KR20240044052A - 폐수처리시설의 미세기포산기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생활 하수, 공장 폐수, 가축 분뇨 따위의 오폐수를 배출 허용 기준에 맞게 처리한 후 내보내는 폐수처리시설에서 공기와 주변의 물을 충돌시켜 미세버블을 발생시키는 방식으로 교반작용을 수행하는 폭기장치 역할의 미세기포산기장치에 관한 것이다.
본 발명은 기존의 산기관이 가지는 막힌 현상과 변형에 의한 성능저하의 문제를 근본적으로 해결하기 위해 안출한 것으로서, 송풍기로부터 압축공기가 산기통 하부로 유입되도록 하여 공기의 상승작용과 더불어 산기통 내부에서 나선형으로 부착되어 있는 다수의 핀에 의해 회전력을 얻게 하고, 이와 동시에 산기통 하부의 물과 활성슬러지(活性sludge,MLSS)가 혼합되어 공기와 함께 회전하면서 상승되도록 함과 더불어 산기통 내부에 부착되어 있는 다수의 핀과 충돌되도록 함으로써, 공기방울을 잘게 부수어서 미세기포로 만들 수 있으며, 이에 따라 공기 중의 산소 전달효율을 높임과 동시에 폭기조의 강력한 순환류를 발생시켜서 교반 성능과 산소전달 효율을 증대시킬 수 있는 등 막힘이 없고 변형이 없으며 안정적인 성능유지가 가능한 궁극적인 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 제공한다.

Description

폐수처리시설의 미세기포산기장치{AERATOR USING MICROBUBBLE FOR WASTEWATER DISPOSAL FACILITIES}
본 발명은 폐수처리시설의 미세기포산기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생활 하수, 공장 폐수, 가축 분뇨 따위의 오폐수를 배출 허용 기준에 맞게 처리한 후 내보내는 폐수처리시설에서 공기와 주변의 물을 충돌시켜 미세버블을 발생시키는 방식으로 교반작용을 수행하는 폭기장치 역할의 미세기포산기장치에 관한 것이다.
일반적으로 각종 생활하수와 분뇨정화조 등의 설비로부터 배출되는 각종 오수(汚水) 및 산업폐수, 축산폐수 등에는 하천이나 해양의 수질을 오염시키는 유기물이 다량 함유되어 있으며, 이를 제대로 정화 처리하지 않고 방류할 경우 인근 지역의 생태환경을 오염시킨다.
따라서, 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.
이와 같은 폭기조는 활성오니법을 이용한 폐수처리 시 이용되는 반응조로서, 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 반응조이다.
보통 생물학적 호기성 반응조에서 미생물의 호흡에 필요한 산소의 공급은 가장 중요한 요소로서, 미생물에 산소를 공급하기 위하여 블로어를 통해 발생된 압축공기는 반응조 내의 산기관을 통과하면서 작은 기포로 수중에 분사되며, 기포 내의 산소가 물속에 용해되어 산소를 전달하게 된다.
이러한 산소 전달을 목적으로 사용되는 대부분의 산기관은 미세한 구멍을 압축공기가 통과하면서 작은 기포가 발생되는 다공성 구조를 가지고 있다.
현재 다공성 산기관은 꾸준한 성능 개선으로 높은 산소전달율을 보여주고 있으나 막힘 현상을 피할 수 없다.
기존의 다공성 산기관은 사용시간이 경과하면서 막힘이 가속되고, 고무판의 변형으로 인하여 성능을 지속적으로 유지하지 못하고 기능이 약화되거나 상실되는 결과를 가져오게 된다.
그리고, 폭기조의 내부에서 외부공기를 내부로 불어넣어 산기시키는 산기관만으로는 폭기조 내의 오폐수와 공기가 충분히 접촉 교반되지 못하면서 용존산소량을 극대화하기 어려운 문제가 있다.
