KR20020063446A - 입자계수기를 이용한 미세기포의 크기측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세기포의 크기를 측정하는데 있어 크기 및 개수측정을 위해 고안된 입자계수기를 적용하는 것이다. 미세기포는 용존공기부상법(Dissolved Air Flotation), 전해부상법(Electro-flotation) 등에 의해 발생이 되며 상수 및 하·폐수처리 등에 사용되고 있다. 각 방법에 있어서 발생되는 기포의 크기는 처리효율과 직접적인 관계가 있으며, 고효율을 위해 보다 작은 기포 생성을 위한 연구가 국내외적으로 수행 중에 있다. 여기서, 기포의 크기는 현미경을 이용한 화상분석을 통해 측정을 해 왔으나 정확한 데이터를 얻기 위해서는 상당히 오랜 기간이 걸리고, 또한 실제 운전중인 플랜트에서 발생되는 미세기포가 적정한 크기로 발생되는지 감지하지 못한다는 문제점이 있다. 이와 상반하여, 본 발명은 매우 짧은 시간에 신뢰성 있는 데이터를 얻을 수 있어 미세기포 발생장치 개발을 위한 연구에 사용될 수 있고, 운전중인 플랜트에서 발생되는 기포의 크기를 연속적으로 측정하여 미세기포를 이용한 공정에서 기포발생장치의 운전 및 설계상 결함을 감지할 수 있다.
Description
본 발명은 수처리에 사용되는 미세 기포를 이용한 부상법에서 처리효율에 직접적으로 관계가 있는 기포의 크기 측정방법을 미세기포 발생장치 개발에 관한 연구 및 운전중인 플랜트 진단을 위한 적용에 관한 것이다.
미세기포를 이용한 부상법 중 용존공기부상법에서는 물과 공기로 채워진 가압탱크에 고압으로 압력을 가해 공기를 수중에 용존시킨 후 이를 저기압으로 떨어뜨리면 미세기포가 발생되고, 전해부상법에서는 수중의 극판에 전기를 걸면 물이 전기분해가 되면서 미세기포가 발생된다. 이때 발생되는 미세기포와 부유 또는 침전하는 입자들의 충돌을 유발하여 기포와 입자의 집합체를 가볍게 만들어 수면위에서 제거하는 방식으로, 수중의 조류나 플록과 같이 밀도가 낮은 입자를 제거하는데 효과적으로 사용된다.
지금까지 연구된 실험 및 운전결과에 의하면 높은 처리효율을 얻기 위해서는 미세기포의 정전기적 성질과 크기가 매우 중요하다. 여기서, 미세기포의 크기는 현미경을 이용한 화상분석을 통해 측정해 왔으나 이 방법은 2~3일 정도의 많은 시간이 소요되고, 따라서 측정되는 기포의 수에 한계가 있다. 결과적으로 미세기포의 크기분포에 대한 신뢰도가 떨어지며, 또한 운전중인 플랜트에 적용하여 실시간으로 미세기포의 크기를 감지하지 못한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 방법의 문제점을 보완하기 위해 입자계수기를 이용하여 미세기포의 크기를 측정함으로써 십분 이내의 단시간에 신뢰성 있는 측정결과를 얻을 수 있다. 이를 미세기포 발생장치에 관한 연구에 적용하여 특정 장치에서 발생되는 미세기포의 크기측정을 용이하게 할 수 있고, 운전중인 플랜트에서 적정 크기의 기포가 발생되는지 연속적으로 감지하는데 본 방법을 제공하고자 한다.
도1은 본 발명에 의한 미세기포의 크기측정에 관한 구성도 및 측정원리
도2는 본 발명을 이용한 미세기포의 크기측정 결과
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 미세기포의 크기측정 방법은 미세기포를 이용한 부상법(용존공기부상법, 전해부상법 등)에서 발생되는 기포를 입자계수기의 센서부를 통과시켜서 그 크기를 측정하는 것이다.
도1은 본 발명에 의한 미세기포의 크기측정에 관한 구성도 및 측정원리에 대한 개략도로서, 실험에 사용된 입자계수기는 크게 장치부(A)와 센서부(B)로 구성되어 있다. 가압탱크(E)에서 고압에 의해 공기로 포화된 가압수가 노즐(D)을 통해 분사되면서 미세기포가 발생되고, 샘플링 펌프(C)에 의해 발생된 미세기포는 튜브를 따라 센서부(B)를 통과하게 된다. 센서부의 유입부(I)를 통해 유입된 미세기포(H)들은 초점렌즈(F)를 통해 투과되는 레이저의 상태에 변화를 주고, 그 변화가 감지부(G)에 감지된다. 그 변화의 정도가 파장(K)으로 표시되고, 그 파장의 높이가 기포의 크기를 나타낸다. 그 다음 측정된 데이터는 입자계수기와 연결된 컴퓨터(L)의 소프트웨어에 의해 자동으로 저장이 되고, 저장된 데이터를 정리함으로써 미세기포의 크기분포 및 평균 직경을 결정하게 된다.
