• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.327-327
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• 2021

하수재이용에서 전처리 막여과 공정은 완벽한 고액분리로 인해 후단 역삼투막 손상을 줄일 수 있는 공정으로 각광을 받고 있다. 일반적으로 막여과 공정은 여과->물리세정->충진->여과 와 같은 제막사에서 제공하는 운전 사이클에 맞춰 적용하고 있으며 유지세정 역시 1회/일 또는 1회/주 단위로 정해진 범위에서 수행되고 있다. 이러한 운전 방식은 시시각각 변화하는 막 유입수질에 적절하게 대응하지 못해 장기적으로 막오염 발생에 따른 생산수량 감소는 물론 막오염 제거를 위한 화학세정 주기가 짧아져 전체적인 생산수량이 감소하는 원인이 되고 있다. Raffine(2012)에 따르면 가역적 막오염의 경우 Flux 증가에 큰 영향이 없으나 비가역적 막오염은 Flux 증가에 따라 급격히 증가한다고 보고하고 있으며 이는 제한된 분리막 면적당 처리수 생산량을 증가시키기 위해 비가역적 막오염의 발생량을 줄이는 것이 필요하며 이를 위해 주기적인 강화역세(Chemical Enhanced Backwashing, CEB)가 도입되고 효율적인 유지세정 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 당사에서는 일산에 있는 I 수질복원센터내에 25 m³/일 규모의 막여과 하수재이용 파일롯 플랜트를 설치하고 막여과 하수재이용 공정의 운영 효율을 높이기 위하여 W사에서 개발한 IntelliFluxControl(IFCr) 소프트웨어를 이용하여 하수재이용 막여과 성능을 확인 하였다. IFCr은 실시간으로 변화하는 수질에 따른 막오염 정도에 따라 역세 강도 및 빈도와 CEB 적용 정도를 변화시켜 분리막 운전의 효율을 높일 수 있는 운영 소프트웨어이다. I 수질복원센터의 하수 방류수를 막여과 유입수로 적용하여 40 LMH를 기준으로 IFCr을 적용하지 않은 경우 23.7일 운전 가능하였으나 IFCr을 적용한 경우 50일 연속 운전이 가능하였다. 또한 역세척수를 운전 기간 동안 약 50 m³을 사용한 반면 IFCr을 적용한 경우 이에 절반 수준인 24.1 m³ 만 사용하여 회수율이 91%에서 95%로 증가한 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구의 결과는 기존의 제막사에서 제시하는 막 공정 운영방법을 탈피하여 분리막이 갖고 있는 성능을 최대한 끌어 올릴 수 있는 연구 결과라고 판단되며 향후 스케일 업 연구를 통해 실제 플랜트에 적용 가능성이 확인 될 경우 시설의 설치 막모듈 개수와 유지관리비를 동시에 절감할 수 있는 기술이 될 수 있을 것이다

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.323-323
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• 2019

최근 충주댐 하류에 위치한 남한강 본류에서는 봄철 지속되는 가뭄으로 인한 유량부족과 인근 주요 유입하천으로부터의 과다한 영양염류 유입으로 갈수기 수질오염 문제가 빈번히 발생하고 있다. 그러나 아직까지 충주댐 하류 남한강 본류 하천을 대상으로 기후변화에 따른 장래 갈수기 수질변화 예측과 상류 유역에서의 유량 확보가 본류 하천 갈수기 수질에 미치는 영향을 정량적으로 분석한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 충주댐 하류 남한강 본류 구간과 주요 유입하천을 대상으로 유역 및 수질 모델 연계를 통해 극한 가뭄 사상에 따른 남한강 본류의 장래 갈수기수질 변화를 예측하고, 섬강 유역 내 갈수기 유량 확보 시나리오 적용을 통해 극한 가뭄 사상에서의 섬강 말단 및 남한강 본류 갈수기 수질 개선 효과를 분석하였다. 갈수기 유량 확보 시나리오는 산림 간벌에 따른 증발산량 저감 및 침투량 증진 시나리오로 구성하였다. 시나리오 적용 결과, 섬강 유역에서의 갈수기 평균 유량은 최대 2.19배까지 증가하는 것으로 분석되었으며, 갈수기 수질평균 농도는 최대 BOD5 20.5%, T-N 40.8%, T-P 53.4%까지 개선되는 것으로 나타났다. 또한 섬강 유역에서의 갈수기 유량 확보에 따라 남한강 본류 갈수기 수질 평균 농도는 최대 BOD5 5.22%, T-N 5.42%, T-P 7.69%까지 개선되는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 통해서 산림 간벌에 따른 기저유량의 확보가 갈수기 하천 수량 및 수질에 긍정적인 영향을 미치는 것을 간접적으로 확인할 수 있었으며, 이는 수량 수질뿐만 아니라 수생태계 건강성 연속성 유지 측면에서 큰 기여를 할 수 있을 것이라 판단된다. 따라서, 섬강 유역 내 갈수기 유량 확보 방안으로 적절 수준의 산림 간벌 대책이 강구되어야 할 것이며, 산림 간벌 이외에 갈수기 유량 확보를 위한 빗물 이용, 공공하수처리시설 방류수 재이용, 우수의 저류 및 침투시설 확충 등 다양한 대책이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.54 no.2
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• pp.103-113
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• 2012

