The purpose of this study was to evaluate the operational characteristics of wastewater treatment using Sequencing Batch Reactor (SBR) with Aerobic Granular Sludge (AGS) separator in the pilot plant. Pilot plant experiments were conducted using SBR with AGS separator and pollution removal efficiencies were evaluated based on the operational condition and surface properties of AGS. The results of the operation on water quality of the effluent showed that the average concentration of total organic carbon, suspended solids, nitrogen, and phosphorus was 6.89 mg/L, 7.33 mg/L, 7.33 mg/L, and 0.2 mg/L, respectively. All these concentrations complied the effluent standard in Korea. The concentration of mixed liquor suspended solid (MLSS) fluctuated, but the AGS/MLSS ratio was constant at 86.5±1.3%. Although the AGS/MLSS ratio was constant, sludge volume index improved. These results suggested that the particle discharged fine sludge and increased the AGS praticle size in the AGS. Optical microscopy revealed the presence of dense AGS at the end of the operation, and particles of > 0.6 mm were found. Compared to those of belt-type AGS separator, the required area and power consumption of the hydrocyclone-type AGS separator were reduced by 27.5% and 83.8%, respectively.

In this study, solid-liquid separation conditions for coagulation and sedimentation experiments using inorganic coagulant (aluminum sulfate and Poly-Aluminum Chloride (PAC)) were optimized with brine wastewater discharged by the epoxy-resin process. When the turbidity and suspended solid (SS) concentration in raw wastewater were 74 NTU and 4.1 mg/L, respectively, their values decreased the lowest in a coagulant dosage of 135.0 - 270.0 mg Al3+/L. The epoxy resin was re-dispersed in the upper part of wastewater treated above 405.0 mg Al3+/L. The removal efficiencies of turbidity and SS via dosing with aluminum sulfate and PAC were evaluated at initial turbidity and SS of 74 - 630 NTU and 4.1 - 38.5 mg/L, respectively. They increased most in the range from 135.0 - 270.0 mg Al3+/L. The solid-liquid separation condition was quantitatively compared to the correlation of SS removal efficiency between the coagulant dosage and SS concentration based on the concentration of aluminum ions. The empirical formula,   , shows the relationship between SS removal efficiency (R) and coagulant dosage (D) at 38.5 mg/L; it produced high correlation coefficients (r2) of 0.9871 for aluminum sulfate and 0.9751 for PAC.

The dissolution of ionized gas in dielectric barrier plasma, similar to the principle of ozone generation, is a major performance-affecting factor. In this study, the plasma gas dissolving performance of a gas mixing-circulation plasma process was evaluated using an experimental design methodology. The plasma reaction is a function of four parameters [electric current (X1), gas flow rate (X2), liquid flow rate (X3) and reaction time (X4)] modeled by the Box-Behnken design. RNO (N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline), an indictor of OH radical formation, was evaluated using a quadratic response surface model. The model prediction equation derived for RNO degradation was shown as a second-order polynomial. By pooling the terms with poor explanatory power as error terms and performing ANOVA, results showed high significance, with an adjusted R2 value of 0.9386; this indicate that the model adequately satisfies the polynomial fit. For the RNO degradation, the measured value and the predicted values by the model equation agreed relatively well. The optimum current, gas flow rate, liquid flow rate and reaction time were obtained for the highest desirability for RNO degradation at 0.21 A, 2.65 L/min, 0.75 L/min and 6.5 min, respectively.

지난해 12월, 저탄소, 청정에너지 체제로의 전환에 역점을 두고 2030년까지 전체 발전량 중 재생에너지의 비중을 20%로 높이는 한편 신규 발전설비 중 95% 이상을 풍력, 태양광에너지로 공급하겠다는 목표를 구체화한 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 정부에서 발표하였으나, 국내 자연환경 여건상 풍력, 태양광 에너지 생산 적합여부가 불분명하여 많은 우려를 낳고 있다. 따라서 폐기물, 바이오매스를 통한 에너지 생산기술 개발 시 보다 친환경적이며, 에너지 전환에 소요되는 에너지 소비량을 낮출 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다. 고함수율, 저발열량의 하수슬러지와 같은 폐바이오매스를 단독으로 사용한 고형연료 생산에는 선진기술개발 및 다량의 에너지가 요구되고 있어 폐바이오매스를 활용한 고형연료 생산기술 개발 시 경제성 부족으로 어려움을 야기하고 있다. 상대적으로 낮은 함수율과 높은 발열량을 갖춘 폐바이오매스인 폐목재를 혼합하여 고형연료를 생산하는 경우, 소요되는 에너지 소비량을 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한, 폐바이오매스의 열적 고형연료화 반응 중 하나인 반탄화 기술을 활용하여 고형연료 생산수율과 고형연료 저장성 증가를 도모할 수 있다. 본 연구에서는 하수슬러지, 폐목재를 활용한 Bench급 혼합폐바이오매스 반탄화 시스템에서 도출한 운전인자 변수(반응온도, 혼합비에 따른 투입시료 함수율, 체류시간)를 통해 열수지 평형을 이용한 건조로, 반탄화반응로, 반응열 공급 연소로로 구성된 엑셀기반 혼합폐바이오매스 반탄화 공정모사해석툴을 구축하였다. 공정모사해석 결과를 바탕으로 혼합 폐바이오매스 반탄화 고형연료 생산 공정에서의 공정구성 및 운전조건의 최적 점을 분석하였다.

