For sand and zeolite filter media in stormwater BMPs, media breakage effects on infiltration were investigated. Compaction effort and infiltration force were mainly examined for breakage sources. The 1-D column infiltration tests for un-compacted and compacted media filters were conducted to investigate the breakage effect on infiltration. As a result, the following findings were deduced: 1) particle breakage due to filtration forces was found to be relatively minimal; 2) un-compacted media had lesser amount of crushed particles and permeability fluctuations compared to compacted media; 3) even without the presence of suspended solids in the influent, reduction in permeability was found, which resulted from rearrangement and re-entrainment of media particle itself; 4) only media particle breakage resistance is considered, sand was revealed to have better performance compared to zeolite media.
Kim, Ji Ah;Kim, Byeong Jun;Choi, I Song;Oh, Jong Min;Park, Jae Ro
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2016.05a
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pp.441-444
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2016
본 연구에서는 유입수의 유입 방향을 달리 하였을 때 각 여재의 처리효율 차이점을 조사하고자 하였다. 실험재료는 제올라이트, 화산석, 발포 세라믹, 폴리에틸렌(Poly Ethylene) 4종의 여재이며 총 용적 31 L의 아크릴반응조에 각각의 여재를 충진하였고 각각 상향류 및 하향류의 흐름 방식을 적용하여 2차에 걸쳐 여과실험을 진행하였다. 제거효율은 유입수 대비 유출수의 농도 변화를 통하여 관찰하였고, 수질 측정은 SS, COD, T-N, T-P 네 항목으로 수질공정시험법에 의거하여 분석하였다. 실험 결과 제올라이트는 SS, COD, T-N항목에서 상향류를 적용한 여과에서 제거효율이 높은 경향을 보였다. 특히 T-N항목의 경우 상향류 조건에서 49.2%, 하향류 조건에서 34.4%의 제거효율을 나타내 흐름조건별 제거효율에 가장 큰 격차를 보였다. 화산석의 경우 SS, COD, T-N항목은 흐름방식에 따른 제거효율에 주목할 만한 차이를 드러내지 않았으나 예외적으로 T-P항목만 상향류 조건에서 24.2%, 하향류 조건에서 15.9%의 제거효율을 나타냄으로써 상향류 조건에서 8.3% 높은 제거효율을 얻었다. 발포 세라믹 여재는 하향류를 적용한 여과에서 제거효율이 우세한 경향을 보였으며 특히 COD 항목의 경우 상향류 조건에서보다 하향류 조건에서 제거효율이 7.5% 향상된 결과를 얻었다. 폴리에틸렌 여재는 전반적으로 유입 조건에 따른 경향성을 나타내지 않았으나 예외적으로 SS항목의 경우 하향류 조건에서보다 상향류 조건을 적용한 여과에서 7.9% 높은 제거효율을 얻었다.
Kim, Jin-Su;Kang, Min-Koo;Yang, Chang-Hwan;Lee, Sang-Ill
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.39
no.10
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pp.561-567
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2017
This study focused on estimating the low concentration of $NH_4{^+}-N$ removal by using simultaneous reaction of the adsorption and microbial nitrification with microbe-attached zeolite media. To evaluate the adsorption effect of the zeolite media, the expanded polypropylene (EPP) media which are not able to adsorb $NH_4{^+}-N$ were used as a control media in order to compare the adsorption ability. Each media was used to experiment after aerated 8 hr for attachment of the microbes. The batch experiment shows that nitrification occurred in zeolite media better than EPP media because nitrifiers could consume the relatively enough amount of $NH_4{^+}-N$ adsorbed onto the zeolite media. Compared to the reactor with EPP media, nitrification occurred only in the reactor with zeolite media under continuous operation at the empty bed contact time (EBCT) of 25 min and 3 mg/L of $NH_4{^+}-N$ concentration. As the EBCT of the reactor with zeolite media increased from 10 to 60 min, the nitrification efficiencies increased too. $NH_4{^+}-N$ removal efficiency showed up more than 90% at EBCT 60 min. And the difference in concentration of the total nitrogen between the influent and the effluent was 0.25 mg/L at EBCT 10 min, 0.78 mg/L at EBCT 25 min, 0.59 mg/L at EBCT 40 min and 0.37 mg/L at EBCT 60 min, respectively. This difference was due to between adsorption rate and nitrification rate of $NH_4{^+}-N$, and it was considered that $NH_4{^+}-N$ was adsorbed on the zeolite media by the gap of the concentration.
