KR20000008181A - 산기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 구멍이 형성된 통기관에 장착되어 반응조에 일정유량의 기체를 공급하는 산기장치에 있어서,

그 중심에 형성된 관통공이 상기 구멍에 연통되도록 설치되는 본체;

상기 관통공과 연통되는 캡홀이 형성되며, 상기 본체의 일측에 결합설치되는 캡; 및 상기 관통공을 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 상기 본체와 캡사이에 설치되는 관통공 개폐수단;이 구비된 것을 특징으로 하는 산기장치를 제공한다. 본 발명의 산기장치를 호기성 여상법과 같은 폐수처리공정에 사용하게 되면, 균일한 압력 및 유량의 공기를 반응조의 여재내부로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 산기장치의 설치 및 교체작업이 간편하기 때문에 반응조의 안전성 및 효율성을 극대화할 수 있다.

Description

산기장치

본 발명은 산기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기의 공급을 필요로 하는 반응조의 통기관에 장착되어 반응기내로 일정 유량의 공기를 확산시키는 산기장치에 관한 것이다.

산기장치는 일정 유량의 공기 공급을 필요로 하는 반응조, 예를 들면 발효조, 호기성 미생물을 이용하는 폐수처리 반응조 또는 기타 화학 공정에 일반적으로 사용되는 장치이나. 이하에서는 호기성 미생물을 이용하여 폐하수를 처리하는 공정을 예로들어 구체적으로 설명하고자 한다. 호기성 미생물을 이용하여 폐하수를 처리하는 방법은 두 가지로 대별할 수 있다. 첫 번째 방법은 부유성장 미생물을 이용하는 부유성장법으로서 폐수와 미생물을 반응조에서 혼합하고 반응조의 하부에서 공기를 공급함으로써 폐수와 미생물의 접촉을 원활하게 해주는 방법이다. 부유성장법의 대표적인 방법이 활성슬러지법으로서 널리 사용되고 있으나, 처리부하의 한계로 인해 우수한 처리수질을 얻기에 부족하며, 또한, 미생물과 처리수를 분리하는 침전조를 반드시 구비하여야 하기 때문에 소요되는 부지의 면적이 크다는 단점이 있다.

두 번째 방법은 반응조내에 여재를 충진하고 여기에 미생물을 부착시키는 방법으로서, 호기성 여상법이 대표적이다. 이 방법은 상기 부유 성장법과 달리 다량의 미생물을 성장시켜 고부하로 운전할 수 있기 때문에 처리수의 수질이 우수하고, 여재의 여과기능으로 인해 별도의 침전조가 필요없어 소요되는 부지면적을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 폐하수 처리의 수질기준에 대한 법적 규제 강화와 부지면적의 감소 및 처리시설의 자동화 관점에서 볼 때 호기성 여상법의 사용이 점차 확대될 것으로 기대된다.

한편, 호기성 폐하수처리법에 사용되는 산기장치로는 다공성, 미세다공성, 비다공성 및 기타 산기장치 등이 있다. 다공성 산기장치는 그 형상에 따라 판형, 돔형, 디스크형, 관형 등으로 구분될 수 있다. 비다공성 산기장치로는 고정 오리피스 또는 밸브 달린 오리피스가 사용되고, 기타 산기장치로는 분사식 포기장치, 흡출식 포기장치, U자형관 등이 있다. 일반적으로는 공기 전달효율이 높은 다공성 산기장치가 주로 사용되고 있지만, 이들 중 대부분은 활성 슬러지법과 같은 부유성장법에 적합한 산기장치이다.

