전해질 농도가 낮은 병원폐수를 전기화학적으로 처리할 경우 무기응집제 주입 효과에 대해 고찰한 결과, 무기응집제 주입으로 전해질 농도가 높아져 병원폐수 내 유리염소의 농도의 증가로 유기물질의 간접산화효과가 증가하여 전류밀도 $1.76A/dm^2$, 반응시간 120분에서 무기응집제를 주입하지 않은 경우보다 COD 제거효율이 약 2배 향상되었다. 또한, 무기응집제에 의한 전해질의 증가로 HOCl과 같은 유리 잔류염소의 증가로 병원폐수 내의 클로라민이 질소로 전환되는 속도가 증가함에 따라 전류밀도 $1.76A/dm^2$, 반응시간 120분 및 응집제 주입량 700 ppm에서 T-N 제거율을 약 2배 향상시킬 수 있었다. 동일 조건에서 90% 이상의 높은 T-P 제거율을 얻을 수 있었는데, 이는 무기응집제에 의한 전해질의 증가로 양전극에서의 발생되는 용존산소에 의해 생성된 불용성 금속 화합물과 인산염의 화학적 흡착반응 속도가 증가하였기 때문인 것으로 판단된다. 이상의 실험에서 전해질이 부족한 병원폐수의 전기화학적 처리시 무기응집제를 전해질로 첨가할 경우 유기물질 및 영양염 제거에 모두 매우 효과적임을 알 수 있었다.
This research is to investigate the effect of the dual coagulant using inorganic coagulants($AICl3{\cdot}6H2O$) and polymer on the coagulant process. Jar-test was conducted by using Kaolin injected raw water. PDA(Photometric Dispersion Analyzer) equipment in order to analyze the size of the particles and the characteristics of the shapes. The change in the rate of sample ores' residual deposited after coagulants were also compared. According to the result derived from this experiment, the concentration of inorganic coagulant reduced 50% and the residual was lower by using dual coagulants compared to using single coagulant. However the dual coagulant required sufficient mixing time, and affected particle characteristics, with the effect of the injection order of coagulants, the simultaneous injection of inorganic coagulant and polymer showed the most effective in the particle removal.
The purpose of this study is to investigate the effect of various types of coagulant on dewaterability and settleability of sewage sludge for the application of dewatering process. Cationic organic coagulants and inorganic coagulants of the aluminium base were used; PAC (Poly Aluminium chloride, $Al_2O_3$ 17%) and C-210P (0.2%). After Jar test, PAC 26 mg/L and 0.2% C-210P 55 mg/L was decided as the optimum concentration of the coagulant according to zeta potential measurement. pH, alkalinity and viscosity were measured in all experiments and the data on sedimentation characteristics is analyzed by SDI, SVI sedimentation rate and solid flux. The SRF(Specific Resistance of Filtration) experiment was conducted with the result of single and dual injection system as the dewaterability experiment. As a result, the organic coagulant making large floc has good characteristics of sedimentation and agglutination. Also, it is observed that the organic coagulants injection has a better dewaterability efficiency of coagulants under the condition of the lowest SRF value, followed by dual and inorganic coagulants injection.
The floc formation, breakage and reformation of humic acid by inorganic (alum and PAC) and organic coagulants (cationic polyelectrolytes) at several conditions (pH, ionic strength and floc breakage time) were examined and compared among the coagulants at different conditions using a continuous optical monitoring method, with controlled mixing and stirring conditions. For alum, the shapes of formation, breakage and reformation curves at different pH (5 and 7) were different, but the shapes and the sizes of initial floc and reformed floc were nearly the same in the absence and presence of electrolytes at pH 7. For PAC, similar shapes of the curves were obtained at different pH and ionic strength, but the sizes were different, except for those of reformed flocs at different pH. However, for these coagulants, reformed flocs after floc breakage, occurred irreversibly for all the conditions used in this study. For organic coagulants, the time to attain the initial plateau floc size, the extent of floc strength at high shear rate and reversibility of reformed floes were different, depending floc formation mechanism. Especially, for the cationic polyelectrolyte forming humic flocs by charge neutralization or electrostatic patch effect mechanism, reformed flocs occurred reversibly, regardless of pH and floc breakage time, but occurred irreversibly in the presence of electrolytes.
