기존의 혐기성 MBR 기술의 파울링 제어방식은 높은 에너지가 요구되어 저에너지 파울링 감소기술의 개발이 필요하다. 혐기성 유동상 MBR 기술은 혐기성 유동상 생물학적 반응기와 침지식 멤브레인 기술이 조합된 기술로서 에너지원인 바이오가스의 파울링 제어를 위한 사용 없이 반응기 내부 벌크용액의 순환 하에 유동메디아를 유동시켜 파울링을 감소시키는 기술이다. 본 연구에서는 혐기성 유동상 MBR 기술의 최적화를 위해 유동메디아 기계세정의 이해와 에너지 저감방안에 대한 연구들과 향후 연구방향을 제시하고자 한다.

Membrane bioreactors (MBRs) employ a process of biological treatment that is based on a membrane that has the advantages of producing high-quality treated water and possessing a compact footprint. However, despite these advantages, the occurrence of “fouling” during the operation of these reactors causes the difficulty of maintenance.Hence, in this study, three physical cleaning methods, namely, backwashing, air scrubbing, and mechanical cleaning ball was performed to identify optimum operating conditions through laboratory scale experiments, and apply them in a pilot plant. Further, the existing MBR process was compared with these methods, and the field applicability of a combination of these physical cleaning methods was investigated.Consequently, MCB, direct control of cake fouling on the membrane surface was found to be the most effective. Moreover, as a result of operating with combination of the physical cleaning process in a pilot plant, the TMP increasing rate was found to be – 0.00007 MPa/day, which was 185% higher than that obtained using the existing MBR process. Therefore, assuming fouling only by cake filtration, about one year of operation without chemical cleaning is considered to be feasible through the optimization of the physical cleaning methods.

화물창의 내부 세정은 압축공기 또는 고압수를 이용하고 있으나 전용 세정기를 이용하지 않은 경우 위험성이 높은 작업이다. 이 연구에서는 화물창 고압세척기를 개발하기 위해 분사노즐의 유동특성을 수치해석 기법을 적용하여 고찰하였다. 그 결과 입자의 크기는 영향은 크지 않았으며 공급압력이 높을수 록 노즐부 끝단에서 유속과 분사거리는 지수함수로 증가하였다.

가압형 정삼투(pressure-assisted forward osmosis, PAFO) 공정은 기존의 정삼투(forward osmosis, FO) 공정의 단 점인 낮은 수투과도 및 유도용질의 역확산을 극복하여 전체 공정 효율을 향상시킨다. 하지만 가압에 의한 추가적인 수리학적 압력의 작용은 파울링을 가속화 시킨다는 단점이 있다. 본 연구는 PAFO의 간헐적 운전방법인 간헐적 가압형 정삼투 (Intermittent pressure-assisted forward osmosis, I-PAFO)의 파울링 저감 가능성을 평가하기 위해 수행되었다. 비교를 위해 FO 및 PAFO를 동시에 운전하여, 세 가지 운전에서의 파울링 거동을 관찰하였다. 파울링 실험을 위한 오염물질로 콜로이드 실리 카 입자를 사용하였고, 분리막 및 입자의 정전기적 상호작용 에너지 변화가 파울링 거동에 미치는 영향도 확인하였다. 실험 결과, I-PAFO 운전에서, 용액 pH 변화에 관계없이 가압구간, 압력완화 구간에서 각각 PAFO, FO보다 높은 수투과도를 유지 하였다. 파울링 실험 후, PAFO에 비해 I-PAFO운전에서 더 적은 수투과도 감소가 관찰되었고, 이로 인해 물리세정 후 향상된 수투과도 회복률 또한 관찰되었다.

공기를 이용한 분리막 세정은 MBR공정에서 fouling 억제 및 장기간 성능을 유지시키는 주요 핵심 방법이다. 기존의 MBR은 공기의 부상하는 힘을 이용한 방식으로 적은 동력을 이용하지만 주변환경, 유체흐름 및 원수성상 등으로 다양한 문제가 예기치 못하게 발생한다. 이를 개선하기 위하여 본사에서는 간헐적으로 가압 공기를 이용하여 fouling 억제 및 플럭스의 안정화를 이루는 i-MBR 모듈을 개발하였다. i-MBR 모듈에 들어가는 산기관을 개량하여 공기에 의한 파울링 억제 효과를 최대한 높이는 연구를 진행하였다. 산기관과 air의 상관관계를 진행하고, 이를 기반으로 pilot-scale 장치를 세팅하여 flux recovery 및 내구성 등을 비교분석하 였다.

