KR20020041693A - 유체 혼합기 및 이 혼합기가 구비된 수처리용 전해처리시스템 - Google Patents

Abstract

오폐수의 유동방향을 다양하게 변경시킴으로써 반복적으로 와류를 형성시켜 교반효과를 극대화시킬 수 있는 유체 혼합기는 하우징, 및 상기 하우징 내에 설치되어 유체의 경로를 이동시키는 다수의 격벽군을 포함하고, 상기 격벽군은 상기 하우징 내를 지나는 유체에 와류를 형성시켜 유체를 혼합시킨다. 상기 격벽군은 상기 하우징의 내주면에 부착 형성되어 유체의 흐름을 차단하면서 중심부에 형성된 관통노즐을 통해 유체가 통과하여 제트 플로우(Jet Flow)를 형성하게 하는 다수의 제1 격벽, 및 상기 하우징의 내주면으로부터 이격되도록 설치되어 상기 관통노즐을 통과한 유체의 유동방향을 상기 하우징의 내주면 측으로 변경하면서 역혼합시키는 다수의 제2 격벽을 포함하고, 상기 제1 및 제2 격벽은 교대로 설치된다.

상기 유체 혼합기는 다수의 격벽을 이용하여 유체의 유동경로를 지속적으로 바꾸면서 동시에 분출 및 역혼합을 반복적으로 수행하기 때문에 유체의 거의 완전한 교반상태를 이룰 수 있으며, 또한 유체 내에서 응집제가 균일하게 분포되게 한다는 장점이 있다.

Description

유체 혼합기 및 이 혼합기가 구비된 수처리용 전해처리 시스템{MIXER FOR MIXING FLUIDS AND ELECTROLYTIC WATER TREATMENT SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 전해처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오폐수의 유동방향을 다양하게 변경시킴으로써 반복적으로 와류를 형성시켜 교반효과를 극대화시킬 수 있는 전해처리 시스템용 혼합기에 관한 것이다.

오폐수와 같은 오염된 수용액을 처리하는 방법은 오래 전부터 알려져 왔으며, 많은 장치들이 개발되어 왔다. 최근 들어 처리해야 할 오염수의 양은 점차 증대하고 있으며, 또한 환경관련 기준 및 규제가 강화되면서 보다 효과적인 오폐수 처리에 대한 요구가 높아지고 있다.

혼합공정 또는 교반공정은 수처리공정에서 중요한 단위공정 중의 하나로서, 이러한 공정을 수행하는 장치가 혼합기이다. 오폐수를 처리하기 위한 전해처리 시스템에 사용되는 혼합기는 불순물이 응집된 오폐수에 와류현상을 일으켜 액체와 기체 또는 액체와 고체가 서로 혼합되도록 하여 반응조 내부의 물질전달을 향상시킨다.

현재, 혼합기로는 임펠러, 터바인, 패들러 형태의 교반기가 널리 사용되고 있다. 그러나, 이런 종류의 교반기는 교반범위가 넓지 않기 때문에 하수처리장과 같이 반응조의 크기가 큰 경우 반응조 전체에 걸친 균일한 교반을 달성하기가 어렵다.

또한, 최근에 균일한 교반을 달성하기 위해서 직경이 다른 여러 개의 관을 연결하여, 유체가 직경이 서로 다른 관 내를 흐르면서 와류현상을 일으키게 하는 혼합기가 도입되었다. 도 1에 도시된 이러한 형태의 혼합기는 일반적으로, 오폐수를 유입하는 유입구(1)와, 교반된 오폐수를 배출하는 유출구(2)와, 상대적으로 직경이 큰 다수의 제1관(3)과, 상대적으로 직경이 작은 다수의 제2관(4)을 구비하며, 각각의 제2관은 인접한 두 개의 제1관 사이에 설치되어 서로 관통된다.

이러한 종래의 혼합기는 오폐수가 직경이 작은 제2관(4)을 지나 직경이 큰 제1관(3)으로 이동할 때, 순간적으로 팽창하는 직경에 의해 와류를 발생시키는 현상을 이용하여 교반을 일으키는데, 제1관(3)과 제2관(4)의 직경비율이 클수록 와류현상이 크게 일어난다.

그러나, 제1관(3)의 직경을 크게 만들게되면 장치 전체의 부피가 커지게 되어 공간효율이 낮아지게 되며, 제2관(4)의 직경을 줄이게 되면 관내를 지나는 오폐수의 유량이 줄어들게 된다. 따라서, 장치 전체의 부피를 일정수준으로 제한하면서 적절한 유량의 오폐수를 처리하기 위해서는 어느 정도 교반효율의 저하를 감수해야만 한다는 문제가 있다.

