본 논문에서 고함수비 슬러지와 퇴적물 탈수에 지오텍스타일 튜브의 이용가능성과 이에 영향을 미치는 요인들에 대한 평가를 수행하였다. 네 가지 고함수비물질을 사용하여 두 가지 지오텍스타일에 대해 다른 두 여과압력으로 실험을 실시하였다. 실험결과, 직포지오텍스타일 튜브는 일반적인 토사보유성기준을 만족하지 않지만 상류측의 필터케익 형성에 의해 세립자의 많은 부분을 유지하였고, 필터케익 형성 후, 투수성은 급속하게 감소하였다. 높은 여과압력은 탈수율을 증가시키는 경향이 있지만 여과효율에는 매우 적은 영향을 미치고, 탈수능력은 지오텍스타일에 관계된 여러 요인에 의해 영향을 받는데 슬러지 재료 자체의 특성이 탈수효율에 지배적인 요소로 나타남을 알 수 있었다.
본 논문에서 고함수비 슬러지와 퇴적물 탈수에 지오텍스타일 튜브의 이용가능성과 이에 영향을 미치는 요인들에 대한 평가를 수행하였다. 네 가지 고함수비물질을 사용하여 두 가지 지오텍스타일에 대해 다른 두 여과압력으로 실험을 실시하였다. 실험결과, 직포지오텍스타일 튜브는 일반적인 토사보유성기준을 만족하지 않지만 상류측의 필터케익 형성에 의해 세립자의 많은 부분을 유지하였고, 필터케익 형성 후, 투수성은 급속하게 감소하였다. 높은 여과압력은 탈수율을 증가시키는 경향이 있지만 여과효율에는 매우 적은 영향을 미치고, 탈수능력은 지오텍스타일에 관계된 여러 요인에 의해 영향을 받는데 슬러지 재료 자체의 특성이 탈수효율에 지배적인 요소로 나타남을 알 수 있었다.
The purposes of this paper are to study the use possibility of geotextile tubes for dewatering of high water content sludges and sediments and to evaluate affecting factors on dewatering. To do this, pressure filtration tests are conducted on four high water content materials with two geotextiles un...
The purposes of this paper are to study the use possibility of geotextile tubes for dewatering of high water content sludges and sediments and to evaluate affecting factors on dewatering. To do this, pressure filtration tests are conducted on four high water content materials with two geotextiles under two filtration pressures. Based on the test results, although woven geotextile tubes are not satisfied the soil retention criteria used in filter design commonly, a great portion of fines are retained by filter cake formation on geotextile tube's upstream side, but also after formation of filter cake, the permeability drops sharply. Higher filtration pressure tends to increase dewatering rate, but has very little effect on filtration efficiency. Dewatering capacity is affected by several factors which are related to the geotextile, but the property of sludge appears to be the dominant control factor for dewatering efficiency.
The purposes of this paper are to study the use possibility of geotextile tubes for dewatering of high water content sludges and sediments and to evaluate affecting factors on dewatering. To do this, pressure filtration tests are conducted on four high water content materials with two geotextiles under two filtration pressures. Based on the test results, although woven geotextile tubes are not satisfied the soil retention criteria used in filter design commonly, a great portion of fines are retained by filter cake formation on geotextile tube's upstream side, but also after formation of filter cake, the permeability drops sharply. Higher filtration pressure tends to increase dewatering rate, but has very little effect on filtration efficiency. Dewatering capacity is affected by several factors which are related to the geotextile, but the property of sludge appears to be the dominant control factor for dewatering efficiency.
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문제 정의
본 연구에서는 고함수비 슬러지와 퇴적물 탈수에 지오텍스타일 튜브의 이용을 조사하고 그것의 실행가능성과 영향을 미치는 요인들의 평가를 수행하였다. 본 연구에서 압력여과시험이 실시되었고 그 결과가 분석되어 다음과 같은 결론을 도출하였다.
이 논문의 목적은 다른 두 종류의 지오텍스타일에 대해 여러 고함수비 재료들을 사용한 압력여과시험을 실시하여 지오텍스타일 튜브의 필터재로서의 적합성(보유성과 투수성)과 이용가능성 및 효율성을 평가하는 것이다. 압력여과시험은 탈수능력에 영향을 미치는 요소인 여과압력 및 지오텍스타일과 슬러지 특성 그리고 필터케익 형성에 의해 초래된 투수성 저하에 대한 평가를 위해 수행되어진다.
압력여과시험으로부터 얻어진 데이터는 여과와 탈수 거동에 영향을 끼칠 수 있는 요소를 확인하기 위해 분석되었다. 표 4는 초기함수비, 여과효율, 탈수효율, 탈수율, 여과액안의 부유 입자량(TSS), 압밀계수를 포함한 테스트 결과를 요약한 것이다.
