KR20000018177A - 물레방아 포기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포기장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 폐수처리장의 포기조 또는 호소에서 적은 동력으로 산소공급 및 액체의 상하 혼합을 효과적으로 촉진시킬 수 있는 물레방아 포기장치에 관한 것인바, 폐수처리장의 포기조 또는 호소에 설치되어 산소공급 및 액체의 상하혼합을 촉진시키기 위한 포기장치(1)에 있어서, 모터(9)와; 상기 모터(9)의 구동력에 의해 회전되는 회전축(2)과; 상기 회전축(2)의 둘레에 각각의 일측선단이 일정간격으로 고정되어, 상기 회전축(2)을 중심으로 방사상으로 배치된 다수개의 연결봉(3)과; 상기 회전축(2)과 평행하도록 연결봉(3)의 타측선단에 각각 고정 설치되고, 길이방향을 따라 형성된 소정 폭의 개구부(5)가 형성되며, 등간격으로 배치된 디스크 판(6)에 의해 내부가 복수개의 소공간으로 구획된 다수개의 중공관(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치를 제공한다.

Description

물레방아 포기장치{A WATER MILL AERATOR}

본 발명은 포기장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 폐수처리장의 포기조 또는 호소에서 적은 동력으로 산소공급 및 액체의 상하 혼합을 효과적으로 촉진시킬 수 있는 물레방아 포기장치에 관한 것이다.

일반적으로, 폐수처리장에서는 폐수의 생물학적 처리단계로서 호기성 미생물을 이용하게 되는데, 호기성 미생물의 활성을 촉진시켜기 위해서는 포기조내에서 폐수를 적절히 혼합되도록 함과 아울러 적정량의 산소가 공급되어야 한다. 또한, 수원지, 양식장 등과 같은 호소에서는 하절기의 수온상승으로 인한 녹조류등의 번성으로 호소내의 산소가 결핍 또는 고갈됨에 따라 수질이 악화되는 것을 방지하기 위하여 호소내에 산소를 충분히 공급하여야 한다.

따라서, 종래의 생물학적 처리방법을 적용한 각종 폐수처리장의 포기조에서 호기성 미생물의 활성을 촉진시키기 위하여 고압 송풍기 또는 압축기를 이용하여 포기조내에 산소를 강제로 공급함과 아울러, 공기를 포기조에 분산시키기 위하여 산기관을 사용하게 된다.

또한, 수원지 또는 양식장 등의 호소의 경우, 녹조류의 번성으로 인한 산소의 결핍 또는 고갈을 방지하기 위해서, 수중에서 고압의 공기를 포기하여 상부와 하부의 호소수를 혼합함으로써 상부 표면수의 온도를 상승시킴과 아울러 산소를 공급하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 산기관은 포기조 전영역에 공기를 균일하게 분포시키지 못하여 충분한 산소가 공급되지 못한 포기조 영역은 산소결핍에 의하여 부식되거나, 호기성 미생물의 활성이 떨어져 슬러지 발생량이 증가함으로써 포기조의 처리효율이 크게 저하되는 문제점이 있다.

또한, 고압의 공기를 발생시키기 위하여 큰 동력의 모터를 사용하기 때문에 소음과 에너지 소모가 크고 비효율적이며, 고압의 공기를 이용하기 때문에 기포 입자의 크기가 커서 수중에 용해되는 산소의 양이 적은 문제점이 있다.

또한, 넓은 호소에 전술한 포기장치를 다수 설치하는 것은 매우 비경제적이고, 고압의 공기로 인하여 호소 저층의 찌꺼기가 부상하여 전체 호소수를 오염시키는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 포기조 또는 호소에 충분한 양의 산소를 균일하게 분산시켜 제공할 수 있는 물레방아 포기장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 경제적이며, 적은 동력으로 작동 가능한 물레방아 포기장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기포 입자의 크기를 최소화할 수 있는 물레방아 포기장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폐수처리장의 포기조 또는 호소에 설치되어 산소공급 및 액체의 상하혼합을 촉진시키기 위한 포기장치에 있어서, 모터와; 상기 모터의 구동력에 의해 회전되는 회전축과; 상기 회전축의 둘레에 각각의 일측선단이 일정간격으로 고정되어, 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 배치된 다수개의 연결봉과; 상기 회전축과 평행하도록 연결봉의 타측선단에 각각 고정 설치되고, 길이방향을 따라 형성된 소정 폭의 개구부가 형성되며, 등간격으로 배치된 디스크 판에 의해 내부가 복수개의 소공간으로 구획된 다수개의 중공관을 포함하는 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 물레방아 포기장치를 개략적으로 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 중공관의 제 1 실시예를 도시한 부분 절개도이며,

