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월류수(CSOs)처리와 급속여과시스템

월류수(CSOs) 처리와 급속여과시스템1. CSOs의 정의와 비점오염원 2. 연구개발의 개요 3. 국내 CSOs 발생현황 4. 국내 CSOs 처리현황 5. CSOs 처리기법6. 초기우수 및 CSOs 처리시설 7. 급속여과시스템목차CSOs 정의합류식 하수도 월류수를 말함. 합류식 하수도에서 우천 시 하수관거, 빗물펌프장 및 하수처리장을 통해 미처리된 상태로 하천이나 공공수역으로 유입되는 월류 또는 방류되는 하수를 일컫음CSOs(Combined Sewer Overflows)분류식 하수도 월류수를 말함. 이는 분류식 하수도에서 청천 시 및 우천 시 하수관거의 맨홀 등으로 월류하거나 하수처리장에서 하천이나 공공수역으로 방류된 미처리된 하수를 일컫음SSOs(Sanitary Sewer Overflows)CSOs 정의와 비점오염원[우천시 도로 및 도로주변 먼지 하수도 유입]□ 생태적으로 건강한 하천과 유해물질로부터 안전한 물을 만들기 위해 지속적 계획과 정책을 수립하고 있음 □ 전체 오염부하의 42~69%를 차지하는 비점오염원에 대한 정책비중을 강화함 □ 국내 합류식 하수도의 경우 우천시 유입되는 유량에 의한 간이처리를 통해 공공수역으로 방류하고 있으나, 시설용량 초과에 따른 처리효율의 저하와 운영의 어려움, 관리기준이 마련되지 않음으로 인해 방류수역의 수질개선에 지장을 초래함연구개발의 개요“ 2015년까지 물고기가 뛰놀고 아이들이 멱 감을 수 있는 물 환경 조성”국내 CSOs 발생현황국내 CSOs 발생현황□ 유사는 하천수질에 보다 직접적으로 영향을 주는 부유 사와 저서생물의 서식공간을 부적합하게 만드는 소류 사로 구분되는데, 이는 하천,호소에 유입되어 광투과성 을 감소시켜 수중에 서식하는 조류등에 의한 1차 생산 을 저하시키는 것은 물론 탁도를 증가시켜 하천, 호소 수자원의 이용가치를 떨어뜨려 박테리아나 각종 미생 물을 이동시키는 매개체가 됨 또한 바닥에 침전되면 바닥에 서식하는 조개 등 패류 를 오염시키고,각종 오염물질의 이송매개체로서 영양 물질이나 독성물질을 운송시킴 □ 퇴적된 유사는 유량이 증가하면 다시 침식되어 부유상 태가 되어 영양염류나 독성물질이 재용출 되기도 함.국내 CSOs 발생현황국내 CSOs 발생현황항목합류식 하수관거 월류수하수평균농도평균농도초기월류농도BOD58758074CODcr1471,014142SS1821,93085TN175231TP3174[합류식 하수관거 월류수 특성(mg/L)]우천시 유량(2Q)우천시 유량(1Q)국내 CSOs 발생현황우천시 유량 (3Q)하수처리장 유입일차 침전지반응조여과/소독방류By-pass방류[그림 5] 하수처리장 2Q 발생 개념도국내 CSOs 처리현황□ CSOs에 대해 신속하고 안정적인 처리가 가능하며 순수한 국산 기술로 상용화가 가능한 장치형 기술인 고정 및 부상여재를 이용한 CSOs 처리기술을 개발하고자 함 □ CSOs의 오염부하에 대한 기초조사가 국내에서 본격적으로 시행된 것은 2003년 이후 이며, 우천시 방류부하량의 저감계획으로 차집관거의 용량증대, 우수체류지 활용, 스월 조절조사용, 실시간 제어 방법등을 제시하고 있으나 실제로 적용된 예는 3~4년 전까지 만 해도 전무한 실정 □ CSOs 처리장치 도입과 관련된 대표적 사업 - 한강수계 비점오염원 관리시설 모니터링 및 유지관리 - 낙동강수계 비점오염원 관리시설 모니터링 및 유지관리 - 금강,영산강수계 비점오염원 관리시설공사처리현황 및 대책 검토CSOs 처리기법- 전처리 필요 - 비교적 넓은 부지 필요 - 지하수 오염에 대한 위험 발생량 변화에 능동적 