• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.633-643
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• 2015

본 연구의 목적은 고효율 미세기포 공급장치인 산기관을 개발하기 위하여, 미세기포를 이용하여 하폐수에 용존산소를 효율적으로 공급하고 슬러지에 의한 기공의 막힘을 최소화함으로써 호기성 미생물에 의한 유기물 분해공정의 효율성과 내구성을 개선하고자 하였다. 종래의 미세기포 산기관을 개선하기 위하여, 실험과 전산해석 방법을 이용하여 미세기포를 발생시키면서 슬러지에 의한 막힘현상이 없는 원뿔형 산기관을 개발하였다. 전산해석을 통하여 단위 산기관 내부의 공기유동패턴을 확인하여 산기관 설계를 보완하고, 모의 생물반응기에 단위 산기관을 적용하여 발생 기포 거동 실험과 2상유체유동에 대한 전산해석을 수행하였다. 실험 결과로서 모의 생물반응기 내에서 발생기포 수직 길이 및 상승속도 등 기포거동에 대한 통계치를 도출하였으며, 전산해석 결과로서 기포군의 거동을 포함한 유동특성에 대한 메커니즘을 규명하였다. 이를 통하여 고효율 산기관 설계를 체계화하였고 모의 생물반응기 내에서 기포거동과 내부유동 현상을 규명함으로써, 실증 수처리장 규모 생물반응기에 산기관 군체를 적용하여 산소전달특성 및 내부유동특성을 파악하고 시스템을 설계하는데 중요한 근거를 제시하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제33권2호
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• pp.140-148
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• 2017

An important factor in determining the design and treatment efficiency of wastewater treatment plants (WWTPs) is the quantity and quality of influent. These detailed and accurate information is essential for process control, diagnosis and operation, as well as the basis in designing the plant, selecting the process and determining the optimal capacity of each bioreactor. Probabilistic models are used to predict the wastewater quantity and quality of WWTPs, which are widely used to improve the design and operation of WWTPs. In this study, the optimal probability distribution of time series influent data was derived for predicting water quantity and quality, and wastewater influent data were generated using the Monte Carlo simulation analysis. In addition, we estimated various alternatives for the improvement of bioreactor operations based on present operation condition using the generated influent data and activated sludge model, and suggested the alternative that can operate the most effectively. Thus, the influent quantity and quality are highly correlated with the actual operation data, so that the actual WWTPs influent characteristics were well reproduced. Using this will improve the operating conditions of WWTPs, and a proposed improvement plan for the current TMS (Tele Monitoring System) effluent quality standards can be made.

• 상하수도학회지
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• 제21권6호
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• pp.737-744
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• 2007

Recently, one of the most interesting topic in the field of wastewater treatment is the disposal of excess sludge. The new concept of excess sludge reduction with recirculation of solubilized sludge via effective microorganisms for cell disruption within the wastewater treatment process has been developed in this study. The alkalophiles for degradation of sludge cell wall were isolated as Exiguobacterium sp., which could be more effectively solubilized sludge in the anaerobic condition. The SCOD of solubilized excess sludge by Exiguobacterium sp. was up to about 2,000mg/L and average TN and TP concentration of solubilized component were 117mg/L and 58mg/L, respectively and C/N ratio was more than 17. To investigate the effects of solubilized sludge by alkalophiles on excess sludge reduction and nutrient removal efficiency, the pilot plant of $DF^{(S)}-MBR$ process, combined with membrane bioreactor and sludge solubilization tank, was operated. In the control run(without sludge solubilization), the daily sludge production was about 4.54 kgMLVSS/day. However, in the $DF^{(S)}-MBR$(with sludge solubilization), the daily sludge production was decreased to 1.39kgMLVSS/day. The effluent quality satisfied the effluent regulation in both cases. Furthermore, the $DF^{(S)}-MBR$ showed relatively better TN removal efficiency in spite of high influent loading. So we concluded that the solubilized excess sludge by alkalophiles was effectively degraded in the MBR process as the carbon source and 70% of sludge reduction efficiency can be achieved.

