KR200265973Y1 - 벤튜리형 침전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수질오염을 방지하기 위하여 각 오염 발생원에서 배출되는 폐수를 보다 효율적으로 침전 정화 처리하도록 이루어진 침전장치에 관한 것으로, 특히 침전장치의 구조를 벤튜리 압력을 이용하도록 개선하여 침전속도를 빠르게 이루도록 한 벤튜리형 침전장치에 관한 것이다. 본 고안의 벤튜리형 침전장치는, 중앙부에 원통형 격벽(12)을 수용하고, 내벽면 하부측으로는 경사지도록 형성된 저류벽(14)을 갖는 호퍼형 침전조(10)와; 상기 침전조(10)의 내벽면 상부측으로 일측단부가 부착되고, 대향하는 타 일측단부는 중앙부에 형성된 원통형 격벽(12) 외주면에 부착되는 다수의 정류수 배출기(11)와; 상기 정류수 배출기(11) 하부로는 침전조(10)의 내벽면과 원통형 격벽(12) 외주면 사이에 형성되는 주름경사판(13)과; 상기 원통형 격벽(12) 중앙부에 형성되며, 그 하부로는 내벽에 나선형 회전유도부(22)와 응집보조제투입관(19)을 갖는 혼합부(21)가 형성되고, 상부로는 내부에 복수의 정류판(24)과 유도판(25)을 갖고 일측으로는 응집제투입관(18)을 갖는 정류부(23)가 형성된 정류통(20)으로 구성된다.

Description

벤튜리형 침전장치{VENTURI TYPE PRECIPITATION DEVICE}

본 고안은 수질오염을 방지하기 위하여 각 오염발생원에서 배출되는 폐수를 보다 효율적으로 침전 정화 처리하도록 이루어진 침전장치에 관한 것으로, 특히 침전장치의 정류통 구조를 벤튜리 압력을 이용하도록 개선하여 침전속도를 빠르게 이루도록 한 벤튜리형 침전장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 산업폐수와 골재 세척폐수 및 생활하수 등의 정화를 위해서는 수처리 장치를 이용하게 되는데, 그 중 많이 이용되고 있는 것 중의 하나가 침전장치이다.

침전이란 하수나 원수에 포함된 침전물의 침강속도를 증가시키는 것으로서 오래 전부터 이용되고 있는 수처리 중 가장 중요한 조작중의 하나로 물보다 무거운 입자는 정체된 물 또는 극히 흐름이 느린 물에서 침강하여 물과 분리되는 현상이다.

이러한 원리를 이용하여 원수를 천천히 흐를 수 있는 넓은 지(池)에 유입시켜 입자(현탁물)를 분리하는 것이 침전지(沈澱池)이나, 이때 침전지의 크기가 매우 커지므로 침전지의 면적을 줄이고 침전속도를 빠르게 하는 기술이 필요한 데, 이것이 침전장치이다

또, 물보다 무거운 입자는 정체된 물 또는 극히 흐름이 느린 물에서 침강하여 분리가 되므로, 먼저 플록 형성과정을 통해 침전물의 입경을 크게 하여 침강속도를 증대시키게 되는데, 여기서, 침강속도는 입자의 크기, 밀도, 형상물의 온도(점성) 등에 따라 결정되는 데, 스토크스의 식이 사용된다.

즉,

W : 입자의 침강속도(m/sec)

ρs : 입자의 밀도(g/㎤)

ρ : 물의 밀도(g/㎤)

μ : 물의 점성계수(g/㎝·sec)

d : 입자의 직경(㎝)

g : 중력가속도(㎝/sec²) = 980㎝/sec²

상기 식으로부터 알 듯이 침강속도는 입자직경의 2승에 비례해서 커지기 때문에 입자가 클수록 침강속도는 급격히 커진다.

이러한 침강속도는 침전지의 흐름이 이상적이며 난류나 편류가 없고, 조용하게 흘러가는 상태를 가정한 것이다.

그러나 대부분의 침전지에서는 유입관에서의 제트류, 흐름에 의한 난류, 유입수의 현탁물 농도에 의해 생기는 밀도류의 영향을 받아서 침전지 내의 흐림이 일정하지 않다.

