• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.105-114
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• 2018

전기응집 (Electro-coagulation)을 활용한 분리 막 생물반응기 (Membrane Bio-Reactor) 공정의 막 오염 저감 현상을 확인하고 이를 해석하고자 하였다. 전기응집의 주요 운전 인자인 전류밀도와 접촉시간 변화가 활성슬러지 혼합액의 막 여과에 미치는 영향을 관찰하고 전기응집 과정에서 발생하는 수산화금속염이 막 오염에 미치는 역할에 대해 연구하였다. 전류밀도를 $10A/m^2$으로 높게 유지한 경우에는 전기응집 시간이 증가하여도 막 오염 감소 효과가 크지 않은 반면 $2.5A/m^2$의 낮은 전류밀도 하에서는 전기응집 시간이 증가하면 추가적인 막 오염 감소가 관찰되었다. 즉, 막 오염을 감소시키는 전류밀도와 접촉시간의 곱이 전체 막 오염 저감 정도를 지배하고 있음을 확인하였다. 또한 주어진 전류밀도와 인가시간에서 입도분포는 크게 변화하지 않은 것으로 나타나 콜로이드 입자와 막 오염 저감과는 큰 관련성이 없는 것으로 판단되었다. 그러나 전기응집을 통해 생성된 수산화알루미늄 (인산알루미늄)이 막 여과 과정에서 동적 막 (Dynamic Membrane)을 형성하여 막 오염 현상을 완화하는 것으로 확인되었다. 전기응집에서 발생한 수산화금속염이 막 표면에 동적 막을 형성하고 이로 인해 유입수의 입자성분이 직접 막 표면과 내부에 침적되는 것을 방해하고 동적 막에 주로 쌓이게 함으로써 막 오염이 감소된 것이다. 본 연구에서 밝힌 수산화금속염에 의한 동적 막의 역할은 전기응집을 활용한 MBR 공정의 후 막 오염 감소 메커니즘을 해석하는데 중요한 역할을 한다고 결론지을 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제11권2호
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• pp.125-131
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• 2003

본 연구는 오수중의 유기물 및 질소 인의 동시제거를 위한 오 폐수 고도처리장치인 간접폭기형 침적생물막여과장치(Indirected Aerated Submerged Biofilter : INSUB)를 개발하기 위하여 실험실적 모형실험을 수행하였다. INSUB에서 오수를 처리함에 있어서, HRT 18시간, 공탑속도 42.5m/hr, 충전율 40%인 경우가 실제로 경제적인 효율을 고려하였을 때, 가장 효율이 좋았다. 각각의 제거효율을 살펴보면, $COD_{cr}$, 90.6%, $COD_{Mn}$ 85.3%, $BOD_5$ 95.0%, T-N 52.3% 그리고 T-P 56.8%로 나타났다. 질소 인의 고효율처리를 위해서는 전탈질공정에 의한 산화질소의 제거를 위해 무산소, 호기조의 조합 등에 의한 system의 일부 다단화가 필요함을 확인할 수 있었다.

• KSBB Journal
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• 제11권3호
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• pp.347-352
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• 1996

통시당화발효공정에 적용된 막분리 효소재순환 시스템을 이용하여 온도 및 압력 조건에 따른 효소역 가감소현상에 대해서 고찰하였다. 목질계바이오매스 를 기질로한 효소당화공정을 고려하여 사용된 효소인 cellulase와 ${\beta}$-glucosidase을 막분리 재순환 시킬 수 있는 최적의 막은 MWCO가 50,000인 한외여과 막이라 판단되었다. cellulase의 경우 한외여과막을 이용하여 연속적으로 재순환 시 켰을때, 효소역가의 감소를 확인할 수 없었다. 그러나 ${\beta}$-glucosidase는 온도와 압력이 증가할수록 초기상태를 기준으로 온도 $42^{\circ}C$, 투과압력 28.4 psig에서 최대 35%까지 감소함을 확인하였다. 이것은 온도와 압력이 중가할 수록 투과플럭스가 증가하고, 이에따른 막모률의 사(fiber) 내부표면에서 전단(shear)이 증가된 결과로 설명할 수 였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권3호
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• pp.155-163
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• 2017

