최근 환경기준이 강화되면서 하수 처리공정에서 생물학적 처리와 탈인시설을 조합한 하이브리드형 고도처리공정이 빠르게 도입되고 있다. 현재 도입되고 있는 탈인시설은 대부분 응집제 투여를 바탕으로 하는 화학적 처리공정이다. 화학적 처리공법은 비교적 처리공정이 간단하고 공정의 유지관리가 간편하여 처리효율의 신뢰도가 높은 장점이 있는 반면에 화학약품 비용과 발생된 슬러지의 처분비용 등이 매우 높다는 단점이 있다. 이에 반해 기존의 생물학적 처리공정과 연계한 고도처리시스템을 구축하는데 있어 가장 단순하고 안정적인 단위공정의 하나로 알려진 흡착법은 질소, 인 또는 중금속 등과 같은 이온성 물질의 동시제거가 가능하면서도 기후 및 농도에 관계없이 처리효율이 비교적 일정하고, 부생독성물질을 생성시킬 위험성이 없을 뿐만 아니라 처리공정과 유지관리가 단순하고 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이에 따라 고효율성, 이온 선택성 및 경제성을 갖춘 흡착소재를 개발하기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 인산 이온에 대한 흡착선택성이 강한 흡착제를 개발하는데 목표를 두고 potassium peroxydisulphate(K2S2O8)를 개시제로 하는 라디컬 중합반응을 통해 glycidyl methacrylate(GMA)를 중합시키고 그 말단의 에폭시기(-COC-)에 아민기(-NH)를 도입하는 방법으로 아민형 poly-GMA 흡착제를 제조한 다음, 회분식과 고정층 컬럼식 흡착실험을 통해 인공폐수와 실폐수를 대상으로 PO4-P에 대한 흡착효율 및 흡착특성을 평가하였다. 실폐수는 M시 NH하수종말처리장에서 처리수(pH 6.9, EC 1.6 mS/cm, PO4-P 1.1 mg/L, NO3-N 3.4 mg/g, Cl- 442 mg/L, SO42- 69 mg/L)를 채취하여 인위적으로 PO4-P를 적정 농도가 되도록 첨가한 다음 흡착실험에 사용하였다. 아민형 poly-GMA 흡착제의 PO4-P에 대한 흡착은 증류수를 바탕으로 하는 인공폐수의 경우 Fruendlich 흡착등온식에, 실폐수의 경우 Langmuir 흡착등온식에 보다 더 잘 일치하였으며, Langmuir흡착등온식으로부터 구한 최대 단일층 흡착량은 인공폐수 222 mg/g, 실폐수 128 mg/g이었다. 고정층 컬럼 실험을 통해 얻은 파과곡선은 인공폐수의 경우 Clark 모델에, 실폐수의 경우 Bohart-Adams 모델에 보다 더 잘 일치하였으며, 이들 모델로부터 구한 최대 흡착량은 인공폐수 134 mg/g, 실폐수 10.4 mg/g이었다. 이처럼 실폐수에서 흡착량이 급격히 감소하는 이유는 공존 음이온 특히, Cl과 SO4이온의 흡착경쟁 때문이다. PO4-P에 대한 Cl과 SO4이온의 흡착경쟁을 평가한 결과 Cl에 비해 SO4이온의 영향이 훨씬 크게 나타났다. 실폐수 중의 SO4이온을 5 mg/L 이하로 제거한 후 컬럼실험을 해본 결과 최대 흡착량이 41 mg/g으로 증가하여 효과적이었으나 여전히 증류수를 바탕으로 하는 인공폐수에 비해 낮았다.

