본 연구에서는 오존을 이용한 잉여슬러지의 가용화 실험을 실시하였다. 오존의 접촉효율을 높이기 위해 마이크로버블화된 오존(이하 마이크로버블 오존이라 함)을 이용하였으며, 생성된 마이크로버블 오존의 사이즈는 평균 직경 30 ${\mu}m$ 정도였고, 40 ${\mu}m$ 이하가 전체의 약 90% 정도를 나타내었다. 마이크로버블 오존을 이용한 슬러지 처리에 있어서는 슬러지 농도에 상관없이 오존주입율을 0.34 g $O_3/g$ SS 이하로 주입할 경우, 폐오존의 발생 없이 오존소모율이 100%인 것으로 조사되었다. 각 농도별 슬러지 처리에 있어서 슬러지의 초기 SS 농도를 6,447 mg/L, 5,557 mg/L, 3,180 mg/L, 1,092 mg/L 및 515mg/L로 하였을 경우, 동일한 오존주입율에 있어서 초기 SS의 농도가 증가할수록 제거되는 SS량이 증가하는 경향을 나타내어, 오존의 산화효율을 높이기 위해서는 초기 SS의 농도가 높은 슬러지를 처리하는 것이 효과적이었다. 한편, 슬러지의 복합 처리로서 산과 알칼리 그리고 오존처리를 검토한 결과, 오존의 전처리로서 산처리를 이용하는 것이 알칼리처리에 비해 효과적이었으며, 슬러지에 주입하는 황산의 농도를 0.01 N로 하고, 오존주입율 0.05 g $O_3/g$ SS로 처리한 경우, 제거된 SS의 양은 153.9 g으로 오존단독처리시 81.2 g에 비해 1.9배의 많은 양이 제거되었다.
Microbubble technology has been widely applied in various industrial fields. Recently, research on many types of microbubble application technology has been conducted experimentally, but there is a limit in deriving the optimal design and operating conditions. Therefore, if the computational fluid dynamics (CFD) analysis of multiphase flow is used to supplement these experimental studies, it is expected that the time and cost required for prototype production and evaluation tests will be minimized and optimal results will be derived. However, few studies have been conducted on multiphase flow CFD analysis to interpret fluid flow in microbubble generators using swirl flow. In this study, CFD simulation of multiphase flow was performed to analyze the air-water mixing process and fluid flow characteristics in a microbubble generator with a dual-chamber structure. Based on the simulation results, it was confirmed that a negative pressure was formed on the central axis of rotation due to the strong swirling flow. And it could be seen that the air inside the suction tube was introduced into the inner chamber of the microbubble generator. In addition, as the high-speed mixed fluid collided with external water sucked by the negative pressure near the outlet, a large amount of microbubbles was ejected due to the shear force between the two flows flowing in opposite directions.
Rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) were treated with ultrasonic (40kHz) and microbubble. The organic serum components, glucose were decreased compared to control at microbubble single treatment (M) and ultrasonic treatment (UL), but glucose concentrations in fish serum of all experimental groups analyzed in this study were also within the normal range. The organic serum components, cholesterol and total protein were no significant change by ultrasonic and microbubble treatment. There were no significant changes in the lysozyme activity on ultrasonic and microbubble treatment. Serum bactericidal activity decreased on ultrasonic single treatment (UL) compared to the control (P<0.05), but the numbers of bacterial colonies were significantly lower than those in the negative (PBS). The results of this study indicate that ultrasonic and microbubble treatment did not have a critical effect on the serum composition and innate immunity of O. mykiss, and that it is a way to do not significant stress on the fish body as a countermeasure against sea lice.
For the experiment of the friction drag reduction by microbubble injection, a drag reduction water tunnel was specifically designed and made. Experimental apparatus and procedures were devised and developed for measuring the change of wall friction drag with microbubble injection. For fully-developed channel flows. the change of friction drag with important parameters of microbubble injection is investigated and the experimental data and results obtained are presented. The amount of friction drag reduction up to 25% is observed in the present study.
To lower the operational cost of microbubble generation by electrolysis, optimization of parameters limiting the process must be carried out for the process to be fully adopted in environmental and industrial settings. In this study, four test electrodes were used namely aluminum, iron, stainless steel, and Dimensionally Sable Anode (DSA). We identified the effects and optimized each operational parameter including NaCl concentration, current density, pH, and electrode distance to reduce the operational cost of microbubble generation. The experimental results showed that was directly related to the rate and cost of microbubble generation. Adding NaCl and narrowing the distance between electrodes caused no substantial changes to the generation rate but greatly decreased the power requirement of the process, thus reducing operational cost. Moreover, comparison among the four electrodes operating under optimum conditions revealed that aluminum was the most efficient electrode in terms of generation rate and operational cost. This study therefore presents significant data on performing costefficient microbubble generation, which can be used in various environmental and industrial applications.
