KR200418245Y1

KR200418245Y1 - 오수 처리를 위한 순산소 포기장치

Info

Publication number: KR200418245Y1
Application number: KR2020060008203U
Authority: KR
Inventors: 이재헌
Original assignee: 이재헌
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2006-06-08

Abstract

본 고안은 오수 처리 장치에 있어서, 오수중의 오염 물질들인 유기물이나 질소 인등의 영양 염류를 생물학적으로 처리해 주는 포기조 설비와 관련된 사항으로써, 그 중에서도 미생물의 호흡을 위해 공기를 이용하는 일반적인 방법과 달리 순산소를 이용하는 순산소 포기조에 사용할 수 있는 포기장치에 관한 것으로, 뚜껑이 덮인 밀폐형 포기조 구조체 내부로 공급되어 수면위의 공간에 기체 상태로 존재하는 순산소를 하부의 오수 속으로 투입하여 용해시켜 미생물들의 호흡에 사용하게 하고 이를 반복하여 산소의 이용률을 증대시키는 동시에 교반 효율을 제고하여 처리 효율이 높은 순산소 포기 장치를 제공하는 것을 목표로 한다.

이를 위하여 순산소 공급 장치로부터의 순산소는 주로 포기조 구조체(100) 내부의 바닥 가까이에 설치된 산기관(80)을 통해 미세 기포 상태로 오수의 아래쪽으로부터 공급하거나, 산소 공급관(81)을 통하여 수면위 공간(200)으로 직접 공급할 수도 있다. 오수의 아래쪽으로부터 산기관을 통해 공급된 순산소는 그 일부가 오수 속에 용해되어 미생물들의 호흡에 이용되기도하나 상당 부분은 용해되지 못하고 기포 상태로 상승하여 포기조 상단의 공간으로 모인다.

이 수면위 공간(200)에 체류하는 기체 상태의 산소를 아래 쪽의 오수속으로 투입하여 용해시켜 주기위하여, 본 고안은 포기조 내의 오수속에 설치된 다양한 종류의 유체 기계를 이용하며, 대부분 벤추리 튜브의 원리를 이용하는 것으로써 그 중 대표적인 것으로 벤추리 노즐(10)이 있으며 이를 외부에 설치된 순환펌프(20)와 연결하여 오수를 고속으로 분사시키고, 이때 벤추리노즐(10)의 협류부(11)에 발생하는 상당한 크기의 압력저하를 이용한다.

이 벤추리 노즐(10)의 협류부(11)와 수면위 공간(200)을 산소 흡입관(30)으로 연결하여 주면, 순산소는 두 부위의 압력차에 의하여 이 관을 통하여 오수중으로 빨려들어 가며, 이 때 노즐에 의해 생성되는 난류속의 강력한 전단 구역을 통과하며 물에 용해되기 쉬운 미세기포로 잘라져 하방으로 이송됨으로써, 일단 조내로 공급된 순산소는 오수 속에 용해되어 이용될 때까지 이 과정을 반복하게 되며, 따라서 순산소의 용해율과 이용율이 매우 높은 포기 장치를 제공할 수 있는 것이다.

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Description

오수 처리를 위한 순산소 포기장치{Pure Oxygen Aeration Devices for Wastewater Treatment}

도 1은 본 고안의 벤추리 노즐을 이용한 실시 예에 따른 순산소 포기장치를 도시하는 단면도

도 2는 본 고안의 이상 노즐을 이용한 실시 예에 따른 순산소 포기장치를 도시하는 단면도

도 3은 본 발고안의 표준 노즐을 이용한 실시 예에 따른 순산소 포기장치를 도시하는 단면도

도 4는 본 고안의 수중 믹서와 벤추리 유도관을 이용한 실시 예에 따른 순산소 포기장치를 도시하는 단면도

도 5는 본 고안의 공기 압축기와 수중믹서를 이용한 실시 예에 따른 순산소 포기장치를 도시하는 단면도

도 6는 종래 기술의 실시 예를 도시하는 단면도

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

100, 101, 102, 103: 포기조 구조체

200, 201, 202, 203: 수면위 공간

10: 벤추리 노즐 11: 협류부(峽流部, Throat)

12: 이상(二狀) 노즐 (Two-Phase Nozzle)

