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물리적 , 화학적 처리

물리 화학적 처리1.물리적처리 정의침전, 부상, 여과, 원심분리 등 물리적인 고액분리법을 폐수처리에 사용하는 것으로 폐수중의 고형물이나 현탁물의 크기, 비중 등에 따라 그 선택이 될 수 있다. 침전처리는 수중의 고형물의 침강 속도를 구하고 목표로 하는 입자의 침강에 요하는 시간보다 긴 체류시간을 요하는 조를 만듦으로써 가능해진다. 침전조의 용적을 적게 하기 위해서 경사판이나 튜브를 넣는 형식도 있다. 부상처리는 비중이 가벼운 것의 분리에 사용하고 침전현상을 이용한다. 중력에 의한 분리는 입경이 작게 되면 현저히 능률이 나쁘게 되기 때문에 콜로이드(0.1μm~1nm) 등에서는 응집시킴으로써 분리를 쉽게 한다. 여과에는 청칭여과와 탈수여과가 있지만 전자는 모래 등을 여과재로 층으로 하여 그 중을 물을 흘려 현탁질을 모래에 의해 포착한다. 탈수여과는 여표 위에 고형의 물건(프레코드제)의 케이크를 유지시킨 것으로 여과재로 가업 또는 진공에 의해 오니(sludge)를 탈수하는 것. 원심분리도 오니의 탈수에 쓰이는 것이 많다.물리적 처리의 적용폐수처리에서 물리적처리는 비용해성 물질을 물과 분리하는 것으로 물리적 처리방법에는 폐수를 유동시키면서 고형물을 분리하는 스크린이 있고 폐수의 유동을 정지 또는 감속시켜 고형물을 분리시키는 단위조작법으로서 침사지, 침전지, 부상조 등이 있다.물리적 처리(단위조작)의 종류유량측정: 공정조절,공정감시,배출량 기록스크린: 차단에 의하여 큰 침전성 고형물의 제거분쇄: 조대입자를 거의 균일한 크기로 갈아주기유량조정: 유량과 BOD,SS의 질량부하를 균등화혼합: 하,폐수에 화학약품과 가스를 섞어주고 고형물을 부유상태로 유지응집:중력침전에 의하여 제거가 잘 되도록 작은 입자를 큰 입자로 뭉치게 함침전: 침전성 입자의 제거와 슬러지의 농축부상분리: 물의 비중과 비슷한 비중을 가진 입자나 미세하게 나누어진 부유입자의 제거,미생물 슬러지를 농축시키는데도 사용여과: 생물학적 처리나 화학적 처리 후에 남아 있는 미세한 부유물질의 제거미세여과: 여과와 같으또한 유속이 너무 느릴 경우에는 부유성 유기물질에 의해서 전면이 폐색될 가능성 있음.2)침사지(grit chamber)폐수 내에 존재하는 자갈, 모래, 금속류, 기타 무기물 등 펌프의 운전 및 공정 내 관로의 폐쇄, 슬러지 소화과정에서 방해하는 물질을 제거하기 위함이다. 폐수의 유속을 적당히 조절하여 가능한 유기물을 제외한 무기물만 침전 제거설치 위치주로 스크린공정 다음에 설치하거나 침전지 앞에 설치되며 폐수와 우수를 구분하지 않고 함께 처리하는 경우에 더욱 필요한공정이다.설계조건일반적으로 수온이 높을수록 입자의 침강속도는 커지며, 침강물질은 층류에서의 침강속도와 유체의 이동속도와의 결합 Vector로서 침강하게 된다.침전물질침전대상물질: 비중이 2.65이상이며 직경 0.2㎜이상의 물질침전속도 : 0.0225m/sec, 소류속도 : 0.225m/sec소류속도 : 중력에 의해 침강하는 입자가 유체의 흐름에 의해 씻겨나가는 정도를 말함.침강속도는 일반적으로 Stokes의 법칙이 적용되며 다음의 식으로 나타낸다.Vg : 입자의 중력 침강속도(m/sec)dp : 입자의 직경(m)ρp : 입자의 밀도(kg/㎥)ρ : 유체의 밀도(kg/㎥)μ : 물의 점도(kg/mㆍsec or Nㆍs/㎡)g : 중력가속도(m/sec2)소류속도바닥에 침전된 입자들이 유입되는 유체에 의해서 씻겨져 나가는 유속의 크기를 말하며 일류속도라고도 한다. 소류속도는 다음의 식으로 나타낸다.K : 입자의 종류에 따른 계수S : 침전입자의 비중 또는 밀도(C.G.S)f : 마찰계수(0.02~0.03)dp : 침전 입자의 직경(m)침사지의 설계유속은 0.15~0.30m/sec로 일정한 유속을 유지하도록 설계 체류시간은 30~60초의 범위 내로 설계, 침강시간이 유체의 통과시간보다 작게 설계사석(grit)처리 바닥에 침강된 사석은 자주 제거, 제거된 사석은 주로 매립에 의해서 처리한다. 다만 너무 자주 처리할 경우 난류가 발생되어 침강의 저해요인이 될 수도 있으므로 유의하여야 함.침사지의 형식수평수로형 침 입자 상호간에 방해가 없는침전의 형태이다. 침전속도는 농도에 무관하며 Stokes 침강이론에 적용을 받는다. 도시하수 처리장의 침사지와 유관하다.Ⅱ형 침전(Type Ⅱ, 응결침전)큰 침전 속도를 가진 무거운 입자는 빨리 침전하면서 조그마한 입자와 충돌하여 결합함으로서 더욱 빨리 침전하는 형태를 말하며 설계시 표면부하율과 침전속도의 깊이도 고려된다. 입자크기 증대가 SS제거에 중요한 역할을 하며 SS는 50~60%가 제거된다. 침전관 분석에 의해 제거 효율을 계산하며 생하수내의 고형물이 1차 침전지에서 침전될 때 나타나는 형태이다.Ⅲ형 침전(Type Ⅲ, 지역침전)SS의 농도가 큰 경우 일어나는 현상으로 입자간에 서로 방해를 받으며 집합체로 침전하는 형태이다. 침전속도는 부유물의 농도와 관계가있다. 생물학적 폐수처리와 슬러지처리에 이용되는 침전형태이다. 체류시간과 고형물 부하량이 중요한 사항으로 작용하며, 도시하수처리장의 2차 침전지에서 일어나는 형태이다. 