KR20220065115A - 폭기조용 교반장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 산기관을 통해 폭기조 내로 유입되는 다량의 질소가 효과적으로 제거됨과 동시에 순산소가 공급됨에 따라 폭기처리시간이 대폭적으로 단축될 수 있도록 한 폭기조용 교반장치에 관한 것이다.
개시된 내용은 블로어에 연결된 산기관이 배열되는 폭기조 내에서 상기 산기관의 노즐부에 설치되는 폭기조용 교반장치에 있어서, 상기 산기관의 노즐부의 상부에 측면이 타공망으로 둘러싸여지는 수용부가 이격되어 구비되는 하우징; 상기 하우징의 수용부 내에 충진되는 바이오필터재; 상기 하우징의 상측에 구비되고 하측에는 상기 바이오필터재 내로 삽입되는 흡입관이 구비되며 일측에는 배출관이 구비되어 상기 폭기조 내 오폐수가 상기 타공망과 상기 바이오필터재를 통과하여 상기 흡입관으로 유입된 후 상기 배출관을 통해 다시 폭기조로 배출되도록 하는 수중펌프; 및 상기 수중펌프의 배출관에 형성되고 상기 배출관을 통한 배출 시에 외부에서 순산소가 혼입되도록 하는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭기조용 교반장치를 일 실시예로 제시한다.

Description

폭기조용 교반장치{MIXING APPARATUS FOR AERATION TANK}

개시된 내용은 오폐수의 생물학적 처리를 위해 오폐수에 산소 또는 공기를 제공하여 미생물에 의해 물이 정화되도록 유도하는 폭기조용 교반장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로 각종 생활하수와 분뇨정화조 등의 설비로부터 유래하는 각종 오수(汚水) 및 산업폐수, 축산폐수 등에는 하천이나 해양의 수질을 오염시키는 유기물이 다량 함유되어 있으므로, 이를 제대로 정화처리 하지 않고 방류할 경우 인근 지역의 생태환경을 오염시키거나 파괴하게 된다.

따라서 전술한 오폐수는 항상 정수처리를 하여 생물학적 산소 요구량(BOD)을 최대한 낮춘 상태로 배출하도록 강제되고, 이를 위해 각종 오폐수를 배출하는 공장, 축산시설 등에서는 오폐수 정화처리시설이 의무적으로 설치된다.

이러한 오폐수 정화처리시설의 기능성과 효율성은 접촉 산화조에서 오폐수의 생물학적 산소 요구량(BOD)을 낮추는 호기성 미생물을 얼마나 신속하고 지속적으로 많이 배양시킬 수 있느냐에 달려 있다.

이를 위해 오폐수 정화처리시설에는 호기성 미생물을 이용한 오폐수의 생물학적 처리를 위해 필요한 산소를 수중에 공급하여 물을 정화시키는 폭기조가 포함된다.

통상 폭기조는 활성오니법을 이용한 폐수처리 시 이용되는 반응조를 말하고, 여기서 폭기란 수중에 공기를 불어넣거나 공중으로 물을 살포하여 물과 공기를 충분히 접촉시킴에 따라 공기 중에 포함된 산소에 의한 산화작용과 호기성 미생물에 의한 소화작용에 의해 오염물질과 탄산가스, 황화수소, 메탄가스 등의 악취발생성분이 제거되도록 하는 수처리조작을 말한다. 이러한 폭기조는 활성오니법의 주요설비로, 공기 흡입식, 기계교반식, 양자병용식 등으로 분류 가능하다.

이러한 폭기조 내에는 외부공기를 내부로 불어넣어 산기시키는 산기관이 설치되지만, 이러한 산기관 만으로는 폭기조 내의 오폐수와 공기가 충분히 접촉교반되도록 함과 동시에 용존산소량을 극대화하기 어려운 문제가 있어 산기관에 별도의 교반장치가 부설된다.

이러한 폭기조용 교반장치의 일 예로, 대한민국 특허등록 제10-0661635호(2006.12.26. 공고)에는 폭기조의 수중에 공기를 불어 넣어 활성오니의 활성도를 높이는 생물학적 폐수처리장치에 있어서, 상기 폭기조는 하나의 폐수주입구로 주입된 폐수를 폭기조 내로 나누어 유입시킬 수 있는 다수의 폐수주입관; 공기주입관의 말단에 위치하며, 폭기조 하부에 설치되는 다수의 산기관; 및 상기 폐수주입관 말단에 위치하며, 산기관의 하부에 설치되는 다수의 분산노즐을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치가 개시된다.

