In this study, the fate and removal of 15 pharmaceuticals (including stimulants, non-steroidal anti-inflammatory drugs, antibiotics, etc.) in unit processes of a sewage treatment plant (STP) were investigated. Mass loads of pharmaceuticals were 2,598 g/d in the influent, 2,745 g/d in the primary effluent, 143 g/d in the secondary effluent, and 134 g/d in the effluent. The mass loads were reduced by 95% in the biological treatment process, but total phosphorous treatment did not show a significant effect on the removal of most pharmaceuticals. Also, mass balance analysis was performed to evaluate removal characteristics of pharmaceuticals in the biological treatment process. Acetaminophen, caffeine, acetylsalicylic acid, cefradine, and naproxen were efficiently removed in the biological treatment process mainly due to biodegradation. Removal efficiencies of gemfibrozil, ofloxacin, and ciprofloxacin were not high, but their removal was related to sorption onto sludge. This study provides useful information on understanding removal characteristics of pharmaceuticals in unit processes in the STP.

An enthalpy exchange element (EEE) is frequently made of papers, and a concern exists on growth of fungus or bacteria. This concern may be eliminated if polymer membrane is used instead of paper. Furthermore, most existing enthalpy exchangers have cross-flow configuration, which yields lower performance than counter-flow one. In this study, a counter-flow enthalpy exchange element was made using PVDF and cellulose composite. Heat and moisture transfer tests were conducted changing the frontal air flow rate from 150 m 3 /h to 350 m 3 /h at both the heating and the cooling condition. Results showed that the temperature efficiencies were approximately the same independent of the weather condition. Humidity efficiencies at the heating condition, however, were higher than those at the cooling condition. Furthermore, the heat transfer coefficients approached the theoretical value as the flow rate increased. In addition, the vapor transmission rates at the heating condition were higher than those at the cooling condition, probably due to the higher humidity efficiency at the heating condition. Future research will be focused on moisture diffusion characteristics of the composite membrane, which requires further measurements of water holdup, equilibrium adsorption curve, etc.

본 연구에서는 갈대군락의 영양염 물질수지 모델 구축을 위한 기초연구로서, 갈대군락 Mesocosm 실험을 통해 수층-갈대(뿌리, 잎, 줄기)-토양의 영양염(DIN, DIP) 농도의 춘계 및 하계 모니터링 결과를 이용하여 물질수지를 산정하였으며, 결과는 다음과 같다. 1) 갈대의 생체량은 춘계에는 지하경이 지상경에 비해 약 6.3~9.7% 높으며, 하계에는 지상경이 지하경에 비해 약 19.2~21.2% 높게 나타났으며, 갈대의 성장속도는 Mesocosm Tank A가 Mesocosm Tank D에 비해 지상경과 지하경 모두 2~3배 정도 빠르게 나타났다. 2) Mesocosm Tank에서의 갈대의 영양염(DIN, DIP) 농도는 춘계와 하계 모두 각각 2~3%로 차이가 적었다. 3) Mesocosm Tank별 생체량의 차이는 최대 23%로 나타나지만, 갈대가 흡수하는 영양염의 농도는 최대 3% 정도로 차이가 적었다.

최근 전북 지역은 바지락 생산량이 감소하여 2015년에 전국 생산량의 17.8%를 차지한 반면, 충남 지역은 점차 증가하여 49.1% 를 차지하였다. 갯벌은 다양한 저서생물이 서식하고 있고, 조석에 의해 물질이 유출·입되는 특성이 있기 때문에 만의 특성을 고려한 물질 수지를 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 2015년 5월과 8월에 곰소만과 근소만의 바지락 어장 지역과 외해지역의 차이를 비교하기 위해 3개의 해역(Sector , Sector , Control)으로 구분하고, LOICZ Model을 이용하여 물질수지를 산정하였다. 분석결과 바지락 성장이 활 발한 5월에 바지락 양식장이 밀집한 곰소만과 근소만 Sector 의 DIP는 각각 207.2 kg/day와 77.2 kg/day로 나타났고, DIN은 4,996.7 kg/day와 926.6 kg/day로 나타났다. 주로 양식생물의 섭식작용에 큰 원인으로 보이며, 근소만보다 곰소만에서 바지락 밀식이 이루어지는 것 으로 판단된다. 따라서 건강한 갯벌 생태계 유지와 지속적인 바지락 생산을 위해서는 밀식을 저감하기 위한 지속적인 관리가 필요하다.

