• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.31-38
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• 2023

수자원 오염 그리고 기후변화로 인한 극한의 기상현상으로 물 부족 현상 심화로 공공하수처리 시설의 폐수 배출시 총유기탄 소량(TOC) 기준이 시행되고, 대체 수자원 확보를 위해 하수처리수 재이용에 연구와 관심이 증가하고 있다. 현장에서는 하폐수고도처리로 MBR(membrane bio-reactor)공법을 보편적으로 사용하며, 유기 및 무기 이온 제거 그리고 화학물질의 사용 및 배출이 없다는 친환경적인 장점이 있다. 하지만, 분리막을 사용한 MBR공정은 고농도 활성슬러지 부유물질(mixed liquor suspended solid, MLSS)로 인한 분리막의 막오염(파울링) 현상으로 잦은 막세정 비용 발생의 문제가 있다. 본 연구에서는 분리막 운영시 최대 단점이었던 분리막의 차압 상승, 통수량 저하, 파울링 현상을 개선하고자 i) 공정 개선과 ii) 마이크로버블의 세정 효율을 평가하였다. 기존 MBR공법에 원수가 유입되는 호기조와 MBR조 사이에 침전조를 설치하여 침전조를 거친 상등수가 유입된 분리막조 내부로 마이크로버블을 주입하였다. 마이크로버블은 5개월간 15일 간격으로 마이크로버블 발생장치를 작동(ON), 미작동(OFF)하여 방류수 시료(4L)를 채취 후 TOC를 측정하였다. 침전조를 거친 상등수가 분리막조로 유입하여 원수 MLSS의 95%이상이 제거되어 생물막 등의 오염으로부터 막의 파울링 현상을 1차 방지할 수 있었다. 침전조를 거친 상등수에 마이크로버블의 적용으로 분리막의 차압은 1.6 ~ 2.3배 감소 및 통수량은 최대 1.4배 증가하였다. 마이크로버블의 적용(ON)으로 TOC 제거율은 58% 이상 증가했다. 호기조와 분리막조를 분리 운영함에 따라 침지식 분리막의 파울링 현상을 저감할 수 있고, 추가로 마이크로버블을 적용하여 분리막의 차압, 통수량과 막오염(파울링)이 개선으로 효율적인 고도처리공법을 제시했다.

• 토지주택연구
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• 제4권1호
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• pp.119-124
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• 2013

나노여과막은 일반적으로 하전막이며, 용질의 하전성, 막과의 상호작용에 의해서 특징 있는 분리특성을 보인다. 본 연구에서는 나노여과막에 의한 폐수 중의 중금속류의 제거에 미치는 하전특성을 조사했다. 크롬(Cr), 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn), 비소(As), 주석(Sn), 납(Pb)을 각각 0.1mg/L 첨가한 모의폐수를 제조하여 나노여과막(a)와 나노여과막(b)를 이용하여 운전압력 0.24MPa, 온도 $25^{\circ}C$에서 여과실험을 수행하였다. 그 결과, 나노여과막(a)와 나노여과막(b)에 의한 염소 이온의 제거율은 12.8%, 3.5%였고, 황산이온의 제거율은 78%, 9.3%였고 TOC의 제거율은 70.4%, 26.2%이었다. 한편, 중금속의 제거율은 나노여과막(a)의 경우 크롬(Cr) 92.5%, 철(Fe) 90.9%, 구리(Cu) 93.1%, 아연(Zn) 92.6%, 비소(As) 74.6%, 주석(Sn) 97.3%, 납(Pb) 93.4%이었고, 나노여과막(b)의 경우는 크롬(Cr) 69.9%, 철(Fe) 84.6%, 구리(Cu) 87.0%, 아연(Zn) 73.3%, 비소(As) 15.2%, 주석(Sn) 80.1%, 납(Pb) 87.7%이었다. 여기서, 나노여과(a), 나노여과(b)의 경우 공통적으로 크롬, 철, 동, 아연, 주석, 납에 비하여 비소의 제거율은 상대적 낮았다. 상기 실험결과에서 폐수 중에 다량 함유되는 염소이온 및 황산이온에 대한 중금속류의 분리계수와 이온성분의 수중에서의 활동정도를 나타내는 인자인 이온 몰 전도도로 해석할 수 있었다. 그 결과, 몰 전도도 비가 큰 중금속 이온일수록, 나노여과막에 의한 중금속 이온의 제거율이 높아지는 경향을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제12권3호
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• pp.151-156
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• 2006

염색폐수 처리를 위해 세라믹 정밀여과막 (MF)과 고분자 한외여과막 (UF)의 복합공정을 적용, 색도 및 유기물 (TOC) 제거율을 통해 공정을 최적화하고, 염색폐수의 분리효율을 조사하였다. 막 회복을 통한 운전 효율향상을 위해 역세척과 화학세정을 수행한 결과, 역세척에 의한 정밀여과막은 2분 주기로 1초 동안 역세척하였을때 투과수량이 10.3% 증가하였고, 한외여과막은 0.1% 수산화나트륨 용액으로 화학세정하였을 때 97%의 회복률을 나타내었다. 이때, 유기물, 색도, 부유물질(SS)의 제거율은 각각 84.6%, 97.4% 및 100%를 나타내었다. 분 복합공정의 적용은 염색폐수의 색도와 유기물 제거에 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국환경과학회지
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• 제11권9호
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• pp.955-960
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• 2002

