KR101767402B1 - 수체 내 산소 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수체 내 산소 공급 장치는, 수체의 상부와 하부를 연결하는 기포혼합수 유도관과; 상기 기포혼합수 유도관의 관로 상에 구성되어 상기 기포혼합수 유도관을 통해 수체의 상부의 물을 수체의 하부쪽으로 유동시키는 기포혼합수 이송수단과; 상기 기포혼합수 유도관의 관로 상에 연결되어 공기 또는 산소를 공급하는 공기 공급수단과; 상기 기포혼합수 유도관의 말단에 연결되어 기포혼합수 중의 공기포를 제거하는 공기포 제거수단과; 상기 공기포 제거수단의 후단에 연결되어 수체의 하부쪽으로 상기 공기포 제거수단을 통과한 물을 배출하는 산소용해수 배출관을 포함하여 구성됨으로써, 수처리 정화 및 어류 양식 시스템 등의 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

수체 내 산소 공급 장치{Oxygen supplying system for water body}

본 발명은 물을 정화하여 처리하는 생물학적 반응조, 물고기 양식용 수조, 인공 및 자연 호수 등의 수체에 용존산소를 공급하기 위한 산소 공급 장치에 관한 것이다.

하수나 폐수 등을 정화시키기 위한 생물학적 반응조, 물고기 양식용 수조, 그리고 인공 및 자연 호수 등의 수체(水體)는 내부에 생존하는 호기성 생명체들의 호흡을 위한 산소가 끊임없이 요구된다.

수체 내의 산소 공급원은 약 21%의 비율로서 존재하는 대기 중의 산소 또는 수중에서 생존하는 광합성 생물의 탄소동화작용 부산물 산소가 되는 것이 보통인데, 산소의 소모 속도가 공급 속도보다 빠를 경우 수체 내의 호기성 생명체들은 종국적으로 산소 결핍으로 사망에 이르게 된다. 따라서 이러한 상황을 피할 필요가 있는 경우에는 인위적인 방법으로 수체에 용존 산소를 공급하여야 하며, 통상적으로 공기를 물과 접촉시키는 방법을 사용한다. 그러나 대기와의 접촉에 따른 물에 대한 산소의 포화용해도는 수온 19℃의 경우 대기압 하에서 약 9ppm 정도에 불과하다. 그런데 이것은 산소 소비자가 존재하는 어떤 수체의 용존산소 농도를 5ppm 수준으로 계속 유지하고자 수표면 직하에서 공기를 공급하는 경우를 가정했을 때, 산소의 포화용해도와 수중의 산소 농도의 차이인 4ppm에 상당하는 용해 압력(ΔP)으로 공기와 물의 접촉면을 통하여 산소가 용해ㅇ확산되어 들어가는 것을 의미하므로 많은 양의 공기를 수체에 제공하더라도 대부분의 산소는 물 밖으로 낭비되고 수중에 용해되는 산소는 극히 제한적인 소량에 불과하게 된다. 이러한 점을 보완하기 위해서는 가능한 한 수심이 깊은 곳에서 공기와 물을 접촉시켜야 산소의 포화용해도가 상승하여 산소 공급 효율을 높일 수가 있다. 예를 들어서 수심 10m(수압을 1기압이라 가정)에서 공기와 물을 접촉시킬 경우, 산소의 포화용해도는 약 18ppm으로 높아지므로 앞에서와 같이 용존산소 농도를 5ppm 수준으로 계속 유지하고자 한다면, 13ppm에 상당하는 용해 압력차로 공기와 물의 접촉면을 통하여 산소가 용해ㅇ확산되어 들어가는 것이 되어서 산소 공급 효율을 3배 이상 높일 수 있게 되며, 이는 같은 조건 하에서 수체 하부의 산소 농도를 14ppm까지 높일 수도 있게 되어 수중 호기성 생물들의 활동성을 훨씬 높일 수 있다는 의미도 된다. 그러나 현실적으로는 이러한 효과를 얻어내기 어렵게 하는 문제점들이 놓여있다.