아산만의 해양수질을 이해하기 위하여 2011년 12월부터 2013년 2월까지 아산만과 주변 방조제 호수의 수질을 계절별로 조사하였으며, 이를 바탕으로 아산만을 3개의 해역(Bay1, Bay2, Bay3)으로 구분하여 물질수지를 분석하였다. 현장 조사 결과 여름철인 2012년 7월에 아산만의 중앙해역(Bay2)에서 영양염이 증가하는 현상이 관측되었으며, 물질수지 결과에서도 동일시기에 중앙해역에서 영양염이 생성됨을 보였다. 이렇게 중앙해역에서 영양염 농도를 증가시킬 수 있는 공급원은 노후한 방조제 호수의 배출수와 미처리된 도시하수 등 비점오염물질을 포함한 배수로의 배출수로 추정되었다. 결과적으로 이러한 중앙해역의 높은 영양염이 외만으로 확장되는 과정 중 식물플랑크톤에 이용되면서 외만에서 높은 Chl-a의 농도가 관측된 것으로 해석된다. 따라서 아산만의 건강한 해양생태계 유지를 위해서는 방조제 호수의 배출수와 비점오염에 대한 적절한 관리가 필요하다.

The objective of this study was to investigate the response characteristics and performance of a biofilter in the removal of ammonia, as a malodor compound. A trickle-bed type biofilter was applied for this study, and operated at the ammonia loading rate of 0.97-15.52 g/m3·h. The results of the experiment indicate that the critical loading rate of ammonia to the biofilter was 10.7 g/m3·h and the elimination capacity was 11.6 g/m3·h. The analysis of nitrogen mass balance in the reactor indicates that inlet nitrogen as gas phase was converted through the biofilter into NH4 + (41.5% by mass), NO2 - (43%), and NO3 - (15%) as the available form of nitrogen in the effluent liquid. Free ammonia concentration in the effluent liquid was estimated as being in the range from 0.14 to 2.93 mg/L (average 1.7 mg/L) during the experimental period.

본 연구에서는 함평만의 육상기인오염 물질의 유입특성을 파악하고, 물질순환을 정량화하기 위해, Simple box model을 적용하였다. 함평만의 하천 유입 오염부하 특성을 보면, BOD, COD, TOC의 평균 유기물질 오염부하가 각각 79.7 kg-BOD/day, 144.06 kg-COD/day, 93.0 kg-TOC/day를 나타내었다. 하천별 유기물 유입 오염부하량은 손불 방조제>주포교>양만단지 순으로 나타났다. 계절별로는 하계 강우시기인 7월에 높은 부하 특성을 보였다. 영양염류의 평균 유입 오염부하는 각각 20.9 kg-DIN/day, 17.1 kg-DIP/day, 148 kg-TN/day, 37.4 kg-TP/day를 나타내었다. 하천별 영양염 유입부하량은 양만단지>백옥교>주포교 순으로 나타났다. 박스모델을 이용한 함평만 물질수지에서 담수체류시간은 52.4일로 해수교환이 낮은 반 폐쇄성 해역의 특성을 나타내었다. 영양염 물질수지에서 용존 무기질소의 경우 △DIN이 (-)의 탈질상태를 나타내어 유입된 질소보다 광합성에 의한 소비 및 외해 유출이 큰 경향을 보였다. 용존 무기인의 경우 △DIP가 (+)를 나타내어 유기물 분해에 의한 공급, 퇴적물의 용출부하, 하천 유입부하가 식물플랑크톤에 의한 소비 및 외해 유출보다 큰 것으로 나타나 축적되는 경향을 보였다.

