• Title/Summary/Keyword: 응집조류

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Substitutability of coagulation process by pre-treatment of coagulation·flotation using natural algae coagulant (천연조류제거제를 활용한 응집·부상 전처리공정의 기존 응집공정 대체 가능성)

  • Jang, Yeo-Ju;Jung, Jin-Hong;Lim, Hyun-Man;Chang, Hyang-Youn;Kim, Weon-Jae
    • Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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    • v.31 no.1
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    • pp.39-50
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    • 2017
  • In the coagulation/sedimentation (C/S) process of the water treatment process, the inflow of massive algal bloom causes many problems including fouling of filter media. This study was conducted to find out the way to remove the algae's harmful effects by addition of pre-treatment prior to C/S process. Many Jar-tests were conducted such as (1) ACF (Algae Coagulation Flotation) process using natural algae coagulant (Water $Health^{(R)}$), (2) ACF + C/S process and (3) C/S process with a variety of conditions using cultured algae. The average values of turbidity were (1) 0.42 NTU for ACF process, (2) 0.13 NTU for ACF + C/S process and (3) 0.25 NTU for C/S process. It was shown that the treatment efficiency of ACF process could get low turbidity results, and ACF + C/S process could achieve more efficient results than those of C/S process. Any negative effects of ACF process to the efficiency of C/S process were not observed in ACF + C/S process. In order to reduce the unfavorable effects of algae, it was found out that the introduction of ACF process in the forms of (1) ACF or (2) ACF + C/S could be one of the effective and alternative solutions.

Effects of CellCaSi and Bioflocculant on the Control of Algal Bloom (규산질다공체와 미생물응집제의 녹조제어 효과)

  • 박명환;이석준;윤병대;오희목
    • Korean Journal of Environmental Biology
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    • v.19 no.2
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    • pp.129-135
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    • 2001
  • The effects of CellCaSi and bioflocculant on the control of algal bloom were investigated in enclosures in a small eutrophic pond. The bioflocculant produced by a bacterial strain S-2 was finally selected to remove Microcystis aeruginosa which was a dominant species of algal bloom in the pond. Enclosure experiment showed that phosphorus concentration decreased dramatically from $131\mu{g}\ell^{-1}$ (Control) to $1-14\mu{g}\ell^{-1}$ in three CellCaSi-enriched enclosures. Chlorophyll $-\alpha$ concentration also decreased from $215\mu{g}\ell^{-1}$ (Control) to $59\mu{g}\ell^{-1}$ by the addition of CellCaSi $(1g\ell^{-1}$, bioflocculant $(2ml\ell^{-1}$, calcium chloride $(1g\ell^{-1}$ and ferric chloride $(2mg\;Fe\ell^{-1})$ in Enclosure 4. From the results of the mouse acute toxicity test of the S-2 bioflocculant and the goldfish survival test in enclosures, it seems that both the S-2 bioflocculant and the CellCaSi do not show any severe toxicity in water system. Consequently, it was concluded that the bioflocculant and the CellCaSi could be used to control algal bloom in eutrophic waters by removing phosphorus and chlorophyll$-\alpha$.

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A Study on the Size and Concentration of Cohesive Sediment (점착성 유사의 크기와 농도에 관한 고찰)

