전기화학적 처리를 통해 합성폐수 내의 질산성 질소, 인을 제거하는 새로운 폐수처리 공정 시스템 개발을 위한 연구를 수행하였다. 전류밀도에 따른 제거율은 전류밀도가 높아질수록 질산성 질소의 높은 제거효율을 얻었고, 전극 스위칭시간에 따른 N03-제거율은 스위칭 간격이 1 min일 때 높은 질산성 질소 제거효율을 얻었다. 전류밀도에 따른 총인 제거율은 전류밀도와 간격의 변화에 크게 영향을 받지 않으면서 90%이상 처리되는 것으로 나타났고, 스위칭시간(1 min간격)의 증가에 따른 총인 제거율은 증가 한 것으로 나타났다. 반면 COD의 경우는 전기화학적 처리를 통해서는 처리되지 않는 것으로 나타났으며 오히려 전극이 용출되면서 증가하는 결과를 얻었다. 또한, 전극의 소모율은 스위칭 간격이 짧을수록 적은 것으로 나타났다. 최종적으로 전기화학적 처리(전류밀도 50 mA/cm2, 스위칭 간격 1 min, 유량 540 mL/min)를 통해 질소 98.1%, 인 90% 이상의 제거 효율을 얻을 수 있었다.

Large amounts of oily wastewater discharged from various industrial operations (petroleum refining, machinery industries and chemical industries) cause serious pollution in the aquatic environment. Although dissolved air flotation (DAF) separating oil pollutants using microbubbles represents current practice, bubble size cannot be selectively controlled, and lots of power is required to generate microbubbles. Therefore, to investigate performance of the DAF process, this study examined the distribution of different sizes of microbubbles resulting from changes in physical shear force via modifying shapes of a slit-nozzle without an additional power supply. Three types of slit-nozzles (different angle, shape and length of the slit-nozzle) were used to analyze the distribution of bubble size. At a slit angle of 60°, shear force was 4.29 times higher than a conventional slit, and particle size distribution (PSD) in the range between 2 and 20 μm more than doubled. Treatment efficiency of synthetic oily wastewater through the coagulation-DAF process achieved 90% removal of COD by injecting FeCl3 and PACl of 250 mg/L and 100 mg/L, respectively, and the same performance resulted using FeCl3 of 200 mg/L and PACl of 80 mg/L employing a slit-nozzle angle of 60°. This study shows that a coagulation-DAF process using a modified slit-nozzle can improve the pre-treatment of oily wastewater.

염색공정으로부터 배출되는 염료⋅염색 폐수를 효과적으로 제거하고 재활용하기 위해 막분리법을 적용하고자 하였고, 본 연구에서는 상용화된 나노복합막 표면을 실란 커플링제로 개질하여 분리막 성능을 향상시키고자 하였다. NaCl, MgSO4를 사용하여 개질한 막의 성능 평가를 진행하였고, 그 결과 상용막에 비해 투과도와 제거율이 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 염색, 염료 폐수의 분리 특성을 확인하고자 인공염색 폐수를 적용하였고, UV 흡광도 측정을 통해 99% 이상의 제거 성능을 확인할 수 있었다. 제조된 분리막의 표면 특성은 AFM, XPS, FE-SEM, FT-IR, Contact angle 등을 이용하여 분석하였다.

The annual total phosphorus load caused by public wastewater, nightsoil and livestock manure treatment facilities in Korea has been examined macroscopically. Annual domestic average phosphorus (P) inflows through the income of phosphate rock for the last five years (2012 - 2016) were analyzed as 76,598 tons/year. As of the year 2015, the total loadings of phosphorus attributed to public wastewater treatment facilities, nightsoil treatment facilities and livestock wastewater were estimated as 30,269 tons/year, 1,909 tons/year and 18,138 tons/year, respectively. Considering the amount of phosphorus imports, the annual phosphorus load from wastewater, livestock wastewater and excretions is equivalent to 39.5%, 23.7%, 2.5% and totally 65.7%(39.5% + 23.7% + 2.5%). Therefore, the introduction of phosphorus recovery and recycling processes for the public wastewater and livestock manure treatment facilities has been found to be effective because it could reduce the import amount of phosphate rock by up to 60% or more.

