KR102333210B1 - 유수분리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유수분리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고형물이 포함된 오일-물 혼합물을 각각의 고형물, 오일 및 물로 상분리시키기 위하여 사용되는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유수분리장치는 원통형의 수조, 상기 수조의 하단부 일측에 구비되는 물배출구로 구성되는 폭기반응부; 상기 폭기반응부의 상부 일측을 관통하는 폭기하우징, 상기 폭기하우징에 삽입되는 폭기수단, 상기 폭기하우징의 하단부와 일정한 이격거리를 두고 상기 수조의 내부에 구비되는 폭기활성기로 구성되는 폭기발생부;로 이루어지되, 상기 폭기반응부의 상부에는 고형물스크린이 형성되고 상기 고형물스크린을 수용하면서 유수유입구와 오일배출구가 연결되는 오일분리조로 구성되는 유수분리부;가 더 구비되어, 상기 유수혼합물에 포함된 고형물이 상기 고형물스크린에 여과되어 적체되고, 상기 폭기수단에서 발생된 미세기포에 의해 부상분리된 오일거품이 상기 고형물스크린을 통과하면서, 적체된 고형물과 함께 상기 오일배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유수분리장치는 원통형의 수조, 상기 수조의 하단부 일측에 구비되는 물배출구로 구성되는 폭기반응부; 상기 폭기반응부의 상부 일측을 관통하는 폭기하우징, 상기 폭기하우징에 삽입되는 폭기수단, 상기 폭기하우징의 하단부와 일정한 이격거리를 두고 상기 수조의 내부에 구비되는 폭기활성기로 구성되는 폭기발생부;로 이루어지되, 상기 폭기반응부의 상부에는 고형물스크린이 형성되고 상기 고형물스크린을 수용하면서 유수유입구와 오일배출구가 연결되는 오일분리조로 구성되는 유수분리부;가 더 구비되어, 상기 유수혼합물에 포함된 고형물이 상기 고형물스크린에 여과되어 적체되고, 상기 폭기수단에서 발생된 미세기포에 의해 부상분리된 오일거품이 상기 고형물스크린을 통과하면서, 적체된 고형물과 함께 상기 오일배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 유수분리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고형물이 포함된 오일-물 혼합물을 각각의 고형물, 오일 및 물로 상분리시키기 위하여 사용되는 장치에 관한 것이다.
유수혼합물을 물과 오일로 분리하기 위해서 화학제를 이용한 화학적 처리와 필터를 이용한 기계적 처리가 있다. 화학적 처리의 경우는 화학제에 의한 2차 오염 가능성과 이를 재처리하기 위한 과정이 요구되고, 기계적 처리의 경우는 필터의 교환에 따른 유지보수 비용이 발생하여 장기적인 관점에서는 운영상의 비용이 증대되는 문제점을 내재하고 있다. 전술한 문제로 인하여 일반적으로 가장 많이 사용되는 유수분리기는 물과 오일의 비중 차이를 이용하여 물은 침강분리하고 오일은 부상분리하되, 침강 및 부상분리 과정이 촉진되도록 교반 또는 폭기 등의 유수혼합물에 외력을 가하는 수단을 더 구비하여 사용하고 있다.
이와 유사한 선행기술에는 대한민국 공개실용신안공보 제20-2010-0006937호(2010.07.08.) ‘고속 회전이 가능한 원심 임펠러를 이용한 혼합액체의 분리장치’가 있다. 상기 선행기술에서는 하우징과; 상기 하우징의 상부 일측면에 형성되어 혼합액체가 유입되는 유입관과; 상기 하우징의 하부 일측면에 형성되어 혼합액체 중 비중이 큰 액체가 유출되는 유출관과; 상기 하우징의 상부에 설치되어 모터에 의하여 회전하는 회전축과; 상기 회전축의 특정 위치에 부착되어 회전축과 함께 회전하는 3개의 임펠러로 구성되어 고속 회전이 가능한 원심 임펠러를 이용한 혼합액체의 분리 기술을 개시한 바 있다.
