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
- 입자 분포도에 따른 처리수의 입자 개수를 분석하였다. 또한, 조건별 평균 입자 크기를 분석하여 처리 수에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 조건별 입자 분석 실험은 DAF pilot plant이 처리수조 상단에 입자 분석기(PC 2400D, Chemtrac, USA)를 부착시켜 운영하였으며 분석에 적용된 입자 크기 범위는 2~100 μm 이며 총 9개 채널로 평균값인 3.
가설 설정
- Particle analysis by hydraulic loading rate and PAC. (a) particle count according to particle size and (b) average particle size.
제안 방법
- 본 연구에서는 기존 정수장에서 원수로 사용되고 있는 회동수원지에 1,000 m3/d 규모의 DAF pilot plant를 설치하여 연속운영하였다. 수질 성능평가를 위해서 탁도, TOC(total organic carbon), Chl-a, THMFP(trihalomethane formation potential), Mn (manganese) 분석하였으며 DAF 후속공정에 영향을 미칠 수 있는 처리수의 Al(aluminum) 분석을 모니터링하였다. 그리고 수면적 부하(10~15 m/h)와 응집제 (40, 60 mg/L)에 따른 DAF 처리수의 입자 분석 및 수질분석을 수행하여 최적의 운영조건을 도출하였다.
- 수질 성능평가를 위해서 탁도, TOC(total organic carbon), Chl-a, THMFP(trihalomethane formation potential), Mn (manganese) 분석하였으며 DAF 후속공정에 영향을 미칠 수 있는 처리수의 Al(aluminum) 분석을 모니터링하였다. 그리고 수면적 부하(10~15 m/h)와 응집제 (40, 60 mg/L)에 따른 DAF 처리수의 입자 분석 및 수질분석을 수행하여 최적의 운영조건을 도출하였다.
- 낙동강 수계에 연계된 회동수원지를 유입 원수로 사용하여 1,000 m3/d 규모의 DAF pilot plant를 아래 Table 1과 같은 조건으로 연속운전하였다. 운전 기간은 2018년 3월부터 2019년 6월로 총 16개월이며 계절별 원수 특성에 따라 선택적으로 Al2SO3의 농도로써 alum(8%)와 PAC(10%)을 이용하였고 2018년 8월까지는 alum(8%)을 사용하였고 9월부터는 PAC(10%)을 주입하여 운전하였다.
- DAF pilot plant는 2층 구조로 제작되었으며 1층은 약품 탱크, Air compressor, 가압탱크, 가압펌프 등을 운영하였으며 2층은 약품 혼화조, 응집 반응조, 접촉조, 부상조, 슬러지조, 처리수조 등으로 제작되었다. 버블 발생량을 높이기 위해서 접촉조 하단에 6개의 노즐을 설치하여 운영하였으며 슬러지 처리는 원형 스크레이퍼를 이용하여 제거하였다. 아래 Fig.
- Table 2는 원수의 평균 수질 분석자료를 보여주고 있다. 모든 수질 항목들은 원수와 처리수를 동일한 시간대에 1 L 멸균 채수병을 이용하여 샘플링하였으며 탁도는 현장에서 바로 측정하였고 나머지 분석항목들은 연구실에서 24시간 안에 분석하였다. 탁도는 이동형 탁도계(2100Q, HACH, USA)을 이용하여 1회/일로 측정하였으며 TOC(Sievers M9, Sievers, USA), THMFP(Agilent 7890B GC/ECD, Agilent, USA), Mn(ICP/MS, Agilent, USA) Chl-a(Bbe fluorometer, Moldaenke, Germany)는 2회/월로 분석하였다.
- 모든 수질 항목들은 원수와 처리수를 동일한 시간대에 1 L 멸균 채수병을 이용하여 샘플링하였으며 탁도는 현장에서 바로 측정하였고 나머지 분석항목들은 연구실에서 24시간 안에 분석하였다. 탁도는 이동형 탁도계(2100Q, HACH, USA)을 이용하여 1회/일로 측정하였으며 TOC(Sievers M9, Sievers, USA), THMFP(Agilent 7890B GC/ECD, Agilent, USA), Mn(ICP/MS, Agilent, USA) Chl-a(Bbe fluorometer, Moldaenke, Germany)는 2회/월로 분석하였다. 특히 배관에 착색을 일으키고 맛을 유발시키는 Mn이 회동 수원지에서 유출되기 때문에 DAF에 의한 제거효율을지속적으로 모니터링하였다 (Richard and Piet, 2004).