특히, 호기성 여상법과 같이 반응조내에 여재를 일정 높이로 충진한 후 여기에 부착된 미생물과 폐수를 접촉시키는 경우에는 공기 전달효율이 매우 중요하며, 이 문제가 기술의 실용화 여부를 결정짓기도 한다. 공기의 전달효율을 높이기 위해서는 반응조에 일정 높이로 충진된 여재 내부로 일정 압력 및 동일 유량으로 공기가 공급되어야 하는데, 현재 사용되고 있는 산기장치는 공정의 일시 중단시 폐수의 역류로 인해 구멍이 막히는 등, 공기를 균등한 압력 및 유량으로 공급하기가 어렵다. 공기가 여재 내부로 균등하게 공급되지 않으면 부분적으로 혐기성 상태가 되어 과다성장된 미생물이 부패하여 여재가 막히는 현상(clogging) 이 발생하거나 한쪽으로만 공기가 공급되는 편류 현상(channeling)이 발생하는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하여 기체의 공급을 필요로 하는 반응조에 균등한 압력 및 유량으로 기체를 공급할 수 있는 산기장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 산기장치를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 의한 산기장치의 본체와 플렌지를 분리하여 도시한 사시도이고,

도 3은 통기관에 장착된 본 발명의 산기장치를 도시한 사시도이고,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이고,

도 5는 도4의 멤브레인과 오리피스를 도시한 사시도이고,

도 6은 도 3에서 통기관에 공기가 공급될 때 멤브레인과 오리피스의 작동모습을 부분적으로 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2... 통기관 10... 본체

14... 돌기 16... 위치결정관

20... 캡 24... 캡홀

30... 관통공 개폐수단 32... 오리피스

34... 멤브레인 36... 패킹부재

40... 플렌지 44... 삽입홈

50... O-링

본 발명은 상기 과제를 이루기 위하여 다수의 구멍이 형성된 통기관에 장착되어 반응조에 일정유량의 기체를 공급하는 산기장치에 있어서, 그 중심에 형성된 관통공이 상기 구멍에 연통되도록 설치되는 본체; 상기 관통공과 연통되는 캡홀이 형성되며, 상기 본체의 일측에 결합설치되는 캡; 상기 관통공을 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 상기 본체와 캡사이에 설치되는 관통공 개폐수단;이 구비된 것을 특징으로 하는 산기장치를 제공한다.

본체의 관통공을 선택적으로 개폐시킬 수 있다는 것은 특히, 상당량의 부유물이 존재하는 폐하수를 처리하는 경우 통기관에 공기가 공급될 때에는 산기장치의 관통공이 개방되고, 통기관에 공기가 공급되지 않는 경우에는 산기장치의 관통공이 차단되는 것을 의미한다. 이렇게 함으로써, 폐하수내 부유물로 인하여 산기장치의 미세구멍이 막히는 것을 방지할 수 있으므로 재가동시 공기의 공급이 여전히 원활할 수 있다.

즉, 본 발명의 산기장치는 상기 관통공 개폐수단이, 상기 관통공과 연통되는 중앙홀이 형성되며, 상기 본체의 일측에 설치되는 오리피스; 및 상기 중앙홀의 위치와 상응되지 않는 위치에 하나 이상의 노즐공이 형성되며, 상기 중앙홀에 접촉된 중앙부가 소정 간격 이격됨으로써 상기 관통공과 상기 노즐공이 연통되도록 상기 캡과 상기 오리피스 사이에 개재되는 멤브레인;이 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 멤브레인에 형성된 하나 이상의 노즐공은 미세한 크기의 공기 방울이 발생되도록 하는 역할을 한다. 상기 노즐공의 위치는 멤브레인을 산기장치에 장착했을 때상기 오리피스의 중앙홀과 연통되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 통기관을 통해 공기가 공급되는 경우에는 상기 멤브레인이 상기 오리피스로부터 소정 간격 이격되므로 공기의 공급이 원활하게 유지되다가 공기의 공급이 중단되면 멤브레인이 오리피스에 밀착되어 멤브레인의 노즐공 및 오리피스의 중앙홀이 서로에 의해 차단되므로 산기장치의 관통공도 차단된다.

