• 제목/요약/키워드: 여과량

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여과에 의한 케이크 함수량의 한계와 효율적인 여과-압착 조작 조건에 대한 연구 (Study on the Limit of Water Content by Cake Filtration and Effective Operation in Filtration-Expression Process)

  • 임성삼;송연민
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제43권6호
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    • pp.696-703
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    • 2005
  • 케이크 여과에서 케이크에 대한 정의가 아직 마련되어 있지 않다. 특히 침전된 플럭(floc)의 여과에서는 케이크를 전혀 정의하지 못하였다. 본 연구에서는 '여과-투과(filtration-permeation)' 실험을 사용하여 모든 경우의 케이크를 명확히 정의하였다. 이 케이크의 정의에 대한 고찰을 통해 케이크 여과에 의해 이룩될 수 있는 케이크 함수량의 한계에 대한 연구를 수행하였다. 여과에 의해 형성된 케이크의 수분 함량을 줄이기 위한 압착조작(expression) 과정을 '고액분리 통합이론'으로 계산하고 실제 압착조작 데이터와 비교하였다. 여과와 압착조작 전체를 분석하여, 압착의 중요성을 검토했다. 그리고 회분식으로 조작되는 필터 프레스의 케이크 배출과 세척시간을 포함하여 가장 효율적인 조작조건을 계산하는 방법을 제안하였다.

응집제의 주입량 및 압력변화에 따른 여과특성 (Filtration characteristic of quantity of coagulant and variable pressure)

  • 이성호;임택준;조준형
    • Journal of Forest and Environmental Science
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    • 제17권1호
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    • pp.29-36
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    • 2001
  • 제지공업은 다른 공업에 비해 용수 소비량이 많고 이에 따라 폐수의 배출량도 많은 용수 다소비 산업이다. 제지폐수의 처리는 물리적, 화학적, 처리로 1차 처리를 하고 생물학적 처리로 2차 처리를 한 후, 필요에 따라 고도처리를 행하여 재이용 하거나 방류하는 시스템으로 구성되어 있다. 물리적 처리 중 응집침전법에 의한 처리방법은 생물학적 처리의 전 단계로서 처리가 불량할 경우 생물학적 처리 시스템의 부하량이 높아져 처리율의 저하를 유발한다. 또한 가장 비용이 적게 드는 처리방법이므로 응집침전에서 많은 오염물을 제거하는 것이 비용 면에서도 유리하다고 할 수 있다. 제지공장의 폐수에는 Fiber, Filler, 그 밖의 유기용매가 포함되어 있으며, 폐수량이 많기 때문에 그 만큼의 설비자본과 운영비가 소요된다. 그러므로 폐수의 양을 줄이고 그 안에 함유된 여러 가지 물질들을 적은 비용으로 효율적으로 제거하는 방법이 필요하게 된다. 본 실험은 제지폐수를 보다 효율적으로 여과하는 방법을 찾고자 함에 있어 가압 여과시험을 채택하여 응집제의 종류 및 첨가량 그리고 압력의 변화를 주면서 여과의 특성 실험을 하였다. 폐수내의 섬유나 Filler 등은 미세하게 분산되어 콜로이드성 물질이 되는데 이것은 여과시에 여재 위에 쌓여 여과 조작을 방해한다. 여기에 응집제를 첨가하게 되면 분산된 콜로이드 입자를 응집제가 표면에 사슬처럼 붙어 안정화시킨다. 즉, 침전성과 여과성이 향상되고 SS가 떨어진다. 본실험에 사용된 응집제는 $FeCl_3$, Alum, $CaCl_2$, Polymer 이며, 네 가지 응집제를 0.01g, 0.03g, 0.05g 씩 첨가(폐수 100mL에 대해)하고 압력을 49, 98, 147, 196 kPa로 변화시키면서 실험을 하였다. 이와 같은 여러 변화의 실험을 통하여 각 단위 시간 별로 여과되는 여액량을 측정하여 여과 속도 및 탁도 등을 측정하였다.

