In this research, we tried to find a solution for problem of urban sewage treatment with coal fly ash and gypsum as industrial wastes. Furthermore, we examine the feasibility of reusing coal fly ash and gypsum which increasing amount of industrial wastes as urban sewage treatment materials and the concern for urban sewage coagulation and adsorption mechanism. The result shows that when 800 mg/L of coal fly ash sintered at 700oC are injected into urban sewage, optimum removal efficiency of CODCr is 87.3%, indicating more 5% improvement than of treating with not sintered condition. The study finds that when 1000 mg/L of gypsum are injected into urban sewage without sintering, optimum removal efficiency of CODCr and turbidity indicate 87.4% and 93.7% respectively.

철근 콘크리트 강성관인 흄관은 현장 시공 후 사용 중 이음부의 누수와 침하로 인해 하수관거로서의 기능이 저하되는 경우가 많이 발생되고 있다. 따라서 하수관거의 경제성, 안전성, 사용성을 극대화하기 위해 개발되는 하수관거 기초는 하수관거 자중과 수압, 상재토압, 도로에 작용하는 하중의 영향을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다. 본 연구에서는 기본적인 설계가 완성된 하수관거 기초의 기본형 모델을 범용 구조해석 프로그램인 ABAQUS(2009)와 CAD Mechanical(2011)의 3D 모델링을 사용하여 유한요소 해석 결과와 비교하고, 보다 경제적인 설계를 위한 격벽의 종류와 유무에 따라 발생되는 최대응력을 항복응력과 비교하여 적은 재료로 생산 할 수 있는 하수관거 기초의 최적화된 단면을 파악할 수 있었다. 이를 고려하여 항복응력과 각각의 모델의 최대응력 및 변위를 통해 적절한 단면의 형상을 제시한다. 그림 1은 기본적인 설계가 완성된 CAD 도면과 ABAQUS 입력모델링 단면을 보여주고 있다. 플라스틱 재료(PE2406)의 물성치 정보와 여러 경계조건에 따르는 해석결과를 그림 2에 나타내었다. 그림 2는 하수관거의 크기와 모델, 위치에 따른 최대응력과 항복응력을 비교한 것으로서, 항복응력대비 발생된 최대응력 및 최대변위를 통하여 기초단면의 안전성과 경제성을 판단 할 수 있다.

본 연구에서는 하수슬러지 가수분해를 통해 생성되는 아미노산의 혐기성 분해과정을 알아보기 위해 각각의 아미노산 별로 혐기성 분해를 평가하였다. 아미노산의 개별 평가를 위해, 두 종류 아미노산간의 공동대사 반응인 stickland reaction은 제한시켰고, 혐기성분해가 진행되는 동안 COD, T-N, NH4＋-N, Biogas, CH4 등의 변화를 분석했다. 본 연구에서는 아미노산의 탈아미노화에 의해 생성되는 암모니아성질소를 통해 아미노산 분해율을 판단하였고, 이를 위해 각 아미노산의 질소농도를 1,000mg/L로 고정하여 연구를 진행하였다. 그 결과, 알라닌, 시스테인, 리신, 류신, 메티오닌, 아르기닌, 글리신, 히스티딘의 항목 중 시스테인, 류신, 메티오닌은 탈아미노화가 61.55%, 54.59%, 46.61% 밖에 이루어지지 않았다. 특히 시스테인과 메티오닌의 경우, 탈아미노화에 기인된 유기물질의 혐기성분해가 전혀 이루어지지 않았다. 이 3종류 아미노산이 폐수에 높게 함유되어 stickland reaction이 완벽하게 충족되지 않는 조건이라면, 이 아미노산들은 혐기성 소화 공정의 처리효율 저하의 원인이 될 수 있다고 판단된다.

