1. 서론 : 분리막 시설의 전처리방법에는 Sand Filter, 유니필터 그리고 케트리지(5$\mu$m) 필터가 상용되어 왔다. 그러나 Sand Filter와 유니필터 등은 설치비용은 저렴하지만 처리수질이 5$\mu$m 케트리지 필터보다 떨어지므로 분리막시설의 전처리로 미흡하다. 통상적인 분리막 시설의 설계시에 사용되는 5$\mu$m 케트리지 필터는 역세가 불가능하므로 교체하지만 대규모의 수처리설비나, SS의 농도가 높은 경우에 있어서 분리막의 전처리시설로 적합치 않다. 한편 5$\mu$m 케트리지 필터는 대체하기 위한 정밀여과장치가 많이 개발되고 있으며 Z필터, BMF, Cross Filter 등이 그러한 여과장치들이다. 본 글에서 소개할 VPMF(Variable Pore Micro Filter, 가변세공 정밀여과장치)도 그러한 여과장치와 유사한 기능과 성능을 가진 정밀여과장치이다. 본 연구에서는 Caolin을 이용하여 50~100ppm 사이의 SS농도하에서 VPMF의 처리수질, 역세효율, SS포집능력 등을 평가해 볼 것이다.
현재 국내 산업공정 및 먼지발생공정에서는 발생된 먼지를 포집 제거하기 위해 머지 발생원의 특성에 따라 각종 집진기술을 적용하고 있는데, 여과포집진장치의 경우 년간 고체연료 사용량이 1,000톤 이상인 사업장을 대상으로 조사한 자료에 의하면 1985년에는 1,374기 였고, 1989년에는 2,100기, 1991년에는 5,710기로 년 평균 110% 이상 증가하는 추세를 나타냈다. 이와 같은 증가 추세는 여과포집진 기술이 다른 집진기술에 비해 여러가지 장점을 갖고 있기 때문이라고 볼 수 있다. 앞으로 산업체에서는 먼지배출 허용농도의 강화 대응 뿐만 아니라 대기오염 방지 측면과 인간의 호흡기에 유입되어 폐에 침착되는 미세한 입자까지 포집, 제거하기 위해서는 먼지제거 설비에는 고효율 집진기술을 적용하여야 한다. 따라서 본 글에서는 선진국에서 고효율 집진기술로 판명되고 있는 여과포집진기술에 대해 먼지포집 특성과 장치의 구성을 먼저 살펴보고 최근에 산업체 및 발전소에 적용하고 있는 여과포집진기술의 운전현황을 고찰하여 미래에 한국형 종합배가스 처리용 여과포집진기술을 개발하기 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
본 연구는 '99년 7월에 벤처형 중소기업 기술개발 지원사업으로 신규 계약된 과제로서 상수원수의 전처리 및 하수 2차 침전수의 재처리 공정에 활용될 생물 산화 여과지를 개발하는 것이다. 생물 산화 여과 system은 상수 원수의 전처리, 상수도의 고도정수 처리, 하수 및 폐수처리에 이용될 수 있는 것으로, 특히 물리적 여과기능과 포기 과정을 통한 산화 기능을 포함하는 생물학적 분해 및 자연정화처리환경을 유지하여 수질이 악화된 상수도의 전·후처리나 하.폐수의 3차 처리에 적용하기 위한 것이다. 생물 산화 여과 시스템은 여과지의 하부 장치에 균등한 공기(산소)공급시설을 하여 여과층에 연속적으로 공기를 공급하면서 여과를 함으로서 생물막 여과 및 산화 기능으로 유기물질, 철, 망간 등을 제거하고 공기의 부상력에 의하여 조류, 부유물질, 냄새 등을 동시에 제거하는 System이다. 현재 상수처리 공정으로서의 생물 산화 여과지 개발을 위해 Bench-scale과 semi-pilot plant를 거쳐 Y시 M취수장애 pilot plant를 설치하여 연구를 진행중에 있으며, 또한, G시 G하수처리장에 하수처리 공정에 관한 연구를 위해 pilot plant를 설치하고 하수 3차 처리와 저농도 하·폐수 처리를 중심으로 연구중에 있다. 아래의 연구 결과는 정수처리 공정 연구를 위한 Bench-scale plant실험을 통해 얻은 결과치이며 현재까지 진행된 연구는 주로 정수처리 공정 중심으로 이루어 졌으나 pilot plant에서는 정수 및 하수처리에서의 생물산화여과공정의 연구가 진행중이다. 현재 연구가 진행중이므로 각 인자별 최적운전조건 등은 계속적인 실험과 연구를 통해 찾아지겠으나 현재까지 수행된 연구자료를 기반으로 볼 때 생물산화 여과장치는 탁도, SS, VSS 등의 제거에 탁월한 효능을 보이고 있다. 수처리용 장치로서의 이러한 기본적인 기능 이외에 NPOC, DOC 제거에도 뛰어난 효능을 보이고 있으며 특히 정수처리 공정에서 문제시 되고 있는 동절기 암모니아성 질소제거 또한 큰 가능성을 보여주고 있다. 그 동안 외국기술에 전면 의존해 오던 생물 산화 여과방식의 국내개발은 비용 절감뿐만 아니라 국내 실정에 맞는 기술개발이라는 점에서 향후 그 적용 범위를 넓혀 갈 수 있을 것이다.