15: 표준 노즐

17: 유도관 18: 벤추리 유도관

20: 순환펌프 22: 송풍기

24: 공기 압축기 25: 구동장치

26: 표면 포기기 27: 아지테이터

30, 35: 산소 흡입관

40: 공기 흡입관 45: 공기 투입관

51: 원수 유입관 52: 처리수 배출관

53: 혼합수 순환관 54: 반송오니 유입관

60, 65: 배기구

70: 수중 믹서 71, 72: 보조 수중 믹서

80: 산기관 81, 82, 85: 산소 공급관

90: 거품 분리조

본 고안은 종래의 순산소 포기 장치들 보다 경제성과 효율이 높고 부작용이 적은 포기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 오수중의 오염 물질들인 유기물이나 질소 인등의 영양염류를 분해 하여 제거하기 위한 생물학적 처리 공정중의 하나인 순산소 포기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐된 포기조 구조체 내로 공급되어 수면위의 공간에 체류하는 순산소를 오수 속에 용해되어 오염 물질들의 분해에 이용될 때까지 오수내로 반복적으로 투입해 주기 위하여, 오수와 활성 오니의 혼합액을 벤추리 튜브나 노즐등의 유체 기계를 통해 고속으로 오수속으로 분사해 주고, 이 때 벤추리 튜브의 협류부나 노즐의 토출구에 발생하는 압력 저하를 이용하거나, 수중 믹서와 송풍기 또는 공기 압축기를 이용하는 순산소 포기장치에 관한 것이다.

오수처리 공정은 일반적으로 부유 물질이나 토사 등 고형물을 스크린 등으로 제거하여 주는 1 단계의 전처리 공정, 미생물들에 의해 유기물이나 영양염류 등이 분해되어 제거되는 2 단계의 생물학적 처리공정과, 이를 통해 개체수가 증식된 미생물들을 침전시켜 상등수 만을 방류하고 가라앉은 미생물 활성 오니들은 앞 단계의 생물학적 처리공정으로 반송하여 주어 일반적으로 침전조라 불리는 3 단계의 고액 분리 공정으로 이루어진다.

이 세 가지 공정 중 가장 중심이 되는 것은 두 번째의 생물학적 처리 공정으로써, 100여 년 전부터 사용돼온 활성 오니법이 그 주류를 이룬다. 일반적으로 유효수심이 5미터 정도인 원형 또는 사각형의 수조에 전처리 공정을 거친 오수를 투입하고, 마지막 3단계 공정인 침전조에서 반송된 활성 오니를 혼합하며, 미생물들의 호흡을 위한 공기를 공급하여 주면 이 미생물들이 오수중의 오염물질인 유기물이나 영양염류를 분해하며 개체수를 증식하게 되는데, 이 반응조를 포기조라 부른다.

일반적인 포기조에서는 미생물들의 호흡을 위해 송풍기를 이용하여 대기 중의 공기를 수조의 바닥에 설치된 산기관을 통해 공급해 준다. 그러나 이 방법으로는 공기 중의 산소 함량이 21％ 밖에 되지 않을뿐더러 공기의 오수내 체류 시간도 짧기 때문에 효율이 높지 못하다. 이를 개선하기 위하여 공기 대신 산소 함량이 85％ 이상인 순산소를 사용하는 순산소 포기장치들이 개발되었다.

종래 순산소 포기장치의 대표적인 실시예를 도 6에 예시하였다. 구조는 전체적으로 밀폐형이며 유사한 규격의 3개 내지 4개의 수조들로 나뉘어 있으며 포기조 외부에 설치된 순산소 공급장치로부터 공급된 산소는 첫 번째 수조 상단의 산소 공급관(85)을 통해 수면위 공간(201)으로 공급된다. 이 산소를 오수속으로 용해시키기 위하여 종래의 기술은 수조 상부에 설치된 구동장치(25)에 연결되어 수면 근처에 설치된 표면 포기기(26)를 회전시켜 오수를 상부 공간의 산소중으로 투척하는 방식을 채택하고 있으며 이렇게 하여 물에 용해된 산소와 미생물들과 오염물질의 접촉성을 높혀 주기 위하여 대개는 상기 표면 포기기와 동축상의 수조 내부 아래 쪽에 설치된 아지테이터(27)를 이용하여 교반을 해준다.

