• 생태와환경
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• 제39권4호통권118호
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• pp.489-497
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• 2006

본 연구에서는 우리나라의 분산지역 및 농촌마을의 하수처리를 위해 자연정화 고도처리 공법인 NEWS (Natural and Ecological Wastewater treatment System)를 적용하였다. 고친수성 biofilter를 사용하여 고형물질과 유기물질을 제거하였으며, 인공습지를 이용하여 영양물질을 제거하였다. 장지적으로 안정성을 갖으며, 부지면적과 효율 면에서 기계적인 공법과 경쟁할 수 있는 자연정화 고도처리공법을 개발하고자 고친수성 biofilter와 상하흐름형 인공습지를 조합하여 (NEWS)처리효과를 검토하였다. 본 처리시설을 적용한 결과 COD를 제외한 수질항목에서 높은 제거율을 나타내었다. Biofilter 유출수는 국내 수질기준을 만족시키지 못하였으나, 인공습지를 거쳐 처리된 최종 유출수는 수질기준을 만족시켰다. BOD, SS, TN, TP의 유입부하량과 제거량과의 관계를 회귀분석 한 결과 결정계수는 각각 0.998, 0.999, 0.919, 0.919로 매우 높은 상관성을 나타냈다. 동절기 효율저하의 문제점을 해결하기 위해 연구시설의 지붕을 투명 폴리카보네이트 글라스로 설치하여 난방을 하지 않는 온실을 도입하고, 12-2월 동안 겨울철 처리장 실내 ${\cdot}$ 외 온도차이를 측정한 결과 처리장실내온도가 실외 온도보다 최고 $20^{\circ}C$까지 높게 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 자연생태학적 하수고도처리공법인 NEWS는 유기물질과 영양물질 처리공정을 분리하여 처리효율을 높일 수있으며, 국내의 분산지역 및 농촌마을의 하수처리에 적용가능성이 높을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제39권4호통권118호
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• pp.481-488
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• 2006

최근 우리나라에서는 유역단위로 배출되는 오염원의 40% 이상을 차지하고 있는 비점오염원의 제어가 중요해졌다. 유역의 비점오염원제어를 위해 전세계적으로 인공습지가 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 비점오염원 제어를 위한 현장실험을 2002년 6월부터 2004년 6월까지 실시하였다. 인공습지와 유수지가 하나의 시설로써 각각 4개씩 조성되어있으며, 면적은 0.88 ha이다. 습지의 식생은 식재를 하지 않고, 자연적 활착을 유도하였으며, 3번의 생장기를 거친 2004년도 식생조사 결과 각 습지별로 평균 약 90% 정도의 식생피도를 나타내었다. $BOD_5$, TSS, TN, TP의 평균 제거율은 각각 5.6%, 46.6%, 45.7%, 54.8%로 나타났다. $BOD_5$의 제거율은 낮게 나타났는데, 이는 유입수의 농도가 낮기 때문에 제거효율이 낮게 나타난 것으로 판단된다. 유수지-습지의 배치가 습지-유수지 배치보다 전체적으로 더 좋은 수질을 나타내었다. 일차반응모형 (First-order analysis)결과 TP는 온도에 많은 영향을 받지 않으며, $BOD_5$와 TSS는 TN보다는 온도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구 결과 인공습지는 유역에서 유입되는 비점오염원의 처리시설로 효과적인 것으로 생각된다.

• 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.

• 상하수도학회지
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• 제28권1호
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• pp.13-23
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• 2014