본 연구에서는 하수재이용에 따른 논에서의 토양염분 변화를 추정하기 위하여 경기도 화성시 수원환경사업소 인근에 위치한 병점지구를 대상으로 수문순환과 작물성장과의 관계를 고려한 SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant) 모형을 이용하여 평가하였다. 실험에 사용한 관개용수는 지하수 (TR#1), 하수처리장 방류수+여과+UV (TR#3)로 분류하여 모형에 사용하였다. 유입관개수의 EC (Electrical Conductivity)는 지하수 관개수인 TR#1이 다른 처리구에 비해 작았고, TR#3의 경우 0.442~0.698 dS $m^{-1}$의 범위를 보였다. 모형의 보정과 검정을 위해서 대상지구에 FDR (Frequency Domain Reflection)을 설치하여 토양수분함유량과 염분농도를 토심에 따라 일단위로 모니터링 하였다. 토심 (50, 100, 140 cm)에 따른 토양함수량의 RMSE는 검정기간 중 TR#1에서 0.003~0.064 $cm^3\;cm^{-3}$, TR#3에서 0.001 $cm^3\;cm^{-3}$ 범위를 보여 주었고, 토양염분의 보정기간 중 토심별 RMSE는 TR#1에서 0.018~0.037 dS $m^{-1}$, TR#3에서 0.004~0.014 dS $m^{-1}$ 범위를 보여 적용성이 있는 것으로 나타났다. 토양내의 염분수지 분석 결과, 토양에서의 염분저장량이 (-)로 나타나 토양내로 침출되는 것으로 나타났으며, WMRI (Water Management Response Indicators)을 이용한 분석 결과, 높은 침투능으로 인하여 토양에서의 염분 집적 영향은 낮은 것으로 평가되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.309-309
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• 2011