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정밀여과에서 단백질 변성이 막투과량 감소에 미치는 영향 (Effects of Protein Denaturation on Permeate Flux Decline in Microfiltration)

  • 염경호;김민정
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 1997년도 춘계 총회 및 학술발표회
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    • pp.45-47
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    • 1997
  • 정밀여과 및 한외여과에 의해 단백질 등과 같은 거대분자 물질을 분리정제할 경우 피할 수 없는 문제점은 막에 의해 분리된 거대부자들이 막표면에 쌓이는 농도분극(concentration polarization)현상과 이 누적된 거대분자가 막과의 상호작용에 의해 막표면 또는 막세공 내에 비가역적으로 침적되는 막오염(membrane fouling)현상이 일어난다는 점이다. 특히 막표면 또는 막세공 내에 분리대상 물질이 비가역적으로 침적되어 발생되는 막오염은 상대적으로 가역적 침적 과정인 농도분극보다 제어 또는 억제가 어려워 최근의 막분리 분야 연구의 상당 부분이 막오염 유발요인의 해석, 막오염을 효율적으로 제어 또는 억제하기 위한 방법의 연구에 집중되고 있다. 본 연구에서는 단백질 용액의 정밀여과시 단백질 변성이 막오염에 미치는 영향을 체계적으로 규명하기 위한 연구의 일환으로서 BSA를 분리대상 물질로하여, BSA용액을 미리 기계적 Shear(펌프 및 sonification), 열, 화학적 방법(pH 및 변성제)으로 변성시킨 후, 이 용액을 대상으로 회분식 정밀여과 실험을 수행하여 단백질 응집체 형성이 막투과량 감소에 미치는 영향을 실험적으로 검토하였으며, 각각의 막투과량 감소 특성을 아래의 4가지 blocking filtration law로서 해석하였다: complete blocking law, intermediate blocking law, standard blocking law, cake filtration law.

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이동평균법을 이용한 장기간 기저유출분석 (Long Terms Baseflow Separation Using Moving Average Method)

  • 이상신;이상일;김준수
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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    • pp.1233-1237
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    • 2010
  • 강변여과는 지표수와 지하수가 각기 갖는 장점과 제약점을 상호 보완하여 수질이 양호한 상수원수를 대량 확보하기 위한 실제적 대안이다. 자연적인 여과작용에 의해 수질이 개선되는 효과가 있어 경제적이고 안정적으로 확보할 수 있지만, 장기간 취수는 지하수위의 저하를 가져 올 수 있으므로 유역의 수문분석을 통한 기저유출량 산정에 관한 연구가 필요하다. 대상지역으로는 현재 강변여과를 개발중인 창원시 대산정수장 취수장 지역이며, 대상지역의 기저유출량을 산정하기 위해 대상지역 상류에 위치한 낙동강 본포교의 낙동강 유량을 기초로 기저유출량을 산정하여 지하수 함양율을 평가하였다. 수문곡선 분리는 여러 방법 중 다른 방법보다 상대적으로 간편하고 실무에서 많이 사용되는 방법인 수평직선분리법을 사용하여 적정 취수 가능량을 산정하기 위한 최소 기저유출량을 산정하고자 한다. 이에 따라, 보유 자료 중 연 평균 최저 유출량을 보인 2008년 가을 갈수기의 시작(2008년 10월)부터 2009년 가을 갈수기의 시작(2009년 10월)까지의 자료를 분석했다. 본포교 유량 자료는 8일부터 10일 간격으로 측정되고 있기 때문에 결측치는 최인접 두 지점 사이의 선형보간법으로 보완했다. 다소 많은 양의 결측치에 대한 보정과 해당 유역의 연간 유출 특성을 파악하기 위해서 이동평균(moving average)을 적용했으며, 적용 결과 관측 주기에 해당하는 10일 이동평균 유출수문곡선이 가장 적합한 것으로 나타났다. 10일 이동평균에 의한 유출수문곡선에 의하면 상승부의 기점은 2009년 6월 12일로 나타났으며 유출량은 47.87cms로 나타났다. 따라서 총 기저유출량은 상승부 기점의 유출량으로 111일 동안 발생하는 것을 알 수 있었으며 그 총량은 약 45,900만$m^3$으로 나타났다. 본 연구에서의 결과 본포교를 유역출구로 하는 이 유역에는 임의 유출이 생기는 호우사상 시, 기저유출량은 총 유출량의 6.38%를 최소한 기대할 수 있음을 알 수 있다.