Developing two process models to simulate wastewater treatment process is needed to draw a comparison between measured BOD data and estimated process model data: a mathematical model based on the process mass-balance and an ANN (artificial neural network) model. Those two types of simulator can fit well in terms of effluent BOD data, which models are formulated based on the distinctive five parameters: influent flow rate, effluent flow rate, influent BOD concentration, biomass concentration, and returned sludge percentage. The structuralized mass-balance model and ANN modeI with seasonal periods can estimate data set more precisely, and changing optimization algorithm for the penalty could be a useful option to tune up the process behavior estimations. An complex model such as ANN model coupled with mass-balance equation will be required to simulate process dynamics more accurately.

본 연구는 우리나라 한라산 아고산대에서 구상나무림의 물질생산, 탄소분포와 탄소수지에 대하여 알아보기 위해 수 행되었다. 구상나무림의 현존량은 2009, 2010, 2011, 2012 와 2013에 각각 98.88, 106.42, 107.67, 108.31와 91.48ton/ha 유기탄소량은 44.5, 47.89, 48.45, 48.74와 41.17 ton C/ha 이었다. 순생산량은 2009, 2010, 2011, 2012 년에 각각 11.40, 7.41, 0.05 와 -9.46 ton ha-1yr-1 이었고, 유기탄소 순생산량은 5.13, 3.33, 0.02와 -4.25 ton C ha-1yr-1 이었다. 2009~2013년 연간 낙엽생산량은 각각 2.42, 4.02, 2.94, 5.47, 2.67 ton ha-1yr-1이었고, 낙엽생산량의 유기탄 소량은 1.09, 1.80, 1.32, 2.46, 1.20 ton C ha-1yr-1. 연간 임상낙엽량 6.09, 5.40, 4.45, 2.57 ton/ha 임상냑엽량의 유 기탄소량은 2.74, 2.43, 2.00, 1.16 ton C/ha. 토양 20cm까지 의 유기탄소축척량은 각각 55.77, 54.90, 50.69, 44.42, 41.87 ton C ha-120cm-1. 2012년 토양호흡을 통해 배출된 유기탄소량은 2011, 2012년에 각각 4.42, 4.14 ton C ha-1yr-1 이었다. 한라산 구상나무림에서는 2011년에 총 0.01 ton C ha-1yr-1의 유기탄소를 대기로 방출하였고 2012 년에 -8.39 ton C ha-1yr-1의 유기탄소를 대기로 배출하였다.

본 연구는 낙동강 하구역의 사주지형 변화를 예측하기 위한 기초적 연구로서 하천유량의 변화에 따른 부유사의 물질수지에 대하여 검토하였다. 낙동강 하구역의 부유사 물질수지는 갈수기시 60,708 kg/day가 유입하고, 홍수기는 306,892 kg/day가 외해를 통하여 유출하는 것으로 산정되었다. 낙동강 하구역은 전반적으로 갈수기 및 평수기에 부유사의 유입, 홍수기에 부유사의 유출이 반복 되지만, 사주지형 주변에서는 부유사의 유입과 유출 거동이 복잡하게 나타나 장기 지형변동 모니터링이 필요한 것으로 나타났다.

단순 박스모델을 이용하여 2005~2006년 마산만의 담수 유량, 염분, 영양염, COD등 물질 수지를 산정하였다. 담수수지 계산 결과 계절별로 307.4×103~1,210×103m3/day로 이 시기에는 5 월이 가장 높았다. 하천과 생활하수에 의한 DIP과 DIN의 유입flux는 각각 410.8~795.7kg/day 및 4081.4~6525.3kg/day 범위로 마산만 내부에서 질소의 축적이 예상된다. 순 기초생산(net primary production)은 연 평균 0.028mol/m2/day로 14.4~517.8mgC/m2/day의 범위로 분포하였으며, 평균 330.7mgC/m2/day 였다. 해저 퇴적물로부터의 영양염 공급을 100% 제거할 경우 COD 농도는 2.79mg/L 에서 2.20mg/L로 감소하여 COD의 21.0%의 제거 효과가 있는 것으로 나타났다.

