KR20190121115A - 응집 반응 장치 - Google Patents

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KR20190121115A KR1020180044668A KR20180044668A KR20190121115A KR 20190121115 A KR20190121115 A KR 20190121115A KR 1020180044668 A KR1020180044668 A KR 1020180044668A KR 20180044668 A KR20180044668 A KR 20180044668A KR 20190121115 A KR20190121115 A KR 20190121115A
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이승우
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주식회사 대금지오웰
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Abstract

본 발명은, 내부에 오탁수를 수용 가능하도록 이루어지는 수용부를 구비하는 급수부; 상기 수용부에 설치되어 상기 오탁수를 교반시키는 교반 부재; 및 상기 수용부에서 교반된 오탁수를 제공받아 선회 운동시킴으로써 이물질을 침전하여 분리시켜 청정수를 외부로 배출시키는 침전분리부를 포함하고, 상기 교반 부재는, 상기 급수부로 유입되는 상기 오탁수 자체의 유동에 의해 상기 오탁수의 교반을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치를 제공한다.

Description

응집 반응 장치{CYCLONE SETTLING APPARATUS}
본 발명은 발생된 유체 자체의 유동에 의해 교반하여 오탁수를 제공하고 제공된 오탁수에서 플록을 제거하여 청정수를 배출시키는 응집 반응 장치에 관한 것이다.
각종 산업현장에서 나오는 토목용수 등의 오탁수로부터 이물질을 제거하여 청정수로 재생하기 위한 장치로 침전장치가 널리 사용되고 있으며, 최근에는 와류를 형성함으로써 오탁수로부터 이물질을 분리시키는 응집 반응 장치가 사용되고 있다.
응집 반응 장치로 오탁수가 유입되기 전에, 약품실 및 혼화조에서 약품을 투입시킨 후 미세한 부유물질(탁질류) 등을 응집시키는데, 응집조 내에는 플록을 보다 효과적으로 형성시킬 수 있도록 응집조 내부의 물을 교반시키는 교반장치가 구비된다.
일반적으로, 교반은 임의 용기 안에서 특정 방향으로의 물질 운동을 유도하는 것을 말하며, 폐수의 희석, 혼합, 용해, 반응, 침전방지 등의 목적으로 이용한다. 교반기란 액체와 액체, 액체와 고체, 또는 분체 등을 휘저어 섞기 위한 기구로써 각 입자에 접착제를 최대한 피착시켜 각 입자 하나하나가 최대의 성능을 발휘할 수 있도록 한다. 교반목적, 액성(화학성분, 점도, 비중, 온도, 고형물유무), 탱크용량, 교반시간에 따라 적합한 기종과 크기, 회전수, 소요동력 결정 등에 따라 다양한 교반장치가 존재한다.
보통 프로펠러형의 교반기는 중소용량, 저중점도 액체교반에 많이 사용(회전수 150~180 rpm)하고, 패들형의 교반기는 회전차의 크기가 크고 속도가 저속일 때 사용하며, 터빈형은 중간 정도의 속도에 많이 사용한다.
또한 설치방법에 따라 탱크중심부에 설치하여, 방해판 또는 편심설치(와류)로 이상적인 교반효과를 얻는 교정용 교반기와 탱크벽에 부착 여러대의 탱크에 이동부착 사용하는 이동용 교반기가 있다.
종래의 응집조용 교반장치는 응집조 내부에 채워진 물을 유동시켜 보다 효과적으로 플록을 형성시키기 위한 장치로서, 응집조 내에 수직으로 세워져 자전하는 중심회전축을 포함하여 구성된다.
따라서 모터의 구동력으로 중심회전축을 회전시키면, 상기 다수 개의 블레이드가 응집조 내의 물을 유동시키게 되고, 이에 따라 응집조 내에서의 플록 형성이 원활하게 이루어지게 된다.
종래의 교반기의 경우, 교반 효과를 얻기 위해서 지속적으로 교반기를 구동시켜야 하며, 구동을 위한 설비 설치 비용 및 유지관리 비용이 증대되는 문제점이 있었다.
등록 특허 공보 제10-0599985호
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 발생된 유체 자체의 유동에 의해 교반하여 오탁수를 제공하고 제공된 오탁수에서 플록을 제거하여 청정수를 배출시키는 응집 반응 장치를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 응집 반응 장치는, 내부에 오탁수를 수용 가능하도록 이루어지는 수용부를 구비하는 급수부; 상기 수용부에 설치되어 상기 오탁수를 교반시키는 교반 부재; 및 상기 수용부에서 교반된 오탁수를 제공받아 선회 운동시킴으로써 이물질을 침전하여 분리시켜 청정수를 외부로 배출시키는 침전분리부를 포함하고, 상기 교반 부재는, 상기 급수부로 유입되는 상기 오탁수 자체의 유동에 의해 상기 오탁수의 교반을 가능하게 한다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 교반 부재는, 일 방향으로 연장되어 형성되는 지지부; 상기 지지부의 양 단에 결합되고, 상기 지지부를 상기 급수부의 내부에 설치 가능하게 하는 결합부; 및 방사상으로 배치된 복수의 회전익을 구비하고, 상기 지지부에 회전 가능하도록 설치되는 믹서부를 포함하고, 상기 믹서부는 상기 오탁수의 유동에 의해 회전 가능하도록 상기 지지부에 설치되어 상기 오탁수를 교반시킨다.
상기 믹서부는, 상기 일 방향을 따라서 서로 이격 배치되도록 복수 개로 형성될 수 있다.