공개특허공보 제10-2011-0013546호 공개특허공보 제10-2022-0065115호 등록특허공보 제10-0661635호 등록특허공보 제10-1564719호
따라서, 본 발명은 기존의 산기관이 가지는 막힌 현상과 변형에 의한 성능저하의 문제를 근본적으로 해결하기 위해 안출한 것으로서, 송풍기로부터 압축공기가 산기통 하부로 유입되도록 하여 공기의 상승작용과 더불어 산기통 내부에서 나선형으로 부착되어 있는 다수의 핀에 의해 회전력을 얻게 하고, 이와 동시에 산기통 하부의 물과 활성슬러지(活性sludge,MLSS)가 혼합되어 공기와 함께 회전하면서 상승되도록 함과 더불어 산기통 내부에 부착되어 있는 다수의 핀과 충돌되도록 함으로써, 공기방울을 잘게 부수어서 미세기포로 만들 수 있으며, 이에 따라 공기 중의 산소 전달효율을 높임과 동시에 폭기조의 강력한 순환류를 발생시켜서 교반 성능과 산소전달 효율을 증대시킬 수 있는 등 막힘이 없고 변형이 없으며 안정적인 성능유지가 가능한 궁극적인 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 상단부와 하단부가 개방되어 있는 관 형태로 이루어지면서 폭기조의 바닥에 세워지는 구조로 설치되는 산기통 바디와, 상기 산기통 바디의 내측 중심부에 동축 구조로 나란하게 설치되는 관 형태의 산기통 코어와, 상기 산기통 코어의 외주면 둘레에 돌출되는 구조로 설치되는 다수 개의 코어 핀과, 상기 산기통 바디의 내주면 둘레에 돌출되는 구조로 설치되는 다수 개의 바디 핀을 포함한다.
이러한 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 블로어로부터 공급되는 압축공기가 산기통 코어의 내부를 상부에서 하부로 경유한 후에 산기통 바디의 하부로 공급되도록 하거나, 또는 블로어로부터 공급되는 압축공기가 산기통 바디의 하부에 설치되는 에어 공급관을 통해 산기통 바디의 하부로 공급되도록 하여, 산기통 바디 하부의 물과 슬러지가 흡입되어 공기와 함께 회전 상승하면서 마찰, 전단, 핀과의 충돌에 의해 미세기포가 발생되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 코어 핀은 나선형의 궤적을 따라 설치되어 위로 상승하는 물과 슬러지, 그리고 공기에 회전력을 제공할 수 있고, 상기 바디 핀은 산기통 바디의 내주면 상단부에 동일한 높이에 위치되면서 중심을 향해 수평 연장되는 구조로 설치될 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 코어 핀과 바디 핀의 단부에는 핀 직경 대비 상대적으로 큰 직경을 가지는 돌출부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 블로어로부터 공급되는 압축공기가 산기통 코어의 내부를 상부에서 하부로 경유한 후에 산기통 바디의 하부로 공급되는 경우, 상기 산기통 코어의 저부에 설치되어 압축공기의 분산 유도를 위한 원뿔형의 에어 가이드를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 다음과 같은 효과가 있다.
1) 송풍기로부터 압축공기가 산기통 하부로 유입되도록 하여 공기의 상승작용과 더불어 산기통 내부에서 나선형으로 부착되어 있는 다수의 핀에 의해 회전력을 얻게 하고, 이와 동시에 산기통 하부의 물과 활성슬러지가 혼합되어 공기와 함께 회전하면서 상승되도록 함과 더불어 산기통 내부에 부착되어 있는 다수의 핀과 충돌되도록 하는 새로운 형태의 미세기포산기장치를 적용함으로써, 압축공기의 공기방울을 잘게 부수어서 미세기포로 만들 수 있으며, 따라서 공기 중의 산소 전달효율을 높일 수 있고, 폭기조의 강력한 순환류를 발생시켜서 교반 성능은 물론 산소전달 효율을 증대시킬 수 있다.
2) 가동 부위가 없어 고장 발생이 없고 통기 저항이 없어 블로어 동력이 절감되는 등 고장이 없고 경제성이 우수하다.
3) 소용돌이 및 핀과의 충돌로 인하여 미세기포가 발생하며 체류시간이 길어 산소전달율이 매우 좋다.
4) 미세구멍을 이용한 산기관이 아니라 회전과 충돌방식으로 막힘이 전혀 없는 등 별도의 유지관리가 필요없다.
5) 막히거나 변형이 없어 성능변화가 없고 에어 리프트 방식으로 강력한 교반과 양수능력이 좋다.
