Abstract
The objective of this study was to investigate the effect of coagulants and solid-liquid separation methods on algal removal in water treatment processes. Thus characterization of raw water quality in terms of turbidity. UV-254, $KMnO_4$ consumption, chlorophyll-a and correlation analysis of these parameters were conducted. In addition, the effect of commercial Al-based coagulants(Alum. PAC and PACS) on algal removal was studied by turbidity and organic removal, algal species removal, characteristic of pH drop and alkalinity consumption using laboratory jar tests. Organic components including UV-254, $KMnO_4$ consumption, chlorophyll-a in case of algal bloom were highly correlated with turbidity and the correlation coefficients of UV-254, $KMnO_4$ consumption, chlorophyll-a with turbidity were 0.775, 0674 and 0.623, respectively. In coagulation and sedimentation, the Al-based coagulants showed similar efficiency of organic and turbidity removal in low organic($KMnO_4$ consumption below 15mg/l) and low turbidity(below 30NTU). However, PAC and PACS showed better algal removal than alum in high organic concentration($KMnO_4$ consumption above 20mg/l) and high turbidity(above 100NTU) raw water conditions generated by high algal growth, which is considered to be due to the floc settleability. In comparison of sedimentation and flotation after chemical coagulation and flocculation, the removal efficiency of organic and turbidity were higher in case of alum dose with flotation than with sedimentation, while those were better in case or PAC and PACS with sedimentation than with flotation. Thus, Alum with flotation and PAC and PACS with sedimentation is recommended for efficient algal removal. The dominant phytoplankton in raw water were Microcystic and pediastrum simplex and the removal efficiency of algae with sedimentation using alum. PAC and PACS were 27%, 45% and 22% respectively, while those with DAF showed 100% removal of phytoplankton and zooplankton.
본 연구에서는 정수공정에서 응집제 종류와 고액분리방법이 조류제거에 미치는 영향을 조사하였다. 따라서, 원수의 특성을 탁도, $KMnO_4$ 소비량, UV-254, chlorophyll-a 등으로 파악하고 이들 수질인자간의 상관관계를 분석하였다. 또한 시판중인 Alum계열 응집제(Alum, PAC, PACS)가 조류제거에 미치는 영향을 실험실 쟈테스트를 이용하여 탁도 및 유기물제거, pH 저하특성 및 알카리도 소모특성 및 개체수 제거율 등으로 연구하였다. 상관관계 분석에 의하면 유기물항목인 UV-254, $KMnO_4$ 소비량, chlorophyll-a와 탁도의 상관계수는 각각 0.775, 0.674 및 0.623으로 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다. 조류발생시 응집제 종류별 응집침전에서 유기물 제거특성은 조류의 농도가 적을 경우에는 유사한 효율을 보였으나 조류농도 증가에 의한 높은 유기물 농도($KMnO_4$ 소비량 20mg/l 이상)와 높은 탁도(100NTU 이상)에서는 PAC, PACS와 같은 무기고분자 응집제가 Alum보다 제거효율이 우수하였다. 조류번성시 응집공정을 거친 후 침전과 부상공정의 비교실험에서 부상분리공정을 사용할 경우 Alum이 모든 분석항목에서 고분자 응집제인 PAC, PACS보다 우수하였으며, 95% 이상의 제거율을 나타내었다. 반면에 PAC와 PACS의 경우는 침전공정이 부상공정보다 효율이 높았으며, $KMnO_4$ 소비량의 경우 부상법 제거율의 2배 이상 효율을 보여주었다. 따라서 조류제거를 향상시키기 위해서는 Alum을 사용할 경우 부상분리, PAC, PACS를 사용할 경우 침전공정이 바람직한 것으로 나타났다. 대상원수에서는 남조식물문의 Microcystic와 녹조식물문의 pediastrum simplex 등 두 가지의 속이 다수 속으로 출현하였으며, Alum, PAC, PACS의 투입후 침전실험에서 27%, 45%, 22%의 조류개체수의 제거율을 보였으나, 용존공기부상법(DAF)을 적용한 경우에는 모든 응집제에서 동, 식물플랑크톤 모두가 100%에 가까운 제거율을 보여주었다.
(Dept. of Civil & Environmental Engineering, University of Ulsan)
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