• 상하수도학회지
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• 제25권3호
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• pp.383-390
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• 2011

In this study, a process combined biofiltration with sulfur-utilizing autotrophic denitrification and membrane separation was proposed to examine the efficiency of nitrogen removal. As an experimental device, hollow-fiber module was installed in the center of reactor to generate the flux forward sulfur layer in the cylinder packed with granular sulfur. In addition, a simple module was installed in activated sludge aeration tank which inside and outside of sulfur-using denitrification module was covered with microfilter and the module was considered as an alternative of clarifier. The experiment for developing new MBR process was carried out for three years totally. As the results of first two-year experiment, successful nitrogen removal performance was revealed with lab-scale test and pliot scale plant using artificial wastewater and actual plating wastewater. In this year, pilot scale test using actual domestic wastewater was performed to prove field applicability. As the results, high-rate nitrogen removal performance was confirmed with about 0.19 kg ${NO_3}^--N/m^3$ day of rate. Also significant fouling and pressure increase were not found during the experiment. And, the production ratio of sulfate and the consumption ratio of alkalinity showed a slightly higher value about 311 mg ${SO_4}^{2-}/L$ and 369 mg $CaCO_3$/L, respectively. In conclusion, the developed MBR process can be utilized as an alternative for retrofiting existing wastewater plants as well as new construction of advanced sewage wastewater treatment plants, with cost-effective merit.

• 상하수도학회지
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• 제30권6호
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• pp.645-652
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• 2016

A membrane module including grid was designed and introduced to MBR (membrane bio-reactor) for the purpose of better control of membrane fouling. It could be anticipated that the grid enhances the shear force of fluid-air mixture into the membrane surface by even-distributing the fluid-air to the membrane module. As MLSS concentration, packing density which is expressed in the ratio of the housing and the cross-sectional area of membrane fibers ($A_m/A_t$) and air-flow rate were changed, membrane foulings were checked by monitoring fouling resistances. The total fouling resistance ($R_c+R_f$) without grid installation (i.e., control) was $2.13{\times}10^{12}m^{-1}$, whereas it was reduced to $1.69{\times}10^{12}m^{-1}$ after the grid was installed. Regardless of the grid installation, the $R_c+R_f$ increased as the packing density increased from 0.09 to 0.28, however, the increment of resistance for the grid installation was less than that of the control. Increase in the air flow rate did not always guarantee the reduction of fouling resistance, indicating that the higher air flow rate can partially de-flocculate the activated sludge flocs, which led to severer membrane fouling. Consequently, installation of grids inside the housing have brought a beneficial effect on membrane fouling and optimum air flow rate is important to keep the membrane lowering fouling.

• 대한환경공학회지
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• 제37권7호
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• pp.387-395
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• 2015

본 논문에서는 Graphical Statistic Analysis (GSA) 방법을 이용하여 유기성 폐자원의 최종생분해도와 다중 분해속도를 평가하였다. GSA에 의한 최종생분해도는 돈분뇨 69%, 젖소 생분뇨 45%, 도축폐기물 66%를 나타냈고 음식물류 폐기물과 음폐수는 각각 79%와 87%이었으며, 1차 슬러지와 폐활성 슬러지는 각각 68%와 39%이었다. 유기성 폐자원의 분해양상을 정확히 표현하기 위하여 사용된 다중분해속도해석(Multi k Analysis) 방법을 이용해 평가한 결과 돈분뇨는 $k_1$ ($0.116day^{-1}$)의 속도로 평균 31일 안에 전체 생분해성 유기물 중 빠르게 분해되는 분율($S_1$)인 89%가 분해되었으며, 느리게 분해되는 $S_2$의 분율은 11%로써 $k_2$ ($0.004day^{-1}$)의 속도로 남은 기간 동안 분해되었다. 젖소 생분뇨는 $k_1$ ($0.074day^{-1}$)의 속도로 평균 29일 안에 분해되었으며 $S_1$의 분율은 91%이었다. 도축폐기물과 1차 슬러지는 $k_1$ ($0.095day^{-1}$)의 같은 속도로 분해되었으며, $S_1$은 각각 89%와 85%를 보였다. 음식물류 폐기물과 음폐수는 15일의 운전기간 동안 $S_1$은 각각 89%와 93%로 기질의 대부분이 분해되었으며 $k_1$은 각각 $0.195^{-1}$과 $0.184^{-1}$로 대단히 빠른 속도로 분해되었다. 폐활성 슬러지는 $k_1$ ($0.054day^{-1}$)의 속도로 28일 동안 분해되었으며 $S_1$은 80%를 보였다. 따라서 Multi k Analysis 방법을 이용해 유기성 폐자원의 분해 속도와 분해 양상을 토대로 최소 HRT를 산정할 수 있으며, 본 대상시료를 활용한 바이오가스화 시설의 최적 설계인자 도출이 가능하다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권10호
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• pp.992-998
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• 2008