침전고형물과 상등액 사이에 뚜렷한 경계면을 형성하는 것이 특징이다.Ⅳ형 침전(Type Ⅳ, 압축침전)농도가 매우 높은 경우에 일어나는 현상으로 상부의 입자는 하부의 입자들에 의해 가라앉지 않는다. 생물학적처리와 슬러지 처리공정에서 나타난다.지역침전시 경계면의 위치와 시간과의 관계를 나타낸 그림.집단 침전 형태를 도시한 것으로서 A~B에서는 방해침전이 일어나고, B~C는 압축지역으로 들어가기 전의 전이부분으로 침전속도의 감소가 일어나며, C~D에서는 압축침전으로 슬러지의 압축에 의해 좌우된다.어떤 액체 중에 있는 1개의 미립자가 침강과정에서 크기, 형태, 중량이 변하지 않는다고 가정 Reynolds number가 0.5보다 작을 경우에는 다음의 Stokes법칙이 성립한다.일반적으로 침전지에서는 유속이 작기 때문에 Stokes법칙으로 입자의 침강속도를 계산한다.Vg : 입자의 중력 침강속도(m/sec)dp : 입자의 직경(m)ρp : 입자의 밀도(kg/㎥)ρ : 유체의 밀도(kg/㎥)μ : 물의 점도(kg/mㆍ flotation)작은 공기방울을 용액에 주입 입자의 계면에 부착시켜 발생하는 부력으로 부상시키는 방법. scum을 잘 형성하는 폐수, 고농도 grease를 함유한 폐수 효과적, 분리효율은 그다지 높지 않음.② 용존공기부상(dissolved air flotation:DAF)공기를 5~7기압의 압력하에 다량의 공기를 용해시키고 이 용액을 대기압하에 노출시켜 미세화된 공기방울에 의한 상승효과를 이용. 운전의 용이성이 좋아 실무에 가장 많이 사용하는 형식.③ 진공부상(vacuum flotation)폐수에 공기를 주입하거나 펌프의 suction측에 공기를 유입시키고 이 용액을 진공상태에 노출시켜 발생하는 다량의 기포에 의해서 부상분리하는 공정. 이 공정은 대형의 공정을 만들기가 어렵고 부상분리된 scum 제거에 문제점을 보유.여과(Filtration)원리여과에 의한 고형물의 제거메커니즘? 거름작용(straining),? 충돌(impaction),? 침전(sedimentation),? 차단(interception), 부착(adhesion),? 화학적 흡착, 상호응집 등에 의하여 여과된다.여과는 공극이 있는 다공질의 매질층에 액체를 통과시켜 부유물 특히 침전에서 제거되지 않은 미세한 입자를 제거하는 공정. 다공질 여재의 재료는 모래, 무연탄(분쇄되지 않은 것), 규조토 혹은 세밀히 짜여진 섬유(여포) 등이 사용된다.여과 목적정수와 슬러지의 탈수여과 방법중력, 압력, 진공, 원심력정수장 공정중력식 자연여과법에 의한 완속여과지,급속여과지법 이용.공장폐수처리 고정기계식인 압력여과기, 진공여과기, 원심력여과기 등을 사용.여과기 종류미여과(microstraining),규조토여과,압력여과(pressure filter),완속모래여과(slow sand filter)급속모래여과여과방법 분류(1) 흐름(통과)방향에 의한 분류하향식 여과, 상향식 여과, 양방향 여과(2) 여상의 형태에 따른 분류 : 단층 여과, 다층 여과(3) 여상의 추진력에 의한 분류 : 중력식 여과, 압력식 여과(4)율에 상당하는 체하입경을 말한다. 균등계수(uniformity coefficient)는 체하입경 60%와 체하입경 10%의 입경비를 균등계수라고한다.완속모래여과는 0.25~0.35, 급속모래여과는 0.4~0.7의 유효경을 두며, 균등계수는 완속모래여과의 경우 2.0이하이 고 급속모래여과는 1.7이하 이다.4)흡착(Adsorption)원 리피흡착제(adsorbate)용액중의 분자가 물리적 혹은 화학적 결합력에 의해서 고체 표면에 부착하는 현상으로 달라 붙는 분자.흡착제(adsorbent)분자가 달라 붙을 수 있도록 표면을 제공하는 물질수처리에서 정수나 페수의 생물학적 처리를 방해하는 약품폐기물,생물학적 분해가 불가능한 화학물질, 미량의 독성물질 등의 제거에 많이 사용된다.흡착형태물리적 흡착(physical adsorption)주로 Van der Waals힘에 의하여 가역적으로 발생하는 흡착용질-흡착제 간의 분자인력이 용질-용매 간의 인력보다 클 때 흡착 발생 활성탄에 의한 흡착은 물리적 흡착의 대표적 예임화학적 흡착(chemisorption)흡착제-용질 사이의 화학반응에 의해 흡착 화학반응은 비가역적으로 하수처리에서는 매우 미약하므로 고려하지 않음활성탄과 같은 다공질의 흡착제의 흡착과정은 3단계 과정① 흡착제 주위의 경막을 통하여 피흡착제가 확산하는 단계② 흡착제의 공극을 통하여 피흡착제가 확산하는 단계③ 흡착제 활성표면에 피흡착제의 분자가 흡착되면서 피흡착제 와 흡착제 사이에 결합이 이루어지는 단계이 3단계를 중에서 제 3단계는 대단히 빨리 일어나므로 1단계와 2단계에 의해서 흡착이 제한을 받음. 따라서 흡착율은 피흡착제 분자의 용액내에서의 이동, 즉 확산율에 의해서 결정. 단일의 피흡착제를 제거하는 것이 아니고 혼합의 여러 피흡착제를 동시에 흡착시킬 경우 제거되는 피흡착제들은 서로 경쟁을 하게 되나 흡착 효과는 증가될 수 있다.흡착제로 가장 많이 사용되는 활성탄소(activated carbon)는 정수장에서는 주로 원수의 맛과 냄새나 기타 유독성 유기물을 제 한다.

