KR200229181Y1 - 기포합체 방지용 원뿔형 산기관 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐수처리장, 합병정화조, 양어장, 호기성 발효조 등과 같은 호기성 반응조(13)에서 폐수를 정화하거나 기타 용존산소가 필요한 수질에 산소를 제공하거나 균일기포를 필요로 하는 산기관(3)에 관한 것이다. 폐수는 호기성 미생물에 의해 유기물이 분해·제거되는데 호기성 미생물의 성장을 위하여 1차적으로 산소주입 및 일정 용존산소농도 유지는 필수적이며 본 고안은 이를 목적으로 한다.

본 고안은 공기주입이 필요한 수질에 기포(14)들의 합체를 억제하여 균일하고 안정된 기포를 생성하는 산기관(3)으로서, 균일기포(14)를 발생하기 위하여 산기관의 공기노즐들(1)은 일정크기와 일정간격의 삼각피치법(2)으로 원뿔형태의 기포발생부(3)에 구비되며, 공기공급부(15)의 전원차단이나 운전조작의 실수가 발생하여 일어날 수 있는 역류현상을 방지하기 위하여 역류방지부(5,6 또는 5',6')가 공기실 또는 연결관(9) 내부에 제공되며, 기포발생부(3)를 지지하면서 공기의 일정유량을 체류시켰다가 등방향으로 공기를 배출시키는 공기실이 형성된 공기실 프레임(4)과 산기관 본체(3)와 공기공급부(15)를 연결하는 연결볼트(8)로 구성된다. 슬러지가 현탁된 공정에서 산기관(3) 상부표면에 고체입자가 적층되어 공기노즐(1)을 막거나 발생기포(14)의 자유흐름을 방해하는 요인을 제거하고자 산기관(3) 전체의 모양을 원뿔형(cone type)으로 디자인되는 특징이 있다. 본 고안의 산기장치에 따르면 종래의 기술보다 낮은 동력소요로 균일한 기포(14)를 일정 간격별로 발생시켜 합체확률을 감소시키고자 하였으며, 이는 빠르고 높은 용존산소농도와 확산능력을지니는 안정된 균일기포흐름영역을 형성하며 호기성 미생물의 탈리현상 또한 줄일 수 있는 원뿔형 산기관(3)을 제공할 수 있다.

Description

기포합체 방지용 원뿔형 산기관{Cone Type Sparger Restrainable Bubble Coalescence}

본 고안은 폐수처리, 폭기조, 발효조, 양어장 등 기타 산소주입이 필수불가결한 호기성 공정과 반응조(13)에 공기를 넓게 확산시키며 공기를 주입시키는 산기관(3)에 관한 것으로, 특히 반응공정에 균일하고 안정된 기포(14)가 요구되거나, 폐수처리장 및 합병정화조의 폭기조와 같이 고농도의 슬러지가 현탁되어 있는 공정상에서 산기관 표면상에 고체입자들이 침적되는 것을 방지할 수 있는 원뿔형(cone type) 산기관(3)에 관한 것이다.

기포(14)가 발생되는 공기노즐(1)은 삼각피치법(2)이 적용되어 기포발생부(3) 표면에서 제공되며, 각각의 공기방울(14)들은 일정크기와 일정간격별로 발생하여 서로 합체될 수 있는 확률을 최저로 함으로써 기포흐름을 균일하고 안정되게 하고자 한다. 정상적인 운전시에는 기포발생부(3)로부터 균일한 기포(14)가 발생하도록, 그리고 공기공급이 중단될 때 발생할 수 있는 역류현상을 방지하고자 역류방지부(5,6 또는 5',6')가 공기실 또는 연결관(9) 내부에서 제공된다. 특히, 고농도의 슬러지가 현탁되어 있는 공정상에서도 산기관(3)을 효율적으로 사용하고자 본 고안에서는 산기관 본체(3)를 원뿔형으로 디자인하여 고체입자의 표면 적층으로 인한 노즐막힘과 기포흐름의 방해요소를 제거할 수 있는 산기장치에 관한 것이다.

