KR20110068423A - 다단 산기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 다단 산기장치는, 길이 방향으로 통기홈이 형성되는 볼트; 상기 볼트가 관통되는 볼트 체결부, 상기 통기홈으로 공급된 공기가 수용되는 공기실, 상기 공기실의 단부에 일정 크기 및 간격의 공기노즐이 배열된 노즐부를 구비하고, 하부 면이 상부 면보다 상대적으로 크게 형성되며, 그 외면이 경사지게 형성되는 다수의 디스크; 상기 볼트의 끝단부에 체결됨으로써 상기 디스크를 서로 밀착시키고, 공기 공급용 배관과 상기 통기홈을 연결시키며, 상기 통기홈으로부터 상기 공기 공급용 배관을 향하는 공기의 역류를 방지하는 체크 밸브를 구비하는 역류 방지부;를 포함한다.

Description

다단 산기장치{Multi-Disk Diffuser}

본 발명은 오폐수처리장, 합병정화조, 호기성 발효조 등과 같은 호기성 반응조 또는 양어장 등과 같이 용존산소가 필요한 공정에 공기 및 기타 기체를 효율적으로 공급하기 위한 산기장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 디스크 상부 면에 형성된 공기노즐의 일부를 디스크 외부로 노출시켜 균일하면서도 미세한 크기의 기포가 넓은 영역에 걸쳐서 폭기조에 다량으로 공급되어 용존산소의 농도를 높여 오폐수 처리 등을 효율적으로 할 수 있는 다단 산기장치에 관한 것이다.

오늘날 지속되는 산업화와 도시화로 환경오염은 점점 심화되고 있고, 배출되는 오수, 폐수, 하수의 형상 역시 매우 다양해지고 있으며, 이의 처리를 위한 시설 역시 고도화되고, 처리비용도 증가되고 있는 실정이다.

현재 오폐수의 처리를 위해서는 물리적·화학적 방법과 선택적으로 결합한 생물학적 처리방법이 주로 사용되고 있다. 생물학적 처리방법은 크게 호기성 처리방법과 혐기성 처리방법의 두 가지로 분류할 수 있다.

혐기성 처리방법은 산소공급이 필요 없고, 에너지로서 가연성 메탄가스를 얻는 장점이 있지만 반응기간이 길고 냄새가 발생하는 등의 단점을 지니고 있다.

호기성 처리방법은 산소공급을 위한 에너지 소요 등의 단점을 지니고 있으나, 짧은 반응시간, 완전한 유기물질 제거 등의 장점으로 인하여 현재의 오폐수 처리 공정의 대부분을 차지하고 있다.

호기성 처리방법에서 호기성 미생물의 성장 및 활동을 위하여 산소의 공급은 필수적이며, 이를 위하여 이용되는 것이 산기장치이다.

산기장치는 폭기조(반응조) 내부에 설치되며, 폭기조 내에서는 적절한 용존산소(DO, Desolved Oxygen)를 유지하는 것이 관건이 된다. 폭기조에서는 액상인 오폐수에 기체가 분산상으로 존재하므로 기포의 크기, 체류량 및 기상과 액상의 접촉 및 그 흐름 특성들이 폭기조의 조작조건, 성능 및 효율 등에 중대한 영향을 미치게 된다.

폭기조에서 기체-액체 간의 접촉면적을 증가시키고, 기체-액체 간의 물질전달계수를 증가시키기 위한 효율적인 방법은 기포체류량을 증가시키는 것인데, 이를 위해서는 기포의 크기를 줄이면서 균일하게 발생시키는 것이 필수적이다.

왜냐하면 폭기조에서 기포는 서로 합체되어 커지면서 상승하게 되는데, 기포의 상승속도는 기포의 크기에 비례하여 증가하기 때문이다.

즉, 기포의 크기가 크고, 기포의 발생이 균일하지 않다면, 이로 인해 폭기조에서 기포의 체류시간이 짧아지고 용존산소효율(SOTE, Standard Oxygen Transfer Efficiency)이 저감된다.

