KR102212092B1 - 원심력을 이용한 고액분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부공간을 가지고 상기 내부공간과 연통하는 고상포집공간이 형성되며 하측에 처리수배출라인과 원수유입라인이 형성되는 반응조; 및 상기 반응조에 형성되어 유입된 원수에 원심력을 작용시키는 임펠라;를 포함하는 것을 특징으로하는 의 원심력을 이용한 고액분리기에 관한 것이다.

Description

원심력을 이용한 고액분리기{Solid-liquid separator using centrifugal force}

본 발명은 간단한 기계적 구조로 구성되어 유지, 관리 비용을 절감할 수 있도록 하며 원심력에 의해 고액분리가 이루어지도록 하여 그 효율을 향상시킨 고액분리기에 관한 것이다.

일반적으로 축산 폐수는 고농도 유기물 폐수이므로 소규모 축산농가에서 편의상 축산폐수를 그대로 하천에 방류하는 경우, 하천의 BOD 및 COD가 급격하게 증가되어 심각한 부영양화가 발생되고, 이것이 하천 생태계의 파멸은 물론 상수원의 직접적인 오염원이 되어 질소, 인 등의 영향으로 잦은 녹조현상과 악취의 원인이 되기도 한다.

그러나 그동안 제시된 축산 폐수의 처리기술은 대부분 대규모 처리장 위주로 발전되어 왔기 때문에, 경제성과 효율성이 떨어져 소규모의 영세농가에서는 축산폐수를 그대로 하천에 방류하는 경우도 있다.

이러한 폐단을 개선하고자, 최근에는 양돈 폐수를 톱밥에 섞어 퇴비로 만드는 방법 및 장치가 적극 권장되고 있지만, 수분 조절제인 톱밥을 구하기 어렵고 또한 퇴비화장치의 시설비 및 운영비도 많이 들어 경제성이 떨어지는 경향을 나타내고 있다.

뿐만 아니라 톱밥이 발효되어 분해되는데 까지 장시간이 소요되고, 이 퇴비를 야적하기 위해서는 넓은 공간이 요구되는 등 농가에 과중한 부담을 주고 있다.

이처럼 현재까지 알려진 축산폐수의 처리방법이나 처리장치(퇴비화장치)는 시설비 및 운전비가 고액이고, 또한 사용법도 복잡하여 농민이 이용하기에 어려운 점이 있었다.

대한민국 등록실용신안 제0185060호

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 간단한 기계적 구조로 구성되어 유지, 관리 비용을 절감할 수 있도록 하며 원심력에 의해 고액분리 효율을 높여 고상의 비료 등으로 활용도를 높일 수 있는 고액분리기를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 원심력을 이용한 고액분리기(이하 "본 발명의 장치"라함)는 내부공간을 가지고 상기 내부공간과 연통하는 고상포집공간이 형성되며 하측에 처리수배출라인과 원수유입라인이 형성되는 반응조; 및 상기 반응조에 형성되어 유입된 원수에 원심력을 작용시키는 임펠라;를 포함한다.

하나의 예로 상기 고상포집공간의 일면에 연통하는 고상배출라인이 형성되고, 상기 고상배출라인과 연통하며 내부에 스크류가 내재되어 유입된 고상을 케익화 하는 가압관이 형성되고 상기 가압관의 일측에서 상기 반응조의 일측을 연통하는 배액배출라인이 포함된다.

하나의 예로 상기 반응조의 내부공간은 내주연을 따라 상기 고상포집공간의 일단에서 타단을 향하여 직경이 점차 커지도록 구성되며, 상기 고상포집공간은 상기 반응조의 내부공간의 직경 차이에 따라 일단이 타단보다 너비가 긴 포집면이 구성된다.

하나의 예로 상기 고상포집공간의 포집면은 외측으로 볼록한 곡면으로 구성된다.

따라서 본 발명의 장치는 간단한 기계적 구조로 구성되어 유지, 관리 비용을 절감할 수 있으며 원심력을 이용하여 고액분리 효율을 높임으로써 고상의 활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치의 구성을 나타내는 측단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치의 구성을 나타내는 평단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집면의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 포집면의 구조를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치의 구성을 나타내는 측단면도고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치의 구성을 나타내는 평단면도다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집면의 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 포집면의 구조를 나타내는 도면이다.

본 발명의 장치(1)는 그 용도를 한정하지 않으나, 일 예로 전처리 공정이 완료된 고형물을 포함하는 오,폐수를 전달받고, 상기 고형물을 포함하는 오,폐수에 대한 고액분리공정을 수행하기 위한 장치이다.

즉, 축분과 같이 고상과 액상이 혼합된 오,폐수를 물리적 또는 화학적 방법에 의해 1차 정화 처리하고, 정화 처리된 오,폐수를 본 발명의 장치가 전달받아 고액분리 공정을 수행하게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 장치(1)는 내부공간(21)을 가지는 반응조(2)와 임펠라(3)로 형성된다.

