DAF Splitter type bubble generatord의 구조 개선을 통한 효율 향상과 Scale up에 관한 연구

Abstract

Splitter type bubble generator는 DAF공정에서 주로 사용되는 Conventional Saturator type bubble generator에 비해 비교적 장치의 구성이 간단하고 설계 및 운전이 용이함에 따라 자연수계 현장 적용을 비롯한 여러 응용분야로의 적용성이 높을 것으로 예상된다. Splitter type bubble generator가 개발 된 후, 많은 연구자들의 연구가 이루어 졌지만 Splitting tank 내부의 격벽형 구조, 노즐의 설치의 조건에서 발생한 기포는 그 발생량이 적은 한계점을 가지고 있다. 또한, 적은 용량의 문제로 인하여 실제 공정에 적용하기 위한 연구 역시 부족한 실정이다.

따라서, 본 연구에서는 Splitter type bubble generator의 설계인자에 따른 기포의 특성 및 운전안정성을 관찰함으로써, 설계인자의 개선을 통해 기포발생효율의 증대 뿐 만 아니라, 펌프의 용량을 늘림에 따른 Scale up test를 통해 현장 적용의 가능성을 높이고자 하였다.

연구 결과, Splitting tank 내부의 internal tank의 개수가 늘어남에 따라 기포의 크기가 감소하고 기포발생량이 증가하였다. 또한, 펌프의 회전에 의해 자연적으로 공기를 흡입하는 발생장치의 특성 상, 공기를 펌프 전단부에서 흡입할 경우에 펌프 impeller에서 발생하는 Cavitation 현상을 방지하는데 가장 효과적일 것으로 판단된다. 그리고 Splitting tank 후단 부에 노즐을 설치함으로써 육안으로 관찰되는 macro한 크기의 기포의 발생을 줄이는 것으로 판단된다. 마지막으로, 펌프의 용량을 늘림에 따라 Splitter type bubble generator의 scale up test를 진행하였다. 펌프에 용량이 증가하여도 기포발생효율은 비슷하였으며, 그리고 펌프의 용량에 따라 Splitting tank의 부피도 증가시켜 체류시간 및 유속의 변화를 고려하는 것이 Splitter type bubble generator의 Scale up에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 생각된다.

또한, Splitter type bubble generator를 통해 발생한 기포발생량은 Henrys law의 100 %를 상회하여 나타났다. 이는 기포의 발생이 압력차 뿐 만 아니라 쪼개짐에 의하여 발생한 것으로 판단된다.

본 연구의 결과들은 앞으로 Splitter type bubble generator의 설계인자의 개선과 scale up을 위한 기초적인 자료로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.