Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

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Application of CFD Program for Analyzing the Hydrodynamic Characteristics of Baffled PAC Contactor

격벽식 분말활성탄 접촉조의 흐름해석을 위한 전산유체역학 프로그램의 적용

  • 안창진 (한국수자원공사 수도건설처) ;
  • 안상진 (충북대학교 토목공학과)
  • Published : 2002.05.01
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Abstract

For the efficient design of baffled Powdered activated carbon(PAC) contractor, which has been widely used in water treatment plant(WTP) against the algae-related odor problems, a CFD(computational fluid dynamics) program was applied. In order to verify the performance of FLOW-3D program, the previously reported results of tracer tests from a pilot-scale PAC contractor(working volume of 288 liters) were compared to those from FLOW 3D. The results of FLOW-3D simulation were very similar to those from tracer tests conducted with the Pilot-scale PAC contactor. On the other hand, the hydrodynamic characteristics of baffled contractor in the P-WTP were simulated by using FLOW-3D. Simulation results on the distribution of PAC particles showed that there are some stagnant parts in the back side of baffles in which PAC Particles are not present. These stagnant parts might decrease the adsorption capacity of PAC particles. When the baffles were changed to maze-type intra-basin baffling, PAC particles were evenly distributed and the amount of stagnant parts reduced. In conclusion, it is anticipated that FLOW-3D simulation could be a viab1e tool for analyzing the hydrodynamic characteristics of structures used in drinking water treatment plant.

본 연구에서는 상수원수 내 조류 이취미(taste and odor)에 대응하기 위한 수단으로 도입되고 있는 격벽식 분말활성탄(PAC) 접촉조의 효과적인 설계를 위해 전산유체역학 프로그램인 FLOW-3D를 도입하였다. 일차적으로 FLOW-3D의 성능을 검증하기 위하여 용량 288 리터의 PCA 접촉조를 대상으로 수행된 추적자실헐 결과와 FLOW-3D의 모의결과를 비교하였다. 또한, 이미 설계된 P정수장 PAC 접촉조에 적용하여 흐름특성을 예측하였다. 다양한 격벽 조건에서 모의된 FLOW-3D 결과는 실제 추적자실험 결과와 아주 유사하였다. 한편, 수리학적 체류시간이 20분인 P정수장의 접촉조에 투입된 PAC 입자가 시간에 따라 어떻게 분포하는지를 FLOW-3D로 모의수행한 바에 의하면, 기존의 PAC 접촉조에서는 모든 격벽의 후면에 정체구역이 발생하였고, 이 정체구역에는 PAC 입자가 거의 존재하지 않았다. 이와 같은 격벽 후면부의 정체영역은 PAC 입자가 체류하는 시간을 감소시켜 흡착효율을 저하시킬 수 있다. 반면에, PAC 접촉조의 흐름특성을 개선하고자 격벽의 형상을 미로형(maze-type)으로 변경한 경우, PAC 입자가 접촉조 내에 상대적으로 균일하게 분포하였으며 정체영역도 크게 감소하였다. 결론적으로 FLOW-3D 모의는 정수장에서 사용되는 수리구조물의 흐름특성 해석에 유용한 수단으로 사용될 것으로 기대된다.

Keywords

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