대처가 어려움- 비교적 넓은 부지 필요 지하수 오염에 대한 위험 발생량 변화에 능동적 대처가 어려움 - 충분한 체류시간 필요- 수생식물 처리 시스템 - 넓은 침투지역 확보 필요 지하수 오염에 대한 위험 발생량 변화에 능동적 대처가 어려움수량변화에 비교적 탄력적인 대처가 가능 도심지역에서 가장 적합 소요부지가 가장 적음 빠른 처리시간으로 인한 용존 성 물질의 제거에 한계초기우수 및 CSOs처리시설구 분필터형 시설와류형 시설주용도초기우수초기우수 및 CSOs처리효율높은편 (BOD 30-60%이내)낮음 (BOD 10-20%이내)용량소용량대용량유량변동취약약처리대상미세 협잡물 및 일부 유해성분조대협잡물시설비용용량대비 고가저렴수두손실70~100cm10~30cm특징다양한 종류의 여재사용 부유성 고형물, 고형물에 부착된 오염물제거 도로노면 배수 또는 주차장등 소 유역의 비점처리 - 소규모 시설을 다수의 개소에 설치 유지관리 지점이 많음 여재의 정기적 교체 필수- 용존성 물질 제거 곤란 유량변동시 제거효과 미흡 (유량조절장치 필요) 포집 협잡물과 침전물등의 제거 주기 빈번 - 전처리시설로 사용 바람직초기우수 및 CSOs처리시설설치장소에 구애받지 않고, 입자성 물질 뿐 아니라 미세입자물질, TN, TP의 제거에 효율적이며, 장치의 연속적인 운전이 가능한 경제적인 장치개발이 필수적초기우수 및 CSOs처리시설1. 부천 역곡 CSO 처리시설우수토실CSO 처리장치 (스톰킹)1Q침전물, 부유물질부천 역곡 하수처리장2Q하천 방류하천 방류2. 청계천 복원건설공사우천시 발생하는 CSO를 처리하여 청계천으로 방류 처리용량 : 좌 219,100㎥/일, 우 93,107㎥/일 준공일 : 2005년 10월처리용량 : 112,700㎥/일 준공일 : 2006년 6월스톰킹 처리장치CDS 처리장치급속여과시스템□ 장치형 처리장치의 최대 단점인 강우사상에 따른 CSOs 발생량 변화에 대한 대처능력 저하를 극복하고자 고정 및 부상여재를 활용한 CSOs 고속여과시스템 개발하고자 함 □ 비중이 물보다 무거운 침전성 여재를 사용한 연구에 국한됨 - 비중이 가벼운 섬유사등의 여재는 하향류 방식으로 운전되므로, 역세척이 어려움 □ 침전성 여재의 경우, 조대 협잡물의 제거에는 효과적이나 미세 협잡물의 제거에 한계가 있으며, 유동성이 매우 낮아 역세척 효과가 적은 단점이 있음 □ 대부분의 부상여재를 사용한 여과시스템은 전처리를 위해 CDS나 와류형 침전분리기와 같은 전처리 설비를 두고 있으나 비대해지는 단점이 있음 - 비중이 큰 침전형 여재와 부상여재를 동시에 사용해 일체형 고속여과시스템을 개발 및 상용화할 목표를 가짐연구개발의 필요성급속여과시스템연구개발의 정량범위급속여과시스템□ 우천시 방류되는 2Q의 적정한 처리를 위해서는 하수처리장 내에 별도의 시설을 계획하 여야 하나 국내 합류식 하수처리장의 경우 서울특별시를 포함한 대도시에 위치하여 추가 부지 활용이 어렵기 때문에 기존의 1차 침전지를 개량한 형태의 처리시설로 접근하는 것 이 타당함시스템 구성의 주안점기존1Q일차침전조(1Q)월류수 처리시설(2Q)여유부지(50%이내)반응조여과/소독방류고효율집적형기존 : 추가증설 불필요 신규 : 소요부지 절감 하수처리장 및 펌프장내 설치가능저비용BOD,SS 60%이상제거 협잡물 99%이상제거 효율적 비점오염 저감장치 입자성물질 및 미세입자 물질제거에 효과적역세 용이 및 역세시간의 최소화 수두손실에 의한 자동역세 및 운전에 따른 밸브 자동 조작급속여과시스템급속여과시스템급속여과시스템경청해 주셔서 감사합니다 !{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2012.12.10| 23페이지| 4,500원| 조회(267)