즉, 수체에 인위적으로 용존 산소를 공급하는 통상적인 방법을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 수체 저장조(9) 외부에 설치된 공기 공급수단(보통 송풍장치, 1), 공기 이송관(3) 및 산기관(5) 등을 이용하여 대상 수체의 저층부로 공기 방울을 불어 넣는 방식이 활용되고 있다. 도 1에서 도면 부호 8은 공기포를 나타낸다.

그러나, 이와 같은 방식의 문제점은 첫 번째로, 수심이 깊어질수록 이에 상당하는 압력의 공기를 공급하여야 하므로 송풍장치에 걸리는 부하가 커져서 에너지 비용이 증가하는 것이며, 두 번째로는, 압력을 높인 공기를 공급하여 산기장치 주변부 수중의 산소 농도를 높여 놓았다손 치더라도 이 물은 공급된 잉여 공기의 방울과 함께 빠른 속도로 상승하는 수류를 형성하여 수 표층에 올라 퍼지게 됨에 따라서 그 물에 작용하던 수압이 없어지므로 산소 용해도는 대기압 하의 조건으로 회복되어 과잉 용해되었던 산소는 다시 대기 중으로 환원되고 마는 것이다. 상기와 같은 이유 등으로 상대적으로 고압 하에서 산소의 용해도가 높아지는 유리한 효과들이 상쇄되므로 현실적으로 깊은 수심의 수체에 공기를 공급하는 방식은 기피되고 있는 실정이다.

한국 등록특허 10-0941191호 한국 등록실용신안 20-0272578호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수체의 상부 물을 하부로 순환시키면서 산소 용존수를 생성할 수 있도록 구성함으로써 수심이 깊은 물속에도 용존 산소를 용이하게 공급할 수 있을 뿐만이 아니라 상대적으로 낮은 압력의 공기포를 공급하고도 고농도의 산소 용존수를 생성시킬 수 있게 되어, 수처리 정화 및 어류 양식 시스템 등의 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 수체 내 산소 공급 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 수체 내 산소 공급 장치는, 수체의 상부와 하부를 연결하며 물 순환 관로를 구성하는 기포혼합수 유도관과; 상기 기포혼합수 유도관의 관로 상에 구성되어 상기 기포혼합수 유도관을 통해 수체의 상부의 물을 수체의 하부쪽으로 유동시키는 기포혼합수 이송수단과; 상기 기포혼합수 유도관의 관로 상에 연결되어 공기를 공급하는 공기 공급수단과; 상기 기포혼합수 유도관의 끝단에 연결되어 상기 기포혼합수 유도관으로부터의 기포혼합수에 남아있는 공기포를 분리, 제거하는 공기포 제거수단과; 상기 공기포 제거수단에 연결되어 상기 공기포 제거수단을 통과한 물을 수체의 하부쪽으로 배출하며 상기 기포혼합수 유도관과 함께 상기 물 순환 관로를 구성하는 산소용해수 배출관을 포함하고, 상기 공기포 제거수단은 상부에 공기 배출구가 구비되어 분리된 공기포를 상기 공기 배출구를 통하여 상기 물 순환 관로의 외부로 제거하도록 구성된다.

상기 공기포 제거수단은 하이드로사이클론 방식으로 공기포를 제거하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 공기포 제거수단은, 원통형 구조로 형성되어, 상부 일측면에 상기 기포혼합수 유도관이 연결되고, 하부 일측면에 상기 산소용해수 배출관이 연결되며, 상면 중앙부에 분리된 공기포가 배출되는 공기 배출관이 연결되는 것이 바람직하다.

상기 기포혼합수 유도관은 수체의 내부에서 연결되게 구성될 수 있다.

이와는 달리, 상기 기포혼합수 유도관은 수체의 외부로 연결되게 구성될 수도 있다.

