• KSBB Journal
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• 제16권4호
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• pp.403-408
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• 2001

알코홀 증류폐액은 통상적으로 COD 50,000-60,000 ppm, TS 3-8%, SS 2-4%, TN 0.05-0.2% 정도가 포함되어 있어 높은 SS와 TN 함량 때문에 종합폐수로써 생물학적 처리를 하거나 혐기성 소화를 통하여 처리하는 데 문제가 있다. SS의 주성분으로는 미발효 원료 잔류물과 함께 균체, 단백질, 섬유질, 그리고 기타 현탁성 또는 용해성 물질들이 포함된다. 본 연구에서는 알코홀 증류폐액 처리의 한 해결책으로써 0.1 $\mu$m Pore size를 갖는 스테인레스 재질의 분리막을 이용한 pilot scale 정밀여과(microfiltration)를 실시하였다. Decanter로 처리된 증류폐액을 정밀여과 처리한 결과 2.5 bar, 6$0^{\circ}C$ 조건에서 VCR 농축도 10X 정도가지 원활한 permeate flux를 얻으며 24시간 이상 장시간 여과가 가능하였고 feed 중 0.7%였던 SS가 100% 가까이 제거된 permeate를 얻을 수 있었다. SS는 retentate 중에 7%까지 농축 가능하였으며 COD는 25-27% 정도 제거되었다. SS가 2.6%인 decanter를 거치지 않은 증류 원폐액의 경우, VCR 3X 이내의 조건으로 여과할 때 SS를 100% 가까이 그리고 COD는 약 50% 정도 제거 가능하였다. 무방류 시스템으로의 전용을 위하여 정밀여과로 얻어진 permeate와 retentate를 발효배지 사입수으로 재활용하여 알코홀 발효에 미치는 영향을 검토한 결과, 재활용 사입수를 사용하지 않은 경우에 비해 발효 도중 이상 현상이나 발효속도와 알코홀 생산량에 부정적인 영향을 미치는 징후는 발견되지 않았다. 발효에 의한 총 $CO_2$ 발생량과 최종 알코홀 함량은 약간 증가하고 큰 차이를 보이지 않았으나, 발효시간 동안의 $CO_2$ 발생속도는 비교적 빨라져서 $CO_2$ 발생량 450 L/ton에 도달하는 시간은 재활용 사입수를 15% 사용했을 때 83-87%, 30%를 사용했을 때 72-76% 정도 단축되는 효과를 얻었다. 증류폐액을 처리하기 위해 사용되는 기존 decanter를 대체하여 정밀여과 막분리장치를 이용한다면 SS가 완벽하게 제거됨으로써 폐수처리의 부하를 줄이는 한편 부가적인 농축 공정을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 여과 permeate를 발효배지 사입수로 재활용함으로써 발효속도를 증진시킬 수 있으며 용수사용량을 절약할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.236-242
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• 2005

대표적인 단백질 물질인 bovine serum albumin(BSA), lysozyme, pepsin, casein 그리고 ovalbumin의 이성분계 단백질 혼합물의 미세 분리 막에서 보이는 막 오염 현상에 관한 실험을 고찰하였다. 트랙 에치법에 의해 제조된 $0.2{\mu}m$ 폴리카보네이트 미세 막을 이용하여 단백질 혼합물 용액의 조성과 종류가 여과유량감속에 미치는 영향에 대한 실험을 일정한 압력(14 kPa)과 수소이온농도(pH=11) 하에서 수행하였다. 각각의 이성분 단백질 혼합물에 대한 막오염 현상을 확인하였으며, 유량 감속 데이터는 최근에 개발된 pore blockage-cake formation 모델을 이용하여 분석한 결과, 실험 결과와 일치하였다. 이성분계 단백질 혼합물의 조성과 단백질 종류가 막오염 및 유속변화에 미치는 영향은 공극막힘속도(${\alpha}$), 단백질 침적층의 초기 저항($R_{po}$) 및 단백질 저항의 증가속도(${\beta}$)에 의해 설명 할 수 있었다. 대체로 공극막힘속도의 변화는 유속감소현상과 일치함을 알 수 있으며, 특히 casein이 존재하는 단백질 혼합물에서의 급격한 유량감속은 casein에 의한 단백질 침적층의 초기저항에 크게 기인된 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.360-366
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• 2011