환경공학, 월류수, 비점오염원, 급속여과, 초기우수, CSOs

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폐수처리(물리화학적처리방법)

Physical Unit Operation ( 물리화학적처리 )2 Contents 1 Screening 2 Coarse Solids Reduction 3 Flow Equalization 4 Mixing and Flocculation3 Intro4 Intro Figure 5-1. Location of physical unit operations in a wastewater-treatment plant flow diagram5 5.1. Screening ▪ 하수처리장에서 제일 먼저 거치는 단위 조작 ▪ 목적 : 대개 일정한 간격을 가진 장치로서 처리공정으로 유입된 하수 혹은 합류식하수 관거 월류장치에서 유입되는 고형물을 제거하기 위해 사용됨 ▪ 역할 : 연계된 장치를 손상시킬 수 있거나 , 공정에 있어서 효율성을 감소시키는 조대 고형물 제거 스크린6 스크린의 분류 5.1. Screening Figure 5-2. Definition sketch for types of screens used in wastewater treatment7 하수처리 과정에서 펌프나 밸브 , 배관 , 기타 부속물 등에 천조각이나 큰 물체가 유입되어 손상을 주거나 흐름을 막는 것을 방지하기 위해 사용됨 ▪ 수동 제거식 조대 스크린 (Hand-Cleaned Coarse Screens) - 소규모 하수 펌프장에서 펌프의 앞부분에 대부분 설치되며 , 주로 소규모와 중간규모의 하수처리장 첫 유입부분에 사용 - 스크린길이 3m 미만으로 설계 ▪ 기계식 제거 바 스크린 ( Mechanically Cleaned Bar Screens) - 운전 및 유지관리시의 문제점을 줄이고 , 스크린찌꺼기의 제거 효율을 향상 시키기 위해서 사용 - 1. 체인 구동식 2. 왕복구조식 3. 현수식 4. 연속 벨트식 조대 스크린 (Bar Racks) 5.1. Screening8 1. 체인 구동식 스크린 (Chain-Driven Screens) ▶ Front cleaned, front return screen - 협잡물이 앞으 , 바에 부착된 협잡물을 꼭대기까지 긁어 올려 상부에서 제거함 - 수중에 잠기는 부분이 없어 운전 중 유지관리 및 보수가 가능 - 협잡물이 거의 뒤로 빠져나가지 않으나 , 찌꺼기 발생량이 많은 곳에서 사용이 부적절함 3. 현수식 스크린 ( Catenary Screen ) - 갈퀴가 앞으로 돌며 올라오는 방식이지만 톱니바퀴가 수중에 잠기지 않음 - 스크린이 차지하는 면적이 넓어서 , 설치 시 많은 공간확보가 필요함 4. 연속 벨트식 스크린 ( Continuous Belt Screen ) - 연속적으로 미세 및 조대 고형물을 제거하면서 동시에 벨트를 세정하는 능력을 갖춘 비교적 새로운 방식의 스크린 조대 스크린 ( Bar Racks ) 5.1. Screening10 조대 스크린 ( Bar Racks ) 5.1. Screening Figure 5-3. Typical mechanically cleaned coarse screens11 ▪ 위치 : 하부 장치에 손상을 주거나 또는 작동을 방해하는 큰 물질들을 제거하기 때문에 침사지 앞에 설치 되어야함 ▪ 접근속도 : 갈퀴작업 공정에서 협잡물을 모으기 위해 유속을 0.45m/s 로 제한 ▪ 수두손실 : 최대 150mm 가 되도록 조작함 협잡물 제거 조작은 스크린에 걸린 협잡물로 높아진 손실수두차 혹은 일정시간 간격을 바탕으로 운전됨 조대 스크린 설계 방법 5.1. Screening = 손실수두 (m) = 난류와 와류에 의한 손실을 고려한 경험계수 = 바 스크린 사이 구멍에서의 유속 (m/s) = 상류로부터의 유입유속 (m/s)12 ▪ 예비처리 및 1 차처리를 위한 스크린 1. 고정형 쐐기 철망식 스크린 - 쐐기모양의 철제막대로 되어 있으며 넓은 면이 흐름 방향으로 향하게 되어있음 - 그리스가 끼여 쌓이는 것을 제거하기 위해 하루에 한 두 번씩 고압의 뜨거운 물이나 증기 또는 기름 제거액 등으로 청소해 주어야 함 미세 스크린 ( Fine Screens ) 5.1. Screening Figure 5-4. Typical fieening Table 5-5. Typical data on the removal of BOD and TSS with fine screens used to replace primary sedimentation15 ▪ 합류식 하수관거 월류수 (CSO) 처리 - 수평 왕복 스크린 - 수직 방향으로 설치된 스크린 미세 스크린 ( Fine Screens ) 5.1. Screening Figure 5.5. Devices used for the screening of combined sewer overflows16 5.1. Screening - 주로 2 차 침전지 유출수내의 부유 고형물을 제거하는데 사용 - 일반적으로 부유 고형물의 10 ~ 80% 까지 제거하며 , 평균 55% 를 제거함 미세 스크린 ( Fine Screens ) Figure 5.6. Microscreens used in wastewater