라멜라 클리어라이어

Lamella clarifier

라멜라 클리어라이어 또는 경사판 정착자(IPS)는 액체에서 미립자를 제거하도록 설계된 정착자의 일종이다.

적용 범위

라멜라 클리어라이너는 광업과 금속 마감 등 다양한 산업에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 지하수, 산업 공정 물, 모래 필터의 역세척 처리에도 사용될 수 있다.[1]라멜라 클리어라이너는 솔리드 로딩이 가변적이고 솔리드 사이징이 양호한 애플리케이션에 이상적이다.[2]그것들은 발자국이 작기 때문에 많은 산업 현장에서 기존의 클리어라이너보다 더 흔하다.[3]

한 가지 특정한 용도는 유입되는 막 필터에 대한 사전 처리다.라멜라 클리어라이너는 멤브레인 필터에 앞서 전처리 시 가장 좋은 옵션 중 하나로 꼽힌다.[4]그들의 올스틸 디자인은 특히 플라스틱으로 만들어진 튜브 정착자들에 비해 경사판의 일부가 잘려나가 막으로 옮겨질 가능성을 최소화한다.또한 라멜라 클리어라이너는 화학물질을 사용하지 않고도 필요한 수질을 막에 유지할 수 있다.이는 화학물질을 구입하고 막의 손상을 제한하는데 있어서 모두 비용절감 대책으로, 편평체와 응고제에 함유된 큰 입자와는 막이 잘 작동하지 않기 때문이다.

라멜라 클리어라이너는 도시 폐수 처리 과정에서도 사용된다.[5]라멜라 클리어라이너에 대한 가장 일반적인 폐수 적용은 3차 처리 단계의 일부분이다.라멜라 클리어라이너를 처리과정에 통합하거나 독립형 장치를 사용하여 기존 수처리장을 통한 유량을 증가시킬 수 있다.[6]라멜라 클리어라이너를 기존 공장에 통합하는 한 가지 옵션은 소위 "맑은 물 구역"에서 넘치기 전에 경사판이나 튜브 묶음을 부착하여 재래식 또는 슬러지 이불 클리어라이어를 개량하는 것이다.이렇게 하면 정착 면적이 2배 증가하여 오버플로에서 고형하중이 감소할 수 있다.[7]

장점과 한계

다른 명확화 시스템에 비해 라멜라 클리어라이어의 주요 장점은 경사판 사용으로 인한 유효 안착 면적이 크다는 점으로 클리어라이어의 작동 조건을 여러 가지 방법으로 개선한다.이 유닛은 경사진 플레이트 없이 작동하는 클리어라이너 면적의 65-80%만 필요로 하는 보다 소형이다.[3]따라서 부지 면적 제약이 관련된 경우 라멜라 클리어라이어 시스템을 선호한다.필요한 면적이 줄어들어 클리어라이너가 내부에 위치하여 작동할 수 있게 되어, 기계의 실외에서 발생하는 바람에 생기는 파편 축적과 악취 제어로 인한 조류 성장, 막힘 등의 일반적인 문제를 일부 줄일 수 있다.밀폐된 공간 내에서 작동하면 또한 작동 온도와 압력 조건을 더 잘 제어할 수 있다.[8]경사 판은 클리어라이너가 기존 클리어라이너보다 2~4배 높은 오버플로율로 작동할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 더 큰 인플루언스 유량을 가능하게 하고 따라서 더 시간 효율적인 클리어라이프 프로세스를 가능하게 한다.[3]라멜라 클리어라이너도 화학물질을 사용하지 않고도 심플한 디자인을 제공한다.따라서 그들은 섬세한 막 공정에 대한 전처리 역할을 할 수 있다.효율성 증진을 위하여 필요한 경우 편평체를 첨가할 수 있다.

라멜라 클리어라이너 성능은 플로크컬러와 응고제를 첨가해 개선할 수 있다.[9]이들 화학물질은 침전 과정을 최적화하고 모든 작은 고형물이 슬러지 언더플로에 정착되도록 함으로써 넘치는 물의 순도를 높인다.[10]

라멜라 클리어라이너의 또 다른 장점은 기계적, 움직이는 부품이 뚜렷이 없다는 것이다.따라서 시스템은 인플루언스 펌프를 제외하고 어떠한 에너지 입력도 요구하지 않으며 다른 클리어라이너에 비해 기계적 결함의 경향이 훨씬 낮다.이러한 이점은 발전소 운전 시 안전 고려사항으로 확장된다.기계적 부재는 안전한 작업 환경에서 부상 가능성을 낮춘다.[10]

