KR101802769B1 - 미세 기포 생성용 순환펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 기포 생성용의 순환펌프(100)를 구성하되 공기흡입구(112)가 제1벽체(114)의 처리수 흡입구(111) 일측에 구비된 제1케이싱(110)과; 처리수 유입구(122)(132)가 중앙에 형성된 제2벽체(121) 및 제3벽체(131) 표면에는 다수의 제1고정날(171)이 방사형으로 구비된 고정판(160)을 테두리에 처리수유입공(162)이 구비되게 설치하고, 제2벽체(121) 및 제3벽체(131) 안쪽 면에는 일정 경사각도를 갖는 제2고정날(172)이 방사형으로 구비되어 제1케이싱(110) 후면에 차례로 조립되는 제2케이싱(120) 및제3케이싱(130); 제1고정날(171)들이 방사형으로 구비된 고정판(160)을 제4벽체(141) 표면에 처리수유입공(162)이 구비되게 설치하여 제3케이싱(130) 후면에 조립되는 제4케이싱(140); 전동기(700)의 축(710)과 결합되는 회전판(151) 표면에 다수의 회전날개(153)가 바람개비 형태로 구비되어 제2케이싱(120) 내지 제4케이싱(140)의 고정판(160)에 설치되는 임펠러(150);로 구성된 것이며, 상기 제1고정날(171)과 제2고정날(172)은 서로의 경사각도를 다르게 형성하고, 제1케이싱(110)의 공기흡입구(112) 내면에 다수의 확산공(181)이 구비된 공기확산판(180)을 설치하여 대기압 상태에서 매우 미세한 기포가 다량 발생 되게 함으로서 부유물질 제거 효율을 최대한 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

미세 기포 생성용 순환펌프{Rotation pump for minute air bubble occurrence}
본 발명은 미세 기포 생성용 순환펌프에 관한 것으로서, 특히 폐수처리시스템의 가압부상조에 처리수를 공급하고자 순환펌프를 가동하면 흡입되는 처리수와 공기 입자가 순환펌프 내부에서 좀 더 미세하게 혼합되어 가압 되도록 함에 따라 대기압 상태에서 매우 미세한 기포가 발생 되게 함으로서 부유물질 제거 효율을 최대한 높일 수 있는 미세 기포 생성용 순환펌프에 관한 것이다.
일반적으로 가정이나 영업장소에서 나오는 생활하수를 포함한 오,폐수와 각종 산업현장의 공장 및 양계장이나 우사가 있는 축산 농가에서 배출되는 각종 오,폐수(이하 '폐수'라 칭함)는 하천에 그대로 방류하거나 땅에 매립할 경우 수질을 심각하게 오염시키고 토양 및 대기 오염의 주원인이 되고 있으므로 이러한 폐수는 폐수처리장치를 통해 깨끗하게 정화 처리한 후 방류되어야만 한다.
상기 가정이나 영업장소와 산업현장 및 축산 농가 등지에서 발생 되는 각종 부산물이 포함된 폐수의 처리과정은 대부분 전처리과정과 1차 처리과정 내지 3차 처리과정으로 이루어진다.
여기서 전처리 과정은 물리적 처리 공정이다. 구체적으로는 스크린 침사지 유수분리가 행하여지는 공정에 의해 협잡물, 모래, 고형물 등이 제거되는 처리과정을 말한다.
상기 1차 처리과정은 화학적 처리과정으로서, 중화 - 반응 - 응집이 이루어져 침전 혹은 부상이 되며, 이에 의해 침전물질이나 부유물질이 제거되는 처리과정이다.
2차 처리과정은 생물학적 처리과정으로서, 활성오니가 행하여지며 이에 의해 용족 유기물질이 제거되는 처리과정이다.
3차 처리과정은 고도 처리과정으로서, 질소 및 인 제거와 흡착, 여과가 행하여지며 이에 의해 고도 처리가 되는 처리과정이다.