treatment as a replacement for primary treatment17 5.2. Coarse Solids Reduction ▪ 조대 바 스크린 또는 미세 스크린 대신에 분쇄기 및 그라인더를 사용하여 조대 고형물을 걸러내고 , 이를 잘게 갈아서 수로로 다시 흘려보냄 ▪ 스크린 찌꺼기의 운반 , 처분과 같은 작업의 생략 ▪ 분쇄기 사용의 적합 유무 조대 협잡물이 제거되면 그 형태에 관계없이 다시 되돌아가도록 해서는 안된다는 관점 VS 고형물을 잘게 부수어 놓으면 , 후속공정에서 취급이 용이 ▪ 분쇄기를 나온 헝겊조각이나 플라스틱 조각 - 후속공정 내 파이프에 엉키어 분쇄된 고형물이 하류에서 문제를 일으킴 조대 슬러지 감량18 5.2. Coarse Solids Reduction 조대 슬러지 감량 Figure 5.6. Typical comminutor used for particle size reduction of solids 1. 분쇄기 - 6 ~ 20mm 크기 입자로 분쇄한 후 전량을 다음 공정으로 흘려 보냄 2. 그라인더 - 햄머분쇄기로 언급되는 고상 3. 후속처리시설의 크기와 비용을 줄이기 위해 유량조정 Figure 5.9. Typical wastewater-treatment plant flow diagram incorporation flow equalization21 5.3. Flow Equalization ▪ 장점 : 1. 충격부하를 줄이거나 없애고 독성물질이 희석되며 , pH 가 안정화 되므로 생물학적 처리 효율이 증대됨 2. 고형물 부하를 일정하게 유지시켜 주므로 2 차 침전지의 유출수의 수질과 농축기능이 향상됨 3. 필요한 여과지 면적이 줄며 , 역세주기를 산정 할 수 있음 4. 수질부하의 변동을 줄여줌으로써 화학약품 주입장치와 공정의 신뢰성을 높일 수 있음 ▪ 단점 : 1. 상당한 면적과 장소가 필요 2. 인근 주거지역에 악취 발생에 대한 보상필요 3. 부수적인 운영 및 유지관리가 필요 4. 자본 비용이 증대됨 유량조정22 5.3. Flow Equalization 유량조정조의 요구용량 Figure 5.11. Schematic mass diagrams for the determination of the required equalization basin storage volume for two typical flowrate patterns23 5.3. Flow Equalization ▪ 유량 조정에 요구되는 용량은 유입유량을 하루 중의 시간에 대해 누적하여 그린 유입질량도에 의해 결정됨 ▪ 일 평균 유량은 같은 그래프에 원점에서부터 끝점까지 그린 선으로 표시 할 수 있음 ▪ 필요량을 산정하기 위해 누적 유입수량곡선에 접하면서 일 평균 유량과 평행한 선 을 그은 후 일 평균 유량직선에서부터 접점까지의 수직거리를 표시 유량과 부하를 동시에 조정하기 위해 공정내에 조정조가 설치된다면 , 가능한한 조가 완전혼합 반응조로서 최적의 형상을 만드는 것이 중요 최소 수위 : 1.5m ~ 2m - 부상식 포기장치를 사용하여 부패와 악취 발생을 막는다면 , 포기기를 보호하기 위해서 최소 운전 수위가 필요함 유량조 유체분자들이 임의의 방향으로 이동하는 운동으로 인하여 입자가 응집하는 것을 말함 ▶ 거대플럭 형성 : 1 ~2 마이크로미터보다 클 경우형성되며 , 유체의 속도경사 , 침전속도차에 의해 초래됨 교반과 응결26 5.4. Mixing and Flocculation ▪ 빨리 움직이는 입자는 상대적으로 느리게 움직이는 입자를 속도장에서 따라잡게 되며 , 이때 입자들이 서로 충돌하여 붙게 되면 , 커진 입자가 생겨나게 되고 중력에 의해 제거가 쉬워짐 ▪ 큰 입자는 중력에 의한 침전 중 작은 입자를 따라잡게 되고 이렇게 충돌에 의해 생긴 더 큰 입자는 충돌 이전의 작은 두 입자보다 빨리 침전함 이때 , 브라운 운동에 의해 플럭의 크기가 1~2 마이크로미터까지 커져야 속도경사에 의한 응결이 영향력을 가짐 교반과 응결 Figure 5.13. Schematic illustration of the two types of flocculation27 5.4. Mixing and Flocculation ▪ 교반과 응집에서의 에너지 분산 - 교반에서 임펠러에 의해 일어나는 혼합은 유체의 순환과 전단 에 의해 일어남 - 공급된 동력이 클수록 더 큰 난류가 형성되어 이 난류에 의해 효율적 혼합이 이루어짐 - 액체의 단위 부피당 공급된 동력의 크기가 혼합에 대한 효율성의 기준이 됨 - G 값은 유체속도경사의 평균값 교반기의 날 부근에서 G 값이 높게 나타나며 , 날로부터 멀어질수록 낮아짐 G = 평균속도경사 (T -1 , 1/s) P = 소요동력 ( ω ) = 점성계수 (N • s/m 2 ) V = 응결조의 부피 (m 3 ) 교반과 응결 = Kolmogoroff 미세길이 , m = 동점성계수 , m 2 /s P M = 단위 무게당 동력28 5.4. Mixing and Flocculation ▪ 급속교반에 사용되는 교반기 ▶ 터빈과 프로펠러 교반기 - 방사형류 임펠러 : 보통 축과 평행하게 장착된 평면형 , 곡선형의 날을 가짐 - 축류 임펠러 : 구동축과 90 도 미만의 각을 이룸 ▪ 응결에ow}