라멜라 클리어라이너는 더 많은 전통적인 클리어라이어 사용으로 인해 직면하는 많은 어려움을 극복했지만, 장비의 구성 및 작동과 관련된 몇 가지 단점이 있다.라멜라 클리어라이너는 대부분의 원사료 혼합물을 처리할 수 없기 때문에 분리 효율을 떨어뜨릴 수 있는 물질을 제거하기 위해 약간의 전처리가 필요하다.피드는 인플루엔자 혼합물이 적절한 구성인지 확인하기 위해 고급 정밀 선별과 그릿 및 그리스 제거에서 초기 처리를 필요로 한다.[8]

클리어라이버의 레이아웃은 물이 공급에서 경사판으로 코너를 돌 때 추가적인 난류를 발생시킨다.이 난류 증가 면적은 슬러지 수집 지점과 일치하며 흐르는 물은 고체의 재정지를 유발하는 동시에 슬러지를 희석시킬 수 있다.[11]이로 인해 슬러지의 과도한 습기를 제거하기 위한 추가 치료가 필요하게 된다.클리어라이어 인렛과 방전은 흐름을 고르게 분산시키도록 설계되어야 한다.[3]

슬러지가 경사판 아래로 흘러내려 더러워지기 때문에 정기적인 정비가 필요하다.정기적인 청소가 고르지 않은 흐름 분배를 예방하는 데 도움이 된다.[3]또한, 잘 유지되지 않는 플레이트는 불균일한 흐름 분포를 야기할 수 있으며 공정의 효율을 희생시킬 수 있다.[12]접시가 촘촘히 쌓여 있어 청소를 어렵게 한다.단, 탈착식 및 독립적으로 지지되는 성층판을 설치할 수 있다.[8]

상용화된 라멜라 클리어라이어는 산업에서 널리 사용되는 기존 클리어라이어 시스템에 대해 다른 콘크리트 유역 기하학 및 구조적 지원이 [13]필요하므로 새로운 (라멜라) 클리어 시스템 설치 비용이 증가한다.

사용 가능한 설계

일반적인 라멜라 클리어라이어 설계는 혈관 내부의 일련의 경사 판으로 구성된다(첫 번째 그림 참조).처리되지 않은 공급 물줄기는 용기 상단에서 들어가 경사판 아래 공급통로를 따라 흐른다.그런 다음 경사진 플레이트 사이로 클리어라이버 안쪽으로 물이 흐른다.이 시간 동안 고체는 접시 위에 가라앉아 결국 그릇의 바닥으로 떨어진다.[3]입자가 가는 경로는 서스펜션의 유량과 입자의 안착율에 따라 달라지며 두 번째 그림에서 볼 수 있다.용기 바닥에서 호퍼나 깔때기는 이러한 입자들을 슬러지로 모은다.슬러지는 연속적으로 또는 간헐적으로 배출될 수 있다.기울어진 판 위에서는 모든 입자가 자리를 잡았고 출구 채널로 빠져나가는 맑은 물이 생성된다.맑아진 물은 출구 흐름에서 계통을 빠져나간다.

라멜라 클리어라이너 도식도.
입자 안착 동작(라멜라 클리어라이어).

많은 독점적인 라멜라 클리어라이너 설계가 있다.경사 판은 원형, 육각형 또는 직사각형 관에 기초할 수 있다.가능한 설계 특성에는 다음이 포함된다.

  • 튜브 또는 플레이트 간격 50mm
  • 튜브 또는 플레이트 길이 1~2m
  • 45°~70°의 플레이트 피치를 통해 자가 청소가 가능하며, 낮은 피치의 경우 백워시[3] 필요
  • 최소 플레이트 피치 7°
  • 일반적인 하중 비율은 5~10m/h이다[14].

주요 공정 특성

라멜라 클리어라이너는 그리스 10000mg/L와 고체 3000mg/L의 최대 공급수 농도를 처리할 수 있다.일반적인 장치의 예상 분리 효율성은 다음과 같다.

  • 표준 운전 조건에서 90-99%의 오일 및 그리스를 제거한다.
  • 화학적 수정 없이 유화유 및 그리스를 20-40% 제거.
  • 화학 물질을 첨가하여 50-99%[10] 제거
  • 처리수의 탁도는 약 1-2 NTU이다.[7]

일반적인 라멜라 클리어라이너에 필요한 초기 투자는 클리어라이너의 설계에 따라 처리할 물의 입방미터당 미화 750달러에서 미화 2500달러까지 다양하다.[10]

라멜라 클리어라이너의 표면 하중 비율(표면 오버플로 속도 또는 표면 안착 속도라고도 함)은 10~25m/h이다.이러한 안정화 속도의 경우, 클리어라이버의 유지 시간은 약 20분 이하로 낮으며,[7] 작동 용량은 (예측 면적의) 1~3m3/m로2 조정된다.[15]

특성평가

고형분리는 침전 효과 η으로 기술한다.이는 농도, 유량, 입자 크기 분포, 흐름 패턴 및 플레이트 패킹에 따라 달라지며 다음 방정식으로 정의된다.[16]

η = (c1-c2)/c2

여기서 c는1 흡입구 농도 및 배출구2 농도.

