• 생명과학회지
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• 제30권2호
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• pp.156-161
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• 2020

산업화 이후 다양한 화학물질의 생산과 이용은 우리 삶의 질을 높이는데 기여하였지만 그로 인한 대량의 폐기물 방출은 필연적이며 환경오염은 날이 갈수록 심각해지고 있다. 환경오염에 의한 화학물질의 노출은 인간의 건강과 생태계에 악영향을 주고 있다. 우리의 삶에 영향을 줄 수 있는 오염된 환경을 정화하는 것은 매우 중요한 문제이다. 광범위한 석유화학제품의 사용으로 인해 독성 난분해성 방향족화합물이 토양, 지하수, 폐수 등에서 빈번하게 검출되고 있다. 특히 합성수지, 합성섬유, 염료, 살충제, 방부제 등의 원료로 사용되는 페놀은 주요 오염물질이며, 호흡곤란, 두통, 구토, 돌연변이, 발암 등을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 페놀분해균주인 DWB-1-8을 섬유폐수에서 분리, 동정하였으며 16S rRNA유전자 염기서열분석결과 Comamonas testosteroni로 동정 되었다. 본 실험 균주의 최적 생장 및 최적페놀분해 배양 조건은 0.7% K₂HPO₄, 0.6% NaH₂PO₄, 0.1% NH₄NO₃, 0.015% MgSO₄·7H₂O, 0.001% FeSO₄·7H₂O, 초기 pH 7 및 30℃ 였으며, 다른 독성 화합물인 벤젠, 톨루엔 혹은 크실렌(BTX)을 유일탄소원으로 이용하여 생장할 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제31권4호
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• pp.351-358
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• 2012

수생식물은 인공습지 오 폐수처리장에서 여재의 입단 형성을 촉진시켜 폐수의 투수속도를 증가시킬 뿐만 아니라 악취를 줄이고 미관상 혐오감을 크게 줄일 수 있으며, 수처리효율과 밀접한 관련이 있다고 보고하였다. 이에 본 연구는 수생식물여과조-활성슬러지-인공습지를 하나의 시스템으로 시공한 축산폐수처리장에서 수생식물의 생육특성 및 영양염류의 흡수특성을 조사하기 위해 3차 수직 흐름조에는 갈대, 4차 수평 흐름조에는 노랑꽃창포 및 5차 수평 흐름조에는 갈대, 노랑꽃창포 및 부들을 2010년 7월에 이식하였으며, 축산폐수 처리시일을 1, 3 및 5개월로 구분하여 각 수생식물의 생육특성과 영양염류 흡수특성 조사하였다. 수생식물의 생육특성은 갈대, 노랑꽃창포 및 부들 모두 처리시일 3개월인 10월까지는 수생식물의 성장과 동시에 수생식물이 무성하게 퍼졌으며, 특히 노랑꽃창포의 경우 타 수생식물에 비해 생육이 매우 좋았다. 수생식물의 생육 5개월 후인 2010년 12월의 경우는 겨울철 식물의 고사로 인하여 수생식물의 생육이 저조하였다. 수생식물의 영양염류 흡수특성은 수생식물 이식 후 1개월까지 점점 증가하였으나 증가폭이 크지 않았고, 수생식물 이식후 3개월 후인 가을철에는 수생식물의 질소 흡수량이 최대가 되었다. 그러나 수생식물 이식 후 5개월 후인 겨울철에는 수생식물의 고사로 인해 수생식물의 잎과 줄기가 고사하여 영양염류의 흡수량이 다시 감소하였다. 또한 수생식물 종별 영양영류의 흡수특성은 노랑꽃창포 ${\gg}$ 부들 > 갈대 순이었고, 특히 노랑꽃창포가 다른 수생식물에 비해 영양염류의 흡수량이 매우 높았다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권1호
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• pp.14-20
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• 2006

