자성 유체분리에 의한 양어장 순환수내 부유 고형물의 제거

김용하(Yong Ha Kim),여평모(Ryoung Mo Yeo),서근학(Kuen hack Suh),김행구(Hang Goo Kim),정우창(Uoo Chang Chung),김순호(Soon Ho Kim) 한국수산과학회 1999 한국수산과학회지 Vol.32 No.5

A magnetic fluid separation technology was confirmed to be very effective to remove the suspended solids (SS) from aquacultural recirculating water. In this study, the effects of operating variables on the characteristics of SS removal were investigated through the test runs using magnetite of 2 ㎛ mean diameter as magnetic powder. Magnetic flocculation here formed by adsorbing fine magnetites on the surface of suspended solid was observed. The strength of magnet was of significance in determining the SS removal efficiency as well as the capacity of the equipment. In addition, the SS removal efficiency decreased with an increase in the superficial liquid velocity, but the effect became negligible when the mass ratio of magnetite to the suspended solids was higher than 1.0.

입도분포가 넓은 분철광석의 유동층 환원에 있어서 분화와 비산특성

김용하,정우창,김행구 ( Yong Ha Kim,Uoo Chang Chung,Hang Goo Kim ) 한국공업화학회 1997 응용화학 Vol.1 No.1

The minimum fluidization velocity for coarse ores, of which fluidization behavior is governed by the force of inertia, increases with temperature while that of fine ores smaller than about 1500 ㎛ decreases. As the gas velocity increases, the abrasion and degradation in coarse ores are more severe but the elutriation rate and the concentration of fine ores entrained in gas also increase and it finally results in a high elutriation loss.

자성 유체분리에 의한 오수의 고도처리

김용하,김행구,오창섭,서근학,여평모,신수희 한국화학공학회 2000 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.38 No.5

오수 처리시 최종 침전조예서 침전되지 못한 채 방류수에 포함되어 배출되는 부유 고형물을 일반적인 폐수내 부유고형물과 동일하게 하나의 분체로 보는 관점에서 이들의 제거, 즉 오수의 고도처리에 패수내 부유고형물의 자성 유체분리 기술을 적응해 보았다. 정화조의 방류수, 즉 2차 처리수에 존재하는 부유 고형물의 농도와 COD 및 탁도와의 관계를 조사하고, 자성 유체분리 실험을 통해 오수내 오염성분의 제거에 대한 조업변수의 영향을 평가하였다. 오수내 TCOD, ICOD 그리고 탁도와 부유고형물의 농도와의 상호관계로부터 오수에 포함된 부유고형물을 고도처리 등을 통해 제거하게 되면 COD와 탁도의 감소를 가져와 수질을 향상시킬 수 있으며, 이때 제거효과는 TCOD, ICOD그리고 탁도의 순서로 높아지는 것으로 나타났다. 본 실험조건에서 부유고형물의 농도는 20g/㎥, TCOD는 60g/㎥, 탁도는 16NTU이하로 유지할 수 있어 오수의 고도처리 기술로서 자성 유체분리의 적용 가능성이 확인되었다. 용해성 유기물질의 비율이 높은 오수의 경우 자성 유체분리 처리수내 TCOD의 추가적 감소를 위해서는 별도의 방법이 강구되어야 했다. A magnetic fluid separation is applied to the advanced treatment of sewage for removing the suspended solids which discharged as being entrained in the effluent from the final settling pond. In this study, the correlation with the concentration of suspended solids in the sewage and COD, with the solid concentration and turbidity, and the effects of operating parameters on the removal of the pollutant materials from the sewage were investigated. It is expected that COD and turbidity in sewage can be reduced by the removal of suspended solids in the sewage. And in result, turbidity was most strongly affected by the removal, and followed by ICOD and TCOD. In the present study, the concentration of suspended solids, TCOD and turbidity could be kept below 20 g/㎥, 60 g/㎥ and 16 NTU, respectively. The feasibility, therefore, of the magnetic fluid separation as an attractive technology for the advanced treatment of sewage was verified. However a special treatment for the extra reduction of TCOD in the clarified sewage is necessary.

