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여재 입자의 크기가 중요하다는 것은 오랫동안 인식되어 왔지만 이러한 대부분의 연구들은 여재입자의 크기가 탁질억류량과 여과지속시간에 어떤 관계가 있으며, 여과수질에는 어떤 영향을 미치는가에 대한 것들이었다. 한편 여재구성이 총탁질입자의 수와 그 크기별 분포에 어떤 영향을 미치는가는 거의 연구가 되지 않고 있다. 본 연구는 모형여과칼럼에서 실제 정수장에서 취수한 침전수를 사용하여 (1)여재의 유효경을 고정하고 여재의 깊이, 탁도, 유속을 달리한 실험을 통해 수인성병원체인 크립토스포리디움의 제거에 적합한 여층의 타입을 결정하며 크립토스포리디움과 가장 상관성이 큰 입자의 크기 범위를 파악하고자 하였고, (2)여층의 깊이와 여재의 유효경의 비를 고정하고, 여재의 크기를 변화시켜 여과수 ...

여재 입자의 크기가 중요하다는 것은 오랫동안 인식되어 왔지만 이러한 대부분의 연구들은 여재입자의 크기가 탁질억류량과 여과지속시간에 어떤 관계가 있으며, 여과수질에는 어떤 영향을 미치는가에 대한 것들이었다. 한편 여재구성이 총탁질입자의 수와 그 크기별 분포에 어떤 영향을 미치는가는 거의 연구가 되지 않고 있다. 본 연구는 모형여과칼럼에서 실제 정수장에서 취수한 침전수를 사용하여 (1)여재의 유효경을 고정하고 여재의 깊이, 탁도, 유속을 달리한 실험을 통해 수인성병원체인 크립토스포리디움의 제거에 적합한 여층의 타입을 결정하며 크립토스포리디움과 가장 상관성이 큰 입자의 크기 범위를 파악하고자 하였고, (2)여층의 깊이와 여재의 유효경의 비를 고정하고, 여재의 크기를 변화시켜 여과수 중 입자의 분포를 조사함으로써 0.1NTU 이하의 여과수를 생산하고, 입자제거가 우수하여 3-log이상으로 크립토스포리디움을 제거할 수 있으면서 다량의 여과수 생산이 가능한 여재의 크기를 제시하고자 하였다. 크립토스포리디움이 보다 잘 제거되는 여층의 타입은 단층여과로서 단층여과에서는 큰 입자뿐 아니라 크립토스포리디움처럼 작은 입자도 잘 제거되는 특성을 갖는다. 그러나 단층여과는 공극의 폐색과 수두손실증가가 빨라 여과수 생산량이 이층여과에 비해 훨씬 적었다. 따라서 생산량이 적어도 되는 경우라면 작고 크립토스포리디움과 같은 소독 후에도 남는 병원균의 잠재적 파과를 막기 위해 특히 양질의 물을 목표로 하는 경우에 이층여재에 비하여 모래층의 깊이가 깊은 단일 여재가 안전하다고 제안한다. 많은 생산량을 목표로 하는 경우에는 고속여과의 이층여과는 저속여과의 단층여과보다 입자제거효율에는 약간 떨어지나 여전히 로그제거율은 만족하고 생산량이 많으므로 적용이 가능하다. 탁도와 원생동물을 포함하는 입자와의 상관성은 모든 경우에 강하게 나타나지는 않았다. 따라서 입자수계수가 정수시스템의 모니터링과 운영에 탁도보다 유용하며 여과공정을 더 잘 이해하게 해준다. 또한 크립토스포리디움과 높은 상관성 및 낮은 편차를 보이는 입자의 크기는 4～7, 7～14μm 로서 이 크기의 입자수를 크립토스포리디움 모니터링에 사용할 것을 제안한다. 여재의 유효경과 입자크기별 입자수와의 관계를 보면 2～4μm 입자는 모래/안트라사이트 0.55mm/1.08mm(D 모드)와 0.60mm/1.18mm(E 모드)에서, 4～7μm 입자는 0.6mm/1.18mm(E 모드)에서, 7～14μm 입자는 유효경이 작을수록 적은 갯수의 입자가 유출되었다. 14μm보다 큰 입자들은 H 모드를 제외한 모든 운전에서 평균 1개/mL미만을 보였으며 총입자수는 D와 E 모드에서 가장 낮은 누출을 보였다. 따라서 입자제거면에서 D와 E모드가 유리하다고 할 수 있다. 여재의 유효경과 탁도와의 관계에서는 D 모드에서 가장 낮은 탁도를 나타내며, 장래에 강화될 탁도기준에 대비하기 위하여 0.1NTU 를 기준으로 분석한 바, D, E, F(0.65mm/1.28mm) 모드에서만 유효여과기간의 95% 기간 동안 0.1NTU 미만의 처리수를 얻을 수 있었다. 여과시간에 따른 입자크기분포함수를 분석한 결과 본 실험에서 β값은 3.1～4.3의 범위였으며 탁도가 0.1NTU를 넘는 기간 동안의 β값은 3.6～4.5를 보여 전체 평균보다 약간 높았다. 0.1NTU 이하의 탁도와 총입자수 100개/mL 이하, 여과수량 그리고 적당한 손실수두 증가시간의 요건을 맞추는 것은 D, E, F 모드(모래(mm)/안트라사이트(mm)가 0.55/1.08, 0.60/1.18, 0.65/1.28)이었고, 이들 제안된 유효경과 앞서 크립토스포리디움 제거를 위한 단층여과 실험과 비교할 때 누출입자수가 단층여과를 상회하지만 그같은 누출이 있다 하더라도 크립토스포리디움 제거율이 4로그이상이 되는 정도로 크립토스포리디움에 대하여 안전하다 할 수 있었다. 입자수와 탁도와의 상관성은 0.1NTU 미만과 같이 낮은 탁도를 갖는 정수처리에서는 유의하지 않게 나타났다. 입자분석은 개별입자의 수를 세고 크기를 측정하기 때문에 탁도보다 더 상세하게 입자제거에 대한 정보를 제공하였다. 여과수 탁도가 0.1NTU 이하일 때 조차도 입자분석을 조사함으로써 여과지 변화를 명백히 관찰할 수 있었다. 