공학/기술| 2021.12.03| 24페이지| 2,000원| 조회(259)

수질관리, 물리적처리, 화학적처리

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공업용수 처리장치

공업용수 처리장치목차1. 지하수, 공업용수 처리장치2. 초순수 제조장치3. 살균. 분해장치4. C-MBR(오수처리장치)5. 폐수처리장치 : ECLDM1. 지하수, 공업용수 처리장치(1) 다층여과장치지하수 또는 공업용수 중에 함유된 탁질 및 부유물질 등을 입상 여과재 층에 통과시켜 제거하는 장치(2) 활성탄 여과장치활성탄 특유의 흡착력을 이용하여 수중에 함유된 방향성 물질 및 잔류염소 등을 제거하기 위한 장치이다.활성탄은 탄소를 함유한 물질을 원료로 하여 고도의 활성화공정에 의해 제조되는 여과재로서 각종 산업분야 및 환경 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.(3) 철, 망간제거장치철과 망간을 함유한 지하수는 일반적으로 양수 초기에는 무색 투명하지만 시간이 경과되면 산화되어 담갈색과 흑색의 수산화물이 생성되므로 공업용수 및 음료수로 사용할 경우 그 장애가 매우 심각하다.(4) 경수연화장치원수를 양이온교환수지층에 통과시켜 연수를 제조하는 장치이다.(5) 정밀여과장치정밀여과장치는 여과재를 이용한 방법과 일반적인 여과의 개념에서 볼 때 그 용도가 비슷하나, 실제 활용에 있어서는 그 구조상 다소 차이가 있다.공급수가 MEDIA층을 통과하면서 함유된 오염물질들이 층에 억류되거나 흡착되면 역세척 공정을 통하여 억류된 오염물질을 외부로 배출시킴으로써 그 기능을 환원 유지시키는 방식(6) 한외여과장치폴리설폰 등의 다공성 소재로 제작된여과막을 이용한 장치로서 고분자유기물, 콜로이드 그리고 미립자 등의 분리 제거를 목적으로 한다.2. 초순수 제조장치(1) 역삼투압장치삼투란 반투과성의 막을 경계로 저농도의 용매가 고농도의 용액 쪽으로 이동하는 현상을 말하며, 삼투압이란 두용매간에 케피컨포텐셜이 같아지면 용매의 이동이 정지되는 때의 수두차를 말한다. 역삼투 현상이란 삼투압보다 더 큰 압력을 고동노 용액 측에 가하면 고농도 용액의 용매는 저농도의 용매 측으로 이동하게 되는데 이를 역삼투현상 이라 하며 이를 기술적으로 응용하여 수처리기술 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있는 것이 역삼투압 장치이다.(2) 이온교환장치공급원수를 강산성 양이온교환수지 탑에 통과시켜 CATION을 제거하고 다시 강염기성 음이온교환수지 탑에 통고ㅓ시켜 ANION을 제거하여 순수를 제조하는 장치이다.(3) 전기분해장치EDI는 이온교환막, 이온교환수지 그리고 직류전기를 이용하여 순수를 생산하는 장치이다.(4) 연구 실험실 초순수제조장치LAB WATER의 등급 분류3. 살균. 분해장치(1) 약품투입장치음용수는 병원균 및 갑종 미생물에 오염되지 않고 위생적으로 안전하여야한다. 여과장치 등 물리적 처리만으로 수중의 세균을 제거하기란 불가능하다.(2) 자외선살균장치253.7nm의 자외선을 미생물에 조사하면 세포속에 핵산부위에 흡수되어 DNA를 파괴시킴으로써 증식 능력을 잃게 되며 피조물에 대한 맛, 냄새, 색깔, 온도 및 기타의 화학적인 성질등에 전혀 영향을 미치지 않는 획기적인 살균장치이다.(3) 오존발생장치오존처리법은 염소보다 훨씬 강한 오존의 산화력을 이용하여 살균, 맛, 냄새 유발물질 및 색도의 제거, 유기화합물의 농도 저하, 철, 망간 등 특정 금속이온의 산화 목적 등에 이용된다.4. C-MBR(오수처리장치) 개요- 차량, 자전거, 도보 등을 통해 휴게소를 방문하는 관광객과 시민들을 위한 각종 편의 시설과 휴게시설에서배출되는 오수를 수집하여 재활용수 수준으로 처리하는 이동형 패키지 오수처리시설.- 화장실, 식당, 매점, 샤워시설, 숙박 시설, 캠핑장, 건설현장 등에서 발생하는 오염수를 차집하여 고도처리 후조경 용수 및 화장실 용수로 재이용.- 당사 표준으로 제작되고 토목공사 없이 쉽게 현장설치 및 이동이 가능하며, 분리막(MBR)을 사용하여 고도처리 할 뿐만 아니라 처리 효율 또한 매우 우수함. (BOD,SS-5ppm이하 ,T-N: 15ppm이하, T-P:1.5ppm이하)장치구성장치 특징1. 현장여건에 맞는 최소한의 규격, 저렴한 설치비용2. 간편한 운반 및 설치, 빠른 start-up3. 필요에 따라 시설 용량 증대 가능4. 다른 오수처리시설에 비해 저렴한 가격5. 질소, 인의 처리가능6. 높은 처리효율7. 자동화 시스템으로 최소한 유지관리8. 전문인력의 불필요, 낮은 유지관리비용공법의 원리- 생물학적 고도처리 공정과 막 분리 공정을 조합한 하이브리드 공법으로 막 분리조 전단에 혐기와 무산소 공정을 추가하여 질소, 인 제거.- 스크린조, 유량 조정조, 혐기조, 무산소조, 막 분리조 ,슬러지 저류조로 구성.- 유입된 오/하수는 스크린조에서 협잡물 및 토사 등이 제거된 후 유량 조정조를 거쳐 혐기조, 무산소조, 막 분리조로 순차적으로 유입.- 유량 조정조에 설치되는 유입 펌프는 막 분리조의 레벨과 연동 하여 혐기조로 오수를 유입 시키는 역할을 수행.- 막 분리조의 슬러지를 100~200% 혐기조로 반송시켜 탈질 및 인 방출을 도모.- 막 분리조에는 0.4㎛의 정밀 여과막 (MF)이 침지되어 있어 부유물질 및 병원성 미생물이 제거된 안정된 처리수를 얻을 수 있으며, 고액 분리가 가능하여 반응조내 활성 슬러지 고농도로 유지할 수 있음.공법의 특징1. 안정적 처리수질- 고농도 미생물 유지로 충격부하에 대한 대응성 확보.- 막 여과에 의한 완벽한 처리수질 확보. (현탁 물질, 병원성 미생물 제거)- 미생물에 의한 분해제거, 막 분리 공정에 의한 분리제거.2. 공정축소- 침전조 불필요.- 3차 처리시설(여과시설) 및 소독시설의 불필요.- 고농도의 MLSS유지로 생물 반응조 축소, 부지면적 감소.- SRT를 길게 유지하여 슬러지 발생량 감소.3. 유지관리 용이성- 기존 침전설비의 슬러지 침강성에 따른 문제를 해소. (BULKING, PIN FLOC 우려 없음)- 공정축소로 유지관리 용이.- 운전의 자동화로 유지관리 최소화, 무인운전 가능.4. 처리수의 재이용- 추가공정 없이 중수 이용가능 (세척수, 조경수, 화장실 용수)- 하천 유지용수로 친수 공간 확보.- MBR을 이용한 중수 공정은 전세계적인 추세로 일본의 중수 공정은 70%이상이 MBR 공정임.5. 폐수처리장치 : ECLDMECLDM 이란?ECLDM은 전기화학적 수처리장치다.전기화학적 수처리장치는 무기성 및 유기성 전해물질을 함유하는 유입수에 외부의 전기에너지를 주어, 유입수중에 포함되어있는BOD, COD, TSS, T-N, T-P, 중금속 등을 전기화학적으로 제거, 처리하는 방법입니다.유입수중에 함유되어 있는 기름성분을 포함한 콜로이드상의 물질 대부분이 마이너스로 하전되어 있기 때문에 서로 반발하지 않고 부유상태에 있으며 외부의 전기에너지에 의해, 장이 흐트러지면서 전기적으로 중화되어,응집반응이 일어나고 동시에 산화. 환원 반응도 일어 납니다.처리 계통도장치 특징1. 시스템의 단순성- 단순한 시스템으로 아무나 손쉽게 사용할 수 있고, 통신에 의한 원격 관리가 가능- 자체 고장진단 기능 내장 및 자동화, 무인운전이 가능- 반응, 응집, 침전, 부상분리 과정이 한 탱크에서 일어나도록 일체형 반응조로 설계2. 수처리 효과의 다양성- 고형물 분리와 동시에 전극에서의 산화, 환원 반응을 통해 용존성 물질의 분해 촉진- 양극에서 발생하는 활성산소와 각종 산화재의 기능에 의해 추가 살균과정이 필요 없음.- 총인(T-P), 총질소(T-N)의 제거를 통해 유입수의 영양염 제거에 효과