첫 번째 수조에서 이러한 과정을 거친 오수는 다음 수조로 자연 유입되고, 처음 수조에서 사용되고 남은 산소도 다음 수조의 상부로 흘러 들어간다. 이러한 과정을 거쳐 마지막 수조에 도달한 오수는 침전조 또는 다음 단계로 이송되고 산소의 농도가 상당히 저하된 마지막 수조의 수면위 공간(203)에서 필요에 따라 일부 기체를 배기구(65)를 통해 대기중으로 방출한다.

그러나 이러한 종래의 순산소 포기장치는 산소를 물속에 용해시키기 위하여 효율이 낮은 접촉 방법을 이용하기 때문에 에너지 효율이 떨어지고, 산소와 미생물들과 오염 물질사이의 접촉효율도 낮아 경제성이 불량할 뿐만 아니라, 이산화 탄소 등 유해 가스의 방출이 원활하지 못하기 때문에 독성에 의한 장애가 발생할 수 있으며, 수조의 유효 수심이 5∼6미터로 제한되는 등 여러 가지의 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 포기조 구조체(100) 내부의 수면위 공간(200)에 유입된 산소를 오수중으로 투입하여 용해시켜 주기 위하여 벤추리 튜브의 원리를 이용한 벤추리 노즐(10)이나, 이상노즐(12), 표준 노즐(15), 또는 수중 믹서등의 유체 기계를 이용한다.

밀폐된 포기조 구조체(100) 외부에 설치된 순환펌프(20)에 연결된 벤추리 노즐(10)이나 이상 노즐(12) 또는 표준 노즐(15)을 통하여 오염 물질을 함유한 오수와 활성 오니의 혼합액을 고속으로 오수 중으로 분사하고 이때 압력이 현저히 떨어지는 그 협류부(11)나 노즐의 토출부 하방의 적절한 위치에 산소 흡입관(30)을 설치하여 이 관을 수면위 공간(200)의 순산소와 연결해 주어 순산소가 오수 속으로 흡입될 수 있도록 하여 주거나, 이와는 달리 오수 속의 적당한 위치에 수중 믹서(70)와 유도관(17) 또는 벤추리 유도관(18)을 설치하고 이를 이용하되 필요에 따라 조외에 설치되는 송풍기(22) 또는 공기 압축기(24)를 추가로 사용하여 순산소를 오수 속으로 반복적으로 재 투입하여 줄 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

본 고안은 특히 오수 속으로 흡입된 산소의 기포들이 노즐이나 수중믹서가 생성하는 엄청난 양의 난류 속에 형성되는 강력한 전단구역을 통과하며 물에 용해 되기 쉬운 아주 작은 크기의 미세 기포들로 잘라지기 때문에 산소의 용해율이 증대되며 더불어 이용률도 획기적으로 높아지므로 그에 따라 오염물질의 처리 효율과 경제성이 현저히 개선되는 특징을 가진다.

본 고안은 상기의 목적을 달성하기 위하여 다양한 형태로 벤추리 튜브의 협류부와 노즐의 토출구에서의 압력 저하를 이용하며 또한 수중 믹서와 유도관 및 송풍기, 공기 압축기를 이용하며, 이 들 바람직한 실시 예에 대하여 도면을 참고로 하여 자세하게 설명을 하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 의한 제 1 실시 예를 보여 주는 단면도로써, 포기조 구조체(100)와 순환 펌프(20), 벤추리 노즐(10), 산기관(80), 산소 흡입관(30), 공기 흡입관(40), 배기구(60)등으로 구성된다. 1 단계의 전처리 공정을 거친 원수는 원수 유입관(51)을 통해 포기조 구조체(100) 내부로 유입되고, 3단계의 침전조에서 가라 앉혀진 미생물의 활성 오니는 반송 오니 유입관(54)을 통해 유입되며, 순산소는 별도의 공급장치로부터 주로 산기관(80)을 통해 포기조 구조체(100)내 바닥 부분의 오수중으로 투입된다. 산기관(80)은 산소가 물에 잘 용해될 수 있도록 미세 기포 상태로 산기해주는 멤브레인 타입을 사용하며, 산소 공급관(81)을 통하여 수면위공간(200)으로 산소를 직접 공급할 수도 있다. 처리된 오수는 처리수 배출관(52)을 통해 원수의 유입량 만큼씩 다음 단계의 처리 장치나 침전조로 이송된다.