상기 결합부는 상기 지지부에 착탈 가능하도록 결합될 수 있다.
상기 각각의 믹서부에서, 상기 복수의 회전익은 상기 지지부의 연장 방향에 대하여 소정 각도 만큼 경사지도록 형성되고, 상기 복수의 회전익은 각각의 믹서부 바디의 외주에서 원주 방향을 따라서 서로 나란하게 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 믹서부는, 상기 일 방향을 따라서 서로 이격 배치되도록 복수 개로 형성되고, 서로 인접한 각각의 믹서부는 복수의 회전익의 경사 방향이 반대로 형성되어, 상기 인접한 복수의 믹서부는 서로 반대 방향으로 회전하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 급수부는, 복수 개로 형성되어 복수 개 중에서 적어도 하나의 내부에 상기 교반 부재가 설치되어 내부의 오탁수를 교반 가능하게 하는 제1배관; 및 상기 복수의 제1배관 각각 사이에 고정 설치되며, 상기 제1배관들을 연통시키는 제2배관을 포함한다.
상기 제1배관은 서로 나란하도록 이격 배치되며, 상기 제2배관은 굴곡진 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 침전분리부는, 상기 오탁수를 내부로 유입시켜서 선회류를 발생 가능하게 하는 몸체부; 상기 몸체부의 내부에 설치되고, 상기 오탁수를 유입 가능하게 하는 유통공을 구비하고, 상기 오탁수에서 플록이 분리된 청정수를 배출 가능하게 하는 배수관부; 및 상기 배수관부의 외주에 경사지도록 형성되어 상기 분리된 플록을 하방향으로 이동 가능하도로 가이드하는 침전 가이드부를 포함한다.
상기 침전분리부는, 상기 침전 가이드부의 상측에 배치되며 상부가 침전 가이드부와 나란하도록 형성되고 하부가 통 구조의 스커트 측벽으로 이루어지는 가이드 스커트를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1배관에는, 중화제 유입관, 응집제 유입관 및 고분자 응집제 유입관 중 적어도 하나가 설치되고, 상기 중화제 유입관, 응집제 유입관 및 고분자 응집제 유입관은 각각 중화제, 응집제 및 고분자 응집제를 유입 가능하게 하여, 상기 제1배관 내부에서 상기 오탁수와 응집 가능하게 할 수 있다.
상기 교반 부재는, 복수로 구비되고, 기 결정된 각도를 이루도록 단부가 서로 연결되는 연결단부를 구비하는 제1부재; 및 상기 제1부재와 교차하도록 배치되며, 복수로 구비되고, 기 결정된 각도를 이루도록 양 단부가 서로 연결되는 연결단부를 구비하는 제2부재를 포함할 수 있다.
제1 및 제2부재는 서로 상기 복수의 제1부재가 서로 연결되는 연결단부 사이의 일 지점에서 상기 복수의 제2부재가 서로 연결되는 연결단부 사이의 일 지점에 결합될 수 있다.
상기 제1 및 제2부재는 서로 X자 형상의 측단면을 이룰 수 있다.
본 발명은 결합부에 의해 지지부가 배관 내부에 설치되고, 믹서부가 회전 가능하도록 지지부에 설치되어서, 별도의 동력을 필요로 하지 않으며, 유체 자체의 유동에 의해 교반을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 결합부가 배관의 양 단에 설치되는 구조를 형성하고, 결합부가 지지부의 양단에 결합됨으로써, 유지 보수 또는 회전익의 구조 변경를 용이하게 할 수 있게 한다.
한편, 본 발명은 결합부가 개구를 구비하여, 유체를 연통 가능하게 함으로써, 복수의 배관을 연결하게 하여 반응 체류 시간을 길게 할 수 있다.
본 발명의 응집 반응 장치는 교반 부재가 운전 중 소음, 진동 또는 누출이 없으며, 동력형 교반기에 비해 고장의 발생이 적어 유지/보수가 덜 필요하다. 또한, 다양한 재질로 제작될 수 있다. 한편, 본 발명에서는 주로 오탁수의 혼합 및 교반에 대하여 서술하였지만, 그 외의 액체, 기체 또는 액체와 기체의 혼합 유체 등 다양한 유체를 혼합 및 교반 가능하게 할 수 있다.
아울러, 응집 반응 장치는 교반 부재가 간단한 구조로서, 오탁수의 혼합과 교반을 가능하게 하기에, 제조 공정을 단축시켜서, 공정관리에 용이하고, 생산 원가를 절감시킨다. 또한, 오탁수의 혼합과 교반을 위해 별도의 동력을 에너지를 필요로 하지 않기에, 에너지를 절약하는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 본 발명의 응집 반응 장치는 스커트 측벽이 침전 가이드부를 에워싸도록 구성됨으로써, 오탁수로부터 플록을 침강시키기 위한 최적의 선회류를 발생시킴으로써, 오탁수에 대한 여과 효율을 극대화시킬 수 있다는 탁월한 이점을 지니게 된다.
도 1a는 본 발명의 제1실시예의 응집 반응 장치를 일 측에서 바라본 개념도.
도 1b는 본 발명의 제1실시예의 응집 반응 장치를 다른 일 측에서 바라본 개념도.
도 2a는 도 1b에서의 교반 부재의 일 예를 도시하는 개념도.
도 2b는 도 1b에서의 교반 부재가 배관에 설치되는 예를 도시하는 개념도.
도 3은 본 발명의 프레임을 도시하는 측면도.
도 4a는 침전분리부 내부로 오탁수가 유입되고 배출과정을 도시하는 개념도.
