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5-2-5. 약품주입장치

5-2-5. 약품주입장치. 2 개의 저장탱크 → 1 개 사용 중에 1 개는 약품준비. 액상주입방식 : 저장 탱크에 일정농도 약품준비 → 정량 펌프로 용액 계측 ex) FeCl 3 ( 염화 제 2 철 ) 건조 약품 주입 방식 : 많이 사용 ex) 생석회 생석회를 투입 → 생석회와 물이 교반 → 수산화칼슘 슬러리 형성 → 약 10% 로 희석하여 혼합조에 투입.

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Presentation Transcript

  1. 5-2-5. 약품주입장치 2개의 저장탱크 →1개 사용 중에 1개는 약품준비 • 액상주입방식 : 저장 탱크에 일정농도 약품준비 → 정량 펌프로 용액 계측 ex) FeCl3(염화 제2철) • 건조 약품 주입 방식 : 많이 사용 ex) 생석회 생석회를 투입 → 생석회와 물이 교반 → 수산화칼슘 슬러리 형성 → 약 10%로 희석하여 혼합조에 투입 저장 탱크에서 용해 탱크로 이송하는 건조 약품량측정 소량의 물에 용해 → 혼합조에 용액으로써 주입

  2. 5-2-6. 급속혼합과 응결 급속 혼합조: 약품을 균일하게, 응집제와SS가 접촉하게 → 격렬한 혼합과 교반이 필요 → 미세 floc형성 응결조: 미세 floc → 더 큰 floc형성(완속교반) 교반 장치 ① 기계식 교반 장치 : 일반적 ② 압축 공기에 의한 교반 장치 ③ 방해판에 의한 우회식교반 장치 혼합 정도 : 물에 가해지는 동력에 기초, 속도 경사로 측정 ex) 0.05m 떨어져 있고 상대 속도가 2m/sec → 2/0.05 = 40m/m∙sec

  3. 5-2-6. 급속혼합과 응결 ※ 속도경사 식(기계식 혹은 공기식교반) G : 속도경사 W : 반응조 단위체적 당 물에 가해지는 동력 μ : 물의 점도 P : 물에 가해지는 동력 V : 반응조 체적 ※ 속도경사식(방해판에 의한 우회식교반 장치) γ : 물의 비중량hL : 수두손실 T : 체류시간 입자의 충돌율: G에 비례 총입자충돌수: G와 T의 곱에 비례 (GT : 설계시 중요인자)

  4. 5-2-6. 급속 혼합과 응결 • 급속 혼합 a) 관내혼합장치 : 가장 간단한 방법 b) 기계식교반: 가장 일반적 - 조작 확실, 매우 효과적 - 유량 변화에 영향이 적음 - 수두손실이 낮음 종류 : Turbine impeller, Paddle impeller, Propeller impeller 혼합조의 형상 : 원형, 정방형 → 깊이는 직경 혹은 너비의 1~1.25배

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  8. 5-2-6. 급속혼합과 응결 ※ 터빈 임펠러(Turbine impeller) Impeller의 날개 : 경사진 것, 수직으로 똑바로 선 것 Impeller의 직경 : 탱크 직경 또는 너비의 30~50% 탱크바닥에서 위로 임펠러 직경만큼 떨어진 곳에 설치 Impeller 속력 : 10~150rpm 방해판: 탱크 너비 또는 지름의 0.1배 일반적 와류, 순환유 최소화

  9. 5-2-6. 급속혼합과 응결 ※ Paddle impeller : 2개혹은 4개의 날개 Paddle impeller 직경 : 탱크 직경 혹은 너비의 50~80% Paddle의 너비 : Paddle 직경의 1/6~1/10 설치위치 : Paddle 직경의 1/2 정도높이 Paddle의 속력 : 20~150rpm ※ Propeller impeller : 2~3개의 날개 Propeller의 최대 직경 : 45cm Propeller의 속력 : 400~1,750rpm 작은 탱크에서는 순환류를 피하기 위해 impeller를 중심부에서 벗어나도록 설치 속력이 크므로 큰 탱크에 효과적

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  12. 5-2-6. 급속혼합과 응결 • Impeller가 유체에 가하는 동력 (난류, NRe > 10,000, 방해판부착) P : 동력 KT : 난류에서의 impeller 상수 n : 회전 속도 Di : Impeller 직경 γ : 액체의 비중량gc : 중력가속도 • Impeller가 유체에 가하는 동력 (층류 , NRe > 10~20, 방해판 유무에 관계 없음) KL : 층류에서의imperller상수 μ : 액체의 절대 점도

  13. 5-2-6. 급속혼합과 응결 Impeller에서의 - 난류에서 방해판이 없는 정방형 탱크에 가해지는 동력은 방해판이 있는 탱크에 가해지는 동력의 75% 정도

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  15. 5-2-6. 급속혼합과 응결 c) 공기식혼합조: 공기 유량 변화 → G값 변화 - 유입 유량 변화의 영향을 받지 않으며, 수두손실이 적음 - 공기유량과 동력과의 관계식 P : 동력 (1bf-ft/sec) Ga : 공기유량 (cfm) h : 산기관의깊이 (ft) d) 우회식혼합조: 속도경사는 수리학적 난류에 좌우 - 수두손실 : 0.3~1m - 유량변화가클 경우에 부적당 - 속도경사 변화 불가능