  • Son, Minwoo;Park, Byeoung Eun;Byun, Jisun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.286-286
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    • 2018
  • 하천에서 점착성 유사의 부유사는 입자 표면의 전자기적, 생화학적 점착력과 충돌에 의해 플럭(Floc)을 형성하고 응집된 플럭은 하천의 흐름 및 난류에 의해 파괴되기도 한다. 이 과정을 응집현상이라고 한다. 하천의 점착성 유사는 보통 플럭의 형태를 띠며 응집현상으로 인해 플럭의 밀도와 크기는 지속적으로 변화한다. 일반적으로 변화하는 플럭의 크기는 높은 질량 농도에서 증가한다고 알려져 있다(McAnally and Mehta, 2000; Maggi et al., 2007). 하지만 현장 연구에서 실측된 자료들은 종종 플럭의 크기와 농도가 반비례 관계를 가지는 경향을 보여준다(Gartner et al., 2001; Fettweis et al., 2006; Todd, 2014). 이에 따라 본 연구는 현장의 실측 자료가 일반적인 연구와 다르게 플럭의 크기와 농도가 반비례 관계를 가지는 현상을 규명하기 위해 점착성 유사의 이동을 모의하는 1차원 연직 수치 모형으로 수치 실험을 실시하고 그 결과를 분석한다. 수치 실험은 현장연구와 조건이 비슷한 이상적인 조류조건과 정류상태의 한 방향 흐름(Current Flow)을 함께 발생시키고 점착성 유사의 특징인 응집현상을 고려하였다. 모의 결과, 실측 자료와 같이 총 모의 수심 중 하상과 가까운 측정 수심에서는 플럭의 크기와 농도가 반비례 관계를 가지는 경향을 보였다. 그러나 측정 수심이 수표면 쪽으로 갈수록 플럭 크기와 농도가 비례하는 현상을 보였다. 이와 같이 서로 다른 두 가지 결과를 분석하기 위해 플럭의 크기를 결정하는 대표적인 매개변수인 농도와 난류의 강도를 나타내는 난류소산매개변수(Turbulent shear, G)를 가지고 새로운 매개변수를 만들었다. 플럭의 크기를 결정하는 방정식에서 농도는 응집의 과정에 G는 응집과 파괴의 과정에 관여한다고 알려져 있다. 새로운 매개변수로 총 모의 수심에 걸쳐 분석한 결과 하상에서 수표면 쪽으로 갈 때 난류와 농도 모두 줄어들지만 파괴와 응집의 우세를 나타내는 매개변수가 도치되는 현상을 보였다. 즉 하상부근의 강한 난류와 높은 농도가 응집현상을 만들지만 농도는 응집현상에, 난류는 응집과 파괴 모두 관여하므로 상대적으로 농도와 난류가 만들어내는 응집보다 난류가 만드는 파괴가 강할 때 플럭의 크기가 줄어드는 것으로 예측된다. 이에 따라 점착성 유사의 플럭 크기를 예측할 때에는 플럭의 크기가 농도와 선형의 관계를 가지는 것이 아닌 농도와 난류가 함께 작용하는 비선형 관계임을 고려해야 한다.

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Application of Sulfuric Acid for Improving Coagulation Efficiency on the Down Stream of Nakdong River (낙동강 하류 원수의 응집효율 개선을 위한 황산의 적용)

  • Ryu, Dong-Chun;Bae, Eun-Young;Kim, Sang-Goo;Son, Hee-Jong;Song, Mi-Jeong;Kim, Young-Jin
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.22 no.11
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    • pp.2059-2065
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    • 2000
  • The purpose of this study is to improve coagulation efficiency by pre-treatment of high pH water using sulfuric acid. The common reason of pH increasing at down stream of Nakdong river is water blooming. The pH go above 9.0 during water blooming periods. The higher pH water demands more coagulant and pre-chlorine dosage than lower pH water for better coagulation condition. The DOC, THMFP, UV-254 after coagulation with the same coagulant dosage by pre-treatment from pH 9.2 down to 8.1 with sulfuric acid are 1.84mg/L, $51{\mu}g/L$ and $0.032cm^{-1}$, by pretreatment of chlorine are 2.09mg/L, $78{\mu}g/L$ and $0.030cm^{-1}$, by pre-treatment of sulfuric acid and chlorine are 2.14mg/L, $72{\mu}g/L$ and $0.031cm^{-1}$ respectively. Pretreatment with sulfuric acid can improve water quality and reduce coagulant demand.

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Bio-mediated Flocculation by Extracellular Polymeric Substances in Cohesive Sediment Suspensions: Experimental Study (생체고분자물질이 부유사 응집에 미치는 영향 연구)

