KR101200290B1 - 용존공기 순환수 생성기 및 가압부상조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가압펌프로부터 공급되는 순환수에 공기 압축기로부터 공급되는 압축공기를 혼합시켜 상기 순환수에 공기를 용해시킨 용존공기 순환수를 생성하기 위한 가압부상조용 용존공기 순환수 생성기에 있어서, 양측에 커버가 마련되어 밀폐된 가압튜브와, 상기 공기 압축기로부터 압축공기를 공급받아 상기 가압튜브의 내부에 미세기포를 공급하도록 상기 가압튜브의 길이방향 중앙부에 마련되는 미세기포 공급기와, 상기 가압튜브의 일측에 마련되어 순환수가 상기 가압튜브 내부로 유입되는 가압튜브용 순환수 유입관과, 상기 가압튜브의 타측에 마련되어 용존공기 순환수가 상기 가압튜브 외부로 유출되는 순환수 유출관과, 상기 가압튜브용 순환수 유입관의 상기 가압튜브 내부 끝단에 마련되되 와류 형성을 위하여 노즐공이 측면을 향하여 형성되는 와류 형성용 노즐과, 상기 가압튜브의 일측에 상하방향으로 마련되어 하단이 상기 가압튜브의 내부에 위치되며 상단이 상기 가압튜브의 외부에 위치되는 수위조절관과, 부력에 의하여 상승 또는 하강함으로써 상기 수위조절관의 하단을 밀폐 또는 개방하기 위하여 상기 수위조절관의 하단 하부에 위치되는 수위조절용 부력재 마개와, 상기 가압튜브에 마련되어 상기 수위조절용 부력재 마개가 상하 방향으로 이동하는 것을 안내하는 마개 안내부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

용존공기 순환수 생성기 및 가압부상조{AIR DOSSOLVING TUBE AND DISSOLVED AIR INJECTION TYPE FLOTATION TANK}

본 발명은 가압부상조 및 용존공기 순환수 생성기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차압식 자동조절밸브 등을 구비하지 않고서도 자동으로 용존공기 순환수 생성기의 수위를 조절할 수 있는 용존공기 순환수 생성기 및 이를 이용한 가압부상조에 관한 것이다.

일반적으로 가압부상조는, 원수에 약품(알럼 등)을 넣어 일정하게 교반하면 물속에 잔류된 이물질이 결합한 플록이 형성되고, 플록이 형성된 원수를 가압부상조에 유입시켜 가압부상조내에서 용존공기 순환수에서 발생된 기포와 결합시키면 상층부로 플록이 부상되고 하층부의 물은 상등수가 되는 수처리장치를 말한다.

이와 같은 가압부상조는 평면상 구조가 원형을 이루는 원형 가압부상조와, 평면상 구조가 사각형을 이루는 사각형 가압부상조로 대별될 수 있다.

이와 같은 가압부상조에서 플록을 효율적으로 제거하기 위하여는 플록과 용존공기 순환수의 접촉 면적을 보다 많이 확보하고, 아울러 용존공기 순환수의 기포는 보다 미세하며, 또한 기포의 분포 밀도는 보다 클수록 유리하다.

아울러 이와 같은 용존공기 순환수를 생성하기 위하여는 순환수와 압축공기를 혼합시키는 용존공기 순환수 생성기가 필요하며, 용존공기 순환수 생성기의 성능 및 효율은 보다 압축공기가 순환수에 많이 용해되고, 또한 보다 빨리 용해될 수록 유리하다.

이와 관련된 종래의 기술로서 본 출원인에 의하여 선등록된 국내 등록실용신안 제20-0396223호 "가압부상조" 및 국내 등록실용신안 제20-0171311호 "기포 발생기를 이용한 회전와류식 수처리장치" 등이 알려져 있으며, 아울러 사각형 가압부상조로서 본 출원인은 국내 등록실용신안 제20-0331708호 "가압부상조의 왕복동 부유물 제거 장치"가 제안된 바 있으며, 아울러 본 출원인은 국내 등록특허 제10-0927673호 "용존공기 분사식 가압부상조"를 제안한 바 있다. 상기의 종래 기술들은 모두 본 명세서에 일체화된 것으로 본다.

상기와 같은 종래 기술의 가압부상조의 용존공기 순환수 생성기는 차압식 자동조절밸브를 사용하여 가압튜브 내부의 수위를 자동으로 조절하고 있다.

국내 등록실용신안 제20-0396223호 "가압부상조" 국내 등록실용신안 제20-0171311호 "기포 발생기를 이용한 회전와류식 수처리장치" 국내 등록실용신안 제20-0331708호 "가압부상조의 왕복동 부유물 제거 장치" 국내 등록특허 제10-0927673호 "용존공기 분사식 가압부상조"

