폭기조의 에너지 절약형 산소 처리

일반적으로 하수 처리장에서는 1차 침전 탱크를 지난 하수를 폭기조 또는 폭기 채널에서 호기성 생물 처리 작업을 거치는데, 블로어로 폭기 처리하여 미생물에 산소를 공급합니다. Busch Vacuum Pumps and Systems는 산소를 안정적으로 주입할 수 있도록 신형 로브 블로어 시리즈를 출시했습니다.

지금까지 하수 처리장 폭기조에서는 블로어를 사용하여 폭기 처리하는 경우가 가장 많았습니다. Busch Vacuum Pumps and Systems는Tyr 로브 블로어(그림 1)로 이 분야의 새로운 기술 표준을 세우고자 노력해 왔으며, 지난 50년간 진공 및 가압 전문진의 경험을 축적해왔습니다.


그림 1: 하수 처리장의 폭기 채널

Busch의 Tyr 로브 블로어는 1bar에서 2.5~73입방미터의 분당 체적 유량을 기록합니다. 어느 도시에서든 하수 처리장은 상당한 운영비가 소요됩니다. 따라서 하수 처리장 관리자와 기술 책임자는 에너지 사용을 최대한 줄여 시설 운영의 효율성을 극대화하고, 이를 통해 운영비를 절감해야 한다고 입을 모읍니다. Busch는 널리 검증된 회전 로브 프로파일을 개발하여 유량에 따라 완벽히 조정되는 블로어 단계별로 공기 압축 효과를 개선하고, 에너지 효율 등급 IE3의 에너지 절약 모터를 기본으로 사용하여 효율성을 한층 끌어올립니다.

Tyr 로브 블로어를 설계 시 크기와 소음을 고려하여, 좁은 공간에서도 설치가 가능한 소형 유닛(그림 2)과 혁신적 방음 설계를 선보였습니다 고정밀 나선형 기어, 소음 최적화 유입 필터와 배출 필터, 그리고 고효율 방음재를 사용하여 기존 블로어 대비 소음이 확연하게 줄었습니다.


그림 2: 하수 처리장 기계실의 Tyr 로브 블로어

Tyr 로브 블로어는 여러 방법으로 작동을 제어할 수 있으며 PLC 제어 시스템을 사용하여 하수 처리장 제어 시스템에 연결할 수 있습니다. 폭기조의 산소 레벨  측정 시 최소값을 밑돌면 블로어가 스스로 가동하여 최대값에 도달할 때까지 작동합니다.
폭기조가 여러 대 있거나 그 규모가 크다면 Tyr 로브 블로어를 여러 대 설치할 수도 있습니다. 필요한 산소량에 따라 여러 대의 Tyr 회전 로브 블로어가 동시에 또는 번갈아 작동하여 전체 블로어의 가동 시간이 비슷하게 유지됩니다.

주파수 제어 회전 로브 블로어는 산소 공급량을 개별 블로어의 가동 시간에 따라 제어할 필요가 없으며, 블로어의 속도와 이에 따라 발생하는 체적 유량별로 제어할 수 있습니다. 속도 제어를 통해 폭기조로의 산소 주입이 더욱 정밀해지며, 실제로 이를 통해 최소값과 최대값이 서로 비슷해집니다.


그림 3: Busch의 Tyr로브 블로어

그리고 가변 주파수 드라이브 없이 더욱 손쉬운 제어 또한 가능합니다. 폭기조에서 2대의 동일한 Tyr 회전 로브 블로어를 폭기 처리에 사용할 경우 블로어는 최대 오수량에 맞추어 체적 유량이 발생하도록 설계되는데, 독일 오버팔츠(Oberpfalz)의 슐라메르스도르프-포르바흐(Schlammersdorf-Vorbach) 하수 처리장에서 가동 중인 두 대의 Tyr 로브 블로어를 사례로 들 수 있습니다. 이 두 블로어는 서로 다른 속도로 가동할 수 있는데, 필요한 산소 공급량에 따라 가동 속도를 50%나 100%로 설정할 수 있으며 그에 따라 4가지 체적 유량 레벨 별 주파수 제어 작업이 생략되어 에너지를 추가로 절약할 수 있습니다.

라인펠덴-헤르텐(Rheinfelden-Herten) 하수 처리장의 위르겐 나스(Jürgen Nass) 운영 관리자는 Tyr 로브 블로어의 장점이 명확하다고 이야기합니다. "외부 점검 창에서 기어와 베어링의 오일 레벨을 점검할 수 있습니다. 방음 캐비닛 문을 열면 주유구와 오일 배출 밸브에 바로 접근할 수 있어 오일 교환도 간편하죠. inlet 필터는 불순물이 블로어로 떨어지지 않게 전면부에서 탈착할 수 있도록 설치되어 편리합니다" 또한 그는 블로어의 신뢰성에 대해 다음과 같이 호평했습니다. "가동 후 1년 동안 고장은 물론 그 어떤 이상도 없었습니다."


그림 4: Tyr 로브 블로어의 방음재 내부가 개방된 모습. 외부에서 확인 가능한 주유구와 배출구, 오일 레벨 점검창이 맨 앞에 보인다.


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