KR20210115087A - Hydro Cyclone and Wastewater Treatment System Using the Same - Google Patents

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KR20210115087A
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    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5227—Processes for facilitating the dissolution of solid flocculants in water

Abstract

The present invention has a configuration as follows. In a hydrocyclone configured of a cylindrical part having a cylinder shape and a conical part at a lower part of the cylindrical part, the present invention relates to a hydrocyclone comprising: an inlet part formed at the cylindrical part; and an outlet part formed upward in a perpendicular direction to the inlet part, wherein the inlet part comprises an arc-shaped part formed in a tangential direction to the cylindrical part and rolled up to form rotational flow in the hydrocyclone. According to the present invention, rapid stirring is possible without electric power.

Description

하이드로싸이크론 및 이를 이용한 폐수처리장치{Hydro Cyclone and Wastewater Treatment System Using the Same}Hydro Cyclone and Wastewater Treatment System Using the Same

본 발명은 개선된 하이드로싸이크론 및 이를 이용한 폐수처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an improved hydrocyclone and a wastewater treatment apparatus using the same.

건설폐수, 공장폐수, 가정하수, 오수, 탁수 등과 같은 폐수에 포함된 입자물질의 입경(입자의 크기)는 콜로이드(colloid)크기인 1μm 이하부터 10,000μm까지 넓은 입경범위와 비중을 가지고 있다. 이러한 폐수 내 입자물질은 중력침전, 응집침전, 부상분리, 여과 등을 통해 제거할 수 있다. The particle size (particle size) of particulate matter contained in wastewater such as construction wastewater, factory wastewater, domestic sewage, sewage, and turbid water has a wide particle size range and specific gravity from 1μm or less, the colloidal size, to 10,000μm. Particulate matter in such wastewater can be removed through gravity sedimentation, coagulation sedimentation, flotation separation, filtration, and the like.

중력침전은 가장 일반적인 방식이지만 비중이 1보다 큰 입자들에게만 적용되어 콜로이드 입자 제거에 한계가 있다. 응집침전은 비중이 1보다 작은 콜로이드 입자까지 약품을 이용하여 무거운 덩어리(이하 플럭(floc))을 형성시켜 중력침전이 가능하다. Gravity precipitation is the most common method, but it is applied only to particles with a specific gravity greater than 1, so there is a limit to the removal of colloidal particles. Coagulation precipitation is possible by gravity precipitation by forming heavy lumps (hereafter floc) using chemicals up to colloidal particles with a specific gravity less than 1.

부상분리는 비중이 1과 같거나 작은 입자에 미세기포를 부착하여 부력을 증가시킨 후 제거하는 방식으로 비중이 1보다 작은 입자물질 제거에만 효과적이다. 여과는 입자물질 제거에 가장 효과적인 기술이지만, 여재의 재사용을 위한 역세척 공정이 필요하며, 여재의 막힘, 파손, 성능저하 시 교체비용이 많이 발생한다.Flotation separation is effective only for removing particulate matter with specific gravity less than 1 by attaching microbubbles to particles with specific gravity equal to or smaller than 1 to increase buoyancy and then remove them. Filtration is the most effective technique for removing particulate matter, but a backwashing process is required for reuse of the filter media, and replacement costs are high when the filter media is clogged, damaged, or degraded.

이와 같은 특성을 바탕으로 폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 방법으로 약품을 이용한 응집침전법이 다양한 산업분야에서 활용되고 있다.As a method for efficiently treating wastewater based on these characteristics, a coagulant precipitation method using chemicals is being used in various industrial fields.

응집침전법은 응결(Coagulation)과 응집(Flocculation), 침전(Sedimentation)으로 이루어진다. 응결은 폐수와 약품이 원활하게 혼합될 수 있도록 약품을 확산시키는 과정이며, 응집은 폐수 내 입자물질과 확산된 약품이 결합하여 중력침전 될 수 있도록 플럭을 형성하는 과정이다. The coagulation precipitation method consists of coagulation, flocculation, and sedimentation. Coagulation is the process of spreading the drug so that the wastewater and the drug can be mixed smoothly, and agglomeration is the process of forming a floe so that the particle material in the wastewater and the diffused drug are combined to cause gravity precipitation.

응집침전법에서 약품을 확산시키는 응결은 급속교반, 플럭을 형성하는 응집은 완속교반에서 이루어진다. 형성된 플럭은 침전되어 찌꺼기(슬러지)와 처리수(상등액)로 분리된다. In the coagulation precipitation method, the coagulation that diffuses the drug is performed with rapid stirring, and the coagulation that forms flocs is performed with slow stirring. The formed flocs are precipitated and separated into residue (sludge) and treated water (supernatant).

상수처리 및 하수고도처리의 경우 상기에 언급한 폐수와 비교하여 비교적 깨끗한 물(부유물질 농도 10mg/L 이하)에 약품을 첨가하여 최대한 불순물을 제거하는 목적으로 응집침전법을 이용한다. 따라서, 급속교반 이후 플럭을 키우기 위한 완속교반이 필수적으로 수행되어야 하며, 침전이 가능하도록 최대한으로 플럭을 키워야 되므로 응집보조제나 폴리머 등이 추가적으로 사용된다.In the case of water treatment and advanced sewage treatment, coagulation sedimentation method is used for the purpose of removing impurities as much as possible by adding chemicals to relatively clean water (concentration of suspended substances 10mg/L or less) compared to the above-mentioned wastewater. Therefore, after rapid stirring, slow stirring to grow flocs is essential, and flocculation aids or polymers are additionally used because flocs should be grown as much as possible to enable precipitation.