도 4b는 제1 및 제2배관에서 오탁수의 유동을 도시하는 개념도.
도 4c는 침전분리부 내부에서 오탁수로부터 플록이 침전 분리되며, 청정수가 침전분리부 외부로 배출과정을 도시하는 개념도.
도 5는 본 발명의 제2실시예의 응집 반응 장치를 일 측에서 바라본 개념도.
도 6a는 도 5에서의 교반 부재의 일 예를 도시하는 사시도.
도 6b는 도 5에서의 교반 부재가 배관에 설치되는 예를 도시하는 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
우선, 도 1a 내지 도 3을 참조하여, 제1실시예의 응집 반응 장치(1000)의 구조에 대하여 서술한다.
본 발명의 제1실시예의 응집 반응 장치(1000)는 급수부(300), 교반 부재(100) 및 침전분리부(400)를 포함한다.
급수부(300)는 수용부를 구비하는데, 수용부는 급수부(300)의 내부에 구비되어 오탁수를 수용 가능하도록 이루어진다. 급수부(300)는 유입되는 오탁수를 교반하고 교반된 오탁수를 다시 후술하는 침전분리부(400)에 제공 가능하도록 이루어진다.
급수부(300)는 제1배관(310) 및 제2배관(320)을 포함할 수 있다.
제1배관(310)은 복수 개로 형성되어 복수 개 중에서 적어도 하나의 내부에 상기 교반 부재(100)가 설치되어 내부의 오탁수를 교반 가능하게 한다. 제1배관(310)은 서로 나란하도록 이격 배치될 수 있다.
도 2b에는 복수의 제1배관(310) 중에서 최하단의 제1배관(310)에만 교반 부재(100)가 설치되어 있는 예가 도시되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 교반 부재(100)는 모든 제1배관(310)에 설치될 수 있고, 제1배관(310) 중 일부에만 설치될 수도 있다. 제1배관(310)은 유입개구(310a, 도 2b에 도시)를 구비하여, 외부의 오탁수를 제1배관(310) 내부로 유입 가능하게 한다. 외부의 오탁수의 유입은 수중펌프에 의해 유입될 수 있고, 이로 인해 제1배관(310) 내부에서 교반 부재(100)의 믹서부를 회전시키는 유동이 발생하게 된다. 제1배관(310)에 설치되는 교반 부재(100)는 도 2a에서 서술한 일례의 장치이며, 도 2b에서 서술한 결합 관계에 의해 제1배관(310)에 설치되는 점이 이해될 수 있다.
제1배관(310)에는 도 1b에 도시되는 바와 같이, 중화제유입관(318a), 응집제 유입관(318b) 및 고분자 응집제 유입관(318c) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다. 중화제유입관(318a), 응집제 유입관(318b) 및 고분자 응집제 유입관(318c)은 각각 중화제, 응집제 및 고분자 응집제를 유입시킨다. 일례로, 중화제는 가성소다, 탄산소다, 소석회 또는 석회석일 수 있고, 응집제는 황산알루미늄 또는 염화 제2철일 수 있으며, 고분자 응집제는 폴리머일 수 있다.
제1배관(310)의 내부에서 오탁수는 중화제 또는 응집제 등과 응집되어 플럭을 형성하게 되며, 제1배관(310)은 반응조의 기능을 한다.
제2배관(320)은 복수의 제1배관(310) 각각 사이에 고정 설치되며, 제1배관(310)에 연통 시킨다. 제2배관(320)은 일례로, 굴곡진 형상으로 이루어져서, 제1배관(310)과 함께 전체적으로 구불구불하게 배치되는 배관 구조를 형성한다. 또한, 제1 및 제2배관(310, 320)은 서로 연통되어 침전분리부(400)로 응집된 오탁수를 유입할 수 있는 급수부로의 기능을 한다.
도 1b에는 제1배관(310)이 서로 나란하도록 이격 배치되며 그 사이에 굴곡진 형상의 제2배관(320)이 결합되어 있는 예가 도시된다.
교반 부재(100)는 급수부(300)의 수용부에 설치되고, 오탁수를 교반시키도록 이루어진다.
본 발명에서 교반 부재(100)는 교반을 위해 별도의 동력이 제공되는 것이 아닌, 오탁수 자체의 유동에 의해 교반을 가능하게 하도록 이루어진다. 본 발명에서는 교반 부재(100, 2100)는, 오탁수 자체의 유동에 의해 회전됨으로써 오탁수를 교반시키는 일례(제1실시예의 응집 반응 장치(1000)를 구성)와, 회전되지 않으며 오탁수의 유동 유로를 형성함으로써 오탁수를 교반시키는 다른 일례(제2실시예의 응집 반응 장치(2000)를 구성)로 형성될 수 있다.
제1실시예의 응집 반응 장치(1000)는 오탁수 자체의 유동에 의해 회전됨으로써 오탁수를 교반시키는 일례의 교반 부재(100)를 포함하는데, 오탁수 자체의 유동에 의해 회전됨으로써 오탁수를 교반시키는 일례의 교반 부재(100)에 대하여 서술한다.
교반 부재(100)는 지지부(10), 결합부(20) 및 믹서부(30)를 포함할 수 있다.
지지부(10)는 일 방향으로 연장되도록 형성되고, 급수부(300)의 내부에 설치 가능하도록 이루어진다. 일례로, 지지부(10)는 급수부(300)의 제1배관(310)에 설치될 수 있다. 지지부(10)는 후술하는 믹서부(30)가 회전 가능하도록 소정 직경의 봉 형상으로 이루어진다.
