점토질 입자를 다량으로 포함하는 준설토의 매립 시 발생하는 침강 및 압밀 거동에 대하여 조사하고자 일련의 실내실험을 수행하였다. 카올린 점토를 사용하여 초기함수비, 전해질의 종류 및 농도 등 다양한 조건에서 침강실험을 실시하였으며, 침강을 촉진하고 압밀에 의한 체적감소를 극대화하기 위하여 동전기프로세스를 채택하여 자연 상태의 침강 및 압밀 거동과 비교 분석하였다. 실험 결과 전해질 용액에 존재하는 다양한 양이온의 영향으로 침강속도가 증가하였으며, 자연 상태의 침강거동에 비해 동전기적 침강의 경우 더 많은 침하량을 유발시켰으며 함수비의 감소를 확인하였다.
A completion of settling process takes a lot of time for dredged materials of high moisture content, such as contaminated sludge, in landfill site. In general, additives (e.g. flocculants) are used for reducing settling time of such colloidal material, which results in the increase of sludge volume, and hence much space is required in landfill site. This study is to suggest alternative method in order to enhance the settling process of cohesive clayey soils. A number of gravitational sedimentation tests as well as electrokinetic experiments were conducted to investigate the variation of initial moisture content on the settling behaviour of clay slurry. Surface settlement, electric current and local voltage gradient were monitored during the experiment, and moisture content and soil pH were measured after the experiment. From the results, the application of electrokinetics was found to be effective in volume reduction (i.e. increase of settling velocity and decrease of final moisture content) by comparison with gravitational settling process.
부서지기 쉬운 큰 응집입자의 파괴 없이 미립자의 침강거동에 관한 실험을 정지수면 조건하에서 CCD(Charged Coupled Device) 카메라로 실시하였다. CCD 카메라를 통한 실험은 점착성 미립자의 연직분포의 농도와 농도의 연직분포에 대해 물리-화학적 인자(NaCl, 밀도, 온도 및 pH)의 영향을 조사하는 것이다. 부유된 미립자(alumina와 quartz) 농도의 연직분포는 $20,000\;mg/{\ell}$까지 CCD 카메라로 측정할 수 있었다. 점착성 퇴적물의 농도의 연직분포는 초기농도의 증가, 온도의 증가 및 염분의 증가로 커진다. 그리고 염분의 첨가로 미립자(alumina) 농도의 연직분포가 quartz보다도 더 빠르게 감소한다. 그와 더불어서 PH은 미립자(alumina) 침강거동에 영향을 끼친다. pH 4.2에서 미립자의 침강률은 낮고, pH 8.9에서 입자의 응집현상 때문에 미립자의 침강률은 크다. pH 9부터 침강 평균속도는 감소한다.
The settling of the dredged soil may vary with mineral composition, grain size distribution, initial water content and salt concentration of suspension of the site. A series of settling column test was performed to investigate the behaviour of solid suspension material from dredging and reclamation. Settling mode was divided into four types from the observation of interface and settling curves of clay minerals and marine clay samples, and the relationship charts of salt concentration and the initial water content were established to use in the dredging operation with any salt concentration. The critical initial water content which was defined as a threshold of zone settling and the consolidation settling was varied with salt concentration of water and was proportional to the plasticity of soil in sea water.
최근 하천 정비를 통해 하상퇴적토의 오염과 이들 오염준설토의 운송 및 매립에 관한 관심이 고조되고 있으며, 준설토의 함수비를 감소하고자 다양한 노력이 진행되고 있다. 본 연구에서는 점토질 슬러리의 침강을 촉진시키기 위하여 동전기적 현상을 적용하였으며, 실내 실험을 통해 슬러리의 침강 촉진에 영향을 미치는 인자를 파악하고자 하였다. 실험결과 동전기적 침강의 경우 자연 상태의 중력 침강에 비해 입자의 침강속도가 현저히 증가함을 알 수 있었으며, 함수비도 현저히 감소함을 확인하였다. 슬러리의 초기함수비 변화는 점토입자의 침강 및 압밀 거동에 중요한 영향을 미치게 되므로 현장 적용 시 효율을 판단하는 중요한 변수로 작용할 것으로 판단된다.
