• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.257-264
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• 2006

본 연구에서는 화학응집, 펜톤산화, 세라믹 분리막 복합공정을 적용하여 상업적으로 이용되고 있는 반응성 염료의 유기물 및 색도제거 영향을 조사하였다. 화학응집의 경우, $Fe^{3+}$ 응집제 농도를 결정하기 위해 각각의 최적 pH에 따른 응집주입량을 변화시켜 결정하였다. 이때의 최적 값은 RB49(reactive blue 49)가 pH 7에서 2.78 mM, RY84(reactive yellow 84)가 pH 6에서 1.85 mM로 나타났다. 펜톤산화의 경우, $H_2O_2$와 $Fe^{2+}$의 최적의 주입농도를 선정하고 펜톤시약 주입비율을 결정하였다. 이때의 최적 주입비율($[H_2O_2]:[Fe^{2+}]$은 RB49가 4.41:5.73 mM, RY84가 1.15:0.81 mM로 결정되었다. 세라믹 한외여과막의 경우, 펜톤산화 이후 상등액의 투과플럭스와 배제율을 조사하였다. 전체 운전시간인 9시간 동안 RB49와 RY84의 평균 투과플럭스 값은 1 bar일 때 각각 $53.4L/m^2hr$와 $67.4L/m^2hr$이었다. 부가적으로 펜톤산화 상등액을 오프라인 화학세정(5% $H_2SO_4$) 결과, RB49의 평균 투과플럭스 회복율은 98.5-99.9%, RY84는 91.0-97.3%로 나타났다. 복합공정의 전체 COD 제거율은 91.6-95.7%, 색도제거율은 99.8% 이상으로 나타났다. 결론적으로, 복합공정 구성을 통하여 반응성염료가 주성분인 염료폐액의 효율적 처리를 위한 공정중의 하나가 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.13-22
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• 2015

나노여과공정에서 폭발 오염물질인 TNT(2, 4, 6-Trinitrotoluene), RDX(Hexahydro-1, 3, 5-trinitro-1, 3, 5-triazine) 및 HMX(1, 3, 5, 7-Tetranitro-1, 3, 5, 7-tetrazocane) 화약류의 잔류에 용존유기물의 오염과 무기물의 스케일링에 의한 케익층 형성 및 농도분극의 영향성을 분석하였다. 지표수 조건의 휴믹산 농도에 의한 나노여과공정에서는 용존유기물에 의한 나노여과막 오염이 발생되어도 플럭스의 큰 변화가 없는 것으로 나타났으며, 휴믹산과 무기 스케일링이 동시에 발생되었을 경우에는 나노여과공정에서 플럭스의 감소가 큰 것으로 나타났다. 휴믹산과 $Ca_3(PO_4)_2$을 혼합하였을 때 플럭스 투과량이 42% 감소하였고 휴믹산만 첨가하였을 경우에 플럭스 투과량은 8% 감소한 것으로 나타났다. 이는 NF 막의 $Ca_3(PO_4)_2$스켈턴트 결정과 용존유기물이 칼슘($Ca^{2+}$)이온의 상호작용에 의해 막 표면에 증강된 케익층을 형성하여 NF 막의 플럭스를 감소시키는 것을 알 수 있었다. 그리고 막의 크기배제에 의한 선택성을 기반으로 하여 폭발물의 나노여과막에 의한 잔류량을 조사할 경우 HMX(296.15, 83%) ${\gg}$ RDX(222.12, 49%) ≋ TNT(227.13, 32%)로 나타났다. 막 오염과 스케일링은 케익층의 형성으로 막 표면에서 증대된 농도 분극효과를 나타낼 수 있으나, 무기 스케일링 형성과 휴믹산에 의한 화약류의 잔류 영향성은 순수한 DI 및 NaCl 피드용액의 여과공정 결과와 크게 다르지 않는 것으로 나타났다. 이는 전량여과방식(Dead-end Flow)의 나노여과공정에서 화약류의 잔류 영향성은 임계크기에 의한 선택적 배제성이 케익층 형성 및 농도분극에 의한 잔류 영향성보다 크다는 것을 보여준다.

