• 유기물자원화
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• 제4권2호
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• pp.47-53
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• 1996

난지도 하수슬러지 매립지 내 슬러지의 적정 처리방안을 검토하기 위한 기초조사로서 슬러지의 매립량 및 성상을 조사하였다. 보링시험을 통하여 매립지의 깊이를 측정하였고 슬러지성상분석을 위한 시료를 채취하였다. 주요 분석내용은 슬러지의 화학적 특성, 중금속함량 그리고 용출시험이었다. 조사결과 슬러지 매립지는 평균 15m 깊이에 약 5만 평방미터 넓이로 총 매립량은 60만톤 정도로 추정되었다. 슬러지의 성상을 분석한 결과 일반적인 하수슬러지에 비하여 상당히 안정화된 슬러지임을 알 수 있었다. 또한 중금속 함량 시험에서 구리를 제외한 모든 항목에서 미국 캘리포니아주의 일반폐기물기준을 만족하였으며, 외국의 퇴비내 중금속허용기준치와 비교한 결과 대부분 기준치 이내이었다. 슬러지의 용출시험결과 난지도 하수슬러지매립장의 슬러지는 일반폐기물로 분류되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.125-133
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• 2009

하수를 정화하는 과정에서 발생하는 슬러지는 과거 주로 매립되어 왔으나, 2003년 유기성 슬러지의 매립금지라는 폐기물 관리법이 개정됨에 따라 최근에는 주로 해양투기 되어왔다. 그러나 '런던협약 96의정서'에 의해 2011년부터 해양투기도 금지될 예정이어서, 세계 각국은 슬러지의 다양한 처리방법에 대해 노력하고 있다. 우리나라도 예외 없이, 하수슬러지의 합리적인 처리방법을 찾기 위해 현재 많은 전문가들이 노력하고 있으며, 그중 하나가 재생 에너지화이다. 슬러지의 재생 에너지화의 성패는 친환경적이고 경제적인 건조방법에 달려 있다 해도 과언이 아니다. 따라서 본 연구에서는 영동군에서 발생하고 있는 하수슬러지를 재생에너지화하기 위해, 슬러지의 화학적 특성을 분석하여 에너지화 가능성을 검토하고, 마이크로파를 물과 슬러지에 각각 조사하여 슬러지의 건조 특성과 효율성 등을 분석하였다. 그 결과, 영동군하수 슬러지는 중금속 성분이 매우 적고 열량이 3,370kcal/kg 이상으로 재생에너지화하기에 적당함을 확인하였다. 또한, 마이크로파에 의한 슬러지 건조 특성을 분석한 결과, 슬러지 중량 대비 시간의 곡선은 투입 슬러지 량에 관계없이 늘어진 S자 형태의 거동특성을 보임은 물론 그 기울기가 일정함을 확인하였다. 또한, S 곡선을 변곡점 기준으로 세 영역으로 나눌 경우 두 번째 영역에서 건조가 가장 많이 일정하게 발생하며, 전체 건조량의 약 80% 이상임도 확인하였다. 본 결과는 향후 마이크로파를 이용한 full-scale 건조공정에서 투입 슬러지 대비 슬러지 건조량을 예측하는데 적용할 수 있다. 또한 본 실험 결과에 의하면, 마이크로파에 의한 건조능력이 약1.0kg/kW 이상을 보이고 있어 경제성도 갖고 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.481-491
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• 2022

본 연구는 CSOs의 고도처리를 목적으로 다단 횡류식 여과와 GAC 흡착조의 융합공정의 운영에서 GAC 흡착조의 유기물 처리 특성을 조사하고 설계 파과점에 도달한 GAC를 전기화학적 방법을 통한 재생효율을 평가하는 것이다. 여과공정은 부유물질은 용이하게 제거되지만 용존 유기물이 제거되지 않아 CSOs의 고도처리를 위해서는 용존유기물질의 제거능이 추가로 필요하다. 일반적으로 GAC 흡착은 정수처리 공정이나 하수의 3차 처리공정과 같은 저농도 유기물 조건에서 적용되어왔고 하수나 CSOs와 같이 유기물 농도가 높은 조건에서는 거의 적용이 되지 않았기에 본 연구에서 GAC를 이용한 CSOs 처리는 흥미로운 경험을 제공할 것이다. 본 연구는 유입 유기물 강도에 따른 GAC의 연속 운전 및 파과 특성을 조사하고 사용된 GAC를 전기화학적 재생을 적용하였으며, 이때 전압강도 및 전해액이 종류에 따른 흡착 유기물의 탈착 특성을 조사하였고 재생 후 GAC의 재흡착실험을 통해서 재생효율을 평가하였다. GAC 연속 운전결과 파과기간은 고농도 조건에서 21일, 중농도에서 28일 그리고 저농도에서 32일을 나타내었다. 전기분해를 통한 흡착 유기물의 탈착은 전기 분해 조건에 따라 188~609 mgCOD/L까지 발생하였고 전해액 종류의 영향은 NaOH가 H₂O₂보다 조금 우수한 탈착 특성을 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.421-421
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• 2021

