Development and Performance Tests of the Waste Water Diffusers using Acoustic Resonance and Oscillatory Pulsation

음향공진과 맥진동 현상을 이용한 폐수처리용 산기관 개발 및 성능시험

Using the acoustic resonances and oscillatory pulsations considered as the branch of wave technologies, the concept of the acoustic resonance diffusers for waste water treatment which maximize the oxygen transfer efficiency in gas-liquid two phase medium have been proposed, and studies for the principles and performance tests were accomplished. Besides, the design concepts for the low pressure Helmholtz resonator, cylinder and annular type reflection resonator and combined type resonance system have been implemented. The acoustic resonance energy which can speed up the mass transfer process increase the oxygen transfer efficiency, and periodic pulsations generated from the instability of air jet from nozzle make very small air bubbles. Then, the annular type jet resonator(AJR) applying these two principles successfully was evalulated as the most promising device and also the efficiency showing $20{\sim}30%$ better than conventional diffusers has been verified experimentally.

음파와 진동에너지를 활용하는 음파기술의 응용 연구분야로 음향공진 및 맥진동 현상을 이용하여 기액상에서 산소절달효율을 극대화 할 수 있는 폐수처리용 음향공진 산기관의 개념을 제안하였으며 원리와 성능시험을 수행하였다. 또한 저압용 헬름흘쯔 공진기, 실린더형 및 고리형 반사공진기 그리고 복합 공진시스템의 설계개념과 원리를 구현하였다. 물질전달 과정을 촉진하는 음향공진 에너지는 산소전달효율을 높여주며, 노즐에서 분출하는 공기 제트의 불평형에 의해 발생하는 주기적인 맥진동 현상은 미세한 공기방울을 만들어 내는데, 이 두가지 원리가 가장 잘 적용되는 고리형 반사공진기(AJR)의 성능이 가장 우수한 것으로 평가되었으며 기존의 산기관 보다도 $20{\sim}30%$ 정도 높은 효율을 실험으로 확인하였다.