석탄은 탄화정도에 따라 고품질의 무연탄 및 역청탄(Hard coal)과 아역청탄과 갈탄(Brown coal)으로 크게 분류한다. 무연탄은 고정탄소 함량(85~95%)과 발열량이 높고 수분함량이 낮아 화력발전소 및 연탄 재료로 활용된다. 하지만 저품위 석탄은 발열량이 4,000~6,000kcal/kg으로 낮고, 수분 함량이 30~70%로 높으며, 산소 관능기가 함유된 탄화수소가 높으므로 자연발화 위험성이 높은 등 많은 단점들 때문에 전체 석탄매장량 중 약 절반가량(45%)이나 되지만 상당량이 채굴되지 않고 남아있다(2007, 세계에너지 위원회). 본 연구에서는 풍부한 매장량을 가진 갈탄 등의 고 수분 저급석탄으로부터 바이오메탄을 생산하고자 생물학적 분해효율을 증가시키기 위하여 펜톤산화 및 고전압펄스(High voltage electrical pulses) 전처리를 수행하였다. 실험을 위하여 호주산 갈탄, 캐나다산 갈탄, 러시아산 이탄을 이용하였으며, 펜톤산화 전처리는 석탄을 1mm이하의 입자로 분쇄하여 H2O2/Fe2+비를 75%, 30, 15, 10, 7.5%로 주입하여 120rpm에서 Jar-Tester로 1시간 반응시켰다. 고전압전기충격 전처리는 펜톤산화 전처리실험 조건과 동일하게 시료를 준비하여 고전압 펄스장치를 이용하여 출력전압 40kV에서 15분간 처리하였다. 전처리를 끝낸 시료는 용액의 SCOD와 석탄의 처리 전, 후의 표면분석과 화학조성 변화를 관찰하기 위하여 적외선 흡수 스펙트럼분석(FT-IR)을 수행하였다. 펜톤산화 처리 후 용액의 SCOD농도변화와 SEM촬영 및 FT-IR 분석결과, 전처리 후의 석탄은 바이오메탄 전환율이 높아질 수 있을 것으로 평가되었다.

Soluble Cutting Fluids (SCFs) have been used in metal machining processes to improve the quality of metal processing equipment and products. Although SCFs are useful and essential material, wasted soluble cutting fluids are harmful in hydroecological systems because of the high concentration of COD and nitrogen material. If discharged to hydroecological systems without specific treatment, they may cause eutrophication in rivers and lakes. Therefore, the removal efficiency of the COD contained in the SCFs is investigated in this study using electrochemical treatment with an insoluble electrode. The electrode was made of titanium with iridium plating, made from a perforated metal sheet to agitate the sample in the reactor. Cathode and anode electrodes were inserted into acrylic reactor alternately and the reaction time was one hour. The experimental results were as follows: First, for 60 A/m2, 80 A/m2, and 100 A/m2 current densities, the COD removal efficiencies were 42.0%, 63.9%, and 78.4%, respectively.

상향류식 혐기성 생물전기화학 반응조(upflow anaerobic bioelectrochemical reactor, UABE)를 이용하여 주정폐수를 유기물부하율 16 g COD/L.d에서 처리하는 동안 pH, 알카리도, 유기산 등의 상태변수들의 변화와 COD 제거율, 비메탄발생량 및 메탄함량에 대한 전극배치의 영향을 평가하였으며, 그 성능을 UASB 반응조와 비교하였다. 면적이 27 m²/m³인 전극을 나선형으로 UABE 반응조 전체 공간에 고르게 배치하였을 때 비메탄발생율은 5.78 L/L.d로서, 전극을 설치하지 않은 UASB 반응조의 3.49 L/L.d보다 약 65.6%로 높았다. 이것은 UABE 반응조에 전기활성미생물이 성장하여 직접 종간전자전달(direct interspecies electron transfer, DIET) 반응이 활성화됨으로서 메탄생성반응이 크게 향상되었다는 것을 의미한다. UABE 반응조의 상부 1/3의 공간에 위치한 전극을 제거하였을 때, 비메탄발생율은 5.74 L/L.d로서 반응조 전체 공간에 전극을 설치한 경우와 큰 차이가 없으나, UABE 반응조 상부 2/3 공간에 설치한 전극을 제거한 경우 비메탄발생율은 5.34 L/L.d로 약 7.5% 감소하였다. 이 결과는 UABE 반응조에서 전극을 하부 1/3의 공간에만 설치한 경우 전기활성미생물도 감소하여 DIET 반응도 감소하였다는 것을 의미한다. 전극을 UABE 반응조 하부로부터 2/3 이상의 공간까지 설치하였을 때 COD 제거율은 약 91.5%이었으나 반응조 하부로부터 1/3의 공간에만 설치한 경우 COD 제거율은 88.9%로 약 2.6%로 감소하였다.