흉부 디지털토모장치는 가장 발달한 촬영방법중의 하나이지만 일반 흉부촬영방법에 비해 환자의 피폭선량이 높다는 단점이 있다. 이런 이유 때문에 본 연구는 흉부 디지털토모영상에서 부가여과를 사용하여 환자선량을 저감시키는 방법을 검토하여 보았으며, 화질의 변화도 실험하였다. 그 결과 부가여과가 없는 장치의 기본상태에서 피부입사선량, 면적선량, 실효선량은 1.95 mGy, 17.66 $dGycm^2$, 0.133 mSv로, 부가여과사용시는 0.312 mGy, 2.27 $dGy.cm^2$, 0.052 mSv로 나타나 선량이 각 각 66.2%, 73.6%, 57.4%로 감소하였다. 화질에서 병소의 검출율은 중심부 미소병소 검출율(p < .001)을 제외한 나머지 주변부, 중심부병변 및 주변부 미소병소에서는 두 방법에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 환자의 선량감소에는 큰 효과를 볼 수 있었다.
This study analyzes the flow characteristics and sponge ball recovery performance in a ball strainer according to vortex promoter design variables through flow-particle analysis based on actual experiments to derive a method for improving the recovery rate of cleaning sponge balls of CTCS applied to existing power plants. Based on the ball strainer in CTCS used in the power plant, the experiment was conducted by changing the design factor of the improved shape. In addition, flow and particle analysis were performed under the same conditions as the experiment to numerically the flow characteristics and recovery rate in the ball strainer according to the design factor of the vortex promoter. As a result of the study, it was confirmed that the recovery performance was improved by about 3% by changing the design height of the Vortex promoter. And when comparing the difference between maximum and minimum recovery rate, it was found that the effect on the recovery performance increased slightly according to the distance condition compared to the vortex promoter design height condition.
막 모듈의 종류에는 평판형(Plate and Frarne), 나권형(Spiral Wound), 중공사형(Hollow Fiber), 관형(Tubular) 등이 있다. 이 중에서 관형 모듈은 공업적 스케일의 한외여과 장치로써 그 특징은 공급액 유로가 일반적으로 커서 전처리를 행하지 않고도 막히는 것이 적으며, 또한 막 표면의 세정이 약품에 의한 것 이외에 스폰지 볼 등에 의한 물리적 세정이 가능한 것이 있으므로 공업용이나 폐액처리 등에 적용할 수 있다는 것이다.
부산수산대학 어류양식연구실 순환여과식장치내에서 1985년 8월 28일부터 9월 17일까지 DO농도에 대한 이스라엘계 잉어의 성장효과를 알아보기 위한 실험이 수행되었다. 순환여과사육장치중의 5개 탱크를 이용하여 동일조건하에서 DO농도 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 및 4.0mg/l로 구분하여 실험했고 실험어는 평균 300g으로 각 탱크에 200kg씩 방양 사육한 결과는 다음과 같았다. DO 3.5mg/l 구에서 사료계수 1.57, 일일성장율 $1.411\%$로서 가장 좋은 성장결과를 얻었으며 DO 4.0mg/l 구에서는 사료계수 1.63, 일일성장률 $1.365\%$를 나타냈다. 그리고 사료섭취량은 이 두 실험구에서 거의 같았으며 DO 3.0mg/l 농도이하에서는 성장율과 사료섭취량이 현격히 감소했다. 실험기간동안 2.0mg/l와 2.5mg/l 농도에서는 사료섭취가 활발하지 않았으며 사료를 먹고난 후 대부분이 주수구에 몰려 산소부족현상을 나타냈고, 4.0mg/l 구에서는 5미가 columnaris 병에 의한 아가미 부식병으르 폐사했다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 순환여과식장치내에서 평균수온 $27.5^{\circ}C$에서 DO 3.5mg/l와 4.0mg/l에서 거의 같은 좋은 성장률과 사료효율을 나타냈으므로 DO 3.5mg/l 이상만 유지시키면 에너지 효율면에서 경제적이 된다고 사료되고, 4.0mg/l 또는 그 이상에서는 energy의 낭비를 초래하고, 또한 부작용이 나타날 가능성이 있지만 이에 대해서는 더욱 연구해 볼 필요가 있다.