음식물 폐기물 침출수를 처리하는 분리막 결합 고온 혐기성소화공정(생물학적 반응조) (Anaeorobic Membrane Bioreactor, AnMBR)의 파일럿 운전에서 분리막의 교차여과 속도와 막간압력이 파울링에 미치는 영향을 관찰하였다. 연구 결과 정압여과 하에서 교차여과 속도가 증가할수록 파울링의 속도는 현격히 감소되었다. 그러나 이와 같은 영향은 낮은 막간압력에서 더욱 효과적이었다. 막간압력이 증가할수록 여과대상 물질의 압축성으로 인해 투과성이 상대적으로 낮은 파울링층(혹은 케익층)이 분리막 표면에 형성된 것에 기인된 듯하다. 여과대상 시료의 입도분석을 해 본 결과 입자크기는 약 $10{\sim}100{\mu}m$ 범위에서 분포하였고 이에 따라 브라운확산에 의한 역수송보다 분리막 표면에서 교차여과에 의해 발생하는 전단력이 입자의 역수송에 더욱 기여하고 있음을 예측할 수 있었으며 이는 AnMBR의 연속운전을 통해 재확인할 수 있었다. 운전 후 막 부검을 실시한 결과 유기 및 무기 파울링이 모두 관찰되었으나 어느 것이 지배적인 파울링 기작을 나타내는지는 앞으로 더욱 연구가 필요하다. 무기 파울링의 경우 대부분 분리막 표면에서 스케일링 형성이 지배적이었으며, 따라서 분리막의 공극 막힘에 주로 기여하는 작은 콜로이드성 유기물질의 경우 분리막 표면에서 전단력에 의한 역수송 효과는 그다지 크지 않을 것으로 사료된다.

• 멤브레인
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• 제19권4호
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• pp.277-284
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• 2009

지하수 중의 바나듐 및 실리카의 농축에 적합한 막을 선정하기 위하여 2종류의 나노여과 막모듈(NE2540-90, NF90-2540)과 3종류의 역삼투 막모듈(BW30-2540, RE2540-TE 및 XLE-2540)에 대한 투과선속과 배제율을 측정하였다. 투과선속과 배제율에 대한 실험 결과 본 연구에 사용된 나노여과 막모듈과 역삼투 막모듈 중에서 NE2540-90 막모듈이 바나듐과 실리카의 농축에 가장 적합하였다. NE2540-90 막모듈을 사용하여 막간차압을 $8\;kgf/cm^2$로 하였을 때, 바나듐 및 실리카의 배제율은 각각 98.2% 및 99.0%이였고, 알루미늄, 크롬, 철, 붕소, 스트론튬 및 바륨에 대한 배제율은 각각 92.0%, 83.6%, 96.0%, 45.1%, 98.6% 및 69.5%이였다. 서귀포지역 지하수를 각각 회수율 15%로 6단 처리하였을 때, 바나듐과 실리카 함량은 각각 $148.9\;{\mu}g/L$ 및 85.8 mg/L로 농축되었다. 나노여과 공정에 의한 농축수는 고농도의 바나듐과 실리카를 함유하고 있어 기능성음료로의 상품개발이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권6호
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• pp.323-328
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• 2016

