KR101644442B1 - 횡축 회전식 산화구 로터 - Google Patents

Abstract

횡축 회전식 산화구 로터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터는 하수처리장의 하수 및 폐수 표면에 일부가 침수되고 회전 가능하게 설치되며 모터 및 감속기를 포함한 구동장치와 이와 연결되어 회전하는 축과 이를 지지하는 베어링장치와 축에 설치되어 하수에 산소를 전달하는 원판형상의 디스크와 회전되는 디스크를 덮어주는 로터커버와 장치를 가동 및 제어하는 제어반으로 이루어지는 횡축 회전식 산화구 로터에 있어서, 디스크의 전방에 설치되며 일부가 수중으로 잠겨 수면의 부유물질을 포집하는 스크린과, 외부 공기를 포집하여 수중으로 유도할 수 있도록 디스크의 표면에 두께 방향으로 함입 마련되는 함몰형 제1에어포켓과, 디스크의 표면에 돌출 마련되며 수면을 향해 회전하고 수면과 대향 마련되는 바닥면에 내측으로 함입된 이너포켓을 갖는 돌기형 제2에어포켓을 포함하는 복수의 에어포켓부와, 디스크 후방의 수중에 설치되어 디스크에서 발생되는 수류를 수중 저부로 밀어내기 위한 유도판을 포함한다.

Description

횡축 회전식 산화구 로터{Oxidation ditch rotor aerator being horizontally rotated}

본 발명은 하수 및 폐수를 정화하는 횡축 회전식 산화구 로터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유입수 중의 유기물을 영양원으로 번식하는 각종 호기성 미생물의 대사작용을 이용한 활성 슬러지 처리방법 중 타원모양의 유로를 갖는 산화구에 산소를 전달시켜주기 위한 횡축 회전식 산화구 로터에 관한 것이다.

일반적으로 산화구(Oxidation ditch)는 활성 슬러지법의 변법인 장기 폭기식으로, 하수와 폐수(이하 하수로 통칭함)를 정화하기 위해 하수의 표면을 회전하는 로터로 폭기시키고, 이를 통해 미생물 성장에 필요한 산소를 수중에 공급하는 방식이다.

로터는 유입 하수가 미생물과 잘 혼합 되도록 회전하는 날개를 이용하여 대기 중의 공기를 하수 내에 공급하는 한편 하수를 교반시켜 혼합 및 혼합액의 순환을 동시에 진행한다.

한국 공개실용 제20-2000-0019164호(2000.10.16.) 상기 문헌의 산화구 로터는 원통형의 토르크 튜브의 외주면에 다수의 날개를 등간격이 되도록 볼트로 고정하고, 볼트에 의해 날개들이 서로 고정되면 날개의 하단부를 토르크 튜브의 외주면에 밀착시켜 토르크 튜브와 함께 회전되도록 한다. 이러한 종래 산화구 로터는 철판으로 제작된 다수의 날개를 볼트로 조립하기 때문에 설치 및 유지관리가 복잡하고, 로터가 회전함에 따라 다수의 날개가 물을 퍼내는 방식이기 때문에 폭기조 내 이물질 유입 시 날개에 감기거나 날개를 훼손할 수 있었다. 또한, 퍼내는 하수가 공기와 접촉하기 때문에 물과 공기의 접촉면적이 적으며, 소음 및 연무가 많이 발생하고 회전 시 수충격에 의한 날개의 휨이 발생하기 쉬웠다. 또한, 침수 깊이가 얕아 부하 변동이 크며 단위 소요동력당 산소 전달량과 혼합능력이 적어 운영에 어려움이 있었다. 또한, 종래 산화구 로터는 야외에 개방 설치되기 때문에 지 내로 폐목, 스티로폼, 낙엽 등의 부유물질이 유입될 경우 필터링 없이 로터 내부로 그대로 유입되어 로터의 파손 및 고장의 원인이 되었으며, 또 산화구 로터의 운전 특성 상 수심이 깊을 경우 교반 능력 및 산소 전달 능력이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명의 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터는 설치 및 유지관리가 용이하며 부하 변동은 줄이고 혼합 능력과 산소 전달 효율을 높이고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하수처리장의 하수 및 폐수 표면에 일부가 침수되고 회전 가능하게 설치되며 모터 및 감속기를 포함한 구동장치와 이와 연결되어 회전하는 축과 이를 지지하는 베어링장치와 축에 설치되어 하수에 산소를 전달하는 원판형상의 디스크와 회전되는 디스크를 덮어주는 로터커버와 장치를 가동 및 제어하는 제어반으로 이루어지는 횡축 회전식 산화구 로터에 있어서, 디스크의 전방에 설치되며 일부가 수중으로 잠겨 수면의 부유물질을 포집하는 스크린과, 외부 공기를 포집하여 수중으로 유도할 수 있도록 디스크의 표면에 두께 방향으로 함입 마련되는 함몰형 제1에어포켓과, 디스크의 표면에 돌출 마련되며 수면을 향해 회전하며 수면과 대향 마련되는 바닥면에 내측으로 함입된 이너포켓을 갖는 돌기형 제2에어포켓을 포함하는 복수의 에어포켓부와, 디스크 후방의 수중에 설치되어 디스크에서 발생되는 수류를 수중 저부로 밀어내기 위한 유도판을 포함하는 횡축 회전식 산화구 로터가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제2에어포켓은 디스크의 지속적인 회전으로 90도 수직 범위를 넘으면 개구 방향이 반전되어 수중에서 녹지 않은 공기방울을 수면으로 부상시키셔 용존하거나 수중에 용존이 낮은 하수나 폐수를 수면으로 끌어올려 공기와 접촉시킬 수 있다.

