• 멤브레인
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• 제22권2호
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• pp.95-103
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• 2012

본 연구에서는 생활오수, 산업폐수, 축산폐수 등에서 발생하는 질산성화합물 및 난분해성 화합물을 효과적으로 처리하기 위해 막분리법과 다공 전극형 전기분해법을 조합한 하 폐수의 고도처리 기술을 제안하였고 제안 시스템의 효율성을 검토하였다. 제안하는 시스템은 활성슬러지 공정, 막분리 공정, 다공 전극형 전기분해공정의 3단계로 구성하였다. 본 연구에서 구성되는 막분리 공정은 부유물질을 제거해줌으로써 전기분해공정의 부하를 최소화할 수 있는 역할을 담당할 수 있게 하여 시스템을 안정하게 운전할 수 있도록 하였다. 전기분해 하이브리드 공정에 있어서는 다공성 전극으로 구성함으로써 비표면적의 확대로 인한 전극의 효율성을 높였다. 아울러 외부전압을 인가함에 따라 처리제의 공급 없이 장치에 유입된 물을 분해시킴으로써 산화 환원 반응을 유도하였다. 즉 중간체로서 수소 자유전자 라디칼과 산소원자 라디칼이 발생되어 난분해성 유기물을 산화 분해하는 역할을 담당하도록 하였다. 이는 전극 내에서 발생하는 중간체를 폐용질의 분해에 사용하기 때문에 친환경적 처리공법이었다. 실험결과들은 제안공정이 활성슬러지공법에 비하여 우수한 공정임을 보여 주었다. SS제거율은 제안공정, 막분리공정, 활성슬러지 단독공정에서 각각 약 100%, 약 100%, 약 90%였고 COD 제거효율은 제안공정 약 92%, 막분리공정 약 84%, 활성슬러지 단독공정 약 75%였으며 T-N의 제거효율은 제안공정 약 88%, 막분리공정 약 67% 활성슬러지 단독공정 약 58%였다. 이결과는 SS의 제거에 있어서 막분리 하이브리드 공정만으로도 부유물질이 충분히 제거됨을 나타내고 있었다. COD의 제거에 있어서 막분리 하이브리드 공정은 SS분의 제거를 통한 COD와 SS이외의 유기물질이 소량제거 되었음을 보였고 전기분해 하이브리드 공정에 있어서는 유기물질의 산화반응을 통한 분해로 높은 제거효율을 보였다. T-N의 제거에 있어서는 막분리 하이브리드 공정은 SS분에 포함된 부분과 소량의 유기물에 포함된 부분이 제거되고 있는 반면 전기분해 공정에 있어서는 유기물질의 산화분해반응으로 인한 높은 제거효율을 나타내고 있었다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2011년도 제44차 학술발표회
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• pp.110-110
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• 2011

염색공업 폐수는 그 성분이 일반적으로 매우 복잡하며, 작업공정의 가동 사항에 따라 수질 변동이 큰것이 특징으로, 각 공정에서 배출되는 염료, 보조화학물질, PVA(Polyvinyl alchol), 전분, wax 등이 포함되어 있으며 pH가 높고, 색도로 인해 하천에 방류될 경우 확산성이 높아 미생물에 의한 자정작용을 방해하여 하천의 수중생태계를 파괴할 우려가 있다. 이러한 염색산업에서 발생하는 폐수는 일반적으로 응집침전, 부상분리법 등의 전처리한 후 활성오니공정으로 처리하는 방법이 널리 이용되고 있으나, 이들 처리공정으로는 폐수 속에 포함되어 있는 다양한화학적 구조의 색소성분 및 유해물질을 완벽하게 제거하는 것이 어려운 실정이다. 유기물 함량이 높은 염색폐수를 처리하기 위해 제안된 기술로는 산소활성슬러지법, 유동상 및 고정상 생물막법, 포괄고정화법 등이 있다. 이러한 기술들중 기존의 처리공정을 증축없이도 처리효율을 높일 수 있는 방법으로 담체를 이용한 부유메디아 생물막공정(Moving-Bed BioReactor, MBBR)이 있다. 이공정은 미생물이 부착, 성장할 수 있는 공극율과 비표면적이 큰 담체를 이용하므로 반응조내의 부유 미생물 뿐만 아니라 담체에 고농도로 부착된 부착 미생물에 의해서도 유기물을 제거하기 때문에 다른 공정들에 비해 처리효율이 뛰어나고 기존의 활성슬러지 공정에 비해 갑작스러운 부하변동 및 유독성 폐수유입에 대해서도 안정적으로 운전이 가능한 장점이 있다. 본연구에서는 부유메디아 생물반응기(Moving-Bed BioReactor, MBBR)을 이용하여 염색폐수내 $COD_{Mn}$, 색도 및 난분해성 물질인 PVA 저감에 대한 Lab-scale test 수행하였다. 실험에 사용된 염색폐수의 수질은 평균 pH 13, $COD_{Mn}$ 900 mg/L, SS 135 mg/L, 색도 1,134 [C.U.], PVA 593 mg/L였으며, 2L의 반응기를 사용하여 회분식 실험을 수행였다. 본 실험에서는 호기성 미생물에 의한 염색폐수의 생분해가 유지되는데 필요한 최적의 용존산소 농도와 이에 필요한 공기 폭기량을 결정하기 위하여 i) DO uptake rate측정과 ii) 담체의 충진율, iii) COD/N ratio, iv) Air 유량, v) 담체내 흡착제의 종류, vi) $Ca^{2+}$ 첨가가 염색폐수의 생분해에 미치는 영향을 살펴보았다. 운전시간을 7일로 하여 COD, 색도, PVA 등을 측정한 결과 담체를 첨가한 경우가 담체를 첨가하지 않은 경우 보다 제거효율이 뛰어났다. 특히 충진율 30%(C/N 3)의 경우에서 COD, 색도, PVA의 제거율이 각각 평균 65%, 70%, 60%로 가장 높은 제거효율을 나타내었다.