지구온난화와 도시기후 변화에 대응하기 위해 자연의 생태적 기능을 복원하고 환경에 대한 오염부하를 저감하여 도시 환경의 건강성과 지속성을 높이기 위해 도심 내 물순환시스템(urban water circulating system)의 구축이 요구된다. 즉, 물순환시스템을 활용하여 도심 내 다양한 수원(생태하천/호수 유지용수, 하수처리수, 우수, 지하수 등)을 네트워크 및 통합 관리하여 도시 내 물순환의 건전성과 수자원의 재이용률을 향상시킬 수 있다. 이를 위해서 연중 발생량이 일정하고 막대한(66.4억톤/년, 2009년 기준) 하수처리수 방류수는 고도처리를 통해 수질이 양호하며 안정적인 대체 수자원으로 고려된다. 또한, 하수처리수의 재이용은 공공수역으로 배출되는 오염부하량의 총량 삭감 및 상수사용량의 절감과 수자원을 효율적으로 이용한다는 면에서 최근 재이용 사례가 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 도심 내 친수공간(생태하천/호수)은 저류수량에 비해 유입수량이 적어 체류시간이 비교적 장시간이고, 이로 인해 부영양화가 쉽게 발생해 수질이 악화된다. 따라서, 본 연구에서는 하수처리수 재이용수를 도심 내 친수공간의 유지용수로 활용 시, 수질정화공정(응집 후 여과, 응집 후 여과+한외여과, 응집 후 여과+한외여과+역삼투 공정)이 친수공간 내 조류성장에 미치는 영향을 파악하기 위해, 하수처리수 재이용수 pilot plant의 수질정화공정별 유출수를 활용해 M. aeruginosa를 시험조류로 조류성장(growth kinetics)을 조사하였다. 조류는 $5\times104$ cells/mL의 초기 농도로 접종하여 배양하였으며, 조류성장에 직접적인 제한인자인 용존반응성인의 농도에 따른 성장속도를 Monod와 변형 Monod Kinetics를 이용해 반포화상수(Ks)와 최대 성장속도(${\mu}$max)를 산정하였다. 실험결과, 역삼투 공정을 제외한 다른 수질정화공정은 비록 영양염류가 80~90% 이상 제거되어 수계의 화학적 성상이 변하였으나 조류성장역학의 변화는 통계학적 (p=0.05)으로 유의할만한 수준은 아닌 것으로 판명되었다. 또한, 수리학적 체류시간이 2주 이상이 될 경우, 역삼투 공정을 제외한 수질정화공정 별 유출수에서는 조류의 과다성장으로 인해 부영양화가 발생하는 것으로 판명되었다. 결론적으로 하수처리수 재이용수를 친수용수로 활용시, 조류성장을 방지하기 위하여 용존반응성인의 농도를 중점적으로 관리하는 수질정화공정 및 유지용수 공급방안을 고려해야하는 것으로 판단된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.1
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• pp.122-131
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• 2019

In order to reuse and concentrate the sewage, a forward osmosis using fertilizer as draw solution was applied. Sewage-1, which is the supernatant after settling for 30 minutes for the primary settling basin influent, and Sewage-2, which is the supernatant after settling for 30 minutes for the effluent, and Sewage-3, which is the filtrate filtered through a $1{\mu}m$ cartridge filter for the effluent were tested. Eight draw solutions of $NH_4H_2PO_4$, KCl, $KNO_3$, $NH_4Cl$, $(NH_4)_2HPO_4$, $NH_4NO_3$, $NH_4HCO_3$, and $KHCO_3$ were used in consideration of osmotic pressure, solubility and pH. In the case of Sewage-3, the permeate flux was almost similar to that of the discharge water of the sewage treatment plant, and was larger than that of Sewage-1 and Sewage-2. $NH_4H_2PO_4$ was the smallest, and $NH_4NO_3$ was the largest in the specific reverse solute flux. $NH_4H_2PO_4$ was found to be most useful for the reuse and concentration of sewage because it contains nitrogen and phosphorus, which are the major components of fertilizer, as well as low specific reverse solute flux. When $NH_4H_2PO_4$ was used as the draw solution, the concentration factor after 24 hours for Sewage-3 was 1.72.

• Journal of Environmental Science International
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• v.4 no.5
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• pp.115-115
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• 1995

Reuse of industrial effluents through the cooling systems in a petrochemical complex was described. The partial oxidation of the effluents from the biological treatment plant was examined, using Fenton''s reagent as a pretreatment step prior to a next treatment of the effluents. Next tertiary treatment using fixed-film reactor resulted in marked reductions in COD and suspended solids. The continuous fixed-film process with Fenton oxidation pretreatment showed a 23% increase in the COD removal efficiency when compared to that without pretreatment of Fenton oxidation under the volumetric organic loading rate of 0.1 kg COD/m3/day. The Fenton oxidation treatment seemed to be a possible method for tertiary biological treatment to reduce the residual toxicity with the enhanced biodegradation of the effluents.