6) 폭기조 바닥에 앙카 고정없이 내려서 설치가 가능하고, 슬러지를 제거하기 위해 폭기조의 물을 뺄 필요가 없는 등 물을 빼지 않고 운전 중 설치가 가능하다.
7) 폭기조의 고효율 운전으로 유수분리, 가압부상 등 전처리 공정의 생략이 가능하고, 슬러지 분해능력이 우수하여 슬러지 감량화가 가능하며, 유기물의 처리능력이 우수하고 COD 저감, 탈질효율 증가 등으로 수질개선에 우수한 점이 있는 등 폐수처리공정 개선 및 방류수질 개선이 가능하다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 나타내는 사시도
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 나타내는 단면도와 평면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치에서 공기의 흐름과 폐수의 흐름을 나타내는 단면도
도 6과 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 나타내는 사시도
도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 나타내는 단면도와 평면도
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치에서 공기의 흐름과 폐수의 흐름을 나타내는 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 나타내는 사시도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 블로어(미도시)로부터 압축공기가 산기통 내부로 유입됨과 더불어 하부의 물과 슬러지가 흡입되고 공기와 함께 회전 상승하며 산기통 내부에서의 마찰, 전단, 핀에 의한 충돌로 인하여 미세기포를 발생시킴으로써 고농도 용존산소 공급과 강력한 교반작용, 빠른 순환류를 일으키는 고성능 폭기장치이다.
이를 위하여, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 상단부와 하단부가 개방되어 있는 원형의 관 형태로 이루어진 산기통 바디(10)를 포함한다.
상기 산기통 바디(10)는 다수 개의 바디 지지대(17)를 이용하여 폭기조(미도시)의 바닥에 수직자세를 취하면서 세워지는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 산기통 바디(10)의 하단부는 폭기조 바닥으로부터 일정높이 떨어진 상태가 된다.
이에 따라, 폭기조 내의 물과 슬러지는 산기통 바디(10)의 하부로부터 흡입된 후에 산기통 바디(10)의 내부를 거쳐 산기통 바디(10)의 상부로 빠져나갈 수 있게 된다.
이러한 산기통 바디(10)는 폭기조의 용량에 따라 하나의 폭기조 내에 적정 개수가 설치될 수 있게 된다.
여기서, 상기 산기통 바디(10)는 SUS304 등과 같은 재질을 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 상단부와 하단부가 개방되어 있는 원형의 관 형태로 이루어진 산기통 코어(11)를 포함한다.
이때, 상기 산기통 코어(11)는 산기통 바디(10)에 비해 상대적으로 직경이 작은 관으로 이루어질 수 있게 된다.
이러한 산기통 코어(11)는 산기통 바디(10)의 내측 중심부를 따라 이와 동축 구조를 이루며 나란하게 수직 배치되고, 이렇게 수직으로 세워져 있는 자세로 배치되는 산기통 코어(11)는 산기통 바디(10)의 내주면에서 중심부를 향해 수평 연장된 후에 산기통 코어(11)의 외주면에 용접되는 다수 개의 지지대(미도시)에 의해 고정되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
그리고, 상기 산기통 코어(11)의 상단부는 산기통 바디(10)의 상단부보다 상대적으로 높게 위치되며, 즉 산기통 코어(11)의 상단부가 산기통 바디(10)의 상단부를 빠져나와 밖으로 연장 위치되며, 이렇게 산기통 바디(10)의 밖으로 나와 있는 산기통 코어(11)의 상단부를 통해 압축공기가 공급될 수 있게 된다.
이와 더불어, 상기 산기통 코어(11)의 하단부는 산기통 바디(10)의 하단부보다 상대적으로 높게 위치되며, 즉 산기통 코어(11)의 하단부는 산기통 바디(10)의 내측으로 위치되며, 이렇게 산기통 바디(10)의 안쪽으로 위치되는 산기통 코어(11)의 하단부를 통해 압축공기가 배출되면서 산기통 바디(10)의 내측 하부 영역 주변으로 퍼질 수 있게 된다.
또한, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 공기와 함께 부상하는 물과 슬러지의 마찰, 전단, 충돌을 위한 수단으로 다수 개의 코어 핀(12)을 포함한다.
상기 코어 핀(12)은 원형의 핀 형태로서, 산기통 코어(11)의 외주면 둘레에 돌출되는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 코어 핀(12)은 수평자세를 취하면서 산기통 바디(10)의 내주면을 향해 직선상으로 뻗어있는 형태로 배치된다.