만일 용존산소효율(SOTE)이 우수한 산기장치가 개발된다면, 즉 기포의 크기를 줄이면서 균일하게 발생시킬 수 있는 산기장치가 있다면 폭기조 내에 장착되는 산기장치의 수를 줄일 수 있게 되어, 처리시설의 초기설치비를 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이 지속되는 도시화·산업화로 인하여 배출되는 오수, 폐수, 하수의 형상은 매우 다양해지고 있으며, 이의 처리를 위한 시설 역시 고도화되고, 처리비용도 증가되고 있는 실정이다.

현재의 오폐수 처리공정에 있어서 폭기조 내에 적절한 용존산소(DO)를 유지하기 위한 전력비가 큰 비중을 차지하고 있다. 만일 용존산소 효율(SOTE)이 우수한 산기장치가 개발된다면, 즉 기포의 크기를 줄이면서 균일하게 발생시킬 수 있는 산기장치가 있다면 기존의 처리공정에 비하여 공기 블로어(Blower)의 가동대수 및 가동시간을 줄임으로써 전력비를 상당히 줄일 수 있다.

전력비를 줄일 수 있다면, 경제성 제고는 물론이고, 나아가 환경이슈로 전 세계적으로 대두 되고 있는 온실효과를 유발하는 이산화탄소 가스를 줄이는 데에 일정부분 기여할 수 있다.

오폐수에는 다량의 유기물 및 무기물이 포함되어 있고, 이는 종종 산기장치의 성능저하를 초래한다. 즉, 슬러지가 산기장치의 외부에 적층되어, 기포 발생을 방해할 수 있으며, 또한 폭기조 내의 수압으로 인하여 오폐수가 산기장치의 내부로 역류하여 공기 블로어 등의 기계장치의 수명저하를 초래할 수도 있게 된다.

이를 방지할 수 있는 산기장치가 개발된다면 산기장치의 교체, 유지·보수 및 기계장치의 교체, 유지·보수에 들어가는 비용을 절감함으로써 경제성을 제고할 수 있다.

이상과 같은 배경하에서 현재 사용되고 있는 산기장치들을 살펴보기로 한다. 기존의 산기장치를 형태별로 분류하면 크게 파이프 타입(Pipe Type), 볼 타입(Ball Type), 디스크 타입(Disk Type)으로 분류할 수 있다.

상기 산기장치 중에서 기존의 디스크 타입(Disk Type) 산기장치는 슬러지의 적층에 의하여 기공이 막히는 문제와 압력부하로 인하여 일정한 용존산소(DO)를 유지하기 위해서는 공기 블로어의 용량이 커져야 하는 문제점이 있었다. 또한 반복 사용에 따라 기공이 확대되어 기포의 크기가 커지게 됨으로써 폭기조 내에서 기포의 체류시간이 짧아지고 용존산소효율(SOTE)이 저감되는 문제점이 있었다.

또한, 다수개의 디스크 중에서 상층에 위치한 디스크의 하부 면이 이보다 하층에 위치한 디스크의 상부 면에 형성된 공기노즐을 완전히 가린 상태로 밀착되면, 공기실에 모인 기포가 상기 상층에 위치한 디스크의 하부 면의 영향으로 기포가 균일 및 미세하게 발생하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.

결과적으로, 기포가 디스크의 하부면에서 성장하게 되면 기포 크기가 불균일하게 되거나 기포 크기가 커지는 문제점이 발생할 수 있다.