본 연구에서는 자흡식 마이크로버블 발생장치를 운전함에 있어서 수심 변화에 의한 수압이 산소 용해율에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 연구결과, 흡입 공기량의 경우 수압이 증가할수록 노즐 토출부에 작용하는 힘의 증가로 감소하는 경향을 나타내었다. 산소전달계수는 수심이 증가할수록 수압 증가에 의한 흡입 공기량 감소와 반응조 용적의 증가로 감소하는 경향을 나타내었으나 수심이 증가할수록 자흡식 마이크로버블 발생장치에서 발생되는 마이크로버블의 체류시간이 증가하여 산소 용해율은 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 자흡식 마이크로버블 발생장치 용량에 대비하여 수심이 과도하게 깊을 경우 낮은 흡입 공기량 및 산소전달계수로 인하여 산소 용해율은 감소할 것으로 판단된다. 따라서 자흡식 마이크로버블 발생장치 운전 시 수압이 중요한 고려사항이 됨을 확인할 수 있었다.
The ejector type microbubble generator, which is the method to supply air to water by using cavitation in the nozzle, does not require any air supplier so it is an effective and economical. Also, the distribution of the size of bubbles is diverse. Especially, the size of bubbles is smaller than the bubbles from a conventional air diffuser and bigger than the bubbles from a pressurized dissolution type microbubble generator so it could be applied to the aeration tank for wastewater treatment. However, the performance of the ejector type microbubble generator was affected by hydraulic pressure and MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid) concentration so many factors should be considered to apply the generator to aeration tank. Therefore, this study was performed to verify effects of hydraulic pressure and MLSS concentration on oxygen transfer of the ejector type microbubble generator. In the tests, the quantity of sucked air in the nozzle, dissolved oxygen(DO) concentration, oxygen uptake rate(OUR), oxygen transfer coefficient were measured and calculated by using experimental results. In case of the MLSS, the experiments were performed in the condition of MLSS concentration of 0, 2,000, 4,000, 8,000 mg/L. The hydraulic pressure was considered up to $2.0mH_2O$. In the results of experiments, oxygen transfer coefficient was decreased with the increase of MLSS concentration and hydraulic pressure due to the increased viscosity and density of wastewater and decreased air flow rate. Also, by using statistical analysis, when the ejector type microbubble generator was used to supply air to wasterwater, the model equation of DO concentration was suggested to predict DO concentration in wastewater.
국내 흑연광의 총 매장량은 약 260만 톤 정도이지만, 국제경쟁력을 가지지 못해 현재는 일부 광산에서만 채광하고 있다. 그러나 최근 휴대용 전자제품의 수요가 증가함에 따라 2차 전지의 전극에 사용되는 고순도의 흑연을 전량 고가로 수입에 의존하고 있어, 고순도 흑연의 국산화를 위한 연구가 필요한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 고순도 흑연을 생산하기 위한 전처리 단계로서 29.50% F.C.의 원광($D_{50}=69.393{\mu}m$)시료를 attrition mill에서 20분 마광($D_{50}=10.314{\mu}m$)하여 microbubble column을 이용하여 실험한 결과 정선과정 없이도 95% F.C. 이상의 산물을 90%이상의 회수율로 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 고정탄소 20.68%의 석탄으로부터 고품위 석탄 생산의 가능성을 확인하고자 한다. 또한, 광물학적, 물리, 화학적인 방법과 단체분리도의 특성을 파악하여 청정 석탄 기술의 처리과정에서 회분의 함량을 감소하는 데 목적이 있다. 본 연구에서 일반부선과 미립자 처리에 적합한 microbubble column 부선을 적용하여 기포제, 포수제, 억제제의 종류와 첨가량의 변화와 분쇄시간, 공기주입량, 급광량에 따른 영향을 확인하였다. 먼저 광액농도 20%, 포수제 DMU 101 + DDA(100mL/ton), 기포제 pine oil(200mL/ton), 억제제 sodium silicate(1 kg/ton)의 실험조건으로 일반부선을 실시한 결과, 회분제거율 81.55%, 회수율 70.23%를 얻을 수 있었고, 광액농도 5%, 분쇄시간 5분, collector DMU 101 + DDA(100 mL/ton), 기포제 AF65(5.4 L/ton), 억제제 AF65 (5.4 L/ton), 세척수(360 mL/min.)와 공기주입량(1,197 mL/min.)의 조건으로 microbubble column 부선을 실시한 결과, 회분제거율 83.85%, 회수율 70.42%를 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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