이에 따라, 상기 산기통 바디(10)의 내부에서 공기와 함께 위로 상승하는 물과 슬러지의 혼합물은 코어 핀(12)에 부딪혀 충돌하게 되고, 결국 이때의 공기가 충돌에 의해 잘게 부숴지면서 미세기포를 발생될 수 있게 된다.
특히, 각각의 코어 핀(12)은 산기통 코어(11)의 길이방향을 따라가면서 나선형의 궤적을 이루며 배열되고, 이에 따라 위로 상승하는 물과 슬러지, 그리고 공기는 나선형 궤적의 배열을 이루고 있는 코어 핀(12)들로부터 회전력을 부여받아 회전하면서 상승하게 되므로, 강력한 교반이 이루어질 수 있고 또 빠른 순환류가 만들어질 수 있게 된다.
이때, 상기 나선형의 궤적을 이루면서 배열되는 코어 핀(12)의 열은 적어도 1열 이상이 갖추어지도록 하여 회전력 유도를 촉진할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 코어 핀(12)의 단부에는 핀 직경 대비 상대적으로 큰 직경을 가지는 돌출부(15)가 형성되며, 이러한 돌출부(15)는 위로 상승하는 물과 슬러지, 그리고 공기의 충돌 효과를 배가시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 공기와 함께 부상하는 물과 슬러지의 마찰, 전단, 충돌을 위한 수단으로 다수 개의 바디 핀(13)을 포함한다.
상기 바디 핀(13)은 원형의 핀 형태로서, 산기통 바디(10)의 내주면 둘레에 돌출되는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 각각의 바디 핀(13)은 수평자세를 취하면서 산기통 코어(11)의 외주면을 향해 직선상으로 뻗어있는 형태로 배치된다.
특히, 상기 바디 핀(13)들은 산기통 바디(10)의 내주면 상단부에 동일한 높이에 위치되면서 중심을 향해 수평 연장되는 구조로 설치된다.
이에 따라, 상기 산기통 바디(10)의 상단부를 빠져나가는 물, 공기 및 슬러지가 이들의 진행방향을 가로막고 있는 바디 핀(13)들과 빈틈없이 부딪히면서 충돌할 수 있게 된다.
그리고, 상기 바디 핀(13)의 단부에는 핀 직경 대비 상대적으로 큰 직경을 가지는 돌출부(15)가 형성되며, 이러한 돌출부(15)는 위로 상승하는 물과 슬러지, 그리고 공기의 충돌 효과를 배가시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 산기통 코어(11)의 하단부를 빠져나오는 압축공기의 분산 유도를 위한 수단으로 에어 가이드(16)를 포함한다.
상기 에어 가이드(16)는 원뿔형의 형태로서, 산기통 바디(10)의 내부에서 산기통 코어(11)의 저부에 설치되며, 이렇게 설치되는 에어 가이드(16)의 꼭지점은 위쪽을 향하면서 산기통 코어(11)의 중심에 위치될 수 있게 된다.
즉, 상기 에어 가이드(16)는 산기통 바디(10)의 내측 중심부에 이와 동축 구조를 이루며 배치되고, 이렇게 배치되는 에어 가이드(16)는 산기통 바디(10)의 내주면에서 중심부를 향해 수평 연장된 후에 에어 가이드(16)의 가장자리에 용접되는 다수 개의 지지대(미도시)에 의해 고정되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 산기통 코어(11)의 하단부를 빠져나오는 압축공기는 에어 가이드(16)에 곧바로 부딪히게 되고, 계속해서 압축공기는 에어 가이드(16)의 경사면을 따라 사방으로 골고루 퍼져 분산됨과 더불어 방향을 꺽으면서 위쪽을 향해 진행될 수 있게 된다.
이러한 에어 가이드(16)는 압축공기의 분산 유도를 위한 역할은 물론 아래쪽을 향하는 흐름을 갖던 압축공기를 재차 위쪽으로의 흐름을 갖도록 전환시켜주는 역할을 하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치에서 공기 및 폐수의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 블로어에서 공급되는 압축공기는 산기통 코어(11)의 상부로 유입되어 내부를 경유한 후에 하부로 빠져나가게 되고, 계속해서 에어 가이드(16)에 부딪혀 위쪽을 향하는 흐름을 보이게 된다.