• 환경위생공학
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• 제12권1호
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• pp.59-68
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• 1997

이 연구에서는 SBR에 Rotating disks를 부착하여 회전하면서 두 원판 사이에서 전단력이 발생하는 BS-SBR을 이용하여 용해성 유기물질 제거율과 슬러지 분리에 대해 비교 검토하였다. BS-SBR 공정에서는 부유성 활성슬러지와 생물학적 고정막에 대해 동시처리 되어 높은 처리효율을 보였다. SCOD 제거율은 SBR보다 높은 97%를 보였다. 처리수의 평균 SS 농도는 $4.8mg/{\ell}$ 정도로 나타났고, 1-cycle/d 및 3-cycle/d 모두 $10mg/{\ell}$ 이하를 유지하여 매우 효과적임을 알 수 있었다. 슬러지 침전 특성은 SBR과는 상이한 매우 좋은 결과를 보였다. 운전 중 슬러지는 진한 갈색으로 플록이 잘 형성되었고, 그 크기는 SBR에서 보다 크다는 것이 눈으로 확인할 수 있을 정도였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.31-44
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• 1985

팽창형 혐기성(嫌氣性) 생물막공법(生物膜工法)(AAFEB)을 고온(高溫)($55^{\circ}C$)에서 부유물질(浮遊物質)이 많은 경우에 적용시킨 것은 최근의 일이다. 폐활성(廢活性)슬러지(WAS)는 이 공법(工法)으로 약 6 시간의 짧은 체류기간으로 효과적(效果的)으로 소화(消化)될 수 있다는 사실이 밝혀지고 있다. 만약 이러한 고율(高率)의 소화법(消化法)이 개발적용(開發適用)된다면, 현(現) 소화조(消化槽)의 소요체적(所要體積)을 99% 가량 감소(減少)시킬 수 있기 때문에 슬러지 처리분야(處理分野)에 매우 흥미로운 사실(事實)이 아닐 수 없을 것이다. 본(本) 논문(論文)은 이 공법(工法)에 대한 최근(最近) 1년(年) 반(半)동안의 연구결과를 요약한 것이다. 본(本) 연구(硏究)에 있어서 연속적(連續的)으로 주입(注入)되는 3개(個)의 실험실(實驗室) 소화조(消化槽)($55^{\circ}C$)가 사용(使用)되었다. 그 중(中) 1개(個)의 소화조(消化槽)는 AAFEB 소화조(消化槽)와의 비교(比較)를 위한 완전혼합형(完全混合形) 소화조(消化槽)였다. 2개(個)의 AAFEB 소화조(消化槽) 중에 1개(個)는 가수분해조(加水分解槽)를 별도(別途)로 설치(設置)한 2단(段)의 경우와 가수분해조(加水分解槽)가 없는 1단(段)의 경우로 구분시켜 비교하였다. 실험(實驗)에 사용(使用)된 WAS는 실험실(實驗室) 활성(活性)슬러지 반응조(反應曺)와 실제의 하수처리장(下水處理場)으로부터 채취한 것이었다. 1단(段)의 AAFEB의 경우, 결과를 보면 WAS 내의 생물분해가능(生物分解可能) 유기물질(有機物質)의 60%가 15시간의 체류기간으로 분해(分解)되였으며, 2단(段)의 경우에는 같은 체류기간에서 95%의 분해효율(分解效率)을 보였다. 고온소화(高溫消化)의 실제적용가능성(實際適用可能性)과 아울러 적용시(適用時)의 문제점 등을 검토(檢討)하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.37-42
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• 2001

