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자연수계에 적합한 DAF 공정 적용 및 수거기술 개발

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Authors

김용환

Advisor
한무영
Major
공과대학 건설환경공학부
Issue Date
2014-02
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
자연수계DAF잔류알루미늄플록형성스컴의 안정성
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 건설환경공학부, 2014. 2. 한무영.
Abstract
최근 자연수계의 수질개선을 위해 수계에 직접 응집제와 기포를 주입하는 Dissolved Air Flotation(DAF) 공정이 적용되고 있다. 하지만 적용된 대부분의 공정은 이론적 뒷받침이 부족한 상태이다. 본 연구는 DAF 공정을 자연수계에 적용하기 위한 기초연구를 수행했다. 1) 먼저 DAF 공정에서 사용되는 알루미늄 계열의 응집제가 환경에 미칠 수 있는 영향을 알아보기 위해 잔류알루미늄농도를 측정했다. 2) 다음으로 플록형성공정을 적용하기 힘든 자연수계의 특성을 고려하여 기포를 분사할 때 나오는 에너지로 플록을 형성시킬 수 있는 Inline Injection Bubble Generator (IIBG)의 설계조건을 알아보았다. 3) 또한 플록과 기포가 함께 부상하여 형성된 스컴이 바람, 물결 등 물리적 힘으로부터 부서지지 않게 하기 위하여 스컴의 안정성을 높일 수 있는 응집제 주입량과 pH조건을 알아보았다. 4) 마지막으로 형성된 넓은 범위의 스컴을 효과적으로 수거할 수 있는 수거방식을 알아보았다.

1) 잔류알루미늄농도에 대한 연구에는 가장 널리 쓰이는 응집제인 Alum(Al2(SO4)3·18H2O)과 Poly Aluminum Chloride(PACl)를 사용했다. 실험은 응집제 주입량과 초기 pH가 잔류알루미늄농도에 미치는 영향을 측정했다. 실험 결과 PACl이 Alum 보다 더 넓은 주입량 범위에서 세계보건기구(WHO)의 잔류알루미늄농도기준을 만족했다. 초기 pH는 알루미늄의 존재형태에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 pH가 5 이하일 때 Alum과 PACl 모두 높은 용존 잔류알루미늄농도를 나타냈다.

2) IIBG는 기포발생장치에서 응집제와 기포가 함께 분사되는 장치이다. IIBG의 탁도 제거효율은 응집제와 기포를 함께 분사한 후, 추가로 완속교반을 가했을 때 크게 증가하는 것으로 나타났다. IIBG+교반공정을 플록형성공정과 부상공정이 분리된 전통적인 DAF 공정과 비교한 결과 초기 pH가 7 이상인 조건에서 90% 이상의 효율을 나타냈다.

3) 스컴의 안정성은 먼저 PACl의 주입량에 변화를 주며 측정했다. 실험 결과 PACl 주입량에 비례하여 스컴이 많이 형성되었고 같은 물리적 힘이 의해 부서지는 양도 많았다. 이는 제거효율이 비슷할 때, 응집제를 적게 넣을수록 스컴의 발생량이나 부서지는 양을 줄어드는 것을 의미한다. pH 변화에 따른 스컴의 안정성은 pH 4, 5 일 때 더 안정한 것으로 나타났다.

4) 수거기술에서는 월류로 수거하는 방식과 펜스로 스컴을 압축한 후 월류(Weir)로 수거하는 방식을 비교했다. 그 결과 후자(펜스/월류)의 방식으로 수거한 슬러지의 고형물 농도가 전자(월류)로 수거한 슬러지의 고형물 농도보다 5배 높았다. 슬러지의 고형물 농도가 높으면 후속공정인 탈수공정에 유리하다. 이러한 펜스방식은 저렴한 비용으로 넓은 범위의 스컴을 제거할 수 있을 것으로 기대된다.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/124255
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Appears in Collections:
College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Civil & Environmental Engineering (건설환경공학부)Theses (Master's Degree_건설환경공학부)
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