최근 막여과 공정은 입자상 물질뿐만 아니라 Giardia, cryptosporidium과 같은 병원성미생물이 효과적으로 제거됨에 따라 국내외 적용성이 확대되는 추세이다. 본 연구는 광주광역시 D정수장의 원수 침전상등수의 처리를 위해 $120m^3/d$ 처리규모의 Pilot Plant (2014. 1월부터 운영)와 $2,500m^3/d$ 처리규모의 실증실험시설(2015. 1월부터 운영)의 막여과 공정을 운영하면서 최적 운전조건과 한계여과속도를 찾고자 하였다. 정밀여과막의 Pilot-test에서 얻어진 운전모드는 유입 1.0분, 여과 36.5분, 공기역세 0.9분, 역세 1.0분, 배출 1.0분이었으며, 이를 적용하여 실증실험을 하였다. 한계여과속도(critical flux)는 Pilot 운전에서 Flux 20, 40, 56 및 62 LMH일 때의 시간의 변화에 따른 막간차압의 증가식을 기반으로 $50L/m^2-h$로 산정(TMP 0.5bar 이내)되었다. 화학세정은 1차로 산세정 2회, 2차로 알칼리 세정을 하여 95%의 회복율을 얻었다. 이러한 적정 조건으로 운전한 결과 처리수의 탁도는 봄 여름 가을 겨울 평균 각각 0.028, 0.024, 0.026 및 0.028 NTU, 연평균 탁도는 0.026 NTU로, 탁도 제거율은 98.4%로 나타났다. 광주광역시 D정수장의 원수 침전상등수를 1일 $2,500m^3$ 처리하는 실증실험시설 운영을 통해 부유고형물 및 콜로이드성 물질을 제거하는데 탁월한 처리성능을 확인하였고, 일반적인 모래여과공정을 대체할 수 있는 적정운영기술이 확보되었다.

• KSBB Journal
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• 제4권1호
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• pp.57-61
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• 1989

발효액에서 hollow fiber membrane에 의한 Pichia sti-pitis의 분리 공정의 가능성을 검토해 보았다. Permeateflux는 cell의 농도, pH, antifoam agent의 농도, 여과 압력, 그리고 recircultion rate에 의해 영향을 받았으며 온도는 flux의 감소와 별로 관계가 없는 것으로 나타났다. 아울러 microcomputer에 조절되어 membrane을 backflush하는 것이 memnrane의 fouling 문제를 경감 시켜서 발효액에서 P. stipitis를 분리하는 공저의 연장된 조업을 가능케 함을 확인 하였다.

• 미생물학회지
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• 제49권4호
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• pp.313-320
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• 2013

정수처리 시설에서 급 배수관으로 많이 사용되는 스테인리스관과 동관에 형성되는 생물막의 특성에 대해 16주 동안 조사하였다. 생물막 반응기는 실제 배급수관의 구조와 유사하게 설계하였으며, 정수처리장으로 유입되는 상수원수와 약품혼화 응집수, 침전수, 여과수, 처리수를 사용하였다. 평균 종속영양세균수는 $1.6{\times}10^4CFU/ml$, $5.8{\times}10^3CFU/ml$, $1.8{\times}10^3CFU/ml$, $1.3{\times}10^2CFU/ml$, 1 CFU/ml로 각 처리 과정을 거치면서 감소하였다. 스테인리스관과 동관에 형성된 생물막 세균수는 원수, 응집수, 침전수에서 2주만에 $2.9{\times}10^3CFU/cm^2$ 이상으로 증가하였고, 동관보다 스테인리스관에서 생물막 세균수가 높게 검출되었다. 여과수(평균 잔류염소 0.44 mg/L)에서는 두 관 재질에 따른 생물막 세균수의 명확한 차이는 없었으며, 5주 이후부터 두 관재질 모두 $18CFU/cm^2$ 이하의 생물막 세균이 검출되었다. 정수(평균 잔류염소 0.88 mg/L)에서는 두 관 재질 모두 생물막 세균이 검출되지 않았다. DGGE 분석결과, 원수, 응집수, 침전수에서 스테인리스관은 Sphingomonadaceae가 우점이였고, 동관에서는 Bradyrhizobiaceae와 함께 Sphingomonadaceae도 우점이였다. 여과수의경우, 5주차 이후 스테인리스관과 동관에 형성된 생물막에서 Propionibacterium sp., Sphingomonas sp., Escherichia sp. 등과 유사한 16S rRNA 유전자 서열을 가지는 밴드들이 검출되었다. 종 풍부도 및 다양성은 동관에 비해 스테인리스관이 더 높게 나타났다.

• 멤브레인
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• 제1권1호
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• pp.78-95
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• 1991

미국 캘리포니아주 Orange County에 위치한 Water Factory 21(WF-21)은 생물학적 처리공정을 거친 도시하수를 재생하여, 이 재생수를 지하수지층으로 유입되는 해수의 침투를 막기 위한 Reinjection System에 이용하고 있다. 장치 구성 공정은 Lime처리, Air Stripping, 사여과, 활성탄처리, 역삼투막 및 염소처리 등으로 이루어지며, 이에 대한 각 처리공정의 효율성에 대하여 실험을 실시하였다. 3년간의 장기간에 걸친 실험결과로부터, 도시하수에 대한 RO Membrane 처리수는 음료 수질 기준에 적합한 고수질의 물을 생성할 수 있음을 입증했다. Pilot Plant 실험에선 Lime Clarifier만으로 전처리를 실시하여 성공적인 결과를 얻었으며, 또한 저압 (250 psi)이 적용된 새로운 Membrane을 사용하여 에너지 절약을 통한 비용 절감 효과에 대한 실험도 상당한 가능성을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권2호
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• pp.207-215
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• 2006

