• 멤브레인
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• 제17권2호
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• pp.124-133
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• 2007

본 연구에서는 2종류의 다채널 알루미나 세라믹 정밀여과막으로 호소수를 처리할 경우, 질소 역세척 시간(BT) 및 막간압력차(TMP) 영향과 최적운전조건을 규명하였다. 정상여과시간(FT)은 8분, 유량 2.0 L/min, 역세척 압력 2.0 bar로 고정하였고, BT는 $10{\sim}60$초, TMP는 $0.6{\sim}2.0$ bar로 변화시켰다. 또한, 최적운전조건은 막오염에 의한 저항 $(R_f)$, 무차원한 투과선속 $(J/J_o)$, 투과선속 (J), 총여과부피$(V_T)$의 측면에서 고찰하였다. 그 결과, $0.4{\mu}m$의 평균기공 크기를 갖고 있는 HC04 분리막의 최적 역세척 조건은 BT=10초, $1.0{\mu}m$의 평균기공인 HC10 분리막에서는 20초임을 알 수 있었다. 한편, TMP가 증가할수록 구동력의 증가로 보다 많은 $V_T$를 얻을 수 있었다. 오염물질 제거율은 탁도(Turbidity) 95.4% 이상, 화학적 산소 요구량 $(COD_{Mn})\;12.7{\sim}20.1%$, 암모니아성 질소 $(NH_3-N)\;0.0{\sim}6.4%$, 총질소 (T-N) $1.9{\sim}4.6%$, 총인 (T-P) $34.9{\sim}88.4%$의 제거 율을 보였다.

• 멤브레인
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• 제24권2호
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• pp.123-135
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• 2014

고도정수처리를 위한 관형 세라믹 정밀여과와 이산화티타늄($TiO_2$) 광촉매 첨가 PES (polyethersulfone) 구의 혼성공정에서 pH 및 포화산소, 역세척 매체의 영향을 막오염에 의한 저항($R_f$) 및 투과선속(J), 총처리수량($V_T$) 측면에서 물 또는 질소, 산소 역세척 결과를 비교하였다. pH가 증가할수록 $R_f$는 감소하였고 J과 $V_T$는 증가하였다. 탁도 처리효율은 pH에 상관없이 물 또는 질소 역세척 모두 유사한 값을 보였고, 용존유기물(DOM) 처리효율은 물 역세척 시 일정한 경향을 보이지 않았다. $R_f$는 공급수를 산소로 포화시킨 무역세척(NBF)에서 포화산소(SO)가 없는 NBF보다 낮게 나타났다. DOM 처리효율도 SO가 있는 NBF에서 SO가 없는 NBF보다 낮게 나타났다. 이러한 결과는 SO가 광촉매 $TiO_2$와 반응하여 발생된 OH 라디칼이 모듈 내에 채워진 물에 의해 희석되었기 때문이다. 역세척 주기 10분에서 물 역세척보다 기체 역세척 시 DOM 처리효율은 큰 값을 보였다. 이러한 결과는 기체 역세척이 물 역세척보다 PES 구를 효과적으로 세척함으로써, PES 구에 의한 흡착과 광분해가 활발하게 진행되기 때문이다.

• 멤브레인
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• 제24권1호
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• pp.39-49
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• 2014

고도정수처리를 위한 관형 세라믹 정밀여과와 이산화티타늄($TiO_2$) 광촉매 첨가 PES (polyethersulfone) 구의 혼성공정에서 pH 및 산소 역세척의 영향을 막오염에 의한 저항($R_f$) 및 투과선속(J), 총여과부피($V_T$)의 관점에서 고찰하였다. pH가 높아질수록 $R_f$가 감소하고, J는 증가하는 경향을 보였다. 결과적으로 pH 9에서 최대의 $V_T$를 나타내었다. 탁도의 처리효율은 pH와 무관하게 98.7~99.0%의 비슷한 처리효율을 보였다. 용존유기물질(DOM)의 처리효율은 pH가 높아질수록 감소하였다. 산소와 질소 역세척의 차이를 비교한 결과, $R_{f,180}$ 값이 산소 역세척 시 질소보다 낮게 나타났고, 초기투과선속($J_0$)으로 무차원 화한 최종투과선속($J_{180}/J_0$)은 역세척 주기(FT) 10분과 12분을 제외하고 산소 역세척이 질소 보다 높게 유지되었다. 산소 역세척 시 탁도물질의 처리효율은 질소 보다 다소 높게 나타났지만, 그 차이는 미비하다. 질소 역세척 시 DOM의 처리율은 산소보다 높게 나타났다. 또한, 포화산소 조건에서 탁도물질의 처리율은 산소 또는 질소 역세척 경우와 비슷하게 나타났지만, 포화산소가 광촉매와 반응하여 OH 라디칼을 생성하였기 때문에 DOM의 처리효율은 큰 폭으로 증가하였다.