또한, 상기 제2에어포켓은 호의 각도가 0°이상 9°이하의 곡률을 가질 수 있다.

또한, 상기 스크린은 원통형으로 마련되며 길이방향을 따라 소정 간격으로 부유물배출홀을 갖는 파이프축과, 상기 파이프축에 길이방향을 따라 설치되며, 일부가 수중에 잠기는 스키머를 포함하여, 상기 파이프축이 회전하면, 상기 스키머가 회전하면서 수면의 부유물질을 들어올리고 상기 부유물배출홀로 유입시켜 외부로 배출할 수 있다.

또한, 상기 유도판은 수류의 진행 방향으로 하향 경사지게 마련될 수 있다.

또한, 상기 유도판은 하수처리장의 양측벽에 각각 앵커로 고정 마련되는 제1브라켓과, 제1브라켓에 볼트 체결되는 제2브라켓과, 좌우 한 쌍의 상기 제2브라켓에 유로를 가로질러 마련되는 배플판을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터는 디스크 형태로 마련되고, 디스크 표면에 복수의 에어포켓부를 마련하여 회전 시 하수 및 폐수 내로 다량의 에어가 녹아 들어갈 수 있도록 하여 단위 소요동력당 산소전달량을 크게 높일 수 있다. 또한, 이때 디스크는 수면을 자르는 형태로 회전하기 때문에 수충격에 의한 부하변동이 적어 운전 효율이 우수하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 에어포켓부는 디스크에 함입 마련되는 함몰형 제1에어포켓과 디스크에 돌출 마련되는 돌기형 제2에어포켓을 포함하여, 제1에어포켓은 디스크 회전 시 수면 측으로 에어를 공급하고 제2에어포켓은 수중 깊게 에어를 공급하여 단위 소요동력당 산소전달량을 높일 수 있다. 또한, 디스크에 돌출 마련된 제2에어포켓은 버킷 형태로 다수개가 호 형상으로 배치되어 에어를 포함하는 물살을 수중 깊게 유도하고 바닥의 DO가 낮은 하수를 수면 위로 펌핑하여 공기와 접촉시킴으로써 하수의 수면과 수중 교반이 원활히 이루어지도록 하여 혼합 능력을 크게 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 에어포켓부는 디스크에 함입 마련되는 제1에어포켓과 디스크에 돌출 마련되는 제2에어포켓을 포함하여, 제1에어포켓은 디스크 회전 시 수면 측으로 에어를 공급하고 제2에어포켓은 수중 깊게 에어를 공급하여 단위 소요동력당 산소전달량을 높일 수 있다. 또한, 디스크에 돌출 마련된 제2에어포켓은 버킷 형태로 다수개가 배치되어 에어를 포함하는 물살을 수중 깊게 유도할 수 있어 하수의 수면과 수중 교반이 원활히 이루어지도록 하여 혼합 능력을 크게 높일 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터는 산화구 내 부유물질의 유입을 로터 전방에 설치된 스크린으로 차단하여 로터의 파손 및 고장을 방지할 수 있으며, 로터 후방에 설치된 유도판에 의해 디스크에서 발생한 수류를 하수처리장의 저부까지 도달하도록 하여 교반능력 및 산소전달능력을 향상시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터가 설치된 하수처리장을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 스크린을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 일부 확대 사시도이다.
도 7은 도 5의 일부 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 유도판을 도시한 평면도이다.
