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CSOs처리를 위한 응집침전시스템에서 슬러지 반송에 의한 고형물 처리효율평가
An Evaluation of Solid Removal Efficiency in Coagulation System for Treating Combined Sewer Overflows by Return Sludge 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.35 no.3, 2013년, pp.171 - 178  

하성룡 (충북대학교 도시공학과) ,  이승철 (충북대학교 도시공학과)

초록
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본 연구는 CSOs의 처리를 위해 개발된 응집침전시스템의 운전초기에 발생하는 침전슬러지를 응집반응조에 반송하였다. 슬러지 반송을 통해 생성되는 플록의 형성특성 및 침전특성을 분석하고, CSOs 유입초기의 고농도 입자성 물질이 가중응집제로 활용될 수 있는지 그 가능성을 평가하고자 하였다. 그 결과, CSOs는 유입초기 고농도의 오염물질을 포함하며, 특히 20 ${\mu}m$ 이상의 입자성 물질이 다량 유입되었다. 응집침전시스템을 통해 처리된 유출수는 고농도의 오염물질이 유입되는 시기에는 처리수질이 낮아졌으나, 이후 유입오염물질의 농도가 감소되는 시점에서는 처리수질이 증가하는 현상을 보였다. 슬러지반송 운전에서 생성되는 플록은 마이크로샌드를 주입한 플록에 비해 크기는 비슷하고, 침강속도는 55.1 cm/min에서 21.5 cm/min으로 감소하였다. 반송에 사용되는 침전조 하부에 축적된 슬러지의 SVI값은 72로 침강성이 양호하였으며, 침전된 슬러지가 압밀침전으로 인해 부피가 급격히 감소하는데 걸리는 시간은 10분 정도로 분석되었다. 반송슬러지는 인발 0.3%에 반송 0.1%의 조건에서 지속적인 슬러지 발생에 따른 침전과 인발의 균형이 형성되는 것으로 분석되었으며, 이때, 응집반응조의 평균 TS농도는 100~200 mg/L, VS농도는 50~100 mg/L 정도를 유지하도록 슬러지를 반송하는 것이 적절한 것으로 분석되었다. CSOs의 입자성물질을 함유한 슬러지의 반송은 유입수질의 변화에 대응하여 안정적인 처리수의 수질을 확보할 수 있고, 약품주입량의 감소와 함께 슬러지 발생량의 감소효과를 기대할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the sludge that occurs in the initial operation of coagulation system developed for the treatment of CSOs were returned to the flocculation reactor. The purposes of this study were to analyze the Characteristics of flocs that are generated through the recycling sludge and settling cha...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 시스템에서의 적정 슬러지의 침전시간은 저농도의 슬러지가 부피변화를 급격히 일으키는 변곡점인 10분 정도가 적당할 것으로 사료된다. 본 시스템의 침전조 내 수리학적 체류 시간은 15분으로써, 발생되는 슬러지의 침전 및 압밀에 소요되는 시간이 10분 정도인 점을 감안하면, 시스템의 설계가 적정함을 의미하는 바이다.
  • 본 연구는 CSOs의 처리를 목적으로 개발된 응집침전시스템을 활용하여 운전 중에 발생하는 침전슬러지를 반송하고, 반송슬러지에 의한 처리효율을 평가하는데 그 목적이 있다. CSOs처리를 통해 생성된 슬러지의 반송을 통해 생성되는 플록의 형성특성 및 침전특성을 분석하고, 반송슬러지를 가중응집제로서 활용성을 평가하고자 응집침전시스템의 처리 효율을 검토하였다.
  • 본 연구에서는 가중응집제로서 마이크로샌드를 사용하고, 연속적으로 발생되는 슬러지를 반송하여 처리효율을 높인 고효율 응집침전시스템을 활용하여 입자성물질이 많이 유입되는 CSOs를 처리하고, 발생된 슬러지를 반송하여 그 효과를 분석하고자 한다. 세부적으로는 슬러지 반송을 통한 시설 내부 플록의 형성특성 및 침전특성을 분석하고, 응집 슬러지의 입자성 물질이 가중응집제인 마이크로샌드 대용으로 활용할 수 있는지 처리효율을 검토하여 그 가능성을 평가하고자 한다.
  • 응집제와 가중응집제 등의 주입을 통해 침전효율이 향상된 슬러지는 적은 부피에 높은 슬러지농도를 함유하고 있다. 본 연구에서는 응집침전시스템 내 슬러지 인발 및 반송이 없을 시에 침전되는 슬러지의 SVI 및 SSV를 측정하였다. 측정된 슬러지는 Fig.
  • 본 연구에서는 가중응집제로서 마이크로샌드를 사용하고, 연속적으로 발생되는 슬러지를 반송하여 처리효율을 높인 고효율 응집침전시스템을 활용하여 입자성물질이 많이 유입되는 CSOs를 처리하고, 발생된 슬러지를 반송하여 그 효과를 분석하고자 한다. 세부적으로는 슬러지 반송을 통한 시설 내부 플록의 형성특성 및 침전특성을 분석하고, 응집 슬러지의 입자성 물질이 가중응집제인 마이크로샌드 대용으로 활용할 수 있는지 처리효율을 검토하여 그 가능성을 평가하고자 한다.
  • 슬러지의 연속적인 인발과 반송으로 인하여 응집반응조에 재주입되는 슬러지의 농도변화가 예상되는 바, 응집반응조에서 적정으로 유지해야 하는 슬러지 농도를 밝히고자 하였다. Fig.