공학/기술| 2012.12.10| 30페이지| 3,700원| 조회(878)

폐수처리, 물리화학적처리방법, 폐수처리 물리화학적처리방법

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막 오염현상과 MFI에 대한 소개 및 비교

Comparison of MFI-UF constant pressure, MFI-UF constant flux and Crossflow Sampler-Modified Fouling Index Ultrafiltration (CFS-MFI UF )Contents 1. Introduction 2. Objective 4. Results and discussion 3. Materials and methods 5. Concluding remarks1. Introduction 기후변화와 물수요급증 방류수 수질기준 강화 UN 이 정한 물부족 국가 • 세계적으로 물부족 문제에 대한 관심 급증 • 25 년 이내 1 인당 담수 공급량이 1/3 으로 감소 될 것이라 예상 • 국가적 차원의 수자원 확보 대책이 마련되어함 • T-P : 2mg/L - 0.2mg/L BOD : 10mg/L - 5mg/L COD : 40mg/L- 20mg/L1. Introduction1. Introduction • 현재 RO 공정 이전에 유입수의 fouling 경향을 평가하기 위해 신뢰할 수 있고 유용한 지표를 개발하는데 중점을 두고 있음 • Fouling Indices 1 . SDI : 처음 시료 500mL 를 수집하는데 걸리는 시간 : 일정시간 후 시료 500mL 를 수집하는데 걸리는 시간 : 총 시험시간 (900sec)1. Introduction 2. MFI : 평균유량 , v/t -1 : 상수 • MFI 는 SDI 의 측정에 사용한 같은 장비와 절차에 따라 계산 • 15 분의 여과시간 동안 매 30 초마다 부피 ( 여과량 ,V) 를 기록하고 , 시간으로 나누어 유량 (Q) 으로 환산 • X 축에 여과량 (V), Y 축에는 1/Q(t/V) 을 나타내어 MFI 를 구함 • 막 표면에 형성된 cake 층의 두께는 여과 부피와 직접적으로 비례한다고 가정1. Introduction • 그러나 , SDI 는 foulant 농도와 관련이 없고 , fouling mechanism 을 정확히 알수 없음 • SDI 의 단점이 cake filtration 이론을 기반으로한 MFI 0.45 를 도입하게 만듦 • MFI 0.45 는 0.45 보다 작은 콜로이드를 측정할 수 없음 • 그 결과 MFI-UF ( The Modified Fouling Index – Ultrafiltration ) 이 도입 • 위에 언급된 지표들은 가압된 전량여과 방식을 사용하는데 , 실제 RO 공정에서 십자류여과 방식이 운전조건으로 선택되어짐 • 전량여과 VS 십자류여과1. Introduction • 전량여과 (dead-end filtration) Fig.1 – dead-end filtration1. Introduction • 십자류여과 ( Crossflow filtration) Fig.2 – Crossflow filtration3. Materials and methods 3.1 Constant pressure dead-end filtration setup - 1.8L 의 유입탱크 - dead-end cell (active membrane= 0.0014m 2 , D=42.2mm) - 다공성의 UF 멤브레인이 장치되어있음 - 질소가스 실린더는 운전조건에 맞는 압력을 맞추기 위해 설치됨 - dead-end cell 이 열리고 투과수는 모아짐 - 유입압력은 일정하게 유지되고 , 유입라인에 위치된 압력 전환장치를 사용해 모니터함 - 모아진 투과수는 balace 에 의해 측정됨 - 기록3. Materials and methods 3.2 Constant flux dead-end filtration setup - 유입탱크는 dead-end cell 이전에 정량펌프와 연결되어짐 이 펌프는 dead-end cell 로 공급되는 유입수의 일정한 양을 유지시켜주며 투과수의 같은양을 확보하게 해줌 - 질소가스는 여전히 필요함 , 정량펌프가 높은 압력차를 대처하지 못하기 때문에 공정내에 압력을 공급하는 것이 필요 - 두 개의 압력 변환기가 dead-end cell 의 상향류와 하향류에 위치되어짐3. Materials and methods 3.3 CFS-MFI UF setup - CFS cell 의 투과수에 십자류여과 모듈과 전량여과 MFI 측정 장치가 결합됨 - crossflow cell 은 perspex 로써 알려진 아크릴 글래스로 만들어짐 - CFS 의 특징은 매우 큰 pore 사이즈의 멤브레인을 사용하며 spacer 는 0.79mm - 원심펌프는 crossflow cell 에 유입수를 공급하기 위해 사용되며 crossflow 속도 는 고형물라인에 위치된 밸브를 통해 조작되어짐 - 연동펌프는 crossflow cell 로부터 투과수를 방출하기 위해 투과라인에 위치하 며 dead-end cell 로 펌프시켜줌 , 펌프의 목적은 crossflow 와 dead-end filtration 을 위한 일정한 유량을 유지시켜주는 것이며 dead-end cell 에서 사용 되는 멤브레인은 10KDA 이다 . - dead-end cell 의 TMP 는 컴퓨터로 지속적으로 측정되고 여과시간과 저항값으 로 기록됨3. Materials and methods 3.4 Membranes - MWCO : 10KDA - Pore size : 5, 11, 40, 100 3.5 Feed water - Silica : 콜로이드성 foulnat 의 대체로써 선택 - monodispersed 22nm mixed particles of 70-100nm silica colloidal 3 - Silica suspension 은 원하는 농도에 Milli -Q 를 넣어주고 큰 입자를 제거하기 위 해 5 분동안 자외선처리가 필요함 - 일정한 유입수 pH 를 유지하기 위해 pH8 의 완충용액이 사용됨3. Materials and methods Fig.3 – Experimental rig for CFS-MFI UF measurement4. Results and discussion 4.1 MFI measured at constant pressure mode • MFI value ↑ : membrane pore size ↓ • Membrane surface morphology : higher local fluxes higher cake resistance4. Results and discussion Fig.4 -(a)Effect of applied pressure on MFI- UF const.pressure ; (b) compressibility check for 50ppm of mono-size 22nm silica suspension4. Results and discussion • 운전압력과 Compressibility 와 관계가 있음 (MFI- UF const.pressure = Constant x ∆ P ω -1) • Compressibility ω 가 1 에 가까워질수록 MFI- UF const.pressure 값은 적용된 압력에 독립적으로 작용됨 Fig.5 -(a)Effect of applied pressure on MFI- UF const.pressure ; (b) compressibility check for 50ppm 22nm and 50ppm 70-100nm mixture solution4. Results and discussion 4.2 MFI-UF measured at constant flux mode Fig.6 Effect of applied flux on MFI- UF const.pressure ; Feed = 50ppm of 22nm silica colloidal in buffer • 대부분의 멤브레인 공정에서 constant flux mode 조건으로 운전 • constant pressure mode 는 fouling 가능성을 충분하게 반영하지 못함 - 수력학적 성향의 차이 • 높은 flux 에서 투과 항력 으로 인해 더 많은 입자들이 쉽게 멤브레인 에 부착하게됨 • 멤브레인에 쌓인 입자들은 상당 히 주요한 저항을 일으키며 , 높은 MFI 값을 초래함4. Results and discussion 4.3 Comparison between MFI-UF constant flux and MFI-UF constant pressure • resistivity 의 차이는 두개의 조건에서 형성된 케이크가 상당히 다르다는 것을 나타냄 • 일정한 flux 로 운전한 모드는 중요 flux zone 에 있으며 , 심각한 fouling 이 여과의 매우 이른단계에서 즉시 발생할 수 있음4. Results and discussion 4.4 Study of CFS-MFI UF4. Results and discussion 4.4 Study of CFS-MFI UF Fig.7 – CFS-MFI UF at different crossflow velocities (a) Mixture of 50ppm 22nm and 50ppm 70-100nm silica colloidal in buffer (b) raw seawater.4. Results and discussion 4.5 Influence of spacers on CFS-MFI UF Fig.8 – Spiral wound membrane5. Concluding remarks MFI- UF const.pressure 는 압력과도 관계가 있지만 Compressibility 와 더 깊은 관계가 있음 MFI- UF const.flux 는 flux 가 증가함에 따라 MFI 값도 증가 Crossflow velocity 의 증가로 인한 CFS-MFI UF 값은 두 가지 대립되는 현상이 일어남 ( surface shear vs resistant cake structure)Reference Comparison of MFI-UF constant pressure, MFI-UF constantflux and Crossflow Sampler-Modified Fouling Index Ultrafiltration (CFS-MFI UF ) By. Lee Nuang Sim , Yun Ye, Vicki chen , Anthony G.FaneThank U for listening !{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2011.06.29| 25페이지| 3,800원| 조회(473)