따라서, 침전장치는 집수조를 비롯한 응집조, 침전조 등을 별도의 장치로 각각 설치하거나, 또는 일체로 구비하고 있는 것이 있으나, 분리형 침전장치의 경우에는 대개 대용량이고 처리수질이 중요할 때 사용되며, 일체형 침전장치의 경우, 소용량이거나, 처리수질의 기준이 낮을 때 많이 이용되고 있다.

또, 개량형 침전장치도 있으나, 상기 개량형 침전장치의 경우는 중앙의 정류통에 유도막을 설치하여 유입수에 혼화, 응집의 효과를 얻고 있는 경우도 있다.

그 한 예로, 종래의 일체형 침전장치에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 원수와 고분자 응집제를 동시에 중력방향으로 인입하여 유입수의 반응 및 응집작용이 일어나도록 하는 중공형 파이프 형상의 반응부(110)가 중앙부에 형성되고, 상기 반응부(110)를 수용하며, 반응 및 응집작용이 완료된 유입수를 하부에서 상부 방향으로 가이드 하여 반응부(110)의 외주연을 따라 상승된 후, 상부에서 출력되도록 하며, 유입수가 상부 방향으로 이동하는 도중에 경사판(120)을 통해 슬러지를 걸러내는 침전부(130)와, 상기 침전부(130)의 하부에 위치하며, 침전부(130)에서 걸러진 슬러지를 모으는 호퍼형 농축부(140)를 포함하여 형성된다.

그리고, 상기 반응부(110)는 원수와 고분자 응집제가 잘 섞일 수 있도록 원수와 고분자가 섞인 액체를 가이드 하는 슬라이딩 콘(111)과, 상기 액체의 유동을 조절하는 배플 플레이트(112)가 다수 개 설치되어 있다.

그러나, 상기와 같은 구성의 침전장치는 원수와 응집제를 중력방향 즉, 상부에서 인입시키도록 되어 있어, 토출용 펌프와 중력작용에 의해 하부로 이동하게 된다고 하나, 긴 파이프 형상의 반응부로 인해, 원수와 응집제의 혼합 및 침전부로의 용이한 순환이 힘든 문제점이 있고, 또 다수의 경사판(120) 설치로만 원수에 포함된 슬러지를 제거하도록 한 것은 정류효과가 떨어지는 문제점도 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 여러 문제점을 해결한 것으로서, 본 고안의 목적은 동일한 침전지 크기에서도 작은 부하율을 유지하도록 하기 위해, 벤튜리형 혼화, 응집 정류통과 주름경사판을 설치하여 침전시설을 단순화하고 침전효율을 높여 침전조에서 혼화 및 응집을 효과적으로 빠르게 이루도록 한 벤튜리형 침전장치를 제공함에 있는 것이다.

도 1 은 종래의 일체형 침전장치를 나타내는 도면.

도 2 는 본 고안의 벤투리형 침전장치를 일부 절개하여 나타낸 사시도.

도 3 은 도 2의 단면도.

도 4 는 본 고안의 벤투리형 정류통의 확대 상세도이다.

도 5 는 본 고안의 정류통 혼합부의 다른 실시예를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 침전기 11: 정류수 배출기

11a: 유입공 12: 원통형 격벽

13: 주름경사판 14: 저류벽

15: 원수 유입관 16: 정류수 배출관

17: 침전물 배출관 18:응집제 투입관

19: 응집보조제 투입관 20: 정류통

21: 혼합부 22: 회전유도부

23: 정류부 24: 정류판

25: 유도판 24a: 배출공

25a: 유도공 100: 침전장치

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 벤튜리형 침전장치는, 중앙부에 원통형 격벽을 수용하고, 내벽면 하부측으로는 경사지도록 형성된 저류벽을 갖는 호퍼형의 침전조와; 상기 침전조의 내벽면 상부측으로 일측단부가 부착되고, 대향하는 타 일측단부는 중앙부에 형성된 원통형 격벽 외주면에 부착되는 다수의 정류수 배출기와; 상기 정류수 배출기 하부로는 상기 침전조의 내벽면과 원통형 격벽 외주면 사이에 형성되는 주름경사판과; 상기 원통형 격벽 중앙부에 형성되며, 그 하부로는 내벽에 형성된 나선형 회전유도부와 일측으로 응집보조제 투입관을 갖는 혼합부가 형성되고, 상부로는 내부에 복수의 정류판과 유도판을 갖고 일측으로는 응집제투입관을 갖는 정류부가 형성된 정류통으로 구성된다.