반면, 고농도 폐수의 경우 부유물질 농도가 100mg/L 이상으로 발생되기 때문에 입경분포가 다양하다. 약품과 입자간의 충돌과 결합 횟수가 많아짐에 따라 비중이 1보다 작은 입자들이 큰 입자들과 결함하여 무거운 플럭을 형성 할 수 있다. 따라서 약품주입과 급속교반만으로도 플럭이 형성되어 중력침전이 가능하다. 고농도 폐수처리를 위한 응집침전법에서는 급속교반의 역할이 가장 중요하다고 할 수 있다. On the other hand, in the case of high-concentration wastewater, the particle size distribution varies because the suspended matter concentration is greater than 100 mg/L. As the number of collisions and bonding between the drug and particles increases, particles with a specific gravity less than 1 may form a heavy floe by defecting with larger particles. Therefore, flocs are formed only by injecting chemicals and rapid stirring, and gravity precipitation is possible. In the coagulation sedimentation method for high-concentration wastewater treatment, the role of rapid stirring is the most important.

그러나 종래싸이크론(200)은 급속교반의 한계가 있어왔다. However, the conventional cyclone 200 has been limited in rapid stirring.

기존의 싸이클론은 도 5a 내지 도8에 도시된 바와 같이 구체적으로 설명하면 하기와 같다.The conventional cyclone will be described in detail as shown in FIGS. 5A to 8 .

도5a ,도5b 및 도6에서 보는 바와 같이 폐수를 유입하는 유입부(210)가 종래싸이클론(200)의 원통부상부(245)로 바로 진입을 하도록 구성한다.5a , 5b and 6 , the inlet 210 for introducing wastewater is configured to directly enter the cylindrical upper part 245 of the conventional cyclone 200 .

즉 유입부내부내측면(212)이 원통부상부(245)와 만나는 점에서 끝난다.That is, it ends at the point where the inlet inner inner side surface 212 meets the cylindrical upper portion 245 .

유입부내부외측면(214)은 원통부상부(245)의 외부쪽에 해당하는 면을 지칭한 것이다.The inlet inner and outer surface 214 refers to a surface corresponding to the outer side of the cylindrical upper portion 245 .

원통부상부에 유입부와 직각방향으로 유출부(220)을 구성하고 하부배출부(230)는 경우에 따라서 구성을 선택하여 할 수 있다.In the upper part of the cylindrical part, the outlet part 220 is formed in a direction perpendicular to the inlet part, and the lower outlet part 230 may be configured by selecting the configuration according to the case.

원통부(240)와 원추부(250)로 종래하이드로싸이클론(200)을 구성하고 있다.A conventional hydrocyclone 200 is constituted by a cylindrical portion 240 and a conical portion 250 .

도7은 전산유체역학(CFD)을 수행한 결과도이다.7 is a diagram showing the result of performing computational fluid dynamics (CFD).

이렇게 하므로 도7에서는 1m/s의 흐름으로 유입되는 폐수의 속도는 원통부상부로 진입하는 순간 끝나고 바로 0.7~0.9m/s의 속도로 저감되다가 원통부상부 중간지점에서 바로 0.1~0.3m/s로 급속하게 속도가 하강한다. 이렇게 되므로 급속교반이 한계가 있는 것이다. In this way, in FIG. 7, the velocity of wastewater flowing in at a flow of 1 m/s ends the moment it enters the upper part of the cylinder and immediately decreases to a speed of 0.7 to 0.9 m/s, and then immediately decreases to 0.1 to 0.3 m/s at the midpoint of the upper part of the cylinder. speed drops rapidly Therefore, rapid stirring is limited.

종래의 하이드로싸이크론(200)의 효율은 도8에서 보는 바와 같이 부유물질(Suspended Solids;이하 SS라 호칭함.)과 제거효율 및 유출부(220)에서 유출되는 부유물질을 보이는 도이다.The efficiency of the conventional hydrocyclone 200 is a diagram showing the suspended solids (Suspended Solids; hereinafter referred to as SS.) and the removal efficiency and the suspended solids flowing out from the outlet 220, as shown in FIG.

그래프에서 부유물질농도는 좌측의 mg/L를 표시하고 부유물질의 제거효율은 우측의 비율을 표시하는 것이다.In the graph, the suspended matter concentration is indicated in mg/L on the left, and the suspended matter removal efficiency is indicated by the ratio on the right.

유입되는 부유물질은 붉은색 그래프에 해당되는 것으로 1시간 24분동안에 약 900~1200mg/L 이고,The amount of suspended matter flowing in is about 900-1200 mg/L in 1 hour and 24 minutes, as shown in the red graph,

부유물질의 제거효율은 검은색의 그래프에 해당되는 것으로 약80% 전후의 제거효율을 가진다.The removal efficiency of suspended matter corresponds to the black graph and has a removal efficiency of about 80%.

이에 대하여 유출되는 부유물질은 약 100~400 mg/L 인 것을 확인할 수 있습니다. In contrast, it can be seen that the amount of suspended matter flowing out is about 100 to 400 mg/L.

여전히 유출되는 부유물질이 많은 것을 알 수 있다.It can be seen that there is still a lot of suspended matter flowing out.

이는 본발명을 적용할 때의 도4와 비교할 때 효과가 상당히 저감되는 것이다.This is that the effect is significantly reduced when compared with FIG. 4 when the present invention is applied.

본원발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 발명하게 된 것이다.The present invention was invented to solve such a problem.

