폭기
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1. 개요
폭기는 액체나 고체에 공기를 통과시켜 물질의 성질을 변화시키는 과정을 의미한다. 액체 폭기는 벤츄리 관, 폭기 터빈, 압축 공기 등을 사용하여 수행되며, 수돗물 흐름을 부드럽게 하거나, 하수 및 폐수 처리, 수족관 물의 산소 함량 증가 등에 활용된다. 고체 액체의 폭기는 토양 통기에 적용되며, 식품에서는 빵이나 케이크의 기공, 와인의 향을 증진시키는 데 사용된다. 또한, 일본의 정수 처리 과정에서 물에 산소를 공급하여 수질을 개선하는 데 활용되기도 한다.
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| 폭기 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 정의 | 물과 공기를 접촉시키는 과정 |
| 목적 | 용존 산소 증가 휘발성 물질 제거 pH 조절 |
| 적용 분야 | 폐수 처리 수산 양식 음용수 처리 토양 정화 |
| 유형 | |
| 표면 폭기 | 물 표면에서 공기와 접촉시키는 방식 종류: 분수형 폭기기 교반형 폭기기 |
| 침지 폭기 | 물속에 폭기 장치를 담가 공기를 주입하는 방식 종류: 디퓨저 폭기기 제트 폭기기 |
| 폭기조 | 물을 담아 폭기하는 데 사용되는 탱크 형태: 개방형 폭기조 폐쇄형 폭기조 |
| 자연 폭기 | 바람이나 자연적인 흐름을 이용하여 폭기하는 방식 예: 하천, 호수 |
| 폭기 장치 | |
| 폭기기 | 공기를 물과 접촉시키는 장치 |
| 디퓨저 | 기포를 발생시켜 물속에 공기를 용존시키는 장치 |
| 송풍기 | 공기를 공급하는 장치 |
| 영향 요인 | |
| 온도 | 온도가 높을수록 산소 용해도가 감소함 |
| 압력 | 압력이 높을수록 산소 용해도가 증가함 |
| pH | pH에 따라 폭기 효율이 달라짐 |
| 염분 | 염분이 높을수록 산소 용해도가 감소함 |
| 기타 | |
| 참고 | 스트리밍 알고리즘 |
2. 액체의 폭기
액체의 폭기는 벤츄리 관, 폭기 터빈 또는 압축 공기를 사용하여 공기를 액체에 통과시키는 방식으로 수행된다.[1] 디퓨저, 에어 스톤, 미세 기포 디퓨저, 조대 기포 디퓨저, 선형 폭기 튜빙 등이 사용될 수 있다.[1]
세라믹은 이러한 목적에 적합하며, 다공성 세라믹을 통해 액체로 미세한 공기 또는 가스 기포를 분산시키는 경우가 많다.[1] 다공성 세라믹 디퓨저는 알루미늄 산화물 입자를 도자기 결합제를 사용하여 융합하여 강하고 균일하게 다공성이며 균질한 구조를 형성한다.[1] 자연적으로 친수성인 이 물질은 쉽게 습윤되어 미세하고 균일한 기포를 생성한다.[1]
주어진 부피의 공기 또는 액체에서 표면적은 방울 또는 기포 크기에 비례하여 변하며, 교환이 일어날 수 있는 표면적이다.[1] 극도로 작은 기포 또는 방울을 사용하면 더 높은 접촉 표면적으로 인해 가스 전달(폭기) 속도가 증가한다.[1] 이러한 기포가 통과하는 기공은 일반적으로 마이크로미터 크기이다.[1]
액체 폭기는 다양한 용도로 활용된다. 수돗물 흐름을 부드럽게 하고(층류), 식용 탄산수나 콜라를 생산하는 데 사용된다.[4] 하수 또는 산업 폐수 처리의 2차 처리에 폭기 믹서나 디퓨저가 사용된다.[2][3] 수족관의 물고기나 양어장과 같이 동물을 사육하는 물의 산소 함량을 증가시킨다. 효모 번식과 발효를 돕기 위해 맥아즙이나 머스트의 산소 함량을 높이기도 한다. 이산화 탄소나 염소 등 용존 가스를 제거하고,[4] 물에 용해되거나 현탁된 화합물을 산화시키는 데도 활용된다. 정체된 물의 혼합을 유도하거나 연못 폭기에도 사용된다.