본 발명에 의한 미세기포의 크기측정방법은 용존공기부상법이나 전해부상법으로 미세기포를 발생시키는 단계(a); 상기단계 (a)에서 발생된 미세기포를 입자계수기의 센서부로 유입시키는 단계(b); 상기단계 (b)에서 측정된 결과를 데이터베이스화 하는 단계(c); 및 상기단계 (c)에서 미세기포의 크기별 분포 및 평균직경을 결정하는 단계 (d)를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
용존공기부상법에서 미세기포는 수중에 공기를 고압(일반적으로 4~6 기압)으로 가압한 후 이 가압수를 저기압으로 떨어뜨리면 평균 약 40㎛직경의 기포가 생성이 된다. 실험에서 용존공기부상법은 증류수를 사용하여 기포를 발생시켰는데, 이는 입자성 물질이 있는 경우 입자와 기포가 같이 측정이 되기 때문에 정확한 측정결과를 얻을 수 없다. 하지만, 용존공기부상법에서 생성되는 미세기포의 최소직경(약 10㎛)보다 큰 입자성 물질이 많지 않다면 어떠한 종류의 용액을 사용해도 관계가 없다.
전해부상법에서 기포는 금속의 종류와 전해질(순수 전해질 및 전해질 혼합물)의 종류에 관계없이 금속 극판에 전기를 걸어주면 평균 20~40㎛ 직경의 기포가 발생이 되는데, 금속의 종류에 따라 +극 극판에서 입자성물질이 생성이 되어 이러한 입자들이 측정되는 등의 측정상 문제가 있을 수 있어, 실험에서는 이러한 입자성물질이 용액중에 섞이는 것을 방지하기 위해 멤브레인필터로 +극을 포장하여 이를 방지하였으나, 필터는 공극이 10㎛이하이면 어떠한 필터를 사용해도 관계없다.
본 발명에 사용된 입자계수기는 미국 캠트렉社의 PC2400D 모델을 사용하였는데, 이는 입자의 크기를 측정할 수 있는 장비이면 어떠한 것이든 미세기포의 크기 측정이 가능하며, 샘플링 유량은 제조자가 설정한 100㎖/min으로 하였으나, 기포의 크기측정에 있어서 전체 기포의 크기보다는 기포의 크기별 분포를 구하는 것이므로 정확한 유량을 맞추지 않아도 좋으며 약 50-500㎖/min 정도이면 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있다.
도 2는 전해부상법과 용존공기부상법에서 발생된 미세기포의 크기를 측정한 결과로서 금 극판을 사용한 전해부상법에서의 기포 크기분포와 용존공기부상법에서 4, 6기압의 압력의 경우에 대한 기포 크기분포 측정결과를 도시한 것이다. 본 발명에 의하면 실험에 사용된 입자계수기는 단시간(약 10여분)동안 수천에서 수만개 정도의 기포를 입자계수기의 센서부를 통과시켜 그 크기를 측정할 수 있고, 여러회 측정한 평균값을 이용하여 미세기포의 크기분포에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 미세기포의 크기측정방법은 간단하면서 단시간에 신뢰성있는 결과를 얻을 수 있기 때문에 미세기포발생에 관한 연구에 있어서 미세기포의 크기측정에 적용할 수 있으며, 운전중인 용존공기 부상법(DAF)이나 전해부상법(Electro-Flotatioin)을 사용하는 플랜트에 적용하여 적정한 크기의 기포가 발생되는지 연속적으로 감지할 수 있다.
Claims (5)
- 용존공기부상법이나 전해부상법으로 미세기포를 발생시키는 단계(a); 상기단계 (a)에서 발생된 미세기포를 입자계수기의 센서부로 유입시키는 단계(b); 상기단계 (b)에서 측정된 결과를 데이터베이스화 하는 단계(c); 및 상기단계 (c)에서 미세기포의 크기별 분포 및 평균직경을 결정하는 단계 (d)를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자계수기를 이용한 미세기포의 크기측정방법;
- 제1항의 용존공기부상법에 있어서, 10㎛이하 크기의 입자가 함유된 용액, 또는 증류수를 사용하여 미세기포를 발생시키는 것을 특징으로 하는 미세기포의 크기를 입자계수기를 사용하여 측정하는 방법.
- 제1항의 전해부상법에 있어서, +극 극판을 공극사이즈 10㎛이하의 필터로 포장하여 입자성물질의 생성을 방지하는 것을 특징으로 하는 미세기포의 크기를 입자계수기를 사용하여 측정하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 입자계수기의 센서부로 유입시키는 샘플링 유량을 50-500㎖/min으로 하는 것을 특징으로하는 입자계수기를 이용한 미세기포의 크기측정방법
- 제 1항에 있어서, 미세기포의 크기를 여러 회 측정하여 평균값을 구함으로써 미세기포의 크기분포에 대한 신뢰도가 높은 것을 특징으로 하는 입자계수기를 이용한 미세기포의 크기측정방법
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|---|---|---|---|---|
| US8448491B2 (en) | 2007-05-03 | 2013-05-28 | Micro Motion, Inc. | Vibratory flow meter and method for correcting for an entrained phase in a two-phase flow of a flow material |
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2001
- 2001-01-29 KR KR1020010004114A patent/KR20020063446A/ko not_active Application Discontinuation
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