Shale gas has become increasingly important as a viable alternative to conventional gas resources. However, one of the critical issues in the development of shale gas is the generation of produced water, which contains high concentration of ionic compounds (> TDS of 100,000 mg/L). Accordingly, membrane distillation (MD) was considered to treat such produced water. Experiments were carried out using a laboratory-scale direct contact MD (DCMD). Synthetic produced water was prepared to examine its fouling propensity in MD process. Antiscalants and in-line filtration were applied to control fouling by scale formation. Fouling rates (-dJ/dt) were calculated for in-depth analysis of fouling behaviors. Results showed that severe fouling occurred during the treatment of high range produced water (TDS of 308 g/L). Application of antiscalant was not effective to retard scale formation. On the other hand, in-line filtration increased the induction time and reduced fouling.

An experiment was carried out to determine the effect of cooling water treatment with ionized calcium on calcium content, extending the shelf-life and quality of fresh chicken meat in poultry slaughtering process. The subjects were divided into four groups: control (0% without ionized calcium) and treatment groups (0.5, 0.7, 0.9% ionized calcium). The results indicated that the cooling water treatment with ionized calcium exhibited the bacterial counts of 105 CFU/cm2 in surface of chicken meat, and maintained the quality of fresh chicken meat with extending the shelf-life above seven days when compared with that of control group. The results found that the cooling water treatment with ionized calcium could produce the calcium enrichment of chicken meat as nine times higher in calcium content of chicken meat when compared with that of control group. pH, water holding capacity, TBARS (MDA mg/kg) in chicken meat via the cooling water treatment with ionized calcium showed 6.4, above 50, below 0.10, respectively, with preventing the oxidation of unsaturated fatty acids. Lightness (L*) as a chicken meat color, shear force indicated above 60, below 1.70 kg/0.5 inch2, respectively.

본 연구에서는 알루미나 정밀여과 및 광촉매 코팅 폴리프로필렌의 혼성 수처리 공정에서 물역세척 시간 (back-flushing time, BT) 및 PP 구 변화의 영향을 알아보고, 알루미나 한외여과막와 동일한 PP 비드를 사용한 선행 결과와 비 교하였다. 물역세척 주기(FT)는 10분으로 고정한 채, BT를 6~30초로 변화시키면서, 그 영향을 180분 운전 후 막 오염에 의한 저항(Rf), 투과선속(J)과 총여과부피(VT) 측면에서 고찰하였다. BT가 길어질수록 Rf는 급격히 감소하고 J는 증가하였으나, VT는 BT 10초일 때 최대였다. 탁도의 처리효율은 99.0% 이상으로 BT의 영향이 보이지 않았다. 한편, 유기물 처리효율은 역세척 없 는 조건(NBF)에서 89.0%로 가장 높았으며, BT가 길어질수록 증가하였다. 막오염 측면에서 최적 PP 비드의 투입 농도는 20 g/L이었으나, 알루미나 한외여과막와 동일한 PP 비드를 사용한 선행 결과 최적 PP 비드의 농도는 40 g/L이었다. 탁도와 유기 물 처리효율은 PP 농도 30 g/L에서 최대였으나, 선행 결과 탁도와 유기물 처리효율은 모두 PP 농도 40 g/L에서 가장 높았다.

Peak load rate(i.e., maximum daily flow/average daily flow) has not been considered for industrial water demand planning in Korea to date, while area unit method based on average daily flow has been applied to decide capacity of industrial water treatment plants(WTPs). Designers of industrial WTPs has assumed that peak load would not exist if operation rate of factories in industrial sites were close to 100%. However, peak load rates were calculated as 1.10~2.53 based on daily water flow from 2009 to 2014 for 9 industrial WTPs which have been operated more than 9 years(9-38 years). Furthermore, average operation rates of 9 industrial WTPs was less than 70% which means current area unit method has tendency to overestimate water demand. Therefore, it is not reasonable to consider peak load for the calculation of water demand under current area unit method application to prevent overestimation. However, for the precise future industrial water demand calculation more precise data gathering for average daily flow and consideration of peak load rate are recommended.