상기의 폐수 처리과정 중 화학적 처리과정에서 부유물질을 강제로 부상시킨 다음 제거하는 공정이 있는데, 이에 의해 폐수 속에서 부유물질을 제거하기 위해서는 고압의 공기를 폐수로부터 부유물질이 단계별로 제거되고 있는 처리수 속에 용해시킨 다음 대기압에서 만들어지는 기포의 부상력을 이용하여 처리수 속의 부유물질이 함께 부상되도록 하면 부유물질을 간편하게 제거할 수 있다.
이때, 부유물질의 부상 및 제거 효율은 기포의 외부 표면적에 비례하는데, 이때 대기압에서 만들어지는 기포가 최대한 미세하게 만들어질수록 기포의 외부 표면적 증가로 인해 부유물질이 더욱 원활하게 부상되므로 처리 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1 은 기포로 부유물질을 부상시켜 제거하는 종래의 폐수 처리장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 가압부상조(20)로부터 배출된 처리수는 이송관(50)을 통해 펌프(10)로 유입되며, 이송관(50) 일측에는 공기를 유입시키는 공기유입밸브(30)가 설치되어 있다.
따라서 공기유입밸브(30)가 열린 상태에서 펌프(10)를 가동하면 이송관(50)의 처리수는 공기가 함유된 상태로 가압탱크(40)로 공급되므로 처리수에는 공기가 용해되며, 가압상태에서 공기가 용해된 처리수가 분배장치(60)를 통해 가압부상조(20)로 공급되면 대기압 상태에서 처리수에 용해된 공기는 기포로 변화되어 부상된다.
이때 처리수의 부유물질은 기포의 부상력에 의해 함께 부상되어 제거 처리되며, 가압부상조(20)의 처리수는 다시 이송관(50)으로 공급되어 상기 과정을 반복하는 것으로서, 도면중 미설명 부호 (11)은 펌프(10)의 임펠러이며, (70)은 펌프(10)를 가동시키는 전동기이고, (71)은 전동기의 동력을 펌프(10)에 전달하는 회전축이다.
그런데 상기한 종래의 폐수장치는 단순히 이송관(50)을 통과하는 처리수의 유속에 의해서 공기가 단순 유입되는 방식이고, 펌프의 임펠러가 폐수를 일방향으로 단순 회전시켜 공급하는 것이므로 공기가 처리수에 좀 더 미세하게 용해되지 못하는 것이며, 이에 따라 생성되는 기포의 표면적이 적어서 부상 효율이 떨어지므로 그만큼 가동시간이 길어져 가동비가 상승 되는 문제점이 있다.
또한 기포의 크기와 량이 일정하지 못하여 부상효율의 측정이 힘들며, 처리효율의 예측 및 조절에 어려움이 있어서 동력원인 펌프나 가압부상조의 시설 규모가 커져야 하므로 비효율적이고 시설비가 과다하게 소요되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로 아래 특허문헌에 개시된 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0340209호(2004.01.31.공고) "미세 기포 생성용 순환펌프의 구조"가 있다.
상기 선행기술은 본원 출원인이 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 일측에 공기흡입구가 형성된 제1케이싱과; 상기 제1케이싱의 안쪽으로 연속 결합되며 표면에는 받침부에 의해 고정판이 일정간격 이격되어 설치되고, 고정판 외표면에 다수의 고정날이 방사형으로 배열되어 설치된 제2,3,4케이싱과; 전동기의 축에 조립되는 회전판에 다수개의 회전날개가 방사 형태로 구비된 임펠러;로 순환펌프를 구성한 것으로서, 순환펌프 내부의 고정날 및 회전날개에 의해 처리수에 공기가 미세하게 용해된 상태로 가압되게 하여 처리수가 대기압에 노출되었을 때 미세 기포가 생성되어 부상효율을 높이도록 한 것이다.
그런데 상기 선행기술의 펌프 구조로는 처리수와 공기의 용해율을 높이는데 한계가 있어서 부유물질을 좀 더 양호하게 제거하지 못하였다.
