완전혼합 반응조(CSTR)에서 체류시간(hr)

완전혼합 반응조(CSTR)에서 체류시간(hr)

 

 

다음의 조건이 주어졌을 때,

유입되는 완전혼합반응조에서

체류시간(hr)을 구하시오.

> 유입 COD: 2,000 mg/L

> 유출 COD: 150 mg/L

> MLSS: 3,500 mg/L

> MLVSS = 0.7×MLSS

> K = 0.469 L/g•hr (MLVSS 기준)

> 생물학적으로 분해되지 않는 COD: 125 mg/L

> 설계 SDI (반송슬러지 농도): 7,000 mg/L

> 슬러지의 반송 고려

> 정상상태이며 1차 반응

 

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> 완전혼합 반응조(continuous stirred-tank reactor, CSTR)

또는 완전혼합 반응기

 

 

 

CSTR 1차 반응식

Ce = Ci* + [(C0 – Ci*) / (1 + kXθ)]

> Ce: 유출(출구) COD (mg/L)

> C0: 유입(입구) COD (mg/L)

> Ci*: 생물학적으로 분해되지 않는 COD (mg/L)

> k: 반응속도상수 (L/g•hr)

> X: MLVSS 농도 (g/L)

> θ: 체류시간 (hr)

 

 

 

X = 0.7 × (3500 mg/L) × (1 g / 1000 mg)

= 0.7 × (3500) × (1 / 1000)

= 2.45 g/L

 

 

 

CSTR 1차 반응식을

체류시간(θ)에 대해 정리하고,

값을 대입하면,

Ce = Ci* + [(C0 – Ci*) / (1 + kXθ)]

 

(C0 – Ci*) / (1 + kXθ) = Ce – Ci*

 

1 + kXθ = (C0 – Ci*) / (Ce – Ci*)

 

kXθ = [(C0 – Ci*) / (Ce – Ci*)] – 1

 

θ = [ [(C0 – Ci*) / (Ce – Ci*)] – 1 ] / kX

= [ [(2000 – 125) / (150 – 125)] – 1 ] / (0.469×2.45)

= 64.4 hr

 

 

 

답: 64.4 hr

 

 

 

 

[참고]

a. 설계 SDI (반송슬러지 농도)는

반응기 내 생물농도를 유지하기 위한 설계 요소로,

체류시간은 외부 유입유량 기준으로 산정한다.

b. 반송유량은 외부 유입•방류 유량에 포함되지 않아

θ 계산에 영향을 주지 않는다.

 

 

 

 

[키워드] 체류시간 기준, 완전혼합 반응조 기준, 완전혼합 반응기 기준, CSTR 1차 반응식 기준, CSTR dic