이군집 응집현상은 수자원환경에서 점착성 유사가 결합-해체의 과정을 통해 응집핵-응집체의 이군집 입자크기분포(Biomodal Floc Size Distribution)를 형성하는 일련의 과정을 의미한다. 본 연구는 저난류 및 고난류 두 가지 조건에서 수행한 응집-침전관 실험결과를 바탕으로 이군집 응집모형(TCPBE: Two Class Population Balance Equation)의 적용성을 단일군집 응집모형(SCPBE: Single Class Population Balance Equation) 및 다군집 응집모형(MCPBE: Multi Class Population Balance Equation)과 비교·평가하였다. 기존 SCPBE에 비하여, TCPBE는 응집핵-응집체의 상호작용 및 침강속도차에 따른 응집 기작을 모의할 수 있었다. 또한, 3개의 연립미분방정식을 가진 TCPBE는 30개 미분방정식을 가진 다군집 응집모형(MCPBE: Multi Class Population Balance Equation)과 대등한 모의 결과를 나타내었다. 따라서 TCPBE는 이군집 응집현상을 모의 할 수 있는 가장 단순한 모델로 검증되었고, 향후 수자원환경이나 수처리 공정에 다양하게 적용할 수 있으리라 판단된다.

The bimodal flocculation of cohesive sediments in water environments describes the aggregation and breakage process developing a bimodal floc size distribution with dense flocculi and floppy flocs. A two class population balance equation (TCPBE) was tested for simulating the bimodal flocculation by a modeldata fitting analysis with two sets of experimental data (low and high turbulent flows) from 1-D flocculationsettling column tests. In contrast to the Single-Class PBE (SCPBE), the TCPBE could simulate interactions between flocculi and flocs and the flocculation mechanism by differential settling in a low turbulent flow. Also, the TCPBE could perform the same quality of simulation as the elaborate Multi-Class PBE (MCPBE), with a small number of floc size classes and differential equations. Thus, the TCPBE was proven to be the simplest model that is capable of simulating the bimodal flocculation of cohesive sediments in water environments and water, wastewater treatment systems.

• 이병준(경북대학교 과학기술대학 건설방재공학부 조교수) | Lee, Byung Joon 교신저자
• Toorman, E.A.(Professor, Hydraulics Lab., KU Leuven, Kasteelpark Arenberg 40, 3001 Leuven, Belgium)