초록 ▼

새로운 수처리 기술인 DAF 공정에서 운전과 설계 및 제어를 위한 새로운 충돌효율 예측모델을 개발하므로 인해 이를 바탕으로 DAF 공정에서 공정 운전, 설계 및 제어에 필요한 이론적 배경 마련하고, 이론적 연구를 통해 도출된 DAF의 영향인자와 제어변수를 이용하여 활성탄 흡착공정을 DAF 공정에 도입하는 신개념의 고효율 수처리 시스템 구축을 위한 핵심기술을 확립하고자 한다.
■ 유동함수와 운동함수를 기초한 궤적분석 시뮬레이션 모델링 프로그램구축
과거 부상공정에서 이용된 거대기포의 미세입자의 포획 이론에 관련한 궤적분석

새로운 수처리 기술인 DAF 공정에서 운전과 설계 및 제어를 위한 새로운 충돌효율 예측모델을 개발하므로 인해 이를 바탕으로 DAF 공정에서 공정 운전, 설계 및 제어에 필요한 이론적 배경 마련하고, 이론적 연구를 통해 도출된 DAF의 영향인자와 제어변수를 이용하여 활성탄 흡착공정을 DAF 공정에 도입하는 신개념의 고효율 수처리 시스템 구축을 위한 핵심기술을 확립하고자 한다.
■ 유동함수와 운동함수를 기초한 궤적분석 시뮬레이션 모델링 프로그램구축
과거 부상공정에서 이용된 거대기포의 미세입자의 포획 이론에 관련한 궤적분석 기법을 조망하여 DAF 공정에서 미세기포의 플록의 부착 부상으로의 과거 부상이론의적 용타당성을 검토하고 또한 운동함수를 이용한 궤적분석 기법을 조망하여 과거 유동함수의 궤적분석 결과 치와 비교 분석함으로서 그 차이점과 장점 및 단점 그리고 DAF 공정의 접촉조의 해석에 타당성을 검증한다.
■ 점토와 조류입자의 처리효율에 미치는 영향요소 및 분리특성에 대한 연구
우리나라만의 상수원 수질특성으로써, 부영양화에 기인한 과다 조류입자의 제거와 하계 집중 강우시 정수장으로 유입되는 고탁도 원수의 처리에 관련된 영향요소를 정성 정량적으로 파악한다. 이 조류와 점토입자의 입자제거와 분리 특성을 연구하고 이를 통하여 제거효율향상과 처리공정 최적화 방안을 모색한다.
■ 활성탄을 이용한 Hybrid DAF시스템의 최적 부상조건 연구
입상 활성탄과 분말 활성탄의 활성탄 종류에 따른 미세 기포에 의한 부상조건 및 수리학적인 최적 운전 및 설계 조건(체류시간, 투입량, 투입방법 등)등을 연구하고 DAF 단일공정과 활성탄 Hybrid 시스템을 비교 운전함으로서 그 차이점과 각각의 장단점 등에 대하여 제고하는 동시에 적정 pH 조건, 미세기포 발생장치의 최적압력, 수리학적 체류시간 운전조건 등을 고려한 최적 시스템 개발을 한다.
본 특정기초연구를 통하여 콜로이드 및 응집에 관련한 분자간의 상호작용에 관한 물리화학적(physicochemical) 연구를 수행함으로써 다양한 입자 플록과 미세 기포와의 초기 충돌효율을 PBT모델로 도출해내었다. 아울러, 궤적분석(trajectory anaylsis) 을 이용하여 기포와 플록입자간의 충돌, 부착, 분리에 따른 기작(mechanism)을 모사 정립하였다. 또한, 우리나라 상수원의 대표적 수질특성인 조류와 점토의 입자제 거에 있어서, 영향요소와 처리특성을 파악하고 설계-운전조건을 최적화하였다. 특히, 기존의 표준2차 상수처리에서 제거되지 않는 이취미, 소독부산물 등의 용존 유기물을 활성탄 흡착과 결합한 Hybrid DAF System을 통하여 제거함으로써 국내외의 효과적인 수처리시스템을 구축할 수 있는 기반을 제공하였다.

Abstract ▼

This study focuses on the model development to predict collision efficiency between floc and micro-bubble. The model provides the theoretical basis for the operation, design and control of DAF process. The final target of this project is to establish a key technology for high efficient water treatme

This study focuses on the model development to predict collision efficiency between floc and micro-bubble. The model provides the theoretical basis for the operation, design and control of DAF process. The final target of this project is to establish a key technology for high efficient water treatment system based on the hybrid process of powdered activated carbon adsorption and dissolved air flotation.
■ Simulation program based on the trajectory analysis employing the stream and the mobility functions.
The collision theories between macro-bubbles and micro-particles are reviewed. They are verified for simulation of the collision efficiency between micro-bubbles and micro-particles in DAF process by employing the stream and the mobility functions.
■ Separation characteristics of clay and algae particles
Since the simultaneous removal of both inorganic and algal particles is frequently required during the rainy season in Korea, the particle separation efficiency in terms of influencing factors is investigated. The results are applied for the enhancement of removal efficiency and optimization of DAF process.
■ Maximum flotation efficiency in hybrid process of PAC adsorption and DAF The optimal hybrid process consisting of PAC adsorption and DAF is developed based on the results of the flotation efficiency under various hydrodynamic conditions (retention time, strength of injection of micro-bubble and the types of fluid flow etc.) as well as the operating conditions (pH, pressure, dosage amount of coagulation agent etc).
■ The collision efficiency between floc and micro-bubble can be successfully explained by the population balance theory (PBT).
■ The mechanism of collision, adhesion and separation between bubble and floc is well understood using the trajectory analysis.
■ The hybrid process consisting of PAC adsorption and DAF is optimized in terms of hydrodynamic and operating conditions for the efficient removal of algae and inorganic particles required frequently during the rainy season in Korea.
■ In especial, the results obtained from this project can be widely applied for the removal of organic contaminants in water and wastewater treatments by the hybrid process consisting of PAC adsorption and DAF.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 1.1 연구의 배경 및 필요성...6
• 1.2 연구의 목표...12
• 1.3 연구범위 및 수행 체계...15
• 2. 연구방법 및 이론...18
• 2.1 이론적 배경...18
• 2.2 연구 재료 및 방법...28
• 2.3 모델의 설정과 모의실험 방법...33
• 3. 결과 및 고찰...37
• 3.1 함수를 기초한 궤적분석 시뮬레이션 모델링...37
• 3.2 입자의 처리효율에 미치는 영향요소 및 분리특성에 대한 연구...52
• 3.3 활성탄을 이용한 Hybrid DAF시스템 연구...73
• 4. 결론...83
• 5. 인용문헌...88
• 6. 연구성과...94