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산 종
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1 J. Korean Soc. Environ. Eng., 37(6), 325~331, 2015 Original Paper ISSN , e-issn Comparison of Al(III) and Fe(III) Coagulants for Improving Coagulation Effectiveness in Water Treatment 한승우 * 강임석 Seung woo Han* Lim seok Kang ( 주 ) 이에프티기업부설연구소 * 부경대학교환경공학과 EFT R&D Center *Department of Environmental Engineering, Pukyong National University (Received April 22, 2015; Revised June 9, 2015; Accepted June 18, 2015) Abstract : The experimental results of the characteristics of aluminum based and ferric based coagulants for the Nakdong River water showed that the main hydrolysis species contained in alum and FeCl 3 are monomeric species of 98% and 93.3%, respectively. The PACl of r=1.2 produced by the addition of base contained 31.2% of polymeric Al species and the PACl of r=2.2 contained 85.0% of polymeric Al species, as showing more polymeric Al species with increasing r value. Coagulation tests using Al(III) and Fe(III) salts coagulants for the Nakdong River water showed that the coagulation effectiveness of turbidity and organic matter was high in the order of FeCl 3 > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum. FeCl 3 has showed better flocculation efficiency than Al(III) salts coagulants. In addition, in case of Al(III) coagulants, the Al(III) coagulants of higher basicity, which contained more polymeric Al species, resulted in better coagulation efficiency for both turbidity and organic matter removed. The optimum ph range for all of the coagulants investigated was around ph 7.0 under the experimental ph range of 4.0~9.5. Especially, the highest basicity PACl (r=2.2) and FeCl 3 were considered as more appropriate coagulants for the removal of turbidity in the case of raw water exhibiting higher ph. Key Words : Coagulant, Basicity, Aluminum Salt, Ferric Salt, Coagulation Effectiveness 요약 : 낙동강하류부의상수원수를대상으로 Al(III) 염과 Fe(III) 염계응집제를이용한응집제의특성실험결과, alum 과 FeCl 3 의경우는모노머성화학종이각각 98% 와 93.3% 로응집제내에함유된주된가수분해종은모노머성화학종임을알수있었다. 염기를첨가하여제조한염기첨가비 r=1.2 인 PACl 의경우폴리머성 Al(III) 종은 31.2% 이었으며, r=2.2 인 PACl 의경우함유된폴리머성 Al(III) 종은 85.0% 로 r 값이증가함에따라더많은폴리머성 Al(III) 종이함유되어있는것으로나타났다. 응집제별응집실험결과, 원수의탁도가높고낮음에관계없이응집제별탁도및유기물제거정도는 FeCl 3 >PACl (r=2.2)>pacl (r=1.2) > alum 의순으로나타났다. Al(III) 계응집제보다 FeCl 3 의경우응집효율이우수한것으로나타났다. 그리고 Al(III) 계응집제의경우염기도가높은응집제의경우 polymeric Al(III) 종을많이함유함에따라응집효율이향상됨에따라염기도가높은응집제일수록응집효율이높은것으로나타났다. 실험에적용된응집 ph 범위 (ph 4.0~9.5) 에서모든응집제의최적응집 ph 는약 7.0 으로나타났다. 