• 멤브레인
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• 제19권1호
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• pp.7-18
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• 2009

본 연구에서는 고도정수처리를 위하여 모듈 내부와 관형 세라믹 정밀여과막 외부 사이의 공간에 입상 활성탄(GAC)을 충전한 혼성 모듈을 사용하였다. 정수 원수 중의 자연산 유기물(NOM)과 미세 무기 입자를 대체하기 위해, 휴믹산(humic acid)과 카올린(kaolin) 모사용액을 대상으로 하였다. 혼성공정에서 막오염을 최소화하고 투과선속(J)을 향상시키기 위하여 역세척 시간(BT)과 역세척 주기(FT)에 따른 영향을 알아보았으며, 최적운전조건을 규명하고자 하였다. 그 결과, BT가 증가함에 따라 $R_f$ 다소 감소하는 경향을 보였으며, 더 짧은 FT는 빈번한 역세척으로 $R_f$의 감소와 J의 향상에 더 효과적이었다. 그러나 운전비용을 고려하였을 때, 최적 BT 및 FT는 각각 10초와 8분이었다. 한편, 모사용액으로 실험하여 도출된 최적 운전조건을 호소수의 고도정수처리에 적용하였다. 그 결과, 탁도 및 $UV_{254}$ 흡광도, $COD_{Mn}$의 평균처리효율은 각각 99.11% 및 91.40%, 89.34%로 우수하였으나, TDS의 평균처리효율은 30.05%로 낮았다.

• 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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• 제21권2호
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• pp.177-192
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• 2011

바이오 가스의 분리와 정제를 위해 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA) 고분자를 이용하여 중공사형 기체분리막을 상분리법에 의해 제조하고, 제조된 기체분리막을 사용하여 유효 막면적이 0.17 $m^2$인 중공사형 기체분리막 모듈을 제조하였다. 제조된 기체분리막 모듈의 순수 기체투과도틀 메탄, 산소, 이산화탄소에 대하여 측정하였다. 메탄의 투과도는 평균 0.46 GPU를 나타내었으며, 이산화탄소의 투과도는 평균 18.52 GPU였으며 이때 ${\alpha}CO_2$/$CH_4=40.4$를 나타내어 매우 높은 선택도를 나타내었다. 순수 가스 투과 테스트 후 혼합 가스에 대한 분리 정제 테스트를 4가지 모사가스에 대하여 진행하였으며 1 stage, 2 stage, 3 stage로 기체분리막 모듈을 구성하여 stage cut의 변화에 따른 각 부분에서 발생되는 기체의 농도 및 유량을 측정하였다. 1 stage에서는 stage cut이 상승함에 따라 메탄의 농도가 상승하는 것을 알 수 있었으며, 메탄 회수 효율은 떨어지는 것을 알 수 있었다. 2 stage 테스트에서는 1 stage와 유사한 거동을 보이는 것을 알 수 있었으며 메탄의 회수 효율은 1 stage보다 상승하는 것을 알 수 있었다. 바이오 가스 내에 존재하는 메탄의 손실을 줄이기 위해 3 stage 테스트를 진행하였으며, 그 결과 메탄가스의 손실율을 5% 이내로 줄일 수 있는 모듈의 배열을 찾아내었다.

• 멤브레인
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• 제21권2호
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• pp.201-211
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• 2011

본 연구에서는 정수처리용 세라믹 한외여과 빛 광촉매의 혼성공정에서 휴믹산 농도 및 광산화, 흡착의 영향을 알아보았다. 휴믹산 농도 각각 2mg/L와 4 mg/L 일 때 UF 단독 공정 및 광촉매를 투입한 공정, UV를 조사한 공정을 막오염에 의한 저항$(R_f)$ 및 투과선속(J), 총여과부피 $(V_{\Upsilon})$ 측면에서 고찰하였다. 휴믹산 농도가 낮아질수록 $R_f$는 급격히 감소하고 J는 증가하여, 휴믹산 농도 2 mg/L에서 $V_{\Upsilon}$는 가장 높았다. 탁도의 평균 처리효율은 휴믹산 농도가 증가할수록 감소하였으나, 4 mg/L에서 휴믹산의 처리효율이 가장 높았다. 이러한 결과는 낮은 휴믹산 농도에서 휴믹산 대부분이 분리막에 의해 제거되고 막을 통과한 일부 휴믹산은 광촉매에 흡착 산화되어, 처리수의 수질이 휴믹산 2 mg/L 와 4 mg/L 에서 거의 같고 원수의 수질은 4 mg/L에서 더 높기 때문이다. 광산화와 흡착의 영향 실험에서 UF + $TiO_2$ + UV 공정의 J가 가장 높게 유지되어, 180분 운전 후 $V_{\Upsilon}$가 가장 높았다. 휴믹산 및 탁도의 처리효율을 비교한 결과, 휴믹산 농도가 2 mg/L 에서 4mg/L로 증가하였을 때 광산화 보다 광촉매 흡착이 더 주요한 역할을 하였다.

