미세플라스틱이 물 환경으로 배출되는 주요 경로로는 하수처리장 방류수와 강우유출수가 있다. 하수처리장 및 유역에서 배출된 미세플라스틱은 하천과 하구역을 거쳐 해양과 같은 대규모 수역으로 이동하는데, 이 과정에서 해양뿐만 아니라 담수호, 저수지 등과 같은 공공수역에도 미세플라스틱이 지속적으로 축적되고 있다. 특히 강우유출수에 포함된 미세플라스틱은 적절한 처리 과정 없이 하천으로 유입되는 경우가 많아 공공수역 내 미세플라스틱 저감 기술의 필요성이 증가하고 있다. 그러나 미세플라스틱 관련 기존 연구는 미세플라스틱의 분포 등 현황에 대한 모니터링 및 환경위해성과 관련한 것이 대부분이며, 미세플라스틱 저감기술 관련 연구 또한 일부 정수처리 및 하수처리 공정을 대상으로 하는 초기 단계의 연구가 진행되고 있을 뿐 공공수역에서의 미세플라스틱 저감기술 개발 관련 연구는 전무한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 물리·화학적 수처리 공정인 용존공기부상법(Dissolved Air Flotation, DAF)에 물의 전기분해 시발생하는 브라운가스를 활용하여 응집된 물질을 빠르게 부상시켜 수체 내 오염물질을 제거할 수 있는 기술을 통해 수체 내 미세플라스틱 저감효과를 분석하였다. 또한, 해당 기술을 공공수역인 저수지에 적용하여 오염물질과 함께 미세플라스틱을 제거할 수 있는지 검토하였다.
Dissolved oxygen is necessary for many biological processes as well as many industrial practices. Dissolved oxygen released from water in dissolved air flotation (DAF) systems can be have many different applications. However, DAF systems are very costly to operate. To develop more efficient DAF systems, a deeper understanding of the process of oxygen being released from water is required. In this study, molecular dynamics (MD) simulations were used to simulate 100 oxygen molecules surrounded by 31002 water molecules at temperatures ranging from $0^{\circ}C$ to $100^{\circ}C$. Simulations were carried out for 10 ns, during which, in most cases, all the oxygen molecules were released from the water droplet. With MD simulations, visualization of the molecules escaping the water droplet was possible, which aided the understanding of the interactions between molecules at the nano-scale. The results showed that as the oxygen molecules moved near the edge of the water droplet that the oxygen molecules hesitated before escaping the water droplet or returned to the interior of the water droplet. This was because of the attractive forces between the water and oxygen molecules. Moreover, after most of the oxygen molecules were released from the droplet, some were found to return to the droplet's edge or even the interior of the droplet. It was also confirmed that oxygen molecules were released at a faster rate at higher temperatures.
Dissolved air flotation (DAF) is an effective solid/liquid separation process for low density floc particles such as algal, color-alum and clay-alum flocs produced from low turbidity water. The removal of taste and odor-causing organics (2-mthylisoboneol and geosmin) originating from algae in drinking water is a local and worldwide concern. Although DAF has been effectively applied for the removal of suspended solid, its application for the treatment of dissolved organic carbon is very limited. In this study, a new hybrid system consisting of adsorption and DAF processes was introduced for the simultaneous removal of algae and taste and odor-causing organics. Powdered activated carbon (PAC) was used as an adsorbent. In this proposed system, the major concern of eliminating the spent PAC from the system was also addressed. It was found that zeta potential of algae and PAC was increased with coagulant dosage, and the removal efficiency in DAF was also enhanced up to 90~95% under the given experimental conditions. Based on this study, the hybrid process was found to be a promising technology for the simultaneous removal of algae and dissolved organic pollutants.
Zeta potential is a key parameter of double layer repulsion for individual particles and can usually be used to interpret the trend of coagulation efficiency. This study focused on the measurement of zeta potential of algae and clay under various experimental conditions including water characteristics (pure water, stream water, reservoir water) and coagulant dose (10~50 mg/L). Results showed that the variation of zeta potential was highly sensitive depending on the water characteristics and coagulation conditions. Zeta potential of two genera of algae (anabaena sp. and microcystis sp.) were changed highly with coagulant dosage, especially. On the basis of trajectory analysis, bubble-floc collision efficiency simulated in terms of zeta potential was fitted well with removal efficiency of chlorophyll-a from algae particles. It was found that the control of zeta potential was important for effective removal of algae particles.
본 연구는 폐 활성슬러지를 이용하여 $Pb^2+$와 $Cr^2+$의 생체흡착속도 및 평형을 도출하였으며, 가압부상법이 이용하여 A/S 비에 따른 폐슬러지의 분리효율을 비교하였다. 흡착량 및 접촉시간은 흡착평형과 동역학 모델식을 이용하여 모사하였다. 폐 활성슬러지상에서 $Pb^2+$와 $Cr^2+$의 흡착평형은 Langmuir와 Redlich-Peterson식에 의해 잘 예측될 수 있었다. 흡착속도는 유사 1차 반응식보다는 유사 2차 반응식에 의해 더 잘 예측되었다. 가압부상법을 이용한 폐 활성슬러지의 분리효율은 90%이상 유지하는 것이 가능하였다.