결합부(20)는 지지부(10)의 양 단에 설치되는데, 급수부(300)의 내부에 지지부(10)를 설치 가능하게 한다. 도 2a 및 2b를 참조하면, 결합부(20)에는 오탁수(汚濁水)가 유동 가능하도록 개구(23)가 형성되는 예가 도시된다. 이로 인해, 복수의 배관이 연결되는 경우, 복수의 배관들은 서로 연통 가능한 구조를 이루게 된다.
결합부(20)는 지지부(10)에 착탈 가능하도록 결합될 수 있다. 예를 들면, 결합부(20)는 지지부(10)에 볼트 또는 유니온에 의해 결합될 수 있다.
도 2a 및 2b에는 결합부(20)는 볼트(13)에 의해 지지부(10)에 볼트 결합되는 예가 도시된다. 이로 인해, 착탈이 용이한 구조가 되고, 유지 보수 또는 회전익(35)의 구조 변경 등을 용이하게 할 수 있게 한다.
믹서부(30)는 방사상으로 배치된 복수의 회전익(35)을 구비한다. 또한, 믹서부(30)는 지지부(10)에 회전 가능하도록 설치되는 바디(33)를 더 구비할 수 있는데, 각각의 믹서부(30)는 오탁수의 유동에 의해 회전하여 회전익(35)이 오탁수를 교반시킨다. 한편, 바디(33)의 내부에는 베어링이 설치될 수 있어서, 지지부(10)와의 상대회전을 보다 용이하게 할 수 있다.
각각의 믹서부(30)에서, 복수의 회전익(35)은 오탁수의 유동하는 방향(즉, 도 2a에서 좌에서 우 방향, 지지부(10)의 연장 방향)에 대하여 소정 각도 만큼 경사지도록 이루어질 수 있는데, 이로 인해, 오탁수의 유동에 의해 각각의 믹서부(30)가 회전하기 용이한 구조가 된다. 도 2a에는 5개의 회전익(35)을 구비한 믹서부(30)가 도시되는데, 도면에서 명백히 도시되지는 않았지만, 각각의 믹서부(30)에서 5개의 회전익(35)은 전술한 방향으로 경사질 수 있다.
또한, 각각의 믹서부(30)에서 회전익(35)은 바디(33)의 외주를 따라서 경사각이 일정하도록 이루어지게 되어 각각의 믹서부(30)에서 복수의 회전익(35)은 바디의 외주에서 원주 방향을 따라서 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이러한 회전익(35)의 경사 구조는, 회전익(35) 자체가 오탁수의 유동을 가이드하는 효과도 기대할 수 있다.
한편, 인접한 각각의 믹서부(30)는 복수의 회전익(35)의 경사 방향이 반대로 형성되어, 인접한 복수의 믹서부(30)는 서로 반대 방향으로 회전하도록 이루어질 수도 있다. 이로 인해, 오탁수는 일 방향으로만 교반되는 것이 아니라, 양 방향으로 교반되게 된다. 일례로, 도 2a에서 맨 왼쪽의 믹서부(30)는 지지부(10)를 회전 축으로 하여 정방향으로 회전하고, 그 다음 믹서부(30)(왼쪽에서 두번째)는 역방향으로 회전하며, 그 다음 믹서부(30)(왼쪽에서 세번째)는 정방향으로 회전하고, 그 다음 믹서부(30)(왼쪽에서 네번째)는 역방향으로 회전하며, 그 다음 믹서부(30)(맨 우측)는 정방향으로 회전할 수 있다. 이로 인해, 오탁수는 각각의 믹서부(30)를 지나면서 정방향 및 역방향의 유동을 형성하게 되며 교반 성능이 보다 향상되게 된다.
믹서부(30)는 지지부(10)의 연장 방향을 따라서 서로 이격 배치되도록 복수 개로 형성될 수 있는데, 도 2a에는 좌우 방향으로 이격되고 5개로 배치되는 믹서부(30)의 예, 도 2b에는 좌우 방향으로 이격되고 3개로 배치되는 믹서부(30)를 포함하여 구성된 교반 부재(200)의 예가 도시된다.
지지부(10)에 설치되는 믹서부(30)의 개수 및 개별 믹서부(30)에 구비되는 회전익(35)의 개수는 유량 또는 유속 등에 따라 변경될 수 있다. 특히, 본 발명의 교반 부재(100)는 배관에 탈착이 용이한 구조이기에, 믹서부(30) 및 회전익(35)의 개수 변경을 보다 용이하게 할 수 있다.
상기와 같은 구조로 인해, 교반 부재(100)는, 급수부(300)로 유입되는 상기 오탁수 자체의 유동에 의해 상기 오탁수의 교반을 가능하게 한다.
본 발명의 제1실시예의 응집 반응 장치(1000)의 교반 부재(100)는 무동력 교반기일 수 있다.
침전분리부(400)는 제1배관(310)에서 반응 및 응집된 오탁수를 제공받아 선회 운동시킴으로써 플록을 침전하여 분리시켜 청정수를 외부로 배출시킨다. 일례로, 침전분리부(400)에는 유입구(316a)를 구비하는 유입관(316)이 설치될 수 있으며, 유입관(316)은 또한 제1배관(310)에 연통되어 제1배관(310)에서 반응 및 응집된 오탁수를 침전분리부(400)의 내부로 유입 가능하게 한다.