이에 따라, 상기 산기통 바디(10)의 저부 주변에 있던 폭기조 바닥 부분의 물과 슬러지는 압축공기의 흐름에 따라 산기통 바디(10)의 하부로 유입되고, 이렇게 유입된 물과 슬러지는 공기와 함께 강력한 회오리 바람의 형태로 회전 상승하게 되며, 계속해서 물과 슬러지는 서로 간의 부딪힘, 산기통 바디(10)와 산기통 코어(11)의 벽면과의 마찰 및 전단, 코어 핀(12)과 바디 핀(13)과의 충돌 등에 의해 발생되는 미세기포와 함께 섞인 상태로 교반되면서 고농도의 용존 산소 공급이 이루어지는 동시에 강력한 교반 작용은 물론 빠른 선회류를 일으킬 수 있게 된다.
즉, 상기 산기통 바디(10)의 내부로 분사되는 압축공기는 에어 리프트 작용에 의해 산기통 바디 하부 및 주변의 물과 슬러지를 강하게 흡입하고, 선회류에 의한 마찰 및 전단력, 핀에 의한 충돌에 의해 고형물 및 슬러지를 잘게 분쇄하여 미생물과의 접촉을 용이하게 한다.
이때, 공기와 물, 슬러지 혼합액은 회전 상승하면서 핀과 충돌하여 미세기포(Fin bubble)를 발생시키고, 미세 기포는 폭기조 내에 산소를 충분히 공급하여 미생물의 신진대사를 촉진하고 활성도를 높여 유기물의 분해능력을 극대화하며, 미세기포로 쪼개지지 않은 다량의 굵은기포(Coarse bubble)는 빠른 상승류와 강한 하강류를 일으켜 폭기조 전체를 교반하고 미세기포를 폭기조 구석구석까지 쉽게 전달한다.
도 6과 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 나타내는 사시도이고, 도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 상단부와 하단부가 개방되어 있는 원형의 관 형태로 이루어진 산기통 바디(10)를 포함한다.
상기 산기통 바디(10)는 다수 개의 바디 지지대(17)를 이용하여 폭기조(미도시)의 바닥에 수직자세를 취하면서 세워지는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 산기통 바디(10)의 하단부는 폭기조 바닥으로부터 일정높이 떨어진 상태가 된다.
이에 따라, 폭기조 내의 물과 슬러지는 산기통 바디(10)의 하부로부터 흡입된 후에 산기통 바디(10)의 내부를 거쳐 산기통 바디(10)의 상부로 빠져나갈 수 있게 된다.
이러한 산기통 바디(10)는 폭기조의 용량에 따라 하나의 폭기조 내에 적정 개수가 설치될 수 있게 된다.
여기서, 상기 산기통 바디(10)는 SUS304 등과 같은 재질을 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 상단부와 하단부가 개방되어 있는 원형의 관 형태로 이루어진 산기통 코어(11)를 포함한다.
이때, 상기 산기통 코어(11)는 산기통 바디(10)에 비해 상대적으로 직경이 작은 관으로 이루어질 수 있게 된다.
이러한 산기통 코어(11)는 산기통 바디(10)의 내측 중심부를 따라 이와 동축 구조를 이루며 나란하게 수직 배치되고, 이렇게 수직으로 세워져 있는 자세로 배치되는 산기통 코어(11)는 산기통 바디(10)의 내주면에서 중심부를 향해 수평 연장된 후에 산기통 코어(11)의 외주면에 용접되는 다수 개의 지지대(미도시)에 의해 고정되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
이와 더불어, 상기 산기통 코어(11)의 하단부는 산기통 바디(10)의 하단부보다 상대적으로 높게 위치되며, 즉 산기통 코어(11)의 하단부는 산기통 바디(10)의 내측으로 위치된다.
또한, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 공기와 함께 부상하는 물과 슬러지의 마찰, 전단, 충돌을 위한 수단으로 다수 개의 코어 핀(12)을 포함한다.
상기 코어 핀(12)은 원형의 핀 형태로서, 산기통 코어(11)의 외주면 둘레에 돌출되는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 코어 핀(12)은 수평자세를 취하면서 산기통 바디(10)의 내주면을 향해 직선상으로 뻗어있는 형태로 배치된다.