다른 선행기술에는 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0107247호(2001.12.07.) ‘유수 분리 장치 및 방법’이 있다. 상기 선행기술에서는 수면 바로 아래에 위치하도록 부력체에 의하여 지지되며, 상부는 개방되고, 하부에는 개구가 형성된 플레이트를 구비한 외부 하우징과; 외부 하우징 하부의 플레이트에 장착되어 플레이트에 형성된 개구를 통하여 외부 하우징 내부의 물을 강제 배출시키는 물 배출 장치와; 외부 하우징 내부에 고정되며, 하단부의 외주면과 외부 하우징의 상부 내주면 사이에는 일정한 간격의 공간을 형성하고, 그 내부 공간은 상부 공간과 하부 공간으로 구분되는 내부 하우징과; 내부 하우징의 내부 공간을 구분하는 부재 상에 장착되어 내부 하우징의 하부 공간에 모여지는 기름을 외부로 인양하기 위한 기름 인양 수단을 포함하는 기술을 개시하고 있다.
또 다른 선행기술에는 대한민국 등록특허공보 제10-0760771호(2007.09.14.) ‘산소 발생 능력이 우수한 초미세 기포 발생 장치를 적용한유수분리기’가 있다. 상기 선행기술에서는 에어컴프레서와, 상기 에어컴프레서에서 압축된 공기가 유입됨과 동시에 물과 오일이 혼합된 폐수를 가압하여 펌핑하는 가압펌프를 통하여 혼합하는 믹서와, 공기 및 물과 오일로 이루어진 폐수가 상기 믹서 내에서 물, 공기 및 오일이 균등하게 혼합된 상태의 가압수가 유입되어 다공판에 분사되도록 하고, 물에 용존된 오일의 결합력을 약화시켜 물, 공기 및 오일의 3상으로 분리하는 가압탱크와, 상기 가압탱크 내에서 3상으로 분리된 가압수를 가압수 배출기를 통하여 압력이 해제되며 방출되는 유수분리기 본체로 이루어지는 기술을 개시하고 있다.
그러나 전술한 선행기술에서는 오일-물 혼합물 내에 포함된 고형물을 걸러낼 수 있는 수단의 부재로 임펠러의 고장이 유발될 수 있고, 이에 따른 유수 분리 효율이 저하될 수 있는 문제가 내재되어 있다. 또한, 미세기포를 발생시키기 위한 에어컴프레서와 오일-물 혼합물의 가압 및 펌핑을 위한 가압펌프와 믹서 등의 부가적인 장치가 더 필요하므로 유수분리장치의 구성이 복잡해지는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 발명의 배경으로부터 요구되는 기술적 필요성을 충족하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 유수분리장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고형물이 포함된 오일-물 혼합물에서 우선적으로 고형물을 분리시키고, 물에서 부상분리된 오일을 폭기수단으로부터 발생된 미세기포와 혼합하여 배출시키며, 물은 침강분리하여 배출시킴으로써, 유수분리장치 내 임펠러의 고장을 방지하고 유수분리 효율을 증대시킬 수 있는 유수분리장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유수분리장치는 원통형의 수조, 상기 수조의 하단부 일측에 구비되는 물배출구로 구성되는 폭기반응부; 상기 폭기반응부의 상부 일측을 관통하는 폭기하우징, 상기 폭기하우징에 삽입되는 폭기수단, 상기 폭기하우징의 하단부와 일정한 이격거리를 두고 상기 수조의 내부에 구비되는 폭기활성기로 구성되는 폭기발생부;로 이루어지되, 상기 폭기반응부의 상부에는 고형물스크린이 형성되고 상기 고형물스크린을 수용하면서 유수유입구와 오일배출구가 연결되는 오일분리조로 구성되는 유수분리부;가 더 구비되어, 상기 유수혼합물에 포함된 고형물이 상기 고형물스크린에 여과되어 적체되고, 상기 폭기수단에서 발생된 미세기포에 의해 부상분리된 오일거품이 상기 고형물스크린을 통과하면서, 적체된 고형물과 함께 상기 오일배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 공기유입공과 공기토출공이 형성되고 내경이 점진적으로 감소되는 공기순환관의 구성을 통하여 전동모터에 연결된 임펠러 회전력의 상호작용에 의해서 고형물이 포함된 오일-물 혼합물 내에 미세기포를 발생시키고 오일 조성을 부상분리시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 에어컴프레서, 가압펌프 및 믹서와 같은 가압 및 혼합 장치가 구비되지 않아도 오일의 부상분리가 가능하므로 유수분리장치의 구성을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 상기 유수분리장치 구동 시 요구되는 전기에너지 소모량을 저감시킬 수 있어서 에너지효율 증대 효과가 있다. 