본 발명은 별도의 차압식 자동조절밸브를 채택하지 않고서도 극히 간단한 구조에 의하여 자동으로 가압튜브 내부의 수위를 자동으로 조절할 수 있는 용존공기 순환수 생성기 및 이를 이용한 가압부상조를 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 가압펌프로부터 공급되는 순환수에 공기 압축기로부터 공급되는 압축공기를 혼합시켜 상기 순환수에 공기를 용해시킨 용존공기 순환수를 생성하기 위한 가압부상조용 용존공기 순환수 생성기에 있어서, 양측에 커버가 마련되어 밀폐된 가압튜브와, 상기 공기 압축기로부터 압축공기를 공급받아 상기 가압튜브의 내부에 미세기포를 공급하도록 상기 가압튜브의 길이방향 중앙부에 마련되는 미세기포 공급기와, 상기 가압튜브의 일측에 마련되어 순환수가 상기 가압튜브 내부로 유입되는 가압튜브용 순환수 유입관과, 상기 가압튜브의 타측에 마련되어 용존공기 순환수가 상기 가압튜브 외부로 유출되는 순환수 유출관과, 상기 가압튜브용 순환수 유입관의 상기 가압튜브 내부 끝단에 마련되되 와류 형성을 위하여 노즐공이 측면을 향하여 형성되는 와류 형성용 노즐과, 상기 가압튜브의 일측에 상하방향으로 마련되어 하단이 상기 가압튜브의 내부에 위치되며 상단이 상기 가압튜브의 외부에 위치되는 수위조절관과, 부력에 의하여 상승 또는 하강함으로써 상기 수위조절관의 하단을 밀폐 또는 개방하기 위하여 상기 수위조절관의 하단 하부에 위치되는 수위조절용 부력재 마개와, 상기 가압튜브에 마련되어 상기 수위조절용 부력재 마개가 상하 방향으로 이동하는 것을 안내하는 마개 안내부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서 : 상기 마개 안내부재는, 상기 가압튜브를 상하방향으로 관통하면서 상기 가압튜브의 내측에 위치한 주면에 제1연통구가 형성된 안내 파이프와, 상기 안내 파이프의 상부에 마련되는 제1결합 플랜지와, 상기 안내 파이프의 하부 내측에 마련되되 중앙에 마개 가이드구멍이 형성되며 상기 마개 가이드구멍의 주변에 다수의 제2연통구가 형성된 마개 안내판을 포함하여 이루어지며 ; 상기 수위조절용 부력재 마개는, 상기 마개 가이드구멍을 따라 상하로 이동하는 마개 안내부와, 상기 마개 안내부의 상부에 형성되되 상기 마개 가이드구멍보다 큰 직경을 가지는 마개 본체부를 포함하여 이루어지며 ; 상기 수위조절관은 상기 제1결합플랜지와 볼트 결합되는 제2결합플랜지를 더 포함하여 이루어지는 것 ; 이 바람직하다.

상기에 있어서 : 상기 용존공기 순환수 생성기는, 관 형태로서 상기 가압튜브의 중앙을 따라 배치되며 주면에 다수의 혼합용 구멍이 형성되며 일측 단부는 상기 가압튜브 순환수 유입관측에 마련된 상기 커버에 고정되면서 밀폐되며 타측 단부는 상기 미세기포 공급기 사이에 위치되어 개방되는 다공관을 포함하여 이루어지며 ; 상기 용존공기 순환수 생성기는 상기 다공관에 의하여 상기 다공관의 외주면과 상기 미세기포 공급기 사이의 제1유동 영역과 상기 다공관의 내부로서 정의되는 제2유동 영역으로 구분되는 것 ; 이 바람직하다.

상기와 같은 용존공기 순환수 생성기는 가압부상조에서 용존공기 순환수를 생성하기 위한 용도로서 이용될 수 있다.

물론 상기의 용존공기 순환수 생성기는 다양한 분야에서 용존공기를 생성하기 위한 목적으로 이용될 수 있다.

따라서 용존공기 순환수 생성기로 유입되는 순환수는, 가압부상조의 순환수가 아닌 일반적인 물일 수도 있다. 다만 본 용존공기 순환수 생성기는 일반적으로 가압부상조용으로 사용되기 때문에 "순환수"라는 표현을 사용하고 있을 뿐이며, 실질적으로는 일반적인 "물"의 개념으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 본 발명은 별도의 차압식 자동조절밸브를 채택하지 않고서도 극히 간단한 구조에 의하여 자동으로 가압튜브 내부의 수위를 자동으로 조절할 수 있는 용존공기 순환수 생성기 및 이를 이용한 가압부상조를 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 제1실시예로서, 본 발명이 적용된 원형 가압부상조의 종단면 개념도,
도 2는 도 1에서 순환수 분배관의 배치 형태를 보이기 위하여 A-A 기준으로 바라본 도면,
도 3은 도 1의 B-B 부위의 개념 단면도,
도 4는 도 3의 진동 고무판의 평면도 및 단면도,
도 5는 도 3의 마찰판의 평면도 및 단면도,
도 6은 도 3의 회전판의 사시도,
도 7은 도 3의 회전판의 평면도,
도 8은 도 7의 C-C 단면도,
도 9는 도 1의 용존공기 순환수 생성기의 개념 단면도,
도 10은 도 9의 D-D 기준 개념도,
도 11은 도 9의 E-E 기준 개념도,
도 12는 도 9의 다공관의 사시도,
도 13은 도 9의 F-F 기준 단면도,
도 14는 도 13의 G-G 기준 단면도,
도 15는 도 13에 대응되는 도면으로 수위조절용 부력재 마개가 상승한 상태의 도면,
도 16은 본 발명에 의한 제2실시예로서, 본 발명이 적용된 사각형 가압부상조의 종단면 개념도,
도 17은 도 16에서 순환수 분배관의 배치 형태를 보이기 위한 H-H 기준 평면 개념도,
도 18은 도 17에서 I-I기준으로 바라본 순환수 분배관의 형태를 도시한 도면.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 본 발명에 의한 실시예들에 의거하여 그 구체적 구성과 작용을 설명한다.

한편, 본 발명에서 사용되는 용어들 중 원수는 찌거기인 슬러지가 포함되어 있는 폐수 등 처리대상으로서의 물을 의미하며, 플록(floc)은 상기 원수에 특정약품을 투입하여 슬러지를 덩어리형태로 응집시킨 것을 의미한다.