도10 및 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 유도판을 도시한 일부 확대도 및 측면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 다양한 실험 예들을 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터(이하, 산화구 로터라 약칭함)가 설치된 하수처리장을 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 하수처리장(1)은 하수가 흐르는 유로를 형성할 수 있도록 마련되는 다수의 벽체(2)와, 이웃하는 벽체(2)의 상단에 유로에 직교하며 회전 가능하게 설치되는 축(3)과, 축(3)을 회전시키기 위해 축 일측에 베어링장치를 개재하여 마련되는 감속기를 구비하는 모터(4)와, 이들을 가동 및 제어하는 제어반(미도시)을 포함한다. 축(3)에는 하수가 흐르는 방향을 따라 회전하는 다수개의 산화구 로터(5)가 소정 간격으로 이격 마련되며, 산화구 로터(5) 주위에는 비산방지 로터커버(6)가 마련될 수 있다.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화구 로터를 도시한 도면이다.

도면들을 참조하면, 산화구 로터(5)는 로터의 전방측에 마련되는 스크린(10)과, 원판 형상으로 마련되며 외부 공기를 포집할 수 있도록 표면에 다수의 에어포켓부(30)를 갖는 디스크(20)와, 로터의 후방측에 마련되는 유도판(40)을 포함한다.

스크린(10)은 디스크(20)의 전방에 마련되어 하수 표면에 떠있는 폐목, 스티로폼, 낙엽 등의 부유물질을 포집하여 제거한다. 이를 위해 스크린(10)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 벽체(2) 사이의 하수 유로를 가로질러 회전 가능하게 설치되는 원통형의 파이프축(12)과, 파이프축(12)에 길이방향을 따라 설치되는 스키머(14)를 포함한다.

파이프축(12)은 길이방향을 따라 소정 간격으로 장공 형태의 부유물배출홀(13)을 구비하며, 양단부 중 적어도 일측에는 파이프축(12)을 회전시키기 위한 레버(16)를 포함한다.

스키머(14)는 하수는 통과하고 부유물질만 걸러낼 수 있도록 창살 형태로 마련되며, 일부가 수중으로 잠기도록 설치되어 있다. 여기서, 본 실시 예에는 창살 형태를 스키머의 일례로 예시하였으나 액체는 통과시키고 이물을 거르는 메쉬나 다른 형상의 필터들도 채용 가능하다.

스키머(14)는 도 4에 도시된 바와 같이 파이프축의 부유물배출홀(13)에 인접 설치되며 레버(16)에 대해 예각으로 설치된다. 따라서, 부유물질의 제거가 필요할 경우 작업자가 레버(16)를 동작하여 일부가 수중에 잠겨 있는 스키머(14)를 수면 밖으로 회전시키면, 수중에 있는 스키머(14)의 단부가 부유물질들을 하수 밖으로 들어올리고, 이어서 중력 및 외력에 의해 부유물질들은 부유물배출홀(13) 및 파이프축(12) 내부의 중공을 통해 외부로 배출된다.

본 실시 예에서는 스크린(10)이 수동으로 동작하는 구성을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 모터, 캠, 콘트롤러 등을 이용하여 자동 및 주기적으로 반복 동작될 수 있도록 할 수도 있다.