상기 기포혼합수 유도관은 그 내부에 유체를 교란하는 유체 교란 수단이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 기포혼합수 유도관에는 수체의 외부에서 원수를 공급하기 위한 원수 유입관이 연결되고, 상기 수체가 저장된 수체 저장조의 상부 일측에는 물을 배출하는 처리수 배출관이 구비되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.

본 발명에 따른 수체 내 산소 공급 장치는, 수심이 깊은 수체 내에서 물과 공기를 접촉시켜서 용존산소를 공급하는 것은 수압에 의하여 공기방울 내의 산소 분자 밀도가 상승할 뿐만이 아니라 수압에 비례하여 포화용해도도 상승시키게 되므로 산소의 용해 속도를 빠르게 하여 장치의 효율을 높일 수 있고, 이에 따라서 수중 산소 농도를 보다 높게 유지시켜서 수중 호기성 생명체들의 활성도를 높일 수 있는 등 유리한 측면의 많은 효과가 있다. 또한, 물속에 상대적으로 저압 상태의 공기포를 주입하여 수심이 깊은 곳으로 이동시킬 수 있게 하고, 이러한 과정을 통하여 고농도로 산소를 용해시킨 수괴가 쉽사리 수체의 상부로 떠오르는 것을 방지시킴으로써 수체 내부의 용존산소 농도를 높게 유지시키는 경제적이고 효율성 높은 산소 공급 장치를 제공하게 된다.

결과적으로, 본 발명은 수심이 깊은 물속에 용존산소를 용이하게 공급할 수 있을 뿐만이 아니라 상대적으로 낮은 압력의 공기포를 공급하고도 고 농도의 산소 용존수를 생성시킬 수 있으며, 이렇게 생성된 고농도 산소 용존수가 쉽게 수표면으로 떠오르지 않고 수체의 하부로부터 채워 올라가므로 저렴한 비용으로 수체 내부의 호기성 생물학적 조건을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술의 수체 내 산소 공급 장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치가 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치가 도시된 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치가 도시된 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치에 구성되는 하이드로사이클론 방식 공기포 제거수단이 도시된 사시도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

참고로, 본 발명에 따른 여러 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성요소의 크기나 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하다.

본 발명에 따른 수체 내 산소 공급 장치는 호기성 상태를 필요로 하는 수체에 경제적으로 용존산소를 공급하는 장치에 관한 것으로서, 단순한 수조에 용존산소를 공급하는 경우를 가정하여 본 발명에 따른 제 1 실시예의 장치 구조와 작동 과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제 1 실시예의 수체 내 산소 공급 장치는, 수체의 상부와 하부를 연결하여 수체 상부 쪽의 물을 하부 쪽으로 유동할 수 있게 하는 기포혼합수 유도관(20)과, 이 기포혼합수 유도관(20)의 관로 상에 연결되어 공기 또는 산소를 공급하여 기포혼합수 유도관(20) 내에서 기포를 형성하도록 하는 공기 공급수단(10)과, 상기 기포혼합수 유도관(20) 내의 기포 혼합수를 상부에서 하부로 강제 유동시키는 기포혼합수 이송수단(25)과, 상기 기포혼합수 유도관(20) 관로 말단부에 연결된 공기포 제거수단(30)과, 이 공기포 제거 수단(30)에 연결된 산소용해수 배출관(40) 등을 포함하여 구성된다.

상기에서 기포 혼합수는 공기 방울이 분산되어 섞여 있는 물을 말한다.

