• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.113-118
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• 2006

간헐포기방식의 슬러지 소화 기술에 대한 비용을 분석하였다. 포기비율은 간헐포기소화의 가장 중요한 설계인자이며, 포기 비율에 따라 시설비와 동력비가 달라진다. 목표 SS 제거율을 35%로 설정하고, 철근콘크리트형식의 SBR 간헐포기소화조를 설계하였으며, 이로부터 시설비와 동력비를 산출하였다. 비용 평가는 할인율과 경제성장율을 고려하는 현재가치로 환산하는 방법을 사용하였다. 포기비율이 낮은 경우는 시설비가 높지만 동력비는 적게 소요되며, 포기비율이 높으면 반대로 시설비는 낮지만 동력비는 증가한다. 초기시설비는 호기성 소화가 간헐포기소화보다 더 저렴하다. 그러나, 총비용면에서 내용연수 약 10년 이상의 운전에서는 간헐포기소화가 호기성 소화보다 더 유리하다. 특히, 내용연수가 길수록 최적 포기비율은 낮아지며, 내용연수가 45년 정도일 때 최적포기비율은 0.3 정도이고, 이 경우 총비용은 호기성소화의 64% 수준이다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권7호
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• pp.483-491
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• 2014

본 연구에서는 강화된 TP 처리를 위해, 처리해야 할 인 농도에 대한 응집제 최적 주입 비율을 보다 손쉽게 결정하고 조절할 수 있는 실시간 자동제어가 가능한 응집제 주입량 최적제어 시스템(M-COS)을 구성하였으며, 실제 하수처리장 현장실험을 통하여 유량과 수질 변동에 따른 현장 적용성을 검토하였다. 현장적용은 1월말(Period 1), 4월초(Period 2), 5월 중순(Period 3)의 각 시기에 M-COS가 설치된 pilot plant에서 운전?평가되었다. 그 결과, 수질에 따른 능동적 대처가 가능한 M-COS에 비해 대조군의 경우 과량으로 주입된 경우가 많이 발생하여, M-COS에 의한 응집제 절감률은 각 기간 동안 10.4%, 15.3%, 9.0%로 평균 11.6%가 절감되는 것으로 평가되었다. 또한, 응집제 주입에 따른 구입비, 슬러지 발생량, 슬러지 처리비용, 처리용량($1,000,000m^3/d$)을 반영한 처리비용 증가액을 예측하였다. 예측된 M-COS 실험군의 처리비용 증가액은 대조군 대비 각각 13.8%, 20.0%, 11.4%로 평균 15.0%의 비용절감 효과가 나타나, 현장적용이 가능함을 판단할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.839-846
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• 2008

탈수된 케이크의 함수율을 저감하기 위하여 폴리아크릴아마이드계 고분자 응집제의 응집특성을 평가하였다. 하수 슬러지의 탈수효율은 응집제의 종류, 교반 속도 및 시간, 용해수의 농도 등에 관계된 두드러진 영향이 있음을 알게 되었다. 최적 교반 속도 및 시간은 실험조건에서 각각 700 rpm 및 3초이었다. 탈수효율은 700 rpm까지는 비례적으로 증가하였다. 응집제의 용해수로 재이용수를 사용하였을 때, 모든 종류의 용해점도는 감소되었다. 그러나 그 점도 변화는 각 응집제의 탈수효율과 비례하지는 않았다. 1차 및 2차 응집반응의 조합으로 한가지 응집제를 사용한 응집 시스템을 평가하였다. 2단 응집공정의 1차 및 2차 투입량 비율의 탈수효율에 대한 영향 또한 평가하였다. 2단 응집 시스템의 최적 조건은 저 및 고점도 응집제에 각각에 대하여 총투입량 대비 1차 투입량이 75%와 50%이었다. 그 결과를 기초로, 2단 응집의 전체 메커니즘을 제안하였으며, 이러한 방법으로 응집 공정들을 최적화함으로써 비용 절감이 가능함을 예상할 수 있었다.

