선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 하수처리수에 함유되어 있는 인 뿐만 아니라 부유물질 또는 탁질입자에 대한 응집효율 개선을 위하여 염기도를 달리하여 응집제내의 Al(Ⅲ)종 함유정도에 따른 응집효율을 살펴보고자 하였다. 이와 같은 염기도를 달리한 응집제의 적용으로 원수의 수질에 따른 응집효율의 개선을 이룸으로써 원활한 총인처리공정의 운전을 유지하며, 하수처리 운영의 경제성과 안정성을 유지할 수 있을 것으로 기대된다.
- 염기도를 달리한 응집제의 적용으로 하수처리 방류수 수질기준을 만족하기 위한 총인 및 부유물질에 대한 응집효율 개선을 이루고자 본 연구를 수행한 결과 다음과 같은 몇 가지의 결론을 도출할 수 있었다.
가설 설정
- Ferron 분석법에 의하면 Ferron 시약과 Al(Ⅲ)종의 반응에서 (1) monomeric Al(Ⅲ)종은 Ferron 시약과 반응이 빨리 이루어져 반응 즉시 흡광도가 일정하게 되며 (2) polymeric Al(Ⅲ)종은 Ferron시약과 반응시간 동안 일정한 반응속도로 반응하여 평형에 이르면 일정한 흡광도를 유지하게 된다. (3) precipitate Al(Ⅲ)종은 ferron 시약과 반응하지 않는다.
제안 방법
- Fig. 5와 Fig. 6은 염기도별 응집제 주입량에 따른 T-P 제거효율 및 PO4-P의 제거효율을 각각 나타낸 것으로 침전 30분 후 상징수를 여과하여 T-P 및 PO4-P 분석을 실시하였다. 상징수 여과는 일반적으로 하수처리장의 총인처리설비는 2차 처리수에 대하여 응집-여과 또는 응집-침전(또는 부상)-여과 시스템으로 여과한 처리수가 방류되는 점을 감안하여여과 처리수를 최종 방류수로 판단하여 침전 상징 수를 최종 처리수로 판단하였다.
- 이때 교반 조건은 충분한 예비실험을 거친 후 최적의 조건을 선정하였다. 교반후 침전시간은 30분으로 하였으며 침전 후수면 아래 10 cm지점에 위치한 sampling tap을 통하여 채수한 다음 수질분석을 실시하였다. 응집 특성에서의 수질분석은 Standard methods(APHA, 2005)에 준하였다.
- 부산 A 하수처리장 2차 침전지 유입전의 미생물 반응조 유줄수를 채수하여 침전시킨 후 상징수를 원수로 사용하여 염기도를 달리하여 제조된 PACI에 대한 응집성능을 살펴보았다.
- 원수 수질 항목중 부유물질(SS) 농도는 미생물 반응조의 침전 상징액을 이용함에 있어 상징 수에 대한 부유물질의 농도가 너무 낮아 부유물질 대신 응집 전·후의 탁도를 측정하여 응집효과를 살펴보았다. 또한 유기물 농도의 경우에서는 UV254 흡광도 값을 이용하여 측정하였다.
- 따라서 UV254 흡광도 값은 유기물질의 변화상태를 간접적으로 측정하는데 많이 이용되고 있다. 측정방법은 1cm 석영 cell을 사용하여 파장 254nm에서 spectrophotometer를 이용하여 측정하였다. 응집실험은 염기도를 달리하여 제조된 PACI을 이용하여 수중의 총인 및 탁질입자, 유기물 등의 제거에 따른 응집특성을 파악하기 위해 Jar-Tester를 사용하였다.
대상 데이터
- 5L cm이며 교반속도를 조절할 수 있는 장치이다. Jar-test에서 사용된 Jar는 2L 용량의 사각형 Jar를 사용하였으며, 교반속도는 급속혼화 250rpm(G = 550sec-1 at 20℃), 완속혼화 30rpm(G = 22sec-1 at 20C)이며, 교반시간은 각각 1min, 30min으로 유지하였다. 이때 교반 조건은 충분한 예비실험을 거친 후 최적의 조건을 선정하였다.