  • Baek, Seung-Ryong;Kim, Jae-In;O, Min-Ji;Lee, Byeong-Jun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.107-107
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    • 2015
  • 최근 기후변화로 인한 강우강도 증대, 산업화에 따른 토지개발 등으로 인하여 다량의 점착성 부유사(Cohesive Sediments)가 하천, 호소 등 수자원 환경으로 유입되고 있다. 점착성 부유사는 하천, 호소의 난류 조건에 따라 부유하거나 혹은 응집, 침전하여 하상 저니층을 형성한다. 부유사, 미생물 및 각종 유기입자가 포함된 하상 저니층은 검은색으로 외관상 보기 좋지 않을 뿐 아니라, 혐기성상태에서 부패하여 수생태계의 건강성을 해치게 된다. 또한 미세 부유사 및 미생물 입자는 각종 중금속, 유기오염물질을 흡착하고, 조건에 따라 재용출할 수 있는 저장매체로 작용하기 때문에 수자원환경에 미치는 영향이 아주 크다. 특히, 수중 미생물(조류) 작용에 의해 생성되는 EPS (Extracellular Polymeric Substances)는 부유사 및 미생물 입자들을 서로 엉겨 붙게 하여, 부유사-미생물 혼합 응집체 및 저니층 형성을 가속화하게 된다. 본 연구에서는 EPS가 부유사 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여, Xanthan Gum (Sigma-Aldrich, USA)을 EPS의 지표 물질로 사용하고, Kaolinite(Sigma-Aldrich, USA)를 수자원환경에 존재하는 대표적인 부유사로 사용하여 응집실험(Jar Test)을 수행하였다. 이온농도가 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수체 이온농도를 0.0001M NaCl, 0.001M NaCl, 0.01M NaCl, 그리고 0.001M NaCl + 0.1mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 0.5mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 1.0 mg/L $Ca^{2+}$으로 보정하여 응집실험을 수행하였다. 250 rpm 급속 교반 1븐, 50 rpm 완속교반 5시간, 침잔 1시간 후 응집체를 채취하여 응집체 이미지 분석을 통해 응집체 크기 및 형상을 측정하였고, 수표면 2 cm 지점에서 상등액을 채수하여 잔류 고형물 농도 분석을 실시하였다. 응집실험을 통하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.. 낮은 이온농도의 경우, EPS가 큰 고분자 구조체에 부유 입자들이 엮어 응집되는 Sweeping Flocculation의 특징을 나타내었다. 하지만, 이온농도가 높아질수록 경우, EPS 고분자 구조체 내부 반발력이 감소하여 크기가 축소되고, 이에 따라 부유 입자 표면에 패치 형태로 흡착되었다. EPS가 패치형태로 입자에 흡착한 경우, 응집제 농도 증가에 따라 응집능 최적점이 형성되고, 이후 표면하전 역전이나 Steric Stabilization에 의해 응집능이 저감되는 형태를 나타낸다. 따라서,수중이온농도가 EPS의 사슬형 고분자 응집제의 크기, 형태(Morphology)를 결정하고, 더 나아가 응집능을 결정하는 중요한 인자로 나타났다. 따라서, 후속 연구를 통하여 생체고분자물질의 크기 및 형태 변화, 이에 따른 응집능변화를 면밀히 연구하고자 한다.

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The Application of Aluminum Coagulant for the Improvement of Water Quality in Three Recreational Ponds (알루미늄 응집제를 사용한 호수수질 개선 사례 연구)

  • Kang, Phil-Goo;Kim, Bom-Chul
    • Korean Journal of Ecology and Environment
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    • v.36 no.4 s.105
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    • pp.447-454
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    • 2003
  • Aluminum coagulant was applied to two eutrophic lakes (Lake Sukchon, in Seoul, and a pond on the campus of Kangwon National University), to precipitate suspended particles and phosphate from the water column. Aluminum sulfate (alum) was used for seven treatments and polyaluminum chloride (PAC) was used for one treatment. The effect of treatment varied depending on the dose of alumium coagulant. Particles and phosphate were completely precipitated from the water column with a dose of 10.0 mgAl/l. Partial removal was observed at doses of 3.3 and 1.8 mgAl/l, but not at 0.45 mgAl/l. Therefore, coagulant should be applied at a dose over the threshold in order to remove particles effectively, which seems to be between 1.8 and 10.0 mgAl/l. The length of treatment effect was determined by new inputs of nutrients and particles from external sources. Renewal of pond water by stream water caused recovery of algal growth in Lake Sukchon, and rainfall runoff and ground water pumping caused a return of turbid water in the campus pond. During treatment there was no sign of decreasing pH, or harmful effects on fish or mussels. Aluminum coagulant may be an economically feasible alternative for water quality improvement when the external control of pollutant sources is difficult. However, repeated application is required when there is a renewal of lake water or new input of nutrients.

Application of extracellular polymeric substances (EPSs)-bioflocculant for recovery of microalgae (미세조류 분리/회수를 위한 세포외 고분자물질 생물 응집제 활용)

  • Choi, Ohkyung;Dong, Dandan;Kim, Jongrack;Maeng, Sung Kyu;Kim, Keugtae;Lee, Jae Woo
    • Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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    • v.35 no.1
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    • pp.63-69
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    • 2021
  • Microalgae are primary producers of aquatic ecosystems, securing biodiversity and health of the ecosystem and contributing to reducing the impact of climate change through carbon dioxide fixation. Also, they are useful biomass that can be used as biological resources for producing valuable industrial products. However, harvesting process, which is the separation of microalgal biomass from mixed liquor, is an important bottleneck in use of valorization of microalgae as a bioresource accounting for 20 to 30% of the total production cost. This study investigates the applicability of sewage sludge-derived extracellular polymeric substance (EPS) as bioflucculant for harvesting microalgae. We compared the flocculation characteristics of microalgae using EPSs extracted from sewage sludge by three methods. The flocculation efficiency of microalgae is closely related to the carbohydrate and protein concentrations of EPS. Heat-extracted EPS contains the highest carbohydrate and protein concentrations and can be a best-suited bioflocculant for microalgae recovery with 87.2% flocculation efficiency. Injection of bioflocculant improved the flocculation efficiency of all three different algal strains, Chlorella Vulgaris, Chlamydomonas Asymmetrica, Scenedesmus sp., however the improvement was more significant when it was used for flocculation of Chlamydomonas Asymmetrica with flagella.

