Moringa oleifera 씨앗의 탁도 제거 시 초기 탁도와 응집제주입량 최적화

김봉민(Bong Min Kim),이희윤(Hee Yun Lee),안종화(Johng-Hwa Ahn) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.2

목적 : Moringa oleifera 씨앗 응집제를 이용한 탁도 제거 공정에 최적 조건을 도출하고자 한다. 방법 : 응집실험은 합성폐수를 Jar Tester를 이용하여 급속교반(90-250 rpm; 1-2분), 완속교반(10-60 rpm; 10-50분), 초기 탁도(100-500 NTU), 응집제주입량(200-1,500 mg/L), pH (2-12) 등의 조건에서 진행하였다. 초기 탁도와 응집제주입량의 최적 탁도 제거 조건을 도출하기 위해 반응표면분석법을 사용하였다. 결과 및 토의 : M. oleifera를 이용한 탁도 제거에서 최적 조건은 200 rpm으로 급속교반 1분, 40 rpm으로 완속교반 20분, 그리고 pH 8이었다. 응집효율은 물 시료의 초기 탁도에 좌우되는 것으로 확인되었다. 초기 탁도 500 NTU에서 가장 높은 탁도 제거 효율(96.5%)을 보였다. 초기 탁도와 응집제주입량에 대한 영향은 반응표면분석법을 통해 성공적으로 분석되었다. 실험범위 안에서 탁도 제거효율은 응집제주입량보다 초기 탁도 변화에 더 민감했다. 결론 : 초기 탁도와 응집제주입량의 탁도 제거 모델을 제시하였다. M. oleifera는 높은 탁도의 물에서 잠재적인 응집제로 사용할 수 있다. Objective : Coagulation of Moringa oleifera seeds was studied to determine the optimal conditions in treating a turbid water. Method : Jar-test experiments were performed at various rapid mixing (90-250 rpm; 1-2 min), slow mixing (10-60rpm; 10-50 min), initial turbidity (100-500 NTU), coagulant doses (200-1,500 mg/L), and pH (2-12) in synthetic wastewater. Response surface analysis was used to optimize the coagulation in jar-test experiments. Results and Discussion : The optimal conditions for turbidity removal with M. oleifera were 200 rpm of rapid-mixing speed for 1 min, 40 rpm of slow-mixing speed for 20 min, and pH 8. The coagulation efficiency was found to be dependent on initial turbidity of water samples. Highest turbidity removals (96.5%) were obtained for water with very high initial turbidity (500 NTU). The effects of initial turbidity and coagulant dose were successfully analyzed by the response surface analysis. Within the design boundaries, turbidity removal was more sensitive to changes in initial turbidity than to changes in coagulant dose. Conclusions : The quadratic model between initial turbidity and coagulant for turbidity removal was shown. M. oleifera can be used as a potential coagulant especially for high turbidity water.

데이터마이닝 기법을 이용한 상수도 시스템 내의 탁도 예측모형 개발에 관한 연구

박노석(No Suk Park),김순호(Soonho Kim),이영주(Young Joo Lee),윤석민(Sukmin Yoon) 大韓環境工學會 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.2