Using a mixture of sewage sludge and woody waste, optimal conditions for the bio-briquette process of carbonization residue were evaluated by compressive strength and bulk density. For the bio-briquette process, the optimal conditions were determined to be a molding temperature of 110oC and a moisture content of 10%. As the lignin in the carbonization residue can be used as a natural binder because of its plasticizing property, the bio-briquette process uses this property. To increase the compressive strength to >3.50 MPa, binders such as polyvinyl alcohol (PVA), guar gum, and starch were mixed in the carbonization residue. At 3 wt.% of PVA, 3 wt.% of guar gum, and 5 wt.% of starch, the conditions of binder usage were evaluated. To examine the cost in the bio-briquette production with the addition of the binder, the proportion of binder cost for the bio-briquette production were evaluated at 9.2% for PVA, 8.6% for guar gum, and 3.3% for starch, and starch was determined to be the best binder for the bio-briquette process.

본 연구는 새싹보리를 이용하여 제품 개발에 적용할 수 있도록, 생리활성물질의 최적 추출구간을 설정하는 데에 목적이 있다. 에탄올 농도(0-100%), 마이크로웨이브 전력 (60-300 W), 추출시간(4-20분)을 종속 변수로 설정한 후, 빠르고 추출 수율이 좋은 마이크로웨이브추출법을 이용하여 16구의 다른 추출 조건을 중심합성계획법에 따라 설정 하여 새싹보리를 추출하였다. 이 후, 추출물의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거능 활성을 측정하였다. 모든 회귀식의 R2는 0.9 이상으로 5% 수준 이내에서 유의성이 인정되었다. 총 폴리페놀의 최적 추출 조건은 에탄올 농도 58.94%, 마이크로웨이브 전력 209.04 W, 추출시간은 18.17분으로 나타났으며, 총 플라보노이드 의 최적 추출 조건은 에탄올 농도 52.7%, 마이크로웨이브 전력 73.03 W, 추출시간은 5분으로 나타났다. DPPH 라디칼 소거능 활성의 경우, 에탄올 농도 75.84%, 마이크로웨이브 전력 210.79 W, 추출시간 은 6.5분으로 나타났다. 조건에 따른 TPC, TFC 그리고 DPPH 라디칼 소거능 활성의 예측값 은 각각 3.84 mg GAE/g, 3.00 mg RE/g 그리고 35.43%의 수치를 나타냈다. 최적 범위 내 임의의 점, 즉 에탄올 농도 40%, 마이크로웨이브 전력 120 W, 추출시간은 18분에서 실험값은 3.38 mg GAE/g, 2.64 mg RE/g, 그리고 37.94%를 나타냈으며 예측값과 실제 실험값은 유사한 값을 보였다.

현재 국내에서 발생하는 음폐수의 해양투기 금지와 음식물류 폐기물의 에너지화 정책에 따라 유기성 폐기물의 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설이 지속적으로 설치 및 운영되고 있다. 그동안 많은 연구와 운영 경험을 통해 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정은 점차적으로 안정화되어 가고 있는 가운데, 해당 시설에서 발생하는 혐기소화여액에 대한 적정 처리가 전체 시설의 경제성에 큰 영향을 미치고 있다. 해외, 특히 유럽에서는 유기성 폐기물의 혐기소화여액을 대부분 퇴비 또는 비료로 활용하고 있으나 국내에서는 경작 면적 및 시비 시기 등에 대한 제약으로 인해 해외의 경우처럼 혐기소화여액을 퇴비 및 비료로 활용하는데 한계를 가지고 있다. 이에 대다수의 국내 음식물류 폐기물 바이오가스화 시설에서는 혐기소화여액을 별도의 폐수처리 후 하수처리장에 연계 처리하고 있으며, 고형물인 탈수케익은 일부 퇴비원료로 생산하고 있으나 이에 대한 수요 및 구매 매력도가 떨어져 무상공급 또는 유상처리하고 있는 실정이다. 이에 따라 탈수케익을 퇴비원료로 생산하는 대신 매립 또는 소각 처리로 전환하는 시설도 늘어나고 있다. 또한, 음식물류 폐기물의 혐기소화여액은 높은 질소 농도로 인해 하수처리장 연계수질에 따라 단순 응집침전부터 다단 고도처리까지 적용하여 처리하고 있어, 본 과제에서는 국내 음식물류 폐기물 바이오가스화 시설을 직접 방문 조사하여 각 시설의 폐수처리공정 성능 및 애로사항 파악을 통해 주요 연계수질 기준에 따른 최적 폐수처리공정 선정 Guideline을 도출하고자 하였다.