하수슬러지, 음폐수, 가축분뇨 등의 유기성폐기물의 해양투기 금지와 육상처리에 대한 대책 마련이 시급해지면서 유기성폐기물을 통합소화하여 메탄 등의 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화 기술이 대안으로 부각되고 있다. 국내에서 가동 중인 바이오가스화 시설 중 하수슬러지 혐기소화의 경우, 현행 법령에서 제시하는 유기물분해율과 메탄생성율 기준을 만족하지 못하고 있다. 또한 음식물류폐기물의 혐기소화는 다른 유기성 폐기물에 비하여 처리효율은 높으나 안정적인 시설 운영을 도모하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 12개소 하수슬러지 바이오가스화 시설을 대상으로 유기물 분해율, 메탄생성율을 산정하여 음식물류폐기물 투입 비율에 따른 영향을 평가하였다. 소화조 유입 및 유출수에 대한 TS, VS, 영양물질 (탄수화물, 단백질, 지방) 함량을 분석하여 이론적인 메탄생성율을 계산한 후 실제 현장에서 발생되는 메탄생성율과 비교하여 효율성을 판단하였다. 또한 사계절 정밀모니터링에서 도출된 휘발성지방산, 알칼리도, 암모니아성 질소 등 저해인자를 측정･분석하고 대상 바이오가스화 시설의 안정적 운전 여부를 진단하였다.

하수처리장의 증가와 함께 하수슬러지의 발생량 또한 매년 상승하고 있으며, 2025년은 2006년 대비 2배가 더 발생하게 된다. 이러한 하수슬러지는 주로 해양투기와 재활용에 의하여 처리되어 왔으나, 가장 단순하고 저렴한 방식이었던 해양투기가 2012년 01월부터 전면금지가 되었다. 현재 하수슬러지의 처리방법 중 재활용은 약 56% 정도를 차지하고 있다. 이 중 재활용은 매립지의 복토재, 건설자재, 토목자재, 시멘트 원료화 등으로 활용되고 있다. 지금까지 재활용 처리방법 중 매립지의 복토재로 재활용하는 것이 많은 연구가 진행되어 왔으나 친환경적인 처리방법 및 MICP 미생물에 관한 고형화/안정화 연구는 아직 미흡하다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 MICP를 형성하는 미생물을 이용하여 하수슬러지를 고형화/안정화 한 후 매립지의 복토재로서 가능성을 보고자 한다. 이에 본 연구는 MICP를 형성하는 미생물의 생물학적 및 광물학적 분석을 하였으며 하수슬러지 및 고화제의 물리화학적 분석을 수행하였다. 본 연구를 위하여 하수슬러지의 고형화적 품질기준인 pH, 수분함량, 투수계수, 일축압축 강도, 유해물질 함량 분석을 실시하였다. 또한, MICP를 형성하는 미생물에 의하여 하수슬러지가 고화처리 된 것인지 확인하기 위하여 탄산칼슘의 광물학적 분석을 병행하여 고형화/안정화에 대한 신뢰성을 갖고자 한다.

Due to the increasing sewage sludge generation from wastewater treatment facilities, sewage sludge has been reconsidered as a renewable energy source in various ways. Lipid extraction from sewage sludge is an applicable method for biodiesel production. Higher biodiesel production yields can be achieved through the improvement of lipid recovery efficiency. Although sewage sludge has different features due to its types and steps in treatment plants, lipid content of sewage sludge generally ranges from 10 to 15%. Among solvent extraction methods, the highest lipid recovery efficiencies were observed for chloroform-methanol extraction: 13.6-14.6% for primary sludge, 10.6-12.1% for waste-activated sludge, and 2.9-4.2% for digested sludge. The extraction residue of sludge can be used as biosolid refuse fuel (bio-SRF). After lipid extraction, the residue had decreased volatile matter and carbon content. Consequently, the calorific value of the residue decreased by 3,000 kcal/kg. The level of calorific value can be available to use bio-SRF.

In response to the water shortage problem, continued attempts are being made to secure consistent and reliable water sources. Among various solutions to this problem, wastewater effluent is an easy way to secure the necessary supply, since its annual output is consistent. Furthermore, wastewater effluent has the advantage of being able to serve various purposes, such as cleaning, sprinkling, landscaping, river management, irrigation, and industrial applications. Therefore, this study presents the possible use of reclaimed industrial wastewater treated with Birm filters and a UF membrane, along with an analysis on membrane fouling. The preprocessing stage, part of the reclamation process, used Birm filters to minimize membrane fouling. Since this study did not consider heavy metal levels in the treated water, the analyses did not include the criterion for irrigation water quality. However, the wastewater reclaimed by using Birm filters and a UF membrane met every other requirement for reclaimed water quality standards. This indicated that the treated water could be used for cleaning, channel flow for maintenance, recreational purposes, and industrial applications. The analysis on the fouling of the Birm filter and UF membrane required the study of the composition and recovery rate of the membrane. According to SEM and EDX analyses of the UF membrane, carbon and oxygen ion composition amounted to approximately 57%, whereas inorganic matter was not detected. Furthermore, the difference in the recovery rates of the distressed membrane between acidic and alkaline cleaning was more than ~78%, which indicated that organic rather than inorganic matter contributed to membrane fouling.