본 논문에서는 하수처리장에서 활성슬러지를 통한 하수의 처리 과정을 표현할 수 있는 반응 모델을 제안한다. 제안된 모델은 관리대상 물리량들에 영향을 미치는 요소들을 고려하여 퍼지 규칙의 조합 형태로 설계되었다. 생물학적 산소요구량과 부유 물질량은 입력 및 출력 변수에 공통으로 사용되었으며, 폭기량은 입력 변수로 선정되었다. 입력 변수들에 대한 소속 함수들은 계산의 편리를 위해 삼각형 형태로 설계했으며, 운전데이터를 기준으로 소속도를 선정하였다. 시뮬레이션을 통해 제안된 모델의 타당성을 확인해 본 결과, 퍼지 모델의 출력은 운전데이터와 거의 동일하였다.

• 상하수도학회지
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• 제30권2호
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• pp.187-196
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• 2016

In this study, a newly developed agitator with hydrofoil impeller applied to actual biological process in advanced wastewater treatment plant was evaluated. Several series of experiments were conducted in two different wastewater treatment plants where actual problems have been occurred such as the production of scums and sludge settling. For more effective evaluation, computational fluid dynamics (CFD) and measurements of MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) and DO (Dissolved Oxygen) were used with other measuring equipments. After the installation of one unit of vertical hydrofoil agitator in plant A, scum and sludge settling problems were solved and more than seventy percent of operational energy was saved. In case of plant B, there were three cells of each anoxic and anaerobic tanks, and each cell had one unit of submersible horizontal agitator. After the integration of three cells to one cell in each tank, and installation of one vertical hydrofoil agitator per tank, all the problems caused by improper mixing were solved and more than eighty percent of operational energy was found to be saved. Simple change of agitator applied to biological process in wastewater treatment plant was proved to be essential to eliminate scum and sludge settling problems and to save input energy.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.19-25
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• 2007

하폐수의 생물학적 고도처리 공정의 설계와 운전 최적화에 필요한 자료를 제공하기 위하여 ASM3를 이용하여 부상여재반응기(ABF)에 대한 해석을 수행하였다. 대상 반응기로서는 수중의 부유물질 제거와 질산화 반응을 위해 이용되는 호기적 부상여재반응기로 하였다. 본 연구에서는 하폐수 고도처리공정 중 활성슬러지의 생흡착반응을 이용한 전체 시스템 중에 흡착조를 거친 유출수를 부상여재를 이용하여 질산화시키는 공정에 대한 해석을 목적으로 하였다. 민감도 분석과 영향평가를 위해서 상용 수처리 공정해석 프로그램인 GPS-X(V 5.0)을 이용하였다. 민감도 분석을 통해 공정거동에 영향이 큰 매개변수($Y_A$, $k_{sto}$, ${\mu}_A$, $K_{A,HN}$)가 결정되었고, 70일간의 pilot plant 운전자료를 이용한 동적 시뮬레이션을 통해 최적화하였다. 최적화된 매개변수 값들은 $Y_A$가 0.14, $k_{sto}$는 3.5/d, ${\mu}_A$는 2.7/d, $K_{A,HN}$는 1.1mg/L로 결정되었다. 최적화된 매개변수 값들을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고, 부상여재반응기의 수리학적 체류시간(HRT)을 10분에서 4시간으로 변화시키면서 TN, $NH_4{^+}-N$, $NO_3{^-}-N$의 변화를 예측하여 실측값과 비교한 결과 HRT가 10분 정도로 매우 짧은 운전조건에서도 60%에 가까운 질산화율을 보여주고 있었다. 짧은 HRT에서 우수한 질산화 능력을 보인 부상여재의 특성을 이용하여 유량변동이 매우 큰 현장에 부상여재반응기가 효과적으로 적용될 수 있다고 판단되었다.

