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가정용 정수기 폐활성탄을 이용한 강우유출수 수질 향상 가능성 평가
Abstract
Objectives
To recycle the wasted activated carbon from water purifiers and reuse stormwater runoff, this study evaluated water quality of stormwater runoff with regeneration using granular activated carbon containing commercial activated carbon for water treatment and wasted activated carbon from household water purifiers.
Methods
The removal of total coliforms, chloride, BOD, T-N, T-P, turbidity, and pH in stormwater runoff were analyzed by down-flow column test using granular activated carbon with varied mixing ratios. In addition, chemical modification with ferrous sulfate and ultrasonic treatment were conducted to improve the removal efficiency of total coliforms, and turbidity.
Results and Discussion
The optimal mixing ratio of granular activated carbon was 7:3 (GAC:WGAC), which showed high removal efficiency of 88.2% for total coliforms, 70.8% for chloride, 72.6% for BOD, 88.4% for T-N, 50.7% for T-P, and 85.9% for turbidity. The granular activated carbon with surface modification using a 0.2 M FeSO4 solution with ultrasonic treatment demonstrated the highest removal efficiency, with a reduction of 11.8% in total coliforms, 29.2% in chloride, 12.1% in BOD, 20.3% in T-P, and 13.2% in turbidity, while T-N showed a decrease of 19.4% in removal efficiency.
Conclusion
The granular activated carbon with a 7:3 mixing ratio showed highest removal efficiencies for all water quality parameters, while the total coliforms and turbidity did not meet the water quality standards for reclaimed water. This indicated that further physicochemical surface modification with FeSO4 and ultrasonic treatment was needed to improve the removal performance and meet the water quality standards for reclaimed water. This approach explored in this study using wasted activated carbon should be continued in the area of resource and water circulation to properly utilize resources of wastes.
Key words: Household water purifiers, Wasted activated carbon, Stormwater runoff, Reclaimed water, Particulate
요약
목적
본 연구는 정수기 폐활성탄의 자원재순환과 강우유출수의 재이용을 위해 수처리용 활성탄과 폐활성탄을 혼합한 입상활성탄을 제조한 후, 재생 처리를 통해 강우유출수의 수질 정화 효율을 평가하였다.
방법
혼합 입상활성탄의 혼합 비율에 따른 강우유출수의 총대장균군수, 염화물, BOD, T-N, T-P, 탁도, pH에 대한 제거율을 컬럼실험을 통해 분석하였다. 제거효율을 향상시키고자 황산제일철을 활용한 화학적 개질 및 초음파 처리를 진행한 뒤 수질오염물질의 제거율 변화 양상을 분석하였다.
결과 및 토의
혼합 입상활성탄의 적정 혼합비율은 7:3(GAC:WGAC)이며, 총대장균군수 88.2%, 염화물 70.8%, BOD 72.6%, T-N 88.4%, T-P 50.7%, 탁도 85.9%의 높은 제거율을 보였다. 흡착성능 향상을 위한 재생활성탄 중 0.2 M의 FeSO4 함침 용액으로 표면 개질 및 초음파 처리를 병행한 혼합 입상활성탄이 가장 높은 제거효율을 보였으며, 총대장균군수 11.8%, 염화물 29.2%, BOD 12.1%, T-P 20.3 %, 탁도 13.2% 제거효율이 향상되었으며, T-N의 경우 19.4% 감소되었다.
결론
7:3 혼합 입상활성탄의 경우 모든 수질 분석항목에서 우수한 제거율을 보였으나, 중수로 재이용할 시 총대장균군수와 탁도는 중수도 수질기준에 만족하지 못하였다. 이는 추가적인 물리화학적 표면 개질을 통해 제거 성능이 향상되어 수질기준을 만족하였으나, 화학적 개질로 인해 증가한 수소이온농도를 중수도 수질기준인 pH 5.8-8.5로 보정하는 연구가 필요하다.