또한, 고형물이 포함된 오일-물 혼합물이 유수분리장치의 상부로 주입되게 구성하고, 상기 유수분리장치 상단에는 고형물 필터링용 스크린을 구비함으로써 고형물이 임펠러 회전에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 기술적 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유수분리장치의 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 유수분리장치의 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 유수분리장치를 구성하는 폭기하우징, 폭기수단, 폭기활성기의 구성 관계를 나타내는 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 유수분리장치 내부에 구비되는 폭기활성기의 확대 사시도;
도 5는 본 발명에 따른 유수분리장치 내부에 폭기활성기가 구비된 상태의 평면도;
도 6은 본 발명에 따른 유수분리장치 상부에 고형물스크린이 구비된 상태의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유수분리장치의 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 유수분리장치를 구성하는 폭기하우징, 폭기수단, 폭기활성기의 구성 관계를 나타내는 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 유수분리장치 내부에 구비되는 폭기활성기의 확대 사시도;
도 5는 본 발명에 따른 유수분리장치 내부에 폭기활성기가 구비된 상태의 평면도;
도 6은 본 발명에 따른 유수분리장치 상부에 고형물스크린이 구비된 상태의 평면도이다.
이하에서는, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유수분리장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유수분리장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 유수분리장치를 구성하는 폭기하우징, 폭기수단, 폭기활성기의 구성 관계를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 유수분리장치 내부에 구비되는 폭기활성기의 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 유수분리장치 내부에 폭기활성부가 구비된 상태의 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 유수분리장치 상부에 고형물스크린이 구비된 상태의 평면도이다.
본 발명에 따른 유수분리장치는 고형물이 포함된 유수혼합물의 물과 오일 성분을 분리하기 위한 것으로,
원통형의 수조(110), 상기 수조(110)의 하단부 일측에 구비되는 물배출구(120)로 구성되는 폭기반응부(100);
상기 폭기반응부(100)의 상부 일측을 관통하는 폭기하우징(210), 상기 폭기하우징(210)에 삽입되는 폭기수단(220), 상기 폭기하우징(210)의 하단부와 일정한 이격거리(D2)를 두고 상기 수조(110)의 내부에 구비되는 폭기활성기(230)로 구성되는 폭기발생부(200);로 이루어지되,
상기 폭기반응부(100)의 상부에는 고형물스크린(310)이 형성되고 상기 고형물스크린(310)을 수용하면서 유수유입구(320)와 오일배출구(330)가 연결되는 오일분리조(340)로 구성되는 유수분리부(300);가 더 구비되어,
상기 유수혼합물에 포함된 고형물이 상기 고형물스크린(310)에 여과되어 적체되고, 상기 폭기수단(220)에서 발생된 미세기포에 의해 부상분리된 오일거품이 상기 고형물스크린(310)을 통과하면서, 적체된 고형물과 함께 상기 오일배출구(330)를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 보다 상세하게 상기 폭기반응부(100), 폭기발생부(200), 유수분리부(300)의 세부 구성과 결합 관계를 설명하면 다음과 같다.