대한민국특허청등록특허공보 10-1132903(2012.04.03)Korean Intellectual Property Office Registered Patent Publication 10-1132903 (2012.04.03) 대한민국특허청등록특허공보 10-1614651(2016.04.22)Korean Intellectual Property Office Registered Patent Publication No. 10-1614651 (2016.04.22)

제1과제는 무동력으로 급속교반이 가능하도록 하는 하이드로싸이크론을 제공하는 과제를 해결한 것이다.The first task is to solve the task of providing a hydrocyclone that enables rapid stirring without power.

제2과제는 하이드로싸이클론의 구조적 특성으로 발생되는 회전류(vortex)를 응집반응을 위한 급속교반공정에 이용한 것으로서 하이드로싸이클론 급속응집장치를 이용한 폐수처리장치를 제공하는 과제를 해결한 것이다.The second task is to solve the problem of providing a wastewater treatment apparatus using a hydrocyclone rapid agglomeration apparatus by using a rotational flow (vortex) generated due to the structural characteristics of the hydrocyclone in the rapid stirring process for the agglomeration reaction.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 하기와 같은 구성을 가진다.In order to solve the above problems, it has the following configuration.

원기둥형상을 가지는 원통부와 상기 원통부 하부에 원추부로 구성되는 하이드로싸이크론에 있어서,In the hydrocyclone consisting of a cylindrical portion having a cylindrical shape and a conical portion below the cylindrical portion,

상기 원통부에 구성한 유입부와 직각방향으로 상부로 향하도록 구성되는 유출부를 구성한다.An outlet configured to be directed upward in a direction perpendicular to the inlet formed in the cylindrical portion constitutes.

상기 유입부는 상기 원통부에 접선방향으로 구성하되, 하이드로싸이크론 내부에서 회전류를 형성하도록 말아서 들어가는 호형부 구성을 갖는 하이드로싸이크론을 구성한다.The inlet part is configured in a tangential direction to the cylindrical part, but constitutes a hydrocyclone having an arc-shaped part configuration that is rolled and entered to form a rotational flow inside the hydrocyclone.

여기서 상기 호형부 단부는 상기 유입부 진행방향과 평행선인 상기 원통부의 지름을 가로지르는 선까지 연속구성되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the arc-shaped end portion is continuously configured up to a line crossing the diameter of the cylindrical portion, which is a line parallel to the proceeding direction of the inlet portion.

여기서 상기 유입부의 지름은 상기 원통부의 지름의 1/5에 해당하는 구성을 갖는 것이 바람직하다.Here, the diameter of the inlet portion preferably has a configuration corresponding to 1/5 of the diameter of the cylindrical portion.

여기서 상기 유출부의 내부길이는 원통부상부의 내부 단부로부터 하부로 상기 유입부의 지름의 길이에 해당하는 구성을 갖는 것이 바람직하다.Here, the inner length of the outlet portion preferably has a configuration corresponding to the length of the diameter of the inlet portion from the inner end of the upper cylindrical portion to the lower portion.

여기서 상기 호형부 단부의 구성은 상기 유입부의 유입부내부내측면이 상기 원통부의 상부에 구성된 원통부상부와 접속되는 상기 호형부상부교차점에서 상기 유입부의 폐수가 유입되는 진행방향인 직각방향까지 호를 구성하되, 상기 호형부상부교차점에서 상기 원통부상부의 두께(t)가 점차적으로 작아져서 직각방향에서 상기 유입부내부내측면이 끝나도록 하는 구성을 갖는 것이 바람직하다.Here, the configuration of the end of the arc-shaped part is an arc from the arc-shaped upper junction where the inner inner surface of the inlet of the inlet is connected with the upper part of the cylindrical part configured on the upper part of the cylindrical part to the right angle direction, which is the direction in which the wastewater of the inlet flows in. However, it is preferable to have a configuration such that the thickness (t) of the upper part of the cylindrical part is gradually reduced at the intersection of the arc-shaped upper part so that the inner side surface of the inlet part ends in a right angle direction.

여기서 상기 원추부의 하단부에 하부배출부를 추가적으로 구성하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to additionally configure a lower discharge part at the lower end of the conical part.

상기 유입부의 내부는 유입부내부내측면(112)과 유입부외부내측면(112a)으로 구성되되, 상기 유입부외부내측면(112a)이 상기 원통부의 접선방향으로 진입하도록 구성하는 것이 바람직하다.The inside of the inlet is composed of an inlet inner and inner surface 112 and an inlet outer and inner surface 112a, and it is preferable that the inlet outer and inner surface 112a enters in a tangential direction of the cylindrical portion.

상기의 하이드로싸이크론을 이용한 폐수처리장치를 구성하는 것이 바람직하다.It is preferable to configure a wastewater treatment device using the hydrocyclone.

제1효과는 무동력으로 급속교반이 가능하도록 하는 하이드로싸이크론을 제공하는 효과를 갖는 것이다.The first effect is to have the effect of providing a hydrocyclone that enables rapid stirring without power.

제2효과는 하이드로싸이클론의 구조적 특성으로 발생되는 회전류(vortex)를 응집반응을 위한 급속교반공정에 이용한 것으로서 하이드로싸이클론 급속응집장치를 이용한 폐수처리장치를 제공하는 효과를 갖는 것이다.A second effect is to provide a wastewater treatment apparatus using a hydrocyclone rapid agglomeration apparatus by using a rotational flow (vortex) generated due to the structural characteristics of the hydrocyclone in the rapid stirring process for the agglomeration reaction.