주제어: 가정용 정수기, 폐활성탄, 강우유출수, 재이용수, 입자상물질
1. 서 론
기후변화로 인한 전 세계적인 극한 기후현상은 용수공급에 악영향을 주어 빗물 등을 재이용한 대체 용수 확보가 필요한 실정이며, 수돗물의 주요 취수원인 지표수 수질에 큰 영향을 미치고 이에 따른 수돗물 오염사고가 빈번히 일어나고 있다[ 1, 2]. 먹는 물 안전에 대한 소비자들의 관심 증대와 인천광역시 2020 수돗물 유충 사태와 같은 물 환경 위해 사건의 지속적인 발생은 수돗물에 대한 부정적인 인식으로 전환되었으며, 이에 따라 정수기 판매량 및 시장 확대로 이어지는 경향을 보여주고 있다[ 3]. 환경부에서 실시한 ‘2021 수돗물 먹는 실태 조사’에 따르면 2021년 기준 조사대상 가구의 51%가 정수기를 사용하며 평균 사용기간은 7년 2개월로 조사됐다[ 4]. 국내에서 판매되는 정수기는 카운터탑(countertop) 형태로 크게 직수형과 저수조형으로 구분되며, 세디먼트, 멤브레인, 카본블록 필터 등으로 구성되어 있다. 카본블록 필터는 분말 활성탄과 고분자 폴리에틸렌 바인더를 혼합하여 고온에서 압축 성형하여 제작된 원통형 모양의 성형 활성탄으로 높은 흡착특성으로 잔류염소 등 각종 유기화학물질을 제거하는 정수기의 주요 필터이다[ 5]. 정수기 필터 카트리지는 소모성 제품으로 제조사에서 권고하는 지정교체 주기에 따라 교체가 필요하다. 하지만, 사용된 정수기 필터는 소각 및 매립으로 전량 폐기되고 있는 실정이며, 이를 재활용하는 방안 확보는 필수적이다[ 6]. 폐활성탄 재생 방법으로는 화학적, 물리적, 생물학적 재생법으로 구분되며, 일반적으로 사용되는 재생법은 가열재생과 약품처리이다. 가열재생은 수처리 등 산업 공정에서 여러 오염물질을 한번에 제거하여 효율적인 활성탄 재생 방법이지만, 활성탄의 흡착력을 약 5-10%가량 감소시키고, 약 800℃ 이상의 고온을 사용해 높은 에너지 사용량으로 재생 비용이 높은 단점이 있다[ 7, 8]. 이와 비교하였을 때, 화학적 재생법은 비용, 시간적인 측면에서 이점이 있어, 활성탄 및 오염물질에 따라 적합한 금속이나 금속염을 활성탄 표면에 함침시켜 화학적 활성을 증가시키는 연구가 활발히 진행 중에 있으며, 활성탄 개질 시 초음파처리는 활성탄 세공 구조에 변화를 주어 재생 효율을 증가시킨다[ 9- 11]. Lee et al. (2015)은 총인 제거를 위해 3가지 철 함침 용액을 이용해 표면 개질을 연구한 결과 FeSO 4 > FeCl 3 > FeNO 3의 순서로 높은 제거율을 보여주었으며, Wong et al. (2016)과 Kittappa et al. (2020)은 황산제일철(FeSO 4･7H 2O)을 이용한 화학적 재생을 통해 자성활성탄의 흡착특성을 연구하였다[ 12- 14]. 폐활성탄의 화학적 재생을 통한 흡착 성능 향상에 관한 연구는 다수 존재하지만, 정수기 폐필터를 재활용하기 위한 적절한 처리에 관한 연구는 부족한 실정이다. 현재, 국내 정수기 사용량은 매년 증가하여, 2018년 기준 250 만대 판매되었으며 이는 10년간 약 70% 이상 증가한 수치이다[ 15, 16]. 이는 기하급수적으로 늘어난 정수기 폐필터 처리 문제로 이어지고 있어, 앞으로 폐자원 선순환을 위한 정수기 폐활성탄 재생 연구는 필수적이다. 본 연구는 1) 수처리용 활성탄과 정수기 폐활성탄의 적정 혼합 비율을 산정하고, 2) 혼합 입상활성탄의 화학적 개질 및 초음파 처리를 통한 강우유출수의 수질정화 효율 향상을 목표로 하였다. 적정 혼합비율 산정을 통해 기존 수질 정화 처리 시 사용되는 수처리용 활성탄의 비율을 감소시키고, 폐활성탄의 자원 재순환을 통해 수처리 및 폐기물 처리 비용 절감에 기여하고자 한다.