침전분리부(400)로 제공되는 오탁수는, 상기 제1배관(310) 내부에서 상기 교반 부재(100)에 의해 응집되게 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 믹서부(30)는 오탁수의 유동(원수의 수력)에 의해 회전 가능하도록 상기 지지부(10)에 설치되어 플럭을 조대화시킬 수 있다.
침전분리부(400)는 하부에 플록 제거부(450)가 형성되는 몸체부(440)를 포함할 수 있는데, 침전분리부(400)는 오탁수로부터 플록을 제거하는 동시에 플록이 제거된 청정수를 상기 몸체부(440) 외부로 배출시키는 구성이다. 본 발명에서 침전분리부(400)는 오탁수에서 이물질을 침전 분리시키는 싸이클론으로 이해될 수 있다.
몸체부(440)는 일례로, 원통형의 탱크로 이루어질 수 있다. 이 몸체부(440)의 상부 외주면에는 고속노즐(445, 도 4a에 도시)이 연결될 수 있는데, 고속노즐(445)은 상기 몸체부(440)의 외주면에 접선방향을 따라 연결되어 있어 상기 고속노즐(445)을 통하여 오탁수가 몸체부(440)로 들어오면 이 몸체부(440) 내부에서는 선회류가 발생된다.
그리고, 상기 몸체부(440)의 하부에는 하측을 향하여 점차적으로 그 직경이 감소하는 깔때기 형상의 플록 제거부(450)가 형성되어서, 상기 몸체부(440) 내에서 발생한 선회류에 의하여 침전되는 플록이 모이게 되며, 이후 상기 플록 제거부(450)에 일정량의 플록이 쌓이게 되면 플록 배출부(452)를 통하여 쌓인 플록은 외부로 배출된다. 또한, 플록 제거부(450)는 침전분리부(400)의 저면을 형성하기에 외부에서 유입되는 오탁수가 수용된다.
또한, 침전분리부(400)는 배수관부(410) 및 침전 가이드부(420)를 포함할 수 있다.
배수관부(410)는 상하 방향으로 직립된 중공 배관일 수 있다. 배수관부(410)의 외주면에는 침전 가이드부(420) 및 가이드 스커트(430)이 고정 지지된다. 침전 가이드부(420)의 사이의 배수관부(410)의 외주에는 오탁수를 배수관부(410)의 내부로 유입시키는 유통공(413)이 형성되어 있다.
상기 배수관부(410)의 상측 개구부에는 유통공(413)을 통해 배수관부(410)의 내부로 유입되어 오탁수에서 플록이 분리된 청정수를 배출하기 위한 배출구를 구비한 배수연통관이 연결되며, 상기 배수관부(410)의 하측에는 침강 유출홀(411)이 형성되어 침강되는 플록이 침강 유출홀(411)을 통해 하측방향으로 배출되면 상술한 플록 제거부(450)에 쌓이게 된다.
이러한 배수관부(410)의 외주면에는 하측을 향하여 점차적으로 직경이 확장되는 깔때기 형상의 침전 가이드부(420)가 서로 일정한 간격을 두고 상하로 다수 형성되어 있다. 침전 가이드부(420)는 유통공(413)을 통해 배수관부(410)로 들어가지 못하는 플록의 침전을 가이드하여 플록 제거부(450)에 쌓이도록 한다. 또한, 침전 가이드부(420)는 하측이 개방되는 구조로 되어 있어, 몸체부(440) 내부에서 오탁수는 침전 가이드부(420) 사이에서 상방향으로 차오를 수 있다.
이때, 상기 침전 가이드부(420)의 개수는 특별히 한정되지 않지만, 2~10개 내외가 바람직하며, 도 1a에는 3개로 이루어진 침전 가이드부(420)의 예가 도시된다.
또한, 침전분리부(400)는 침전 가이드부(420) 상측에 배치되는 가이드 스커트(430)를 더 포함할 수 있다.
가이드 스커트(430)는 상부가 침전 가이드부(420)와 나란하도록 형성되며 점차적으로 직경이 확장되는 깔때기 형상으로 이루어져, 하부가 통 구조의 스커트 측벽(431)으로 이루어진다.
스커트 측벽(431)은 가이드 스커트(430)의 아래의 단부에서 하측을 향하여 소정 길이 연장 형성되는 통 구조로서, 이에 따라 상기 스커트 측벽(431)을 포함한 가이드 스커트(430)는 그 하측의 침전 가이드부(420)들을 에워싸게 되는 것이다. 또한, 스커트 측벽(431)의 하단은 개방되어 오탁수가 상방향으로 차오를 수 있게 한다.
본 발명의 출원인은 본 발명의 응집 반응 장치(1000)의 치수를 다양하게 변경해 가면서 실험과 수치해석을 실시한 결과, 상술한 바와 같이 침전 가이드부(420)를 에워싸는 스커트 측벽(431)을 포함한 가이드 스커트(430)를 마련했을 때 상기 몸체부(440) 내에서 플록을 제거하는 데 가장 효과적인 선회류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
이뿐 아니라, 본 발명에 있어서, 상기 침전 가이드부(420) 및 상기 가이드 스커트(430)는 동일한 경사각을 이루며, 상기 경사각은 수평면을 기준으로 45~60도에서 가장 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.
또한, 상기 몸체부(440)의 직경 D를 기준으로, 상기 몸체부(440)의 내주면과 상기 가이드 스커트(430)의 스커트 측벽(431) 외주면의 사이 간극은 0.02~0.2D가 양호하였다.
그리고, 상기 가이드 스커트(430)의 스커트 측벽(431) 내주면과 상기 침전 가이드부(420)의 하부 외주면 사이 간극은 상기 몸체부(440)의 직경 D를 기준으로 0.02~0.2D인 것이 바람직하였다.
