KR20240069901A

KR20240069901A - 다기능 수질정화장치

Info

Publication number: KR20240069901A
Application number: KR1020220150809A
Authority: KR
Inventors: 심재도
Original assignee: (주)워터테크
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2024-05-21

Abstract

본 발명은 다기능 수질정화장치에 관한 것으로서, 특히 블로워로부터 공기를 제공받는 공기유입관과; 상기 공기유입관으로부터 공기를 제공받고, 제공받은 공기가 내부를 따라 회전하면서 압축되는 공기압축관과; 상기 공기압축관에 하향 연결되어 공기압축관으로부터 공기를 제공받아 하측으로 유동시키고, 공기압축관의 내경보다 작은 내경을 갖는 다수의 공기유도관과; 상기 공기유도관의 하단에 설치되어 하측으로 유동하는 공기를 미세기포로 변화시키는 디퓨저와; 상기 다수의 공기유도관과 디퓨저를 각각 둘러싸고, 상측 부분에 다수의 분출홀이 형성된 다수의 집중폭기관과; 인접한 집중폭기관을 연결하고 하폐수가 유입되는 다수의 유입홀이 형성된 하폐수 유입관과; 상기 집중폭기관 상단에 설치되고 다수의 토출구가 형성되어, 상기 유입홀을 통해 유입된 후 집중폭기관 내부를 상승 유동하면서 디퓨저에서 발생된 미세기포에 의해 집중폭기된 하폐수 중 상기 분출홀을 통해 분출된 후 남은 나머지 하폐수를 상기 토출구를 통해 수면 위로 살포시키는 기액압축관;을 포함하여 구성되어, 용존산소를 획기적으로 증가시켜 오염물질을 용이하게 분해하고 거품을 따라 수거 처리할 수 있는 효과가 있다.

Description

다기능 수질정화장치{Multi-functional water purification device}

본 발명은 수질정화장치에 관한 것으로서, 많은 양의 오염된 하폐수가 저장된 폐쇄성 수역이나 하폐수 저장조 내부에 설치하여 하폐수를 정화할 수 있는 다기능 수질정화장치에 관한 것이다.

저수지나 호수 등과 같이 물의 교체가 적고, 물의 순환이 원활하지 못하여 오염 및 정체가 쉬운 폐쇄성 수역에는 지표의 오수와, 생활하수, 공장 및 농축산폐수 등이 지속적으로 유입되기 때문에 수중의 오염물질 농도가 증가하게 된다.

특히, 오염물질 중 질소화합물 및 인산염 등을 포함하는 영양염류는 유기물 분해를 일으키는 미생물의 생육과 증식을 도모하기 때문에 담수(潭水)에 부영양화 현상을 일으키게 된다.

따라서, 폐쇄성 수역에서는 수중생태계에 포함된 질소나 인 등의 영양물질의 양이 자체 정화능력을 초과하지 않도록 균형을 유지시키는 것이 중요하며, 특히 물의 용존산소를 높여서 가라앉는 유기물이나 중금속 등의 정화작용이 원활하게 이루어지도록 하는 것이 매우 중요하다.

그러나 국내의 많은 댐이나 저수지, 호수들은 오폐수 정화시설 증가에도 불구하고 여전히 다량의 오염물질이 유입되고 장기간의 담수에 따라 밀도층이 형성됨으로 인해 수질악화 현상이 점차 심화되고 있는 형편이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 등록특허 10-2017548와 같은 선행기술이 제시되었는데, 이 선행기술에 의한 수질정화장치를 이용하여 하폐수를 정화시키다 보면 거품이 수면 위에 여기저기 퍼져 있어서 하폐수에서 거품만을 따로 분리하여 처리하는 것은 매우 어려운 문제가 있었다.

등록특허 10-2017548

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하폐수에 집중폭기를 하여 하폐수에 포함된 오염물질을 용이하게 제거함과 아울러 공기가 혼합된 하폐수와 폭기시 발생되는 거품을 분리하여 배출할 수 있는 다기능 수질정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다기능 수질정화장치는 블로워로부터 공기를 제공받는 공기유입관과; 상기 공기유입관으로부터 공기를 제공받고, 제공받은 공기가 내부를 따라 회전하면서 압축되는 공기압축관과; 상기 공기압축관에 하향 연결되어 공기압축관으로부터 공기를 제공받아 하측으로 유동시키고, 공기압축관의 내경보다 작은 내경을 갖는 다수의 공기유도관과; 상기 공기유도관의 하단에 설치되어 하측으로 유동하는 공기를 미세기포로 변화시키는 디퓨저와; 상기 다수의 공기유도관과 디퓨저를 각각 둘러싸고, 상측 부분에 다수의 분출홀이 형성된 다수의 집중폭기관과; 인접한 집중폭기관을 연결하고 하폐수가 유입되는 다수의 유입홀이 형성된 하폐수 유입관과; 상기 집중폭기관 상단에 설치되고 다수의 토출구가 형성되어, 상기 유입홀을 통해 유입된 후 집중폭기관 내부를 상승 유동하면서 디퓨저에서 발생된 미세기포에 의해 집중폭기된 하폐수 중 상기 분출홀을 통해 분출된 후 남은 나머지 하폐수를 상기 토출구를 통해 수면 위로 살포시키는 기액압축관;을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 집중폭기관의 분출홀에는 배출관이 설치되고, 상기 기액압축관의 토출구에는 상기 배출관보다 길이가 긴 연장관이 설치된다.

