• 대한환경공학회지
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• 제37권3호
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• pp.152-158
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• 2015

본 연구는 소수성 막 재질에 대한 막오염도를 평가하고자 수동흡착의 개념을 도입하여 정상운전을 위한 막 모듈 이외에 수동흡착 시험용 막 모듈을 설치하여 유출을 시키지 않은 상태에서 막 표면에 부착되는 미생물에 의한 막오염 정도를 분석함으로써 소수성 막오염 잠재성을 평가하고자 하였으며, 이때 운전조건으로 유기물 유입부하를 변화시켜 평가하였다. 이와 더불어 오염된 멤브레인을 세 가지 세정방법(두가지 물리적 세정과 화학적 세정)을 통해 막 세정 전후의 막오염 회복률을 평가하였다. 막오염 평가인자로는 반응조 내 MLSS 농도와 EPS 농도를 조사하였으며, 여과저항 값을 산정하여 막오염 전과 후, 세정 3단계 전과 후를 비교 평가하였다. 실험 결과로서, COD 농도가 750 mg/L인 가장 높은 부하량 조건에서 반응조 내 EPS 농도와 수동흡착 시험용 멤브레인의 여과저항 값이 가장 높게 나타났다. 또한 여과저항 값이 초기 운전 시작 후 차이를 보였지만 60일 이후의 최종 여과저항은 거의 일정하게 나타났는데, 이는 막 표면에 부착된 미생물량이 임계점에 이르러 수동흡착만으로는 더 이상의 막오염은 진행되지 않은 것으로 판단된다. PAds 상태에서 유기물 유입부하에 따른 오염된 막의 세정 전후의 여과저항 측정 결과에서는 3단계 세정 후 평균 회복률이 각각 Run 1이 78%, Run 2가 72%, Run 2가 69%로 유기물 부하가 높을수록 회복률이 떨어지는 것으로 나타났으며, 반면에 물리적 세정에 의한 복원률이 40일 경부터 Run 2와 Run 3의 물리적 세정에 의한 회복률이 낮아지는 것으로 보아 높은 유기물 부하로 인한 막표면의 케이크 형성으로 막오염이 심화된 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제25권4호
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• pp.401-408
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• 2014

분리막 생물반응기에서 산기량 제어는 반응기 내 유체흐름과 특히 막표면 근방에서의 전단응력을 변화시켜 막오염 감소 및 에너지 절약을 구현하는 중요 독립변수 중 하나이다. 본 연구에서는 원통형 생물 반응기 중심에 침지형 평막을 장착하고 하부에서 공기가 공급되는 3차원적 시스템에 대하여 "COMSOL"프로그램을 사용하여 수치해석하였다. 용액의 점도, 온도는 일정하다고 가정했으며 투과액 부피와 산기량의 비인 $SAD_p$를 변수로 사용하였다. 유속센서, 동영상 이미지분석으로 측정한 유속과 수치해석 결과는 11% 이내에서 일치함을 확인하였다. 반응기 내 유체의 흐름은 산기관과 막모듈 구간에서 급격하게 증가하였으나 막모듈을 지나면서 감소하였으며 반응조 벽에서 중심축 방향으로 갈수록 유속이 증가하는 경향을 보였다. 막 표면에서 계산된 전단응력은 하단 중앙부가 가장 크게 나타났으며 산기량이 증가할수록 전단응력이 증가하였다. 특히 산기량을 0.15에서 0.25 L/min로 증가할 경우 크게 증가함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제49권2호
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• pp.279-286
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• 2007