하수슬러지의 열풍건조시 하수슬러지의 특성, 고분자 응집제의 종류 및 주입량 등에 의해 발생되는 점성으로 인해 타공판에 부착성이 상당히 증가하여 건조효율을 낮추는 원인이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 고분자 응집제로 인한 하수슬러지(생슬러지, 잉여슬러지, 혼합슬러지)의 부착특성을 평가하기 위하여 고분자 응집제 주입량에 따른 점도 변화를 측정하였으며, 또한 하수슬러지의 열풍건조시 부착성을 상당량 감소시킬 수 있도록 기존 타공판을 대체할 수 있는 다양한 타공판 종류별 부착특성을 평가하였다. 하수슬러지의 열풍건조시 기존 타공판(STS 304재질), 전해연마+티타늄코팅 타공판보다 크롬코팅된 타공판의 부착성이 가장 적게 발생되었으며, 또한 생슬러지 단독건조보다 잉여슬러지 단독건조시 부착성이 더 크게 나타났다.

유기성폐기물 내 존재하는 질소를 회수하여 재이용 또는 재활용 하기 위하여 암모니아탈기 방법을 이용한 질소회수 효율 확보 방안을 연구하였다. 고농도 암모니아 함유 폐수에서(매립장 침출수, 식품폐수, 축산폐수 등) 목적으로 암모니아회수를 위한 탈기 기술 개발사례가 있으며 주로 탈기효율을 높임으로서 동력비용을 절감하는 목적으로 개발되었다. 따라서 암모니아 탈기 운영에서 60%이상을 차지하는 pH조절용 약품비용 절감을 위한 기술이 보급되어야 실질적인 상용화 및 보급이 활발해 질 것으로 판단된다. 암모니아 탈기 시 소요되는 공기는 입자성오염원이 존재할 경우 산소전달의 방해인자로 작용하기 때문에 이를 비교 평가하기 위해 고액분리 전･후를 비교 평가하여 이에 따른 탈기 효율 변화를 관찰하였으며 또한 pH에 따른 적정 NH3 /NH4 비율을 선정하여 pH조정용 약품비용 절감을 통해 경제성을 확보 하였다. 탈기 시 온도가 20℃일 때 소요되는 이론적 공기량은 2,400 L-air/L-water이나 70℃일 때는 이보다 약 10배 감소한 262 L-air/L-water 나타낸다. 이에 온도조건 변화를 통해 탈기 공정에서 대부분의 동력비를 소모하는 공기 주입량 절감을 위한 최적 방안을 도출하였다.

하수슬러지의 발생량은 산업발달 및 인구증가로 꾸준히 증가하고 있으나, 하수슬러지의 해양투기 금지로 대체 할 수 있는 새로운 처리 방법이 요구되고 있다. 특히, 최근에는 건조슬러지를 재이용하는 다양한 방안들이 제기되고 있으며, 그 중 활성탄을 제조하여 이용하는 방법이 있다. 활성탄은 일반적으로 석탄이나 목재와 같은 탄소질 물질을 이용하여 제조된다. 또한 활성탄의 제조는 탄화와 활성화 공정으로 이루어지며, 탄화와 활성화 공정의 인자들의 변화를 통해 활성탄의 특성이 달라진다. 따라서 본 연구에서는 국내 건조 하수처리장에서 발생한 건조슬러지를 이용하여 활성탄을 제조하였다. 탄화시간, 탄화온도, 활성화시간, 활성화온도, 수증기 주입량과 같은 여러 인자들의 변화에 따른 활성탄의 비표면적, 기공분포도의 분석을 통해 활성탄의 최적조건을 도출하여 활성탄을 제조하고자 하였다.

