Coagulation, flocculation, and dissolved air flotation (DAF) experiments were performed with humic acid to evaluate the influence of operational conditions on removal efficiencies. We investigated coagulation, flocculation, and flotation conditions of humic acid removal using a laboratory-scale DAF system. This paper deals with coagulant type (aluminum sulfate and PSO-M) and the most relevant operational conditions (velocity gradients for coagulation and flocculation, retention time and recycle ratio and flotation time). Results showed that optimal conditions for removing humic acid, yielding CHA removal efficiencies of approximately 85 %, are a recycle ratio of 40 %, coagulant dosages of 0.15 - 0.20 gAl/gHA as aluminum sulfate and 0.03 - 0.12 gAl/gHA as PSO-M, coagulation($400s^{-1}$ and 60s), flocculation($60s^{-1}$ and 900s or more), and flotation(490 kPa or more and at least 10 min).
The chemical composition and molecular weight characteristics of dissolved organic matter (DOM) exert a profound influence on the efficiency of organic matter removal in water treatment systems, acting as efficiency predictive indicators. This research evaluated the primary chemical and molecular weight properties of DOM derived from diverse sources, including rivers, lakes, and biomasses, and assessed their relationship with the efficiency of coagulation/flocculation treatments. Dissolved organic carbon (DOC) removal efficiency through coagulation/flocculation exhibited significant correlations with DOM's hydrophobic distribution, the ratio of humic-like to protein-like fluorescence, and the molecular weight associated with humic substances (HS). These findings suggest that the DOC removal rate in coagulation/flocculation processes is enhanced by a higher presence of HS in DOM, an increased influence of externally sourced DOM, and more presence of high molecular weight compounds. The results of this study further posit that the efficacy of water treatment processes can be more accurately predicted when considering multiple DOM characteristics rather than relying on a singular trait. Based on major results from this study, a predictive model for DOC removal efficiency by coagulation/flocculation was formulated as: 24.3 - 7.83 × (fluorescence index) + 0.089 × (hydrophilic distribution) + 0.102 × (HS molecular weight). This proposed model, coupled with supplementary monitoring of influent organic matter, has the potential to enhance the design and predictive accuracy for coagulation/flocculation treatments targeting DOC removal in future applications.
Kim, Kwang-Wook;Shon, Woo-Jung;Oh, Maeng-Kyo;Yang, Dasom;Foster, Richard I.;Lee, Keun-Young
Nuclear Engineering and Technology
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제51권3호
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pp.738-745
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2019
Coprecipitation using hydrous ferric oxide (HFO) has been effectively used for the removal of radionuclides from radioactive wastewater. This work studied the dynamic behavior of HFO floc formation during the neutralization of acidic ferric iron in the presence of several radionuclides by using a photometric dispersion analyzer (PDA). Then the coagulation-flocculation system using HFO-anionic poly acrylamide (PAM) composite floc system was evaluated and compared in seawater and distilled water to find the effective condition to remove the target nuclides (Co-60, Mn-54, Sb-125, and Ru-106) present in wastewater generated in the severe accident of nuclear power plant like Fukushima Daiichi case. A ferric iron dosage of 10 ppm for the formation of HFO was suitable in terms of fast formation of HFO flocs without induction time, and maximum total removal yield of radioactivity from the wastewater. The settling time of HFO flocs was reduced by changing them to HFO-PAM composite floc. The optimal dosage of anionic PAM for HFO-anionic PAM floc system was approximately 1-10 ppm. The total removal yield of Mn-54, Co-60, Sb-125, Ru-106 radionuclides by the HFO-anionic PAM coagulation-flocculation system was higher in distilled water than in seawater and was more than 99%.
In this study, three pilot-scale plants with the capacity 30 $m^3$/day were designed and set up to treat reservoir water for the production of drinking water. Three treatment processes were compared in the pilot testing: process 1 (coagulation- flocculation- sedimentationsand filtration- ozone- BAC); process 2 (coagulation- flocculation- sedimentation- microfiltration-ozone- BAC); and process 3 (coagulation- flocculation- sedimentation- sand filtration- GAC). The quality of water has been evaluated on the basis of selected parameters such as turbidity, color, consumption of $KMnO_4$, dissolved organic carbon (DOC), trihalomethane formation potential (THMFP), geosmin and 2-MIB. A detailed assessment of performance was carried out during a five months operation. Process 2 was found to have better removal efficiency of DOC, THMFP, geosmin and 2-MIB than process 1 and process 3 under identical conditions, although the removal rate of color was found to be the same in the three cases.
In the cleaning-water treatment process, the flocculation machine is operated by the V.S motor when the coagulation-facility of the coagulation-process is operated. But after the flocculation machine is stopped by an instantaneous power failure, the transient takes place when the coagulation facility is re-started. To improve the transient state, we developed the reinforcement-circuit which had the function of soft-start and adapted to the field. As a result of this study, we reduced the damage of facilities and had the safety in maintaining the quality of water and improved the efficiency in the maintenance and the management.