도시화, 산업화로 인해 하수처리장 유입하수 내 질소 농도가 증가하면서 그에 따른 부영양화 발생, 수생태계에 독성을 미치는 등의 악영향 또한 증가하게 되었다. 하수 내 고농도 질소를 처리하기 위해 1990년 초 연구가 시작되어 현재 보편적으로 사용되고 있는 생물학적 질소 제거 공정은 산소공급과 외부탄소원 보충 과정에서 상당한 비용이 소요된다. 이와 같은 문제점이 대두됨에 따라 고도의 질소 제거 공정이 요구되면서, 경제적으로 개선이 이루어져 기존의 질산화·탈질 공정보다 효율적인 혐기성 암모늄 산화 공정(ANaerobic AMMonium OXidation, ANAMMOX)이 제안되었다. ANAMMOX 공정은 혐기성 조건 아래 전자공여체와 전자수용체로써 암모니아성 질소와 아질산성 질소를 이용해 질소가스 형태로 질소를 제거하는 공정이다. 질산화·탈질 공정과 비교했을 때, 폭기과정에서의 산소요구량 감소, 외부탄소원 불필요, 질소 제거 과정 단축 등의 장점을 가진다. 본 연구는 수처리공정에서의 ANAMMOX 공정의 적용 가능성을 확인하고, 암모니아성 질소대비 아질산성 질소 비율에 따른 Mainstream ANAMMOX 공정의 효율 비교를 통해 공정의 안정성과 높은 제거효율을 확보할 수 있는 NH₄⁺ 대비 NO₂^- 비율을 도출하는데 목적이 있다. 실험실 규모의 Mainstream ANAMMOX 반응조에 적용한 비율은 선행연구를 비롯한 화학양론식에서 제시된 비율을 바탕으로 산정하였다. 1.00부터 1.30의 전체적인 비율을 Initial과 Advanced 2개의 구간으로 나누어 운전한 결과, 각 구간의 NH₄⁺ 제거효율은 각각 58~86%, 94~99%였다. NH₄⁺ 대비 NO₂^- 비율이 증가함에 따라 공정의 안정성이 확보되고, NH₄⁺ 및 총질소(TN) 제거효율이 증가하는 경향이 나타났다. 본 연구의 결과는 수처리공정에서의 안정적인 ANAMMOX 공정 적용을 유도하고, ANAMMOX 공정의 성능개선을 도모하는 연구의 기초로 활용될 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권2호
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• pp.230-236
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• 2009

국내 하수슬러지는 2012년부터 런던협약에 의해 해양투기가 금지될 예정에 있어 이에 대한 처리방법이 절실한 실정이다. 본 연구에서는 하수슬러지 케익을 재활용하기 위한 방법으로 탄화공정을 이용하여 탄화물 제조 및 에너지 특성에 대한 검토를 실시하였다. 하수슬러지 케익의 기초적 특성과 조성에 의하면, 하수슬러지 케익에는 27%의 인산염이 포함되어 있으며 이는 환원제로서 유해물질 처리에 이용될 수 있다. 하수슬러지 케익의 발열량을 파악한 결과, 저위발열량은 38.7 kcal/kg으로 하수슬러지 케익을 탄화하지 않고 직접 에너지원으로 사용하는 것은 바람직하지 않다. 하수슬러지 케익의 탄화공정에서 최적 탄화온도와 최적 탄화시간은 $250^{\circ}C$와 15분으로 설정되었다. 이 조건에서의 탄화물의 발열량은 비교적 낮아 하수슬러지 케익 탄화물 자체는 신재생 에너지원으로의 가능성은 크지 않다고 판단되나 인산염이 27% 정도가 포함되어 있어 다른 유기성 폐기물과 혼합하여 탄화하는 것이 적합하다고 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제18권1호
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• pp.89-97
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• 2010