SND 공정은 최근에 하수내 질소제거를 위한 새로운 공법으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 이에 본 연구는 무산소조, 혐기조 및 담체를 충진한 포기조로 구성된 DMR(Daiho Microbic Revolution)공정을 이용하여 포기량을 2.0, 1.0, 0.5, 0.4 및 0.2 L/min으로 변화시키면서 영양염류 제거효율과 동시 질산화/탈질 효율을 검토하였다. 유기물제거율은 포기량에 차이를 보이지 않았으며 모든 조건에서 93%의 제거율을 얻을 수 있었다. T-N 제거효율은 포기량이 적어짐에 따라 높아져 0.2 L/min의 조건에서 80%의 효율을 얻었으며, SND효율 또한 각 조건에서 62, 65, 72 및 78%를 나타내어 포기량 조절만으로 높은 질소제거율을 얻을 수 있었다. T-P는 포기량에 따라 75$\sim$96%의 제거율을 보였지만, 0.2 L/min의 조건에서는 2차 인방출이 발생하였다. 0.5 L/min의 조건에서 슬러지의 poly-P함량은 5.08%였으며 소모된 유기물 양과 방출된 인 농도의 비는 0.72 mg P/mg HAc였다.

• 상하수도학회지
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• 제23권4호
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• pp.439-446
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• 2009

This study was performed to evaluate SND(simultaneous nitrification and denitrification)efficiency, nitrogen removal efficiency and filtration function of non-woven fabric by using submerging MBR packed with granular sulfur covered with non-woven fabric filter. Synthetic wastewater was used as influent wastewater. Concentration of $NH_4{^+}-N$ in influent was maintained about 40 mg/L and the experiment was performed in four phases according to the flow rate. Nitrogen loading rate divided four phases ranging from $0.04 kg\;NH_4{^+}-N/m^3-day$ to $0.16 kg\;NH_4{^+}-N/m^3-day$. As a result, the maximum $NH_4{^+}-N$ removal rate was accomplished at $0.142 kg\;NH_4{^+}-N/m^3-day$ in nitrogen loading of $0.147 kg\;NH_4{^+}-N/m^3-day$. Nitrification efficiency was higher than 95% in all phases. $NO_3{^-}-N$ loading rate was adjusted ranging from $0.22 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$ to $0.89 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$. The maximum $NO_3{^-}-N$ removal rate was accomplished up to $0.71 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$ in $NO_3{^-}-N$ loading of $0.89 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$. The maximum $NO_3{^-}-N$ removal efficiency was 95% in $NO_3{^-}-N$ loading of $0.22 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$. T-N removal rate was 90% and concentration of T-N in effluent was 3.7 mg/L in T-N loading rate of $0.039 kg\;NO_3{^-}-N/m^3-day$. In this study, TMP in reactor with and without non-woven fabric filter were observed to define fouling of hollow-fiber membrane module. Reaching time to standard washing pressure(22 cm Hg) of two reactors were 29 days with non-woven fabric But the reactor without non-woven fabric reached standard washing pressure only after 4 days. Accordingly, non-woven fabric was demonstrated the superiority as a filtration ability. With high nitrogen removal rate and decreasing of fouling of membrane, MBR packed with granular sulfur covered with non-woven fabric filter submerging in activated sludge aeration tank can be used as an advanced treatment process.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.789-797
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• 2008