공학/기술| 2021.12.03| 10페이지| 2,000원| 조회(209)

공업용수, 용수처리, 공업용수 처리장치

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REPORT목차1. 고도처리의 정의-개요-고도처리의 개념-고도처리의 필요성-고도처리의 선정2. 미생물의 분류-미생물의 분류-유기물의 분류-미생물의 동력학계수3. 인 제거-생물학적 인 제거 기작-인제거 시스템의 영향인자4. 질소 제거-질소제거의 필요성-질산화(Nitrification)-탈질반응5. 고도처리 공법-A/O 공법-MLE 공법-A2/O 공법-UCT 공법-MUCT 공법-VIP 공법-Bardenpho 공법6. 느낀점7. 참고문헌1. 고도처리의 정의1) 개요국내 하수처리장의 대부분은 유기물 제거에 목적을 둔 활성슬러지공법으로 설계, 운전 중에 있다. 활성슬러지법은 BOD, SS 등을 90% 정도 제거하는 반면에 질소와 인은 미생물에 필요한 영양소로 만 제거되어 질소는 10-30%, 인 10-30% 정도 만이 제거된다. 이러한 질소와 인이 미처리되어 방류되면 하천 및 호소에서의 부영양화가 심화되어 상수원 오염으로 정수처리시의 비용 증가뿐만 아니라 보건상의 위해성을 증가시킬 수 있다.따라서, 이러한 질소와 인을 처리하기 위한 고도처리시설의 설치가 필수적이며 1996년부터 하수처리장 방류수 수질기준 항목에 질소와 인을 추가하여 규제를 강화하고 있다. 그러나 현재의 수질기준은 항목 추가 자체에 의미가 있으며 외국의 경우에도 항목 추가 후 5년 단위로 규제치를 강화하고 있다. 국내도 현재의 질소 60mg/ℓ, 인 8mg/ℓ를 2002년부터 수역에 따라 질소 20mg/ℓ, 인 2mg/ℓ로 규제를 강화할 예정이다.이런 고도처리시설의 도입을 위해서는 먼저 국내 하수성상에 적합한 공정을 선정하는 것이 무엇보다 중요하다. 기존의 외국 공법들이 BOD 200mg/ℓ 정도의 하수성상에 적합토록 개발된 공정이므로 이들 공법을 국내 하수처리시설에 적용하기 위해서는 먼저 Pilot plant 운전 등을 통하여 국내성상에 맞는 최적 설계인자 및 운전인자를 결정하여야 한다.2) 고도처리의 개념하수처리시설의 2차처리에 의하여 제거되지 않는 잔류 오염물질의 처리를 위하여 설치하는 추가시설을 공정이어야 한다국내 하수는 유입 BOD가 100mg/ℓ 정도이므로 이에 맞는 공정, 즉 체류시간이 너무 긴 공정은 피하고 10시간 이하의 체류시간을 갖도록 한다.② 하수처리장 설계시 하수관거와 연계하여 공정을 결정한다.하수가 어떤 식으로 유입되느냐에 따라서 process가 변경이 가능하다. 즉, 관거의 체류시간에 따라 인제거에 필요한 유기물질인 Sa, Sf가 생성되므로 이의 고려가 필요하다.여름철에 하수관거내 온도가 높아 미생물이 활발하여 분해가 잘되는 경우에는 관거가 짧으면 Sa가 많으나 관거가 길면 도중에 소모되어 Sa가 거의 없다. 겨울철에 하수관거내 온도가 낮아 미생물에 의한 분해활동이 느린 경우에는 관거가 짧으면 Sa가 미생성되고 관거가 길면 Sa가 생성된다.③ 온도에 의한 영향을 고려한다.모든 생물학적 처리 공정은 온도의 영향을 받으며, 특히 질산화의 경우는 온도 저하에 따른 효율이 크게 떨어지므로 설계시 동절기에서도 최소한의 효율을 보장하기 위하여 13도 정도로 설계한다.④ 장래 수질 예측을 과다하게 하지 않는다.현재 유입 BOD 100 mg/L, 장래 150mg/L 정도로 예측하여 설계하는 것이 보통인데 고농도로 설계시 저농도 하수에서의 운전에 어려움이 있으므로 저농도 유입시 운전 조건을 고려하여 설계한다.⑤ 인제거미생물(PAOs)을 성장시켜 정상적으로 처리하기 위해서는 최소 3개월에서 6개월까지 소요되므로 시운전기간을 충분히 확보하도록한다.2. 미생물의 분류질소,인 제거 공정에 관여하는 미생물은 유기물 제거미생물(XH), 질산화미생물(XAUT), 탈질미생물(XDN), 인제거미생물(XPAO) 등으로 분류할 수 있으며 이들은 서로 경쟁적 공생관계에 있다. 따라서 제거하려는 물질을 효율적으로 제거하기 위해서는 해당 미생물이 선택적 우위에 있게 환경조건을 조성하여야 한다.1) 미생물의 분류IAWQ Model에서 분류한 미생물종은 다음과 같다XH : Heterotrophs → 유기물제거미생물 : 유기물 섭취, DO 필요XAUT : Autotrophs 있다.1) 생물학적 인 제거 기작인은 생물학적 처리시 세포합성을 통하여 유기물과 함께 제거가 가능하다. 미생물의 성장에 필요한 영양소 구성성분비 BOD:N:P = 100:5:1에서 미생물 내의 인 함량은 1～2% 정도인데, 일반 활성슬러지법에서 인을 제거하는 경우의 효율은 BOD/P비, SRT 등에 따라 달라지나 보통 10～30%정도로 알려져 있다.활성슬러지에서 신진대사에 필요한 량이상으로 인이 섭취되어 제거되는 현상을 과잉섭취(Luxury uptake)라 하며, 혐기성상태와 호기성상태를 반복하면 혐기성 상태에서 인이 방출되고 호기성 상태에서 인이 과잉섭취된다.① 혐기상태(anaerobic condition)에서 PAOs는 미생물 세포내의 폴리인산(Poly-P)이 가수분해되어 정인산(PO4-P)으로 혼합액에 방출되며, 동시에 하수내 유기물은 글리코겐 및 PHB(polyhydrixybeta Butyrate)를 주체로 한 PHA 등의 기질로 세포 내에 저장된다. 