본 연구에서는 화학적 1차 처리 침출수(시료 I)와 생물학적 처리 침출수(시료 II)를 대상으로 한 막 분리 공정에서 막의 막힘현상을 개선하기 위한 기술로서 초음파 조사방법을 도입하여 그에 대한 영향을 평가하였다. 초음파의 투과속도 개선효과에 관한 실험은 주기적으로 초음파를 조사할 수 있는 초음파막 분리장치를 제작하여 막의 재질(PS과 PVDF)과 막의 종류(MF와 UF), 초음파의 단일주파수(40 kHz와 120 kHz), 초음파의 세기(200 W와 400 W)에 따라 실시하였으며. 아울러 40 kHz와 120 kHz를 동시에 사용하는 복합초음파 조사 실험을 실시하였다. 주기적인 초음파 조사에 관한 시나리오 실험을 통해 UF막과 MF막을 비교한 결과 MF계열의 막에서 더 높은 투과속도의 개선효과를 나타냈으며, 두 가지 PS와 PVDF재질로 만들어진 MF막의 경우 PVDF재질의 MF막이 더 높은 개선효과를 지속적으로 나타내었다. 또한 용액(폐수)의 특성에 따라 초음파 조사에 의한 투과속도의 개선효과가 다르게 나타났으며, 두 가지 초음파주파수(40 kHz과 120 kHz)를 동시에 활용한 복합초음파를 주기적으로 조사한 경우에 투과속도의 상승률은 세정효과가 큰 낮은 주파수(40 kHz)의 단일초음파를 이용하는 경우보다 작았으나, 재막힘 현상은 복합초음파를 사용하는 경우가 더 크게 억제되어 막의 투과속도 개선효과가 지속적으로 유지되었다.

• 상하수도학회지
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• 제22권4호
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• pp.461-466
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• 2008

Because of their simplicity, efficiency, and economy, slow sand filters are appropriate means of water treatment for small water systems. In this study, the effect of filtration velocity and dirty skin (Schmutzdecke) was evaluated on the performance of turbidity removal. Also, removal characteristics of particulate were investigated in the case of the usage of non-woven fabric on the surface of sand and the application of PCF as pretreatment process. Comparative column tests were carried out for the various operation condition. From the result of column tests, filtration velocity had little effect on the turbidity removal rate. The formation of algal biofilm on the surface of media is helpful in turbidity removal, while non-woven fabric is not as effective as expected. The relative contribution of biomass and accumulated particulates to head loss development in slow sand filters requires further study.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.276-285
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• 2006

오염 하천수 수질개선 연구를 위해 pilot plant 규모의 호기성 생물여과 공정을 이용하여 실제원수를 적용한 경우 유입 공기량을 $0.1m^3air/m^2min$으로 고정하고 EBCT를 90, 60, 45, 30 min으로 운전 시 입자성 물질(SS, Turbidity, Chl.-a)의 경우 EBCT와 관계없이 80% 이상의 처리효율을 나타냈으며 암모니아성 질소의 경우 85% 이상의 처리효율을 보였다. BOD의 경우 하천수수질 환경기준 III-IV 급수로 유입되어 I 급수 미만으로 유출되 본 처리 공법 사용 시 생물학적 안정성을 충분히 확보할 수 있을 것으로 판단되었다. $COD_{Mn}$의 경우 약 60%의 제거효율을 보여 BOD 제거율에 비해 효율이 저하되는 것으로 나타났는데 이러한 원인을 규명한 결과 전체 COD 물질 중 30% 정도가 반응기 내부에 clogging된 조류에 의해서 발생되는 것으로 조사되었으며 이들 조류기원성 유기물들의 기질 비 소비율이 $0.0245mg{\cdot}COD_{Mn}/mg{\cdot}VSS{\cdot}day$로 생물학적 분해가 거의 되지 않는 것으로 나타나 이에 대한 대책으로 부분역세(partial backwashing)에 대한 필요성이 요구되었다. 이에 부분역세(상부 1 m 여재에 대한 1일 1회 역세)를 통해 BOD 5.5%, $COD_{Mn}$ 10% 정도의 제거율 상승을 얻을 수 있었고 이를 통해 생물학적으로 좀더 안정된 원수 확보가 가능해졌으며 역세 기간의 연장으로 역세수 절감 및 유량 확보 효과를 가져 올 것으로 판단된다.