슬러지 개량은 폐 슬러지의 응집성 및 탈수성을 개선하기 위해 슬러지 처리 공정에서 널리 사용되고 있다. 본 연구는 3종의 응집제(Alum, FeCl$_3$ 및 PAC)를 이용하여 응집제 주입량과 슬러지 케이크의 탈수성의 정량적인 상관관계를 도출하고자 하였다. Alum, FeCl$_3$ 및 PAC가 0.79$\sim$1.19 mmol/g, 0.61$\sim$1.25 mmol/g TSS, 및 0.21$\sim$0.39 mmol/g TSS로 주입되었을 때, 슬러지의 여과비저항은 초기값에 비해 약 95.0% 이상 감소되었다. 이 실험 결과에서 슬러지 g당 응집제 주입량(D)과 무차원 여과비저항(R)의 관계는 지수함수적인 관계로 나타낼 수 있었다.
Khosa, Muhammad Kaleem;Jamal, Muhammad Asghar;Hussain, Amira;Muneer, Majid;Zia, Khalid Mahmood;Hafeez, Samia
대한화학회지
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제57권3호
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pp.316-321
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2013
Electrocoagulation (EC) technique is applied for the treatment of wastewater containing heavy metals ions such as nickle (Ni), lead (Pb) and cadmium (Cd) by using sacrificial anodes corrode to release active coagulant flocs usually aluminium or iron cations into the solution. During electrolytic reactions hydrogen gas evolve at the cathode. All the experiments were carried out in Batch mode. The tank was filled with synthetic wastewater containing heavy metals and efficiency of electro-coagulation in combination with aluminum and iron electrodes were investigated for removal of such metals. Several parameters, such as contact time, pH, electro-coagulant concentration, and current density were optimized to achieve maximum removal efficiency (%). The concentrations of heavy metals were determined by using Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). It is found that the electro-coagulation process has potential to be utilized for the cost-effective removal of heavy metals from wastewater specially using iron electrodes in terms of high removal efficiencies and operating cost.
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 조류 개체 수 증가로 pH가 급격하게 상승한 원수가 정수장으로 유입될 때 pH 조정을 위해 사용하는 이산화탄소($CO_2$) 주입이 응집효율 및 용존 알루미늄 농도변화에 미치는 영향을 고찰하였다. 응집제 1 mg/L에 주입에 따른 pH 감소는 LAS -0.0384, PAC -0.0254, A-PAC -0.0201, PACS2 -0.0135로 나타났다. 용존 알루미늄 농도는 pH 7.44에서 0.02 mg/L, pH 7.96에서 0.07 mg/L, pH 8.16에서 0.12 mg/L, pH 8.38에서 0.39 mg/L로 응집공정의 pH 증가에 따라 용존 알루미늄 농도가 증가하는 것으로 나타났다. 여기서 주목할 점은 급속 교반 후 pH 8.0을 초과할 때부터 용존 알루미늄 농도는 급격하게 증가하는 것이다. 그러므로 높은 pH의 원수가 유입되는 정수장에서 알루미늄 농도가 먹는 물 수질 기준 만족하기 위해서는 응집공정의 pH가 7.8 이하로 유지되도록 공정관리가 필요하며, 원수 pH가 8.0 이상 유입되는 경우 이산화탄소($CO_2$) 주입으로 pH를 7.3 내외로 일정하게 유지할 수 있었다. 또한 이산화탄소($CO_2$) 주입으로 응집공정에서 pH를 조정함으로써 탁도 및 응집제 절감, 용존 알루미늄 농도 감소 효과를 확인할 수 있었다.
Several kinds of coagulants such as aluminum sulfate, PAC, PASS are being used to treat drinking water resulting in residual aluminum ions in the water. Recently, it has been reported that high intake of aluminum ion may cause neurological dieseases such as Alzheimer's diesease and presenile dementia. Because of the possible adverse effect, WHO and EEC recommand to regulate residual aluminum. The autorities in Korea also has plan of regulating residual alunimum from 1995. But there is not enough information about the range of residual aluminum ion concentration when the aluminum sulfate, PAC or PASS has been used as a coagulant. Therefore the study has been conducted to find out the range of residual aluminum ion concentration after using aluminum sulfate, PAC, and PASS. Furthermore the effect of turbidity and alkalinity have been investigated. The experimental results are summarized as; 1. Most of the residual aluminum ion concentrations were within $10^{-6}$ and $10^{-5}mole/l$. Three coagulants have not showed any considerable difference in the residual aluminum concentration up to 50 NTU. However PAC has showed the least residual aluminum in high turbidity water over 100 NTU. 2. The low alkalinity water having 25mg/l as $CaCO_3$ has showed less residual aluminum than the water having 50mg/l alkalinity. However, the difference was not significcant. 3. Even the lowest residual aluminum concentration was over 0.05mg/l. Therefore the process to reduce residual aluminum would be necessary in water treatment plants.
