KR200358547Y1 - 원심유동법에 의한 침전물 분리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 담수 및 해수를 이용하는 어류 양식장과 수돗물을 저장하는 배수지 및 공공주택 공급용의 물 저장조, 산업용수 저장시설에 적용하여 유체상의 침전 고형물을 자동분리시키기 위한 시설로서, 유입 및 배출수의 압력과 방향을 이용하여 유체가 원심유동성을 갖도록 하여 수중의 침전 고형물이 수조의 중심부로 이동시켜 분리제거시킴에 있어서, 수조내 침전 고형물을 안내익을 따라 수조의 중심부로 효과적으로 집적시킬 수 있어 처리시간과 처리효율을 동시에 향상시킬 수 있는 원심유동성을 이용한 침전물 분리장치에 관한 것이다.

Description

원심유동법에 의한 침전물 분리장치{A deposit- separator by the center flowing}

본 고안은 배수지나 저장조 및 양식조와 같은 각종 저장시설에 적용되는 침전물 분리장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 각종 수조에 적용되어 수중의 부유물이나 고형물, 배관의 녹이나 찌꺼기 등을 효과적으로 침전시켜 제거할 수 있는 원심유동법에 의한 침전물 분리장치에 관한 것이다.

현대 산업의 발달로 도시의 인구집중현상 및 공동주택 생활방식이 보편화되면서 생활용수의 안정적 공급 및 정수처리기술의 개발이 필수적인 사안으로 대두되고 있으며, 이에 따른 많은 대형의 저장시설 및 정화시설이 설치되고 있다.

특히, 식수 또는 산업용수의 안정적인 공급을 위해 설치되는 식수공급용 저장조 및 배수지는 공급수량의 안정적 조절과 단수를 방지하기 위한 목적 뿐만 아니라 수질면에서 다소 침전지 역할을 하고 수질 불량시에는 염소의 재투입 및 살균접촉시간을 충분히 가질 수 있도록 한다.

상기한 저장조 및 배수지와 같은 저장시설은 일반적으로 1일 최대급수량이 6 ~ 12시간이 가능한 저장용량을 갖도록 충분한 크기로 제작되며, 이러한 수조 내에서 각종 용수들은 각 가정이나 공장 등에 공급되기 전까지 상당한 시간을 체류하게 된다.

이와 같이 수조 내에서 각종 용수들이 정체 및 체류되는 동안 수중의 부유물이나 고형물, 찌꺼기를 비롯하여 배관의 녹 등이 침전화되고 퇴적화되는데, 이러한 침전물들은 수질악화에 따른 비위생을 초래할 뿐만 아니라 수조의 관리면에서도 많은 어려움과 문제점으로 대두되고 있으나 아직까지는 주요한 개선대책이 선행되지 않고 있는 실정이다.

또한, 현재 어류를 사육하기 위한 양식장의 경우 대부분이 다단식의 직사각형 또는 원형의 수조에 양식어를 사육하고 있으며, 이와 같은 양식용 수조의 경우에도 양식어의 배설물이나 먹다 남은 찌꺼기 등과 같은 고형물이 침전 및 농축됨에 따라 수질을 고도로 악화시킬 뿐만 아니라 여과조로 유입되면 여과기능에 큰 부담을 주게 되고 여과층을 막아 자주 청소를 해야하는 불편함이 있었다.

이러한 양식조 내의 고형물을 제거하기 위하여 중력침전조가 가장 일반적으로 사용되고 있으나, 상기한 침전조는 고형질 오물의 비중이 물과 크게 차이가 나지 않으므로 완전히 침전시키기 위해서는 매우 느린 유속으로 흐르는 큰 규모의 시설이 필요하기 때문에 산업적인 형태로 사용하기에는 가용면적에서 매우 많은 비용이 들며, 그 처리효율의 실효성 또한 미비하다는 문제점이 있었다.