A lab-scale Anaerobic Baffled Reactor (ABR) was applied to treat a primary sludge taken from a municipal wastewater treatment plant. In this experiment, acidogenic reaction was promoted by operating the ABR with short hydraulic retention time (HRT) to produce sufficient volatile fatty acids (VFA) instead of production of methane. The performance of ABR on the VFA production and total solids reduction was observed with different operating conditions with 2, 4, 6, and 8 days of HRT. Corresponding organic loading rates were 6.7, 3.4, 2.2, and $1.6kgCOD_{cr}/m^3{\cdot}day$. As HRT increased the removal rate of TCOD was also increased (82.5, 84.2, 96.9, and 95.9 % in average for HRT of 2, 4, 6, and 8 days, respectively) because the settlement of solids was enhanced in the baffle by the decrease of upflow velocity. At HRT of 2 days the average concentration of VFA in the effluent was measured at $1,306{\pm}552$ mgCOD/L corresponding to 107 % increment as compared to the VFA concentration in the influent. However, as HRT increased VFA concentraiotn was decreased to $143{\pm}552$ mgCOD/L at HRT of 8 days. The reduction rates of total solids were 12.2, 26.5, 24.8, and 43.0 % for HRT of 2, 4, 6, and 8 days. As HRT increased the hydrolysis of organic particulate matters in the reactor was enhanced due to the increasing of solids retention time in the baffle zone with low upflow velocity in long HRT condition. Consequently, we found that a primary sludge became a good source of VFA production by the application of ABR process with HRT less than 4 days and the 12-26 % of total solids reduction was expected at these conditions.

• 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.

• 유기물자원화
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• 제22권3호
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• pp.41-52
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• 2014

본 연구에서는 부정기적 발생 오수의 생분해도 특성 parameters를 현장 시료채취 및 분석실험을 실시하여 조사 및 분석하였으며 결과는 다음과 같다. TCODcr (Total CODcr)의 1,2차 평균 농도는 325.5 mg/L 이며 TCOD 분율은 100% 로 분석되었다. SCODcr (Soluble CODcr)의 1,2차 평균 농도 는 135.9 mg/L 이며 TCOD 분율은 41.8% 로 분석되었다. Ss (Readily biodegradable substrate)의 1,2차 평균 농도는 74.1 mg/L 이며 TCOD 분율은 22.8% 이다. $S_I$ (Soluble inert non-biodegradable substrate)의 1,2차 평균 농도는 61.8 mg/L 이며 TCOD 분율은 19.0% 이다. Xs(Slowly Biodegradable Substrate)의 1,2차 평균 농도는 27.8 mg/L 이며 TCOD 분율은 8.5% 이다. $X_H$의 1,2차 평균 농도는 103.4 mg/L 이며 TCOD 분율은 31.8% 이다. $X_I$ (Particulate inert non-biodegradable substrate)의 1,2차 평균 농도는 58.5 mg/L 이며 TCOD 분율은 18.0% 이다. 따라서 대상 시료의 용존성 생분해 가능 유기물질은 41.8%로 분석되었으며, 이중 생분해가 용이한 분율은 22.8%로 나타났다. 이와 같이 부정기적인 유입 유량으로 인한 유량조정 또는 균등조의 운전으로 유입부하 변동폭에 대한 영향은 크지 않을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권6호
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• pp.323-328
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• 2016

공기주입형 가압식 MBR 공정은 일반적인 침지식 MBR 공정과 마찬가지로 정상 운전조건에서 막 오염에 대한 제어 및 관리 기술뿐만 아니라 저유량, 저부하 조건과 같은 비정상 운전조건에서도 시설의 운영에 지장이 없도록 막 오염에 대한 제어 대책이 필요하다. $85m^3$/일 규모의 공기주입형 가압식 MBR 실증시설 운영을 통해 공기주입에 의한 분리막 오염 저감효과와 비상 시 운전조건에서 미생물에 의해 나타날 수 있는 막 오염 문제를 고찰하였다. 가압식 분리막에서 공기의 주입은 분리막 표면에서 공기방울에 의한 scouring 효과에 의해 TMP 상승 기간을 연장시키고 처리의 안정성과 높은 효율의 플럭스($40L/m^2{\cdot}h$ 이상)를 장시간 유지할 수 있는 것으로 분석되었다. 비정상 운전조건에서는 생물반응조에 PACl (53 mg/L as Al)을 주입한 경우 19%의 TMP 상승 감소효과가 있었으나 MBR 공정의 비정상 운전조건 지속에 따른 반복적인 PACl의 주입은 질산화 미생물의 활성도에 영향을 미치게 되어 궁극적으로 질소 처리효율이 악화될 수 있음을 회분식 배양 실험을 통해 확인하였다. 생물반응조에 PAC (0.6 g/L)을 주입한 경우에서는 연속운전 5일 동안 TMP 상승 없이 운전 초기 TMP인 $0.2kg/cm^2$을 유지하여 안정적으로 운전이 가능하였다. 이것은 미생물의 성장 저해조건에서 막 오염 원인물질을 유발하는 EPS와 같은 고분자 물질의 흡착에 따른 것으로 판단된다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.231-239
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• 2006