• 한국식품과학회지
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• 제35권1호
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• pp.103-110
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• 2003

다공질 알루미나 세라믹 비드 담체에 각각 고정화시킨 고정화 Zygosaccharomyces rouxii와 Candida versatilis를 충전한 충전형 bioreactor를 이용한 전통간장의 회분식 알코올발효시험에서 4%의 포도당을 첨가한 전통간장으로부터 발효온도 $28{\pm}0.5^{\circ}C$와 0.05 vvm의 통기발효에서 체류시간 4일에 1.8%의 알코올을 함유한 간장을 안정적으로 생산할 수 있음을 볼 수 있었다. 이때 Z. rouxii와 C. versatilis의 비알코올생산속도는 각각 0.0033/day와 0.0031/day이었으며, 비기질소비속도는 두 균주 모두 똑같이 -0.0087/day이었다. 동일 조건 하에서 희석률 0.25/day(체류시간 4일)로서 회분식에서 사용한 것과 같은 bioreactor를 이용하여 간장을 반연속적으로 알코올발효 시켰을 때 Z. rouxii와 C. versatilis의 비알코올생산속도는 각각 0.0045/day와 0.0029/day이었고, 당의 비소비속도는 각각 -0.01/day와 -0.008/day로 나타났다. 이 bioreactor를 이용한 간장의 연속발효시험에서도 희석률 0.25/day(체류시간 4일)에서 회분식이나 반연속식 시험에서와 유사한 비알코올생산속도를 보여주었다. 식미검사 결과 알코올발효 전통간장인 CV간장, ZR간장 및 CZ간장의 식미특성이 모두 집간장의 식미보다 5% 수준에서 우수함을 보여주었다.

• 상하수도학회지
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• 제20권1호
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• pp.122-127
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• 2006

The aim of this study was to investigate the characteristics of membrane fouling caused by soluble organic materials in a membrane bioreactor process. For the removal of filterable organic materials (FOC) smaller than $1{\mu}m$, coagulants and activated carbon were added. A membrane bioreactor using a submerged $17{\mu}m$ metal sieve was operated in laboratory scale to examine the possibility of membrane fouling control. As the dosage of GAC and coagulant increased, the residual FOC concentration decreased and the permeate flow rate increased markedly. The permeate flux increased with an increased PACl addition at the range from 0 to 50 mg/l. At coagulant dosage of 27mg/l, the removal of FOC was about 46% and the flux increased to 3.5 times compared to the case without PACl addition. The permeate flux increased gradually with an increase in GAC dosage. At GAC dosage of 50mg/L, the permeate flux was about 2 times higher compared that for raw water. The particle in the range of $0.1{\sim}1.0{\mu}m$ were removed effectively by the addition of GAC and coagulant. Higher osage of GAC and coagulant, led to higher removal of FOC. A different set of experiments was also performed to investigate the effect of pretreatment on the permeation ability of MBR system using the metal sieve membrane. After 40 hours of operation, the permeate flux was about 1,000 ($L/m^2-hr$), which is 20 times higher compared to the results in literature. It is likely that combined pretreatment using coagulant and activated carbon was the most effective to resolve membrane fouling problems. Moreover, the continuous operations could be successful by applying this pretreatment method.

• 한국환경보건학회지
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• 제29권3호
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• pp.72-78
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• 2003

In the process of producing chitosan from crustacean shell, the use of excessive acid and alkli is causing the problems of environmental pollution and of production cost. In this study, one way to solve these problems is to cultivate fungi, then, to extract chitosan from the cell wall. By means of flask incubation and batch cultivation, the optimum cultivation conditions for mass production of continuous cultivation was found. Four strains used for the production of fungal chitosan were Gongronella butleri IF08080, Absidia coerulea IF05301, Rhizopus delemar IF04775, Mucor tuberculisporus IF09256. In flask incubation to select strain of producing much chitosan by means of experiment of the effect of initial pH, Absidia coerulea IFO 5301 had highest yield in FCs, 258.1 $\pm$ 47.3 mg/200 $m\ell$l at pH 6.5. In flask incubation under the optimum cultivation condition, temperature 27$^{\circ}C$, culture time 6days, glucose 2%, peptone 1%, (NH$_4$)$_2$ SO$_4$ 0.5%, $K_2$HPO$_4$ 0.1 %, Nacl 0.1 %, MgSO$_4$ㆍ7$H_2O$ 0.05%, CaCl$_2$ㆍ2$H_2O$ 0.01 %, the yield of DCW brought the highest yields. In batch bioreactor, the optimum cultivation condition was that cell suspended solution was 70 $m\ell$, aeration rate 0.5 l/min, agitation rate 800 rpm, culture time 36 hr. In continuous bioreactor, the optimum substrate flow rate was 4 ι/day.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권4호
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• pp.451-458
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• 1992