이와 같이 전술한 문제점을 해결하고자, 최근에는 원심유동을 이용하여 수중의 침전물의 침강속도를 빠르게 진행시킴과 동시에 침강된 침전물들을 수조의 중심부로 이동시켜 집합시킨 다음 제거하는 기술이 제시되고 있으며, 이러한 기술에 대해서는 1988년 4월과 10월에 걸쳐 일본에서 발행된 월간수도에서 「회전원통을 구비한 원형침사지에 관한 연구」를 통하여 그 원리와 방법을 자세하게 소개한 바 있다.

또한, 상기한 원리를 이용하여 일본특허 공개공보 소62-171718호에서는 외벽이 원통 상태 또는 인보류트 상태의 곡면을 가지고, 바닥면의 중심부에는 오목한상태의 고형물 집합소를 설치한 분리조와; 상기 분리조 외벽에 접선방향으로 설치된 유입구와; 고형물을 분리한 후의 처리액을 배출하기 위한 유출구와; 분리조의 중심부에 내통을 배치하고, 내통의 하단을 재치한 가대(걸침대)와 분리조의 바닥면 사이에 고형물 집합소를 향한 고형물 이동통로를 설비하는 고액분리장치를 소개하고 있으며, 일본특허 공개공보 평1-215316호에서는 상기한 구성을 갖는 분리조의 중심부에 수직축 주위를 회전하는 원통상의 강제회전체가 추가로 설치된 고액분리장치를 소개하고 있다.

또한, 대한민국 실용신안 등록번호 제0194179호에서는 폐수가 처리되는 처리조의 중심부에 공급된 폐수의 흐름과 동일한 방향으로 폐수를 회전시켜 선회류를 발생시키는 회전부가 설치되고, 상기 회전부의 회전에 의해 처리조의 바닥의 중심부에 모인 침전물을 상기 처리조 밖으로 배출시키는 침전물 배출물을 포함하는 폐수처리장치를 제공하고 있다.

이와 같이 유체의 원심유동을 이용하여 침전물을 분리하는 기술들은 적은 가용면적을 차지면서도 처리효율을 향상시킬 수 있어 소형의 저장탱크에도 용이하게 적용될 수 있으며, 수중의 부유물이나 고형물, 배관의 녹이나 찌꺼기 등을 효과적으로 제거함에 따라 수조 내부의 청소주기를 늦출 수 있어 관리비용을 절감시킬 수 있었다.

그러나, 상기한 기술들은 단순히 유체의 원심유동에 의해서만 침전물들을 수조의 중심부로 모아 제거하기 때문에 수조의 중심부로 침전물이 집적되는 시간이 상당히 소요되며, 따라서 그 처리효율을 개선하기 위한 노력이 아직까지 필요한 실정이다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 산업용수나 생활용수를 공급하기 위한 배수지나 저장조를 포함하여 양식장에서 사용되는 각종 저장시설에 적용되어 수중의 부유물이나 고형물, 배관의 녹이나 찌꺼기 등을 더욱 효과적으로 제거할 수 있는 원심유동법에 의한 침전물 분리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 부분 절개사시도

도 2는 본 고안의 침전물 분리장치의 평면도

도 3은 본 고안의 구성요소 중에서 안내익을 확대하여 나타낸 사시도

도 4는 도 2의 A-A'를 절단하여 나타낸 단면도

도 5는 도 4의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도

도 6은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 단면도

<도면의 주요부호에 대한 상세한 설명>

10 : 몸체

11 : 유입구 12 : 배출구

20 : 안내익

21 : 안내홈 22 : 빗면부

30 : 호퍼부

31 : 토출구 32 : 가이드홈

32a : 경사면

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,

유체의 원심유동을 이용하여 수중의 침전물들을 수조의 중심부로 집적시켜 제거하는 침전물 분리장치에 있어서,

소정의 저장용량을 갖도록 내부공간이 형성된 몸체가 있고, 상기 몸체 일측 상단에는 내벽과 접선방향으로 연통되게 설치된 유입구와 상기 유입구보다 하단에 위치되도록 배치된 배출구가 각각 구비되어 있으며,