Waste sludge may be used to recovery wastewater contaminated with heavy metals. The waste sludge is an inexpensive readily available source of biomass for biosorption with metal-bearing wastewater. The biosorption of heavy metals such as Pb(II), Cu(II), Cr(II), and Cd(II) onto waste sludge was investigated in batch experiments and waste sludge loaded heavy metals was separated by dissolved air flotation. The biosorption equibria of heavy metals could be described by Langmuir and Freundich isotherms. The adsorption capacity for waste sludge was in the sequence of Pb(II)>Cr(II)>Cu(II)>Cd(II). The system attained equilibrium about 20 min. The Langmuir and Freundlich adsorption model effectively described the biosorption equilibrium of Cu(II) and Cr(II) ions on waste sludge. Maximum adsorption capacity of Cu(II) and Cr(II) were 196.08 and 158.73 mg/g, respectively. Solid-liquid separation efficiencies were kept above $95\%$ on waste sludge loaded heavy metals, and were decreased with pH increasing.
DABF(Dissolve Air Flotation with Ball Filter) is developed as the DAF with the addition of a fiber ball at the lower part of the DAF. The DABF with a capacity of 4,500 ㎥/h was constructed at Gijang SWRO plant in Busan. Since the ball filter has high filtration rate, the loading rate of DABF was designed from 20 to 42 ㎥/h/㎡. When one DABF basin is in the back washing mode, the loading rate of other two DABF basins is increased to 42 ㎥/h/㎡. Turbidity at the BF outlet in DABF is <2 NTU at turbidity of 5-10 NTU at the BF inlet. If there is no algae bloom and turbidity is low in raw seawater, only BF in DABF is operated and meets <2 NTU at the BF outlet. Even if BF is operated at high hydraulic loading rates, no significant differential pressure increases and reduction in the turbidity removal rate is minimal in a day. Thus, DABF is the pre-treatment technology that provides stable water quality even with BF onlyoperation without DAF operation. Compared with the DAF, DABF requires additional facilities such as valves, piping, and drainage systems for backwashing the BF. But in terms of footprint and operating costs, DABF has more advantages than DAF. With DABF application, the load of the downstream filtration equipment is decreased so that the capacity of the filtration equipment can be reduced. Also, if the downstream filtration equipment is to be maintained the same regardless of DABF, the operating cost of DABF is less than DAF.
Many plants have been improved to adapt the target of the biological treatment processes changed from organics to nutrients since the water quality criteria of effluent was reinforced and included T-N and T-P for the municipal wastewater treatment plant. To meet the criteria of T-N and T-P, the conventional biological reactor such as aeration tank in activated sludge system is changed to the BNR (biological nutrient removal) processes, which are typically divided into three units as anaerobic, anoxic and oxic tank. Therefore, the solid separation process should be redesigned to fit the BNR processes in case of the application of the DAF (dissolved air flotation) process as an alternatives because the solid-liquid separation characteristics of microbial flocs produced in the BNR processes are also different from that of activated sludge system as well. The results of this study revealed that the microbial floc of the anaerobic tank was the hardest to be separated among the three steps of the unit tanks for the BNR processes. On the contrary, the oxic tank was best for the removal efficiency of nutrients as well as suspended solid. In addition, the removal efficiency of nutrients was much improved under the chemical coagulation treatment though coagulation was not indispensable with a respect to the solid separation. On the other hand, in spited that the separation time for the microbial floc from the BNR processes were similar to the typical particles like clay flocs, over $2.32{\times}10^3$ ppm of air volume concentration was required to keep back the break-up of the bubble-floc agglomerates.
활성(活性)슬러지가 팽화(膨化)를 하였거나 환기조내(環氣槽內)의 MLSS 농도(濃度)가 높은 경우, 종래(從來)의 중력침전법(重力沈澱法)으로는 슬러지의 분리(分離)가 어렵다. 이 문제(問題)의 해결책으로 가압부상법(加壓浮上法)을 이용(利用)하는 방법(方法) 연구(硏究)하였다. 가압부상법(加壓浮上法)의 효과(效果)에 영향(影響) 주는 인자중(因子中) 중요(重要)하다고 생각되는 환기조내(環氣槽內)의 MLSS 온도(溫度), 슬러지의 성상( 性狀), 가압수량비(加壓水量比), 압력(壓力)의 변화(變化)에 따른 가압부상법(加壓浮上法)의 효율(效率)에 관하여 회분식(回分式) 실험(實險)과 연속식(連續式) 실허(實驗)을 실시하여 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 활성(活性)슬러지가 혼합액(混合液)의 분리(分離)가 종래(從來)의 중력침전법(重力沈澱法)으로는 어려운 경우에도 가압부상법(加壓浮上法)은 매우 좋은 효과(效果)를 나타낸다. 가압부상법(加壓浮上法)에는 한계(限界) 가압수량비(加壓水量比)가 존재(存在)하며 이 한계치(限界値)는 압력(壓力)에 따라 변화(變化)한다. 압력(壓力)은 단지 가압수량비(加壓水量比)에만 영향(影響)을 미치고 그 외(外)의 가압부상(加壓浮上) 효율(效率)에는 거의 영향(影響)이 없다. 연속식(連續式) 실험(實驗)이 회분식(回分式) 실험(實驗)보다 다소 효율(效率)이 떨어진다.
The application of flexo printed ONP and OCC leads to brightness decrease of deinked stock in ONP recycling system. The largest problems are due to accumulation of flexo ink & introduction of brown fibers. All these are emphasized by variations in the amount of flexo printed ONP and OCC in recovered ONP stock. Most of the brightness problems caused by flexo ink can be helped and solved by applying a proper polyelectrolytes as coagulation agent and flocculation agent. This requires exact evaluation of sedimentation or dissolved air flotation potentials of flexo ink and polyelectrolytes. Effect of bleaching chemical (H2O2) addition level on the increase of brightness of OCC included stock has been investigated by lab scale test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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