• Journal of Environmental Science International
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• v.4 no.5
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• pp.501-508
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• 1995

Reuse of industrial effluents through the cooling systems in a petrochemical complex was described. The partial oxidation of the effluents from the biological treatment plant was examined, using Fenton's reagent as a pretreatment step prior to a next treatment of the effluents. Next tertiary treatment using fixed-film reactor resulted in marked reductions in COD and suspended solids. The continuous fixed-film process with Fenton oxidation pretreatment showed a 23% increase in the COD removal efficiency when compared to that without pretreatment of Fenton oxidation under the volumetric organic loading rate of 0.1 kg COD/m3/day. The Fenton oxidation treatment seemed to be a possible method for tertiary biological treatment to reduce the residual toxicity with the enhanced biodegradation of the effluents.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.30 no.3
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• pp.335-341
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• 2016

Various studies have forwarded an outstanding wastewater effluent treatment systems toward securing sustainable supply of water sources. In this paper, a broad overview of the performance of MF membrane as pretreatment option for wastewater reuse will be presented based on the literature survey and experiments conducted over the wastewater reuse pilot plant. The pilot plant was operated with a continuous data acquisition for about 300days under various chemical enhanced backwash (CEB) system with subsequent treated water quality analysis. Accordingly, assessment of the effluent revealed that the pretreated water is suitable enough to be used as an input for Reverse Osmosis (RO) unit and significant effect of CEB and concentration of NaOCl is also conceived from the analysis. Moreover, it's also observed that the application of various CEB condition over long operational hours induced a constant declination of overall performance of MF membrane.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.39 no.10
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• pp.549-555
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• 2017

The purpose of this study is to investigate how ozone-dissolution-tank structure affects micro-ozone-bubble distribution, energy consumption and water treatment efficiency. The partition walls inside the ozone-dissolution-tank generate pressure changes, shear forces, and swirling flows, which change the size of the bubble diameter. The size of the bubble diameter differs by 10.5% depending on the partition walls. Changes in ozone-bubble diameter are related to energy consumption. As the ozone-bubble becomes smaller, the bubble generation energy increases, but the ozone production energy decreases as the dissolution efficiency increases. Therefore, an ozone-dissolution-tank should be determined by means of an optimal condition producing a micro-ozone-bubble with a minimum sum of bubble generation energy and ozone production energy. The energy consumed to inject the same amount of ozone into the effluent differs by 2.5% depending on the partition walls. However, considering the water treatment efficiency, the conditions for selecting the ozone-dissolution-tank are variable. This is because the free radicals that increase as the ozone-bubble gets smaller are very efficient for water treatment. Even at the same ozone injection concentration, the water treatment efficiency differs by 10.4% according to the partition walls. Therefore, we have studied ozone-dissolution-tank structure which produces reasonable ozone-bubble considering water treatment efficiency and energy efficiency.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.36 no.3 s.104
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• pp.356-368
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• 2003

Water quality of effluent from wastewater treatment plants (WWTPS) was reviewed to examine the feasibility of agricultural reuse using USEPA and WHO guidelines. It might meet the guidelines for BOD and SS, however, the most critical microbiological concentration was too high and further treatment is required. The pilot study of three treatments were performed to reduce microbiological concentrations. The UV irradiation was proved to be very effective in disinfection of secondary level effluent, and about 30 mW ${\cdot}$ s/$cm^2$ of dose was suggested to meet the even most stringent USEPA guidelines. Slow sand filter demonstrated effective removal of bacteria, and effluent concentration of total coliform (TC), fecal coliform (FC), and E. coli. dropped from about 10,000/100 mL to 300, 200, and 150 MPN/100 mL, respectively, showing over 95% removal. These level of bacterial concentration sufficiently meet the WHO guidelines ($10^3\;{\sim}\;10^5$ FC/100 mL), and could meet the more stringent USEPA guidelines (200 FC/100 mL) if properly applied. Slow sand filter also provided about 50% removal of SS, turbidity, and BOD in addition to bacterial removal. The removal efficiency of pond system was relatively poor, but still showed over 85% removal and effluent concentration of TC, FC, and E. coli was all below 10,000/100 mL. The pond system alone could meet the WHO guidelines, but hardly meet the USEPA guidelines and further treatment might be necessary. Overall, three methods evaluated in the study treat the effluent to meet the WHO microbiological guidelines for agricultural reuse. The UV disinfection and slow sand filter might also could the USEPA guidelines, while the pond system can hardly meet the USEPA guidelines if applied alone. The WHO and USEPA guidelines were made based on data from upland field agricultural system and may not be directly applicable to the paddy field agricultural system. Therefore, national standards for agricultural reuse of reclaimed water should be made considering domestic agricultural systems as well as international guidelines. Also, further investigation is recommended to develop optimum and feasible treatment measures for agricultural reuse of effluent from WWTPs.