기존의 가압부상법에서는 현탁물이나 플럭에 기포를 부착시켜 부상시키므로 기포의 부착이 양호할수록 효과적이라고 할 수 있다. 수중의 현탁된 물질에 기포가 부착하여 안정하게 평형상태를 유지하고 있는 경우를 생각해 보면 다음과 같다. [그림 1]은 고체에 기포가 부착된 상태를 나타내고 있으며, 점 A에 작용하는 힘은 각 계면에 작용하는 계면장력으로, ‘영의 식’이 적용된다.
여기에 σs/g : 고체의 표면장력
σt/g : 액체의 표면장력
σs/t : 고체-액체간의 계면장력
θ : 기포의 접선방향에 작용하는 표면장력이
고체와 이루는 각도(접촉각)
이 접촉각이 커질수록 기포는 안정되고 대상물에 부착한다. 기포를 고체에 충돌시켜 부착시키는 경우, 상기와 같이 고체입자는 어느 정도 소수성일 필요가 있으나, 응집제에 의해 생성된 플럭의 경우 기포가 플럭 내부에 싸이는 모양이 되어 완만한 친수성의 물질이라도 기포가 안정화되어 부착될 수 있다.
가압부상법에서 기포발생시스템은 전체 운전비의 약 50% 정도를 차지하며, 특히 가압탱크의 압력 유지에 많은 에너지가 소요된다. 또한, 발생되는 기포 크기는 가압 압력에 가장 큰 영향을 받으며, 압력을 높일수록 기포의 크기는 작아지나 특정압력 이상에서는 더 이상 작아지지 않고 일정하며, 그 한계점은 6atm 정도로 제시되고 있다. 일반적으로 기포의 발생량은 헨리의 법칙에 의해 압력에 정비례하는 것으로 잘 알려져 있으며, 탁도 제거효율에 있어 기포의 크기나 발생량이 많은 영향을 끼친다고 할 수 있다.
이러한 가압부상공정은 처리시간이 30분 이내로 기존의 침전방식(2∼4시간)보다 훨씬 짧고, 기존 응집침전 방법으로 제거되지 않는 오일과 그리스, 합성세제, 철 및 마그네슘 등의 제거에 뛰어난 효과를 보인다. 특히 휘발성 유기오염물질 등 미량 유기오염 물질의 효율적인 제거가 가능하다. 그러나, 약 30∼80㎛정도의 미세기포를 발생시키는 주된 가압부상법은 그 처리효율의 변동이 크고 수질이 불량하며, 가압조내식으로 운전됨으로써 전문적인 운전요원을 필요로 하는 어려움 등이 있다.
신개발 용존공기부상기(대현UMB-DAF)의 원리
신개발 용존공기부상(대현UMB-DAF) 처리장치는 기존의 가압부상기와 차원이 다른 5`~15㎛까지의 초미세기포를 발생시킴으로써 부유물질과 초미세 기포사이의 접촉면적을 증가시켜 슬러지의 부상처리 효율을 높이고, 시스템의 단순화 및 동력비 절감, 그리고 유지관리비의 절감을 이룰 수 있는 신개념 특허 시스템이다.
이러한 초미세기포를 생성하는 초미세 발생장치의 모식도는 다음 [그림 2]과 같다.
먼저 압력펌프의 전단계에서 공기와 함께 흡입된 순환수는 물과 함께 혼합되어 초미세기포 발생기, 즉 ① 지역에서 유입된다. 유입된 혼합물은 ②의 좁아진 관을 통과하며 유속이 증대된다. 유속이 증가된 수류는 관벽에 설치된 ③과 같은 장치들과 부딪히며 강력한 난류를 형성하여 순간적으로 5∼15㎛ 크기의 초미세기포를 발생시킨다.[그림 3참조]
이를 통해 기존의 압력식 가압부상방식에 비해 공기의 용해율을 획기적으로 증대시킴으로써 부상효율을 극대화시킬 수 있으며, 에어 컴퓨레샤 등의 기타 부대장치가 불필요하므로 설치공간 및 동력비 절감을 얻을 수 있다.
본 용존공기부상기(대현UMB-DAF)의 작동원리는 다음과 같다.[그림 4참조]
① 순환비율이 약 30%이내인 처리수가 가압펌프로
공급되어진다.
② 가압펌프 전에 유입수의 10% 미만에 해당하는 공기가
흡입되어 펌프유입수와 함께 혼합 흡입된다.
③ 가압된 처리수와 공기의 혼합액은 약 4∼6 kg/㎠으로
펌프에 의해 초미세기포발생기로 공급된다.
④ 라인믹서원리를 이용해 자체 개발한 초미세기포발생기
(특허제품)를 통하여 5∼15㎛까지의 미세 기포를 발생
시킨다.
⑤ 발생된 기포를 부상조로 분사하여 수중의 미세
부유물질과 반응시켜 부상시킴으써 제거한다.
용존공기부상(대현UMB-DAF)기와 기존 가압부상기의 비교
신개발 용존공기부상(대현UMB-DAF) 처리장치는 크게 공기주입, 압력펌프, 초미세기포 발생기 및 부상조의 네 가지 중요한 요소로 구성되어 있으며, 기존의 가압부상기와 용존공기부상(대현UMB-DAF)의 차이점은 [표 1]과 같다.
다음호에 계속
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