This study examines the optimum filtration conditions in pretreatment of seawater desalination by reverse osmosis. For this purpose, Masan bay seawater is treated through a gravity filter column while $FeCl_3$ is added as coagulant. The conditions of coagulantd osage, media depth, filtration rate, and backwash time are evaluated. The study results show that the filtrate quality improved with increasing coagulant dosage, but head loss rapidly increased. After 4mg/L, the unit filter run volume reduced to less than $200m^3/m^2$. Considering the head loss development, 4mg/L is determined as the optimum dosage. The better filtrate qualities are obtained with depth of 100cm than that of 80cm. The two stage filtration, which outperformed the single stage filtration, is suggested for treatment of Masan bay. The filtration rate of 5m/h is decided as the optimum condition considering the head loss development. At 10m/h, the filtrate quality deteriorated even though the extent was minimal, and head loss increased rapidly. The backwash time of 10 min is decided appropriate.
The main purpose of this research is to find suitable treatment methods of wastewater effluent for artificial recharge. For this purpose, we search the effluent quality of wastewater treatment plant and possibility of additional filtration process. Particles ranged 2 ~ 5 ${\mu}{\textrm}{m}$ and 15~20 ${\mu}{\textrm}{m}$ in "T" WWTP(Waste Water Treatment Plant) effluent were relatively dominant. In dual-media filtration system operation, head-loss development of column 1 was about two times faster than column 2, and head-loss development within 5 cm from surface was very important factor in operation, Conclusively, for the stable filtration and running time of 1.5~2 day, influent turbidity must keep 5 NTU or below, and filtration system must operated at 280 m/day or below. After filtration of WWTP effluent, water quality reached satisfactory level. This water has potential of agricultural reusing, flushing water in building, recharging water to river or stream at dry season and artificial recharge of ground water.und water.
지금까지 발표되어 있는 여과공정(濾過工程)의 수학적(數學的) 해석(解析)의 결과(結果)는 범용성(汎用性)이 없고 실용적(實用的)으로 이용(利用)될 수 없는 문제점(問題點)이 있었다. 그러나 여과공정(濾過工程)을 수학적(數學的)으로 표현(表現)하는 것은 장치설계상(裝置設計上) 대단히 중요하기 때문에 본논문(本論文)은 급속여과지(急速濾過池)의 여과공정(濾過工程)을 해명(解明)하기 위하여 여층내(濾層內)의 tracer study의 결과(結果)를 정리한 것이다. 따라서 여과공정(濾過工程)을 해명(解明)하기 위해서 최대(最大)의 문제점(問題點)으로 되어 있던 억류물비퇴적량(抑留物比堆積量)을 직접(直接) 파악(把握)하는 것에 의해 Kozeny-Carman 식(式)을 보정(補正)하여 실제에 활용(活用)될 수 있는 미소여층(微小濾層)의 여과지저항식(濾過紙抵抗式)을 유도(誘導)하였다. 또 조지율(阻止率)과 비퇴적량(比堆積量)과의 상관(相關) model을 제안(提案)하고 이것을 이용(利用)해서 여과방정식(濾過方程式)을 풀고 그 값을 유도(誘導)한 여과저항식(濾過抵抗式)에 대입(對入)하여 전여층(全濾層)의 여과저항(濾過抵抗)을 구(求)하고 그 결과(結果)를 도표화(圖表化)함으로서 여과저항식(濾過抵抗式)을 이론(理論)과 실용(實用) 양면(兩面)에 넓게 활용(活用)될 수 있도록 하였다.
본 연구는 사여과지(砂濾過池)에 대한 여과저항이론(濾過抵抗理論)을 기초로 하여 폭기생물막(曝氣生物膜) 여과지(濾過池)의 여과저항이론을 구명(究明)하는 것이다. 여과저항(濾過抵抗)에 크게 영향을 미치는 인자로는 사여과지의 경우 주로 현탁성 부유물질인 반면에 폭기생물막 여과지의 경우는 여층(濾層)내의 여재(濾材)표면에 부착된 미생물막(微生物膜)의 증식(增殖)과 SS성분의 부착 그리고 상승하는 기포(氣泡)의 정체 등이 여충내의 여재간극(濾材間隙)을 폐새(閉塞)시킴으로서 여과저항(濾過抵抗)을 발생시킨다. 이러한 영향 인자들은 사여과저항(砂濾過抵抗) 이론(理論)에 접목시킨 결과 폭기생물막(曝氣生物膜) 이론식(理論式)을 도출할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안된 폭기생물막 여과저항 이론식을 pilot plant를 통한 수처리실험(水處理實驗) 결과 이론치와 실험치가 잘 일치함을 보임으로서 실제 여과지(濾過池) 설계시 적용가능함을 알 수 있었다.