반응물을 연속적으로 내부 순환시키는 생물막 연속회분식모래여과 공정을 고안하고 외부 탄소원이 전혀 사용되지 않는 조건하에서의 돈사폐수 처리특성을 평가하였다. 수직형과 경사형 모래여과조에서의 NOx-N 부하량에 따른 탈질율은 각각 19%와 3.8%로 수직형에서 5배 정도 높은 효율을 보임에 따라 수직형태의 모래여과조를 생물막 연속회분식 공정과 연계하여 운전하였다. 처리공정을 HRT 15일, 내부순환율 105L/hr.m3, 평균 암모니아성 질소 부하량 54g/m3.d 조건에서 운전하였을 때 STOC, NH4- N, TN의 처리효율은 각각 75%, 97%, 85%이었다. 생물막 연속회분식 반응조와 모래여과조간의 내부순환으로 TN의 제거효율이 약 14%증진되는 것으로 나타났으며 얻어진 질소제거효율 증진은 주로 모래여과조에서의 탈질에 의한 것으로 밝혀졌다. 또한 용해성 인의 경우 내부순환이 수행되지 않았을 시에는 유출수내 농도가 오히려 증가하였으나 내부순환시에는 약 57% 정도가 제거되는 것으로 나타남에 따라 반응물의 내부순환이 용해성 인의 제거효율 증진에도 기여함을 알 수 있었다. 시스템에서의 질소제거 양상을 분석해본 결과 최종 유출수내의 NH4-N은 부하량 60g/m3.d 수준에서 약 20mg/L 이하로 비교적 일정하였고 부하량이 100g/m3.d. 이상의 수준으로 상승함에도 80% 이상의 질소 제거효율을 보였다. 그러나 부하량 100g/m3.d 수준 이상에서부터 처리효율이 감소하는 것으로 나타나 외부탄소원이 전혀 사용되지 않는 운전조건에서의 질소의 적정 부하량은 약 100g/m3.d 정도인 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권7호
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• pp.783-792
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• 2007

부직포 여과막 생물반응조의 질산화 성능을 파악하기 위하여 주입폐수의 암모니아 농도를 $54\sim1,400$ mg/L 그리고 알칼리도를 $43\sim10,480$ mg/L로 변화시키면서 약 11시간의 체류시간에서 641일간 실험을 실시한 결과 반응조의 MLSS농도는 최초의 2,650 mg/L 에서 830 mg/L까지 감소하였다가 최고 8,340 mg/L까지 증가함으로써 반응조의 용적부하는 $0.120\sim3.130$ kg $NH_3-N/m^3-day$의 범위에서 변하였으나 F/M 비는 $0.067\sim0.414$ kg $NH_3-N/kg$ MLSS-day의 적은 변화를 보였다. 각 실험단계별 평균 질산화 효율이 $35.2\sim100%$로서, 최대 질산화율은 2.970 kg $N/m^3-day$ 또는 0.489 g N/g MLVSS-day로 나타났다. MLVSS의 질산화미생물 분율은 최초의 7.1%에서 최고 100%까지 변하였으나 부직포 여과막에 형성된 생물막의 경우에는 2.2%의 매우 낮은 값을 보였다. 미생물 성장계수는 0.117 g VSS/g N removed로 그리고 알칼리도 소모량은 평균 7.08 g alkalinity/g NOx-N produced로 측정되었다. 이러한 실험결과로 보아 부직포 여과막 생물반응조가 고농도 암모니아 폐수의 질산화에 적합한 공법으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권12호
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• pp.689-695
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• 2015

부착성 미생물을 이용하여 기체상 오염물질을 여과 방식으로 처리하는 생물 공정은 기체상의 흐름 특성과 공정 인자간 관련성이 매우 복잡하게 작용하는 특징을 가진다. 본 연구는 기체상 공정의 특성으로 미세한 변화에도 반응이 급변하는 현상과 물질간 반응관계의 중요성을 고려하여 일반화된 plug flow계 반응조의 공정 분석 도구로 활용 가능한 1차원 동적 수치해석 모델을 개발하였다. 개발 모델은 물질수지 원리를 기초하여 확산을 단순화하고 물질간 경쟁, 상승, 억제 반응 등 상호 반응관계를 반영하여 구성이 용이하도록 하였다. 개발 모델의 적용성 평가는 저속과 고속으로 구분된 BTX 제거 실험에 대하여 보정과 검정 절차로 수행되었다. 개발 모델은 고속 조건의 toluene을 제외하고 모든 조건과 항목에서 상관계수($R^2$) 0.79 이상에서 실험 결과를 재현하였다. 개발 모델은 연속흐름(plug flow)계로써 기체상-생물막의 일반화된 공정에 적용할 수 있는 것으로 평가되었으며 복잡하고 다양한 공정 실험에서 설계 인자 분석 및 효율 평가에 유용한 도구로 사용될 수 있다.