본 연구는 점착성 퇴적물 예측에 가장 중요한 인자인 침강속도를 강 항만 저수지 그리고 호수에 녹아있는 이온 $(Na^+,\;Cl^-,\;OH^-,\;H^+)$의 첨가 및 밀도의 변화 아래 실시되었다. 정수 중에 부유된 미립자(alumina와 quartz)의 침강 속도는 압력센서(최대 10 mbar)로 측정되었다. 초기 농도 20 g/l에서 alumina와 quartz의 평균 침강속도는 미립자의 응집현상 때문에 최고 값을 보였으며, 이때 각각 최대 평균 침강속도는 0.185 mm/s(alumina)와 0.022 mm/s(quartz)이다. 그 후 증가된 초기농도일 경우 간섭침강 때문에 침강속도는 감소하였다. 또한 증가된 염분에서 두 미립자의 평균속도는 증가하였다. 더구나 alumina의 평균 침강속도는 산성에서 감소하다가 알칼리성에서는 강한 응집현상 때문에 높게 측정되었다. 그러나 quartz의 평균 침강속도는 알칼리성에서 낮은 값을 보였다.
This study investigated the effects of organic loading rates on simultaneous carbon and nitrogen removal in an innovative fixed-film aerobic bioreactor. The fixed-film bioreactor (FFB) was composed of a two-compartment aeration tank, in which a synthetic filamentous carrier was submerged as biofilm support media, and a settling tank which polyvinylidene media (Saran) was used as settling aid for suspended solids. Three different organic loading rates, ranging from 0.92-2.02 kg chemical oxygen demand/$m^3$/day were applied by varying hydraulic retention time (HRT). The total soluble organic carbon removal efficiencies were in the range of 90-97%. The removal efficiency of ammonia was found to be in the range of 70-84%. Total nitrogen removal efficiency was found to be in the range of 40-45%, which indicates that denitrification reactions occurred simultaneously in the attached biofilm on the fibrous media in the aeration tank. The settling performance of suspended solids was significantly improved due to the presence of Saran media in the settling compartment, even for a short HRT. The fixed-film aerobic bioreactor used in this study demonstrated efficient treatment efficiency even at higher organic loading rates and at short HRTs.
In the persent study, we conducted numerical experiments using a three-dimensional baroclinic equation model and a Lagrangian method for clarifying the hydrodynamics in Osaka Bay under the yearly mean discharge and visualizing the behaviour of particles of different settling velocity discharged from Yodo River and sedimentation pattern on the sea bottom. Particles are transported from the Yodo River to the south direction by the residual circulation of the bay head at the first stage, and after most of suspended solids particles are settled down at any layer and returned in the south-east coastal area through bottom layers by an estuarine circulation. The results show that estuarine circulation plays an important part of suspended solids transportation in the Osaka Bay.
Sunjai Nakshatharan, S.;Dhanalakshmi, K.;Josephine Selvarani Ruth, D.
Smart Structures and Systems
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제14권4호
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pp.643-658
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2014
This paper presents the design, modelling and, simulation and experimental results of a shape memory alloy (SMA) actuator based critical motion control application. Dynamic performance of SMA and its ability in replacing servo motor is studied for which the famous open loop unstable balancing ball and beam system direct driven by antagonistic SMA is designed and developed. Simulation uses the mathematical model of ball and beam structure derived from the first principles and model estimated for the SMA actuator by system identification. A PID based cascade control system consisting of two loops is designed and control of ball trajectory for various target positions with settling time as control parameter is verified experimentally. The results demonstrate the performance of SMA for a complicated i.e., under actuated, highly nonlinear unstable system, and thereby it's dynamic behaviour. Control strategies bring out the effectiveness of the actuator and its possible application to much more complex applications such as in aerospace control and robotics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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