Cake layer in crossflow microfiltration(CFMF) can be reduced by coagulation, enhancing membrane flux. This is because enlarging particle size by coagulation increases shear-induced diffusivity and the back-transport of rejected particles. However it is known that the enlarged particles are disaggregated by the shear force of the pump while passing through it. This study is to look at the disaggregation in relation with cake layer reducation. Kaolin and polysulfon hollow fiber microfilter are used for experiment. The reduction of cake resistance by coagulation is observed in a range of 17% to 53% at the various coagulation conditions. The particle size analysis results of the experiments show that aggregated particles in feed are completely disaggregated by pump but re-aggregation of particles occurs in membrane. This suggestes that the re-aggregation of particles is critical to cake reduction and flux enhancement, since the aggregated particles are completely broken. The mechanisms for re-aggregation in membrane are the same with those for coagulation in feed tank. Charge neutralization is better for CCFMF than sweep flocculation although it has two drawbacks in operation.
Although flotation techniques are often used for the removal of algal particles, the practicality of algae-harvesting technologies is limited owing to the complex and expensive facilities and equipment required for chemical coagulation. Here, we examined the feasibility of an approach to separating algal particles from water bodies without the need for chemical coagulants, depending on the condition of the algae, and to determine the optimal conditions. Using Anabaena sp., a cyanobacterium causes algal blooms in lakes, we stimulated auto-flocculation in algal particles without coagulants and conducted solid-liquid separation experiments of algal particles under various conditions. The six cultivation columns included in our analysis comprised four factors: Water temperature, light intensity, nutrients, and carbon source; auto-flocculation was induced under all treatments, with the exception of the treatment involving no limits to all factors, and algal particles were well-settled under all conditions for which auto-flocculation occurred. Meanwhile, flotation removal of auto-flocculated algal particles was attained only when nutrients were blocked after algae were grown in an optimal medium. However, no significant differences were detected between the functional groups of the extracellular polymeric substances (EPSs) of floated and settled algal particles in the FT-IR peak, which can cause attachment by collision with micro-bubbles.
A coagulation-flocculation (CF) process using aluminum sulfate as a coagulant was employed to treat highly suspended solids in tunnel wastewater. Response surface methodology (RSM) based on a Box-Behnken design was applied to evaluate the effects of three factors (coagulant dosage, pH and temperature) on total suspended solids (TSS) removal efficiency as well as to identify optimal values of those factors to maximize removal of TSS. Optimal conditions of coagulant dosage and pH for maximum TSS removal changed depending on the temperature ($4{\sim}24^{\circ}C$). As temperature increased, the amount of coagulant dosage and pH level decreased for maximum TSS removal efficiency during the CF process. Proper adjustment of optimal pH and coagulant dosage to accommodate temperature fluctuations can improve TSS removal performance of the CF process.
This study was performed to compare finished water quality among three different processes. A detailed assessment of performance was carried out during the five months of operation. Finished water quality was evaluated on the basis of parameters such as Dissolved organic carbon (DOC), $UV_{254}$ absorbance, haloacetic acid formation potential (HAAFP), geosmin, 2-methylisoborneol (2-MIB), heterotrophic bacteria and total coliform bacteria. The treatment processes were Process 1 (coagulation-flocculation-sedimentation-sand filtration-ozone-GAC), Process 2 (coagulation-flocculation-sedimentation -microfiltration-ozone-GAC), and Process 3 (coagulation-flocculation-sedimentation- sand filtration-GAC), compared side by side in the pilot testing. Process 2 was found to have better removal efficiency of DOC, $UV_{254}$ absorbance, HAAFP and heterotrophic bacteria in comparison with process 1 and process 3 under identical conditions. Geosmin, 2-MIB and total coliform bacteria were not detected in finished water from each process.
본 연구는 UF공정의 전처리로써 Al(III)계 응집제인 alum과 PACl을 사용한 응집공정 적용 시 두 응집제의 효율 비교 및 잔류 알루미늄 농도를 고려한 최적 운전 조건을 알아보기 위해 응집제 주입농도, 완속교반의 적용 그리고 해수 원수의 pH를 변화하여 UF막 flux 및 잔류 알루미늄 이온 농도를 조사했다. 그 결과 pH 8.0 조건에서 alum의 주입농도가 증가할수록 flux 또한 증가하였으며 완속교반은 UF막 flux를 오히려 감소시킨 것으로 조사된 반면 PACl의 경우 주입농도가 증가할수록 flux는 일부 감소하는 경향을 보였으며 alum과는 반대로 완속교반 적용시 flux 또한 증가하였다. 반면에 pH 6.5 조건에서 alum 주입량이 0.7 mg/L (as Al)일 때 UF막 flux의 효율이 가장 좋았고 잔류 알루미늄 농도는 0.05 mg/L (as Al) 이하로 측정되었다. PACl의 경우 UF막 flux 측면에서는 최적 조건은 pH 8.0, 주입농도 1.2 mg/L (as Al) 그리고 완속교반 시간을 적용하였을 때였으며 잔류 알루미늄 농도를 고려한 최적 주입조건은 pH 6.5 조건에서 주입농도를 1.2 mg/L (as Al)일 때로 조사되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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