주요어 : 이층여과, 입자크기분포, 탁도, 크립토스포리디움, 입자크기분포함수 Filter media size was considered important for a long whie but most studies have been on the effect of media size on effluent turbidity, turbidity detention quantity, and filtering period. On the other hand, effects of media composition on particle counts and distribution have rarely been studied. This study was conducted operating pilot plant filters with settled water of real plant under several operating conditions through analyzing turbidity, particle counts and size distribution, and headloss development. The objectives of this study were (1)to decide media composition for Cryptosporidium removal and particle size window which has a high relationship with Cryptosporidium, (2) to present the effective sizes of dual media to achieve fitrate turbidity less than 0.1NTU, Cryptosporidium removal more than 3-log and high filtrate production. According to the results of this study, it was suggested that single medium is more applicable in case of targeting better filtrate quality particularly for preventing potential leakage of small and disinfectant-resistant pathogens such as Cryptosporidium parvum since fine single medium filter removes smaller particles better than dual media filter if its low productivity is affordable. Dual media with high filtration rate is more applicable in case of targeting higher filtrate production since its productivity is higher than single medium with low filtration rate. Particle counts in 4～7μm and 7～14μm have not only high correlations with Cryptosporidium concentration and could be a useful indicator of Cryptosporidium presence for monitoring effective operation of rapid filtration systems for control of Cryptosporidium. Observing particle counts of effluents from filters having different effective sizes of dual media, Mode D, E(Sand(mm)/anthracite(mm) of 0.55/1.08 and 0.60/1.18) showed good performance for 2～4μm size particles, and Mode E did for 4～7μm. For 7～14μm particles, the smaller the effective sizes of media, the fewer particles observed in effluent. Mode D and E were better for total particle counts. So Mode D and E were profitable for removal of particles Mode D showed the lowest filtrate turbidity. However Mode D, E and F (0.65mm/1.28mm)produced, filtered water which turbidity less than 0.1NTU during 95% of effective filtering period. β-value in the power law function ranged 3.1～4.3 but β-value ranged 3.6～4.5 with the turbidity above 0.1NTU Modes which could meet turbidity less than 0.1NTU, sufficient filtrate production and suitable headloss growth rate were only Mode D, E and F(sand(mm)/anthracite(mm) of 0.55/1.08, 0.60/1.18, 0.65/1.28) Comparing these combinations of dual media size with the single media of Cryptosporidium removal experiment, dual media filter showed more particle leakage, however, in the range of 4-log removal of Cryptosporidium, which is sufficiently safe for the present rule. Key Words : Dual media filtration, Particle Size Distribution (PSD), Turbidity, Cryptosporidium, Power Law Function

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