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[영국] WCS 환경 엔지니어링, 송풍기 자동 타이머로 하수처리시설 내 전력 소비량 줄여
이름 관리자 waterindustry@hanmail.net 작성일 2022.08.17 조회수 354
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[영국] WCS 환경 엔지니어링, 송풍기 자동 타이머로 하수처리시설 내 전력 소비량 줄여

송풍기 전력 소비량 절반으로 감소시켜



[사진제공 = WCSEED]

햄프셔의 컨트리 하우스 사유지에 있는 HiPAF와 초대형 키오스크. [사진제공 = WCSEED]

 

WCS 환경 엔지니어링(WCS Environmental Engineering, WCSEE)은 새롭개 개발한 에너지 절약 기법으로 패키지형 하수 처리시설의 전력 소비를 절반으로 줄일 수 있다고 밝혔다.


물 재이용 전문가는 특허 받은 고성능 폭기 필터(high performance aerated filter, HiPAF) 패키지형 처리시설의 생물학적 처리 부분에 송풍기를 작동시키기 위해 자동화된 타이머를 도입했다.


송풍기는 일반적으로 하수 처리시설에서 사용되는 에너지의 95% 이상을 차지한다. 송풍기는 보통 24시간 연중무휴로 작동하며, 생물학적 처리 공정에 공기를 불어넣고 하수에서 유기물을 분해하는 박테리아에게 산소를 공급하여 높은 처리 기준이 유지되도록 한다.


WCSEE의 HiPAF 범위에 있는 송풍기는 이제 24시간 계속 작동하는 대신 정해진 시간에 따라 공정에 공기를 주입하도록 맞춰진다. 타이머는 처리시설의 HiPAF 범위에 표준으로 내장되어 하수를 처리하는데 사용되는 에너지의 양을 최대 50%까지 줄일 것이다. 이는 기업의 순 탄소 배출 제로 목표에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 비용을 절감할 수 있다.


앤드류 베어드(Andrew Baird) WCSEE 기술 이사는 "탄소중립 전략은 기후 목표를 달성하는 데 중요한 에너지 효율과 함께 기업의 최우선 과제이다"라며, "동시에 기업은 에너지 비용이 크게 증가하는 상황에 직면해 있으며, 전력 소비를 줄이는 것이 이제 많은 사람들이 비용을 통제하기 위해 시도하는 우선적인 방법이다"라고 말했다.


그는 이어서 "송풍기에 타이머를 구축하는 것은 전력 소비를 최대 50%까지 줄이는 간단하고 저렴한 옵션임이 입증되어 이는 순 제로 및 비용 효율성에 대한 시장의 요구를 모두 충족시킨다"고 덧붙였다.


타이머 개념은 규정 준수가 항상 유지되도록 보장하기 위해 햄프셔(Hampshire) 주의 피터스필드 하수처리시설( Petersfield Wastewater Treatment Works)에 있는 시설에서 포츠머스 대학교 연구원에 의해 3년에 걸쳐 테스트됐다.


베어드는 “개념은 간단하지만 송풍기를 켜고 끌 적절한 시간과 기간을 찾는 것은 어려운 일이었다"면서  "일반적으로 우리는 HiPAF가 20~30분 후에만 용존 산소가 감소하는 것을 발견하여 타이머를 15분 켜기 및 15분 끄기로 설정할 수 있음을 발견했다"고 전했다.


그는 이어서 “이러한 간헐적 공기 주입은 에너지를 훨씬 적게 소비하면서 안정적인 처리를 위한 효과적인 통기를 제공한다. 15분 간격은 송풍기 보증 유지를 위해 송풍기 제조업체가 요구하는 시간당 켜기 끄기 주기를 초과하지 않는 추가 이점을 제공한다”고 덧붙였다.


실질연구

 

타이머의 추가는 WCSEE의 HiPAF 기술의 프로세스 효율성을 향상시키기 위한 실질적인 연구 개발의 일부로 이루어졌다.


이러한 연구는 이미 바이오존으로 알려진 생물학적 처리 부분에 특허받은 Hybrid-SAF(수중 폭기 필터, submerged airated filters) 기술을 도입하여 상당한 에너지 및 비용 절감을 달성했다. 이 특허 기술은 기존의 수중 SAF에 비해 더 높은 에너지 효율로 하수를 더 좁은 부지 면적에서 처리하는 동시에 환경 준수를 충족시킬 수 있는  수중 이동형 장치(submerged moving-bed), 고정막 반응기(fixed-film reactor)를 사용한다.