- DAF pilot plant의 운영조건을 변화시켜 수질에 따른 성능평가를 수행하였다. 운영조건은 수면적 부하 (10~15 m/h)와 응집제 주입량(40~60 mg/L)을 변화시켜 DAF 원수 및 처리수의 탁도, TOC, Al의 농도 변화를 살펴보았다.
- 성능평가를 수행하였다. 운영조건은 수면적 부하 (10~15 m/h)와 응집제 주입량(40~60 mg/L)을 변화시켜 DAF 원수 및 처리수의 탁도, TOC, Al의 농도 변화를 살펴보았다. Al는 응집제의 잔류 물질이기 때문에 후속 공정에 영향을 미칠 수 있어서 응집제 농도별 Al 농도를 관찰하였다.
- 운영조건은 수면적 부하 (10~15 m/h)와 응집제 주입량(40~60 mg/L)을 변화시켜 DAF 원수 및 처리수의 탁도, TOC, Al의 농도 변화를 살펴보았다. Al는 응집제의 잔류 물질이기 때문에 후속 공정에 영향을 미칠 수 있어서 응집제 농도별 Al 농도를 관찰하였다. Al 분석은 유도 결합 플라즈마 질량 분석기(Agilent ICP/MS, Agilent, USA)를 통해서 분석하였다.
- Al는 응집제의 잔류 물질이기 때문에 후속 공정에 영향을 미칠 수 있어서 응집제 농도별 Al 농도를 관찰하였다. Al 분석은 유도 결합 플라즈마 질량 분석기(Agilent ICP/MS, Agilent, USA)를 통해서 분석하였다.
- 처리수에 존재하는 입자들은 후속공정인 모래 여과와 막여과 공정에 직접적인 영향을 미치는 요인이기 때문에 운영조건별 처리수의 입도 분석을 수행하였다. 입자 분포도에 따른 처리수의 입자 개수를 분석하였다.
- 입자 분포도에 따른 처리수의 입자 개수를 분석하였다. 또한, 조건별 평균 입자 크기를 분석하여 처리 수에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다.
- 또한, 조건별 평균 입자 크기를 분석하여 처리 수에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 조건별 입자 분석 실험은 DAF pilot plant이 처리수조 상단에 입자 분석기(PC 2400D, Chemtrac, USA)를 부착시켜 운영하였으며 분석에 적용된 입자 크기 범위는 2~100 μm 이며 총 9개 채널로 평균값인 3.5, 7.5, 15, 35, 45, 60 85, 100 μm으로 조정하였다. 사용된 입자 분석기의 유입 유속은 100 ml/min으로 설정하여 분석하였으며 총 3번의 반복 실험을 통해서 평균값으로 입자 개수를 결정하였다.
- 탁도, TOC, Mn, Chl-a 등의 수질분석을 통해 DAF 연속운전 성능평가를 하였고 수면적 부하 (10, 15 m/h) 및 응집제 주입량 (40, 60 mg/L) 조건별 운전에서 DAF의 최적 운전 조건을 도출하였다. 또한, DAF 처리수 입도 분석을 통해서 운전 조건별 입자분석을 수행하였다.
- 탁도, TOC, Mn, Chl-a 등의 수질분석을 통해 DAF 연속운전 성능평가를 하였고 수면적 부하 (10, 15 m/h) 및 응집제 주입량 (40, 60 mg/L) 조건별 운전에서 DAF의 최적 운전 조건을 도출하였다. 또한, DAF 처리수 입도 분석을 통해서 운전 조건별 입자분석을 수행하였다.
