• 유기물자원화
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• 제22권3호
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• pp.23-32
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• 2014

최근 들어 유기성폐기물의 혐기소화를 이용한 처리(에너지화)가 증가하고 있다. 이에 따라서 혐기소화 후 발생하는 혐기소화폐액의 처리방안에 대한 연구도 증가하고 있다. 그러나, 혐기소화폐액의 특성상 문제로 고액분리에 매우 어려움이 있다.이에 본 연구에서는 CST와 TTF를 이용하여 혐기소화폐액에 대한 응집에 따른 고액분리 특성을 파악하였다. 또한 이러한 문제를 해결하기 위하여 실험실수준의 멤브레인 필터프레스를 제작하고, 혐기소화폐액에 적용하였다. 고분자 응집제는 7192PLUS와 1T60가 가장 적합한 것으로 확인되었으며, 최소 7192PLUS (200 mg/L), 1T60 (100 mg/L)이상의 투입이 필요하였다. 탈수효율을 평가하기 위하여 탈수케이크의 함수율과 탈리여액의 입자성 고형물을 이용하였다. 결과적으로, 멤브레인 필터프스를 이용하여 고액분리 시 입자성 고형물의 제거효율은 97.4%로 높게 나타났으며, 탈수케이크의 함수율은 65%이하로 나타났다.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.687-693
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• 2006

8mm 이하의 석분으로부터 잔골재를 생산하기 위한 공정에서 부산되는 공정부산물인 석분슬러지는 평균 입자 크기 $7{\mu}m$, 함수율 $20{\sim}60%,\;SiO_2$ 함량 60% 이상의 케익상 슬러지이다. 석분슬러지는 수분을 많이 함유하고 있어 취급, 운반을 어렵게 할 뿐만 아니라 건조공정에 투입해야 하는 높은 에너지 비용 때문에 재활용할 때의 경제성이 낮기 때문에 그동안 실용화되지 못하고 있는 산업부산물이다. 본 연구는 건조하지 않고 석분슬러지가 배출되는 상태 그대로 재활용하기 위한 것으로, 적용 대상은 기포 콘크리트이며, 무기 분말 및 기포를 혼합한 슬러리를 제조한 후 CaO와 $SiO_2$의 수열반응을 유도하여 토버모라이트(tobermorite) 수화물을 형성시켜 경화시키는 방법을 사용하였다. 일반적인 기포 콘크리트는 CaO원으로 시멘트, $SiO_2$원으로 실리카 함량 90%의 고순도 규사를 사용하고 있으나 본 연구에서는 고순도 규사의 대체재료로 석분슬러지를 사용하였다. 기포 첨가율과, 석분슬러지 대체율을 실험 요인으로 하여 제조한 기포 콘크리트의 밀도 및 강도 특성을 검토 한 결과 석분슬러지를 사용한 경우에도 기포첨가율의 감소에 따라 기포 콘크리트의 밀도 및 강도가 증대하는 일반적인 경향은 동일하게 나타났으나, 석분슬러지를 사용한 경우는 규사를 사용한 것에 비하여 동일한 조건에서 높은 강도 및 밀도를 발현하며, 그 경향은 석분슬러지의 대체율의 증가에 따라 뚜렷한 것으로 나타났다. 또한 XRD 분석결과 석분슬러지는 수열반응을 통하여 tobermorite를 아주 잘 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 석분슬러지의 $SiO_2$ 함량이 낮음에도 불구하고 이와 같은 현상을 보이는 것은 그 입도가 매우 작기 때문에 시멘트계 재료와의 수열반응이 좀 더 원활하게 이루어지기 때문에 나타난 것으로 사료되며, 본 연구 결과 실험 실적으로는 기포 콘크리트의 원료로 규사를 석분슬러지로 대체하여 사용하는 것이 가능할 것으로 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제29권4호
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• pp.559-567
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• 2013

