• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권6호
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• pp.8-17
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• 2006

현장비원위치(Ex-situ) 공법 적용이 불가능한 부지에서, 디젤로 오염된 오염 토양과 지하수를 동시에 복원하기 위하여 과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법(chemical oxidation)과 공기분사법(air-sparging)을 연계한 복합 복원 공정의 정화 효율 규명을 위한 실내 실험을 실시하였다. TPH 농도가 2,401 mg/kg(A 토양)과 9,551 mg/kg(B 토양)인 두 종류의 현장 오염 토양을 대상으로 과산화수소용액을 이용한 화학적 산화법의 디젤 제거 효율 규명을 위한 배치(회분식) 실험 결과, 과산화수소 50% 용액에 의해 토양 초기 TPH 농도의 18%와 15%까지 감소하였다. 과산화수소 용액 20%를 이용한 칼럼 세정 실험 결과, 세정에 의해서 A 토양과 B 토양의 경우 각각 초기 TPH 양의 78%와 72%가 제거되었다. 칼럼 실험에서 과산화수소의 산화반응에 의해 완전 분해되어 무기가스상(주로 $CO_2$과 $H_2O$)으로 제거된 양까지 고려한다면, 과산화수소용액이 오염 토양과 접촉하면서 충분한 산화과정을 거쳐 대부분의 유류가 토양으로부터 제거되었음을 알 수 있었다. 공기분사법을 이용한 디젤 오염 지하수 정화 실험의 경우, TPH 농도가 820 mg/L인 고농도의 인공 지하수 경우에도 공기분사 72시간 이내에 폐수배출허용기준인 5 mg/L 보다 낮아져, 디젤 제거 효율이 매우 높은 것으로 나타났다. 다만, 오염 토양 내 다량의 디젤 자유상이 존재하는 경우 토양으로부터 지하수로의 지속적인 자유상 디젤의 질량 이동에 의하여, 공기분사법의 지하수 정화 효율은 매우 낮았다. 마지막으로, 과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법과 공기분사법을 연계한 복합 공정의 디젤 정화 효율을 규명하는 박스 실험을 실시하였다. 토양 내 자유상 디젤을 먼저 제거하기 위해 과산화수소 용액을 이용한 토양세정법을 실시한 후, 토양 내 TPH가 제거 되는 정도에 따라 후차적으로 공기분사법을 적용함으로써 토양 및 지하수로부터 디젤을 효과적으로 제거할 수 있었다. 20% 과산화수소 용액의 23 L 세정과 2,160 L의 공기분사에 의해 토양의 TPH 농도는 9,551 mg/kg에서 390 mg/kg으로 낮아졌으며, 오염 지하수의 TPH 농도도 5 mg/L 이하로 낮출 수 있었다. 본 실험들에서 얻어진 결과를 바탕으로 실제 현장에서 대단위 공정을 운영하는데 필요한 복원 공정의 최적 조건들을 도출해 낼 수 있으리라 판단되며, 유류로 오염된 토양 뿐 아니라 오염 지하수까지 동시에 정화할 수 있는 복합 공정 개발을 위한 중요한 기술 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.87-94
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• 2009

대수층에 존재하는 휘발성 오염물질을 제거하는 새로운 공법으로서 Surfactant-enhanced air sparging(SEAS)은 지하수의 표면장력을 감소함으로써 지하수 폭기효율의 증대를 도모한다. 그러나 SEAS기술도 기본적으로 오염물질의 휘발에 의한 물질이동에 의존함으로써 휘발성이 낮은 오염물질의 제거에는 매우 제한적이다. 본 연구는 승온된 조건에서 SEAS기술을 준휘발성 물질인 n-decane에 대하여 적용함으로써 SEAS기술의 확장여부를 시험하였다. 지하수 폭기실험은 내경 5 cm, 길이 80 cm의 1차원 토양(모래)컬럼을 사용하여 실시하였다. 실험은 총 3회 실시하였으며, 상온에서 증류수로 포화된 조건에서 1회, 상온($23^{\circ}C$)에서 음이온계 계면활성제(sodium dodecylbenzene sulfonate, SDBS) 수용액으로 포화된 조건에서 1회(상온 SEAS), 그리고 승온상태($73^{\circ}C$)에서 SDBS수용액으로 포화된 조건에서 1회(승온 SEAS) 실시하였다. 계면활성제가 적용된 경우의 폭기에 의한 공기포화율(57%)은 증류수로 포화된 조건의 공기포화율(10%)보다 높게 측정되었다. 승온 및 상온조건에서의 공기포화율은 거의 차이가 없었으나 n-decane의 제거속도는 현저한 차이를 나타내었다. 토양유출 가스에 포함된 n-decane의 농도는 상온조건에 비하여 승온조건에서 10배 이상 높았으며, 따라서 제거속도도 10배 이상의 차이를 나타내었다. 본 연구 결과에 따라 상온에서 휘발성이 낮으나 수 십도의 온도상승으로 증기압이 획기적으로 늘어날 수 있는 준휘발성 물질에 대하여 SEAS 기술이 효과적으로 응용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2010