대상 데이터
- 그렇기 때문에 pilot plant 규모의 DAF 장기운영 평가가 요구된다. 본 연구에서는 기존 정수장에서 원수로 사용되고 있는 회동수원지에 1,000 m3/d 규모의 DAF pilot plant를 설치하여 연속운영하였다. 수질 성능평가를 위해서 탁도, TOC(total organic carbon), Chl-a, THMFP(trihalomethane formation potential), Mn (manganese) 분석하였으며 DAF 후속공정에 영향을 미칠 수 있는 처리수의 Al(aluminum) 분석을 모니터링하였다.
- 1과 같은 조건으로 연속운전하였다. 운전 기간은 2018년 3월부터 2019년 6월로 총 16개월이며 계절별 원수 특성에 따라 선택적으로 Al2SO3의 농도로써 alum(8%)와 PAC(10%)을 이용하였고 2018년 8월까지는 alum(8%)을 사용하였고 9월부터는 PAC(10%)을 주입하여 운전하였다. 응집제 주입농도는 원수 탁도 변화에 따라 40~60 mg/L로 농도를 변화시켜 주면서 운전하였다.
- 낙동강 수계에 연결된 회동 수원지에 1,000 m3/d 규모의 DAF pilot plant를 설치하여 16개월 동안 연속운전하였다. 탁도, TOC, Mn, Chl-a 등의 수질분석을 통해 DAF 연속운전 성능평가를 하였고 수면적 부하 (10, 15 m/h) 및 응집제 주입량 (40, 60 mg/L) 조건별 운전에서 DAF의 최적 운전 조건을 도출하였다.
데이터처리
- 5, 15, 35, 45, 60 85, 100 μm으로 조정하였다. 사용된 입자 분석기의 유입 유속은 100 ml/min으로 설정하여 분석하였으며 총 3번의 반복 실험을 통해서 평균값으로 입자 개수를 결정하였다.
성능/효과
- 이는 9월부터 응집제를 alum(8%)에서 PAC(10%)로 변경하면서 안정적인 처리수 탁도를 얻을 수 있었다. 원수고 탁도가 91.6 NTU까지 올라갔지만, 탁도 제거율과 처리수 탁도가 각각 92.2%와 7.1 NTU로 알 수 있었다. 고탁도 원수가 유입될 때 응집제 주입량을 저탁도 원수와 동일한 PAC 40 mg/L로 주입되면서 처리수 탁도가 높게 나왔지만, 고탁도 유입시 응집제 주입량을 증가 시켜 DAF를 운영하면 효과적으로 탁도를 낮을 수 있다.
- 고탁도 원수가 유입될 때 응집제 주입량을 저탁도 원수와 동일한 PAC 40 mg/L로 주입되면서 처리수 탁도가 높게 나왔지만, 고탁도 유입시 응집제 주입량을 증가 시켜 DAF를 운영하면 효과적으로 탁도를 낮을 수 있다. DAF를 운영할 수 있는 100 NTU이하의 고 탁도 원수에서 랩 실험을 통해 응집제 PAC 10, 20, 50 mg/L을 주입할때 처리수 탁도가 각각 12.1, 4.46, 0.5 NTU로 떨어지는 것을 알 수 있었다. 고탁도 유입시 2018년 10월 이후 원수탁도가 10 NTU 이하에서는 DAF 처리수를 먹는 물 수질 기준인 0.
- 5 NTU로 떨어지는 것을 알 수 있었다. 고탁도 유입시 2018년 10월 이후 원수탁도가 10 NTU 이하에서는 DAF 처리수를 먹는 물 수질 기준인 0.5 NTU로 맞추어 운전할 수 있었으며 탁도 제거율도 90% 이상 유지할 수 있었다.
- 유기물의 지표인 TOC는 탄소계 소독 부산물의 전구물질이기 때문에 THM의 전구물질인 THMFP와 유사한 값을 보여주고 있다. TOC는 원수 및 처리수 농도 범위가 각각 2.9~3.7 mg/L과 1.6~2.8 mg/L로 분석되었으며 제거율도 23~55%로 알 수 있었다. 또한, 겨울 시즌에 여름 시즌보다 제거율이 높다는 것을 알 수 있었다.
