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문제 정의
- 있다. 먼저 낙동강 원수를 사용하여 응집시의 탁도 및 유기물 제거효과를 파악하고자 하였다. Alum(Al2(SO4)3 .
제안 방법
- 탁도는 HF Scientific Inc. DRT 100B 탁도 계를 사용하여 측정하였고, UV254는 시료를 0.45 "이의 유리섬유 여과지로 여과한 후, SHIMADZU-1201 분광광도계를 사용하여 254 nm에서 측정하였다. TOC 측정은 SHIMADZU-5000A를 사용하였으며 검량선 작성은 C8H5KO4, Na2CO3, NaHCO3을 표준용액으로 사용하였다.
- 즉 D2와 D3 값이 작을수록 형태가 불규칙하고 밀도가 작은 floc으로 표현할 수 있다. Di과 D2의 측정을 위해서 20분 완속교반 후 생성되는 floc을 스포이드로 채취하여 현미경 슬라이드 글라스에 조심스레 놓고, AIA를 사용하여 최대길이. 원주, 투영면적을 구하였다.
- ,ern Master- sizer/E를 사용하였으며 5mV He-Ne laser 광원과 300 mm 렌즈를 이용하였다. Floc 채취는 20분 완속 교반후 jar-tester의 시료 채취구에서 floc의 깨짐을 방지하기 위해 직접 측정셀에 채취하여 측정하였다.
- Alum(Al2(SO4)3 . I8H2O)을 웅집제로 사용하여 pH, 응집제 주입량에 따른 탁도, UV254, TOC 제거율을 pC-pH diagram으로 도식화하여 낙동강 원수의 최적 응집영역을 도출하고자 하였다. 또한 floc의 특성을 dF를이용하여 조사하였다.
- 실험은 6개의 Jar-tester에 웅집제 [A12(SO4)3 . I8H2O〕를 주입한 후 150 rpm에서 1분동안 급속교반을, 30rpm에서 20분 동안 완속교반을 하여 플록이 형성된 후 채취하여 플록의 형태를 측정하였으며, 30분간 침전 시켜 상둥액의 수질을 분석하였다. 실험에 사용된 pH와 옹집제 주입 량은 pH 4~10, 1-100 mg/L 범위로 조절하였다.
- 너비 3 cm. 길이 8 cm로 교반장치를 설치하였으며, 시료의 분석을 용이하게 하기 위해 장치의 밑부분에서 5 cm에 시료 채취구를 설치하였다. 실험은 6개의 Jar-tester에 웅집제 [A12(SO4)3 .
- I8H2O)을 웅집제로 사용하여 pH, 응집제 주입량에 따른 탁도, UV254, TOC 제거율을 pC-pH diagram으로 도식화하여 낙동강 원수의 최적 응집영역을 도출하고자 하였다. 또한 floc의 특성을 dF를이용하여 조사하였다. Floc의 특성은 앞의 diagram 을 바탕으로 응집 메커니즘이 상이한 charge neu- tralization과 sweep floc 영역에서 발생하는 floc 을 AlA와 SALLS 방법을 이용하여 조사하였다.
- SALLS방법을 사용하여 측정하였다. 반복 실험을 통하여 응집효율과 floc의 dF 및 크기와의 관계를 분석하여 앞의 결과를 재확인하였다.
- 11에 나타내었다. 원수의 pH를 조절한 후 옹집제를 주입하였으므로, 응집 후 상충 수의 pH는 약간 낮아지며 이 점을 고려하여 앞의 탁도 제거효율과 비교하였다.
- 응집 메커니즘이 상이한 조건에서 발생하는 sweep floc과 charge neutralization영역에서의 입자의 형태 특성을 비교하기 위해 각 영역에서 채취한 floc 의 dF를 측정하였다. Table 2는 각 영역에서의 pH, 응집제 주입량과 오염물질의 제거율을 나타내었다.
- 응집과정에서 발생하는 floc의 특성은 floc의 크기 및 dF를 측정하여 조사하였다. dF는 입자들의 집합체인 floc의 특성을 나타낼 수 있으며 은 다음 식으로 나타낼 수 있다.
- 입자의 floc 크기를 측정하는 방법온 volume, number, surface로 측정하는 방법이 있으나, 본 실험에서는 Volume 평균 입경을 사용하였다. 원수 및 sweep floc, charge neutralization 영역에서 측정된 입자의 크기 분포를 Fig.
대상 데이터
- SALLS 방법에 사용된 기기는 Mal.,ern Master- sizer/E를 사용하였으며 5mV He-Ne laser 광원과 300 mm 렌즈를 이용하였다. Floc 채취는 20분 완속 교반후 jar-tester의 시료 채취구에서 floc의 깨짐을 방지하기 위해 직접 측정셀에 채취하여 측정하였다.