도 2에서 도면 부호 60은 수체가 저장된 수체 용기를 나타낸 것으로서, 용기의 크기, 형태는 실시 조건에 따라 다양하게 변형하여 실시할 수 있고, 도면에서는 용기 형상으로 이루어진 구성을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 하수나 폐수 등을 정화시키기 위한 생물학적 반응조, 물고기 양식용 수조, 그리고 인공 및 자연 호수 등 통상의 수체를 저장할 수 있는 모든 구조물 또는 저장 영역을 포함할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 수체 내 산소 공급 장치의 주요 구성 부분에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 상기 기포혼합수 유도관(20)은 물 유입구(21)가 수체의 상부 층에 가까운 위치에 연결되는 것이 바람직하며, 물 유입구(21)를 통해 유입된 물과 공기 공급수단(10)을 통해 유입된 공기가 원활하게 혼합될 수 있도록 와류 형성 등을 위해 유도관 내부가 주름관 형태로 만들어지거나, 소정의 위치에 방해판(baffle)과 같은 유체 교란 수단(22)들이 구비될 수 있다.

이러한 기포혼합수 유도관(20)은 수체의 외부로 연결되게 구성된다. 즉, 수체 용기(60)의 외부에서 수체 용기(60)의 상부와 하부쪽으로 연결되게 구성되는 것이다. 물론, 기포혼합수 유도관에 연결되어 구성되는 공기 공급수단(10), 기포혼합수 이송수단(25), 공기포 제거수단(30) 등도 수체 용기(60)의 외부에 구성된다.

다음, 상기 공기 공급수단(10)은 전기 모터로 구동되는 송풍기일 수 있으며 말단에 공기 배출부(air diffuser, 12)를 장착시킬 수도 있는데, 이 공기 배출부(12)는 수체의 상층부에 가깝게 놓일수록 공기 공급수단(10)의 부하를 낮출 수 있으므로 기포혼합수 유도관(20)의 상부 쪽에 위치되는 것이 바람직하다.

또한 공기 공급수단(10)은 일반적인 공기를 제공하는데 한정하지 않고, 산소 공급탱크 등에 연결되어 산소를 공급할 수 있도록 구성되는 것도 가능하다.

다음, 상기 기포혼합수 이송수단(25)은 기포혼합수 유도관(20) 내에서 물을 하측 방향으로 강제 유동시킬 수 있는 수단으로서, 전기모터로 구동되는 펌프나 나선 프로펠러일 수 있으며, 공기 배출부(12)의 후방 쪽에 위치되어, 공기 배출부(12)를 통해 유입되어 형성되는 기포와 기포혼합수 유도관(20)의 물 유입구(21)를 통하여 유입되는 물을 기포혼합수 유도관(20)의 아래 방향으로 강제 이송시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한 기포혼합수 이송수단(25)은 스스로 공기를 빨아들여서 물과 혼합하여 하측 방향으로 강제 유동시키는, 즉, 공기 공급수단(10)과 기포혼합수 이송수단(25)을 겸한 일체형의 동력장치일 수도 있다. 또한 기포혼합수 이송수단(25)은 벤츄리 관 형태로 기포혼합수 유도관(20)에 연결하여, 압력차를 이용하여 공기를 빨아들이도록 구성하는 것도 가능하다.

다음, 상기 공기포 제거수단(bubble trap, 30)은 수중에 잔존하는 공기포를 상층으로 분리하는 장치인바, 유입되는 물과 공기 방울 혼합체의 유속을 변화시켜서 물과 공기를 분리하는 장치로서 원통형의 소위 '하이드로사이클론' 형태일 수 있다. 도 5를 참조하면, 공기포 제거수단(30)은, 원통형 구조로 형성되어, 상부 일측면에는 상기 기포혼합수 유도관(20)이 연결되고, 하부 일측면에는 상기 산소용해수 배출관(40)이 연결되며, 상측의 중앙부에는 공기 배출구(30a)가 구비되고, 공기 배출구(30a)에는 하이드로사이클론 방식으로 분리된 공기포를 공기 배출구(30a)를 경유하여 수체의 외부로 유도, 제거하는 공기 배출관(31)이 연결되게 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 공기포 제거수단(30)은 원통형의 외벽에 접선 방향으로 구비된 유입구[기포혼합수 유도관(20)이 연결됨]를 통하여 유입되는 물은 원통의 내부에서 선회하며 원통의 외부로 배출[산소용해수 배출관(40)으로 연결됨]되는 과정에서 공기포가 선회류의 중심부에 용이하게 모여들게 되는데, 이렇게 모인 공기는 상부에 구비된 공기 배출관(31)과 유량 조절밸브(32)을 통하여 배출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 공기 배출구(30a)와 공기 배출관(31)을 통하여 공기와 함께 물이 섞여서 배출될 수 있으므로, 공기 배출관(31)을 통하여 배출되는 물을 용이하게 회수할 수 있도록, 공기 배출관(31)은 상단부가 하측(즉, 수체 쪽)을 향하도록 곡면 구조로 구성되는 것이 바람직하며, 실시 조건에 따라서 배출 공기량을 조절할 수 있도록 관로 상에 유량 조절밸브(32)를 구성할 수 있다.