또한 공기노즐에 슬러지의 적층 및 유입으로 인한 압력부하때문에 기포가 정상적으로 공급되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 이 경우, 다단 산기장치를 분해하여 슬러지를 제거하여야 하므로 유지보수에 많은 어려움이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 디스크의 상부 면에 형성된 공기노즐의 일부를 외부로 노출시킴으로써, 균일하면서 미세한 크기의 기포가 넓은 영역에 걸쳐서 발산되어 폭기조에서 기체-액체 간의 접촉 면적을 증가시키고, 기체-액체 간의 물질전달 효율을 높일 수 있는 다단 산기장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 공기노즐에 슬러지의 적층 또는 유입으로 인하여 공기압이 상승할 경우, 디스크를 탄성 변형시켜 공기노즐의 막힘을 효율적으로 방지할 수 있는 다단 산기장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 압력부하를 최소로 하여 장치의 고장 발생 요인을 억제한 다단 산기장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다단 산기장치를 제공하는데, 본 발명의 일례에 따른 다단 산기장치는, 길이 방향으로 통기홈이 형성되는 볼트; 상기 볼트가 관통되는 볼트 체결부, 상기 통기홈으로 공급된 공기가 수용되는 공기실, 상기 공기실의 단부에 일정 크기 및 간격의 공기노즐이 배열된 노즐부를 구비하고, 하부 면이 상부 면보다 상대적으로 크게 형성되며, 그 외면이 경사지게 형성되는 다수의 디스크; 상기 볼트의 끝단부에 체결됨으로써 상기 디스크를 서로 밀착시키고, 공기 공급용 배관과 상기 통기홈을 연결시키며, 상기 통기홈으로부터 상기 공기 공급용 배관을 향하는 공기의 역류를 방지하는 체크 밸브를 구비하는 역류 방지부;를 포함한다.

상기 다수의 디스크 중에서 상층에 위치한 디스크의 하부 면이 하층에 위치한 디스크의 상부 면에 밀착하되, 상기 하층에 위차한 디스크의 상부 면에 형성된 공기노즐이 상기 상층에 위치한 디스크의 외주 바깥으로 노출되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의할 경우, 디스크의 상부 면에 형성된 공기노즐의 적어도 일부가 노출됨으로써, 균일하면서도 미세한 크기의 기포가 넓은 영역에 걸쳐서 공급되어 폭기조에서 기체-액체 간의 접촉 면적을 증가시키고, 기체-액체 간의 물질 전달 효율을 높일 수 있다.

또한 슬러지의 적층 또는 유입으로 공기압이 상승할 경우, 디스크의 탄성 변형을 발생시켜 공기노즐의 막힘을 효율적으로 방지할 수 있다.

또한 기포의 크기를 줄이면서 균일하게 발생시킬 수 있기 때문에 종전에 비하여 공기 블로어(Blower)의 가동대수 및 가동시간을 줄임으로써 전력비를 상당히 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 다단 상기장치의 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 폭기조 및 다단 산기장치의 작용을 도시한 측면도이다. 도 2는 도 1의 다단 산기장치의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 다단 산기장치의 측단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치의 작용을 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치를 보인 것으로, 디스크의 공기노즐 막힘을 방지하는 작용을 설명하는 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 디스크 및 제2 디스크의 적층예를 도시한 사시도이다. 도 7은 도 6의 절개 사시도이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 디스크 및 제2 디스크의 적층예를 도시한 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 8을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치(100)는 상층으로 올라갈수록 점차 작아지는 다수의 디스크(110-150)와, 이들 디스크(110-150)를 체결하는 볼트(160) 및 역류 방지부(170)로 구성되어 있다. 그리고 디스크(110)의 상부에는 커버(111)가 체결되어 있다.

좀더 상세하게는, 상기 다수의 디스크(110-150)는 각각 하부 면이 상부 면보다 상대적으로 크게 형성되고 그 외면이 경사지게 형성되어 있다.

상기 디스크(110-150)의 중앙에 볼트 체결부(101)가 형성되고 상기 볼트 체 결부(101) 주위에 공기실(103)이 형성되어 있다.

상기 공기실(103)과 인접하며 원주 방향으로는 일정 크기와 간격으로 홈이 파인 공기노즐(105)이 형성되어 있다.