포기조의 처리 효율을 높이기 위해서는 원활한 순산소 공급과 더불어 생물학적 처리에서의 3요소인 미생물, 산소, 오염물질들을 충분히 혼합 교반하여 3자간의 접촉 효율을 높여 주는 것이 필수적이다. 본 고안이 사용하는 순산소 포기장치들은 이러한 관점에서도 종래의 기술들을 크게 개선하는 효과가 있으며, 이를 더욱 개선하고자 할 경우에는 보조 수중믹서(71, 72)를 구비하여 완벽한 교반을 도모함과 동시에 물에 녹아 이용되지 못하고 기포상태로 상승하는 순산소를 반복적으로 하방으로 재순환시켜 줄 수 있다.

상당한 비율의 산소가 이러한 과정을 통해 물에 용해되어 미생물의 호흡에 이용되나, 이용되지 못하고 기포 상태로 상승한 산소는 수표면을 통해 수면위 공간(200)에 모이게 되고, 필요에 따라 수면위 공간(200)으로 직접 공급된 산소가 있을 경우 이와 합류하게 된다. 외부의 순산소 공급 장치로부터 포기조 구조체(100)내로 공급되는 순산소의 양은 오수속의 용존 산소 농도를 적절한 수준으로 유지할 수 있도록 조절하여 준다.

이렇게 수면위 공간(200)에 모인 산소를 다시 오수 중으로 투입해주기 위하여 이 실시 예에서는 포기조 외부에 설치된 순환 펌프(20)를 혼합수 순환관(53)에 연결하여 미생물과 순산소와 오염물질의 혼합액을 빨아 들여 벤추리 노즐(10)을 통해 오수의 하방으로 고속으로 분사하여 주고, 이 때 이 노즐의 협류부(11)에 발생하는 상당한 크기의 압력 저하를 이용한다. 벤추리 노즐(10)은 상업적으로 젯트 에어레이터, 이젝터 또는 인젝터라는 이름으로 판매되는 노즐을 사양에 맞게 구해 쓸 수 있으며, 충분한 압력 저하와 최상의 교반 효율을 실현할 수 있도록 입구부와 협류부의 직경 및 경사도, 그리고 산소 흡입관(30)과의 연결 위치 등을 특별히 설계하여 제작할 수도 있다.

벤추리 노즐(10)의 협류부(11)와 수면위 공간(200)을 적당한 크기의 산소 흡입관(30)으로 연결하여 주면 두 곳의 압력차에 의해 수면위 공간(200)의 산소가 빠른 속도로 벤추리 노즐(10)을 통해 오수 속으로 빨려 들어가게 된다. 벤추리 노즐(10)은 미생물 활성 오니와 순산소와 오염 물질의 혼합액을 고속으로 분사해 주어 엄청난 양의 난류를 발생시킴으로써 충분한 교반 효과를 발휘하며, 순산소의 기포는 이 난류에 의해 생성된 전단 구역을 통과하며 물에 용해되기 쉬운 미세한 크기로 잘게 잘리어 진다.

이러한 포기 장치는 일반적인 산소 발생 장치들로부터의 산소 공급압력이 3Kg/cm2 정도나 되기 때문에 포기조의 깊이를 다른 방식에 비해 월등히 크게 할 수 있다. 다른 순산소 포기장치들은 교반을 위해 포기조 구조체 상부에 설치된 구동장치에 연결된 표면 포기기와 아지테이터를 이용하기 때문에 유효수심을 5∼6미터 이상으로 하는데 많은 어려움이 있고, 산소를 물에 용해시키는 방식 때문에 수심이 깊을 경우 하부에서의 용존산소 농도를 적절히 유지하기 힘들지만, 본 고안은 필요할 경우 보조 수중믹서(71, 72)를 이용할 수 있고 20 미터의 유효 수심도 실현 가능하다. 이는 포기조 설치 부지를 4분지 1 이하로 절감할 수 있는 장점이다.

이 장치의 원활한 운영을 위하여 포기조 구조체(100)내 기체의 압력을 적절히 조절해 주는 것이 긴요하며, 이를 위해 필요할 경우 순산소를 산소 공급관(81)을 통해 수면위 공간(200)으로 직접 공급하여 조절할 수도 있다.