에탄올발효에서 에탄올은 세포의 성장 및 에탄올생합성에 저해작용을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 저해작용을 감소시켜주기 위하여 에탄올을 선택적으로 분리하는 투과증발법을 이용하였다. 실리콘폴리슬폰 복합막을 제조하여 사용하였는데, 이 막은 유입액의 에탄올 농도가 25g/l, 온도가 30'C, 막하부의 압력이 10mmHg일 때 에탄올의 선택도가 약 4 이었으며, 총 투과유속은 300g/m2h이었다. 에탄올 발효는 Saccharomyces cerevisiae를 Ca-alginate에 고정화시켜 유동층 생물반응기에 접종하여 수행하였고, 이 반응기를 투과증발장치와 연결한 혼합공정을 구성하였는데, 혼합공정의 경우 발효배지의 에탄올농도는 막을 연결하지 않았을 때보다 감소하여 저해작용을 감소시키고 생산성을 향상시켰다.

• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.1-8
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• 2020

막 생물 반응기(MBR)에서, 활성화 된 슬러지는 생물학적 성분을 분해하고 막 공정은 이 부유 물질인 박테리아를 분리시킨다. 그러나 MBR에서의 주요 문제는 '막 오염'이다. 이 리뷰에서는 '막 오염'을 극복하기 위하여 제시된 '복합막'을 논의하고 있다. '복합막'은 탄소 또는 비탄소 재료 포함하는 막으로 분류할 수 있다. 이 복합막의 친수성은 그래핀, 산화그래핀(GO) 및 탄소 나노 튜브 또는 그들의 변형 된 부분을 깨끗한 막에 도입시킬 때 향상된다. 이산화규소(SiO₂) 또는 이산화티타늄(TiO₂)과 같은 무기 물질 또한 막의 물 흐름을 증가시키기 위해 복합막 형성에 통합된다.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.327-332
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• 2021

멤브레인 기반의 MBRWG (Membrane Bioreactor for Waste Gas) 처리기술은 폐가스 흐름에 대한 높은 선택성을 바탕으로 효과적인 생물학적 제거를 수행할 수 있다. MBRWG에는 몇 가지 잠재적 이점이 있는데, 이 중 가장 두드러진 점은 기상과 액상이 멤브레인 양쪽으로 명확히 분리되어 액상 내 생물막의 최적제어가 용이하고 이를 통해 효과적인 생분해와 생물막의 활성화를 도모할 수 있다는 것이다. MBRWG 처리기술은 특히 xylene 같은 소수성 독성 기체 성분 제거에 유리한데 이는 소수성 기체의 물질전달속도, 독성 및 제거율이 생물막 인근의 액상흐름 및 수분제어에 민감하게 변화하기 때문이다. MBRWG 처리에 쓰이는 다양한 멤브레인 중에서 PDMS-중공사막(hollow fiber)이 가장 높은 기체 물질 전달을 제공한다고 보고되었다. Capillary 형태도 중공사막형태에 비해 비표면적은 낮지만 비교적 활발한 연구가 진행되고 있다. 소수성 기체성분 제거 외에도 기존 생물학적 폐가스 처리 장치에서 배출된 잔류 기체 혼합물이나 먼지를 제거하기 위한 후단 공정에서 멤브레인 활용을 고려할 수 있다.

• 상하수도학회지
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• 제19권1호
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• pp.25-30
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• 2005

In order to decrease the high costs of membrane process, we have tried to develop two alternatives to membrane; a cartridge type filter and a metal membrane were tested for the high permeation flux with low cost and low energy. This research mainly focused on three points; 1) operation with high permeation flux by using of a cartridge type filter and a metal membrane, 2) removals of the filterable organic materials (FOC) by pretreatments for the membrane fouling control, and 3) advanced wastewater treatment by SMBR process with intermittent aeration and high MLSS. An Intermittently aerated membrane bioreactor using a submerged micro filter (cartridge type) was applied in laboratory scale for the advanced wastewater treatment. To minimize membrane fouling, intermittent aeration was applied inside of the filter with $3.0kg_f/cm^2$. The experiments was conducted for 6 months with three different HRTs (8, 10, 12 hr) and high MLSS of 6,000 and 10,000mg/L. The filtration process could be operated up to 50 days with permeation flux of 500LMH. Regardless of the operating conditions, more than 95% of COD, BOD and SS were removed. Fast and complete nitrification was accomplished, and denitrification was appeared to be the rate-limiting step. More than 75% T-N could be removed due to the endogenous denitrification. T-P removal efficiency was increased to 80% under the condition of MLSS 10,000mg/L.