• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.859-863
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• 2008

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.9
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• pp.917-922
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• 2005

The wastewaters from textile and dyeing industries are difficult to treat due to its high pH, temperature, color intensity and non-biodegradable organic contents. This study investigated the removal of recalcitrant organics in a dyeing wastewater by using a packed bed reactor (PBR) that contained cell-immobilized pellets. The feed, obtained from an effluent of a biological treatment plant, had $SCOD_{Cr}$ of 330 mg/L and $SBOD_5$ of 20 mg/L on average. In immobilizing the cells to a Polyethylene Glycol(PEG) based medium, activated sludges from either a sewage treatment plant or an industrial wastewater treatment plant were used. When the empty bed contact time (EBCT) was above 8 hrs in the PBR, the $COD_{Cr}$ removal efficiency was over 50% and the $COD_{Mn}$ concentration was 72 mg/L or lower on average, which was substantially lower than the discharge standard of 90 mg/L. The results indicated that the optimum EBCT in the PBR was 8 hrs. The PBR with cell-immobilized pellets was effective as an advanced treatment process after an activated sludge process for treating dyeing wastewaters.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.3
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• pp.345-350
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• 2006

This study investigated the removal of recalcitrant organics in dyeing wastewater using a fluidized bed reactor(FBR) that contained cell-immobilized pellets. The pellets were manufactured and condensing the gel phase by mixing PEG-polymer and cells to form micro-porous PEG-polymer pellets whose size were ${\Phi}\;4mm{\times}H\;4mm$ on average. An industrial activated sludge without any pre-adaptation was used for the cell immobilization because it gave an equivalent removal efficiency to a pre-adapted sludges. The feed was obtained from an effluent of a biological treatment plant, which contained $SCOD_{Cr}$ of 330 mg/L and $SBOD_5$ of 20 mg/L. The $SCOD_{Cr}$ removal efficiency was over 45% and the effluent $COD_{Mn}$ concentration was less than 100 mg/L at HRTs from 6 to 24 hrs. The optimum HRT in the FBR was determined as 12 hrs considering the removal efficiency and cost. When a raw wastewater containing 768 mg/L of $COD_{Cr}$ was fed to the FBR, the effluent $COD_{Cr}$ concentration increased only slightly, giving a 70% of $COD_{Cr}$ removal or a 97% of $BCOD_5$ removal. This indicated that the FBR had an excellent capability of biodegradable organics removal also. In conclusion, the FBR could be applied to textile wastewater treatment in place of an activated sludge process.

• Journal of Wetlands Research
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• v.25 no.4
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• pp.221-229
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• 2023

Extracted from the metropolitan area, the Paldang Lake, which supplies approximately 8 million tons of water, has achieved a BOD (Biochemical Oxygen Demand) of 1.1 mg/L as a result of water quality preservation policies. However, concerning the COD (Chemical Oxygen Demand) component that encompasses refractory organic matter, there has been an observable upward trend in concentration. The introduction of refractory organic matter into the water source of Paldang Lake brings potential increments in BOD, generates off-putting tastes and odors in tap water, increases THM (Trihalomethane) formation, and triggers algae proliferation. Moreover, if residual hazardous refractory pollutants persist in aquatic environments, they may induce endocrine disruption and phenomena such as antibiotic resistance. In this study, a monitoring campaign was executed to discern the concentration of refractory organic matter emissions from point and non-point sources within Paldang Lake and its upstream region, with the aim of managing refractory organic matter in Paldang Lake. By comparing refractory organic matter emission concentrations across monitored areas, the elimination efficiency at wastewater treatment plants was assessed. Additionally, employing the Pearson correlation correlation analysis technique, correlations among refractory organic matter indices, antecedent wet days, and antecedent dry days were explored. The concentrations of refractory organic matter in rivers and Paldang Lake exhibited a similar pattern. Wastewater treatment plant effluents exhibited higher concentrations compared to rivers and Paldang Lake. The assessment of refractory organic matter removal at wastewater treatment plants indicated a removal efficiency of 65.73%. However, no significant correlation emerged between refractory organic matter emission concentration and antecedent wet days or priory antecedent dry days. This absence of correlation is attributed to data scarcity, underscoring the need for long-term monitoring and data accumulation.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1995.10a
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• pp.38-40
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• 1995