Organics matters including algae are the major contaminants of Nak-dong river and it's concentration Is more Increasing now. The use of coagulants has been Incresed for the effective treatment of drinking water, and aluminum coagulants have been the most widely used in raw water treatment. However, when inorganic metal coagulant is excessively used for long period, it would result in secondary problems, such as increasing sludge production, enhancing the cost of water treatment process, and increasing concentration of residual metal, especially aluminum. Therefore, recently. in order to reduce the use of metal coagulant and enhance the coagulation effectiveness, several alternative coagulants, such as polymeric Inorganic coagulants and organic polymers, have been used In water treatment plants. The objectives of thins research were (11 to determine optimum dosage concentration and compare the coajuiation efnciency at various pH ranees with alum alone, alum+cationic polymer, and alum+anlonlc polymer, (21 to evaluate the amount of alum reduced by using organic polymer, (31 to maximize removal officiency of organic matter and minimize the concentration of residual aluminum.
본 연구는 응집 및 부상분리를 이용하여 돈사폐수의 고액분리 특성을 조사하였다. 응집은 jar-tester를 이용하여 응집제 종류 및 주입량에 대해, DAF를 이용한 부상분리에서는 돈사폐수 원수 자체에 대한 부상조건과 pH만을 조정한 원수, 그리고 응집제를 주입한 후 부상을 통한 고액분리 특성을 실험적으로 연구하였다. 돈사폐수를 무기응집제 만으로 응집침전 처리하는 경우 $FeCl_3$ > PAC > Alum 순으로 응집침전효과가 나타났으며, 적정 응집제 주입량은 각각 $1,000mg/{\ell}$, $1,500mg/{\ell}$, $1,500mg/{\ell}$으로 나타났다. 고분자응집제 만으로 응집침전 처리하는 경우 양이온 응집제만이 유효한 응집침전 효과가 나타났으며 적정 응집제 주입량은 $200mg/{\ell}$로 나타났다. 무기응집제와 고분자응집제를 혼합 적용한 경우 각 무기응집제를 $500mg/{\ell}$ 투여한 후 양이온 고분자응집제 주입 농도를 달리하여 응집침전효과를 고찰한 결과 무기응집제의 처리 효율은 $FeCl_3$ > Alum > PAC순으로 나타났으며, 적정 양이온 응집제 주입농도는 $25mg/{\ell}$, $25mg/{\ell}$, $100mg/{\ell}$로 나타났다. DAF를 이용한 부상분리 실험에서 응집처리를 하지 않은 원수와 pH만을 조정한 원수에서의 실험결과를 종합하여 순환비 400%, 압력 4 atm, pH 3이하에서 DAF의 적정 운전 조건이 나타남을 알 수 있었다. 그러나 응집처리를 하지 않은 돈사폐수 원수를 대상으로 DAF를 적정하게 운전하기는 곤란한 것으로 판단되었으며, 또한 무기응집제로만 응집처리한 후 부상분리를 실시하였을 경우 floc의 강도가 약해 floc의 깨짐 현상이 나타나 부상분리가 이루어지지 않았다. 한편 무기응집제와 고분자응집제를 혼합하여 응집처리한 후 부상분리를 실시하는 경우 효과적인 부상분리가 이루어졌으며, Alum $500mg/{\ell}$를 기준으로 양이온 고분자응집제 주입농도가 $50mg/{\ell}$에서 가장 양호한 처리 결과를 나타내었다.
This experiment was performed on three parts with prepared coagulants. (1) The characterization of coagulation for PACI coagulants. (2) Comparison of the characterization of coagulation with PAS and PACI coagulants. And (3) Comparison of the characterization of coagulation for the addition of calcium with PACI. Coagulation experiments were conducted with several dosages and pH for each coagulants. For the characterization of coagulation with PACI coagulants, coagulation of Nakdong river waters with three PACls (r=2.0, 2.2, 2.35) showed that the effectiveness of the three coagulants can be considered as r=2.2 > 2.0 > 2.35 which are also the order of higher polymeric aluminum contents. For the comparison of the characterization of coagulation for PAS and PACI coagulants, PAS (r=0.75) coagulants was more effective than other coagulant for the removal of organic matters by sweep floc mechanism with $A;(OH)_{3(S)}$. For comparison of the characterization of coagulation for the addition of calcium with PACI, the presence of divalent cation like $Ca^{2+}$ was supposed to influence the complex formation of organic anions. From the result of test on coagulation at various pH ranges, the PACI was least affected by the coagulation pH, and the addition of calcium to PACI was very effective for the removal of turbidity and organic materials over broader pH range (pH 4-9).