상기 반응조(2)는 상기 내부공간(21)과 연통하는 고상포집공간(4)이 형성되며 하측에 처리수배출라인(24)과 원수유입라인(22)이 형성된다.

상기 임펠라(3)는 상기 반응조(2)에 유입된 원수에 원심력을 작용시킨다.

즉 본 발명은 상기 반응조(2)에 유입된 원수에 원심력을 부과하여 원수에서 고상과 액상을 분리하는데 고상은 원심력에 의해 상기 반응조(2)에서 외측으로 유동하면서 상기 고상포집공간(4)에 포집되도록 하고 액상은 외부로 배출토록 하여 고액분리가 이루어지도록 하는 것이다.

상기 반응조(2)는 도 1에서 보는 바와 같이 하단부의 일측에 형성되는 원수유입라인(22)을 통해 내부공간(21)으로 원수가 유입되도록 한다.

이렇게 유입된 원수는 상기 반응조(2)에서 회전연동을 하는 임펠라(3)에 의해 원심력이 부과되어 회전연동을 하면서 원심력 방향으로 유동하게 되는데 이 과정에서 원수에서 고상과 액상이 분리되는 것이다.

이렇게 분리된 고상은 상기 반응조(2) 내주연을 타고 회전하면서 상기 반응조(2) 일단에 형성되는 고상포집공간(4)에 포집이 되는 것이고 액상은 회전연동을 하면서 상기 반응조(2) 하측의 상기 처리수배출라인(24)을 통해 배출되는 것이다.

이때, 상기 처리수배출라인(24)은 상기 원수유입라인(22)보다 상기 반응조(2)의 중심측에 가깝게 형성하는 것이 바람직하다. 이는 상기 반응조(2)에 원수의 고상은 유입되자마자 원심력으로 인해 상기 반응조(2)의 내주연을 향하고, 상대적으로 비중이 적은 액상은 상기 반응조(2)의 중심측으로 고액분리되기 때문이다.

상기 임펠라(3)는 반응조(2) 내부에 구성되는 것으로 도면번호가 도시된 바는 없으나 모터와 연결되어 회전연동을 하도록 하는 것이다.

상기 반응조(2)의 내부공간(21)은 도 2에서 보는 바와 같이 상기 고상포집공간(4)의 일단에서 타단을 향하여 직경이 점차 커지도록 구성되며, 상기 고상포집공간(4)은 상기 반응조(2)의 내부공간(21)의 직경차이에 따라 일단이 타단보다 너비가 긴 포집면(41)이 구성된다.

구체적으로, 상기 포집면(41)은 상기 고상포집공간(4)의 내면 중 상기 임펠라(3)의 회전방향에 마주하는 면으로, 상기 반응조(2)의 내부공간(21)이 상기 포집면(41)으로부터 상기 임펠라(3)의 회전방향을 따라 너비가 점차 커짐으로서 형성되는 것이다.

그리고, 상기 고상포집공간(4)의 일면에는 이하에서 설명하는 가압관(43)과 연통하기 위한 고상배출라인(42)이 형성되며, 상기 고상포집공간(4)에 포집된 고상의 경우도 원심력에 의해 회전 연동하여 상기 고상배출라인(42)으로 토출됨으로써 가압관(43)으로 유입될 수 있다.

이때 상기 고상배출라인(42)은 상기 고상포집공간(4)의 끝단부에 연통하도록 구성되어, 고상포집공간(4)의 내측에서 고상이 잔류하거나 그에 따른 이물질의 침적과 고착 등이 발생하지 않도록 한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 장치(1)의 작동 기작을 간략히 설명하면, 상기 반응조(2) 하단부의 일측에 형성되는 원수유입라인(22)으로 원수가 유입되어 내부공간(21)에 유입된 원수가 수용된다.

상기 원수는 상기 내부공간(21)에서 모터에 의해 회전연동하는 임펠라(3)에 의해 원심력이 작용되어 회전연동을 하면서 원심력 방향으로 유동하게 된다.

이 과정에서 상대적으로 비중이 높은 고상이 상기 반응조(2) 내주연을 향해 외측으로 이동하게 되고 액상은 내측으로 밀려, 고상과 액상이 분리되는 것이다.

이렇게 분리된 고상은 상기 반응조(2)의 내주연을 따라 회전하다 상기 고상포집공간(4)에 형성되는 포집면(41)에 부딧히게 되고, 고상포집공간(4)측으로 이동될 수 있게 유도하는 것이다.

이때, 상기 원수에서 분리된 액상은 앞서 언급한 바와 같이 내측으로 밀려 상기 반응조(2) 하단부에 위치한 처리수배출라인(24)으로 유도되고, 처리수배출라인(24)를 따라 반응조(2)의 외부로 토출된다.