공기주입형 가압식 MBR 공정은 일반적인 침지식 MBR 공정과 마찬가지로 정상 운전조건에서 막 오염에 대한 제어 및 관리 기술뿐만 아니라 저유량, 저부하 조건과 같은 비정상 운전조건에서도 시설의 운영에 지장이 없도록 막 오염에 대한 제어 대책이 필요하다. $85m^3$/일 규모의 공기주입형 가압식 MBR 실증시설 운영을 통해 공기주입에 의한 분리막 오염 저감효과와 비상 시 운전조건에서 미생물에 의해 나타날 수 있는 막 오염 문제를 고찰하였다. 가압식 분리막에서 공기의 주입은 분리막 표면에서 공기방울에 의한 scouring 효과에 의해 TMP 상승 기간을 연장시키고 처리의 안정성과 높은 효율의 플럭스($40L/m^2{\cdot}h$ 이상)를 장시간 유지할 수 있는 것으로 분석되었다. 비정상 운전조건에서는 생물반응조에 PACl (53 mg/L as Al)을 주입한 경우 19%의 TMP 상승 감소효과가 있었으나 MBR 공정의 비정상 운전조건 지속에 따른 반복적인 PACl의 주입은 질산화 미생물의 활성도에 영향을 미치게 되어 궁극적으로 질소 처리효율이 악화될 수 있음을 회분식 배양 실험을 통해 확인하였다. 생물반응조에 PAC (0.6 g/L)을 주입한 경우에서는 연속운전 5일 동안 TMP 상승 없이 운전 초기 TMP인 $0.2kg/cm^2$을 유지하여 안정적으로 운전이 가능하였다. 이것은 미생물의 성장 저해조건에서 막 오염 원인물질을 유발하는 EPS와 같은 고분자 물질의 흡착에 따른 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제11권4호
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• pp.190-203
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• 2001

본 연구에서는 4종류의 탄소계 관형 세라믹막으포 제지공장의 방류수를 물로 주기적 역세척하면서 한외여과하였을 때, 물 역세척 주기와 막간압력차 (TMP), 유량의 영향과 최적운전조건을 규명하였다. 역세척 시간(BT)은 3초로 고정하였고, 역세척 주기(FT)는 여과시간을 15~60초로, TMP는 1.00~2.50$kg_{f}$/$cm^2$로, 유량은 0.25~1.75 L/min로 변화시켜 가면서 각각 그 영향을 살펴보았다. 또한, 최적조건은 무차원 투과선속 (J/$J_O$) 및 총 여과부피 ($V^T$), 막오염에 의한 저항 ($R^f$)의 측면에서 고찰하였다. 그 결과 최적 역세척 주기는 BT/FT=0.20로, 빈번한 역세척은 막오염을 감소시켰다. 한편, $V^T$측면에서 최적 TMP는 1.00~1.55$kg_{f}$/$cm^2$로 TMP 증가는 막오염을 심화시켜 투과선속을 감소시켰으나, 유량 증가는 막오염을 감소시켜 투과선속을 증가시키는 경향을 보였다. 본 연구에서 사용한 탄소계 세라믹 분리막에 의한 오염물질 제거율은 탁도의 경우 88~98%로 높았으나, $COD_{cr}$의 경우 48~72%, 총용존고형물 (TDS)의 경우 37~76%였다.

• 멤브레인
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• 제12권1호
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• pp.8-20
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• 2002

본 연구에서는 분리막의 일반적 역세척 방법이 아닌 질소 역세척을 하면서, 4종의 탄소계 관형 세라믹 한오여곽막으로 제지공장의 방류수를 처리하였을 때 역세척 주기 및 막간압력차 (TMP), 유량의 영향과 최적운 전조건을 규명하였다. 역세척시간 (BT)을 40초로 고정하였고, 정상운전시간 (FT)은 4~32분, TMP는 $1.0~3.0kg_f/cm^2$ 유속은 0.53~1.09cm/s로 변화시켰다. 또한 최적조건은 무차원 투과선속 ($J/J_0$) 및 총과여부부피 ($V_T$) 막오염에 의한 저항 ($R_f$)의 측면에서 고찰하였다. 그 결과 최적 역세척주기는 BT/FT=0.083 (FT=8분)으로 가장 빈번한 역세척 BT/FT=0.167 (FT=4분) 보다 오히려 많은 총여과부피를 얻을수 있었다. 한편, TMP가 증가할수록 구동력의 증가로 보다 많은 $V_T$를 얻을 수 있었고, 유량이 증가할수록 발생한 난류의 영향으로 막오염은 감소되고 투과유속은 증가하여 많은 $V_T$를 얻을수 있었다. 오염물질 제거율은 탁도 95% 이상, 호학적 산소요구량 ($COD_{Cr}$)45~83%로 높았으나 총용존고형물 (TDS)의 경우 10% 이하로 낮았다.