Single-staged anaerobic fluidized ceramic membrane bioreactor (AFCMBR) was operated at 25oC for the treatment of low-strength synthetic wastewater with chemical oxygen demand averaging 260 mg/L. Tubular ceramic membrane consisting of aluminun dioxide (Al2O3) with 0.5 μm pore size was used. Overall COD removal was achieved as 87-95% with effluent COD concentration of 15-30 mg/L at hydraulic retention time (HRT) ranging from 1 to 3 hr depending upon permeate flux. Maintenance cleaning with NaOCl solution improved GAC scouring to reduce biofouling effectively, which allowed TMP less than 0.15 bar at 20 L/m2.hr. Energy required to operate the AFCMBR was reduced to 0.038 Kwh/m3 at 17 L/m2.hr, which was about 17% of the electrical energy converted by methane produced by AFCMBR.

기존 연구에서는 스크러버를 이용한 NO2 를 제거하기 위해 암모니아 수용액을 적용한다. 하 지만 암모니아는 독성 및 악취가 강해 실선 적용에 어려움이 따를 수 있어, 암모니아를 대체할 수 있는 물질을 찾기 위해 이 연구를 진행하였다. 대체 물질로는 수산화나트륨(NaOH), 티오황산나트륨 (Na2S2O3), 요소(Urea)를 사용하였다. 세정액을 제외한 모든 부분은 기존 암모니아를 적용한 실험의 최 적 조건과 동일하게 진행하였다. 그 결과 실험에 사용된 세 가지 물질 중 두 물질은 암모니아 용액과 대체가 가능한 것으로 사료되었으며, 최적조건은 각각 NaOH 2.5 %, Na2S2O3 5.0 % 에서 가장 높은 효 율을 나타냈다. Urea는 효율이 일정하게 지속되지 않아 대체 물질로는 적합하지 않음을 확인 할 수 있 었다.

This study was carried out in order to evaluate the design suitability of gas scrubbers, which have been operated in Siheung and Ansan Smarthubs, as an odor removal device. Detailed design data of 31 gas scrubbers installed between 2005 to 2014 were investigated. All the scrubbers investigated were found to use a “packed bed” design, and 30 of them used pall rings as packing materials. In determining the bed diameter of scrubbers, many facilities used incorrect packing parameters, which resulted in inappropriate design values for the bed diameter. In determining of the height of packed bed, the height of transfer unit (HTU) was calculated incorrectly because of the misuse of both the constants of packing materials and Schmidt numbers. In addition, the values of number of transfer unit (NTU) were found to be underestimated due to the low removal efficiency goal. Therefore, the adapted values of packed bed height were quite different from the ones calculated in many facilities.

The purpose of this study is to develop a scrubber wastewater cleaning system to improve the efficiency of odor reduction. We evaluated the changes in scrubber wastewater quality and odor reduction efficiencies before and after applying the pilot system. We determined that it was possible to extend the replacement cycle by two times or more considering the turbidity change and organic removal efficiency. Butyraldehyde, a major odor-causing substances in the exhaust gas of the target facility, is soluble in water. As a result, the odor reduction efficiency was improved by removing the butyraldehyde in the scrubber wastewater. Economically, it is possible to save about 12 million won per year. Thus, it is necessary to keep scrubber wastewater clean in order to improve the deodorization efficiency and reduce the cost of disposal.

본 연구는 실제 유류오염토양을 in situ 토양세정법으로 정화시 기술 적용성을 평가하기 위한 회분식 기초연구로 적정 계면활성제의 종류와 농도를 결정하고자 하였다. 증류수만의 진탕효과로 인한 TPH 제거는 약 30%이었으며, 계면활성제 희석시 사용되는 용액으로는 증류수를 사용한 경우에 비하여 지하수(해수 혼합)의 유입으로 인하여 약 2~6%의 효율저하가 나타났다. 토양과 계면활성제 용액비는 회분식 실험에서 TPH 제거효율에 미치는 영향이 미미하였다. 단독 또는 혼합 계면활성제 농도를 0.1~4.0 wt%까지 변화시켜 세정한 결과 종류별로는 Tween-80, SWA-1503, SWA-1503+SDS에서 평 균 제거율이 80% 이상으로 대체적으로 높은 효율을 보였으며, 농도에 따른 차이는 크지 않아 0.1 wt% 농도를 최적 농도로 판단하였다.