대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0340209호(2004.01.31.공고) "미세 기포 생성용 순환펌프의 구조"
본 발명은 상기한 선행기술의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 가압부상조에 처리수를 공급하고자 순환펌프를 가동하면 흡입되는 처리수와 공기 입자가 순환펌프 내부에서 좀 더 미세하게 혼합된 상태로 가압 되도록 하여 대기압 상태에서 매우 미세한 기포가 다량 발생 되게 함으로서 부유물질 제거 효율을 최대한 높일 수 있는 미세 기포 생성용 순환펌프를 제공하는데 있다.
이와 같은 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 미세 기포 생성용 순환펌프를 구성하되 공기흡입구가 벽체의 처리수 흡입구 일측에 구비된 제1케이싱과; 처리수 유입구가 있는 벽체 표면에는 다수의 제1고정날이 방사형으로 구비된 고정판을 처리수유입공이 구비되게 설치하고, 벽체 안쪽 면에는 다수의 제2고정날이 방사형으로 구비되며, 제1케이싱 후면에 차례로 조립되는 제2케이싱 및제3케이싱; 제1고정날들이 방사형으로 구비된 고정판을 벽체 표면에 처리수유입공이 구비되게 설치하여 제3케이싱 후면에 조립되는 제4케이싱; 전동기의 축과 결합되는 회전판 표면에 다수의 회전날개가 바람개비 형태로 구비되어 제2케이싱 내지 제4케이싱의 고정판에 설치되는 임펠러;로 구성된 것이며, 상기 제1고정날과 제2고정날은 서로의 경사각도를 다르게 형성하고, 제1케이싱의 공기흡입구 내면에 다수의 확산공이 구비된 공기확산판을 설치한 것이다.
이러한 본 발명은 가압부상조에 처리수를 공급하기 위해 순환펌프를 가동하면 펌프 내에서 흡입되는 공기가 처리수에 고르게 확산되어 믹싱되고, 그 공기가 믹싱되는 처리수는 순환펌프의 제1케이싱 부터 제4케이싱 내부를 차례로 통과하는 동안 임펠러의 회전날개와 그 회전반경 외측에 구비된 제1고정날 및 제2고정날에 의해 공기 입자가 최대한 미세하게 변화된 상태로 3차에 걸쳐 믹싱된 후 가압되는 것이므로 처리수가 대기압 상태일 때 매우 미세한 기포가 다량으로 원활하게 발생 됨에 따라 부유물질 제거 효율이 종래에 비해 월등히 향상되는 효과가 있다.
도 1 은 종래의 순환펌프로 가압부상조에 처리수를 공급하는 과정을 도시한 개략도
도 2 는 본 발명의 순환펌프로 가압부상조에 처리수를 공급하는 과정을 도시한 개략도
도 3 은 본 발명의 순환펌프 구조를 보인 횡단면도
도 4 는 본 발명의 순환펌프를 구성하는 제2케이싱과 제3케이싱 및 임펠러의 구조를 분리하여 보인 사시도
도 5 는 본 발명의 순환펌프 내부에 제1고정날과 제2고정날 및 임펠러의 회전날개가 배치된 상태를 보인 측면도
이하에서는 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 기술적 구성 및 작용을 바람직한 실시 예로 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 순환펌프로 가압부상조에 처리수를 공급하는 과정을 도시한 개략도이고, 도 3 은 본 발명의 순환펌프 구조를 보인 횡단면도애며, 도 4 는 본 발명의 순환펌프를 구성하는 제2케이싱과 제3케이싱 및 임펠러의 구조를 분리하여 보인 사시도이다.
이에 도시된 본 발명은 미세기포 생성용 처리수를 가압부상조(200)로 순환 공급하는 순환펌프로서, 케이싱 내부에서 처리수와 공기를 혼합 믹싱할 때 최대한 미세하게 변화된 상태의 공기가 고르게 믹싱되게 함으로써 미세 기포 생성률을 최대한 높일 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명은 순환펌프(100)의 몸체를 횡 방향으로 연속 조립되는 제1케이싱(110) 내지 제4케이싱(140)으로 구성하되 각 케이싱 내부에서 처리수에 공기 입자가 최대한 미세하게 믹싱되어 용해 효율을 최대한 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
즉, 제1케이싱(110)은 압축기(400)의 공압조절기(500)와 연결되는 공기흡입구(112)가 제1벽체(114) 중앙의 처리수 흡입구(111) 일측에 구비된다.