다음, 상기 산소용해수 배출관(40)은 수체의 하부에 넓게 배치되고, 하나 이상의 방출구(41)를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다. 각각의 방출구(41)의 말단에는 충돌판과 같은 물 분산수단(42)을 포함하도록 구성될 수도 있다.

이러한 산소용해수 배출관(40)은 공기포 제거수단(30)을 거친 산소 용해수를 수체의 하부 여러 곳으로 배출하는 기능을 수행한다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 수체 내 산소 공급 장치의 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.

기포혼합수 이송수단(25)의 작동 개시에 의하여 수체 상층부의 물이 물 유입구(21)를 통하여 기포혼합수 유도관(20) 내로 유입된 후에 관로를 따라 하측으로 이동한 후에 최종적으로 수체 하부에 배치되어 있는 방출구(41)를 통하여 유출된다. 이와 함께 공기 공급수단(10)과 공기 배출부(12)를 통해 기포혼합수 유도관(20)으로 유입된 공기가 기포를 형성하면서 기포혼합수 유도관(20) 내에서 물과 함께 유동하게 된다.

이러한 유동 과정에서, 기포 중의 산소는 수중에 녹아 들어가는데, 하부로 갈수록 수압이 더해지므로 산소의 포화용해도가 높아져서 더 많은 양의 산소가 녹아 들어가게 된다. 이렇게 산소가 최대한 용해된 기포혼합수는 공기포 제거수단(30)으로 유입된 후 잔존 공기포는 상기 공기포 제거수단(30)의 상부에 구비된 공기 배출관(31)과 유량 조절밸브(32)를 통하여 배출되고, 기포가 제거된 산소 용존수는 앞서 설명한 바와 같이 수체 하부의 방출구(41)를 통하여 유출되고 계속하여 다시 물 유입구(21)로 흘러들어가면서 순환이 이루어진다.

이때, 방출구(41)의 후단에는 물 분산수단(42)이 설치되어 높은 산소 용존도를 가진 신규 유입수가 수체의 하부에 퍼지면서 기존의 물을 상부 쪽으로 밀어 올리고, 오래되고 산소가 소모된 물이 다시 물 유입구(21)를 통해 기포혼합수 유도관(20)으로 흘러들어가면서 순환하여 처리될 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치가 도시된 구성도이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치는, 물고기 양식장 수조에 적용하는 경우를 예시한 것으로서, 기포혼합수 유도관(20)과 공기포 제거수단(30) 및 이에 부속되는 장치들이 수체 내부 즉, 수체 용기(60)의 안쪽에 설치되는 점이 앞서 설명한 본 발명의 제 1 실시예의 구성과 다르게 구성된다.

수체 용기(60)의 내부에 구성되는 기포혼합수 유도관(20), 공기포 제거수단(30) 및 이에 부속되는 장치들은 설치 위치만 달리할 뿐 앞서 설명한 제 1 실시예의 구성과 동일 유사하게 구성할 수 있으므로, 동일한 도면 부호를 부여하고, 각 구성 부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 다른 구성 부분들도 본 발명의 제 1 실시예의 구성과 동일 또는 유사하게 구성할 수 있고 작동 또한 동일하게 이루어질 수 있으므로 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 반복 설명은 생략한다.