또한 처리수는 원수에 포함된 슬러지를 제거하여 정화작업을 거친 물을 의미하며, 용존공기 순환수는 상기 처리수 일부에 용존공기가 혼합된 물을 뜻하고, 마지막으로 스컴은 수면위로 부상한 플록을 뜻한다.

한편, 본 발명에서 구동수단으로서의 밸브나 모터, 에어실린더 등은 자동제어될 수 있으며, 이러한 부분은 별도로 설명하지 않아도 쉽게 이해될 수 있으리라 본다.

또한 본 발명에서 배관이란 단순히 파이프 등의 배관통로만을 의미하는 것은 아니며, 유체의 흐름을 유발하는 펌프나 유체의 흐름을 개폐하거나 유체의 유량을 조절하기 위한 밸브 등을 포함하는 개념으로 이해되어야 하며, 각종 배관이 펌프나 밸브 등을 포함하는지 여부는 해당 배관의 기능을 통하여 쉽게 이해될 수 있으며 적절히 응용될 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.

이하에서는 본 발명에 의한 제1실시례에 의거하여 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 제1실시예로서, 본 발명이 적용된 원형 가압부상조의 종단면 개념도이며, 도 2는 도 1에서 순환수 분배관의 배치 형태를 보이기 위하여 A-A 기준으로 바라본 도면이며, 도 3은 도 1의 B-B 부위의 개념 단면도이며, 도 4는 도 3의 진동 고무판의 평면도 및 단면도이며, 도 5는 도 3의 마찰판의 평면도 및 단면도이며, 도 6은 도 3의 회전판의 사시도이며, 도 7은 도 3의 회전판의 평면도이며, 도 8은 도 7의 C-C 단면도이며, 도 9는 도 1의 용존공기 순환수 생성기의 개념 단면도이며, 도 10은 도 9의 D-D 기준 개념도이며, 도 11은 도 9의 E-E 기준 개념도이며, 도 12는 도 9의 다공관의 사시도이며, 도 13은 도 9의 F-F 기준 단면도이며, 도 14는 도 13의 G-G 기준 단면도이며, 도 15는 도 13에 대응되는 도면으로 수위조절용 부력재 마개가 상승한 상태의 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 제1실시예의 가압부상조(100)는, 보조 부상조(110), 주 부상조(120), 스컴 제거장치(121) 등으로 이루어진다.

보조 부상조(110)는 원형 형태로서, 플록이 형성된 원수와, 기포를 발생시키는 용존공기가 포함된 용존공기 순환수를 각각 공급받으며 상기 용존공기 순환수의 기포를 이용하여 플록을 부상시켜 플록과 처리수를 분리시키는 장치이다.

보조 부상조(110)에는 원수 유입관(111)이 연결된다. 이때 원수 유입관(111)의 출구는 일정각도 경사지게 형성하여 유입되는 원수가 보조 부상조(110)내에서 와류를 일으키며 상승하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 보조 부상조(110)에는 순환수 유입관(112)이 연결된다. 상기 순환수 유입관(112)은 용존공기가 포함되어 있는 용존공기 순환수를 상기 보조 부상조(110)로 유입시키게 된다. 상기 보조 부상조(110)로 배출된 용존공기 순환수는 용존공기를 이용하여 기포를 발생시키게 되고, 여기서 발생한 기포는 전술한 원수 유입관(111)을 통해 보조 부상조(110)로 유입된 원수에 형성되어 있는 플록에 들러붙어 플록을 수면위로 부상시키게 된다.

순환수 유입관(112)의 상단에는 원형 링 형태로 배치되는 순환수 분배관(113)이 수평상으로 연결 설치되며, 순환수 분배관(113)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 하방향으로 다수의 분사노즐(114)이 배치되어 있다. 따라서 순환수 분배관(113)은 보조 부상조(110) 위쪽에 위치한 상태에서 분사노즐(114)을 통하여 용존공기 순환수를 보조 부상조(110) 아래로 분사시키게 되며, 따라서 보조 부상조(110)로 공급된 원수의 플록은 순환수의 기포와 충돌하며 접촉되어 주 부상조(120) 상층부로 쉽게 부상하게 되고, 플록이 분리된 처리수는 주 부상조(120) 하부에 남게 된다.

상기 보조 부상조(110)의 중앙에는 스컴 유출배관(115)이 상하방향으로 설치된다. 상기 스컴 유출배관(115)은 스컴 제거장치(121)를 통해 걸러진 스컴을 외부로 배출시키게 된다. 스컴 유출배관(115)은 그 상부가 깔때기 형태를 이루고 있다.

주 부상조(120)는 보조 부상조(110)를 포위하는 원형 형태로서, 상기 보조 부상조(110)에서 분리된 플록과 처리수를 공급받게 되며. 상기 주 부상조(120)로 공급된 플록은 기포를 통해 주 부상조(120) 상층부로 부상하게 된다.

스컴 제거장치(121)는 주 부상조(120)의 일측상단에 설치되며 주 부상조(120)의 상층부로 부상한 플록 즉, 스컴을 걸러내 보조 부상조(110)의 중앙에 설치되어 있는 스컴 유출배관(115)으로 배출시키게 된다. 스컴 제거장치(121)는 주 부상조(120)의 둘레면을 따라 회전하도록 마련되는 것이 바람직하다.

주 부상조(120)의 하부에는 처리수 배출관(122)이 연결되어 처리수 배출관(122)을 통하여 처리수가 외부로 배출된다.

또한 주 부상조(120)의 바닥면에는 비중이 무거워 기포에 의하여도 부상하지 못하고 수면아래로 가라앉은 플록을 제거하기 위한 보조 플록배출관(123)이 연결된다.