이에 따라, 상기 산기통 바디(10)의 내부에서 공기와 함께 위로 상승하는 물과 슬러지의 혼합물은 코어 핀(12)에 부딪혀 충돌하게 되고, 결국 이때의 공기가 충돌에 의해 잘게 부숴지면서 미세기포를 발생될 수 있게 된다.
특히, 각각의 코어 핀(12)은 산기통 코어(11)의 길이방향을 따라가면서 나선형의 궤적을 이루며 배열되고, 이에 따라 위로 상승하는 물과 슬러지, 그리고 공기는 나선형 궤적의 배열을 이루고 있는 코어 핀(12)들로부터 회전력을 부여받아 회전하면서 상승하게 되므로, 강력한 교반이 이루어질 수 있고 또 빠른 순환류가 만들어질 수 있게 된다.
이때, 상기 나선형의 궤적을 이루면서 배열되는 코어 핀(12)의 열은 적어도 1열 이상이 갖추어지도록 하여 회전력 유도를 촉진할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 코어 핀(12)의 단부에는 핀 직경 대비 상대적으로 큰 직경을 가지는 돌출부(15)가 형성되며, 이러한 돌출부(15)는 위로 상승하는 물과 슬러지, 그리고 공기의 충돌 효과를 배가시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 공기와 함께 부상하는 물과 슬러지의 마찰, 전단, 충돌을 위한 수단으로 다수 개의 바디 핀(13)을 포함한다.
상기 바디 핀(13)은 원형의 핀 형태로서, 산기통 바디(10)의 내주면 둘레에 돌출되는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 각각의 바디 핀(13)은 수평자세를 취하면서 산기통 코어(11)의 외주면을 향해 직선상으로 뻗어있는 형태로 배치된다.
특히, 상기 바디 핀(13)들은 산기통 바디(10)의 내주면 상단부에 동일한 높이에 위치되면서 중심을 향해 수평 연장되는 구조로 설치된다.
이에 따라, 상기 산기통 바디(10)의 상단부를 빠져나가는 물, 공기 및 슬러지가 이들의 진행방향을 가로막고 있는 바디 핀(13)들과 빈틈없이 부딪히면서 충돌할 수 있게 된다.
그리고, 상기 바디 핀(13)의 단부에는 핀 직경 대비 상대적으로 큰 직경을 가지는 돌출부(15)가 형성되며, 이러한 돌출부(15)는 위로 상승하는 물과 슬러지, 그리고 공기의 충돌 효과를 배가시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 폐수처리시설의 미세기포산기장치는 압축공기의 공급을 위한 수단으로 에어 공급관(14)을 포함한다.
상기 에어 공급관(14)은 산기통 바디(10)의 저부에 산기통 바디측 지지대(미도시)에 의해 지지되는 구조로 설치되며, 이렇게 설치되는 에어 공급관(14)의 단부, 즉 압축공기를 분사하는 끝 부분은 상기통 바디(10)의 내측 중심부에 위치됨과 더불어 위쪽을 향하게 된다.
이에 따라, 블로어측에서 제공되는 압축공기는 에어 공급관(14)을 따라 산기통 바디(10)의 내측 하부에 분사되고, 이렇게 분사되는 압축공기에 의해 산기통 바디(10)의 하부의 물과 슬러지가 흡입될 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수처리시설의 미세기포산기장치에서 공기의 흐름과 폐수의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 블로어에서 제공되는 압축공기는 에어 공급관(14)을 따라 진행된 후에 산기통 바디(10)의 내측 하부로 공급되고, 이렇게 공급되는 압축공기는 산기통 바디(10)의 아래쪽에서 위쪽을 향하는 흐름을 보이게 된다.
이에 따라, 상기 산기통 바디(10)의 저부 주변에 있던 폭기조 바닥 부분의 물과 슬러지는 압축공기의 흐름에 따라 산기통 바디(10)의 하부로 유입되고, 이렇게 유입된 물과 슬러지는 공기와 함께 강력한 회오리 바람의 형태로 회전 상승하게 되며, 계속해서 물과 슬러지는 서로 간의 부딪힘, 산기통 바디(10)와 산기통 코어(11)의 벽면과의 마찰 및 전단, 코어 핀(12)과 바디 핀(13)과의 충돌 등에 의해 발생되는 미세기포와 함께 섞인 상태로 교반되면서 고농도의 용존 산소 공급이 이루어지는 동시에 강력한 교반 작용은 물론 빠른 선회류를 일으킬 수 있게 된다.
