KR102576502B1 - 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 통합 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템 - Google Patents

일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 통합 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 처리를 요하는 하·폐수량과 하·폐수의 오염도에 따라 생물학적 처리에 요구되는 급기량을 능동적으로 제어하여 하·폐수의 생물학적 처리에 따른 전력 사용량을 절감하면서, 하·폐수의 생물학적 처리에 요구되는 공기를 급기 용해하여 생물학적 처리를 구현하는 능동형 제어구조를 갖는 통합 하·폐수 처리용 고효율 산기처리시스템에 관한 것이다.

Description

일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 통합 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템{High-efficiency air diffusing system for integrated sewage and wastewater treatment plant having single control type aeration structure}
본 발명은 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 통합 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 처리를 요하는 하·폐수량과 하·폐수의 오염도에 따라 생물학적 처리에 요구되는 급기량을 능동적으로 제어하여 하·폐수의 생물학적 처리에 따른 전력 사용량을 절감하면서, 하·폐수의 생물학적 처리에 요구되는 공기를 급기 용해하여 생물학적 처리를 구현하는 능동형 제어구조를 갖는 통합 하·폐수 처리용 고효율 산기처리시스템에 관한 것이다.
국내 공공 하·폐수 처리시설은 2020년 기준으로 전국에 약 4,400여개소가 존재하며, 하수도 보급률 94.5%로 안전하고 쾌적한 생활환경 조성에 이바지하고 있다.
그리고, 상기 하·폐수 처리 중에 생물학적 처리공정은 90% 이상을 넘게 차지할 정도로 하·폐수처리의 핵심공정으로 자리잡고 있으나, 생물학적 처리공정은 24시간 운영되는 그 특성에 따라 처리시설 운영에 고정비용 중 전력비가 큰 비용을 차지하고 있고, 앞으로 전기요금 상승이 예상되는 만큼 전력소모량 절감 필요성이 대두되고 있다.
상기 하·폐수처리장에서 사용되는 전력사용량 중 생물 반응조의 폭기용 송풍기가 약 40%를 넘게 차지하는데, 이는 생물학적 처리공정의 핵심 기자재인 기존 산기장치가 가진 한계점에 기인하는 문제점이 있다.
즉, 기존 산기장치는 송풍기를 주동력원으로 사용하며 산소전달이 자연용해 방식으로 이루어지기 때문에 약 8~15% 정도의 낮은 산소전달효율을 가지고 있는 관계로, 하·폐수의 적절한 처리를 위해서는 자연적으로 많은 양의 산기관이 필요하므로 산기관이 설치되는 폭기조가 전체 처리설비 면적의 30% 정도를 차지할 정도이다.
그리고, 설치되는 산기관이 많아질수록 요구되는 송풍기의 스펙 또한 높아지게 되어 전력소모량의 증가가 불가피하다.
뿐만 아니라, 기존 산기관이 가진 미세기포공은 폐수 속에서 부유물 등에 의해 점차 막히게 되는데, 이로 인한 산소전달효율 저하로 인한 전체 공정 처리효율 감소는 물론이고, 배관 내 압력 증가로 인해 송풍기에 가해지는 부하 및 전력소모량이 증가하게 되며, 송풍기의 소손이 일어나기도 한다.
이와 같이 산기관 막힘이 지속되면 높아진 내압을 감당하지 못하고 산기관이 파열되어 교체 등 주기적인 유지 보수가 요구되고, 상기 산기관의 교체작업은 폭기조 하부에 위치한 기존 산기관 특성으로 인해, 처리 설비의 공정을 정지한 후, 폭기조 내 폐수를 모두 비우고 깊이 5~10m 구조의 폭기조에 작업자가 직접 투입되어 산기관을 하나하나 교체하게 되기 때문에 전력비 외에도 추가적인 유지비용이 소모되게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점에 의해, 생물학적 처리공정의 전력소모량 절감에 대한 필요성이 부각되고 있지만, 송풍기를 주 동력원으로 하는 기존 시스템의 한계점으로 인해 IOT 등의 기술을 접목하더라도 그 개선이 어려운 실정이다.