It has a limitation to satisfy the phosphorus effluent criteria of 0.2 mg/L which will be reinforced from 2012 with the Biological Nutrient Removal (BNR) process. The chemical coagulation process has been operated in parallel with the biological treatment process for advanced treatment of phosphorous in the developed countries including Europe. However, the coagulation process has some disadvantages such as the desired goal may not be achieved without injecting the optimum dosage of the coagulant. This study developed the automatic control system to inject the optimum dosage of phosphorous coagulant into the coagulation process. The adopted coagulant was 10% Poly Aluminum Chloride (PAC) in this study. The automatic control system developed in this study was adopted for the treatment of the phosphorus from the effluent in SBR process. The automatic control system was composed of the data receiving part, the optimum coagulant dosage control part and the data transmit part. The result of the phosphorous advanced treatment of the SBR effluent using the automatic control system showed the removing efficiency over 95% consistently with the phosphorous concentration under 0.02 ~ 0.15 mg/L. The reproducibility analysis for checking the safety of automatic control system showed more than 95% correlation.
하수처리장은 도시를 구성하는 사회기반시설물로 2017년 하수도 통계 기준 국내 하수도 보급률은 94%에 달하고 있다. 국내 하수처리장에서 PAC(Poly Aluminum Chloride)의 사용량이 58%를 차지하고 있으나 PAC의 경우 품질기준상 불순물(중금속) 함량이 높음에도 불구하고, 기준 강화나 기술적 품질개선이 제대로 이루어지지 않아 응집제 과다 주입 시 2차 오염문제가 대두되고 있다. 또한, 약품사용량이 증가함에 따라 2017년 기준 연간 하수슬러지 발생량과 슬러지 재이용의 필요성 또한 증대되고 있다. 이에 본 연구에서는 반탄화목분 천연재료 혼합응집제를 이용한 수처리 시 혼합응집제 주입에 따른 중금속류에 대한 안정성을 평가하고, 하수슬러지의 침강성 및 하수슬러지 발열량 평가를 통해 슬러지 재이용의 가능성을 검증하고자 한다. 반탄화목분 천연재료 혼합응집제와 PAC(10%)의 중금속류(Cr, Fe, Zn, Cu, Cd, As, Pb, Ni) 분석 결과 Cr, Cd, Pb, Ni, Hg의 경우 검출되지 않았으며, Zn의 경우 반탄화목분 천연재료 혼합응집제에서 먹는물 수질기준에서 고시한 Zn의 농도가 3mg/L인 것에 비해 0.007 mg/L로 극소량만 검출되었다. Fe, Cu, As의 경우 PAC(10%)를 주입한 경우가 반탄화목분 천연재료 혼합응집제 보다 최대 2배 이상 검출되는 것으로 나타났다. 또한, 슬러지 침강성 분석 결과 반탄화목분 천연재료 혼합응집제가 기존 응집제인 PAC(10%)에 비해 최대 2배 빠르게 침강하는 것으로 반탄화목분 혼합응집제의 침강성이 PAC(10%)보다 우수한 것으로 나타났다. 반탄화목분 천연재료 혼합응집제를 주입하여 발생된 하수슬러지의 건조기준 저위발열량은 3,378 kcal/kg이며, PAC(10%) 응집제를 주입하여 발생된 하수슬러지의 건조기준 저위발열량은 3,171 kcal/kg으로 두 응집제 모두 화력발전소의 보조연료 구비조건을 만족하였으나, 본 연구에서 개발한 반탄화목분 천연재료 혼합응집제를 사용할 경우 기존의 응집제보다 200 kal/kg 정도 높은 슬러지 발열량을 확보할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 반탄화목분 혼합응집제를 이용하여 수처리를 수행할 경우 기존의 응집제인 PAC(10%)보다 중금속류에 대해 안정적이며, 우수한 슬러지 침강성과 높은 발열량을 갖는 슬러지를 생성하여 환경적으로 안정적이며, 효율적인 활용이 가능할 것으로 판단된다.
Alum은 단분자성 알루미늄이 주종이었고, PAC는 고분자성 알루미늄을 함유하고 있었다. Alum과 PAC 모두 응집제 주입에 따른 총인 제거는 향상되었다. 응집제 사용은 미생물 활성도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. Alum에 비해 PAC가 미생물 활성도에 대한 영향을 적게 미치는 것으로 나타났다. 그리고 슬러지 반송에 따른 미생물 활성도와 개체수에 대한 영향은 미미한 것으로 나타났다.
염기도에 따라 제조된 PACl 응집제에 함유된 Al 가수분해종의 분석결과, 염기도 증가에 따라 단분자성 Al종이 감소하고 고분자성 Al종은 증가하였으며, 염기도 2.2에서 가장 많은 고분자성 Al종을 함유하고 있었다. 단분자성 또는 저분자성 Al 가수분해종을 주로 함유하고 있는 alum과 r=0인 PACl에서 인의 제거효율이 가장 높은 것으로 나타나, 효율적인 인의 제거를 위해서는 단분자성이나 저분자성 Al 종을 많이 함유한 응집제가 더 효과적이라고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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