2. 실험 재료 및 방법
2.1. 실험 재료
본 연구에서 사용한 수처리용 입상활성탄은 ㈜백석화학에서 구입하였으며, 정수기 카본블록 폐필터는 정수기 폐필터 수거 업체를 통해 확보하였다. 화학적 개질에 사용된 황산제일철(FeSO4･7H2O)은 덕산과학(DUKSAN, South Korea)에서 구입하였다. 강우유출수의 수질분석을 위해 Total Nitrogen TNT Reagent Set, LR (Cat. No: 2672245) (HACH, U.S.A.), Total Phosphorus TNT Reagent Set, LR (Cat. No: 2742645) (HACH, U.S.A.), COD TNT Reagent Set, LR (Cat. No: 2125825) (HACH, U.S.A.), Chloride Reagent Set (Cat. No: 2319800) (HACH, U.S.A.), IDEXX Colilert (Cat. No: WP200I) (IDEXX, U.S.A.)과 Quanti-Tray/2000 (Cat. No: WQT-2K) (IDEXX, U.S.A.)을 구입하여 실험을 수행하였다.
2.2. 강우유출수 시료 채취
강우유출수는 환경부 수질오염공정시험기준의 시료의 채취 및 보존 방법(ES 04130.1c)과 EPA의 Industrial Stormwater Monitoring and Sampling Guide에 따라 도로변 세 지점의 빗물받이 우수관로 유입구에서 채취하였다[ 17]. 강우유출수는 폴리프로필렌 용기를 사용하여 채취 장소당 20 L씩 채취하여 총 60 L의 시료를 수질분석 전까지 4℃ 이하로 보관하여 실험을 수행하였다.
2.3. 혼합 입상활성탄 제조
혼합 입상활성탄은 수처리용 입상활성탄(Granular activated carbon, GAC)과 폐입상활성탄(Wasted granular activated carbon, WGAC)을 일정 비율로 혼합하여 구성하였다. WGAC는 필터를 보호하고 있는 외부 PP 소재의 필터하우징을 카본블록 필터와 분리 및 분쇄하여 체진동기(MINOR 200, Endecotts Ltd., U.K.)를 활용하여 수처리용 입상활성탄 크기인 1-2 mm의 WGAC를 확보하였다. 불순물을 제거하기 위해 증류수로 3회 세척하였으며, 120℃에서 2시간 건조하고, 고압 증기 멸균기(Series 410, Delta clave, South Korea)로 멸균하여 실험을 수행하였다. 수질오염물질 제거 평가에 적용한 GAC:WGAC 혼합 비율은 건조 부피 기준 10:0, 9:1, 7:3, 5:5, 3:7, 1:9, 0:10의 비율로 선정하였다.
2.4. FeSO4를 활용한 폐활성탄의 물리화학적 개질
수질오염물질 제거효율이 우수한 혼합 입상활성탄을 0.05 M, 0.1 M, 0.2 M의 FeSO 4･7H 2O 용액으로 물리화학적 개질을 진행하였다. 0.05 M, 0.1 M, 0.2 M의 FeSO 4･7H 2O 용액 500 mL에 혼합 입상활성탄 100 g씩 첨가하여 자력교반기를 이용하여 1000 rpm, 2시간 동안 교반시켰다. 초음파 여부에 따른 개질 효과를 비교하기 위해, 탐침형 초음파 분산장치(VCX750, Sonics & Materials, U.S.A.)로 2시간 동안 초음파 처리를 실시하였으며, 120℃에서 2시간 건조 후, 증류수 세척 과정을 거쳐 최종적으로 80℃에서 24시간 동안 건조하여 실험을 수행하였다[ 18].