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.269-275
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• 2007

분리층 두께가 5${\mu}m$이며 Si/Al 몰비가 1.5인 Na형 faujasite 제올라이트 분리막을 이차성장 공정에 의하여 제조하였고, 투과부에 13X 제올라이트 흡착제 충진 전후의 진공모드에서의 $CO_2/N_2$ 분리거동을 $CO_2/N_2$ 몰비가 1인 혼합기체에 대하여 $30^{\circ}C$에서 평가하였다. 충진된 13X 제올라이트 흡착제는 $CO_2$ 투과도와 $CO_2/N_2$ 선택도를 동시에 증진시켰다. 이 현상은 13X 제올라이트 흡착제 충진이 다공성 $\alpha$-알루미나 지지체의 기공채널을 통한 $CO_2$ 탈출을 증진시킴으로써 faujasite 제올라이트/$\alpha$-알루미나 상계면에서의 $CO_2$ 탈착을 증진시켰기 때문으로 설명되었다. 본 논문으로부터 흡착제와 분리막의 혼성화는 일반적으로 보여지는 선택도와 투과도의 역비례 관계를 획기적으로 개선할 방법임이 확인되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1168-1173
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• 2005

본 연구는 pilot plant 규모의 수직형 MBR 공정을 장기간 운전하면서 호기조에 직접 철염($FeCl_3$)을 투입하였을 때의 유기물 및 질소, 인의 제거 특성을 조사하였고 운전경과에 따른 투과압력 변화를 검토하였다. 공극크기 $0.25\;{\mu}m$인 PTFE재질의 중공사막을 호기조에 침지시켜 투과유속 25 LMH로 일정하게 연속 운전을 하였다. 막 오염 저감을 통한 장기운전 방법으로 공기역세를 적용한 결과, 투과압력의 급격한 증가 없이 안정적으로 유지되는 것으로 나타났다. 전체 310일 동안의 pilot plant 장기운전에서, 철염의 투입이 화학적 인 제거뿐만 아니라 분리막의 투과압력 저하에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 철염을 투입한 운전조건의 처리수 평균 $COD_{Cr}$ 및 총질소 농도는 각각 11.3 mg/L, 6.0 mg/L인데 비하여 철염을 투입하지 않은 경우 처리수 평균 $COD_{Cr}$ 및 총질소 농도는 14.3 mg/L, 6.9 mg/L로 철염을 투입한 운전조건에서 보다 양호한 처리수질을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권3호
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• pp.523-533
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• 2000

본 연구는 재래식 혐기성 공법에 비해 메탄회수율과 처리효율이 우수한 막분리형 이상 혐기성 반응시스템을 개발하여 산생성 반응조의 미생물 체류시간을 증대시키고 시스템 운전효율을 향상시키기 위해 수행하였다. Pilot plant 운전에 사용된 막은 셀룰로오스 계통으로 $0.5{\mu}m$의 막공경과 $0.8m^2$의 유효 표면적을 가졌으며 메탄발효조는 UASB와 AF로 구성되어 있다. 혐기성 침지형 반응조를 운전한 결과 COD 제거율은 70~80%, 생성가스 중 메탄함율은 90%까지 향상시킬 수 있었다. Pilot plant 운전동안 막의 케이크 저항이 중요한 막오염원으로 나타남에 따라 이를 최소화하기 위해 세가지 공경 (40, 53, $63{\mu}m$)을 가진 전처리 필터로 적용하였다. 적용된 prefilter중 $63{\mu}m$ 전처리 필터의 경우가 가장 효과적으로 케이크 저항을 줄이고 막 유속을 증가시켜 50일 이상 장기운전을 가능케 하였다. 또한 장기 운전으로 인한 막 오염물질은 산과 알카리 세척용액에 의해 연속적으로 세척함으로써 최초 막유속의 89% 까지 회복할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제28권4호
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• pp.252-259
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• 2018

실 산성 도금폐수를 입상활성탄(GAC)이 유동메디아로 첨가된 유동상 멤브레인 반응기를 이용하여 처리하였다. GAC 유동조건에서 적용 투과플럭스에 대해 시간에 따른 흡입압의 증가는 관찰되지 않았다. 폐수의 중성 pH에서 파울링 속도는 산성 조건에 비해 GAC 유동조건에서 크게 감소하였다. 해당 폐수의 용액 pH 증가는 입자크기의 증가를 가져왔고 이는 멤브레인 표면에서 상대적으로 성긴 구조의 케이크층 형성을 야기시켰다. 유동상 멤브레인 반응기에서 GAC 유동 하에 95%이상의 COD 제거율이 관찰되었으며 총부유물질은 거의 완벽하게 제거되었다. 실 도금폐수의 pH에서, 유동상 멤브레인 반응기의 구리 및 크롬의 제거는 거의 관찰 되지 않았다. 그러나 pH를 중성으로 증가 시켰을 시 구리와 크롬의 제거율은 각각 99%와 94%까지 증가를 하였다. 적용해 준 pH에 상관 없이, 시안의 경우 95% 이상의 제거율을 달성하였다. 이는 유기물과 시안 착물 형성으로 인해 유동상 멤브레인 반응기 내 GAC의 강한 흡착으로 제거된 것으로 사료된다.