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지르코늄 실리케이트를 응집보조제로 이용한 응집공정에 관한 연구
A Study on Coagulation Process using Zirconium Silicate as a Coagulation-aid

조재성    (인하대학교 환경토목공학부   ); 윤태일    (인하대학교 환경토목공학부   ); 전유재    (인하대학교 환경토목공학부   ); 조경철    (네오엔비텍(주)  );
  • 초록

    최근 산업화에 따른 다양한 신종 미량유해물질의 등장과 지속적인 오염물질의 증가로 수질오염의 심각성과 그 위해성에 대한 관심이 커지고 있다. 특히 응집공정을 통하여 유기오염물질 제거를 좀 더 효율적으로 증가시킬 수 있는 방법들이 모색되고 있다. 본 연구는 도시하수 및 호소수를 대상으로 실험하였다. 응집공정에 사용하기 위해 응집 보조제로서 사용될 수 있는 지르코늄 실리케이트( $ZrSiO_4$ )의 특성을 연구 하였다. 응집공정에서의 지르코늄 실리케이트의 주입방법에 따른 유기물 제거율을 PDA (Photometric Dispersion Analyzer)를 통하여 평가하였다. 지르코늄 실리케이트는 pH 7에서 zeta-potential이 -32.22 mv였고 산성에 가까울수록 낮은 음(-)전하 값을 보였으며 지르코늄 실리케이트를 주입하지 않은 도시하수보다 주입하였을 때 $UV_{254}$ 값이 더 높은 특성을 나타내었다. 또한 PDA실험을 통하여 확인한 결과 지르코늄 실리케이트의 주입은 floc의 성장을 도와주는 것을 확인할 수 있었다. Alum을 이용한 응집공정에 대한 지르코늄 실리케이트의 주입방법을 선 주입, 동시 주입, 후 주입의 3가지 방법으로 실험을 수행하였다. 실험 결과 Alum과 지르코늄 실리케이트를 함께 주입한 경우 Alum을 단독으로 주입한 경우보다 유기물 제거율이 15% 이상 증가하였다. 특히 Alum 20 mg/L과 지르코늄 실리케이트 10 mg/L를 함께 사용한 경우 90% 이상의 높은 유기물제거율을 보였다. PAC (Poly Aluminium Chloride)와 PACS (Poly Aluminium Chloride Silicate)를 응집제로 이용하는 경우에도 지르코늄 실리케이트를 함께 주입 시 $COD_{Cr}$ 의 제거효율이 15% 이상 향상되었다. 결과적으로 지르코늄 실리케이트를 응집제와 동시에 주입한 방법이 전, 후로 주입한 경우보다 $COD_{Cr}$ 제거효율이 5~10% 높게 나타났으나, 용존성 물질은 시주입 시, 더 낮은 제거효율을 보였다.


    The concern of seriousness and harmful effects of environmental pollution is rising by the various water pollutions, appearances of new micro-noxious substances and increase of sustainable pollutants. The method is suggested that can effectively increase the removal of organic substances and several pollutants using a coagulation process. The experiment for characteristics of $ZrSiO_4$ (zirconium silicate) as a coagulation-aid was carried out for application to coagulation process with domestic wastewater and lake water, and the removal rate of the organic substances depending on a dosage was evaluated by PDA (Photometric Dispersion Analyzer) in this study. Zeta-potential of zirconium silicate solution was -32.22 mv at pH 7 and the lower negative(-) charge was detected in the more acidic conditions. Absorbance on $UV_{254}$ presented higher when zirconium silicate was added than in a domestic wastewater itself. Besides, the results by PDA experiment represented that injection of zirconium silicate could promote growing of floc. Tests for coagulation process were conducted by three ways which are pre-injection, co-injection and post-injection of zirconium silicate with alum. Accordingly, removal efficiency of organic substances increased over 15% in co-injection than in using of alum as a sole reagent. When a 20 mg/L of alum was used with a 10 mg/L of zirconium silicate, the removal efficiency was high up to 90%. Removal efficiency of $COD_{Cr}$ was improved more than 15% in case of dosage of coagulant either PAC (Poly aluminium chloride) or PACS (Poly aluminium chloride Silicate) together with zirconium silicate. As a result, the removal efficiency of $COD_{Cr}$ were 5~10% higher in a co-injection of zirconium silicate with a coagulant than a pre-injection and a post-injection but it of soluble substances was lower in a co-injection.