디스크(20)는 상술한 축(3)에 설치하기 위해 지름 방향으로 등분하여 마련되며, 축 고정하기 위해 축(3)에 플랜지면(22)을 통해 접합되고 볼트(24)로 체결된다. 디스크(20)의 중심측에는 중량을 저감시키기 위한 다수의 개구(26)가 마련되며, 개구(26)는 원활히 회전될 수 있도록 전체적으로 대칭 구조를 갖는다.

에어포켓부(30)는 하수의 수면과 수중 교반이 원활히 이루어지도록 하수를 펌핑하고 또한 하수 깊숙히 포집된 공기가 유도될 수 있도록 하여 산소전달효율을 증가시킨다. 이를 위해, 에어포켓부(30)는 디스크의 양면에 대칭 형태로 마련되며, 디스크(20)에 많이 마련할 수록 하수에 공급할 수 있는 산소량은 증가한다.

에어포켓부(30)는 디스크의 표면에 함입 마련되는 함몰형 제1에어포켓(32)과 디스크 표면에 돌출 마련되는 돌기형 제2에어포켓(34)을 포함한다. 디스크(20)는 합성수지재로 마련되므로, 에어포켓부(30)는 사출 시 디스크와 일체로 성형 마련할 수 있다.

제1에어포켓(32)은 원통형으로 마련되며, 디스크(20)의 두께 방향으로 함입 마련된다. 제1에어포켓(32)에 포집되는 공기방울은 개구 방향이 수면과 대향하고 있지 않기 때문에 디스크(20)의 회전 시 하수 수류에 의해 깊숙히 침투하지 않고 수면 근처에서 빠져나가 산소전달을 하게 된다.

제2에어포켓(34)은 디스크(20)의 양 표면에 돌기 형태로 돌출 마련된다. 도면에서는 제2에어포켓(34)을 돌출 형태의 사각뿔을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 삼각뿔, 반원형 등의 다양한 형태로 마련될 수도 있다.

제2에어포켓(34)은 돌기의 바닥면(35)을 디스크의 회전 시 수면과 대향하도록 배치하여 모터 구동 시 수면을 효과적으로 타격할 수 있도록 하며, 나아가 이를 통해 공기방울(에어)과 물살(수류)을 수중으로 깊게 유도하도록 할 수 있다.

또한, 제2에어포켓(34)은 돌기의 바닥면(35)을 내측으로 개구하여 이너포켓(36)을 마련하며, 이 이너포켓(36)은 외부 공기를 포집하여 수중으로 유도한다. 따라서, 수면과 접선 방향으로 접촉하는 제2에어포켓(34)은 상술한 바와 같이 수면을 가격하여 수류에 의한 하수의 교반을 유도할 수 있고, 이너포켓(36)은 포집된 공기방울을 하수 깊숙히 유도하여 빠져나가도록 함으로써 산소 용존량을 증가시킬 수 있다. 수중에서 녹지 않은 이너포켓(36) 내의 공기방울은 디스크의 지속적인 회전으로 90도 수직 범위를 넘으면 개구 방향이 반전되므로 수면으로 부상하면서 용존될 수 있다. 또한, 돌기 형상은 90도를 넘으면서 수중에 용존이 낮은 하수나 폐수를 수면으로 끌어올려 공기와 접촉시키는 역할을 하게 된다.

