KR20220159046A - 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치 및 순환시스템 - Google Patents

돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치 및 순환시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 돈사의 분뇨 저장조 내의 축산분뇨에 산소를 공급하여 액비화하기 위해 수중에 공기를 발산하여 순환시키는 산소공급장치 및 순환시스템에 관한 것으로써, 수중펌프의 하부에 받침대를 구성한 후, 상기 받침대를 통해 외부에서 공기의 유입과 분사가 이루어질 수 있도록 함과 동시에 상기 받침대로 흡입되는 분뇨를 방지하기 위해 관통공과 매쉬망을 구성한 산소공급장치 및 순환시스템에 관한 것이다.

Description

돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치 및 순환시스템{ Oxygen supply device and circulation system to aerate and circulate pig manure }
본 발명은 산소공급장치 및 순환시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 돈사의 분뇨 저장조 내의 축산분뇨에 산소를 공급하여 액비화하기 위해 수중에 공기를 발산하여 순환시키는 산소공급장치 및 순환시스템에 관한 것이다.
우선, 종래기술을 살펴보면,
일반적으로 각종 생활하수와 분뇨정화조에서 나오는 각종 오수(汚水) 및 산업폐수, 축산폐수(이하 오,폐수 로 칭함) 등은 환경오염때문에 항시 정수처리를 하여 BOD(생물학적 산소요구량, 이하 BOD 라 칭함)를 최대한 낮춘 상태에서 배출토록 법으로 규제하고 있으며, 이를위해 각종 오,폐수를 배출하는 공장이나 대단위 아파트단지 등에서는 오,폐수 정화용 처리시설을 의무적으로 설치하여야만 한다.
이들 각종 오수와 축산폐수 및 염색공장 등에서 방류되는 산업폐수 등에는 하천 또는 해안을 오염시키는 유기물질과 색도가 다량 함유되어 있으며, 이를 제대로 정화처리 하지 않고 방류함으로 인해 그동한 적조현상과 함께 물고기가 떼죽음을 당하는 등 생태계가 심각하게 파괴되는 현상이 종종 발생되고 있다.
따라서, 이러한 각종 오,폐수는 정화처리를 하여 방류하여야 하며, 그 처리장치의 기능성과 효율성은 접촉산화조에서 폐수의 BOD를 낮추어주는 호기성 미생물을 얼마나 신속하고 지속적으로 많이 배양시킬 수 있느냐에 달려 있다고 할 수 있으며, 이와같이 호기성 미생물의 배양효율을 증대시키면 그만큼 오,폐수속에 함유된 부유물이나 협잡물 및 색도를 보다 신속하고 효율적으로 제거할 수 있기 때문이다.
상기와 같은 오,폐수의 생물학적 처리를 위해 필요한 산소를 공급하거나 수중에 산소를 공급하여 물을 활성화 시키기 위해 폐수 처리 장치의 처리조내에 폭기장치를 설치하였다.
이러한 축산분뇨 처리를 위한 수중 폭기장치의 대표적인 선행기술로서는 등록특허 10-0837562호 '수중펌프 겸용폭기장치' 및 등록특허 10-1225014호 '축산용 폭기장치' 및 등을 예로들 수가 있다.
그러나 등록특허 10-0837562호는 펌프부의 배출관로에 공기유입관과 휀을 갖는 확장공간 및 나선형관로로 이루어진 폭기부를 연결하여 펌프부에 의해 펌핑된 유체가 배출관로내에서 휀과 나선형관로를 통하여 공급되는 공기와 혼합된 후 곧바로 배출되면서 산소의 용해가 이루어지도록 구성되고, 등록특허 10-1225014호는 유체를 펌핑하는 펌프의 토출구에 급기관을 갖는 배출관을 연결하고 또 배출관내에는 출구를 향하여 폭이 좁아지면서 단부에 빗살형의 절개홈이 다수 형성되는 오피러스를 설치하여 이 역시 펌프에 의해 펌핑된 축산분뇨가 배출관내에서 급기관을 통하여 공급되는 공기와 혼합된 후 오피러스를 통과하여 곧바로 배출되면서 산소의 용해가 이루어지도록 구성된다.