또한 대한민국 특허공개 제10-2011-0013546호(2011.02.09. 공개)에는 하폐수처리장의 폭기공정에 공기공급을 위하여 사용되는 산기관에 있어서, 상기 산기관에 공기가 유입되도록 중공성 고정 중심축과 회전 중심축으로 형성되는 중심축과, 상기 중심축의 상부에 연결되어 상기 유입된 공기를 균등하게 분기시면서 작용-반작용 법칙에 의해 회전될 수 있도록 회전각도를 주어 형성되는 2개 이상의 분기관과, 상기 분기관에 연속적으로 형성되어 유입된 공기의 유속을 제트기류 속도로 증가시켜 수중에서 기포제트를 생성시키는 노즐목 형태의 제트노즐몸체와, 상기 다수의 분기관 전체가 작용-반작용 법칙에 의해 수중에서 회전될 수 있도록 고정 중심축과 회전 중심축 사이에 형성되는 샤프트 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 기포제트 산기관이 개시된다.

또한 대한민국 특허등록 제10-1564719호(2015.11.03. 공고)에는 산소수 유입관의 단부와 연결되도록 중앙부에 산소수 공급관이 일체로 형성된 고정판; 및 중앙부에는 상기 산소수 공급관과 통하도록 산소수 유입홈이 형성되고, 상기 산소수 유입홈과 통하도록 다수의 회전력 유도홈이 등각도로 방사상으로 형성되며, 상기 회전력 유도홈의 외측단부에는 상기 회전력 유도홈의 단면보다는 작은 크기의 토출부가 형성된 상태로 상기 고정판의 산소수 공급관을 통해 유입된 산소수가 상기 토출부를 통해 토출되면서 반작용으로 회전하는 회전판;을 포함하되, 상기 회전판은 평면상 원형으로 형성되면서 등각도로 삼각단면으로 절결되는 다수의 함몰부가 형성되며, 상기 산소수 유입홈으로부터 각각의 함몰부를 향해 동일방향으로 라운드지도록 상기 회전력 유도홈이 각각 형성되고, 상기 함몰부의 상대적으로 긴 변은 상기 토출부를 통해 토출되는 산소수와 간섭되지 않도록 라운드지게 형성된 것을 특징으로 하는 무동력 교반 산소 유입장치가 개시된다.

전술한 바와 같은 종래의 폭기조용 교반장치의 경우에는 오폐수와 공기의 접촉효울을 높이는 장점이 있기는 하지만, 공기 내에 포함된 질소가 상대적으로 많은 양으로 유입됨과 동시에 산화 처리를 위한 산소공급에도 제한이 있어 폭기처리시간이 길어지는 문제점이 있었다.

1. 대한민국 특허등록 제10-0661635호(2006.12.26. 공고) 2. 대한민국 특허공개 제10-2011-0013546호(2011.02.09. 공개) 3. 대한민국 특허등록 제10-1564719호(2015.11.03. 공고)

산기관을 통해 폭기조 내로 유입되는 다량의 질소가 효과적으로 제거됨과 동시에 순산소가 공급됨에 따라 폭기처리시간이 대폭적으로 단축될 수 있도록 한 폭기조용 교반장치를 제공하고자 한다.

또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

개시된 내용은 블로어에 연결된 산기관이 배열되는 폭기조 내에서 상기 산기관의 노즐부에 설치되는 폭기조용 교반장치에 있어서, 상기 산기관의 노즐부의 상부에 측면이 타공망으로 둘러싸여지는 수용부가 이격되어 구비되는 하우징; 상기 하우징의 수용부 내에 충진되는 바이오필터재; 상기 하우징의 상측에 구비되고 하측에는 상기 바이오필터재 내로 삽입되는 흡입관이 구비되며 일측에는 배출관이 구비되어 상기 폭기조 내 오폐수가 상기 타공망과 상기 바이오필터재를 통과하여 상기 흡입관으로 유입된 후 상기 배출관을 통해 다시 폭기조로 배출되도록 하는 수중펌프; 및 상기 수중펌프의 배출관에 형성되고 상기 배출관을 통한 배출 시에 외부에서 순산소가 혼입되도록 하는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭기조용 교반장치를 일 실시예로 제시한다.

개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 바이오필터재는 유동상접촉여재(MBBR)로 형성된다.

개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 수중펌프의 배출관은 벤추리관으로 형성되고 상기 이젝터는 상기 수중펌프의 배출관을 둘러싸는 외부관으로 형성된다.

개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치에 의하면, 타공망으로 둘러싸여지는 하우징의 수용부 내에 예를 들어 유동상접촉여재(MBBR)로 형성 가능한 바이오필터재가 충진됨에 따라, 산기관을 통해 폭기조 내로 유입되는 다량의 질소가 바이오필터재와의 접촉에 의해 효과적으로 제거될 수 있어 폭기처리시간이 대폭적으로 단축될 수 있는 장점이 있다.