제1a도는 본 발명의 싸이클론의 사시도를 보이는 도이다.
제1b도는 제1a도의 상부단면도를 보이는 도이다.
제2도는 제1b도에서 유출부를 제거한 후에 유입부와 원통부상부와 만나는 부분을 도시한 단면도이다.
제3a도는 본 발명으로 구성한 싸이크론으로 유입수를 1m/s 로 유입되도록 하여 하이드로싸이크론 내부의 유동흐름을 보이는 도이다.
제3b도는 하이드로싸이크론 내부에서의 유동흐름을 전체적으로 보이는 도이다.
제4도는 본 발명을 이용하여 폐수를 정화하는 것을 나타내는 그래프이다.
제5a도는 배경기술의 싸이클론의 사시도를 보이는 도이다.
제5b도는 제1a도의 상부단면도를 보이는 도이다.
제6도는 제5b도에서 유출부를 제거한 후에 유입부와 원통부상부와 만나는 부분을 도시한 단면도이다.
제7도는 배경기술로 구성한 싸이크론으로 유입수를 1m/s 로 유입되도록 하여 하이드로싸이크론 내부의 유동흐름을 보이는 도이다.
제8도는 배경기술을 이용하여 폐수를 정화하는 것을 나타내는 그래프이다.Figure 1a is a view showing a perspective view of the cyclone of the present invention.
Fig. 1b is a view showing an upper cross-sectional view of Fig. 1a.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a portion where the inlet and the cylindrical upper part meet after removing the outlet in FIG. 1b.
Figure 3a is a diagram showing the flow flow inside the hydrocyclone by allowing the inflow water to be introduced at 1 m/s into the cyclone constructed according to the present invention.
Figure 3b is a view showing the overall flow flow inside the hydrocyclone.
4 is a graph showing the purification of wastewater using the present invention.
Figure 5a is a view showing a perspective view of a cyclone of the background art.
Fig. 5b is a view showing an upper cross-sectional view of Fig. 1a.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a portion where the inlet and the cylindrical upper part meet after removing the outlet in FIG. 5b.
7 is a view showing the flow flow inside the hydrocyclone by allowing the inflow water to be introduced at 1 m/s to the cyclone constructed in the background technology.
8 is a graph showing the purification of wastewater using the background art.

싸이클론(cyclone)은 가스정화, 연소, 분무, 분말 분류 등 다양한 현장에 넓게 이용되고 있으며, 고/액체분리에 이용된다. 그 중에 액상처리를 위하여 특별히 발명된 싸이클론을 수리학적싸이클론 또는 하이드로싸이클론(hydrocyclone; 100)이라 명명한다.A cyclone is widely used in various fields such as gas purification, combustion, spraying, and powder classification, and is used for solid/liquid separation. Among them, a cyclone specially invented for liquid treatment is called a hydraulic cyclone or a hydrocyclone (hydrocyclone; 100).

하이드로싸이클론(100)은 도1a와 같이 원기둥 모양의 원통부(cylindrical section; 140)와 원뿔모양의 원추부(conical section; 150)로 구성되어 있으며, 유입부(feed; 110)와 유출부(overflow; 120), 하부배출부(underflow; 130)로 구성되어 있다. 도3b는 하이드로싸이클론(100) 내부의 유체 및 입자유동 형태를 개략화 하여 나타낸 것이다.The hydrocyclone 100 is composed of a cylindrical section 140 and a conical section 150, as shown in Figure 1a, and an inlet (feed; 110) and an outlet ( It consists of an overflow; 120) and an underflow (130). Figure 3b schematically shows the fluid and particle flow form inside the hydrocyclone (100).

하이드로싸이클론(100)은 구동하는 힘이 별도로 필요없어 유지관리가 용이하며, 처리시간이 짧아 다발형태의 구조를 이용하면 처리유량을 무한정 늘릴 수 있어 다양한 산업분야에서 활용되고 있다. 수처리에서는 입자분리나 고액분리에만 국한되어 있으며, 폐수처리를 위한 고속응집장치로써 하이드로싸이클론(100)을 적용한 국내·외 기술은 전무하다. The hydrocyclone 100 does not require a separate driving force, so it is easy to maintain and has a short processing time. In water treatment, it is limited to particle separation or solid-liquid separation, and there is no domestic or foreign technology applying the hydrocyclone 100 as a high-speed coagulation device for wastewater treatment.

본 발명은 하이드로싸이클론(100)의 구조적 특성으로 발생되는 회전류(vortex)를 응집반응을 위한 급속교반공정에 이용한 것으로서 하이드로싸이클론(100) 급속응집장치를 이용한 폐수처리장치 및 기술을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention uses the rotational flow (vortex) generated by the structural characteristics of the hydrocyclone 100 in the rapid stirring process for the flocculation reaction, and provides a wastewater treatment apparatus and technology using the hydrocyclone 100 rapid flocculation apparatus. for that purpose

본 발명은 하이드로싸이클론(100)에서 발생되는 회전류(vortex)를 폐수처리를 위한 급속교반에 이용하는 것으로, 이를 효과적으로 달성하기 위해서는 폐수가 하이드로싸이클론(100)으로 유입되는 부분의 형상이 최적조건으로 설계되어 회전류 발생이 극대화 될 수 있어야 한다.The present invention uses the rotational flow (vortex) generated in the hydrocyclone 100 for rapid agitation for wastewater treatment. In order to effectively achieve this, the shape of the portion where the wastewater flows into the hydrocyclone 100 is optimal condition. It should be designed so that the generation of rotational flow can be maximized.

기존 하이드로싸이클론(200)은 도5b와 같이 폐수가 실린더(몸통)에 접선으로 유입되는 방식으로, 본 발명에서는 도1b 및 도2와 같이 유입부분을 실린더(몸통)의 접선 방향이 아닌 유입부(110)에서 부터 회전류를 형성할 수 있도록 말아서 들어가는 방식을 채용하는 것이다.Existing hydrocyclone 200 is a method in which wastewater flows tangentially to the cylinder (body) as shown in FIG. 5b, and in the present invention, the inflow part as shown in FIGS. (110) to adopt a method of entering into a rolling so as to form a rotational flow.

