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문제 정의
- 그러므로 본 연구에서는 현재 사용되고 있는 기존 정수처리장의 처리공정에서 모래여과를 제올라이트여과로 전환하여 사용하는 경우 현재의 모래여과의 역할에 암모니아성질소의 제거를 동시에 달성할 수 있는지를 평가하고 반복재생에 따른 제올라이트의 암모니 아성 질 소의 제 거능과 재 생효율의 변화를 평가하였다.
- 그러므로 재생수에 포함된 암모니아성질소를 탈기를 사용하여 제거하고 다시 재생제를 주입하여 사용하는 경우 재생효율을 평가하였다. 재생제는 KC1 을 사용하였으며 반복사용하는 경우 염소이온의 증가로 인하여 재생효율이 감소하는지를 알아보는 것이다. 재생수에 고농도의 암모니아성질소를 탈기시키고 재생제를 주입한 후 탈착율의 변화를 Fig.
제안 방법
- 4에 나타내었다. NaCl과 KC1의 농도는 각각 100 面을 사용하였으며 시간의 변화에 따른 암모니아성질소의 재생율을 비교하였다. 재생제 KC1 이 NaCl 보다 같은 조건에서 높은 재생율을 나타내고있으며, 60 분 경과후 재생율은 NaCl이 46 %, KC1 이 77 %로서 KC1。] 30 %이상 높은 재생율을 나타내었다.
- 겨울철에 고농도로 유입되는 암모니아성 질소를 제거하는 방법으로 현재 사용하는 급속모래여과방식의 시설을 그대로 사용하면서 여재를 제올라이트로 교환하여 암모니아성질소와 탁도의 제거능력을평가하였다. 또한 재생제의 재생효율을 비교평가와 더불어 반복재생에 따른 제올라이트의 흡착능의 변화와 재생수의 재생효율 변화를 측정한 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 한다. 그러므로 암모니아성질소를 제올라이트에 흡착시킨 후 재생을 반복하면서 암모니아성질소의 제거능 변화를 알아보았다. 재생제는 KC1을 사용하였으며, 실험은 단시간 내에 제올라이트 컬럼을 포화시켜 재생실험하기 위해 2000 ppm의 고농도의 암모니아성질소 용액을 사용하였다.
- 경우에 따라서는 재생수를 처리없이 하수도에 버리는 경우도 있으나 우리나라의 하수처리장에서 질소의 제거가 거의 이루어지지 않고 있는 실정에서는 다시 하천으로 방류되는 악순환이 반복된다. 그러므로 재생수에 포함된 암모니아성질소를 탈기를 사용하여 제거하고 다시 재생제를 주입하여 사용하는 경우 재생효율을 평가하였다. 재생제는 KC1 을 사용하였으며 반복사용하는 경우 염소이온의 증가로 인하여 재생효율이 감소하는지를 알아보는 것이다.
- 급속여과에서 모래여과의 역할은 일반적으로 응집침전 후 제거되지 않은 탁도 성분을 제거하는 것이 목적이므로 제올라이트여과와 비교하여 탁도의 제거율이 변화가 없는지를 조사하였다. 양 여과공정에서 처리수의 탁도 제거율을 Fig.
- 교환하여 암모니아성질소와 탁도의 제거능력을평가하였다. 또한 재생제의 재생효율을 비교평가와 더불어 반복재생에 따른 제올라이트의 흡착능의 변화와 재생수의 재생효율 변화를 측정한 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 유입수는 NHQ1 과 수돗물을 사용하여 암모니아성 질소를 약 2 mg/1 로 조절하였다. 또한 탁도는 카올린을 사용하였으며, 실제 모래여과에 유입되는 탁도보다 높은 농도인 18NTU로 실험하였다.
- 3 cm/min의 속도로 1시간 주입하여 흡착시켰으며, 수돗물을 사용하여 칼럼속에 남아있는 암모니아성질소를 제거한 후 100 mN의 KC1 과 NaCl을 사용하여 재생시켰다. 또한, KC1 재생제의 농도에 따른 재생효율을 비교하기 위하여 10 mM, 100 mM, 500 mM을 사용하였으며 재생방법은 위에 설명한 방법과 같다.
- 반복 재생실험은 흡착시간을 단축하기 위하여 고농도의 암모니아성질소(NH4-N 2000ppm) 20 L를 주입하여 빠른 시간 내 평형에 도달하도록 하였다. 주입 후 제올라이트의 여과상의 사이에 존재하는 제올라이트를 제거하기 위하여 5 L의 수돗물을 사용하여 충분히 세척하였다.
- 본 연구에서는 모래여과상과 제올라이트여과상을 제작하였으며 Fig. 1에 나타내었다. 직경이 5.
- 7인 것을 사용하였다. 유입수는 NHQ1 과 수돗물을 사용하여 암모니아성 질소를 약 2 mg/1 로 조절하였다. 또한 탁도는 카올린을 사용하였으며, 실제 모래여과에 유입되는 탁도보다 높은 농도인 18NTU로 실험하였다.
- 7 cm 이고 유효길이가 10 cm인 것을 사용하였다. 재생제의 비교실험은 100 m]弗의 암모니아성질소를 8.3 cm/min의 속도로 1시간 주입하여 흡착시켰으며, 수돗물을 사용하여 칼럼속에 남아있는 암모니아성질소를 제거한 후 100 mN의 KC1 과 NaCl을 사용하여 재생시켰다. 또한, KC1 재생제의 농도에 따른 재생효율을 비교하기 위하여 10 mM, 100 mM, 500 mM을 사용하였으며 재생방법은 위에 설명한 방법과 같다.