이때의 인의 방출속도는 일발적으로 혼합액 중의 유기물 농도가 높을수록 크다. 보통 유입 PO4-P 농도의 3～5배정도까지 방출된다.② 호기상태(Aerobic condition)에서는 이렇게 세포 내에 저장된 기질이 산화, 분해되어 감소한다. PAOs 미생물은 이 때 발생되는 에너지를 이용하여 혐기상태에서 방출된 정인산을 미생물의 생성에 필요한 량 이상으로 과잉섭취(Luxury uptake)하여 폴리인산으로 재합성한다.③ 상기 혐기 - 호기 조건을 연속적으로 반복하면서 활성슬러지의 인 함량이 증가하게된다. 즉 호기상태만을 거치는 표준활성슬러지법의 슬러지 인함량이 1～2%정도인 것에 비하여 생물학적 고도처리(혐기-호기 조합법)를 거친 슬러지의 인 함량은 3～8%정도까지 증대되어 생물학적으로 인을 제거하게 되는 것이다.일반적으로 인제거 미생물이 혐기조건에서 유기물을 흡수할 수 있다는 점 때문에 다른 미생물에 비하여 경쟁 우위에 있어 혐기성 조건이 인제거미생물을 선택적으로 증식시킬 수 있는 결정적 단계가 된다.m은 경제성은 떨어지나 효율면에서 상당히 우수한 것으로 알려져 있다. 응집효율은 온도나 pH에 의하여 영향을 받는데 Alum의 경우 pH 6-7부근, 철염의 경우는 pH 5 내외가 최적범위가 알려져 있다.응집제 주입 지점은 (1) 유입원수, (2) 생하수(원수에 슬러지처리시설의 반송수가 포함된 것), (3) 포기조 유출수와 (4) 이차침전지 유출수이다.(1)과 (2) 지점에 주입하는 경우는 인의 제거와 동시에 일차침전지의 효율 개선을 기대할 수 있으며 (3) 지점에 주입하는 경우는 포기조 말단에 응집제를 투여하여 기존 처리장의 낮은 F/M비로 인한 bulking 등과 관련된 처리수의 악화를 개선하거나 생물학적으로 미제거된 인 제거를 위하여 이차침전지를 그대로 사용하는 방법이다. (4) 지점은 이차처리수에 약품을 주입하는 것으로 별도의 약품혼합과 침전시설이 요구되나 인의 농도를 1.0mg/ℓ 이하의 양호한 처리 수질을 안정적으로 확보할 수 있는 방법이다.국내 하수의 적용을 위한 실험결과를 보면 TP 농도를 1 mg/ℓ 이하로 하기 위한 응집제 주입율은 몰비로 3배가 소요되는 것으로 나타났으며, 슬러지 생산량은 50%정도 증가하는 것으로 나타났다.화학침전에 의한 인의 제거 효율은 통상 90% 정도까지 얻을 수 있으며 생물학적 처리와 병행하면 상당한 효율 증대를 기대할 수 있다.Alum, 철염 이외에 Magnesium ion을 주입하여 질소와 인을 struvite 형태의 침전물을 형성시켜 제거하는 방법도 특수한 경우에 사용된다.2) 생물학적 인 제거방법( Biological Phosphorus Removal : BPR)생물학적으로 인을 제거시키기 위해서는 산소의 공급이 없고, 질산성 질소도 존재하지 않는 혐기조건의 반응조와 산소를 공급시키는 호기 조건의 반응조를 조합시켜 인을 제거한다. 즉, 혐기상태에서 인을 방출시키고, 호기상태에서 미생물에 필요한 량 이상의 인을 과잉으로 섭취하여 제거시킨다.일반 활성슬러지 공법에서 슬러지내의 인 함량은 1～2%정도이나 BPR 공기질소, 무기질소, 그리고 질소가스이다. 유기질소화합물은 생물학적 분해에 의하여 암모니아 형태로 전환되며, 암모니아는 질산화 과정에 의하여 질산성질소로 전환된다. 무산소 조건에서 질산성질소는 질소가스로 환원된다. 이런 일련의 과정을 생물학적 질산화-탈질 과정이라 한다.수용성 무기질소인 NH4, NO3, NO2 들은 광합성시 식물의 영양소로 사용되며 암모니아는 pH가 높은 상태에서 기체상태로 탈기된다. 지표수에 존재하는 질소의 대부분은 토양배출수와 희석된 폐하수로부터 발생된다.유입하수의 질소 구성을 보면 NH4가 60～70%정도이고 유기질소가 30～40%정도이다. 일반적인 활성슬러지법에 의해 약 10～30%정도가 제거되면 생물학적 질소제거공정에서는 약 70～80%정도 제거된다. SRT가 5일 이상이고 산소가 충분히 공급되는 포기조에서는 약 90% 정도의 질산화가 발생되며 무산소조에서 탈질은 70～90% 정도 발생된다. 따라서 유출되는 질소의 형태는 대부분 질산성질소의 형태로 존재한다.2) 질산화(Nitrification)질산화 반응은 Nitrosomonas에 의하여 NH4를 NO2로 전환하는 반응과 Nitrobacter에 의하여 NO2를 NO3로 전환하는 반응이다.질산화 반응에서 생성되는 에너지는 질산화 미생물이 CO2, HCO3- CO3-2 등과 같은 무기 탄소원으로 부터 자신에게 필요한 유기물질을 합성하는데 사용된다.상기식에서 1g의 NH4를 산화시키기 위해서는 4.6g의 산소가 필요하며, 7.1g의 알카리도가 소모된다.3) 탈질반응용존산소가 충분한 호기성 조건(Aerobic condition)에서는 미생물이 용존산소를 전자수용체로 사용하여 에너지를 얻게 되지만, 용존산소가 거의 없는 경우(DO < 0.5mg/ℓ)에는 NO3, NO2와 같은 형태의 산소를 이용하여 에너지를 얻게 된다. 즉, 탈질반응이 발생하기 위해서는 용존산소가 거의 없고 동시에 질산성 질소, 아질산성 질소 같은 무기 질소가 존재하여야 한다.NO3 ⇒ NO2 ⇒ N2▼ 영향인자가) 용존산소생이다.