- 45 "이의 유리섬유 여과지로 여과한 후, SHIMADZU-1201 분광광도계를 사용하여 254 nm에서 측정하였다. TOC 측정은 SHIMADZU-5000A를 사용하였으며 검량선 작성은 C8H5KO4, Na2CO3, NaHCO3을 표준용액으로 사용하였다. 알칼리도 측정은 0.
- 5 cm. 높이 21.5 cm이고. 너비 3 cm.
- 본 연구에는 1999년 1월부터 11월에 취수한 낙동강 원수를 사용하였다. 본 연구에서 사용한 원수의특성은 다음과 같다(Table 1).
- 길이 8 cm로 교반장치를 설치하였으며, 시료의 분석을 용이하게 하기 위해 장치의 밑부분에서 5 cm에 시료 채취구를 설치하였다. 실험은 6개의 Jar-tester에 웅집제 [A12(SO4)3 . I8H2O〕를 주입한 후 150 rpm에서 1분동안 급속교반을, 30rpm에서 20분 동안 완속교반을 하여 플록이 형성된 후 채취하여 플록의 형태를 측정하였으며, 30분간 침전 시켜 상둥액의 수질을 분석하였다.
- Di과 D2의 측정을 위해서 20분 완속교반 후 생성되는 floc을 스포이드로 채취하여 현미경 슬라이드 글라스에 조심스레 놓고, AIA를 사용하여 최대길이. 원주, 투영면적을 구하였다. 여기서 최대길이와 원주와의 관계로부터 1차 dF을 측정하였고, 최대길이와 투영면적의 관계로부터 2차 dF 를 계산하였다.
이론/모형
- 이용하였으며 . 3차 dFe SALLS 방법을 이용하여 측정하였다.
- 3차 dF측정은 L 2차 dt와는 달리 SALLS 방법을 이용하여 측정하였다. 빛의 산란강도, I(Q)와 사용한 빛의 파동의 함수.
- Floc 입자 분석시 현미경의 배율은 200배로 하여 측정하였다. Floc의 D3을 측정하기 위해서는 SALLS 방법을 이용하였다. SALLS 방법에서 dF는 빛의 투과시 floc에 의한 빛의 산란강도.
- 또한 floc의 특성을 dF를이용하여 조사하였다. Floc의 특성은 앞의 diagram 을 바탕으로 응집 메커니즘이 상이한 charge neu- tralization과 sweep floc 영역에서 발생하는 floc 을 AlA와 SALLS 방법을 이용하여 조사하였다.
- 다음은 pH 및 웅집 제 주입량에 따른 응집 효율과 응집과정에서 발생하는 floc의 dF 및 평균 입자크기를 SALLS방법을 사용하여 측정하였다. 반복 실험을 통하여 응집효율과 floc의 dF 및 크기와의 관계를 분석하여 앞의 결과를 재확인하였다.
- 본 실험에 사용한 Jar-test는 국내외 응집공정 연구에서 많이 사용되고 있는 Philpps & Birds 사의표준형과 같은 제원으로 제작하여 사용하였다. 장치의 제원은 가로 .
성능/효과
- 1) 탁도만을 함유한 Amirtharajah의 실험 결과를 비교할 때 본 연구결과의 탁도 제거영역은 낮은 pH로 이동하였다. 그러므로 웅집시 최적 조건은 원수의 성상에 의해 변하며 특히 유기물의 함유량에 따라 좌우됨을 알 수 있었다.
- 2) 유기물 및 탁도의 최적 pH는 유사하였으나 전반적으로 유기물 제거는 탁도 제거에 비해 높은 주입량과 낮은 pH에서 유리하였다.
- 3) AIA를 이용한 floc의 1차 및 2차 dt를 측정하여 형태를 파악한 결과 sweep floc 영역의 입자들이 불규칙하게 결합된 형태를 나타내었다.
- 일정하게 감소되는 직선 영역을 fractal 영역으로 구분할 수 있다.3)본 연구에서는 직선 영역이 뚜렷하게 나타나는 점, 1 x 10-6~lx 10-4 nm-'의 범위를 fractal 영역으로 구분하였으며, dF값은 5회 실시한 평균값을 나타내었다. Fig.
- 4) SALLS를 이용한 floc의 형태를 파악한 결과 sweep floc 영역의 floc이 charge neutralization 영역의 floc보다 평균크기 및 dF 값이 컸다. 5) pH와 응집제를 조절하여 floc의 값과 크기를 측정한 결과 제거효율이 높을수록 floc의 dF값과 크기가 증가하는 경향을 보였다.
- 컸다. 5) pH와 응집제를 조절하여 floc의 값과 크기를 측정한 결과 제거효율이 높을수록 floc의 dF값과 크기가 증가하는 경향을 보였다. 이 결과로 제거효율이 높을수록 옹집 floc이 크고 밀도가 높은 floc이 형성됨을 알 수 있었다.