2.5. 혼합 입상활성탄을 활용한 수질오염물질 제거 평가
혼합 입상활성탄의 수질오염물질 제거 평가는 Fig. 1과 같이 컬럼 실험(column test)을 진행하였으며, PLA (Polylactic acid)로 제작한 원통형 컬럼(I.D.: 54 mm, O.D.: 56 mm, H: 200 mm)에 혼합 입상활성탄을 충진하여 실험을 수행하였다[ 19]. 본 실험에서 사용된 컬럼은 시료가 상부에서 주입되어 하부로 유출되는 하향류식으로, 연동펌프(BT-300CA, JIHPUMP, China)를 통해 유량 3 mL/min으로 운전하였다. 분석 항목은 총 7개로 총대장균군수는 IDEXX Colilert (Cat. No: WP200I) (IDEXX, U.S.A.), 염화물, 생물화학적산소요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD), 총질소(Total Nitrogen, T-N), 총인(Total Phosphorous, T-P)은 HACH 수질분석 분광광도계(DR3900, Hach, U.S.A.), 탁도(Turbidity)는 2100Q Portable Turbidimeter (HACH, U.S.A.), pH는 LAQUA PH210 meter (HORIBA, Japan)을 활용하여 농도 측정 후 각 항목에 대한 제거율을 산정하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1. 도심 강우유출수의 수질 특성
본 연구에서는 도로변 세 지점의 빗물받이 우수관로 유입구에서 채취한 강우유출수를 혼합한 시료에 대해 수질 분석을 이중 시료로 분석하였다. Table 1에 나타낸 것과 같이, 총대장균군수 112,800 MPN/100 mL, 염화물 6.0 mg Cl/L, BOD 6.35 mg/L, T-N 2.58 mg/L, T-P 0.69 mg/L, 탁도 36.31 NTU, pH 7.6로 측정된 수질 항목이 일반적인 강우유출수 농도 범위에 포함된 것을 확인하였다.
3.2. 혼합 입상활성탄 비율에 따른 수질 정화 성능평가
WGAC의 물리화학적 특성을 고찰하기 위해 3Flex (Micromeritics, U.S.A.) 기기를 이용하여 비표면적(BET surface area), 평균세공크기(Average pore diameter) 및 세공부피(Total pore volume)를 분석하였다. WGAC의 비표면적은 510.21 m2/g, 평균세공크기는 16.61 Å, 세공부피는 0.21 cm3/g이었다. WGAC에 대한 질소(N2) 흡착등온선에서 상대압력(P/PO)이 0.1 이내에서 급격한 질소 흡착량 변화를 보였으며 이는 미세세공으로 이루어져 있음을 의미한다.
GAC와 WGAC의 혼합 비율에 따른 수질오염물질 제거 효율은 Table 2와 같다. 총대장균군수의 경우, 유입수 대비 평균 72% 제거되는 효율을 보여주었으나, 유입수인 강우유출수에서의 농도가 높아 유출수에서 평균 31,664 MPN/100 mL의 높은 농도를 보여주어, 혼합 입상활성탄에 추가적인 처리를 통해 총대장균군수에 대한 제거 성능 향상이 필요할 것으로 보인다. 염화물의 경우 혼합 입상활성탄 중 WGAC의 비율이 증가할수록 제거효율이 낮아지는 경향을 보였으며, 이는 정수기 카본블록의 주요 역할인 잔류염소 흡착이 재이용 입상활성탄의 염화물 제거 성능에 영향을 준 것으로 판단된다. BOD는 혼합 입상 활성탄 중 WGAC 비율이 90% 미만일 경우 평균 59%의 제거율을 보였지만, 그 이상인 비율일 때는 유출수의 농도가 유입수 보다 높은 결과를 보여주었다. 이는 기존 카본블록 필터 분쇄 시 발생한 세공 구조의 변화로 탈착한 유기오염물질이 영향을 주어 농도가 상승하였다고 분석된다. T-N은 다른 수질 항목과 비교하였을 때 평균적으로 높은 제거율을 나타냈으며, GAC 대비 WGAC의 혼합비율이 증가할수록 제거율이 감소되는 경향을 보였지만, 이와 반대로 T-P는 WGAC의 비율이 증가할수록 평균 제거율이 높아졌다. 탁도의 경우 평균 81.5% 제거율로 모든 수질항목 중 가장 높은 제거효율을 나타냈으며, pH의 값은 유입수와 유출수에서 큰 변화가 없었다. 혼합 입상활성탄 비율에 따른 수질 정화 성능평가 결과, 7:3 (GAC:WGAC) 혼합 입상활성탄이 모든 수질분석항목에서 높은 제거율을 보여주었으며, 유입수 대비 총대장균군수 88.2%, 염화물 70.8%, BOD 72.6%, T-N 88.4%, T-P 50.7%, 탁도 85.9%가 제거되었다. 수처리용 상업 활성탄의 경우 입자크기가 3 mm 이하로 다양하며, 재활용 활성탄의 경우 1~2 mm 이므로, 수처리용 활성탄의 공극사이를 적절한 양의 재활용 활성탄이 채우게 되어 7:3 혼합 입상활성탄에서 높은 제거율을 나타난 것으로 판단되나, 이와 관련된 추가적인 연구 및 실험이 필요하다.
