• Korean Chemical Engineering Research
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• 제40권6호
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• pp.763-768
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• 2002

본 실험은 polyvinyl alcohol을 이용하여 고정화한 질화세균을 공기부상식 생물반응기에 충진시켜 저농도의 암모니아성 질소(total ammonia nitrogen, TAN)를 제거시켰다. 공탑 공기 유속 0.83 cm/sec에서 제거속도는 $316.6{\pm}7.2g/m^3{\cdot}day$, 제거효율은 $92.8{\pm}2.2%$였다. 수력학적 체류시간이 0.5시간에서 0.05시간으로 감소함에 따라 제거속도는 점점 증가하였으며, 제거효율은 체류시간이 증가함에 따라 증가하였고 체류시간 0.35시간 이상에서 최대 제거효율을 나타냈다. 질산화의 최적 온도는 $30^{\circ}C$였으며 제거효율은 $95.5{\pm}1.5%$였고 $10^{\circ}C$의 저온에서도 79%의 제거효율을 보여줌으로써 저온에서의 질산화가 가능하며, 반응기 내 pH7-9에서 제거속도와 제거효율이 각각 $310{\pm}10g/m^3{\cdot}day$와 $94{\pm}3%$를 유지했다.

• 유기물자원화
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• 제16권2호
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• pp.74-80
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• 2008

다공성 담체에 형성된 미생물을 이용한 질소화합물 제거를 위하여 질산화와 탈질의 연계처리에 의한 연구를 수행하였다. $NH_4-N$의 질산화 및 황담체를 전자공여체로 제공하여 독립영양 탈질이 유도되도록 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론이 도출되었다. 유입 농도 및 HRT의 변화에 따라 미생물에 대한 $NH_4-N$의 부하량 ($F/M_N$비)이 $0.0062{\sim}0.034gNH_4-N/g\;MLVSS{\cdot}day$의 범위에서 증가할 경우 부하량 증가에 따른 질산화 율은 감소하는 경향을 나타내었다. 같은 범위의 $F/M_N$비(유입부하)일 경우 HRT 6시간보다 8시간으로 운전하였을 때가 알칼리도 소모량이 더 높게 나타났다. 따라서 유입 $NH_4-N$ 농도가 높아짐에 따라 증가된 유입부하가 질산화 효율 증가에 미치는 영향보다는 같은 $F/M_N$비(유입부하)일 때 유입유량 변화로 인한 체류시간이 증가할수록 더 질산화의 효율 향상에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. EBCT의 변화에 따른 탈질효율은 8.4hr 이상으로 유지될 때는 평균 25% 이상으로 나타났으나 4.6hr으로 줄어들 때는 평균 5%로 크게 감소함으로써 EBCT는 최소한 8.4hr 이상을 유지하는 것이 더 효율적임을 알 수 있었다. 또한 탈질효율은 $NO_3-N$의 황담체 단위체적 당 유입부하가 $0.5{\sim}2.0kg\;NO_3-N/m^3{\cdot}day$의 범위에서 낮아질수록 반비례하여 증가함을 알 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.82-85
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• 2003

강원도 춘천시 신북읍 유포리 연구지역의 지하수의 NO$_3$-N 2차원 공간 분포를 정의하기 위하여 지구통계학적 해석 방법인 sequential Gaussian simulation(SGS)을 이용하였다. 원자료의 공간적 clustering을 제거하기 위하여 cell declustering을 수행한 후 normal score 변환을 거친 후 variogram 분석과 모델링을 수행하였다. Exponential, gaussian, spherical variogram model에 대한 각각의 nugget, range, sill을 정의하여 SGS에 이용하였다. SGS에 의해 도출된 결과들은 모두 동일한 결과를 나타낸다. 또한 관측 자료의 분포와 주 오염원의 분포와 상응하는 모델링 결과를 나타내는 것으로 보아 SGS를 이용한 농촌지역 지하수내 NO$_3$-N의 공간적 오염 분포 영상화가 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권6호
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• pp.409-414
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• 2006