상기 폭기반응부(100)는 원통 형상으로 유수혼합물이 수용될 수 있는 수조(110)가 구비되고, 유수혼합물 중 침강분리된 물을 배출하기 위한 물배출구(120)가 상기 수조(110)의 하단부 일측에 구비되며, 상기 수조(110)의 내부상태를 관측할 수 있도록 상기 수조 상단부 외주면 일측에 관측가시창(130)을 더 설치하는 것이 바람직하다. 이를 통해서 상기 수조(110) 내부로 유수혼합물의 유입이 제대로 이루어지고 있는지 확인할 수 있고 미세기포에 의해 오일이 부상분리되어 제대로 배출되는지 확인할 수 있다. 또한, 수위변화를 지시하는 레벨게이지(140)를 상기 수조(110)의 하단부 일측에 더 구비하여 상기 수조(110) 내부의 유체 수용 상태를 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수조(110)의 상부에는 후술할 폭기수단(220)을 수용할 수 있는 관형상의 폭기하우징(210)이 구비되는데, 상기 폭기하우징(210)은 상기 수조(110)의 상부 일측을 관통하는 형태로 설치되어 상기 폭기수단(220)의 설치 통로를 제공하는 역할을 한다. 그리고 상기 폭기수단(220)은 미세기포를 발생시켜 상기 수조(110) 내 수용된 유수혼합물에 미세기포를 혼합하여 오일의 부상분리를 유도하는 것이다. 상기 폭기수단(220)의 하단부에서 일정한 이격거리(D2)를 두고 폭기활성기(230)가 더 구비되는데, 상기 폭기활성기(230)는 오일의 부상분리를 유도하는 과정에서 부상분리를 더 촉진하기 위하여 사용되는 것이다.
그리고 상기 물배출구(120)에는 부상분리되지 못하고 잔존하는 오일의 농도를 측정할 수 있는 농도측정수단(도면 미도시)을 더 구비하여 물과 오일의 분리 효율을 확인하거나 배출수와 관련된 환경 규제에 합당한 오일 농도 기준치가 배출되는지 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
폭기발생부(200)의 구성요소 중, 미세기포를 발생시키는 상기 폭기수단(220)에 대한 구성 요소와 결합 관계를 상술하면 다음과 같다.
상기 폭기수단(220)는 폭기하우징(210)에 삽입되는 형태로 구비하되, 상기 유수유입구(320)과는 대응되는 방향에 구비하여 유수혼합물이 상기 수조(110) 내로 완전히 유입된 후 폭기 반응이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 상기 폭기수단(220)는 미세기포를 발생시키기 위한 것으로, 유수혼합물에 전단응력을 발생시키는 임펠러(221); 상기 임펠러(221)와 결합되는 회전축(222); 상기 회전축(222)과 결합되어 회전력을 전달하는 전동모터(223); 상기 회전축(222)을 수용하는 관 형상으로 구비되되, 상단 외주면에는 수면 위의 외부 공기가 유입되는 하나 이상의 공기유입공(224a);이 형성되고, 하단에는 공기토출공(224b)이 형성되며, 상부에서 하부 방향으로 내경이 감소하는 형상의 유체순환관(224);으로 구성되어, 상기 임펠러(221) 후방에 압력이 감소하면서 상기 공기유입공(224a)으로 공기가 유입되고, 상기 공기토출공(224b)으로 토출된 공기가 미세기포를 형성하여 상기 수조(110) 내에 수용된 유수혼합물과 혼합되면서 폭기가 이루어진다.
상기 임펠러(221)는 상기 전동모터(223)로부터 회전력을 전달받아 회전하여 유체 유동 방향을 인위적으로 일방향 유동이 발생하도록 제어하는 것으로, 본 발명에서는 외부의 공기를 미세기포 형태로 변환하고 유수혼합물이 수용되는 수조(110)의 내부 방향으로 이송시키기 위해 사용된다.
상기 수조(110)의 내부에서 유수혼합물을 구성하는 오일과 물의 비중 차이에 의해서 물은 침강분리되고 오일은 부상분리가 이루어질 수 있으나 비중 차이에 의해서만 각 유체 상을 분리하기에는 시간이 많이 소요되어 분리 효율이 저하된다. 따라서 유수혼합물 내에 미세기포를 발생시키면 오일의 부상분리가 빠르게 진행될 수 있으므로 유수혼합물 내 오일의 조성 및 물성을 고려하여 패들형(paddle type), 프로펠러형(propeller type), 터빈형(turbine type) 임펠러 중 어느 하나를 선택하여 효율적인 공기 유입이 이루어져 미세기포가 발생되도록 하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 패들형 임펠러보다 토출 유량은 적지만 큰 전단응력이 요구되는 상황에서는 터빈형 임펠러가 사용되되 임펠러에 구비되는 블레이드(blade)가 상하로 나뉜 형태의 듀얼(dual) 터빈형 임펠러, 블레이드가 45° 회전된 형상으로 구비되는 듀얼 핀치(dual pitched) 터빈형 임펠러, 블레이드가 반원통 형상으로 구비되는 컨케이브(concave) 터빈형 임펠러 중 어느 하나가 선택되는 것이 바람직하다.
