• 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.

• 멤브레인
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• 제7권1호
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• pp.39-47
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• 1997

자체적으로 설계한 막분리 장치 시스템을 사용하여 먼저 순수한 물(3차 처리수)을 대상으로 polysulfone 재질의 중공사형 한외여과막에 대한 분리 성능을 조사하였다. 분획분자량(Molecular cutoff) 5,000 및 10,000 두 종류의 한외여과막에 대하여 실험한 결과, 온도가 증가함에 따라 공급량에 대한 투과량의 비인 회수율이 증가하는 경향을 보였다. 또한, 다양한 분자량의 polyethylene glycol 및 dextran 2,000 ppm 수용액으로 분획분자량을 확인한 결과, 표시된 값보다 다소 큰 값을 얻을 수 있었다. 이러한 기초 실험결과를 토대로 하여, 최종적으로 생활하수의 유입으로 수질이 악화되고 있는 춘천시 공지천의 물을 처리 대상으로 선정하여 원수의 성분을 분석하고, 한외여과 실험을 실시하였다. 그 결과, 생물학적 산소요구량(BOD) 및 총고형물(TS), 탁도가 모두 처리수에서 원수보다 탁월한 감소를 나타내었다. 따라서, 중공사형 한외여과막을 사용한 생활하수 처리에 가능성을 본 연구를 통하여 확인할 수 있었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.343-346
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• 2000

본 BAF 반응기 연구에서의 C/N비의 증가는 산소의 친화도가 큰 호기성 종속영양 미생물에게 유리한 조건을 형성하여 질산화의 효율을 감소시켰으나 공기양의 증가로 인해 질산화 미생물의 활성도는 다시 증가하였다. 총 질소의 제거율은 동일한 C/N비에서 공기량을 증가하여 많은 양의 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화될 때 증가하였으며 이 결과는 무산소조에서 많은 다공성의 여재에 미생물이 두꺼운 생물막을 형성하여 생물막 안쪽으로 용존산소가 쉽게 전달되지 않아 탈질에 큰 영향을 미치지 않은 결과라고 볼 수 있다.

• KSBB Journal
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• 제14권2호
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• pp.230-234
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• 1999

한외여과공정에서 압력구배를 주기적으로 변화시켜 막 표면의 용질층을 불안정화시켜 여과 flux의 총괄적 향상을 유도한 실험을 수행하였다. 일정압력에서의 여과 flux 감소현상을 Hernia 식을 사용하여 모사하였고, 또한 압력구배의 주기적 변화를 Fourer series로 표현하여 압력구배의 변화에 따른 flux 변화를 수학적으로 모사하였고 이 결과를 실제의 실험결과와 비교하여 보았다. 수학적 모사결과 압력변화의 형태, 진폭, 주기 등의 변화에 따른 평균 flux의 변화는 미미하였다. 하지만 실제실험결과 주기적으로 압력구배를 변화시킨 경우 약 11%의 향상을 관찰할 수 있었다. 이는 압력구배가 주기적으로 변하는 과정에서의 응질층의 압축이완속도가 다른 것에 기인하는 것으로 유추된다. 주기적 압력구배변화외에 feed pump interruption을 이용하여 평균총괄 flux를 약 32%까지 향상 시켰다. 역확산에 의한 용질층의 이완에는 일정한 시간이 필요함을 찾아내었고 interruption은 용질층이 형성되기 전부터 시작하는 것이 유리하다고 판단되었다. 본 실험을 위하여 한외여과의 자동제어 시스템을 설계제작하여 다양한 압력함수를 이용할 수 있었고, 공정운영 중 압력구매와 여과 flux를 실시간 모니터링 및 제어할 수 있었다. 자동제어 시스템을 통해 압력구매를 주기적으로 변화시켜 총괄 flux의 극대화를 도모하는 기법은 기존장치를 최소로 변경시키면서 한외여과성능을 극대화시킬 수 있는 방법으로 기대된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 춘계학술대회 및 창립 30주년 심포지엄(논문집)
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• pp.221-226
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• 2006

본 연구는 밸러스트수를 처리하기 연속여과 공정에서 역세척 조건에 따른 막오염 특성을 관찰하였다. 선박에서 발생되는 밸러스트수를 전처리하기 위하여 수중에 포함되어 있는 입자상 오염물질과 수중생물체를 자동역세척 여과장치를 이용하여 처리한 결과 클 나타내었다. 밸러스트수를 처리하기 위한 전처리의 장점은 입자상의 오염물질을 제거하여 후처리공정의 처리효과를 높이는데 있다. 처리장치의 용량은 $10m^3/h$ 이다. 테스트 결과 역세척 주기와 역세척 지속시간은 전체 시스템의 효율과 역세척 효율을 고려하여 역세척 지속시간은 6초가 적당한 것을 나타났으며, 도출된 지속시간을 기준으로 하여 95%의 제거효율은 얻었다. 1시간동안의 역세척 주기가 필요하였다. 여과처리를 통하여 $70{\mu}m$ 이상의 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤을 포함하는 수중생물체를 제거할 수 있었다. 실험결과를 통하여 밸러스트수 처리에 적용 가능한 기술임을 알 수 있었다. 이 연구에서 밸러스트수 처리를 위한 우수한 여과처리시스템임을 보여 주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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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.