여기서 상기 공기노즐(105)은 실험결과 0.1㎜보다 작을 경우 폐색(공기노즐의 막힘)이 잦고 0.8㎜보다 클 경우 미세기포가 형성되기 어려운 것으로 확인된바, 상기 공기노즐(105)의 개구폭(디스크(110-150)의 원주 방향을 따라 측정한 공기노즐(105)의 개구폭)을 0.1 내지 0.8㎜의 크기로 설계하는 것이 가장 바람직하다.

상기 볼트(160)의 외주 면에는 통기홈(161)이 형성된다. 상기 역류 방지부(170)의 상단부에는 상기 볼트(160)의 끝단부가 나사 체결되며, 볼트(160) 및 역류 방지부(170)의 나사 체결력은 상기 커버(111) 및 디스크들(110-150)을 조립 및 체결하는 역할을 한다. 또한 상기 역류 방지부(170)의 하부에는 공기 공급용 배관(20) 또는 공기 블로어(40)가 직접 연결된다.

또한 상기 역류 방지부(170)의 내부에는 볼, 실링 등으로 구성된 체크 밸브(310)가 마련되어, 공기 블로어(40)로부터 산기장치(100)를 향하는 공기 유동만을 허용하고 산기장치(100)로부터 공기 블로어(40)를 향하는 공기의 역류는 방지하는 기능을 한다.

상기 다수의 디스크(110-150) 중에서 상층에 위치한 디스크(110)의 하부 면이 하층에 위치한 디스크(120)의 상부 면에 밀착되어 있으며, 상층에 위치한 디스크(110)의 하부 면이 하층에 위치한 디스크(120)의 상부 면에 형성된 공기노즐(105)의 일부를 노출시키는 구조가 바람직하다.

다시 말해, 예를 들면, 상층에 위치한 제1 디스크(110)의 하부 면이 하층에 위치한 제2 디스크(120)의 상부 면에 밀착되고, 공기노즐(105)의 일부가 개방되어 있기 때문에, 상기 공기노즐(105)의 노출로 인하여 상기 공기실(103)에 모인 기포가 상층에 위치한 제1 디스크(110)의 하부 면의 영향을 받지 않고 공기노즐(105)을 통해서 미세하고 균일하게 다량으로 발생할 수 있다.

이와 같은 구성은 다스의 디스크들에 동일하게 적용된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

공기 블로어(40) 및 공기 공급용 배관(200)을 통하여 산기장치(100)에 공기가 주입되면, 볼트(160)의 통기홈(161)을 통하여 공기 상승 방향으로 공기가 공급된다. 공기는 볼트(160)의 통기홈(161)를 따라 각 디스크(110-150)의 공기실(103)에 주입되고, 일정압력 이상이 되어야 공기 노즐(105)을 통해서 폭기조로 공급된다. 따라서, 일정한 압력에 이르기 전까지 산기장치에 공급된 공기는 볼트(160)의 통기홈(161)을 따라 계속하여 상승한다. 폭기조(20)에 수용된 오폐수(50)는 기포(30)가 공급되면서 미생물의 활동에 의하여 정화된다.

본 발명의 경우 제2 디스크(120)의 상부 면에 형성된 공기노즐(105)의 일부가 제1 디스크(110)의 외부로 노출되어 있으므로, 균일하면서도 미세한 크기의 기포가 발생하며 기포가 합체되지 않고 폭기조(20)로 발산됨으로써, 폭기조(20)에서 기체-액체 간의 접촉 면적을 증가시키고, 기체-액체 간의 물질전달 효율을 지속적으로 높일 수 있다.