가설 설정
샘플을 체임버 안에 놓은 후, 초기 높이를 표시한다. 그 다음 윗 판의 나사들을 고정시키고, 공기압을 필요한 만큼 신속하게 조정하여 가해준다. 눈금실린 더는 시간에 따른 여과액의 부피를 측정하는데 사용되어 진다.
그것은 두가지 측면을 포함한다: 탈수효율(얼마나 높은 최종입자비율을 얻을 수 있는가)과 탈수율(얼마나 빠르게 탈수될 수 있는가). 명백하게 탈수효율과 탈수율은 슬러지와 지오텍 스타일 사이의 상호작용에 의해 조절되어지고, 슬러지 특징, 지오텍스타일 특징, 여과압력에 의해서도 영향을 받을 것이다.
제안 방법
시험이 끝난 후, 여과 장치는 분리되어진다. 탈수된 케익의 최종높이를 측정하여 총 침하량을 계산한다. 최종 적으로, 탈수된 케익과 여과액의 분석이 실행되어진다.
본 연구에서는 표 3에 정리한 바와 같이 4가지의 고함 수비 물질(M1, M2, M3, M4)을 사용하여 2가지 지오텍스타일(G1, G2)에 대해 5psi(34.5kPa)과 10psi(69.0kPa)의 두 가지 여과압력 조건에서 압력여과시험을 수행하였다. 필터케익은 튜브에 슬러지가 가득 찬 실제 현장 조건과 비슷할 때의 압력인 5psi(34.
5kPa)에서 형성된다고 보고되어 5psi 압력으로 실험을 실시하였다. 또한 높은 압력에 대한 효과를 알아보기 위해 10psi(69.0kPa)에 대해서도 실험을 실시하였다.
대상 데이터
지오텍스타일 튜브는 큰 부피의 폐기물을 신속하게 처분하고, 시공의 용이함, 편리한 배치, 높은 능률, 저비용, 노동력 절감, 낮은 환경오염 등의 이점을 가지고 있기 때문에, 고함수비의 폐기물 물질을 탈수하는데 사용되어진다. 지오텍스타일 튜브는 준설토, 오수슬러지(Fowler, 1997)와 무두질슬러지(Hasbach, 1999)의 탈수작업에 사용되었다. 지오텍스타일 튜브의 탈수기능은 지오텍스타일의 필터 기능에 의존한다.
두 가지의 직포 지오텍스타일(G1, G2)이 본 연구에 사용되었다. 첫 번째 제품은 모노필라멘트와 소섬유로 된 폴리프로필렌 섬유로 구성되었고 두 번째 제품은 멀티섬유 폴리에스테르섬유로 구성되었다.
두 가지의 직포 지오텍스타일(G1, G2)이 본 연구에 사용되었다. 첫 번째 제품은 모노필라멘트와 소섬유로 된 폴리프로필렌 섬유로 구성되었고 두 번째 제품은 멀티섬유 폴리에스테르섬유로 구성되었다. 지오텍스타일의 강도와 AOS를 포함하는 수리학적 특징은 제조사(표 1)로부터 얻어졌으며, 통계학적으로, 그것은 품질보증테스트로부터 얻어진 모든 샘플에 대하여 97.
네 가지 고함수비 물질(M1, M2, M3, M4)이 시험 되어졌다. M1은 항구지역의 퇴적물이고 M2는 M1을 희석시킨 것이다.
이론/모형
AOS는 지오텍스타일의 유효구멍크기로 ASTM D 4751에 의해 측정된 지오텍스타일의 95%의 구멍 크기로 결정된다. 이 시험은 건습법에 의해 실시된다. 이전의 경험에서 AOS를 이용한 필터설계에 사용된 기준이 지오텍스타일 튜브를 이용한 탈수에 적용할 수 없음을 보여주었다.
성능/효과
첫 번째 제품은 모노필라멘트와 소섬유로 된 폴리프로필렌 섬유로 구성되었고 두 번째 제품은 멀티섬유 폴리에스테르섬유로 구성되었다. 지오텍스타일의 강도와 AOS를 포함하는 수리학적 특징은 제조사(표 1)로부터 얻어졌으며, 통계학적으로, 그것은 품질보증테스트로부터 얻어진 모든 샘플에 대하여 97.7%의 신뢰도를 나타낸다.