한편 처리수배출관(122)에는 별도의 분기관(210)이 연결되며, 상기 분기관(210)의 단부에 가압펌프(220)가 마련된다.

가압펌프(220)는 처리수배출관(122)으로 배출되는 처리수의 일부를 가압펌핑하여 후술하는 용존공기 순환수 생성기(240)로 순환수를 보낸다. 상기 및 이하에서 처리수 중 가압펌핑되는 물을 순환수라 칭한다.

아울러 용존공기 순환수 생성기(240)는 순환수에 공기압축기(230)로부터 공급되는 압축 공기를 혼합시켜 용존공기 순환수를 생성한다.

용존공기 순환수 생성기(240)의 타단에 순환수 배출관(250)이 연결되며, 순환수 배출관(250)을 매개하여 순환수 유입관(112)이 연결되어, 용존공기 순환수는 보조 부상조(110)로 유입된다.

아울러 순환수 배출관(250)에는 마찰밸브(260)가 마련되며, 용존공기 순환수는 마찰밸브(260)를 통과하는 과정에서 일차로 기포를 발생시키게 되고, 이 상태에서 순환수 유입관(112)으로 유입된다.

용존공기 순환수 생성기(240)를 도 9 내지 도 15를 참조하여 그 구체적인 구조를 설명한다.

파이프형의 가압튜브(241) 양측에 커버(242, 243)를 볼트 등으로 결합시켜 가압튜브(241)가 밀폐된다.

가압튜브(241)의 상부 일측에 순환수가 유입되는 가압튜브용 순환수 유입관(244)이 마련되며, 가압튜브용 순환수 유입관(244)은 가압펌프(220)에서 가압된 처리수, 즉 순환수를 가압튜브(241) 내부로 받아들인다.

가압튜브용 순환수 유입관(244)의 가압튜브(241)의 내부 단부에는 와류 형성용 노즐(245)이 마련된다.

와류 형성용 노즐(245)의 측면에 타원 형태의 노즐공(245a)이 형성되어 있다.

노즐공(245a)은 가압튜브(241)의 길이방향으로 길게 형성된 타원 형태이다.

아울러 가압튜브(241)의 상부 타측에는 기포가 융해된 용존공기 순환수를 배출할 수 있는 순환수 유출관(246)이 마련되어 있다.

또한 가압튜브(241)의 내부 양측벽에는 미세기포 공급기(247)가 내장되어 있다.

미세기포 공급기(247)는 가압튜브(241)의 길이방향 중앙부에 마련된다.

미세기포 공급기(247)는 무수한 구멍이 형성된 다공판(247a)을 통하여 가압튜브(241)의 순환수에 용존공기를 배출한다.

아울러 미세기포 공급기(247)의 다공판(247a) 외면은 순환수가 흐를 수 있는 안내 통로를 형성하게 되어 있다.

미세기포 공급기(247)는 외부로 연결될 수 있도록 압축공기 공급관(247b)이 가압튜브(241) 외측으로 노출되어, 공기압축기(230)로부터 압축공기를 공급받을 수 있도록 되어 있다.

미세기포 공급기(247)는 가압튜브(241)의 길이에 따라 한 개소 이상 복수로 마련되어, 순환수의 안내 통로 역할을 하며, 아울러 압축공기 공급관(247b)을 통하여 공급된 압축공기가 다공판(247a)을 통하여 순환수에 기포 형태의 압축 공기를 공급하게 된다.

가압튜브용 순환수 유입관(244)측의 커버(243)에는 압력게이지(248)을 설치하여 유입되는 순환수에 알맞은 압력으로 압축공기를 공급할 수 있도록 한다.

아울러 가압튜브(241)에는 가압튜브(241)를 상하방향으로 관통하면서 안내 파이프(330)가 마련된다. 따라서 안내 파이프(330)의 하단은 가압튜브(241)의 내측에 위치되며, 안내 파이프(330)의 상단은 가압튜브(241)의 외측에 위치된다.

아울러 가압튜브(241)의 내측에 위치한 안내 파이프(330)의 주면에는 복수의 제1연통구(330a)가 형성되어 있다. 따라서 안내 파이프(330)의 내측와 외측은 제1연통구(330a)를 통하여 공기가 서로 소통될 수 있다.

안내 파이프(330)의 상부에는 제1결합 플랜지(331)가 마련되어 있다.

아울러 안내 파이프(330)의 하부 내측에는 마개 안내판(332)가 마련된다.

마개 안내판(332)은 그 중앙에 마개 가이드구멍(332a)가 형성되어 있으며, 아울러 마개 가이드구멍(332a)의 주변에 복수의 제2연통구(332b)가 형성되어 있다.

따라서 마개 안내판(332)의 상부와 하부의 공기는, 마개 가이드구멍(332a)이 막힌 경우에도, 제2연통구(332b)를 통하여 공기가 서로 소통될 수 있다.

상기와 같은 마개 가이드구멍(332a)에 수위조절용 부력재 마개(320)가 마련된다.

수위조절용 부력재 마개(320)는 부력에 의하여 상승 또는 하강할 수 있는 재질이면 충분하며, 그 형태는 상부의 마개 본체부(321)와 하부의 마개 안내부(322)로 이루어진다.

마개 안내부(322)는 마개 안내판(332)의 마개 가이드구멍(332a)을 따라 상하로 이동하도록 안내되며, 마개 본체부(321)는 마개 가이드구멍(332a)보다 큰 직경을 가진다.

따라서 수위가 낮아지면 도 13과 같이 수위조절용 부력재 마개(320)는 마개 본체부(321)의 하면이 마개 안내판(332)의 상면과 접촉하는 상태가 되며, 수위가 높아지면 도 15와 같이 수위조절용 부력재 마개(320)는 마개 본체부(321)의 상면이 후술하는 수위조절관(249)의 하단을 밀폐하게 된다.