제1에어포켓(32)과 제2에어포켓(34)은 도 5에 도시한 바와 같이 디스크(20)의 외경 L1과 개구(26)의 외측에 마련되는 내경 L2에 의해 형성되는 에어포켓 존에 형성될 수 있다. 에어포켓 존에서 제1에어포켓(32)과 제2에어포켓(34)은 디스크의 반경 방향으로 각각 다수개가 일렬 배치되며, 원주 방향으로는 서로 교호로 배치된다. 제1에어포켓(32)은 개수가 증가할 수록 에어를 많이 포집할 수 있으므로 반경 방향을 따라 설치될 경우, 내측보다 외측에 공간이 더 생기므로 외측 공간에 설치되는 제1에어포켓(32)은 상대적으로 다수열로 배치될 수 있다. 제2에어포캣(34)은 수중으로 향해 물살을 밀어낼 수 있도록 반경방향을 따라 다수개가 일렬로 배치되며, 반경방향으로 이웃하는 열(列) 단위의 제2에어포켓 사이사이의 틈은 서로 교호로 배치된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어포켓부를 도시한 도면이다. 본 실시 예는 일 실시 예와 다른 점을 중심으로 설명하며, 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 제1에어포켓(32)과 제2에어포켓(34)은 디스크(20)의 외곽으로부터 중심을 향해 링 형태로 마련되는 에어포켓 존에 마련된다. 디스크의 외경을 L1이라 한다면, 개구(26) 외측의 내경은 L2를 형성한다.

L1과 L2 사이에 마련되는 제1에어포켓(32)과 제2에어포켓(34)은 좌우 대칭으로 마련되며, 제1에어포켓(32)은 디스크(20)의 두께 방향으로 함입 마련되고 제2에어포켓(34)은 디스크(20)의 표면에 돌출 마련된다.

또한, 제2에어포켓(34)은 에어포켓 존 안에서 회전방향에 대해 오목하게 소정 곡률(R1,R2,R3,..)을 가진 호 형태로 마련된다. 호 형상의 제2에어포켓(34)은 버킷(bucket) 기능을 하여 90도 회전 이후 수중 물살을 수상부로 퍼 올릴 수 있도록 하였다. 에어포켓 존 내의 제2에어포켓(34) 좌우가 다르게 배치되면, 상대적으로 회전방향 후방에 위치하는 끝단 측으로 물이 빠져나가면서 물살의 힘이 감소될 수 있다.

또한, 호 형상으로 배치된 제2에어포켓(34)은 내부 각도(R)가 0°~ 9°로 마련되는 것이 효과가 우수하다. 각도가 9°보다 커지면, 버킷이 인도하는 수량은 늘어나지만 디스크를 회전시키는 데 부하가 많이 걸리고 수류의 상승높이가 낮아져 운전 효율이 감소한다. 내부 각도(R) 0°는 제2에어포켓(34)이 반경 방향으로 일렬 설치된 일 실시 예이며, 마이너스 각도는 회전 방향에 대해 볼록한 호 형태이다.

내부각도(R°)	수류상승높이(mm)	산소전달율(kgO2/hr)
13	630	0.61
11	640	0.62
9	650	0.65
7	630	0.645
5	600	0.64
3	580	0.635
0	550	0.63
-3	480	0.56
-5	400	0.54

상기 표 1은 2,500mm 높이로 설치되는 실험조에 2,000mm 정도 청수를 채우고 그 위에 산화구 로터 1개를 43 rpm(침수깊이 : 430mm)으로 회전 동작할 때 수류의 상승(펌핑) 높이와 이에 따른 산소전달율(Standard Oxygen Transfer Rate ; SOTR)을 시험한 결과이다. 0°일 때 수류의 유동은 수면으로부터 550mm 높이까지 상승하였고 산소전달율은 0.63 kgO2/hr이 검측되었으며, 9°일 때 650mm까지 상승하고 산소전달율은 0.65 kgO2/hr 가 검측되었다. 종래 산화구 로터는 하수의 표면 근처에서만 에어 공급 및 교반이 이루어졌기 때문에 수류 상승은 거의 발생하지 않고 연무 현상이 빈번히 발생하였다. 내부 각도가 9°를 초과할 경우 부하를 증가시키지 않으면 수류의 상승은 낮아지고 산소전달율도 점진적으로 감소하였다. 부하량을 조정하면 수류 상승 깊이를 높이거나 일정하게 유지할 수 있지만, 이 경우 종래와 같이 부하 변동이 커져 운전 효율이 떨어질 수 있다.

유도판(40)은 도 9 내지 도 11에 도시한 바와 같이 디스크(20)의 후방에서 수중에 설치되어 디스크(20) 및 에어포켓부(30)의 회전에 의해 발생하는 수류를 멀리 밀어내어 디스크로부터 먼 거리의 하수처리장 저부까지 교반 및 산소공급 능력을 높일 수 있다.