연안오염퇴적물에 함유된 유기물질과 PAHs의 현장정화를 위한 생물활성촉진제의 효능을 파일럿 규모의 현장실험을 통하여 1년간 평가하였다. 실험 해역의 수온은 계절적인 요인으로 인해 16.5°C에서 21°C까지 변화가 있었으나, 파일럿 반응조의 오염퇴적물의 pH는 8.4-8.5로 서 비교적 일정하였다. 파일럿 실험종료 후 바탕시험구와 초산, 황산이온, 질산이온을 함유한 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물의 화학적 산소요구량은 각각 39% 및 79%까지 감소하였으며, 휘발성고형물은 초기 약 15 g/kg에서 7 g/kg 및 2.5 g/kg까지 각각 감소하였다. PAHs는 2- ,3- ,4- ,5-ring 과 6-ring 16PAHs를 평가하였으며, 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물에서 2-ring 화합물인 나프탈렌은 실험시작 2개월 후 100%(바탕시험구의 감소율 55.6%)까지 감소되어 가장 빨랐고, 12개월 후 3-ring 및 4-ring PAHs의 감소율은 모두 100%(바탕시험구의 감 소율 46%-100%)에 달하였다. 5-ring과 6-ring PAHs의 12개월 후의 감소율은 바탕시험구와 생물활성촉진제를 투여한 오염퇴적물에서 각각 26%-87% 및 77%-100%로 평가되었다. 연안오염퇴적물에 투입한 생물활성촉진제는 유기물질 및 난분해물질인 PAHs의 제거속도를 향상시킬 수 있는 것으로 평가되었다.

The purpose of this study was to investigate and analyze continuous operation of food waste resources at Dongdaemun Environmental Resources Center and to improve the overall operation of the dry anaerobic digester facility. Korean domestic food wastes consist of 18% total solid (TS) content but food waste is difficult to utilize for dry anaerobic digestion. Other operational trouble-shooting resulted from the inherent design, construction and operation of such a biomass generation facility based on 100% utilization of dewatered cake with 35% TS concentration as feedstock, causing the accumulation of unwanted solid residues. A materials flow analysis obtained from actual operation of the anaerobic digestion facility revealed that the organic material loading rate (OLR) and its residence time were 8.3 kg-VS/m3·day and 18.3 days, which adversely affected stable operation. The OLR was occasionally > 15,000 mg/L organic acid concentration and the facility shut down. Such anomalies drastically reduced biogas production and increased organic matter loading in the wastewater, which exceeded the legally allowed concentration limit. Operation of this facility has been normalized to the targeted facility capacity of 98 m3/day based on the results of this study.

As industry continues to develop, the contents of various recalcitrant substances that are not removed by conventional wastewater treatment have increased in modern society. The metal working fluids (MWFs) used in the metal working process contain chemical substances, such as mineral oils, anticorrosive agents, extreme-pressure additives, and stabilizers, as well as high concentrations of organics and ammonia-nitrogen. Accordingly, MWFs are required to develop advanced treatments to conserve hydro-ecological resources. This study investigated the removal efficiency of ammonia nitrogen from MWFs according to operating time, applied voltage, and NaCl concentration using a Ti/IrO2 electrode in a batch-type reactor. The experimental results showed that ammonia-nitrogen removal efficiencies without NaCl were 89% and 92% when voltage was adjusted to 15 and 20 V for 60 min and removal efficiency was 90% at 25 V for 40 min. Removal efficiencies of 10 mM NaCl were 4% and 2% greater than those of not adding NaCl at 15 V for 50 min and 20 V for 30 min.