- 본 연구에서 사용된 Al(Ⅲ)계 응집제는 일반적으로 수처리 현장에서 사용되고 있는 Al(Ⅲ)계 응집제인 PACI(폴리염화알루미늄)을 사용하였으며, PACIe 환경부에서 고시(제2008-69호, 2008. 5. 8)된 수처리제의 기준과 규격 및 표시기준(환경부, 2008)에서 적용하고 있는 응집제이다. 본 연구에서는 PACI (10% as AI2O3) 제조시 염기도를 15-65%로 달리 유지하도록 제조하여 응집실험에 사용하였다.
- 8)된 수처리제의 기준과 규격 및 표시기준(환경부, 2008)에서 적용하고 있는 응집제이다. 본 연구에서는 PACI (10% as AI2O3) 제조시 염기도를 15-65%로 달리 유지하도록 제조하여 응집실험에 사용하였다.
- 염기도를 달리하여 제조된 PACI에 대한 응집 특성을 파악하기 위해 사용된 시수로는 부산 A 하수처리장 2차 침전지 유입전의 미생물 반응조 유출수를 채수하여 침전시킨 후 상징수를 응집실험 대상 원수로 사용하였으며, 대상 원수의 수질은 Table 1과 같다.
이론/모형
- PACI 특성을 나타내었다. 또한 PACI 에 함유된 Al(Ⅲ) 가수분해종의 성분 특성 실험은 착화합제와 반응율에 기초한 Ferron 분석법(Smith, 1971; Bersillon et al., 1988; Parker, 1992; 한 등, 2004; 한 등, 1999)을 이용하였다. Ferron 분석법에 의하면 Ferron 시약과 Al(Ⅲ)종의 반응에서 (1) monomeric Al(Ⅲ)종은 Ferron 시약과 반응이 빨리 이루어져 반응 즉시 흡광도가 일정하게 되며 (2) polymeric Al(Ⅲ)종은 Ferron시약과 반응시간 동안 일정한 반응속도로 반응하여 평형에 이르면 일정한 흡광도를 유지하게 된다.
- 염기도를 달리하여 제조된 PACI의 특성 분석은 수처리제의 기준과 규격 및 표시기준(환경부, 2008) 에 의한 PACI 분석 방법을 이용하여 PACI의 주성분을 이루고 있는 Al2O3, pH, 염기도의 분석을 통하여 PACI 특성을 나타내었다. 또한 PACI 에 함유된 Al(Ⅲ) 가수분해종의 성분 특성 실험은 착화합제와 반응율에 기초한 Ferron 분석법(Smith, 1971; Bersillon et al.
- 교반후 침전시간은 30분으로 하였으며 침전 후수면 아래 10 cm지점에 위치한 sampling tap을 통하여 채수한 다음 수질분석을 실시하였다. 응집 특성에서의 수질분석은 Standard methods(APHA, 2005)에 준하였다.
- 측정방법은 1cm 석영 cell을 사용하여 파장 254nm에서 spectrophotometer를 이용하여 측정하였다. 응집실험은 염기도를 달리하여 제조된 PACI을 이용하여 수중의 총인 및 탁질입자, 유기물 등의 제거에 따른 응집특성을 파악하기 위해 Jar-Tester를 사용하였다. 응집실험에 사용된 Jar tester는 Phipps & Bird사 것으로 paddle(two-blade)의 크기는 2.
성능/효과
- 1. 염기도를 달리한 PACI 응집제의 Al2O3 함량은 10.8~11.0%로 비슷한 함량을 유지하고 있었으며, 염기도는 13.6~65.1%로 서로 다른 염기도를 유지하고 있었다.
- 2. 염기도를 달리하여 제조된 PACI에 대한 Al (Ⅲ)종 분포는 염기도가 높을수록 monomeric Al (Ⅲ)종은 적어지고, precipitate Al(Ⅲ)종은 증가하는 것으로 나타났다. 염기도가 가장 낮은 13.
- 3. 염기도별 응집제 주입량에 따른 pH 변화에서 응집제 주입량의 증가에 따른 pH 변화는 염기도가 39.2%, 54.0% 및 65.1%의 경우에서 pH 변화폭 이적게 나타났으나, 염기도 13.6%의 경우에서는 pH 변화가 상대적으로 크게 나타났다.