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심폐바이패스 실험동물에서의 변형 초여과법 사용의 효과 (Effects of Modified ultrafiltration at cardiopulmonary bypass animal experiment.)

  • 한재진;원태희;박성수
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제32권10호
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    • pp.874-882
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    • 1999
  • 배경: 체외순환 후의 부종현상 및 이에 따른 여러 장치의 기능 저하를 방지하기 위하여, 최근에 체외 순환 이탈 후 환자의 혈액을 짧은 시간에 관류하여 여과해 주는 변형 초여과법의 사용이 늘고 있다. 이에 대한 긍정적인 임상결과들의 보고도 있으나, 다른 한편 체외 순환 후 염증반응을 포함한 폐손상의 기전에 혈구 성분의 영향이 보고되고 있는 바, 변형 초여과법의 효과, 특히 폐 조직에 대한 영향을 밝혀 보고자 하였다. 대상 및 방법: 몸무게 15에서 22 Kg(평균 16.5$\pm$0.5)의 16 쌍의 잡견을 이용한 정소성 심장이식, 실험에서, 통상적인 인공심폐기 작동군과 인공심폐기 작동 후 변형 초여과 관류를 시행한 군으로 무작위 구분하였다. 변형초여과법은 체외순환 정지 후에 대동맥관에서 나온 혈류를 Roller pump를 거쳐 Amicon Diafilter 초여과 관에 150 mL/m 정도의 속도로 10~15 분 정도 관류시켜 정맥관을 통하여 우심방에 직접 주입하였다. 혈액 채취 및 폐생검은 심폐기 시작 전과 정지 직후, 그리고 변형초여과 시행 군은 초여과 완료 직후에, 대조군은 심폐기 정지 10~15분 후에 각각 시행하였다. 혈류역학 측정요소는 동맥압, 우심방압, 좌심방압 등이었으며, 혈액 검사 항목은 동맥혈 가스분석, 혈색소 농도, 헤마토크릿, 백혈구 수, 혈소판 수, 혈중 단백 성분, 알부민 성분 등이었다. 폐 생검 조직으로는 냉동 건조법을 이용한 수분 함유량을 측정하였고, 광학 및 전자현미경으로 관찰을 하였다. 결과: 변형 초여과 군에서 혈중 혈색소 농도는 수술전 10.3$\pm$1.7 mg/dL, 심폐기 정지 직후 6.3$\pm$1.7 mg/dL, 초여과 직후는 8.3$\pm$2.8 mg/dL의 변화를(p=0.0078, 0.0117), 혈중 총 단백질의 농도 변화는 4.3$\pm$0.9, 3.1$\pm$1.5, 4.1$\pm$1.6 mg/dL, 혈중 알부민의 농도는 1.9$\pm$0.5, 1.4$\pm$0.7, 1.8$\pm$0.8 mg/dL로서, 각각 초여과법의 시행 전후에 유의한 증가를 가져왔고(p=0.0280, 0.0277), 폐조직의 수분 함유량의 변화는 수술전 75.1$\pm$8.6%, 심폐기 정지 직후 82.8$\pm$6.0%, 초여과 직후 77.88%를 보인 반면, 대조군에서는 각각 74.7$\pm$4.9, 82.1$\pm$5.9, 82.3$\pm$5.1%의 변화를 보였다. 미세 구조의 관찰에서, 폐포의 내포세피의 융합 기저막층과 미토콘드리아에서의 부종은 변형 초여과 후에 급격히 감소하였으나, 미토콘드리아내 크리스티의 파괴성 변화와 막성 파괴 성향이 초여과 후에 심화되게 관찰되었고, 세포질 내 소체의 팽창과 공포화 현상도 심폐기 가동 후 발생하여 초여과 후에 더 심화되게 관찰되었다. 세포질 내 소체의 팽창과 공포화 현상도 심폐기 가동 후 발생하여 초여과 후에 더 심화되게 관찰되었다. 폐조직 내의 백혈구는 심폐기 작동 후에 그 수에 있어서 증가하였으며 백혈구의 괴변, 탈과립 정도도 심폐기 작동 후 및 초여과 후에 증가한 소견을 보였다. 결론: 변형 초여과법은 인공 심폐기 후의 혈색소 농도 및 혈중 단백질 농도의 복원에 효과가 있었으며 변형 초여과 관류후 폐의 미세 조직내에서 부종의 급격한 감소 등을 관찰할 수 있었다.