탁도는 송·배수 관로의 부식 등에 의해 발생되는 것으로 알려진 ``Discolored Water``현상을 수용가의 물 사용자가 인지할 수 있는 주요 지표로서 활용되고 있다. 즉, ``Discolored Water``는 수돗물 사용자가 육안으로 인지할 수 있는 정도의 탁도를 가진 상태로 정의할 수 있으며, 사용자는 수돗물에 존재하는 불특정의 용존 물질보다는 미세한 입자들에 대한 시각적인 인지인 탁도를 통해서 ``Discolored Water``를 인식하게 된다. 이에 본 연구에서는 실제 국내 상수도 시스템 내에서 관측된 다항목의 수질데이터(탁도, pH 및 잔류염소)를 대상으로 하여 탁도 이외의 수질데이터들을 예측모형의 설명변수로 설정한 후 데이터 마이닝 기법(data mining)을 통해 기계학습(machine learning)을 수행하여, 상수도 시스템 내에서의 탁도 변화를 예측하는 모형을 수립하고자 하였다. 수집된 수질 데이터를 대상으로 데이터 마이닝 기법인 Decision Tree를 이용해 탁도 예측모형을 구축한 결과 pH 및 잔류염소를 설명변수로 적용한 모형이 가장 높은 예측결과를 나타내었다. 하지만 예측모형들은 peak 관측치에 대해서는 예측오차가 다소 증가하였는데 이를 보완하기 위해 고주파통과필터를 이용한 전처리 과정을 적용하였다. 그 결과 탁도 데이터의 시계열변화 및 peak 관측치에 대한 예측오차가 감소하는 것으로 나타났다. Turbidity is a key indicator to the user that the ``Discolored Water`` phenomenon known to be caused by corrosion of the pipeline in the water supply system. ``Discolored Water`` is defined as a state with a turbidity of the degree to which the user visually be able to recognize water. Therefore, this study used data mining techniques in order to estimate turbidity changes in water supply system. Decision tree analysis was applied in data mining techniques to develop estimation models for turbidity changes in the water supply system. The pH and residual chlorine dataset was used as variables of the turbidity estimation model. As a result, the case of applying both variables(pH and residual chlorine) were shown more reasonable estimation results than models only using each variable. However, the estimation model developed in this study were shown to have underestimated predictions for the peak observed values. To overcome this disadvantage, a high-pass filter method was introduced as a pretreatment of estimation model. Modified model using high-pass filter method showed more exactly predictions for the peak observed values as well as improved prediction performance than the conventional model.

정백조건에 따른 백미의 정백 및 탁도 특성 -주축 송풍속도에 따른 특성-

강태환 ( T. H. Kang ),조병효 ( B. H. Cho ),강신형 ( S. H. Kang ),원진호 ( J. H. Won ),이희숙 ( H. S. Lee ),한충수 ( C. S. Han ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

백미의 품질특성 중 탁도는 쌀을 씻는 과정에서 발생하는 쌀뜨물의 탁한 정도이며, 쌀뜨물은 다량의 유기물을 포함하여 하천으로 유입될 경우 수질오염의 주요 원인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 정백공정 중 백미의 정백 및 탁도 특성을 분석하기 위하여 중공인 주축 송풍속도에 따른 적정 정백조건을 구명하고자 하였다. 공시재료는 전라북도 김제시에서 생산된 2015년산 신동진 백미를 사용하였고, 정백 중 백미의정백 및 탁도 특성은 주축 송풍속도에 따라 25, 30, 35 m/s의 3수준에서 측정하였다. 1회 시료량은 20 kg을 사용하였고, 백미 가공기계 1, 2단의 회전속도는 각각 1,000 rpm과 1,100 rpm으로 하였으며, 미강을 흡인하기 위한 송풍기의 속도는 1단의 경우 40 m/s, 2단은 31 m/s로 하였다. 또한 가공롤러의 통풍구 수는 1단은 3구, 2단은 4구로 하였으며, 가공롤러의 유도가이드 각도는 1, 2단 모두 0°로 하였다. 주축 송풍속도에 따른 백미의 백도는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다. 정백 후 싸라기율은 주축 송풍속도에 따라 25, 30 및 35 m/s에서 각각 0.99, 1.34, 1.06%로 나타나, 주축 송풍조건에 따른 싸라기율은 큰 차이가 없는 것으로 판단된다. 주축 송풍속도에 따른 가공 전·후 백미의 탁도 감소는 주축 송풍속도가 빠를수록 탁도 감소가 높은 경향을 보였으며, 주축 송풍속도 25 m/s 조건의 경우 15.1 ppm, 30 m/s는 16.8 ppm 탁도가 감소하였고, 주축 송풍속도 35 m/s에서는 탁도가 20.2 ppm 감소하는 것으로 나타났다.