조내에 미생물 호흡의 결과로 발생한 이산화탄소 등 유해가스의 농도가 높아지면 오수 속의 PH를 떨어뜨리고 미생물들에 독성으로 작용할 수 있기 때문에 적절 한 주기로 이를 밖으로 방출해 주는 것이 바람직하다. 그러나 종래의 순산소 포기장치들은 산소 공급 방식과 용해 방식 때문에 수면위 공간이 포기조 구조체 전체에서 차지하는 비율이 매우 커서 대개 직렬로 연결된 여러개의 수조중 마지막 수조로부터 조금씩 방출하는 방법 밖에 없기 때문에 많은 부작용이 발생하나, 본 고안이 제공하는 순산소 포기장치에서는 수면위 공간이 상대적으로 아주 작아지기 때문에 주기적인 방출을 하여도 손실되는 산소의 양이 미미하여 전체적인 산소 이용율에 크게 영향을 미치지 않는다.

이러한 주기적인 방출과 환기를 위하여 본 고안은 아주 짧은 시간 동안 배기구(60)를 개방하고 산소흡입관(30)을 잠근 상태에서 공기흡입구(40)를 개방하여 일시에 많은 양의 공기를 조내에 흡입하여 이산화 탄소등의 유해가스를 청소해 낼 수 있도록 하였다. 이러한 작동은 아주 짧은 시간 내에 이루어지기 때문에 오수 속의 용존 산소 농도를 유지하는데 전혀 문제가 없다.

또한 수면위 공간(200)의 산소 농도와 이산화 탄소 농도를 정확하게 모니터링하기 위하여 산소 흡입관(30)을 통하여 시료 채취를 용이하게 할 수 있으며 필요할 경우 이산화 탄소등을 분리하여 제거해 주는 설비를 장착할 수 있다.

본 고안에 의한 이러한 순산소 포기장치는 다른 장치에 비해 훨씬 적은 에너지를 소모하면서도 포기조의 효율을 높이는데 필수적인 산소의 원활한 공급과 높은 교반 효율을 가능케 하기 때문에 산소의 용해율 및 이용율을 극대화하여 오염 물질들의 제거 효율을 획기적으로 개선하여 준다. 또한 포기조의 유효 수심을 필요에 따라 다른 장치에 비해 3∼4배 크게 할 수 있으며, 오염 물질의 분해 과정에서 발 생하는 유해 가스를 적절히 처리할 수 있으므로 더욱 더 효율적인 포기장치를 제공할 수 있는 것이다.

도 2는 벤추리 노즐(10) 대신에 이상 노즐(액체 기체의 Two-Phase Nozzle, 12)을 이용하여 같은 성능을 발휘하도록 고안된 실시예의 단면도이다. 이 경우 산소흡입관(30)이 노즐의 내부 중심선을 따라 설치되며 혼합액을 순환 펌프(20)와 이상 노즐(12)를 이용하여 오수 속으로 고속으로 분사하여 주고 이때 노즐의 토출구에 발생하는 압력 저하를 이용하여 수면위 공간(200)의 순산소를 오수속으로 포기하여 준다. 또한 노즐 끝에서 토출되는 난류를 최대한 하방 깊은 곳으로 이송하여 교반 효율을 증대시키고 산소 기포의 오수 내 체류 시간을 늘려 용해율을 높여 주기 위하여 원통형의 유도관(17)이 노즐의 하방으로 장착된다.

도 3은 벤추리 노즐(10) 대신에 일반 형태의 표준 노즐(15)을 통하여 혼합액을 고속으로 분사하여 주고 이때 그 토출구에 발생하는 압력 저하를 이용하여 수면위 공간(200)의 순산소를 오수속으로 투입하도록 고안된 실시예의 단면도이다. 이렇게 분사된 난류를 최대한 하방 깊은 곳으로 이송하여 교반 효율을 증대시키고 산소 기포의 오수 내 체류 시간을 늘려 용해율을 높여 주기 위하여 원통형의 유도관(17)이 노즐의 하방으로 장착된다.

도 4는 순환펌프와 노즐을 이용하지 않고 오수 중에 설치된 수중믹서(70)를 이용하여 오수를 고속으로 분사하여 줌으로써 같은 성능을 발휘하도록 고안된 실시예의 단면도이다. 수중믹서(70)의 토출구에 벤추리 유도관(18)을 설치하고 그 협류부(11)를 수면위공간(200)과 산소 흡입관(30)으로 연결하여 압력 저하를 이용하여 산소를 투입해 준다. 이 때 목 부분의 단면축소율이 클 경우 수중 믹서의 구동 모터에 과부하가 걸려 손상이 발생할 수 있으므로 완만한 경사로 설계하며 이에 따라 협류부에서의 압력저하가 충분치 않아 산소 투입이 원활치 못할 경우에 대비하여 보조 수단으로 조외에 송풍기(22)를 설치하고 산소 흡입관(35)을 통해 순산소를 흡입하여 벤추리 유도관(18) 내로 투입하여 준다. 이 경우에도 벤추리 유도관(18) 내로 투입된 순산소는 수중 믹서가 생성하는 강력한 난류 속에서 작은 크기의 미세기포로 잘라져 오수 속에 쉽게 용해된다. 송풍기(22)를 사용할 경우 직경의 변화가 없는 완전 원통형의 유도관을 이용할 수도 있다.