국내 정수장의 70%를 차지하는 15년 이상의 정수장의 대체 방안으로 막 여과 공정의 도입이 검토되고 있다. 동시에 원수의 특성에 적합한 막 여과 공정의 효율적인 공정개발을 위한 노력이 진행되고 있다.(Hur et al., 2006). 본 연구는 침지형 중공사막 모듈에서의 물리적 형태의 막 오염 제어를 위해 역ㆍ공세의 효과를 비교 분석하여 공정의 효율성을 평가하였다. 역ㆍ공세의 시간 및 강도 등의 운전조건을 변경하여 비교한 결과 공세를 통해 중공사막 표면에 존재하는 물리적 오염물질들의 제거가 충분히 되어 역세의 효과 크지 않음이 확인되었다.

고농도의 MBR처리공정에서 물리적 세정방법인 공기폭기(Aeration)는 장기간 막성능을 유지시키는기 위한 주요 방법으로, 기존의 연구들은 산기관의 성능을 극대화시켜 공기세정을 최적화시키는 연구를 주로 하였다. 효율적인 슬러지 탈리를 위해 폭기위치⋅시간⋅균일 배출성 및 데드존(Dead Zone) 감소 등 다양한 연구들이 진행되어 왔으며, 이를 통한 더 이상의 성능향상은 기대하기 어려운 상황이다. 산기관 최적화 이외에 막성능을 장기간 유지하기 위해서는 막모듈 전체에 공기에 의한 슬러지 탈리가 일어나야 하며, 이는 모듈의 구조적인 문제를 개선함으로써 해결책을 찾을 수 있다. 본 연구에서는 기존의 분리막 모듈과 구조가 변경된 모듈의 오염(fouling)에 따른 분리막 성능을 비교하고자 한다.

Pellicle is defined as a thin transparent film stretched over an aluminum (Al) frame that is glued on one side of a photomask. As semiconductor devices are pursuing higher levels of integration and higher resolution patterns, the cleaning of the Al flame surface is becoming a critical step because the contaminants on the Al flame can cause lithography exposure defects on the wafers. In order to remove these contaminants from the Al frame, a highly concentrated nitric acid (HNO3) solution is used. However, it is difficult to fully remove them, which results in an increase in the Al surface roughness. In this paper, the pellicle frame cleaning is investigated using various cleaning solutions. When the mixture of sulfuric acid (H2SO4), hydrofluoric acid (HF), hydrogen peroxide (H2O2), and deionized water with ultrasonic is used, a high cleaning efficiency is achieved without HNO3. Thus, this cleaning process is suitable for Al frame cleaning and it can also reduce the use of chemicals.

침지식분리막 오염을 최소화하기 위한 두 가지 공기세정방식을 비교하였다. 연속적인 공기세정과 단계별 공기량을 증가시키는 방식을 연구하였다. 15분의 여과 중에 세정공기의 증가는 5분마다 단계별로 공기량을 증가시켜주었다. 모의 여과 원수에 분말활성탄을 10 g/L 이하 그리고 카올린은 20 g/L 이하로 준비하였으며, 플러스는 80 LMH로 하였다. 단계별 공기세정방식은 연속적인 공기세정 방식보다 분리막 오염억제에 효과적이었다. 추가적으로 주입된 응집제는 분리막 오염저감을 보다 향상시켰다. 연속적인 공기세정의 오염현상은 공경막힘과 분리막 표면에 지속적인 입자의 축적에 기인하였다.

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.

전 세계적으로 증가하고 있는 선박 배출가스 규제를 위해 국제해사기구(IMO)는 배출되고 있 는 가스의 부정적 환경영향에 대한 부각과 함께 법적인 규제를 강화하고 있다. 국제해사기구(IMO) 규 제에 따라, 발트 해 연안을 지나는 모든 배들은 배출가스 제거창치를 장착해야 한다. 다양한 최신 탈황/ 탈질 장치가 소개되고 있는 가운데, 선박의 제한 된 공간을 활용한 폐 세정액 회수 공정 또한 중요한 기술로 발전 가능하다. 탈황/탈질 장치 후단에서 발생되는 폐 세정액은 질산암모늄, 황산암모늄과 같은 유용부산물을 포함하고 있다. 본 연구는 선택적 유기용매 염석 법, 저온 결정화 추출, 열 감압농축을 이 용하여 유용부산물로서 질산암모늄을 추출하였다. 열 감압농축으로 얻어진 부산물을 반복적 유기용매 추 출방법으로 정제했을 시 가장 높은 순도의 질산암모늄이 추출 되었다. 분석 장비를 통해 추출 된 유용 부산물의 성분 및 특성을 평가하였다.