한편, 기존 하·폐수 처리시스템은 24시간 운영되는 하·폐수처리시설의 특성상 원수 농도, 유입량의 변화 등으로 인해 발생하는 처리효율 저하문제를 최소한으로 하기 위해 운전자의 24시간 상주 근무가 강제되지만, 원수 성상과 온도, DO 조건 등 많은 요인에 따라 변화하는 공정 특성상 현장 실무자의 경험에 의해 의사결정이 이루어지기 쉽다.
이로 인해 휴먼에러가 발생할 수 밖에 없는 문제점을 가지며, 현장 데이터의 취합 및 분석이 실시간으로 이루어지기 어려워 문제의 조기발견 및 해결이 힘든 한계점을 지니고 있다.
KR 10-1884448 B1 KR 10-2132068 B1
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 각 폭기조에 유입되는 하·폐수의 부하량에 따라 외부공기의 공급량을 능동적으로 일괄 제어하여, 처리를 요하는 하·폐수의 부하량에 적합한 량의 외부공기를 공급하여 하·폐수의 효율적인 생물학적으로 처리하는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템은,
급수단이 형성된 급수구간의 하부에 급수구간 보다 상대적으로 직경이 좁은 감압 축관구간으로 이루어진 분출단이 형성된 워터젯형 산기관부와, 상기 각 산기관부 내에 관통하여 배치되어 배기단은 감압 축관구간 내에 위치하고 상부에는 급기단이 형성된 외기 유입관부를 포함하여 구성되어, 하·폐수 처리장에 마련된 각 폭기조에 직립되게 배치되는 산기관 유닛과;
상기 각 폭기조에 배치된 산기관 유닛의 급수단에 분배 급수관을 통해 순환펌프와 병렬구조로 연결되어, 순환펌프를 통해 폭기조들에 저수된 하·폐수를 분배 급수관을 통해 각 산기관 유닛의 급수단으로 분배하여 일괄 급수하는 순환 펌프유닛과;
상기 각 폭기조에 배치된 산기관 유닛의 외기 유입관부의 급기단에 분배 급기관을 통해 병렬구조로 연결되어, 분배 급기관을 따라 급기되는 외부공기를 외기 유입관부를 통해 산기관 유닛에 일괄 공급하여, 상기 산기관 유닛에 의해 폭기조의 하층부로 하향 분출되는 하·폐수에 외부공기가 혼입되도록 하는 외기 공급유닛; 및 상기 순환 펌프유닛과, 외기 공급유닛의 구동을 통합 제어하는 통합 제어유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 각 폭기조에 배치된 산기관 유닛의 외기 유입관부의 급기단들과 병렬구조로 이음된 병렬 분배관에는 자연 흡기관로와 강제 급기관로가 형성되고,
상기 외기 공급유닛은, 자연 흡기관로에 배치되어 분배 급기관을 따라 각 산기관 유닛의 외기 유입관부에 급기되는 자연 급기 총량을 조절하는 자연 급기 총량 조절부와; 상기 강제 급기관로에 배치되어 상기 분배 급기관을 따라 각 산기관 유닛의 외기 유입관부에 급기되는 강제 급기 총량을 조절하는 강제 급기 총량 조절부를 포함하여 구성된다.
보다 바람직하게는, 상기 통합 제어유닛에는 각 폭기조에 유입되는 하·폐수의 오염도를 계측하는 부하량 계측센서가 마련되어, 상기 부하량 계측센서를 통해 계측되는 부하량에 따라 자연 급기 총량 조절부와 강제 급기 총량 조절부를 제어하여 각 산기관 유닛의 외기 유입관부와 연결된 분배 급기관에 공급되는 외부공기의 총 공급량을 일괄 제어함으로써, 각 산기관 유닛을 통해 각 폭기조들에 급기되는 외부공기의 공급 총량을 통합 제어하도록 구성된다.