수온 상승에 따른 조류 등 이취미 물질의 증가, 미량 유해물질의 검출로 인해 기존 여과 공정으로 시민들의 수질 기대조건을 충족할 수 없기 때문에 오존+활 성탄 등의 고도정수처리 공정의 도입이 활성화되었으며, 이미 대도시, 광역단위 에는 고도정수처리 공정 도입이 완료된 상황이다. 대부분의 국내 정수장의 여과 공정은 급속 모래여과 공정으로 구성되어 있으며, 10년간 막여과 공정이 등장하여 여과 공정에 따른 후단 오존+활성탄 공정에 미치는 영향을 파악하는 것이 필요하다고 판단되었다. 서울시 Y 정수장에 설치된 고도정수처리 파일럿 플랜트 를 활용하여 고도정수처리 공정에 모래여과수와 막여과수가 유입되었을 경우 수질 및 제거율의 변화와 활성탄 표면 변화를 관찰하였고 이를 통해 막여과 정수처리 공정 도입 필요성을 검토하였다.

제조나노물질의 발전으로 이를 이용한 제품들이 늘어남에 따라 상수 내 나노 물질에 대한 잠재 위해성 논란이 제기되어 왔다. 응집과 같은 기존 나노물질 처리 방법에 비해 막 분리법은 2차 오염물이 없고 재사용이 가능하기 때문에 각광받고 있다. 하지만 수계환경 변화로 인한 나노물질의 특성변화에 따른 막 기 반 공정 내 나노물질 거동에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서 는 국내에서 사용되고 있는 대표 제조나노물질인 Ag, ZnO, TiO2의 수계 내 유 기물 존재여부에 따른 특성을 분석하고 막기반 상수처리 공정에서의 거동을 평가하고자 하였다. SR-NOM을 대표 자연유기물로 평가하였으며 상수 내 SR-NOM의 유/무에 따른 나노물질들의 응집성 등의 변화가 막기반 공정 결과에 영향을 주었음을 확인하였다.

본 연구에서는, 산화그래핀과 은나노물질의 복합체인 Ag/GO를 합성하고 이를 PAN 고분자용액에 도입하여 전기방사함으로써 나노섬유형태의 분리막을 제조하였다. Ultraviolet-visible spectra분석을 통해 합성조건을 최적화하였으며, SEM, TEM, Raman 분석을 진행하여 구조 및 형태를 확인하였다. 그램음성균 (Salmonella, E. coli.)과 그램양성균(B. cereus, St. aureus)에 대한 항균성 실험결과 제조된 복합나노섬유의 항균효과를 확인할 수 있었다. 또한, 복합체의 도입 에 따라 약 100%이상의 높은 수투과도 값과 막오염 저감효과를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제조된 나노섬유 분리막은 수처리용 분리막으로 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

This study describes the effects of treated water (TW) on PH changing, growth of watermelon seedlings, canola oil and diesel absorption, the antibacterial ability of the filter that composited from polyurethane(PU) and silver powder(Ag) producing by Electrospinning. In this study, we used the battery energy acquired from solar cell, the water has been processed when it pass through the electromagnetic field. The results of this research indicated that the PH value of TW changed slightly compared with untreated water (UW), but the TW could absorb smell of PH reagent. In addition, the TW could also promote the growth of watermelon seedling, and the growth of watermelon seedling stem length was about twice compared with UW. On the effects of canola oil and diesel absorption, the TW also showed a good oil absorptive capacity, especially for the diesel absorption, it could absorb 28% diesel. For the PU+PU+Ag/CNT filter, it showed about 100% of the antibacterial rate on strain 1 (Staphylococcus aureus ATCC 6538P) and 2 (Escherichia coli ATCC 8739).

The characteristics of filter/adsorber granular activated carbon (F/A GAC) were investigated by measuring various parameters, which include surface area, pore volume, abrasion number, floater, and water-soluble ash. The correlation between parameters was also evaluated. Moreover, rapid small-scale column test (RSSCT) was conducted for adsorption characteristics. Thirteen F/A GAC were tested, and the average values of abrasion number and water-soluble ash were 88.9 and 0.15%, respectively. F/A GAC with the larger external surface area and greater mesopore volume had the lower abrasion number, which indicated that it was worn out relatively easily. Water-soluble ash of coconut-based GAC (about 2.6%) was greater than that of coal-based GAC (less than 1%), and the pH of solution was increased with GAC, which had the higher water-soluble ash. On the other hand, floater of thirteen F/A GAC was divided as two groups, which one group had relatively higher floater (2.7~3.5%) and the other group had lower floater (approximately 0.5%). The results of RSSCT indicated that coconut-based GAC (i.e. relatively higher water-soluble ash) had less adsorption capacity. Moreover, adsorption capacity of coal-based GAC with larger surface area and greater mesopore volume was superior to others.