베어드는 “SAF 처리는 많은 양의 공기를 공급하는 데 필요한 에너지로 인해 전통적으로 고비용 공정으로 간주되며, 일반적으로 더 큰 계획에서는 고려되지 않는다"라며, “하이브리드 SAF 기술의 핵심은 특허를 받은 고유한 흐름 특성이며, 이것은 수중 이동형 장치를 통해 영양분의 균일하고 지속적으로 흐르도록 한다"고 설명했다.


그는 이어서 "천천히 순환하는 매질은 바이오매스 성장을 수용하면서 증가하는 비중으로 인해 점차 하강한다. 중력이 공정에 미치는 영향을 계산하면 전력 소비량이 크게 감소하고, 전반적인 효율성이 향상되며, 현장 설치 공간을 줄이고 보다 콤팩트한 장치를 배치할 수 있다"고 설명했다.


또한 유압 제어 및 체류 시간의 발전으로 특허 받은 공정 기술은 95% 마일 기준으로 1mg/l 미만의 최종 유출 암모니아 농도를 일관되게 달성할 수 있었다.


[원문보기]


AUTOMATED TIMERS HALVE BLOWER POWER CONSUMPTION



New energy saving measures developed by WCS Environmental Engineering (WCSEE) could reduce power consumption of its package wastewater treatment plants by as much as half. 


The water recycling specialist has introduced automated timers to operate blowers in the biological treatment section of its patented HiPAF (high performance aerated filter) package treatment plants.  


Blowers account for more than 95% of the energy used in a typical wastewater treatment plant. They usually operate 24/7 to blow air into biological treatment processes, providing oxygen to the bacteria that decompose organic substances in the wastewater, ensuring high standards of treatment are maintained.   


Blowers in WCSEE’s HiPAF range are now timed to pulse air into the process, rather than operate continuously. The timers will be built in as standard to the HiPAF range of treatment plants, cutting the amount of energy used to treat effluent by up to 50%. This can contribute to companies’ net zero carbon emission goals, as well as bringing welcome reductions in energy costs.   


WCSEE technical director Andrew Baird said: “Net zero carbon strategies are front of mind for businesses, with energy efficiencies critical to meeting climate goals. At the same time, businesses are facing huge rises in energy bills and cutting power consumption is now a priority for many to try and control costs.  


“Building in timers to blowers has proven to be a simple and low-cost option to reduce power consumption by up to 50%, addressing the market need for both net zero and cost efficiencies.” 


The timer concept was tested over three years by University of Portsmouth researchers at its facility at Petersfield Wastewater Treatment Works, Hampshire, to ensure compliance was always maintained. 


Baird said: “While the concept was simple, finding the right times to turn blowers on and off and for what periods proved more of a challenge.  In general, we found the HiPAF only saw a reduction in dissolved oxygen after 20-30 minutes, allowing us to set timers to 15 minutes on and 15 minutes off.  


“These intermittent pulses provide effective aeration for reliable treatment, while consuming significantly less energy. The 15 minutes intervals give the added advantage of not exceeding the on off cycles per hour required by the blower manufacturers, to maintain the blower guarantee.” 


Substantive research  


The addition of timers has come as a result of part of WCSEE’s substantive research and development to enhance process efficiency of its HiPAF technology.  


These studies have already achieved significant energy and cost savings with the introduction of the patented Hybrid-SAF (submerged aerated filters) technology to the biological treatment section, known as the biozone. The patented technology employs a submerged moving-bed, fixed-film reactor which can treat wastewater with greater energy efficiency compared to traditional submerged SAFs, in a tighter site footprint whilst meeting environmental compliance. 


Baird said: “SAF treatment is traditionally viewed as a high cost process due to the energy requirement in delivering high volumes of air and is generally not considered for larger schemes. 


“At the heart of our Hybrid SAF technology are unique flow characteristics that have been patented. These ensure an even and continuous flow of nutrients up through the submerged, moving bed. 


“The slowly circulating media gradually descends due to its increasing specific gravity from hosting biomass growth. Calculating the impact of gravity on the process results in a significant reduction in power consumption, improving overall efficiency and enabling a reduction in site footprint and a deployment of a more compact unit.” 


Developments in hydraulic control and retention times have also enabled the patented process technology to consistently achieve final effluent ammonia concentrations of less than 1 mg/l on a 95%ile basis. 


[출처 = WCSEED(https://www.wplinternational.com/news/automated-timers-halve-blower-power-consumption/) / 2022년 8월 8일]

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