도 3은 본 발명에 따른 중공관의 제 2 실시예를 도시한 부분 확대도이고,

도 4는 본 발명에 따른 중공관의 제 3 실시예를 도시한 부분 확대도이며,

도 5는 본 발명에 따른 물레방아 포기장치의 작동 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호 설명＞

1: 포기장치 2: 회전축

3: 연결봉 4: 중공관

5: 개구부 6: 디스크 판

7: 공기분출구 8: 코일 스프링

9: 모터 10: 포기조

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 물레방아 포기장치(1)의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 물레방아 포기장치(1)는 회전축(2), 연결봉(3), 중공관(4) 및 모터(9)를 포함한다.

상기 모터(9)는 회전속도를 자유롭게 조절할 수 있는 통상의 전동모터, 바람직하게는 DC 전동모터가 사용된다.

상기 모터(9)의 전원으로는 통상의 태양전지(미도시)가 바람직하며, 이는 호소와 같이 외부 전원의 설치가 곤란한 장소에서도 태양광을 이용하여 용이하게 전력을 공급함과 아울러, 넓은 호소에서 국부적으로 발생하는 녹조 또는 적조 지역에서 용이하게 장치를 옮겨 설치함으로써 수질의 오염을 효과적으로 방지하기 위한 것이다.

상기 모터(9)는 회전축(2)과 연결된다. 도면에서는 상기 회전축(2)이 모터(9) 자체의 구동축인 것으로 도시되어 있으나 반듯이 이에 한정되지 않으며, 체인 또는 벨트 등의 동력전달수단에 의해 모터(9)의 구동축과 연결되어 회전하는 별도의 부재일 수도 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.

상기 회전축(2)의 둘레에는 다수개의 연결봉(3)이 방사상으로 설치된다. 보다 상세하게, 각각의 연결봉(3)은 회전축(2)의 둘레에 일측선단이 접착제, 용접 또는 볼트결합 등 다양한 고정법으로 견고하게 설치된다. 상기 연결봉(3)은 장치(1)의 작동시 수중에서의 마찰저항을 줄일 수 있도록 동일한 지름을 가진 원형이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 삼각형, 사각형 등의 다각형으로 형성될 수 있다.

상기 연결봉(3)의 타측선단에는 다수개의 중공관(4)이 접착제, 용접 또는 볼트결합 등 다양한 고정법으로 각각 고정 설치된다. 상기 중공관(4)은 전술한 회전축(2)과 평행하게 위치되며, 길이방향을 따라 형성된 소정 폭의 개구부(5)를 갖는다.

상기 중공관(4)은 모든 개구부(5)가 각각의 연결봉(3)에 대해 동일한 각도를 이루도록 고정되는 것이 바람직하다. 즉, 모든 연결봉(3)에 있어서, 각 중공관(4)의 개구부(5)가 해당 연결봉(3)에 대하여 동일한 각도를 이루도록 중공관(4)이 고정됨이 바람직하며, 더욱 상세하게, 각 연결봉(3)에 대하여 해당 중공관(4)은 약 33.5°내지 50° 범위에 개구부(5)가 위치되도록 고정됨이 바람직하다. 이는 본 장치(1)의 작동시 상기 중공관(4)에서 물, 공기 및 기포의 효과적인 유입 및 유출을 고려한 것으로, 이러한 구성으로 인하여 수중에 위치된 중공관(4)은 개구부(5)를 통하여 물이 유입됨과 아울러 기포가 유출되고, 수면상에 노출된 중공관(4)은 개구부(5)를 통하여 물이 배수됨과 공기가 유입되어지되, 이와 같은 동작이 동일한 상대 위치에서 일정하고 규칙적이며 반복적으로 이루어진다.

상기 중공관(4)의 내부는 등간격으로 배치된 디스크 판(6)에 의해 복수개의 소공간으로 구획된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 바람직하게, 상기 중공관(4)은 길이가 약 1m이며, 상기 디스크 판(6)은 그 내부에 5㎜ 내지 30㎜ 간격으로 배치된다.