The recycled washwater, which has different water quality and is produced about 5 to 20% of the total water volume treated, affects the unit operation of water treatment, especially coagulation process. However, the effects of recycled washwater on unit operation of water treatment have not been fully investigated. In this study, effects of recycled washwater on coagulation process were investigated to find the optimum coagulation condition by analyzing turbidity, $UV_{254}$, TOC removal efficiencies. In addition, effects of recycled washwater on residual Al after coagulation were studied by analyzing soluble and particulate Al. The size distribution and fractal dimension of coagulated also analyzed. The recycled washwater was lower pH than the raw water. And the recycled washwater had higher $UV_{254}$, TOC and residual Al concentration than the raw water. Residual Al concentration of recycled washwater was about 50 times higher than that of raw water. Optimum coagulant dosages on the blending recycled washwater and the raw water for turbidity, $UV_{254}$ and Al removal were lower than that on the raw water. However, TOC removal increased by increasing coagulant dosage. The size and fractal dimension of coagulated particle produced in the blending recycled washwater were larger, which imply faster settling velocity, than those produced in the raw water only.

• 한국환경과학회지
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• 제16권1호
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• pp.45-53
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• 2007

This study was carried out to investigate the variation of organic, nitrogen and phosphorus in $(AO)_2$ SBBR process according to the variation of operating cycle at the high TOC concentration. The operation time in anoxic (anaerobic) time to oxic time was 1:1. Three lab-scale SBBRS were fed with synthetic wastewater based on glucose as carbon source, The variation of total TOC removal was similar each other irrespective of operation time, however, the TOC concentrations in SBBRs showed a little difference according to the operating condition. In SBBR, complete nitrification was not occurred at all reactors, however, R3 showed a higher nitrification than R2. And in SBBR, the variation of operating time more affected at phosphorus removal than nitrogen removal. R2 which had the shortest time at the 1st aeration time showed the lowest phosphorus release and uptake efficacy.

• 한국환경보건학회지
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• 제32권5호
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• pp.451-461
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• 2006

Laboratory scale experiments were conducted to study the conversion of sludge from conventional activated sludge to nitrogen-phosphorus removal sludge using two types of sequencing batch reactor (SBR) systems, a conventional SBR and sequencing batch biofilm reactor (SBBR). The nitrogen and phosphorus removal characteristics were similar between SBR and SBBR and the removal efficiencies were very low when the influent TOC concentrations were low. The nitrogen and phosphorus removal efficiencies in SBR were 96% and 77.5%, respectively, which were higher than those in SBBR (88% and 42.5%) at the high influent TOC concentration. In SBBR, the simultaneous nitrification-denitrification was occurred because of the biofilm process. The variations of pH, DO concentration and ORP were changed as the variation of influent TOC concentration both in SBR and SBBR and their periodical characteristics were cleary shown at the high influent TOC concentration. Especially, the pH, DO concentration and ORP inflections, were cleary occurred in SBR compared with SBBR.

• 대한환경공학회지
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• 제30권7호
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• pp.743-750
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• 2008

본 연구에서는 용존오존부상법(Dissolved Ozone Flotation; DOF)을 이용한 정수처리 효과를 파악하기 위하여 적정 오존 주입 농도와 오존 주입 농도별 처리 특성에 대해서 연구하였으며, 또한 용존공기부상법(Dissolved Air Flotation; DAF) 및 중력식 침전법(Conventional Gravity Sedimentation; CGS)과 DOF의 처리 성능을 비교하였다. 최적 오존 주입 농도를 산정하기 위한 실험에서 최적 오존 주입농도는 2.7 mg/L로 나타났으며, 오존 주입 농도가 증가할수록 탁도 및 KMnO$_4$ 소모량, UV$_{254}$ 흡수도, TOC 등과 같은 제거효율이 낮아지는 것으로 나타났다. DOF와 DAF, CGS의 처리성능을 비교한 결과 오존 주입 농도 2.7 mg/L로 운전한 DOF시스템의 탁도 제거효율은 88.9%, 유기물질 항목의 경우 KMnO$_4$ 소모량은 62.9%, TOC 47%, 그리고 UV$_{254}$ 흡수도 77.3% 그리고 THMFP 제거율의 경우 51.6%로 다른 두 공정보다 높거나 비슷하게 나타났다. 따라서 응집 부상 공정과 오존 산화 공정이 하나의 반응기에서 일어나는 DOF 시스템은 정수처리시설의 소유부지 감소와 기존 CGS 시스템에서 처리가 어려운 조류 및 용존성 유기물질의 제거를 통해 소독부산물의 생성을 감소시킴으로 향후 고도정수처리시스템으로 적용 가능성이 충분한 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.263-269
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• 2020

