KR20210083520A - 수중 포기장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 수중 포기장치를 개시한다.
개시된 수중 포기장치는, 교반산기와 공기공급 구성에 더하여 공기확산과 공기 와류 구성을 더 구비하여 반응조의 폐수 전체로 항시 신속하고 균일한 공기 기포의 확산과 아울러 폐수에 대하여 높은 산소 용해율을 유지시킬 수 있게 한 것을 제공하는 데 있다.

Description

수중 포기장치{Submersible Aerator}

본 발명은 생활용 하수, 축산 및 산업용 폐수(이하 모두 '폐수'라 칭한다)등의 정화처리 목적을 위해 사용하는 수중포기장치에 관한 것이다.

특히, 반응조의 폐수에 대한 산소 용해율을 높이기 위한 목적에서 교반산기기능과 공기공급기능에 공기확산(Air Diffusing Chamber)및 공기 와류 기능을 부가하여 공기 전달이 반응조 전체로 확산되게 함으로써 반응조 내의 산소용해율을 높일 수 있게 한 수중 포기장치에 관한 것이다.

일반적으로 수중 포기장치는 산기(散氣 ; Diffusion)기능과 교반(Agitating)기능이 구비되며, 수중에 설치되어 송풍기(Blower)에서 압송하는 공기를 작은 기포로 분산시키고 반응액과 혼합 및 교반시키는 구성이다.

다시말하면 '공기공급기능'과 '교반산기기능'의 제어인자를 분리한 '호기, 혐기 겸용의 수중교반기'로서 이용할수 있으며, 표준활성오니법, 혐기, 호기활성오니법, 간헐식AERATION법, 회분식 등 처리 시스템의 선택을 편리하게 하고, 또한 제어인자(동력원)의 분할은 수처리조건의 변동이나 처리방식전환에 있어서도 에너지 절감을 편리하게 함은 물론 상황이나 목적에 따라 공기공급기능 또는 교반산기기능중 택일 혹은 양쪽을 동시에 임의로 제어할 수 있게 하여 큰 부하 변동에 대해서도 적절한 추가 기능을 부여하는 것인데, 이에 대한 특허들이 하기 문헌에 공표되어 있다.

특허문헌1은 '수중포기장치의 내부와 외부에서 각각 공기를 투입함과 아울러 투입되는 공기를 미세화 된 상태로 분사되게 함에 의해 공기에 포함되어 있는 산소가 물에 효율적으로 기액 접촉이 되게 하여 같은 동력을 사용하면서도 수중포기장치의 효율성을 증대시킬 수 있게 한 수중포기장치를 제공함에 있다'고 하면서, '하부가 개구되며, 상부에는 외주면으로 분출구들이 방사상으로 형성된 케이싱과 상기 케이싱의 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기 케이싱의 하부를 통해 물을 흡인하여 상기 분출구를 통해 토출되게 함에 의해 물을 순환시킬 수 있게 하는 임펠러와 상기 임펠러를 회전시키기 위한 모터로 이루어진 본체; 상기 본체의 내부에 공기가 확산될 수 있게 그 케이싱의 내부중심부에서 1차적으로 공기가 투입되게 설치한 공기투입관; 및 상기 공기투입관으로부터 분기되는 분기관을 구비하여 그 분기관의 출구가 위치될 수 있는 공간부를 케이싱의 하부외주면 둘레를 따라 형성되게 설치함과 아울러 표면에는 미세공들을 형성하여 상기 공간부로 투입되는 공기가 상기 미세공들을 통해 미세기포로서 추가적으로 분사되게 설치한 공기챔버(air chamber)를 포함한다.'는 것을 개시하고 있고,

특허문헌 2는 '수체를 교반하는 교반기능과 수중에 산소를 공급하는 포기기능이 구비된 수중포기장치에 관한 것이다'라고 하면서, '구동모터의 회전축에 회전익이 설치되고, 송풍기에서 공급된 공기가 회전익에서 생성되는 수류에 의하여 확산될 수 있도록 상기회전축의 어느 일측 또는 양측에는 산기구가 형성된 산기통이 설치되며, 상기 산기통은 송기관을 통하여 송풍기의 토출구와 연통되고, 상기 구동모터는 케이싱에 설치되는 수중포기장치에 있어서 상기 산기통은 상기 회전축과 분리되어 고정되도록 설치되므로써 포기효율이 안정되고 기계적인 하자가 감소되는 한편; 상기 케이싱은 두겹의 스킨으로 구성되어 내부에 공기가 소통될 수 있는 공간이 형성되고, 상기 두겹의 스킨중에서 적어도 어느 하나 이상의 스킨에는 산기관)이 설치되거나 산기공이 구성되어 상기 케이싱 자체에 산기기능이 추가 구비되어 포기용량이 증대될 수 있다.'는 것을 개시하고 있으며,

