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문제 정의
- 그러므로 본 연구는 기존 정수처리시설의 여과공정의 효율을 향상시키기 위하여 여러 종류의 응집제를 역세척 직후 여과 사에 주입하고 역세척 직후 탁도의 제거율을 조사하였다. 또한 pH의 변화에따른 탁도의 제거율을 비교하여 pH에 따른 탁도의제거효율에 미치는 영향을 평가하였으며 모의 CryptosporidiunT을 사용하여 역세척 직후에 유입되는 경우 제거되는지를 알아보는 것을 목적으로 하였다.
- 탁도의 제거율을 조사하였다. 또한 pH의 변화에따른 탁도의 제거율을 비교하여 pH에 따른 탁도의제거효율에 미치는 영향을 평가하였으며 모의 CryptosporidiunT을 사용하여 역세척 직후에 유입되는 경우 제거되는지를 알아보는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
- pH에 따라 알루미늄의 존재 형태가 다르므로 pH 의 변화에 따른 초기 유출수 탁도의 변화 실험을 실시하였다. 본 실험에서는 황산과 수산화나트륨을 이용하여 pH3, pH5, pH7, pH9로 조정하여 각각의 pH 별로 응집제의 탁도 제거 효율을 알아보았다.
- 후 유입수를 흘러보냈다. 각 응집제(PAC, 황산알루미늄, 황산제1철, 염화 제2 철)는 농도 100 ppm 으로 하여 3/를 주입하였으며, 여과속도는 150m/d, 탁도는 7-8NTU로 조절하여 실험하였다. 실험에서 응집제를 용해시킨 용액 3/를 주입한 이유는 유입 후 유출되지 않는 최대의 양을 주입하여 실험을 실시하였다.
- 급속 모래 여과에서 역세척 직후 초기 유출수의 탁도 변화를 알아보기 위하여 역세척시 팽창비율을 30-35%정도로 유지하였으며, 역세척 직후 칼럼에수돗물과 카올린을 주입하여 여과 속도 150m/d로 여과를 실시한 후 유출수의 탁도를 측정하였다. 여과지 유출수 탁도는 초기 30분 동안 5분 단위로 채취하고 그 이후는 30분 간격으로 채취하여 총 3시간동안 측정하였다.
- 본 실험에서는 역세척 후 높게 나타나던 초기 유출수의 탁도가 응집제를 주입한 후 나타나는 변화를 관찰하였다. 정수 처리에 많이 이용되고 있는 PAC를 피복함으로써 응집제 주입 후 초기 유출수의변화를 알아보았다.
- 본 실험에서는 황산과 수산화나트륨을 이용하여 pH3, pH5, pH7, pH9로 조정하여 각각의 pH 별로 응집제의 탁도 제거 효율을 알아보았다. 실험에 사용된 응집제는 황산알루미늄을 사용하였다.
- 각 응집제(PAC, 황산알루미늄, 황산제1철, 염화 제2 철)는 농도 100 ppm 으로 하여 3/를 주입하였으며, 여과속도는 150m/d, 탁도는 7-8NTU로 조절하여 실험하였다. 실험에서 응집제를 용해시킨 용액 3/를 주입한 이유는 유입 후 유출되지 않는 최대의 양을 주입하여 실험을 실시하였다. 실험은 초기 유출수 탁도의 변화가 일어나는지를 알아보기 위해 3시간 동안 실험하였으며 응집제별 제거효율을 비교하였다.
- 실험에서 응집제를 용해시킨 용액 3/를 주입한 이유는 유입 후 유출되지 않는 최대의 양을 주입하여 실험을 실시하였다. 실험은 초기 유출수 탁도의 변화가 일어나는지를 알아보기 위해 3시간 동안 실험하였으며 응집제별 제거효율을 비교하였다.
- 여과지 유출수 탁도는 초기 30분 동안 5분 단위로 채취하고 그 이후는 30분 간격으로 채취하여 총 3시간동안 측정하였다. 역세척 직후 탁도는 역세척수가관 말단에 나오는 시간으로부터 5분 경과 후 그 시점을 0으로 하여 이를 측정하였다. 탁도는 HACH사의 Turbidity meter(Pocket Turbidimeter)를 사용하여 측정하였다.
- 역세척 후 일정간격으로 유출수를 채취하여 100ml를 25 mm<i)polycarbonate filter를 사용하여 여과하였으며 여과한 필터를 슬라이드글라스로 옮겨 형광현미경을 사용하여 계수하였다.
- 역세척후 황산알루미늄 300 mg을 여층의 상부로부터 통과시킨 후 유입수에 Cryptosporidium tracer(일본수도협회) 입자수가 1俱개/L가 되도록 첨가하여 여과속도를 150m/d로 여과를 실시하였다. 역세척 후 일정간격으로 유출수를 채취하여 100ml를 25 mm<i)polycarbonate filter를 사용하여 여과하였으며 여과한 필터를 슬라이드글라스로 옮겨 형광현미경을 사용하여 계수하였다.
- 형태는 달라진다. 이에 pH의 변화에 따른응집효과를 비교하기 위해 pH를 pH3, pH5, pH7, pH9 4단계로 하여 실험을 실시하였다. Fig.
- 관찰하였다. 정수 처리에 많이 이용되고 있는 PAC를 피복함으로써 응집제 주입 후 초기 유출수의변화를 알아보았다. Fig.