즉, 상기 산기통 바디(10)의 내부로 분사되는 압축공기는 에어 리프트 작용에 의해 산기통 바디 하부 및 주변의 물과 슬러지를 강하게 흡입하고, 선회류에 의한 마찰 및 전단력, 핀에 의한 충돌에 의해 고형물 및 슬러지를 잘게 분쇄하여 미생물과의 접촉을 용이하게 한다.
이때, 공기와 물, 슬러지 혼합액은 회전 상승하면서 핀과 충돌하여 미세기포(Fin bubble)를 발생시키고, 미세 기포는 폭기조 내에 산소를 충분히 공급하여 미생물의 신진대사를 촉진하고 활성도를 높여 유기물의 분해능력을 극대화하며, 미세기포로 쪼개지지 않은 다량의 굵은기포(Coarse bubble)는 빠른 상승류와 강한 하강류를 일으켜 폭기조 전체를 교반하고 미세기포를 폭기조 구석구석까지 쉽게 전달한다.
이와 같이, 본 발명에서 제공하는 미세기포산기장치는 공기방울을 잘게 부수어서 미세기포로 만들 수 있고, 공기 중의 산소 전달효율을 높일 수 있는 동시에 폭기조의 강력한 순환류를 발생시켜서 교반 성능과 산소전달 효율을 증대시킬 수 있으며, 막힘은 물론 변형이 없으며 안정적인 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.
10 : 산기통 바디
11 : 산기통 코어
12 : 코어 핀
13 : 바디 핀
14 : 에어 공급관
15 : 돌출부
16 : 에어 가이드
17 : 바디 지지대

Claims (5)

  1. 상단부와 하단부가 개방되어 있는 관 형태로 이루어지면서 폭기조의 바닥에 세워지는 구조로 설치되는 산기통 바디(10)와, 상기 산기통 바디(10)의 내측 중심부에 동축 구조로 나란하게 설치되는 관 형태의 산기통 코어(11)와, 상기 산기통 코어(11)의 외주면 둘레에 돌출되는 구조로 설치되는 다수 개의 코어 핀(12)과, 상기 산기통 바디(10)의 내주면 둘레에 돌출되는 구조로 설치되는 다수 개의 바디 핀(13)을 포함하며,
    블로어로부터 공급되는 압축공기가 산기통 코어(11)의 내부를 상부에서 하부로 경유한 후에 산기통 바디(10)의 하부로 공급되도록 하거나, 또는 블로어로부터 공급되는 압축공기가 산기통 바디(10)의 하부에 설치되는 에어 공급관(14)을 통해 산기통 바디(10)의 하부로 공급되도록 하여, 산기통 바디 하부의 물과 슬러지가 흡입되어 공기와 함께 회전 상승하면서 마찰, 전단, 핀과의 충돌에 의해 미세기포가 발생되도록 한 것을 특징으로 하는 폐수처리시설의 미세기포산기장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어 핀(12)은 나선형의 궤적을 따라 설치되어 위로 상승하는 물과 슬러지, 그리고 공기에 회전력을 제공하게 되는 것을 특징으로 하는 폐수처리시설의 미세기포산기장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디 핀(13)은 산기통 바디(10)의 내주면 상단부에 동일한 높이에 위치되면서 중심을 향해 수평 연장되는 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 폐수처리시설의 미세기포산기장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 핀(12)과 바디 핀(13)의 단부에는 핀 직경 대비 상대적으로 큰 직경을 가지는 돌출부(15)가 형성되는 것을 특징으로 하는 폐수처리시설의 미세기포산기장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    블로어로부터 공급되는 압축공기가 산기통 코어(11)의 내부를 상부에서 하부로 경유한 후에 산기통 바디(10)의 하부로 공급되는 경우, 상기 산기통 코어(11)의 저부에 설치되어 압축공기의 분산 유도를 위한 원뿔형의 에어 가이드(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리시설의 미세기포산기장치.
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