earticle

영어

Hydrocyclone is widely used in industry, for its simple design, high capacity, low maintenance and low operational cost. The objective of this study is to develop hydrocyclone ballasted coagulation and filtration (HBCF) system. The HBCF system is consisted of hydrocyclone ballasted coagulation with polyaluminium chloride silicate (PACS) and upflow filter to treat micro particles in urban storm runoff. Roadside sediment particles (< 200 μm) was mixed with tap water to make various turbid suspensions to determine the optimum PACS dosage. The experiment of Jar test was applied with rapid mixing at 200 rpm for 1min, slow mixing at 50 rpm for 3min, and settling period for 5min. The results of Jar test showed that PACS optimum dosage was 7.0 mg/L, which these conditions left residual turbidity to less than 2.0 NTU. The synthesized turbidity was made with roadside sediment particles to evaluate performance of HBCF. In case of HBCF system using plastic ball and orchid stone mixed media, on condition of a filter bed overflow loading rate was 132.0~172.2 m3/m2/day (mean 151.6 m3/m2/day), and the hydrocyclone mean hydraulic retention time was 9.2 sec. The range of removal efficiency of turbidity, SS were 91.6~97.5% (mean 95.9%) 90.3~97.9% (mean 95.6%), respectively. When the HBCF system operation using polyethylene sponge media, the range of removal efficiency of turbidity, SS were 68.1~96.4% (mean 90.6%), 68.3~96.4% (mean 89.1%) respectively. Backwash water usage was 51.6 L as sprayed 16.6 L and 35 L of drained from settling filter effective volume. Backwash water 51.6 L was 3.18% of the water filtered during the HBCF system run. The comparison of removal efficiency between initial operation using clean filter media and operated filter media indicated that after two times of backwash was 1.73~3.38% reduced in turbidity and 1.78~4.88% in SS. Therefore the HBCF backwash system proved higher efficiency. The HBCF system, which came out to solve the problems of the costly exchange filter media, and low efficiency of removing micro particlels of filter type nonpoint treatment devices, is considered as an alternative system.

한국어

Hydrocyclone은 높은 수면적부하율 운전이 가능하고, 구동부분이 없고, 운전 및 유지관리비가 적게 소요되어 미세입자물질 제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 본 연구의 목표는 하이드로싸이클론 밸러스트 응집여과시스템(HBCF)의 개발이다. HBCF 시스템은 도시 강우 유출수내 미세입자를 처리하기 위해 폴리염화알루미늄 실리카(PACS)응집제를 이용한 하이드로싸이클론 밸러스트 응집과 상향류 여과를 조합하여 구성하였다. PACS 최적응집 주입농도를 결정하고자 200 μm 이하인 도로변 퇴적물질을 수돗물에 희석하여 여러 가지 탁도 조건을 만들었다. 응집교반 실험은 200 rpm 1분, 50 rpm 3분, 침전 5분으로 하였으며 최적응집제 주입농도를 분석한 결과 7 mg/L를 주입하였을 때 탁도 제거효율은 99.5%로 잔류탁도는 2.0 NTU 이하를 나타내었다. HBCF 시스템의 성능을 평가하기 위해 도로변 퇴적물질 입자를 모의 탁도물질로 사용하였다. 플라스틱 볼 여재와 난석을 혼합한 여재를 사용한 HBCF 시스템 운전의 경우 여과지 수면적부하율 132.0~172.2 m3/m2/day (평균 151.6 m3/m2/day), hydrocyclone내 평균 체류시간은 9.2 sec의 운전 조건에서 탁도는 8.7~29.1 NTU(평균 14.6 NTU)로 처리효율 범위는 91.6~97.5% (평균 95.9%)를 나타내었다. 유출수 SS는 20.0~90.0 mg/L (평균 43.0 mg//L)로 처리효율 범위는 90.3~97.9% (평균 95.6%)를 나타내었다. 역세척에 사용된 역세수량은 노즐 분사량 16.6 L와 침전 여과조 유효용적에서 배수된 35 L로 총 51.6 L가 소요되었다. 역세척수 51.6 L는 HBCF시스템 운전 시간동안 처리량의 3.18%이다. 폴리에틸렌 스폰지 여재를 사용한 HBCF 시스템 운전의 경우 제거율 범위는 탁도 68.1~96.4% (평균 90.6%), SS 68.3~96.4% (평균 89.1%)로 분석되었다. 2회의 역세척을 실시한 결과 역세척 후에는 깨끗한 여재를 사용한 초기운전과 제거율을 비교하면 탁도 1.73~3.38%, SS 1.78~4.88% 감소하는 것으로 분석되어 역세척 효과가 높은 것을 분석되었다. 여과형 비점오염 처리시설의 고가의 여재교체 비용, 미세입자 제거 효율이 매우 낮은 문제점들을 해결하고자 시도된 HBCF 시스템은 하나의 대안으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.