본 총설은 다양한 저널 게재 논문으로부터 분리막 및 광촉매의 혼성 정수/하수 처리 공정을 요약하였다. 이 총설에는 (1) 분리막 광촉매 반응기(membrane photoreactor, MPR), (2) 분리막 결합 광촉매 공정에서 막오염 관리, (3) 유기 오염 물의 분해를 위한 광촉매 분리막 반응기, (4) 정수처리용 막분리 공정과 광촉매 분해의 결합, (5) 휴믹산 분해를 위한 광촉매 및 세라믹 막여과의 혼성공정, (6) 활성슬러지 여과를 위한 한외여과의 막오염에 이산화티타늄 나노입자의 영향, (7) 정수처 리용 광촉매 및 정밀여과의 혼성시스템, (8) 선박 평형수 처리용 한외여과 및 광촉매의 혼성공정 및 (9) 분리막 및 광촉매 코팅 프로필렌 구의 혼성수처리 공정이 포함되어 있다.

본 연구에서는 막결합생물반응조(MBR)공법을 비롯한 하수고도처리공법에서 유입하수량의 변화에 따른 슬러지 특성 변화를 파악하고자 하였다. 일 1.5톤을 처리하는 모형실험시설에서 설계유량 대비 유입하수량을 100, 70, 40, 10%로 변 화시켜가며 이에 따른 비탈질속도(specific denitrification rate)와 비질산화속도(specific ammonia oxidation rate)의 변화를 측 정하였다. 각 공법의 폭기조에서 채취한 슬러지의 비질산화속도는 유입하수량 100% 조건에서 세 가지 공법 모두 유사한 값 (0.10 gNH4/gMLVSS/day)으로 측정되었다. 유입하수량이 70%에서 40%로 감소함에 따라 비질산화속도가 크게 감소하는 경향을 나타냈다. 비탈질속도 역시 유입하수량이 감소함에 따라 최대 50%가량 감소하였다. 유입하수량이 감소할수록 비탈질속 도와 비질산화속도가 감소하는 경향을 나타냈으나 원수의 총질소 농도와 반응조 내 미생물 농도를 고려하면 질소제거율에 영향을 미칠 정도는 아니었다. 따라서 유입하수량이 감소하는 경우에도 반응조 내 미생물 농도를 높게 유지할 수 있다면 안정적인 질소 제거가 가능할 것으로 판단된다.

Water and wastewater treatment has always been a challenging task due to the continuous increase in amount and the change in characteristics of the poorly biodegradable and highly colored organic matters, as well as harmful micro-organisms. Advanced techniques are therefore required to successfully remove these pollutants from water before reuse or discharge to receiving water bodies. Application of ozone, which is a powerful oxidant and disinfectant, alone or as part of advanced oxidation process depends on the complex kinetic reactions and the mass transfer of ozone involved. Micro- and nano bubbling considerably improves gas dissolution compared to conventional bubbles and hence mass transfer. It can also intensify generation of hydroxyl radical due to collapse of the bubbles, which in turn facilitates oxidation reaction under both alkaline as well as acidic conditions. This review gives the overview of application of micro- and nano bubble ozonation for purification of water and wastewater. The drawbacks of previously considered techniques and the application of the hydrodynamic ozonation to synthetic aqueous solutions and various industrial wastewaters are systematically reviewed.