• 멤브레인
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• 제16권3호
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• pp.182-187
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• 2006

본 연구에서는 침지형 MBR 공정에서 인제거를 위해 주입되는 응집제가 분리막의 여과성능에 미치는 영향을 알아보고자 하였고, 침지형 MBR에서 분리막 표면의 오염을 방지하기 위해 연속적으로 행하는 폭기가 응집 플록에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 이를 위해 MBR공정의 폭기조 슬러지를 채취하여 jar-test를 실시한 결과와 비교하였다. 실험 결과는 플록 크기와 슬러지 탈수성의 지표로서 비여과저항(SRF, Specific Resistance of Filtration)을 측정하여 비교하였다. 응집제 주입량이 증가할수록 $10{\mu}m$ 이하의 플록의 비율이 저감되었으며 탈수성이 증가하였다. 그러나 jar-test 결과와 비교하였을 때, 폭기의 전단력에 의해 그 효과가 저감된 것을 알 수 있었다. 응집제를 주입한 경우 주입하지 않은 경우보다 운전지속시간이 연장되었다 운전지속시간이 응집제 주입량에 비례하여 증가하지는 않았는데, 이는 연속적인 폭기의 전단력으로 인해 $10{\mu}m$ 이하의 입자가 충분히 저감되지 않았기 때문인 것으로 생각된다. 또한 응집제 주입량이 과도하면 오히려 여과저항을 증가시키는 결과를 초래하는 것을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제12권1호
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• pp.41-50
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• 2002

하전된 마이크로채널의 전기이중층에서 계면동전기 흐름에 의해 발생되는 흐름전위는 일반적 Helmholtz-Smoluchowski 관계식으로부터 중공사 멤브레인 기공의 제타전위를 결정하는데 적용된다. 흐름전위는 실제 운전상황이나 물리화학적 조건에서의 표면특성 및 기공과 입자간 상호작용에 대한 유용한 실시간 정보를 제공함이 알려져 있다. 무리화학적 인자들이 주공사에 의한 여과에 미치는 영향을 투과플럭스와 흐름전위의 동시적 모니터링으로 고찰하였다. 특히, 본 연구에서는 중공사의 위치에 따른 흐름전위를 측정함으로써 중공사 길이 방향과 멤부레인 오염 진행에 따라 달라지는 케이크층 효과를 규명하는 실험방법을 다루었다. 실험결과, 입자농도가 증가할수록 투과플럭스는 감소하나 흐름전위는 증가하였다. 입자농도가 증가하면서 케이크층 성장은 활발하지만 쌓인 하전 입자들의 표면전하 효과로 흐름전위는 증가한 것이다. 용액의 이온화 세기를 KCI 0.1 mM에서 10mM로 증가하면 투과플럭스와 흐름전위가 함께 감소하였다. 이는, 이온화 세기의 증가로 라텍스입자 주위의 Debye 길이 감소로 치밀한 케이크층이 형성되고, 전기이중층의 얇아진 확산층에 의한 이온흐름의 약화로 흐름전위는 감소한 것을 판단된다.

• 상하수도학회지
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• 제22권1호
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• pp.131-140
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• 2008

The application of magnetic ion exchange resin($MIEX^{(R)}$) is effective for natural organic matter(NOM) removal and for control of the formation of disinfection byproducts(DBPs). NOM removal is also enhanced by adding $MIEX^{(R)}$ with coagulant such as polyaluminium chloride(PACl) in conventional drinking water treatment systems. In the application of $MIEX^{(R)}$, it is important to understand changes of NOM characteristics such as hydrophobicity and molecular weight distributions with $MIEX^{(R)}$ or $MIEX^{(R)}$+coagulant treatment.To observe characteristics of NOM by treatment with $MIEX^{(R)}$ or $MIEX^{(R)}$+coagulant, four major drinking water sources were employed. Results showed that the addition of $MIEX^{(R)}$ to coagulation significantly reduced the amount of coagulant required for the optimum removal of dissolved organic matter(DOC) and turbidity in the all four waters. The DOC removal was also increased approximately 20%, compared to coagulant treatment alone. The process with $MIEX^{(R)}$ and coagulant showed that complementary removal of hydrophobic and hydrophilic fraction of DOC. The combined processes preferentially removed the fractions of intermediate (3,000-10,000 Da) and low (< 500 Da) molecular weight. The microfiltration test showed that membrane cake resistance was decreased for waters with flocs from $MIEX^{(R)}$+coagulant. A porous layer was formed to $MIEX^{(R)}$ on the membrane surface and the layer consequently inhibited settling of coagulant flocs, which could act on a foulant.

