PIV에 의한 응집지 수평패들 성능해석에 관한 연구

Abstract

PIV에 의한 응집지 수평패들 성능해석에 관한 연구

정수장은 원수수질과 환경조건의 변화에 관계없이 항상 안전한 물을 계속하여 공급할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서 정수공정은 안전하고 충분한 양의 물을 효율적으로 공급할 수 있도록 단위공정들을 조합해야 하며 일반적으로 4개 또는 그 이상의 공정으로 구성되어 있다(혼화, 플록형성, 침전, 여과 그리고 소독공정 등). 각 단위 공정들은 밀접하게 상호관련 되어 있으므로 개별공정의 운전은 다른 공정의 운전과 전체시설에 영향을 미친다.

응집지에서의 플록형성이란 바로 앞의 급속혼화공정에서 응집제를 급속히 분산시킨 물을 천천히 교반시키는 공정이다. 플록형성공정은 입자 상호간에 접촉이 최대로 이루어지도록 설계해야 하며 이러한 접촉은 유체내의 속도경사(G값)에 비례한다.

이 속도경사는 수리학적 또는 기계적 교반기에 의해 발생한다. 가장 최근에 설계된 자료를 바탕으로 플록형성의 방법으로 많이 사용된 순서대로 나열해보면, 1)각 단이 적절히 나누어진 수평류 흐름의 긴 날개를 가진 프로펠러형의 수직축 교반기, 2)각 단이 적절히 나누어진 수평류 흐름의 패들형 교반기, 3)수평 우류식의 최종단에 교반기를 설치하는 혼합형, 4)기타 배플달린 우류식으로 나누어진다.

00정수장 응집지 형식은 상기의 2)의 것이나 총 4단(각 단의 구분은 모두 유공정류벽)중 1 및 2단만 기존의 유공정류벽 형태에서 우류식 도류벽(Slit부)으로 개량.대체한 특이한 형식의 응집지 형식이다.

본 연구의 연구방법은 응집지 및 교반기를 투명 아크릴로 1/10의 축소모델을 제작하고 교반기 1조를 응집지 단수별로 이동하면서 회전수, 패들형상, Slit의 폭등을 변화시켜 가면서 실험을 수행하였다.

본 연구의 목적은 00정수장 시설개량공사에 따른 응집지의 토목구조 변경이 응집지의 응집효율에 어떤 영향을 미치는지 분석해 보고 그 결과를 토대로 하여 수평 패들형 응집기의 설계기준을 수립하여 향후에 있을 설비의 개.대체시 활용하고자 하는데 그 목적이 있다. 이하 그 중요 연구 내용은 다음과 같다.

1)PIV에 의한 응집지내의 유동형태 분석

2)수평패들(교반기) 설계요소 분석(패들의 직경, 개수, 면적, 회전수 산출)

3)우류식 도류벽의 Slit부에 약품 주입시 최적의 주입지점 선정 및 G값 측정

4)플록파손 방지를 위한 우류식 도류벽 Slit 크기 산출 및 배치방향 결정

5)교반기(수평 패들형) G값의 이론적 산출 근거 확인 및 오류수정

KOWACO ChangWon Branch has conducted a new study which aimed to improve flocculation process performance in horizontal paddle mixers. The purposes in this study is to increase the flocculation efficiency by finding significant operating factor affecting flow characteristics.

In the result of this research, the error in equation of G-value estimation and mixer RPM calculation which have been used until quite recently was corrected in mathmatical form. Also, computer program to calculate G-value and RPM was developed and their statistical list was represented.

PIV experimentation was conducted with flocculation model mixers by 1/10 size ratio. Characteristics of all flow fields were examined by several operating conditions with clear description of complex three-dimensional flow fields.