따라서 이들 모두는 폭기효율이 매우 떨어질 수밖에 없어 액비생산기간이 현저히 길어지게 되고, 액비생산기간 단축을 위하여 장치의 용량이나 이용대수를 늘려줄 경우 설치비용부담 및 운영비용부담이 가중되며, 더 나아가 축산분뇨에 혼입된 공기중 용해되지 못한 대부분의 산소는 공기방울형태로 수면위로 부상하여 두꺼운 거품층을 형성하면서 폐수처리조를 넘쳐흘러 주위환경을 더럽히게 됨은 물론 거품제거를 위한 별도의 펌프를 운용하는데 따른 추가비용이 소요되는 등 많은 문제점들이 발생하게 된다.
이에 종래에는 등록번호 20-0261489호의 '상향수직폭기형수중산소공급장치'와, 등록번호 10-2038132호의 '와류를 이용한 폭기장치'와, 공개번호 10-2018-0113477호의 '순환구조를 가지는 유체혼합 토출장치'와, 10-2020-0102749호의 '산소공급용 산기장치' 및 등록번호 10-2186419호의 '축산분뇨 처리를 위한 수중 폭기장치'이 개시되어 있지만, 상기한 문제점에 대해서는 여전히 개선되고 있지 않는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출해낸 것으로써, 수중펌프의 하부에 받침대를 구성한 후, 상기 받침대를 통해 외부에서 공기의 유입과 분사가 이루어질 수 있도록 함과 동시에 상기 받침대로 흡입되는 분뇨를 방지하기 위해 관통공과 매쉬망을 구성한 산소공급장치 및 순환시스템을 제공함에 주안점을 두고 기술적 과제로서 완성해낸 것이다.
이에 본 발명은 구동력을 제공하는 모터와, 흡입실과 펌핑실 및 배출관으로 이루어져 모터에 고정되는 하우징 및 상기 하우징의 펌핑실에 설치되어 모터의 구동축에 연결되는 임펠러를 포함하는 수중펌프가 구성되고, 상기 수중펌프의 하부에 구성되되 상부에 수중펌프가 결합되는 결합구와, 외부에서 공기를 유입하는 유입구와, 상기 유입구를 통해 공기를 이송하는 이송관 및 상기 이송관을 통해 유입된 공기를 수중펌프의 흡입실로 공기를 분사하는 분사구를 포함하는 받침대로 구성되어 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치를 그 기술적 특징으로 한다.
또한, 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 순환시스템에 있어서, 상기한 산소공급장치를 이용하되, 받침대의 유입구를 통해 외부에서 공기가 유입되고, 상기 유입구를 거친 공기는 이송관을 통해 분사구를 통해 분사되며, 상기 분사구를 거친 공기가 받침대의 결합구에 결합된 수중펌프의 흡입실, 펌핑실 및 배출관을 통해 돈사의 바닥판 하부에 구성되는 분뇨저장고로 분사하여 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 순환시스템을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명인 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치 및 순환시스템에 따르면, 수중펌프의 하부에 별도의 받침대를 구성함으로 인해 공기의 유입 시, 분뇨 및 이물질이 걸림되거나 유입되지 않고, 그로 인해 수중펌프의 내구성이 상승되며, 받침대의 관통공과 매쉬망으로 인해 상기 받침대의 내부로 분뇨 및 이물질의 유입을 방지하여 공기의 유입과 분사가 원활하게 작동하는 등 효과가 큰 발명이다.