환경공학, membrane, 멤브레인, sdi, 막오염, MFI, fouling i..

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MBR공법의 정의와 소개

Membrane Bioreactors (MBR)2 Contents Introduction 2. Definition of MBR 3. Fundamentals of Membrane Bioreactors 4. Parameters Influencing Membrane Performances 5. Industrial Applications 6. References3 1. INTRO4 1. INTRO5 2. Definition of MBR 활성슬러지 공정과 분리막 (Membrane) 기술의 장점을 결합 기존 활성슬러지 공정의 단점을 해결하고자 중력침전에 의한 고액분리를 막 분리로 치환하는 연구가 진행됨 분리막의 세공크기와 막 표면전하에 따라 원수 및 하 폐수 중에 존재하는 처리 대상물질 ( 유기 , 무기 오염물질 및 미생물 등 ) 을 거의 완벽하게 분리 , 제거할 수 있는 고도의 분리공정Reliability Compactness Excellent quality • 부유고형물을 100% 제거 가능하므로 슬러 지 침강성에 관계없이 안정적 처리가 가능 • 침전조가 필요없음 • 호기조 용량 감소 • 농축조 부피 감소 • 미생물 농도를 3~4 배 유지하는 것이 가능 • 유기물 분해가 효과적 2. Definition of MBR7 2. Definition of MBR 1. Drinking water 3. Reuse 2. Industrial and municipal wastewater treatment 4. Recycling in buildings 높은 유출수질과 세균 및 바이러스의 제거 - 여러 가지 목적으로 MBR 공정 이 사용됨 5. Landfill leachate treatment8 3. Fundamentals of Membrane Bioreactors 3.1 Membrane Bioreactors Process Description9 3. Fundamentals of Membrane Bioreactors (a) Recirculated MBR – 현재 가장 흔한 MBR 공정 driving force : recirculating flow (b) Intergrated MBR - driving force : suction through the membrane 3.1 Membrane Bioreactors Process Description10 3. Fundamentals of Membrane Bioreactors 3.2 Advantages 1 . 처리수질 – 생물학적 처리 + 세균 , 바이러스제거 2. 처리효율 3 . HRT 와 SRT 의 완전한 분리 - 생물학적 반응조의 최적 조작을 제공 . 공정 내에서의 유연성을 제공 . 4. Key element - 공정의 유기물 부하와 수리역학에 적용되는 변화에 대처가능 . 5. Sludge age - 질산성 박테리아와 같은 유기물의 느린 성장에 중요한 요인 . 6. Compact 7. Shearing forces - 멤브레인의 Clogging 을 방지해주며 , 가수분해와 물질전달을 자극하여 폐수내에 부유물질을 분해하는데 중요한 역할을 함 .11 3. Fundamentals of Membrane Bioreactors 3.3 Disadvantages 1 . 과다한 초기 투자설비 - 일반적인 폐수처리공법보다 투자설비가 많이 드나 , 점점 비용이 줄어들고 있음 . 2. 에너지 비용 - 운영조건의 압력과 공기주입 그리고 역세척에 대한 비용손실 . 3. 막오염 현상 ( Membrane Fouling) - 멤브레인의 성능이 시간이 지남에따라 악화됨 . 멤브레인 표면과 pore 에 흡착물질들이 축적되어 플럭스를 감소시킴 막오염을 제거하기 위한 전 처리가 필요하며 역세척이 필수적임12 4. Parameters Influencing Membrane Performances J = 투과플럭스 , m 3 /m 2 /h µ = 투과점성 , Pa*S P = 운전 압력 , Pa R m = 수리역학 저항 , L/m R n = 비가역적 fouling, L/m R c = Cake 층으로 인한 저항 , L/m 4.1 Permeate flux13 4. Parameters Influencing Membrane Performances Optimal pressure - Differences by structure polarization layer shear forces biological component 4.2 Pressure14 4. Parameters Influencing Membrane Performances 4.3 Temperature 4.4 Velocity 온도가 막오염에 미치는 영향은 불분명하나 , 용질이 용해도나 흡착에 영향을 줌으로써 직간접적인 영향을 줌 . 온도가 올라가면 물의 점성계수가 작아져 여과저항은 작아지고 투과 플럭스는 증가함 . 막면 유속 ( 전단속도 ) 가 증가하면 막 표면에 축적된 입자들을 떼어내는 역할을 할 수 있음 막면 유속이 너무 낮은 경우 막 표면에 축적 가속화15 5. Industrial Applications16 6. References Water Treatment Membrane Processes, McGraw-Hill. Membrane Systems for Wastewater Treatment, Water Environment Federation, McGraw-Hill.17 감사합니다 !{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2011.06.29| 17페이지| 3,800원| 조회(1,766)