그리고, 상기 집중폭기관에는 응집제를 하폐수에 투입하는 응집제 투입관이 설치되되, 상기 응집제 투입관은 상단 부분이 집중폭기관의 외부로 돌출되고 하단 부분이 집중폭기관 내부에 삽입된다.

또한, 상기 집중폭기관 내부에는 모터가 설치되고, 상기 모터의 모터축에는 상기 디퓨저와 마주보게 선회날개가 구비되어, 모터에 전원이 공급될 때 상기 선회날개가 하폐수 내부에서 회전한다.

한편, 상기 다수의 집중폭기관 사이에는 벽체패널이 설치되고, 상기 하폐수 유입관의 하부에는 바닥패널이 설치되며, 상기 벽체패널과 바닥패널에 의해 형성되는 공간에는 다수의 여과재가 구비된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 다기능 수질정화장치는 집중폭기에 의해 하폐수의 용존산소를 획기적으로 증가시켜 호기성 미생물의 증식을 족진할 수 있고, BOD, SS, 휘발성 유기물질과 같은 오염물질을 용이하게 분해할 수 있는 이점이 있다.

또한, 분출홀과 배출관을 통해 공기가 혼합된 하폐수를 배출하고 연장관을 통해 하폐수에 포함된 거품을 먼 지점에 배출함으로써, 하폐수와 거품을 분리배출하여 거품만을 독자적으로 용이하게 수거 처리할 수 있는 이점이 있다.

또한, 응집제 투입관을 통해 투입된 응집제로 분해가 어려운 오염물질을 응집하여 쉽게 외부로 배출할 수 있는 이점이 있다.

또한, 회전하는 선회날개에 기포가 충돌하여 잘게 쪼개짐으로써 집중폭기의 효과를 더욱 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 다기능 수질정화장치를 보인 사시도.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 의한 다기능 수질정화장치에서 공기와 응집제 및 하폐수의 흐름을 보인 도.

이하, 본 발명에 의한 다기능 수질정화장치의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 다기능 수질정화장치를 보인 사시도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명에 의한 다기능 수질정화장치에서 공기와 응집제 및 하폐수의 흐름을 보인 도이다.

본 발명에 의한 다기능 수질정화장치는 하폐수 처리조에 저장된 하폐수 내에 설치되거나, 저수지나 호수 등과 같은 폐쇄성 수역 등에 설치되어 하폐수나 오수 등을 정화하기 위한 것으로서, 블로워(10)와, 상기 블로워(10)에 연결되는 공기유입관(20)과, 상기 공기유입관(20)에 연통되는 공기압축관(30)과, 상기 공기압축관(30)의 하측에 공기압축관(30)과 연통되게 설치되는 다수의 공기유도관(40)과, 상기 공기유도관(40)의 하단에 설치되는 디퓨저(50)와, 상기 공기유도관(40)을 둘러싸는 다수의 집중폭기관(60)과, 상기 집중폭기관(60)의 하측부분에 설치되는 하폐수 유입관(70)과, 상기 집중폭기관(60)의 상단에 설치되는 기액압축관(80)을 포함하여 구성된다.

상기 블로워(10)는 공기에 흐름을 발생시켜 공기를 일방향으로 강하게 분사하는 것으로서 에어펌프 등이 그 역할을 할 수 있다.

상기 공기유입관(20)은 일단이 블로워(10)에 연결되어 블로워(10)로부터 공기를 제공받는다. 즉, 블로워(10)로부터 발생한 공기는 공기유입관(20) 내부에 유입되어 유동한다.

상기 공기압축관(30)은 그 전체적인 형태가 정4각의 고리 형태와 유사한 형태를 갖는 것으로서, 공기유입관(20)의 타단에 연결되어 공기유입관(20)으로부터 공기를 제공받는다. 공기유입관(20)으로부터 제공받아서 공기압축관(30) 내부로 유입된 공기는 공기압축관(30) 내부를 따라 회전하면서 점점 압축된다.