상기 디스크 판(6)에 의해 내부가 다수개의 소공간으로 구획된 중공관(4)은, 본 장치(1)의 작동시, 보다 많은 산소를 수중에 공급할 수 있다. 즉, 중공관 내부가 단일 공간으로 형성될 경우, 중공관에서 물 또는 공기의 출입이 일시에 이루어지기 때문에, 수중에서 발생되는 기포 입자의 크기가 커서 많은 양의 산소를 공급할 수 없는 반면, 본 발명에 따른 포기장치(1)는, 중공관(4)의 내부가 다수개로 소공간으로 구획된 경우, 물 또는 공기의 입출이 각각의 소공간에서 균일하며 서서히 이루어지기 때문에, 수중에서 발생되는 기포 입자는 크기가 작으면서 숫자는 매우 많아지게 되어 다량의 산소를 공급할 수 있게 된다.

또한, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 중공관(4)은, 기포 입자의 크기를 소형화하기 위하여, 개구부(5) 하단으로부터 일정 거리에 일련의 공기분출구(7)가 형성된다. 상기 공기 분출구(7)는 약 1.5㎜ 이하의 직경을 갖는 것이 바람직하며, 공기 분출구(7)를 통하여 중공관(4)으로부터 유출되는 기포는 그 직경이 매우 작기 때문에 그 크기에 비해 다량의 산소를 수중에 공급하게 된다. 도면에는 명료함을 위하여 공기 분출구가 1열인 것으로 도시되었으나, 2열 또는 3열 등으로 다양한 변형과 변경이 가능하다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 중공관(4)은 공기 분출구없이 기포를 소형화시키기 위한 코일 스프링(8)을 더 포함할 수 있다. 상기 코일 스프링(8)은 피치 간격이 약 1.5㎜ 이하로 유지되도록 개구부(5)에 장착되며, 중공관(4) 개구부(5)의 하단을 일정 면적, 바람직하게는 하단으로부터 전체 면적의 1/3을 점유하도록 설치된다. 상기 코일 스프링(8)은 수중에서 기포가 중공관(4)으로부터 유출되는 과정에서 충돌하여 잘게 부숴지도록 함으로써, 기포 입자의 크기를 소형화시키게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 코일 스프링(8)이 공기분출구(7)와 함께 설치되는 구성도 가능하다.

상기 중공관(4)의 내외부 표면은 호기성 미생물이 번식할 수 있도록 소정의 거칠기를 갖도록 하고, 특히 중공관(4) 내부 표면상의 거칠기는 미생물의 서식처가 될 수 있도록 함이 바람직하다. 즉, 중공관(4) 표면상의 거칠기는 미생물이 서식할 수 있는 공간을 제공함으로써 미생물 군체 형성할 수 있도록 하게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 물레방아 포기장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 물레방아 포기장치(1)는 포기조(10) 또는 호소에 전체 부피중 약 80%가 잠기고 상부는 대기중에 노출되도록 설치된다. 따라서, 대기중에 노출된 상부의 중공관(4)은 해당 개구부(5)를 통해 공기가 유입되고, 수중에 잠겨있는 중공관(4)은 해당 개구부(5)를 통해 물이 유입된다.

작업자가 태양전지로부터 동력을 전달받는 모터(9)를 구동시키면, 회전축(2)의 회전운동에 의해 대기중에 노출되어 있던 중공관(4)은 입수되며 수중에 잠겨있던 중공관(4)은 대기중으로 노출되는 과정을 반복하게 된다. 바람직하게, 본 발명에 따른 물레방아 포기장치(1)는 분당 0.5 내지 3회를 회전하게 된다.

이때, 수중으로 입수되는 중공관(4)은 수심이 깊어질수록 해당 개구부(5)를 통하여 내부의 소공간으로 물이 유입됨과 동시에, 수압에 의하여 중공관(4) 내부의 공기는 공기분출구(7)를 통하여 기포상태로 유출되어 수중에 산소를 제공하게 된다.

상기 공기분출구(7)는 그 직경이 약 1.5㎜으로 매우 작기 때문에, 공기분출구(7)를 통해 유출되는 기포 입자의 크기도 소형이어서 다량의 산소가 수중에 제공된다. 한편, 도 3의 코일 스프링(8)이 설치된 경우, 개구부(5)를 통해 유출되는 기포가 코일스프링(8)에 충돌하여 작은 직경의 기포로 잘게 부숴진 경우 전술한 공기분출구(7)와 동일한 효과를 나타낸다.