• 한국환경과학회지
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• 제24권11호
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• pp.1485-1491
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• 2015

There are two treatment processes that are currently applied to ships are the biological treatment process using the activated sludge and the electrochemical treatment. However, neither of them are able to remove both nitrogen and phosphorus due to their limited ability to remove organic matters, which are main causes of the red tide. This study was conducted to identify the characteristics of nitrogen removal factors from manure wastewater by replacing the final settling tank in SBR (Sequencing Batch Reactor) process and applying immersion type hollow fiber membrane. SBR process is known to have an advantage of the least land requirement in special environment such as in ship and the immersion type hollow fiber membrane is more stable in water quality change. As the result, the average in the cases of DO (Dissolved Oxygen) is 2.9(0. 6~3.9) mg/L which was determined to be the denitrifying microorganism activity in anaerobic conditions. The average in the cases of ORP (Oxidation Reduction Potential) is 98.4~237.3 mV which was determined to be the termination of nitrification since the inflection point was formed on the ORP curve due to decrease in the stirring treatment after the aeration, same as in the cases of DO. Little or no variation in the pH was determined to have positive effect on the nitrification. T-N (Total Nitrigen) removal efficiencies of the finally treated water were 71.4%, 72.3% and 66.5% in relatively average figures, thus was not a distinct prominence. In being applied in ships in the future, the operating conditions and structure improvements are deemed necessary since the MEPC (Marine Environment Protection Committee). 227(64) ship sewage nitrogen is less than the standard of 20 Qi/Qe mg/L or the removal rate of 70%.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제27권1호
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• pp.13-18
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• 2009

본 연구의 목적은 유가공 폐기물에 대한 혐기성 소화를 통해 바이오메탄의 생성을 확인하고, 생성된 메탄의 에너지원으로의 사용 가능성과 오염도 감소의 정도를 확인하는 것이며, 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 수리학적 체류시간(HRT)을 15일로 유지시키고 $35^{\circ}C$의 중온 조건에서 유가공 폐기물을 혐기성 소화시킨 결과 평균 4.11 ${\ell}$/day의 메탄이 전체 가스의 70% 성분비를 유지하며 일정하게 발생하였다. 이는 다른 폐기물을 이용한 연구 결과와 비교하였을 때보다 상대적으로 높은 값으로, 유가공 폐기물에 대한 혐기성 소화처리를 통해 높은 효율의 에너지원으로 확보할 수 있음을 보여준다. TCOD는 초기 투입된 원수에서의 약 31,000 mg/${\ell}$에서 13,500 mg/${\ell}$ 이하까지 줄어 최대 60%의 TCOD 제거 효율을 보여주었다. 2. HRT를 15일로 유지한 상태에서 온도를 $55^{\circ}C$의 고온으로 변화시킨 경우, 메탄 발생량이 약 5% 가량 증가하였다. 온도의 변화만으로는 메탄 발생량에 큰 영향을 주지 못하였으나, HRT를 15일에서 12일로 감소시킨 경우에는 고온의 경우가 중온의 경우보다 약 44% 가량 많은 메탄 발생량을 보였다. 3. 이상의 결과를 통하여 알아낸 메탄 발생량과 오염 감소율을 토대로 바이오메탄을 에너지원으로 이용했을 경우의 경제성을 분석한 결과, HRT 12일의 고온 조건에서 유가공 폐기물을 혐기성 소화시키는 것이 기업에 많은 경제적인 이익을 가져다 주는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.378-384
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• 2019