TiCl₄ 응집을 이용한 조류제거

김경민(Kyung-Min Kim),오흥현(Heung-Hyun Oh),박지원(Ji-Won Park),최종진(Jong-Jin Choi),안종화(Johng-Hwa Ahn) 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.6

본 연구에서는 응집제 TiCl4의 조류제거 효율을 관찰하기 위해 jar test를 이용하여 급속교반속도(110~170 rpm), 완속교반속도(20~60 rpm), 주입농도(0.02~0.48 mM), pH (1~12) 등에 따른 클로로필 a 및 탁도 제거율을 관찰하였다. 실험기간 동안 사용한 시료의 클로로필 a는 105.7 ± 10.2 μg/L, 탁도는 17.5 ± 5.7 NTU (nephelometry turbidity unit)였다. 급속교반의 경우 실험범위 내에선 교반속도에 관계없이 높은 클로로필 a (90~94%) 및 탁도(91~93%) 제거효율을 보였다. 완속교반의 경우 클로로필 a는 30 rpm (96%)에서, 탁도는 30 rpm 이상(90% 이상)에서 가장 높은 제거효율을 보였다. 주입농도 실험에서 클로로필 a와 탁도는 TiCl₄의 농도가 증가할수록 제거효율이 증가하는 경향을 보였다. 클로로필 a는 0.25 mM, 탁도는 0.39 mM 이상에서 90% 이상의 제거효율을 보였다. pH의 경우 클로로필 a는 3~8에서 90% 이상, 탁도는 6 이상에서 87% 이상의 제거효율을 보였다. 따라서 클로로필 a와 탁도를 동시에 90% 이상의 제거효율을 얻기 위한 조건은 급속교반속도에 관계없이 완속교반 30 rpm, 주입농도 0.39 mM, pH 6~8로 나타났다. This study evaluated the efficiency of titanium tetrachloride (TiCl₄) on chlorophyll-a (105.7 ± 10.2 μg/L) and turbidity (17.5 ± 5.7 NTU (nephelometry turbidity unit)) removals in a pond water compared to aluminum potassium sulfate (AlK(SO₄)₂). Jar-test experiments were performed at various mixing speeds (rapid: 110~170 rpm, slow: 20~60 rpm), coagulant doses (0.02~0.48 mM), and pH levels (1~12) to determine the conditions at which chlorophyll-a and turbidity removals were most efficient. Within the experimental range, the chlorophyll-a (90~94%) and turbidity (91~93%) removals were high regardless of rapid-mixing speed. The maximum chlorophyll-a removal was 96% at 30 rpm of slow-mixing speed and turbidity removal was ≥90% at ≥30 rpm of slow-mixing speed. The chlorophyll-a removal and turbidity efficiencies increased as TiCl4 concentration ([TiCl₄]) increased. The chlorophyll-a removal at [TiCl4]=0.25 mM and the turbidity removal at [TiCl₄]=0.39 mM were ≥90%. The chlorophyll-a removals at pH=3~8 were ≥90% and the turbidity removals at pH≥6 were ≥87%. Therefore, the conditions with ≥90% chlorophyll-a and turbidity removals were slow mixing=30 rpm, [TiCl4]≥0.39 mM, and 6≤pH≤8 regardless of rapid-mixing speed.

고랭지유역의 강우특성에 의한 하천탁도 발생에 관한 연구

최한규,김종욱,오기호,박수진 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.3

This study inquired into changes of turbidity of a river depending on the rainfall characteristics of each month throughinvestigating the water quantity and turbidity of Jawonchun drainage basin in the upper reaches of Soyangho (lake) for theyear of 2005. It could be seen from the study that high turbidity ocured during the period from May to August due torainfall intensity and rainfall duration. On the other hand, it could be confirmed that turbidity was constantly low afterSeptember because of early cleansing effect of rainfal. Next, the influence of controlling factors of turbidity was looked into.For May and June, it was 89% rainfall intensity among the controlling factors, for July and August, it was 67% rainfalregression analysis was caried out about the controlling factors that had influence over the occurrence of turbidity andregression equation was suggested. 본 연구는 소양호 상류유역의 자운천 유역을 대상으로 2005년 1개년동안 유량과 탁도를 조사하여, 월별로 강우특성에 따른 하천의 탁도가 변화하는 양상을 고찰하였다. 고찰결과, 5월 ~8월에 강우강도 및 강우지속시간에 의하여 높은 탁도가 발생되는 것을 알 수 있었으며, 반면 9월 이후에는 강우의 초기 세척효과로 인하여 탁도가 낮게 지속적으로 발생되는 것을 확인하였다. 다음으로 탁도에 대한 지배인자의 영향력을 살펴보았으며, 5월, 6월에는 지배인자중 강우강도가 89%, 7월, 8월에는 강우강도가 67%, 강우지속시간이 32%로 탁도 발생에 유의적인 영향을 미치고 있는 것을 확인하였다. 또한 탁도 발생에 영향력 있는 지배 인자에 대하여 회귀분석을 실시하여 회귀식을 제안하였다.