특히고염기도 PACl (r=2.2) 과 FeCl 3 의경우 ph 7.0 이상에서도높은탁도응집효율을유지하였다. 따라서 ph 가높은상수원수의경우탁도제거에서는고염기도 PACl 이나 FeCl 3 응집제가더적합한것으로판단된다. 주제어 : 응집제, 염기도, 알루미늄염, 철염, 응집효율 1. 서론 기존정수처리공정중에서응집공정의효과적인운전은후속정수공정의효율을좌우하는중요한공정이라고할수있다. 상수원수의오염현상이지속됨에따라각정수장에서는응집효과및유기물제거의우수성으로인하여기존에사용하던황산반토 (alum) 를대체한 Al(III) 계무기고분자응집제 (PACl) 의사용이보편화되고있다. 정수장에서사용하고있는 Al(III) 계무기응집제는정수후잔류하는알루미늄에의해송 배수관망에서의알루미늄침전물재형성으로탁도증가및미생물재성장을유발시키기도합니다. 또한잔류알루미늄은노출되었을경우알쯔하이머병 (Alzheimer's diaease) 이라불리는노인성치매및기타신경계장애를일으키는등인체의건강에따른영향을미치는것으로보고 되고있으며, 1) 외국에서는알루미늄계무기응집제를철염계응집제로대체하여정수공정에이용하고있다. 이에따라국내에서도철염계무기응집제의도입에따른필요성이제기되었으며, 1997년에환경부에서는철염계무기응집제를수처리제품목으로고시기준을마련하기도하였으나, 오늘날에이르기까지알루미늄계무기응집제의사용이주를이루고있는실정이다 PACl은알루미늄염에염기를가하여반응시킨것으로써, 응집제제조시투입되는원료 (Al(OH) 3) 에의해일정한염기도 (35~45%) 를함유하고있으며, 일부의정수장에서는이보다염기도가높은 ( 염기도 60% 이상 ) PACl을정수처리에적용하고있다. PACl의응집효과는 PACl에함유된 Al 가수분해종의분포와밀접한관계가있다. 예로서염기도가높은 PACl은응집제내에높은양전하의고분자성알루미 Corresponding author kangls@pknu.ac.kr Tel: Fax:

2 326 J. Korean Soc. Environ. Eng. 한승우 강임석 늄을많이함유하고있음에따라전하중화에의한응집효 율이향상된다. 2) PACl 에함유되어전하중화에가장효율적 인 Al은 Al 13 폴리머, [AlO 4Al 12(OH) 24] 7+ 로알려져있으며, 특정염기도까지는염기도가증가할수록 Al 13 종의함량이증가한다고알려져있다. 3) 응집효율을향상시키기위한또다른응집제로 Fe(III) 염 의응집제가있다. Fe(III) 염의응집제는 Al(III) 계응집제와 비교하여최적응집 ph 범위가넓고유기물제거에보다효 율적이며, 특히저온의영향을덜받는응집제로알려져왔다. 4~6) 철염응집제의응집효율에대한연구는문등, 7) 이등 8) 및황보등 9) 을통해철염에대한응집의우수성을확인되었으나, 실제국내의정수장에서의적용되지않는실정이다. 그러나최근역삼투막 (RO) 을이용한해수담수화플랜트가 증가하면서철염응집제에대한관심이다시증가하고있다. 일반적으로해수의응집에는 FeCl 3 등의철염응집제가주로사용되고있다. 10) 이에따라본연구에서는각정수공정에서사용하고있는 Al(III) 계응집제가함유하고있는염기도에따른응집제의 화학적특성과응집특성을평가하고, 또한 Fe(III) 염계응집 제를비교하여정수공정에있어서철염응집제의적용가 능성을평가하고자하였다. 특히본연구에서적용된낙동 강하류부의상수원수는조류의빈번한대번성으로인하여 원수의 ph가 9.0 이상이되는시기가자주나타나고있다. 따라서본연구에서는높은 ph 에서의응집제별응집효 율도동시에비교하였다. 2. 재료및실험방법 2.1. 응집제특성실험 본연구에서사용된응집제는 Al(III) 계응집제 3 종류와 Fe(III) 계응집제 1 종류를사용하였으며, 사용된응집제모 두시약급으로제조하여사용하였다. Al(III) 계응집제로는 alum (Al 2(SO 4) 3 16H 2O, Fluka, USA) 과염화알루미늄 (AlCl 3 6H 2O, Fluka, USA) 에염기 (NaOH) 를첨가하여제조한 PACl 2종류 (r=1.2, 2.2) 를사용하였으며, Fe(III) 계응집제로는염 화제 2 철 (FeCl 3 6H 2O, Fluka, USA) 을사용하였다. PACl 의 제조에사용된 r 값은사용된염기와알루미늄의몰비, 즉 OH - /Al 을나타내며국내 PACl 응집제의특성에사용되는 염기도와연관된값이다 Al 계응집제의특성실험 Al(III) 계응집제의물리 화학적특성은재현성및민감도 가가장높은방법으로서 Ferron 분석법 11~13) 을사용하였으 며, Ferron 시약과각각의 Al(III) 가수분해종은 (1) 모노머성 Al(III) (Al a) 은 Ferron시약과즉시 (10 sec 이내 ) 반응하며 (2) 폴리머성 Al(III) (Al b) 은 Ferron 시약과일정시간동안일정 속도로반응하여평형에이르게되면 UV 흡광도가일정하게 유지되며 (3) precipitate Al(III) (Al c) 은 Ferron 시약과반응 하지않는특성을이용하여 Al(III) 종의분포를측정하였다. 