수은은 인체독성과 생물농축성 그리고 대기를 통한 장거리 이동성이 크기 때문에 국제적으로 관리가 필요한 화학물질로 인식되어 왔다. 이에 따라 유엔환경계획(UNEP) 집행이사회에서는 2013년 “수은에 관한 미나마타협약”을 채택하였다. 미나마타협약은 국제적으로 수은사용 및 배출을 저감하는 것이며, 이를 위해 모니터링, 배출원 관리, 원자재 및 제품관리, 폐기물 처리, 노출저감, 기술개발 등 6개 주요 분야별 관리방안을 마련하도록 요구하고 있다. 본 연구에서는 국내 폐형광등 재활용처리시설에 처리방식에 따라 처리공정별 수은 농도변화를 측정하여 공정단계별 수은 물질수지를 분석하였다. 처리방식으로 건식과 습식시설을 각각 선정하여 현장에서 공정단계별 입자상과 기체상 수은 농도, 유량을 측정하거나 시료를 일정시간 동안 3회 채취하여 분석하였다. 또한 직관형 형광등 무게 당 투입 갯수를 확인하였다. 형광등 투입구, 파쇄장치, 건식 및 습식 수은 처리공정, 대기방지시설 등에서 분진, 유리, 비철, 활성탄 등 26개 시료를 채취하고, 수은농도를 측정하여 물질수지를 계산하였다. 연구 결과, 폐형광등 재활용시설로 입고되는 직관형 폐형광등은 박스 당 무게는 약 40-45 kg이고, 형광등 개수는 약 240개 정도이었다. 일부 환형, 일체형 형광등이 처리시설 투입구로 투입되지 않도록 미리 제거하였고, 처리과정에서 발생한 폐기물 중 수은 함량농도를 측정한 결과, 분진, 슬러지, 폐활성탄 및 폐수에서 높게 검출되었다.

Nitrogen budgets in Sihwa-ho in 2010 were estimated using a mass balance approach. Major nitrogen fluxes sources can be divided into three sections: cities, agricultural area, and forest. Surplus nitrogen 2,030~2,214 ton/yr (2,123 ton/yr in average) was discharged to Sihwa Lake. 20% of the surplus nitrogen is removed from the wetland and 60% is removed tidal flats. Therefore net nitrogen discharge from Sihwa basin is estimated to be 650 708 ton/yr (679 ton/yr in average). Wet and dry nitrogen deposition and load from non-point sources ware estimated to be 97 ton/yr and 69 ton/yr, deposition is using CAMx model. So estimated total nitrogen discharge into Sihwa-ho was 817 875 ton/yr (846 ton/yr in average). The atmospheric load explains 11.1 11.9% (11.5% in average) of the total nitrogen load Sihwa-ho.