수위조절관(249)은 안내 파이프(330)의 중앙을 따라 배치되며, 수위조절관(249)의 주면에는 제1결합플랜지(331)와 볼트 결합되는 제2결합플랜지(249a)가 마련되어 있다.

수위조절관(249)은 상하방향으로 마련되어 하단이 가압튜브(241)의 내부, 구체적으로는 수위조절용 부력재 마개(320)의 상부에 위치되며, 상단이 가압튜브(241)의 외부에 위치된다.

아울러 수위조절관(249)은 수위가 상승하면 도 15와 같이 수위조절용 부력재 마개(320)에 의하여 외부와의 연통이 차단되며, 수위가 하강하면 도 13과 같이 외부와 연통되는 상태가 된다.

아울러 가압튜브(241)의 저면에는 기계작동 정지시 내부에 남아있는 순환수를 배출할 수 있도록 드레인관(241a)이 마련되어 있다.

이와 같은 용존공기 순환수 생성기(240)는 주 부상조(120)에서 처리된 처리수 중 일부, 즉 순환수가 가압튜브용 순환수 유입관(244)의 와류 형성용 노즐(245)의 타원형 노즐공(245a)를 통하여 가압튜브(241) 내부로 유입되면, 그 노즐공(245a)에 의한 유입 방향에 의하여 가압튜브(241) 내부에서 와류되면서 이동하게 된다. 이때 타원형 노즐공(245a)은 가압튜브(241)의 길이방향이 긴 타원형이며 아울러 가압튜브(241) 내부의 중심을 벗어나는 방향으로 분사되므로 마찰손실이 작을 뿐만 아니라 빠른 회전속도를 얻을 수 있어 짧은 시간에 빠른 공기용해가 가능하다.

압력게이지(248)에서는 가압튜브(241) 내부의 순환수 압력을 체크하여 적당한 양의 압축공기를 다공판(247a)이 마련된 미세기포 공급기(247)에 공급할 수 있도록 하며, 미세기포 공급기(247)에서는 작은 구멍이 무수히 형성된 다공판(247a)을 통하여 와류 이동하는 순환수에 미세한 기포를 공급하게 된다. 순환수는 공급되는 기포를 포함한 상태에서 와류 이동을 계속함으로써 기포를 용해시킨 후 순환수 유출관(246)을 통하여 마찰밸브(260), 순환수 유입관(112), 순환수 분배관(113), 보조 부상조(110)로 공급된다.

아울러 수위조절용 부력재 마개(320)는 가압튜브(241) 내부의 수위 조절과 가스 배출을 수행하기 위한 목적으로 마련된다. 즉, 가압튜브(241) 내부에 유입되는 압축공기의 압력을 순환수의 압력보다 약 1kgf 정도 높게 설정하여 압축공기를 공급하면, 수위가 낮아지면 수위조절용 부력재 마개(320)가 하강하여 수위조절관(249)이 외부와 연통되는 상태가 되어 압축 공기의 일부가 수위조절관(249)을 통하여 외부로 배출되며, 가압튜브(241) 내부의 압축 공기는 그 압력이 순간적으로 낮아진다.

이와 같이 공기의 압력이 순간적으로 낮아져 순환수의 압력이 상대적으로 높아지게 되면 수위가 상승하면서 수위조절용 부력재 마개(320)가 상승하게 되어 수위조절관(249)이 외부와의 연통이 차단되는 상태가 되며, 이에 따라 공기 압력이 다시 높아지게 된다.

이와 같이 공기 압력으로 인한 공기 배출과, 공기 배출로 인한 수위 상승, 수위 상승으로 인한 공기 압력 상승이 반복됨으로써 가압튜브(241) 내부의 수위가 자동으로 조절된다.

한편, 가압튜브(241) 내부를 따라 회전하면서 순환수 유입관(244)측으로부터 순환수 유출관(246)측으로 이동하게 되는 순환수는 점차적으로 그 회전력이 약해지게 된다. 즉 압축공기와 순환수가 충분히 혼합되기 위하여는 미세기포 공급기(247)의 전체 길이에 대하여 순환수의 회전이 지속적으로 유지되어야 하나, 순환수의 회전력이 약해지면 가압튜브(241) 후단측의 순환수는 압축공기와 혼합되지 못하는 상태가 되며, 결과적으로 미세기포 공급기(247)에서 공급되는 압축공기는 충분히 혼합되지 못한 결과로 인하여 미세 기포가 아닌 조대 기포가 생성될 가능성이 높아지게 된다. 이러한 조대 기포는 플록 제거에 악영향을 미치게 된다.

따라서 본 실시예에서는 다공관(310)을 마련하여 순환수의 회전이 미세기포 공급기(247)내에서 지속적으로 이루어질 수 있도록 하였다.

즉 가압튜브(241) 내부에 가압튜브(241)의 길이 방향을 따라, 즉 가압튜브(241)의 중앙을 따라 다공관(310)이 마련되며, 다공관(310)의 일측 단부는 일측 커버(243)에 고정되어 있다.

다공관(310)은 관 형태로서 양단이 개방되어 있으며, 아울러 그 주면에는 다수의 혼합용 구멍(311)이 형성되어 있다.

아울러 다공관(310)의 일측 단부는 일측 커버(243)에 고정되면서 밀폐되며, 다공관(310)의 타측 단부는 개방되어 있는 상태이다.

또한 다공관(310)의 타측 단부는 미세기포 공급기(247) 사이에 위치된다.