공학/기술| 2021.12.03| 23페이지| 2,000원| 조회(222)

미생물, 고도처리, 고도처리 공법

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LFG

LFG1. LFG란?2. 바이오에너지의 핵심 LFG3. LFG 활성화 방안4. 국내 LFG사업현황5. 해외 LFG사업현황6. LFG가스의 전처리장치7. 느낀점8. 참고문헌1. LFG란?폐기물 매립지에 매립된 폐기물 중 유기물질이 혐기성 분해 과정에 의해 분해되어 발생되는 가스를 말하며 그 성분은 주로 메탄(CH4;40∼60%)과 이산화탄소(CO2;30∼50%)로 구성되어 있다.LFG의 발열량은 메탄 함유량이 50%인 경우 약 5,000㎉/㎥ 정도로 현재 사용중인 도시가스(LNG) 발열량 10,500㎉/㎥의 약 1/2의 수치를 차지하고 있으며 연소기에 직접연소가 가능하여 유용한 에너지원으로 이용될 수 있으나 그냥 대기 방출시 대기오염 및 악취 유발 가능성이 있고, 화염 및 폭발 가능성 등 위해 요소를 내포하고 있다. LFG의 생성 특성은 매립 폐기물 톤당 112∼230㎥ 정도 매립가스가 발생하며, 매립 후 2∼3년 내 최대로 많이 발생하며, 매립 후 20∼30년까지 생성이 가능하다.폐기물 재활용 수준넘어 경제효과가 막대하며, 용도 확대위한 제도마련 등 활성화 방안 필요하다. 대체에너지에 대한 관심이 전 세계적으로 높아지고 있는 가운데 국내에서도 환경친화적인 요소를 갖춘 에너지원을 개발하는데 정부는 물론 민간기업까지 나서고 있다.특히 석유나 석탄 등의 주요 에너지원의 자원고갈문제가 심각한 수준에 이르면서 대체에너지에 대한 관심은 더욱 높아지고 있는 것이 사실이다.이미 현재 국내에서도 풍력, 태양력, 수력, 수소에너지, 연료전기, 바이오에너지 등의 분야에 대한 대체에너지의 상용화 연구가 추진되고 있고, 이중 연료전지 등 일부 대체에너지는 상당한 성과를 보이고 있다.특히 친환경적인 요소를 충족시키면서 고도 산업사회에서 발생되는 대량의 폐기물을 효율적으로 활용할 수 있는 에너지원은 대체에너지개발의 핵심분야로 떠오르고 있다.그 대표적인 에너지원이 바로 바이오 에너지이다. 이는 환경기술(ET)산업의 핵심이라고도 말한다.바이오 에너지는 태양광을 이용해 광합성되는 유기물 및 이오매스가스화기술, 바이오매스생산 가공기술 등 3가지로 나누고 있다.이 같은 기술은 대부분 생물유기체를 통해 발생되는 각종 생물화적 에너지를 활용하는 형태로 쉽게 말하지만 폐기물을 재활용하는 방식으로 이용되고 있다. 이외 바이오 에너지로는 생물화적 요소를 활용한 바이오칩이 대표적이다. 바이오 칩의 경우 이미 선진국에서는 DNA, 단백직, 세포 등 생물체의 몸 안에 있는 다양한 성분을 칩 형태로 만들어 각종 질병을 진단하거나 치료하는데 활용하고 있다.2. 바이오에너지의 핵심 LFG바이오 에너지는 크게 3가지로 분류되지만 국내에서 가장 활발하게 추진되고 있는 분야는 단연 쓰레기 매립장에서 발생되는 메탄가스를 활용한 기술이다. 이를 보통 바이오가스 즉 매립지가스(LFG-Land Fill Gas)라고 한다.과거 매립장에서 발생하는 매립지가스는 혐오감을 주는 냄새를 유발해 인근 주민들로부터 찬밥신세를 면하지 못했다.하지만 바이오가스에 대한 꾸준한 연구와 활용방안에 따른 기술개발이 활발히 진행되면서 ‘쓰레기는 폐기되어야 한다’는 고정관념은 대체에너지라는 새로운 인식으로 바뀌고 있다. 특히 고도 산업사회와 더불어 폐기물의 발생이 급격히 증가(연간 7,000만톤)함에 따라 환경보전과 에너지 및 자원의 확보를 동시에 요구되는 미래사회에서는 에너지잠재량(연간 500톤)을 가진 가연성 폐기물이 환경친화적인 에너지원으로 변화되고 있는 것이다.매립지에서 발생되는 매립지가스(LFG)는 유기물의 혐기성 분해상태가 유지되면서 메탄가스(CH4)와 이산화탄소(CO2)가 약 50%씩 포함된 가스로, 이러한 메탄가스를 직접 혹은 정제과정을 통해 활용하고 있다. 특히 이 같은 매립지가스(LFG)를 활용해 전기나 열을 재생산하고 심지어 자동차 연료로까지 사용되고 있다.3. LFG 활성화 방안사실 국내 매립가스 활용은 대부분 대규모 형태의 매립장을 통해 발생되는 메탄가스로 전기발전 용도로 활용되고 있다. 이렇다보니 국내 전기생산량은 연간 4,800만kw이고 공급 여유분이 약 18%에 달해 매립가스를 가 내놓은 매립지 가스활용에 대한 비교자료를 보더라도 LFG 1㎥가 약 1.57kwh의 전기를 생산, 102원의 경제적 가치로 분석된 반면 중질가스나 청정연료로 사용될 경우 158원에서 180원까지 높은 경제성을 보인다는 분석이 잘 말해주고 있다.전기생산보다는 도시가스나 자동차 연료 등 가스생산으로 활용되는 것이 LFG의 경제성을 한층 높인다는 것이다.게다가 현재 활용되고 있는 매립지 가스인 LFG는 대규모 매립지를 건설하기 위해 막대한 비용이 필요하고, 추가로 소각비용 등 투자비가 과다하다는 단점이 있다.더구나 95년부터 실시된 쓰레기종량화와 올해부터 시행예정인 음식물쓰레기 및 하수슬러지 반입금지 등은 조기분해 유기물질이 줄어들어 매립지에서 발생하는 LFG의 생산량을 대폭 감소시킬 것으로 보인다. 결국 대규모 형태의 매립가스 활용방안은 지속성을 유지하기 어렵다는 분석도 나오고 있다.