그리고, 상기 자연 급기 총량 조절부는 상기 자연 흡기관로에 배치되어 통합 제어유닛의 제어에 따라 자연 흡기관로의 개폐량을 조절하여, 상기 각 산기관 유닛의 감압 축관구간 내에 형성되는 압력과 대기 사이의 압력편차에 의해 자연 흡기되는 외부공기의 자연 급기 총량을 일괄 조절하는 자연 급기 조절밸브를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 강제 급기 총량 조절부는 상기 강제 급기관로에 배치되어, 강제 급기포트에 급기포트를 연통되게 배치하여 구동을 통해 흡기포트를 통해 강제 흡기되는 외부공기를 급기포트를 통해 분배 급기관의 강제 급기관로로 강제 급기하는 블로워와; 상기 블로워의 급기포트의 개폐량을 조절하여 블로워를 통해 분배 급기관으로 급기되는 외부공기의 강제 급기량을 조절하는 강제 급기 조절밸브를 포함하여 구성된다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는, 일괄제어를 통해 하·폐수 처리장에 마련된 각 폭기조에 외부공기를 일괄적으로 제어 공급하여서, 종래 작업자가 수작업을 통해 각각의 폭기조에 공급되는 외부공기의 공급량을 개별 설정함에 따른 작업상의 번거로움과, 불필요한 인력과 시간의 소모, 그리고 안전상의 문제점을 해소한다.
특히, 상기 각 폭기조에 유입 및 저수되는 하·폐수의 오염도에 따라 산기관 유닛을 통해 급기되는 외부공기의 공급량을 일괄 제어하여서, 상기 폭기조에 저수된 하·폐수는 생물학적 처리에 적합한 량의 외부공기가 주입 및 용해되어 하·폐수의 안정적인 생물학적 처리가 가능하고, 특히 외기 공급유닛의 불필요한 구동에 의한 전류 소비량이 크게 절감되는 특이성을 갖는다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템을 통한 일괄 제어형 산기 처리과정을 순차적으로 보여주는 흐름도이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템에 있어, 부하량에 따른 일괄 자연 급기상태와 일괄 강제 급기상태를 보여주는 것이고,
도 4는 상기 도 3에서 'A'부분의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템의 전체 구성을 보여주는 것이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템을 통한 일괄 제어형 산기 처리과정을 순차적으로 보여주는 흐름도이고, 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템에 있어, 부하량에 따른 일괄 자연 급기상태와 일괄 강제 급기상태를 보여주는 것이고, 도 4 내지 도 5는 상기 도 3에서 'A'부분의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이다.
본 발명에 따른 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템(1)은, 생물학적 처리를 요하는 하·폐수가 저수된 하·폐수 처리장의 각 폭기조(100) 내에, 상기 하·폐수의 생물학적 처리에 적량의 외부공기를 순환 공급되는 하·폐수를 통해 혼입 공급하여 각 폭기조(100)에 저수된 하·폐수의 신속하고 지속적인 생물학적 처리를 도모한다.
일반적으로 하·폐수 처리장에는 처리용량에 따라 수개 내지 수십개의 폭기조(100)들이 형성되며, 상기 폭기조(100)들에는 5m 내지 10m의 깊이를 갖는 직립형의 저수공간(110)이 형성되어 침전조에서 침전 처리된 하·폐수를 유입 및 저수하고, 상기 저수된 하·폐수에 산기 처리시스템을 통해 적량의 산소를 공급하여 미생물을 통해 생물학적 처리한다.
상기 고효율 산기 처리시스템(1)은, 도 1과 도 3에서 보는 바와 같이 하·폐수 처리장에 마련된 각 폭기조(100)에 직립되게 배치되는 산기관 유닛(10)과; 상기 각 폭기조(100)에 배치된 산기관 유닛(10)의 급수단(11a)에 분배 급수관(21)을 통해 순환펌프(22)와 병렬구조로 연결되어, 순환펌프(22)를 통해 폭기조(100)들에 저수된 하·폐수를 분배 급수관(21)을 통해 각 산기관 유닛(10)의 급수단(11a)으로 분배하여 일괄 급수하는 순환 펌프유닛(20)와; 상기 각 폭기조(100)에 배치된 산기관 유닛(10)의 외기 유입관부(12)의 급기단(12a)에 분배 급기관(31)을 통해 병렬구조로 연결되어, 분배 급기관(31)을 따라 급기되는 외부공기를 외기 유입관부(12)를 통해 산기관 유닛(10)에 일괄 공급하여, 상기 산기관 유닛(10)에 의해 폭기조(100)의 하층부로 하향 분출되는 하·폐수에 외부공기가 혼입되도록 하는 외기 공급유닛(30); 및 상기 순환 펌프유닛(20)과, 외기 공급유닛(30)의 구동을 통합 제어하는 통합 제어유닛(40)을 포함한다.