황산화 미생물인 Genus Thiobacillus 중 몇 종류의 탈질균은 여러 종류의 황 화합물($S^{2-}$, So, $S_2O{_3}^{2-}$, $S_4O{_6}^{2-}$, $SO{_3}^{2-}$)을 황산염이온으로 산화시키면서 동시에 질산성질소를 질소 가스 형태로 전환시킨다. 이는 독립영양 미생물이므로 외부 탄소원이 필요치 않으며, C/N비가 낮은 폐수에 에탄올 대신 값이 싼 황 입자의 투입으로 경제적이며 효과적인 탈질화를 유도할 수 있다. 후탈질시 인위적인 유기물의 투입대신 값 싼 황입자를 사용하여 질소를 제거하며, 처리효율이 안정적이고, 운전이 쉬워, 최근 이 공정은 세계적으로 많이 연구되고 있다. 그러나 탈질시 알칼리도가 파괴되어 특히 알칼리도가 낮은 폐수의 경우 고농도 탈질시 pH가 떨어져 탈질이 더 이상 진행되지 않으며, 고농도의 질산성질소를 처리할 경우 부산물로서 고농도의 황산염이온이 생성된다는 부수적인 단점을 안고 있다. 본 연구에서는 MCR로부터 독립영양 미생물을 분리 characterization 및 미생물 동정을 하였다. MCR내에는 주로 Paracoccus denitrificans and Paracoccus versutus (formerly Thiobacillus versutus)가 주종을 이루었으며 이들 미생물들은 유기물도 에너지원으로 이용할 수 있는 facultative autotrophic denitrifier이었다. 이들 미생물을 탈질에 이용할 시 유기물이 있는 조건에서도 성장하기 때문에 유입 폐수 내 유기물 농도에 영향을 받지 않고 또는 인위적으로 소량의 유기물을 넣어 독립영양탈질과 종속영양탈질을 동시에 일어날 수 있도록 함으로서 독립영양탈질의 단점인 높은 황산염이온 생성 및 알칼리도 파괴를 막을 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권5호
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• pp.18-24
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• 2005

본 연구에서는 얕은 불포화 및 포화 대수층을 모사한 실험실 규모의 SAT 토양 칼럼을 약 5개월간 운전하면서 얕은 대수층 조건에서 하수처리장 방류수의 처리수질 변화를 알아보고자 하였다. 유기물 (DOC)의 평균 제거율은 불포화 (unsaturated SAT) 칼럼의 경우 31.9%굶 높게 나타난 반면, 포화(saturated SAT) 칼럼에서는 DOC가 거의 제거되지 않았다. 얕은 대수층 조건을 모사한 불포화 토양 칼럼에서의 질산화는 충분하지 않은 것으로 나타났으며 잔류 암모니아가 포화대수층으로 유입되었다. 또한 얕은 불포화 칼럼에서의 짧은 체류시간(1 day)으로 인해 포화 칼럼 유입수의 DO가 약 2 mg/L를 유지했다. 인 (phosphate)은 불포화 칼럼에서는 제거되지 않고 그대로 유출되는 특성을 보였고, 포화 칼럼에서는 100% 제거되는 특성을 보였다. 결론적으로, 암모니아성 질소가 포화층으로 유입되고, 포화층 유 입수의 DO가 상대적으로 높다는 점을 제외하면 얕은 대수층 조건에서도 유기물 및 질소, 인의 제거가 충분하게 일어남을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.687-692
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• 2006