3.3. 개질 혼합 입상활성탄의 수질 정화 성능평가
재생처리를 통한 7:3(GAC:WGAC) 혼합 입상활성탄의 흡착성능을 향상시키기 위해 해당 오염물질의 친화도를 고려한 황산제일철을 이용하여 화학적 표면 개질을 진행하였다. Table 3은 함침 용액 농도 및 초음파 처리 유무에 따른 수질오염물질 제거 성능 평가 결과이다. 모든 수질 항목에서 함침 용액의 농도가 높을수록, 초음파 처리를 병행할수록 제거율이 증가하는 경향을 보여주었다. 총대장균군수는 개질 및 초음파 처리 후 평균 99.4%까지 제거율이 증가하였으며, 0.2 M 농도의 FeSO 4 함침 용액으로 표면 개질 및 초음파 처리(U-0.2 M)를 동시에 진행한 결과 총대장균군수는 불검출이었다( Fig. 2). 이는 pH 7.3인 강우유출수에서 음전하를 띄는 혼합 입상활성탄이 그람음성(gram-negative) 간균인 총대장균군과의 반발력으로 인해 박테리아의 흡착능이 저하되었지만, 이온의 표면 개질을 통해 화학적 활성을 증가시켜 음전하를 띄는 다양한 오염물질에 대한 흡착성능이 향상이 영향을 준 것으로 보인다[ 23- 25]. 염화물의 평균 제거율은 99.3%으로 처리 전보다 약 28.4% 향상되었으며, BOD는 초음파 처리 유무에 따라 제거성능의 차이가 크며, 개질 및 초음파처리를 병행하였을 때 평균 제거율은 81.2%로 제거효율이 9.1% 증가하였음을 확인하였다. 재생처리 전과 비교하였을 때, T-N은 제거효율이 감소하였으며, T-P와 탁도는 증가하였다( Fig. 2). T-N의 경우, 강우유출수에 포함되어 있는 NH 4-N의 비율이 높다는 연구 결과에 비추어 보았을 때, 표면 개질로 인해 양전하를 띄게된 활성탄 표면에서 적절하게 T-N 제거가 이루어지지 못한 것으로 판단된다[ 26]. 개질 이후 pH의 평균은 4.22로 수소이온 농도의 증가하였으며, 이는 식(1)과 같이 개질 과정에서 활성탄 표면의 침전된 제2철(Fe 3+)이 강우 유출수와 반응하여 제1철(Fe 2+)로 변하면서 수소이온 농도 증가에 기인한 것으로 보인다.
4Fe3+ + 2H2O ↔ 4Fe2+ + 4H+ + O2 (1)
개질 혼합 입상활성탄의 수질 정화 성능평가 결과, 0.2 M의 FeSO4 함침 용액으로 표면 개질 및 초음파 처리를 동시에 진행하였을 때 모든 수질항목에서 가장 높은 제거효율을 보여주었으며, 7:3(GAC:WGAC) 혼합 입상활성탄과 비교하였을 때, 총대장균군수 11.8%, 염화물 29.2%, BOD 12.1%, T-P 20.3%, 탁도 13.2% 제거효율이 향상되었으며, T-N은 19.4% 감소되었다. 이를 통해 초음파 처리가 활성탄의 미세세공 구조에 변화를 주어 표면에 철 이온을 고르게 분산시켜 흡착 성능 향상에 중요한 역할을 하였음을 확인하였다.