본 연구에서는 인공 폐수에 포함된 고농도의 ${NO_3}^--N$을 제거하기 위해 황 산화 독립영양 탈질공정으로 sulfur-$CaCO_3$ 복합담체를 이용하여 탈질효율을 평가하였다 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체를 반응기(R4)에 충진하였다. 유입수 중 ${NO_3}^--N$ 부하량이 $200{\sim}1000g/m^3{\cdot}day$일 때 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체를 충진한 반응기의 탈질효율은 95.0% 이상의 높은 탈질효율을 보였다. 특히 ${NO_3}^--N$의 부하량이 $1000g/m^3{\cdot}day$일 때의 R4의 평균 ${NO_3}^--N$ 제거율은 98.7%로 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체를 충진한 반응기가 다른 반응기보다 높은 탈질 효율을 보였다. $Ca^{2+}$와 알칼리도의 분석을 통해, 각 반응기에 충진된 $CaCO_3$에 의한 알칼리도 공급량을 보면 다른 반응기 보다 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체를 충진한 반응기에 존재하는 $CaCO_3$가 매우 효과적으로 해리되면서 알칼리도를 공급하였다는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 효과적으로 알칼리도가 공급되면서 황 산화 독립영양 탈질 과정에서 발생된 $H^+$에 의해 저하된 pH를 보정하고 탈질 미생물의 탄소원을 공급하여 다른 반응기보다 높은 탈질 효율을 보인 것이다. ESEM을 사용하여 Sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체의 표면을 측정한 결과 황담체 표면보다는 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체의 표면에 많은 공극이 존재하여 미생물이 부착 할 수 있는 표면적이 증가되어 많은 미생물이 부착할 수 있어 탈질 효율을 증가시키게 된다. 결론적으로 sulfur-$CaCO_3$ 복합담체를 이용한 황 산화 독립영양 탈질공정은 고농도의 ${NO_3}^--N$을 효과적으로 처리할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1213-1221
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• 2006

본 연구에서는 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX)반응을 유도하기 위해 양조폐수를 처리하는 메탄 생성 반응조의 입상 슬러지를 혐기성 반응기에 식종하였다. 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)와 아질산성 질소($NO_2^--N$)를 1:1의 비율로 인공폐수를 조제하여 반응조를 운전하였다. 실험기간은 반응기의 유입 질소농도 조건에 따라 3개의 phase로 구분하였다. 각 phase별 유출수의 질소농도, COD, 알칼리도, 발생 가스 조성을 측정하여 처리효율을 평가하였다. Phase 1에서는 유입 $NH_4^+$-N $NO_2^-$-N를 각각 1.91 $gN/m^3{\cdot}d$부터 14.29 $gN/m^3{\cdot}d$까지 점차 높였으며 Phase 2에서 각 질소의 부하를 23.81 $gN/m^3{\cdot}d$, Phase 3에서는 19.05 $gN/m^3{\cdot}d$로 하여 운전하였다. 아질산성 질소($NO_2^-$-N)는 전 기간에 걸쳐 99%까지 제거 되었으며, 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)의 제거율은 각 phase별로 변동폭이 높았으며 이 중 Phase 2에서 최대 75%까지 제거되었다. 한편 각 phase별 반응조의 미생물 군집 변화는 16s rDNA방법을 이용하여 분석하였다. 입상 슬러지의 접종 초기인 Phase 1의 경우 메탄생성이 일정하게 유지되었으며 메탄균과 탈질균이 공존하였다. Phase 2의 경우 아질산성 질소($NO_2^--N$)와 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)의 제거율이 각각 99%와 75%까지 증가하였으며 이 때 ANAMMOX균의 존재가 확인되었다. Phase 3의 경우 외부 공기 유입으로 인하여 암모니아성 질소(NH4+-N)의 제거율은 급격히 감소하였으나 미생물 군집 중 여전히 ANAMMOX균이 관측되었다.