Investigation on the Hydrodynamic Behaviors of the Clarifier with an Interior Baffle in WWTP by using of Radiotracer

The hydrodynamic behaviors of the clarifier with an interior baffle in a wastewater treatment plant was investigated by using a radiotracer $^{99m}Tc$(30 40 mCi) to verify the results of CFD(computational fluid dynamics) modelling in the previous study. The clarifier model was manufactured with consideration to the hydraulic similarity(1/21) of a real plant($L{\times}W{\times}H:2.6{\times}0.4{\times}0.2m$). By installation of an interior baffle to the clarifier, the strong density current at the bottom of the clarifier decreased substantially and increased the area of sludge settling zone, which were visualized successfully from the radiotracer experiment. Also the portion of short circuit stream changed from 48 % to 32 % and the mean residence time of sludge decreased from 940 sec to 810 sec, which corresponds to the results of CFD modelling. As a result, it is anticipated that radiotracer technology can be used as an important tool for designing new wastewater treatment plants and verifying their performances after structural modifications.

추적자를 이용한 하수처리 시설 내 침전조의 정류벽 설치 유무에 따른 유체거동 변화측정

지속적인 하수 발생량의 증가와 시설 부지비용의 상승효과로 인해 하수처리시설 중 가장 많은 면적을 차지하고 있는 침전조의 효율향상이 중요한 문제로 부각되고 있다. 본 연구에서는 선행연구로 수행한 최종 침전조 구조의 최적화를 위한 CFD(computational fluid dynamics) 모델링 결과를 실험적으로 검증하기 위해, 방사성추적자를 이용하여 정류벽 설치 유무에 따른 침전조 유동분포 변화를 측정하였다. 실제 하수처리장 침전조 설계제원을 바탕으로 수리학적 상사(1/21)를 고려하여 침전조 모형장치를 제작($L{\times}W{\times}H:2.6{\times}0.4{\times}0.2m$)하였으며, 방사성추적자로 Tc-99m 약 $30{\sim}40\;mCi$를 사용하였다. 실험결과, 최종 침전조 내부에 정류벽을 설치함으로써 바닥으로의 강한 밀도류와 출구 방향으로의 슬러지 휩쓸림 현상이 감소되었으며, 슬러지의 침전영역(settling zone)이 증가됨을 방사성추적자를 이용하여 성공적으로 가시화하여 확인하였다. 또한 정류벽 설치로 인하여 단락류가 전체 유출수에서 차지하는 부분이 48 %에서 32 %로 현저히 감소하고, 이의 슬러지 평균체재시간 또한 940 sec에서 810 sec로 감소되는 유동특성을 정량적으로 분석할 수 있었다 이는 선행연구로 실시한 CFD 모델을 이용 침전조 최적설계 조건도출 연구와 일치하는 결과로서, 방사성추적자 기술이 신규로 침전조를 설계할 때나 기존 시설의 성능개선을 위한 구조변경 후 이의 검증을 위해 중요한 자료로 활용될 수 있음을 확인하였다.