• KSBB Journal
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• 제22권2호
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• pp.97-101
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• 2007

본 연구는 당 연구실에서 구축하고 있는 음식물쓰레기 고부가 자원화zero-emission시스템의 마지막 단계에 해당하는 부분으로써 본 공정의 부산물인 음식물 쓰레기 당화고형분과 박테리아 셀룰로오스배양 후의 여액을 기질 원으로 하여 2상 UASB 반응기를 이용하여 혐기성 소화를 수행하였다. 산 반응조와 메탄 반응조는 각각 35, 40$^{\circ}C$에서 운전하였고 두 반응조의 유기물 부하율은 각각 3g-VS/L${\cdot}$day, 25,000 mg/L로 유지하였다. 공정부산물의 최적 소화조건을 찾기 위하여 F.W + B.C.R, B.C.R, B.C.R + S.S 순으로 단계적으로 주입, 운전한 결과, 최종 메탄 발효액의 pH는 각각 7.13, 7.17, 7.22이었고 COD 제거율은 각각 88, 90, 91%이었으며 메탄 생성율은 각각 0.26, 0.34, $0.32m^3-CH_4/kg-COD_{remove}$이었다. 세번째 단계인 B.C.R + S.S를 기질로 사용한 경우가 음식물 쓰레기만 사용한 경우보다 전환효율이 높았다. 이는 음식물 쓰레기를 바로 혐기성 소화하는 것보다 음식물 쓰레기로부터 고부가가치를 창출하고 그 잔액으로 혐기성 소화를 거치는 방법이 보다 경제적이고 유익함을 알 수 있다. 따라서 당 실험실에서 구축하고 있는 음식물 쓰레기 고부가 자원화 zero-emission 시스템은 음식물 쓰레기에 포함된 에너지를 최대한 회수하고 고부가가치를 창출함에 있어서 가장 이상적인 방법이라고 사료된다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제22권11호
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• pp.2047-2058
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• 2000

양돈폐수의 효율적인 혐기성 처리를 위하여 실험실 규모 UASB, AF, 그리고 이단 ASBF 생물반응기를 구성하고 HRT 1일과 OLR $5.1kg-COD/m^3{\cdot}d$까지 200일간 연속운전하고 운전인자가 공정에 미치는 영향과 처리효율을 비교하였다. 양돈폐수는 유기물, 고형물, 그리고 암모니아를 고농도로 함유하고 있으며 축사의 형태와 계절의 변화에 큰 영향을 받는다. 하수종말처리장 혐기성 소화조 잉여 슬러지에 의한 혐기성 생물반응기의 식종은 효과적이었으며 적응기간은 약 40일 정도 소요되었으나 media로 충전된 필터형 생물반응기인 AF와 이단 ASBF의 적응 속도가 UASB보다 빨랐다. 유입수 T-N 370~800mg/L에서 생물반응기는 77~91% 의 높고 안정된 COD 제거율을 보였으나 유입수 T-N 760~1,310 mg/L에서 COD 제거율은 24~94%로 불안정하였으며 전반적으로 감소되었다. 양돈폐수에 함유된 암모니아는 메탄균에 대한 저해작용을 나타낼 수 있는 충분한 농도이므로 효율적인 혐기성 소화처리를 위하여 전처리로서 암모니아의 제거는 필수적이다. 생물반응기는 $1.1{\sim}2.2kg-COD/m^3{\cdot}d$의 비교적 낮은 OLR에서 COD 제거효율은 78.9~81.5%, 그리고 biogas 발생량은 $0.39{\sim}0.59m^3/kg-COD_r$로 효과적이었으나 유입수 COD의 증가 혹은 HRT 단축운전에 의한 OLR의 증가에 따라 COD 제거효율은 감소하였으며 UASB는 AF와 이단 ASBF보다 COD 제거효율 감소폭이 컸다. AF와 이단 ASBF는 충전된 media와 이단화에 의하여 biomass의 보유능력이 우수하며 높은 OLR에도 안정적이며 높은 COD 제거율올 나타내므로 고농도의 유기물을 함유하며 축사의 형태와 계절에 따라 특성의 변화가 큰 양돈폐수의 처리에 효율적이다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권11호
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• pp.1007-1018
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• 2009