본 연구에서는 오존을 이용하여 축산폐수를 전처리하고 일반하수와 연계하여 처리하였을 때 처리효율을 실험실 규모의 장치를 이용하여 비교 분석하였으며 결과는 다음과 같다. 축산폐수의 오존산화 결과 대상폐수의 pH를 산성(pH4), 중성(pH7), 알칼리성(pH10)으로 변화시켰을 때 각각 COD제거율은 시간당 17%, 78%, 62% 로 분석되었다. 오존산화에 의해 NBDCOD 중 일부가 미생물이 분해가능한 BDCOD 로 전환되어 SCODcr/TCODcr 비는 26%에서 약 38%로 증가하였다. 따라서, 오존산화에 의한 축산폐수의 전처리는 난분해성 물질을 생물학적 분해 가능한 물질로 일부 전환시키며 후단 생물학적 처리 단계에서의 제거효율을 높일 수 있는 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 오존산화처리된 축산폐수와 하수와의 연계유입수를 MLE(Modified Ludzack-Ettinger) 공정으로 처리한 결과, 내부반송 100%일 때 TCODcr 93.8%, T-N 74.3%, T-P 89.7%, SS 97.5%의 처리효율을 나타냈다. 또한 내부반송율을 150%로 증가시켰을 때 처리효율은 각각 94.5%, 54.5%, 70.8%, 98.5% 로 나타났고, 200%로 증가시켰을 때 처리효율은 각각 92.6%, 83.1%, 81.9%, 98.5% 로 나타났다. 연계유입수를 원수로 사용한 경우 특히 질소제거율은 내부반송율 100%, 150%, 200%에서 각각 74.3%, 54.5%, 83.1%로 나타났으며, 모든 경우에 있어 일반하수를 원수로 사용한 경우보다 질소제거율이 우수한 것으로 분석되었다.

• 청정기술
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• 제15권3호
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• pp.154-164
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• 2009

2007년을 기준으로 울산에 위치한 사업장으로부터 발생된 유기성 폐수슬러지의 94%가 해양처분되었다. 유기성 슬러지의 해양처분은 2012년에는 완전 금지될 예정이다. 그러나 아직까지 울산에 위치한 사업장으로 부터의 유기성 슬러지는 소각 이외에 다른 대안이 없는 실정이며, 현재 울산석유화학산업단지의 사업장들은 슬러지의 육상처리 및 처분기술의 확보가 매우 중요한 과제이다. 본 연구에서는 울산의 석유화학사업장 슬러지와 하수처리 슬러지를 연료로 활용하기 위해 건조슬러지와 탄화슬러지의 재료적 측면에 대한 평가를 실시하였다. 연구결과 저위발열량 3,000 kcal/kg이상을 초과하는 테레프탈산, BTX, 프로필렌, 화학섬유 등을 생산하는 사업장으로부터의 건조슬러지와 탄화슬러지는 연료로서의 가능성이 높지만 건조할 경우 2,100 kcal/kg 이하, 탄화할 경우 1,100 kcal/kg 이하인 좀 더 무기성분이 많은 펄프, 제지, 메틸아민, 아마이드 등을 생산하는 사업장의 폐수슬러지는 연료로서의 가치가 적은 것으로 나타났다. 연구결과 대부분의 슬러지들이 에너지 측면에 있어서 탄화보다는 건조가 더 좋은 결과를 보여주었다.

• 유기물자원화
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• 제7권1호
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• pp.31-42
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• 1999

하수슬러지의 농지이용가능성을 조사하기 위하여 하수슬러지를 주원료로 하여 생산된 퇴비를 토양에 처리함으로써 벼 생육시기별 토양의 화학적 특성 변화, 식물체중 무기성분 및 중금속함량 변화, 현미중 중금속함량변화, 작물생육상황, 수량 및 수량구성요소 등을 조사하였다. 토양중 유기물, 질소, 유효인산 및 치환성카리는 퇴비시용 20일 후 퇴비시용량이 증가할수록 증가하였으며, 수확기에는 퇴비시용 20일 후에 비하여 질소, 유효인산은 현저히 감소하였고, 토양중 중금속함량도 퇴비시용량이 증가할수록 증가하였으나 그 증가 폭은 매우 미미하였다. 수확기의 식물체 부위별 질소 및 카리함량은 퇴비시용구가 대조구에 비하여 모든 부위에서 별 차이가 없었으나, 인산함량은 퇴비시용량이 증가할수록 증가하였다. 그리고 식물체 부위별 및 현미중 중금속함량은 처리간 별 차이가 없었다. 벼 수량은 삼요소에 하수슬러지 퇴비를 각각 1,000, 2,000, 4,000 및 6,000kg/10a 시용 하였을 경우 삼요소구에 비하여 각각 약 3, 18, 44 및 54%증가되었으며, 벼의 건물중, 분얼수 및 주당입수는 하수슬러지 퇴비의 시용으로 증가하였다.