종래의 수질처리용 산기관 대부분은 공기노즐(1)의 크기와 간격을 고려하지 않고 설계되어서 공급되는 공기방울(14)이 불균일하고 배출되는 공기의 확산면적이 적어 수질에 공급되는 산소의 용존율이 저하된다. 뿐만 아니라 기존 산기관의 공기노즐(1)은 크기가 작고 간격이 너무 가까운 거리에 설계되어 소요동력이 과잉으로 소모되며, 기포합체현상으로 기포크기가 크고 불균일한 기포흐름영역을 형성하게 하여 담체표면에 붙어 성장하면서 수질을 정화하는 호기성 미생물을 담체표면으로부터 탈리시키는 등의 문제점이 있다. 또한, 종래의 산기관에서는 상부표면에 고체입자가 적층되어 공기노즐(1)을 막거나 기포의 안정된 흐름을 방해하며, 공기공급이 중단될 경우에는 역류현상으로 인하여 공기노즐을 막거나 산기관의 수명을 단축시키는 문제점 등을 안고 있다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 공기노즐(1)의 크기를 0.5∼2.0mm, 평면도상의 노즐거리를 10∼20mm 범위의 삼각피치법(2)으로 기포발생부(3) 표면에 구비함으로써 낮은 소요동력을 사용하고도 공기노즐(1)로부터 생성되는 기포(14)의 크기를 작고 균일하게 하여 기포 서로들간의 합체확률을 저하시켜 공정내 전체의 기포흐름을 균일하고 안정되게 형성함으로써 공기-수질의 물질전달율을 상승시키고 담체로부터 호기성 미생물의 탈리현상을 방지할 수 있는 호기성 반응용 산기장치를 제공함에 있다. 또한, 슬러지에 의한 공기노즐(1)의 막힘현상을 방지하며 산기관(3)의 상부표면에 슬러지가 적층되는 것과 공기공급이 중단될 때 발생할 수 있는 역류현상을 억제하는 산기관(3)을 제공하기 위한 것이다.

도 1a는 본 고안에 따른 기포발생부의 평면도

도 1b는 본 고안에 따른 산기관의 정면도

도 2는 본 고안의 조립완성도

도 3은 본 고안의 실제 적용예

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 공기노즐 2. 삼각피치

3. 산기관 (기포발생부) 4. 공기실 프레임

5, 5'. 역류방지판, 구 6, 6'. 역류방지장치 지지체

7. 역류방지장치 지지관 8. 연결볼트

9. 연결관 10. 고무 탄성체

11. 공기흐름경로 12. 역류방지판(구)의 유동방향

13. 반응조 14. 기포

15. 공기공급부 16. 공기흐름관

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 일정크기와 일정간격의 삼각피치법(2)으로 공기노즐(1)이 구비된 기포발생부(3)와, 기포발생부(3)를 지지하면서 공기의 일정유량을 체류시켰다가 등방향으로 공기를 배출시키는 공기실이 제공되는 공기실 프레임(4)과 산기관 본체(3)와 공기공급부(15)를 연결하는 연결볼트(8)로 형성되는 특징이 있다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 고안의 구성 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본 고안에 따른 일정 크기·간격의 삼각피치법(2)으로 공기노즐(1)이 설계되어 균일기포(14)를 발생시키는 기포발생부(3)의 평면도를 도시한 것으로서, 평면도상의 공기노즐(1)을 보면 일정크기(0.5∼2.0mm범위)의 노즐(1)들은 각각 등간격으로 위치하여 발생기포(14)들의 합체현상을 최소로 하고 이는 공정내의 기포흐름을 균일하고 안정된 흐름영역을 형성하게 하고자 한다.

본 고안에 따른 산기관(3)의 정면도를 도 1b에 도시하였는데, 도 1b에서 기포발생부(3) 및 산기관 전체의 모양을 원뿔형으로 하고자 하는데, 이는 기포발생부(3)에 침전물이 쌓여 발생하는 공기노즐(1)의 막힘현상과 발생기포(14)의 자유흐름을 방해하는 요인을 제거하기 위함이다. 그리고, 공기공급이 중단되어 발생할 수 있는 역류현상을 방지할 수 있는 역류방지부(5,6 또는 5',6')를 공기실 또는 연결관 내부에 설치하고자 한다. 폐수처리장 및 합병정화조의 폭기조와 같은 슬러지 공정상에서 공기공급이 중단되어 역류현상이 발생하면 액상과 더불어 미세 고체입자까지 역류하여 공기노즐(1)을 막을 뿐더러 산기관(3)의 수명을 대폭 단축시킬 수 있는데, 본 고안에서는 역류방지부(5,6 또는 5',6')를 제공함으로써 역류방지 문제점을 해결할 수 있다. 공기실 프레임(4)은 기포발생부(3)를 지지하면서 공기공급부(13)로부터 유입된 공기가 일정시간 체류하였다가 모든 방향의 공기노즐(1)로 일정량과 일정유속으로 공기가 배출되게 하는 공기실이 제공된다. 또한, 공기실 프레임(4)은 공기공급부(15)로부터 유입된 공기를 공기실로 유도하는 공기흐름경로(11)와 연결관(9)과 연결시키는 연결볼트(8) 등이 제공된다.