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경북 고령군 다산면 충적층 강변여과 취수 현장에 대한 수리 모델링

  • 원이정;김형수;구민호;백건하
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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    • pp.401-404
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    • 2003
  • 경북 고령군 다산면의 충적층 강변여과 취수에 따른 수위변화 모델링을 시도하였다. 단순화된 2가지 모델을 기본으로 하여 1일 평균 1만 5천톤의 상수도 공급 시, 일정수두 유지를 위한 연간 취수 계획 및 적정 취수량을 검토하였다. 한편, 질량 균형(mass balance)을 통하여 모델 검증 및 시기별 하천수와 지하수의 유입 비율을 예비적으로 산정하였으며, 투수계수와 함양량 변화에 따른 지하수위의 민감도를 검토하였다. 하천수 유입 비율은 시기별로 65∼85% 범위를 갖는 것으로 나타났으며, 지하수위는 함양량 변화에는 둔감한 반면, 투수계수에 대해서는 상대적으로 민감한 것으로 평가되었다.

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강변여과 대수층의 투수량계수 추정을 위한 역해석 (Back-Analysis for Estimating Transmissivity in Riverbank Filtration)

  • 박서화;이상일;이상신
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제39권6호
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    • pp.503-510
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    • 2006
  • 강변여과는 원수를 강변의 대수층에 통과시켜 지층의 자체 정화능력을 이용하여 원수 중의 오염물질을 상당량 저감한 후 상수를 공급하는 방식이다. 본 연구에서는 지질정수를 추정하는 방법 중 하나인 역해석을 이용하여 강변여과 지역의 투수량계수를 추정하였다. 역해석이란 현장에서 직접 측정한 값과 프로그램을 통해 계산된 값의 차를 목적함수로 두고 이를 최소로 하도록 미지의 매개변수를 결정하는 것이다. 최적화 기법으로 BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)를 이용하였고, 정해석을 위해서는 지하수흐름을 2차원적으로 모의할 수 있는 MOC을 사용하여 역해석 프로그램을 개발하였다. 프로그램의 적용성을 검증하기 위해 실제 강변여과를 하고 있는 경남 창원시 대산면의 관측 지하수위를 이용하여 그 지역의 투수량계수를 추정하였다. 개발된 프로그램은 상이한 지하수위 조건에서의 역해석에서도 좋은 수렴성을 보였으며, 상용 역산모델과의 비교에서도 우월한 결과를 나타냈다.