이러한 구조에 의하여 가압튜브(241) 내부로 유입된 순환수의 유동은 대부분이 다공관(310)과 가압튜브(241)(구체적으로는 미세기포 공급기(247)) 사이에서 발생하게 되며, 다공관(310)은 순환수의 유동을 위한 유로를 좁히는 한편 순환수의 회전 유동을 위한 가이드 역할을 하게 된다.

즉 다공관(310)에 의하여 다공관(310)의 외주면과 미세기포 공급기(247) 사이의 제1유동 영역과, 다공관(310)의 내부로서 정의되는 제2유동 영역으로 구분되며, 가압튜브(241) 내부로 유입된 순환수의 유동은 대부분 제1유동 영역에서 발생한다.

결과적으로 다공관(310)에 의하여 순환수는 제1유동영역을 따라 유동이 발생하며, 아울러 그 유로 단면적이 좁아지며(즉 가압튜브(241) 내부가 아닌 제1유동 영역으로의 유로 단면적의 감소) 또한 회전 유동이 안내되어, 순환수의 회전속도는 매우 긴 길이에 걸쳐 유지될 수 있다.

이와 같이 미세기포 공급기(247) 내부에서 순환수의 회전이 지속적으로 이루어지게 되면 순환수와 압축공기의 충분한 혼합이 가능하게 된다.

아울러 다공관(310)에 형성된 혼합용 구멍(311)은 회전되는 순환수의 기포를 더욱 잘게 쪼개는 역할을 한다.

아울러 다공관(310)과 미세기포 공급기(247) 사이에서 충분히 공기가 용해된 순환수는 혼합용 구멍(311)을 통하여 다공관(310) 내부(제2유동 영역)로 흘러들어가도록 하며, 아울러 다공관(310) 내부의 공기용해도가 낮은 순환수는 혼합용 구멍(311)을 통하여 다공관(310) 외부로 흘러나가게 되어 전체적으로 균질한 상태의 용존공기 순환수를 생성할 수 있게 된다.

이와 같이 용존공기 순환수 생성기(240)에서 기포가 용해된 용존공기 순환수를 생성하면 용존공기 순환수는 마찰밸브(260)를 통과하는 과정에서 일차로 기포를 발생시키게 되고, 이 상태에서 순환수 유입관(112)을 거쳐 순환수 분배관(113)으로 유입된다.

순환수 분배관(113)으로 유입된 용존공기 순환수는 분사노즐(114)을 통하여 분사되며 보조 부상조(110) 내에서 다량의 미세 기포를 생성하여 보조 부상조(110)에 유입된 원수에 응집되어 있는 플록을 보다 효율적으로 부상시킬 수 있다.

분사노즐(114)의 구조를 도 3 내지 도 8을 참조하여 보다 자세히 설명한다.

분사노즐(114)에는 그 내부에 유체의 이동방향을 따라 진동 고무판(114a), 마찰판(114b), 회전판(114c)이 순차적으로 마련되어 있다.

진동 고무판(114a)은 그 중앙에 "+"자 형태의 절결홈(114a-1)이 형성되어 있다. 도면에서는 절결홈(114a-1)이 비교적 큰 폭을 가지는 것으로 도시하였지만, 실제로는 진동 고무판(114a)에 "+"자 형태의 칼날로 칼자국을 남길 정도로 매우 작은 폭을 가지는 것으로도 충분하다.

마찰판(114b)은 그 중앙에 분사노즐(114)의 내경보다 작은 직경의 중공(114b-1)이 형성되어 있다.

회전판(114c)은 그 중앙부로부터 복수의 회전날개(114c-1)가 방사상으로 돌출형성되며, 상기 각각의 회전날개(114c-1)에는 서로 동일한 형태로 경사면(114c-2)이 형성되어 있다. 아울러 회전판(114c)은 분사노즐(114)에 회전가능하게 지지된다.

즉 회전판(114c)은 각각의 회전날개(114c-1)가 분사노즐(114)에 고정되지 않을 정도로 헐겁게 지지됨으로써 회전이 될 수 있는 상태이다.

따라서 마찰밸브(260)를 지나면서 기포가 일차로 발생된 용존공기 순환수는 진동 고무판(114a)의 절결홈(114a)과 마찰판(114b)의 중공(114b-1)을 통과하면서 발생되는 중공(114b-1) 부위의 유속 상승과 압력 저하와, 이로 인한 절결홈(114a) 부위의 떨림으로 다량의 미세한 기포를 생성할 수 있다.

이렇게 생성된 다량의 미세한 기포가 포함된 용존공기 순환수는 회전판(114c)의 회전날개(114c-1) 사이를 통과하면서 회전날개(114c)의 경사면(114c-2)에 회전력을 인가하게 되고, 이에 따라 회전날개(114c)가 제자리에서 회전되게 되어 용존공기 순환수에 와류를 형성시키게 된다.

따라서 분사노즐(114)로부터 분사되는 용존공기 순환수는 매우 높은 분포 밀도를 가진 미세 기포들을 다량 함유하고 있으며, 용존공기 순환수는 와류를 형성하고 있으므로 분사노즐(114)로부터 분사되면서 보다 넓은 면적으로 확산될 수 있다.

결과적으로 보조 부상조(110)로 유입된 원수는 보다 넓은 면적에 걸쳐 또한 보다 높은 분포 밀도를 가진 미세 기포들과 만나게 되어, 원수에 응집되어 있는 플록이 효율적으로 부상될 수 있다.

이하 본 발명에 의한 제2실시예을 설명한다.