상기 공기유도관(40)은 공기압축관(30)에 수직으로 하향되게 연결되는 것으로서, 공기압축관(30)의 하측에 일정간격으로 다수개가 설치된다. 공기유도관의 설치개수는 수질정화장치의 처리 용량이나 구조적 안정성 등 여러가지 상황을 고려하여 증감할 수 있다.

이러한 공기유도관(40)은 그 내경이 공기압축관(30)의 내경보다 작게 형성된다. 따라서, 공기압축관(30) 내부에서 압축되던 공기는 공기유도관(40)을 따라 더 빠른 속도로 강하게 하측으로 유동한다.

상기 디퓨저(50)는 공기유도관(40)의 하단에 설치되어 공기유도관(40)을 따라 하측으로 유동하다가 공기유도관(40) 밖으로 분출되는 공기를 미세기포로 변화시킨다. 즉 공기유도관(40)의 하단을 통해 빠른 속도로 분출하는 공기는 디퓨저(50)를 만나 충돌하면서 잘게 쪼개져서 미세기포로 변환되는 것이다.

상기 집중폭기관(60)은 다수의 공기유도관(40)과 이 다수의 공기유도관(40)의 하단에 각각 연결된 디퓨저(50)를 각각 둘러싸는 것으로서, 하단이 하폐수 처리조의 바닥면에 닿아 본 발명의 수질정화장치를 전체적으로 지지한다.

이러한 집중폭기관(60)은 그 내경이 공기유도관(40)의 외경 및 디퓨저(50)의 외경보다 크게 형성되어 공기유도관(40)과 디퓨저(50)를 포위한다.

이렇게 집중폭기관(60)의 내경이 공기유도관(40)의 외측면보다 크기 때문에 집중폭기관(60)의 내측면과 공기유도관(40)의 외측면 사이에는 일정한 공간(틈)이 발생할 수밖에 없다. 이 공간을 통하여 디퓨저(50)에 의해 발생된 미세기포는 집중폭기관(60)을 따라 위쪽으로 이동한다.

한편, 집중폭기관(60)의 상측 부분에는 다수의 분출홀(61)이 형성된다.

상기 분출홀(61)은 집중폭기관(60)을 관통시켜 형성하는 것으로서, 아래에서 위쪽으로 지그재그 형태로 형성시킨다. 이러한 분출홀(61)은 집중폭기관(60) 내부에서 위쪽으로 상승하는 집중폭기된 하폐수가 집중폭기관(60) 밖으로 배출되는 구멍이다.

상기 하폐수 유입관(70)은 인접한 집중폭기관(60)을 연결하는 것으로서, 양단이 집중폭기관(60)에 연통되게 설치된다. 이러한 하폐수 유입관(70)은 집중폭기관(60)의 하측에 설치되기 때문에 하폐수 내에 위치된다. 그리고, 하폐수 유입관(70)에는 다수의 유입홀(71)이 형성되어 이 유입홀(71)을 통해 하폐수가 하폐수 유입관(70) 내부로 공급된다.

이와 같이 유입홀(71)을 통해 유입된 하폐수는 하폐수 유입관(70)을 거쳐 집중폭기관(60) 내부로 유입되고, 공기유도관(40)과 집중폭기관(60) 사이의 공간을 따라 상승 유동하게 된다. 이때 디퓨저(50)에 의해 발생된 미세기포에 의해 하폐수가 집중 폭기되는 과정을 거치게 된다. 즉 디퓨저(50)에 의해 공기가 미세기포로 전환되고, 이 미세기포는 공기유도관(40)과 집중폭기관(60) 사이의 공간에서 하폐수와 같이 상승 유동하면서 하폐수에 집중폭기되어 하폐수가 정화되는데 도움을 준다.

상기 기액압축관(80)은 그 전체적인 형태가 4각의 고리형태와 유사한 형태를 갖는 것으로서, 그 내경이 공기유도관(40)의 외경보다 크게 형성되고 집중폭기관(60)의 상단에 설치되면서 공기압축관(30)의 아래쪽에 설치된다.

즉, 4각 고리형태의 기액압축관(80) 하나가 다수의 집중폭기관(60) 상단에 연결되어 집중폭기관(60)의 상단을 견고하게 고정시키는 역할을 하면서 집중폭기된 하폐수를 집중폭기관(60)으로부터 공급받는다.