상기 오리피스는 스테인레스 스틸과 같은 강성재질을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 멤브레인은 EPDM 고무(에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체)와 같이 유연한 재질로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 멤브레인은 그 단면에 아령 형상의 돌출부가 마련되며, 상기 오리피스는 상기 돌출부가 접촉설치될 수 있는 설치홈이 그 외측 테두리부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 멤브레인 및 오리피스의 형상은 관통공의 선택적인 개폐에 유리할수 있도록 고안된 것으로서, 양자간의 밀착력과 이격력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 관통공 개폐수단, 즉 멤브레인및 오리피스가 상기 본체와 캡사이에 설치될 때의 체결력을 향상시킬 수 있다.

상기 관통공 개폐수단의 본체 및 캡과의 체결력 향상을 위하여 상기 오리피스와 상기 본체 사이에 패킹 부재를 개재시킬 수도 있다.

또한, 본 발명은 상기 통기관에 접촉되는 상기 본체로부터 돌출형성된 돌기와, 상기 통기관의 외주면에 설치되어 상기 돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성된 플렌지를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산기장치를 제공한다.

즉, 본 발명의 산기장치는 본체를 통기관에 장착할 때 별도의 나사가 필요없이 체결되는 형태인 것을 특징으로 한다. 돌기가 돌출형성된 본체를 통기관에 밀착시키고 삽입홈이 형성된 플렌지를 통기관의 하부에 밀착시킨 후 좌우로 움직여서 간단하게 상기 돌기를 상기 삽입홈에 삽입시킬 수 있다. 따라서, 운전중에 산기장치의 파손 등 다른 이유로 산기장치의 교체가 필요한 경우에 개별 장착 및 분해가 용이하여 손쉽게 교체할 수 있다.

상기 본체는, 상기 관통공으로부터 소정 길이 연장 형성되어 상기 통기관의 구멍내로 삽입되는 위치결정관을 더 구비할 수 있다. 상기 위치결정관은 통기관의 구멍에 삽입되어 산기장치가 제위치로부터 이탈하지 않도록 고정시키는 역할을 한다. 또한, 본 발명의 산기장치는 통기관과 산기장치의 밀착력을 향상시켜 공기가 새는 것을 방지하고 상기 본체와 상기 플렌지의 체결력을 향상시키기 위하여 상기 위치결정관과 상기 통기관 사이에 개재되는 O-링을 더 포함할 수 있다.

상기 본체, 캡 및 플렌지의 재질로는 스테인레스 스틸을 사용할 수도 있으나, 폴리아세탈, 폴리아미드 또는 폴리카보네이트와 같이 내열성, 내용매성 및 기계적 성질이 우수한 엔지니어링 플라스틱을 사용하는 것도 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 의한 산기장치를 상세하게 설명하고자 하며, 특히 호기성 미생물을 이용하는 폐수처리장치에서 공기를 공급하는데 사용되는 산기장치를 예로 들어 설명하고자 한다. 하지만, 본 발명의 산기장치는 재질의 부식이나 기타 부반응의 문제가 없는 한 공기외에 기타 기체의 공급에도 사용될 수 있으며, 하기 실시예로만 한정되는 것이 아님은 물론이다.

도 1은 본 발명의 산기장치가 통기관에 장착될 때 본체(10) 및 플렌지(40)가 체결된 모습을 도시한 사시도이다. 본체(10)로부터 돌출형성된 돌기(14)는 플렌지(40)의 삽입홈(44)에 삽입되어 있으며, 본체(10)에는 관통공으로부터 소정길이 연장형성되어 통기관의 구멍에 삽입되는 위치결정관(16)이 구비되어 있다. 본체(10)의 일측에 결하되는 캡(20)에는 관통공과 연통하는 캡홀(24)이 형성되어 있다. 또한, 통기관과 산기장치 사이의 틈새로 공기가 새는 것을 방지하거나 본체(10) 및 플렌지(40)의 체결력을 높이기 위하여 상기 위치결정관(16) 둘레에 O-링(50)이 삽입되어 있다.