조립·완성시킨 본 고안의 정면도를 도시하면 도 2와 같다. 종래기술의 공기발생 장치는 다공성이거나 공기노즐(1)의 간격이 좁고 크기가 작아서 압력부하가 크게 걸리므로 소요동력비가 많이 들며, 대부분의 산기관(3)이 일부분에서만 기포(14)들이 발생하여 기포(14)가 생성되자마자 서로 합체됨으로써 쉽게 불균일 기포흐름영역을 형성하여 반응조(13) 전체에 걸친 산소공급이 어려울 뿐더러 큰 기포(14)들은 담체에 붙어 반응하는 호기성 미생물들을 담체로부터 이탈시키는 탈리현상을 초래하는 반면에, 본 고안에서 각각의 공기노즐(1)들은 일정크기와 일정간격별로 위치해 있고 전체 모양은 원뿔형임을 도 2에서 볼 수 있다. 도 2와 같이 설계된 공기노즐(1)로부터 발생하는 기포(12)들은 서로의 합체확률이 저하되어 크기가 작고 균일한 분포를 나타내는 균일 기포흐름영역을 형성하여 종래의 기술에서 지적된 문제점을 극복하면서 적은 공기공급 유량으로도 빠른 산소확산속도와 반응조(13) 전체에 걸친 높은 기체-액체 물질전달계수를 달성할 수 있다 하겠다. 또한, 본 고안의 공기노즐(1)에서 걸리는 압력부하 또한 낮게 나타나므로 운전비용을 아낄 수 있다는 장점이 있다.

상기와 같이 고안된 즉, 삼각피치법(2)이 적용된 기포합체 방지용 원뿔형 산기관(3)의 실제 적용예를 도 3에 도시하였는데, 산소 주입이 필요한 폭기조 등과 같은 호기성 반응조(13)에 반응조의 규모와 요구되는 용존산소농도에 맞게 본 고안의 산기장치를 구성하여 반응조 내부에 도 3과 같이 산기관(3)을 설치하면 공기공급부(15)로부터 공기흐름관(16)을 거쳐 균일한 기포(14)를 발생하면서 역류현상 또한 방지하게 된다.

이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 호기성 반응에 공기를 주입하는 산기관(3)의 공기노즐(1)을 삼각피치법(2)으로 기포발생부(3)에 구비하고 전체 모양을 원뿔형으로 함으로써, 호기성 공정내의 기포흐름을 균일하고 안정되게 하여 미생물의 탈리현상을 억제하면서 산소의 용존율을 크게 상승시키며, 역류방지부(5,6 또는 5',6')는 운전 정지시 역류현상을 방지할 수 있는 산기관(3)을 제공하며, 슬러지 적층에 의한 공기노즐(1)의 막힘현상과 기포(14) 자유흐름의 방해를 억제하며, 기계식 폭기장치를 대체하여 동력비용을 절감시킬 수 있고, 반영구적으로 사용할 수 있으며, 사용이 편리하고, 수입대체 효과를 가져올 수 있는 저렴하고 효율적인 기포합체 방지용 원뿔형 산기장치를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 공기노즐의 크기는 0.5∼2.0mm 범위, 평면도상 노즐간격은 10∼20mm 범위의 삼각피치법(2)에 의해 디자인된 공기노즐들(1)이 기포발생부(3)에 구비되고, 역류방지부(5,6 또는 5',6')가 공기실 또는 연결관(9) 내부에 제공되며, 기포발생부(3)를 지지하면서 각각의 공기노즐(1)로 공기전달을 원활하게 할 수 있는 공기실과 연결볼트(8)가 제공되는 공기실 프레임(4)으로 형성됨을 특징으로 하는 원뿔 형태의 기포합체 방지용 산기관(3).