분리막공정을 폐수처리에 적용시 적용되는 각 폐수의 특성과 조건에 따라 공정의 안정성 및 경제성에 많은 영향을 받게 된다. 특히 폐수에 대한 농축도는 공정의 경제성과 밀접한 관계를 갖고 있는 중요한 인자이다. 폐수중에 염류 및 난분해성 유기물의 농도가 높을 경우 최종 처리수의 양을 줄이지 않으면 추가로 농축수에 대한 처리비용이 증가하기 때문에 폐수에 대한 분리막의 농축특성을 실험을 통하여 충분히 고려하여야 한다. 난분해성 폐수의 일종인 염료폐수는 고농도의 유기물과 높은 염류를 함유하고 있어 분리막공정을 이용하여 처리시 농축도의 증가와 함께 폐수의 특성변화로 막의 성질을 변화시킬 수도 있다. 더불어 과포화된 무기이온성분에 의하여 막표면에 scale을 유발시킬 수 있으므로 농축에 따른 적절한 무기이온성분의 제거는 농축도를 높이는 중요한 인자라고 볼 수 있다. 본 연구에서는 2가 이온에 대한 선택적 배제가 가능한 nanfiltration계열의 분리막을 이용하여 염료폐수를 대상으로 처리효율, cold crystallization공정을 응용한 농축실험 및 세척효과에 관하여 연구하였다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.23 no.4
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• pp.427-434
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• 2013

The leachate from landfill (Andong city) contaminated by foot-and-mouth disease (FMD) contains 44%-50% hydrophilic organic matter, compared with 22%-27% in natural water bodies such as ground water, lake water, and river water. In such natural water, the organic matter content is reduced by the metabolism of microbes in the water. However, in the case of leachate-1 and -2, the concentrations of RTOC (refractory total organic carbon) and RDOC (refractory dissolved organic carbon) were higher than the initial TOC and DOC after burial. According to time elapsed after burial, the concentrations of RTOC and RDOC were decreased below the initial TOC and DOC. In the case of leachate-6 (386 days after burial), RDOC made up 91% of RTOC. This result shows that organic matter in the leachate was composed dominantly of RDOM, most of which was not removed by the metabolism of microbes. Hence, the presence and characteristics of RDOM provide a valuable indication of the effect of leachate on the quality of surface water and ground water. Such information is useful in understanding leachate environments.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.51-51
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• 2018

산업의 발달 및 인구 증가에 따라 발생되는 폐수의 종류는 다양해지고 있으며, 폐수의 처리를 위해서는 주로 생물학적 처리를 먼저 검토하게 된다. 하지만 최근 폐수의 성분은 생물학적으로 처리하기 어려운 난분해성 요인(고농도의 염분, 독성 유기용매, 중금속 등)이 존재 할 뿐 아니라, 생물학적 처리 후 존재하는 잔류 유기물은 환경부에서 제시하는 방류수 기준을 만족시키기에 어려움이 있다. 이러한 난분해성 요인을 제거하기 위해서 전기 화학적 처리의 필요성이 대두되고 있으며, 다양한 고도산화기술들이 제시되고 있다. 그 중 처리시간의 단축으로 인한 처리비용 절감과 산화제 발생에 따른 높은 처리 효율로 인해 전기화학적 폐수산화처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 기존에 사용되어 지고 있는 전기화학적 폐수산화처리를 위한 불용성 전극을 BDD 전극으로 대체하여 다양한 폐수에 전기분해 처리 적용 가능성을 검토하고자 기존 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, Nb 대신에 Ti 기판 위에 BDD 형성시켜 전극을 제작하였고, 폐수의 전기분해 적용 가능성을 확인하기 위하여 축산폐수, 해양폐수, 질산염폐수 등 실제 폐수를 채수하여 폐수 내 유기물의 전기분해 처리 효율을 분석하였다. 이에 Ti 모재 기판에 증착된 BDD 전극을 이용하여 폐수 내 유기물의 전기분해 처리효율을 분석 한 결과, 축산폐수의 경우 처리시간 150분에 95% 이상 처리효율을 나타냈으며, 해양폐수의 경우 처리시간 60분에 98% 이상의 유기물 제거 효결과가 나타남에 따라 축산폐수와 선박 평형수, 양식장폐수 등 다양한 폐수에 적용이 가능할 것으로 판단되며, 기존에 적용되어 지고 있는 고도산화처리 기술을 BDD 전극을 이용한 전기화학적 처리로 대체 할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