Spout - Fluid 형 유동층에 있어서 대립자의 선택적 배출

김용하,이일옥,정선광,김행구,오창섭 한국화학공학회 2001 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.39 No.4

유동층로에서 대립자에 의한 不流動을 미연에 방지하면서 안정된 유동조업을 장기간 유지하기 위해서는 대립자를 조업중에 선택적으로 배출시키는 기술이 중요하다. 본 연구에서는 가스-고체 유동층에서 원추형 가스분산판의 중앙에 spout tube를 연결 부착하여 로내에 공급된 입자중 유동에 지장을 줄 우려가 있는 대립자를 선택적으로 배출하는데 있어서 장치와 운전조건에 따른 입자 분리의 특성을 밝히고자 하였다. 이를 위해 직경 10㎝의 spout-fluid형 상온 유동층 시스템을 설치하고, 모사 입자로써 glass beads를 사용했을 때 조업 변수의 변화에 따른 배출 속도와 분리 효율 등을 파악하였다. 대립자의 배출 속도와 분리 효율에는 spout tube내 가스유속이 가장 지배적인 변수로 작용하였다. 대립자의 분리효율을 90%이상으로 유지하는데는 미립자내 최대입자의 입경을 기준한 입자종말속도의 3.0배이상의 가스유속이 spout tube내 가스유속으로 설정되어야 했다. spout tube내 가스유속이 낮은 경우 대립자의 배출 속도를 어느 수준으로 유지하는데 문제가 없다면 spout tube의 직경을 축소하는 것이 분리 효율은 높이고도 spout tube로의 가스 공급량은 감소시키는 효과가 있었다. 미립자에 대한 대립자의 초기 혼합률이 낮아질수록, 대립자의 입경이 작을수록 그리고 층내 유동성이 떨어질수록 대립자의 효율적 분리가 어려워짐 등을 유동층 공정의 설계와 실제 조업에서 충분히 고려해야 한다. In a fluidized-bed operation, unwanted particles larger than a designed size can be introduced unexpectedly or form during the operation in a reactor. These large particles should be removed from the bed during the operation, otherwise a long-term stable operation is impossible due to defluidization phenomena caused by them. For this purpose, the present study examined a spout-fluid type fluidized bed reactor of which conical gas distributor had a spout tube(outlet) in its center, using glass beads as solid particles to be simulated. In the removal of large particles from a fluidized bed, the gas velocity in the spout tube was found to be one of the most important factors. In order to obtain more than 90% separation efficiency of unwanted coarse particles from fine particles, the gas velocity in the spout tube had to be kept at least 3.0 times higher than the terminal velocity for the largest particle size of fine particles. The separation efficiency decreased as the portion and the size of coarse particles decreased and as the fluidization in the bed became worse. It was also found that if the discharge of coarse particles through the spout tube was not affected by the decreation of inner diameter of the tube, the smaller inner diameter of the tube showed the better separation efficiency at a low gas velocity in the tube.

기류 수송계에서 자성 및 비자성 미분체의 연속적 자성분리

김용하,김행구,여평모 한국화학공학회 2000 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.38 No.5