2. 1. 방법
액체의 폭기는 벤츄리 관, 폭기 터빈 또는 압축 공기를 사용하여 공기를 액체에 통과시키는 방식으로 수행된다.[1] 디퓨저, 에어 스톤, 미세 기포 디퓨저, 조대 기포 디퓨저, 선형 폭기 튜빙 등이 사용될 수 있다.[1]세라믹은 이러한 목적에 적합하며, 다공성 세라믹을 통해 액체로 미세한 공기 또는 가스 기포를 분산시키는 경우가 많다.[1] 다공성 세라믹 디퓨저는 알루미늄 산화물 입자를 도자기 결합제를 사용하여 융합하여 강하고 균일하게 다공성이며 균질한 구조를 형성한다.[1] 자연적으로 친수성인 이 물질은 쉽게 습윤되어 미세하고 균일한 기포를 생성한다.[1]
주어진 부피의 공기 또는 액체에서 표면적은 방울 또는 기포 크기에 비례하여 변하며, 교환이 일어날 수 있는 표면적이다.[1] 극도로 작은 기포 또는 방울을 사용하면 더 높은 접촉 표면적으로 인해 가스 전달(폭기) 속도가 증가한다.[1] 이러한 기포가 통과하는 기공은 일반적으로 마이크로미터 크기이다.[1]
2. 2. 액체 폭기의 용도
액체 폭기는 다양한 용도로 활용된다. 수돗물 흐름을 부드럽게 하고(층류), 식용 탄산수나 콜라를 생산하는 데 사용된다.[4] 하수 또는 산업 폐수 처리의 2차 처리에 폭기 믹서나 디퓨저가 사용된다.[2][3] 수족관의 물고기나 양어장과 같이 동물을 사육하는 물의 산소 함량을 증가시킨다. 효모 번식과 발효를 돕기 위해 맥아즙이나 머스트의 산소 함량을 높이기도 한다. 이산화 탄소나 염소 등 용존 가스를 제거하고,[4] 물에 용해되거나 현탁된 화합물을 산화시키는 데도 활용된다. 정체된 물의 혼합을 유도하거나 연못 폭기에도 사용된다.3. 고체 액체의 폭기
3. 1. 토양 통기
토양 통기에 대한 내용은 토양 통기 문서를 참고하십시오.4. 식품에서의 폭기
음식에 공기가 흡수되는 과정을 말한다. 이는 기공의 종류로 측정되는 케이크와 빵의 가벼움, 그리고 공기 방울이 포함된 일부 소스의 색상과 질감을 의미한다.
와인 테이스팅에서는 와인의 향을 끌어내기 위해 와인을 잔에서 휘젓거나, 공기와의 접촉을 늘리기 위해 디캔터를 사용하거나, 전문적인 와인 에어레이터를 사용하는 등 다양한 방법이 사용된다.
아스투리아스의 사이다는 폭기를 증가시키기 위해 약 1미터 높이에서 잔에 따른다(''엘 에스칸시아도'').
4. 1. 와인 테이스팅에서의 폭기
와인 테이스팅에서는 와인의 향을 끌어내기 위해 다양한 방식으로 폭기를 한다. 와인을 잔에서 휘젓거나, 공기와의 접촉을 늘리기 위해 디캔터를 사용하거나, 전문적인 와인 에어레이터를 사용하기도 한다.4. 2. 아스투리아스 사이다의 폭기
아스투리아스에서는 사이다를 ''엘 에스칸시아도''라 불리는 독특한 방식으로 따라 폭기를 증가시킨다. 이 방식은 약 1미터 높이에서 사이다를 잔에 따르는 것을 포함한다.5. 일본의 정수 처리
폭기는 물에 산소를 공급하여 정수 처리하는 방법 중 하나이다. 산소를 공급함으로써 용존 산소가 증가하고, 수중 미생물에 의한 유기물의 분해가 촉진된다.[5] 이는 활성 오니법에 의한 하수 처리나 양식업 등에서 활용되는 기술이다. 폭기를 통해 화학적 산소 요구량(COD)이나 생물학적 산소 요구량(BOD)을 개선하고, 황화수소 등의 유해 가스를 제거할 수 있다.
참조
[1]
웹사이트
Porous Ceramic Diffusers
http://www.refractro[...]
2011-09-30
[2]
웹사이트
Aeration
https://web.archive.[...]
2014-06-18
[3]
웹사이트
Aeration Device
https://web.archive.[...]
Fortrans
2014-06-18
[4]
웹사이트
Methane Gas and Its Removal from Wells in Pennsylvania
https://web.archive.[...]
PSU
2014-06-18
[5]
서적
エアレーション『新版 2級土木施工管理技士 受験用図解テキスト5 用語集』p33
1987
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