수산물 가공공장 폐수의 생물학적 처리를 위하여 미생물 강제포획방식인 EMMC 공정을 적용하여 유기물 및 질소의 동시제거 가능성을 평가하였다. 처리도 실험은 도시하수처리장에서 가져온 활성슬러지를 cellulose triacetate를 이용한 gel matrix에 고정시켜 실험을 수행하였다. anoxic조와 oxic조로 구성된 시스템에 유기물 및 질소부하 율을 증가시켜가며 실험한 결과 비교적 안정된 형태의 운전이 가능하였다. 적용 유기물부하는 $0.65{\sim}1.72kgCOD/m^3{\cdot}d$, 총질소 부하는 $0.119{\sim}1.317kgT-N/m^3{\cdot}d$의 범위에서 4단계로 나누어 적용시켰다. 본 연구에 사용한 수산물 가공공장폐수의 경우 공장폐수의 유출수 총질소 농도 규제치인 60 mg/l 이하를 기준으로할 때 T-N의 경우 한계 적용용적부하는 약 $0.3kgT-N/m^3{\cdot}d$인 것으로 나타났다. T-N의 경우는 부하율 증가에 따른 제거효율 저하가 뚜렷하였으나 ${NH_4}^+-N$의 경우는 각 단계별로 부하율을 증가시키면서 실험해본 결과 부하율 증가에도 불구하고 제거 효율 변화는 완만하여 본 실험에 적용한 시스템의 경우 질산화 반응은 부하변동에 관계없이 효율적으로 이루어지는 것으로 평가되었다. 실험 기간 중 Anoxic조의 질산성 질소 제거율은 각 단계별로 평균 $99.51{\sim}98.62%$로 나타났으며 oxic조의 질산화 제거율은 $94.0{\sim}96.9%$로 나타났다. 시스템 전체로는 적용 용적부하율하에서 화학적 산소요구량(COD: Chemical Oxygen Demand)의 경우 $94.2%{\sim}96.6%$, 총질소의 경우 $73.4{\sim}83.4%$ 의 제거효율을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권6호
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• pp.414-420
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• 2012

에너지 절감형 산기장치의 상용화를 목적으로 국내 J사의 인장강도 $400kg_f/cm^2$ 이상, 두께가 0.5 mm의 폴리 우레탄 시트를 확보하고 고무 시트의 천공에 가장 널리 이용되는 방식인 needle을 이용한 천공방법을 택하여 기공의 크기가 $100{\mu}m$ 정도의 판형 멤브레인 산기장치를 제작하였다. 판형 산기 모듈 제작 후 실험실 및 파일롯 규모의 테스트 결과, 수조 450 L, 수온 $20^{\circ}C$, 공기량 40 L/min인 실험실 테스트에서 3분 내에 DO가 5 mg/L을 넘었고, 8분 내에 DO가 포화치에 가까운 8 mg/L 이상이 됨을 알 수 있었다. 이때의 $K_{La(15)}$는 $16.34hr^{-1}$, 표준산소전달효율은 54.7%, 표준폭기효율는 7.88 kg/kwh로 상당히 높은 효율의 실험결과를 보였다. 수조 2 $m^3$, 수온 $19^{\circ}C$, 공기량 30 L/min인 파이롯 규모의 테스트에서는 8분 내에 DO 농도가 5 mg/L를 넘었고, 이때의 $K_{La(15)}$는 $5.8hr^{-1}$, 표준산소전달효율은 42.1%, 표준폭기효율는 6.41 kg/kwh로 기존 산기관의 2~2.5배 높은 효율의 실험결과를 보였다. 특히 단위 동력당 산소전달률이 높아 경제성이 높음을 나타내었다. 기존 산기관의 적용에서 청수에서의 산소전달효율이 실제 폐수에서의 산소전달률의 차이로 인한 문제가 빈발하여 실제 $40^{\circ}C$ 축산폐수에서 테스트한 결과 $OTE_f$는 22.1% $OTE_{pw40}$이 39.6%로 매우 높은 효율을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1093-1101
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• 2000