즉, 도 4에 보인 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치(100)의 경우, 제2 디스크(120)의 상부 면에 형성된 공기노즐(105)의 일부를 외부로 노출시킴으로써, 공기실(103)에 모인 기포가 상층에 위치한 제1 디스크(110)의 하부 면의 영향(제1 디스크(110) 하부 면에 의한 장애)을 받지 않게 된다. 따라서, 기포의 합체를 최소화하여 균일하면서도 미세한 크기의 기포를 넓은 영역에 걸쳐서 다량으로 공급할 수 있게 되어, 폭기조(20)에서 기체-액체 간의 접촉 면적을 증가시키고, 기체-액체 간의 물질전달 효율을 높일 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치에서, 디스크의 공기노즐 막힘을 방지하는 작용을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치(200)에 있어서, 다수의 디스크(210-250) 중 적어도 어느 하나 이상의 디스크가 플랙시블한 재질로 이루어져 있다. 여기서 상기 플랙시블한 재질은 러버(rubber) 또는 탄성이 있는 합성수지 재질일 수 있다.

이와 같이 다수의 디스크(210-250) 중 적어도 하나 이상의 디스크가 플랙시블한 재질로 구성될 경우, 슬러지의 유입 또는 적층으로 상기 공기실(203)에 모인 공기의 압력이 높아질 때, 그 압력에 의해 파선으로 보인 바와 같이, 디스크가 상방으로 탄성 변형되어 상기 공기노즐(205)의 주변을 개방시켜 줌으로써 상기 공기노즐(205)의 막힘을 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 도 1 도 2, 도 6 및 도 7을 참조하며, 본 발명의 다단 산기장치(100)의 일 실시예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 다단 산기장치(100)는 수직 방향으로 서로 밀착되는 제1 디스크(110) 및 제2 디스크(120)를 포함한다. 물론, 다단 산기장치(100)가 2장의 디스크가 배열된 실시예에 국한되는 것은 아니며, 3장 이상의 디스크(110-150)가 배열된 다단 산기장치(100)도 당연히 본 발명의 실시예에 포함된다.

제1 디스크(110) 및 제2 디스크(120)는 몸체부(153), 노즐부(1510), 외주 경사부(152), 밀착면(157), 볼트 체결부(101)를 포함한다. 제1 디스크(110) 및 제2 디스크(120)는 공기의 상승 방향인 수직 방향으로 서로 밀착되어 각각의 몸체부(153) 사이에 공기실(103)을 형성한다.

공기 블로어(40)에 의하여 공급된 공기는 공기 공급용 배관(200)으로 전달되며, 공기 공급용 배관(200), 역류 방지부(170) 및 볼트(160)의 통기홈(161)을 거쳐 공기실(103)로 공급된다. 공기실(103)에 수용된 공기는 공기노즐(105)을 통하여 다단 산기장치(100)의 외부로 분사된다.

제1 디스크(110)는 제2 디스크(120)의 상측에 배치되고, 제2 디스크(120)의 공기노즐(105)은 제1 디스크(110)의 밀착면(157)으로 덮혀진다. 이때, 하측에 위치한 제2 디스크(120)의 공기노즐(105)의 일부가 제1 디스크(110)의 외주 바깥으로 노출됨으로써 공기노즐(105)에서 분사되는 기포(30)가 성장하지 않고 그대로 미세하게 공기노즐(105)의 단부에서 분리될 수 있다.

노즐부(1510)의 폭(G0)에 비하여 공기노즐(105)이 노출된 폭(G1)이 더 작으며, 각각의 폭(G0, G1)의 비율은 디스크의 직경이나, 공기의 공급압, 오폐수의 종류, 산기장치가 폭기조에 설치되는 깊이, 산기장치의 크기 등 다양한 설계 변수를 고려하여 결정된다.

제2 디스크(120)의 공기노즐(105)의 단부가 제1 디스크(110)의 밀착면(157)의 단부와 일치하는 경우 공기노즐(105)의 단부에서 즉시 기포(30)가 이탈되지 않고 잠시 머무르게 되는 현상이 발생하는데 이때 기포(30)가 성장하게 된다. 본 발명은 이를 방지하기 위하여 공기노즐(105)의 단부에서 비로소 기포(30)가 이탈되는 것이 아니라 공기노즐(105)이 외부로 노출된 부분에서 아무런 기구적 간섭을 받지 않고 기포(30)의 이탈이 자유롭게 개시되도록 함으로써 기포(30)의 성장을 방지하고 미세하며 균일한 크기로 기포(30)가 발생할 수 있도록 한다.