특허문헌 3은 '하폐수처리에서 반응액을 포기 및 교반하는 수중포기장치에 관한 것'이라고 하면서, '구동부와 회전익 및 산기수단과 케이싱으로 구성된 수중포기장치에 있어서, 상기 케이싱은 탈착용 돌출부와 탈착용 수납부 등과 같은 결합수단이 구비된 상부케이싱과 하부 케이싱으로 구성되어 구동부와 회전익이 설치된 상부 케이싱을 하부 케이싱으로부터 간편하게 분리하여 인양할 수 있고, 상기 상부 케이싱에 구비된 탈착용 돌출부를 상기 회전익과 산기수단을 보호하는 지지대로 작용할 수 있도록 길게 구성하는 한편, 산기수단은 그 하부에 간격판이 구비된 산기통으로 구성하여 슬릿형 산기구의 간격이 일정하게 유지되도록 함으로써, 인양용 크레인의 용량이 감소되어 시설비가 경제적이고, 유지관리와 보수가 용이하고, 포기효율이 안정되고 장치의 신뢰성이 우수하다.'는 것을 개시하고 있다.

그러나 상기 선행기술들의 수중포기장치는 케이싱 내부의 임펠러에 의하여 발생되는 수류가 케이싱과 임펠러(산기)사이의 공간을 통해 방사형으로 흐르게 하면서 임펠러의 주변에서 유출되는 공기를 작은 기포로 분산시켜서 케이싱의 분출구를 통해 반응조 내부로 전달시키는 구성이다.

이러한 구성은 공기의 압력이 반응조 전체로 골고루 분산되지 못하게 하는 공기 압력이 약화되는 문제가 있고, 이러한 문제는 공기의 투입되는 송기량에 비하여 교반산기 작용을 실행하게 하는 교반산기 모터의 동력만을 증가시키거나 혹은 공기 송기량만을 증가시키는 결과를 초래하여 불필요한 동력 낭비의 요인이되게 하고 있다.

또한 공기 압력의 약화는 공기 전달 효율을 약화시킴에 의한 반응조의 폐수에 대한 산소 용해율을 떨어지게 하여 폐수의 정화능력도 약화시키는 심각한 문제를 야기시키고 있다.

따라서 반응조 전체로 공기의 전달을 균일하게 확산되게 하여 폐수에 대한 산소용해율을 높일 수 있게 한 수중 포기장치의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

KR 등록번호 제10-1125133호 KR 공개번호 제10-2007-0017429호 KR 공개번호 제10-2007-0045170호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 보완하고 다양한 추가 장점을 제공하기 위해 개발된 것으로, 교반산기와 공기공급 구성에 더하여 공기확산과 공기 와류 구성을 더 부가하여 반응조 전체로 항시 균일한 공기 기포의 확산으로 반응조에는 항시 높은 산소 용해율을 유지시킬 수 있게 한 수중 포기장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 수중 포기장치에 의해 달성된다.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 수중 포기장치는,폐수가 수용되는 반응조로 개방되는 개방부가 형성된 중공상(中空狀)의 몸통부와 상기 몸통부의 상부에서 방사상으로 설치되어 상기 반응조와 개방부를 연락되게 한 다수개의 분출구들을 구비한 케이싱; 상기 케이싱의 몸통부의 내부로 위치되어 모터에 의해 구동되게 설치됨에 의해 상기 개방부를 통해 흡수되는 폐수를 포기 및 교반하여 상기 분출구들을 통하여 반응조 내부로 분출하는 날개를 갖는 산기로터 ; 상기 산기로터의 하부에서 송기관과 연락되는 상태로 지지되어 상기 산기 로터에 의해 포기 및 교반되는 기포혼압액에 공기를 공급하는 공기투입관; 상기 공기투입관과 이격된 위치에서 상기 송기관과 연락되고, 상기 케이싱의 몸통부 외주면의 상부 혹은 하부에서 링형태로 설치되어 상기 반응조에 확산 공기를 공급하는 다수개의 공기 확산공들이 내측 혹은 외측으로 설치된 공기 확산관; 상기 케이싱의 몸통부의 내주면의 전 둘레를 따라서 일정 간격을 두고 설치되어 상기 산기로터에 의해 발생되는 와류상의 기포혼압액을 신속하게 다수개의 상기 분출구로 인도하여 토출시키기 위한 경사진 홈 혹은 돌출로 형태의 와류 유도수단을 포함한다.

