초음파와 수력학적 공동현상 장치의 비교를 통한 하수슬러지 가용화 연구

Abstract

전 세계적으로 급속하게 진행되고 있는 인구증가와 그에 따른 산업화와 도시화로 인하여 수자원이 오염되고 정수의 수요량 또한 급격하게 증가하여 최근에는 사용가능 한 수자원이 점점 부족해지고 있다. 이에 따라 수자원의 재사용에 관한 필요성이 증가하고 있다. 최근 들어 수처리 방식으로 고도산화처리법(advanced oxidation processes, AOPs)이 각광받고 있으며 이는 화학적 혹은 물리적인 방법을 이용하여 OH 라디컬을 생성하는 방식이다. AOPs 중 공동현상을 이용한 방식은 화학물질의 투입이 없고 빠른 처리 효과를 갖는 것으로 알려져 있어 최근 들어 공동현상을 이용한 수처리 방식에 관한 기술이 주목받고 있다. 본 연구는 수력학적 공동현상으로 발생하는 기포붕괴 에너지의 효과를 비교하는데 있다. 연구에서 사용되는 수처리 장치는 회전체, 앞덮개, 뒷덮개와 옆덮개로 구성되어 있고 각각의 요소에는 유동영역에서 공동현상을 가속시키는 딤플이 존재한다. 공동현상 발생강도는 유량, 입구압력 등의 공정변수와 크기 및 형상 변화에 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 추가로 회전식 공동현상의 경우 회전체의 속도에도 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 본 시스템은 구동기를 이용하여 회전체를 회전시키고 회전하는 회전체의 딤플들은 앞덮개와 뒷덮개의 딤플들과 교차하여 공동현상을 발생시킨다. 옆덮개는 회전체와 앞덮개, 회전체와 뒷덮개 간의 유로 및 공동현상이 발생할 수 있는 간격을 형성하기 위하여 구성된다. 본 연구에서는 슬러지와 공동현상현상과의 상관관계를 분석하기 위하여 발생강도 및 효과를 측정하기 위하여 슬러지를 이용하여 물리적, 화학적 변화를 측정하고 초음파 공동현상장치와 비교하기 위하여 초음파 공동현상 발생장치를 구성하고 동일한 강도의 에너지 밀도를 소비하여 실험한다. 그 결과를 바탕으로 일정 수준의 에너지 밀도 이상 조사하였을 경우 초음파 공동현상보다 슬러지 산화에서 뛰어난 성능을 나타냈고 슬러지 가용화에서는 비슷한 성능을 나타내었다.