2012년 현재, 국내 광공업 중 자동차 및 트레일러 제조업, 금속가공제품 제조업 등 금속가공을 필요로 하는 사업체는 전체 광공업 사업체 중 약 40%를 차지하고 있으며, 이와 같은 금속가공 과정에서 필요로 하는 것이 절삭유이다. 그러나 절삭유 내에는 50~80% 정도의 미네랄 오일 외에 amins, carboxylates, chlorine, glycols와 같은 부식방지제, 안정제, 습윤제, 극압 첨가제 등 20여종 이상의 화학성분이 다량 함유되어 있으며, 인체에 지속적으로 노출 시 호흡기 자극, 천식, 폐렴, 피부염, 모낭염 및 피부암 등을 일으키게 된다. 또한 고농도의 유기성분이 함유되어 있으며 유기성분 외에도 금속가공유 내 함유된 암모니아성 질소는 수생태계에 방류되면 부영양화 및 녹조현상과 같은 문제를 일으키며, 수중에서 산화반응을 하여 아질산성 질소와 질산성 질소로 변화되면서 수계의 용존산소를 감소시켜 수계 내 오염을 일으켜 각별한 처리가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수용성 절삭유의 효율적인 처리를 위해 용성전극인 알루미늄과 SUS316전극을 이용하여 전극간격, 전압, NaCl 농도변화를 통해 암모니아성 질소 제거 효율에 미치는 영향을 검토하여, 전극 특성과 각 인자에 따른 제거양상을 비교하였다. 본 연구에서 사용한 시료는 수용성 절삭유 W1-1종을 초순수와 함께 5%(V/V) 희석하여 사용하였으며 성상은 Table 1과 같다. 장치구성은 반응조, 전극, 전원공급장치, 전압안정기(AVR)로 진행하였으며, 장치모식도는 다음 Fig. 1에 나타내었다.

Generally, metal working fluids (MWFs) are used to reduce friction in metalworking processes. In addition to mineral oils, MWFs contain many chemical substances, such as anticorrosive agents, extreme-pressure additives, and stabilizers, as well as high concentrations of organics and ammonia nitrogen. Accordingly, MWFs must be managed to advanced treatment for hydro-ecological conservation. This study investigated the removal efficiency of ammonia nitrogen from MWFs according to operating time, applied voltage, distance between electrodes, and NaCl concentration using aluminum in a batch-type reactor. The experimental results were as follows: First, without NaCl, removal efficiencies of ammonia nitrogen were 69.6%, 37.9%, and 22.7%, when the distance between electrodes was adjusted to 1, 4, and 7 cm, respectively, at 15 V for 60 min. Secondly, without NaCl, removal efficiencies of ammonia nitrogen were 49.5 and 90.9% when the voltage was adjusted to 5 V and 10 V, respectively, for 60 min and 94.6% at 15 V for 40 min. Lastly, with the addition of NaCl 10 mM, the removal efficiency of ammonia nitrogen was 40.3% and 11.5% greater than that of no addition of NaCl at 5 V for 60 min and at 10 V for 30 min.

An electrochemical treatment has great efficiency for the removal of non-biodegradable material and it has high applicability in wastewater treatment due to its short operating time. The purpose of this study using an electrochemical process is to provide fundamental data on the cutting fluid treatment, which has difficulties in the treatment of nonbiodegradable material. The results are as follows. Experimental data in relation to applied voltage and concentration of NaCl are outlined. With no addition of NaCl, and an applied voltage of 5 V, 10 V, or 15 V for 60 mins, the removal rates of CODMn were 29.87%, 55.32%, and 67.27% for each voltage. The removal rates of CODCr were 39.51%, 70.73%, and 85.37%, respectively. The removal rates of CODMn and CODCr increased with increasing applied voltage. These experimental results showed that the removal rate of COD with varying concentrations of NaCl (0 mM, 5 mM, 10 mM) increased increasing NaCl concentration.

A bioelectrochemical anaerobic digester for food waste was developed by installing an anode (−250 mV vs. Ag/AgCl) and a cathode (−550 mV vs. Ag/AgCl) inside a conventional lab-scale anaerobic digester. The performance of the bioelectrochemical anaerobic digester was investigated at different organic loading rates of 0.70-4.25 g VS/L.d. The bioelectrochemical anaerobic digester was rapidly stabilized within 25 days after start up, and at an organic loading rate of less than 1.97 g VS/L.d., state variables such as pH (7.0-7.8) and alkalinity (10-12 g/L as CaCO3) were very stable. The volatile fatty acids were maintained at 400-500 mg HAc/L with their main component being acetic acid (80%). At an organic loading rate of 1.97 g VS/L.d, the performance was significantly high in terms of the specific methane production rate (1.37 L CH4/L.d) and the methane content in the biogas (around 74%). The removal efficiencies of volatile solid and chemical oxygen demand were also as high as 80.1% and 85.1%, respectively, and the overall energy efficiency was 91.2%. However, the process stability deteriorated at an organic loading rate of 4.25 g VS/L.d.