• 청정기술
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• 제16권1호
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• pp.39-45
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• 2010

본 연구에서는 국내 우리텍사의 PVDF계 중공사 막을 4 bundle 씩 묶어 모듈을 제작하였으며, 처리용량은 10 ton/day로 설정하여 반응조 내 부유고형물(suspended solid; SS) 의 농도구배가 없도록 하부로부터 간헐 폭기하는 방식을 선택하여 부산 수영하수처리장에 pilot plant를 설치하였다. Pilot plant는 정상 운전을 위하여 하수처리장의 폭기조로부터 유입된 mixed liquor suspended solid (MLSS) 1,000 ppm 정도의 원수를 시험 여과하고, 세척수로 2회 세척, 10% 에탄올 용액으로 1회 세척, 그리고 NaOCl 5% 용액으로 1회 세척 과정을 거치고 마지막으로 세척수로 최종 세척한 후 운전하였다. 결과적으로, 화학세정 후 membrane bioreactor (MBR) 내의 잔류수를 원수로 운전한 결과 SS 제거효율이 99.9% 이상을 보이고 있는 결과와 폭기조 유입수를 원수로 운전하여, 여과 수량은 초기 조건에 비해 16% 감소, suction pressure 는 30% 상승하고 있음을 확인한 결과를 연속 운전 조건으로 설정하였다. 연속 운전한 결과, 유입수 mixed liquor suspended solid (MLSS)가 1,900 mg/L의 조건에서 SS 제거 효율은 99.99% 이었으며 여과수량은 $42{\sim}52L/m^2$ h, suction pressure가 16~20 cmHg로 안정 상태로 운전되고 있음을 확인하였다. 다만, 여과수 저장조의 유출구와 유입구에서의 SS 제거 효율에 영향을 미치는 조류의 발생 억제에 관한 방법이 재고되어 여과수의 재이용 범위를 설정할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 상하수도학회지
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• 제22권1호
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• pp.169-174
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• 2008

In this study a trickling filter system was developed by using polypropylene media and polypropylene nylon media that has recently been developed. The experiment analyzed an ability of water purification of the two plastic media and the effects of biomass on the final effluent. As recycling ratio increases, polypropylene nylon suspender showed higher efficiency by 20%; and, when media height was lengthened twice, efficiency increased about 10%. EPS and biomass increased in proportion to the increase of recycling ratio, and bound-TOC showed a similar trend with bound-EPS (extra-cellular polymeric substances) concentration.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.223-229
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• 2007

