• 상하수도학회지
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• 제29권3호
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• pp.337-345
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• 2015

Two step rapid filter system as a pre-treatment for the injected water into aquifer storage and recovery (ASR) in Korea was developed to reduce physical blockage and secure the volume of the injected water. First, single rapid sand filters with three different media sizes (0.4~0.7, 0.7~1.0 and 1.0~1.4 mm) were tested. Only two sizes (0.4~0.7 and 0.7~1.0 mm) satisfied target turbidity, below 1.0 NTU. However, they showed the fast head loss. To prevent the fast head loss and secure the volume of the injected water, a rapid anthracite filter with roughing media size (2.0~3.4 mm) were installed before a single rapid sand filter. As results, both the target turbidity and reduction of head loss were achieved. It was determined that the media size for a rapid sand filter in two step rapid filter system (i.e. a rapid anthracite filter before a rapid sand filter) was 0.7~1.0 mm. In addition, the effects of coagulant doses on the removal of natural organic matter (NOM), which might cause a biological clogging, were preliminarily evaluated, and the values of $UV_{254}$, dissolved organic carbon (DOC) and SUVA were interpreted.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권6호
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• pp.859-872
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• 2015

Pebble matrix filtration (PMF) is a water treatment technology that can remove suspended solids in highly turbid surface water during heavy storms. PMF typically uses sand and natural pebbles as filter media. Hand-made clay pebbles (balls) can be used as alternatives to natural pebbles in PMF treatment plants, where natural pebbles are not readily available. Since the high turbidity is a seasonal problem that occurs during heavy rains, the use of newly developed composite clay balls instead of pure clay balls have the advantage of removing other pollutants such as natural organic matter (NOM) during other times. Only the strength properties of composite clay balls are described here as the pollutant removal is beyond the scope of this paper. These new composite clay balls must be able to withstand dead and live loads under dry and saturated conditions in a filter assembly. Absence of a standard ball preparation process and expected strength properties of composite clay balls were the main reasons behind the present study. Five different raw materials from industry wastes: Red Mud (RM), Water Treatment Alum Sludge (S), Shredded Paper (SP), Saw Dust (SD), and Sugar Mulch (SM) were added to common clay brick mix (BM) in different proportions. In an effort to minimize costs, in this study clay balls were fired to $1100^{\circ}C$ at a local brick factory together with their bricks. A comprehensive experimental program was performed to evaluate crushing strength of composite hand-made clay balls, using uniaxial compression test to establish the best material combination on the basis of strength properties for designing sustainable filter media for water treatment plants. Performance at both construction and operating stages were considered by analyzing both strength properties under fully dry conditions and strength degradation after saturation in a water bath. The BM-75% as the main component produced optimum combination in terms of workability and strength. With the material combination of BM-75% and additives-25%, the use of Red Mud and water treatment sludge as additives produced the highest and lowest strength of composite clay balls, with a failure load of 5.4 kN and 1.4 kN respectively. However, this lower value of 1.4 kN is much higher than the effective load on each clay ball of 0.04 kN in a typical filter assembly (safety factor of 35), therefore, can still be used as a suitable filter material for enhanced pollutant removal.

• 한국물환경학회지
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• 제24권1호
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• pp.123-128
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• 2008

