Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.28
no.9
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pp.961-976
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2006
Designing water-reuse network which can reduce the fresh water within the process and increase the water-use efficiency by scientific and systematic analysis is recently interested in the industries. Water systems often allow efficient water uses via water reuse and recirculation in the paper, petrochemical, and steel industries which necessitate a lot of freshwater within the process. Defining network layout connecting water-using process is frequently accomplished by using water pinch technology which optimizes freshwater entering the process and also reduces the wastewater. In this review, recent researches and case studies of water pinch technology which can find the bottleneck of the water stream at the water reuse designing stage are introduced. Necessity of water pinch technology is illustrated by examples of real industries. Recent studies on simultaneous energy and water minimization and water-reuse network among industries in eco-industrial park(EIP) are also introduced.
Wastewater treatment (WWT) technology has been developing from simple pollutant treatment to energy and resource-saving advanced technology, and various technologies combined with IT and BT are developed to minimize the amount of pollutant and toxic substance discharge to the public water areas and to improve operational efficiency. To examine the development trend of domestic wastewater treatment technology, the registered patent technologies were surveyed, classified and analyzed by year and sector. This paper considers the status of patent registration related to WWT from 2010.1 to 2017.5 in terms of the number of specific technical areas, and the trends are analyzed based on the 10 categorization field such as biological and physicochemical treatment process, equipment and device, material, sludge treatment, membrane, process control and 42 specific technical areas. A total of 3,356 patents have been registered since 2010, and the number of patents has been decreasing since the peak at 2013 and maintains 3~400 per year. The total number of patents has not yet been less than other countries, but the number of patents of more advanced technologies, which can lead the global market, such as process monitoring, new concept processing and equipment technologies is still insufficient compared to developed countries.
Managed aquifer recharge (MAR) systems are gaining interest as an alternative to conventional water resources. However, when the water recovered in MAR systems, dissolved iron and manganese species may easily oxidize and they cause well screen clogging or require abandonment of extraction wells. In this study, both oxic and anoxic conditions were analyzed to verify the feasibility of the membrane filtration performance under various solution chemistries. The fouling mechanisms of the metal ions under anoxic conditions were also investigated by employing synthetic wastewater. The fouled membranes were then further analyzed to verify the major causes of inorganic fouling through SEM and XPS. The newly suggested anoxic process refining existing membrane process is expected to provide more precious information about nanofiltration (NF) membrane fouling, especially for demonstrating the potential advantages to chemical-free drinking water production for indirect potable reuse.
Knowledge on the functional characteristics and temporal variation of anaerobic bacterial populations is important for better understanding of the microbial process of two-stage anaerobic reactors. However, owing to the high diversity of anaerobic bacteria, close attention should be prioritized to the frequently abundant bacteria that were defined as core bacteria and putatively functionally important. In this study, using MiSeq sequencing technology, the core bacterial community of 98 operational taxonomic units (OTUs) was determined in a two-stage upflow blanket filter reactor treating pharmaceutical wastewater. The core bacterial community accounted for 61.66% of the total sequences and accurately predicted the sample location in the principal coordinates analysis scatter plot as the total bacterial OTUs did. The core bacterial community in the first-stage (FS) and second-stage (SS) reactors were generally distinct, in that the FS core bacterial community was indicated to be more related to a higher-level fermentation process, and the SS core bacterial community contained more microbes in syntrophic cooperation with methanogens. Moreover, the different responses of the FS and SS core bacterial communities to the temperature shock and influent disturbance caused by solid contamination were fully investigated. Co-occurring analysis at the Order level implied that Bacteroidales, Selenomonadales, Anaerolineales, Syneristales, and Thermotogales might play key roles in anaerobic digestion due to their high abundance and tight correlation with other microbes. These findings advance our knowledge about the core bacterial community and its temporal variability for future comparative research and improvement of the two-stage anaerobic system operation.
Treatment and reuse of industrial wastewater is becoming a major goal due to water scarcity. This may be carried out using membrane separation technology in general and reverse osmosis (RO) in particular. In the current study, polyamide (FT-30) membrane was employed for treatment of wastewater obtained from Faraman industrial zone based in Kermanshah (Iran). The effects of operating conditions such as transmembrane pressure, cross flow velocity, temperature and time on water flux and rejection of impurities including COD by the membrane were elucidated. The aim was an improvement in membrane performance. The results indicate that most of the chemical substances are removed from the wastewater. In particular COD removal was increased from 64 to around 100% as temperature increased from 15 to $45^{\circ}C$. The complete COD removal was obtained at transmembrane pressure of 20 bars and cross flow velocity of 1.5 m/s. The treated wastewater may be reused for various applications including makeup water for cooling towers.
Kim, Jun-Hyun;Jang, Jung-Woo;Kim, Jin-Ho;Park, Kwang-Duck
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.34
no.2
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pp.93-104
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2020
As water resources are limited and legal regulations are strengthened, there is a growing need to reuse residuals in WTP(Water Treatment Plant). In this study, membrane filtration system was constructed and its operation method was studied for water quality stabilization and reuse of WTP residuals. The operation parameters were stable for 1 year and 6 months. Membrane fouling was identified as particulate pollution (activated carbon) and inorganic pollution (manganese). The membrane system was operated steadily with raw water of high concentration SS(Suspended solid) containing activated carbon because membrane fouling was reduced by the effect of End-Free type. In the case of inorganic contamination, dissolved manganese eluted by chemicals and acted as a membrane fouling source, and the operating conditions for minimizing membrane fouling. were confirmed by newly developing application methods and types of cleaning chemicals. Based on the results, design parameters for reducing manganese membrane fouling were derived.