- 탁도는 탁도계(HACH Pocket Turbidimeter 52600- 00)로 측정하였고, pH는 pH ORION model 250A를 사용하여 측정하였다. 암모니아성 질소의 농도는 공정시험법에 의한 흡광광도법(인도페놀법)으로 측정하였다.
대상 데이터
- 4 cm/min (150 m/d)로 하였다. 여재로 사용한 모래와 제올라이트는 유효경 0.45 mm, 균등계수 1.7인 것을 사용하였다. 유입수는 NHQ1 과 수돗물을 사용하여 암모니아성 질소를 약 2 mg/1 로 조절하였다.
- 암모니아성 질소원으로는 NH4C1을 사용하여 100 mM로 조절하여 제올라이트에 유입시켰다. 재생용 제올라이트 여과상은 직경이 2.7 cm 이고 유효길이가 10 cm인 것을 사용하였다. 재생제의 비교실험은 100 m]弗의 암모니아성질소를 8.
- 그러므로 암모니아성질소를 제올라이트에 흡착시킨 후 재생을 반복하면서 암모니아성질소의 제거능 변화를 알아보았다. 재생제는 KC1을 사용하였으며, 실험은 단시간 내에 제올라이트 컬럼을 포화시켜 재생실험하기 위해 2000 ppm의 고농도의 암모니아성질소 용액을 사용하였다.
- 재생제의 재생능력을 비교하기 위하여 NaCl과 KC1 을 사용하였다. 암모니아성 질소원으로는 NH4C1을 사용하여 100 mM로 조절하여 제올라이트에 유입시켰다.
이론/모형
- 측정하였다. 암모니아성 질소의 농도는 공정시험법에 의한 흡광광도법(인도페놀법)으로 측정하였다. 실험에 사용된 제올라이트의 물성을 Table 1 에 나타내었다.
성능/효과
- 1) 모래와 제올라이트의 암모니아성질소 제거효율비교 실험에서는 제올라이트 여과의 경우 약 160 시간 까지는 거의 완벽하게 제거되었으며, 모래여과에서는 전혀 제거되지 않았다. 제올라이트여과에서 탁도는 모래여과와 거의 같은 제거효율을 나타내었다.
- 2) 재생제 KC1 을 사용한 결과 NaCl보다 60분 경과 후 재생율이 30% 이상 좋은 결과를 나타내었으며, KC1 의 농도를 변화시킨 결과 100 曲에서 좋은 효율을 나타내었다.
- 3) 반복재생에 따른 암모니아성질소의 제거효율은 거의 변화가 없는 것으로 나타났으며, 또한 재생수의 반복사용에 따른 재생효율의 변화도 거의 없는 것으로 나타났다. 그러므로 겨울철에 한시적으로 유입되는 암모니아성질소를 제거하기 위해 제올라이트여과를 사용하는 경우 제올라이트와 재생수는 교체 없이 사용이 가능한 것으로 나타났다.
- 것으로 나타났다. 그러므로 겨울철에 한시적으로 유입되는 암모니아성질소를 제거하기 위해 제올라이트여과를 사용하는 경우 제올라이트와 재생수는 교체 없이 사용이 가능한 것으로 나타났다.
- 평균 탈착율은 96 %이였으며 재생이 반복되어도 탈착율의 감소는 일어나지 않았다. 그러므로 재생수를 반복 사용하는 경우에도 암모니아성질소의 탈착율이 저하하지 않으므로 재생수를 처분하지 않고 재사용하는 것이 가능한 것으로 나타났다. 재생수에서 평균 탈착율이 100 % 보다 약간 낮은 것은 재생수를 흘러보내 재생한 후 세척과정에서 약간의 암모니아성질소가 유실된 것으로 추정된다.
- 초기에는 약 85 %의 제거율을 나타내었으나 시간이 경과하면서 약 6시간 이후에는 90 %이상의 제거율을 나타내었다. 그러므로 제올라이트를 모래여과의 여재 대신 사용하는 경우 탁도의 제거에서도 모래여과의 역할을 할 수 있는 것으로 나타났다.
- 재생제 KC1 이 NaCl 보다 같은 조건에서 높은 재생율을 나타내고있으며, 60 분 경과후 재생율은 NaCl이 46 %, KC1 이 77 %로서 KC1。] 30 %이상 높은 재생율을 나타내었다. 그러므로 제올라이트에서 K*의 선택성이 Na' 보다 높기 때문에 재생율이 증가하는 것을 알 수 있으며, KCi을 사용하여 재생을 실시하면 NaCl 보다 높은 재생율을 얻을 수 있는 것으로 나타났다.
- 1회 재생 후 제거되는 암모니아성질소량을 기준으로 6회까지 반복 재생하여 제거비율을 상대적으로 나타내었다. 재생을 반복하면서 암모니아성질소의 제거율은 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 그러므로 반복 재생하는 경우 암모니아성질소의 제거율이 감소하지 않으므로 제올라이트를 교환하지 않고 사용이 가능하다고 할 수있다.
- 7에 나타내었다. 평균 탈착율은 96 %이였으며 재생이 반복되어도 탈착율의 감소는 일어나지 않았다. 그러므로 재생수를 반복 사용하는 경우에도 암모니아성질소의 탈착율이 저하하지 않으므로 재생수를 처분하지 않고 재사용하는 것이 가능한 것으로 나타났다.
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