수열탄화(HTC, HydroThermal Carbonization)는 수분함량이 높은 바이오매스를 바로 적용하여 닫힌계에서 (closed system)에서 승온시키면 150℃~250℃범위에서 열수(hot water)에 의하여 고형물의 유기물 일부가 분해되기 시작하여, 탈카르복실화(decarboxylation)와 탈수(dehydration)반응이 유도되며 O/C, H/C 비율을 낮추고 탄소고정을 통해 바이오매스 고형연료의 에너지밀도를 높여 연료로서의 특성이 향상된다. 또한 수열탄화 반응시 높은 수분함량을 건조하여 수분을 증발시키지 않고 물로 분리함으로서 수분 제거시 소비되는 에너지를 일반건조기술 대비 50%이상 절감함으로서 하수슬러지 고형연료화의 경제성을 향상 시킬 수 있다. 이렇게 분리된 액체생성물에는 유기물 분해에 의해서 용해성 유기물이 다량 농축되어 혐기소화의 전처리 기술로도 적용되고 있다. 본 연구에서는 Lab scale과 1ton/day pilot plant를 이용하여 수열탄화를 하수슬러지에 적용하여 반응특성 및 연료 효율 향상을 확인하였다. 반응온도별 각 반응생성물의 특성 파악을 통해서 최적의 반응조건을 도출하였다. 또한 수열탄화 반응물에서 후단의 혐기소화 공정의 저해인자 제거를 위한 질소회수 공정으로 생기는 pH 변화에 따른 탈수특성 변화와 원인을 확인하였다.

기존의 하수슬러지 처리는 슬러지의 안정화와 감량화를 주목적으로 하였으나 최근 슬러지 처리계획은 처리 후 슬러지의 유효이용을 포함하게 되었다. 특히 유럽, 미국, 일본 등에서는 하수슬러지를 biosolids로 정의하고 슬러지 처리방법을 자원화에 이용하고 있으며, 매립지 부족 및 대체에너지 확보를 위한 하수슬러지 감량화/에너지화 기술수요가 증가하고 있다. 이에 따라 국내에서도 슬러지의 에너지화에 대한 관심이 급증하였고 에너지화의 대표적인 방법으로 혐기성 소화가 이용되고 있으며, 연구의 초점이 소화조 설비 및 가용화 기술에 대한 연구에 집중되어 있다. 하지만 최근 유럽, 일본 등지에서는 혐기성 소화 이외에 하수슬러지 내에 포함된 지방 및 지질 성분으로부터 화학 촉매를 적용하여 바이오디젤로 전환하는 기술이 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내의 하수 슬러지의 지질 함량에 대한 연구를 진행하고 지질회수율과 지질회수율을 높일 수 있는 방법에 대한 연구를 진행하였다. 하수슬러지의 지질 함량을 확인하기 위한 방법으로 화학적 방법인 지질의 용매 회수법을 사용하였으며, 지질회수율의 증대를 위한 전처리 방법으로 열적 전처리를 사용하여 지질회수율 증대를 확인하였다. 최적의 지질의 용매 회수법을 선정하기 위하여 3가지 용매를 사용하여 실험을 진행하였고, 열적 전처리의 최적 조건을 찾아보고자 125~250℃의 온도를 25℃ 범위로 시행하였다.