In recent years, NF (nanofiltration) membrane has been receiving great attention for hardness removal and has begun to replace traditional lime soda ash softening process, particularly in Florida, USA, mainly due to less sludge production and easy operation. This study aimed to provide detailed surface characteristics of various commercial NF membranes by performing sophisticated surface analysis, which would help more fundamentally understand the performance of NF membranes. More specifically, a total of 7 NF membranes from top NF/RO manufacturers in the world were examined for basic performance tests, surface analysis, and fouling potential assessment. The results demonstrated that NF membranes are classified into two groups in terms of surface zeta potential; they are highly negatively charged ones, and neutral and/or less negatively charged ones. Their hydrophobicities, measured by contact angle, varied from hydrophilic to slightly hydrophobic ones. The AFM measurements showed various surface roughness, ranging from 23 nm (smooth) to 162 nm (rough) of average peak height. Lab-scale fouling experiments were performed using feedwater obtained from conventional water treatment plants in the province of Korea, and their results attempted to correlate to surface characteristics of NF membranes. However, unlike typical RO membranes, no clear correlation was found in this study, indicating that fouling mechanisms of NF membrane may be different from those of typical RO membranes, and both cake deposition and pore blocking mechanisms should be considered simultaneously.

• Environmental Engineering Research
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• 제11권2호
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• pp.91-98
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• 2006

There is a possibility of the production of the air bubbles in membrane pores due to the reduction in pressure during membrane filtration. The effect of fine air bubbles from dissolved gases on microfiltration was investigated in the submerged membrane bio-reactor (SMBR). The $R_{air}$ (air bubble resistance) was defined as the filtration resistance due to the air bubbles formed from the gasification of dissolved gases. From the results of filtration tests using pure water with changes in the dissolved oxygen concentration, the air bubbles from dissolved gases were confirmed to act as a foulant and; thus, increase the filtration resistance. The standard pore blocking and cake filtration models, SPBM and CFM, respectively, were applied to investigate the mechanism of air bubble fouling on a hollow fiber membrane. However, the application of the SPBM and CFM were limited in explaining the mechanism due to the properties of air bubble. With a simple comparison of the different filtration resistances, the $R_{air}$ portion was below 1% of the total filtration resistance during sludge filtration. Therefore, the air bubbles from dissolved gases would only be a minor foulant in the SMBR. However, under the conditions of a high gasification rate from dissolved gases, the effect of air bubble fouling should be considered in microfiltration.

• 상하수도학회지
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• 제35권6호
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• pp.379-387
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• 2021

In general, trans-membrane pressure (TMP), flux, filtration resistance are used as indicators to evaluate the degree of fouling in MBR. However, they have limitations in determining the level of EPS generation, which is known as an important factor of fouling. Therefore, a new evaluation method is required to monitor the amount of EPS generation. In this study, the applicability of capillary suction time (CST), which is used to measure the dewaterability of sludge, was evaluated as an indirect fouling evaluation index. Statistical analysis was performed to evaluate the effect of EPS on CST, and to determine whether EPS has high similarity with representative fouling evaluation indicators and CST, and quantitatively compared them. As a result, the correlation coefficient between CST and bEPS was 0.7988, which was higher than the correlation coefficient between filtration resistance and bEPS. Since bEPS is a major factor inducing fouling by affecting the formation of the cake layer, it was evaluated that CST, which has a high correlation with bEPS, is suitable to represent EPS. In addition, it was evaluated that the correlation coefficient between filtration resistance and CST was high as 0.7187, which could be used as a fouling evaluation index.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.524-531
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• 2012