Cometabolic air sparging (CAS) is a new and innovative technology that uses air sparging principles but attempts to optimize in situ contaminant degradation by adding a growth substrate to saturated zone. CAS relies on the degradation of the primary growth substrate and cometabolic substrate transformation in the saturated zone and in the vadose zone for volatilized contaminants. In this study, we have investigated to determine MTBE degradation pattern and microbial activity variation if using propane as a primary substrate at the condition of considering air injection rate and air injection pattern. Laboratory-scale two-dimentional aquifer physical model studies were used and the experimental results were represented that the optimal conditions were as air injection rate of 1,000 mL/min and pulsed air injection pattern (15 min on/off). Over 1,000 mL/min air injection rate and continuous air injection pattern was no affected to increase DO concentration. On the other hand, Injection of propane and propane-utilizing bacteria degraded MTBE partially. And also, injection of propane- and MTBE-utilizing bacteria effectively degraded MTBE and TBA production was observed.

• Membrane and Water Treatment
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• 제3권3호
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• pp.151-168
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• 2012

Gas sparging is one of the techniques used to control the concentration polarization during ultrafiltration. In this work, the effects of gas sparging in stratified flow regime were investigated during gel layer controlling cross flow ultrafiltration in a rectangular channel. Synthetic solution of pectin was used as the gel forming solute. The liquid and gas flow rates were selected such that a stratified flow regime was prevalent in the channel. A mass transfer model was developed for this system to quantify the effects of gas flow rates on mass transfer coefficient (Sherwood number). The results were compared with the case of no gas sparging. Gas sparging led to an increase of mass transfer coefficient by about 23% in this case. The limitation of the developed model was also evaluated and it was observed that beyond a gas flow rate of 20 l/h, the model was unable to explain the experimental observation, i.e., the decrease in permeate flux with flow rate.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권4호
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• pp.10-17
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• 2006

본 연구에서는 실험실 규모의 2D air/bio-sparging 장치를 이용하여 공기주입량과 공기주입방식이 디젤오염 토양/지하수의 복원에 미치는 영향을 평가하고 최적 조건을 도출하였다. 최적의 공기주입량과 공기주입방식은 1,000 ml/min의 공기주입과 15 min 간격의 간헐적인 공기주입 패턴이 효율적으로 관찰되었고, 실험기간동안 TPH와 DO 감소, $CO_2$ 생성은 오염원인 디젤이 효과적으로 생분해에 의해 제거가 이루어지고 있음 보여주었다. 즉, 최소한의 공기주입으로도 포화층에서의 디젤 분해를 효과적으로 증진시킬 수 있었으며, 간헐적인 공기주입방식은 대수층내에서의 공기 전달을 증진시킬 수 있었다. 또한 Air/bio-sparging공법의 대부분의 운전비가 blower와 off-gas 처리 시스템에 사용되는 전력비라는 것을 감안 할 때, 최적의 공기주입량과 간헐적인 공기주입방식은 운전비 절감의 효과를 가져다 줄 것으로 판단된다.

• 상하수도학회지
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• 제38권3호
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• pp.165-175
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• 2024

The dissolved air at the bottom layer of the deep aeration tank transforms into fine gas bubbles within the MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid) floc when exposed to the atmosphere. MLSS floc flotation occurs when MLSS from the deep aeration tank enters the secondary clarifier for solid-liquid separation, as dissolved air becomes fine air within the MLSS floc. The floated MLSS floc causes a high SS (Suspended Solid) concentration in the secondary effluent. The fine air bubbles within the MLSS floc must be removed to achieve stable sedimentation in the secondary clarifier. Fine bubbles within the MLSS floc can be removed by air sparging. The settleability of MLSS was measured by sludge volume indexes (SVIs) after air sparging MLSS taken at the end of the deep aeration tank. MLSS settling tests were performed at MLSS heights of 200, 300, 400, and 500 mm, and compressed air was fed at the bottom of the settling column with air flow rates of 100, 300, and 500 ml/min at each MLSS height, respectively. Also, at each height and air flow rate, air was sparged for 3, 5, and 7 minutes, respectively. SVI was determined for each height, air flow rate, and sparging time, respectively. Experimental results showed that a 300 mm MLSS height, 300 ml/min air flow rate, and 3 minutes of sparging time were the least conditions to achieve less than 120 ml/g of SVI, which was the criterion for good MLSS settling in the secondary clarifier.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SOIL & GROUNDWATER ENVIRONMENT
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• pp.181-181
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• 2005