하수슬러지 및 음식물류폐기물과 같은 유기성폐기물이 해양투기가 전면 금지되면서 육상처리 및 재활용처리가 관심이 되고 있다. 하수슬러지와 음식물류폐기물을 육상처리할 뿐만 아니라 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화가 그 처리에 좋은 대안으로 부각되고 있다. 최근 하수슬러지 혐기소화시설에서 음식물류폐기물을 병합처리 하는 경향이 늘고 있다. 그러나 운전중인 하수슬러지 바이오가스화 시설은 그 유기물분해율과 메탄생성율 측면에서 그 효율이 매우 저조하며, 음식물류폐기물 바이오가스화 시설은 효율은 많이 증가하였으나 아직까지는 그 안정적 운전이 미비한 실정이다. 본 연구에서는 최근 하수슬러지와 음식물류폐기물을 병합처리하는 추이에 맞춰 효율성과 안정적 운전에서 문제점을 조사하고 이를 해결할 수 있는 고려인자들을 도출하여 그 가이드라인을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 하수슬러지만 혐기소화하는 5개 시설과 하수슬러지 혐기소화시 음식물류폐기물을 병합처리하는 9개 시설을 대상으로 현장조사를 실시하였다. 현장조사의 목적은 병합처리 바이오가스화 시설의 문제점들을 조사하고 그 문제점을 해결하기 위한 고려인자들을 도출하는 것이다. 또한 계절별로 하수슬러지 바이오가스화 시설 4개와 병합처리시설 7개에 대하여 정밀모니터링을 실시하였다. 이 정밀모니터링을 통하여 현장조사에서 도출된 고려인자에 대한 구체적인 가이드라인들을 제시하고자 한다. 가이드라인 제시는 전처리 등 6가지 공정별로 하수슬러지와 음식물류폐기물 물성들을 고려하여 제시하였다.

In water treatment facilities, cover having a various joint is applied to prevent the bad smell. In this study, each joint type of the aluminum cover that is applied to the sewage treatment facility, it was evaluated air tightness. As a result, it showed to be higher flat type better than stick out type.

최근 이슈가 되고 있는 도심지 지반함몰로 인하여 주기적인 하수관로 조사의 필요성이 강조되고 있다. 일반적으로 수행되는 조사 방법 중 하나인 하수관로 CCTV조사는 상당한 시간과 노력이 소요된다. 기존 연구들은 주로 하수관로 조사에 소요되는 노력을 줄이기 위한 H/W 및 S/W의 개발에 관한 연구가 주를 이루고 있다. 그러나 기존 CCTV 탐사장치를 이용하여 관리담당자가 보관하고 있는 수많은 조사영상 를 활용하기 위한 연구는 진행되지 않았다. 본 연구는 cross-correlation기법 기반의 이미지프로세싱 방법을 적용하여 CCTV 조사영상의 자막 으로부터 장치의 위치정보를 추출하였다. CCTV 장치의 시간-거리 관계를 분석한 결과 탐사 장치가 정지시간과 하수관로의 손상 사이의 강한 상관관계를 확인하였다. 제안된 CCTV영상의 분석법을 활용하는 경우 CCTV조사 보고서 작성 및 관리에 소요되는 노력을 줄임으로써 하수관 로 유지관리의 효율성과 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

The treatment efficiencies of domestic sewage treatment processes were analysed and assessed to suggest and design a suitable technology for coal seam gas (CSG) water treatment. Two sewage treatment plants (S and G in Busan) were selected. The former operates with standard activated sludge and modified Ludzak Ettinger processes while the later uses the combination of A2/O and gravity fiber filtration. For both plants, the concentrations of BOD, CODMn, T-N and T-P were about 5.0, 19.0, 5.0, 11.0 and 1.0 ppm, respectively, which satisfy the discharge standards. Therefore, although sewage treatment processes seems to be applicable for CSG water treatment, additional processes to remove total dissolved solids and ionic compounds (i.e. bicarbonate) need to be introduced to produce fit-for-purpose water resources for beneficial use (in accordance with Water ACT 2013). This, for the CSG treatment process design, it is necessary to align the operating conditions with merging methods of combinable unit technology obtained from sewage treatment processes.

This paper assesses the feasibility of producing fuel energy from sewage sludge via four processes: microwave-induced pyrolysis/gasification and conventional pyrolysis/gasification. Both pyrolysis and gasification produced gas, char, and tar. The gas produced for the gasification contained mainly hydrogen and carbon monoxide with a small amount of methane and hydrocarbons (C2H4, C2H6, C3H8). However, the gasification produced higher carbon monoxide instead of the hydrogen. The microwave gasification generated higher heavy tar compared to other processes. As a light tar, benzene generated higher value for both the pyrolysis and gasification. The sludge char showed a vitreous-like texture for the microwave process and a deep crack shape for the conventional heating process. These results indicate that the gas produced from the microwave processes of wet sewage sludge might be usable as a fuel energy source, but this would require removal of the condensable PAH tars. The sludge char produced could also be used as a solid fuel or adsorbent.