4. 결 론
본 연구는 폐활성탄의 자원 재순환과 수처리 및 폐기물 처리 비용의 절감을 위해, 기존 수처리용 입상활성탄과 정수기에서 분리된 폐활성탄 필터를 이용하여 혼합 입상활성탄을 제조하였다. 혼합 비율에 따라 수질정화 가능성을 평가하였으며, 수질오염물질의 제거를 향상시키기 위해 철 함침을 통한 화학적 개질 및 초음파 처리 효과를 연구하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
혼합 입상활성탄의 적정 혼합비율은 7:3(GAC: WGAC)이며, 모든 수질 분석항목에서 우수한 제거율을 보여주었다. 수질분석항목 중 T-P가 가장 낮은 제거율을 나타냈으며, 총대장균군수와 T-N의 경우 높은 효율을 보였다. 강우유출수를 중수로 재이용한다고 가정하였을 시 탁도와 총대장균군수의 경우 각각 2 NTU, 불검출 혹은 1,000 MPN/100 mL 이하인 중수도 수질기준에 적합하지 못했으며, 혼합 입상 활성탄의 물리화학적 표면 개질을 통해 기준을 만족시키고자 하였다.
황산제일철을 활용하여 화학적 표면 개질 및 초음파 처리를 한 결과, 총대장균군수와 탁도에 대한 제거 성능이 향상되어 중수도 수질기준을 만족하였으나, 표면 개질로 인한 pH 감소는 중수도 수질기준인 5.8-8.5을 만족하지 못하여, 추가적인 pH 보정 연구가 필요할 것으로 판단된다.
Acknowledgments
이 논문은 인천대학교 2018년도 자체연구비 지원에 의하여 연구되었음.
Notes
Declaration of Competing Interest
The authors declare that they have no known competing interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.
Fig. 1.
Diagram of down-flow column test system. 
Fig. 2.
Total coliform, turbidity removal by concentration of FeSO4 and sonication. 
Table 1.
Pollutants’ concentration in stormwater runoff.
|
Parameter |
Measured Concentration (Mean)*
|
Reference concentration |
Reference |
|
Total Coliform |
112,800 MPN/100 mL |
4-2×1026 CFU/100 mL |
Shen et al. (2018) [20] |
|
Chloride (mg Cl/L) |
6.0 |
0-16 |
Kim et al. (2018) [21] |
|
BOD (mg/L) |
6.35 |
5-20 |
Kim et al. (2018) [21] |
|
T-N (mg/L) |
2.58 |
< 16 |
Shen et al. (2018) [20] |
|
T-P (mg/L) |
0.69 |
< 2.3 |
Shen et al. (2018) [20] |
|
Turbidity (NTU) |
36.31 |
20-2,300 |
Bennett and Linstedt (1978) [22] |
|
pH |
7.6 |
6.5-9.0 |
Kim et al. (2018) [21] |
Table 2.
Removal of pollutants by GAC:WGAC ratio.
|
GAC : WGAC
|
|
Parameter |
|
10 : 0 |
9 : 1 |
7 : 3 |
5 : 5 |
3 : 7 |
1 : 9 |
0 : 10 |
|
Total Coliform (MPN/100 mL) |
Influent |
112800 |
|
|
|
|
|
|
|
Effluent |
27560 |
34260 |
13260 |
39330 |
31290 |
45275 |
30675 |
|
Removal (%) |
76 |
69.6 |
88.2 |
65.1 |
72.3 |
59.9 |
72.8 |
|
Chloride (mg/L) |
Influent |
6.00 |
|
|
|
|
|
|
|
Effluent |
1.95 |
0.2 |
1.75 |
3 |
2.9 |
3.9 |
5.75 |
|
Removal (%) |
67.5 |
96.7 |
70.8 |
50.0 |
51.7 |
35.0 |
4.2 |
|
BOD (mg/L) |
Influent |
6.35 |
|
|
|
|
|
|
|
Effluent |
3.25 |
3.01 |
1.74 |
2.59 |
2.43 |
13.6 |
6.51 |
|
Removal (%) |
48.8 |
52.6 |
72.6 |
59.2 |
61.8 |
0 |
0 |
|
T-N (mg/L) |
Influent |
2.58 |
|
|
|
|
|
|
|
Effluent |
0.05 |
0.8 |
0.3 |
0.05 |
0.7 |
1.3 |
2.5 |
|
Removal (%) |
98.1 |
69.0 |
88.4 |
98.1 |
72.9 |
49.6 |
3.1 |
|
T-P (mg/L) |
Influent |
0.69 |
|
|
|
|
|
|
|
Effluent |
0.56 |
0.6 |
0.34 |
0.48 |
0.36 |
0.39 |
0.24 |
|
Removal (%) |
18.8 |
13.0 |
50.7 |
30.4 |
47.8 |
43.5 |
65.2 |
|
Turbidity (mg/L) |
Influent |
36.31 |
|
|
|
|
|
|
|
Effluent |
8 |
5.23 |
5.11 |
6.8 |
6.64 |
6.39 |
8.86 |
|
Removal (%) |
78.0 |
85.6 |
85.9 |
81.3 |
81.7 |
82.4 |
75.6 |
|
pH (mg/L) |
Influent |
7.6 |
|
|
|
|
|
|
|
Effluent |
9.09 |
7.67 |
7.97 |
7.61 |
7.69 |
7.55 |
6.65 |
Table 3.