다른 실시예로, 상기 공기 확산관과 상기 송기관은 서로 같거나 다른직경으로 구성됨을 특징으로 한다.

또 다른 실시예로, 상기 산기로터에 부착된 날개는 처리수의 유속증가와 기포 확산을 증대하기 위해 유선형몸체로 형성함과 아울러 유선형 몸체의 표면으로는 다수개의 유선형 돌기를 설치함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래와 같은 용량의 모터 동력과 송기량으로도 반응조 전체로 공기 기포를 항시 균일하게 확산시키어 반응조의 폐수에 대한 상시 높은 산소 용해율 유지로 폐수의 정화 처리 능력을 월등하게 향상시키는 효과를 부여한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중포기장치의 전체 구성을 표시한 도면이고,
도 2는 도 1에서 'A' 부분 만을 분리하여 확대 표시한 도면이며,
도 3은 도 1의 '몸통부(114)'만을 분리하여 확대 표시한 도면이고,
도 4는 도 1의 날개부분의 확대 횡 단면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 수중포기장치의 또 다른 예를 표시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명의 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니며, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않으며, 다른 정의가 없다면, 본발명의 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수중 포기장치의 보다 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수중포기장치의 전체 구성을 표시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 'A' 부분 만을 분리하여 확대 표시한 도면이다.

도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 수중포기장치(100)는 표준형으로서, 폐수가 수용되는 반응조(10)에 수용되게 위치되는 개방부(112)가 형성된 내부가 빈 중공상(中空狀)의 몸통부(114)와 상기 몸통부(114)의 상부에서 방사상으로 일체로 설치되어 상기 반응조(10)와 개방부(112)를 연락되게 하는 다수개의 분출구들(116)을 구비한 케이싱(110)을 포함하고 있다.

상기 케이싱(110)의 상기 몸통부(114)의 내부로는 상기 개방부(112)를 통해 흡입되는 폐수를 상기 분출구(116)를 통하여 상기 반응조(10)의 내부로 분출할 수 있게 하는, 산기(散氣) 및 교반작용을 하는 날개(122)를 갖는 산기로터(Rotor) (120)가 장착되어 상기 케이싱(110)의 상부에 설치되는 수중감속모터(126)에 의하여 구동되게 하였다. 상기 수중감속모터(126)가 장착되는 상기 케이싱(110)은 그 케이싱(110)의 하부에 설치된 다수개의 지지각들(115)에 의해 상기 반응조(10)의 바닥부에 안정적으로 고정시킬 수 있다.

도면 표시와 같이, 상기 케이싱(110)의 하부에는 상기 반응조(10)로부터 수직으로 입설되는 송기관(150a)과 지지관(150b)에 고정지지되어 상기 산기로터(120)의 내부로 날개(122)에 의해 산기 및 교반되는 폐수에 산소를 공급하는 공기투입관(130)을 설치하였다. 상기 공기 투입관(130)은 상기 송기관(150a)과 지지관(150b)에 고정하되, 상기 송기관(150a)과 연락되게 연결하여 상기 송기관(150a)으로부터 송풍기(미도시)에 의하여 송풍되는 공기가 상기 공기투입관(130)을 경유후 상기 공기투입관(130)의 중앙 부분에서 수직으로 설치된 공기 토출구(132)을 통해 상기 산기로터(120)의 내부로 토출되게 하여 상기 산기로터(120)에 설치된 공기 분출공(125)을 통해 상기 반응조(10)내부로 토출되게 하였다.

