DAF 공정에서 입자계수기를 통한 플로트 수거장치의 운전진단

Abstract

용존공기부상법(Dissolved Air Flotation, DAF)은 미세기포를 이용하여 수중의 입자를 부상시켜 제거하는 공정이다. 이는 일반적으로 급속혼화지, 플록형성지, 기포 발생장치, 부상분리조로 구성된다. 미세기포와 플록이 결합하여 형성된 플로트(float)는 수표면에 축적되며, 이는 수거장치에 의해 연속적으로 혹은 간헐적으로 제거된다. 플로트 수거장치는 반응조 전체에 걸쳐 운전되므로 적절치 못한 운전은 플로트의 침강을 야기하여 전체공정의 효율을 떨어트린다고 알려져 있다. 하지만 관련 연구 및 운전지침이 부족하여, 현장 실무자의 경험에 의존하여 운전되고 있다.

따라서 본 연구의 목적은, 수거장치의 종류(hydraulic, chain-­flight) 별 운전조건 변경에 따른 처리효율 변화를 측정하여 최적 운전조건을 제시하는데 있다. 이를 위해 첫째, 입자의 거동 분석이 가능한 입자계수기(on­-line particle counter)를 적용하여 공정의 효율을 평가하였다. 둘째, 수거장치의 적절한 운전주기를 결정하기 위해 플로트 층의 형성을 분석하였다. 이를 통해 수거장치의 종류별 최적 운전조건을 도출하였다.

연구결과, 다양한 운전조건에 따른 처리효율 변화를 입자계수기를 통해 정밀하게 측정할 수 있었다. 또한 샘플링의 위치별로 입자수를 측정함으로써, 공정 내 입자의 거동을 분석할 수 있었다. 이는 탁도값을 통해 전체공정의 효율을 진단하는 기존의 방법보다 입자계수기를 이용한 방법이 보다 정확함을 의미한다.

플로트 층이 최대로 형성될 수 있는 한계 두께(본 연구에서는 약 8 cm)가 존재하였다. 또한 플로트 층의 두께가 최대로 형성된 시점(본 연구에서는 약 16 분) 이후엔, 유출수의 입자수가 크게 증가하였다. 이는 최대 두께로 형성된 플로트 층에 새로이 부상된 플로트가 결합되지 못하고 하향유속에 의해 유출부로 배출되었기 때문이다. 따라서 플로트 층이 한계 두께로 형성되기 이전에 수거장치를 운전하여, 적절한 플로트 층을 유지하는 것이 필요하다.

수거장치의 종류에 상관없이, 플로트 층이 최대 두께로 형성되는데 소요되는 시간 보다 짧은 주기로 운전할 때 유출수의 입자수가 안정적으로 나타났다. 또한 운전주기가 길어질수록 공정의 처리효율이 높게 관찰되었다. 이는 충분한 시간동안 플로트가 농축되어 수거장치의 운전에 의한 충격에 견디는 것으로 판단된다.

본 연구 결과는 DAF 공정에서 플로트 수거장치의 운전을 최적화하기 위한 기초적인 자료로 사용할 수 있을 것이다. 또한 입자계수기를 이용한 처리효율 측정방법은 수거장치 뿐 만 아니라 다른 구성요소의 운전을 진단하고 최적화하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.