• KSBB Journal
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• 제16권6호
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• pp.573-578
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• 2001

직경 0.613mm 활성탄 입자를 생물입자 담체로 사용한 공기리프트 생물막 반응기를 폐수 질화에 적용하여 생물막을 형성시켰다. 공기유속과 암모니움 부하속도(유입수 유량)를 순차적으로 증가시키어 반응기 운전 약 130일 만에 140um 두께의 생물막을 형성시켰다. 온도 3$0^{\circ}C$ 및 상승관 공기유속 6.3cm/s에서 5.0 kg N/㎥.d의 암모니움 산화속도를 얻었다. 생물막 형성 초기에는 암모니움 산화 균주가 주로 형성되어 아질산 축적이 발생하였으며 아질산 완전 산화되었다. 유기물 부하율을 증가시킴에 따라 COD 제거속도는 증가하여 26.6 kg COD/㎥.d의 부하율에서 25.0 kg COD/㎥.d의 제거속도를 보여 94%의 제거효율을 보였다. 반면에 COD 제거속도가 증가함에 따라 암모니움 및 아질산 산화속도는 감소하였다. 특히 약 11 kg/㎥.d 이상의 COD 제거속도에서 많은 종속영양균주 과잉 슬러지가 반응기 액상에서 관찰되었으며 암모니움 및 아질산 산화속도는 COD 제거속도가 증가함에 따라 급격히 감소하였다. 용존산소가 물질확산 저항을 적게 받는 반응기 액상 부유 유기물 산화 균체에 의해 우선적으로 이용되어 반응기 액상 농도가 낮은 값을 보여서 물질확산 저항이 크게 작용하는 생물막에 주로 존재하는 질화균체에 의해 적게 사용된 것으로 생각된다. 이러한 결과는 종속영양균주의 반응기 액상 부유 생장이 생물입자 생물막에서의 독립영양균주 생장에 의한 질화에 유리하다는 제안과 일치하지 않는다. 용존산소 농도를 증가시킴에 따라 순수질화에서 암모니움 및 아질산 산화속도는 증가하였으며, 순산소를 사용할 경우 공기를 사용한 경우에 비하여 약 5배의 높은 암모니움 산화속도를 보였다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제30권3호
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• pp.271-277
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• 2008

난분해성물질 함유폐수에 대해 유지관리가 용이하며 저비용-저에너지 고효율적인 새로운 수 처리 방식인 대기노출형 백색부후균 생물막 공법을 적용하기 위한 기초실험을 실시하였다. 먼저 난분해성물질을 함유한 오 폐수 처리에 가장 효율적인 백색부후균 종을 선정하기 위해 백색부후균 3종 및 활성슬러지에 대한 처리특성을 조사하였으며, 선정된 백색부후균 P. chrysosporium PSBL-1에 대해서 HBC링 여재에 대한 부착 및 탈착특성을 조사하였다. 백색부후균 3종(P. chrysosporium PSBL-1, P. chrysosporium KCTC 6147, Trametes sp. KFCC 10941)의 pH에 따른 처리특성을 조사한 결과 NBDCOD 제거율은 P. chrysosporium PSBL-1과 P. chrysosporium 6147가 pH 3.5$\sim$5.5에서 각각 51$\sim$59.8%, 57.5$\sim$60.3%로 비슷한 결과를 나타냈으나, TN 제거율은 pH 4.5$\sim$11.5에서 각각 39.3$\sim$85.3%, 3.4$\sim$7.6%로 현저한 차이를 나타내고 있다. 유기물 및 질소 동시제거 특성을 고려하여 백색부후균 P. chrysosporium PSBL-1을 선정하였다. 백색부후균 P. chrysosporium PSBL-1은 부유상태의 초기농도 4,600 mg/L에서 HBC링 여재 부착시작 5분후 pH 4, 7, 10에서 각각 4,538 mg/L, 4,546 mg/L, 4,531 mg/L, 10분 후 4,575 mg/L, 4,573 mg/L, 4,568 mg/L로 5분 이후에는 미생물 부착이 거의 되지 않았다. HBC링 여재에 부착된 P. chrysosporium PSBL-1을 10일 동안 1일 간격으로 탈착량을 조사한 결과 탈착량은 거의 미미하였다.