서 골고루 퍼져서 혼합되도록 하는 약품 혼합장치에 관한 것이다.

일반적으로 상수도용 정수장이나 하수 또는 폐수 처리장 등에서의 수처리과정은 응집 및 침전된 오물을 슬러지 상태로 배출수 처리시설로 이송하여 조정조와 농축조를 통해 일차 탈수하고, 이를 통해 농축된 오물 슬러지에 유기응집제를 투입하여 재차 탈수시키는 방식으로 이루어진다. 수처리용 유기응집제로는 폴리아크릴아미드 또는 아크릴아미드와 아크릴산염의 공중합체와 같은 수용성 폴리머가 사용되고 있으며, 이 폴리머 응집제를 이용하는 수처리 시설은 현재 다양하게 적용되고 있다.

수처리 공정 중에서 약품 혼합공정은 유기응집제 즉, 수용성 폴리머를 수처리할 원수에 혼합함으로써, 원수의 오염물질과 응집제를 서로 반응시켜 침전성이 양호한 플럭(floc)을 생성하는 것을 목적으로 운영하는 공정이다.

혼합공정은 정수처리 효율을 결정하는 중요한 과정이며, 주된 인자는 교반강도, 응집제 투입율, 온도,Ph, 체류시간 등이 있다.

이러한 각각의 인자들 중에서, 혼합공정에 있어서의 기본적인 인자는 교반강도로서, 응집제와 원수의 교반정도에 따라서 오염물질의 응집도가 결정되고, 플럭의 생산결과에 큰 영향을 주게 된다.

그런데 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 원수 공급관(10)의 입구측(11)으로 원수 즉, 슬러지를 투입하면서 입구측(11)에 형성된 다수의 응집제 투입구(12)를 통해 응집제를 원수 공급관(10)으로 공급하였다.

그리고 응집제 투입구(12)로 투입된 응집제는 원수 공급관(10)에 설치되는 교반기(20)에 의해 교반되어 슬러지와 혼합되면서 출구측(13)으로 배출되어 다음의 처리공정(슬러지 탈수장치 등)으로 공급된다. 상기 교반기(20)는 원수 공급관(10)에 연결된 축 하우징(21)에 설치되는 회전축(22)의 단부에 연결되어 원수 공급관(10) 내부에서 회전되는 임펠러(23)와, 회전축(22)을 회전구동시키는 구동부(24)로 구성된다.

그런데 상기와 같이 원수 공급관(10)을 통해 이동되는 슬러지로 응집제를 단순히 투입한 뒤, 슬러지 이동경로 상에 설치되는 임펠러(23)를 회전시켜서 응집제와 슬러지를 혼합하게 되면, 미처 골고루 혼합될 시간적 여유도 없이 임펠러(23)를 통과하게 되므로 골고루 혼합되지 못하는 문제점이 있다.

또한, 응집제 투입구(12)를 통해서 응집제가 원수 공급관(10) 내주 측으로 일괄 투입되게 되므로, 원수 공급관(10)을 통과하는 슬러지의 중심부분이 아닌 주변부분에 응집제가 쏠린 상태로 공급되므로, 임펠러(23) 부분에서도 효과적으로 혼합되기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 첨가물을 원수에 골고루 혼합할 수 있도록 구조가 개선된 첨가물 혼합장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 첨가물 혼합장치는, 입구측과 출구측 사이에 교반 공간부를 가지는 원수 공급관과; 상기 원수 공급관 내부로 공급되는 원수와 첨가물을 혼합하기 위한 임펠러를 가지는 교반유닛과; 상기 원수 공급관 내의 교반 공간부로 상기 첨가물을 분사하여 공급하기 위한 첨가물 공급유닛;을 포함하며, 상기 첨가물 공급유닛은, 상기 원수 공급관 내부로 연결되어 상기 임펠러로 상기 첨가물을 분사하는 분사노즐; 및 상기 분사노즐로 상기 첨가물을 공급하기 위한 첨가물 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 교반유닛은, 상기 원수 공급관에 연통되게 연결되는 하우징과;

상기 하우징에 회전 가능하게 설치되며, 일단에 상기 임펠러가 결합되는 회전축; 및 상기 회전축을 회전구동시키는 구동부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분사노즐은 상기 임펠러의 회전중심에 동축적으로 설치되어, 상기 임펠러의 회전중심으로 상기 첨가물을 분사하는 것이 좋다.