폐기물매립지는 대기 중으로 배출되는 인위적인 메탄 배출량의 상당 비율을 차지하고 있으며, 메탄은 기후변화에 상당부분 기여하는 물질 중 하나로 잘 알려져 있다. 이에 폐기물매립지에서 발생되는 온실가스로 인한 주변 환경오염 저감과 온실가스 관리 등을 위해서는 먼저 정확한 온실가스 배출량 산정이 필요하다. 그러나 폐기물매립지에 매립되는 폐기물의 불균질성과 매립된 폐기물의 분해에 관여하는 인자가 많기 때문에 장기간에 걸쳐 물리화학적 및 생물학적 반응을 통해 발생되는 온실가스의 배출량을 정확히 측정한다는 것은 매우 어렵다. 지금까지 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측을 위하여 다양한 모델들이 제안되었는데, 대부분의 모델은 1차 반응모델(First-order decay, FOD)에 기초하고 있다. 1차 반응모델로 가장 대표적인 모델은 IPCC(Intergovernmental panel on climate change)에서 제시한 FOD 모델과 미국 EPA(Environmental protection agency)에서 개발한 LandGEM(Landfill gas emissions estimation model) 등이다. 1차 반응모델에 적용되는 모델 변수들은 일반적으로 2006 IPCC 가이드라인에서 제시하고 있는 기본값을 적용하고 있으나 모델 변수는 온실가스 배출량 산정의 정확성에 결정적 영향을 미치기 때문에 폐기물매립지에서 모델을 이용한 온실가스 배출량 산정 결과의 신뢰도를 향상시키기 위해서 해당 매립지 특성에 맞는 변수값을 산정할 수 있는 방법론이 우선적으로 개발되어야 한다. 이에 본 연구에서는 장기간 동안 S 폐기물매립지에서 발생하는 온실가스를 측정한 결과를 기초로 메탄 및 탄소 물질수지를 이용하여 1차 반응 모델의 주요 변수인 DOC(Degradable organic carbon), DOCf(Fraction of degradable organic carbon which decomposes), R(CH4 recovery efficiency), OX(Oxidation factor), k(CH4 generation rate constant), Lo(CH4 generation potential)를 산정하고 산정된 변수값을 검증하여 온실가스 모델변수 산정방법론을 개발하고자 하였다. 연구결과 BMP(Biochemical methane potential) 실험을 통해 산정된 메탄발생량값은 최적 조건에서 평가된 값이기 때문에 DOCf를 1.0로 가정하였을 경우 DOC를 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서 메탄 및 탄소 물질수지를 이용하여 도출된 주요 변수값들을 모델에 적용하여 평가된 온실가스 발생량과 기존에 측정된 온실가스 발생량을 비교하였을 때 매우 유사하게 나타나 탄소물질 수지를 이용하여 1찬 반응모델의 변수들을 매우 정확하게 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 이외에도 1g의 폐기물(습윤기준) 중 매립지에 저장되는 DOC는 0.07g으로 분석되었으며, 침출수로 유출되는 DOC 비율은 전체 DOC 중 1.3%로 계산되었다. 따라서 본 연구를 통해 제안된 탄소 물질수지를 이용한 모델 변수 산정 방법은 폐기물매립지 온실가스 모델 적용에서 모델 변수들 및 예측값의 정확성을 향상시킬 수 있게 되었다.

비성형 SRF 제조공정은 대상지역의 특성과 계절 등 변동요인에 따라 제품품질의 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는 2016년 9월, Y시에 설치되어 있는 15톤/일급 Pilot 비성형 SRF 제조공정에 대하여 총량, 폐기물조성, 수분량 별로 물질수지를 세우고 그 결과를 분석하여 실증시설 설계반영에 반영하고자 하였다. 연속 정상운전 상태에서 각 공정별 시료채취는 3회씩 겉보기밀도, 물리적조성, 조성별 수분 분석을 하였고, 총괄수분 분석을 위한 시료채취는 공정별 각 5회씩 수행하였다. 1차 자력선별물, 2차 자력선별물, 비철선별에 대해서는 시료채취를 1회 하였다. 30mm미만 시료는 조성별 분리가 어렵기 때문에 협잡물로 가정하고 회분을 측정하여 가연분을 추정하였다. 물리적 조성은 3회 측정한 것을 총괄적으로 환산하여 평균으로 사용하였고 총량은 시스템의 최종 배출지점의 폐기물의 전체량을 측정한 결과로 분석하였다. 물질수지 분석결과 1차 파쇄 후 기준으로 고형연료제품 수율 74.90%, 잔재물 비율 22.66%, 선별물 비율 2.45%을 보였다. 누출량을 포함하여 계산하면 누출물의 비율 11.36%, 고형연료제품 수율 66.39%, 잔재물 비율 20.08%, 선별물 비율 22.17%로 큰 차이가 없었다.