환경공학, MBR, membrane, 멤브레인, Fouling

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생물학적폐수처리 (biological wastewater treatment)

3. Basic Biological Processes Wastewater Treatment3. Basic Biological Processes 3.1 The biology in biological treatment plants 3.2 Conversions in biological treatment plants 3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter Contents3.1 The biology in biological treatment plants 생물학적 처리에서 모든 유기물들은 필수적으로 외부로부터 그것들의 기원을 가져야만 한다 . 즉 , 유기물들은 폐수 , 공기 , 토양 그리고 처리시설에 근접하여 서식하는 동물들로부터 기인된다 . 생물학적 처리시설에서 유기물들은 다음과 같은 그룹으로 나뉘어진다 . a. 박테리아 b. 균류 c. 조류 d. 원생동물 e. 후생동물 3.1.1. 유기물질3.1 The biology in biological treatment plants 폐수처리 시설의 두 가지 주요형태들인 생물막과 활성슬러지 처리는 생물학에 서 반영되어 살아가는 다른 조건들을 제공한다 . - 가장 다양한 동물들의 삶이 생물막에서 발견됨 - 이러한 막의 설계와 조작으로 인하여 , 생물막은 다른 동물들이 번식 할 수 있는 매우 다양한 환경을 가짐 - 동물들은 균등하게 나뉘어지나 종들에 관하여서는 다양하지 않음 3.1.1. 유기물질 Biofilters Activated sludge plants3.1 The biology in biological treatment plants - 생물막과 활성슬러지 처리시설에서 많은 수의 박테리아 들이 살고 있음 . 박테리아의 주된 역할은 용해된 유기물의 이동과 분해 . - 박테리아와 영양분을 위해 경쟁하여야 함 . 이 경쟁은 일반적으로 박테리아에게 이점을 지녀 균류보다 더 많은 박테리아가 발견되어짐 . - 조류는 조건이 좋은 ( 먹이가 풍부하고 , 빛이 드는 ) 생물막 표면 , 와 조류 그리고 부유된 유기물질 을 먹이로삼고 , 폐수처리에서 2 차침전을 위한 중요한 역할 수행 - 고등동물들이며 원생동물의 것과 일치하는 배포형태를 가 짐 . 즉 , 생물막에서 발견되고 낮은 부하의 활성슬러지 시설 에서 나타남 . 담륜충 , 갑각류등 많은 종들이 그 예이다 . 3.1.1. 유기물질 원생동물 후생동물3.1 The biology in biological treatment plants3.1 The biology in biological treatment plants 생물막에서 선택 – 생물막에서 발생하는 유기물질의 선택은 흡착과 성장속도 ( 기질 , 온도 , pH, 산소 등 ) 를 기반으로 함으로써 이후의 부분 들로 나뉘어 질 수 있다 . 성장속도에 의한 선택은 기질 , 온도 가 모두 변화할 수 있으므로 일정하지 않다 . 활성슬러지 시설에서 선택 a. 전자 수용체 – 활성슬러지에서 원칙이 슬러지와 폐수의 혼합물을 호기시키 는 것이므로 , 혐기성 박테리아는 좀처럼 오랜 시간동안 생존 할 수 가없다 . 3.1.2. 선택3.1 The biology in biological treatment plants b. 기질 - 유기물들은 일차 혹은 이차 기질을 이용 할 수 있어야 하며 , 생물학적 인 제거의 측면에서 , 인축적 미생물 PAOs 는 혐기성 조건에서 작은 유 기성 분자들을 끌어 올리기 위한 능력에 의해 선택되어 진다 . c. 침전 - 침전은 활성슬러지의 중요한 부분이다 . 만약 , 유기물질이 충분히 많거 나 조밀하다면 그것은 스스로 침전 할 것이고 그로 인해 시설에서 계속 유지될 것이다 . 반대로 , 유기물이 작고 가볍다면 그것들은 플록 형성 을 통해서 반송조로 되돌아가기 위해 다른 유기물질들과 결합한다 . d. 온도 – 처리장에서 온도가 유기물들이 성장 할 수 있는 온도라면 , 관련된 유기물들은 사멸할 것이다 . 3.1.2. 선택3.1 The biology in biological treatment plants e. 성장속도 – 활성슬러지 처리시설요구하는 유기물질들은 오랫동안 활성슬러지 공법에서 생존 할 수 없다 . 3.1.2. 선택3.1 The biology in biological treatment plants3.2 Conversions in biological treatment plants - 생물학적 처리 시설에서 , 생물학적 전환은 매우 중요하다 . Biological growth Hydrolysis Decay3.2 Conversions in biological treatment plants3.2 Conversions in biological treatment plants 생물학적 성장과 일치하는 기질소비는 다음의 식으로 표현된다 . 