가압부상 공기/부유물비(A/S비)

한 줄 정의

가압부상에서 공기/부유물비는 공급 공기량을 유입 부유물량으로 나눈 값이다.

A/S비라고도 하며, 부상 분리 효율을 수치로 설명하는 설계와 운전의 핵심 지표다.

A는 부상에 기여하는 과잉 공기량이고, S는 유입 고형물량이다.

가압과 감압 원리

가압부상은 처리수 일부를 포화기에서 가압 공기와 접촉시켜 공기를 용해하는 방식이다.

이 반송수를 원수와 섞은 뒤 부상조 입구에서 대기압으로 감압하면 미세 기포가 석출된다.

석출된 기포가 부유물에 붙어 겉보기 비중을 낮추고, 그 결과 부상층을 이룬다.

원리는 헨리 법칙이다. 압력을 높이면 공기가 물에 더 많이 녹는다.

A/S비 식 유도

포화기에서 반송수 1L에 녹는 공기는 f·Cs·P 이다. 여기서 f는 실제 용해비다.

대기압에서 물에 남을 수 있는 양은 Cs다. 그 넘는 부분만 기포로 나오므로 석출 공기는 Cs(fP-1)이다.

반송 유량 R에 실린 석출 공기량은 Cs(fP-1)R 이다.

유입 부유물량은 SS·Q 이다.

두 값의 비를 취하면 A/S = Cs(fP-1)R / (SS·Q) 가 된다.

이 식의 변수는 Cs, P, f, R, SS, Q 뿐이며, 단위는 mg/mg 로 무차원이다.

운전 변수와 제거율

운전 조건이 바뀌면 A/S비 식으로 제거율 변화를 판단한다. 제거율은 A/S비에 정비례한다고 가정한다.

반송비 R이 증가하면 A/S비가 커져 제거율이 올라간다. 다만 지나치게 키우면 혼합이 나빠진다.

압력 P가 낮아지면 (fP-1) 항이 줄어 A/S비와 제거율이 함께 떨어진다.

유입 유량 Q가 늘고 반송량이 고정되면 R이 줄어 제거율이 감소한다.

유입 부유물 SS가 줄면 분모가 작아져 A/S비가 커지고 제거율이 오른다.

헷갈리는 점과 직접 풀기

마지막으로 자주 틀리는 부분을 짚는다.

압력은 절대압으로 넣어야 한다. 게이지압을 그대로 대입하면 A/S비를 과대평가한다.

R은 반송 유량을 유입 유량으로 나눈 값이다. 정비례는 과포화와 플록 파괴 한계 안에서만 성립한다.

직접 풀어 보자.

정답은 R 감소, 제거율 감소다. 반송량이 고정되면 Q가 커질 때 R이 줄어 제거율이 떨어진다.