KR20230116282A - 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터를 결합하여 폐수처리시, 폐수와 공기의 혼합효율을 향상시켜 폐수에 산소전달효율을 극대화할 수 있는 에어레이터에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 폐수를 펌핑하는 펌프; 상기 펌프를 통해 유입된 폐수를 이동시키는 폐수공급관; 내부에 벤투리관이 형성되어 상기 폐수공급관을 통해 이송된 폐수가 통과하면서 베르누이의 원리로 공기를 흡입하며, 흡입된 공기와 혼합된 폐수를 토출하는 젯트이젝터; 및 상기 젯트이젝터에 연결되되, 상기 벤투리관에서 직경이 제일 좁은 목 부위에 연통되며, 상기 젯트이젝터로 흡입되는 공기의 와류를 유도하는 볼텍스 제너레이터;을 포함하는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터를 제공할 수 있다.

Description

젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터{Aerator combined with jet ejector and vortex generator}

본 발명은 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터를 결합하여 폐수처리시, 폐수와 공기의 혼합효율을 향상시켜 폐수에 산소전달효율을 극대화할 수 있는 에어레이터에 관한 것이다.

오염된 폐수를 처리하기 위해서 물리적, 화학적, 생물학적 처리방법이 있으며, 주로 폐수 중에 공기를 불어넣거나 공중에 물을 살포하여 폐수와 공기를 접촉시킴으로써 산화작용과 호기성 세균에 의한 소화작용을 촉진하여 미생물의 소화작용에 의해 폐수내의 탄산가스, 황화가스, 메탄가스 등을 제거하는 호기성소화공법을 사용한다.

호기성소화공법을 적용하기 위해서는 일반적으로 송풍기를 주동력원으로 사용하며, 분배관을 통하여 에어레이터('산기장치' 혹은 '산기관'이라고도 함)에 공기를 공급하고, 최종적으로 에어레이터에서 미세한 기포를 형성하여 폐수 중에 공기를 공급하게 되는데, 이러한 에어레이터는, 공기공급수단과 연결되어 폐수내에 미세한 공기 기포를 제공함으로써 미생물의 증식에 필요한 용존산소의 전달율을 극대화시켜 폐수의 자체 정화능력을 향상시키는 역할을 한다.

에어레이터는 통상 그 형태에 따라 폭기조 저면에 대하여 수평 방향으로 장착되어지는 봉 타입과, 폭기조 저면에 수직 방향으로 장착되는 패드 타입으로 분류할 수 있다.

이와 관련된 기술로서, 한국등록실용신안 제20-0223879호는 순환펌프로 구동된 폐수의 수압으로 분사하는 분사구, 공기가 흡입되는 도입부 및 공기와 폐수를 미세화하여 혼합하는 확산부로 구성되는 제트 산기관에 관한 기술을 공지한 바 있으며, 도입부로 흡입되는 공기와 폐수가 제어되어 절환되는 공기조절변 및 폐수 조절변이 도입부와 지관에 각기 부착되어 있는, 폐수의 호기성 처리 및 무산소 탈질처리 겸용의 제트 산기관을 개시하였다.

그러나 종래기술은 공기를 단순히 순환펌프로 흡입하여 폐수로 토출함으로써, 공기가 폐수에 체류하는 시간이 저하되어 공기와 폐수의 혼합이 잘 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 오염물질의 함량이 높은 폐수의 경우, 폐수처리시 발열반응이 수반되므로 이로 인해 에어레이터의 주기적인 교체가 요구되는 실정이다.

한국등록실용실안공보 제20-0223879호(2001.03.05)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터를 결합하여 폐수처리시 폐수에 와류된 공기가 혼합됨에 따라, 폐수와 공기의 혼합효율을 향상시켜 폐수에 산소전달효율을 극대화할 수 있는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터를 결합함으로써 동력절감과 더불어 초기비용을 낮출뿐만 아니라, 모듈화 구성을 통하여 유지관리의 편리성 제공과 비용절감, 그리고 유지기간 증대효과를 제공할 수 있는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터에 관한 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면 폐수를 펌핑하는 펌프; 상기 펌프를 통해 유입된 폐수를 이동시키는 폐수공급관; 내부에 벤투리관이 형성되어 상기 폐수공급관을 통해 이송된 폐수가 통과하면서 베르누이의 원리로 공기를 흡입하며, 흡입된 공기와 혼합된 폐수를 토출하는 젯트이젝터; 및 상기 젯트이젝터에 연결되되, 상기 벤투리관에서 직경이 제일 좁은 목 부위에 연통되며, 상기 젯트이젝터로 흡입되는 공기의 와류를 유도하는 볼텍스 제너레이터;을 포함하는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터를 제공할 수 있다.