제2케이싱(120)은 제1케이싱(110)의 후면에 조립되고, 제3케이싱(130)은 제2케이싱(120) 후면에 조립된다.
이러한 상기 제2케이싱(120)과 제3케이싱(130)은 모두 처리수 유입구(122)(132)가 중앙에 형성된 제2벽체(121) 및 제3벽체(131) 표면에 고정판(160)이 받침구(161)로 이격 설치되어 고정판(160)의 테두리 측면에 처리수유입공(162)이 구비되고, 고정판(160)의 테두리 표면에는 소정의 경사각도를 갖는 다수의 제1고정날(171)이 방사형으로 구비되며, 제2벽체(121) 및 제3벽체(131) 안쪽 면에 일정 경사각도를 갖는 제2고정날(172)이 방사형을 이루도록 구비된다.
제3케이싱(130) 후면에 조립되는 제4케이싱(140) 또한 중앙에 처리수 유입구(142)가 형성된 제4벽체(141) 표면에 고정판(160)이 받침구(161)로 이격 설치되어 고정판(160)의 테두리 측면에 처리수유입공(162)이 구비되고, 고정판(160)의 테두리 표면에는 소정의 경사각도를 갖는 다수의 제1고정날(171)이 방사형으로 구비된다.
그리고, 제2케이싱(120) 내지 제4케이싱(140)의 각 고정판(160) 표면에는 전동기(700)의 축(710)과 결합되어 일체로 회전하도록 축공(152)이 중앙에 구비된 회전판(151) 표면에 다수의 회전날개(153)가 바람개비 형태로 구비된 임펠러(150)가 각각 설치된다.
도면중 미설명 부호 (113)은 순환펌프(100)에 구비된 처리수 배출구이고, (300)은 제1케이싱(110)의 처리수 흡입구(111)와 연결된 이송관이며, (200)은 처리수의 미세기포로 부유물질을 제거하는 가압부상조이고, (600)은 순환펌프(100)에서 공급되는 처리수를 분배하여 가압부상조(200)로 보내는 분배장치이다.
이와 같이 형성된 본 발명은 가압부상조(200)의 처리수가 이송관(300)을 통해 순환펌프(100)의 제1케이싱(110) 내부로 흡입된 후 제2케이싱(120), 제3케이싱(130), 제4케이싱(140)을 차례로 통과하는 동안 압축기(400)의 공압조절기(500)와 연결된 공기흡입구(112)를 통해 유입된 공기가 최대한 미세한 입자로 변화되어 처리수에 용해되며, 이러한 처리수를 분배장치(600)를 통해 가압부상조(200)로 공급하면 미세 입자로 용해되었던 공기 입자가 대기압 상태에서 매우 미세한 기포를 다량 발생하게 되는 것이므로 부유물질 제거 효율을 최대한 높일 수 있다.
이를 좀 더 상세히 설명하면 전동기(700)에 의해 임펠러(150)를 회전시키면 가압부상조(200)의 처리수는 이송관(300)과 연결된 처리수 흡입구(111)를 통해 제1케이싱(110)과 제2케이싱(120) 사이로 유입되고, 처리수 흡입구(111) 일측의 공기흡입구(112)로는 공기가 유입된다.
이때 제2케이싱(120)의 고정판(160) 테두리 표면에는 일정 각도로 경사진 다수의 제1고정날(171)들이 방사형을 이루어 있고, 그 사이에서 임펠러(150)가 고속 회전되고 있으므로 임펠러(150)의 회전날개(153)와 상기 방사형으로 구비된 제1고정날(171)들에 의해 처리수와 공기는 미세한 입자로 변화되어 믹싱되면서 공기가 처리수에 1차 용해된다.