8) 본실험에서모노머성 Al(III) 종은반응 30초후의 370 nm 에서의흡광도수치로서예측하여정량화하였으며, 응집제내의 Al(III) 종과 Ferron 시약과의총반응시간은 Al-Ferron 착화합물생성이완료되어흡광도의변화가없는 120분으로하였다 Fe(III) 계응집제의특성실험 Fe(III) 계응집제에대한특성분석은 Al(III) 종들에대한특성분석방법 11) 과유사한 Ferron 방법 14) 이사용되었다. UV 흡광도파장 600 nm에서시간의변화에의한흡광도의변화로 Fe(III) 종의변화를파악할수있는데, 먼저 monomeric Fe(III) 종과 dimeric Fe(III) 종그리고일부의 trimeric Fe(III) 종은 Ferron 시약과 1분이내에반응이종결된다. 14) 이를 Fe a 라하며, 24시간후까지의반응에관여하는것을 polymeric Fe(III) 종으로서 Fe b 라하고, 24시간후반응하지않고남아있는화학종을 precipitate Fe(III) 종으로 Fe c 로나타내었다. 따라서 polymeric Fe(III) 종은 1분에서 24시간까지의반응에서나타난흡광도수치의차를이용하여구할수있다 응집실험응집실험에서사용된 Jar test 장치 (Phipps & Bird사 ) 는 6 개의교반장치를갖춘것으로 paddle (two-blade) 의크기는 2.54 W 7.6 L cm이었다. 응집실험에서사용된 Jar는 2 L 용량의사각형 Jar로서교반하는동안물의회전에의한 vortex 를감소시키고열의전달에의한온도의변화가작은특징을가지고있다. 응집실험에사용된시수로는낙동강상수원수로서낙동강하류부인물금지역에서취수하여사용하였다. 응집실험에사용된응집제는알루미늄계응집제 3종류와철염계응집제 1종류를사용하였으며, Al(III) 계응집제로는 alum과제조한 PACl 2종류 (r=1.2, 2.2) 를사용하였으며, Fe(III) 염계응집제로는 FeCl 3 을사용하였다. 응집실험에있어서의응집제주입농도는제조된응집제의경우희석에의한 Al(III) 화학종의변화를막기위해서원액을그대로사용하였으며, alum과 FeCl 3 의경우에있어서는 0.25 M stock solution을제조후, 실험전날초순수를사용하여 10 g/l로희석하여사용하였다. Dosing solution 제조시희석에의한응집제성상변화에따른오차를최소화하기위하여 dosing solution을실온에서하루방치하여안정화시킨후사용하였다. 응집의교반조건을사용하기위하여교반속도 (rpm) 에따른평균속도경사 (G) 값은예비실험에의하여결정하였다. 최적 G 값및교반시간은예비실험결과, 급속및완속혼합의교반조건은각각 250 rpm (G = 550 sec -1 at 20 ) 과 30 rpm (G = 22 sec -1 at 20 ), 교반시간은각각 1 min과 30 min으로유지하였다. 완속교반후침전시간은 30분으로하였으며, 침전후상징액은수표면밑 10 cm 지점에서채취하여각수질분석에사용되었다. Journal of KSEE Vol.37, No.6 June, 2015

3 J. Korean Soc. Environ. Eng. 327 Table 1. Analytical method and instruments Item Unit Analytical method and instruments ph (-) ph meter (METTLER DELTA 345) Turbidity (NTU) Turbidimeter (HACH, 2100P) TOC (mg/l) TOC Analyzer, Shimadzu TOC-V UV 254 (cm -1 ) UV-Spectrophotometer (UV-2401PC, Shimadzu) 2.3. 수질분석 본연구에서실시된수질분석은 Standard methods 15) 에준 하여수행되었으며분석에서사용된수질분석항목과기기 는 Table 1 과같다. 3. 결과및고찰 3.1. 응집제의화학적특성 Ferron 분석법을이용한 Al(III) 및 Fe(III) 염계응집제의 함유된화학종분석결과를 Fig. 1 에나타내었다. Fig. 1 에 서와같이 alum 과 FeCl 3 의경우는모노머성화학종이각각 98% 와 93.3% 로응집제내에함유된주된가수분해종은모 노머성화학종임을알수있다. 3) 또한염기를첨가하여제 조한 Al(III) 계무기고분자응집제인 PACl 의경우에서는첨 가되는염기에따라염기도의증가로모노머성 Al(III) 종이 폴리머성 Al(III) 종으로전이가됨으로써폴리머성 Al(III) 종 을많이함유하게된다. 12,13) 이에따라 r=1.2 인 PACl 의경우 폴리머성 Al(III) 종은 31.2% 이었으며, r=2.2 인 PACl 의경우 함유된폴리머성 Al(III) 종은 85.0% 로 r 값이증가함에따라 더많은폴리머성 Al(III) 종이함유되어있는것을확인할 수있었다. 여러연구자들에의하여이러한 Al 폴리머종의 대부분은 Al 13, [AlO 4Al 12(OH) 24] 7+ 인것으로확인된바있다. 16) PACl 의경우 2 가지 r 값에따라수처리제표시기준 17) 에따라염기도를분석한결과, r 값이 1.2 인경우염기도는 40% 이었으며, r 값이 2.2 인경우에서는 71% 의염기도를나 타내었다. 이와같은염기도는현재정수장에서사용중인 PACl 과고염기도 PACl 이가진염기도와유사한값을나타 내고있으며, 이에따라정수장에서사용되고있는응집제 의응집효율에대한비교자료로유용할것으로판단된다 응집특성 응집실험은낙동강하류부의상수원수가사용되었으며, 원 수성상의변화를방지하기위해실험실로운반즉시응집 실험을실시하였다. Table 2 는본연구의응집실험을위해 채수한원수의성상을나타낸것이다. 