상기 몸체 내부에는 벽면과 바닥면을 따라 다수개의 안내익이 정면부가 물의 회전방향과 마주보도록 설치되며, 상기 안내익의 정면부에는 반원형의 안내홈이 형성되어 있으며,

상기 몸체 내부 바닥면의 중심부에는 소정의 깊이를 갖는 호퍼부가 형성되어 있고, 상기 호퍼부 하단에는 토출구가 장착되어 있으며, 호퍼부 주위에는 적어도 하나 이상의 가이드홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심유동법에 의한 침전물 분리장치를 제공함으로서 달성된다.

이하에서는 본 고안에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 고안이 도면에 도시된 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 부분 절개사시도이고, 도 2는 본 고안의 침전물 분리장치의 평면도이다.

상기 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안의 침전물 분리장치는 크게 소정량의 물이 저장되는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 하단 바닥면에 부착된 안내익(20)과, 몸체(10) 바닥면의 중심부에 형성된 호퍼부(30)로 구성되어 있다.

먼저 몸체(10)의 경우 외부모양과 내부모양을 육각기둥, 팔각기둥, 십각기둥 등과 같이 원통형에 가까운 다각면체로 성형되며, 다만 내부모양의 경우 유체의 원심유동을 좀 더 원활히 유지하기 위하여 원통형으로 형성될 수 있으며, 전체적인 크기는 사용하고자 하는 용도에 따라 그 처리용량을 고려하여 임의적으로 정하게 된다.

이러한 몸체(10)의 일측 상단에는 유입구(11)가 몸체(10)의 접선방향으로 연통되게 형성되어 있으며, 상기 유입구(11)보다 하단에는 고형물이 제거된 처리액을 배출하기 위한 배출구(12)가 형성되어 있는데, 상기한 배출구(12)는 안내익(20)의 바로 상단에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 유입구(11)를 통하여 물을 고압분사방식에 의해 몸체(10) 내부로 유입시키기 되면, 상기와 같이 유입된 물은 몸체(10)의 내벽을 따라 유동되는데,그 모양이 원통형에 가깝기 때문에 몸체(10)의 중심부를 중심으로 원심회전하게 되며, 이와 같은 저장된 물이 원심유동성을 갖도록 하여 수중의 침전슬러지를 빠른 속도로 바닥면까지 침적시키게 된다.

이 때 몸체(10)에 저장된 물의 원심회전력을 향상시키기 위하여 모터를 포함한 프로펠러를 몸체(10)의 중심부에 별도로 설치하여 물의 회전력을 증가시켜 원심유동성을 향상시킬 수 있음을 밝혀둔다.

상기 몸체(10) 내부에는 벽면과 바닥면을 따라 다수개의 안내익(20)이 설치되어 있는데, 상기 안내익(20)의 정면부에는 반원형의 안내홈(21)이 구비되어 있으며, 이러한 안내익(20)의 정면부가 물의 회전방향과 마주보도록 장착되게 된다.

도 3은 본 고안의 구성요소 중에서 안내익을 확대하여 나타낸 사시도이다.

상기 도 3을 통하여 안내익에 대해 좀 더 상세하게 살펴보면, 상기한 안내익(20)의 정면부에는 내측으로 완만하게 휘어져 반원형의 안내홈(21)이 형성되어 있는데, 이는 수중의 침전슬러지, 특히 비교적 비중이 작은 것의 경우 안내익(20)과 부딪쳐 바닥면으로 침적되지 않고 안내익(20)을 타고 위로 넘어가는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 상기한 안내익(20)의 후방은 바닥면까지 완만한 경사각을 갖는 빗면부(22)가 형성되면 좀 더 바람직한 효과를 가져오게 되는데, 이는 안내익(20)을 타고 넘은 물들이 빗면부(22)를 따라 완만하게 하강하도록 하여 안내익(20)의 후방에서 물의 와류현상이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.