도면 1a 내지 도2에 의하여 발명의 기술을 구체적으로 설명하면 하기와 같다.The technology of the invention will be described in detail with reference to FIGS. 1a to 2 as follows.

원기둥형상을 가지는 원통부(140)를 가진다.It has a cylindrical portion 140 having a cylindrical shape.

상기 원통부(140) 하부에 원추부(150)로 구성되는 하이드로싸이크론(100)의 구성은 종래의 하이드로싸이클론과 동일하다.The configuration of the hydrocyclone 100 composed of the conical part 150 under the cylindrical part 140 is the same as that of the conventional hydrocyclone.

상기 원통부(140)에유입부(110)를 구성한다.The inlet part 110 is formed in the cylindrical part 140 .

상기 유입부(110)와 직각방향으로 상부로 향하도록 유출부(120)를 구성하되, 유출부(120)의 내부의 길이는 진입되는 유입부(110의 지름 또는 사각형의 한변의 길이와 동일하게 하거나 하부로 연장하여 구성될 수 있다. 유입부(110)는 정사각형 또는 원통형의 파이프를 사용하는 것이 가능하다.The outlet 120 is configured to be directed upward in a direction perpendicular to the inlet 110, but the length of the inside of the outlet 120 is the same as the diameter of the inlet 110 or the length of one side of the rectangle. Or it may be configured to extend downward The inlet 110 is possible to use a square or cylindrical pipe.

상기 유입부(110)는 상기 원통부(140)에 접선방향으로 구성하되,The inlet 110 is configured in a tangential direction to the cylindrical portion 140,

하이드로싸이크론(100) 내부에서 회전류를 형성하도록 말아서 들어가는 호형부(f)로 구성하여 하이드로싸이크론(100)을 구성하는 것이다.이렇게 구성하는 것이 회전류의 속도를 획기적으로 증가시키는 것이다.The hydrocyclone 100 is constituted by an arc-shaped portion f that is rolled and entered to form a rotational flow inside the hydrocyclone 100. This configuration dramatically increases the speed of the rotational flow.

상기 호형부단부(b)는 상기 유입부(110) 진행방향과 평행선인 상기 원통부(140)의 지름을 가로지르는 선까지 연속구성되도록 구성하는 것이다.The arc-shaped end portion (b) is configured to be continuously configured up to a line crossing the diameter of the cylindrical portion 140, which is a line parallel to the moving direction of the inlet portion 110 .

상기 유입부(110)의 지름은 상기 원통부(140)의 내부지름(D)의 1/5에 해당할 때에 가장 처리효율이 높다.When the diameter of the inlet portion 110 corresponds to 1/5 of the inner diameter D of the cylindrical portion 140, the processing efficiency is highest.

본 특허청구범위에서 유입부 지름이라고 표현하지만 원통형관일 경우의 지름과 정사각형파이프일 경우에는 한변의 길이로 의미하는 것이다. 즉, 본 발명에서 지름이라고 표현한 것은 한변의 길이와 같은 의미로도 사용하는 것이다.Although it is expressed as the inlet diameter in the claims, it means the diameter in the case of a cylindrical tube and the length of one side in the case of a square pipe. That is, in the present invention, the term "diameter" is used in the same sense as the length of one side.

상기 유출부(120)의 내부길이는 원통부상부(145)의 내부 단부로부터 하부로 상기 유입부(110)의 지름의 길이에 해당하도록 구성하여 유입부(110)에서 유입되는 폐수가 직접적으로 상부의 유출부(120)로 나가지 않도록 구성한다.The inner length of the outlet portion 120 is configured to correspond to the length of the diameter of the inlet portion 110 from the inner end of the cylindrical upper portion 145 to the lower portion, so that the wastewater flowing in from the inlet portion 110 is directly upper It is configured not to go out to the outlet 120 of the.

본 발명에서 유입부(110)는 정사각형관을 사용하였다. 이럴경우는 한변의 길이로 규정하는 것이다.In the present invention, the inlet 110 used a square tube. In this case, it is defined by the length of one side.

상기 호형부단부(b)의 구성은 상기 유입부(110)의 유입부내부내측면(112)이 상기 원통부(140)의 상부에 구성된 원통부상부(145)와 접속되는 상기 호형부상부교차점(a)에서 상기 유입부(110)의 폐수가 유입되는 진행방향인 직각방향까지 호를 구성하되, 상기 호형부상부교차점(a)에서 상기 원통부상부(145)의 두께(t)가 점차적으로 작아져서 직각방향에서 상기 유입부내부내측면(112)이 끝나도록 구성하는 것이 유입부(110)의 유속을 가장 오랜동안 하이드로싸이크론(100) 내부에서 유지하는 것이다. The configuration of the arc-shaped end portion (b) is the arc-shaped upper junction ( An arc is formed from a) to a right angle direction, which is the direction in which the wastewater of the inflow part 110 flows, and the thickness t of the cylindrical upper part 145 at the arc-shaped upper intersection point (a) is gradually smaller. It is to maintain the flow rate of the inlet 110 inside the hydrocyclone 100 for the longest time to configure the inlet inner inner side surface 112 to end in a right angle direction.

유입부내부외측면(114)는 대외경을 갖는 내측면과 연결된다.The inlet inner/outer side surface 114 is connected to the inner side surface having an outer diameter.