조내의 이산화 탄소 등의 유해 가스를 주기적으로 방출해 주기 위해서는 짧은 시간 동안 산소 흡입관(30, 35)을 잠그고 공기 흡입관(40)과 공기 투입관(45)과 배기구(60)를 개방한 상태에서 송풍기(22)를 가동하여 충분한 양의 공기를 조내로 투입하여 준다.

수면위 공간(200)에 거품이 발생할 경우 송풍기(22)에 지장이 생길 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 거품 분리조(90)를 조외에 설치하고 산소 흡입관(35)을 이곳에 연결하여 거품이 송풍기로 유입되는 것을 방지하여 준다. 거품 분리조(90) 내에는 소포제를 분사할 수 있는 장치를 갖추어 거품을 액화시킨 후 이 액체는 포기조 내로 재 투입하거나 전단계의 원수조로 보낸다.

도 5는 수면위 공간(200)의 순산소를 공기 압축기(24)를 이용하여 흡입하여 조내에 설치된 산기관(80)으로 다시 투입시켜 반복 순환시켜주어 같은 성능을 발휘토록 고안된 실시 예의 단면도이다. 혼합액의 교반에는 수중 믹서(70)를 이용하고, 일차적인 순산소 공급은 오수 바닥 가까이에 설치된 산기관(80)을 통해서 하고, 용해되어 이용되지 못하고 기포 상태로 상승하여 수면위 공간(200)에 모인 순산소를 공기 압축기(24)로 흡입하여 산소 공급관(82)를 통하여 다시 산기관(80)에 연결하여 준다. 거품에 의한 공기 압축기의 손상을 방지하기 위하여 거품 분리조(90)를 설치하고 산소 흡입관(35)을 이에 연결하여 거품을 분리시켜 준다.

도 6는 종래 기술을 이용한 대표적인 순산소 포기장치의 실시예를 보여 주는 단면도이다. 일반적으로 3개 이상의 조를 직열로 배치하고 순산소는 첫 번째 조(101) 상부에 설치된 산소 공급관(85)을 통해 수면위 공간(201)으로 공급된다. 포기조 구조체 뚜껑 위에 설치된 구동장치(25)를 이용하여 표면 포기기(26)를 회전시켜 오수를 상대적으로 규모가 큰 수면위 공간(201)으로 던져주어 산소를 오수에 용해시켜주고 조의 하방에 설치된 아지테이터(27)를 회전시켜 교반을 해준다.

공급된 산소 중 이용되지 않은 잔류 량은 다음 단계로 흘러가고 처리된 오수도 다음의 조(102, 103)로 흘러가며 같은 과정을 반복하게 된다. 마지막 조(103)에 도달한 산소는 미생물들의 호흡에 의해 발생된 이산화 탄소 등으로 그 순도가 많이 저하되어 배기구(65)를 통해 부분적으로 배출된다.

산소를 물에 용해시켜주는 효율이 떨어지고 교반을 충분히 해주기 힘들며 유효수심을 크게 하는 데 많은 어려움이 있어 경제성이 낮은 단점이 있으며 미생물들의 호흡 등으로 발생하는 이산화 탄소 등 유해가스를 적기에 제거해주기 어렵기 때문에 독성 부작용이 있고 오수의 PH 조절 등에 난점이 있다.

앞에서 설명한 내용으로부터 분명하듯이, 본 고안의 순산소 포기장들은 포기조 구조체(100)내로 공급된 순산소를 오수속에 용해되어 오염 물질의 분해에 이용될 때까지 효율적인 방법을 이용하여 반복적으로 재투입하여 포기해 줄 수 있으므로 산소의 이용율이 높고 오염 물질의 제거 효율이 높은 아주 경제적인 순산소 포기장치를 제공할 수 있으며, 또한 필요에 따라 수심을 깊게 할 수 있으므로 소요 부지를 현저히 절감하여 주는 것이 가능하고, 오염 물질의 분해 과정에서 발생하는 유해 가스로 부터의 폐해를 적절히 방지할 수 있는 순산소 포기 장치를 제공할 수 있다.

