Journal of Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회지)

Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회)
권호 표지

A Study on the Design Factors of the Cylinder-Shaped Filter for Improving Reservoir Water Quality

호소수질 개선을 위한 원통형 여과장치의 설계요소 연구

  • Lee, Sun-Ho (Samyoung Engineering & Technology Co., Ltd.) ;
  • Kim, Seung-Hyun (Department of Environmental Engineering Department, Yeungnam University)
  • Received : 2009.02.16
  • Accepted : 2009.06.26
  • Published : 2009.08.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In order to obtain knowledge on the design and operation of practical?scale Cylinder-Shaped Filters, pilot experiments were conducted to observe the effects of stepwise augmentation of production rate on water quality and clogging. A production rate increase from 0.8 L/min to 2.4 L/min did not appear to affect the removal efficiencies of BOD(Biochemical Oxygen Demand), SS(Suspended Solids), and turbidity, as the values were maintained around 80%, over 95%, and over 90% respectively;however, COD(Chemical Oxygen Demand) removal decreased from 44% to 29%. In addition, results indicated an inverse relationship between production rate and detention time required to remove unit contaminant concentration, the observed detention time in the filter to remove 1 mg-COD/L being 83 minutes for the production rate of 0.8 L/min and 45 minutes for the production rate of 2.4 L/min, suggesting that a relatively higher production rate is likely to be more advantageous in the purification of reservoir water when compared to a lower production rate. Clogging was observed to originate from the surface and advance to the center of the filter, and although clogging seemed to increase as the production rate increased, this did not cause any difficulties in normal functioning of the filter for more than 2 years of operation, suggesting that this filter system can be used effectively in the purification of reservoir water.

원통형 여과장치의 실규모 설계 및 운전에 필요한 기초자료를 얻기 위하여 산출유량을 단계적으로 증가시키는 파일럿 실험을 수행하면서 수질지표들과 폐색도 진행을 조사하였다. 유량을 0.8 L/min에서 2.4 L/min로 증가시키는 경우 BOD, SS, 그리고 탁도의 제거율은 각각 약 80%, 95% 이상, 그리고 90% 이상으로 거의 일정하게 유지되었으나 COD 제거율은 44%에서 29%로 감소하였다. 산출유량이 증가할수록 오염물 단위농도를 제거하는데 소요되는 체류시간은 감소하였으며, 1 mg-COD/L를 제거하는데 필요한 체류시간은 산출유량 0.8 L/min인 경우 83분이었고 2.4 L/min에서는 45분이어서 양수율이 낮은 것보다는 높은 것이 호소의 오염제거에 더 유리함을 알 수 있었다. 여과장치의 폐색은 표층에서 집수관쪽으로 진행하며, 산출유량이 증가하면 폐색도도 증가하지만 2년 이상의 운전에도 폐색이 문제되지는 않아 본 장치가 호소의 수질개선에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대되었다.

Keywords

References

  1. 환경부,' 전국수질측정자료,' 환경부(2008)
  2. 안창훈, 허순철, 송호면, 지재성, 박재로, '일산호수의 수질현황 조사,' 대한환경공학회 춘계학술발표회, 서울대학교, 서울, pp. 504-507(1997)
  3. 김범철, '우리나라 호소수질관리의 개선방향,' 한국수자원학회지, 29(5), 64-68(1996)
  4. 최돈혁, 강호, '수중폭기장치 운영에 따른 호소의 수질변화,' 한국수질보전학회지,14(1), 47-56(1998)
  5. 김성훈, 유금환, 오경미, 소용두, 이광모, 박희경, '소규모 호소내에서 표면폭기가 수질에 미치는 영향,' 한국물환경학회 추계학술발표회 논문초록집, 광주과학기술원, 광주, pp. 45-48(1997)
  6. 서성녀, 김영택, 박철휘, '산소용해수와 미생물제재를 이용한 호소 및 폐쇄수역의 정화기술,' 한국물환경학회지, 21(2), 118-124 (2005)
  7. 윤태광, 윤태일, 김창균, 박세진, ' 부영양화 인공호소의 수질관리를 위한 초고속응집침전 공정의 적용,' 대한환경공학회지, 22(11), 2025-2036(2000)
  8. 정헌상, 왕창근, '패각을 이용한 호소수의 인 및 클로로필a 제거,' 대한환경공학회 추계학술연구발표회 논문초록집, 공주대학교, 공주, pp. 474-475(1998)
  9. 김철수, 손성곤, 이정환, 오경환, '아산호 습지에서 관속식물의 군집구조와 생산성 및 영양염류의 흡수,' 한국생태학회지,23(3), 201-209(2000)
  10. Taylor, S. W., and Jaffe, P. R.,' Substrate and biomass transport in a porous medium,' Water Resour. Res., 26(9), 218-2194 (1990)
  11. 성치돈, 안규홍, 이용훈, 공인철, 김승현, '하상여과를 이용한 하천수질개선연구-모델전개 및 모델매개변수 결정,' 대한환경공학회지, 25(4), 486-494(2003)
  12. 안규홍, 손동빈, 김승현, '하상여과 모형에서 유기물과 질소의제거,' 대한환경공학회지, 27(5), 525-534(2005)
  13. Chung, J. B., Kim, S. H., Jeong, B. R., and Lee, Y. D.', Removal of organic matter and nitrogen from river water in a model floodplain,' J. Environ. Qual., 33, 1017-1023(2004) https://doi.org/10.2134/jeq2004.1017
  14. 김승현, 정종배, 하현수, Shiv O. Prasher,'불포화 사질토양을 이용한 도시하수의 3차처리,' 한국환경농학회지, 22(2), 111-117 (2003)
  15. 이선호, 김승현, '호소의 수질개선을 위한 원통형 여과장치의 평가,' 대한환경공학회지, 30(10), 975-983(2008)
  16. Kim, S. H., Ahn, K. H., and Ray, C., ' Distribution of Discharge Intensity along Small-Diameter Collector Well Laterals in a Model Riverbed Filtration,' J. of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, 134(4), 493-500(2008). https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(2008)134:4(493)
  17. APHA (American Public Health Association), 'Standard methods for the examination of water and wastewater,' 20th ed., Washington, D. C., USA(1998)
  18. Fetter, C. W., 'Applied Hydrogeology,' Macmillan College Publishing Company, Inc., New York, USA(1994)
  19. Ives, K. J., and Pienvichitr, V., 'Kinetics of the filtration of dilute suspension, Chem. Eng. Sci., 20, 965-973(1965) https://doi.org/10.1016/0009-2509(65)80094-X
  20. Clement, T. P., Hooker, B. S., and Skeen, R.S., 'Macroscopic models for predicting changes in saturated porous media properties caused by microbial growth,' Ground Water, 34, 934-942(1996) https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1996.tb02088.x
  21. Bear, J., 'Dynamics of fluids in porous media,' Dover Publications, Inc., New York, USA(1972).
  22. 김승현, 손동빈, 안규홍, '하상여과 모형을 이용한 투수계수 감소현상 연구,' 대한토목학회지, 25(4B), 301-308(2005)
  23. Bouwer, H., Lance, J. C., and Riggs, M. S., 'High-rate land treatment II : Water quality and economic aspects of the Flushing Meadows project,' J. WPCF, 46(5), 844-859 (1974)
  24. Domenico, P. A., and Schwartz, F. W., 'Physical and Chemical Hydrogeology,'John Wiley & Sons, Inc., New York, USA (1990)