유입부내부외측면(114)이 호형부상부교차점(a)의 직상부에서의 교차점을 대외경상부교차점(c)라고 호칭한다. 대외경상부교차점(c)을 지나는 유입부내부외측면(114)을 따라서 원통형상부의 큰외경을 가지는 것으로 대외경부(142)로써 단면부의 원의 크기 지름 L2는 원통부의 작은 내부지름을 D라고 규정할 경우 도면에 도시한 바와 같이L2는 L2=1.2D + 3t 에 해당되는 것이다.도면2에서 보는 바와같이 대구경부를 구성한다.하부교차점(d)부터 도면2에서 시계방향으로 대외경상부교차점(c)까지는 점선으로 가상의 원통부인 가상대외경부(144)를 도시한 것이다.The intersection of the inlet inner and outer side surfaces 114 directly above the arc-shaped upper intersection (a) is referred to as the outer circumferential intersection (c). It has a large outer diameter of a cylindrical shape along the inner and outer side surfaces 114 of the inlet passing through the outer circumferential intersection (c). In this case, as shown in the drawing, L2 corresponds to L2 = 1.2D + 3t. As shown in Figure 2, a large-diameter portion is constituted. ) to the dotted line shows the virtual outer diameter portion 144, which is a virtual cylindrical portion.

하부교차점(d)에서 소외경부(146)로 구성하여 유입부와 교차하는 접속점(e)를 가진다.At the lower intersection point (d), it has a connection point (e) that intersects the inlet portion by forming the outer neck portion (146).

원통형상부싸이클론의 처리능력이 되는 내부지름인 구경(D)은 하부교차점(d)부터 시계방향으로 원통부를 형성하면서 유입부와 교차하는 교차점을 접속점(e)이라 칭하고 호형부상부교차점(a)을 지나 호형부상부교차점에서 시계방향으로 직각방향까지 원통부의 두께(t)가 점점 얇아져서 호형의 종점에 도달하도록 호형을 이루도록 구성하는 것이다.The bore (D), which is the inner diameter of the cylindrical upper cyclone, forms a cylindrical portion in a clockwise direction from the lower intersection point (d), and the intersection with the inlet portion is called the connection point (e), and the arc-shaped upper intersection point (a) The thickness (t) of the cylindrical portion gradually becomes thinner from the arc-shaped upper intersection point to the right angle direction in the clockwise direction to form an arc shape so as to reach the end point of the arc shape.

이것은 본발명의 싸이크론을 구성하는 중요한 요소이다.This is an important element constituting the cyclone of the present invention.

물론 이제까지의 도시 및 설명된 부분에서 변형을 이루어 전체적으로 폐수가 휘감아 돌아가도록 구성하는 것은 본 발명의 청구범위의 구성에 포함되는 것이다.Of course, it is included in the scope of the claims of the present invention to make modifications in the illustrated and described parts so that the entire wastewater is wound around.

상기 유입부의 내부는 유입부내부내측면(112)과 유입부외부내측면(112a)으로 구성되되, 상기 유입부외부내측면(112a)이 상기 원통부(140)의 접선방향으로 진입하도록 구성하는 것이 바람직하다.The inside of the inlet is composed of an inlet inner inner surface 112 and an inlet outer inner surface 112a, and the inlet outer inner surface 112a is configured to enter in the tangential direction of the cylindrical portion 140. desirable.

접선방향의 접점은 호형부상부교차점(a)의 두께 만큼의 하부에 있는 점이다.The contact point in the tangential direction is a point that is as much as the thickness of the arc-shaped upper intersection point (a).

물론 유입부내부내측면(112)이 원통부(140)의 접선방향으로 진입하여도 효과를 발휘할 수있는 것이다. Of course, the effect can be exerted even when the inlet inner inner side surface 112 enters the tangential direction of the cylindrical portion 140 .

접선방향의 접점은 호형부상부교차점(a) 또는 호형부상부교차점(a)의 직하부의 두께 만큼 이격된 점이 접점일 수 있다.The contact point in the tangential direction may be a point spaced apart by the thickness of the arc-shaped upper intersection (a) or the thickness of the directly lower portion of the arc-shaped upper intersection (a).

본 발명에서 접선방향은 원통부로 진입하되 접선이 되는 교차점에서 호의 형상으로 원통부의 두께가 직각방향까지 점차적으로 박막의 형태로 구성되면서 호형부단부(b)를 구성하는 것이다.In the present invention, the tangential direction enters the cylindrical portion, but at the intersection where the tangent line becomes an arc, the thickness of the cylindrical portion is gradually configured in the form of a thin film in the perpendicular direction to constitute the arc-shaped end portion (b).

상기 큰외경인 L2는 대외경상부교차점(c)를 지나고 지름의 중심을 연장하는 연장선과의 교차점인 하부교차점(d)까지는 지름이 L2에 해당된다.The large outer diameter L2 corresponds to the diameter L2 until the lower intersection point d, which is an intersection point with an extension line extending through the center of the diameter through the outer diameter upper intersection point c.

상기 원추부(150)의 하단부에 하부배출부(130를 추가적으로 구성하여 하부로 유출수가 나가도록 구성하는 것도 선택적으로 구성할 수 있다.A lower discharge unit 130 may be additionally configured at the lower end of the conical unit 150 so that the outflow water may be discharged to the lower side.

유출부의 지름은 0.3D로 하부배출부의 지름은 0.1D로 구성하고 콘의 길이는 3D로 구성하는 것이 효과를 극대화하기 위하여 구성한 것이다. The diameter of the outlet is 0.3D, the diameter of the lower outlet is 0.1D, and the length of the cone is 3D to maximize the effect.

L1은 L2에서 상하의 두께 2t를 차감한 길이로 외부원의 내경이 되는 것이다.L1 is the length obtained by subtracting 2t of the top and bottom thicknesses from L2, and is the inner diameter of the outer circle.