3.2.1 생물학적 성장3.2 Conversions in biological treatment plants Monod kinetics 3.2.1 생물학적 성장3.2 Conversions in biological treatment plants 3.2.1 생물학적 성장3.2 Conversions in biological treatment plants 큰 분자를 작고 분해가능한 분자로의 전환 파티클성과 용존된 입자들 모두의 분해 일반적으로 생물학적 성장 공정과 비교하면 느림 3.2.2 가수분해3.2 Conversions in biological treatment plants 3.2.2 가수분해3.2 Conversions in biological treatment plants 미생물들은 그것들의 양과 수를 줄이는 다양한 현상에 종속적일 수 있음 메커니즘 : decay, lysis , endogenous respiration, maintenance 부패는 바이오매스에서 유기물질의 부분의 산화와 결합한 바이오매스의 분해 생물학적 폐수처리 시설에서 기질의 전환의 표현에 대한 필수적 요소 바이오매스와 관련하여 1 차 반응으로써 표현됨 3.2.3 부패3.2 Conversions in biological treatment plants 특정상황에서 미생물들은 유기 , 무기성 물질들을인축적미생물에 의하여 저장됨 * PP - 인축적미생물에서 발견된 PP 는 에너지 저장으로써 사용되며 아세테이트가 존재하고 PHB 의 저장이 가능한 호기적 조건에서 사용 3.2.4 저장3.2 Conversions in biological treatment plants3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter 호기적 생물학적 처리시설에 주입되어지는 유기물질은 다음에 노출되어 질 수 있다 . 이산화탄소로 산화 , 다양한 영양물질들 ( 질소 , 인 , 황화합물의 형태 ) 바이오매스 ( 슬러지 ) 의 동화 생물학적으로 분해 가능하지 않은 , 즉 불활성을 의미하는 변화하지 않는 물질 다른 유기물질로의 전환 - 폐수에서 유기물질은 C 18 H 19 O 9 N 의 화학적성분을 갖는다 . 3.3.1 반응 , 호기적 전환3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter - (3.6) 과 (3.7) 에서 미생물의 산소소비는 kg 유기물당 각각 1.42, 1.59 kg 으로 계산되어 질 수 있다 . 중크롬산 칼륨으로 측정된 COD 값은 암모늄이 COD 분석에서 산화되어지지 않았으므로 Kg 유기물당 1.42 Kg O 2 일 것이다 . 3.3.1 반응 , 호기적 전환3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter 3.3.1 반응 , 호기적 전환미생물의 종속영양생물의 공정에서 수율은 대사 작용된 기질의 양마다 바이오매스의 성장량으로써 정의된다 . 호기적으로 대사된 유기물질은 4 가지 목적을 위해 사용되어 질 수 있음 1. 산소가 이산화탄소로 산화됨에 따른 에너지 생산 2. 성장 ( 새로운 바이오매스 ) 3. 저장 ( 다양한 종류의 내부세포의 고분자 화합물 ) 4. 세포밖의 고분자화합물의 물질 ( EPS) 3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter 3.3.2 수율 상수 , 호기적 종on of organic matter 3.3.2 수율 상수 , 호기적 종속영양생물의 전환미세유기물이 성장하기 위해서 , 영양물질들이 필수적이다 . 만약 유기물질의 화학적 성분이 알려져 있다면 영양물질에 대한 요구는 물질수지를 이용해 계산 되어 질 수 있다 . 테이블 3.6 은 호기적 처리 공정으로부터 취한 미세유기물에서 다른 물질들의 일반적 농도를 열거한 것 이다 . 농도는 특정 유기물질이 제거되 거나 , 인 제거와 같이 특정 공정에서 상당 변화를 일으킬 수 있다 . 3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter 3.3.3 영양물질 , 호기적 종속영양생물의 전환3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter 3.3.4 동역 학 , 호기적 종속영양생물의 전환1. 온도 - Van`t Hoff 의 표현으로써 생물학적 공정에 대한 온도 영향을 표현 할 수있으며 , 0~32 ℃적용된다 . 45 ℃에 접하게되면 급격하게 0 으로 떨어진다 . 2. 산소 – 호기공정에서 산소의존은 모노드식으로 표현되어 진다 . 식 3.17 은 3.14 를 이용한 더블 모노드식이다 . 포화상수는 플록사이즈 와 바이오필름두께에 의존한다 . 3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter 3.3.6 호기적 종속영양생물의 전환에서 환경요소의 영향3. pH 3.3 Aerobic heterotrophic conversion of organic matter 3.3.6 호기적 종속영양생물의 전환에서 환경요소의 영향4. 독성물질 – 복잡한 구조 , 화학적인 양 , 그리고 생물학적 분해는 독성학적 영향을 평가하기에 어렵게 한다 . 5. 질소와 인 – 더블 모노드식에서 설명할 수 있는데 그것은 질소와 인의 농도가 낮을 때 미생물의 성장이 저해를 받는다는 것을 나타낸다 . 6. 반응속도 상수 – 각각의 상수들 사이에 특정한 연관성이 있고 그렇기 때문에 다른 소스how}

공학/기술| 2011.05.03| 33페이지| 2,000원| 조회(516)

폐수처리, 동역학, 생물학적공정, wastewater treatment

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