인공위성 Sentinel-2 자료를 이용한 경기만 수중 탁도 산출

김수란,김태성,박경애,박재진,이문진 한국지구과학회 2023 한국지구과학회지 Vol.44 No.5

해수의 탁도는 수중의 부유 물질이나 생물에 의해 혼탁해지는 정도를 정량적으로 나타낸 변수로 연안 환경을이해하는 데 중요한 해양 변수이다 . 한반도의 서해안은 얕은 수심 , 조류 , 하천 유래 부유 퇴적물의 영향으로 광학적으로 강한 시공간 변동성을 가지고 있어서 인공위성 자료를 활용한 탁도 산출은 해양학적으로 다양한 활용 가능성을 가진다 . 본 연구에서는 경기만을 연구 해역으로 설정하고 , 해수의 탁도 산출 알고리즘 개발을 위하여 2018년부터 2023년7월까지 해양환경공단의 해양수질자동측정망 기반 현장 관측 탁도 자료와 Sentinel-2 인공위성의 MSI (Multi-SpectralInstrument) Level-2 자료를 사용하여 위성 -현장 관측치 사이의 일치점 데이터베이스를 생산하였다 . 이전의 다양한 탁도산출식을 조사하여 정확도를 상호 비교하였고 경기만 해역에서 최적 파장대를 조사하고 분석하였다 . 그 결과 녹색 밴드(560 nm)를 기반으로 한 탁도 산출식이 0.08 NTU의 상대적으로 작은 평균 제곱근 오차를 보였다 . 인공위성 광학 자료를 기반으로 산출된 탁도는 해수의 광학적 특성과 연안 환경의 변동성을 이해하고 다양한 해상 활동에 도움을 줄 수있을 것으로 기대된다 . Seawater turbidity is one of oceanic variables that reflects the degree of optical property caused by suspendedparticles or organisms in the water, and it is one of critical oceanic variables for understanding coastal environments. Thewestern coast of the Korean Peninsula, characterized by shallow depths, tidal currents, and the influence of river-bornesediments, exhibits strong spatio-temporal variability in optical properties of sea water. Therefore, the utilization of satellitedata for turbidity estimation holds diverse potential applications from an oceanographic perspective. In this study,Gyeonggi Bay was selected as a research area and a turbidity calculation algorithm was developed. To achieve this, weutilized a combination of in-situ turbidity data from the Korea marine environment management corporation’s automatedmonitoring network as ground truth data and Sentinel-2 satellite data from the Level-2 Multi-Spectral Instrument (MSI)from 2018 to July 2023. A matchup database between satellite data and in-situ measurement data was produced. Variousturbidity retrieval methods of previous studies were investigated and their accuracy compared. As a result, a turbidityretrieval formulation based on the green band (560 nm) exhibited a relatively low root mean square error of 0.08 NTU inthe Gyeonggi Bay. Turbidity calculated based on satellite optical data is expected to enhance our understanding ofseawater’s optical characteristics, coastal environmental variability, and provide valuable assistance in various maritimeactivities.