실험은 C/N 비가 낮은 실제하수 유입시 적용한 유동여재 $A_2O$시스템의 생물학적 탈질특성을 파악하고 외부 탄소원(메탄올) 주입량(C/N비) 변화에 따른 오염물질 제거특성, 각 반응조의 유기물, 질소 거동 특성을 검토하였다. 실험장치는 실험실 규모로 호기조에 유동여재를 투입하여 부유와 부착 미생물이 공존하는 혼합형 형태이다. 유동여재는 $10{\sim}20mm$정도의 육면체로 된 스폰지 형태의 폴리우레탄 재질이다. 실험에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 외부탄소원을 주입하지 않는 하수처리의 경우, 부유성 미생물양이 부착성 미생물양 보다 약 3배 가량 많았다(총 미생물량 80 g). 무산소조에 주입되는 외부탄소원에 의해 성장되는 미생물은 우선적으로 호기조 접촉여재에 일정량 부착된 후에 부유성 상태 미생물로 유지되었다. 유출수 $COD_{Cr}$ 농도는 외부탄소원 주입여부에 관계없이 $13{\sim}29mg/L$으로 안정하게 유지되었다. 유출수의 총무기성 질소(TIN)농도의 경우, 미주입시에는 $20.0{\sim}35.9mg/L$(제거효율 18%)이었으나 주입시에는 $2.5{\sim}9.0mg/L$(제거효율 $71{\sim}83%$)로 염분의 영향은 없었다. 각 반응조의 유기물($COD_{Cr}$) 제거특성은 외부탄소원 미주입시에는 대부분이 혐기조에서 제거되었으며, 외부탄소원 주입시에 대부분이 무산소조에서 제거되었다. 과잉주입의 경우 대부분이 호기조에서 제거되었다. 총 무기성 질소(TIN)의 경우, 외부탄소원 미주입시 대부분이 혐기조에서 제거되었으며, 외부탄소원 주입시 불안정한 상태에서는 혐기조에서, 안정한 상태에서는 무산소조에서 대부분 제거되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.797-806
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• 2000

본 연구는 탄소원으로서 페놀과 공동기질로서 글루코스를 합유한 인공합성폐수를 만들어 실험실 규모의 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) - PBR(Packed Bed Reactor) 공정을 운전하면서 페놀의 유일한 탄소원으로서의 이용특성과 공동기질로서 글루코스를 주입한 경우의 이용특성, 미생물의 활성도 및 질소의 동시제거 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 실험결과 페놀올 유일한 탄소원으로 주입한 경우 페놀유입농도 600 mg/L에서도 페놀제거율 99% 이상, SCOD 2100 mg/L 농도에서 제거율 93% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.112g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.351g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.115L/g\;VSS{\cdot}d$, 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 공동기질로 페놀파 글루코스를 주입한 경우 페놀유입농도 760 mg/L하에서 페놀제거율 98% 이상, SCOD 4300 mg/L 농도에서 제거율 90% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.135g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.696g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.257L/g\;VSS{\cdot}d$. 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 회분실험결과 페놀농도 1600 mg/L 이상의 농도에서 활성의 저해를 받았으며 메탄화반응과 탈질반응이 동시에 일어나는 것으로 관찰되었다. 질산화는 수리학적 체류시간 24시간으로 하여 암모니아성 질소 $0.038kg\;NH_4-N/m^3-media{\cdot}d$ 부하조건과 유입수내 페놀농도 10~12 mg/L, SCOD 200~500 mg/L 조건하에서 저해를 받지 않고 90% 이상의 질산화율을 보였고 페놀의 제거효율은 98% 이상을 보였다.

• 멤브레인
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• 제20권2호
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• pp.142-150
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• 2010

본 연구에서는 지하수 내 질산성 질소 이온을 제거하기 위해 전기투석 공정에 적용가능한 음이온교환 복합막을 제조하였다. 막의 제조를 위해 기본 단량체로 vinyl benzylchloride (VBC)와 styrene (ST), 가교제로 divinylbenzene (DVB), 그리고 개시제 $\alpha,\alpha$-azobis(isobutyronitrile) (AIBN)으로 이루어진 단량체 용액에 구조적으로 단단한 fabric을 함침한 후 열중합 가교시켜 복합막을 생성한 다음 trimethylamine (TMA)과 acetone을 이용해 음이온 교환기($-N^+(CH_3)_3$)를 함유하는 복합막을 제조하였다. 제조한 아민화 완료된 poly(VBC-ST-DVB)/fabric 복합막들의 특성을 알아보고자 막의 함수율, 이온교환 용량(IEC) 및 전기저항을 아스톰사의 상용화 음이온교환막(AMX)과 비교 조사하였다. 그 결과 제조된 막들은 아스톰사의 AMX보다 높은 IEC와 낮은 전기저항 특성을 나타냈다. 또한 제조된 음이온막을 전기투석장치에 설치하여 $NaNO_3$, $MgSO_4$, NaF (각각 100 mg/L) 등의 이온제거 실험을 60분 수행한 결과 $NaNO_3$뿐만 아니라 $MgSO_4$, NaF 이온 등도 1 mg/L 이하까지 잘 제거되었음을 확인할 수 있었으며, 전기투석 15분 전후로 하여 이온전도도값의 변화가 거의 없는 것으로 보아 전기투석 특성을 실험한 결과 전기투석 약 15분 이내에 이온이 제거되었음을 확인할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제44권2호
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• pp.135-152
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• 2011