• 상하수도학회지
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• 제19권6호
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• pp.720-727
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• 2005

This study was performed to advance nitrogen removal efficiency by employing an single biofilter packed with granular sulfur, which consists of nitrification occurring at upper part and denitrification at lower part of the reactor. Continuos nitrification/denitrification was carried out with different alkalinity sources, which were $NaHCO_3$ and $CaCO_3$(limestone). In the downflow nitrification/denitrification biofilter packed with granular sulfur, first, terms for nitrogen removal was decided. As results, nitrification and denitrification rate with NaHCO3 at 0.85 kg $NH_4^+-N/m^3{\cdot}d$ were accomplished $0.80kg\;N/m_3{\cdot}d$, $0.43kg\;N/m^3{\cdot}d$, respectively. In the sulfur/limestone packed downflow nitrification/denitrification biofilter, sulfur and limestone were mixed packed, preliminary test showed sulfur/limestone mixing ratio was 3:1 and that was ideal. In the result, nitrification and denitrification rate at $0.7kg\;NH_4^+-N/m^3{\cdot}d$ were accomplished$0.65kg\;N/m^3{\cdot}d$, $0.34kg\;N/m^3{\cdot}d$, respectively. In general, employing granular sulfur can be implemented for only denitrification, but this system can accomplish nitrification as well as denitrification in a single reactor even though low carbon concentration was present in influent limiting to nutrient removal process. This biofilter system of limestone and granular sulfur packed together can successfully apply for nutrient removal effectively.

• 멤브레인
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• 제24권5호
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• pp.350-357
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• 2014

하수방류수 재이용을 위한 RO 전처리로 부유물질 및 콜로이드 물질의 제거를 위해 가압식 MF를 사용하였다. 남양주 J 하수처리장의 생물학적 처리와 모래여과를 거쳐 방류되는 방류수를 원수로 사용하였으며 100 톤/일 규모의 pilot plant를 1년 이상 운전하여 성능을 검토하였다. 가압식 MF에 의해 원수 수질 및 온도의 변화에 상관없이 flux 40 LMH 운전이 가능하였으며 전처리로 응집제를 넣어 용존 유기물을 응집할 경우 60 LMH 운전이 가능하였다. RO 공정에서 장기간 정지 이후 운전을 재개하였을 때 1단 pressure drop이 급격히 증가하는 현상이 나타났고 이러한 결과는 배관 내 형성된 유기물과 이온물질의 복합오염물질이 1단 RO막에 침적된 결과로 사료된다.

• 상하수도학회지
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• 제30권5호
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• pp.605-612
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• 2016

Membrane bioreactors (MBRs) employ a process of biological treatment that is based on a membrane that has the advantages of producing high-quality treated water and possessing a compact footprint. However, despite these advantages, the occurrence of "fouling" during the operation of these reactors causes the difficulty of maintenance. Hence, in this study, three physical cleaning methods, namely, backwashing, air scrubbing, and mechanical cleaning ball was performed to identify optimum operating conditions through laboratory scale experiments, and apply them in a pilot plant. Further, the existing MBR process was compared with these methods, and the field applicability of a combination of these physical cleaning methods was investigated. Consequently, MCB, direct control of cake fouling on the membrane surface was found to be the most effective. Moreover, as a result of operating with combination of the physical cleaning process in a pilot plant, the TMP increasing rate was found to be - 0.00007 MPa/day, which was 185% higher than that obtained using the existing MBR process. Therefore, assuming fouling only by cake filtration, about one year of operation without chemical cleaning is considered to be feasible through the optimization of the physical cleaning methods.

• 대한환경공학회지
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• 제33권2호
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• pp.77-84
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• 2011

본 연구에서는 부착/부유 미생물 혼재형 RBC (Rotating Biological Contactor)와 BAF (Biological Aerated Filter) 공정이 가지는 각각의 장점을 조합한 호기성 생물막 처리 시스템을 고안하여 고농도 도축폐수의 처리 특성을 평가하였다. 본 공정은 상당량의 부유 미생물이 함께 있는 RBC와 침전지 그리고 BAF 공정 순으로 구성되었다. 첫 번째 공정인 RBC와 침전지에서는 유기물의 산화, 질소의 질산화/탈질 및 부유물질의 제거가 이루어지며, 후속 공정인 BAF에서는 일부 제거되지 않은 유기물과 질소의 산화 및 부유물질의 여과가 이루어진다. 돈까스 소스(시판용)와 돼지피을 이용하여 모사한 고농도 도축폐수(TCOD $5.2{\sim}40.4g/m^2{\cdot}d$, TN $0.44{\sim}4.17g/m^2{\cdot}d$)의 처리 특성을 평가한 결과, 침전지를 포함한 RBC 공정에서 Soluble COD와 $NH_3-N$의 평균 제거율은 각각 90%와 82% 이상으로 양호하였으나 TCOD와 TN은 Suspended Solid (SS)의 대량 유출과 돼지피에서 기인한 콜로이드 물질 생성 때문에 각각 60%와 69%의 다소 낮은 제거율을 보였다. 후속 공정인 BAF가 잔존 TCOD와 TN을 제거하는 생물 반응조의 역할과 SS를 제거하는 여과기의 역할을 충분히 수행해 약 100 mg/L의 TCOD와 약 140 mg/L의 SS 추가 제거가 가능하였으나, 처리수질은 TCOD 300 mg/L, SS 180 mg/L 그리고 TN 53 mg/L로 상당히 높았다. RBC 유출수에 Polyaluminium Chloride를 투입한 결과, 침전성이 크게 향상되어 RBC+침전지 공정 유출수의 TCOD와 TN은 각각 93.8%, 25.6%의 제거율을 보였으며, BAF 유출수 수질은 TCOD 16.5 mg/L, SS 0 mg/L, NH3-N 12.0 mg/L, TP 1.3 mg/L로 우수하였다. 따라서 별도의 추가 처리공정 없이 본 연구에서 고안한 RBC+BAF 조합공정에 의한 처리만으로 고농도 도축폐수를 성공적으로 처리할 수 있었다.