개질Clay 주입이 응집공정의 유기물 제거에 미치는 영향

유찬서 ( Chan-seo You ),정정조 ( Cheong-jo Cheong ),정상철 ( Sang-chul Jung ),이경동 ( Gyeong-dong Lee ),라덕관 ( Deog-gwan Ra ) 한국환경기술학회 2010 한국환경기술학회지 Vol.11 No.3

정수처리 공정에서 탁도 물질의 주입에 의한 유기물 제거 효율을 향상시키기 위하여 양이온을 점토표면에 치환시켜 개질 한 탁도물질을 제조하고, 이를 응집공정에서 주입하여 유기물 저감효과를 검토하였다. 탁도물질 제거에 적정한 PACS의 적정 주입량은 2mg/L, 탁도 제거율은 92.2%로 나타났다. 응집공정에 탁도물질을 주입하였을 경우 탁도 및 휴믹산제거율은 개질 NH₄-clay> kaolin> acid clay, COD 제거율은 개질 NH₄-clay> acid clay> kaolin의 순으로 높게 나타났다. 상수원수중에 NH₄-clay를 30mg/L첨가할 경우 탁도는 81.8%, 휴믹산은 58.4%, COD는 47.4%가 제거되었다. 응집공정에서 PACS만을 투여하였을 경우에 비하여 NH₄-clay를 첨가함으로서 탁도는 37.7%, 유기물은 32.1%, COD는 44.7%의 제거율이 증진되었다. In order to increase the organic removal efficiency by coagulation with turbidity matters in supply water treatment process, some turbidity matters were made by clay, charged with positive ions on clay surface. And the effect of modified clay on organic matter removal efficiency was investigated in coagulation process. The optimal dosage of PACS to remove the turbidity matters was determined to 2mg/L and turbidity removal efficiency was recorded to 92.2% at the same time. On the case of several modified clay were added to coagulation process respectively, the excellent one to remove turbidity and humic acid were conclusion as NH₄-clay, and kaolin and acid clay were followed. Additionally NH₄-clay was the most effective in COD remove, and acid clay, kaolin were followed. When the addition of 30mg/L NH₄-clay to raw water, the each removal efficiency were recorded as turbidity 81.8%, humic acid 58.4%, COD 47.4%. On the case of addition of NH₄-clay in coagulation process, the turbidity, humic acid, COD removal efficiencies were increased to 37.7 %, 32.1 %, 44.7 %, comparing the PACS single process.

Py_STPS모형과 관측자료를 활용한 탁도역추적기법 개발

여홍구,이남주 응용생태공학회 2023 Ecology and resilient infrastructure Vol.10 No.4

차별적 특징을 갖지 않는 탁도 측정자료에 대한 역추적기법을 개발하고자 지천의 상류와 하류에 위치한 수질자동측정점에서측정된 실시간 탁도자료와 Py_STPS모형을 사용하여 지천의 유입탁도를 예측하는 세 가지 탁도역추적기법을 비교하였다. 유하시간을고려한 탁도부하량 단순보존 방법, 유하시간을 고려한 상류경계의 유량을 하류경계의 유량으로 사용하는 방법, 탁도 유발물질의거동특성을 반영하기 위해 내부반응률을 도입한 방법 세 가지 탁도 역추적기법을 적용하였다. 세 가지 역추적모형의 적용 결과, 내부반응률을 도입한 역추적기법의 결과가 가장 우수함을 확인할 수 있었다. In order to develop a backtracking technique for turbidity measurement data without discriminatory characteristics, three turbidity backtracking techniques for predicting inflow turbidity of a stream were compared using real-time turbidity data measured at automatic water quality measurement points located upstream and downstream of the stream and the Py_STPS model. Three turbidity backtracking techniques were applied: 1) simple preservation method of turbidity load considering flow time, 2) a method of using the flow rate at the upstream boundary considering the flow time as the flow rate at the downstream boundary, 3) method of introducing internal reaction rate to reflect the behavior characteristics of turbidity-causing substances. As a result of applying the three backtracking models, it was confirmed that the backtracking technique that introduced the internal reaction rate had the best results.