상기 고상포집공간(4)에 쌓인 고상은 상기 포집면의 최외측에서 연통하는 고상 배출라인을 따라 반응조(2)의 외부로 배출되는 것이다.

한편, 상기 포집면(41)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 반응조(2)의 원주에 수직한 방향에서 임펠러(3)의 회전방향으로 둔각을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 포집면(41)이 상기 반응조(2)의 원주에 예각이 되도록 형성될 경우, 외측으로 갈수록 상기 임펠러(3)의 회전방향에 역행하게 형성된다.

이와 같은 형상은 회전운동하는 고상이 포집면(41)에 걸려 고상포집공간(4)으로 유입될 수는 있으나, 고상이 상기 임펠러(3)의 회전 반대 방향으로 향하게 되는 바 원활한 포집과 고상배출라인(42)을 통한 배출이 곤란해질 수 있다.

따라서, 상기 포집면(41)을 상기 반응조(2)의 원주에 둔각이 되도록 형성하는 것이 상대적으로 고상 포집에 보다 효율적으로 작용할 수 있게 된다.

이에 더하여 상기 포집면(41)은 외측으로 볼록한 곡면으로 구성될 수 있다.

도 3과 도 4를 비교하여 참조하면, 도 3에서의 고상은 상기 포집면(41)에 부딧힌 후 고상의 이동 방향이 급격하게 변하는 반면, 도 4에서의 고상은 상기 포집면(41)이 완만한 곡면을 형성하여 고상이 포집면(41)에 부딧힌 후 이동방향이 유연하게 바뀌게 될 뿐만 아니라, 힘의 방향이 상대적으로 외측으로 향하게 되어 더 원활하게 고상배출라인(42) 방향으로 이동될 수 있다.

이렇게 구성됨으로써 상기 임펠러(3)에 의한 원심력으로 고상이 상기 고상포집공간(4)으로 유입되고, 그 힘으로 상기 고상배출라인(42)으로 원활하게 토출이 되도록 하는 것이다.

본 실시 예의 경우도 마찬가지로 상기 고상배출라인(42)은 상기 고상포집공간(4)의 끝단부에 연통하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 고상배출라인(42) 하단에는 도 1에서 보는 바와 같이 상기 고상배출라인(42)과 연통하며 내부에 스크류(45)가 내재되어 유입된 고상을 케익화 하는 가압관(43)이 형성된다.

상기 스크류(45)의 경우도 도면번호가 도시된 바는 없으나 모터와 연결되어 회전연동이 가능하도록 하는 것이다.

상기 가압관(43)에서 스크류(45)의 회전연동에 의해 고상은 일방향으로 유동하면서 가압되어 케익화가 되고 케익화 된 고상은 케익배출라인(44)을 통해 외부로 배출되는 것이다.

또한 가압관(43)에서 고상을 케익화 하는 과정에서 발생되는 배액의 경우 상기 가압관(43)의 일측에서 상향으로 상기 반응조(2)의 일측과 연통하는 배액배출라인(23)을 통해 상기 반응조(2)로 순환되도록 하여 상기에서 언급한 고액분리공정이 다시 이루어지도록 하는 것이다.

이렇게 액상의 제거율이 높은 고상이 케익화 되어 배출되도록 함으로써 비료 등 그 활용도를 높일 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 배액배출라인(23)은 상기에서 언급한 원수유입라인(22)과 같은 이유로 상기 처리수배출라인(24)의 위치보다 상기 반응조(2)의 중심으로부터 멀리 위치하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 본 발명의 장치 2: 반응조
3 : 임펠러 4 : 고상포집공간
21 : 내부공간 22 : 원수유입라인
23 : 배액배출라인 24 : 처리수배출라인
41 : 포집면 42 : 고상배출라인
43 : 가압관 44 : 케익배출라인
45 : 스크류

Claims (4)

1. 내부공간을 가지고 상기 내부공간과 연통하는 고상포집공간이 형성되며 하측에 처리수배출라인과 원수유입라인이 형성되는 반응조; 및
   상기 반응조에 형성되어 유입된 원수에 원심력을 작용시키는 임펠라;를 포함하고,
   상기 반응조의 내부공간은 내주연을 따라 상기 고상포집공간의 일단에서 타단을 향하여 직경이 점차 커지도록 구성되며, 상기 고상포집공간은 상기 반응조의 내부공간의 직경 차이에 따라 일단이 타단보다 너비가 긴 포집면이 구성되는 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 고액분리기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고상포집공간의 일면에 연통하는 고상배출라인이 형성되고, 상기 고상배출라인과 연통하며 내부에 스크류가 내재되어 유입된 고상을 케익화 하는 가압관이 형성되고 상기 가압관의 일측에서 상기 반응조의 일측을 연통하는 배액배출라인이 포함되는 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 고액분리기.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 고상포집공간의 포집면은 외측으로 볼록한 곡면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 고액분리기.

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