하폐수처리를 위한 분리막 생물반응기에서 막오염을 유발시키는 원인물질로 알려진 정족수감지 신호분자인 AHL과 AI-2를 동시 억제하는 연구를 하였다. AHL 분해 효소를 생산하는 BH4와 AI-2 불활성 물질을 분비하는 DKY-1를 각각 하이드로겔 담체에 고정시켜 분리막 생물반응기에 적용시킴으로써 막오염을 효과적으로 제어하고자 한다. 주기적으로 반응기의 신호분자 농도를 LC/MS/MS로 측정하였으며, 막투과 압력 증가 데이터를 바탕으로 막오염의 완화 정도를 살펴보았다. 이외에 총질소, 화학적 산소요구량, 미생물 플록 크기, 미생물 농도 등을 측정하여 반응기의 상태와 폐수의 처리효율을 비교 고찰하였다. 본 연구는 연구재단 이공분야 기초연구사업(NRF-2016R1A2B2013776)의 지원을 받아 수행되었습니다.

Membrane based water and wastewater treatment becomes more and more popular; however, membrane fouling is still a critical obstacle for its extensive use. Most of the membranes being used are polymeric and have limitations in physical, chemical, and thermal stability, even though various novel materials were introduced. In this study, metal membranes were fabricated to solve those weak points of polymeric membranes. We evaluated the physical properties of a metal membrane, such as pore size distribution, surface morphology, and water flux, and finally used the membrane for electrochemical oxidation of municipal wastewater with simultaneous hydrogen fuel generation. The metal membrane removed 50-70% of the feed organic matter by electrochemical oxidation; 10-30 % removal by electrochemical oxidation plus 40% by membrane rejection.

Excess phosphorus in water has become a crucial aspect concerning the eutrophication. Experiments were carried out to fabricate particles of iron oxide to polymer and the beads were then calcinated. It was found that adsorption process most satisfactory fitted to Langmuir equation (R2>0.92) with maximum adsorption capacity 2.663 mg P/g adsorbent. Equilibrium of adsorption was reached after 3 h, while the initial adsorption rate increased from 0.46 mg/g-h to 3.83 mg/g-h when the bead iron content increased from 40.4 mg Fe/g to 160 mg Fe/g. This research was supported by a project (No. 2013001390002) from the Korea Environmental Industry & Technology Institute funded by the Ministry of Environment and the Brain Korea 21 Plus program of the Korean government.

Membrane biofouling is the major concern to be addressed in membrane bioreactors (MBRs). Synergistic combinations of quorum quenching and physical cleaning methods were applied to minimize membrane fouling in MBRs. Different types of physical cleaning modes, such as relaxation, air backpulsing, and permeate backwashing were used in combination with quorum quenching. A significant improvement in fouling control was accomplished when QQ was coupled with physical cleaning methods, especially in relaxation. In addition, mixed liquor properties and treatment performances were not affected by the QQ activity. This research was supported by a grant (2012001440001) from the Korea Environmental Industry and Technology Institute funded by the Ministry of Environment.

분리막 생물반응기(MBR)는 전통적인 수처리 방법과 비교하여 안정적인 수질확보, 처리부지 감소, 높은 유기물 제거 등의 장점으로 인하여 매우 널리 사용되고 있다. 그러나 긴 고형물 체류시간과 높은 미생물 농도로 인하여 종종 인제거에 제한이 있다. 전통적으로 인을 제거하기 위해 화학적 침전 방법이 가장 널리 사용되고 있으나 이는 과량의 응집제 주입으로 인한 비용 문제 및 대량의 슬러지 발생의 한계점을 가지고 있다. 반면 흡착공정은 상대적으로 운전이 쉽고 간단하며 슬러지 발생량을 현저히 줄일 수 있는 방법이다. 따라서 본 연구에서는 입상 금속산화물 흡착제를 개발하고 이를 이용하여 MBR처리수 내의 인을 제거하는데 적용하고 성능을 평가하였다. 본 연구는 환경부의 연구비(과제번호 2013001390002)를 지원받아 진행되었습니다.

현재 막여과 공정은 정수처리에서 많은 관심을 받고 있다. 그러나 막여과 공정은 저압 운전이 가능한 정밀/한외여과 분리막을 이용할 때는 효과적인 용존성 유기물 제거가 이루어지지 않으며 막오염 현상으로 분리막의 투과도 감소가 일어난다. 고압 분리막을 이용할 경우 양질의 수질은 얻을 수 있으나 고압 운전으로 인하여 운전비용의 소모가 높다. 따라서 최근 분리막의 효율적인 정수처리 적용과 성능 향상을 위해서 다른 물리화학적 공정과 결합한 혼성공정에 대한 다양한 접근이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 혼성공정으로 응집, 흡착, 특정 화학반응, 막표면 코팅 등과 정밀/한외여과 공정을 결합한 경우의 특징, 처리효율, 고려사항 등을 고찰하였다.

Catalytic wet oxidation of trichloroethylene (TCE) in water has been conducted using TiO2-supported cobalt oxides at 36oC with a weight hourly space velocity of 7,500 h-1. 5% CoOx/TiO2, prepared by using an incipient wetness technique, might be the most promising catalyst for the wet oxidation although it exhibited a transient behavior in time on-stream activity. Not only could the bare support be inactive for the wet decomposition reaction, but no TCE removal also occurred by the process of adsorption on TiO2 surface. The catalytic activity was independent of all particle sizes used, thereby representing no mass transfer limitation in intraparticle diffusion. XPS spectra of both fresh and used Co surfaces gave different surface spectral features for each CoOx. Co 2p3/2 binding energy for Co species in the fresh catalyst appeared at 781.3 eV, which is very similar to the chemical states of CoTiOx such as Co2TiO4 and CoTiO3. The used catalyst exhibited a 780.3-eV main peak with a satellite structure at 795.8 eV. Based on XPS spectra of reference Co compound, the TCE-exposed Co surfaces could be assigned to be in the form of mainly Co3O4. XRD patterns for 5% CoOx/TiO2 catalyst indicated that the phase structure of Co species in the catalyst even before reaction is quite comparable to the diffraction lines of external Co3O4 standard. A model structure of CoOx present predominantly on titania surfaces would be Co3O4, encapsulated in thin-film CoTiOx species consisting of Co2TiO4 and CoTiO3, which may be active for the decomposition of TCE in a flow of water.