• Clean Technology
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• v.13 no.3
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• pp.222-227
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• 2007

The photocatalytic degradation of livestock wastewater has been investigated over $TiO_2$ photocatalysts irradiated with a ultraviolet (UV) light. The effect of operational parameters, i.e., distance, reaction area, concentration of suspended solids(SS), and column diameter on the degradation of livestock wastewater has been performed in lab-scale. The optimal conditions for livestock wastewater were determined: distance was 3 cm (less than 7 cm), reaction area was $3.6\;m^2$, SS concentration was 40 mg/L (less than 300 mg/L) and column diameter was 5 mm (less than 10 mm). Under the optimal conditions, COD, color and coliform removal efficiencies were approximately 49%, 53% and 100%, respectively. Non-biodegradable COD removal efficiency increased with 57% using by photocatalysis process. Therefore, it is shown that photocatalysis has an effect on degradation of non-biodegradable organic matter.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.72.1-72.1
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• 2013

광촉매 활용 기술은 수질 및 대기 중의 난분해성 오염 물질 처리 등의 환경 분야에서부터 항균 및 초친수성 기능을 활용한 소재 분야, 그리고 태양광을 이용한 물분해 수소 제조 및 이산화탄소의 전환 등의 인공 광합성 연구 분야까지 그 응용분야가 대단히 넓은 기술이다. 본 강연에서는 이러한 광촉매의 반응 원리와 대표적인 응용분야인 환경 정화 분야 및 에너지 분야에서의 광촉매 기술의 활용, 그리고 현재 광촉매 관련 연구 분야의 주요 관심사 및 미래 성장을 위한 과제 등을 포괄적으로 다루고자 한다. 광촉매 반응은 반도체의 따간격 에너지 흡수에 따라 전자와 정공(+전하를 가진 전자와 같은 거동을 하는 입자)가 발생한 뒤에 일어나는 계면에서의 전자전달 반응을 기초한다. 발생한 정공과 전자는 각각 산화와 환원 반응을 유발하며 이러한 산화, 환원반응을 통해 다양한 분야로의 응용이 가능하다. 환경 정화 분야의 경우, 정공이 물 혹은 공기 속에 존재하는 수분과 반응하여 생성되는 OH 라디칼 ($OH{\cdot}$)의 강력한 산화력을 주로 이용하게 된다. OH 라디칼에 의한 다양한 난분해성 유기물질의 산화분해 반응을 활용하여 고도처리공정이 가능하게 되며, 수계 난분해성 유기오염물질의 제거뿐만 아니라 대기 중에 존재하는 VOCs, 악취물질 등의 분해도 가능하며, 아울러 바이러스나 박테리아와 같은 세균을 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 물 분해 수소제조 및 이산화탄소의 전환과 같은 에너지 분야 응용의 경우, 전도대의 전자를 활용한 환원반응에 기초한다. 앞서 언급한 다양한 응용분야에서 활용될 수 있는 광촉매의 종류 또한 매우 다양하며, 이사화티탄(TiO2)는 대표적인 고효율 상용 광촉매이다. 아울러, 원하는 응용 분야에서의 광활성이 높은 새로운 광촉매의 제조 및 평가가 꾸준히 진행되고 있으며, 그 가운데 태양광의 가장 많은 영역을 차지하고 있는 가시광 활성을 갖는 광촉매 개발에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 이에, 현재까지 개발된 다양한 가시광 광촉매 시스템에 대한 소개 및 각 광촉매 응용분야에서 최근 새롭게 대두되고 있는 이슈들에 대하여 중점적으로 고찰하고자 한다.