식품 폐수 처리 설비중 폐수처리장 폭기조 송풍 설비 개선을 통한 수질개선 효과 및 전기사용량 변화에 따른 온실가스 발생량을 평가 하였으며, 식품 폐수처리장에서 발생되는 슬러지를 탈수, 보관, 이송하는 설비의 효율적인 개선을 통한 전기사용량 개선전과 개선후 변화에 따른 온실가스 발생량도 함께 평가하였다. 폐수처리장 설비 개선에 따른 온실가스 배출량 평가는 폐수처리 공정으로 부터의 직접배출과 전력사용으로부터의 간접배출량으로 구분 된다. 폐수처리장 수질 개선 효과는 BOD 제거율이 63.3%, COD 제거율 42.0%, SS 제거율 71.0%, T-N제거율이 39.6%로 나타났으며, 폐수처리에 의한 온실가스 직접배출량(Scope 1)과 전력소비량 변화에 대한 온실가스 간접배출량(Scope 2)을 적용하여 온실가스 배출량을 산정한 결과 설비 개선전 3,668.8tCO2eq./yr 에서 설비 개선후 3,392.8tCO2eq./yr 으로 감소 하여 총 276.0tCO2eq./yr (8.0%)의 온실가스 감축 효과가 있는 것으로 평가 되었다. 이상의 결과는 배출원의 수질 개선 효과로 인한 것이 아니라 전기사용량 감소로 인해 온실가스 배출량이 감소하였기 때문이다.

• 한국자원공학회지
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• 제55권6호
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• pp.527-537
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• 2018

황산염 함량이 높은 광산배수를 대상으로 황산염환원균(Sulfate reducing bacteria, SRB)을 이용한 생물반응기의 설계인자를 도출하고자 컬럼실험을 수행하였다. 생물반응기의 기질물질로 우분을 기본으로 하여 버섯퇴비를 혼합하고, 보조제로써 볏짚, 석회석을 각각 혼합하여 적용하였다. 우분(70%), 버섯퇴비(10%), 볏짚(20%)을 기질물질로 사용하였을 때 최대 82%의 용존된 총 황 제거효율을 보였고, 체류시간은 2일 일 때 높은 효율을 보였다. 생물반응기 내 광산배수의 흐름이 상향류 일 때 배출수 내 환원형태의 황이 산소와 직접 접촉하면서 재산화되어 제거효율이 감소하는 것으로 나타났다. 황산염환원에 따른 금속 황화물 형성을 유도하기 위한 무기성 슬러지의 주입은 비소의 환원성 용해 및 SRB에 독성을 발현하여 생물반응기의 장기적 운영을 저해할 수 있다. 연구결과, 우분을 포함한 혼합기질물질을 활용한 하향류의 생물반응기가 황산염 및 용존된 총 황을 효과적으로 제거하였고, 이는 황산염 함유량이 높은 염수의 광산배수에서 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.172-172
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• 2011

Anaerobic digestion(AD) has successfully been used for many applications that have conclusively demonstrated its ability to recycle biogenic wastes. AD has been successfully applied in industrial waste water treatment, stabilsation of sewage sludge, landfill management and recycling of biowaste and agricultural wastes as manure, energy crops. During AD, i.e. organic materials are decomposed by anaerobic forming bacteria and fina1ly converted to excellent fertilizer and biogas which is primarily composed of methane(CH4) and carbon dioxide(CO2) with smaller amounts of hydrogen sulfide(H2S) and ammonia(NH3), trace gases such as hydrogen(H2), nitrogen(N2), carbon monoxide(CO), oxygen(O2) and contain dust particles and siloxanes. The production and utilisation of biogas has several environmental advantages such as i)a renewable energy source, ii)reduction the release of methane to the atomsphere, iii)use as a substitute for fossil fuels. In utilisation of biogas, most of biogas produced from small scale plant e.g. farm-scale AD plant are used to provide as energy source for cooking and lighting, in most of the industrialised countries for energy recovery, environmental and safety reasons are used in combined heat and power(CHP) engines or as a supplement to natural. In particular, biogas to use as vehicle fuel or for grid injection there different biogas treatment steps are necessary, it is important to have a high energy content in biogas with biogas purification and upgrading. The energy content of biogas is in direct proportion to the methane content and by removing trace gases and carbon dioxide in the purification and upgrading process the energy content of biogas in increased. The process of purification and upgrading biogas generates new possibilities for its use since it can then replace natural gas, which is used extensively in many countries, However, those technologies add to the costs of biogas production. It is important to have an optimized purification and upgrading process in terms of low energy consumption and high efficiency giving high methane content in the upgraded gas. A number of technologies for purification and upgrading of biogas have been developed to use as a vehicle fuel or grid injection during the passed twenty years, and several technologies exist today and they are continually being improved. The biomethane which is produced from the purification and the upgrading process of biogas has gained increased attention due to rising oil and natural gas prices and increasing targets for renewable fuel quotes in many countries. New plants are continually being built and the number of biomethane plants was around 100 in 2009.