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  17. 5-2-6. 급속혼합과 응결 • 응결(flocculation) 응결(저속 교반) → 기계식 교반: Paddle이주종 응결과정의 완결 정도 : floc특성, G, GT값에 좌우 점감식응결조: 유량이 응결조를 통과함에 따라 G값이 감소 3개의 연속적인 칸막이 → 단회로 최소화 기계식 응결 장치 : 1:4 정도의 가변 속도 장치 → 수질 변화에 대응 총충돌수와 관계 if, G값이 ↑ → 전단력에의해 큰 floc형성 방해 G값이 ↓ → 충돌이 안 일어나 floc형성 안됨 최적응결을 위함

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  22. 5-2-6. 급속혼합과 응결 ※ Paddle 바퀴에 의해 물에 가해지는 동력 마찰항력, (Newton의 법칙) FD : Paddle의 마찰항력 CD : 항력계수 A : 운동방향에직각인 paddle 날개 면적 ρ : 물의 밀도(=γ/gc) v : 물에 대한 peddle 날개의 상대속도

  23. 5-2-6. 급속혼합과 응결 동력 = 힘 × 속도 Paddle 날개의 원주속도 : 0.3~3fps 수평축 paddle 날개의 총면적은 총반응조 면적의 15~20% G값, GT값 중요 그 이상이면 회전류 발생

  24. 5-2-6. 급속혼합과 응결 한 구조물내에서 혼합, 응결, 침전이 동시에 일어남 • 고형물 접촉조: 상향류식 정화조 (1) 슬러지재순환형(2) sludge-blanket 여과형 장점 : 크기를 줄일 수 있음 단점 : 수질변동이 심한 유입수 처리가 어려움 (체류시간 짧음)

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  26. 5-2-7, Lime-soda softening 경도 : Ca과 Mg 존재에 기인 - FeSO4를 생석회와 소다회에 같이 가해 응집, 응결촉진 - 총경도 : Ca과 Mg 이온 농도의 합 - 알칼리도 : 중탄산이온, 탄산이온, 수산이온 농도에 기인 Ca(OH)2와 Na2CO3를 가해 침전 → 연수화 if, 총경도 > 알칼리도 탄산경도(CH) = 알칼리도(Alk) 비탄산경도(NCH) = 총경도(TH) - 탄산경도(CH) if, 총경도 < 알칼리도 탄산경도(CH) = 총경도(TH) 비탄산경도(NCH) = 0

  27. 5-2-7, lime-soda softening 생석회에 물을 가하면 CO2와 반응 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓+ H2O 석회는탄산경도와 반응 Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3↓+ 2H2O Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 → CaCO3↓+ MgCO3 + 2H2O 석회를더 가하면 탄산마그네슘 제거 Ca(OH)2 + MgCO3 → CaCO3↓+ Mg(OH)2↓ MgSO4형태의 비탄산경도: 석회로 제거 Ca(OH)2 + MgSO4 → CaSO4 + Mg(OH)2↓

  28. 5-2-7, lime-soda softening 앞의 Ca를 제거하기 위해 Na2CO3필요 Na2CO3 + CaSO4 → Na2SO4 + CaCO3↓ CaCO3침전 : pH 9.5 Mg(OH)2침전 : pH 10.8 ∴ 필요한 석회량: CO2(meq/L) + 탄산경도+ Mg2+ + 1.25(meq/L) 필요한 소오다회량: 비탄산경도(meq/L) 잉여석회와 수산화 마그네슘을 CO2로 안정화 → pH 9.5로떨어짐 CO2 + Ca(OH)2→ CaCO3↓+ H2O CO2 + Mg(OH)2→ MgCO3 + H2O 더욱안정화, CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2 pH를 높이기 위해 1.25meq/L의 석회 추가 pH 상승

  29. 5-2-8. 용수처리에서의응집과 응결 응집제: 황산알루미늄, 황산제1철, 석회 응집보조제: 활성실리카, 점토, 고분자응집보조제 Lime-soda softenning → CaCO3, Mg(OH)2침전물 형성 고형물 접촉조 - 원수 수질이 일정할 때 사용 - 호소수의 응집 및 연수화에 사용 - 우물물 연수화에 사용 체거름 현상에 의해 SS, 탁도도 제거

  30. 5-2-9. 폐수처리에 있어서의 응집과 응결 300mg/L 이상 도시하수는 탁도와SS 농도가 높음 → 약품투여 많이 Al2(SO4)3는 인 제거 Al2(SO4)3 + 2PO43-→ 2AlPO4↓+ 3SO43- pH 5.5~6.5 정도 최적 철염도 인 제거 : pH 의존성( pH 4.5~8이최적)

  31. 5-2-9. 폐수처리에 있어서의 응집과 응결 석회의 인 제거효율 우수 석회에 의한 인의 침전 반응 5Ca2+ + 4OH- + 3HPO42- → Ca5(OH)(PO4)3↓+3H2O 응집보조제: 고분자 응집제, 탁도부가법, 석회첨가법 명반, 철염에 의한 응집에 있어서 급속 혼합조의 체류시간 : 1~2 min Calcium hydroxyapatite pH↑→ 용해도↓ air stripping에 의한 NH3제거 pH 10.8 이상

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