강변여과수 이용을 위한 한강유역 지하수 흐름해석 (Groundwater Modeling of the Han River Watershed for Using Riverbank Filtration)

  • 이상신;유상연;이상일
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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    • pp.289-292
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    • 2006
  • 강변여과수는 지표수를 대체할 수 있는 상수원수로 많은 연구가 진행되고 있다. 서울시의 경우 상수원수의 대부분을 한강 표류수를 직접 취수해서 사용함에 따라 수량 및 수질에 많은 문제점을 가지고 있어 강변여과의 도입을 신중히 검토 할 필요가 있다. 본 연구에서는 강변여과수 활용을 위해 한강유역의 개발가능후보지에서 적정개발가능량 산정을 위하여 지하수 흐름해석을 실시하였다. 개발가능후보지인 광나루지구의 4곳과 양화지구의 3곳에서 취수할 때, 광나루는 $281,250m^3$/일, 양화지구는 $272,000m^3$/일이 적정 개발가능량으로 나타났다.

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강변여과수 취수시 과도한 지하수 하강을 저감시키기 위한 인공함양의 활용 방안 (Application of the Artificial Recharge to Reduce the Ground-water Drawdown of the River Bank Filtration)

  • 이동기;박재현;박창근;김상준;남도현
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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    • pp.236-240
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    • 2004
  • 강변여과수의 과도한 취수는 제내지 지하수위 하강을 발생하게 되며 이로 인해서 제내지 농경지의 토양 건조도가 증가되어 과도한 관계용수의 보충이 필요할 뿐말 아니라 지하수위 하강으로 인한 기존 관정사용이 어려워져 더 깊은 새로운 관정을 개발해야만 한다.. 이러한 기하수위 하강을 저감시키기 위한 방안으로 제내 지측에 인공함양우물을 설치하는 방법 있다. 창원시 강변여과 시설에 적용한 결과 인공함양우물의 최적 위치는 취수정으로부터 세내지 측으로 200m 지점에 위치하며, 함양량을 취수량의 $5\%$를 유지하는 것이 지하수위를 저감하기위한 효과적인 조건으로 판단되었다.

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창원시 북면 낙동강 주변 하성퇴적층의 지하수유동 모델링 연구 (A Study on Groundwater Flow Modeling in the Fluvial Aquifer Adjacent to the Nakdong River, Book-Myeon Area, Changwon City)

  • 함세영;정재열;김형수;한정상;류수희
    • 자원환경지질
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    • 제37권5호
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    • pp.499-508
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    • 2004
  • 창원시는 전국에서 최초로 2001년에 북면과 대산면에 강변여과수 취수장을 건설하여 운영하고 있다. 본 연구는 창원시 북면 낙동강 본류 하안의 강변여과수 취수장 주변에 대해서 수리지질 특성을 평가하고 낙동강과 강변대수층간의 지하수유동 모델링을 수행하였다. 이를 통하여 강변여과수 취수에 따른 낙동강물과 지하수 유입량을 평가하였다. 지하수모델링에서는 시추자료, 입도분석자료, 양수시험분석자료, 지하수위 측정자료, 낙동강 수위 측정자료, 강수량 자료를 이용하였다. 정상류 모델링으로 강변여과수 취수 이전의 자연상태의 지하수위를 잘 모사할 수 있었다. 부정류 상태 모델링에서는 7개 취수정의 최대 양수량인 총 14,000$m^3$/day로 취수시의 지하수위 하강을 모사하였으며, 이때 낙동강으로부터의 유입량, 배후지쪽의 지하수 유입량 그리고 강변대수층의 동측과 서측으로부터 유입량은 전체 유입량의 각각 8,390$m^3$/day(60%), 590$m^3$/day(4%), 5,020$m^3$/day(36%)이다. 입자 추적 모사 결과, 낙동강쪽으로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 1.85m/day이고, 배후지로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 0.75m/day이다. 본 연구는 지표수/지하수 연계관리 모델링에 공헌하며, 강변여과수 취수량, 수질, 자연적인 함양량이 계절적으로 어떻게 영향을 받는지를 이해하는데 도움을 줄 것이다.