In this study, GC-MS linked with an automatic thermal desorber was used to quantitatively analyze the odorous and volatile compounds in the gas emitted from a sewage sludge drying facility. In addition, the removal characteristics of these compounds were investigated by using a pilot-scale packed bed wet scrubber. A quantitative analysis for 58 odorous and volatile compounds in the gas was successfully achieved with GC-MS and GC-FPD. The a quantitative analysis revealed the major odorous compounds were hydrogen sulfide and acetaldehyde. In addition, D-type siloxane compounds such as octamethylcyclotetrasiloxane (D4), decamethylcyclopentasiloxane (D5), and dodecamethylcyclohexasiloxane (D6), were quantitatively measured. The concentrations of siloxane compounds measured in the gas were in the range of 4.54- 7.36 ppmv, higher than those in landfill gas. The average removal efficiency of the odorous and volatile compounds in a wet scrubber was 67.37%. D4, D5, and D6, which are hydrophobic compounds, were also removed by as much as 50.68%, 44.56%, and 70.26%, respectively.

Comprehensive evaluation by the old sewage treatment plant residual value, investments are needed, such as adequacy of established objective criteria, such as after maintenance or abolition of sustainable operations. In this study, we propose a comprehensive evaluation items of evaluating structural measures to determine whether the abolition of the old sewage treatment plant.

Since sewage sludge has low heating value as an energy source, it is desirable that sewage sludge is mixed with woody waste to enhance energy potential. Among thermal methods for waste to energy, carbonization process is used in this study. In order to estimate reaction kinetics for carbonization process using mixture of woody waste and sewage sludge, the content of sewage sludge is varied from 10 ~ 30% in mixture of woody waste and sewage sludge in carbonization process. Carbonization time is changed from 10 min to 50 min and carbonization temperature is varied from 250oC to 350oC. The carbonization process for mixture of woody waste and sewage sludge was optimized at carbonization temperature of 300oC for 20 min, 20% of sewage sludge content. As increased carbonization temperature, reaction rate constant, frequency factor and degree of carbonization were increased. As increased the content of sewage sludge, conversion, ash content and degree of carbonization were decreased. At optimal conditions for carbonization process, frequency factor and activation energy in Arrhenius equation can be decided by 3.61 × 10−2 min−1, 7,101.8 kcal/kmol respectively.

There is a need to analyze unconfined groundwater behavior since the demand of groundwater use has been increasing. While unconfined groundwater temperature is tend to be affected by air temperature, it is hard to find an empirical study in South Korea. In this research, we try to determine the relationship between daily average air temperature and daily average groundwater temperature by time-sequential analysis of groundwater monitoring wells in Galshin basin in Yesan-Gun, Chungcheongnam-Do. In addition, models to estimate groundwater temperature from air temperature were developed. In this research 101-day moving average method with measured air temperature is used to estimate groundwater temperature. To verify the developed model, estimated values of average groundwater temperature with 101 moving average are compared to the measured data from September 10 2007 to September 9 2008. And, Nash-Stucliff Efficiency and Coefficient of Determination were 0.970 and 0.976, therefore it was concluded that the model allowing groundwater temperature estimation from air temperature is with reasonable applicability.

In this study, the applicability of MBR process was evaluated to improve processing of personal sewage treatment facilities of 50 m3/day or less. As result of the research, stable discharge water quality could be secured as result of the MBR effector operation according to rate of inflow and inflow load and treatment efficiency of 98% or higher was shown by the membrane filtering method operation for SS, BOD5. it was found that high treatment efficiency of 99% or higher. It is judged that detention time can be designed until 6.9 hr when applying MBR process on personal sewage treatment facilities with high pollution load and that cutback of pollution load can be possible through this study. It was shown that MBR process application reduces an annual cost of 4,829,600 won based on the basic unit calculation results and solves burden of amount of borne by causers according to excess of discharge water quality standards.