응집실험에있어서 사용된탁도는저탁도와고탁도로구분하여실험하였으며, 저탁도의경우는원수탁도가 3~6 NTU 정도일때채수한 것을그대로사용하였으며, 고탁도의경우에서는채수한원 수에 Kaolin clay (Fluka, USA) 를첨가하여 30~35 NTU 를 유지하여사용하였다 응집제주입량에따른응집특성 Fig. 2 는저탁도 (5.5 NTU) 에대한응집실험에서응집제별 응집제주입량에따른탁도제거정도를나타내고있다. 본 실험에서응집제주입량은사용된응집제에함유된금속함 량의상대적인비교를위하여 mm as Al, Fe 로환산하여나 타내었다. Fig. 2 에나타난바와같이사용된응집제모두 80% 이상의탁도제거효율을나타내었다. FeCl 3 의경우주 입량의증가에따라탁도제거율이향상되었으며, 응집실험 Table 2. Characteristics of raw water taken from the Nakdong River Item Unit Low turbidity High turbidity Temperature 13~16 13~16 ph - 7.8~ ~8.2 Turbidity NTU UV 254 cm TOC mg/l Fig. 1. Distribution of Al(III) and Fe(III) species for hydrolysis products of various coagulants (alum, PACl (r=2.2), PACl (r= 1.2) and FeCl 3). Fig. 2. Comparison of alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 coagulants for turbidity removal as a function of coagulant dose (Initial turbidity: 5.51 NTU). 대한환경공학회지제 37 권제 6 호 2015 년 6 월

4 328 J. Korean Soc. Environ. Eng. 한승우 강임석 에사용된응집제중에서가장높은탁도제거효율을나타 내었다. 응집제별탁도제거정도는 FeCl 3 > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum의순으로나타났으며, Al(III) 계응집제 의경우염기도가높을수록탁도제거효율이높은것으로 나타났다. 이는염기도가높은응집제의경우응집제제조 시미리가수분해를시킴으로써 polymeric Al(III) 종을많이 함유함에따라응집효율이향상되었기때문으로판단된다. AlCl 3 를염기첨가를통하여미리가수분해시킨 PACl은응 집과정중폴리머성 Al 13, [AlO 4Al 12(OH) 24] 7+ 의생성량을 증가시키며이로인하여응집효율이증가된다. 2) Edzwald 18) 은초기탁도 1.5 NTU 인상수원수에대하여응집제주입농 도 0.1~0.6 mm Al 또는 Fe 를사용한결과탁도의제거효율 이 FeCl 3 > PACl > alum 의순으로나타나본연구와유사한 결과를보였다. Fig. 3과 4는저탁도원수의경우에서응집제별응집제주입량에따른 UV 254 와 TOC 제거정도를나타낸것이다. 응집 Fig. 3. Comparison of alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 coagulants for UV 254 removal as a function of coagulant dose (Initial UV 254: cm -1 ). 제별응집제주입량에따른 UV 254 와 TOC 제거정도는 FeCl 3 > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum의순으로나타났다. Al(III) 계응집제의경우 Fig. 1의탁도제거정도에서와같이응집제제조시미리가수분해를시킴으로써 polymeric Al(III) 종을많이함유함에따라염기도가높은응집제일수록유기물제거효율이나은것으로나타났다. FeCl 3 의경우주입량의증가에따라유기물제거율이향상되었으며, 이는 Fe(III) 용해도가 Al(III) 의용해도보다낮음에따라탁도및유기물제거에있어서 Al(III) 계응집제보다 FeCl 3 의경우응집효율이우수하게나타난것으로판단된다. 1) 문등 7) 의연구결과에의하면, FeCl 3 의경우 Al(III) 계응집제보다유기물제거율이우수한것은 FeCl 3 응집제가 Al(III) 계응집제보다높은 zeta 전위값을유지함에따라유기물전하중화에효과적이라하였다. 또한 Edzwald 18) 의연구결과에의하면응집제주입량 0.1~0.6 mm Al 범위에서 alum과 PACl의 TOC 제거효율은거의동일하게나타났다. Fig. 5는비교적탁도가높은경우 (32.6 NTU) 의응집실험에서응집제별응집제주입량에따른탁도제거를나타낸것으로사용된응집제모두 90% 이상의탁도제거효율을나타내었다. 탁도제거정도는 FeCl 3 >PACl (r=2.2)>pacl (r=1.2) > alum의순으로저탁도의경우에서와같은순서대로응집효율이나타났으며, Al(III) 계응집제의경우염기도가높을수록탁도제거효율은더높은것으로나타났다. 