• 공업화학
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• 제20권2호
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• pp.213-217
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• 2009

폐수처리와 동시에 전기를 생산할 수 있는 새로운 대체 에너지 기술로 주목받고 있는 미생물 연료전지(microbial fuel cell, MFC)는 혐기성 조건의 산화전극(anode)에서 미생물에 의한 촉매작용을 통해 유기물질을 분해하면서 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 장치이다. 본 연구에서는 MFC의 성능을 파악하기 위하여 도시하수를 사용하여 폐수처리 효율과 전기생산 특성을 평가하였다. 도시하수에 탄소원으로서 acetate를 주입하였을 때 COD 제거율은 75.7%에서 88.2%로 증가하였으며 전압은 0.22 V에서 0.4 V까지 급격하게 상승하였다. 다양한 외부저항 하에서 전기생산에 미치는 산화전극과 환원전극(cathode) 사이의 전극 거리에 대한 영향 및 산화전극의 표면적에 대한 영향을 조사하였다. 최고 전력밀도는 $610mW/m^2$이었으며, 전극간 거리가 가깝고 산화전극의 표면적이 작을수록 전기발생에 효과적임을 알 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제42권4호
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• pp.315-333
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• 2009

이 연구에서는 대전지역 주요 도심하천인 갑천, 유등천, 대전천을 대상으로 하천수의 수리화학적 특성과 산소, 수소, 황, 탄소 동위원소 특성을 분석하였다. 하천수 시료는 풍수기와 갈수기 2차례 채취되었다. 하천의 수리화학적 특성은 상류에서는 Ca(Mg)-$HCO_3$ 유형을 보이다가 도심권을 통과하면서 Ca(Mg)-$SO_4(Cl)$유형으로 전이되고 하류에서는 Na(Ca)-$HCO_3$(Cl, $SO_4$) 유형으로 변하였다. 이와 같은 화학적 유형의 변화는 자연적 영향뿐만 아니라 하수처리장의 방류수와 인위적 오염물질의 유입에 의한 영향이 관여된 것으로 해석된다. 전반적으로 풍수기에 비해 갈수기에 하천수의 전기전도도 값이 높은 특성을 보여준다. 갑천하류는 하수종말처리장의 방류수가 합류되면서 수질이 급격하게 변화한다. 하천수의 pH는 상류에서 중성을 보이다가 도심권을 지나면서 최고 pH 9.8의 고알카리성을 보인다. 이는 현장조사결과 아파트의 우수관을 통한 세제 유입에 기인하는 것으로 보인다. 하천수의 산소-수소 동위원소 관계식은 ${\delta}D=6.45{\delta}^{18}O-7.4$으로 Craig의 순환수선보다 다소 하향 이동되어 도시된다. 이는 기단의 변화와 하천수의 표면 증발 효과에 의한 것으로 보인다. 뿐만 아니라, 상-하류사이에 고도효과를 반영하는 동위원소 조성 값의 차이를 보여준다. 하천수의 ${\delta}^{13}C$ 값은 $-19.5{\sim}-7.8%o$ 범위로 대기중 이산화탄소와 유기물 기원의 범위에 해당된다. 전반적으로 하천수의 상류에서 하류로 향할수록 ${\delta}^{13}C$값이 높아지므로 $CO_2$의 기원이 상류에서는 주로 유기물기원에서 도심권에서는 오염된 대기와 지하수의 기저유출로 인한 무기기원의 비율이 높아지기 때문으로 해석된다. ${\delta}^{34}S-SO_4$함량 관계도에서 하천수를 4개 그룹(갑천중 상류, 유등천, 대전천, 갑천하류)으로 구분하였다. 황산염의 농도는 갑천중상류<유등천<대전천<갑천하류의 순서로 높아지는 반면 ${\delta}^{34}S$값은 감소하는 경향을 보인다. 이는 하천별 황산염의 증가에 따른 공급원이 다르다는 것을 의미한다. 하천수내 황의 기원은 대기기원을 중심으로 황산염의 농도가 높아질수록 황철석의 영향이 큰 것으로 해석된다. 그러나 하천수에 유입되는 생활하수 등에 대한 황동위원소 자료가 없으므로 이에 대한 영향에 대해서는 향후 연구되어야할 과제이다.