- 4. 탁도제거 효율에서 응집실험에 사용된 4종류의 응집제 모두 비슷한 탁도 제거효율을 나타내었다. 하지만, 응집제 주입량이 증가함에 따라 염기도가 높은 경우에서 재안정화에 따른 탁도제거 효율이 떨어지는 것으로 나타났으며, 염기도가 낮은 13.
- 5. 염기도 13.6%의 경우에 있어서 가장 높은 UV254 제거효율을 나타내었으며, 응집제 주입량이 증가할수록 UV254 제거효율이 향상되는 것으로 나타났다. 염기도 13.
- 6. 염기도 13.6%의 경우 T-P 제거효율 및 PO4-P 의 제거효율이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 응집제 주입량의 증가에 따른 제거효율은 향상되는 것으로 나타났다. 또한 염기도 13.
- Fig. 4에 나타난 바와 같이 염기도 13.6%의 PACI 경우에 있어서 가장 높은 UV254 제거효율을 나타내었으며, 응집제 주입량이 증가할수록 UV254 제거효율이 향상되는 것으로 나타났다. 염기도 13.
- Fig. 5와 Fig. 6에서 나타난 바와 같이, 염기도 13.6%의 경우 T-P 제거효율 및 PO4-P의 제거효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, 응집제 주입량의 증가에 따른 제거효율은 향상되는 것으로 나타났다. 또한 염기도 13.
- 1%로 서로 다른 염기도를 유지하고 있었다. Table 2와 Fig. 1은 본 연구에 사용된 염기도를 달리하여 제조된 PACI에 대한 Al(Ⅲ) 종 분포를 나타낸 그림으로, 염기도가 높을수록 monomeric Al(Ⅲ)종은 적어지고, precipitate Al(Ⅲ)종은 증가하는 것으로 나타났다. 이는 염기도가 증가할수록 monomeric Al(Ⅲ)종이 polymeric Al(Ⅲ)종으로 전이하다가 precipitate Al(Ⅲ)종으로의 전이가 급격히 이루어지기 때문으로 판단된다.
- 0%로 precipitate Al(Ⅲ)종을 가장 많이 함유하는 것으로 나타났다. 그리고 염기도 54.0%의 PACI 경우에서 polymeric Al(Ⅲ)종을 가장 많이 함유하고 있는 것으로 나타났다.
- 6%의 경우 T-P 제거효율 및 PO4-P의 제거효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, 응집제 주입량의 증가에 따른 제거효율은 향상되는 것으로 나타났다. 또한 염기도 13.6%의 경우 응집제 주입량 30 mg/L 의 적은 주입량에서도 T-P 및 PO4-P의 제거효율이 각각 82.1% 및 91.1%로 각각 0.20 mg/L와 0.14 mg/L의 잔류 농도를 나타내어 염기도 39.2%, 54.0% 및 65.1%의 경우보다 우수한 제거효율을 나타내고 있다. 이는 염기도 13.
- 6%의 경우 T-P 제거효율 및 PO4-P 의 제거효율이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 응집제 주입량의 증가에 따른 제거효율은 향상되는 것으로 나타났다. 또한 염기도 13.6%의 경우 응집제 주입량 30mg/L의 적은 주입량에서도 T-P 및 PO4-P의 제거효율이 각각 82.1% 및 91.1%로 염기도 39.2%, 54.0% 및 65.1%의 경우보다 우수한 제거효율을 나타내었다.
- 6%의 PACI 경우에 있어서 가장 높은 UV254 제거효율을 나타내었으며, 응집제 주입량이 증가할수록 UV254 제거효율이 향상되는 것으로 나타났다. 염기도 13.6% PACI 경우에서 염기도 39.2%, 54.0% 및 65.1%의 경우 보다 UV254 제거효율이 향상되는 것은 낮은 응집 pH 범위에서 유기물 응집효과가 우수하게 나타나기 때문으로 판단되며, Fig. 2에서와 같이 염기도 13.6%의 경우 응집 pH 변화가 6.8-6.0으로 나타났다.