본 연구에서는 파쇄된 타이어칩을 담체로 충진한 biofilter를 이용하여 악취의 원인 물질인 trimethylamine(TMA)의 제거특성을 실험하였다. 실험에서 사용된 미생물은 S 수탁폐수 처리업체에서 채취한 활성슬러지를 순응 배양 하였으며, peristatic pump를 이용하여 20일간 바이오필터의 담체에 순환시키면서 접종 하였다. Biofilter의 안정화를 확인한 후 유입 농도와 공간속도를 변화시켜 처리효율을 측정하였으며, 침출수중의 액상 TMA, COD$_{Cr}$, NO$_3{^-}$-N, NO$_2{^-}$-N, NH$_4{^+}$-N, EPS(Extracellular Polymeric Substances)를 측정하여 생물학적인 영향과 처리효율에 대해 평가하였다. TMA의 유입농도를 약 10 ppm의 범위로 고정하고 SV(space velocity)를 120 hr$^{-1}$에서 240 hr$^{-1}$까지 증가시켜 TMA의 제거효율을 검토한 결과 120, 180 hr$^{-1}$에서는 95% 이상, SV 240 hr$^{-1}$에서는 최대 90%, 최소 80%의 제거효율을 얻어 최적 제거 공간 속도는 180 hr$^{-1}$임을 확인 할 수 있었다. 또한, SV를 180 hr$^{-1}$, 유입농도를 5$\sim$55 ppm까지 단계적으로 증가시켜 TMA의 제거효율을 검토한 결과 유입농도 10 ppm까지는 95%, 유입농도 10$\sim$30 ppm에서는 80%의 제거율을 보임을 알 수 있었고, 유입농도 40 ppm 이상에서는 제거효율이 급격히 감소하는 경향을 보여 TMA에 대한 임계 최대 제거 농도는 40 ppm임을 확인 할 수 있었다. Kinetic analysis를 통해 얻은 TMA의 최대 제거 속도($V_m$)와 기질친화상수($K_s$)는 각각 14.3 g$\cdot$m$^{-3}$$\cdot$h$^{-1}$과 0.043 g$\cdot$m$^{-3}$로 나타났으며, 충격부하에 대한 미생물의 순응 기간은 100$\sim$150 hr 정도로 나타났다. 또한, 침출수중의 EPS 농도가 100$\sim$200 ppm의 범위에서 지속적으로 측정되어 반응기내에서 생물막이 지속적으로 생성되어짐을 확인 할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제12권6호
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• pp.700-707
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• 2002

높은 COD 농도의 유입수질에 따른 Bacillus 균주의 유기물 및 영양소 제거특성을 파악하고자 실험실 규모의 3가지 다른 기질 조성을 가지는 회분식 반응조(Rl, R2, R3)를 운전하였다. $NH_4^+$-N 및 $COD_{cr}$, 농도는 호기적 상태에서 95% 이상 제거되었으며, 각 반응조의 $NH_4^+$-N 및 $COD_{cr}$, 제거율은 각각 22.6 와 90.5%(Rl), 23.9 와 65.8%(R2), 30.2와 86.4%(R3)이었다. $NH_4^+$-N의 제거는 $NO_3^{-}$-N의 농도가 충분히 공급이 될 경우 제거효율이 높은 것으로 나타났고, 초기 nitrite의 농도가 높을 시에는 COD 처리효율을 크게 떨어뜨림을 알 수 있으며, 탈질에 이용되는 탄소량은 거의 없었다. 따라서, Bacillus 균주에 의한 탈질과정에서는 일반적 전자공여체 대신에 암모니아성 질소가 전자공여체로서 이용될 수 있다는 가능성을 보였다. $NO_3^{-}$-N농도는 무산소 조건에서 거의 탈질 되는 것으로 나타났으며, R3 반응조의 경우에만 호기상태에서도 10%의 제거가 일어났다. 총질소(TN)와 총인(TP)의 제거율은 각각 41.8 와 49.5%(Rl), 40.1와 35.8%(R2) 및 47.0 와 57.6%(R3) 이었다. Alkalinity는 호기조건에서 alkalinity의 농도가 많이 소모되었다가 다시 무산소 조건에서 탈질반응에 의하여 회복됨을 알 수 있었는데, 호기적 조건하에서 1 mg/L의 $NH_4^+$-N이 산화될 때 소모된 alkalinity는 Rl, R2, R3 반응조에서 각각 4.96, 5.41, 3.93 mg/L($CaCO_3$으로 환산한 농도로서)이었으며, 무산소 조건하에서는 1 mg/L의 $NO_3^{-}$-N이 제거되는 동안 회복되는 alkalinity는 각각 3.06, 3.17, 2.60 mg/L.($CaCO_3$으로 환산한 농도로서)이었다 Rl, R2, R3 각 반응조의 SOUR 값을 구해보면, 각각 38.5, 52.7 및 42.0 mg $O_2$/g MLSS/hr으로서 기존의 활성슬러지보다 높은 미생물 활성을 보였다. 각 반응조의 유기물질 용적부하율(OLR) 및 슬러지 생산량을 계산하면 각각 0.69 와 0.28(Rl), 0.77 와 0.20(R2) 및 0.61 kg COD/$m^3$/day 와 0.25 kg MLSS/kg COD(R3)이 었다. 유기물 부하율이 상당히 높은데 반해 슬러지 생산량은 다른 공법에 비해 다소 낮은 것으로 나타났다. 초기 $NO_3^{-}$-N 농도가 높은 R3 반응조는 무산소 조건하에서의 $NH_4^+$-N 1 mg 제거 당 가장 많은 양의 $NO_3^{-}$-N 제거 및 COD 1 mg 제거 당 가장 많은 $NO_3^{-}$-N 량이 제거되었다. Rl, R2 반응조에서의 $NH_4^+$-N 1 mg 당 제거된 COD mg수는 10.41-12.63으로서 호기적 탈질을 일으킨다고 보고된 T. pantotropha 균주를 사용한 실험결과와 비슷한 값을 나타내었고, $N_2$로의 변환에 의한 질소제거를 N-balance로부터 구해보면, R3 반응조의 경우가 가장 높은 제거율(40.9%)을 보였다. 이상의 결과들을 볼 때, Bncillus 균주는 호기적 탈질을 일으킬 수 있는 가능성이 있고, Bncillus 균주를 이용한 B3 공정은 탈질에 이용되는 탄소량이 거의 없고, 적은 alkalinity 소모에 의한 경제적 이익 등 장점을 가진 공정으로 보여 진다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1281-1286
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• 2008