또한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치에 의하면, 폭기조 내의 오폐수가 바이오필터재와의 접촉을 거쳐 배출되는 과정에서 산소가 혼입되어 배출됨에 따라 폭기처리시간이 더욱 더 단축될 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치의 사용상태도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치의 상세구조도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치의 사용상태도이다. 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치는 도 1에 도시되는 바와 같이, 블로어(5)에 연결된 산기관(7)이 배열되는 폭기조(3) 내에서 산기관(7)의 노즐부(9)에 설치되어, 산기관(7)을 통해 폭기조(3) 내로 유입되는 공기 중에 포함됨 다량의 질소를 제거함과 동시에 폭기조(3) 내의 오폐수를 흡입하여 다시 폭기조(3)로 배출하는 과정하에 순산소를 혼입시킴에 따라 폭기조(3) 내의 오폐수를 폭기와 동시에 산소와 잘 혼합되도록 하는 역할을 한다.

도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치의 상세구조도이다. 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치는 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 폭기조(3) 내에 배열되는 산기관(7)의 노즐부(9)의 상부에 측면이 타공망(11)으로 둘러싸여지는 수용부가 이격되어 구비되는 하우징(10)과, 하우징(10)의 수용부 내에 충진되는 바이오필터재(20)와, 하우징(10)의 상측에 구비되고 하측에는 바이오필터재(20) 내로 삽입되는 흡입관(31)이 구비되며 일측에는 배출관(33)이 구비되어 폭기조(3) 내 오폐수가 타공망(11)과 바이오필터재(20)를 통과하여 흡입관(31)으로 유입된 후 배출관(33)을 통해 다시 폭기조(3)로 배출되도록 하는 수중펌프(30)와, 수중펌프(30)의 배출관(33)에 형성되고 배출관(33)을 통한 배출 시에 외부에서 순산소가 혼입되도록 하는 이젝터(40)를 포함한다.

여기서 하우징(10)은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치의 바디프레임을 형성함과 동시에, 차후에 설명될 바이오필터재(20), 수중펌프(30) 및 이젝터(40)의 설치프레임을 형성하는 것으로, 폭기조(3) 내에 배열되는 산기관(7)의 노즐부(9)의 상부에 설치된다.

하우징(10)은 하부가 산기관(7)의 노즐부(9) 둘레에 설치되되 상부에는 측면이 타공망(11)으로 둘러싸여지는 수용부가 산기관(7)의 노즐부(9)로부터 이격되어 구비된다. 하우징(10)은 도 1에 도시되는 바와 같이 산기관(7)의 노즐부(9) 마다 설치되는 것이 바람직하지만 실시예에 따라서는 산기관(7)의 노즐부(9) 중 일부 또는 1개에만 설치될 수도 있다.

하우징(10)은 산기관(7)의 노즐부(9) 상부에 수용부가 형성됨에 따라 산기관(7)의 노즐부(9)로부터 방출되는 공기가 수용부의 바닥면에 충돌된 후 다시 측면으로 퍼지면서 산기로 인한 폭기효과가 증대되도록 한다.

하우징(10)은 내식성이 강한 스테인리스스틸 재질로 형성되는 것이 바람직하지만, 그 외 내식성을 가지는 합성수지재로도 제조 가능하다. 또한 하우징(10)은 내부에 수용된 바이오필터재(20)의 교체가 용이하도록 나사결합 등을 통해 상단이 개폐가능하게 형성될 수도 있다.

하우징(10)의 상측에 형성되는 타공망(11)은 폭기조(3) 내의 오폐수가 내부로 흡입되도록 하는 유입공을 형성함과 동시에 내부에 수용된 바이오필터재(20)가 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

전술한 하우징(10)의 수용부 내에는 바이오필터재(20)가 충진된다. 바이오필터재(20)는 미생물을 다공성의 담체에 고정화시켜 미생물의 대사활동에 의해 오염물질을 물, 이산화탄소 및 무해한 염으로 분해하는 환경친화적인 필터재로서, 특히 호기성 미생물이 오염물질을 분해하여 제거함과 동시에 혐기성 미생물이 질소 또는 인 등을 제거하는 정화처리용 여재로 알려진 유동상접촉여재(MBBR)로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 바이오필터재(20) 또는 유동상접촉여재와 관련하여서는 대한민국 실용신안등록 제20-0257981호 등에 개시되어 있는 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 더 이상의 상세 설명은 생략하기로 한다.