여기서, 집중폭기관(60) 내부에 연장되는 공기유도관(40)은 상단이 공기압축관(30)에 연결되는데, 이때 공기유도관(40)의 상단부분은 기액압축관(80)을 관통한 후 공기압축관(30)에 연결된다.

이러한 기액압축관(80)에는 일정간격으로 토출구(81)가 형성된다.

상기 토출구(81)는 기액압축관(80)을 따라 형성되되, 집중폭기관(60)과 집중폭기관(60) 사이의 중간지점에 형성하는 것이 미세기포와 하폐수의 혼합을 좀 더 촉진시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.

집중폭기관(60) 내부를 따라 상승하는 하폐수는 그 상승과정에서 함께 상승하는 미세기포에 의해 집중 폭기되고, 이렇게 폭기된 후 공기와 혼합된 하폐수는 계속 위쪽으로 상승하여 기액압축관(80) 내부로 유입되며, 기액압축관(80) 내부를 유동하면서 점점 압축되다가 토출구(81)를 통해 수면 위로 살포된다.

부연하면, 하폐수 유입관(70)의 유입홀(71)을 통해 유입된 하폐수는 집중폭기관(60) 내부를 상승 유동하면서 디퓨저(50)에서 발생된 미세기포에 의해 집중폭기되고, 집중폭기된 하폐수는 집중폭기관(60) 내에서 계속 상승하여 분출홀(61)을 통해 외부로 분출된다.

이렇게 분출홀(61)을 통해 하폐수가 분출될 때 집중폭기관(60) 내에서 상승 유동하는 모든 하폐수가 분출홀(61)을 통해 배출되는 것은 아니고, 하폐수 중 일부만 분출홀(61)을 통해 분출된 후 남은 나머지 하폐수는 기액압축관(80) 내부로 유동하여 토출구(81)를 통해 수면 위로 살포된다.

좀 더 자세히 설명하면, 집중폭기관(60) 내부에서 상승하는 하폐수는 집중폭기를 거치면서 거품을 포함하게 되는데, 공기가 혼합된 액체 상태의 하폐수는 분출홀(61)을 통해 대부분 분출되고 거품은 상대적으로 가볍기 때문에 하폐수 위쪽에 떠서 상승하다가 기액압축관(80) 내부로 유동하여 토출구(81)를 통해 외부로 배출된다. 더불어 분출홀(61)을 통해 하폐수가 배출될 때 배출되는 하폐수의 물결에 의해 거품은 수질정화장치 주변으로 밀려나서 본 발명에 의한 수질정화장치의 가까운 근처에는 거품이 모여 있지 않고 수질정화장치에서 조금 먼 주변에만 거품이 모여있게 된다. 이로써 경우에 따라서는 하폐수에서 거품만을 따로 용이하게 분리 수거하여 별도로 처리할 수도 있다.

그리고, 분출홀(81)을 통해 많은 양의 하폐수가 분출될 때 하폐수는 마치 끓는 물처럼 위쪽으로 튀게 된다. 하폐수가 위쪽으로 튀면 위쪽에 있는 블로워(10) 등에 튈 수도 있고, 위쪽에서 작업하고 있는 작업자들에게도 튈 수 있으므로, 위쪽으로 튀는 것을 방지하기 위하여 분출홀(61)에 배출관(62)을 수면과 평행하게, 또는 끝단이 수면을 향하도록 10도 이내의 각도로 경사지게 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 기액압축관(80)의 토출구(81)에는 배출관(62)보다 길이가 더 긴 연장관(82)이 설치되어 하폐수를 좀 더 먼 곳으로 배출할 수도 있다. 그리고, 연장관(82)은 그 길이가 길기 때문에 일정 지점을 절곡시켜 굽은 형태로 형성시킬 수도 있고, 일정곡률로 라운드지게 형성할 수도 있다. 앞에서도 기재한 것처럼 연장관(82)을 통해 배출되는 것은 분출홀(61)과 배출관(62)을 통해 분출되고 남은 액체상태의 하폐수와 거품이다.

한편, 하폐수에는 분해가 쉽지 않은 각종 오염물질들이 포함되어 있는데, 이렇게 잘 분해되지 않는 오염물질을 응집시켜 배출하기 위하여 응집제를 하폐수에 투입하는 응집제 투입관(63)을 집중폭기관(60)에 설치할 수 있다.

상기 응집제 투입관(63)은 상단 부분이 집중폭기관(60)의 외부로 돌출되고 하단 부분이 집중폭기관(60)의 내부에 삽입되는데, 응집제 투입관(63)의 하단 부분은 디퓨저(50)가 위치한 부분까지 연장하여 응집제와 하폐수가 반응할 수 있는 충분한 시간을 가질 수 있도록 한다.

