Effective correlation between coagulation efficiency and the sludge settling characteristic

슬러지 응집효율이 침강특성에 미치는 상관관계에 대한 연구

In these days, the importance of sludge treatment is emerging due to the London Convention, so this study was conducted to propose the alternatives for the improved sludge treatment on the organic wastewater and sewage sludge with JAR test and settling column equipped with stirrer. The minimum coagulant dosage to earn the optimum sludge settling efficiency resulted from 200mg/l and each critical sludge settling interface showed no distinct difference when PAC was dosed over 200mg/l. Accordingly, Clarification Rate(CR) with 200mg/l dosage was calculated to CR=(Ho-Ht) / Ho=1-0.4=0.6 because the critical sludge settling height stopped at 0.4. The settling velocity of sludge interface was decreased with the increase of MLSS concentration but rather increased with MLSS concentration over 1,000mg/l. This resulted from positive effect of interacted coagulation for floc formation by transfer to the zone of compressed settling when MLSS concentration increased over 1,000mg/l. The settling velocity of sludge interface showed $28.66{\times}10^{-3}/min$ for average settling velocity of sewage sludge which is 6.7 times higher than $4.25{\times}10^{-3}/min$ for average settling velocity of organic wastewater sludge. The increasing rate of CR for organic wastewater activated sludge was higher than that of settling velocity under 200mg/l of PAC dosage but settling velocity was higher than CR over 200mg/l of PAC dosage. However, in case of sewage sludge, the differential rate of CR was low when PAC dosage was increased but the settling velocity was suddenly increased with over 200mg/l dosage. Therefore coagulation effect was more efficient to MLSS settling velocity rather than SS removal effect in the supernatant.

런던협약의 영향으로 슬러지 처리의 중요성이 대두되고 있는 실정이므로 본 연구는 슬러지 처리에 대한 개선방안의 제시를 목적으로 유기성 폐수 및 하수처리장 슬러지를 대상으로 JAR test 및 교반장치를 부착한 침강 column을 이용하여 응집효율이 침강특성에 미치는 영향에 대한 실험을 실시하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다. 최적의 침강효율을 얻기 위한 최소의 응집제 투여농도는 200mg/L의 경우로 나타났으며. 200mg/L 이상으로 PAC가 투여될 경우 각각의 임계슬러지 영역의 크기에서는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 200mg/L로 투여되었을 때의 Clarification Rate(CR)은 임계슬러지 침강높이 비율이 0.4로 나타났으므로 CR = (Ho-Ht) / Ho = 1-0.4=0.6 로 산정되었다. MLSS농도가 높아질수록 슬러지 계면 침강속도는 감소하였으나 MLSS농도가 1,000mg/l 이상으로 증가하면 오히려 침강속도는 증가하는 것으로 나타났다. 이는 슬러지 농도가 1,000mg/l 이상으로 증가하게 되면 압밀침전영역으로 전이되어 상호작용에 의한 응집에 영향을 미치게 됨으로써 오히려 floc 형성에 긍정적인 영향을 미치기 때문이다. 슬러지 응집계면의 침강속도는 유기폐수 활성슬러지의 평균 침강속도 $4.25{\times}10^{-3}/min$보다 하수처리장 슬러지의 평균 침강속도가 $28.66{\times}10^{-3}/min$로 6.7배 높은 것으로 나타났다. 유기성 폐수 활성슬러지는 PAC의 투여량이 200mg/l 이하일 때는 침강속도 증가율보다 CR의 증가율이 더 컸으나 200mg/l 이상일 때는 CR의 증가율보다 침강속도 증가율이 더 커졌음을 알 수 있었다. 그러나 하수슬러지의 경우는 PAC 투여량이 증가함에 따라 CR의 변화율에는 차이가 적었으나 침강속도는 200m/l 이상일 때 차이가 급격히 증가하였다. 따라서 응집제 투여효과는 상등수의 SS제거율 효과보다는 MLSS의 침강속도에 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.