이는염기도가높은응집제의경우응집제제조시미리가수분해를시킴으로써 polymeric Al(III) 종을많이함유함에따라응집효율이향상되었기때문으로판단된다. FeCl 3 의경우응집제주입량의증가에따라안정된탁도제거율을나타내었으며, Al(III) 계응집제의경우에서는응집제주입량의증가에따라재안정화 (restabilization) 에따라탁도제거효율이다시감소하는것으로나타났다. FeCl 3 응집제의경우에서는 Al(III) 계응집제보다용해도가낮으며, 전하중화및 sweep coagulation에따른응집기작이우수하기때문으 Fig. 4. Comparison of alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 coagulants for TOC removal as a function of coagulant dose (Initial TOC: 4.5 mg/l). Fig. 5. Comparison of alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 coagulants for turbidity removal as a function of coagulant dose (Initial turbidity: 32.6 NTU). Journal of KSEE Vol.37, No.6 June, 2015

5 J. Korean Soc. Environ. Eng. 329 Fig. 6. Comparison of alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 coagulants for UV 254 removal as a function of coagulant dose (Initial UV 254: cm -1 ). Fig. 8. Effect of coagulation ph on turbidity removal using alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 (Dose: 0.1 mm as Al, Fe). Fig. 7. Comparison of alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 coagulants for TOC removal as a function of coagulant dose (Initial TOC: 6.5 mg/l). Fig. 9. Effect of coagulation ph on UV 254 removal using alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 (Dose: 0.1 mm as Al, Fe). 로판단된다. PACl 은고탁도의경우폴리머성 Al 의높은전 하중화능력으로인하여응집효율이우수한것으로알려져있다. 2,19) Fig. 6 과 7 은응집제별응집제주입량 (mm as Al, Fe) 에 따른 UV 254 와 TOC 제거정도를나타낸것으로유기물에대 한응집효율을살펴보았다. UV 254 의경우에서는응집제별 응집제주입량에따른서로비슷한유기물제거정도를나 타내었으나, TOC 의경우에서는 Fig. 4 의저탁도의 TOC 제 거정도에서와같이 FeCl 3 > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum의순으로응집효율이더높은것으로나타났다 응집 ph에따른응집특성 Fig. 8~10은저탁도 (5.5 NTU) 에대한응집실험에서응집제별응집 ph에따른탁도및유기물 (UV 254, TOC) 제거정도를나타낸것으로사용된응집제주입량은앞서도출된실험결과에따라 0.1 mm (as Al, Fe) 로하였다. 본실험결 Fig. 10. Effect of coagulation ph on TOC removal using alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 (Dose: 0.1 mm as Al, Fe). 대한환경공학회지제 37 권제 6 호 2015 년 6 월

6 330 J. Korean Soc. Environ. Eng. 한승우 강임석 과에따르면실험에적용된응집 ph 범위 (ph 4.0~9.5) 에서모든응집제의최적응집 ph는약 7.0 으로나타났다. 특히고염기도 PACl (r=2.2) 과 FeCl 3 의경우 ph 7.0 이상에서도높은탁도응집효율을유지하였다. 따라서 ph가높은상수원수의경우탁도제거에서는고염기도 PACl이나 FeCl 3 응집제가더적합한것으로판단된다. 응집제별응집효율에서는탁도및유기물제거정도모두 FeCl 3 > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum의순으로응집효율이나타났다. 특히 Al (III) 계응집제보다 FeCl 3 의경우응집효율이우수한것으로나타났다. 이는 FeCl 3 의경우용해도가 Al(III) 의용해도보다낮으며, 응집 ph 또한 Al(III) 계응집제의경우보다넓음으로인하여응집 ph의영향에덜민감하기때문으로판단된다. 2,18) 그리고염기도가높은응집제의경우응집제제조시미리가수분해를시킴으로써 polymeric Al(III) 종을많이함유함에따라응집효율이향상됨에따라염기도가높은응집제일수록유기물응집효율이높은것으로나타났다. Fig. 11~13은비교적탁도가높은경우의응집실험에서응 Fig. 13. Effect of coagulation ph on TOC removal using alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 (Dose: 0.1 mm as Al, Fe). 