몸체부(153)는 원판 형상으로 된 것으로, 공기실(103)의 격벽에 해당하는 부분이다.

노즐부(1510)는 복수의 공기노즐(105)이 몸체부(153)의 외주 상측을 따라 배열된 것이다. 공기노즐(105)은 몸체부(153)의 래디얼 방향으로 개구되어 공기를 폭기조(20)에 분사한다.

외주 경사부(152)는 노즐부(1510)의 외측으로 경사지게 연장되는 부분으로 다단 산기 장치의 원뿔 모양 외관을 형성한다. 이 부분을 경사지게 형성하는 이유는 외주 경사부(152) 하측의 공기노즐(105)에서 분사되는 기포(30)가 상측에 위치한 기구물의 간섭 저항없이 그대로 상승할 수 있게 하며, 기포(30)의 상승이 저해됨으로써 기포(30)의 크기가 성장하는 것을 방지하기 위함이다.

밀착면(157)은 노즐부(1510)를 덮어주어 공기의 누설을 방지하는 것으로, 외주 경사부(152)의 하측 면에 해당하는 것이다. 밀착면(157)의 안쪽은 내주 경사 부(158)가 마련되어 공기실(103)로부터 노즐부(1510)를 향하는 공기 통로의 단면적을 점차 좁게 함으로써 공기압력의 급격한 변화를 방지하고, 와류 발생을 억제하는 한편, 노즐부(1510)에 연속적인 공기 흐름이 형성될 수 있게 한다.

이러한 작용을 더욱 증가시키기 위하여 노즐부(1510)의 안쪽에 내주 단턱(1520)을 형성하여 공기실(103)로부터 노즐부(1510)를 향하는 공기 통로의 단면적이 점차 좁아지도록 하여 유체 저항의 급격한 변화를 억제한다.

볼트 체결부(101)는 몸체부(153)의 중심에 형성되어 볼트(160)가 관통되는 구멍이다. 볼트(160)는 각각의 디스크(110-150)에 마련된 볼트 체결부(101)를 관통하는 것으로, 각각의 디스크(110-150) 사이의 밀착력을 제공하며, 통기홈(161)이 볼트(160)의 길이 방향으로 형성되어 역류 방지부(170) 또는 공기 공급용 배관(200)에서 공급된 공기를 공기실(103)에 전달한다.

제1 디스크(110)의 몸체부(153)에 제1 공기 전달 구멍(159a)이 형성되고, 제2 디스크(120)의 몸체부(153)에 제2 공기 전달 구멍(159b)이 형성된다. 제1 공기 전달 구멍(159a) 및 제2 공기 전달 구멍(159b)을 통하여 제1 디스크(110) 및 제2 디스크(120) 사이의 공기실(103)에 수용된 공기가 다른 디스크(110-150) 들에 의하여 형성된 다른 공기실(103)로 전달될 수 있다.

일 실시예로서, 최하단에 위치하여 직경이 큰 디스크(150)의 경우 통기홈(161)으로부터 공기노즐(105)에 이르는 거리가 상대적으로 크므로 공기 전달 구멍(159a,159b)을 통한 공기의 유동이 활발하게 일어나는 것이 유리할 것이다. 이 경우에는 제1 공기 전달 구멍(159a) 및 제2 공기 전달 구멍(159b)이 수직 방향에서 보았을 때 서로 일치되게 함으로써 공기 전달 구멍(159a,159b)을 통한 공기의 유동을 원활하게 하는 실시예가 가능하다.