한편, 본 실시예에서와 같이 물고기 양식장 수조에 적용하는 경우에도 앞서 설명한 본 발명에 따른 제 1 실시예와 같이 기포혼합수 유도관(20)과 공기포 제거수단(30) 등을 수체 용기(60)의 외부에 설치하여 구성하는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치가 도시된 구성도이다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치는, 하수(또는 폐수)처리장의 생물학적 반응조에 적용하는 경우를 예시한 것으로서, 앞서 설명한 본 발명의 제 1 실시예의 주요 구성 부분에, 생물학적 반응조(60a)로 공급되는 원수 유입관(51)이 기포혼합수 유도관(20)에 연결되어 구성되고, 처리수 유출관(52)이 생물학적 반응조(60a)의 바깥쪽으로 연결되어 구성되며, 미생물 담체(54)가 생물학적 반응조(60a)의 내부에 추가로 구성된다.

여기서, 원수 유입관(51)은 기포혼합수 유도관(20)의 상부 쪽에서 원수를 공급할 수 있도록 연결되고, 처리수 배출관(52)은 상기 수체가 저장된 수체 저장조인 생물학적 반응조(60a)의 상부 일측에 오버플로우 관 형태로 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.

원수 유입관(51), 처리수 유출관(52) 및 물 유입구(21) 등은 그 위치를 다양하게 변경하여 구성할 수 있다.

도 4에서는 미생물 담체(54)가 서로 끈으로 연결되어 있는 경우를 예시하여 도시한 것으로, 이에 한정되지 않고, 공지의 미생물 담체 설치 방법 등을 적용하여 여러 가지 다른 형태와 배치로 구성 가능하며, 필요에 따라서는 담체의 설치를 생략하고 대신에 유출 처리수 중의 미생물 활성슬러지를 분리한 후에 생물학적 반응조(60a)로 순환 재투입하는 방식을 적용하는 것도 가능하다. 참고로, 도 4에서는 미생물 담체(54)의 구성을 대표적으로 1개의 라인만을 단순화하여 도시하였다.

한편, 생물학적 반응조(60a)는 바닥면의 전체 또는 일부를 경사진 깔때기 모양으로 형성하고, 여기에 침전물 배출관을 연결하여, 바닥에 침전된 물질을 배출시킬 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

이외의 구성 부분은 앞서 설명한 본 발명의 제 1 실시예의 구성과 동일 유사하게 구성되므로, 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 반복 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수체 내 산소 공급 장치의 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

기포혼합수 이송수단(25)이 작동되면, 생물학적 반응조(60a)의 상층부의 물이 물 유입구(21)를 통하여 기포혼합수 유도관(20)으로 유입된다. 이와 함께 원수 유입관(51)을 통해 원수를 유입시킬 경우에 기포혼합수 유도관(20)으로 원수도 유입된다.

이후 앞서 설명한 본 발명의 제 1 실시예에서와 같이 기포혼합수 유도관(20) 및 공기포 제거수단(30)을 거쳐서 수체 하부에 열려 있는 방출구(41)들을 통해 유출되는 과정을 통하여 생물학적 반응조(60a)의 내부에 용존 산소가 공급되어 수질의 정화가 이루어지고, 원수 유입관(51)을 통한 원수의 유입량과 균형을 맞추는 분량의 물이 처리수 유출관(52)을 통하여 생물학적 반응조(60a)의 외부로 유출된다.