상기 회전축(222)의 상단은 상기 전동모터(223)와 결합되고, 하단은 상기 임펠러(221)와 결합되는 것으로, 전동모터(223)의 회전력을 임펠러(221)로 전달하는 중간 매개체 역할을 한다. 상기 수조(110)의 높이에 따라 상기 회전축(222)의 길이를 연장 또는 축소할 수 있으며 이에 따라 유체순환관(224)의 길이도 연장 또는 축소 대응되게 구비함으로써 수조(110) 높이에 최적화된 폭기수단(220)을 구현할 수 있다.
상기 유체순환관(224)은 상기 회전축(222)을 수용하는 관 형상으로 구비되는 것으로, 상기 회전축(222)의 외경보다는 상기 유체순환관(224)의 내경이 크게 형성되어 상기 회전축(222)의 외주부에 구비되면서 상기 회전축(222)의 외경과 상기 유체순환관(224) 내경의 차이만큼 환체 공간이 형성되어 외부 공기가 유입되고 이송될 수 있는 유로가 확보되는 것을 특징으로 한다. 그리고 유체순환관(224)의 상측부(C2)는 전동모터(223)의 전동모터 플랜지 결합부(C1)와 고정되고 하측부는 상기 임펠러(221)에 인접한 후면의 회전축(222)에 감합되게 구비된다.
또한, 상기 유체순환관(224)의 상단 외주면에는 외부 공기가 유입되는 하나 이상의 공기유입공(224a)이 형성되고 하단면에는 회전축(222) 외주면을 따라서 하나 이상의 공기토출공(224b)이 형성된다. 이러한 구성은 상기 전동모터(223)의 회전력이 상기 회전축(222)을 통해 상기 임펠러(221)로 전달되면, 상기 임펠러(221) 후방에는 압력 강하가 발생하게 되어 상기 공기유입공(224a)에서 외부 공기가 유입되고 상기 회전축(222) 외경과 상기 유체순환관(224) 내경의 차이만큼 형성된 환체 공간을 통해 공기가 이동하여 상기 공기토출공(224b)으로 공기가 토출되게 하는 특징이 있다. 여기서, 상기 폭기하우징(210) 외주면에는 공기유입공(224a)과 대응하는 위치에 폭기관통공(210a)이 형성되어 상기 공기유입공(224a)으로 공기 유입이 원활하게 이루어지도록 한다.
폭기발생부(200)의 구성요소 중, 상기 폭기활성기(230)는 상기 폭기하우징(210)의 하단부와 일정한 이격거리(D2)를 두고 상기 수조(110)의 내부에 구비되는 것으로, 도 3과 도 4를 참조하여 세부 구성과 결합 관계를 상술하면 다음과 같다.
상기 폭기활성기(230)의 상부구조(B1)는 상기 폭기수단(220)이 구비되는 경사각과 동일한 각도로 경사지게 구비하되 상기 임펠러(221)가 삽입된 형태로 구비되고, 상기 폭기활성기(220)의 하부구조(B2)는 다상유체와 미세기포의 혼합을 활성화시키는 장방형의 혼합활성공(220a)이 다수 개가 형성된다. 보다 상세하게는 상기 수조(110)의 상부 일측으로 관통되어 설치되는 폭기하우징(210)에 삽입되는 임펠러(221) 하단 부분을 폭기활성기(220)의 상부구조(B1)의 내주부 일측에 수용될 수 있도록 상기 폭기하우징(210)의 최하단과 폭기활성기(220)의 최상단 사이에 일정한 이격거리(D2)를 두고 구비함으로써 상기 이격거리(D2)에 의해 형성된 공간으로 유수혼합물이 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 임펠러(221) 회전에 의한 압력 변화에 따라 상기 유체순환관(224)으로 외부의 공기가 유입되어 공기토출공(224b)으로 토출되면서 상기 이격거리(D2)에 형성된 공간으로도 다상유체가 유입되게 하여 미세기포가 유수혼합물 내로 분산되는 시간을 단축할 수 있는 특징이 있다. 또한, 상기 폭기활성기(230)의 하부에 구비된 상기 혼합활성공(230a)을 통해 미세기포가 유수혼합물 내로 더 잘 분산되게 되므로 오일의 부상분리가 잘 이루어지게 되어 오일 분리 효율이 증대되는 특징이 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 폭기활성기(230)의 구성과 결합 관계를 상술하면 다음과 같다.