또한, 상기 회전축의 단부 또는 상기 임펠러의 회전중심에는 상기 분사노즐의 노즐구멍에 이격되어 마주하도록 배치되어, 상기 노즐구멍에서 분사되는 첨가물이 충돌하여 주변으로 분산되도록 하는 비산면이 구비되는 것이 좋다.

또한, 상기 비산면은 그 중심이 주변보다 상기 분사노즐 쪽으로 더 돌출되게 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 비산면에는 요철이 형성되는 것이 좋다.

본 발명의 첨가물 혼합장치에 따르면, 원수가 이동하는 원수 공급관 내에 임펠러를 설치하고, 그 임펠러의 중심부분으로 첨가물을 분사하여 충돌시킴으로써, 충돌로 인하여 첨가물이 균일하게 분산되면서 임펠러에 의해 원수와 교반됨으로써, 원수와 첨가물의 혼합이 균일하게 이루어지도록 할 수 있다.

따라서 첨가물의 사용량을 줄이더라도 첨가물의 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 하는 것이 가능하게 되어, 첨가물의 사용량 즉, 응고제의 사용량을 줄일 수 있고 비용을 절감할 수 있게 된다.

그리고 첨가물 즉, 응고제를 수처리하기 위한 원수로 응고제를 공급시, 응고제가 균일하게 혼합됨으로써 플럭(floc)의 생성을 양호하게 하여 다음의 공정이 탈수효율을 높일 수 있게 된다.

도 1은 종래의 첨가물 혼합장치를 나타내 보인 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 첨가물 혼합장치를 나타내 보인 개략적인 도면이다.
도 3a는 도 2에 도시된 첨가물 혼합장치의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.
도 3b는 도 2에 도시된 첨가물 혼합장치의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 4a는 도 2에 도시된 임펠러를 발췌하여 보인 사시도이다.
도 4b는 도 2의 요부를 발췌하여 보인 도면이다.
도 5 내지 도 8은 도 4b에 도시된 비산면의 다른 실시예들을 각각 나타내 보인 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 첨가물 혼합장치를 자세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 첨가물 혼합장치(100)는, 입구측(111)과 출구측(112) 사이에 교반 공간부(113)를 가지는 원수 공급관(110)과, 상기 원수 공급관(110) 내부로 공급되는 원수와 첨가물을 혼합하기 위한 교반유닛(120)과, 상기 원수 공급관(110) 내의 교반 공간부(113)로 첨가물을 분사하여 공급하기 위한 첨가물 공급유닛(130)을 구비한다.

여기서 상기 원수는 수처리를 필요로 하는 오염물질 즉, 슬러지 등을 포함하는 오염수이다. 그리고 상기 첨가물은 상기 원수에 첨가되어 오염물질을 응집시켜 침전성이 양호한 플럭(floc)을 생성하기 위한 목적으로 사용되는 응집제로서 수용성 폴리머를 포함한다. 이하에서는 상기 첨가물을 응집제로 설명하기로 한다.

원수 공급관(110)의 입구측(111)으로 공급되는 원수는 교반 공간부(113)에서 상기 첨가물 공급유닛(130)으로부터 공급되는 응집제와 혼합된 뒤, 상기 출구측(112)으로 이동하여 다음 공정 즉, 탈수공정 등을 수행하도록 탈수장치로 공급된다.

상기 교반 공간부(113)에 대응되는 위치에는 상기 교반유닛(120)이 연결되어 설치된다.

상기 교반유닛(120)은 원수 공급관(110)에 연통되게 연결되는 축 하우징(121)과, 축 하우징(121)에 회전 가능하게 설치되는 회전축(122)과, 상기 교반 공간부(113)에 위치되도록 회전축의 일단에 설치되는 임펠러(123)와, 회전축(122)을 구동시키는 구동부(124)를 구비한다.

축 하우징(121)은 원수 공급관(110)의 일측에 직교하는 방향으로 연결되며, 내부에 회전축(122) 및 회전축(122)을 지지하는 베어링 등이 설치된다.