Effect of Pre-chlorine and Polyamine Dosing for Microcystis sp. Bloomed Water on Drinking Water Treatment Processes : Particle Matter Distribution (Microcystis sp.로 수화된 상수원수에 전염소 및 폴리아민 투입이 정수처리에 미치는 영향 : 입자상 물질 분포)

  • Son, Hee-Jong;Kim, Sang-Goo;Lee, Jeong-Kyu;Hwang, Young-Do;Ryu, Dong-Choon
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.39 no.10
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    • pp.556-560
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    • 2017
  • This research carried out to evaluate the disadvantage of pre-chlorination and the effect of polyamine as coagulant aids for treating the blooming water with Microcystis sp.. Pre-chlorination on blooming water makes the colony of Microcystis sp. to the smaller size. Coagulation with polyamine advanced treatment efficiency not only turbidity but also particulate matters especially less then $5{\mu}m$ size for the blooming water compared with using alum alone. Particle count was more sensitive than turbidity on water quality management of settlement and filtrate.

An approach to predict size distribution of suspended sediment - cohesive sediment (유사의 입경분포 모의를 위한 방안 연구 - 점착성 유사의 경우)

  • Son, Minwoo;Byun, Jisun;Park, Byeoung Eun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.288-288
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    • 2018
  • 점착성 유사는 응집 현상을 겪는 유사로, 응집 현상(Flocculation Process)는 응집 과정(Aggregation Process)와 파괴 과정(Breakup Process)의 경쟁으로 이루어진다고 여겨진다. 응집 현상을 통해 점착성 유사는 물과 점착성을 띠는 작은 입자들의 덩어리인 플럭(Floc)을 형성하여 흐름 내에서는 대부분이 플럭의 형태로 이동한다. 점착성 유사의 응집 모형 중 하나인 플럭 성장모형(Floc Growth Model, FGM)은 상미분 방정식으로 시간에 따른 플럭의 크기를 계산하는 모형이다. 응집과 파괴의 평형 상태에서 평균 입경을 얻는다. 이러한 FGM은 낮은 수치 계산 비용으로 합리적인 계산 결과를 얻을 수 있으며, 유사 이동 모형 혹은 흐름 모형과의 결합이 수월한 장점을 가진다. 또한, 닫힌 계(Closed System)에서 질량이 보존되는 특징이 있다. 반면, 결정론적인 특성을 띠면서 특정 플럭 크기만을 계산하기 때문에 점착성 유사의 입도 분포에 대한 정보를 얻을 수 없다. 결정론적 특성을 띠는 FGM에 추계학적 방법을 적용함으로써 특정 확률 분포형을 가지는 플럭의 입도 분포를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 기 개발된 추계학적 FGM과 유사 이동 모형의 결합을 통해 변화하는 유수동역학적 조건에서 플럭의 입도 분포를 산정하고자 한다. 이전의 많은 실험실 실험 결과들은 부유가 발생한 상태를 유지하면서 수행되는 것으로, 특정 난류 특성(난류 소산 매개변수)와 특정 유사 농도 조건에서의 입도 분포를 얻는다. 그러나 하구부 및 하천의 하류는 조류의 영향을 받는 구간으로, 점착성 유사의 특성을 분석하기 위해서는 변화하는 유수동역학적 특성에 관한 고려가 필수적이라 할 수 있다. 결합된 점착성 유사 입도 분포 모형은 플럭의 침강과 재부유를 고려할 수 있는 특징을 가지며, 실측자료와의 비교를 통해 입도 분포를 합리적으로 모의하는 것으로 나타난다. 본 연구에서 개발된 점착성 유사 입도 분포 모형은 나아가 비점착성 유사의 입도 분포 모형과의 결합을 통해 두 종류의 유사가 혼재하는 구간에서도 합리적인 입도분포와 유사의 이동을 모의할 수 있을 것으로 예측된다.

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