상기 폭기활성기(230)를 수조(110) 내부에 고정시키기 위해서는 상기 폭기활성기(230)의 상부 일측에 고정가이드(231)를 구비하여 상기 수조(110)의 내주면에 접합시키는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, 상기 폭기활성기(230)의 상부는 경사지게 구비되므로 구조적 안정성을 확보하기 위하여 상기 폭기활성기(230)의 경사 굴곡진 부위(S)에 상기 고정가이드(231)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폭기활성기(230)를 더욱 안정적으로 고정시키기 위하여 상기 폭기활성기(230)의 하단에 보조판(233)을 더 구비하고 상기 보조판(233)에 보조고정가이드(232)를 결합하여 상기 보조고정가이드(232)를 상기 수조(110) 내주면에 접합시키는 것이 바람직하다. 그리고 구조적 안정성을 더 확보하기 위해서는 상기 고정가이드(231)와 상기 보조고정가이드(232)는 평면상에서 직교하는 형태로 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
즉, 전술한 구성은 상기 폭기활성기(230)의 상부구조(B1)에 형성된 경사 굴곡진 부위(S)에 고정가이드(231)를 구비하여 상기 수조(110)의 내주면 일측과 고정시키고, 상기 폭기활성기(230)의 하부구조(B2) 하단부에는 보조판(233)이 더 형성되어, 상기 보조판(233) 일측과 상기 수조(110)의 내주면 일측을 보조고정가이드(232)로 더 고정시키는 구성인 것이다.
고형물스크린(310), 유수유입구(320), 오일배출구(330)로 구성되는 유수분리부(300)의 상세한 설명과 각 구성요소의 결합 관계를 상술하면 다음과 같다.
상기 폭기반응부(100)의 상부에는 고형물스크린(310)이 형성되고 상기 고형물스크린(310)을 수용하면서 유수유입구(320)와 오일배출구(330)가 연결되는 오일분리조(340)가 구비된다. 여기서, 상기 오일분리조(340)의 내부에는 상기 오일거품이 수용될 수 있는 수용실(B)이 형성되고, 상기 오일분리조(340)의 형상은 원뿔대 또는 사각뿔대 중 어느 하나의 형상으로 구비되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 고형물스크린(310)은 격자망 또는 다공성 필터 중 어느 하나로 형성되되, 상기 고형물스크린(310)의 중앙부는 상기 오일배출구(330)의 직경에 해당하는 면적이 폐색되게 형성되어 상기 오일거품이 수용실(B)에 만수된 후 상기 오일배출구(330)로 배출되도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 5 내지 도 6을 참조하여 고형물스크린(310)의 구성과 기능을 상술하면 다음과 같다. 고형물이 포함된 유수혼합물의 고형물을 효율적으로 걸러내고 상기 고형물스크린(310)에 적체된 고형물을 효율적으로 관리하기 위하여, 상기 고형물스크린(310)은 상기 오일배출구(330)의 수직 하부 방향으로 일정한 이격거리(D1)를 두고 구비되되, 상기 수조(110)의 상단 내주면을 따라 형성된 다수 개의 걸림턱(311)에 안착되는 형태로 구비하여 유지보수가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 고형물스크린(310)은 다수 개의 통공이 형성되도록 하거나, 상기 고형물의 입도분포, 경도, 부유형태에 따라 다공성 필터 디스크 또는 거름망 중 어느 하나로 교체할 수 있는 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고형물스크린(310)의 효율적인 관리를 위하여 상기 유수유입구(320)는 고형물이 포함된 유수혼합물이 유입되고 상기 오일분리조(340)와 연결되는 제1유수유입구(321)와 고형물이 미포함된 유수혼합물이 유입되는 제2유수유입구(322)로 이원화되고, 상기 제2유수유입구(322)는 상기 수조(110)로 직결되는 형태로 구비될 수 있는 것이 바람직하다. 이를 통해서 고형물이 포함되지 않은 유수혼합물의 오일-물 분리 작업이 더 효율적으로 이루어질 수 있다.