Odor emission factors (OEFs) are important parameters in characterizing odor sources, understanding emission patterns, designing abatement facilities, and providing appropriate control methods. In this study, OEFs for complex odor from grit removal chambers in publicly-owned wastewater treatment plants were determined, and the major operating conditions affecting the emission factors were investigated. In the main study site of “S” wastewater treatment plant, the averaged OEFs from the grit chamber were found to be 466.2, 162.6, and 54.7 OU/m2/min in summer, spring, and winter, respectively. OEFs from two other grit chambers in different wastewater plants were independently measured for comparison, and the values were in the same range as the OEF from S-site at a 95% confidence level. Nevertheless, the OEFs could differ depending on the types of wastewater and the sizes of wastewater treatment plants. Using the multi-variable linear regression method, correlations between OEFs and operating conditions, i.e. activities, from grit chambers were statistically analyzed. The analyses showed that operating conditions, including total suspended solids, water temperature, and temperature difference between water and air, were the most significant parameters affecting the OEF. A linear equation using these three parameters was proposed to estimate the OEF, and can be used to predict an OEF for another grit chamber, without odor measurement.

In membrane applications for wastewater treatment, polymeric membranes are dominant due to their processbility and low cost. To enlarge the membrane application in industrial effluent treatment, membrane materials with high mechanical and chemical tolerance should be needed. Although ceramics such as alumina would be good options for harsh environmental conditions, high cost and complex production methods hinder the application of ceramic membranes. Here, we demonstrate the preparation of cost-effective, robust alumina hollow fiber membranes (HFMs). Alumina HFMs prepared with phase inversion method followed by sintering showed narrow pore size distribution. Also, characteristics of the membrane can be easily tuned by controlling spinning and post treatment conditions.

하⋅폐수 처리 기술은 종래 단순 오염물질 처리에서 에너지 및 자원 절약형의 고도처리 기술로 발전되고 있으며, 공공 수역으로의 오염 물질과 유독 물질 배출을 최소화하고 설치⋅운영의 효율성을 높이기 위해 IT 및 BT와 같은 다양한 기 술을 접목한 융합형 기술로 진화하고 있다. 국내 하⋅폐수 처리기술의 발전 추이를 살펴보기 위해 등록된 특허기술을 수집⋅ 조사하여 연도별⋅부문별로 분류하여 분석하였다. 본고에서 2010년~2017년 5월 간의 관련된 특허 등록 내용을 생물학적⋅ 물리화학적 처리공정, 장치 및 기기, 소재⋅제재, 슬러지처리, 분리막, 공정제어기술 등 10개 분야의 42개 세부 영역으로 나누 어 추세를 분석했다. 총 3,356건의 특허가 등록되었으며 2013년에 638건으로 최고치를 기록한 이후 다소 감소하여 연간 3~400여 건을 유지하고 있다. 등록된 특허 총 건수는 아직 다른 국가에 비해 적지는 않으나 공정 제어 및 기기 분야, 신개념 처리 기술과 같이 세계 시장을 선도할 수 있는 첨단 기술의 특허는 타 분야에 비해 미흡한 것으로 나타났다.

합성폐수 내의 유기물(COD), 질산성 질소, 인산이온을 제거하기 위한 폐수처리 시스템 개 발을 위한 연구를 수행하였다. 먼저 COD는 HClO의 산화 반응에 의해 거의 100 % 제거되었으며 전기 화학적 처리에 의해 질산성 질소가 암모니아성 질소로 환원되지만, 암모니아성 질소는 HClO 처리에 의 해 질산성 질소로 재 산화 되었다. 암모니아성 질소는 가열 증발 처리에 의하여 거의 100% 제거 되었 으며 HClO 처리를 하여도 재 산화되는 암모니아성 질소는 나타나지 않았다. 인산 이온은 pH에 따라 금속 착염을 형성함으로써 침전 처리에 의해 제거할 수 있었으며 전기화학적 처리와 HClO 처리를 통 하여 COD 99.5 % 이상, 질소 97.3 %, 인 91.5 %의 제거 효율을 얻을 수 있었다.