도 16은 본 발명에 의한 제2실시예로서, 본 발명이 적용된 사각형 가압부상조의 종단면 개념도이며, 도 17은 도 16에서 순환수 분배관의 배치 형태를 보이기 위한 H-H 기준 평면 개념도이며, 도 18은 도 17에서 I-I기준으로 바라본 순환수 분배관의 형태를 도시한 도면이다.

본 실시예는 사각형 형태의 가압부상조이므로, 종래의 사각형 형태의 가압부상조와 마찬가지로 사각형 형태의 보조 부상조(110) 후단에 주 부상조(120)가 연속하여 설치된다. 따라서 원수의 흐름은 보조 부상조(110)에서 주 부상조(120)로의 직선 방향의 유동으로 정의될 수 있다. 이러한 점에서 원형 가압부상조는 중앙의 보조 부상조(110)에서 방사상으로 주 부상조(120)가 연속되어 있으며, 원수의 흐름은 방사상 방향의 유동이라 정의될 수 있다.

아울러 스컴 제거장치(121)는 일정 구간을 왕복하면서 부유물을 제거하게 되며, 스컴 제거장치(121)의 후단부에 스컴 수집조(140)가 마련된다.

이와 같은 사각형 형태의 가압부상조의 구조는 매우 일반적이므로 상세한 설명은 생략한다. 다만 제1실시예와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대하여는 동일한 부호를 부여하였으므로, 본 실시예의 구조 및 기능은 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

물론 본 실시예에서도 용존공기 순환수 생성기(240)의 구조는 제1실시예와 동일하다.

다만 본 실시예에서는 보조 부상조(110)가 직사각형 형태의 구조이므로, 순환수 분배관(113)은 수평상의 직선 형태로 배치되며, 아울러 분사노즐(114)은 상부를 향하여 용존공기 순환수를 분사한다.

이와 같은 본 발명은 정수 시스템은 물론이며, 폐수 내지 오수 처리 시스템 등에도 이용될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 가압 부상조
110 : 보조 부상조 111 : 원수유입관
112 : 순환수 유입관 113 : 순환수 분배관
114 : 분사노즐 114a : 진동 고무판
114b : 마찰판 114c : 회전판
115 : 스컴 유출 배관
120 : 주 부상조 121 : 스컴 제거장치
122 : 처리수 배출관 123 : 보조 플록 배출관
140 : 스컴 수집조
210 : 분기관 220 : 가압펌프
230 : 공기 압축기 240 : 용존공기 순환수 생성기
241 : 가압튜브 242 : 커버
243 : 커버 244 : 가압튜브용 순환수 유입관
245 : 와류 형성용 노즐 245a : 노즐공
246 : 순환수 유출관 247 : 미세기포 공급기
248 : 압력게이지 249 : 수위조절관
250 : 순환수 배출관 260 : 마찰밸브
310 : 다공관 311 : 혼합용 구멍
320 : 수위조절용 부력재 마개 330 : 안내 파이프
332 : 마개 안내판

Claims (6)

1. 가압펌프로부터 공급되는 순환수에 공기 압축기로부터 공급되는 압축공기를 혼합시켜 상기 순환수에 공기를 용해시킨 용존공기 순환수를 생성하기 위한 가압부상조용 용존공기 순환수 생성기에 있어서 :
   양측에 커버가 마련되어 밀폐된 가압튜브와,
   상기 공기 압축기로부터 압축공기를 공급받아 상기 가압튜브의 내부에 미세기포를 공급하도록 상기 가압튜브의 길이방향 중앙부에 마련되는 미세기포 공급기와,
   상기 가압튜브의 일측에 마련되어 순환수가 상기 가압튜브 내부로 유입되는 가압튜브용 순환수 유입관과,
   상기 가압튜브의 타측에 마련되어 용존공기 순환수가 상기 가압튜브 외부로 유출되는 순환수 유출관과,
   상기 가압튜브용 순환수 유입관의 상기 가압튜브 내부 끝단에 마련되되 와류 형성을 위하여 노즐공이 측면을 향하여 형성되는 와류 형성용 노즐과,
   상기 가압튜브의 일측에 상하방향으로 마련되어 하단이 상기 가압튜브의 내부에 위치되며 상단이 상기 가압튜브의 외부에 위치되는 수위조절관과,
   부력에 의하여 상승 또는 하강함으로써 상기 수위조절관의 하단을 밀폐 또는 개방하기 위하여 상기 수위조절관의 하단 하부에 위치되는 수위조절용 부력재 마개와,
   상기 가압튜브에 마련되어 상기 수위조절용 부력재 마개가 상하 방향으로 이동하는 것을 안내하는 마개 안내부재
   를 포함하여 이루어지며 ;
   상기 마개 안내부재는, 상기 가압튜브를 상하방향으로 관통하면서 상기 가압튜브의 내측에 위치한 주면에 제1연통구가 형성된 안내 파이프와, 상기 안내 파이프의 상부에 마련되는 제1결합 플랜지와, 상기 안내 파이프의 하부 내측에 마련되되 중앙에 마개 가이드구멍이 형성되며 상기 마개 가이드구멍의 주변에 다수의 제2연통구가 형성된 마개 안내판을 포함하여 이루어지며 ;
   상기 수위조절용 부력재 마개는, 상기 마개 가이드구멍을 따라 상하로 이동하는 마개 안내부와, 상기 마개 안내부의 상부에 형성되되 상기 마개 가이드구멍보다 큰 직경을 가지는 마개 본체부를 포함하여 이루어지며 ;
   상기 수위조절관은 상기 제1결합플랜지와 볼트 결합되는 제2결합플랜지를 더 포함하여 이루어지는 것 ;
   을 특징으로 하는 용존공기 순환수 생성기.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서 :
   상기 용존공기 순환수 생성기는, 관 형태로서 상기 가압튜브의 중앙을 따라 배치되며 주면에 다수의 혼합용 구멍이 형성되며 일측 단부는 상기 가압튜브 순환수 유입관측에 마련된 상기 커버에 고정되면서 밀폐되며 타측 단부는 상기 미세기포 공급기 사이에 위치되어 개방되는 다공관을 포함하여 이루어지며 ;
   상기 용존공기 순환수 생성기는 상기 다공관에 의하여 상기 다공관의 외주면과 상기 미세기포 공급기 사이의 제1유동 영역과 상기 다공관의 내부로서 정의되는 제2유동 영역으로 구분되는 것 ;
   을 특징으로 하는 용존공기 순환수 생성기.
   