Claims

순산소를 이용한 포기장치에 있어서, 밀폐된 포기조 구조체(100)와, 벤추리 노즐(10)과, 순환 펌프(20)와, 산소 흡입관(30)과, 공기 흡입관(40)과, 배기구(60)와, 산기관(80)과 산소 공급관(81)으로 이루어지고;

오수는 원수 유입관(51)을 통하여 포기조 구조체(100)의 내부로 유입되고;

다음 단계에서 반송되는 미생물 활성 오니는 반송 오니 유입관(54)을 통하여 포기조 구조체(100)내로 투입되고;

외부의 순산소 공급 장치로부터 공급되는 순산소는 산소 공급관(81)을 통해 수면위 공간(200)으로 직접 공급되거나, 포기조 구조체(100)의 바닥 가까이에 설치된 산기관(80)을 통해 오수 중으로 공급되어 일부는 오수 속에 용해되어 미생물들의 호흡에 이용되나 나머지는 기포 상태로 상승하여 수면위 공간(200)에 모이게 되고;

이렇게 포기조 내로 투입된 오수와 활성 오니와 순산소의 혼합액을 교반하여 주는 동시에, 수면위 공간(200)에 모인 순산소를 오수 속으로 투입하여 포기시켜 주기 위하여 포기조 구조체(100) 밖에 설치된 순환 펌프(20)와 포기조 구조체(100)내의 오수 속에 설치된 벤추리 노즐(10)을 이용하되, 혼합수 순환관(53)을 순환 펌프(20)에 연결하고 오수속으로 주입해 주는 끝부분에 벤추리 노즐(10)을 장착하여 혼합액을 오수속으로 고속으로 분사하여 주면, 벤추리 노즐(10)의 협류부(11)에는 벤추리 튜브의 원리에 따라 상당한 크기의 압력 저하가 발생하게 되고;

이 협류부(11)와 수면위 공간(200)을 산소 흡입관(30)으로 연결해 주면 두 부위의 압력차에 의하여 수면위 공간(200)에 모인 순산소가 상당한 속도로 오수속으로 다시 빨려 들어가게 되고, 이때 벤추리 노즐(10)이 생성하는 강력한 난류 속을 통과하며 물에 용해되기 쉽도록 작은 크기의 미세 기포로 잘라져 오수와 활성 오니와 혼합 교반되며 하방으로 이송되며;