• 상하수도학회지
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• 제32권4호
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• pp.317-324
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• 2018

SWRO-PRO hybrid desalination technology is recently getting more attention especially in large desalination markets such as USA, Middle East, Japan, Singapore, etc. because of its promising potential to recover a considerable amount of osmotic energy from brine (a high-concentration solution of salt, 60,000 - 80,000 mg/L) and also to minimize the impact of the discharged brine into a marine ecosystem. By the research and development of the core technologies of the SWRO-PRO desalination system in a national desalination research project (Global MVP) supported by Ministry of Land, Infrastructure, and Transport (MOLIT) and Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement (KAIA), it is anticipated that around 25% of total energy consumption rate (generally 3 to $4kWh/m^3$) of the SWRO desalination can be reduced by recovering the brine's osmotic energy utilizing wastewater treatment effluent as a PRO feed solution and an isobaric pressure exchanger (PX, ERI) as a PRO energy converter. However, there are still several challenges needed to be overcome in order to ultimately commercialize the novel SWRO-PRO process. They include system optimization and integration, development of efficient PRO membrane and module, development of PRO membrane fouling control technology, development of design and operation technology for the system scaling-up, development of diverse business models, and so on. In this paper, the current status and progress of the pilot study of the newly developed SWRO-PRO hybrid desalination technology is discussed.

• 상하수도학회지
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• 제32권4호
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• pp.357-361
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• 2018

Forward osmosis (FO) process has been attracting attention for its potential applications such as industrial wastewater treatment, wastewater reclamation and seawater desalination. Particularly, in terms of fouling reversibility and operating energy consumption, the FO process is assumed to be preferable to the reverse osmosis (RO) process. Despite these advantages, there is a difficulty in the empirical step due to the lack of separation and recovery techniques of the draw solution. Therefore, rather than using FO alone, recent developments of the FO process have adapted a hybrid system without draw solution separation/recovery systems, such as the FO-RO osmotic dilution system. In this study, we investigated the performance of the hollow fiber FO module according to various operating conditions. The change of permeate flow rate according to the flow rates of the draw and feed solutions in the process operation is a factor that increases the permeate flow rate, one of the performance factors in the positive osmosis process. Our results reveal that flow rates of draw and feed solutions affect the membrane performance, such as the water flux and the reverse solute flux. Moreover, use of hydraulic pressure on the feed side was shown to yield slightly higher flux than the case without applied pressure. Thus, optimizing the operating conditions is important in the hollow fiber FO system.

• 대한환경공학회지
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• 제36권11호
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• pp.791-802
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• 2014

에너지 소비량은 지속적으로 증가하고 있는 반면 사용가능한 부존자원은 한정되어 있어 전 세계적으로 에너지 위기가 심화되고 있다. 화석연료 고갈 및 에너지 생산으로 인한 환경오염 문제를 해소하기 위하여 새로운 방식의 에너지 생산 기술 개발이 요구되고 있으며, 소수력, 지열, 태양열 광, 풍력, 바이오매스 등의 신재생 에너지기술이 이미 개발되었거나 활발히 연구되고 있다. 최근 지구상에 풍부하게 존재하는 해수와 담수를 이용하여 에너지를 생산하는 염도차 발전이 관심을 얻고 있으며, 그 중에 대표적인 공정이 압력지연삼투(Pressure retarded osmosis, PRO)이다. 압력지연삼투는 에너지 생산 시 이산화탄소 배출이 없고 외부 환경요인으로 인한 제약이 적다는 장점이 있으나, 전용막 및 최적화 기술의 부재로 인해 아직 상용화 단계에 이르지 못 하였다. 따라서 본 논문에서는 압력지연삼투 기술의 현황과 한계를 다양한 측면에서 분석해보고, 이를 통해 압력지연삼투의 기술 개발 방향에 대해 논의해보고자 한다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제9권2호
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• pp.115-121
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• 2018

Artificial neural network (ANN) simulation is used to predict the dynamic change of permeate flux during wheat starch industry wastewater microfiltration with and without static turbulence promoter. The experimental program spans range of a sedimentation times from 2 to 4 h, for feed flow rates 50 to 150 L/h, at transmembrane pressures covering the range of $1{\times}10^5$ to $3{\times}10^5Pa$. ANN predictions of the wastewater microfiltration are compared with experimental results obtained using two different set of microfiltration experiments, with and without static turbulence promoter. The effects of the training algorithm, neural network architectures on the ANN performance are discussed. For the most of the cases considered, the ANN proved to be an adequate interpolation tool, where an excellent prediction was obtained using automated Bayesian regularization as training algorithm. The optimal ANN architecture was determined as 4-10-1 with hyperbolic tangent sigmoid transfer function transfer function for hidden and output layers. The error distributions of data revealed that experimental results are in very good agreement with computed ones with only 2% data points had absolute relative error greater than 20% for the microfiltration without static turbulence promoter whereas for the microfiltration with static turbulence promoter it was 1%. The contribution of filtration time variable to flux values provided by ANNs was determined in an important level at the range of 52-66% due to increased membrane fouling by the time. In the case of microfiltration with static turbulence promoter, relative importance of transmembrane pressure and feed flow rate increased for about 30%.