실험실 규모의 관 실험을 통하여 연안오염퇴적물의 생물정화 효능에 대한 생물활성촉진제 주입 깊이의 영향을 평가하였다. 생물활성 촉진제를 실험관에 충진 된 오염퇴적물의 표면과 표면으로부터 3cm, 6cm, 10cm 위치에 주입한 후 1개월 및 3개월 후 퇴적물의 유기물 및 중금 속의 특성 변화를 조사하였다. 시험 오염퇴적물의 화학적 산소요구량, 총고형물 및 휘발성고형물 함량은 생물활성촉진제를 주입하지 않은 대조 구에 비해 1개월 후 및 3개월 후에서 크게 감소하였으며, 생물활성촉진제 주입 깊이 3cm에서 최대값을 보였다. 그러나, 오염퇴적물에 주입한 생물활성촉진제의 깊이를 6cm 및 10cm로 증가하였을 때 유기오염물질 감량정도는 점차 감소하였다. 중금속 존재형태변화는 생물활성촉진제 주입 깊이 3cm에서 안정한 형태인 유기물 결합분율과 광물내 잔류분율이 현저하게 증가하였다. 오염퇴적물의 현장생물정화를 위한 최적의 생 물활성촉진제 주입 깊이는 퇴적물의 상부 표면으로부터 3cm로 평가되었다.

Seven tetracycline classes of antibiotics were treated using ultraviolet (UV) and UV/H2O2 oxidation. Two different UV lamps were used for the UV and UV/H2O2 oxidation. The performance of the UV oxidation was different depending on the lamp type. The medium pressure lamp showed better performance than the low pressure lamp. Combining the low pressure lamp with hydrogen peroxide (H2O2) improved the removal performance substantially. The by-products formation of tetracycline by UV and UV/H2O2 were investigated. The protonated form ([1 + H]+) of tetracycline was m/z 445, reacted to yield almost exclusively two oxidation by-products by UV and UV/H2O2 oxidation. Their protonated forms of by-products were m/z 461 and m/z 477. The structures of tetracycline’s by-products in UV and UV/H2O2 system were similar.

자생하는 미생물의 활성을 촉진시킴으로써 오염된 연안퇴적물을 현장생물정화하기 위하여 사용하는 미생물활성촉진제의 용출특성에 대한 연구를 수행하였다. 미생물의 생리활성을 촉진하는 황산염, 질산염을 오염되지 않은 연안퇴적물과 혼합하였으며, 혼합물을 볼 형태로 만 든 뒤 셀룰로스 아세테이트 및 폴리설펀으로 각각 표면을 코팅하여 볼 형태의 미생물활성촉진제 2종을 제작하였다. 또한, 황산염과 질산염이 용해된 생리활성물질 용액에 입상활성탄을 침지시켜 입자상 미생물활성촉진제를 별도로 준비하였다. 셀룰로스 아세테이트로 코팅한 미생물활 성촉진제를 전자현미경으로 관찰한 결과 코팅층 내부는 다소 큰 공극이 불규칙적으로 존재하였으나 코팅층 외부는 촘촘한 벌집모양의 공극들 이 분포되어있었다. 폴리설펀으로 코팅한 미생물활성촉진제의 경우는 코팅층의 내부와 외부 모두 공극이 없는 치밀한 구조를 보였다. 셀룰로스 아세테이트로 코팅한 미생물활성촉진제의 생리활성물질 용출율은 폴리설펀으로 코팅한 미생물활성촉진제에 비해 증류수와 해수에서 모두 높 았으며, 입자상 미생물활성촉진제로부터의 생리활성물질의 용출율은 폴리설펀으로 코팅한 미생물활성촉진제에 비해 약 9배 이상 높았다. 미생 물활성촉진제로부터 생리활성물질들의 용출속도는 정체조건에 비해 난류조건에서 약 3배 이상 빠른 것으로 평가되었으며, 생리활성물질들 중 에서 질산염은 황산염에 비해 빠르게 용출되는 특성을 보였다.

Microbial activity of biofilm formed on the surface of gravels from intertidal zone was estimated using an aerobic respirometer system, and compared with that of suspended marine microorganisms contained in a near shore water, The maximum oxygen uptake rate of the suspended marine microorganisms was 0.15mgO2/L/hr, indicating the potential of purification of polluted near shore water. For the gravels from the intertidal zone, the maximum uptake rate of oxygen was affected by the vertical positions, but their gross value was 0.77mg O2/L/hr, which was around 5.1 times higher than the purification potential of polluted near shore water by the microorganisms contained in the near shore water. The nitrogen removed by the gravels from the intertidal zone and the marine microorganisms was about 1/20-1/39 times of the total consumption of oxygen, which was similar to that of the phosphate. The gravel intertidal zone contained lots of particulate organics, over than that in the near shore water, and this was confirmed from the large difference between total oxygen consumption and the removed soluble COD in the microbial activity test. This indicates that the gravel intertidal zone plays an important role in controlling the non-point source pollutants from land, as well as self-purification of polluted near shore water by trapping and degrading the particulate organics.