상기에서 기술한 하이드로싸이크론(100)을 이용하여 폐수처리장치로 사용한다.The hydrocyclone 100 described above is used as a wastewater treatment device.

본 발명은 하이드로싸이클론(100)의 구조적 특성으로 발생되는 회전류(vortex)를 응집반응을 위한 급속교반공정에 이용한 것으로서 하이드로싸이클론(100)인 급속응집장치를 이용한 폐수처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention uses the rotational flow (vortex) generated by the structural characteristics of the hydrocyclone 100 in the rapid stirring process for the flocculation reaction. for that purpose

도3a 내지 도4는 본발명의 효과에 대하여 도시한 도면 및 실험데이타에 해당되는 것이다.3A to 4 correspond to the drawings and experimental data showing the effects of the present invention.

도3a는 전산유체역학(CFD)을 수행한 결과도이다.3A is a diagram showing the result of performing computational fluid dynamics (CFD).

종래기술의 하이드로싸이클론(200)과 본 발명 하이드로싸이클론(100)의 회전류 발생정도를 비교하기 위하여 유입부(110) 단면을 설계하여 전산유체역학(CFD)를 수행하였다. 종래하이드로싸이크론과 본발명의 하이드로싸이크론의 유입부(110) 직경과 하이드로싸이클론(100) 내경을 각각 동일하게 적용하고 유입유속을 1.0m/sec로 하여 해석한 결과, 도3 과 같이 본 발명이 종래기술인 도7의 하이드로싸이클론(100)과 비교하여 회전류가 더욱 강하게 발생하였다.Computational fluid dynamics (CFD) was performed by designing a cross section of the inlet 110 in order to compare the rotational flow generation degree of the hydrocyclone 200 of the prior art and the hydrocyclone 100 of the present invention. As a result of analyzing the inlet 110 diameter and the hydrocyclone 100 inner diameter of the conventional hydrocyclone and the hydrocyclone of the present invention as the same, and the inflow flow rate is 1.0 m/sec, the present invention as shown in FIG. 3 Compared with the prior art hydrocyclone 100 of FIG. 7, the rotational flow was generated more strongly.

이렇게 구성하므로 도3에서는 1m/s의 흐름으로 유입되는 폐수의 속도는 원통부상부(145)로 진입하여 호형부(f)를 지나서 원통형상부(145)의 내부에서 약 3/5회전까지 지속된다.Because of this configuration, in FIG. 3, the velocity of wastewater flowing in at a flow of 1 m/s enters the cylindrical upper part 145, passes the arc-shaped part f, and continues up to about 3/5 rotations inside the cylindrical part 145. .

그 이후에는 0.7~0.9m/s의 속도로 저감되다가 원통부상부(145) 내부의 1회전 하는 부분까지 0.4~0.6 m/s의 속도를 유지한다.After that, it is reduced to a speed of 0.7 to 0.9 m/s and maintains a speed of 0.4 to 0.6 m/s up to one rotation inside the cylindrical upper part 145 .

원통부(140)의 다른 면인 내부면에서는 대부분의 속도가 0.1~0.3m/s로 속도를 대부분 유지하게 된다. 이렇게 되므로 종래기술보다는 급속교반이 탁월한 구성인 것이다. On the inner surface, which is the other surface of the cylindrical portion 140, most of the speed is maintained at a speed of 0.1 to 0.3 m/s. As such, rapid stirring is superior to the prior art.

도4에 의하여 설명하면 하기와 같다.Referring to FIG. 4, it is as follows.

본 발명의 하이드로싸이크론(100)의 효율은 도4에서 보는 바와 같이 부유물질(Suspended Solids;이하 SS라 호칭함.)과 제거효율 및 유출부(120)에서 유출되는 부유물질을 보이는 도이다.The efficiency of the hydrocyclone 100 of the present invention is a diagram showing the suspended solids (Suspended Solids; hereinafter referred to as SS.) and the removal efficiency and the suspended solids flowing out from the outlet 120, as shown in FIG.

그래프에서 부유물질농도는 좌측의 mg/L를 표시하고 부유물질의 제거효율(%)은 우측의 비율을 표시하는 것이다.In the graph, the suspended matter concentration is indicated in mg/L on the left, and the suspended matter removal efficiency (%) is indicated by the ratio on the right.

유입되는 부유물질은 붉은색 그래프에 해당되는 것으로 1시간 24분동안에 종래기술인 도8에서는 약 900~1200mg/L 인데 대하여 본원발명의 부유물질은 약 1150~1300mg/L 로 본원발명의 부유물질이 량이 더 많은 상태에서 시험한 것이다.The amount of suspended matter flowing in corresponds to the red graph, and the amount of suspended matter of the present invention is about 900 to 1200 mg/L in the prior art FIG. It was tested in more conditions.

부유물질의 제거효율은 검은색의 그래프에 해당되는 것으로 약90% 전후의 제거효율을 가진다.The removal efficiency of suspended matter corresponds to the black graph and has a removal efficiency of about 90%.

종래기술은 약 80%의 제거효율을 가진다.The prior art has a removal efficiency of about 80%.

이에 대하여 유출되는 부유물질은 약 30mg/L이다. 종래기술에서 약 100~400 mg/L 인 것에 비하면 종래기술보다 유출되는 부유물질의 정도로 비교한다면 3배 내지 13배의 효과를 가져오는 것이다.On the other hand, the amount of suspended matter flowing out is about 30 mg/L. Compared to that of about 100 to 400 mg/L in the prior art, if compared to the amount of suspended matter flowing out than in the prior art, it will bring about 3 to 13 times the effect.