상기 하·폐수 처리장에 마련된 각 폭기조(100)에 직립하여 배치되는 산기관 유닛(10)은, 급수단(11a)이 형성된 급수구간(11b)의 하부에 급수구간(11b) 보다 상대적으로 직경이 좁은 감압 축관구간(11d)으로 이루어진 분출단(11c)이 형성된 워터젯형 산기관부(11)와; 상기 각 산기관부(11) 내에 관통하여 배치되어 배기단(12b)은 감압 축관구간(11d) 내에 위치하고 상부에는 급기단(12a)이 형성된 외기 유입관부(12)를 포함한다.
이때, 상기 순환 펌프유닛(20)은 분배 급수관(21)을 통해 각 산기관 유닛(10)들의 산기관부(11)의 급수단(11a)과 병렬구조로 연통하고, 상기 산기관 유닛(10)의 외기 유입관부(12)는 분배 분기관(32)을 통해 외기 공급유닛(30)과 병렬구조로 연통된다.
따라서, 상기 산기관 유닛(10)의 산기관부(11)에는 순환 펌프유닛(20)를 통해 강제 급수되는 하·폐수가 급수되어 감압 축관구간(11d)으로 이루어진 분출단(11c)을 통해 하향 분출되고, 이와 동시에 상기 산기관부(11) 내에 관통하여 배치된 외기 유입관부(12)는 외기 공급유닛(30)을 따라 급기되는 외부공기가 분배 급기관(31)을 통해 급기되어서 감압 축관구간(11d)으로 이루어진 분출단(11c)을 통해 최종 배기된다.
이러한 과정에, 상기 순환 펌프유닛(20)을 통해 워터젯형 산기관부(11)의 급수구간(11b)에 강제 공급된 하·폐수는 축관노즐(11e)에 의해 관로가 작아지는 감압 축관구간(11d)을 통과하면서 유속을 증대하여 폭기조(100)의 하부층으로 분출되고, 상기 축관에 의한 유속의 증대에 의해 외기 유입관부(12)의 배기단(12b)이 배치된 감압 축관구간(11d)은 대기 보다 상대적으로 압력이 낮은 감압상태를 형성한다.
그리고, 상기 감압 축관구간(11d)에 배기단(12b)을 배치한 외기 유입관부(12)는, 대기와 감압상태가 형성된 감압 축관구간(11d) 사이의 압력편차에 의해 외부공기를 감압 축관구간(11d)으로 유입하고, 상기 감압 축관구간(11d)으로 유입되는 외부공기와 감압 축관구간(11d)을 따라 하향 분출되는 하·폐수는 혼입하여 폭기조(100)의 바닥을 향하여 고압 토출된다.
그리하여, 상기 각 폭기조(100)에 배치된 산기관 유닛(11)은 순환펌프유닛(20)를 통해 순환 급수되는 하·폐수를 외기 유입관부(12)을 통해 유입되는 외부공기와 혼입하여 폭기조(100)의 바닥으로 하향 토출하고, 상기 하향 토출되는 하·폐수는 폭기조(100)에 저수된 하·폐수와 혼입하여서 폭기조(100) 내에 저수된 하·폐수의 용존 산소량을 증대한다.
본 실시예에 따른 고효율 산기 처리시스템(1)은 일괄제어를 통해 하·폐수 처리장에 마련된 각 폭기조(100)에 외부공기를 일괄적으로 제어 공급하여서, 종래 작업자가 수작업을 통해 각각의 폭기조(100)에 공급되는 외부공기의 공급량을 개별 설정함에 따른 작업상의 번거로움과, 불필요한 인력과 시간의 소모, 그리고 안전상의 문제점을 해소한다.