하수처리과정에서 온실가스인 N$_2$O가 발생하는데, N$_2$O의 지구온난화 기여율은 CO$_2$의 310배에 달한다. 본 연구에서는 하수처리공정에 따라 온실가스 배출계수가 어떤 차이를 보이는지를 분석하기위해 운전 중인 4개의 하수처리공정을 대상으로 조사하였다. 배출계수 산정을 위한 시료채취는 Flux Chamber를 이용하였으며, N$_2$O 정량은 6 port gas sampling valve가 장착된 Agilent사의 GC로 분석하였으며, 검출기는 ECD를 사용하였다. 하수처리공정별 오염물질 유입 부하에 대한 N$_2$O 배출계수 산정결과 5-stage공정은 0.94 g-N$_2$O/kg-TN으로 가장 낮았으며, 다음으로 활성슬러지공정이 2.65 g-N$_2$O/kg-TN, Denipho공정이 9.30 g-N$_2$O/kg-TN, 그리고 SBR공정이 26.73 g-N$_2$O/kg-TN으로 가장 높게 나타났다. 하수처리에서 N$_2$O 배출량 감소를 위해서는 조사대상 시설 중 5-stage 공정이 가장 적절한 것으로 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.1-15
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• 1983

본(本) 논문(論文)에서는 활성(活性)슬러지법(法)에 의(依)한 분뇨처리방법(糞尿處理方法) 대신 BFB를 이용(利用)한 저희석(低稀釋) 분뇨처리(糞尿處理)의 가능성(可能性)과 수학적(數學的) 해석(解析)을 시도(試圖)하였다. 실험(實驗)은 BFB의 메디아로써 폴리프로필렌계(系) 합성섬유(合成纖維)인 부직포(不織布)를 사용(使用)하였으며, 수온(水溫) $20^{\circ}C$에서 F/M비(比) 및 분뇨(糞尿)의 희석비(稀釋比)를 0.12~0.37/day와 2~10배(倍)로 변화(變化)시켜 연속식(連續式) 반응조(反應槽)에 의해 수행(修行)되었다. 여기서 얻어진 결과(結果)로는 저희석(低稀釋) 분뇨처리(糞尿處理)에 대(對)한 BFB의 적용(適用)은 다른 생물학적(生物學的) 처리법(處理法)에 비(比)해 더 좋은 효과(効果)를 얻을 수 있는 것으로 나타났는데 본연구(本硏究)에서 나타난 분뇨(糞尿)의 최적희석비(最適稀釋比)는 5배(倍)로 나타났고, 그 때의 최적(最適) 체류시간(滯留時間)은 17시간(時間)으로 나타났다. 따라서 반응조(反應槽)의 체적(體積)은 70%, 희석수(稀釋水)는 80%까지 절감(切減)할 수 있는 것으로 계산(計算)되었다. 또 완전혼합(完全混合) 활성(活性)슬러지법(法)에 적용(適用)되는 수학적(數學的) 해법(解法)으로도 BFB의 실험결과(實驗結果)를 해석(解析)할 수 있었다. $20^{\circ}C$에서 McKinney 식(式)($K_m$)과 Eckenfelder 식(式)($K_e$)을 이용(利用)하여 구(求)한 유기물(有機物) 제거속도(除去속도(速度))는 1.784/hr와 $2.0{\times}10^{-3}l/mg{\cdot}day$이었으며, 다른 방법(方法)에 비(比)해 유기물(有機物) 제거(除去)가 빠른 속도(速度)로 진행(進行)되었다. 미생물(微生物) 번식계수(繁殖係數)($a_5$), 내호흡(內呼吸) 계수(係數)(b), 미생물(微生物) 합성(合成)에 필요(必要)한 요소(酸素) 요구율(要求率)($a{_5}^{\prime}$) 및 내호흡(內呼吸)에 필요(必要)한 산소(酸素) 요구율(要求率)(b')은 각각(各各) 0.349, 0.0237/day, 0.495와 0.0336으로 계산(計算)되었다.

• 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.