도면 표시와 같이, 상기 공기투입관(130)으로부터 상방으로 이격된 위치에는 상기 공기투입관(130)과 별개의 공기 확산관(Air Diffusing Chamber)(140)을 설치하였다. 상기 공기 확산관(140)은 소정의 지름을 갖는 관을 링 형상으로 구성한 것으로, 상기 공기 확산관(140)은 상기 케이싱(110)의 상기 몸통부(114)의 둘레를 감싸는 형태로 위치하여, 상기 송기관(150a)과 지지관(150b)에 고정하되 상기 송기관(150a)과 연락되게 한 구성에 의하여, 상기 공기 확산관(140)으로는 상기 송기관(150a)으로부터 송기되는 공기가 신속히 유입되게 하였고, 또한 상기 공기 확산관(140)으로 유입되는 공기는 상기 공기 확산관(140)의 내측 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 천공된 공기 확산공(142)을 통해 상기 케이싱(110)을 향해 토출되도록 하여, 상기 분출구들(116)로부터 반응조 측으로 토출되는 기포혼합액을 상기 반응조(10)의 내부 전체로 신속히 확산시킴에 필요한 공기압을 부여하여 반응조에 수용된 폐수 전체에 폐수 정화에 일조를 하는 산소용해율을 높게하였다.

또한 상기 송기관(150a)으로부터 송기되는 공기는 상기 공기 확산관(140)측으로 신속하게 송기되게 하고자, 상기 공기 확산관(140)과 상기 송기관(150a)의 연결관(144)은 상기 공기 확산관(140) 및 상기 송기관(150a)과 동일 혹은 서로 다른 직경으로 구성함이 바람직하다.

상기 실시예에서는 공기 확산공(142)을 상기 공기 확산관(140)의 내측을 따라 설치한 것을 일예로 도시하였으나, 상기 공기 확산관(140)의 외측으로 설치할 수 있고, 혹은 내,외측 모두에 설치할 수 있는 것임을, 상기 실시예의 도면으로부터 이해 할 수 있을 것이다.

도면 표시와 같이, 상기 케이싱(110)의 몸통부(114)의 내주면의 전 둘레에는 일정 간격을 두고 경사진 홈 형태나 혹은 돌출로(突出路) 형태의 와류 유도수단(118)을 설치하였다.

이에 대한 상세구성은 도 3에 표시하였다. 도 3의 표시와 같이, 상기 케이싱(110)의 몸통부(114)의 내주면 즉, 상기 산기로터(120)의 날개(122)와 대면하는 상기 몸통부(114)의 내주면에는, 상방을 향하여 경사진 홈 형태나 혹은 돌출로(突出路) 형태의 와류 유도수단(118)을 상기 분출구들(116)과 연결되는 상태로 설치하여, 상기 산기로터(120)에 의해 생성되는 기포혼합액을 상기 분출구(116)를 통해 상기 반응조(10)의 내부로 신속하게 확산 시키는데 일조를 하는 와류 인도(引導)작용을 하게 하였다.

도 4의 표시와 같이, 상기 산기로터(120)의 날개(122)는 폐수에 대한 유속 증가와 아울러 기포혼합액 증대 및 확산을 유도하기 위해 유선형 몸체를 이루게 함과 아울러 유선형 몸체의 표면으로는 다수개의 유선형 돌기(124)를 설치하였다.

상기 실시예에서 도면 부호 160은 수중 포기장치(100)를 반응조(10)내에 설치하거나 혹은 청소 및 정비를 위해 인양시 사용하는 리프팅 훅(lifting hook)을 표시한 것이다.

이와 같이 구성된 수중포기장치(100)는, 상기 케이싱(110)내부의 상기 날개(120)측으로 공기를 토출하는 상기 공기 확산관(Air Diffusing Chamber)(140)의 설치에 의해, 도 1의 표시와 같이, 상기 케이싱(110)의 분출구(116)를 통하여 토출되는 기포혼압액을, 상기 공기 확산관(140)의 공기 확산공(142)으로부터 상기 케이싱(110)의 몸통부(114)를 향해 강하게 토출하여 상기 몸통부(114)로부터 부딪쳐 나오게 되는 공기압에 의해 반응조의 상하부로 골고루 확산되게 한다. 이러한 작용은 종래와 동일한 동력 및 공기량을 소비하면서도 상기 반응조 내에 수용된 폐수에 산소용해율 증대를 도모하여, 폐수의 정화능력을 향상시키는 이익을 부여한다.