본 연구는 양돈슬러리의 혐기소화 효율 증진을 위하여 양돈슬러리를 고액분리 하고 이때 발생하는 슬러지케이크를 200, 220, 250, $270^{\circ}C$에서 각각 열가수분해 전처리하여 열가수분해 온도별 유기물의 가용화 효율과 혐기적 메탄생산 퍼텐셜을 분석하였다. 최종메탄생산퍼텐셜 ($B_u$)은 서로 다른 S/I 비율 (1:9, 3:7, 5:5, 7:3의 부피비)에서 73일간 혐기배양하여 구하였다. 양돈슬러리의 유기물 가용화율 ($S_{COD}$)은 $200{\sim}270^{\circ}C$ 열가수분해 반응에서 98.4~98.9%를 보였으며, 열가수분해액의 이론적 메탄생산퍼텐셜 ($B_{th}$)은 반응온도의 증가와 함께 증가하여 $200^{\circ}C$, $220^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $270^{\circ}C$에서 각각 0.631, 0.634, 0.705, $0.748Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$로 나타났다. 열가수분해액의 최종메탄생산퍼텐셜 ($B_u$)은 $200^{\circ}C$의 열가수분해액에서 S/I 비율이 1:9에서 7:3으로 증가할수록 $0.197Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$에서 $0.111Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$로 감소하는 경향이 나타났으며, 다른 열가수분해 반응 온도 ($220^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $270^{\circ}C$)에서도 $200^{\circ}C$의 열가수분해액과 동일한 경향의 최종메탄생산퍼텐셜을 나타내었다. 유기물의 혐기적 분해율 ($B_u/B_{th}$)을 보면, $200^{\circ}C$ 열가수분해액은 S/I비율이 증가함에 따라 31.2%에서 17.6%까지 감소하였으며, $220^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $270^{\circ}C$의 열가수분해액에서 각각 36.4%에서 9.6%, 31.3%에서 0.8%, 26.6%에서 0.8%로 감소하는 것으로 나타나, 열가수분해 온도의 상승에 따라 유기물의 혐기적 분해능이 낮아졌다. 이러한 결과는 98% 대의 유기물 가용화율 ($S_{COD}$)을 보인 것과는 반대로 $250{\sim}270^{\circ}C$의 열가수분해액은 혐기소화에 분해저항성을 지니는 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.839-846
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• 2008

탈수된 케이크의 함수율을 저감하기 위하여 폴리아크릴아마이드계 고분자 응집제의 응집특성을 평가하였다. 하수 슬러지의 탈수효율은 응집제의 종류, 교반 속도 및 시간, 용해수의 농도 등에 관계된 두드러진 영향이 있음을 알게 되었다. 최적 교반 속도 및 시간은 실험조건에서 각각 700 rpm 및 3초이었다. 탈수효율은 700 rpm까지는 비례적으로 증가하였다. 응집제의 용해수로 재이용수를 사용하였을 때, 모든 종류의 용해점도는 감소되었다. 그러나 그 점도 변화는 각 응집제의 탈수효율과 비례하지는 않았다. 1차 및 2차 응집반응의 조합으로 한가지 응집제를 사용한 응집 시스템을 평가하였다. 2단 응집공정의 1차 및 2차 투입량 비율의 탈수효율에 대한 영향 또한 평가하였다. 2단 응집 시스템의 최적 조건은 저 및 고점도 응집제에 각각에 대하여 총투입량 대비 1차 투입량이 75%와 50%이었다. 그 결과를 기초로, 2단 응집의 전체 메커니즘을 제안하였으며, 이러한 방법으로 응집 공정들을 최적화함으로써 비용 절감이 가능함을 예상할 수 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제11권3호
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• pp.195-206
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• 1979

산업(産業)의 발달(發達)과 인구(人口)의 증가(增加)로 그 종류(種類)와 양(量)이 증가(增加)되고 있는 산업폐기물(産業廢棄物)은 여러가지 공해(公害)의 원인(原因)이 되고 있으며 이를 방지(防止)하고 자연(自然)을 보호(保護)하기 위(爲)한 노력(努力)은 국내(國內) 뿐만 아니라 세계적추세(世界的趨勢)임이 확실(確實)하다. 제한(制限)된 자료(資料)에서 산업폐기물(産業廢棄物)의 비료(肥料) 자원화(資源化) 특(特)히 유기질비료(有機質肥料)로의 활용(活用)에 관(關)한 가능성(可能性)과 문제점(問題点) 그리고 그 효과(效果)를 알아보고 다음과 같이 요약(要約)한다. 1. 국내(國內)에서 생산(生産)되는 산업폐기물(産業廢棄物) 20여종(余種)의 성분분석(成分分析) 결과(結果), 비료(肥料)로서 개발가능시(開發可能視)되는 것으로 주정폐액(酒精廢液), 맥주박(麥酒粕), 피혁가공(皮革加工) 폐기물(廢棄物), 합섬공장(合纖工場) 회수탑폐액(回收塔廢液) 커피박등(粕等)이 지적(指摘)되었다. 2. 도시오물(都市汚物)은 그 조성(組成)이 외국(外國)의 것과 전혀 다르므로 그 이용(利用)이 어려우나 인분뇨처리잔사(人糞尿處理殘渣)는 그 조성(組成)으로 보아 유기물(有機物)과 특히 인산자원(燐酸資源)으로서의 활용(活用)이 기대(期待)되나 중금속함량(重金屬含量)과 냄새, 인산(燐酸)의 유효화(有效化) 등(等)이 문제시(問題視)된다. 3. 아미노산발효부산물(酸醱酵副産物)은 유기물(有機物) 및 질소함량(窒素含量)으로 보아 기대(期待)가 되며 이미 개발(開發)된 유일(唯一)한 것으로 그 비효(肥效)가 논의(論議)되었다. 4. 산업폐기물(産業廢棄物)을 비료자원화(肥料資源化)함에 있어 활용상(活用上)의 공통적(共通的)인 문제점(問題点)과 비료(肥料)로써 유통(流通)될 경우의 문제점(問題点) 등(等)이 논의(論議)되었으나 환경보존(環境保存)이란 큰과제(課題)를 놓고 산업계(産業系)는 물론 토양비료학자(土壤肥料學者)들의 보다 적극적(積極的)인 관심(關心)의 집중(集中)이 요청(要請)된다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2011년도 제45차 학술발표회
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• pp.60-60
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• 2011