도 2는 도 1의 본체(10)와 플렌지(40)를 체결하기전 사시도이고, 도 3은 본발명의 산기장치를 다수의 구멍이 형성된 통기관(2)에 장착한 상태를 도시하는 사시도이다. 본 발명의 특징을 보다 명확하게 이해하기 위하여 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 산기장치(100)의 단면도를 도 4에 나타내었다.

도 4에서 본 발명의 산기장치는 그 중심에 형성된 관통공(12a)이 통기관(2)의 구멍과 연통되도록 통기관(2)에 설치되는 본체(10); 상기 관통공(12a)과 연통되는 캡홀(24)이 형성되며 상기 본체(10)의 일측에 결합되는 캡(20); 및 상기 관통공(12a)을 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 상기 본체(10)와 캡(20) 사이에 설치되는 관통공 개폐수단(30)이 구비된 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 관통공 개폐수단(30)은 상기 관통공(12a)과 연통하는 중앙홀(32a)이 형성되며, 본체의 일측(12)에 설치되는 오리피스(32); 및 상기 중앙홀(32a)의 위치와 상응되지 않는 위치에 하나 이상의 노즐공(34a)이 형성되며, 상기 중앙홀(32a)에 접촉된 중앙부가 소정간격(G) 이격됨으로써 상기 관통공(12a)과 상기 노즐공(34a)이 연통될 수 있도록 캡(20)과 오리피스(32) 사이에 개재된 멤브레인(34)을 구비하고 있다.

도 4는 통기관(2)에 공기가 공급되지 않는 경우에 대한 것으로서, 관통공 개폐수단(30)인 오리피스(32)와 멤브레인(34)이 밀착되어 오리피스(32)의 중앙홀(32a)과 멤브레인(34)의 노즐공(34a)이 서로에 의해 차단되어 있다. 또한, 이들에 의해 본체(10)에 형성된 관통공(12a)도 차단된다. 따라서, 상당량의 부유물이 존재하는 폐하수를 처리하는 경우 공기의 공급이 일시 중단되더라도 폐수가 역류하여 폐수내의 부유물이 멤브레인(34)의 노즐공(34a)을 막음으로써 재가동시 공기 공급이 불량해 질 염려가 없다. 상기 오리피스(32)의 중앙홀(32a)과 상응되지 않는 위치에 형성되는 멤브레인(34)의 노즐공(34a)의 위치는 도 5에 도시된 바와 같다. 도 5에서는 편의상, 멤브레인(34)에 노즐공(34a)이 3개만 형성된 경우를 도시하였으나, 기체의 공급을 필요로 하는 반응의 특성에 따라 그 크기 및 개수를 조절할 수 있다. 통기관(2)에 공기가 공급되면 관통공 개폐수단(30)은 도 6과 같이 작용하게 된다. 즉, 공기압에 의해 멤브레인(34)의 중앙부가 오리피스(32)로부터 소정 간격(G) 이격되므로 본체(10)의 관통공(12a)을 통과한 공기는 오리피스(32)의 중앙홀(32a) 및 멤브레인(34)의 노즐공(34a)을 통해 캡홀(24)로 빠져나갈 수 있게 된다.

도 4 및 도 6에서, 멤브레인(34)의 단면에는 아령형상의 돌출부가 마련되며, 오리피스(32)에는 상기 돌출부가 접촉되어 설치될 수 있는 설치홈이 그 외측 테두리 부위에 형성되어 있다. 이와 같은 형상은 공기 공급중단시 오리피스(32)와 멤브레인(34)의 밀착력을 향상시킬 수 있고, 본체(10)와 캡(20) 사이에 설치되는 관통공 개폐수단(30)의 체결력을 향상시킬 수 있다. 도 4 및 도 6은 캡(20)이 캡(20) 내주면에 형성된 나사선과 본체(10)의 외주면에 형성된 나사선에 의해 나사결합되는 경우를 도시하고 있으며, 본체(10)와 캡(20)의 체결력을 향상시키기 위하여 본체(10)와 오리피스(32) 사이에 패킹부재(36)를 개재시키고 있다.