반면에, 최상단에 위치하여 직경이 작은 디스크(110)의 경우, 통기홈(161)으로부터 공기노즐(105)에 이르는 거리가 상대적으로 짧으므로 공기 전달 구멍(159a,159b)을 통한 공기의 유동이 억제되는 것이 유리할 것이다. 이 경우에는 제1 공기 전달 구멍(159a) 및 제2 공기 전달 구멍(159b)이 수직 방향에서 보았을 때 서로 일치되지 않게 지그재그로 배치되게 함으로써 공기 전달 구멍(159a,159b)을 통한 공기의 유동이 원활하지 않게 하는 실시예가 가능하다.

한편, 도 6 및 도 7에 도시된 실시예에서는 볼트 체결부(101) 주변에 작용하는 하중을 몸체부(153)의 탄성에 의하여 지지하게 되므로 몸체부(153)의 탄성변형에 의하여 공기실(103)의 기밀성이 저해될 염려가 있다. 이러한 현상은 산기장치(100)의 크기가 커질수록 심각해질 수 있다.

이를 개선하기 위한 실시예는 도 8에 도시되는데, 볼트 체결부(101) 주변에 돌출되는 지지 돌기(155)에 의하여 중앙부의 하중이 지지되어 몸체부(153)의 변형량이 억제된다. 이러한 지지 돌기(155)는 볼트 체결부(101)의 원주 방향을 따라 복수개가 서로 이격 배치되는 것이 바람직하며, 서로 인접한 각각의 지지 돌기(155) 사이에 공기 갭(156)이 형성되어 공기실(103) 및 통기홈(161)을 연결하는 공기 통로가 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 디스크(110-150)의 상부 면에 형성된 공기노즐(105) 일부를 노출시킴으로써, 균일하면서도 미세한 크기의 기 포(30)가 넓은 영역에 걸쳐서 다량으로 공급되어 폭기조(20)에서 기체-액체 간의 접촉 면적을 증가시키고, 기체-액체 간의 물질전달 효율을 높일 수 있다.

또한 기포(30)의 크기를 줄이면서 균일하게 발생시킬 수 있기 때문에 종전에 비하여 공기 블로어(40)(Blower)의 가동대수 및 가동시간을 줄임으로써 전력비를 상당히 줄일 수 있다.

또한 슬러지의 적층 또는 유입으로 공기압이 상승할 경우, 디스크(110-150)의 탄성 변형을 의도적으로 발생시켜 공기노즐(105)의 막힘을 효율적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 폭기조 및 다단 산기장치의 작용을 도시한 측면도이다.

도 2는 도 1의 다단 산기장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 다단 산기장치의 측단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치의 작용을 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다단 산기장치를 보인 것으로, 디스크의 공기노즐 막힘을 방지하는 작용을 설명하는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 디스크 및 제2 디스크의 적층예를 도시한 사시도이다.

도 7은 도 6의 절개 사시도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 디스크 및 제2 디스크의 적층예를 도시한 절개 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20...폭기조 30...기포

40...공기 블로어(Blower) 50...오폐수

100...산기장치 101...볼트 체결부

103...공기실 105...공기노즐

110...제1 디스크 111...커버

120...제2 디스크 110~150...디스크

1510...노즐부 152...외주 경사부

1520...내주 단턱 153...몸체부

155...지지 돌기 156...공기 갭

157...밀착면 159a,159b...공기 전달 구멍

158...내주 경사부 160...볼트

161...통기홈 170...역류 방지부

200...공기 공급용 배관 310...체크 밸브

Claims (11)

1. 길이 방향으로 통기홈이 형성되는 볼트;

   상기 볼트가 관통되는 볼트 체결부, 상기 통기홈으로 공급된 공기가 수용되는 공기실, 상기 공기실의 단부에 일정 크기 및 간격의 공기노즐이 배열된 노즐부를 구비하고, 하부 면이 상부 면보다 상대적으로 크게 형성되며, 그 외면이 경사지게 형성되는 다수의 디스크;