따라서 앞으로 LFG를 보다 경제성 있게 활용하기 위해서는 전기발전용으로 국한 되고 있는 용도를 다양화시키고 보다 소규모 형태로 매립장을 활용하는 방안이 연구되어야 할 것이다.그리고 LFG가 자동차연료(CNG, Compressed Natural Gas)나 도시가스용으로 활용할 수 있도록 제도적 장치도 마련되어야 진정한 대체에너지로서 장기적인 비전을 제시할 수 있을 것으로 보인다.4. 국내 LFG사업현황< 대규모 매립지 대부분 자원화 추진 >국내의 매립지가스 활용은 폐기물관리법 규정에 의해 시작되었다. 99년 8월 개정된 폐기물관리법은 LFG를 강제 포집하여 소각하거나 적절한 수요처에 맞게 활용토록 법개정이 바뀌었고 이때부터 각 매립장에 발생되는 매립지가스는 자연발산 되지 않고 소각되거나 활용되고 있다.최근에 국내에서는 대규모 매립지의 경우 LFG자원화 사업이 추진되고 있고 그 대표적인 사례가 난지도 LFG활용시설이다. 9,200만톤의 쓰레기가 묻힌 난지도 매립지는 LFG 생산량이 분당 238㎥으로 연간 가스생산량은 무려 1억2,509만㎥에 이른다. 이중 120㎥/분을 강제로 포집해를 활용한 대체에너지의 연구가 마냥 쓸모 없이 여겨졌던 매립지 가스를 재활용하게 만들었다. 앞으로 난지도 매립지는 상암택지지구 신규 아파트를 포함한 총 1만2천여세대의 아파트와 상암동 디지털미디어시티(DMC) 등에 20년 동안 메탄가스를 활용, 지역난방 열원으로 공급할 계획이라고 한다.이와 함께 울산광역시 성암매립장 역시 분당 40㎥의 LFG를 생산해 매립장 내 소각장에 있는 보조버너 연료로 활용되고 있다.또 부산시 생곡매립장에서는 2.7MW급 전력을 생산하는데 LGF가 재활용되고 있고, 포항 호동매립지(3MW)에서도 비슷한 수준의 전력생산에 활동되고 있다. 이 같은 추세는 전국적으로 대규모 매립장을 중심으로 활발히 추진되고 있다. 올해 대구 방천위생매립장도 LFG자원화 사업에 착수했고, 앞으로 LFG 활용을 계획 중인 곳은 인천 수도권 매립지(50MW)와 대전시 금고동매립장(3MW) 등 2∼3곳이 추가로 이루어질 것으로 보인다.최근에 가장 많은 관심이 집중되고 있는 김포 수도권 매립지는 환경부가 (주)김포에너지와 민간투자시설사업 협약을 체결해 앞으로 국내 최대규모의 매립지가스 발전소(50MW급)를 설립한다는 계획으로 올해 말쯤 착공해 2005년까지 준공한다는 방침이다.이곳 수도권매립지에서 나오는 매립지가스는 하루 126만톤에 달한다. 이를 활용한 매립지가스 발전소는 연간 3억9,000만kw의 전기를 생산할 것으로 보여 수도권 18만세대에 전기를 공급할 수 있다니 대단한 규모이다.게다가 전력판매수익만도 연간 180억원에 이르며, 연간 200억원의 에너지 수입대체효과도 올릴 수 있어 매립지 가스를 활용한 수입효과는 약 400억원에 추정된다고 전문가들은 설명하고 있다.이처럼 매립지 가스인 LFG는 이젠 단순히 폐기물을 재활용하는 수준에서 한 단계 뛰어넘어 막대한 경제적 효과까지 기대되고 있어 앞으로 LFG에 대한 연구개발은 더욱 더 활발하게 추진될 것으로 보인다.5. 해외 LFG사업현황< 유럽 >유럽은 1999년 법령으로 폐기물 매립에 대해 모든 매립가스는 수집되한 방향으로 생물분해성이 있는 폐기물은 매립지로부터 제한되어 바이오가스 생산설비로 이송되어 자원화를 유도하고 있다. 각 국의 매립지 상황은 영국은 1950개, 벨기에 30개 등이며 이의 수치는 줄어들고 있는 상황이다. 유럽에서는 매립가스 자원화로 발전을 하는 경우, 신?재생 혹은 대체에너지로 규정하여 프로그램에 의하여 지원을 해주고 있다.이러한 바이오가스의 잠재력으로 현재 유럽에서 자동차연료로 적용하고있는 사례를 〈표 2-3〉에 나타내었다. 자동차 연료사용 예 중에서 특히 주목해야 할 국가는 스웨덴이다. 스웨덴은 바이오가스를 가장 많이 자동차연료로 사용하는 국가로 그 국가 전체적으로 바이오가스 이용에 대한 지원과 관심이 높다. 스웨덴이 이러한 정책을 추진하는 이유는 다음과 같다.① 기타 유럽국가에 비하여 천연가스배관망 구성이 낮음② 다른 유럽국가와 같이 온실가스 방출 저감정책 추진③ 바이오가스의 효율적인 생산과 소비구조를 가짐④ 소규모 바이오가스 공장을 군집화하고 이의 운송을 통해 필요한 충전소 망을 구축하였음프랑스 Tours(인구 250,000명)시의 Snozay 매립지도 매립가스를 자동차연료로 적용한 대표적인 사례이다. 매립가스 자원화 설비는 1994년도에 완성되어 지금까지 운영되고 있으며, 용량은 디젤 200,000ℓ/년 과 같은 메탄가스를 생산하고 있으며 설비비는 약900,000불이 소요되었다. 충전설비의 저장용량은 6㎥로 시의 업무용 차량 30대에 연료를 공급하고 있다.충전시간은 대당 5분이내의 급속충전시스템이며, 차량의 개조비로 대당12,000프랑 소요되었다. 또한 CNG이동충전설비를 도입하여 원거리의 자동차에 연료를 공급하였다. 충전소 운영회사인 GENET사는 독자적으로 2대의 소형차와 트럭을 추가 개조하여 성공적으로 운영하였고, 이러한 성공으로 Tours시는 매립가스를 버스의 연료로 공급하는 것을 고려하고 있으며, GENET사는 4～5대의 트럭을 더 운영하기로 하였다. 바이오가스의자동차 연료는 경제성에 대한 자료는 유럽 각국 정부의 지원책, 경쟁렴하다.