상기 회전축(122)은 축 하우징(121) 내부에 회전 가능하게 설치되며, 그 하단이 상기 교반 공간부(113)에 위치되어 임펠러(123)를 지지한다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 임펠러(123)는 회전축(122)의 하단에 결합되는 결합몸체(123a)와, 결합몸체(123a)에서 방사상으로 연결되는 복수의 날개부(123b를) 가진다. 상기 결합몸체(123a)의 축공(h)에 회전축(122)이 끼워져 결합되며, 그 회전축(122)의 하단이 결합몸체(123a)의 하단으로 노출되도록 끼워져 결합될 수 있다. 또한, 바람직하게는 결합몸체(123a)의 길이가 날개부(123b)의 길이보다 짧게 형성되는 것이 좋다. 구체적으로, 날개부(123b)는 결합몸체(123a)의 하단보다 더 하부로 연장되게 형성된다.

날개부(123b)는 복수가 결합몸체(123a)의 외주에 방사상으로 형성되며, 고속으로 회전하면서 원수와 응집제를 혼합시킨다. 이러한 날개부(123b)는 도 4a와 같이, 결합몸체(123a)의 하단에서부터 더 연장되는 부분에서는 서로 간격이 점진적으로 멀어지도록 위치되어 후술할 분사노즐(131)과 간섭되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 구동부(124)는 구동모터(124a)와, 구동모터(124a)의 동력을 회전축(122)으로 전달하는 동력전달부(124b)를 구비한다.

상기 구성을 가지는 교반유닛(120)은 구동모터(124a)의 구동에 의해 회전축(122)을 회전시킴으로써, 임펠러(123)를 원수 공급관(110) 내부의 교반 공간부(113)에서 고속회전시킴으로써, 교반 공간부(113)로 공급되는 원수와 응집제가 골고루 혼합되도록 교반하게 된다.

상기 첨가물 공급유닛(130)은 원수 공급관(110) 내부로 연결되어 임펠러(123)로 응집제를 분사하는 분사노즐(131)과, 분사노즐(131)로 응집제를 공급하기 위한 첨가물 공급부(133)를 구비한다.

상기 분사노즐(131)은 구체적으로는 도 4a에 도시된 바와 같이, 그 노즐구멍(131a)이 임펠러(123)의 회전중심에 대응되며, 바람직하게는 회전축(122)의 단부에 소정 간격으로 두고 마주하도록 위치된다. 따라서 분사노즐(131)의 노즐구멍(131a)에서 분사되는 응집제는 회전축(122)의 단면(122a)에 충돌하여 분산되면서 와류를 형성하게 되고, 임펠러(123)에 의해 균일하게 분산되어 원수와 골고루 혼합될 수 있게 된다. 즉, 분사노즐(131)의 노즐구멍(131a)을 통해 고속으로 응집제가 분사되면, 분사되는 응집제가 회전축(122)의 단면(122a; 이하 비산면 이라 함)에 충돌하면서 와류를 형성하고 임펠러(123)에 균일하게 분산되어 원수와 골고루 혼합될 수 있게 된다.

상기 첨가물 공급부(133)는 첨가물 공급탱크(133a)와, 첨가물 공급탱크(133a)의 응집제를 분사노즐(131)로 펌핑하여 공급하는 공급펌프(133b)를 구비한다. 이러한 구성의 첨가물 공급부(133)는 공급펌프(133b)의 구동에 의해 첨가물 공급탱크(133a)의 응집제를 분사노즐(131)을 통해 원수 공급관(110) 내부의 임펠러(123)로 고속으로 분사하게 된다.

상기 구성에 의하면, 상기 분사노즐(131)의 노즐구멍(131a)에서 고속으로 분사되는 응집제는 회전축(122)의 단면 즉, 비산면(122a)에서 충돌하여 주변으로 비산되면서 와류를 형성하고, 임펠러(123)에 의해 균일하게 분산되어 원수와 혼합된다. 즉, 응집제는 비산면(122a)에 와류를 형성하면서 임펠러(123)에 의해 보다 균일하게 분산됨으로써 원수와 골고루 혼합될 수 있게 되고, 응집제가 와류를 형성하지 않고 단순하게 토출되면서 원수와 혼합되는 경우보다 더 균일하게 혼합될 수 있게 된다.