그리고, 디퓨저(50)의 집중폭기에 의한 하폐수의 정화효율을 더욱 향상시키기 위하여 집중폭기관(60) 내부에는 모터(64)와 선회날개(64a)를 설치할 수 있다.

즉, 집중폭기관(60) 내부에 방수처리되어 하폐수로부터 영향을 받지 않는 모터(64)를 설치하고, 이 모터(64)의 모터축에는 디퓨저(50)와 마주보게 선회날개(64a)를 설치하여, 모터(64)에 전원이 공급될 때 선회날개(64a)가 하폐수 내부에서 회전되도록 하는 것이다.

따라서, 디퓨저(50)를 통해서 잘게 부서진 공기는 다시 프로펠러와 같은 선회날개(64a)에 부딪혀 더 잘게 부서짐으로써 더욱 더 작은 미세기포로 변환된다.

또한, 다수의 집중폭기관(60) 사이에는 벽체패널(P1)을 설치하고, 하폐수 유입관(70)의 하부에는 바닥패널(P2)을 설치하며, 벽체패널(P1)과 바닥패널(P2)에 의해 형성되는 공간에는 다수의 여과재(90)를 투입할 수 있다.

상기 여과재(90)는 활성미생물이 충진되어 있는 것으로서, 하폐수에 포함되어 있는 유기물 등을 분해한다.

10: 블로워 20: 공기유입관
30: 공기압축관 40: 공기유도관
50: 디퓨저 60: 집중폭기관
61: 분출홀 62: 배출관
63: 응집제 투입관 64: 모터
64a: 선회날개 70: 하폐수 유입관
71: 유입홀 80: 기액압축관
81: 토출구 82: 연장관
90: 여과재 P1: 벽체패널
P2: 바닥패널

Claims

블로워(10)로부터 공기를 제공받는 공기유입관(20)과;
상기 공기유입관(20)으로부터 공기를 제공받고, 제공받은 공기가 내부를 따라 회전하면서 압축되는 공기압축관(30)과;
상기 공기압축관(30)에 하향 연결되어 공기압축관(30)으로부터 공기를 제공받아 하측으로 유동시키고, 공기압축관(30)의 내경보다 작은 내경을 갖는 다수의 공기유도관(40)과;
상기 공기유도관(40)의 하단에 설치되어 하측으로 유동하는 공기를 미세기포로 변화시키는 디퓨저(50)와;
상기 다수의 공기유도관(40)과 디퓨저(50)를 각각 둘러싸고, 상측 부분에 다수의 분출홀(61)이 형성된 다수의 집중폭기관(60)과;
인접한 집중폭기관(60)을 연결하고 하폐수가 유입되는 다수의 유입홀(71)이 형성된 하폐수 유입관(70)과;
상기 집중폭기관(60) 상단에 설치되고 다수의 토출구(81)가 형성되어, 상기 유입홀(71)을 통해 유입된 후 집중폭기관(60) 내부를 상승 유동하면서 디퓨저(50)에서 발생된 미세기포에 의해 집중폭기된 하폐수 중 상기 분출홀(61)을 통해 분출된 후 남은 나머지 하폐수를 상기 토출구(81)를 통해 수면 위로 살포시키는 기액압축관(80);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 수질정화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 집중폭기관(60)의 분출홀(61)에는 배출관(62)이 설치되는 것을 특징으로 하는 다기능 수질정화장치.
청구항 2에 있어서,
상기 기액압축관(80)의 토출구(81)에는 상기 배출관(62)보다 길이가 긴 연장관(82)이 설치되는 것을 특징으로 하는 다기능 수질정화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 집중폭기관(60)에는 응집제를 하폐수에 투입하는 응집제 투입관(63)이 설치되되, 상기 응집제 투입관(63)은 상단 부분이 집중폭기관(60)의 외부로 돌출되고 하단 부분이 집중폭기관(60) 내부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 다기능 수질정화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 집중폭기관(60) 내부에는 모터(64)가 설치되고, 상기 모터(64)의 모터축에는 상기 디퓨저(50)와 마주보게 선회날개(64a)가 구비되어, 모터(64)에 전원이 공급될 때 상기 선회날개(64a)가 하폐수 내부에서 회전하는 것을 특징으로 하는 다기능 수질정화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 집중폭기관(60) 사이에는 벽체패널(P1)이 설치되고, 상기 하폐수 유입관(70)의 하부에는 바닥패널(P2)이 설치되며, 상기 벽체패널(P1)과 바닥패널(P2)에 의해 형성되는 공간에는 다수의 여과재(90)가 구비된 것을 특징으로 하는 다기능 수질정화장치.