Removal of pollutants by concentration of FeSO4 and sonication.
|
Parameter |
|
0.05 M |
0.1 M |
0.2 M |
U-0.05 M |
U-0.1 M |
U-0.2 M |
|
Total Coliform (MPN/100 mL) |
Influent |
130,255 |
|
|
|
|
|
|
Effluent |
3625 |
410 |
50 |
575 |
150 |
0 |
|
Removal (%) |
97.2 |
99.7 |
99.9 |
99.6 |
99.9 |
100.0 |
|
Chloride (mg/L) |
Influent |
5.6 |
|
|
|
|
|
|
Effluent |
0.1 |
0.05 |
0 |
0.1 |
0 |
0 |
|
Removal (%) |
98.2 |
99.1 |
100.0 |
98.2 |
100.0 |
100.0 |
|
BOD (mg/L) |
Influent |
6.55 |
|
|
|
|
|
|
Effluent |
5.4 |
4.8 |
4.6 |
1.6 |
1.1 |
1.0 |
|
Removal (%) |
17.6 |
26.7 |
29.8 |
75.6 |
83.2 |
84.7 |
|
T-N (mg/L) |
Influent |
2.9 |
|
|
|
|
|
|
Effluent |
1.7 |
1.3 |
1.1 |
1.3 |
1 |
0.9 |
|
Removal (%) |
41.4 |
55.2 |
62.1 |
55.2 |
65.5 |
69.0 |
|
T-P (mg/L) |
Influent |
0.69 |
|
|
|
|
|
|
Effluent |
0.3 |
0.27 |
0.25 |
0.245 |
0.23 |
0.2 |
|
Removal (%) |
56.5 |
60.9 |
63.8 |
64.5 |
66.7 |
71.0 |
|
Turbidity (mg/L) |
Influent |
40.7 |
|
|
|
|
|
|
Effluent |
1.27 |
0.79 |
0.64 |
0.56 |
0.47 |
0.35 |
|
Removal (%) |
96.9 |
98.1 |
98.4 |
98.6 |
98.9 |
99.1 |
|
pH (mg/L) |
Influent |
7.3 |
|
|
|
|
|
|
Effluent |
4.63 |
4.38 |
3.96 |
4.32 |
4.17 |
3.86 |
References
1. B. A. Wijesiri, A. Liu, Impact of global warming on urban stormwater quality: From the perspective of an alternative water resource, Journal of Cleaner Production., 262, 121330(2020).  2. I. Delpla, E. Jung, M. Clement, O. Thomas, Impacts of climate change on surface water quality in relation to drinking water production, Environment international., 35(8), 1225-1233(2009). 3. D. H. Kim, S. H. Lee, Evolution of water purifier technology due to social environment changes, Journal of Korean Society for Environmental Technology., 21(3), 240-248(2020). 5. Q. Y. Zuo, H. Zhang, P. Zheng, H. Zhang, J. Yang, J. Yu, Y. Tang, J. Mai, A facile method to modify activated carbon fibers for drinking water purification, Chemical Engineering Journal., 365, 175-182(2019). 6. Y. J. Shin, Y. I. Kim, J. G. Kim, S. I. Yeom, D. G. Lee, A study on current status and trends of recycling used water purifier filters, Journal of Korean Society on Water Environment., 37(5), 398-404(2021).