이 때, 상기한 안내익(20)의 전체적인 높이에 있어서, 몸체(10) 벽면에 부착된 안내익(20)의 높이(T1)보다 몸체(10) 중심부를 향하는 안내익의 높이(T2)가 더 작도록 하여 그 높이가 벽면에서 중심부방향으로 갈수록 점점 작아지게 형성하면 더욱 바람직한데, 이는 몸체(10)의 벽면을 타고 오는 침전슬러지를 포집하여 안내익(20)의 안내홈(21)을 따라 보낼 때 침전슬러지들이 연속적으로 밀리도록 하여 몸체(10)의 중심부 방향으로 더욱 용이하게 보낼 수 있기 때문이다.

또한, 몸체(10) 내부 바닥면의 중심부에는 안내익(20)을 따라 이동된 침전슬러지들이 재분산되지 않고 모아두기 위한 호퍼부(30)가 소정의 깊이를 갖고 형성되어 있으며, 상기 호퍼부(30)의 하단에는 모여진 침전슬러지를 외부로 배출하기 위한 토출구(31)가 형성되어 있어 도면에는 도시되지 않았으나 별도의 흡입펌프 등과 연결하여 배출이 가능하게 된다.

이러한 호퍼부(30)의 주위에는 적어도 하나 이상의 가이드홈(32)이 형성되어 있어 안내익(20)의 안내홈(21)을 따라 중심부로 이동되는 침전슬러지가 상기한 가이드홈(32)을 통하여 호퍼부(30) 내부로 더욱 용이하게 모이도록 한다.

상기한 가이드홈(32)에 있어서, 몸체(10) 벽면을 향하는 가이드홈(32)의 넓이(W1)보다 호퍼부(30)와 맞닿는 가이드홈의 넓이(W2)가 더 작도록 하여 그 넓이가 외부에서 중심부방향으로 갈수록 점점 좁아지도록 형성하는 것이 바람직한데, 이는 가이드홈(32)에 침적된 침전슬러지들이 연속적으로 밀리도록 하여 호퍼부(30)의 내부로 용이하게 이동될 수 있도록 하기 때문이다.

도 4는 도 2의 A-A'를 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

먼저, 상기 도 4에서는 가이드홈(32)의 절단면 모양이 둥근 반원형으로 형성된 것을 보여주고 있는데, 이러한 가이드홈은 원형을 포함하여 사각이나 오각과 같이 다양한 모양으로 형성이 가능하나, 다만 절단면의 모양이 원형일 경우 가이드홈을 따라 호퍼부로 이동되는 침전슬러지들이 중간에 적층되지 않고 가장 잘 쓸려내려갈 수 있기 때문이다.

도 5에서는 가이드홈(32)의 절단면 모양이 타원형과 같이 일면에 완만한 경사지를 갖는 것을 보여주고 있는데, 이는 물의 흐름에 의해 이동되는 침전슬러지들이 가이드홈(32)의 경사지를 따라 용이하게 들어갈 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같은 구성을 갖는 침전물 분리장치는 고형물의 침강속도와 물리적 특성에 따라 분리이동속도를 조절하기 위한 기술로서, 연속적 혹은 간헐적으로 유체의 원심유동성을 조절하여 침전 고형물이 바닥면에 누적되지 않고 안내익을 따라 몸체의 중심부에 위치하고 있는 호퍼부로 이동시키고, 이와 같이 호퍼부에 침적된 침전슬러지들은 토출구를 통해 공기펌프를 이용하여 분리시킨다는 것이다.

상기와 같은 침전물 분리장치는 그 처리용량에 따라 유입구와 배출구를 서로 연결시켜 둘 이상을 동시에 사용할 수 있음을 밝혀둔다.

도 6은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다.

상기 도 6에서는 호퍼부(30)의 가이드홈(32)에 대한 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 상기 가이드홈(32)의 일부가 호퍼부(30)와 맞닿는 부분까지 경사면(32a)을 갖는 것을 보여 주고 있다.