특히, 상기 각 폭기조(100)에 유입 및 저수되는 하·폐수의 오염도에 따라 산기관 유닛(10)을 통해 급기되는 외부공기의 공급량을 일괄 제어하여서, 상기 폭기조(100)에 저수된 하·폐수는 생물학적 처리에 적합한 량의 외부공기가 주입 및 용해되어 하·폐수의 안정적인 생물학적 처리가 가능하고, 특히 외기 공급유닛(30)의 불필요한 구동에 의한 전류 소비량이 크게 절감되는 특이성을 갖는다.
이를 위해, 본 실시예에서는 상기 각 폭기조(100)에 배치된 산기관 유닛(10)의 외기 유입관부(12)의 급기단(12a)들과 병렬구조로 이음된 분배 급기관(31)에 자연 흡기관로(31a)와 강제 급기관로(31b)를 형성한다.
그리고, 상기 자연 흡기관로(31a)에는 분배 급기관(31)을 따라 각 산기관 유닛(10)의 외기 유입관부(12)에 급기되는 자연 급기 총량을 조절하는 자연 급기 총량 조절부(32)를 배치하고, 상기 강제 급기관로(31b)에는 분배 급기관(31)을 따라 각 산기관 유닛(10)의 외기 유입관부(12)에 급기되는 강제 급기 총량을 조절하는 강제 급기 총량 조절부(33)를 각각 배치한다.
그리고, 상기 통합 제어유닛(40)은 상기 자연 급기 총량 조절부(32)와 강제 급기 총량 조절부(33)를 제어하여 각 산기관 유닛(10)의 외기 유입관부(12)와 연결된 분배 급기관(31)에 공급되는 외부공기의 총 공급량을 일괄 제어함으로써, 각 산기관 유닛(10)을 통해 각 폭기조(100)들에 급기되는 외부공기의 공급 총량을 통합 제어한다.
상기 자연 급기 총량 조절부(32)는 상기 자연 흡기관로(31a)에 배치되어 통합 제어유닛(40)의 제어에 따라 자연 흡기관로(31a)의 개폐량을 조절하여, 상기 각 산기관 유닛(10)의 감압 축관구간(11d) 내에 형성되는 압력과 대기 사이의 압력편차에 의해 자연 흡기되는 외부공기의 자연 급기 총량을 일괄 조절하는 자연 급기 조절밸브(32a)를 포함한다.
그리고, 상기 강제 급기 총량 조절부(33)는 상기 강제 급기관로(31b)에 배치되어, 강제 급기관로(31b)에 급기포트를 연통되게 배치하여 구동을 통해 블로워(33a)를 통해 강제 흡기되는 외부공기를 급기포트(33b)를 통해 분배 급기관(31)의 강제 급기관로(31b)로 강제 급기하는 블로워(33a)와; 상기 블로워(33a)의 급기포트(33a-b)의 개폐량을 조절하여 블로워(33a)를 통해 분배 급기관(31)으로 급기되는 외부공기의 강제 급기량을 조절하는 강제 급기 조절밸브(33b)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 자연 흡기관로(31a)에는 자연 급기 총량 조절부(32)의 조절에 의해 분배 급기관(31)을 따라 각 산기관 유닛(10)에 급기되는 외부공기의 공급 총량을 계측하는 제1 유량계(41)가 배치되고, 상기 강제 급기관로(31b)에는 강제 급기 총량 조절부(33)의 조절에 의해 분배 급기관(31)을 따라 각 산기관 유닛(10)에 급기되는 외부공기의 공급 총량을 계측하는 제2 유량계(42)가 배치되어, 상기 통합 제어유닛(40)은 상기 제1 및 제2 유량계(41, 42)들을 통해 분배 급기관(31)을 따라 산기관 유닛(10)들에 공급되는 외부공기의 공급 총량을 인식한다.
그리고, 상기 통합 제어유닛(40)에는 각 폭기조(100)에 유입되는 하·폐수의 오염도를 계측하는 부하량 계측센서(43)가 마련되어, 상기 통합 제어유닛(40)은 부하량 계측센서(43)를 통해 계측되는 부하량에 따라 자연 급기 총량 조절부(32)와 강제 급기 총량 조절부(33)를 제어하여 각 폭기조(100)에 급기되는 외부공기의 공급 총량을 실시간으로 제어한다.