또한, 관의 직경 차를 이용한 와류현상은 관의 원주 부근에서는 활발하게 이루어지는 반면 관의 중심영역에서는 와류현상이 급격히 줄어들기 때문에, 유체가 관 내에서 전체적으로 균일하게 교반되지 않는다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 관통노즐을 이용해 제트 플로우(Jet Flow)를 형성하고 격벽을 이용해 유체의 흐름을 변경시키고 역혼합시킴으로서 교반효과를 극대화할 수 있는 유체 혼합기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 혼합기를 사용되어 유체의 균일한 교반을 달성하는 수처리용 전해처리 시스템을 제공하는데 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래기술에 따른 유체 혼합기를 도시하는 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 유체 혼합기가 설치된 전해처리 시스템을 전체적으로 도시하는 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 유체 혼합기를 정면에서 바라본 단면도.

도 4는 도 3의 유체 혼합기 내의 유체 유동경로를 도시하는 도면.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40..유체 혼합기 42..원통형 하우징 44..유입구

46..유출구 48..펌프 50..제1 격벽

52..제2 격벽 54..관통노즐

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유체 혼합기는 하우징, 및 상기 하우징 내에 설치되어 유체의 경로를 이동시키는 다수의 격벽군을 포함하고, 상기 격벽군은 상기 하우징 내를 지나는 유체에 와류를 형성시켜 유체를 혼합시킨다.

바람직하게, 상기 격벽군은 상기 하우징의 내주면에 부착 형성되어 유체의 흐름을 차단하면서 중심부에 형성된 관통노즐을 통해 유체가 통과하여 제트 플로우(Jet Flow)를 형성하게 하는 다수의 제1 격벽, 및 상기 하우징의 내주면으로부터 이격되도록 설치되어 상기 관통노즐을 통과한 유체의 유동방향을 상기 하우징의 내주면 측으로 변경하면서 역혼합시키는 다수의 제2 격벽을 포함하고, 상기 제1 및 제2 격벽은 교대로 설치된다.

보다 바람직하게, 상기 제1 및 제2 격벽은 중심부로부터 상기 하우징의 내주면으로 갈수록 하방으로 경사지게 설치된다.

또한, 상기 하우징의 하단에 유입구가 형성되고 상기 하우징의 상단에 유출구가 형성되며, 상기 유입구에는 유체를 상기 하우징 내로 강제로 유입시키기 위한 펌프가 설치되어 상기 혼합기 내에서 유체가 아래에서 위쪽으로 이동하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 위에 언급된 혼합기가 설치된 수처리용전해처리 시스템을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전해처리 시스템용 혼합기의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다

도 2는 수처리용 전해처리 시스템의 개략적인 구조를 도시한다. 도면을 참조하면, 처리 대상이 되는 오폐수는 먼저 응집기(10)로 유입되어 오폐수 내의 불순물을 응집시킨 후, 혼합기(40)로 유입되어 유체를 교반시킨 다음, 슬러지 분리기(60)로 유입되어 응집된 슬러지를 분리하여 제거하게 된다. 이와 같이 슬러지가 제거된 유체는 다시 혼합기(40')를 거쳐 외부로 유출된다.

본 명세서에서는 이중 개선된 혼합기(40) 및 이러한 혼합기(40)를 사용하는 수처리용 전해처리 시스템에 대해서 기술하며, 그 외의 응집기(10)와 슬러지 분리기(60)는 어느 특정한 형태로 한정되지 않는다.

도 3은 도 2의 전해처리 시스템에서 유체 혼합기(40)만을 별도로 분리하여 도시한다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 유체 혼합기는 대략적으로 혼합기의전체적인 외형을 구성하는 원통형 하우징(42)을 포함한다. 원통형 하우징(42)에는 유입구(44)와 유출구(46)가 형성되어 유체가 지나가는 통로를 제공하게 된다.

원통형 하우징(42)은 수직방향으로 설치되는 것이 바람직하며, 유입구(44)는 원통형 하우징(42)의 하단에 형성되고, 유출구(46)는 원통형 하우징(42)의 상단에 설치되어 유체를 하우징(42)의 하단에서 상단으로 유동시키는 것이 바람직하며, 이를 위해서 유입구(44)에는 별도의 펌프(48)가 설치될 수 있다. 이와 같은 구조에서는 유체가 원통형 하우징(42) 내에서 하단으로부터 상단으로 이동해야 하기 때문에, 이러한 하우징(42)의 직립구조는 유체에 포함된 가스가 하우징(42)의 상측으로 이동해서 용이하게 배출되게 한다.

원통형 하우징(42)의 내부에는 하우징(42) 내를 지나는 유체의 유동경로를 변경시켜 와류를 형성하게 함으로서 유체를 혼합시키는 격벽군이 설치되며, 바람직하게 상기 격벽군은 다수의 제1 격벽(50)과 다수의 제2 격벽(52)으로 이루어진다.