Constructed wetlands typically cost less to build and operate, and require less energy than standard mechanical treatment technology but they have similar performance to centralized wastewater treatment plants. Therefore, they were constructed especially many in rural areas, where are small villages but not industries. Plantless column tests were performed to investigate the possibility on using zeolite as a filter medium of constructed wetland for the wastewater treatment. Removal efficiency was $COD_{Cr}$ 94.63% T-P 41.41% and $NH_4^+-N$ 99.75% at hydraulic load 314 $L/m^2{\cdot}d$ and filtering height 100 cm filled with a zeolite mixture. This zeolite mixture consisted of 1 : 1 by volume of zeolites in the diameter range of 0.5 to 1 mm and 1 to 3 mm. Accordingly, hydraulic load 314 $L/m^2{\cdot}d$ was considered as optimal. Three zeolite mixtures were used to determine the optimal mixing ratio by volume of a zeolite (A) in the diameter range of 0.5 to 1 mm to a zeolite (B) in the diameter range of 1 to 3 mm 1 : 3, 1 : 1 and only B in A to B by volume were tested at hydraulic load 314 $L/m^2{\cdot}d$ and filtering height 100 cm $COD_{Cr}$ removal efficiency was more than 89% at mixing ratios of 1 : 3 and 1 : 1 in A to B. That of T-P ranged 56.42 to 58.72% and, that of T-N and $NH_4^+-N$ was 87% and 99% regardless of mixing ratios of two zeolites. Removal efficiency was lower at the column filled with only B. Removal efficiency was better at Inter medium filled with mixing ratio 1 : 1 in A to B than with the other mixing ratios. Thus, it was found that the mixture of mixing ratio 1 : 1 in A to B was appropriate far Inter medium of constructed wetland Removal efficiency was higher in down-flow than in up-flow, and all contaminants were removed most in 20 cm filter height near feeding area.
Kim, Taeyoon;Kwon, Yongju;Kang, Choonghyun;Kim, Jongyoung;Shin, Hyun Suk;Kwon, Soonchul;Cha, Sung Min
Journal of Wetlands Research
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v.20
no.3
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pp.263-271
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2018
In this study, we analyzed the removal efficiency of ammonia nitrogen and phosphate dependant on the column depths using various absorbents such as zeolite silica sand, and activated carbon through the column test. In addition, we analyzed electrochemical adsorption behaviors of ammonia nitrogen and phosphate through the quantum mechanical calculation based on density functional theory calculation. Experimental results represent the removal efficiency of ammonia nitrogen and phosphate are zeolite > activated carbon > silica sand, and activated carbon > zeolite > silica sand, respectively. Zeolite shows high adsorption property for ammonia nitrogen over 90%, regardless of the column depth, while activated carbon exhibits high adsorption property for both ammonia nitrogen and phosphate as the column depth for filter media increases. Theoretical findings using DFT calculation for the adsorption behaviors of adsorbents (activated carbon and silica sand) and nutrients ($PO_4{^{3-}}$, $NH_4{^{+}}$) show that activated carbon represented narrower HOMO-LUMO band gap with high adsorption energy, and even more favorable environment for electron adsorption than silica sand, which leads to the effective removal of nutrients.
In order to develop livestock wastewater treatment technology by natural purification method, the optimum filter media in small-scale livestock wastewater treatment apparatus for treating livestock wastewater were studied. Removal rates of pollutants under different filter media were in the other of coarse sand ${\fallingdotseq}$ broken stone > zeolite > calcite for COD, zeolite >> broken stone ${\fallingdotseq}$ coarse sand ${\fallingdotseq}$ calcite for T-N, and calcite > coarse sand ${\fallingdotseq}$ broken stone ${\fallingdotseq}$ zeolite for T-P. Based on the above results, the optimum filter media was coarse sand in small-scale livestock wastewater treatment apparatus. To meet acceptable effluent quality standard for livestock wastewater and to improve T-N and T-P removal efficiencies, removal efficiencies of pollutants in small-scale livestock wastewater treatment apparatus with mixed filter media were studied. The removal rates of COD, SS, T-N and T-P in effluent were 84, 94, 65 and 98% in small-scale livestock wastewater treatment apparatus with mixed filter media, respectively. For increasing the T-N and T-P removals in small-scale livestock wastewater treatment apparatus, the mixed filter media are recommended.