본연구의 목적은 국내의 기존 하 폐수처리장에 생물막을 적용하여 BNR공정으로 전환 및 개조하거나 생물막 공법을 적용한 BNR공정을 3차 처리로 적용할 수 있는 새로운 공정을 개발하는 데 있다. 우리 나라 하수의 $SCOD_{cr}/T-N(NH_4{^+}-N+NOx-N) $ 비는 다른 나라에 비하여 상대적으로 낮기 때문에 완전한 탈질화를 얻기 위해서는 외부탄소원을 반드시 공급해야만 한다. 본 연구에서의 $SCOD_{cr}/NH_4{^+}-N$비는 2.49이었으며, 실험기간 동안 유입수 $NH_4{^+}-N$농도는 25에서 37 mg/L로 변화되었다. 하수처리시 질소제거능을 향상시키기 위하여 R-1(무산소/중간침전조/호기성/무산소/호기성)과 R-2(호기성/중간침전조/무산소/무산소/호기성)의 생물막을 이용하는 두 공정을 적용하였다. 외부탄소원을 투여하지 않은 조건에서 $NH_4{^+}-N$와 T-N의 유출수질과 제거효율은 R-1공정이 R-2공정에 비하여 하수로부터 질소제거에 보다 적절한 것으로 평가되었다. 무산소 반응조의 $SCOD_{cr}/NOx-N$비와 T-N제거효율을 고려하였을 때, R-1공정이 원하수내 유기물질의 분배에 있어서 더 효과적인 것으로 사료되었다. R-1 공정과 R-2공정에서 1 g의 $NH_4{^+}-N$를 제거하는데 요구되는 알칼리도는 R-1과 R-2 각각 5.18과 5.76(g $CaCO_3/g$ removed $NH_4{^+}-N$)이었으며, 이는 활성슬러지 BNR공정에 비하여 낮았다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-8
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• 2009

토양 세척 공정에서 최종적으로 발생되는 잔류 유류 오염원 함유 미세토(silty clay)의 효율적인 처리 방법을 도출하고자 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 토양 중에 존재하는 철 성분을 이용한 유사펜톤 산화반응 공정의 적용 가능성 평가 및 반응 종결 후의 미세토에 대한 생분해도를 평가하여 유사펜턴 산화 후 생성된 분해산물의 생물학적 연계 처리 가능성을 파악하고자 하였다. 먼저 세척장에서 탈수된 케익 상태의 시료(고분자응집제 처리)와 침전조에서 고분자응집제를 투여하기 이전 상태의 미세토 슬러지 시료를 대상으로 과산화수소($H_2O_2$)를 다양한 농도로 가하여 TPH 제거 효율을 평가하였다. 또한, 유사펜톤 반응 후 시료에 대한 $BOD_5/COD_{Cr}$ 비를 산정하여 생분해 가능성을 검토하였다. 본 연구 결과, 과산화수소($H_2O_2$) 농도가 1%일 때 TPH 제 거 효율이 가장 높았으며 주입 방법에서는 순간적으로 일회 과산화수소($H_2O_2$)를 시료에 주입하는 것보다 일정 시간 간격으로 연속적으로 과산화수소($H_2O_2$)를 주입하는 것이 TPH 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 또한, 케익 시료의 경우 고액비가 1 : 2일때 TPH 제거 효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 한편, 식용유를 사용한 경우 미세토에 흡착된 석유계탄화수소의 탈착을 증진시키는 계면활성 효과로 인하여 용해도가 증가하는 것을 확인하였다. 그러나 유사펜톤 반응 후 생분해도 경향은 반응 조건에 관계없이 반응시간이 경과함에 따라 전반적으로 감소하는 경향을 보여 후속 처리로 생물학적 공정을 연계할 시 미생물의 순응이 필요한 것으로 나타났다. 이와 같이 토양 중에 존재하는 철 성분을 이용하여, 과산화수소($H_2O_2$)만 주입해준 경우 미세토에 흡착되어 있는 유분이 제거되는 유사펜톤 반응을 확인하였지만 그 제거 효율은 매우 낮았고 유사펜톤 반응 종결 후 생물학적 공정의 연계 처리 시 미생물의 순응 기간이 필요한 것으로 확인되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권3호
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• pp.434-441
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• 2011

축산농가에서 소규모로 발생하는 고농도의 질소와 인을 함유한 축산폐수의 처리효율을 극대화시키기 위해 수생식물여과조-활성슬러지조-인공습지로 구성된 축산폐수처리 시스템에서 축산폐수 재주입 비율별 및 주입방법별 수처리 효율을 조사하였다. 축산폐수의 재주입 비율별에 따른 처리효율을 조사한 결과 COD, SS, T-N 및 T-P 처리효율은 30% < 70% ${\leq}$ 100%의 순으로 재주입 비율이 증가함에 따라 오염물질의 처리효율이 점점 증가하는 경향이었다. 또한, 주입방법에 따른 COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율을 조사한 결과 1차 및 2차 처리조까지는 연속적 주입이 간헐적 주입에 비해 약간 높은 처리효율을 보였으나, 3차 처리조 부터는 비슷한 처리효율을 보였으며, 방류수 중COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율은 연속주입방법이 각각 99.5, 99.8, 99.0 및 99.8%로 간헐주입에 비해 약간 높았다. 이들 결과를 미루어 볼 때, 본 현장 인공습지 축산 폐수처리장에서 은 적합한 축산폐수의 재주입 비율과 주입방법을 선정한다면 질소 및 인 처리효율을 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.63-78
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• 2022