4. 원수유입관을 통하여 플록이 형성된 원수가 유입되며 순환수 유입관을 통하여 용존공기 순환수가 유입되어 상기 원수의 플록이 부상되도록 유도하는 보조 부상조 및 상기 보조 부상조에서 부상 유도된 상기 플록을 제거하기 위한 스컴 제거장치가 상부에 마련되며 처리수 배출관을 통하여 상기 원수에서 플록이 제거된 처리수를 배출하는 주 부상조를 포함하여 이루어지는 가압부상조 ;
   상기 처리수 배출관으로 배출되는 처리수 중 일부를 순환수로서 순환시키기 위하여 마련되는 가압 펌프 ;
   압축공기를 공급하는 공기 압축기 ;
   상기 가압펌프로부터 공급되는 순환수에 상기 공기 압축기로부터 공급되는 압축공기를 혼합시켜 상기 순환수에 공기를 용해시킨 용존공기 순환수를 생성하기 위하여, 양측에 커버가 마련되어 밀폐된 가압튜브와, 상기 공기 압축기로부터 압축공기를 공급받아 상기 가압튜브의 내부에 미세기포를 공급하도록 상기 가압튜브의 길이방향 중앙부에 마련되는 미세기포 공급기와, 상기 가압튜브의 일측에 마련되어 순환수가 상기 가압튜브 내부로 유입되는 가압튜브용 순환수 유입관과, 상기 가압튜브의 타측에 마련되어 용존공기 순환수가 상기 가압튜브 외부로 유출되는 순환수 유출관과, 상기 가압튜브용 순환수 유입관의 상기 가압튜브 내부 끝단에 마련되되 와류 형성을 위하여 노즐공이 측면을 향하여 형성되는 와류 형성용 노즐과, 상기 가압튜브의 일측에 상하방향으로 마련되어 하단이 상기 가압튜브의 내부에 위치되며 상단이 상기 가압튜브의 외부에 위치되는 수위조절관과, 부력에 의하여 상승 또는 하강함으로써 상기 수위조절관의 하단을 밀폐 또는 개방하기 위하여 상기 수위조절관의 하단 하부에 위치되는 수위조절용 부력재 마개와, 상기 가압튜브에 마련되어 상기 수위조절용 부력재 마개가 상하 방향으로 이동하는 것을 안내하는 마개 안내부재를 포함하여 이루어지는 용존공기 순환수 생성기 ;
   상기 용존공기 순환수 생성기로부터 공급되는 용존공기 순환수를 상기 순환수 유입관으로 이송하는 순환수 배출관 ;
   상기 순환수 유입관으로 유입된 용존공기 순환수를 상기 보조 부상조에 분배하기 위하여 상기 보조 부상조 내부에 수평상으로 길게 마련되는 순환수 분배관 ;
   상기 순환수 분배관의 길이 방향을 따라 간격을 두고 마련되어 상기 순환수 분배관의 용존공기 순환수가 상기 보조 부상조로 분사되게 마련되는 복수의 분사노즐 ;
   을 포함하여 이루어지며 :
   상기 마개 안내부재는, 상기 가압튜브를 상하방향으로 관통하면서 상기 가압튜브의 내측에 위치한 주면에 제1연통구가 형성된 안내 파이프와, 상기 안내 파이프의 상부에 마련되는 제1결합 플랜지와, 상기 안내 파이프의 하부 내측에 마련되되 중앙에 마개 가이드구멍이 형성되며 상기 마개 가이드구멍의 주변에 다수의 제2연통구가 형성된 마개 안내판을 포함하여 이루어지며 ;
   상기 수위조절용 부력재 마개는, 상기 마개 가이드구멍을 따라 상하로 이동하는 마개 안내부와, 상기 마개 안내부의 상부에 형성되되 상기 마개 가이드구멍보다 큰 직경을 가지는 마개 본체부를 포함하여 이루어지며 ;
   상기 수위조절관은 상기 제1결합플랜지와 볼트 결합되는 제2결합플랜지를 더 포함하여 이루어지는 것 ;
   을 특징으로 하는 가압부상조.
   
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서 :
   상기 용존공기 순환수 생성기는, 관 형태로서 상기 가압튜브의 중앙을 따라 배치되며 주면에 다수의 혼합용 구멍이 형성되며 일측 단부는 상기 가압튜브 순환수 유입관측에 마련된 상기 커버에 고정되면서 밀폐되며 타측 단부는 상기 미세기포 공급기 사이에 위치되어 개방되는 다공관을 포함하여 이루어지며 ;
   상기 용존공기 순환수 생성기는 상기 다공관에 의하여 상기 다공관의 외주면과 상기 미세기포 공급기 사이의 제1유동 영역과 상기 다공관의 내부로서 정의되는 제2유동 영역으로 구분되는 것 ;
   을 특징으로 하는 가압부상조.
   
   

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