염색폐수의 정화에는 필연적으로 다량의 슬러지 폐기물이 발생한다. 염색폐수 슬러지는 그간 인근 공해 해상에 투기하는 해양 배출로 저렴하게 처리하였으나, 해양오염을 우려하는 국제협약(1972년 런던협약, 1996년 교토의정서)에 의하여 2008년 8월부터 배출기준이 강화되고 2012년 2월부터는 해양배출이 금지 될 예정이다. 염색폐수 슬러지의 해양 배출이 금지되면 대체 처리방법으로는 지정매립장을 통한 매립처리 방법이나 고온 소각시설에서의 소각처리 방법이 거론되고 있다. 그러나 매립처리는 슬러지 내 함유 수분으로 인한 침출수의 문제와 더불어 장기간 안정적으로 저렴하게 사용할 수 있는 대규모 처분장을 확보하기 어려운 실정이며 소각처리는 슬러지의 높은 함수율로 인해 소각 시보조 연료의 투입이 필연적으로 최근 원유가 급등 등 에너지 비용이 지속적으로 상승함을 고려할 때 소각처리비용 또한 상당한 고가가 될 것으로 예측된다. 이와 같이 슬러지 해양배출이 금지되면 섬유 염색업체들은 많은 환경비용 부담을 안을 것이다. 본 연구에서는 대규모 염색산업단지 공동폐수처리장에서 발생하는 염색폐수 슬러지의 효율적인 건조를 위해 산업단지 내의 열병합발전소에서 발생하는 보일러 폐열을 이용하였으며, 조건 특성 및 효율을 파악하기 위해 보일러 폐열의 특성을 고려하여 슬러지 두께 및 체류시간 등 건조공정 운영조건에 따른 변수별 연구를 수행하였다. 열병합발전소 보일러에서 배출되는 폐열은 온도가 $150^{\circ}C$ 정도로 기존의 슬러지 건조에서는 사용되는 $700^{\circ}C$에 비해서는 매우 저온이다. 하지만 보일러 배가스의 경우, 온도에 비해 많은 풍량을 가지고 있으므로 열량으로 환산시 충분히 가치가 있는 것으로 조사되었다. 염색폐수 슬러지의 경우, 함수율 70% 이내의 탈수 Cake 형태이므로 두께가 두꺼울수록 건조효율이 감소하였으며, 체류시간이 길어질수록 건조효율은 증가하나 20mm 이상에서는 건조효율이 급격히감소하였다. 이를 바탕으로 5톤/일 규모 슬러지 건조 Pilot Plant를 제작하여 운영하였는데, 염색폐수슬러지의 투입공정에서 슬러지와 열풍의 접촉면적을 넓혀 건조효율을 높이기 위하여 슬러지를 압출노즐을 이용하여 슬라이스 칩 형태로 제조하여 건조공정에 투입하였으며, 건조실 내에서도 건조효율의 상승을 위하여 내부열풍순환팬을 설치하여 운영하였다. Pilot 운영결과, 체류시간 52분에서 슬러지의 함수율은 70%에서 10%이하로 감소하였다.