공학/기술| 2021.12.03| 9페이지| 1,500원| 조회(183)

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Jar test 자테스트 실험방법

Jar test 실험방법1. 실험목적정수장에서 원수의 수질을 안정화하기 위해서는 수처리 공정에서의 최적 응집제 선정 및 주입량 산정은 경제적이고, 안정적인 정수처리를 위하여 매우 중요한 요소이다. 하지만 정수공정에서 최적 응집 조건은 많은 인자들에 의하여 정하여지는 복잡한 관계를 정확히 알아야만 찾아낼 수 있다. 관계되는 인자로는 원수 중의 피응집성분의 종류, 농도, 응집제의 종류, pH, 알칼리도, 공존성분, 온도, 교반조건 등을 들 수 있다. 따라서 적당한 응집조건을 이론적으로 구하는 것은 불가능하여 처리하고자 하는 원수에 대하여 실험을 통해 최적의 조건을 찾을 수 있다. 결론적으로 jar test는 최적의 응집제 주입량, 최적의 ph 그리고 최적의 응집제 종류 결정을 위한 실험이다.2. 이론(1) 응집반응일반적인 처리장에서 응집반응은 크게 Coagulation과 Flocculation으로 이루어진다. Coagulation은 혼화지에서 일어나며 미세한 floc을 만드는 단계이다. 원리는 응집제를 투입한 후 급속교반시키면 콜로이드의 표면전하의 중화로 입자들이 서로 결합되어 미세한 floc을 형성한다. 하지만 이 floc은 크기가 아주작고 밀도가 작기 때문에 잘 가라앉지 않는다. 따라서 다음단계인 플록형성지에서 전 단계에서 형성된 미세 floc을 완속교반시켜 더 크고 밀도 높은 floc을 만든다. 이것을 Flocculation이라고 한다.(2)콜로이드원수의 현탁물질 중 0.01mm 이하, 특히 콜로이드성 입자(10-6～10-4mm)는 비중이 물과 비슷하여 잘 가라앉지도 않고 표면에 떠오르지도 않는다. 또한 콜로이드 입자는 수중에서 척력(제타전위), 인력(반데르발스 힘) 그리고 중력에 의한 3가지 힘에 의하여 매우 안정된 상태로 존재한다. 특히 콜로이드는 음전하를 띠고 있어 입자들끼리 서로 반발하므로 floc을 형성하기 매우 어렵다.콜로이드는 그 표면이 대체로 음으로 대전되어 특별한 구조를 하고 있다. 음으로 대전된 콜로이드 입자와 양이온 이온들의 인력으로 콜로이드 표면에 양이온 이온들이 단단히 부착되어 Stern층을 이루게 된다. 어느 정도의 층이 쌓이면 입자와 양이온간의 인력뿐 아니라 Stern층과 양이온, 그리고 양이온간의 척력도 작용하게 된다. 그 결과로 입자의 주위에 Diffuse Layer라는 양이온의 층이 생긴다. 이 양이온은 입자 표면에서는 그 수가 많으나 거리가 멀어짐에 따라 적어지고 결국에는 음이온과 균형을 이루게 된다. 그리고 이 Stern Layer와 Diffuse Layer를 가리켜 전기적 이중층 이라 한다.[그림 1] 전기적 이중층과 제타 전위제타전위란 그림에서 볼 수 있듯이 Diffuse Layer의 시작점과 음/양이온의 수가 같은 중화되는 점 사이의 전위차를 말하는 것이다. 제타전위는 콜로이드의 표면전하와 용액의 구성성분에 따라 변하며 입자간의 응집이 일어나려면 제타전위를 감소시켜야한다. 통상 자연수의 제타전위는 15~20mV정도이며 최적의 응집을 일으키기 위해서 5mV이하로 조절해야한다.(3) 교반교반은 콜로이드간의 응집을 위하여 콜로이드 상호간 충돌의 기회를 증가시키는 과정이다. 과도한 교반은 유체의 흐름에 대한 속도경사의 증가에 따라 전단력이 증가되어 응집된 floc이 붕괴될 수 있다. 다음은 교반에 필요한 동력 산출 법을 나타낸 식이다.P=G ^{2} mu V= {1} over {2} C _{D} ?A? rho ?V ^{3}P:소요동력P:소요동력G:속도경사CD:항력계수μ:점성계수A:패들의 면적V:부피ρ:유체의 밀도V:회전상대속도(4) 응집제콜로이드 상태의 물질을 침전시키기 위해서는 입자간의 반발력을 감소시켜야 하며 이를 위해 입자가 갖고 있는 전하와 반대극성을 지닌 화학 약품을 투입한다. 이때 투입하는 화학약품을 응집제라고 하며, 실제 정수장에서는 정수의 사용목적에 맞추어 다양한 약품을 사용한다. 응집제의 종류에는 수도용 황산알루미늄(황산반토), 철염, PAC(폴리염화알루미늄), 폴리아크릴아미드 등이 있다. 무기 응집제는 pH범위에 따라 효율이 결정되는데 그 이유는 다음 반응식을 통해서 알 수 있다.Al2(SO4)318H20+6OH-→2Al(OH)3+3SO42-+18H202FeCl3+6OH-→2Fe(OH)3+6Cl-위와 같은 반응식을 보면 무기응집제의 응집반응 공통점은 수중 알칼리도를 침전물로 소비하고 OH-를 소비하여 pH를 낮춘다. 따라서 pH가 낮아지면 응집제를 주입해도 응집반응이 일어나지 않는다. 그때 필요한 약품이 응집보조제다. 응집보조제를 사용하면 위의 반응식은 다음과 같이 변한다.Al2(SO4)318H20+3Ca(HCO3)2→3CaSO4+2Al(OH)3+6CO2+18H202FeCl3+3Ca(HCO3)2→2Fe(OH)3+3CaCl2+6CO2따라서 응집 보조제는 알칼리도를 공급하고 pH를 유지해준다. 다음은 무기응집제의 종류와 장?단점을 정리한 표이다.Al2(SO4)3? 융통성 있다.? 부식성, 자극성이 있다.? 저렴하고 무독성이다.? 응집pH 범위가 좁다.? floc이 가볍다.FeSO4? floc이 무겁고 침강이 빠르다.? 값이 싸다.? pH가 높아도 용해되지 않는다.? 산화할 필요가 있다.Fe2(SO4)3? 철 이온이 잔류한다.? 부식성이 강하다.FeCl3? 응집pH 범위가 넓다.? floc이 무겁고 침강이 빠르다.? 부식성이 강하다.PAC? floc 형성속도가 빠르다.? 성능이 좋다.? 저온에서 성능이 감소하지 않는다.? 고가이다.3. 실험기구응집교반기; 1L비커 6개; 마그네틱 교반기; 분광 광도계; 탁도계; pH미터; 측정용 피펫(1, 5, 10ml)과 50ml 부피피펫; 50ml뷰렛; 깔때기; 링스탠드와 링; 황산알루미늄용액 10 mg Al 2O3/ml 1L; 황산철 10 mg Fe2O3/ml 1L; 황산 5×10-2M, 10-2M 각각 2L 씩, 수산화나트륨10-1M 1L, 탄산나트륨 5×10-1M, 10-2M 각각 1L 씩; 메틸오렌지, 페놀프탈레인 용액; 벤토나이트 부유물 용액 1000mg/L 25gal; 완충용액; 증류수4. 실험방법① 20~50L 원수를 채취한 후 pH, 탁도, 여과 후 색도, 알칼리도에 대해 분석한다. 재료지침에 따라 서스펜션을 만든다. 수온과 대기온도 기록한다. 원수가 깨끗하고 무색이면 kaolin, montmorillonite, illite, or bentonite clay 로 부유물질을 첨가하고 삶은 잎이나 인스턴트커피로 색을 만든다. 탁도는 약 40탁도 단위로 증가할 수 있고 색도는 80단위로로 증가할 수 있다.② 알루미늄 또는 황산철의 주입량과 반응하는데 필요한 알칼리도 계산하고 필요하다면 반응이 완료된 후 알칼리도가 0.5meq/L (CaCO3 당량으로 25 mg/L) 이상이 될 수 있도록 0.1 N Na2CO3를 첨가하여 알칼리도를 증가시킨다.③ 6개의 jar에 각각 1L 씩 넣고 교반기를 세팅하고, 응집제로 넣어줄 A1203 또는 Fe2O3을10mg/L 씩 차이 나게 10에서 50 mg/L 까지 준비한다.④ 100 rpm에서 1분간의 빠른 혼합을 시작할 때 응집제를 5개의 비커에 넣고 나머지 하나의 비커는 대조 장치로 쓴다.⑤ 설정한 속도와 반응속도 동안 응집시키고 눈에 보이는 플록이 형성되기 전에 경과 된 시간을 기록한다. 큰 플록이 형성되면, 교반속도를 줄이고 주의 깊게 관찰한다.⑥ 응집시킨 후, 패들을 제거하고 대부분의 플록이 침전할 때까지 기다린다.⑦ 완벽한 정치 상태에서 상등액 추출 시 침전물이 부상하지 않도록 주의하면서 2분마다 탁도와 색도를 측정하고 pH와 슬러지 깊이를 잰다.⑧ 용액의 색도와 플록의 침강성 지표를 기준으로 최척의 응집제 주입량을 결정한다.

공학/기술| 2021.12.03| 6페이지| 1,500원| 조회(734)

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