여기서 상기 제1유수유입구(321)는 오일분리조(340)의 측면부 일측에 경사지게 연결하여 상기 제1유수유입구(321)로 유입되는 고형물이 포함된 유수혼합물과 고형물스크린(310)과의 접촉면적이 증대되는 경사각으로 구비되는 것이 더욱 바람직하다. 이를 통해서 고형물이 상기 고형물스크린(310) 상부의 일측에만 적체되어 유동성이 저해되는 현상을 예방할 수 있다.
그리고 상기 유수유입구(320)는 주변환경의 온도가 높은 경우에는 오일의 점도가 낮아져서 유동성에 문제가 없으나, 주변환경의 온도가 낮아지면 오일의 점도가 증가하여 배관 내부에서 유동성이 급격히 감소할 수 있으므로 상기 유수유입구(320)의 외주부에는 히팅자켓(heating jacket)과 같은 가열수단(도면 미도시)을 더 구비하여 유수혼합물의 유동성 확보에 활용하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 상기 폭기수단(220)에서 발생된 미세기포에 의해서 오일이 부상분리되면 상기 오일분리조(340)에 형성된 수용실(B)에 오일거품이 만수된 후 상기 오일배출구(330)를 통해 외부로 이송되는데, 이 과정에서 여기서, 상기 오일배출구(330)도 주변환경의 온도가 낮아지면 오일의 점도가 증가하여 배관 내부에서 유동성이 급격히 감소하고, 오일이 응고되어 배관 내 폐색 현상이 유발될 수 있으므로 이를 사전에 방지하기 위하여 상기 히팅자켓과 같은 동일한 가열수단(도면 미도시)을 더 구비할 수도 있는 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100 : 폭기반응부
110 : 수조 120 : 물배출구
130 : 관측가시창 140 : 레벨게이지
200 : 폭기발생부
210 : 폭기하우징 210a : 폭기관통공
220 : 폭기수단 221 : 임펠러
222 : 회전축 223 : 전동모터
224 : 유체순환관 224a : 공기유입공
224b : 공기토출공 230 : 폭기활성기
230a : 혼합활성공 231 : 고정가이드
232 : 보조고정가이드 233 : 보조판
300 : 유수분리부
310 : 고형물스크린 311 : 걸림턱
320 : 유수유입구 321 : 제1유수유입구
322 : 제2유수유입구 330 : 오일배출구
340 : 오일분리조
110 : 수조 120 : 물배출구
130 : 관측가시창 140 : 레벨게이지
200 : 폭기발생부
210 : 폭기하우징 210a : 폭기관통공
220 : 폭기수단 221 : 임펠러
222 : 회전축 223 : 전동모터
224 : 유체순환관 224a : 공기유입공
224b : 공기토출공 230 : 폭기활성기
230a : 혼합활성공 231 : 고정가이드
232 : 보조고정가이드 233 : 보조판
300 : 유수분리부
310 : 고형물스크린 311 : 걸림턱
320 : 유수유입구 321 : 제1유수유입구
322 : 제2유수유입구 330 : 오일배출구
340 : 오일분리조
Claims (11)
- 유수혼합물의 물과 오일 성분을 분리하는 유수분리장치에 있어서,
원통형의 수조(110), 상기 수조(110)의 하단부 일측에 구비되는 물배출구(120)로 구성되는 폭기반응부(100);
상기 폭기반응부(100)의 상부 일측을 관통하는 폭기하우징(210), 상기 폭기하우징(210)에 삽입되는 폭기수단(220), 상기 폭기하우징(210)의 하단부와 일정한 이격거리(D2)를 두고 상기 수조(110)의 내부에 구비되는 폭기활성기(230)로 구성되는 폭기발생부(200);로 이루어지되,
상기 폭기반응부(100)의 상부에는 고형물스크린(310)이 형성되고 상기 고형물스크린(310)을 수용하면서 유수유입구(320)와 오일배출구(330)가 연결되는 오일분리조(340)로 구성되는 유수분리부(300);가 더 구비되어,