특히, 본 발명에 있어서 상기 몸체부(440)의 직경 D를 기준으로, 상기 가이드 스커트(430)의 스커트 측벽(431)의 높이는 0.15~2.5D이며, 상기 몸체부(440)의 배수관부(410) 하단에는 직경 0.02~0.2D의 침강 유출홀(411)이 형성되는 것이 가장 바람직하였다.
응집 반응 장치(1000)는 프레임(500)을 더 포함할 수 있다. 프레임(500)에는 제1, 제2배관(310, 320) 및 침전분리부(400)이 설치된다.
프레임(500)은 저면을 형성하는 기저 프레임(510), 제1 및 제2배관(310, 320)을 지지하는 제1 및 제2 지지 프레임(520, 530), 침전분리부(400)를 수용 가능한 싸이클론 지지부(10)를 포함할 수 있다.
제1 지지 프레임(520)은 기저 프레임(510)에서 상방향으로 연장되며, 제2 지지 프레임(500)은 제1 지지 프레임(500)과 교차하는 방향으로 배열될 수 있다. 제1 지지 프레임(520)은 제1 및 제2배관을 수용 가능하도록 형성된다.
제1 및 제2 지지 프레임(520, 530)에 의해 제1 및 제2배관(310, 320)은 지지될 수 있으며, 웨이브 형태의 복층 구조를 유지할 수 있게 된다.
이하에서, 도 4a 내지 4c를 참조하여 본 발명의 응집 반응 장치(1000) 내로 오탁수가 유입되고, 플록 등의 이물질이 분리되어 청정수가 배출되는 유체의 유동에 대하여 서술한다.
도 4a에는 제1배관(310)에서 응집된 오탁수가 고속노즐을 통해서 침전분리부(400) 내부로 유입되며, 청정수로 배출되는 예가 간략히 도시되어 있다.
도 4b에 도시되는 바와 같이, 전술한 구성의 응집 반응 장치(1000)는 오탁수가 유입구(310a)를 통하여 제1배관(310) 내로 유입된다. 도면에서 도시되지는 않았지만 오탁수의 유입은 수중펌프에 의해 이루어질 수 있으며, 이로 인해, 제1배관(310) 내에서 유동이 발생하게 된다.
제1배관(310) 내에서 교반 부재(100)는 오탁수의 유동에 의해 믹서부(30)가 회전되게 되고 별도의 동력에 의하지 않으면서 오탁수는 교반된다. 도 4b에는 각각의 교반 부재(100)에 의해 오탁수가 정방향 및 역방향으로 회전 유동을 형성하며 이동하는 예가 도시되어 있다.
예를 들어, 투입 약품으로는 고분자 응집제로 폴리머를 투입하여 오탁수 내에 포함된 토사 및 현탁성 물질이 약품과 반응하여 이물질의 응집이 유도되어 그 입자를 조대화시켜 플록을 형성하게 되는 것이다.
이후, 제1배관(310) 및 제2배관(320)을 통과한 오탁수는, 몸체부(440)의 고속노즐(445)을 통해 상기 몸체부(440) 내부로 유입되는데(도 4a를 참조), 상기 몸체부(440) 내부에서는 오탁수가 선회류를 형성하게 된다. 이로 인해, 오탁수에 포함되어 있던 플록은 상기 몸체부(440) 하부 중앙에 침강되어 플록 제거부(450)를 통해 몸체부(440) 외부로 배출되는 것이다.
이와 같이 상기 몸체부(440) 내에서 형성된 선회류를 통하여 회전하는 오탁수는 상기 침전분리부(400)에 형성된 침전 가이드부(420) 사이 간격을 통해 유통공(413)을 통해 배수관부(410)의 내부로 유입되었다가 배출구(443a)를 통해 상기 몸체부(440) 외부로 배출된다.
이때, 상기 침전 가이드부(420)의 상측면에서는 오탁수의 선회류가 급격히 저감되면서 오탁수에 포함되어 있던 플록이 상기 침전 가이드부(420)의 상측면을 타고 굴러 떨어져 상술한 플록 제거부(450)에 침강되고, 상기 배수관부(410)의 내부에서도 플록은 침강 유출홀(411)을 통해 상기 플록 제거부(450)에 침강이 이루어지게 된다. 도 4c에는 침전되는 플록이 부호 630의 하방향 점선 화살표로 표현되며 플록 제거부(450)에 쌓이는 예가 도시된다.
이러한 선회류는 표면부하율에 의한 분리와 함께 선회류에 의한 동적 분리가 동시에 이루어져 성장된 플록들은 아래로 떨어지고 유체는 점차적으로 층류를 이루면서 배수관부(410)를 향하여 상승함에 따라, 오탁수로부터 플록에 대한 침강 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 응집 반응 장치(1000)는 침전 가이드부(420)을 에워싸도록 스커트 측벽(431)를 포함한 가이드 스커트(430)을 부가함으로써, 오탁수로부터 플록을 침강시키기 위한 최적의 선회류를 발생시킴으로써, 오탁수에 대한 여과 효율을 극대화시킬 수 있다는 탁월한 이점을 지니게 된다.