정부는 하수관거의 대대적인 확충과 정비를 통하여 2010년 말 기준 하수도 보급률을 90.1% 수준으로 향상하였으며, 현재 운영 및 유지관리 단계에 접어들었으나 하수관거 운영성과 분석 및 평가를 위한 집수여건에 적합한 침입수와 유입수의 산정 방법에 대한 연구가 절실하다. 본 연구에서는 침입수와 유입수 산정 기법들의 특징을 분석하여 ‘물 사용량 평가법’과 ‘야간 생활하수 평가법’을 침입수 산정 방법으로 채택하였으며, 아산시를 연구 대상지역으로 선정하여 하수 유입수량 및 강우량 등 연구 자료를 수집하여 침입수와 유입수량을 산정하였다, 계산된 결과를 바탕으로 집수구역별 침입수 및 유입수 발생 특성과 연간 및 월간 구분에 의한 침입수 발생 특성, 계절별 침입수 발생 특성을 분석하였다. 합병식 하수배제 방식인 온천 집수구역과 분류식 하수배제 방식인 권곡 및 실옥 집수구역은 야간 생활하수 평가법에 의한 침입수 산정 방식이 효과적인 것으로 평가되었으며, 분류식 하수배제 방식인 모종 집수구역은 물 사용량 평가법과 야간 생활하수 평가법 모두 침입수 산정에 유효한 것으로 평가되었다. 또한, 주거지역인 모종 및 권곡 집수구역과 비교하여 상업지역이 많은 온천 집수구역의 침입수량 및 유입수량 산정 결과가 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 결과적으로 상업시설을 이용하는 경제활동 인구가 많은 상업지역이 아파트단지 등 주거지역에 비해 인구수대비 하수 유입율이 평균 72% 많은 것으로 분석되었다. 또한 최대 하수유입량의 68.4%∼74.7% 범위에서 평균 하수유입량이 발생하는 것으로 평가되었으며, 강우에 따른 유입수량은 강우량과 비례하여 우기 및 건기 등 시간적 변화에 따라 크게 변동하였다. 본 연구에서는 집수구역에 따라 침입수 및 유입수의 발생 양상이 다른 것으로 분석되었다. 따라서, 지역 특성이 다른 하수관거 정비지역 선정을 위한 지역별 예상 하수 발생량, 침입수 및 유입수 산정 시는 물론 향후 하수관거 유지관리 및 운영 시에도 지역에 적합한 관리 방안 마련에 크게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 논문에서는 시스템 다이내믹스(System Dynamics, SD) 방법론에 입각하여 하수도 시스템의 운영지표들과 이에 영향을 미치는 외부변수들로 구성된 피드백 루프 메커니즘(Feedback Loop Mechanism)을 관로유지관리와 연관하여 규명하고, 외부변수의 변화에 따른 운영지표의 변화를 예측함으로써 하수도 시스템의 효율적인 운영 및 유지관리 방안을 모색할 수 있는 SD 컴퓨터 모의 모형(Computer Simulation Model)을 개발하였다. 개발된 모형에 부산광역시 하수도 시스템의 과거 운영 자료를 적용함으로써 모형을 검증하였고, 미래의 운영 상황을 예측하였다. 그 결과, 하수도보급률은 이미 목표치에 거의 도달하여 큰 변동이 없을 것으로 예측되었으며, 하수처리효율과 하수처리량, 요금현실화율은 점차 증가할 것으로 예측되었다. 또한 정책 지렛대의 발견을 위해 시스템에 큰 영향을 미치는 주요 운영지표를 선정하여 외부변수의 변화에 대한 민감도 분석을 수행하였는데, 그 결과 관로 유지관리와 연관된 외부변수는 하수처리효율의 변화뿐만 아니라 시설이용률, 하수처리량 등의 변화에도 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

본 연구는 수도권 매립예정 간척지 중 대규모의 유휴지에 농촌진흥청 국립식량과학원에서 특허 출원한 물억새의 일종인 거대억새1호, 간척지 자생 물억새 및 자생 갈대의 에너지 작물을 바이오에너지 생산 목적으로 쓰레기 매립 예정지에서 재배한 최초의 연구로서 매립예정 간척지의 적응성 및 활용가치가 높은 에너지 작물을 선정함과 동시에 간척지 토양의 하수슬러지 고화물 처리로 인한 에너지 작물의 생육 상태 모니터링 및 토양화학성의 변화를 조사하였다. 1. 각 시험구의 토양 pH범위는 6.7~8.3이었으며 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구는 원지반토보다 낮은 pH를 나타내었다. 원지반토의 염농도는 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구에 비해 높은 치환성 나트륨 함량을 보이며 높은 염농도를 나타내었다. 2. 하수슬러지 고화물 처리구의 토양 유기물 함량은 재식 초기에는 원지반토에 비해 4배와 7배 높았고, 생육후기에도 2.9~5.6%로 원지반토의 0.75%에 비해 많았다. 3. 각 시험구의 에너지 작물 생육조사결과 거대억새1호가 다른 에너지 작물에 비해 간척지 토양에 하수슬러지 고화물을 투입한 시험구에 대한 적응력이 우수한 것으로 판단되었다. 4. 간척지에 하수슬러지 고화물의 투입으로 인하여 염해 완충능이 향상되는 등 토양이화학성이 개선되었으며, 에너지 작물의 생육이 원지반토에 비해 양호했던 점을 보아 매립예정 간척지의 토양 복토제로서 활용 가능성을 확인하였다. 5. 각 시험구의 에너지 작물 수확 후 마른줄기 수량을 조사한 결과 거대억새1호는 타 에너지 작물에 비해 가장 높은 바이오매스량을 나타내며, 거대억새1호는 바이오에너지 생산을 위한 최적의 에너지 작물임을 확인하였다.