본 발명의 산기장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(10)를 통기관(2)에 장착시키기 위한 수단으로서 통기관(10)에 접촉되는 본체(10)에 돌기(14)를 돌출형성시키고, 상기 돌기(14)가 삽입될 수 있는 삽입홈(44)이 형성되며 통기관(2)의 외주면에 설치되는 플렌지(40)를 더 구비할 수 있다. 상기 플렌지(40)를 이용하여 본 발명이 산기장치(100)를 통기관(2)에 장착하게 되면 간단히 좌우로 밀어서 설치 및 분리가 가능하기 때문에 작업중에도 용이하게 교체가 가능하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 산기장치는 본체(10)에 관통공(12a)으로부터 소정 길이 연장형성되어 통기관(2)의 구멍내로 삽입되는 위치결정관(16)을 구비할 수 있다. 이 경우 통기관(2)에 형성된 구멍은 산기장치에 공기를 공급하는 역할 뿐만 아니라 본체(10)의 위치결정관(16)에 대응되는 위치결정 구멍의 기능까지 하게 된다. 위치결정관(16)에 의해 자리를 잡은 산기장치는 어느 정도의 외부충격에도 제위치에서 이탈할 염려가 없다. 본체(10)와 플렌지(40)의 체결력을 향상시키기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 위치결정관(16)과 통기관(2) 사이에 O-링을 더 개재시킬 수도 있다.

기체의 공급을 필요로 하는 반응조에 설치돈 통기관에 본 발명의 산기장치를 장착하게 되면, 일정 유량의 기체를 균일하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 기체의 공급이 일시 중단되더라도 반응물이 산기장치내로 역류하는 것을 방지할 수 있고, 특히 호기성 여상법과 같이 여재를 사용하는 폐수처리 공정에 본 발명의 산기장치를 사용하게 되면, 여재층에 공기를 균등하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 공기의 공급이 중단되더라도 폐수의 역류가 일어나지 않아 폐수내의 부유물질로 인해 멤브레인의 구멍이 막히는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 산기장치를 삽입홈이 형성된 플렌지에 의해 장착하는 경우에는 설치가 간편하고 개별 장착 및 분리가 용이하다는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 다수의 구멍이 형성된 통기관에 장착되어 반응조에 일정유량의 기체를 공급하는 산기장치에 있어서,

   그 중심에 형성된 관통공이 상기 구멍에 연통되도록 설치되는 본체;

   상기 관통공과 연통되는 캡홀이 형성되어 있으며, 상기 본체의 일측에 결합설치되는 캡; 및

   상기 관통공을 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 상기 본체와 캡사이에 설치되는 관통공 개폐수단;이 구비된 것을 특징으로 하는 산기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 관통공 개폐수단은,

   상기 관통공과 연통되는 중앙홀이 형성되어 있으며, 상기 본체의 일측에 설치되는 오리피스; 및

   상기 중앙홀의 위치와 상응되지 않는 위치에 하나 이상의 노즐공이 형성되어 있으며, 상기 중앙홀에 접촉된 중앙부가 소정 간격 이격됨으로써 상기 관통공과 상기 노즐공이 연통되도록 상기 캡과 상기 오리피스 사이에 개재되는 멤브레인;이 구비된 것을 특징으로 하는 산기장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 멤브레인은 그 단면에 아령 형상의 돌출부가 마련되며, 상기 오리피스는 상기 돌출부가 접촉설치될 수 있는 설치홈이 그 외측 테두리부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 산기장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 오리피스와 상기 본체 사이에 개재되는 패킹 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산기장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상을 통기관에 접촉되는 상기 본체로부터 돌촐형성된 돌기와, 상기 통기관의 외주면에 설치되어 상기 돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성된 플렌지를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산기장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 본체는, 상기 관통공으로부터 소정 길이 연장 형성되어 상기 통기관의 구멍내로 삽입되는 위치결정관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산기장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 위치결정관과 상기 통기관 사이에 개재되는 O-링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산기장치.