이때, 상기 볼텍스 제너레이터는, 챔버와, 상기 챔버의 외주면에 연결되어 외부에서 유입된 공기가 상기 챔버의 접선방향으로 유입되어 회전되게 하는 유입관과, 상기 챔버의 하단에 연결되어 상기 챔버에서 와류된 공기를 토출시키는 토출관을 구비하되, 상기 챔버는, 상기 토출관이 연결되는 개구의 직경이 하방으로 갈수록 좁아지도록 라운드지게 형성된 곡면부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입관은, 외부에서 공기가 유입되는 일단에 하측을 항하여 절곡된 절곡부와, 상기 챔버와 연결되는 타단에 직경이 점점 좁아지는 테이퍼부가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터를 결합하여 폐수처리시 폐수에 와류된 공기가 혼합됨에 따라, 폐수와 공기의 혼합효율을 향상시켜 폐수에 산소전달효율을 극대화할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터를 결합함으로써 동력절감과 더불어 초기비용을 낮출뿐만 아니라, 모듈화 구성을 통하여 유지관리의 편리성 제공과 비용절감, 그리고 유지기간 증대효과를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 볼텍스 제너레이터의 와류개념을 나타낸 정단면도.
도 3은 도 2의 A-A'선 단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 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.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 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 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 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 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터를 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어레이터(100)는 크게 펌프(110), 폐수공급관(130), 젯트이젝터(140), 볼텍스 제너레이터(150)을 포함한다.

먼저, 상기 펌프(110)는 폐수를 흡입하는 것으로, 통상의 펌프를 사용하므로, 자세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 펌프(110)은 폭기조(10)에 저장된 폐수를 흡입할 수 있으며, 이때, 상기 폭기조(1)과 상기 펌프(110) 사이에는 프라이밍탱크(120)를 추가로 설치할 수 있다.

상기 프라이밍탱크(120)는 상기 폭기조(10)에 저장된 폐수가 상기 펌프(110)로 쉽게 펌핑될 수 있도록 하는 것으로, 일측은 상기 폭기조(10)에 연결되고 타측은 상기 프라이밍탱크(120) 하부에 연결된 제1폐수이동관(122)과, 일측은 상기 프라이밍탱크(120)에 연결되고 타측은 상기 펌프(110)에 연결된 제2폐수이동관(미도시)을 구비하며, 상기 프라이밍탱크(30) 내부에 항상 물을 채워둠으로써 상기 펌프(10)에 의해 폐수가 쉽게 펌핑되어 올라오도록 한다.

여기서, 상기 제1폐수이동관(122)의 일측 끝단과 상기 제2폐수이동관(미도시)의 일측 끝단이 사선으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1폐수이동관(122)과 상기 제2폐수이동관(미도시)의 각 일측 끝단이 사선으로 형성됨에 따라 단면이 타원형으로 형성되어 단면이 원형일 때 보다 많은 양의 폐수 유입이 가능해지도록 한다.

한편, 상기 펌프(110)는 운전 시 발생하는 진동을 흡수시키는 방진장치(112)를 추가로 포함할 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 방진장치(112)는 고무와 스프링을 구비하여 상기 스프링 상하부에 상기 고무가 결합되어 있는 형상으로 상기 펌프(110) 하부에 한 개 이상 구비되어 상기 펌프(110) 운전 시 발생하는 진동을 흡수하여 파손 및 손상을 방지하도록 한다.

다음으로, 상기 폐수공급관(130)은 상기 펌프(110)와 상기 젯트이젝터(140)사이에 연결되어 상기 펌프(110)를 통해 유입된 폐수가 이동하는 통로를 제공한다.

이때, 상기 폐수공급관(130)은 상기 펌프(110) 운전 시 발생되는 진동을 상쇄시키는 진동상쇄장치(122)를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 진동상쇄장치(122)는 코일이 감겨져 있는 형상으로 형성되어 진동을 상쇄시켜주는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.