이와 같이 형성된 가이드홈(32)의 경사면(32a)은 가이드홈(32)을 따라 이동되는 침전슬러지들이 경사면(32a)을 따라 호퍼부(30)의 내부로 더욱 용이하게 이동되도록 한다.

이와 같이, 본 고안은 담수 및 해수를 이용하는 어류 양식장과 수돗물을 저장하는 배수지 및 공공주택 공급용의 물 저장조, 산업용수 저장시설에 적용하여 유체상의 침전 고형물을 자동분리시키기 위한 시설로서, 수조내 침전 고형물을 안내익을 따라 수조의 중심부로 효과적으로 집적시킬 수 있어 종래 원심유동을 이용한 침전기술에 비해 집적시간을 최소화하고 그 처리효율을 더욱 향상시킬 수 있다는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안의 원심유동성을 이용한 침전물 분리장치는 담수 및 해수를 이용하는 어류 양식장과 수돗물을 저장하는 배수지 및 공공주택 공급용의 물 저장조, 산업용수 저장시설에 적용하여 유체상의 침전 고형물을 자동분리시키기 위한 시설로서, 유입 및 배출수의 압력과 방향을 이용하여 유체가 원심유동성을 갖도록 하여 수중의 침전 고형물이 수조의 중심부로 이동시켜 분리제거시킴에 있어서, 수조내 침전 고형물을 안내익을 따라 수조의 중심부로 효과적으로 집적시킬 수 있어 처리시간과 처리효율을 동시에 향상시킬 수 있다는 것이다.

또한, 본 고안은 수조내 침전 고형물을 최소화하고 분리된 침전물은 주기적 혹은 간헐적으로 배출시킴으로서 수질의 오염을 막아 위생적이고, 가용면적이 크지 않아 설치비용이 적게 들며, 소형의 저장탱크에도 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라 수조 내부의 청소주기를 늦출 수 있어 관리비용을 절감시킬 수 있다는 효과를 가져오는 것이다.

Claims (5)

1. 유체의 원심유동을 이용하여 수중의 침전물들을 수조의 중심부로 집적시켜 제거하는 침전물 분리장치에 있어서,

   소정의 저장용량을 갖도록 내부공간이 형성된 몸체가 있고, 상기 몸체 일측 상단에는 내벽과 접선방향으로 연통되게 설치된 유입구와 상기 유입구보다 하단에 위치되도록 배치된 배출구가 각각 구비되어 있으며,

   상기 몸체 내부에는 벽면과 바닥면을 따라 다수개의 안내익이 정면부가 물의 회전방향과 마주보도록 설치되며, 상기 안내익의 정면부에는 반원형의 안내홈이 형성되어 있으며,

   상기 몸체 내부 바닥면의 중심부에는 소정의 깊이를 갖는 호퍼부가 형성되어 있고, 상기 호퍼부 하단에는 토출구가 장착되어 있으며, 호퍼부 주위에는 적어도 하나 이상의 가이드홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심유동법에 의한 침전물 분리장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 안내익의 후방에는 바닥면까지 완만한 경사각을 갖는 빗면부(22)가 형성된 것을 특징으로 하는 원심유동법에 의한 침전물 분리장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 안내익이 몸체 벽면에 부착된 쪽의 높이(T1)보다 몸체 중심부를 향하는 안내익 쪽의 높이(T2)가 더 작도록 형성된것(T1〉T2)을 특징으로 하는 원심유동법에 의한 침전물 분리장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 가이드홈이 몸체 벽면을 향하는 쪽의 넓이(W1)보다 호퍼부와 맞닿는 쪽의 넓이(W2)가 더 작도록 형성된 것(W1〉W2)을 특징으로 하는 원심유동법에 의한 침전물 분리장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 가이드홈의 일부가 호퍼부와 맞닿는 부분까지 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 원심유동법에 의한 침전물 분리장치.