• 대한환경공학회지
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• 제29권8호
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• pp.922-929
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• 2007

암모니아의 질산염으로의 산화는 2개의 산화과정으로 구분된다. 나이트로좀머나스(Nitrosomonas)에 의한 암모니아의 아질산염으로의 산화와 나이트로박터(Nitrobacter)에 의한 아질산염의 질산염으로의 산화이다. 아질산염 축적 과정을 거치는 질소의 제거는 포기를 위한 에너지의 절약, 탈질과정에서 투입되는 유기물의 절약 및 발생되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있는 다양한 장점들을 가지고 있다. 본 연구에서는 아질산염 축적의 조건들을 찾기 위해 막분리 장치를 장착한 생물분리막 반응조(MBR)가 사용되었다. 생물 분리막 반응조는 성장속도가 늦어 쉽게 유실되어질 수 있는 독립영양 질산화 박테리아를 반응조내 충분히 유지시키는데 중요한 역할을 한다. 반응조내 용존산소와 암모니아의 농도를 변화시키며 아질산염 축적의 영향인자들을 조사하였다. 연구의 결과로 반응조내 높은 암모니아 농도는 아질산염 축적을 시작하는데 매우 효과적이었으며, 이러한 효과는 반응조내 낮은 용존산소 농도가 동시에 존재할 시 더욱 강화되었다. 낮은 용존산소 농도 $c'_{O2}<0.3$ $mgL^{-1}$ $O_2$와 높은 암모니아 농도 $c_{NH3}=6.3\sim14.9$ $mgL^{-1}$ $NH_3N$에서 아질산염 축적율 74%에 달성될 수 있었다. 특히 아질산염 축적이 많은 연구자들이 제시하는 것처럼 생물막 반응조에서 뿐만 아니라, MBR 반응조에서도 일어날 수 있음을 밝힌 것은 본 연구의 중요한 성과라 할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.948-954
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• 2008

침지형 MBR 공정에서 막 오염과 플럭스 감소의 주요 원인인 케이크층에 의한 저항을 저감하기 위하여 분리막 모듈의 외부에 원통형 관을 도입하였다. 도입된 원통형관 안에 노즐과 산기관을 적용하여 공기 주입량에 따른 공기와 액체의 2상흐름(Two phase flow)중 slug 흐름을 유도하여 공기 방울에 의한 막세정의 효과를 비교 분석하였다. 실험결과 동일한 유량의 공기를 공급할 경우 노즐에서 발생한 공기방울이 원통형관으로 유입되면서 효율적인 slug 흐름을 형성으로 산기관을 사용한 공급 방식보다는 막오염 방지에 효과적이었음을 알 수 있었다. 그러나 노즐로 공급되는 공기의 유량을 최적화하지 않는다면 원통형 관의 벽 부분부터 활성슬러지 혼합액이 퇴적하게 되거나 막간에 슬러지가 퇴적되어 관 내부의 급격한 막힘 현상이 발생하여 일정시간이 경과하면, 오히려 산기관보다 급격한 막오염 현상을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 원통형 관 내부에 침지된 분리막의 면적의 최적 비율, A$_m$/A$_t$가 비율이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 산기관의 경우에는 A$_m$/A$_t$ 비율이 0.27일 때 최소화된 막오염이 관찰된 반면에, 노즐의 경우에는 A$_m$/A$_t$ 비율이 0.55일 때 막오염이 최소값을 보였다. 따라서 상승하는 공기방울에 의한 막오염 저감효과는 관 내부의 중공사막이 차지하고 있는 비율, A$_m$/A$_t$에 크게 의존하고 있으며, 산기관과 노즐의 경우 그 최적비율은 각각 다름을 알 수 있었다.