Wastewater treatment using ferrate (Ⅵ) solution is becoming a promising technology for several years, because it is high efficient and harmless technology. In this study, the ferrate (Ⅵ) solution was tested to treatment of desulfurization wastewater. The effluent from desulfurization wastewater treatment process of power plant was used as raw water, and the COD and T-N removal efficiency of ferrate(Ⅵ) solution were investigated. In the test, as the injection rate increased from 0.1 to 1.0%, the removal efficiency of COD also slightly increased, about 80% of COD were removed in 1.0% of injection rate. In the case of T-N, about 50% of T-N was removed in the condition of 1.0% of injection rate. The removal efficiency of COD and T-N also affected by reaction time,maximum removal efficiency was shown in 30 min of treatment. From these results, the wastewater treatment with ferrate(Ⅵ) solution can be great solutions for treatment of non-biodegradable pollutants in wastewater, especially for the 3rd treatment of wastewater.

셰일가스전 폐수는 총용존고형물이 10에서 200g/L로 높아 기존의 역삼투 공정으로 처리하기에 기술적 한계가 있다. 본 연구에서는 정삼투막을 이용한 고염폐수(TDS 70g/L) 농축을 다루고 있다. NH3-CO2 기반의 유도용액을 사용하여, 8인치 나권형 정삼투 모듈의 배열에 따른 농축 효율을 연구하였다. 유도용액 공급이 원활하면서 공급수 농축율을 높이기 위한 조건을 파악하기 위해 공급수 및 유도용액의 흐름을 직렬 및 병렬 연결을 적용하였다. 정삼투 모듈 개수 증가에 따른 성능 영향을 실험함으로써 정삼투 시스템 디자인에 활용 가능한 결과를 도출하고자 하였다. 정삼투 모듈에서 NH3-CO2 유도용액 염 역확산과 공급수염 제거율을 측정함으로써 정삼투 시스템 운영상 문제점 및 해결방안을 제시하고자 한다.

평관형 알루미나 세라믹 멤브레인을 적용한 실험실 규모의 단독 혐기성 유동상 멤브레인 생물반응기 (Anaerobic Fluidized Bed Ceramic Membrane Bioreactor, AFCMBR) 하수처리 적용 가능성을 평가하였다. 단독 AFCMBR은 25℃에서 395일 간 합성폐수의 평균 유입 COD 260 mg/L에서 연속운전 되었다. 운전기간 동안 약 25 mg/L의 NaOCl 용액을 주입하여 주기적인 유지세정으로 멤브레인 투과플럭스 14.5-17 L/m².hr 달성이 되었다. 투과수의 용해성 COD는 1시간 HRT 에서 23 mg/L 이었고 고형물 발생량은 0.014 gVSS/gCODremoved였다. 단독 AFCMBR 운전 요구 전기에너지는 0.038 kWh/m³ 이었고 생산되는 메탄발생 전기에너지의 약 17%에 해당되었다.

Boron-doped diamond (BDD) electrode has an extremely wide potential window in aqueous and non-aqueous electrolytes, very low and stable background current and high resistance to surface fouling due to weak adsorption. These features endow the BDD electrode with potentially wide electrochemical applications, in such areas as wastewater treatment, electrosynthesis and electrochemical sensors. In this study, the characteristics of the BDD electrode were examined by scanning electron microscopy (SEM) and evaluated by accelerated life test. The effects of manufacturing conditions on the BDD electrode were determined and remedies for negative effects were noted in order to improve the electrode lifetime in wastewater treatment. The lifetime of the BDD electrode was influenced by manufacturing conditions, such as surface roughness, seeding method and rate of introduction of gases into the reaction chamber. The results of this study showed that BDD electrodes manufactured using sanding media of different sizes resulted in the most effective electrode lifetime when the particle size of alumina used was from 75~106 μm (#150). Ultrasonic treatment was found to be more effective than polishing treatment in the test of seeding processes. In addition to this, BDD electrodes manufactured by introducing gases at different rates resulted in the most effective electrode lifetime when the introduced gas had a composition of hydrogen gas 94.5 vol.% carbon source gas 1.6 vol.% and boron source gas 3.9 vol.%.