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문제 정의
- 그러므로 본 연구는 굴 패각을 이용한 회분식 실험에서 인의 제거에 미치는 영향인자를 평가하고 연속식 실험을 통하여 제거율을 향상시켜 현장적용 가능성을 평가하는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
- 칼슘의 농도에 따른 인 제거율을 측정하기 위하여 CaC12 를 사용하여 인 제거에 미치는 영향을 파악하였다. CaCE의 농도는 1L에 27.75g을 주입하여 lOOOppm으로 제조하였으며 희석하여 5ppm, lOppm, 20ppm, 40ppm, 60ppm으로 하여 인 제거실험을 실시하였다. 이때 pH는 7로 조정하였다.
- 동일한 여과시간에서 유입유량의 비율을 1 , 2, 3, 4배로 조절하여 여과를 실시하였다. 유입유량이 2배인 경우에는 여과 시간을 동일하게 조절하기 위하여 여과 후 여과액을 다시 여과를 실시하였다.
- 본 연구는 패각을 이용한 인 제거에 대한 것으로 회분 식과 연속식 실험을 통하여 입경, pH, 칼슘, 중탄산염, 재순환에 의한 영향을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 패각입자를 플라스틱으로 제작한 여과 탑에 충전하여 실험을 실시하였으며 Fig. 1에 공정의 모식도를 나타내었다. 여과탑의 제원은 직경 7.
- 유입수의 pH의 변화에 따른 인 제거율을 측정하기 위하여 pH를 7, 8, 9, 10, 11로 조정하여 인 제거율 실험을 실시하였고 pH 를 조정하기 위하여 NaOH와 Ca(OH)2를 사용하였다. 수중에 중탄산이 존재하였을때 인 제거에 영향을 알아보기 위하여 중탄산의 농도를 Oppm, lOOppm, 300ppm, 500ppm, lOOOppm으로하여 각 농도별로 인 제거율을 측정하였다. 중탄산염으로 사용한 시약은 중탄산나트륨(NaHCQs)를 사용하였고 1L에 13.
- 5cm, 높이 80cm인 여과 탑에 패각입자를 50cm까지 충전시켰다. 여과속도는 40L/day로하여 유출구에 재순환 펌프를 설치하여 100%, 200%, 300%로 재순환을 실시하여 인 제거율을 측정하였다.
- 유입수의 pH의 변화에 따른 인 제거율을 측정하기 위하여 pH를 7, 8, 9, 10, 11로 조정하여 인 제거율 실험을 실시하였고 pH 를 조정하기 위하여 NaOH와 Ca(OH)2를 사용하였다. 수중에 중탄산이 존재하였을때 인 제거에 영향을 알아보기 위하여 중탄산의 농도를 Oppm, lOOppm, 300ppm, 500ppm, lOOOppm으로하여 각 농도별로 인 제거율을 측정하였다.
- 재순환의 비율이 증가하면서 여과 칼럼으로 유입되는 유량의 비율이 증가하여 여과의 속도가 증가하다. 이것으로 인하여 제거율이 향상되는지를 알아보기 위하여 총 여과시간을 동일하게 조절하고 유입수 유량을 4배까지 증가시켜 실험을 실시하였다. 유입 유량의 비율을 두배로 증가시킨 결과 제거율이 약 10% 정도 증가하였으나 유입유량의 비율을 3배, 4배로 증가시킨 결과에서는 제거율이 크게 증가하지 않았다.
- 입경에 따른 인 제거율을 알아보기 위하여 입경을 2mm 이하, 2~4mm, 4mm이상으로 하여 인 제거율을 측정하였다. 유입수의 pH의 변화에 따른 인 제거율을 측정하기 위하여 pH를 7, 8, 9, 10, 11로 조정하여 인 제거율 실험을 실시하였고 pH 를 조정하기 위하여 NaOH와 Ca(OH)2를 사용하였다.
- 시료의 pH는 7로 조정한 후 중탄산을 주입하여 실험을 실시하였다. 칼슘의 농도에 따른 인 제거율을 측정하기 위하여 CaC12 를 사용하여 인 제거에 미치는 영향을 파악하였다. CaCE의 농도는 1L에 27.
이론/모형
- 이때 pH는 7로 조정하였다. 시료로 사용한 인의 분석은 인도페놀법을 이용하였다.
성능/효과
- 1) 회분식 실험에서 패각의 입경과 pH를 변화시켜 인 제거율을 측정 비교해 본 결과 패각 입경이 작을수록, pH가 높을수록 인 제거율은 증가하였다.
- 2) 중탄산의 농도에 미치는 인 제거속도는 중탄산농도의 계수 값에 반비례하는 것을 알 수 있었다.
- 3) 재순환율을 변화하여 인 제거율을 측정한 결과 300%에서 인 제거율이 80%로서 재순환을 하지 않는 것과 비교하여 제거율이 50% 증가하였다. pH를 9로 조정 후 변화시킨 결과 재순환비가 높은 곳에서는 제거율의 증가가 거의 이루어지지 않았다.
- 4) 연속식 실험에서 유량을 4배 증가시키고 4회 재여 과하여 반복 실험한 결과 인 제거율이 최고 30%로 나타나 재순환비 증가와 비교할 때 인 제거율은 낮은 것으로 나타났다.
- 5) 응집제를 주입하여 인 제거실험을 한 결과 주입하지 않는 쪽에 비하여 90%이상의 높은 인 제거율을 보였다. 그러나 주입 후 시간에 따른 인 제거율 감소는 매우 빠른 것으로 나타났다.
- pH를 9로 조정하여 실험한 결과 재순환 비율이 0%, 100% 에서는 약 10%정도 제거율이 증가하였으나 재순환율 200%, 300%에서는 제거율의 증가가 낮은 것으로 나타났다. 재순환율이 낮은 곳에서는 pH의 변화에 따른 효과가 크게 나타나며 재순환율이 높은 곳에서는 재순환에 의해 제거율의 증가가 커지는 것으로 나타났다.
- 이것으로 인하여 제거율이 향상되는지를 알아보기 위하여 총 여과시간을 동일하게 조절하고 유입수 유량을 4배까지 증가시켜 실험을 실시하였다. 유입 유량의 비율을 두배로 증가시킨 결과 제거율이 약 10% 정도 증가하였으나 유입유량의 비율을 3배, 4배로 증가시킨 결과에서는 제거율이 크게 증가하지 않았다. 유입유량을 3배로 증가시킨 것은 재순환 비율을 300%로 한 것과 동일한 유량이 유입되는 것이 된다.
- 9는 응집제 주입 여부에 따른 인 제거율을 나타낸 그래프이다. 응집제를 주입한 컬럼에서의 제거율은 90%이상 높게 제거된 것을 볼 수 있는데 응집제가 패각에 피복되어 패각만 사용하였을 때보다 인 제거율이 높게 나타났다. 하지만 Fig.
- 재순환율이 낮은 곳에서는 pH의 변화에 따른 효과가 크게 나타나며 재순환율이 높은 곳에서는 재순환에 의해 제거율의 증가가 커지는 것으로 나타났다.
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