상기 부하량 계측센서(43)는, 상기 폭기조(100)에 유입되는 하·폐수량을 검출하는 유량센서와, 하·폐수의 용존 산소량을 검출하는 DO 검출센서, 하·폐수의 MLSS(평균 부유물 농도)를 검출하는 MLSS 센서, 하·폐수의 산도를 검출하는 PH 센서 중 적어도 어느 하나 이상의 센서를 포함한다.
따라서, 상기 통합 제어유닛(40)은 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 부하량 계측센서(43)를 통해 계측되는 폭기조(100) 내에 저수된 하·폐수의 오염도 즉 부하량에 따라, 순환 펌프유닛(20)을 통한 하·폐수의 순환량을 조절하고, 또 외기 공급유닛(30)을 구성하는 자연 급기 총량 조절부(32)와, 강제 급기 총량 조절부(33)를 능동적으로 조절하여 각 폭기조(100)에 저수된 하·폐수의 생물학적 처리에 적합한 외기공기가 급기한다.
예컨대, 상기 부하량 계측센서(43)를 통해 계측된 폐하수의 부하량이 저농도로 검출되면, 도 3a와 같이 강제 급기 총량 조절부(33)의 블로워(33a)의 구동을 중지하고 강제 급기 조절밸브(33b)를 통해 강제 급기관로(31b)를 폐쇄하는 한편, 자연 흡기관로(31a)에 배치된 자연 급기 조절밸브(32a)의 개방량을 조절하여서, 감압 축관구간(11d)과 대기 사이의 압력 편차에 의해 각 폭기조(100)에 저수된 하·폐수의 생물학적 처리에 요하는 총량의 외부공기가 분배 급기관(31)을 통해 각 폭기조(100)로 공급되도록 한다.
그리고, 상기 부하량 계측센서(43)를 통해 계측된 폐하수의 부하량이 고농도로 검출되면, 강제 급기 총량 조절부(33)의 블로워(33a)를 정속으로 구동하고 강제 급기 조절밸브(33b)의 개방량을 조절하여서, 정속으로 구동하는 블로워(33a)를 통해 급기되는 외부공기 중 각 폭기조(100)에 저수된 하·폐수의 생물학적 처리에 요하는 총량의 외부공기가 분배 급기관(31)을 통해 각 폭기조로 공급되도록 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 고효율 산기 처리시스템(1)은 일괄제어를 통해 하·폐수 처리장에 마련된 각 폭기조(100)에 외부공기를 일괄적으로 제어 공급하여서, 종래 작업자가 수작업을 통해 각각의 폭기조(100)에 공급되는 외부공기의 공급량을 개별 설정함에 따른 작업상의 번거로움과, 불필요한 인력과 시간의 소모, 그리고 안전상의 문제점을 해소한다.
특히, 상기 각 폭기조(100)에 유입 및 저수되는 하·폐수의 오염도에 따라 산기관 유닛(10)을 통해 급기되는 외부공기의 공급량을 일괄 제어하여서, 상기 폭기조(100)에 저수된 하·폐수는 생물학적 처리에 적합한 량의 외부공기가 주입 및 용해되어 하·폐수의 안정적인 생물학적 처리가 가능하고, 특히 외기 공급유닛(30)의 불필요한 구동에 의한 전류 소비량이 크게 절감되는 특이성을 갖는다.
이와 더불어, 본 발명에서는 상기 급수구간(11b)과 축관 감압구간(11d)이 형성된 산기관부(11) 내에 외기 유입관부(12)를 관통하여 배치한 산기관 유닛(10)을 구현함에 있어, 상기 외기 유입관부(12) 자체에 하향 이동하는 배기 유도류를 형성하여 보다 많은 량의 외부공기가 외기 유입관부(12) 내로 유입하여서, 산기관 유닛(10)을 통한 외부공기의 유입에 따른 효율성이 극대화되도록 한다.