제주도 남측사면에서 산악지역부터 해안지역에 걸쳐 분포하는 용천수에 대해 풍수기와 갈수기의 2회에 걸쳐 측정된 $NO_3$ 농도를 수해지질학적 인자 및 토지 이용 특성 인자를 포함하는 공간 변수들의 다중선형 회귀모형으로 예측하였다. 용천수의 $NO_3$ 농도는 평균 20 mg/L이며, <0.02~86 mg/L의 범위를 보여 인위적 오염의 정도가 매우 다양하다. 공간 변수는 용천수를 중심으로 원형 버퍼를 설정하여 추출하였으며, 수정결정계수 증가율과 원형 버퍼의 제한점을 고려하여 반경 400 m를 최적 범위로 설정하였다. 선택된 회귀 모형들은 p-값과 더빈-왓슨 통계치에 근거하여 모두 통계적으로 유의하였다. 설명변수는 수정결정계수, Cp (total squared error), AIC (Akaike's Information Criterion)등을 기준으로 선택하였으며 변수들의 유의성과 다중공선성을 확인하여 최적 회귀 모형을 제시하였다. 일부 용천수들은 이상치로 확인되었으나 전체 시료의 10%이내였으며, 이들은 원형 버퍼를 사용하는 다중회귀분석의 한계를 지시한다고 할 수 있다. 변수의 유의성 기준으로 선정된 최적 회귀 모형의 결정계수는 이상치 제거 전이 0.74-0.79, 제거 후가 0.86-0.87의 범위로 높은 설명력을 보여주었으며, 자연지역 면적 비율이 용천수의 $NO_3$ 농도에 가장 큰 영향력을 가지는 것으로 나타났다. 용천수 $NO_3$ 농도에 대한 인위적 토지이용의 영향력은 최적 버퍼 반경에서 두 조사 시기 모두 과수원 > 주거지역 > 밭의 순으로 나타났다. 이러한 결과는 제주도 남측사면 용천수의 수질이 수리지질학적 인자보다는 토지 이용 특성에 크게 좌우됨을 지시하며, 용천수의 오염 취약성이 주변의 지표 오염원, 특히 과수원 분포에 민감함을 보여준다.

• 상하수도학회지
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• 제28권2호
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• pp.151-160
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• 2014

Capacitive deionization(CDI) has many advantages over other desalination technologies due to its low energy consumption, less environmental pollution and relative low fouling potential. The objectives of this study are evaluate the performance of CDI which can be used for dissolved salts removal from sewage. To identify ion selectivity of nitrate and phosphate in multiionic solutions and adsorption/desorption performance related to applied potential, a series of laboratory scale experiments were conducted using a CDI unit cell with activated carbon electrodes. The CDI process was able to achieve more than 75 % TDS and $NO_3{^-}$, $NH_4{^+}$ removals, while phosphate removal was 60.8 % and is inversely related in initial TDS and $HCO_3{^-}$ concentration. In continuous operation, increasing the inner cell pressure and reduction of TDS removal ability were investigated which are caused by inorganic scaling and biofouling. However a relative mild cleaning solution(5 % of citric acid for calcium scaling and 500 mg/L of NaOCl for organic fouling) restored the electrochemical adsorption capacity of the CDI unit to its initial level.