- 역세척 직후 탁도는 역세척수가관 말단에 나오는 시간으로부터 5분 경과 후 그 시점을 0으로 하여 이를 측정하였다. 탁도는 HACH사의 Turbidity meter(Pocket Turbidimeter)를 사용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서는 직경이 7.4cm이고 높이가 150cm 인 여과탑에 유효경 0.45 균등계수가 1.7, 비중이 2.6 인 모래를 70cm로 충진하였다. 모래를 여과탑에 충진 후 물을 사용하여 여재를 충분히 팽창시키면서 1 일 역세척(팽창율 30-35% 유속 150m/d)하여 완전히 성층화 시킨 다음 실험에 임했다.
- 본 실험에서는 황산과 수산화나트륨을 이용하여 pH3, pH5, pH7, pH9로 조정하여 각각의 pH 별로 응집제의 탁도 제거 효율을 알아보았다. 실험에 사용된 응집제는 황산알루미늄을 사용하였다.
- 모래를 여과탑에 충진 후 물을 사용하여 여재를 충분히 팽창시키면서 1 일 역세척(팽창율 30-35% 유속 150m/d)하여 완전히 성층화 시킨 다음 실험에 임했다. 원수는 수돗물을 사용하였고 수돗물 탁도는 7-8NTU, 여과 속도는 150m/d로 하였다. 각 응집제는 여과 개시 전에여층의 상부로부터 통과 시켜 여재를 피복하였다.
- 여과칼럼은 상부의 여과지와 하부집수장치로 나눌 수 있다. 직경 7.4cm의 원통형 아크릴로 제작된 여과지는 높이 150cm로서 상단부위에 원수 유입을 위한 직경 5mm의 유입구를 설치하였다. 하부집수장치는 여과수를 유출하는 유출구와 같은크기의 역세수 유입구를 설치하였다.
성능/효과
- 1) 급속 모래 여과에서 역세척 후 초기 유출수 탁도가 높게 나타났다. 이것은 역세척으로 인하여 여과사의 체거름 효과가 낮아졌기 때문이다
- 2) 역세척 후 응집제를 여과 사에 주입한 후 여과를 실시한 결과 초기에 높게 나타났던 탁도는 거의 제거되는 것을 알 수 있으며, 실험에 사용한 응집제에서 응집제별 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.
- 3) 황산알루미늄의 pH를 변화 시켜 여과사에 주입하고 여과를 실시한 결과 모든 pH에서 낮은 초기 탁도를 나타내고 pH 5와 pH 7에서보다 낮은 탁도의 수질을 얻을 수 있었다. pH 5부근에서 알루미늄의 존재형태가 Al(OH)2; A1(OH)2‘로 존재하고 pH 7에서는 A1(OH)3으로 존재하기 때문인 것으로 나타났다.
- 4) 역세척 직후 황산 알루미늄으로 피복한 다음 Cryptosporidium이 포함된 유입수를 사용하여 여과를 실시한 결과 유출수의 Cryptosporidium수는 약 10분까지는 0.5/ml로 나타났으며 그 이후에는 거의유출되지 않았다. 그러나 피복하지 않은 상태의 급속모래여과에서는 초기 약 10분에서는 7/ml까지 높게 유출되기도 하였으나 10분이 경과한 이후에는약 3/ml로 서 약간 낮아졌으나 계속해서 유출되는것으로 나타났다.
- 각 응집제 (PAC, 황산알루미늄, 황산 제1 철, 염화제 2철)를 여과사에 피복한 후 유출수 탁도 변화를 살펴본 결과 탁도가 낮아짐을 알 수 있었다. Fig.
- 초기에 높게 나타났던 탁도는 거의 제거가 됨을 알 수 있었다. 또한 일정 시간(2시간 정도)이 경과한 후에는응집제 주입전과 주입 후 탁도 제거율 면에서 특별한 경향을 보이지 않음을 알 수 있었다.
- 실제 pH 3으로 주입된 곳에서의 유출수의 pH를측정한 결과 초기에는 pH가 5.9로 나타났으며 6시간 이후에는 pH 5.4로 나타났다. 그러므로 실제 유입된 pH보다 매우 높아져서 위에서 설명한 결과와 같은 결과를 나타내었다고 할 수 있다.
- 2에 나타내였다. 실험 결과 역세척직후 초기 유출수의 탁도는 비교적 높게 나타나 시간이 지날수록 점점 안정화되어 탁도값이 일정한경향을 보이는 것을 알 수 있었다. 시간이 지날수록유출수의 탁도가 안정화되는 것은 공극보다 큰 콜로이드 입자들이 차츰 쌓이기 시작하고 그때부터체거름 효과가 높아졌기 때문이다.
- 황산알루미늄의 응집 효율을 비교해 본 결과 모든 pH에서 낮은 초기 탁도를 나타내고 pH 5와 pH 7에서 보다 낮은 탁도의 수질을 얻을 수 있었다. Sullivan등이 pH에 따른 존재 비를 나타낸 것에 따르면 pH 5 부근에서 알루미늄의 존재 형태가 Al(OH)Zt, Al(0H)2‘로 많이 존재하고 있으며 또한 pH 7에서는 Al(0H)3으로 많이 존재하는 것으로 나타났다.
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