한편, 상기 젯트이젝터(140)는 상기 펌프(110)와 연결되며, 상기 펌프(110)에서 이송된 폐수가 통과하면서 베르누이의 원리(Bernoulli's principle)로 외부의 공기를 흡입하는 역할을 한다.

보다 상세하게는, 상기 젯트이젝터(140) 내부에 벤투리관(Venturi tube, 142)이 형성되며, 상기 펌프(110)의 펌핑에 의해 상기 폐수공급관(130)으로부터 이송되는 폐수가 상기 젯트이젝터(140) 내부를 통과할 때, 베르누이의 원리에 의해 상기 벤츄리관(142)의 내경이 급격히 감소하는 목 부위에서 유속이 증가하며 그로 인해 압력이 감소하게 되는데, 이러한 압력차이로 인해 상기 젯트이젝터(140)는 외부의 공기를 흡입하고, 상기 젯트이젝터(140) 내로 흡입된 공기는 폐수에 혼합되어 토출되는 것이다.

다음으로, 상기 볼텍스 제너레이터(150)는 상기 젯트이젝터(140)에 연결되되, 상기 벤투리관(142)에서 직경이 제일 좁은 목 부위에 연통되며, 상기 젯트이젝터(140)으로 전달되는 공기의 와류를 유도한다.

이에 따라, 상기 볼텍스 제너레이터(150)의 내부에 공기의 와류가 형성됨에 따라, 상기 젯트이젝터(140)으로 흡입되는 공기의 양이 좀 더 증가하게 된다.

다시 말해, 상기 볼텍스 제너레이터(150)에 의해 와류된 공기가 상기 젯트이젝터(140)에 공급되어 폐수에 혼합됨에 따라, 폐수와 공기의 혼합효율을 극대화할 수 있어서 폐수에 산소전달효율을 극대화할 수 있는 것이다.

한편, 상기 젯트이젝터(140) 후단에는 탱크(160)가 설치될 수 있으며, 상기 탱크(160)는 상기 젯트이젝터(140) 일측과 연결되어 상기 젯트이젝터(140)를 통해 공기와 혼합된 폐수를 저장하도록 한다.

구체적으로는, 상기 젯트이젝터(140) 후단에 상기 탱크(160)을 설치하여 상기 젯트이젝터(140)로부터 공기와 혼합되어 토출되는 폐수를 임시로 저장함으로써, 폐수가 공기와 혼합될 수 있는 시간을 연장하여 폐수와 공기의 결합을 높일 수 있으며, 그로 인해, 폐수 내의 유기물이 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 것이다.

다음으로, 상기 탱크(160) 하부에는 상기 배출관(170)이 결합되어 상기 탱크(160)에서 전처리되어진 폐수를 배출한다.

바람직하게는, 상기 배출관(170)은 상기 탱크(160)에서 전처리되어진 폐수를 순환시키기 위해 상기 폭기조(10)로 배출되도록 한다.

따라서, 본 발명의 에어레이터(100)는 상기 배출관(170)을 통해 상기 폭기조(10)로 배출된 폐수가 다시 상기 프라이밍탱크(120), 상기 폐수공급관(130), 상기 젯트이젝터(140) 및 상기 탱크(160) 순으로 통과하며 전처리되는 방식을 취하여 상기 폭기조(10) 내의 폐수가 계속해서 순환되도록 함으로써 폐수의 용존산소농도를 증가시켜 폐수를 순화시키는 것이다.

한편, 상기 에어레이터(100)는 상기 배출관(170)에서 배출되는 혼합수의 거품을 제거하기 위한 거품제거부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 거품제거부(미도시)는 상기 배출관(170)에서 혼합수가 배출되는 단부에 상기 혼합수의 거품을 제거하기 위하여 설치되는 것으로 테이퍼진 삿갓형태의 구조로 형성될 수 있다.

도 2은 본 발명에 따른 볼텍스 제너레이터의 와류개념을 나타낸 정단면도이며, 도 3은 도 2의 A-A'선 단면도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 볼텍스 제너레이터(150)는 챔버(152)와, 유입관(154)과, 토출관(156)을 더 포함할 수 있다.

