Journal of Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회지)

Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회)
권호 표지

Sludge Pre-Treatment by Hydrodynamic Cavitation-I: Optimization of Pre-Treatment System

수리동력학적 캐비테이션을 이용한 하수 슬러지의 전처리-I: 전처리 시스템의 최적화

  • Maeng, Jang-Woo (Civil/Environmental/Geoinformatic Engineering, Inha University) ;
  • Lee, Eun-Young (Civil/Environmental/Geoinformatic Engineering, Inha University) ;
  • Bae, Jae-Ho (Civil/Environmental/Geoinformatic Engineering, Inha University)
  • 맹장우 (인하대학교 사회기반시스템공학부) ;
  • 이은영 (인하대학교 사회기반시스템공학부) ;
  • 배재호 (인하대학교 사회기반시스템공학부)
  • Received : 2009.12.16
  • Accepted : 2010.12.16
  • Published : 2010.12.31
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Abstract

Most of the sludge pre-treatment methods to improve the anaerobic digestibility of sludge are not practied in the fields with low economical efficiency. The venturi cavitation system (VCS) adopting hydrodynamic cavitation is simple and requires low energy. This research was conducted to investigate the optimum design and operating conditions of the VCS. The experimental results indicated that the optimum number of venturi in series was three, and the suction mode operation of the pump yielded 1.6 times higher pre-treatment efficiency per unit energy consumption than the discharge mode. The combination of venturies with different throat sizes did not affect the pre-treatment efficiency. Also, the parallel installation of the three in series venture unit yielded 30% higher pre-treatment efficiency per unit energy consumption than the single unit. Under parallel conditions, the solubilization efficiency was 5.6 mg ${\Delta}SCOD/g$ TS/kWh, which is higher than the previously reported value.

하수 슬러지의 혐기성 소화성을 향상시키기 위한 다양한 전처리 방법이 제시되어 있지만, 대부분 낮은 경제성 등의 문제로 현장 적용에 제한을 받고 있다. 본 연구는 장치의 구성 및 유지관리가 용이한 수리동력학적 캐비테이션 방법을 이용한 venturi cavitation system (VCS)의 전처리 효율을 향상시키기 위한 최적 설계 및 운전조건을 도출하기 위하여 수행하였다. VCS에서 벤츄리의 직렬 연결 개수는 3개일 때 가장 높은 전처리 효율을 나타내었고, 펌프는 흡입방식이 압송방식에 비하여 단위 에너지 투입량 당 1.6배 높은 전처리 효율을 나타내었다. 캐비테이션이 발생하는 조건에서 벤츄리의 목 직경 조합은 전처리 효율에 영향을 주지 않았다. 또한 3개의 벤츄리가 직렬로 연결된 벤츄리를 병렬로 설치할 경우 에너지 투입량 당 전처리 효율이 30% 향상되었다. 병렬 연결 운전조건으로 슬러지를 처리하였을 때, 에너지 소모량 당 가용화 효율은 5.6 mg ${\Delta}SCOD/g$ TS/kWh로 기존의 수리동력학적 전처리장치보다 우수하였다.

Keywords

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