Hydrocyclone은 높은 수면적부하율 운전이 가능하고, 구동부분이 없고, 운전 및 유지관리비가 적게 소요되어 미세입자물질제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. Hydrocyclone에 나선형 유입부를 통해 직각으로 유입되어 중력이 아닌 원심력에 의해 입자물질이 하부배출구로 분리되고 처리수는 vortex finder를 통해 배출된다. 입자분리에 hydrocyclone은 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 도시지역 강우유출수 처리사례는 드문 실정이다. 본 연구에서는 변형된 hydrocyclone과 perlite 여재를 조합한 hydrocyclone filter (HCF)을 이용하여 강우유출수내 미세입자의 제거능을 분석하였다. 입자물질들은 인공입자들을 이용하여 강우유출수내 입자농도를 모의 실험하였다. 인공입자들을 물에 분산시켜 강우유출수를 재현하였는데 사용한 입자들은 이온교환 수지, 도로측구 퇴적물질, 상업지역 맨홀퇴적물질, 그리고 실리카겔 등이다. 하부배출부와 vortex finder 구조를 달리하여 HCFopen system과 HCF-closed system으로 구분하여 처리능을 분석하였다. HCF장치는 아크릴 수지를 이용하였는데 hydrocyclone의 직경은 120 mm이고 여과조의 직경은 250 mm이고 전체적인 높이는 800 mm로 제작하였다. 운전조건별 유입수 농도와 입경을 다양하게 적용하였고 SS와 COD농도를 분석하여 처리효율을 산정하였다. HCF-open system의 경우 운전 가능한 최대 수면적부하율은 700 $m^3/m^2$/day이었고 HCF-closed system의 경우 수면적부하율 1,200 $m^3/m^2$/day까지이다. HCF-open system 운전결과 HCFclosed system에 비교하여 평균 수면적부하율은 2배 이상 높게 운전이 가능하며 처리효율도 8~20% 이상 향상되는 것으로 분석되었다. 또한 유입수 SS농도가 높을수록 처리효율이 증가하며, 입경이 클수록 수면적부하율의 변화에 대한 처리효율의 영향이 적은 것으로 분석되었다. HCF-closed system의 실험을 통한 수면적부하율 변화에 대한 실리카겔입자의 제거 효율과 CFD입자추적기법을 이용한 예측 처리효율을 비교한 결과 CFD에 예측효율이 실제실험결과와 비교하여 다소 높게 나타나지만 처리효율의 경향은 매우 유사하게 나타나 CFD추적기법을 이용한 HDS유형 처리장치 설계 시 유용한 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제16권2호
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• pp.156-160
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• 1997

침적식 부직포 막분리와 생물학적처리를 조립한 본 연구시스템을 합성폐수에 적용 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 부직포는 기존 여과막보다 공극이 크므로 부직포 모율을 하루정도 침적한 후 생물여과막이 형성된 후 처리수가 안정됨으로 장치의 설치후 하루이상 경과한 후 가동되어야 한다. 2. 수리학적 체류시간, 부하량등의 변화에도 유기물 제거율은 평균 $COD_{Cr}$ 86.0%, $COD_{Cr}$ 90.0%, BOD 95.2%를 나타내었으며, 유출수 SS은 평균 6.2mg/l이었다. 3. 플럭스는 운전 초기 및 높은 압력에서 감소율이 크게 나타났으며 흡입압 $21{\sim}25cmHg$(약 30kpa)에서 $0.124m^3/m^2day$로 안정되었다. 4. 본 시스템의 단위체적당 처리량을 증가시키기 위한 적정한 부직포막의 선정 및 막면의 증가와 부직포 표면의 생물여과막의 조절을 위한 계속적인 연구가 필요하다고 사료된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권3호
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• pp.116-121
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• 2004

고밀도 순환여과식 해산어 양식장의 순환수 처리에 EMMC공정의 적용 가능성을 평가하기 위한 실험을 실시하였다. 처리공정의 운전효율에 유기물 및 암모니아성 질소 부하가 미치는 영향을 평가하기 위하여 수리학적 체류기간을 12시간에서 10분까지 점차적으로 줄여가며 실험을 실시하였다. HRT 2시간까지는 수리학적 체류시간 변화에 따른 제거효율 변화가 거의 없었으나 그 이하의 체류시간에서는 체류시간 단축에 따른 제거효율의 감소가 비교적 크게 나타났다. COD의 경우에는 체류시간 단축에 따른 급격한 제거효율의 변화가 관측되지 않았으며 10분 정도의 체류시간에서도 90％이상의 제거효율을 나타내었다. 메디아 충진율에 따른 반응조 운전효율변화를 보면 HRT가 1시간보다 긴 경우에는 메디아 충진율에 따른 제거효율 변화가 극히 미미하였다. 그러나 1시간 이하의 체류시간에서는 그 차가 상당히 크게 나타나 충진량이 많을수록 제거효율이 높게 나타났으나 50％이상의 메디아 충진이 반응조 운전효율 측면에서는 큰 역할을 하지 못함을 나타내어 경제성 등을 고려할 경우 25％정도만을 충진 시키는 것이 오히려 합리적이라 판단되었다. 이와 같은 경향은 암모니아성 질소 제거의 경우에도 유사한 양상을 나타내었다. 메디아 충진율 50％와 75％사이에는 처리효율의 차이가 거의 없었고 25％충진 반응조와의 차이도 그리 크지 않은 것으로 나타났다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제8권6호
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• pp.1-12
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• 2005