상기 유수혼합물에 포함된 고형물이 상기 고형물스크린(310)에 여과되어 적체되고, 상기 폭기수단(220)에서 발생된 미세기포에 의해 부상분리된 오일거품이 상기 고형물스크린(310)을 통과하면서, 적체된 고형물과 함께 상기 오일배출구(330)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 오일분리조(340)의 내부에는 상기 오일거품이 수용될 수 있는 수용실(B)이 형성되고, 상기 오일분리조(340)의 형상은 원뿔대 또는 사각뿔대 중 어느 하나의 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 고형물스크린(310)은 격자망 또는 다공성 필터 중 어느 하나로 형성되되, 상기 고형물스크린(310)의 중앙부는 상기 오일배출구(330)의 직경에 해당하는 면적이 폐색되게 형성되어 상기 오일거품이 수용실(B)에 만수된 후 상기 오일배출구(330)로 배출되는 것을 특징으로 하는 유수분리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 폭기반응부(100)는 상기 수조(110)의 내부 상태를 관측하기 위해 상기 수조(110)의 상단부 일측에 구비되는 관측가시창(130)과 상기 수조(110)의 내부에 수용된 유수혼합물의 수위변화를 확인하기 위해 상기 수조(110)의 하단부 일측에 구비되는 레벨게이지(140)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 유수유입구(320)는 고형물이 포함된 유수혼합물이 유입되고 상기 오일분리조(340)와 연결되는 제1유수유입구(321)와 고형물이 미포함된 유수혼합물이 유입되는 제2유수유입구(322)로 이원화되고, 상기 제2유수유입구(322)는 상기 수조(110)로 직결되는 형태로 구비될 수 있는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제1유수유입구(321)는 오일분리조(340)의 측면부 일측에 경사지게 연결하여 상기 제1유수유입구(321)로 유입되는 고형물이 포함된 유수혼합물과 고형물스크린(310)과의 접촉면적이 증대되는 경사각으로 구비되는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 고형물스크린(310)은 상기 오일배출구(330)의 직하부 방향으로 일정한 이격거리(D1)를 두고 구비되되,
상기 수조(110)의 내주부 상단 일측에 형성된 걸림턱(311)에 안착되는 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 폭기수단(220)는 유수혼합물에 전단응력을 발생시키는 임펠러(221), 상기 임펠러(221)와 결합되는 회전축(222), 상기 회전축(222)과 결합되어 회전력을 전달하는 전동모터(223), 상기 회전축(222)을 수용하는 관 형상으로 구비되되, 상단 외주면에는 수면 위의 외부 공기가 유입되는 하나 이상의 공기유입공(224a)이 형성되고 하단에는 공기토출공(224b)이 형성되며 상부에서 하부 방향으로 내경이 감소하는 형상의 유체순환관(224)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 폭기수단(220)에는 상기 유체순환관(224)에 형성된 공기유입공(224a)과 대응하는 위치에 폭기관통공(210a)이 폭기하우징(210)의 외주면에 형성되어, 외부 공기가 상기 공기유입공(224a)으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 폭기활성기(230)는 상기 폭기하우징(210)의 하단부와 일정한 이격거리(D2)를 두고 구비되되,
상기 폭기활성기(230)의 상부구조(B1)는, 상기 폭기수단(220)이 상기 폭기하우징(210)에 삽입되는 경사각과 동일한 각도로 경사지게 형성되어, 임펠러(311)가 삽입된 형태로 구비되고,
상기 폭기활성기(230)의 하부구조(B2)는, 유수혼합물과 미세기포의 혼합을 활성화시키는 장방형의 혼합활성공(230a)이 다수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 유수분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 폭기활성기(230)의 상부구조(B1)에 형성된 경사 굴곡진 부위(S)에 고정가이드(231)를 구비하여 상기 수조(110)의 내주면 일측과 접합시키고,
상기 폭기활성기(230)의 하부구조(B2) 하단면에는 보조판(233)을 더 접합시켜, 상기 보조판(233)의 일측과 상기 수조(110)의 내주면 일측을 보조고정가이드(232)로 더 고정시키는 것을 특징으로 하는 유수분리장치.
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