상기 제1케이싱(110)은 제1벽체(114) 안쪽 면에 처리수 흡입구(111)를 중심으로 도 3 과 같이 일정 경사각도를 갖는 다수의 제2고정날(172)을 제1고정날(171)과 대향되도록 구비할 수 있다.
여기서 상기 제2고정날(172)은 제1고정날(171)들과 동일 위치에 대향되게 배치하여도 무방하지만 그 보다는 도 5 와 같이 제1고정날(171)들의 사이 사이에 지그재그로 위치되도록 설치하는 것이 더 바람직하다.
그러면 상기 임펠러(150)의 회전날개(153)가 처리수와 공기를 회전시켜 믹싱할 때 방사형으로 배치된 제2고정날(172)과 제1고정날(171)을 향해 처리수와 공기를 강하게 뿌려주어 공기 입자를 더 미세하게 변화시켜 주므로 1차 용해 효율을 더 높일 수 있다.
상기와 같이 공기가 1차 용해된 처리수는 제2케이싱(120)의 제2벽체(121)와 고정판(160) 사이에 형성된 처리수유입공(162)을 통해 제2케이싱(120)과 제3케이싱(130) 사이로 유입되며, 이때 다시 제2고정날(172)과 제1고정날(171) 사이에서도 임펠러(150)가 고속 회전되므로 회전날개(153)와 제1고정날(171) 및 제2고정날(172)에 의해 공기 입자는 더 미세하게 믹싱되면서 처리수에 2차 용해된다.
그 후 공기가 2차 용해된 처리수는 제3케이싱(130)의 제3벽체(131)와 고정판(160) 사이에 형성된 처리수유입공(162)을 통해 제3케이싱(130)과 제4케이싱(140) 사이로 유입되며, 또 다시 제2고정날(172)과 제1고정날(171) 사이에서 고속 회전하는 임펠러(150)의 회전날개(153)와 제1고정날(171) 및 제2고정날(172)들에 의해 공기 입자가 최대한 미세한 상태로 믹싱되면서 처리수에 3차 용해되는 것이다.
그리고 상기와 같이 공기가 1 ~ 3차에 걸쳐 매우 미세한 입자로 변해 용해된 처리수는 처리수 배출구(113)를 통해 분배장치(600)로 보내져서 가압부상조(200)로 공급되는 것이며, 이때 미세 입자로 양호하게 용해되었던 공기 입자가 대기압 상태에서 매우 미세한 기포를 다량으로 발생하게 되므로 가압부상조(200)에서 부유물질 제거 효율을 최대한 높일 수 있다.
여기서, 도 5 는 본 발명의 순환펌프 내부에 제1고정날(171)과 제2고정날(172) 및 임펠러(150)의 회전날개(153)가 배치된 상태를 보인 측면도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 제1케이싱(110) 내지 제3케이싱(130)의 제3벽체(131) 안쪽 면에 구비하는 제2고정날(172) 및 이들과 대향으로 고정판(160)의 테두리 표면에 구비하는 제1고정날(171)은 서로의 경사각도를 다르게 형성하는 것이 바람직하다.
그러면, 임펠러(150)가 회전되는 원심력에 의해 처리수와 공기가 회전될 때 제1고정날(171)과 제2고정날(172)이 서로 다른 경사각도를 이루고 있는 상태로 처리수와 공기가 부딪게 되므로 제1고정날(171)과 제2고정날(172)이 같은 경사각도로 형성된 것에 비해 처리수와 공기의 입자를 더욱 미세한 입자로 세절하여 변화시키게 되므로 처리수와 물의 용해 효율을 높일 수 있다.
그리고 상기 제1케이싱(110)의 공기흡입구(112) 내면에는 다수의 확산공(181)이 구비된 공기확산판(180)을 설치하는 것이 바람직하다. 그러면 임펠러(150)의 고속 회전으로 처리수 흡입구(111)를 통해 처리수가 흡입될 때 공기흡입구(112)를 통해 유입되는 공기가 널리 확산되면서 내부의 처리수에 고르게 공급되므로 공기와 처리수의 혼합 믹싱이 매우 양호하게 된다.