이를 위해, 본 실시예에서는 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 상기 산기관부(11) 내에 배치된 외기 유입관부(12)에 하나 이상의 급수 유도공(13)을 관통되게 형성하여, 상기 산기관부(11)의 급수구간(11b)과 축관 감압구간(11d)을 따라 하향 이동하는 하·폐수 중 일부의 하·폐수는 급수 유도공(13)을 통해 외기 유입관부(12)의 내경으로 유입되어 내경면을 따라 빠른 속도로 하향 이동하면서 하향 이동하는 배기 유도류를 생성하도록 한다.
이러한 배기 유도류에 의해, 상기 외기 유입관부(12) 내에 감압상태가 형성되어 외기 유입관부(12)와 대기 사이의 압력편차에 의해 보다 많은 량의 외부공기가 외기 유입관부(12)에 유입하여 하향 분출되도록 한다.
바람직하게는, 상기 외기 유입관부(12) 외벽에는 빗면구조로 절개된 급수 유도공(13)들을 빗면구조로 형성하고, 상기 외기 유입관부(12)의 내벽에는 급수 유도공(13)을 통해 빗면구조로 유입되는 하·폐수를 내벽으로 유도하는 확산 유도 부시(14)를 동심구조로 배치한다.
보다 바람직하게는, 상기 외기 유입관부(12)에 형성된 급수 유도공(13)의 입구에는 산기관부(11)를 따라 하향 이동하는 하·폐수를 국부적으로 차폐하여 급수 유도공(13)으로 유도하는 급수 유도림(15)이 환형 돌출되게 형성된다.
따라서, 상기 산기관부(11)를 따라 하향 이동하는 하·폐수는 급수 유도공(13)을 따라 빗면구조로 외기 유입관부(12) 내경으로 유입되고, 확산 유도부시(14)에 의해 외기 유입관부(12)의 내경면을 따라 빠르게 하향 이동하여 배기단(12b)을 통해 분출되면서 외기 유입관부(12)의 배기단(12b)에 빠르게 하향 이동하는 배기 유도류를 형성한다.
그리하여, 상기 외기 유입관부(12)를 통해 유입되는 외부공기를 보다 빠르게 배기단(12b)을 통해 배기되는 배기 유도류에 의해, 보다 많은 량의 외부공기가 급기 분배관(31), 및 외기 유입관부(12)를 통해 유입되므로, 자연 급기를 통해 하·폐수의 생물학적 처리에 요구되는 외부공기를 보다 신속하게 안정되게 각 폭기조(100)에 공급할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1. 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템
10. 산기관 유닛 11. 산기관부
11a. 급수단 11b. 급수구간
11c. 분출단 11d. 감압 축관구간
11e. 축관노즐
12. 외기 유입관부 12a. 급기단
12b. 배기단 13. 급수 유도공
14. 확산 유도 부시 15. 급수 유도림
20. 순환 펌프유닛 21. 분배 급수관
22. 순환펌프
30. 외기 공급유닛 31. 분배 급기관
31a. 자연 흡기관로 31b. 강제 급기관로
32. 자연 급기 총량 조절부 32a. 자연 급기 조절밸브
33. 강제 급기 총량 조절부 33a. 블로워
33b. 강제 급기 조절밸브
40. 통합 제어유닛 41. 제 1 유량계
42. 제 2 유량계 43. 부하량 계측센서
100. 폭기조 110. 저수공간

Claims (5)

  1. 급수단이 형성된 급수구간의 하부에 급수구간 보다 상대적으로 직경이 좁은 감압 축관구간으로 이루어진 분출단이 형성된 워터젯형 산기관부와, 상기 각 산기관부 내에 관통하여 배치되어 배기단은 감압 축관구간 내에 위치하고 상부에는 급기단이 형성된 외기 유입관부를 포함하여 구성되어, 하·폐수 처리장에 마련된 각 폭기조에 직립되게 배치되는 산기관 유닛과;
    상기 각 폭기조에 배치된 산기관 유닛의 급수단에 분배 급수관을 통해 순환펌프와 병렬구조로 연결되어, 순환펌프를 통해 폭기조들에 저수된 하·폐수를 분배 급수관을 통해 각 산기관 유닛의 급수단으로 분배하여 일괄 급수하는 순환 펌프유닛과;