The Dissolved Organic Carbon (DOC) existing in a water includes both hydrophobic and hydrophilic substances however, most of the discussion focuses on hydrophobic substances. The hydrophobic fraction was easily removed by absorption or coagulation more than hydrophilic fraction. Therefore, control of the hydrophilic fraction is very important in water treatment process. This study is to determine the variation of DOC, the removal efficiency of DOC, and Trihalomethane formation potential (THMFP) after each stage of water treatment process by fractionating Natural Organic Matters (NOM) into hydrophobic and hydrophilic substance. DOC from raw water was fractionated at acidic pH (pH<2) using XAD 8 resin column, into two fraction : hydrophobic substance (i.e. humic substance) adsorbed on XAD 8 and hydrophilic substance which represent the organics contained in the final effluent. THMFP was carried out according to the following set condition: Cl2/DOC=4 mg/mg, incubation at $25^{\circ}C$ in darkness, pH 7 adjust with HCl or NaOH as necessary, and 72hour-contact time. THMs analyzed in this study were chloroform, bromodichloromethane, dibromochloromethan, and bromoform. Sewage was almost evenly split between the hydrophobic (56%) and hydrophilic fraction (44%). But, Aldrich humic substance (AHS) was found to contain less hydrophilics (14%) than hydrophobics (86%). The formation of THMs may depend on the source which is characterized by the composition of organic matters such as AHS and sewage. The THMFP yield of sewage and AHS were assessed as follows. The value of the THMFP reaction yield, AHS $172.65{\mu}g/mg$, is much higher than that of sewage $41.68{\mu}g/mg$. This illustrates possible significant difference in THMFP according to the component type and the proportion of organic matter existing in water source. Apparently AHS react with chlorine to produce more THMFP than do the smaller molecules found in sewage. Water treatment process may reduce THMFP, nevertheless residual DOC (the more hydrophilic substance) has significant THMFP. Further reduction in organic halide precursors requires application of alternative treatment techniques.

• 대한환경공학회지
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• 제27권10호
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• pp.1099-1107
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• 2005

오존 투입농도 $0.5{\sim}3\;mgO_3/mgDOC$에서 $UV_{254}$와 DOC가 각각 $23%{\sim}65%$, $2%{\sim}15%$의 제거율을 나타내었고, THMFP와 HAAFP의 제거율은 오존 투입농도 $0.5{\sim}3\;mgO_3/mgDOC$에서 각각 $17%{\sim}52%$, $9%{\sim}29%$로 나타났다. 오존 투입농도에 따른 수중 천연유기물질의 특성변화를 조사한 결과, 소수성 및 반친수성 유기물질은 오존 투입농도 $0.5{\sim}3\;mgO_3/mgDOC$에서 각각 $37%{\sim}68%$, $35%{\sim}64%$의 제거율을 나타내었으며, 반면 친수성 유기물질은 $40%{\sim}49%$의 증가율을 보였다. 오존처리에 의한 천연유기물질 특성변화에 따른 염소 소독부산물 생성능 변화를 조사한 결과, 소수성 및 반친수성 유기물질에서 생성되는 THMFP와 HAAFP는 오존 투입농도가 증가함에 따라 큰 폭으로 감소하였으나, 친수성 유기물질에서는 증가하는 경향을 나타내었다. 오존처리에 의한 단위 DOC당 THMFP와 HAAFP의 변화에서 두 물질 모두 오존처리에 의해 단위 DOC당 생성능의 감소를 보였고, 오존 투입농도가 증가할수록 반응성의 감소가 크게 나타났다. 그리고, 단위 DOC당 HAAFP 보다는 THMFP의 경우가 오존처리에 따른 제거율이 높은 것으로 조사되었다. 오존 투입농도별 천연유기물질 특성변화에 따른 단위 DOC당 THMFP 및 HAAFP 변화를 조사한 결과, 소수성, 반친수성 및 친수성 유기물질에서의 단위 DOC당 THMFP 및 HAAFP 모두 반응성이 감소하는 것으로 나타났다. Br-THMFP와 chloroformFP에 대한 오존 투입농도별 제거특성은 Br-THMFP의 경우 오존 투입농도에 따라 제거율 및 단위 DOC당 THMFP 제거율이 chloroformFP 보다 월등히 높은 것으로 나타났다. 또한, Br-HAAFP와 DCAAFP와 TCAAFP에 대한 오존 투입농도별 제거특성을 조사한 결과에서 TCAAFP는 오존 투입농도가 증가할수록 제거율 및 단위 DOC와의 반응성 감소율도 증가하였으나, DCAAFP는 오존처리 전 후로 제거율 및 단위 DOC와의 반응성에는 변화가 없었으며, Br-HAAFP의 경우는 $1\;mgO_3/mgDOC$ 이상의 오존 투입농도에서는 제거율의 상승은 나타나지 않았고, Br-THMFP에 비하여 오존처리에 의해 낮은 제거율을 나타내었다. 본 실험결과에서 소독부산물 생성능과 경제성을 고려하여 오존 투입농도를 결정한다면 $1\;mgO_3/mgDOC$가 적정 오존 투입농도로 조사되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1186-1191
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• 2006