- 염기도를 달리하여 제조된 PACI에 대한 Al (Ⅲ)종 분포는 염기도가 높을수록 monomeric Al (Ⅲ)종은 적어지고, precipitate Al(Ⅲ)종은 증가하는 것으로 나타났다. 염기도가 가장 낮은 13.6%의 경우에서는 monomeric Al(Ⅲ)종이 81%, polymeric Al(Ⅲ)종이 19%, precipitate Al(Ⅲ)종은 0%로, monomeric Al(Ⅲ)종이 주종으로 이루어져 있음을 알 수 있었다. 염기도가 가장 높은 65.
- 6%의 경우에서는 monomeric Al(Ⅲ)종이 81%, polymeric Al(Ⅲ)종이 19%였으며, precipitate Al(Ⅲ)종은 0%로 나타나, monomeric Al(Ⅲ) 종이 주종으로 이루어져 있음을 알 수 있다. 염기도가 가장 높은 65.1%의 경우에서는 monomeric Al(Ⅲ)종이 18.2%, polymeric Al(Ⅲ)종이 19.8%였으며, precipitate Al(Ⅲ)종은 62.0%로 precipitate Al(Ⅲ)종을 가장 많이 함유하는 것으로 나타났다. 그리고 염기도 54.
- 6%의 경우에서는 monomeric Al(Ⅲ)종이 81%, polymeric Al(Ⅲ)종이 19%, precipitate Al(Ⅲ)종은 0%로, monomeric Al(Ⅲ)종이 주종으로 이루어져 있음을 알 수 있었다. 염기도가 가장 높은 65.1%의 경우에서는 precipitate Al(Ⅲ)종을 가장 많이 함유하고 있는 것으로 나타났으며, 염기도 54.0%의 경우에서 polymeric Al(Ⅲ)종을 가장 많이 함유하고 있는 것으로 나타났다.
- 2는 염기도별 응집제 주입량에 따른 pH 변화를 나타낸 것이다. 응집제 주입량의 증가에 따른 pH 변화는 염기도가 39.2%, 54.0% 및 65.1%의 경우에서 pH 변화폭이 적게 나타났으나, 염기도 13.6%의 경우에서는 pH 변화가 상대적으로 크게 나타났다. 수중에서 AlPO4(s) 침전물이 형성될 때의 pH 변화에 따라 나타날 수 있는 인과 Al(Ⅲ)의 농도를 나타낸 용해도 곡선을 살펴보면, pH 6.
- 3의 탁도제거 효율에서 나타난 바와 같이, 응집실험에 사용된 4종류의 응집제 모두 비슷한 80% 정도의 탁도 제거효율을 나타내었다. 응집제주입량이 증가함에 따라 염기도가 높은 PACI 경우에서 높은 양의 전하를 가지는 polymeric Al(Ⅲ) 종에 의한 재안정화에 따른 탁도제거 효율이 떨어지는 것으로 나타났으며, 염기도가 낮은 13.6% 응집제의 경우에서는 재안정화 없이 80% 정도의 탁도 제거 효율을 유지하는 것으로 나타났다.
- 5 부근에서 가장 높게 나타난다. 이에 따라 응집실험에서 pH의 변화가 크게 나타난 염기도 13.6%의 경우에 있어 염기도가 높은 응집제 보다 인의 처리효율 향상에 유리할 수 있음을 예측할 수 있었다.
- 탁도제거 효율에서 응집실험에 사용된 4종류의 응집제 모두 비슷한 탁도 제거효율을 나타내었다. 하지만, 응집제 주입량이 증가함에 따라 염기도가 높은 경우에서 재안정화에 따른 탁도제거 효율이 떨어지는 것으로 나타났으며, 염기도가 낮은 13.6% 응집제의 경우에서는 재안정화 없이 80% 정도의 탁도제거 효율을 유지하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 하였다. 이와 같은 염기도를 달리한 응집제의 적용으로 원수의 수질에 따른 응집효율의 개선을 이룸으로써 원활한 총인처리공정의 운전을 유지하며, 하수처리 운영의 경제성과 안정성을 유지할 수 있을 것으로 기대된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.