제1 격벽(50)은 원통형 하우징(42)의 내주면에 설치되어 원통형 하우징(42) 내를 지나는 유체의 흐름을 차단시키며, 상기 제1 격벽(50)의 중심부에는 유체가 통과할 수 있는 관통노즐(54)이 형성된다. 관통노즐(54)은 제1 격벽(50)에 의해 차단된 유체가 통과할 수 있는 통로 역할을 하며, 관통노즐(54)을 통과하는 유체는 제트 플로우(Jet Flow)를 형성하게 된다.

다수의 제2 격벽(52)은 다수의 제1 격벽(50)과 교대로 설치되는데, 원통형 하우징(42)의 내주면으로부터 이격되어 제2 격벽(52)의 외주면과 원통형 하우징(42)의 내주면 사이로 유체가 지나는 통로를 제공한다. 제2 격벽(52)은 관통노즐(54)을 통과한 유체의 유동방향을 하우징(42)의 내주면 측으로 변경시키면서 역혼합한다.

바람직하게는, 제1 격벽(50)과 제2 격벽(52)은 중심부로부터 하우징(42)의 내주면으로 갈수록 하방으로 경사지게 설치되는 것이 좋다. 이와 같은 구조는 제1 격벽(50)의 하부에서 상승하는 유체가 제1 격벽(50)의 중심부에 있는 관통노즐(54)로 효과적으로 모일 수 있게 도와주며, 또한 관통노즐(54)을 통과한 유체가 제2 격벽(52)의 경사진 하면에 부딪히면서 역혼합을 더욱 심화시키기 때문에 유체의 교반효과를 높일 수 있게 된다.

또한, 제1 격벽(50)은 하우징(42)의 내주면과 접촉하는 부분에서 약간 상승하도록 곡면을 형성할 수 있다. 이와 같은 곡면을 형성할 경우, 제1 격벽(50) 위에서 역혼합하면서 하우징(42)의 내주면 측으로 유동하는 유체가 상기 곡면을 따라서 자연스럽게 윗방향으로 이동할 수 있게 도와주기 때문에 전체적인 유체의 유동이 원활해진다.

제1 격벽(50)과 제2 격벽(52)은 또한 서로 일정한 간격을 두고 교대로 설치되는 것이 바람직하며, 각각의 제1 및 제2 격벽(50, 52) 사이의 공간은 유체가 이동하는 수로 역할을 한다.

도면에서 미설명부호 56은 하우징(42)의 하부에 형성되어 유체가 유입구(44)로부터 하우징(42) 내로 들어오는 유입통로이고, 미설명부호 58은 하우징(42) 내의 유체가 유출구(46) 측으로 빠져나가는 유출통로이다. 본 실시예에서는 유체의 원활한 유동을 위해서 하우징(42)의 바닥에 제1 격벽(50)이 형성되고 하우징(42)의최상부에 제2 격벽(52)이 설치되는 것으로 설정하였으므로, 관통노즐(54)로 유체가 모아져야 하는 제1 격벽(50) 하부의 유입통로(56)는 중심부가 전체적으로 개구되는 형상을 갖는 것이 바람직하며, 외주면 주위로 유체가 빠져나가는 제2 격벽(52) 상부의 유출통로(58)는 중심부가 막힌 고리형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 유체 혼합기 내에서의 유체 유동경로를 도시하며, 혼합기의 구성은 도3과 동일하므로 재차 설명하지 않는다.

먼저, 유체는 펌프(48)에 의해 가압되어 유입구(44)를 통해 원통형 하우징(42) 내로 강제적으로 유입된다. 이와 같이 유입된 유체는 하우징(42)의 하단에 형성된 유입통로(56)를 지날 때까지 대략적으로 일직선으로 유동하면서, 하우징(42)의 바닥에 설치된 첫 번째 제1 격벽(50) 쪽으로 향하게 된다. 제1 격벽(50)은 관통노즐(54)을 중심으로 하방으로 경사진 상태이기 때문에 유체는 안쪽으로 모아져서 제1 격벽(50)의 중심부에 형성된 관통노즐(54)을 통해 첫 번째 제1 격벽(50)의 상부로 분출된다. 이때, 관통노즐(54)은 직경이 크지 않으므로 관통노즐(54)을 지나는 유체의 속도가 급격히 증가하기 때문에 관통노즐(54)을 통과한 유체는 제트 플로우(Jet Flow)를 형성하게 된다.

관통노즐(54)을 통과한 유체는 첫 번째 제2 격벽(52)의 하면에 부딪친다. 이때, 제2 격벽(52) 역시 중심부로부터 하방으로 경사진 상태이기 때문에 제2 격벽(52)의 하면에 부딪힌 유체는 역혼합되어 뒤섞이면서 하우징(42)의 내주면 측으로 이동하게 된다. 하우징(42)의 내주면까지 이동한 유체는 다시 첫 번째 제2 격벽(52) 외주면과 하우징(42)의 내주면 사이의 경로를 통해 위로 상승하여 두 번째 제1 격벽의 하부로 도달하고, 두 번째 제1 격벽의 중심부에 형성된 관통노즐을 통해 위쪽으로 분출된다.