상기한 본 고안의 벤튜리형 침전장치를 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2 는 본 고안의 벤투리형 침전장치를 일부 절개하여 나타낸 사시도이고, 도 3 은 도 2의 단면도이며, 도 4 는 본 고안의 벤투리형 정류통의 확대 상세도로서 도시된 바와 같이, 호퍼형의 침전조(10) 상부 내 벽면으로는 다수의 정류수배출기(11)의 일측단부가 내주를 따라 부착 형성되고, 대향하는 타 일측단부는 중앙부에 형성된 원통형의 격벽(12) 외주면을 따라 부착 형성된다.

상기 정류수배출기(11)는 사방(四方)을 막은 후, 측면으로만 다수의 유입공(11a)을 형성하고 일측 방향으로는 정류수 배출관(16)을 수용하도록 형성된다.

그리고, 상기 다수의 정류수배출기(11) 하부로는, 역시 침전조(10)의 내벽면과 원통형 격벽(12) 외주면 사이에 주름경사판(13)이 형성된다.

상기 주름경사판(13)은 최소한의 공간에서도 분리 표면적을 극대화하도록 물결형상 또는 골판지 골형상 등의 주름을 형성하고, 개략 V형의 경사를 이루도록 함으로써, 물이 주름을 따라 굴곡되어 흐르도록 하였다.

또, 상기 주름경사판(13) 하부로는 저류벽(14)이 경사지도록 형성된다.

상기 저류벽(14)은 원수가 주름경사판으로 올라가기 전에 1차적으로 현탁물(슬러지)을 걸러 침전조 하부로 유도하게 된다.

또, 상기 원통형 격벽(12) 중앙부에는, 그 하부로는 응집보조제 투입관(19)과 내벽에 돌출형의 나선형 회전유도부(22)를 갖는 혼합부(21)와, 상부로는 다수의 통공(24a)을 갖는 복수의 정류판(24)과, 유도공(25a)을 갖는 유도판(25) 및 응집제투입관(18)을 갖는 정류부(23)로 이루어지는 정류통(20)이 형성된다.

상기 정류통(20)은 벤튜리형 관으로 형성하였다.

즉, 벤투리 효과의 정리를 응용하여 하단부를 유선형의 대경부로 구성하고,상단부를 소경부로 구성하므로써, 압력차가 일어나도록 만들었다.

상기와 같은 벤튜리형 관은, 대구경과 소구경에 의해 유입과 배출에 따른 압력차로 강력한 상승작용이 일어나 유체를 상승시키기 위한 별도의 장치 없이도, 물을 상승시키게 된다.

또한, 상기 정류통(20)은 상부에 형성된 정류부(23)를 하부에 형성된 혼합부(21)와는 반대의 형태 즉, 하단을 소구경으로 하고, 상단을 대구경으로 형성하여 원수의 흐름을 점차로 느리게 흐르도록 하였으며, 내부로는 다수의 배출공(24a)을 갖는 정류판(24)과 원수의 흐름을 유도하도록 한 유도공(25a)을 갖는 유도판(25)을 격순으로 설치하여 응집효과는 물론 물의 정류흐름과 순환작용을 이루도록 하였다.

한편, 도 5 는 본 고안에 의한 혼합부(21)의 나선형 회전유도부를 다른 실시 예로 나타낸 것으로서, 나선형 회전유도부를 돌출형이 아닌 홈형의 회전유도부(22a)로 형성한 것이다.

상기와 같은 홈형의 회전유도부(22a) 역시 유입되는 원수의 회전을 용이하게 이루도록 함으로서, 응집보조제와 원수의 혼합작용을 이루는 데 동일한 작용을 하게 된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 고안의 벤튜리형 침전장치의 동작관계를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 침전장치(100)의 하부를 통해 정류통(20)의 하부에 형성된 혼합부(21)와 연결된 원수 유입관(15)으로부터 유입되는 원수는 혼합부(21)의 측면에 형성된응집보조제 투입관(19)을 통해 투입되는 응집보조제(가성소다)와 급격히 혼화된다. 이와 같은 혼화의 용이함은, 상기 혼합부(21) 내에 형성된 나선형 회전유도부(22)에 의해 이루어진다.