The purpose of this study was to develop water-purification vegetation mats consisting of the eco-friendly materials and to validate their water purification capabilities with the objective of reducing nonpoint pollution into streams. The developed vegetation mats are made of coconut fiber shell and filling consisted of zeolite, diatomaceous earth or a mixture of calcinated foam media. The bench scale assessment of the water purification capability of the three filling materials showed that the removal efficiencies of suspended solid (SS), total nitrogen (T-N) and total phosphorus (T-P) were higher in the foam media than in zeolite or diatomaceous earth. From the results of the field experiment, the removal efficiencies of the vegetation mats filled with the foam media were 60.1% in SS, 32.2% in T-N and 20.2% in T-P. Therefore the vegetation mats filled with the foam media calcinated from zeolite and diatomaceous earth should have higher efficiencies in controlling the nonpoint source pollutions in streams.
The impervious surface rate increased by urbanization causes various problems on the environment such as water cycle distortion, heat island effect, and non-point pollutant discharges. The Low Impact Development (LID) techniques are significantly considered as an important tool for stormwater management in urban areas and development projects. The main mechanisms of LID technologies are hydrological and environmental pollution reduction among soils, media, microorganisms, and plants. Especially, the media provides important functions on permeability and retention rate of stormwater runoff in LID facilities. Therefore, this research was performed to assess the pollutant removal efficiency for different types of media such as zeolite, wood chip, bottom ash, and bio-ceramic. All media show high pollutant removal efficiency of more than 60% for particulate materials and heavy metals. Double layered media is more effective in reducing heavy metals by providing diverse sizes of micro-pores and macro-pores compared to the single layered media. The results recommend the use of different sizes of media application is more cost-effective in LID than a single size of media. Furthermore, soluble proportion of total heavy metal in the stormwater is an important component in proper media selection and arrangement.
Ko, Jin Seok;Lee, Sung Yun;Heo, Chang Hwan;Jee, Hong Kee
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.1B
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pp.51-60
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2006
Water quality improvement in mattress/filter system using porous material like slag from industrial activity and zeolite that has been studied for environment improvement and pollution abatement is very useful in polluted stagnant stream channel. Slag is consisted of CaO, $SiO_2$, $Al_2O_3$ and $Fe_2O_3$. Slag with large specific surface area of porosity has been used such as sludge settling and adsorptive materials. Because slag is porous, it can be used for purification filter. As slag is used as filled materials of mattress/filter system and the system has good advantages for the waste water treatment, water recycling, and the improvement of water quality at the same time and so on. Because zeolite has much advantage of cation exchange, adsorption, catalyst and dehydration characteristics, It is used for environment improvement of livestock farms, treatment of artificial sewage and waste water, improvement of drinking water quality, radioactive waste disposal and radioactive material pollution control. In this study, according to verifying effects of water quality improvement of fill materials by porosity that 38.6%, 45.8% and 49.8% respectively in the stagnant stream channel, water quality monitoring of inflow and outflow was conducted on pH, DO, BOD, COD, SS, T-N and T-P. Mattress/filter system was able to accelerate water quality improvement by biofilter as waste water flows through gap of mattress/filter fill materials and by contact catalysis, absorption, catabolism by biofilm. Mattress/filter system used slag and zeolite forms biofilm easily and accelerates adsorption of organic matter. As a result, mattress/filter system increases water self-purification and accelerates water quality improvement available for stream water clean-up.
Road runoff, one of non-point source pollutants, contains various heavy metals, most of which flow into discharge waters without being treated. The mechanism of removing the heavy metals in water is similar to that of removing micro-particles. Therefore, it is considered that it is possible to remove a lot of the heavy metals contained in the road runoff by filtering or absorbing them. In this paper, performed has been a basic study on the characteristics of UNFS (Up Flow Non-Point Source Filtering System) using carbide pellet and zeolite pellet as double-layer filtering mediums to treat the road runoff. The removal rate with filtering and absorption time has been shown as follows: 29.0% for Cr; 27.8% for Cd; 25.7% for Fe; 25.4% for Co; 21.2% for Pb; ]9.6% for Zn; 18.2% for Al; 17.0% for Mn; 11.3% for Ni; 7.5% for Cu. The overall removal rate according to influx change has been shown to be approximately 30%, and the load of heavy metals flowing out in initial precipitation could be reduced by using carbide as a recycling filtering medium. When the removal as coarse particles settle is added up, it is expected that UNFS will result in a higher removal rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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