    상기 각 폭기조에 배치된 산기관 유닛의 외기 유입관부의 급기단에 분배 급기관을 통해 병렬구조로 연결되어, 분배 급기관을 따라 급기되는 외부공기를 외기 유입관부를 통해 산기관 유닛에 일괄 공급하여, 상기 산기관 유닛에 의해 폭기조의 하층부로 하향 분출되는 하·폐수에 외부공기가 혼입되도록 하는 외기 공급유닛; 및
    상기 순환 펌프유닛과, 외기 공급유닛의 구동을 통합 제어하는 통합 제어유닛을 포함하고,
    상기 산기관부 내에 배치된 외기 유입관부의 외벽에 빗면구조로 절개된 하나 이상의 급수 유도공을 형성하고, 상기 외기 유입관부의 내벽에 급수 유도공을 통해 빗면구조로 유입되는 하·폐수를 내벽으로 유도하는 확산 유도부시를 동심구조로 배치하고,
    상기 외기 유입관부에 형성된 급수 유도공의 입구에는 상기 산기관부를 따라 하향 이동하는 하·폐수를 국부적으로 차폐하여 상기 급수 유도공으로 유도하는 급수 유도림을 환형 돌출되게 형성하여,
    상기 산기관부를 따라 하향 이동하는 하·폐수 중 일부는 상기 급수 유도공을 따라 빗면구조로 상기 외기 유입관부의 내경으로 유입되고, 상기 확산 유도부시에 의해 상기 외기 유입관부의 내경면을 따라 빠르게 하향 이동하여 배기단을 통해 분출되면서 상기 외기 유입관부의 배기단에 빠르게 하향 이동하는 배기 유도류를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 각 폭기조에 배치된 산기관 유닛의 외기 유입관부의 급기단들과 병렬구조로 이음된 병렬 분배관에는 자연 흡기관로와 강제 급기관로가 형성되고,
    상기 외기 공급유닛은, 자연 흡기관로에 배치되어 분배 급기관을 따라 각 산기관 유닛의 외기 유입관부에 급기되는 자연 급기 총량을 조절하는 자연 급기 총량 조절부와; 상기 강제 급기관로에 배치되어 상기 분배 급기관을 따라 각 산기관 유닛의 외기 유입관부에 급기되는 강제 급기 총량을 조절하는 강제 급기 총량 조절부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 통합 제어유닛에는 각 폭기조에 유입되는 하·폐수의 오염도를 계측하는 부하량 계측센서가 마련되어, 상기 부하량 계측센서를 통해 계측되는 부하량에 따라 자연 급기 총량 조절부와 강제 급기 총량 조절부를 제어하여 각 산기관 유닛의 외기 유입관부와 연결된 분배 급기관에 공급되는 외부공기의 총 공급량을 일괄 제어함으로써, 각 산기관 유닛을 통해 각 폭기조들에 급기되는 외부공기의 공급 총량을 통합 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 자연 급기 총량 조절부는 상기 자연 흡기관로에 배치되어 통합 제어유닛의 제어에 따라 자연 흡기관로의 개폐량을 조절하여, 상기 각 산기관 유닛의 감압 축관구간 내에 형성되는 압력과 대기 사이의 압력편차에 의해 자연 흡기되는 외부공기의 자연 급기 총량을 일괄 조절하는 자연 급기 조절밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 강제 급기 총량 조절부는 상기 강제 급기관로에 배치되어, 강제 급기포트에 급기포트를 연통되게 배치하여 구동을 통해 흡기포트를 통해 강제 흡기되는 외부공기를 급기포트를 통해 분배 급기관의 강제 급기관로로 강제 급기하는 블로워와; 상기 블로워의 급기포트의 개폐량을 조절하여 블로워를 통해 분배 급기관으로 급기되는 외부공기의 강제 급기량을 조절하는 강제 급기 조절밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일괄 제어형 산기 처리구조를 갖는 하·폐수처리장용 고효율 산기 처리시스템.
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