7. V. M. Samonin, V. Podvyaznikov, V. Solov’ev, E. Kiseleva, E. Spiridonova, Study of the possibility of regeneration of activated carbon spent in water treatment processes using the chemical regeneration and thermal reactivation, Russian Journal of Applied Chemistry., 86, 1220-1224(2013).  8. A. L. Cazetta, O. P. Junior, A. M. Vargas, A. P. Da Silva, X. Zou, T. Asefa, V. C. Alm eida, Therm al regeneration study of high surface area activated carbon obtained from coconut shell: Characterization and application of response surface methodology, Journal of analytical and applied pyrolysis., 101, 53-60(2013). 9. A. Larasati, G. D. Fowler, N. J. Graham, Insights into chem ical regeneration of activated carbon for water treatment, Journal of Environmental Chemical Engineering., 9(4), 105555(2021). 10. B. Sajjadi, W. Y. Chen, D. L. Mattern, N. Hammer, A. Dorris, Low-temperature acoustic-based activation of biochar for enhanced removal of heavy metals, Journal of Water Process Engineering., 34, 101166(2020). 11. Z. Sun, C. Liu, Z. Cao, W. Chen, Study on regeneration effect and mechanism of high-frequency ultrasound on biological activated carbon, Ultrasonics Sonochemistry., 44, 86-96(2018). 12. S. Lee, C. W. Kim, D. H. Paik, Evaluation of phosphorus adsorption characteristic with surface modified activated carbon, Journal of the Korean Society of Urban Environment., 15(3), 189-197(2015).
13. K. T. Wong, N. C. Eu, S. Ibrahim, H. Kim, Y. Yoon, M. Jang, Recyclable magnetite-loaded palm shell-waste based activated carbon for the effective rem oval of m ethylene blue from aqueous solution, Journal of Cleaner Production., 115, 337-342(2016). 14. S. Kittappa, F. M. Jais, M. Ram alingam, N. S. Mohd, S. Ibrahim, Functionalized magnetic mesoporous palm shell activated carbon for enhanced removal of azo dyes, Journal of Environmental Chemical Engineering., 8(5), 104081(2020). 18. G. Li, Q. Li, J. Ye, G. Fu, J. Han, Y. Zhu, Activated carbon from the waste water purifier for supercapacitor application, Journal of Solid State Electrochemistry., 21, 3169-3177(2017). 19. A. Jusoh, L. S. Shiung, M. Noor, A simulation study of the removal efficiency of granular activated carbon on cadmium and lead, Desalination., 206(1-3), 9-16(2007). 20. C. Shen, Q. Liao, H. H. Titi, J. Li, Turbidity of stormwater runoff from highway construction sites, Journal of Environmental Engineering., 144(8), 04018061(2018). 21. H. J. Kim, J. W. Choi, T. H. Kim, J. S. Park, B. An, An, Effect of tss removal from stormwater by mixed media column on tn, tp, and organic material removal, Water., 10(8), 1069(2018). 22. E. R. Bennett, K. D. Linstedt, Pollutional characteristics of storm water runoff Colorado State University, Libraries(1978).
23. E. Paramonova, E. L. Zerfoss, B. E. Logan, Measurement of biocolloid collision efficiencies for granular activated carbon by use of a two-layer filtration model, Applied and environmental microbiology., 72(8), 5190-5196(2006). 24. H. C. Kim, S. J. Park, C. G. Lee, Y. U. Han, S. B. Kim, Analysis of enterococcus faecalis attachment to granular activated carbon with a column experiment, Journal of Korean Society of Environmental Engineers., 31(2), 119-124(2009).
25. E. Kwon, S. Park, W. Lee, coconut-, Korean Society of Environmental Engineers., 43(4), 257-264(2021).
26. L. Li, A. P. Davis, Urban stormwater runoff nitrogen composition and fate in bioretention systems, Environmental science & technology., 48(6), 3403-3410(2014).
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