정수슬러지를 이용하여 제올라이트(zeolite)를 수열합성하고, 제올라이트의 결정화에 대한 반응온도, 반응시간, Na2O/SiO2 몰비의 영향을 살펴보았다. 제조한 제올라이트의 결정구조, 물성 및 열적 특성은 각각 X-선 회절분석, FTIR, BET 질소흡착 및 TGA로 분석하였다. 제올라이트의 흡착성능을 조사하기 위해 암모니아성 질소, 중금속이온 및 TOC 제거효율을 측정하였다. 정수슬러지의 주성분은 Al2O3와 SiO2로서 각각 28.79%와 27.06%을 나타내었으며, 제올라이트 합성을 위한 실리카 및 알루미나 원료는 정수슬러지 이외에 어떠한 화학원료도 추가로 첨가하지 않고 합성을 진행하였다. 정수슬러지를 이용하여 제조한 제올라이트는 A형 제올라이트의 구조를 나타내었으며, 반응기질의 조성을 2.1Na2O-Al2O3-1.6SiO2-65H2O으로 하고, 반응온도 90 ℃, 반응시간 5시간, Na2O/SiO2 몰비가 1.3인 경우에 가장 높은 결정성을 나타내었다. 합성 제올라이트의 비표면적은 55 ㎡ g-1로서 상업용 제올라이트 A 보다 높게 나타났다. 합성 제올라이트의 암모니아성 질소(NH4+) 제거율은 3시간 반응한 경우 68%를 나타내었으며, 제올라이트의 Pb2+ 및 Cd2+ 이온에 대한 흡착실험 결과 제거율은 각각 99.1% 및 99.3%를 나타내었다. 이는 제올라이트의 격자 내에 존재하는 Na+ 이온과 Pb2+ 및 Cd2+ 이온 간의 원활한 이온교환이 이루어졌음을 나타낸다. 300 ppm 부식산 용액에 제올라이트의 첨가량을 변화시켜 3시간 동안 흡착실험을 수행한 결과 제올라이트 5 g을 첨가한 경우 TOC 제거율이 83%로서 가장 높게 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권4호
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• pp.314-321
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• 2020

This study evaluated the applicability of UV-AOP process using medium-pressure UV lamp and H₂O₂ to remove TOC and emerging micropollutants in the effluent from a sewage treatment plant. The UV lamp with higher output(1.6~8.0 kW) showed slightly higher amount of power in removing TOC of 1 mg/L(0.09 kWh/mg/L~0.11 kWh/mg/L), however it was found that there was no significant difference for each cases. In addition, under the condition that the H₂O₂ concentration is sufficient, as the power consumption of the UV lamp increases, the unit TOC removal concentration per unit H₂O₂ decomposition concentration also increases, resulting in effective removal of TOC. The removal rate of 7 new trace contaminants, such as antibiotics by the UV-AOP tested, was at least 89.4%, and the ability to remove the emerging micro pollutants in the process was very effective. But, it was judged that it could not be excluded that the probablity of transforming to oxidated by-product in the case of a low TOC removal efficiency. Depending on the operating conditions of the UV and H₂O₂ processes, a higher BOD concentration is found in the treated water than in the influent, and it is necessary to review the UV power and proper injection conditions of H₂O₂ to maintain the BOD concentration increase below a certain level.

• 공업화학
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• 제10권5호
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• pp.737-742
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• 1999

THMs의 전구물질로 잘 알려진 humic acid를 대상으로 오존처리, 응집처리 및 활성탄 흡착처리와 같은 물리화학적 처리공정 도입에 따른 humic acid의 제거특성을 조사하고, 염소주입시 생성 가능한 부산물을 정성적으로 규명하기 위하여 본 연구를 실시하였다. Humic acid에 오존을 주입한 결과 pH가 급격히 감소하였는데, 이는 분자량이 큰 humic acid가 오존에 의하여 $H_2O$ 및 $CO_2$로 완전히 산화되지 못하고 중간생성물인 저급 지방산으로 분해된 결과로 판단되었다. 그리고 용존성 humic acid의 응집특성을 조사하기 위하여 PAC 160 mg/L로 응집을 실시한 결과 TOC는 약 25%, $COD_{Cr}$는 24%가 제거되었으나, 색도는 단지 5%만이 제거되어, humic acid에 의해 유발되는 색도는 응집으로 제거하기 어려운 것으로 판단되었다. 그러나 오존처리에서는 95% 이상의 색도가 제거되었으며, 이때 색도는 오존 접촉시간에 대해 1차반응으로 제거되었고, 반응속도상수값 k는 $0.067min^{-1}$로 조사되었다. 활성탄 흡착 실험에서는 오존 전처리를 실시함으로써 활성탄 흡착 효율이 크게 증가함을 확인할 수 있었으며, humic acid에 염소를 주입한 결과 THMs만 검출되었을 뿐 다른 휘발성 미량 유기화합물은 검출되지 않았고, 오존처리를 실시한 오존처리수에서도 알데히드류 및 케톤류와 같은 부산물은 검출되지 않았다.