- AIA에 의해서 측정된 결과는 sweep floc 영역의 floc이 charge neutralization 영역의 floc보다 불규칙한 형상이었으나 SALLS에 의해서 측정돤결과에 의해서는 sweep floc 영역의 floc0] charge neutralization 영역의 floc보다 규칙적이고 밀도도 높았다. SALLS에 의한 방법은 AIA 방법과 달리 측정 시 floc의 파괴 등에 의한 재구조화될 우려가 없기 때문에 입자의 구조 및 형상을 확인하기에 적절한 방법으로 판단된다.
- 측정되었다. SALLS 방법에 의하여 측정된 df는 AIA방법에 의해서 측정된 보다 높은 상관관계(R2 = 0.99)를 보였다.
- 10에 나타내었다. 원수의 입자는 1~5。“m 크기로 분포하였으며 10 pm 부근에서 입자의 70%를 나타내고 입자의 평균 크기는 16.5 #m로 측정되었다. Sweep floc 과 사 large neutralization 영역에서 측정한 floc의 평균 크기는 각각 97.
- 가깝고 밀도도 높은 것을 의미한다. 그 결과 sweep floc영역에서의 탁도 제거율이 charge neutralization 영역보다 우수하였다.
- pH로 이동하였다. 그러므로 웅집시 최적 조건은 원수의 성상에 의해 변하며 특히 유기물의 함유량에 따라 좌우됨을 알 수 있었다.
- 이때 탁도와 유기물 제거율 또한 가장 높게 측정되었다. 따라서 오염물 제거율이 높을 때 dF값이 커짐을 알 수 있었다.
- Table 1 에 의하면 낙동강 원수는 유기물과 탁도가 비교적 높았으며 알카리도는 낮았다. 또한 SUVA(UV254/TOC = 1.02) 가 낮아 생분해도가 높고 친수성기가 많이 포함되어있는 수질특성을 나타내었다.
- 1의 아래 그림에 나타난 zeta potential도 이 지점에서 둥전점을 보이므로 이 영역은 charge neutralization에 의한 응집 영역임을 알 수 있다. 본 실험의 결과를 Amirtharajah의 실험결과를 비교하면 본 실험에서 얻은 sweep floc과 charge neutralization 영역이 Amirtharajah의 결과보다 낮은 pH로 위치함을 알 수 있다. 그 이유는 실험에 사용된 원수에서 찾을 수 있다.
- 원수의 pH를 5로 조절하였을 때는 응집제 주입 량이 30 mg/L까지 증가하여도 dr값은 거의 유사하였으며, 50 mg/L 주입시에는 감소하였다가 100 mg/L 주입시에는 원래 값과 유사한 값을 보였다. Fig.
- 원수의 pH를 5로 조절할 시에는 응집제 주입량에 관계없이 입자의 크기가 거의 비숫하였고, 앞의 dF 결과와 비숫한 양상을 보였다. 원수의 pH를 6과 8로 조절하였을 때는 웅집제 주입량이 증가할수록 입자의 평균크기가 증가하다가 50 mg/L 이상에서는 약간 감소하는 경향이 나타났다. 원수의 pH를 7로 조절하여 응집제 주입 량을 변화하여 측정한 결과 응집제 주입 량이 30 mg/L에서 최대 입자크기를 나타내었으며 최적 주입량 이상에서는 입자의 평균 크기는 감소하였다.
- 원수의 pH를 6과 8로 조절하였을 때는 웅집제 주입량이 증가할수록 입자의 평균크기가 증가하다가 50 mg/L 이상에서는 약간 감소하는 경향이 나타났다. 원수의 pH를 7로 조절하여 응집제 주입 량을 변화하여 측정한 결과 응집제 주입 량이 30 mg/L에서 최대 입자크기를 나타내었으며 최적 주입량 이상에서는 입자의 평균 크기는 감소하였다. 전반적으로 최적의 오염물질 제거효율을 얻었을 때 floc의 크기 및 dF 값이 가장 큰 값 을 나타내었다.
- 51 μm이었다. 응집 후 입자의 크기가 증가되었으며. sweep floc 영역에서의 입자의 크기는 charge neutralization 영역보다 크게 나타났다.
- 5) pH와 응집제를 조절하여 floc의 값과 크기를 측정한 결과 제거효율이 높을수록 floc의 dF값과 크기가 증가하는 경향을 보였다. 이 결과로 제거효율이 높을수록 옹집 floc이 크고 밀도가 높은 floc이 형성됨을 알 수 있었다.
- 탁도의 최적 제거 효율은 상층수 PH 6.4, 주입량 50 mg/L에서 90%를 보였고, pH 5.5~9와 주입량 10 mg/L이상에서 70~80% 이상의 제거율을 보였다. Al(0H)3용해도를 함께 나타내고 있는 Fig.
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