This study compares the performance of the filters with various media in pretreatment of seawater desalination by reverse osmosis. For this purpose, Masan bay seawater is used as raw water. The filter performance is evaluated by the filtrate quality and the head loss development. Five media is selected in this study: anthracite, $Filtralite^{(R)}$, sand, Pumice, $AFM^{(R)}$. These media are used in combination for dual media filter and alone for mono media filter. The comparison results show that NC0.8-1.6 is the best $Filtralite^{(R)}$. The dual media filter of NC0.8-1.6 and sand outperformed other filters in particle removal. The dual media filter of anthracite and sand showed good performance in organic removal. The mono media filter of Pumice produced the similar filtrate quality as the mono media filter of sand although the effective size of Pumice is considerably greater than that of sand. Due to big size, head loss development is maintained slow in the filtration of Pumice.
모형실험장치를 이용하여 심층여과지에 대한 여층구성별 여과효율 평가를 통해 여과지 설계시의 여층구성에 대한 기초자료를 제공하는 것이 본 연구의 목적이다. 여과지속시간에 따른 손실수두 발달특성을 보면 여과초기의 수두손실은 이중여재 여과지가 높지만 탁질 억류에 의한 수두손실의 증가는 완만하여 여과속도 180 m/day의 동일한 여과속도를 적용하였을 경우, 조림심층 모래여과지에 비해 단위정수생산량이 30-40% 정도 증대되는 것으로 나타났다. 여과수질은 각각 여과속도 180 m/day, 240 m/day로 운전한 결과 여과속도에 관계없이 모두 0.1 NTU 이하를 나타내어 만족하는 여과수질을 보였다. 그러나 여과초기 탁질 누출 특성을 보면 상대적으로 조립심층 모래여과지의 누출 경향이 크게 나타났고, 여과속도 240 m/day로 증대됨에 따라 그 경향은 보다 뚜렷하게 나타났다.
강변여과용 수평집수관을 모사하는 파일럿 규모의 모래통 실험을 수행하였으며, 다양한 출구유속에 대한 수평집수관에서의 수두분포를 구하였다. Kim이 수행한 실험실 규모의 수평집수관에서의 손실수두에 Kim이 개발한 이론 즉, 작은 규모의 수평집수관에서의 손실수두로부터 큰 집수관의 손실수두를 계산하는 방법을 적용하여 본 연구의 관측치와 비교함으로써 Kim의 이론이 타당함을 알 수 있었다. 또한, 이들의 이론을 적용하여 본 연구에서의 관측치로부터 실규모 집수관에서의 수두분포를 구하는 방안을 예를 들어 설명함으로써 강변여과의 수평집수관 설계방법을 제시하였다.
홍수터여과에서 집수관의 설계에 대한 자료를 얻기 위해 실험실 규모의 모래통 실험을 수행하였으며, 집수관의 직경, 모래의 투수계수, 집수정의 수위 그리고 지표에서의 원수공급률 등의 변화에 따른 집수관에서의 수두분포와 지하수면 분포를 측정하였다. 측정결과를 수치해석코드에 적용하여 집수관 각 부위에서의 여과수 유입률도 파악하였다. 이들 자료로부터 홍수터여과에서 집수정의 운영수위를 낮춤으로 인한 부작용은 없을 것으로 예상되었으며, 적절한 회수능력에 비해 원수공급률이 큰 경우 대수층에서의 수평방향의 흐름이 발달하여 수평집수관의 통수능 부족을 보완함을 알 수 있었다. 이 경우 여과수의 토양중 이동거리가 늘어나므로 여과수의 수질개선에도 도움이 될 것으로 판단되었고, 따라서 홍수터여과에서는 강변/하상여과에서보다 더 작은 직경의 수평집수관을 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 전체 수두손실중 수평집수관에서의 수두손실이 차지하는 비율이 수평집수관 출구유속과 비례함을 알 수 있었으며, 이를 이용하면 홍수터여과에서 수평집수관의 설계와 평가가 가능할 것으로 판단되었다.
본 연구는 급속여과지에 있어서 현탁물 부착모델에 관한 연구이다. 금회의 연구를 통하여 수정타원형 부착모델을 제안하여 실측치와 잘 일치하는 여과 저항식을 유도했다. 유도된 이 여과저항식은 금후 급속여과지 설계에 있어서 최적 높이 결정에 기여함으로써 경제적인 급속여과지를 설계하는데 중점을 두고 본 연구를 시행하였다.
The objective of this study is to evaluate the effect of filter aids in the dual-media rapid filtration. Paper-filter tests were conducted to determine the proper dosages of coagulant and filter aid, and pilot plant tests using two dual-media filter columns were performed for a variety of filtration rates. Using a filter aid (non-ionic polymer), the maximum feasible filtration rate is 480m/day, while turbidity is less than 0.3 NTU and filter run-time is about 70 hours. It is possible to increase the filtration rate up to 360 m/day for keeping the turbidity less than 0.1 NTU. Turbidity increases for the filtration rate greater than 360m/day. In general, the quality of filtered water with a filter aid is stable, while the filter maintains a sufficient filter run-time for a maximum allowable head loss. Particularly, the initial breakthrough can be effectively controlled. The use of a filter aid may be one of the methods applicable if the turbidity of filtered water is required to be improved or if the filter breakthrough limits filter run-time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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