도 1은 본 발명인 산소공급장치를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명인 받침대를 나타내는 사시도
도 3은 도 2를 나타내는 평면도
도 4는 도 2를 나타내는 저면도
도 5는 도 2를 나타내는 측면도
도 6은 도 3의 다른 실시 예를 나타내는 평면도
도 7은 도 5에 내부매쉬망의 설치를 나타내는 측면도
도 8은 도 5에 외부매쉬망의 설치를 나타내는 측면도
도 9는 도 7의 다른 실시 예를 나타내는 측면도
도 10은 도 2에 덮개의 구성을 나타내는 사시도
도 11은 도 5에 압축탱크와 압력조절기의 구성을 나타내는 측면도
도 12는 본 발명의 구성 중 유입구, 분사구에 완충부재의 구성을 나타내는 측면도
도 13은 도 12의 다른 실시 예를 나타내는 측면도
도 14는 본 발명의 구성 중 분사구의 다른 실시 예를 나타내는 측면도
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대해 도 1 내지 도 14를 참고로 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명인 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치는,
구동력을 제공하는 모터와, 흡입실과 펌핑실 및 배출관으로 이루어져 모터에 고정되는 하우징 및 상기 하우징의 펌핑실에 설치되어 모터의 구동축에 연결되는 임펠러를 포함하는 수중펌프(20)가 구성되고, 상기 수중펌프(20)의 하부에 구성되되 상부에 수중펌프(20)가 결합되는 결합구(100)와, 외부에서 공기를 유입하는 유입구(200)와, 상기 유입구(200)를 통해 공기를 이송하는 이송관(300) 및 상기 이송관(300)을 통해 유입된 공기를 수중펌프(20)의 흡입실로 공기를 분사하는 분사구(400)를 포함하는 받침대(10)로 구성되어 있다.
또한, 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 순환시스템에 있어서, 상기한 산소공급장치를 이용하되, 받침대(10)의 유입구(200)를 통해 외부에서 공기가 유입되고, 상기 유입구(200)를 거친 공기는 이송관(300)을 통해 분사구(400)를 통해 분사되며, 상기 분사구(400)를 거친 공기가 받침대(10)의 결합구(100)에 결합된 수중펌프(20)의 흡입실, 펌핑실 및 배출관을 통해 돈사의 바닥판 하부에 구성되는 분뇨저장고로 분사하여 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시킨다.
상기한 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하면,
본 발명인 산소공급장치는 받침대(10)와 수중펌프(20)를 이용하여 돈사의 분료를 폭기하여 산소를 순환시킨다.
이에 수중펌프는 구동력을 제공하는 모터와, 흡입실과 펌핑실 및 배출관으로 이루어져 모터에 고정되는 하우징 및 상기 하우징의 펌핑실에 설치되어 모터의 구동축에 연결되는 임펠러를 포함하며, 이는 일반적으로 사용하는 구성요소이다.
본 발명의 핵심구성요소인 받침대(10)는 결합구(100), 유입구(200), 이송관(300) 및 분사구(400)로 구성된다.
결합구(100)는 수중펌프(20)의 하부에 구성되며 상부에 수중펌프(20)가 결합될 수 있도록 상기 수중펌프(20)의 외주와 동일한 형상과 크기로 형성된다.
유입구(200)는 외부에서 공기를 유입한다.
상기 유입구(200)를 통해 유입되는 공기는 자연적으로 유입되거나 또는 별도의 유입부재 및 유입장치를 이용하여 유입된다.
이송관(300)은 상기 유입구(200)를 통해 공기를 이송한다.
상기 이송관(300)은 내부가 원통형으로 길게 형성되거나 또는 내부에 나사산이 형성되거나 또는 내부에 나사산이 이송관의 상부에만 형성되거나 또는 내부에 나사산이 하부에만 형성되거나 또는 내부에 나사산이 상부와 하부를 상호 일정간격 이격되게 형성될 수 있다.(나사산 미도시)
상기 나사산의 형성은 이송관(300)을 통해 이송되는 공기가 와류현상이 발생되어 분사 시 고압으로 분사될 수 있도록 하기 위함이다.
분사구(400)는 상기 이송관(300)을 통해 유입된 공기를 수중펌프(20)의 흡입실로 공기를 분사한다.
상기 받침대(10)의 측면에는 하나 이상 다수개의 측면관통공(500)이 형성되어 있다.
상기 측면관통공(500)은 받침대(10)의 측면에 형성되며 상기 받침대(10) 기준으로 세로로 형성되거나 또는 가로로 형성(미도시)될 수도 있다.
또한, 상기 타원형의 형상 또는 원형 또는 다각형의 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 측면관통공(500)에는 받침대(10)의 내측면에 구성되는 내부매쉬망(510)이 구성되어 있다.