본 연구에서는 하수처리수를 원수로 사용하여 직접 접촉식 막증발법을 적용하여 원수 온도와 원수 유량 변화에 따 른 하수처리수의 COD, TN, TP, TOC의 제거율 변화와 여과플럭스의 변화를 측정하였다. 또한 하수처리수에 의한 분리막의 오염 가역성을 평가하기 위해 1차 증류수만을 사용하여 물리세정을 수행한 후 플럭스의 회복률을 측정하였다. 실험결과 원수 의 온도 및 유량에 관계없이 원수가 3배 농축될 때까지 여과를 진행하였음에도 불구하고 하수처리수의 주요 오염물질인 COD, TN, TP, TOC에 대한 제거율이 92% 이상으로 높게 나타났다. 또한 비교적 낮은 온도인 50°C와 60°C에서 원수의 유량에 따라 최소 13.8 LMH에서 20.3 LMH로 높은 여과플럭스를 나타냈다. 그리고 높은 농축계수까지 여과 실험을 진행했음에도 불구하 고 낮은 여과플럭스의 감소를 나타냈으며 1차 증류수를 이용한 짧은 시간 동안의 물리세정만으로 최소 90% 이상의 높은 여과 플럭스 회복율을 나타냈다. 따라서 하수처리수 재이용을 위한 공정으로 막증발법의 적용이 충분히 가능할 것으로 판단된다.

정수슬러지를 탄화 및 활성처리하여 흡착제를 제조하였으며, 이를 이용한 황화수소 흡착특성을 고찰하였다. 제조 된 흡착제에 대한 BET측정 및 SEM 등 물성분석을 실시하였으며, 황화수소를 대상으로 회분식의 흡착평형실험 을 실시하였다. 실험변수로는 활성처리시 적용되는 약품종류 및 농도 등이 적용되었다. 실험결과, 정수슬러지는 탄화나 약품첨착과정을 통해 커다란 성능 향상이 이뤄짐을 알 수 있었다.

Temperature correction trans-membrane pressure (TC-TMP) is frequently used as a fouling index in membrane water treatment plants. TC-TMP equation is derived based on an assumption that the total membrane resistance (i.e. the sum of the intrinsic membrane resistance and fouling resistance) is not affected by temperature. This work verified the validity of this assumption using microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) membranes with and without fouling. The foulants used in the work were kaolin (inorganic) and humic acid (organic). The intrinsic resistances of MF and UF membranes remains at constant values regardless of temperature change. When the same amount of foulants were accumulated on the membrane, inorganic fouling resistance with kaolin was constant regardless of temperature change while organic fouling resistance with humic acid decreased at higher temperatures, which means that TC-TMP cannot be used as a fouling index when organic fouling occurs in a real field application. Since TC-TMP underestimates the amount of fouling at higher temperatures, more attention should be necessary in the operation of membrane water treatment plant in a hotter season like summer.

Since aged water treatment facilities could threaten the sustainable water supply, asset management system has been adopted for their systematic management. Level of Service(LoS) is one of critical components of asset management and could be quantified through benchmark index(BMI). Water supplier could estimate consumer’s satisfaction and their performance through BMI to improve the LoS. We developed BMI for water treatment facilities from customer’s satisfaction survey. BMI, represented with the Total Service Score(TSS), was assessed with water quality, water pressure, taste and odor, water rate, and service quality with weighing factors. BMI could, further, be used to assist the analysis of the life cycle cost to increase the unit of LoS.

본 연구는 잔류함으로써 문제를 일으킬 수 있는 응집제를 사용하지 않고 물리적인 처리만을 사용하는 막여과 정 수처리의 전처리로 F/A 공정을 구성하고자 하였고 이를 구성하는 여재의 성능을 연구하였다. 특히, 탁질 물질과 유기물 제거 가 가능한 것으로 알려진 Filtralite의 도입 가능성을 검토하였다. Filtralite의 탁도 제거효율은 원수대비 83~84%로 여과사와 비슷한 결과 값을 나타내었으며 여재표면에 잘 발달된 공극 때문에 유기물 제거능은 여과사보다 50% 더 높게 나타났다. 따 라서 F/A 공정을 구성함에 있어 여과사보다 Filtralite가 더 효율적이라 검토되었다. 활성탄과 연계한 F/A 공정을 구성하여 막 여과 처리 시스템의 전처리효율을 실험한 결과, TOC 농도는 TMP의 증가에 큰 영향을 주는 것으로 판단되어 막오염 저감에 유기물 제어가 중요함을 확인하였으며 유기물 제거 효율이 뛰어난 여재 사용이 필요할 것으로 판단되었다.

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.