집제별응집 ph 에따른탁도및유기물 (UV 254, TOC) 제거 정도를나타낸것이다. 실험결과앞의저탁도에서와같이 탁도및유기물제거정도모두 FeCl 3 > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum의순으로응집효율을나타내었으며, Al(III) 계 응집제보다 FeCl 3 의경우응집효율이우수한것으로나타 났다. 이는 FeCl 3 의경우용해도가 Al(III) 의용해도보다낮 으며, Fe 용해도의변화가 Al 보다는용액의 ph 변화에덜 민감하기때문으로판단된다. 19) 그리고염기도가높은응집 제의경우응집제제조시미리가수분해를시킴으로써 polymeric Al(III) 종을많이함유함에따라응집효율이향상됨 에따라염기도가높은응집제일수록응집효율이나은것으 로나타났다. Fig. 11. Effect of coagulation ph on turbidity removal using alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 (Dose: 0.1 mm as Al, Fe). 4. 결론 낙동강하류부의상수원수를대상으로 Al(III) 및 Fe(III) 염계응집제를이용한응집제의특성실험및응집실험결과다음과같은결론을얻을수있었다. Fig. 12. Effect of coagulation ph on UV 254 removal using alum, PACl (r=1.2), PACl (r=2.2) and FeCl 3 (Dose: 0.1 mm as Al, Fe). 1) 응집제의특성실험결과, alum과 FeCl 3 의경우는모노머성화학종이각각 98% 와 93.3% 로응집제내에함유된주된가수분해종은모노머성화학종이었으며, 염기를첨가하여제조한 r=1.2인 PACl 의경우폴리머성 Al(III) 종은 31.2% 이었으며, r=2.2인 PACl의경우함유된폴리머성 Al(III) 종은 85.0% 로 r 값이증가함에따라더많은폴리머성 Al(III) 종이함유되어있는것으로나타났다. 2) 응집제별응집제주입량 (mm as Al, Fe) 에따른응집실험결과, 탁도의높고낮음에관계없이응집제별탁도및유기물제거정도는 FeCl 3 > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum의순으로나타났다. 3) FeCl 3 의경우용해도가 Al(III) 의용해도보다낮음에따라탁도및유기물제거에있어서 Al(III) 계응집제보다 Journal of KSEE Vol.37, No.6 June, 2015

7 J. Korean Soc. Environ. Eng. 331 FeCl 3 의경우응집효율이우수하게나타났으며, Al(III) 계응 집제의경우염기도가높을수록탁도및유기물제거효율 이높게나타났다. 4) 응집제별응집 ph에따른응집실험결과, FeCl 3 의경 우용해도가 Al(III) 의용해도보다낮고응집 ph 의영향에 덜민감하기때문에 FeCl 3 이 Al(III) 계응집제보다응집효 율이우수한것으로나타났다. 5) 응집 ph에따른응집실험결과고염기도 PACl (r=2.2) 과 FeCl 3 의경우 ph 7.0 이상에서도높은탁도응집효율을 유지하였다. 따라서 ph 가높은상수원수의경우탁도및유 기물제거에서는고염기도 PACl 이나 FeCl 3 응집제가더적 합한것으로판단된다. Acknowledgement 본논문은부경대학교자율창의학술연구비 (2014년) 로수행된연구입니다. References 1. Letterman, R. D. and Driscoll, C. T., Survey of residual aluminum in filtered water, J. Am. Water Works Assoc., 80(4), 154~158(1988). 2. MWH, Water treatment principles and design, 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc., New Jersey(2012). 3. Van Benchoten, J. E. and Edzwald, J. K., Chemical aspects of coagulation using aluminum salts, Water Res., 24(12), 1519~1526(1990). 4. Crozes, G., White, P. and Marshall, M., Enchanced coagulation: Its effect on NOM removal and chemical costs, J. Am. Water Works Assoc., 87(1), 78~89(1995). 5. Haarhoff, J. and Cleasby, J. L., Comparing aluminum and iron coagulants for in-line filtration of cold water, J. Am. Water Works Assoc., 80(4), 168~175(1988). 