저수지의 장기 고탁수 사상에 적합한 탁수 예측 모형

홍준영(Hong, Junyoung),정석일(Jeong, Seokil),김병현(Kim, Byunghyun) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.3

CE-QUAL-W2 모형 구축에 필요한 실측 탁도 자료로 2018년 태풍 ‘콩레이’에 의해서 발생한 탁수 사상을 선정하고 당시 유입 지류와 본댐에서 측정한 탁도, 수온, 기후자료, 방류량 등을 수치모의의 입력자료로 활용하였다. 매개변수의 신뢰도를 확보하고자 2019년 태풍 ‘미탁’에 의해서 유발된 탁수 사상을 추가로 선정하였으며, 수온 및 기타 매개변수에 대하여 Case별로 시뮬레이션을 수행하여 최적의 매개변수를 선정하였다. 분석 결과 탁도 상승기와 탁도 하강기를 거쳐 전도 현상 발생 시기가 다가올수록 오차율과 신뢰도가 상대적으로 양호한 것으로 나타났고, 최고 탁도와 평균 탁도에 대해서 검증한 결과는 모의 기간별 검증 결과보다 더 양호한 결과를 나타내었으므로 본 연구에서 구축한 모형은 홍수기에 적합한 모형으로 최종 판단하였다. The turbidity events caused by Typhoon “Kong-rey” in 2018 were selected as the measured turbidity data required to build the CE-QUAL-W2 model. The turbidity, water temperature, climate data, and discharge measured in the main dam were used as input data for numerical simulations. To ensure the reliability of the parameters, the turbidity events caused by Typhoon “Mitak” in 2019 were additionally selected, and optimal parameters for water temperature and other parameters were selected using case by case simulation. The analysis showed that the error rate and reliability were relatively good as the turnover phase approached through the turbidity rise and fall periods. The results of the verification of the maximum and average turbidity were better than those of the verification of the period-specific simulation. Thus, the models constructed in this study were determined to be suitable for the flood season.

탁도제거를 위한 미세공기 부양법 연구

최보람(Boram Choi),김동수(Dongsoo Kim),김종오(Jongoh Kim),이태윤(Taeyoon Lee) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.8

본 연구에서는 해수담수화의 효율을 높이기 위한 효율적인 전처리 기법을 찾기 위해 응집제 투입과 같이 마이크로 공기를 주입하여 전처리 효율을 측정하였다. AlCl3 ? 6H2O와 PGA 응집제 주입량에 따른 탁도 제거효율을 알아보았다. 탁도 유발 물질은 해저퇴적토와 해양미세조류를 선정하여 실험에 필요한 탁도를 구현하였다. 퇴적토 함유 인공해수는 AlCl₃ ? 6H₂O 0.5g/L 주입 시제거율 73.7%를 얻은 반면 PGA 경우 0.05g/L 주입만으로 92.4% 제거율을 얻었다. 미세조류 함유 인공해수 또한 PGA 응집제 0.05g/L의 주입 만으로 95% 이상의 높은 제거효율을 보였다. 퇴적토를 함유 인공 해수에 비해 미세조류를 함유한 인공해수에서 효율이 더 좋았으며, 두 경우 모두 0.1g/L의 PGA 응집제 투입 후 1분간의 응집과정을 거친 후 마이크로 공기를 5초간 주입하였을 때 최적의 제거효율을 보여주었다. 마이크로 공기 주입 후 약 10분 후 최고의 탁도 제거율에 도달하였다. 본 연구결과를 통해 높은 탁도를 가진 해수일지라도 응집제와 마이크로 공기를 주입할 시 신속히 제거가 되었으므로, 본 연구결과는 해수 전처리에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, efficiency of pre-treatment of turbid seawater was measured where micro-air bubbles were used to remove particles in seawater after input of natural coagulant PGA. Artificial seawater was prepared having the intended trubidity using marine sediments and microalgae. 73.7% of turbidity removal was achieved when 0.5g/L of AlCl₃· 6H₂O was added in the artificial seawater, but 92.4% of turbidity removal was observed when 0.05g/L of PGA was added in the artificial seawater containing microalgae. In addition, much greater turbidity removal was achieved for microalage than sediments. For both cases, input of 0.1g/L PGA and following additional input of micro-air bubbles for 5 seconds resulted in the maximum removal efficiency where reaction time of coagulation was 1 min and flotation by micro-air bubbles was 10 min. From this study, we concluded that micro-air floation after coagulation could be a possible economical pre-treatment method for highly turbid seawater.