침강 형태 분류 및 단위공정 적용성

침강과 형태 분류

침강은 중력으로 부유물을 물에서 분리하는 조작이다.

정수장에서는 응집 플록을 침전시켜 깨끗한 상징액을 얻는다.

부유물 농도와 입자 특성에 따라 형태가 네 가지로 나뉜다.

네 가지 침강 형태

네 형태는 부유물 농도와 입자 간 상호작용으로 나뉜다.

독립침전은 낮은 농도에서 입자가 응결하지 않고 일정한 속도로 가라앉는다.

응집침전은 충돌로 플록이 커져 침강 속도가 시간에 따라 증가한다.

지역침전은 농도가 높아 입자가 간섭하며 하나의 덩어리로 내려간다.

압축침전은 바닥 고형물이 위층 무게에 눌려 수분을 내보낸다.

독립침전은 침사지, 응집침전은 약품침전지에 대응한다.

Stokes 법칙으로 침강 속도 구하기

독립침전의 침강 속도는 Stokes 법칙으로 구한다.

식의 기호는 침강 속도, 중력 가속도, 입자 직경, 밀도, 점도다.

침강 속도는 입자 직경의 제곱에 비례한다. 그래서 응집이 중요하다.

이 식은 Re가 0.1 미만인 층류 영역의 구형 입자에만 성립한다.

Re가 커지면 관성력이 커져 경험식을 써야 한다.

표면부하율로 침전 면적 구하기

가상의 예로 표면부하율을 이용해 침전 면적을 구해 보자.

유량 12,000 m³/d를 표면부하율 24 m³/(m²·d)로 나눈다.

A = Q / v0 이므로 12,000을 24로 나누면 500 m²가 나온다.

이번에는 유량이 6,000 m³/d일 때를 직접 풀어 보자.

헷갈리는 점과 시험 포인트

침강 형태 문제에서 자주 틀리는 실수가 두 가지 있다.

첫째, 형태를 농도만으로 나누면 안 된다. 응집과 간섭도 함께 본다.

둘째, Stokes 법칙은 Re가 0.1 미만인 구형 입자에만 성립한다고 적는다.

형태마다 맞는 단위공정을 한 줄로 짝지어 설명해야 점수가 된다.

정리

이번 장에서는 침강 형태의 분류와 단위공정 적용을 살펴봤다.

네 형태는 독립, 응집, 지역, 압축이며 형태에 따라 단위공정이 다르다.

Stokes 법칙은 Re가 0.1 미만인 조건에서만 적용한다는 점을 기억한다.