가설 설정

  • a)Mesh size is different each other; 2 mm and 1 mm, respectively.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강우시 발생되는 CSOs의 신속한 처리를 위해 국외에서는 어떤 조치를 취하고 있는가? 국외에서는 이미 강우시 발생되는 CSOs의 신속한 처리를 위하여 응집, 혼화 및 침전특성을 이용한 시설이 도입되어 CSOs처리에 이용되고 있으며, 대표적인 시설은 ACTIFLO 와 DENSADEG를 예로 들 수 있다.6,7) 국내에서는 CSOs의 처리를 위한 시설로 응집, 침전공정을 도입한 URC (Ultra Rapid Coagulation)8), 응집공정에 Vortex separator9)나, Swirl 조10) 등 물리적 처리공정을 결합하여 CSOs를 처리하는 연구가 진행되었으며, CSOs내 인제거를 위해 초고속 응집침전시스템을 개발하고 있다11).
합류식 하수관거 월류수에 포함된 다량의 입자성 물질이 일으키는 문제는 무엇인가? 이러한 합류식 하수관거 월류수(Combined Sewer Overflows, CSOs)는 다량의 입자성물질과 유기물질을 포함하며, 입자성물질은 유기물질과 영양염류 특히, 인과 유입 상관관계가 높은 것으로 알려져 있다.2,3) 또한, 입자성 물질은 방류수역의 탁수를 유발할 뿐만 아니라 앞선 연구에서와 같이 입자성 물질에 흡착되어 강우유출수 발생시에 함께 유출되는 특성을 보이는 중금속물질의 오염을 증가시킬 수 있다.4,5)
ACTIFLO에 Hydrocyclone을 추가 설치하는 이유는? ACTIFLO는 100~130 µm의 Micro-sand를, URC는 다양한 종류의 응집보조제를 사용하여 처리효율을 높이고 있다. 그러나 ACTIFLO는 배출슬러지 감소 및 발생 슬러지 내 가중응집제의 투입비 절감을 목적으로 Hydrocyclone을 추가 설치해 마이크로샌드를 재활용하고 있으며, URC의 경우도 배출슬러지 감소 및 처리효율 증대를 위하여 슬러지를 반송하는 등 발생슬러지의 관리를 위한 노력을 기울이고 있다.
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참고문헌 (11)

  1. Park, I. H., Kim, H. M., Chae, S. K. and Ha, S. R., "Probability Mass First Flush Evaluation for Combined Sewer Discharges" J. Environ. Sci., 22(6), 915-922(2010). 

  2. Lee, J. K., Bang, K. W. and Lee, J. H., "A Study on Runoff Characteristics of Pollutants in Combined Sewer Overflow," J. Kor. Soc. Environ. Eng., 18(10), 1147-1160(1996). 

  3. Lee, D. J., Yoon, H. S. and Shin, E. B., "Pollution Origins and Characteristics of Combined Sewer Overflows form Urban Area," J. Kor. Soc. Civil Eng., 23(6B), 597-606(2003). 

  4. Samrani, A. G., Lartiges, B. S. and Villieras, F., "Chemical coagulation of combined sewer overflow: Heavy metal removal and treatment optimization," Water Res., 42, 951-960 (2008). 

  5. Lee, S. C. and Ha, S. R., "Removal of Zinc by Vortex Flow Separator as BMPs in Residential Area," J. Environ. Impact Ass., 19(4) 443-452(2010). 

  6. Guibein, E., Destalle, F. and Binot, P., "The ACTIFLO process: a highly compact and efficient process to prevent water pollution by stormwater flows," Water Sci. Technol., 30(1), 87-96(1994). 

  7. Park, N. Y., "Overview of Recent Development of CSO treatment facilities-focused on the U.S.," Civil Eng., 51(2), 47- 54(2003). 

  8. Yoon, T. I. and Kim, C. G., "Case studies on rapid coagulation processes to cope with total emission controls" Desalination, 231, 290-296(2008). 

  9. Han, J. K., Joo, J. Y., Lee, B. J., Na, J. H. and Park, C. H., "Optimal Operating Condition of Vortex Separator for Combined Sewer Overflows Treatment," J. Kor. Soc. Water Wastewater, 23(5), 557-564(2009). 

  10. Bang, K. W. and Lee, J. H., "Combined Sewer Overflow Control using the Swirl Concentrator," J. Kor. Soc. Environ. Eng., 23(1), 21-30(2001). 

  11. Gwon, E. M., Oh, S. J., Kim, H. S., Cho, S. J., Lee, S. C., Ha, S. R., Lim, C. H., Park, J. H. and Kang, S. H., "A Performance Evaluation of the Highly Efficient Coagulation System for the Treatment of Overflows from Primary Clarifier in WWTP," J. Kor. Soc. Water, Wastewater, 25(3), 391- 398(2011). 

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