Treatment level and pond reactions of a pond system were examined from May to October 2002. The system was constructed in July 2000 for purifying water of Sinyang stream that flows into Koheung Estuarine Lake located in the southern part of the Korean Peninsula. The system was composed of a primary and a secondary pond in series and established on the rice field near the lake. Water pumped from the stream was funneled into the primary pond, whose effluent was discharged into the secondary pond by gravity flow. Effluent from the secondary pond was funneled into wetlands. About 130 $m^3$/day of water was pumped into the primary pond and detention time of the primary and secondary pond was about 2 days. DO from the surface to the 1.0 m depth of the primary and secondary pond was in the rage of 5.2 to 11.0 mg/L and 4.3 to 0.7 mg/L, respectively. DO at the bottom layer of the primary pond was 0 mg/L and that of the secondary pond ranged 3.0~4.7 mg/L. The primary pond functioned as a facultative pond and the secondary as an aerobic one. The temperature difference between the surface and bottom layers of the ponds in August was about $2.5^{\circ}C$ and that in May and October was about $1.0^{\circ}C$. Thermocline was observed in the primary pond during the high ambient temperature of August. The sludge depth of the primary pond in May, August, and October was 2.4, 1.9, and 2.2 cm, respectively. That of the secondary pond was 1.2, 1.0, and 1.1 cm, respectively. SS, $BOD_5$, T-N, and T-P concentrations in influent averaged 16.64, 6.71, 6.21, and 0.23 mg/L and those in effluent from the primary pond averaged 11.48, 4.97, 4.81, and 0.17 mg/L, respectively. The removal rates of the primary pond for SS, $BOD_5$, T-N and T-P were 31%, 26%, 22%, and 24%, respectively. Average concentrations of SS, $BOD_5$, T-N, and T-P in effluent from the secondary pond were 9.81, 4.07, 4.03, and 0.14 mg/L, respectively and the abatement rates of the secondary pond for SS, $BOD_5$, T-N and T-P were 20%, 12%, 13%, and 15%, respectively. SS, $BOD_5$, T-N and T-P concentrations in effluent from the primary pond were significantly low(p=0.001) when compared with those from the secondary one.

• 대한환경공학회지
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• 제37권10호
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• pp.583-589
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• 2015

본 연구에서는 슬러지 케이크를 열수분해한 탈리액을 대상으로 혐기소화특성을 평가하였으며, 슬러지 탈수케이크의 열수분해후 성상변화 및 열수분해 탈리액의 MAP결정화, MAP결정화 상등액을 이용한 혐기소화공정효율을 고찰하였다. 탈리액의 MAP결정화는 Mg:P의 비가 1.5:1, pH가 9.5인 조건이 최적이었으며, 이때 MAP생성으로 인해 열수분해 탈리액의 암모니아성 질소는 50%, 인산염은 97%가 제거되어 열수분해 탈리액의 혐기소화 전처리 시 효과적임을 알 수 있었다. 기질 대 미생물비(S/I) 0.5 조건에서 중온 회분식 혐기소화조 운전결과 MAP 결정화를 거친 열수분해 탈리액의 최종생분해도는 63%였으며, 분해속도상수 $k_1$은 $0.207day^{-1}$로 17일 동안 이분해성 기질비율($S_1$)이 90% 분해되었고, 나머지 10% ($S_2$)는 $k_2$ ($0.024day^{-1}$)의 느린 속도로 분해되어 열수분해로 인해 슬러지의 생분해성이 높아짐을 알 수 있다. 열수분해 탈리액을 MAP결정화한 후, 탈리액을 대상으로 SCFMR형태의 혐기조를 운전한 결과 HRT 20일(OLR 1.43 g VS/L-d)에서 평균 0.45 v/v-d의 Biogas가 발생하였으며, TVS제거효율은 37~41% 범위로 우수한 혐기소화효율을 나타내었다.