상기 챔버(152)는 상기 볼텍스 제너레이터(150)의 기본몸체로서, 내부가 중공된다.

상기 챔버(152)는 내주면에 다수의 딤플(151)이 형성될 수 있으며, 상기 딤플(151)은 상기 챔버(152)의 내주면에 유입되는 공기의 마찰력을 최소화하여 공기의 유속이 좀 더 빨리지게 하는 역할을 한다.

다음으로, 상기 유입관(154)은 상기 챔버(152)의 외주면에 연결되어 외부에서 유입된 공기가 상기 챔버(152)의 접선방향으로 유입되어 회전되게 하여 외부에서 유입된 공기의 회전을 유도한다.

또한, 상기 유입관(154)은 외부에서 공기가 유입되는 일단에 하측을 항하여 절곡된 절곡부(154-1)와, 상기 챔버(152)와 연결되는 타단에 직경이 점점 좁아지는 테이퍼부(154-2)가 각각 형성될 수 있다.

좀 더 상세하게, 상기 절곡부(154-1)는 하측을 향하여 절곡된 구조로 형성됨으로써, 우천시 빗물 유입이 방지되는 장점이 있다.

또한, 상기 테이퍼부(154-2)는 상기 유입관(154)으로 유입되는 공기의 유속을 증가시키는 역할을 한다.

다음으로, 상기 토출관(156)은 상기 챔버(152)의 하단에 연결되어 상기 챔버(152)에서 와류된 공기를 상기 젯트이젝터(140)으로 토출시킨다.

이 때, 상기 토출관(156)은 상기 챔버(152)의 상단에 더 연결되어 상기 챔버(152)에서 와류된 공기를 상기 젯트이젝터(140)으로 토출시킬 수 있으나, 상기 챔버(152)에서 와류된 공기의 유속이 저하될 수 있으므로, 상기 챔버(152)의 하단에만 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 토출관(156)이 연결되도록 상기 챔버(152) 하부에 형성된 개구의 모서리에는 곡면부(153)가 형성되며, 상기 곡면부(153)는 상기 개구의 직경이 하방으로 갈수록 좁아지도록 라운드지게 형성되어 상기 챔버(152) 내에서 와류가 형성된 공기의 유속을 증가시켜 상기 젯트이젝터(140)로의 공급을 용이하게 한다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

100 : 에어레이터
110 : 펌프
120 : 프라이밍탱크
130 : 폐수공급관
140 : 젯트이젝터
150 : 볼텍스 제너레이터
160 : 탱크
170 : 배출관

Claims (3)

1. 폐수를 펌핑하는 펌프(110);
   상기 펌프(110)를 통해 유입된 폐수를 이동시키는 폐수공급관(130);
   내부에 벤투리관(142)이 형성되어 상기 폐수공급관(130)을 통해 이송된 폐수가 통과하면서 베르누이의 원리로 공기를 흡입하며, 흡입된 공기와 혼합된 폐수를 토출하는 젯트이젝터(140); 및
   상기 젯트이젝터(140)에 연결되되, 상기 벤투리관(142)에서 직경이 제일 좁은 목 부위에 연통되며, 상기 젯트이젝터(140)로 흡입되는 공기의 와류를 유도하는 볼텍스 제너레이터(150);를 포함하는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 볼텍스 제너레이터(150)는,
   챔버(152)와,
   상기 챔버(152)의 외주면에 연결되어 외부에서 유입된 공기가 상기 챔버(152)의 접선방향으로 유입되어 회전되게 하는 유입관(154)과,
   상기 챔버(152)의 하단에 연결되어 상기 챔버(152)에서 와류된 공기를 토출시키는 토출관(156)을 구비하되,
   상기 챔버(152)는, 상기 토출관(156)이 연결되는 개구의 직경이 하방으로 갈수록 좁아지도록 라운드지게 형성된 곡면부(153)를 구비하는 것을 특징으로 하는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 유입관(154)은,
   외부에서 공기가 유입되는 일단에 하측을 항하여 절곡된 절곡부(154-1)와,
   상기 챔버(152)와 연결되는 타단에 직경이 점점 좁아지는 테이퍼부(154-2)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 젯트이젝터와 볼텍스 제너레이터가 결합된 에어레이터.