또한 상기와 같은 작용시 상기 산기로터(120)의 날개(122)와 대면하게 형성된 상기 와류 유도수단(118)으로부터 발생되어 상기 분출구(116)측으로 인도되는 와류는, 상기 산기로터(120)에 의하여 유속 가속부로 뿜어져 나오게 되는 기포혼압액을 강하게 휘말리게 하는 작용을 하여 기포혼압액을 미세화하게 세분화해서 상기 반응조(10)의 내부로 신속히 확산되게 하여 산소용해율을 높일 수 있게 한다.

또 상기 날개(122)역시 유선형 몸체를 이루게 하여, 유선형 몸체의 표면에 다수개의 유선형 돌기(124)를 설치한 구성에 의해, 상기 산기로터(120)에 의해 발생되는 기포혼압액의 유속을 증가시키면서 흐름을 균일하게 하는 수류정리 작용으로 산소용해율을 높게 하는 기포혼압액의 확산에 일조를 한다.

도 5는 본 발명에 따른 수중포기장치의 또 다른 예를 표시한 도면이다.

본 실시예는 심조(深槽)형 수중포기장치(200)에 대한 것으로, 심조(深槽)형 수중포기장치(200)는 대량의 폐수를 정화처리하면서도 좁은 부지 문제를 해결하기 위한 목적에서 반응조 깊이를 깊게 형성한 심조(20)에 설치하여 사용할 수 있도록 구성한 것이, 상기 일 실시예의 표준형 수중포기장치와 다를 뿐, 상기 심조(深槽) 수중포기장치(200)의 케이싱(210)의 상부 혹은 하부위치에 링 형태로 설치하여 공기를 확산하게 하는 공기 확산공(242)을 갖는 공기 확산관(Air Diffusing Chamber)(240)의 구성 및 이에 대한 작용은 상기 일 실시예와 동일하여 별도의 설명은 생략한다. 도면부호 210은 케이싱, 216은 분출구를 각각 표시한 것이다.

본 발명은 생활용 하수 혹은 산업 혹은 축산폐수의 반응조에 설치하여 처리수를 깨끗하게 정화할 수 있게 하는 이익을 부여한다.

100 : 수중포기장치
110 : 케이싱
114 : 몸통부
116 : 분출구
118 : 와류 유도수단
120 : 산기 로터
122 : 날개
124 : 돌기
126 : 수중감속모터
130 : 공기투입관
140, 240 : 공기 확산관(Air Diffusing Chamber)
142, 242 : 공기 확산공
200 : 심조 수중포기장치
210 : 케이싱
216 : 분출구

Claims (3)

1. 폐수가 수용되는 반응조로 개방되는 개방부가 형성된 중공상(中空狀)의 몸통부와 상기 몸통부의 상부에서 방사상으로 설치되어 상기 반응조와 개방부를 연락되게 한 다수개의 분출구들을 구비한 케이싱;
   상기 케이싱의 몸통부의 내부로 위치되어 수중감속모터에 의해 구동되게 설치됨에 의해 상기 개방부를 통해 흡수되는 폐수를 포기 및 교반하여 상기 분출구들을 통하여 반응조 내부로 분출하는 날개를 갖는 산기로터 ;
   상기 산기로터의 하부에서 송기관과 연락되는 상태로 지지되어 상기 산기 로터에 의해 포기 및 교반되는 기포혼압액에 공기를 공급하는 공기투입관;
   상기 공기투입관과 이격된 위치에서 상기 송기관과 연락되고, 상기 케이싱의 몸통부의 외주면의 상부 혹은 하부에서 링형태로 설치되어 상기 반응조에 확산 공기를 공급하는 다수개의 공기 확산공들이 내측 혹은 외측으로 설치된 공기 확산관; 및
   상기 케이싱의 몸통부의 내주면의 전 둘레를 따라서 일정 간격을 두고 설치되어 상기 산기로터에 의해 발생되는 와류상의 기포혼압액을 신속하게 다수개의 상기 분출구로 인도하여 토출시키기 위한 경사진 홈 혹은 돌출로 형태의 와류 유도수단;을 포함하는 수중 포기장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기 확산관과 상기 송기관은 동일 혹은 서로 다른 직경으로 구성됨을 특징으로 하는 수중 포기장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 산기로터에 부착된 날개는 처리수의 유속증가와 기포 확산을 증대하기 위해 유선형몸체로 형성함과 아울러 유선형 몸체의 표면으로는 다수개의 유선형 돌기를 설치함을 특징으로 하는 수중 포기장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images