- 이는 여름시즌에 다양한 기후변화로 인해 DAF 운영에 영향을 미친 것으로 사료된다. 그리고 THMFP의원수 및 처리수 농도 값은 각각 0.04~0.11 mg/L와 0.02~0.03 mg/L로 분석되었으며 제거율도 34~56%로 알 수 있었다. 그래서 DAF pilot plant을 이용한 최대유기물 제거는 약 50% 정도 제거되는 것으로 알 수 있었다.
- 그래서 DAF pilot plant을 이용한 최대유기물 제거는 약 50% 정도 제거되는 것으로 알 수 있었다. TOC와 THMFP는 앞선 탁도 결과와 유사하게 2018년 9월 응집제를 alum(8%)에서 PAC(10%)를 교체한 시점부터 처리수 농도가 큰 폭으로 떨어지는 것을 확인하였으며 그 후 안정적인 값을 보여주었다. 이는 향후 소독부산물 발생을 줄이기 위해서는 alum(8%)보다는 PAC(10%)가 DAF 운전에 효과적인 인자인 것으로 사료된다.
- 6(a)에서는 응집제 40 mg/L에서 수면적 부하 10, 15 m/h의 영향에 따른 탁도 결과 있다. 수면적 부하가 10, 15 m/h일 때 원수 탁도는 각각 4.5, 3.4 NTU 이며 처리수 탁도는 각각 0.31, 0.25 NTU로 알 수 있었다. 각각의 제거율도 90% 이상의 처리 효과를 얻을 수 있었다.
- 25 NTU로 알 수 있었다. 각각의 제거율도 90% 이상의 처리 효과를 얻을 수 있었다. Fig.
- (b)는 응집제 60 mg/L로 주입되고 수 면적 부하는 10, 15 m/h로 운전한 결과이다. 수면 적부 하가 10, 15 m/h일 때 원수 탁도는 각각 3.4, 2.9 NTU이며 처리수 탁도는 각각 0.25, 0.21 NTU로 알 수 있었다. 탁도 제거율에서도 90% 이상의 처리 결과를 알 수 있었다.
- 탁도 제거율에서도 90% 이상의 처리 결과를 알 수 있었다. 응집제가 40 mg/L에서 60 mg/L로 증가되는 조건에서 처리수 탁도는 수면적 부하 10, 15 m/h 에서 각각 19.3, 16.0%로 증가되었다. 동일한 수면 적부하에서 응집제 주입량만 증가 될 때 처리수 탁도는 먹는 물 수질 기준 이하로 확인되었기 때문에 1,000 m3/d 규모의 DAF pilot plant 운전은 수면적 부하 15 m/h와 응집제 40 mg/L로 운전하는 것이 처리수량을 많이 확보하고 응집제 주입량을 줄일 수 있는 경제적인 운영조건이다.
- 6 mg/L로 유사한 값으로 분석되었다. 그래서 응집제 40 mg/L 조건에서 수면적 부하 15 m/h는 10 m/h보다 근소한 차이로 낮은 TOC 제거율과 DAF 처리수에서 약간 높은 TOC 값을 확인하였다. Fig.
- 7(a)보다 처리수 TOC 농도가 낮은 이유는 원수 TOC 에 영향에 의한 결과로 사료된다. 응집제 주입과 수 면적 부하를 증가시켜도 TOC 제거율에는 큰 변화가 없었기 때문에 경제성을 고려하여 응집제 40 mg/L와 수 면적 부하 15 m/h가 효과적인 운전 조건이었다.
- 8(b)는 응집제 60 mg/L에서 수면적 부하 10, 15 m/h의 원수, 처리수 Al 농도이다. 수면적 부하를 10, 15 m/h 로 운전할 때 처리수 Al는 각각 0.23, 0.24 mg/L로 원수보다 약 0.15 mg/L 높은 Al 농도로 검출되었다. 이는 고농도의 응집제로 인한 응집 반응 후 잔류 Al가 DAF 처리수로 유출된 것으로 사료된다.