Water and wastewater treatment has always been a challenging task due to the continuous increase in amount and the change in characteristics of the poorly biodegradable and highly colored organic matters, as well as harmful micro-organisms. Advanced techniques are therefore required to successfully remove these pollutants from water before reuse or discharge to receiving water bodies. Application of ozone, which is a powerful oxidant and disinfectant, alone or as part of advanced oxidation process depends on the complex kinetic reactions and the mass transfer of ozone involved. Micro- and nano bubbling considerably improves gas dissolution compared to conventional bubbles and hence mass transfer. It can also intensify generation of hydroxyl radical due to collapse of the bubbles, which in turn facilitates oxidation reaction under both alkaline as well as acidic conditions. This review gives the overview of application of micro- and nano bubble ozonation for purification of water and wastewater. The drawbacks of previously considered techniques and the application of the hydrodynamic ozonation to synthetic aqueous solutions and various industrial wastewaters are systematically reviewed.
The rapid development of economy in China at the expense of consuming huge amount of energy and resources, water resource in particular, which has resulted in the production and discharge of increasing amount of wastewater to the water environment. In order to effectively control the increasing water pollution trend, the State Council has stipulated that all the cities with population over 500,000 should reach wastewater treatment rate of 60% by 2005, and all the cities should reach the rate of 60% by 2010, of which Capital Beijing and all the province capital cities and important tourism cities should reach 70% then. By the end of 2005, of the 661 cities in China, 393 have built and operated municipal wastewater treatments with a total number of 790 sets, total treatment capacity of $80.91{\times}106m^3/d$ and total treatment rate of > 48%. Other 73 cities have started the construction of municipal wastewater treatment plants, and other 168 cities have started to prepare, planning and design of wastewater treatment plants. Most of municipal wastewater treatment plants in big cities in China operate normally and perform well with good quality of effluent in terms of wastewater treatment train, but the sewage sludge treatment is usually poor with big problems. It has been found that the small scale WWTPs using activated sludge process in the towns are usually operated and maintained abnormally because of lack of fund, skilled operators and energy. It is therefore suggested that the small scale MWWTPs in small cities and towns adopt appropriate technologies, of which the most available ones are multi-stage ponds, constructed wetlands and the combination of them for further purification and reuse of treated wastewater.
A comprehensive mathematical model was developed for this study to estimate on-site and off-site GHG emissions from wastewater treatment plants (WWTPs). The model was applied to three different hybrid WWTPs (S-WWTP, J-WWTP, and T-WWTP) including anaerobic, anoxic, and aerobic process, located in Seoul City, South Korea. Overall on-site and off-site GHG emissions from S-WWTP, J-WWTP, and T-WWTP were $305,253kgCO_2e/d$, $282,682kgCO_2e/d$, and $117,942kgCO_2e/d$, respectively. WWTP treating higher amounts of wastewater produced more on-site and off-site GHG emissions. On average, the percentage contribution of on-site and off-site emissions was 3.03% and 96.97%. The highest amount of on-site GHG emissions was generated from anoxic process and the primary on-site GHG was nitrous oxide ($N_2O$). Off-site GHG emissions related to electricity consumption for unit operation was much higher than that related to production of chemicals for on-site usage. Recovery and reuse of biogas significantly reduced the total GHG emissions from WWTPs. The results obtained from this study can provide basic knowledge to understand the source and amount of GHG emissions from WWTPs and strategies to establish lower GHG emitting WWTPs.
A series of laboratory scale experiments were performed to investigate the feasibility of membrane separation technology for natural rubber (NR) wastewater treatment and reuse. Three types of spiral wound membranes were employed in the cross-flow experiments. The NR wastewater pretreated by sand filtration and cartridge filtration was forced to pass through the ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membranes successively. The UF retentate, which containing abundant proteins, can be used to produce fertilizer, while the NF retentate is rich in quebrachitol and can be used to extract quebrachitol. The permeate produced by the RO module was reused in the NR processing. Furthermore, about 0.1wt% quebrachitol was extracted from the NR wastewater. Besides, the effluent quality treated by the membrane processes was much better than that of the biological treatment. Especially for total dissolved solids (TDS) and total phosphorus (T-P), the removal efficiency improved 53.11% and 49.83% respectively. In addition, the removal efficiencies of biological oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD) exceeded 99%. The total nitrogen (T-N) and ammonia nitrogen (NH4-N) had approximately similar removal efficiency (93%). It was also found that there was a significant decrease in the T-P concentration in the effluent, the T-P was reduced from 200 mg/L to 0.34 mg/L. Generally, it was considered to be a challenging problem to solve for the biological processes. In brief, highly resource utilization and zero discharge was obtained by membrane separation system in the NR wastewater treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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