전술한 하우징(10)의 상측에는 수중펌프(30)가 구비된다. 수중펌프(30)는 폭기조(3) 내의 오폐수를 하우징(10)의 수용부 내로 흡입하여 바이오필터재(20)외 접촉여과시킨 후 다시 폭기조(3) 내로 배출시킴에 따라 오폐수에 포함된 질소나 인이 생물학적으로 제거될 수 있도록 하는 것으로, 하측에는 바이오필터재(20) 내로 삽입되는 흡입관(31)이 구비되며 일측에는 배출관(33)이 구비된다.

이러한 수중펌프(30)에 의해 폭기조(3) 내 오폐수는 타공망(11)을 통과하여 하우징(10)의 수용부 내로 흡입된 후 바이오필터재(20)에 의해 질소와 인 등이 제거처리된 다음 흡입관(31)으로 유입되고 배출관(33)을 통해 다시 폭기조(3)로 배출된다.

수중펌프(30)의 배출관(33)은 차후에 설명될 이젝터(40)에 의한 산소 혼입이 용이하도록 일측으로 갈수로 직경이 좁아지다가 동일 직경으로 연장된 후 다시 일측으로 갈수록 직경이 확장되는 벤추리관으로 형성되는 것이 바람직하다. 벤추리관으로 형성되는 배출관(33)은 배출유속을 증대시켜 이젝터(40)에 의한 산소 혼입이 베르누이 법칙에 따라 별도의 산소가압공급장치없이 자연적으로 이루어질 수 잇게 된다.

전술한 수중펌프(30)의 배출관(33)에는 이젝터(40)가 형성된다. 이젝터(40)는 폭기조(3) 내의 오폐수가 수중펌프(30)의 배출관(33)을 통해 배출되는 과정에서 외부에서 순산소가 혼입되도록 유도함으로써 오폐수 내의 각종 오염물질이 신속히 산화처리되도록 하여 폭기시간이 단축될 수 있도록 한다.

이젝터(40)는 벤추리관으로 형성되는 수중펌프(30)의 배출관(33)을 둘러싸는 외부관으로 형성되되, 밸브를 구비하는 외부의 산소공급원(미도시)과 연통되게 연결되는 것이 바람직하다.

개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치의 경우에는, 타공망(11)으로 둘러싸여지는 하우징(10)의 수용부 내에 예를 들어 유동상접촉여재(MBBR)로 형성 가능한 바이오필터재(20)가 충진됨에 따라, 산기관(7)을 통해 폭기조 내로 유입되는 다량의 질소가 바이오필터재(20)와의 접촉에 의해 효과적으로 제거될 수 있어 폭기처리시간이 대폭적으로 단축될 수 있게 된다.

또한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 폭기조용 교반장치의 경우에는, 폭기조(3) 내의 오폐수가 바이오필터재(20)와의 접촉을 거쳐 배출되는 과정에서 이젝터(40)에 의해 산소가 혼입되어 배출됨에 따라 폭기처리시간이 더욱 더 단축될 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

3 : 폭기조
5 : 블로어
7 : 산기관
9 : 노즐부
10 : 하우징
11 : 타공망
20 : 바이오필터재
30 : 수중펌프
31 : 흡입관
33 : 배출관
40 : 이젝터

Claims (3)

1. 블로어에 연결된 산기관이 배열되는 폭기조 내에서 상기 산기관의 노즐부에 설치되는 폭기조용 교반장치에 있어서,
   상기 산기관의 노즐부의 상부에 측면이 타공망으로 둘러싸여지는 수용부가 이격되어 구비되는 하우징;
   상기 하우징의 수용부 내에 충진되는 바이오필터재;
   상기 하우징의 상측에 구비되고 하측에는 상기 바이오필터재 내로 삽입되는 흡입관이 구비되며 일측에는 배출관이 구비되어 상기 폭기조 내 오폐수가 상기 타공망과 상기 바이오필터재를 통과하여 상기 흡입관으로 유입된 후 상기 배출관을 통해 다시 폭기조로 배출되도록 하는 수중펌프; 및
   상기 수중펌프의 배출관에 형성되고 상기 배출관을 통한 배출 시에 외부에서 순산소가 혼입되도록 하는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭기조용 교반장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 바이오필터재는 유동상접촉여재(MBBR)로 형성되는 것을 특징으로 하는 폭기조용 교반장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 수중펌프의 배출관은 벤추리관으로 형성되고 상기 이젝터는 상기 수중펌프의 배출관을 둘러싸는 외부관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 벤추리형이젝터인 것을 특징으로 하는 폭기조용 교반장치.

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