여과막 생물반응기를 이용하여 $60^{\circ}C$에서 혐기 세균 복합체가 포도당으로부터 수소를 생산할 수 있는 최적조건을 연구하였다. 여과막 생물반응기는 연속교반 탱크반응기와 외부에 장착된 PVDF (polyvinylidene fluoride) 중공사막 여과장치로 구성되었다. 접종슬러지는 하수처리장 소화 슬러지조에서 얻었고, 포자형성 수소생산 미생물을 얻기 위해 $90^{\circ}C$에서 20분 간 열처리하였다. 16S rRNA PCR-DGGE(polymer chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis) 분석을 통해 열처리 전후의 미생물상 변화를 조사하였다. 열처리 후 DGGE 밴드의 수는 감소하였고, 주요 밴드는 Clostridium perfringens와 유사한 염기서열을 나타내었다. 운전 기간 동안 바이오가스 내 수소함량은 60%(v/v)를 유지하였고, 메탄은 검출되지 않았다. 연속교반 탱크반응기를 여과막 없이 수력학적 체류 4시간에서 운전하였을 때 공급된 포도당의 95.0%가 제거되었고, 이때 균체농도 및 수소생산속도는 각각 1.35 g cell/L 및 7.4 L $H_2$/L/day이었다. 동일한 체류시간에서 PVDF중공사막 여과장치를 장착하여 연속교반 탱크반응기를 운전하였을 때, 균체농도는 1.62 g cel/L로 증가하였고 높은 포도당 제거율(99.5%) 및 수소생산속도(8.8 L $H_2$/L/day)가 관찰되었다. 40 nm 및 100 nm의 공극크기를 가진 여과막은 균체농도 및 수소생산 측면에서 유사한 성능을 나타내었다. 여과막 생물반응기는 여과막의 반복적인 세척을 통해 30일 이상 안정적으로 운전될 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제14권4호
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• pp.289-297
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• 2004

유기물과 질소를 동시에 제거하기 위하여 연속회분식으로 운전한 MBR (membrane bioreactor)시스템에서 미생물농도와 슬러지 부하량이 막오염과 미생물 활성에 미치는 영향을 살펴보았다. 막오염은 MLSS (mixed liquor suspended solid) 농도 증가에 따라 조금씩 증가하는 경향을 보였고, 그 효과는 비포기 조건보다 포기 조건에는 좀더 두드러지게 나타났다. MLSS 농도는 막오염에 직접적인 커다란 영향을 주지는 않으나, 지나치게 높은 MLSS에서 유도되는 낮은 슬러지 부하에서는 막오염이 크게 증가하는 현상이 발견되었고, 이러한 조건에서는 포기에 의한 막 세척 효과도 크게 줄어들었다. 미생물의 개별 활성도는 슬러지 부하가 감소할수록 지속적으로 감소하는 경향을 나타내었다 반응조 전체 활성도 또한 17,000 mg/L 이상의 높은 MLSS로부터 유도되는 낮은 슬러지 부하율에서는 높은 미생물 농도에도 불구하고 오히려 감소했는데 이는 기질 부족으로 인한 경쟁으로 활성도가 떨어지고, 용액의 점성 증가로 인해 산소 전달율이 저하되었기 때문이다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.724-729
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• 2013

동시 질산화 탈질은 미세 용존 산소하에 한 반응조내에서 일어난다. 따라서, 본 연구에서는 인 방출을 위해 공기가 공급되는 MBR 전단에 혐기성 존을 만들어주었으며, 높은 DO 농도에서 탈질효율을 향상시켜 주기 위해서는 MBR 내에 배플을 설치하여 무산소 존이 이루어지게 하였다. 그리고 인 제거를 위한 테스트는 MBR 전단의 혐기성 반응조에 알럼 응집제를 투입하여 수행하였다. 질소 제거를 위한 SND의 최적 DO 농도 도출은 MBR 내 DO 농도를 2.0, 1.5, 1.0, 0.75 mg/L의 다양한 조건에서의 운전을 통해 수행하였다. 심지어 높은 알칼리성 하수라 알럼 응집제를 투입하였을 때 알칼리 용액 첨가 없이도 pH는 7.0~8.0로 유지되었다. TCODcr와 $NH_4^+$-N의 제거 효율은 모든 DO 농도에서 90% 이상이었다. DO 농도 2.0, 1.5, 1.0, 0.75 mg/L에서의 TN 제거효율은 각각 50, 51, 54, 66%이었다. DO 농도 0.75 mg/L 조건에서 알럼을 첨가한 결과 TN 제거효율은 54%로 감소하였다. 혐기성 반응조에 알럼을 투입한 결과 TP 제거효율은 29%에서 95%로 향상되었다. 그리고 알럼 투입 후 분리막 모듈의 화학적 세정 주기는 15~20일부터 40~50일으로 늘어났다.