포기조 구조체(100) 내부로 공급된 순산소를 오수 속에 용해되어 이용될 때까지 이와 같은 과정의 반복을 통해 포기시켜 줌으로써, 산소의 이용율과 오수의 처리 효율을 현저히 증대시켜 주는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제1항에 있어서, 벤추리 노즐(10) 대신에, 산소 흡입관(30)이 노즐의 중심부에 설치되는 이상 노즐(12)을 이용하여 혼합액을 오수중으로 고속으로 분사하여 주고, 이때 노즐의 토출구 부분에 생성되는 압력 저하를 이용하여 산소 흡입관(30)을 통해 수면위 공간(200)에 체류하는 산소를 오수속으로 재투입해 포기해 주고, 이상 노즐(12)의 토출 방향으로 유도관(17)을 장착하여 노즐에서 토출된 오수와 활성 오니와 순산소의 혼합액을 오수 중 하방 깊은 곳 까지 이송하여 교반 효율을 높여 주고 산소 기포의 오수내 체류시간을 늘려 용해율을 제고해 주는것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제1항에 있어서, 벤추리 노즐(10) 대신에 일반적인 형태의 표준 노즐(15)을 이용하고, 이 노즐을 통해 혼합액을 고속으로 오수속으로 분사하여 교반하 여 줄때 노즐의 토출구 부분에 발생하는 압력 저하를 이용하여 수면위 공간(200)의 순산소를 산소 흡입관(30)을 통해 오수 속으로 재투입해 포기해 주고, 표준 노즐(15)의 토출 방향으로 유도관(17)을 장착하여 노즐에서 토출된 오수와 활성 오니와 순산소의 혼합액을 오수 중 하방 깊은 곳 까지 이송하여 교반 효율을 높여 주고 산소 기포의 오수내 체류 시간을 늘려 용해율을 제고해 주는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제1항에 있어서, 벤추리 노즐(10)과 순환펌프(20) 대신에 수중믹서(70)를 오수내 상부에 설치하고 그 토출구에 벤추리 유도관(18)을 장착하여 이를 통해 혼합액을 고속으로 분사하여 교반하여 주고 그 협류부(11)에 발생하는 압력 저하를 이용하여 산소 흡입관(30)을 통해 수면위 공간(200)의 산소를 오수내로 재투입하여 포기해 주는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
순산소를 이용하는 포기장치에 있어서, 밀폐된 포기조 구조체(100)와, 수중 믹서(70)와, 공기 압축기(24)와 산소 흡입관(35)과, 산기관(80)과, 공기 흡입구(40)와, 배기구(60)와 공기 투입구(45)와 거품 분리조(90)로 이루어져서, 순산소는 오수 바닥 가까이에 설치되는 산기관(80)을 통해 공급되고, 교반은 오수 중에 설치된 수중 믹서(70)에 의존하며, 그 토출 방향으로 유도관(17)을 설치하여 혼합액이 포기조 구조체(100)의 바닥 까지 충분한 속도로 순환하게 해주며, 오수 속에 용해되어 오염 물질 분해에 이용되지 못하고 기포 상태로 상승하여 수면위 공간(200)에 모인 순산소를 다시 오수 속으로 투입하여 포기해 주기 위하여 조외에 공기 압축기(24)를 설치하고 그 흡기부를 수면위 공간(200)으로 연결된 산소 흡입관(35)에 연결하여 순산소를 흡입하고 이를 산소 공급관(82)을 통하여 산기관(80)에 다시 주입하여 주며, 수면위 공간(200)에 거품이 발생할 것에 대비하여 거품 분리조(90)를 설치하고 산소 흡입관(35)을 이에 연결하여 주는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제4항에 있어서, 수면위 공간(200)과 협류부(11)의 압력차가 충분하지 않아 산소 흡입관(30)을 통한 산소의 유입이 원활치 못할 경우를 대비하여 송풍기(22)를 조외에 설치하고 그 흡입구를 산소 흡입관(35)에 연결하여 수면위 공간(200)의 순산소를 강제로 흡입하여 벤추리 유도관(18) 안으로 투입하여 주되, 수면위 공간(200)에 거품이 발생하는 경우에 대비하여 거품 분리조(90)를 설치하여 산소 흡입관(35)을 이에 연결하는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 교반량을 증대시키고 오수내의 아래 쪽을 돌아 상부로 다시 올라가는 순산소의 기포들을 하방으로 재순환시켜 주어 순산소 기포의 오수내 체류 시간을 길게 하여 용해율과 이용율을 개선하기 위하여 보조 수중 믹서(71, 72)를 추가로 설치하는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 의한 순산소 포기장치를 복수로 직열 또는 병렬로 연결하여 처리 효율을 더욱 개선하는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 산소 흡입관(30)을 잠근 상태에서 공기 흡입관(40)과 배기구(60)를 개방하고 순환 펌프(20)를 계속 가동하여 대기 중의 공기를 일시적으로 대량 오수 속으로 투입하여 줌으로써 오염 물질의 분해 과정에서 발생한 유해 가스들을 포기조 구조체(100) 밖으로 주기적으로 방출해 주는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제6항에 있어서, 산소 흡입관(35)을 잠근 상태에서 공기 흡입관(40)과 배기구(60)를 개방하고 송풍기(22)를 계속 가동하여 대기 중의 공기를 일시적으로 대량 오수 속으로 투입하여 줌으로써 오염 물질의 분해 과정에서 발생한 유해 가스들을 포기조 구조체(100) 밖으로 주기적으로 방출해 주는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치
청구항 제5항에 있어서, 산소 흡입관(35)과 산소 공급관(82)을 잠근 상태에서 공기 흡입관(40)과 공기 투입관(45)과 배기구(60)를 개방하고 공기 압축기(24)를 계속 가동하여 대기 중의 공기를 일시적으로 대량 수면위 공간(200)으로 투입하여 줌으로써 오염 물질의 분해 과정에서 발생하여 수면위 공간(200)에 체류하는 유 해 가스들을 포기조 구조체(100) 밖으로 주기적으로 방출해 주는 것을 특징으로 하는 순산소 포기장치