물질의 자화율 차이를 이용하여 공기 흐름계에서 자성 및 비자성 미분체를 연속적으로 분리하기 위해 하향흐름을 가지는 전자석 분리장치에 대해 연구를 수행하였다. 먼저, 부분적인 유동과 진동을 적용한 미분체 공급장치를 전자석 분리장치에 미분체를 공급하기 위해 개발 적용하였다. 미분체 공급장치의 공급특성을 파라하기 위해 평균입경 52㎛인 미분탄과 입경별로 분급한 석탄을 사용하였다. 부분적인 유동과 진동은 입자상호간의 부착력을 최소화하는데 효과적이었다. 미분체의 배출속도는 부분 유동화 가스유속이 증가함에 따라 입자크기에 대해서 임계유속 이하에서는 완만하게 증가하고, 임계 유속 이상에서는 급격하게 증가하였으며, 입자 크기와 진동가속도 그리고 부분 유동화 가스유속이 증가할수록 미분체의 배출속도는 증가하였다. 전자석 분리장치의 분리실험에서 자성 미분체로는 G/D, shot dust를, 비자성 미분체로는 미분탄과 모래를 사용하였다. 하향흐름을 가지는 이중관 분리장치는 공기 흐름계에서 자성 및 비자성 미분체의 연속적인 제거 및 회수에 있어서 효과적이었다. 연속적인 조업에서 전자석 세트의 on/off 시간이 작을수록 내관에서 자석 chains 형성을 최소화할 수 있었다. 자장강도, 내관에서 개구비, 자화율이 증가함에 따라 자성 미분체의 제거율은 증가하였지만, 비자성 미분체의 회수율은 입자 상호간의 부착력으로 인해 감소하였다. Based on the differences in the magnetic susceptibility of materials, a down-flowing electromagnetic bed were investigated for the separation between magnetic and non-magnetic fine powders in a pneumatic conveying system. A new feeder which utilizes local fluidization and vibration was developed for conveying powders to the electromagnetic bed. The performance of the feeder has been evaluated using pulverized coal of which average diameter is 52 ㎛ and sieved coals which were classified by size. Local fluidization and vibration were found to be effective to minimize interparticle adhesion forces. As the .gas velocity for local fluidization increased, the discharging rate increased only slightly when the gas velocity is below a critical value with respect to particle size, but increased sharply when it is above the critical value. The discharging rate increased with the increases in particle size, vibrating acceleration and gas velocity for local fluidization. In the test for electromagnetic separation, grinding dust(G/D) and shot dust were used as magnetic fine powders and pulverized coal and sand as non-magnetic ones. Down-flowing annulus separator was found to be effective for continuous removal and recovery of magnetic and non-magnetic fine powders in a pneumatic conveying system. In the continuous operation, the formation of magnetic chains in the core could be minimized by shortening on/off intervals of electromagnetic sets. As the magnetic field intensity, the opening ratio in the core and the magnetic susceptibility increased, the removal efficiency of magnetic fine powders increased while the recovery efficiency of non-magnetic fine powders decreased due to interparticle adhesion forces.

입도분포가 넓은 분철광석의 유동층의 환원에 있어서 분화와 비산 특성

이일옥,정우창,정원배,강흥원,김행구,김용하 대한금속재료학회(대한금속학회) 1997 대한금속·재료학회지 Vol.35 No.9

The reduction behavior of iron ore fines of multi-sized distribution in a fluidized bed has been extensively investigated in the aspects of degradation and elutriation. The present study has endeavored to obtain fundamental data for effective plant operations and improvements of devices in fluidized-bed systems through fully understanding the effects of operating parameters and dimension or design of reactor on the degradation and elutriation of ore fines during the fluidized-bed reduction. In the fluidizedbed reduction of iron ore fines of multi-sized distribution, the minimum fluidization velocity for fine ore particles smaller than 1500㎛, of which fluidization behavior is governed by the viscosity of gas, decreases with a increase in temperature while that for coarse ore particles larger than 1500㎛, of which fluidization behavior is governed by the force of inertia, increases with temperature. The minimum fluidization velocity equation proposed by Wen and Yu shows most reliable prediction in this study. The abrasion and degradation during fluidized-bed reduction are more severe when the ore particles are coarse, and in this study, the weight pct of ore particles smaller than 250㎛ increased from 27wt% to 45wt% and that of ore particles smaller than 500㎛ increased from 42wt% to 57wt% after the fluidized-bed reduction. It has been confirmed with a mathematical model of elutriation loss that as the superficial gas velocity increases, the fluidization of coarse ore becomes more vigorous but the elutriation rate and the concentration of iron ore fines entrained in gas also increase and it finally results in a high elutriation loss.