이를 위해, 유도판(40)은 벽체(2)의 양측벽에 제1브라켓(41)을 앵커(41a)로 고정하여 지지시키며, 제1브라켓(41)에는 제2브라켓(42)을 볼트(42a)를 이용하여 체결한다. 좌우 한 쌍의 제2브라켓(42)에는 벽체 사이의 하수 유로를 가로질러 배플판(43)이 마련된다. 유도판(40) 설치 시 두 개의 브라켓(41,42)을 사용하는 것은 후술할 배플판(43)의 경사도를 용이하게 조정하기 위해서이다.

배플판(43)은 제2브라켓(42)에 체결되는 배플베이스(43a)와, 양측의 배플베이스(43a)를 ‘T’자 형태로 연결하는 배플플레이트(43b)를 포함한다. 배플판(43)은 수류의 이동방향 예컨대 디스크(20)의 후방측으로 하향 경사지게 마련되며, 이때 제2브라켓(42)에 경사 각도를 조절할 수 있도록 마련된다. 또, 배플판(43)은 배플플레이트(43b)의 배면에 보강리브(44) 및 보강리브의 좌우측에 고정판(45)을 구비한다. 보강리브(44)는 배플플레이트의 강성을 높이기 위한 것이다. 고정판(45)은 원호 형태의 궤적 상에 다수개의 연결홀(46)을 구비하고 있어서, 이 연결홀(46)과 제2브라켓(42)의 체결공이 볼트로 체결됨으로써 배플판(43)의 경사도를 조정할 수 있다. 하수처리장의 초기 설계 예를 들어 수심이 깊을수록 배플판(43)의 경사도는 커진다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 횡축 회전식 산화구 로터는 상술한 바와 같이 디스크(20)의 전방에 마련되는 스크린(10)과, 디스크(20)에 함입 마련되는 제1에어포켓(32) 및 디스크에 돌출 마련되는 제2에어포켓(34)과, 디스크(20) 후방에 마련되는 유도판(40)을 포함한다.

스크린(10)은 디스크(20)로 부유물질이 유입되는 것을 원천적으로 차단하며, 제1에어포켓(32)은 디스크 회전 시 포집된 에어가 빨리 빠져 나가면서 수면 측에 산소를 공급하고(구역 1), 제2에어포켓(34)은 디스크 회전 시 포집된 에어가 수중 깊게 공급되어 단위 소요동력당 전체 산소전달량을 높인다(구역 2).

또한, 디스크(20)에 돌출 마련된 제2에어포켓(34)은 버킷 형태로 다수개가 배치되어 에어를 포함하는 물살을 수중 깊게 유도할 뿐만 아니라 90도 회전 이후 수중물살을 수상부로 퍼 올려 수중부의 하수를 공기와 접촉시킴으로써 하수의 수면과 수중 교반이 원활히 이루어지도록 하여 혼합 능력을 크게 높일 수 있다(구역 3).

또한, 유도판(40)은 수중에 설치되어 디스크(20)에 의해 발생된 하수의 흐름 방향을 하부로 깊숙이 밀어내어 디스크에서 멀리 떨어진 하수처리설비의 저부에도 교반 및 산소 공급이 용이하도록 한다(구역 4).

도 13은 상기 표 1의 결과에 따른 횡축 회전식 산화구 로터의 다양한 실험 예들을 도시한 도면이다. 도 13의 (a)는 내부 각도(R)가 마이너스 즉, 회전방향에 대해 제2에어포켓(34)이 볼록한 호 형태를 가질 때의 것으로, 도시된 바와 같이 에어는 수중 깊이 유도되지 않을뿐더러 수류 상승 높이(H)는 낮고 상승 수류 도달 거리(L)는 길어져 하수의 수면과 수중 교반이 원활히 이루어지지 않음을 알 수 있다.