최근 분리, 흡착과 같은 물리적인 수처리 공정이 중요해졌고, 본 연구에서는 Track-etched polycarbonate(PC) membrane이 친수성이며 균일한 기공크기를 가지고 기계적강도가 우수하다는 점을 이용하여 하전 된 균일한 크기의 나노입자를 포함한 콜로이드 용액의 제거능력에 대해 조사하여 분리특성을 파악하였다. 유화중합을 이용하여 양전하, 음전하로 각각 하전 된 균일하며 착색된 나노입자(70 ~200nm)를 다양한 조건으로 제조하고, SEM, DSC, FT-IR 및 제타 전위를 측정하여 라텍스의 특성을 파악하였다. 또, PC membrane의 표면전하 및 기공크기와 입자의 표면전하 및 입자크기에 따른 수투과도 및 배제율을 조사하였다.

막여과 정수처리 공정에서는 효율적 처리와 관리를 위하여, 일정용량의 계열(Train)을 복수로, 고회수율 달성을 위한 다단(Stage)의 구성을 사용한다. 이에 따라, 각 계열 또는 단이 처리해야하는 대상수의 농도가 서로 상이하고, 원수 및 약품의 유입위치와 방향 등에 따라 막오염 특성이 서로 상이하다. 따라서, 본 연구에서는 다수의 계열과 2단으로 구성된 침지식 막여과 정수처리 공정에서 계열 및 단별 오염특성을 파악코자 하였다. 10년 이상 운영이 지속된 막여과 정수처리 공정을 대상으로 한 오염평가실험에서, 전단/앞 계열에서는 무기오염이, 후단/후 계열에서는 유기오염이 상대적으로 높게 나타나는 것을 확인하였으며, 이러한 자료를 바탕으로 막여과공정의 운영관리 방안을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

Poly(meta-phenylene isophthalamide)(m-Aramid)는 우수한 강도, 내화학성, 내열성이 우수하다는 특성을 지니고 있다. 이러한 특성을 섬유 직경이 수십에서 수백나노의 멤브레인(Membrane)을 제조할 수 있는 전기방사법을 이용하면 미세한 구멍(Pore)을 가지게 되어 수처리 분야에 사용하기 적합하다. 본 연구에서는 m-Aramid 용액을 전기방사법을 이용하여 멤브레인을 제조하였다. 여러 섬유 평균직경의 나노섬유상 멤브레인을 제조하고, 중금속 흡착능을 지닌 보혜마이트(Boehmite)를 도입하여, 섬유 평균 직경에 따른 수투과유량(Flux)와 입자제거 효율 및 중금속 흡착성능을 평가하였다.

기공 0.4 μm PVDF 나노섬유 정밀여과 나권형 모듈과 GAC 컬럼의 혼성공정에서 모사용액을 순환 없이 선형유속 0.013 m/s, TMP를 0.5 bar 조건으로 GAC 충진량을 변화시키면서 실험하였다. 또한 동일한 혼성공정에서 모사용액을 순환시키면서 선형유속 0.026 m/s, TMP 1.5 bar의 조건으로 GAC 충진량의 영향을 고찰하였다. 탁도와 UV254 흡광도(DOM) 처리율을 비교하였는데, 탁도 처리율에는 영향이 없었으나, GAC의 충진량이 많을수록 DOM 이 증가하였다. 하지만 TMP와 유속이 높은 조건인 순환이 있는 실험에서 GAC에 의한 DOM 처리율이 더 낮은 이유는 순환으로 인해 모사용액 농도가 낮아졌기 때문인 것으로 판단된다.

최근 정수 수질 고도화 및 시설 운영 효율화를 위해 분리막 정수처리시설 도입이 활발히 진행되고 있지만 여과효율을 감소시키는 막오염은 분리막 기술 도입에 중요한 문제점 중에 하나이다. 막오염을 제어하기 위해 분리막 세정과정이 처리공정에 적용된다. 본 연구에서는 6년 이상 운전된 막여과 정수처리 공정에서 세정 후 PVDF재질의 한외여과 분리막의 특성 변화를 분석 하였다. 장기사용에도 불구하고 PVDF 막의 물리적 강도 및 연신율에는 거의 변화가 없었으며, 화학세정 후 분리막 표면에 잔류하는 물질은 대부분 소수성의 휴믹산 계열의 유기물로 나타났다. 장시간의 세정으로 인한 막 표면 구조의 변화는 관찰되지 않았으나 사용전막 대비 평균 막 표면 공극 크기가 증가하고 표면 공극율이 감소하는 현상이 확인되었다.