- 이는 고농도의 응집제로 인한 응집 반응 후 잔류 Al가 DAF 처리수로 유출된 것으로 사료된다. 수면적 부하 10, 15 m/h에서 응집제 주입 농도별로 비교할 때 각각 약 0.05 mg/L씩 증가 되어 DAF 처리수로 유출되었다. Al 농도는 DAF 후처리 공정에 영향을 미칠 수 있어서 고탁도 및 고조류의 유입을 제외한 상황에서 응집제 주입농도를 40 mg/L로 조정하여 운영하는 것이 효과적이다.
- 9(a)는 조건별 운영에 따른 DAF 처리수의 입자 크기를 보여준다. 모든 운영조건에서 DAF 처리 수의 입자 개수는 25 μm 이상에서 평균 3.2~11.0 counts/ml로 매우 낮고 일정한 값을 보여준다. 하지만, 25 μ m 보다 입자 크기가 작을수록 많은 입자를 갖고 있었다.
- 2 counts/ml로 유사한 값을 보여주고 있었다. 전체 입자 개수는 각각의 조건에서 14, 725.7, 15, 927.7, 17, 024.5, 19, 282.7 counts/ml로 알 수 있었다. 수면적 부하와 응집제 주입량이 클수록 총 입자 개수가 증가하는 것으로 알 수 있었다.
- 7 counts/ml로 알 수 있었다. 수면적 부하와 응집제 주입량이 클수록 총 입자 개수가 증가하는 것으로 알 수 있었다.
- 9(b)는 조건별 평균 입자 크기를 보여주고 있다. 응집제 40 mg/L에서 수면적 부하 10, 15 m/h의 평균 입자 크기는 각각 5.9, 6.1 μm이며 응집제 60 mg/L 에서 수면적 부하 10, 15 m/h의 평균 입자 크기는 각각 6.0, 6.6 μm로 측정되었다. 앞선 Fig.
- 입자의 평균 크기는 응집제 농도에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
- 탁도, TOC, THMFP는 응집제 후 안정적인 처리 수질을 얻을 수 있었다. 낙동강 수계에서 DAF을 운영할 때는 alum(8%)보다는 PAC(10%)를 사용하는 것이 효과적인 대안이 될 수 있다.
- 낙동강 수계에는 여름철 부상 성의 특징을 갖는 녹조가 많이 발생되기 때문에 부상 공정인 DAF을 이용하여 녹조 제거할 때 효과적인 수처리 기술이 될 수 있다. 수면적 부하 및 응집제 주입농도에 따른 조건별 수질 결과에서는 탁도 제거율이 90%이며 먹는물 수질 조건인 0.5 NTU에 만족하기 때문에 많은 처리수를 얻을 수 있으며 응집제 주입량이 낮아 경제적인 운영조건으로 수면적 부하 15 m/h와 응집제 40 mg/L가 적절한 운전 조건이었다. TOC도모든 조건에서 40% 이상의 제거율을 나타내기 때문에 탁도와 동일한 운전인자가 효과적이다.
- TOC도모든 조건에서 40% 이상의 제거율을 나타내기 때문에 탁도와 동일한 운전인자가 효과적이다. 원수 대비 DAF 처리수의 Al 농도는 응집제가 40, 60 mg/L일 때 각각 0.10, 0.15 mg/L가 증가되는 것으로 확인되었다. DAF 처리수의 입도 분석은 대부분의 조건에서 25 μm 이하에서 입자들이 존재하는 것을 확인하였으며 수 면적 부하 15 m/h, 응집제 60 mg/L에서 가장 많은 입자인 19, 282.
- 15 mg/L가 증가되는 것으로 확인되었다. DAF 처리수의 입도 분석은 대부분의 조건에서 25 μm 이하에서 입자들이 존재하는 것을 확인하였으며 수 면적 부하 15 m/h, 응집제 60 mg/L에서 가장 많은 입자인 19, 282.7 counts/ml을 가졌다. 많은 입자는 DAF 후속 공정에 영향을 미칠 수 있어서 지속적인 모니터링이 요구된다.
후속연구
- , 2016). 녹조 문제를 극복하는 방안으로써 기존 침전공정에서 복합공정으로 부상공정인 DAF 시설을 추가로 도입한다면 여름철 고조류를 효과적으로 대응하여 효과적인 정수장 운영을 수행할 수 있다. (Maeng et al.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.