이와 같은 과정이 다수의 제1 및 제2 격벽을 통해 계속되면서 유체의 교반이 반복해서 일어나게 되므로, 결국 최종적으로 유출구(46)를 통해 유출되는 유체는 완전한 교반상태가 된다.

따라서 본 발명에 따른 유체 혼합기에서는 원통형 하우징(42) 내를 지나는 유체가 다수의 격벽에 의해 지속적으로 유동방향이 바뀌고 분출 및 역혼합이 반복되기 때문에 응집제가 유체 내에 균일하게 분포되어 유체 내의 불순물과의 접촉기회를 크게 해주고, 또한 오존에 의한 오폐수 고도산화처리 시에도 기체-액체 혼합이 촉진되어 오폐수 내의 오염물질이 오존과 접촉할 수 있는 기회를 크게 해준다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 유체 혼합기는 다수의 격벽을 이용하여 유체의 유동경로를 지속적으로 바꾸면서 동시에 분출 및 역혼합을 반복적으로 수행하기 때문에 거의 완전한 교반상태를 이룰 수 있으며, 또한 유체 내에서 응집제가 균일하게 분포되게 한다는 장점이 있다.

Claims (8)

1. 유입구 및 유출구가 형성되어 유체가 지나는 통로를 제공하는 하우징, 및 상기 하우징 내에 설치되어 유체의 경로를 이동시키는 다수의 격벽군을 포함하고, 상기 격벽군은 상기 하우징 내를 지나는 유체의 유동경로를 변경시켜 와류를 형성함으로서 유체를 혼합시키는 것을 특징으로 하는 유체 혼합기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 격벽군은,

   상기 하우징의 내주면에 부착 형성되어 유체의 흐름을 차단하면서 중심부에 형성된 관통노즐을 통해 유체가 통과하여 제트 플로우(Jet Flow)를 형성하게 하는 다수의 제1 격벽, 및

   상기 하우징의 내주면으로부터 이격되도록 설치되어 상기 관통노즐을 통과한 유체의 유동방향을 상기 하우징의 내주면 측으로 변경하면서 역혼합시키는 다수의 제2 격벽을 포함하고,

   상기 제1 및 제2 격벽은 교대로 설치되는 것을 특징으로 하는 유체 혼합기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 격벽은 중심부로부터 상기 하우징의 내주면으로 갈수록 하방으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 유체 혼합기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 유입구는 상기 하우징의 하단에 형성되고 상기 유출구는 상기 하우징의 상단에 형성되며, 상기 유입구에는 유체를 상기 하우징 내로 강제로 유입시키기 위한 펌프가 설치되어 상기 혼합기 내에서 유체가 아래에서 위쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는 유체 혼합기.
5. 오폐수 내의 불순물을 응집하기 위한 응집기와, 불순물이 응집된 유체를 교반시키는 혼합기 및 혼합된 유체에서 응집된 불순물을 제거하기 위한 슬러지 분리기를 포함하는 수처리용 전해처리 시스템에 있어서,

   상기 혼합기는 유입구 및 유출구가 형성되어 유체가 지나는 통로를 제공하는 하우징 및 상기 하우징 내에 설치되어 유체의 경로를 이동시키는 다수의 격벽군을 포함하고, 상기 격벽군은 상기 하우징 내를 지나는 유체의 유동경로를 변경시켜 와류를 형성함으로서 유체를 혼합시키는 것을 특징으로 하는 전해처리 시스템.
6. 제 5항에 있어서, 상기 격벽군은,

   상기 하우징의 내주면에 부착 형성되어 유체의 흐름을 차단하면서 중심부에 형성된 관통노즐을 통해 유체가 통과하여 제트 플로우(Jet Flow)를 형성하게 하는 다수의 제1 격벽, 및

   상기 하우징의 내주면으로부터 이격되도록 설치되어 상기 관통노즐을 통과한 유체의 유동방향을 상기 하우징의 내주면 측으로 변경하면서 역혼합시키는 다수의 제2 격벽을 포함하고,

   상기 제1 및 제2 격벽은 교대로 설치되는 것을 특징으로 하는 전해처리 시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 격벽은 중심부로부터 상기 하우징의 내주면으로 갈수록 하방으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 전해처리 시스템.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 하우징의 하단에 유입구가 형성되고 상기 하우징의 상단에 유출구가 형성되며, 상기 유입구에는 유체를 상기 하우징 내로 강제로 유입시키기 위한 펌프가 설치되어 상기 혼합기 내에서 유체가 아래에서 위쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는 전해처리 시스템.