  • 주제어

    지르코늄 실리케이트 .   응집보조제 .   유기물.  

  • 참고문헌 (7)

    1. Smoluchowski, M., “Versuch einer mathemtiischer theorie der koagulation kinetik kolloides lasungen,” Z, Physic. Chem., 92, 128-168(1917) 
    2. 김덕찬, 배재호, 문경환, “환경화학,” 동화기술, p. 400(2005) 
    3. 이용두, 박형건., “제주시 하수처리장 유입수의 수질 특성 연구”, 환경공동학술대회, pp. 2172-2174(2007) 
    4. Giger, Walter and Roberts paul V., “Characterization of persistent organic carbon,” Water Pollution Microbiology, Ralph Mitchell (Ed), A wiley Interscience Publication. New York, 135-175(1978) 
    5. E. Guibelin, F. Delsalle and P. Binot., “The ACTIFLO process: Ahighy compact and efficient process to prevent water pollution by stormwater flows,” Water Sci. Technol., 30(1), 86-88(1994) 
    6. Maneerat Ongwandee, “Adsorption of trimethylamine on zirconium silicate and polyethylene powder surfaces,” Colloidal and Surfaces, 310, 62-67(2007) 
    7. Maeda, O., “Literature review on cyanobacterial change from Microcystis to Oscillatoria in Lake Kasumigaura,” Study Report on Development of Methods for Controlling Algal Bloom in Lake Kasumigaura, Ibaraki Prefecture, 1-67(1997) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Son, Moorak ; Adedokun, Solomon 2014. "Effect of Joint on the Earth Pressure Against an Excavation Wall in Rockmass" 대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, 34(2): 505~513     

 저자의 다른 논문

  • 윤태일 (15)

    1. 1993 "슬럿지 탈수 전처리의 최적조건 결정을 위한 연구" 환경관리인연합회보 79 (): 12~19    
    2. 1996 "다공성(多孔性) 유리메디아를 이용한 고정상(固定床) 생물막법(生物膜法)에 관한 연구(硏究)" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 10 (1): 112~120    
    3. 1999 "기존의 물 관리 시스템에 대한 재검토와 초고속응집침전처리의 적용" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 32 (2): 18~21    
    4. 1999 "변형 펜턴산화법을 이용한 유기폐수의 처리" 청정기술 = Clean technology 5 (1): 49~61    
    5. 2000 "수자원 확보를 위한 URC공법의 적용 I: 유기물, 중금속, 영양염의 제거특성에 관한 연구" 청정기술 = Clean technology 6 (1): 27~38    
    6. 2000 "수자원 확보를 위한 URC공법의 적용 II: CSO의 처리와 슬러지 재활용에 관한 연구" 청정기술 = Clean technology 6 (1): 39~49    
    7. 2000 "부영양화 인공호소의 수질관리를 위한 초고속응집침전(URC)공정의 적용" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 22 (11): 2025~2036    
    8. 2001 "제올라이트 주입이 활성슬러지 플럭에 미치는 영향" 청정기술 = Clean technology 7 (1): 35~42    
    9. 2003 "ADVANCED TREATMENT FOR DRINKING WATER RESOURCE BY THE ULTRA RAPID COAGULATION PROCESS (KOREA)" Environmental engineering research 8 (1): 15~21    
    10. 2003 "EVALUATION OF TWO ALTERNATIVES EFFICIENTLY AND ECONOMICALLY TREATING ELECTROPLATING WASTEWATER" Environmental engineering research 8 (2): 82~90    

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