본 연구는 도시지역 도로측구 등에 설치할 비점오염원의 정화장치 개발을 위해 여과재의 개발에 연구의 초점을 맞추었다. 필터는 다양한 미세기공을 갖고 있어 물리적 흡착능력이 뛰어나며, 결정 구조 안에 다양한 양이온이 배위되어 있어 화학적 흡착이 탁월한, 다공성 점토광물을 직경 3mm 볼 형태로 제작하였다. 성형한 필터에 도시지역 강우 직후 발생한 오염 원수를 통과시켜 SS, COD, T-P, T-N의 제거 능력을 폐수정화에 흔히 이용되는 첨착활성탄(Impregnated Activated Carbon) 필터와 비교 분석하였다. 다공성 점토광물 필터와 첨착활성탄 필터의 T-N과 T-P 여과능력은 거의 차이가 없음을 알 수 있었다.
부산수산대학 어류양식실험실 순환여과장치에서 1986년 2월 4일부터 3월 5일까지 용존산소양에 대한 틸라피아의 성장효과를 알아보기 위한 실험이 수행되었다. 6개의 순환여과장치를 이용하여 동일조건에서 DO농도 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 및 4.0mg/$\iota$로 조절하여 실험했고, 실험어는 평균 65g 정도로 각 탱크에 90kg씩 방양 사육하였다. 방양 후의 사육결과는 다음과 같다. 실험전기간동안 용존산소농도 3.5, 3.0, 2.5, 2.0 mg/$\iota$ 군은 사료계수 1.05$\~$1.11 사이에서 거의 비슷한 좋은 성장결과를 나타낸 반면, 4.0, 1.5mg/$\iota$ 군에서는 1.39, 1.61로 저조했다. 그리고, 사료섭취양은 용존산소양의 증가에 따라 꾸준히 증가했으나, 성장률은 용존산소 1.5mg/$\iota$, 2.0mg/$\iota$을 제외하면 거의 비슷했다. 따라서, 용존산소양을 3$\~$3.5mg/$\iota$까지 올려도 성장률에 큰 증가가 없었다. 실험 기간동안 용존산소 1.5mg/$\iota$ 군에서는 사료섭취가 활발하지 않았으며 사료를 먹고난 후 대부분이 주수구에 몰려 심한 산소결핍현상을 나타냈다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 평균수온 $22.5^{\circ}C$ 정도의 순환여과장치에서, 용존산소농도 2.5, 3.0 mg/$\iota$ 및 3.5 mg/$\iota$ 농도군에서 거의 같은 좋은 성장률과 사료효과을 나타냈으므로 용존산소농도를 2.5mg/$\iota$와 3.5mg/$\iota$ 사이에 유지시키면 에너지 효과면에서 경제적이 된다고 사료된다.
현재 상수시설의 경우 갈수록 악화되는 수질과 정수장의 유지관리 인원 상주의 어려움, 기존의 응집, 침전, 여과 정수처리 시스템의 처리성능 증대에 따른 한계성에 직면한 상황이다. 안정적으로 수질의 개선을 통한 장치의 컴팩트화, 유지관리가 편리한 고도정수 수질기준에 만족하는 정수처리 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 정수처리 시설인 혼화지에 응집제와 함께 다양한 비중을 가지고 있는 모래입자를 투입하여 응집제와 모래의 결합에 따른 탁도 제거효율과 슬러지의 양을 비교하였으며, 침전지내에 정류벽을 설치하여 침전지 초반에 가라앉을 수 있도록 유도하여 탁도 및 슬러지양을 비교하였다. 응집제만 투입한 경우보다 시료를 투입한 경우가 탁도제거율과 슬러지양이 상승하는 것을 볼 수 있으며 그중에서도 규사의 경우가 가장 많은 탁도제거율의 상승을 나타냈다. 또한 이중 정류벽을 설치하여 탁도 및 슬러지양을 측정한 결과 이중정류벽을 설치하지 않은 경우보다 탁도제거율 및 슬러지양 또한 높게 측정되었으며 슬러지의 양 또한 침전지 앞부분에 집중되는 것으로 나타났다. 이러한 경우 상기 플럭의 질량이 증가하기 때문에 처리속도를 높이고, 체류시간을 줄이고, 처리를 효율적으로 안정되게 수행하는 것이 가능하다. 본 연구결과를 바탕으로 정수시설의 설치에 있어 시료와 이중정류벽을 함께 사용할 경우 응집제의 절감 또는 침전지의 컴팩트화를 가져올 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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