상기 내부매쉬망(510)은 가로방향 또는 세로방향 또는 가로와 세로가 복합적인 방향으로 형성될 수도 있다.
상기 내부매쉬망(510)은 받침대(10)의 내측면 전체에 단일로 구성되거나 또는 각각 형성되는 측면관통공(500)에 개별적으로 구성될 수도 있다.
상기 내부매쉬망(510)은 사용자가 선택적으로 열림과 닫힘을 작동하는 미닫이부재(511)가 구성되어 있다.
상기 미닫이부재(511)는 분뇨저장고의 이물질의 크기 및 양에 따라 선택적으로 사용자가 내부매쉬망(510)을 열림하거나 또는 닫힘할 수 있도록 하였다.
상기 미닫이부재(511)를 열림 시, 받침대(10)의 외측면에는 이물질이 측면관통공(500)으로 유입되지 않도록 닫힘부재가 별도로 구성된다.
상기 측면관통공(500)에는 받침대(10)의 외측면에 구성되는 외부매쉬망(520)이 구성될 수 있다.
상기 외부매쉬망(520)은 측면관통공(500)의 외측면에 구성되며 상기 외측면 전체에 구성되거나 또는 개별적으로 형성된 측면관통공(500)에 개별적으로 구성될 수 있다.
상기 받침대(10)의 저면에는 하나 이상 다구개의 저면관통공(600)이 형성되어 있다.
상기 저면관통공(600)은 받침대(10)의 저면에 중심부에서 외측으로 갈수록 크기가 좁아지게 형성된다.
이는 중심부를 통해 유입되는 분뇨의 액이 받침대(10)의 중심부에 위치된 분사구를 통해 배출되는 공기와 만나 손쉽게 용해되도록 하기 위함이다.
상기 받침대(10)의 상부에는 하나 이상 다수개의 상부관통공(610)이 형성되어 있다.
상기 상부관통공(610)은 결합구(100)의 외측에 형성되며 받침대(10)의 상부를 통해 유입되는 분뇨의 액 유입을 원활화게 하기 위함과 동시에 이물질의 유입을 방지하기 위함이다.
상기 받침대(10)에는 상부와 측면을 덮힘하며 보조결합구(710)가 형성된 덮개(700)가 구성되어 있다.
상기 덮개(700)는 분뇨저장고의 크기로 인해 받침대(10) 및 수중펌프(20)의 하부가 잠김 시, 상기 받침대(10)의 상부를 통해 이물질이 유입될 수 있는 것을 미연에 방지하고, 상기 수중펌프(20)의 하부도 끼움 결합될 수 있도록 수중펌프(20)의 외형과 동일한 형상의 보조결합구(710)가 형성된다.
또한, 상기 덮개(700)의 측면에는 덮개매쉬망이 구성되는데, 이는 상기 받침대(10)의 측면관통공(500)에 내부매쉬망(510) 또는 외부매쉬망(520)이 구성되거나 또는 구성되지 않아도 덮개매쉬망이 구성될 수 있으며, 상기 덮개매쉬망이 단일로 구성 시에는 분뇨의 이물질유입을 1차적으로 방지할 수 있고, 내부매쉬망(510) 또는 외부매쉬망(520)의 구성 시에는 2차적, 3차적으로 방지할 수 있다.
상기 유입구(200)에는 공기를 저장, 압축하는 압축탱크(210)가 구성되어 있다.
상기 압축탱크(210)는 공기를 압축한 후 압축된 공기를 유입구(200)를 통해 유입시킴으로 인해 압축공기의 압축력에 따라 분사구(400)를 통해 분사되는 공기의 분산되는 각도와 거리가 멀게 되어 그에 따른 효과를 배가시킬 수 있다.
상기 유입구(200)에는 공기의 압력을 조절하는 압력조절기(220)가 구성되어 있다.
상기 압력조절기(220)는 유입구(200)를 통해 유입시키는 공기에 대한 압력을 조절하거나 또는 상기 압축탱크(210)의 압축공기를 유입 시, 공기의 압력을 조절할 수 있도록 하였다.
상기 유입구(200) 및 분사구(400)에는 결합되는 부재와의 파손방지를 위해 완충부재(800)가 구성되어 있다.