6. Morris, N. and Knocke, W. R., Temperature effects on the use of metal-ion coagulants for water treatment, J. Am. Water Works Assoc., 76(3), 74(1984). 7. Moon, S. D., Son, H. J., Yeom, H. S., Choi, J. T. and Jung, C. W., Application of enhanced coagulation for Nakdong River water using aluminum and ferric salts coagulants, J. Korean Soc. Environ. Eng., 34(9), 590~596(2012). 8. Lee, C. H., Lee, S. H. and Okada, M., Removal algae and Cryptosporidium on drinking water treatment by polysilicatoiron coagulant, J. Korean Soc. Environ. Eng., 26(8), 876~ 882(2004). 9. Hwang-Bo, B. H., Kim, J. S., Han, S. W. and Kang, L. S., Comparison of Al(III) and Fe(III) salt coagulants for improving water treatment process, J. Korean Soc. Environ. Eng., 20(7), 1005~1014(1998). 10. Nikolay, V., Considerations for selection of seawater filtration pretreatment system, Desalination, 261(3), 354~364 (2010). 11. Smith, R, M., Relation Among Equilibrium and Nonequilibrium Aqueous Species of Aluminum Hydroxy Complexes, Nonequlibrium Systems in Natural Water Chemistry, (Gould, R. F. Ed.), A.C.S. Advances in Chemistry Series No. 106, American Chemical Society, Washington, D.C., pp. 250~279 (1971). 12. Bersillon, J. L., Hsu, P. H. and Fiessinger, F., Characterization of Hydroxy-Aluminum Solutions, Soil Sci. Soc. Am. J., 51, 825~828(1988) 13. Parker, D. R. and Bertsch, P. M., Identification and Quantification of the Al 13 Tridecameric Polymeric Polycation Using Ferron, Environ. Sci. Technol., 26(5), 908~914(1992). 14. Murphy, P. J., Posner, A. M. and Quirk, J. P., Chemistry of iron in soils. Ferric hydrolysis products, Australian J. Soil Res., 13, 189~201(1975). 15. APHA, AWWA and WEF, Standard Method of the Examination of Water and Wastewater, 20th ed., APHA, AWWA and WEF(2005). 16. Lin, J. L., Chin, C. J., Huang, C. and Wang D., Coagulation behavior of Al 13 aggregates, Water Res., 42(16), 4281~4290 (2008). 17. Ministry of environment, Standards and indication of water treatment agents, Notification No , pp. 7~14(2014). 18. Edzwald, J. K., Coagulation in drinking water treatment: particles, organics and coagulants, Water Sci. Technol., 27, 21~35(1993). 19. Bratby, J., Coagulation and Flocculation in Water and Wastewater Treatment 2nd. ed., IWA Publishing(2006). 대한환경공학회지제 37 권제 6 호 2015 년 6 월

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02.hwp 大韓環境工學會誌論文 - Original Paper 149~154. 2012 하수처리수의인제거에미치는 Al(III) 응집제염기도의영향 Effect of the Al(III) Coagulant Basicity on Phosphorus Removal in Sewage Treated Water 한승우 이철희 * 이재관 ** 강임석 ***, Seung woo Han