또한, 상기 혼합부(21)는 하단이 대구경이고, 상단이 소구경으로 벤튜리형 관으로 형성되어 있어, 벤튜리 효과에 의한 압력차의 발생으로 더욱 더 효과적인 혼화작용과 상승작용을 일으키게 된다.

상기 혼합부(21)를 통과한 응집보조제와 혼화된 원수는 상부 정류부(23)에 유입되면서 다시 응집제투입관(18)을 통해 투입되는 응집제와 혼화되면서 유도판(25) 일측에 형성된 유도공(25a)을 통해 상승 유도되어 격순으로 설치된 다수의 배출공(24a)을 갖는 정류판(24)을 격순으로 거치게 되며, 응집효과를 높이게 된다.

상기 정류통(20)에서 혼화작용과 정류흐름에 의해 응집된 원수는 원통형의 격벽(12) 내를 통과하여 상기 원통형 격벽(12)외부로 배출되면서, 침전조(10) 하부에 경사지게 형성된 저류벽(14)에 의해 1차 적으로 현탁물(슬러지)을 제거시켜 침전조 하부로 유도하게 된다.

즉, 상기 각 과정을 거치면서 응집된 원수는 흐름을 타고 다시 상승을 이루게 되는데 이때 저류벽(14) 부딪히면서 응집된 무거운 현탁물은 낙하하게 되고 일부 미세한 현탁물과 정류된 원수만 상승하게 된다.

상기 저류벽(14)을 통과하여 상승되는 일부 미세한 현탁물을 포함한 원수는 침전조(10) 내벽과 원통형격벽(12) 사이에 형성된 주름경사판(13)을 통과하면서 미세한 현탁물까지 제거된다.

여기서, 상승된 원수는 물결 모양 또는 골판지의 골형상 등으로 V형으로 경사지게 형성된 주름경사판(13)의 굴곡을 따라 천천히 통과하여 흐르게 되므로, 2차 적으로 현탁물을 완전히 제거하게 되고, 이렇게 제거된 침전물은 침전조(10) 하부측에 형성된 침전물 배출관(17)을 통해 배출되게 된다.

그리고, 상기 주름경사판(13)을 통과한 정류된 물은 상기 주름경사판(13) 상부에 형성된 정류수배출기(11)의 측면에 형성된 유입공(11a)을 통해 유입되어, 정류수 배출기(11)의 일측단으로 형성된 정류수배출관(16)을 통해 최종 배출되도록 이루어진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 벤튜리형 침전장치는 벤튜리형 관으로 형성한 정류통과 상기 정류통의 하부 혼합부에 형성된 나선형 회전유도부와 상부에 격순으로 형성된 유도판 및 정류판과 주름경사판 등에 의해 침강속도증대와 혼화 및 응집효과를 높임으로서, 침전지의 크기를 줄일 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 중앙부에 원통형 격벽(12)을 수용하고, 내벽면 하부측으로는 경사지도록 형성된 저류벽(14)을 갖는 호퍼형의 침전조(10)와;

   상기 침전조(10)의 내벽면 상부측으로 일측단부가 부착되고, 대향하는 타 일측단부는 중앙부에 형성된 원통형 격벽(12) 외주면에 부착되는 다수의 정류수 배출기(11)와;

   상기 정류수 배출기(11) 하부로는 상기 침전조(10)의 내벽면과 원통형 격벽(12) 외주면 사이에 형성되는 주름경사판(13)과;

   상기 원통형 격벽(12) 중앙부에 형성되며, 그 하부로는 내벽에 형성된 나선형 회전유도부(22)와 일측으로 응집보조제 투입관(19)을 갖는 혼합부(21)가 형성되고, 상부로는 내부에 복수의 정류판(24)과 유도판(25)을 갖고 일측으로는 응집제투입관(18)을 갖는 정류부(23)가 형성된 정류통(20)으로 이루어지는 벤튜리형 침전장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주름경사판(13)은 개략 V형 경사를 이루도록 상호 대향하여 형성됨을 특징으로 하는 벤튜리형 침전장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합부(20)의 나선형 회전유도부는 돌출형 회전유도부(22) 또는 홈형 회전유도부(22a) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 벤튜리형 침전장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 정류부(23)는 다수의 배출공(24a)을 갖는 정류판(24)과 일측 벽면으로만 유도공(25a)을 갖는 유도판(25)이 격순으로 설치됨을 특징으로 하는 벤튜리형 침전장치.