상기 유입구(200) 및 분사구(400)는 끝부로 갈수록 좁아지도록 형성되거나 또는 넓어지도록 형성될 수 있다.
상기 분사구(400)의 측면에는 분사되는 공기의 확산되도록 타공부(410)가 형성되어 있다.
상기 타공부(410)는 분사구의 끝부로 갈수록 크기가 작게 형성된다.
상기 분사구(400)의 끝부는 개방되거나 또는 상기 타공부(410)의 형성과 동시에 막힘되어 있다.
본 발명인 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 순환시스템은,
상기한 산소공급장치를 이용하되,
1차적으로 받침대(10)의 유입구(200)를 통해 외부에서 공기가 유입한다.
2차적으로 상기 유입구(200)를 거친 공기는 이송관(300)을 통해 분사구(400)를 통해 분사시킨다.
3차적으로 상기 분사구(400)를 거친 공기가 받침대(10)의 결합구(100)에 결합된 수중펌프(20)의 흡입실, 펌핑실 및 배출관을 통해 돈사의 바닥판 하부에 구성되는 분뇨저장고로 분사하여 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시킨다.
상기한 순환시스템에는 산소공급장치의 구성요소를 적용하여 순환시스템의 목적과 효과를 극대화시킬 수 있음으로 상기 시스템에 대해 한정하지 않겠다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 수중펌프의 하부에 별도의 받침대를 구성함으로 인해 공기의 유입 시, 분뇨 및 이물질이 걸림되거나 유입되지 않고, 그로 인해 수중펌프의 내구성이 상승되며, 받침대의 관통공과 매쉬망으로 인해 상기 받침대의 내부로 분뇨 및 이물질의 유입을 방지하여 공기의 유입과 분사가 원활하게 작동하는 등 효과가 있다.
10 : 받침대 20 : 수중펌프
100 : 결합구
200 : 유입구 210 : 압축탱크 220 : 압력조절기
300 : 이송관
400 : 분사구 410 : 타공부
500 : 측면관통공 510 : 내부매쉬망 511 : 미닫이부재
520 : 외부매쉬망
600 : 저면관통공 610 : 상부관통공
700 : 덮개 710 : 보조결합구
800 : 완충부재

Claims (7)

  1. 구동력을 제공하는 모터와, 흡입실과 펌핑실 및 배출관으로 이루어져 모터에 고정되는 하우징 및 상기 하우징의 펌핑실에 설치되어 모터의 구동축에 연결되는 임펠러를 포함하는 수중펌프(20)가 구성되고,
    상기 수중펌프(20)의 하부에 구성되되 상부에 수중펌프(20)가 결합되는 결합구(100)와, 외부에서 공기를 유입하는 유입구(200)와, 상기 유입구(200)를 통해 공기를 이송하는 이송관(300) 및 상기 이송관(300)을 통해 유입된 공기를 수중펌프(20)의 흡입실로 공기를 분사하는 분사구(400)를 포함하는 받침대(10)로 구성되어 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 받침대(10)의 측면에는 하나 이상 다수개의 측면관통공(500)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 측면관통공(500)에는 받침대(10)의 내측면에 구성되는 내부매쉬망(510)이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 내부매쉬망(510)은 사용자가 선택적으로 열림과 닫힘을 작동하는 미닫이부재(511)가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 측면관통공(500)에는 받침대(10)의 외측면에 구성되는 외부매쉬망(520)이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 받침대(10)의 저면에는 하나 이상 다구개의 저면관통공(600)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 산소공급장치.
  7. 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 순환시스템에 있어서,
    청구항 제 1항에 산소공급장치를 이용하되,
    받침대(10)의 유입구(200)를 통해 외부에서 공기가 유입되고,
    상기 유입구(200)를 거친 공기는 이송관(300)을 통해 분사구(400)를 통해 분사되며,
    상기 분사구(400)를 거친 공기가 받침대(10)의 결합구(100)에 결합된 수중펌프(20)의 흡입실, 펌핑실 및 배출관을 통해 돈사의 바닥판 하부에 구성되는 분뇨저장고로 분사하여 돈사의 분뇨를 폭기하여 순환시키는 순환시스템.

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