판의 기울어진 각도는 기존의 클리어라이너에 비해 하중 비율/투과량을 증가시키고 유지 시간을 단축할 수 있다.(동일한 크기의) 기존 클리어라이버의 2~3배의 적재율 증가.[14]

안착에 필요한 총 표면적은 폭 W의 각 판인 N 판이 있는 라멜라 판에 대해 판 피치 θ과 튜브 간격 p를 사용하여 계산할 수 있다.

어디에

A = W∙(Np+cos cos)

표 1은 서로 다른 설명 장치의 특징과 작동 범위를 나타낸다.[14]

설명 단위 오버플로 속도(m3/m2/h) 보유시간(분) 탁도제거효율(%)
라멜라 클리어라이어 5-12 60-120 90-95
직사각형 1-2 120-180 90-95
원형 1-3 60-120 90-95
플록 담요 1-3 120-180 90-95
모래 밸러스트 < 200 5-7 90-99
슬러지 재순환 < 120 10-16 90-99
자석 < 30 15 90-99

여기서 오버플로 속도는 클리어레이터의 유체 적재 용량의 측정값이며, 인플루언스 유량을 클리어기의 수평 영역으로 나눈 값으로 정의된다.보존 시간은 입자가 클리어라이버에 남아 있는 평균 시간이다.탁도는 구름의 척도다.탁도 제거 효율이 높을수록 맑은 하천에 남아 있는 미립자가 적다.입자의 안착 속도는 스톡스의 법칙에 의해서도 결정될 수 있다.[17]

설계 휴리스틱스

  • 상승률:상승률은 다른 출처에서 0.8~4.88m/h 사이일 수 있다(쿠세라, 2011).[7]
  • 플레이트 하중: 플레이트 사이의 층류 흐름이 유지되도록 플레이트의 적재는 2.9m/h로 제한되어야 한다.[13]
  • 플레이트 각도:판을 수평에서 50~70° 각도로 기울여서 자정작용이 가능하도록 해야 한다는 것이 일반적인 의견이다.그 결과 라멜라 클리어라이너의 투사 플레이트 면적이 기존 클리어라이어 공간의 약 50%를 차지하게 된다.[13][18]
  • 플레이트 간격:플레이트 사이의 일반적인 간격은 50 mm이지만, 50 mm 이하의 입자가 전처리 단계에서 제거되었다는 점을 고려할 때 플레이트는 50–80 mm의 범위에서 간격을 둘 수 있다.[7][10]
  • 플레이트 길이: 시스템의 크기에 따라 전체 플레이트 길이가 달라질 수 있지만, 플레이트 길이는 플레이트가 슬러지 수집을 위해 클리어라이버 하단의 플레이트 아래 1.5m의 공간을 남겨두고 상단 수위 위로 125mm 상승하도록 허용해야 한다.[7]대부분의 판은 길이가 1~2m이다.[14]
  • 플레이트 재료: 플레이트는 시스템이 녹조 성장을 방지하기 위해 염소를 투여한 상황을 제외하고 스테인리스강으로 제작되어야 한다.이러한 상황에서 플레이트는 플라스틱 또는 플라스틱 코팅이 될 수 있다.[7]
  • 피드 포인트:사료는 플레이트 바닥의 정착구간 교란을 방지하기 위해 플레이트 바닥 위로 최소 20% 이상 유입되어야 한다.[13]

후처리 시스템

라멜라 클리어라이너에서 나오는 오버플로 스트림과 언더플로 스트림 모두 종종 사후 치료가 필요할 것이다.하류 흐름은 슬러리의 밀도를 높이기 위해 걸쇠나 벨트 프레스 필터와 같은 탈수 과정을 거치는 경우가 많다.과부하 슬러리는 종종 그 과정에 다시 재활용될 수 없기 때문에 이것은 중요한 사후 처리 과정이다.이러한 경우 폐기 공장으로 운송해야 하는 경우가 많으며, 이 운송의 비용은 슬러리의 부피와 중량에 따라 달라진다.[3]따라서 효율적인 제수 공정은 상당한 비용 절감을 초래할 수 있다.슬러리가 과정을 통해 재활용될 수 있는 곳에서는 종종 말려야 하며, 다시 물을 제거하는 것은 이 과정에서 중요한 단계다.