첨단 전자산업 폐수 처리시설에서 발생되는 유기 폐수는 고농도의 유기물질 및 20가지 이상의 유독 난분해성 물질을 포함하고 있으며, 이를 효율적으로 처리하는 것은 첨단 전자산업의 당면 과제이다. 따라서, 첨단 전자산업 유기폐수 처리시설을 CPS (Cyber physical system)상 Water digital twin으로 구축하여 COD (Chemical Oxygen Demand), TN (Total Nitrogen), TP (Total Phosphorous) 및 TMAH (Tetramethylammonium hydroxide) 등 유기 오염물질의 제거 효율 평가가 가능한 전자산업 폐수 특화 모델 개발이 필요하다. 본 연구에서는 첨단전자산업 유기폐수 제거 메커니즘에 대한 분해 미생물의 성장과 사멸의 이론적인 반응속도식에 기반한 첨단 전자산업 폐수 특화 활성슬러지 모델(Electronics industrial wastewater activated sludge model, e-ASM)을 개발하였다. 개발한 e-ASM은 전자산업 폐수처리공정에서 발생하는 유기물 산화, 질산화, 및 탈질화 과정뿐만 아니라 TMAH 등 난분해성 유기물질의 분해과정 중 발생하는 질산화미생물의 저해(Inhibition) 작용 등 복잡한 생물학적 분해 메커니즘이 모사 가능하다. 이를 활용하여 실제 전자산업 유기폐수 처리시설을 Water Digital Twin으로 구현하여 CPS (Cyber physical system) 상에서 전자산업 폐수처리장에 폐수 유입 성상에 따라 공정 모델링, 유출수 예측, 공법 선정, 설계 효율 평가 등 다양한 목적으로 활용될 수 있다.

• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.31-38
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• 2023

수자원 오염 그리고 기후변화로 인한 극한의 기상현상으로 물 부족 현상 심화로 공공하수처리 시설의 폐수 배출시 총유기탄 소량(TOC) 기준이 시행되고, 대체 수자원 확보를 위해 하수처리수 재이용에 연구와 관심이 증가하고 있다. 현장에서는 하폐수고도처리로 MBR(membrane bio-reactor)공법을 보편적으로 사용하며, 유기 및 무기 이온 제거 그리고 화학물질의 사용 및 배출이 없다는 친환경적인 장점이 있다. 하지만, 분리막을 사용한 MBR공정은 고농도 활성슬러지 부유물질(mixed liquor suspended solid, MLSS)로 인한 분리막의 막오염(파울링) 현상으로 잦은 막세정 비용 발생의 문제가 있다. 본 연구에서는 분리막 운영시 최대 단점이었던 분리막의 차압 상승, 통수량 저하, 파울링 현상을 개선하고자 i) 공정 개선과 ii) 마이크로버블의 세정 효율을 평가하였다. 기존 MBR공법에 원수가 유입되는 호기조와 MBR조 사이에 침전조를 설치하여 침전조를 거친 상등수가 유입된 분리막조 내부로 마이크로버블을 주입하였다. 마이크로버블은 5개월간 15일 간격으로 마이크로버블 발생장치를 작동(ON), 미작동(OFF)하여 방류수 시료(4L)를 채취 후 TOC를 측정하였다. 침전조를 거친 상등수가 분리막조로 유입하여 원수 MLSS의 95%이상이 제거되어 생물막 등의 오염으로부터 막의 파울링 현상을 1차 방지할 수 있었다. 침전조를 거친 상등수에 마이크로버블의 적용으로 분리막의 차압은 1.6 ~ 2.3배 감소 및 통수량은 최대 1.4배 증가하였다. 마이크로버블의 적용(ON)으로 TOC 제거율은 58% 이상 증가했다. 호기조와 분리막조를 분리 운영함에 따라 침지식 분리막의 파울링 현상을 저감할 수 있고, 추가로 마이크로버블을 적용하여 분리막의 차압, 통수량과 막오염(파울링)이 개선으로 효율적인 고도처리공법을 제시했다.