회전축(2)의 회전이 계속되어 해당 중공관(4) 내부에 있던 공기가 모두 빠져나가 물로 대체될 때까지 기포의 분출은 수중에서 계속되며, 수면위로 노출된 직후부터 다시 입수될 때까지 해당 중공관(4) 내부에 있던 물은 중력에 의해 개구부(5)를 통해 모두 배출된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 포기장치(1)는 중공관(4)의 개구부(5)가 연결봉(3)에 대하여 33.5°내지 50°각도를 이루기 때문에 물의 배출이 용이하게 이루어지며, 이와 같은 구성으로 인하여 해당 중공관(4)은 재입수될 때 내부에 물이 잔존하지 않은 상태가 됨으로써 중공관(4)의 내부공간을 효과적으로 이용할 수 있게 된다.

또한, 모든 중공관(4)의 해당 개구부(5)가 각각의 연결봉(3)에 대해 동일한 각도를 이루며 고정설치되기 때문에, 전술한 물과 공기의 출입은 동일한 위치에서 반복적으로 이루어지며, 장치(1)의 회전운동으로 인해 장치(1)의 지름에 해당하는 위치까지 산소공급이 효과적으로 이루어지고, 기포와 물의 혼합이 촉진된다.

또한, 상기 중공관(4)은 그 내부가 등간격으로 배치된 디스크 판(6)에 의해 다수개의 소공간으로 구획되어 있기 때문에, 중공관(4) 내부의 공기가 특정부분으로 일시에 분출되는 것을 방지할 수 있으며, 공기분출구(7) 또는 코일 스프링(8)을 채용하여 기포 입자의 크기를 소형화함으로써, 물과의 접촉면적을 증가시켜 보다 많은 산소를 제공하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 물레방아 포기장치는 구조가 간단하고, 적은 동력으로 운전이 가능하며, 송풍기 등의 높은 소음을 유발하는 장치가 필요없고, 태양전지를 이용하여 외부 전원의 도움없이 자유롭게 이동이 가능하기 때문에 호소에 국부적으로 발생하는 녹조 및 적조를 적시에 효과적으로 방지할 수 있으며, 상하폐수 및 기포의 효과적인 혼합으로 포기조 전영역에 균일한 산소공급이 가능하고 호기성 미생물의 활성을 촉진시킬 수 있으며, 특히 중공관의 내부를 디스크 판으로 구획하고 공기분출구 및/또는 코일 스프링을 설치함으로써, 특정부분으로 공기가 일시에 배출되는 것을 방지하고, 기포입자의 크기를 소형화하여 보다 많은 양의 산소를 수중에 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 폐수처리장의 포기조 또는 호소에 설치되어 산소공급 및 액체의 상하혼합을 촉진시키기 위한 포기장치(1)에 있어서,

   모터(9)와;

   상기 모터(9)의 구동력에 의해 회전되는 회전축(2)과;

   상기 회전축(2)의 둘레에 각각의 일측선단이 일정간격으로 고정되어, 상기 회전축(2)을 중심으로 방사상으로 배치된 다수개의 연결봉(3)과;

   상기 회전축(2)과 평행하도록 연결봉(3)의 타측선단에 각각 고정 설치되고, 길이방향을 따라 형성된 소정 폭의 개구부(5)가 형성되며, 등간격으로 배치된 디스크 판(6)에 의해 내부가 복수개의 소공간으로 구획된 다수개의 중공관(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중공관(4)의 개구부(5) 하단으로부터 일정 거리에 일련의 공기분출구(7)가 형성된 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 중공관(4)은 기포를 소형화시키기 위한 코일 스프링(8)을 더 포함하되, 상기 코일 스프링(8)은 중공관(4) 개구부(5)의 하단을 일정 면적 점유하도록 설치된 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 중공관(4)은 모든 개구부(5)가 각각의 연결봉에 대해 동일한 각도를 이루도록 고정설치되는 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 중공관(4)의 내부 및 외부 표면은 소정의 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 모터(9)는 태양전지에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 디스크 판(6)은 5㎜ 내지 30㎜ 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 공기분출구(7)의 직경은 1.5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 물레방아 포기장치.