본 연구에서는 독성 3가 비소의 효율적인 처리를 위한 여과시스템 구성조건을 찾기 위해 모래표면에 산화망간이 코팅된 MCS(Manganese-coated sand)와 산화철이 코팅된 ICS(Iron-coated sand)를 여과재질로 사용하여 MCS 단층, ICS 단층 그리고 ICS와 MCS의 충전비를 달리한 여러 칼럼반응기내에서의 비소 산화 및 흡착실험을 실시하였다. MCS 만을 사용한 경우 다른 반응기에서 보다 빨리 비소의 파과가 시작되었지만 유출수내의 비소는 대부분 AS(V)로서 MCS가 3가 비소를 효과적으로 산화시킴을 알 수 있었다. 반면 ICS 만을 사용한 경우 3가 비소의 산화는 확인되지 않았지만 총 비소의 파과시간은 MCS 만을 사용한 것보다 5배 이상 지연되어 나타났다. 완전파과가 이루어졌을 때 1 kg의 ICS에 의해 제거된 3가 비소는 36.1 mg이었다. MCS와 ICS를 병합 사용한 칼럼반응기의 최적 구성조건 도출을 위해 ICS의 충전량은 고정시키고 세가지 다른 ICS/MCS 비 조건에서 칼럼실험을 실시하였다. ICS/MCS 충전비의 변화에도 불구하고 비소의 파과시간은 비슷하였지만 ICS/MCS 충전비가 감소할수록 비소 파과곡선이 상대적으로 완만하게 나탄났다. 그리고 ICS/MCS 충전비가 감소할수록 유출수내의 3가 비소농도는 점차 낮아졌으며 ICS와 MCS를 동일량 충전시킨 칼럼의 유출수내 3가 비소 농도는 모든 반응시간대에서 50 ppb 이하로 존재하였다. 이것은 3가 비소 산화효율은 MCS 충전량과 관계가 있음을 제시하는 것이다. 동일량의 ICS와 MCS를 충전시킨 칼럼반응기에 의한 비소제거량을 여과재질의 다위 kg당으로 환산하면 68.5 mg에 해당하였다.운전 방법 보다 오존의 투입농도를 증가시키거나 오존 접촉조의 체류시간을 증가시켜 운전하는 방식이 1,4-dioxane 제거에 대해 효과적인 운전 방법으로 조사되었다. flux 감소에 대한 NOM의 분자량 분포 영향을 살펴본 결과, 전반적으로 2,000 g/mol 이하의 분자량 범위에서 90% 이상의 분포범위를 나타내고 있어 투과 flux 감소에 대한 유기물 분자량 크기분포의 영향은 없는 것으로 나타났다. 하류에 위치한 취수 원수에 미치는 영향은 미미한 것으로 판단되었다. 수 있었다.문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.on between instantaneous attack angle of blade section and the resultants real time force components. Through these investigation it is found out that the conventional imagination that the 7cull motion should be effective in generating lift force must be reconsidered because the attack angle of scull blade are too great to free from stall phenomena during the sculling operation.잠119>잠113>잠120의 순이었다.지방산의 조성이 많은 차이를 보였다.{2+}$ 26 및 $Na^+$ 26 mg $L^{-1}$이었다. 양액 재배 후 버려지는

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.859-863
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• 2008

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.