이때, 생물학적 반응조(60a) 내부의 산소 농도는 공기 공급수단(10)과 기포혼합수 이송수단(25)의 규격과 가동 용량 등을 조절하여 임의의 수준으로 유지시킬 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 생물학적 반응조(60a) 내의 방출구(41)를 통한 산소 공급량을 조절(주로 낮춤)하여, 생물학적 반응조(60a)의 상부를 산소가 부족한 빈산소 상태 또는 무산소 상태로 유지시킴으로써 혐기성 분해를 유도하여 처리 대상 하수가 하나의 반응조 내에서 하부의 호기성 분해와 함께 상부의 혐기성 분해를 순차적으로 거치게 하여, 수중 질소 성분의 제거 효과를 얻을 수도 있다.

또한, 하나의 생물학적 반응조(60a)를 이용하는데 그치지 않고, 복수개로 구비된 생물학적 반응조(60a)를 연속적으로 거치면서 생물학적 처리 과정을 진행하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 여러 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 공기 공급수단 12 : 공기 배출부
20 : 기포혼합수 유도관 21 : 물 유입구
22 : 유체 교란 수단 25 : 기포혼합수 이송수단
30 : 공기포 제거수단 31 : 공기 배출관
32 : 유량 조절밸브 33 : 공기포
40: 산소용해수 배출관 41 : 방출구
42 : 물 분산수단
51 : 원수 유입관 52 : 처리수 유출관
54 : 미생물 담체
60 : 수체 용기 60a : 생물학적 반응조
61 : 수표면

Claims (7)

1. 수체의 상부와 하부를 연결하며 물 순환 관로를 구성하는 기포혼합수 유도관과;
   상기 기포혼합수 유도관의 관로 상에 구성되어 상기 기포혼합수 유도관을 통해 수체의 상부의 물을 수체의 하부쪽으로 유동시키는 기포혼합수 이송수단과;
   상기 기포혼합수 유도관의 관로 상에 연결되어 공기를 공급하는 공기 공급수단과;
   상기 기포혼합수 유도관의 끝단에 연결되어 상기 기포혼합수 유도관으로부터의 기포혼합수에 남아있는 공기포를 분리, 제거하는 공기포 제거수단과;
   상기 공기포 제거수단에 연결되어 상기 공기포 제거수단을 통과한 물을 수체의 하부쪽으로 배출하며 상기 기포혼합수 유도관과 함께 상기 물 순환 관로를 구성하는 산소용해수 배출관을 포함하고,
   상기 공기포 제거수단은 상부에 공기 배출구가 구비되어 분리된 공기포를 상기 공기 배출구를 통하여 상기 물 순환 관로의 외부로 제거하는,
   수체 내 산소 공급 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기포 제거수단은 하이드로사이클론 방식으로 공기포를 제거하도록 구성된 것을 특징으로 하는 수체 내 산소 공급 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 공기포 제거수단은, 원통형 구조로 형성되어, 상부 외벽에는 상기 기포혼합수 유도관이 접선 방향으로 연결되고, 하부 외벽에는 상기 산소용해수 배출관이 접선 방향으로 연결되며, 상측 중앙부의 상기 공기 배출구에는 분리된 공기포를 상기 공기 배출구를 통하여 수체의 외부로 유도, 제거하는 공기 배출관이 연결된 것을 특징으로 하는 수체 내 산소 공급 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 공기 배출관은 말단의 출구가 수체 쪽을 향하는 구조를 가진 것을 특징으로 하는 수체 내 산소 공급 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
   상기 기포혼합수 유도관은 수체의 내부 또는 수체의 외부를 경유하여 연결되게 구성된 것을 특징으로 하는 수체 내 산소 공급 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
   상기 기포혼합수 유도관은 그 내부에 유체를 교란하는 유체 교란 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 수체 내 산소 공급 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
   상기 기포혼합수 유도관에는 수체의 외부에서 원수를 공급하기 위한 원수 유입관이 연결되고,
   상기 수체가 저장된 수체 저장조의 상부 일측에는 물을 배출하는 처리수 배출관이 구비된 것을 특징으로 하는 수체 내 산소 공급 장치.

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