이하, 도 5 내지 도 6b를 참조하여, 제2실시예의 응집 반응 장치(2000)에 대하여 서술한다. 전술한 바와 같이, 제2실시예의 응집 반응 장치(2000)는 교반 부재(2100)가 오탁수의 유동에 의해 자체로 회전되지 않는다는 점에서 차이가 있다. 반면, 제2실시예의 응집 반응 장치(2000)의 교반 부재(2100)는, 급수부(300)로 유입되는 상기 오탁수 자체의 유동에 의해 상기 오탁수의 교반을 가능하게 한다는 점에서 제1실시예의 응집 반응 장치(1000)의 교반 부재(100)와 공통점이 있다.
제2실시예의 응집 반응 장치(2000)는, 급수부(300), 교반 부재(2100) 및 침전분리부(400)를 포함한다. 제2실시예의 응집 반응 장치(2000)의 급수부(300) 및 침전분리부(400)는 제1실시예의 응집 반응 장치(1000)에서의 구성과 차이가 없으므로, 전술한 설명으로 갈음하기로 한다. 또한, 제2실시예의 응집 반응 장치(2000)에서의 오탁수의 유동과 관련하여서도, 이하 서술하는, 다른 일례의 교반 부재(2100)에 의해 오탁수가 교반되는 유동에 대해서만 서술하고, 그 이외의 설명은 제1실시예의 응집 반응 장치(1000)에서의 오탁수의 유동에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.
이하, 자체로 회전되지 않으며 오탁수의 유동 유로를 형성함으로써 오탁수를 교반시키는 다른 일례의 교반 부재(2100)에 대하여 서술하기로 한다.
도 6a를 참조하면, 다른 일례의 교반 부재(2100)는, 제1 및 제2부재(2110, 2120)를 포함할 수 있다.
제1부재(2110)는 복수로 구비되고, 기 결정된 각도를 이루도록 단부가 서로 연결되는 연결단부(2113)를 구비할 수 있다.
제2부재(2120)는 제1부재(2110)와 교차하도록 배치되며, 복수로 구비되고, 기 결정된 각도를 이루도록 양 단부가 서로 연결되는 연결단부(2123)를 구비할 수 있다.
제1 및 제2부재(2110, 2120)는 일례로, 도 6b를 참조하면, 서로 간에 1/4 주기 만큼의 위상 차이를 유지하도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2부재(2110, 2120) 각각은 반원형의 단면을 구비할 수 있다.
상기 복수의 제1부재(2110)가 서로 연결되는 연결단부(2113) 사이의 일 지점에서 상기 복수의 제2부재(2120)가 서로 연결되는 연결단부(2123) 사이의 일 지점에서 제1 및 제2부재(2110, 2120)는 서로 결합될 수 있다.
상기의 구조로 인해, 제1 및 제2부재(2110, 2120)는 서로 X자 형상의 측단면을 이루는데, 도 6b에는 이러한 측단면이 도시되어 있다.
복수의 제1부재(2110) 간의 연결 및 복수의 제2부재(2120) 간의 연결은 각각 용접에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 제1부재(2110)와 제2부재(2120) 사이의 결합 역시 용접에 의해 이루어질 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 제1 및 제2부재(2110, 2120) 각각의 면을 따라서 유로가 형성되는데, 오탁수는 제1 및 제2부재(2110, 2120)의 유로를 통과하며 중화제 또는 응집제와 혼합되어 교반되게 된다. 또한, 제1 및 제2부재(2110, 2120)가 서로 교차하게 배치되고, 반원형의 형상으로 이루어져서 오탁수의 이동 경로가 뒤바뀌게 되며 교반되게 된다. 이로 인해, 각각의 제1 및 제2부재(2110, 2120)를 지나면서 유동을 형성하게 되며 교반 성능이 보다 향상되게 된다.
특히, 제1 및 제2부재(2110, 2120)를 통과하는 오탁수는 제1 및 제2부재(2110, 2120)를 통과함에 따라 제1 및 제2부재(2110, 2120)의 각각의 유로로 양분될 수 있으며, 분할되는 수를 S라고 하고, 제1 및 제2부재(2110, 2120)의 수를 n이라고 하면, 분할되는 수 S=2n일 수 있다.
교반 부재(2100)는 제1결합단부(2130a) 및 제2결합단부(2130b)를 더 포함할 수 있다. 제1결합단부(2130a) 및 제2결합단부(2130b)는 각각 맨 가장자리의 제1 및 제2부재(2110, 2120)의 단부를 서로 연결하도록 배치되도록 제1 및 제2부재(2110, 2120)의 단부 사이에서 연장될 수 있다. 제1 및 제2결합단부(2130a, 2130b)는 급수부(300)의 내부에 설치되는데, 일례로, 급수부(300)의 제1배관(310)의 내주에 설치될 수 있다.
전술한 복수의 제1 및 제2부재(2110, 2120)는 제1 및 제2결합단부(2130a, 2130b) 사이에 구비될 수 있다.
제1 및 제2부재(2110, 2120)의 개수나 형성 각도는 유량 또는 유속 등에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 제2실시예의 응집 반응 장치(2000)의 교반 부재(2100)는 운전 중 소음, 진동 또는 누출이 없으며, 동력형 교반기에 비해 고장의 발생이 적어 유지/보수가 덜 필요하다. 또한, 다양한 재질로 제작될 수 있다. 한편, 본 발명에서는 주로 오탁수의 혼합 및 교반에 대하여 서술하였지만, 그 외의 액체, 기체 또는 액체와 기체의 혼합 유체 등 다양한 유체를 혼합 및 교반 가능하게 할 수 있다.