토사보유성을 나타내는 여과효율을 보면 거의 모든 시험에서 매우 높다는 것을 알 수 있다. 앞의 네 가지 고함수비물질들의 입도분포곡선에서 대부분의 샘플 입자 크기가 지오텍스타일의 AOS보다 매우 작은 것을 확인하였는데 그럼에도 불구하고 여과효율이 높다는 것은 지오텍스타일이 여전히 입자들을 매우 높은 비율로 보유한다는 것을 나타낸다. 탈수과정동안 오직 입자의 매우 작은 양만이 실제로 여과압력아래 여과액과 함께 지오텍스타일을 통해 통과한다.
표 4에서 볼 수 있는 바와 같이 거의 모든 시험에서 여과효율이 매우 높다는 것을 보여준다. 지오텍스타일을 필터재로 사용할 때 선택하는 AOS 크기결정은 #200 통과량이 50%이하일 경우, AOS 크기는 #30의 체눈 크기에 해당 하는 0.59mm보다 작아야 하며, #200번체 통과량이 50%를 넘어서는 경우, AOS 크기는 #50의 체눈 크기에 해당하는 0.297mm보다 작아야 한다(지반환경공학, 장연수, 이광열 공저) 본 실험에 사용된 네 가지 고함수비물질들은 앞서 입도분포곡선에서 본 것과 같이 네 가지 재료 모두 #200 통과량이 50%를 넘었으므로 0.297mm보다 더 작은 AOS 크기의 지오텍스타일을 사용해야 하지만 실험에 사용된 지오텍스타일의 AOS 크기는 0.425mm로서 일반적인 기준을 만족하지 않았다. 그럼에도 불구하고 높은 여과 효율을 나타낸다는 것은 비록 대부분의 샘플 입자의 크기가 지오텍스타일의 AOS보다 매우 작을지라도 지오텍스타일은 여전히 입자들을 매우 높은 비율로 보유한다는 것을 나타낸다.
여과액안의 TSS는 시험을 시작할 때는 높으나, 필터케익이 형성되면 매우 빨리 극적으로 떨어질 것이다. 두 가지 여과압력에서 각각의 슬러리/지오텍스타일 시험결과의 비교는 더 높은 여과압력은 여과효율에서 매우 작은 효과를 가지는 것을 보여주어 압력은 세립자의 보유성을 조절하는 요소가 아니다는 것을 알 수 있다.
(1) 직포 지오텍스타일 튜브는 빠른 탈수, 시공의 용이함, 저비용, 적은 환경오염 등의 이점을 가지므로 고함수비 물질 탈수에 매우 좋은 필터재이다.
(2) 직포 지오텍스타일 튜브를 탈수에 이용할 때, 토사 보유성은 문제되지 않는다. 일반적인 토사 보유성기준은 만족되지 않지만, 상류측의 필터케익의 형성에 의해 세립자의 많은 부분이 튜브 안에 유지되어진다.
(3) 높은 여과압력은 탈수율을 증가시키는 경향이 있지만 여과효율에는 매우 적은 영향을 가진다. 바꾸어 말하면, 그것은 더욱 빠른 탈수를 초래할 수 있지만 더 높은 최종입자비율을 얻는 것을 돕지는 않는다.
(4) 탈수효율과 탈수율 두 가지 측면을 포함하는 탈수능력은 슬러지뿐만 아니라 지오텍스타일에 관계된 각각의 요인에 의해 영향을 받는데 슬러지 특성이 탈수효율에 지배적인 요소로 나타난다. 이러한 이유로, 슬러지 시험은 미리 종종 현장에 사용하기 전에 해보는 것을 권한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지오텍스타일 튜브의 탈수기능은 무엇에 의존하는가?
지오텍스타일 튜브는 준설토, 오수슬러지(Fowler, 1997)와 무두질슬러지(Hasbach, 1999)의 탈수작업에 사용되었다. 지오텍스타일 튜브의 탈수기능은 지오텍스타일의 필터 기능에 의존한다. 필터기능은 제조된 지오텍스타일의 면을 통하여 물을 배수하는 것과 동시에 그것의 상류측 토사를 유지하는 것과 관련된다.
고함수비 폐기물은 어떤 경로를 통해 매년 배출되고 있는가?
고함수비 폐기물은 채광작업, 수로준설, 폐수처리 시설, 수질처리 시설, 제지공장, 농업, 공업대지들과 같은 여러 경로를 통해 매년 배출되고 있다. 예를 들어 수백만톤의 바닥 퇴적물이 매년 항구와 항해가능한 수로유지를 위해준설되어지고 처리되어지는데 고함수비와 낮은 전단강도의 특성 때문에 이러한 물질은 재활용 또는 처분하기에 매우 어렵고 비경제적이다.
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