오버플로 스트림에 필요한 사후 처리는 유입 스트림의 특성과 오버플로우가 무엇에 사용될지에 따라 달라진다.예를 들어, 라멜라 클리어라이너를 통해 주입되는 액이 중공업 공장에서 나온 경우 특히 유출물이 환경에 배출될 경우 오일 및 그리스를 제거하기 위해 사후 처리가 필요할 수 있다.병합기와 같은 분리 공정 단위는 물리적으로 물과 기름의 분리를 유발하는 데 사용된다.[19]

음용수 처리를 위해 라멜라 클리어라이너의 오버플로우는 박테리아를 제거하기 위한 소독뿐만 아니라 유기 분자를 제거하기 위한 추가 치료가 필요할 것이다.냄새 제거와 수채색 개선을 위한 연마 장치도 연달아 통과한다.[3]

경사판에는 녹조가 자라는 라멜라 클리어라이어(Lamella Clarifer)가 유행하고 있는데, 특히 오버플로가 환경으로 배출되거나 라멜라 클리어라이어(Lamella Clarifier)가 막 여과 장치의 전처리로 활용되고 있는 경우 이것이 문제가 될 수 있다.이 두 가지 경우 중 어느 경우든 과잉은 녹조가 라멜라 클리어라이어 하류로 확산되는 것을 막기 위해 무연탄-모래 필터와 같은 사후 처리가 필요하다.라멜라 클리어라이너의 기울어진 판은 강철로 만들어졌기 때문에 판의 부식을 가속화할 수 있으므로 생물학적 성장을 제어하기 위해 염소를 사용하지 않는 것이 좋다.[7]

새로운 개발

개발 중인 라멜라 클리어라이너의 표준 설계에 대한 한 가지 변화는 경사진 플레이트 상단에서 유출물을 수집하는 방법이다.경사진 판의 윗부분을 넘어 출구 채널로 흘러가는 유출물보다는 판의 윗부분의 오리피스를 통해 흐른다.이 설계는 플레이트 사이의 채널에서 보다 일관된 등압을 허용하고 따라서 보다 일관된 흐름 프로필이 개발된다.분명히 이 설계는 오리피스가 장치의 효율을 심각하게 떨어뜨릴 수 있는 침전물로 빠르게 차단될 것이기 때문에 비교적 깨끗한 폐수 흐름에만 적용된다.[6]또 다른 새로운 설계에는 선박 높이를 변경할 수 있도록 선박의 상단 부분을 조정할 수 있다.이 높이 조정은 입구 스트림을 지시하는 디플렉터에 상대적이다.이 설계는 폭풍우를 제거하기 위해 사용되었다.[20]

분리 유닛의 효율을 향상시키는 또 다른 설계 변화는 유출물이 라멜라 클리어라이너로 들어가는 방법이다.표준 클리어라이어 설계는 경사진 플레이트 하단에 유입되는 유출물을 가지고 있으며, 플레이트를 미끄러져 내려오는 슬러지와 충돌한다.이 혼합 영역은 경사진 판의 하단 20%를 정착하는데 사용할 수 없게 한다.액체가 아래쪽으로 슬러리 흐름을 방해하지 않고 경사판으로 들어가도록 라멜라 클리어라이너를 설계하면 라멜라 클리어라이너의 용량이 [1]25% 향상될 수 있다.

참조

  1. ^ a b Parkson Corporation (2012). Lamella EcoFlow (Report). Retrieved 13 October 2013.
  2. ^ Aguapuro Equipments Proprietary Limited. Clarifiers and Clariflocculators (Report). Retrieved 13 October 2013.
  3. ^ a b c d e f g h i Development Document for the Final Effluent Limitations Guidelines and Standards for the Metal Products and Machinery Point Source Category (PDF) (Report). United States Environmental Protection Agency. 2003. Retrieved October 20, 2020.
  4. ^ Meurer Research Inc (2013). Plate Settler Technology (Report). Retrieved 13 October 2013.
  5. ^ Smith, Aaron (November 11, 2019). "How do tube settler work – plate settler, lamella clarifier tutorial". aqua-equip.com. Retrieved October 20, 2020.
  6. ^ a b Monroe Environmental Corp. (2013). Parallel Plate Settlers (Report). Retrieved 13 October 2013.
  7. ^ a b c d e f g h Ratnayaka, Don D.; Brandt, Malcolm J.; Johnson, Michael (2009). "Chapter 7". Twort's water supply (6th ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-0809-4084-7.
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  20. ^ EP1391228, Morin, A, "유압 배전기를 이용한 폭풍우 제거 설치" 2009년 발간