도 13의 (b)는 내부 각도(R)가 O°즉, 회전방향에 대해 제2에어포켓(34)이 반경 방향으로 배치될 때의 것으로, 에어는 수중 깊이 유도되고 수류 상승 높이(H)는 높고 상승 수류 도달 거리(L)도 짧아 하수의 수면과 수중 교반이 원활히 이루어지고 있음을 알 수 있다.

도 13의 (c)는 내부 각도(R)가 9°즉, 회전방향에 대해 제2에어포켓(34)이 오목한 호 형태를 가질 때의 것으로, 에어는 수중 바닥까지 깊이 유도되고 수류 상승 높이(H)도 높고 상승 수류 도달 거리(L)도 짧아져 하수의 수면과 수중 교반이 O°보다 더 원활히 이루어지고 있음을 알 수 있다.

또한, 도시하지는 않았지만 도 13의 (a) 내지 (c)의 실시 예에 유도판(40)을 설치할 경우 수류 상승 높이(H) 및 상승 수류 도달 거리(L) 효과에 추가하여 유도판(40)의 후방으로 수중의 물 흐름이 연장되어 디스크(30)에서 멀리 떨어진 하수처리장의 저부에도 교반 및 산소 공급이 효과적으로 이루어질 수 있다.

1..하수처리장 3..축
4..모터 5..산화구 로터
10..스크린 20..디스크
30..에어포켓부 32..제1에어포켓
34..제2에어포켓 36..이너포켓
40..유도판

Claims (6)

1. 하수처리장의 하수 및 폐수 표면에 일부가 침수되고 회전 가능하게 설치되며 모터 및 감속기를 포함한 구동장치와 이와 연결되어 회전하는 축과 이를 지지하는 베어링장치와 축에 설치되어 하수에 산소를 전달하는 원판형상의 디스크와 회전되는 디스크를 덮어주는 로터커버와 장치를 가동 및 제어하는 제어반으로 이루어지는 횡축 회전식 산화구 로터에 있어서,
   상기 디스크의 전방에 설치되며 일부가 수중으로 잠겨 수면의 부유물질을 포집하는 스크린과,
   외부 공기를 포집하여 수중으로 유도할 수 있도록 상기 디스크의 표면에 두께 방향으로 함입 마련되는 함몰형 제1에어포켓과, 상기 디스크의 표면에 돌출 마련되며 수면을 향해 회전하고 수면과 대향 마련되는 바닥면에 내측으로 함입된 이너포켓을 갖는 돌기형 제2에어포켓을 포함하는 복수의 에어포켓부와,
   상기 디스크 후방의 수중에 설치되어 상기 디스크에서 발생되는 수류를 수중 저부로 밀어내기 위한 유도판을 포함하며,
   상기 제2에어포켓은 호의 각도가 7°이상 9°이하의 곡률을 갖는 횡축 회전식 산화구 로터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2에어포켓은 디스크의 지속적인 회전으로 90도 수직 범위를 넘으면 개구 방향이 반전되어 수중에서 녹지 않은 공기방울을 수면으로 부상시키셔 용존하거나 수중에 용존이 낮은 하수나 폐수를 수면으로 끌어올려 공기와 접촉시키는 횡축 회전식 산화구 로터.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 스크린은 원통형으로 마련되며 길이방향을 따라 소정 간격으로 부유물배출홀을 갖는 파이프축과,
   상기 파이프축에 길이방향을 따라 설치되며, 일부가 수중에 잠기는 스키머를 포함하여,
   상기 파이프축이 회전하면, 상기 스키머가 회전하면서 수면의 부유물질을 들어올리고 상기 부유물배출홀로 유입시켜 외부로 배출하는 횡축 회전식 산화구 로터.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 유도판은 수류의 진행 방향으로 하향 경사지게 마련되는 횡축 회전식 산화구 로터.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 유도판은 하수처리장의 양측벽에 각각 앵커로 고정 마련되는 제1브라켓과, 제1브라켓에 볼트 체결되는 제2브라켓과, 좌우 한 쌍의 상기 제2브라켓에 유로를 가로질러 마련되는 배플판을 포함하는 횡축 회전식 산화구 로터.

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