   상기 볼트의 끝단부에 체결됨으로써 상기 디스크를 서로 밀착시키고, 공기 공급용 배관과 상기 통기홈을 연결시키며, 상기 통기홈으로부터 상기 공기 공급용 배관을 향하는 공기의 역류를 방지하는 체크 밸브를 구비하는 역류 방지부;를 포함하며,

   상기 다수의 디스크 중에서 상층에 위치한 디스크의 하부 면이 하층에 위치한 디스크의 상부 면에 밀착하되, 상기 하층에 위치한 디스크의 상부 면에 형성된 공기노즐이 상기 상층에 위치한 디스크의 외주 바깥으로 노출되는 다단 산기장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공기노즐의 개구폭은 0.1mm ~ 0.8㎜인 다단 산기장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 디스크 중 적어도 하나는 플랙시블한 재질로 이루어져, 상기 공기실의 압력이 높아질 경우, 상기 압력에 의해 상기 디스크의 단부가 탄성 변형됨으로써 상기 공기노즐의 막힘이 방지되는 다단 산기장치.
4. 원판 형상의 몸체부, 상기 몸체부의 래디얼 방향으로 개구되어 공기를 분사하는 복수의 공기노즐이 상기 몸체부의 외주 상측을 따라 배열된 노즐부, 상기 노즐부의 외측으로 경사지게 연장되는 외주 경사부, 상기 외주 경사부의 하측 면에 해당하는 밀착면, 상기 몸체부의 중심에 형성된 볼트 체결부를 구비하며, 서로 인접하게 밀착되어 각각의 몸체부 사이에 공기실을 형성하는 다수의 디스크;

   상기 볼트 체결부를 관통하여 상기 다수의 디스크를 서로 밀착시키는 볼트;를 포함하며,

   상기 다수의 디스크 중 상대적으로 하층에 위치하는 디스크의 공기노즐은 상기 하층에 위치하는 다스크와 인접하여 상층에 위치하는 디스크의 밀착면으로 덮여지되, 상기 하층에 위치한 디스크의 공기노즐의 일부가 상기 상층에 위치하는 디스크의 외주 바깥으로 노출되는 다단 산기장치.
5. 제4항에 있어서,

   공기가 유동되는 공기 공급용 배관이 상기 볼트와 연결되며,

   상기 볼트에는 상기 공기 공급용 배관에서 공급된 공기를 상기 공기실에 전달하는 통기홈이 상기 볼트의 길이 방향으로 형성된 다단 산기장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 다수의 디스크에는 공기 전달 구멍이 형성되고,

   상기 공기 전달 구멍을 통하여 상기 공기실의 공기가 디스크의 적층 방향으로 전달되는 다단 산기장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 다수의 디스크에 형성된 공기 전달 구멍은 서로 일치하지 않는 위치에 지그재그로 배치되는 다단 산기장치.
8. 제4항에 있어서,

   상기 볼트 체결부 주변에 돌출되는 것으로 상기 제1 디스크 및 상기 제2 디스크의 중앙부에 작용하는 하중을 지지하는 지지 돌기가 마련되는 다단 산기장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 지지 돌기는 상기 볼트 체결부의 원주 방향을 따라 복수개가 서로 이격 배치되며,

   서로 인접한 각각의 상기 지지 돌기 사이에 공기 갭이 형성되는 다단 산기장치.
10. 제4항에 있어서,

    상기 밀착면의 안쪽에는 내주 경사부가 마련되어 상기 공기실로부터 상기 노즐부를 향하는 공기 유동로가 점차 좁아지도록 된 다단 산기장치.
11. 제4항에 있어서,

    상기 다수의 디스크 중 적어도 하나는 플랙시블한 재질로 이루어져, 상기 공기실의 압력이 높아질 경우, 상기 압력에 의해 상기 디스크의 단부가 탄성 변형됨으로써 상기 공기노즐의 막힘이 방지되는 다단 산기장치.

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