부유물질이 종래기술보다 더 많이 유입되는데도 불구하고 유출되는 량은 현저히 저감되는 것임을 알 수 있다.It can be seen that the amount of outflow is remarkably reduced despite the fact that more suspended substances are introduced than in the prior art.

이는 종래발명을 적용할 때의 도8과 비교할 때 효과가 상당히 높은 것이다.This has a significantly higher effect compared to FIG. 8 when the prior invention is applied.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, they can be replaced It should be understood that various equivalents and modifications may exist.

a:호형부상부교차점 b:호형부단부 c:대외경상부교차점 d:하부교차점
e:접속점 f:호형부
100:하이드로싸이크론 110:유입부 112::유입부내부내측면
112a:유입부외부내측면
114:유입부내부외측면 120:유출부 130:하부배출부
140:원통부 142:대외경부 144:가상대외경부 145:원통부상부
146:소외경부 150:원추부
200:종래하이드로싸이크론 210:유입부 212::유입부내부내측면
214:유입부내부외측면 220:유출부 230:하부배출부
240:원통부 245:원통부상부 250:원추부a: arc-shaped upper junction b: arc-shaped lower end c: external external upper junction d: lower junction
e: connection point f: arc
100: hydrocyclone 110: inlet 112:: inlet inner inner side
112a: inlet outer inner side
114: inlet inner and outer side 120: outlet 130: lower outlet
140: Cylindrical part 142: External diameter part 144: Virtual external diameter part 145: Cylindrical part upper part
146: marginal part 150: cone part
200: conventional hydrocyclone 210: inlet 212:: inlet inside inner side
214: inlet inner and outer side 220: outlet 230: lower outlet
240: Cylindrical part 245: Cylindrical part upper part 250: Conical part

Claims (8)

원기둥형상을 가지는 원통부;
상기 원통부 하부에 원추부로 구성되는 하이드로싸이크론에 있어서,
상기 원통부에 구성한 유입부;
상기 유입부와 직각방향으로 상부로 향하도록 구성되는 유출부;
상기 유입부는 상기 원통부에 접선방향으로 구성하되,
하이드로싸이크론 내부에서 회전류를 형성하도록 말아서 들어가는 호형부 구성을 포함하는 하이드로싸이크론.a cylindrical portion having a cylindrical shape;
In the hydrocyclone composed of a conical part under the cylindrical part,
an inlet formed in the cylindrical part;
an outlet configured to face upward in a direction perpendicular to the inlet;
The inlet portion is configured in a tangential direction to the cylindrical portion,
A hydrocyclone comprising an arc-shaped part that is rolled into a hydrocyclone to form a rotational flow inside the hydrocyclone. 제1항에 있어서 상기 호형부 단부는 상기 유입부 진행방향과 평행선인 상기 원통부의 지름을 가로지르는 선까지 연속구성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로싸이크론.The hydrocyclone according to claim 1, wherein the arc-shaped end portion is continuously configured up to a line crossing the diameter of the cylindrical portion that is parallel to the proceeding direction of the inlet portion. 제1항에 있어서 상기 유입부의 지름은 상기 원통부의 지름의 1/5에 해당하는 것을 특징으로 하는 하이드로싸이크론.The hydrocyclone according to claim 1, wherein a diameter of the inlet portion corresponds to 1/5 of the diameter of the cylindrical portion. 제1항에 있어서 상기 유출부의 내부길이는 원통부상부의 내부 단부로부터 하부로 상기 유입부의 지름의 길이에 해당하는 것을 특징으로 하는 하이드로싸이크론.The hydrocyclone according to claim 1, wherein the inner length of the outlet portion corresponds to the length of the diameter of the inlet portion from the inner end of the upper cylindrical portion to the lower portion. 제1항에 있어서 상기 호형부 단부의 구성은 상기 유입부의 유입부내부내측면이 상기 원통부의 상부에 구성된 원통부상부와 접속되는 상기 호형부상부교차점에서 상기 유입부의 폐수가 유입되는 진행방향인 직각방향까지 호를 구성하되, 상기 호형부상부교차점에서 상기 원통부상부의 두께(t)가 점차적으로 작아져서 직각방향에서 상기 유입부내부내측면이 끝나도록 구성한 것을 특징으로 하는 하이드로싸이크론.According to claim 1, wherein the configuration of the arc-shaped end of the inlet portion is a direction in which the wastewater of the inlet flows in at the arc-shaped upper junction where the inner inner surface of the inlet of the inlet is connected to the upper cylindrical portion configured on the upper portion of the cylindrical portion. Hydrocyclone, characterized in that the arc is configured to, but at the intersection of the arc-shaped upper portion, the thickness (t) of the upper cylindrical portion is gradually reduced so that the inner side surface of the inlet portion ends in a right angle direction. 제1항에 있어서 상기 원추부의 하단부에 하부배출부를 추가적으로 구성하는 것을 특징으로 하는 하이드로싸이크론.[Claim 2] The hydrocyclone according to claim 1, further comprising a lower discharge part at the lower end of the conical part. 제1항에서 상기 유입부의 내부는 유입부내부내측면과 유입부외부내측면으로 구성되되, 상기 유입부외부내측면이 상기 원통부의 접선방향으로 진입하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 하이드로싸이크론.The hydrocyclone of claim 1, wherein the inside of the inlet is composed of an inner inner surface of the inlet and an outer inner surface of the inlet, wherein the outer inner surface of the inlet is configured to enter in a tangential direction to the cylindrical portion. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 하이드로싸이크론을 이용한 폐수처리장치.









A wastewater treatment device using the hydrocyclone of any one of claims 1 to 7.
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