이와 같이 응집제를 비산면(122a)에 충돌하도록 분사하여 와류를 발생시키고, 와류 상태의 응집제를 원수와 혼합되도록 함으로써, 적은 양의 응집제를 공급하더라도 원수에 골고루 혼합되도록 할 수 있게 된다. 따라서 비교적 고가인 응집제 즉, 폴리머의 사용량을 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 응집제와 원수가 균일하게 혼합됨으로써 플럭(floc)을 효과적으로 형성시킬 수 있게 되어 탈수 효율을 높일 수 있게 된다.

한편, 상기 비산면(122a)은 평면인 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 그 표면에 요철이 형성된 비산면(122a')을 마련할 수도 있다. 이와 같이 비산면(122a')에 요철을 형성함으로써 분사노즐(131)로부터 분사되는 응집제의 충돌시 와류를 보다 효과적으로 형성되도록 할 수 있게 된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 중심부분이 주변보다 더 돌출되게 형성된 비산면(122a")을 마련할 수도 있다. 이러한 구성의 비산면(122a")은 회전중심 즉, 분사노즐(131)에서 분사되는 응집제의 중심을 기준으로 할 때, 중심부분에 주변보다 더 돌출되게 형성되는 구성을 가짐으로써, 비산면(122a")에 충돌하는 응집제가 주변으로 더욱 효과적으로 분산되도록 할 수 있게 된다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 응집제가 충돌하는 비산면(122c)이 구현상으로 돌출되게 형성된 구성을 가질 수도 있다.

또한, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 원수 공급관(110)의 내부에는 보조 가이드관(110')이 더 설치되는 것이 좋다. 이 보조 가이드관(110')의 단부 즉, 임펠러(123)와 마주하는 개방단부는 임펠러(123)의 회전시 간섭을 방지하도록 일부가 절개된 부분(111')을 가진다. 이러한 보조 가이드관(110')은 원수가 임펠러(123) 쪽으로 집중적으로 공급되도록 하여 임펠러(123)의 비산면(122a)에서 충돌되어 분산되는 응집제와 효과적으로 혼합될 수 있도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 다양한 구성을 가지는 비산면(122a,122a',122a",122c)은 회전축(122)의 단면에 마련되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 임펠러(123)의 하부면에 비산면(123c)이 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우 회전축(122)이 결합되는 축공(h')은 상단은 개방되고 하단은 비산면(123c)이 일체로 형성된 구성에 의해 막힌 구조를 갖게 된다.

100..첨가물 혼합장치 110..원수 공급파이프
120..교반유닛 130..첨가물 공급유닛

Claims (6)

1. 입구측과 출구측 사이에 교반 공간부를 가지는 원수 공급관과;
   상기 원수 공급관 내부로 공급되는 원수와 첨가물을 혼합하기 위한 임펠러를 가지는 교반유닛과;
   상기 원수 공급관 내의 교반 공간부로 상기 첨가물을 분사하여 공급하기 위한 첨가물 공급유닛;을 포함하며,
   상기 첨가물 공급유닛은,
   상기 원수 공급관 내부로 연결되어 상기 임펠러의 회전중심으로 상기 첨가물을 분사하는 분사노즐; 및 상기 분사노즐로 상기 첨가물을 공급하기 위한 첨가물 공급부;를 포함하고,
   상기 교반유닛은,
   상기 원수 공급관에 연통되게 연결되는 하우징과; 상기 하우징에 회전 가능하게 설치되며, 일단에 상기 임펠러가 결합되는 회전축; 및 상기 회전축을 회전구동시키는 구동부;를 포함하고,
   상기 임펠러는,
   상기 회전축의 하단이 끼워져 결합되는 축공을 가지고, 하단이 막힌 구조의 결합몸체와; 상기 결합몸체의 외측에서 방사상으로 연결되며, 상기 결합몸체의 하단보다 더 하부로 연장되게 형성되는 날개부를 포함하며,
   상기 결합몸체의 하단에 상기 첨가물의 비산시키는 비산면이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 첨가물 혼합장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 비산면은 그 중심이 주변보다 상기 분사노즐 쪽으로 더 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 첨가물 혼합장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 비산면에는 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 첨가물 혼합장치.
   

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