The effects of pH (5, 7 and 9) and ionic strength of different salts on the flocculation characteristics of humic acid by inorganic (alum, polyaluminum chloride (PAC) with degree of neutralization, r=(OH/Al) of 1.7) and organic (cationic polyelectrolyte) coagulants, have been examined using a simple continuous optical technique, coupled with measurements of zeta potential. The results are compared mainly by the mechanisms of its destabilization and subsequent removal. The destabilization and subsequent removal of humic acid by PAC and cationic polyelectrolyte occur by a simple charge neutralization, regardless of pH of the solution. However, the mechanism of those by alum is greatly dependent on pH and coagulant dosage, i.e., both mechanisms of charge neutralization at lower dosages and sweep flocculation at higher dosages at pH 5, by sweep flocculation mechanism at pH 7, and little flocculation because of electrostatic repulsion between negatively charged humic acid and aluminum species at pH 9. The ionic strength also affects those greatly, mainly based on the charge of salts, and so is more evident for the salts of highly charged cationic species, such as $CaCl_2$ and $MgCI_2.$ However, it is found that the salts have no effect on those at the optimum dosage for alum acting by the mechanism of sweep flocculation at pH 7, regardless of their charge.
정수 처리공정의 응집 침전공정에서 무기고분자응집제를 이용한 미세조류의 제거 가능성을 파악하기 위해서 응집제의 종류(Alum, PAC)와 응집영향인자(알칼리도, 응집제 주입량, 침전시간)에 따른 미세조류의 제거율과 미세조류의 크기(micro-, nano-, picoplankton)별 제거율과 주입된 응집제가 미세조류의 제거에 미치는 기여율을 평가하였다. 알칼리도의 주입량에 따른 조류의 제거율은 Alum의 경우 알칼리도가 25 mg/L의 조건에서 87.2%, PAC의 경우 알칼리도가 30 mg/L의 조건에서 90.1%로 가장 높은 제거율을 나타내었다. 조류의 제거율이 가장 높은 응집제 주입량은 Alum의 경우 40 mg/L로 제거율이 88.1%이었고, PAC의 경우는 주입량이 50 mg/L에서 제거율이 89.0%로 가장 높은 제거율을 나타내었다. 그리고 조류의 제거에는 PAC보다는 Alum이 다소 유리하다는 것을 알 수 있었다. 응집제가 주입되었을 경우 주입되지 않은 조건에 비해서 조류의 제거율이 약 2배 정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 최적조건 하에서 조류의 제거율은 nanoplankton > microplankton > picoplankton의 순으로 나타났으며, 특히 picoplankton의 제거율은 약 30% 미만으로 제거율이 매우 낮은 것을 알 수 있었다.
Alcaligenes eutrophus의 세포배양액(23-210 g dry weight/L)으로부터 균체 회수 효율에 미치는 철계 응집제 첨가 효과에 대해 연구하였다. 응집제로는 무기 응집제인 Fe$_2$(SO$_4$)$_3$과 무기 고분자 응집제인 Ferix-3를 사용하였다. 철계 응집제는 3-13의 넓은 pH 범위에서 응집효과를 나타내었으며, 배양액의 pH가 증가할수록 floc의 크기는 증가하였다. 균체 회수를 위한 배양액의 최적 pH는 10-13이었다. 최적 응집제의 첨가량은 세포농도가 증가함에 따라 증가하였는데, 무기응집제인 Fe$_2$(SO$_4$)$_3$보다는 무기고분자응집제인 Ferix-3이 적은 농도에서 응집 효율이 우수함을 알 수 있었다. 210 g/L의 세포농도 배양액에 Ferix-3을 1300 mg Fe/L를 첨가하면 45$\times$g의 낮은 원심력에 의해 95%이상의 균체를 회수 가능하였다. 응집제의 요구량은 배양액 중의 NH$_4$$^{+}$ 농도에 비례하여 증가하였고, 배양액 중의 NH$_4$$^{+}$ 농도가 1 g 증가하면 응집제가 0.066 g Fe$_3$$^{+}$정도 더 요구되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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