이때, 상기 공기확산판(180)에 구비되는 다수의 확산공(181)을 회전날개(153)의 선단에서 끝단을 향하도록 하는 것이 더 바람직하다. 그러면 임펠러(150)의 회전날개(153)가 고속 회전되면서 공기를 회전날개(153)의 회전 반경 테두리에 위치된 제1고정날(171) 및 제2고정날(172)를 향하여 매우 고르게 분산시켜 주므로 공기 입자는 최대한 미세하게 변화된 상태로 처리수에 믹싱되며, 이로 인해 처리수와 공기 입자의 용해 효율을 최대한 높일 수 있다.
100 : 순환펌프 110 : 제1케이싱
111 : 처리수 흡입구 112 : 공기흡입구
114 : 제1벽체 120 : 제2케이싱
121 : 제2벽체 122,132,142 : 처리수유입구
130 : 제3케이싱 131 : 제3벽체
140 : 제4케이싱 141 : 제4벽체
150 : 임펠러 153 : 회전날개
160 : 고정판 162 : 처리수유입공
171 : 제1고정날 172 : 제2고정날
200 : 가압부상조 300 : 이송관
400 : 압축기 600 : 분배장치
700 : 전동기

Claims (5)

  1. 처리수의 미세기포로 부유물질을 제거하기 위해 처리수를 가압부상조(200)로 순환 공급하는 순환펌프를 구성함에 있어서,
    공기흡입구(112)와 처리수 흡입구(111)가 제1벽체(114)에 구비된 제1케이싱(110)과;
    제1케이싱(110) 후면에 차례로 조립되며, 중앙에 처리수 유입구(122)(132)가 형성된 제2벽체(121) 및 제3벽체(131) 표면에는 소정의 경사각도를 갖는 다수의 제1고정날(171)이 방사형으로 구비된 고정판(160)을 테두리에 처리수유입공(162)이 구비되도록 받침구(161)로 이격 설치하고, 제2벽체(121) 및 제3벽체(131) 안쪽 면에는 일정 경사각도를 갖는 제2고정날(172)이 방사형으로 구비된 제2케이싱(120) 및제3케이싱(130);
    제3케이싱(130) 후면에 조립되며, 중앙에 처리수 유입구(142)가 형성된 제4벽체(141) 표면에는 소정의 경사각도를 갖는 다수의 제1고정날(171)이 방사형으로 구비된 고정판(160)을 테두리에 처리수유입공(162)이 구비되도록 받침구(161)로 이격 설치한 제4케이싱(140);
    전동기(700)의 축(710)과 결합되는 축공(152)이 회전판(151) 중앙에 구비되고, 회전판(151) 표면에 다수의 회전날개(153)가 바람개비 형태로 구비되어 제2케이싱(120) 내지 제4케이싱(140)의 고정판(160) 전방에 설치되는 임펠러(150);로 구성되며,
    제1케이싱(110)의 공기흡입구(112) 내면에 다수의 확산공(181)이 구비된 공기확산판(180)을 설치하여
    임펠러(150)의 고속 회전으로 처리수 흡입구(111)를 통해 흡입되는 처리수에 공기가 확산 공급되게 한 것을 특징으로 하는 미세 기포 생성용 순환펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1케이싱(110)의 제1벽체(114) 안쪽 면에도 처리수 흡입구(111)를 중심으로 일정 경사각도를 갖는 다수의 제2고정날(172)이 방사형으로 구비되어
    제1케이싱(110) 내부에서의 1차 용해 효율을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 미세 기포 생성용 순환펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제1고정날(171)과 제2고정날(172)은 서로의 경사각도를 다르게 형성하여
    임펠러(150) 회전에 의해 흡입된 처리수와 공기 입자가 더 미세하게 변화되어 용해되도록 한 것을 특징으로 하는 미세 기포 생성용 순환펌프.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    공기확산판(180)의 확산공(181)은,
    임펠러(150)의 회전날개(153)를 향하도록 형성하여 확산공(181)으로 안내되는 공기가 회전날개(153)로 집중되게 한 것을 특징으로 하는 미세 기포 생성용 순환펌프.
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