아울러, 본 발명의 제2실시예의 응집 반응 장치(2000)의 교반 부재(2100)는 간단한 구조로서, 오탁수의 혼합과 교반을 가능하게 하기에, 제조 공정을 단축시켜서, 공정관리에 용이하고, 생산 원가를 절감시킨다. 또한, 오탁수의 혼합과 교반을 위해 별도의 동력을 에너지를 필요로 하지 않기에, 에너지를 절약하는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 제2실시예의 응집 반응 장치(2000)의 교반 부재(2100)는 인라인 믹서일 수 있다.
이상에서 설명한 응집 반응 장치(1000, 2000)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100,200, 2100:교반 부재
10:지지부 13:볼트
20:결합부 23:개구
30:믹서부 33:바디 35:회전익
40:배관 45:결합플렌지 45a:결합홀 48:유입부
1000, 2000:응집 반응 장치
300:급수부
310:제1배관 310a:유입구 315:결합플렌지
315a:결합볼트 316:유입관 316a:유입구
318a:중화제유입관 318b:응집제 유입관 318c:고분자 응집제 유입관
320:제2배관
400:침전분리부
410:배수관부 411:침강 유출홀 413:유통공
420:침전 가이드부
430:가이드 스커트 431:스커트 측벽
440:몸체부 443:배수연통관 443a:배출구 445:고속노즐
450:플록 제거부
500:프레임 510:기저 프레임,
520:제1 배관 지지 프레임 530:제2 배관 지지 프레임
540:싸이클론 지지부
630:플록
2110:제1부재 2113:연결단부 2115:일 지점
2120:제2부재 2123:연결단부 2125:일 지점
2130a:제1결합단부 2130b:제2결합단부

Claims (14)

  1. 내부에 오탁수를 수용 가능하도록 이루어지는 수용부를 구비하는 급수부;
    상기 수용부에 설치되어 상기 오탁수를 교반시키는 교반 부재; 및
    상기 수용부에서 교반된 오탁수를 제공받아 선회 운동시킴으로써 이물질을 침전하여 분리시켜 청정수를 외부로 배출시키는 침전분리부를 포함하고,
    상기 교반 부재는, 상기 급수부로 유입되는 상기 오탁수 자체의 유동에 의해 상기 오탁수의 교반을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교반 부재는,
    일 방향으로 연장되어 형성되는 지지부;
    상기 지지부의 양 단에 결합되고, 상기 지지부를 상기 급수부의 내부에 설치 가능하게 하는 결합부; 및
    방사상으로 배치된 복수의 회전익을 구비하고, 상기 지지부에 회전 가능하도록 설치되는 믹서부를 포함하고,
    상기 믹서부는 상기 오탁수의 유동에 의해 회전 가능하도록 상기 지지부에 설치되어 상기 오탁수를 교반시키는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 믹서부는, 상기 일 방향을 따라서 서로 이격 배치되도록 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 지지부에 착탈 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 믹서부에서, 상기 복수의 회전익은 상기 지지부의 연장 방향에 대하여 소정 각도 만큼 경사지도록 형성되고,
    상기 복수의 회전익은 각각의 믹서부 바디의 외주에서 원주 방향을 따라서 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 믹서부는, 상기 일 방향을 따라서 서로 이격 배치되도록 복수 개로 형성되고,
    서로 인접한 각각의 믹서부는 복수의 회전익의 경사 방향이 반대로 형성되어, 상기 인접한 복수의 믹서부는 서로 반대 방향으로 회전하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 급수부는,
    복수 개로 형성되어 복수 개 중에서 적어도 하나의 내부에 상기 교반 부재가 설치되어 내부의 오탁수를 교반 가능하게 하는 제1배관; 및
    상기 복수의 제1배관 각각 사이에 고정 설치되며, 상기 제1배관들을 연통시키는 제2배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1배관은 서로 나란하도록 이격 배치되며, 상기 제2배관은 굴곡진 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 침전분리부는,
    상기 오탁수를 내부로 유입시켜서 선회류를 발생 가능하게 하는 몸체부;
    상기 몸체부의 내부에 설치되고, 상기 오탁수를 유입 가능하게 하는 유통공을 구비하고, 상기 오탁수에서 플록이 분리된 청정수를 배출 가능하게 하는 배수관부; 및
    상기 배수관부의 외주에 경사지도록 형성되어 상기 분리된 플록을 하방향으로 이동 가능하도로 가이드하는 침전 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 침전분리부는,
    상기 침전 가이드부의 상측에 배치되며 상부가 침전 가이드부와 나란하도록 형성되고 하부가 통 구조의 스커트 측벽으로 이루어지는 가이드 스커트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1배관에는, 중화제 유입관, 응집제 유입관 및 고분자 응집제 유입관 중 적어도 하나가 설치되고,
    상기 중화제 유입관, 응집제 유입관 및 고분자 응집제 유입관은 각각 중화제, 응집제 및 고분자 응집제를 유입 가능하게 하여, 상기 제1배관 내부에서 상기 오탁수와 응집 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 교반 부재는,
    복수로 구비되고, 기 결정된 각도를 이루도록 단부가 서로 연결되는 연결단부를 구비하는 제1부재; 및
    상기 제1부재와 교차하도록 배치되며, 복수로 구비되고, 기 결정된 각도를 이루도록 양 단부가 서로 연결되는 연결단부를 구비하는 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 및 제2부재는 서로 상기 복수의 제1부재가 서로 연결되는 연결단부 사이의 일 지점에서 상기 복수의 제2부재가 서로 연결되는 연결단부 사이의 일 지점에 결합되는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2부재는 서로 X자 형상의 측단면을 이루는 것을 특징으로 하는 응집 반응 장치.
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