• 자원환경지질
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• 제35권5호
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• pp.421-428
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• 2002

계면활성제를 사용하여 지하수의 표면장력을 인위적으로 감소하였을 때, 감소된 표면장력이 지하수 폭기시의 폭기 영향권 및 VOC 제거 효율에 미치는 영향을 실험실 규모의 실험을 통하여 규명하였다. 내경 9.5 cm, 길이 100 cm의 유리 컬럼에 계면활성제(sodium dodecyl sulfate, SDS) 및 toluene 100 ppm 포함하는 물로 채운 후 일정한 속도로 공기를 주입하였을 때의 toluene의 제거 속도를 측정하였다. 또한 같은 컬럼에 토양(모래)이 채워진 상태에서 동일한 실험을 반복하였다. 토양이 존재하지 않는 상태에서의 stripping에 의한 toluene의 제거 속도는 표면장력의 감소(계면 활성제 농도의 증가)에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, 토양이 존재하는 경우에도 비슷한 결과를 나타내었다. 2차원 유리 상자에 모래와 SBS를 포함하는 물을 채운 후 일정한 공기 유속을 유지하였을 때, 폭기의 영향권(공기의 침투영역)은 물의 표면장력 감소에 따라 현저히 증가하는 것으로 나타났다. 특히 SDS의 critical micelle concentration(CMC)보다 훨씬 낮은 농도에서 폭기 영향권이 최대화하는 것으로 밝혀졌다. 본 연구결과는 폭기에 의한 지하수 오염물질 중, 특히 휘발성 유기오염물질의 제거 공정의 효율을 증대하는데 기여할 것으로 생각된다.

• 한국균학회지
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• 제31권3호
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• pp.181-186
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• 2003

담자균류 80여종에서 laccase 고생산 균주(Fomitella fraxinea; 장수버섯)를 선발하고, F. fraxinea를 이용한 리그닌 분해효소의 생산 및 효소의 대량생산 조건을 검토하였다. 먼저 배지 조성에 따른 생산성을 조사한 결과 Cu등의 무기물의 첨가 유무에 따라 생산되는 효소가 달랐다. 무기물이 첨가되지 않은 배지(Medium I)에서는 manganese peroxidase가 생산되었고, 무기물이 첨가된 배지(Medium II)에서는 laccase가 생산되었는데 플라스크 배양 18일째에는 5.43 U/ml, 20일째에는 5.56 U/ml의 효소활성이 나타났다. 배양방법에서 영양이 충분한 조건에서는 정치배양보다는 진탕배양(120 rpm)에서 효소의 활성이 높았다. 이 균주를 이용한 laccase 대량생산 실험에는 jar fermentor, balloon type bioreactor, air-sparging fermentor를 이용하였다. laccase는 jar fermentor와 air-sparging formentor에서 3,540 U/ml(8일), 3,100 U/ml(6일)의 생산성을 나타내었다. Balloon type bioreactor는 균사의 생장은 좋았지만 효소는 생산되지 않았다. F. fraxinea를 사용하여 air-sparging fermentor로 scale up하여 laccase의 대량생산을 할 수 있다고 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권5호
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• pp.211-219
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• 2022

In this study, the effect of liquid height/volume on sonochemical oxidation reactions was investigated in 300 kHz sonoreactors. The gas mixture of Ar/O₂ (50:50) was applied in two modes including saturation and sparging, and zero-order reaction (KI dosimetry) and first-order reaction (Bisphenol A (BPA) degradation) were used to quantitatively analyze sonochemical oxidation reactions. For the zero-order reaction, the highest sonochemical oxidation activity was obtained for the liquid height of 5𝛌, and the lowest height for both the gas saturation and sparging conditions. In addition, the sparging did not enhance the sonochemical oxidation activity for all height conditions except for 50𝛌, where very low activity was obtained. It was found that in sonochemiluminescence (SCL) images the sonochemical active zone was formed adjacent to the liquid surface for the gas sparging condition due to the formation of the standing wave field while the active zone was formed adjacent to the transducer at the bottom due to the blockage of ultrasound. For the first-order reaction, the highest activity was also obtained at 5𝛌 and the comparison based on the reactant mass was not appropriate because the concentration of the reactant (BPA) decreased significantly as the reaction time elapsed. Consequently, it was revealed that the determination of optimal liquid height (ultrasound irradiation distance) based on the wavelength of the applied ultrasound frequency was very important for the optimal design of sonoreactors in terms of reaction efficiency and reactor size.