The purpose of this study was to determine the optimum re-extraction conditions of ethanol from catechin in Korean green tea (Camellia sinensis L.) using response surface methodology (RSM). The experiments were carried out according to a five level and two variable central composite design (CCD). The two independent variables were solvent ratio to sample content (1, 4, 7, 10, 13 mL/g) and extraction temperature (-20, -10, 0, 10, 20℃) on the dependent variables including yield, epigallocatechin (EGC), epicathchin (EC), epigallocatechingallate (EGCG), epicatechingallate (ECG), total catechin and caffeine. ANOVA results showed that Coefficients of determination (R2) of estimated models for dependent variables were ranged from 0.9054~0.9778, while R2 of caffeine were estimated 0.8770. The optimum ranges for the maximized extraction including yield, EGC, EC, EGCG, ECG, caffeine and total catechin were 4.5~7.5 mL/g in ratio of ethanol to sample and -8~8℃ in extraction temperature. The actual values of yield, EGC, EC, EGCG, ECG, caffeine and total catechin, respectively, at the optimized conditions were 35.02%, 13.31%, 3.978%, 19.11%, 4.29%, 5.30% and 40.68%

국내 고형연료제품 제조시설은 대부분 비닐, 플라스틱 등이 주 성분인 사업장폐기물을 대상으로 운영되어왔지만, 최근 생활폐기물을 대상으로 고형연료제품을 생산하는 시설이 증가하고 있다. 생활폐기물은 사업장폐기물에 비해 물리적 조성이 불균일하고 계절별, 지역별 특성에 따라 그 성상이 다양하게 나타나기 때문에 다양한 전처리 단위공정을 통해 불연물을 최소화하고 양질의 연료를 생산하기 위한 노력을 필요로 한다. 본 연구에서는 이러한 관점에서 설치된 다양한 단위공정 중 파봉설비(1차 파쇄), 파쇄설비(2차 파쇄), 자력선별장치, 풍력선별장치에 대해 폐기물의 투입부하, 컨베이어 이송에 의한 투입속도 및 두께, 풍량 등의 변수가 단위공정에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하고 이를 최적화하기 위한 방안을 제안하였다. 파봉설비의 경우 그 목적이 다양한 크기의 봉투체로 반입되는 폐기물의 파봉에 있는데 투입 시 폐기물의 부하량이 너무 적을 경우 단위투입량 당 파봉되지 않은 폐기물의 비율이 증가하는 것으로 확인되었으며, 입자의 크기를 작고 균일하게 하기 위한 2차 파쇄설비도 파봉설비와 마찬가지로 부하가 낮을 경우 설치목적에 부합하는 결과를 달성하기가 어려운 것으로 확인되었다. 자력선별장치는 철류 불연물을 분리하기 위한 목적으로 설치한 것인데 폐기물 이송 컨베이어의 속도가 느리고 폐기물의 두께(투입량)가 얇게 투입될수록 선별효율이 높아지는 것으로 나타났다. 풍력선별장치는 비중이 큰 폐기물을 선별하기 위한 공정인데, 일반적으로 비중이 크다는 것은 함수율이 높거나 불연물일 가능성이 높기 때문이며 결국 불연물을 분리하여 가연물의 비율을 높이면서 가연물을 최대한 회수하기 위한 목적으로 설치된 것이다. 풍력선별장치는 풍량과 폐기물 두께(투입량)에 따른 특성을 파악하기 위한 실험을 진행하였고, 풍량이 크고 투입폐기물의 두께가 얇게 투입될 수 있도록 운전하는 것이 가연물의 비율을 최대한 높일 수 있는 방법인 것으로 확인되었다. 하지만, 이러한 결과들은 해당 지역의 폐기물특성(비중, 함수율, 분리배출정도 등)에 따라 차이가 있을 수 있기 때문에 사전에 폐기물의 특성을 충분히 파악한 후에 적용해야 할 것이다.

목재 건조의 용이성 및 품질확보, 2차 보존처리를 위한 기초자료 확보를 위해 초고주파를 이용한 캐나다산 직수입 미송의 가열 건조 특성은 다음과 같다. 초고주파 조사 후 목재 내부 온도변화 곡선을 분석한 결과 원주목은 3kW 30분 및 120분 가열 할 경우, 판목은 4kW 3분 및 9분 가열 시 안정적인 열분포와 소비 열량, 표면 함수분포 확보가 가능한 것으로 나타났다. 특히 초고주파 가열에 따른 표면 함수분포는 매우 균일한 Leveling이 이루어진 것으로 나타났으며, 함수 감소율도 중량대비 30% 이상인 것으로 나타나 건조효율이 우수한 것으로 나타났다. 또한 소비 열량 분석 결과에 따라 2차 액상 보존처리를 위한 침지 시 대량의 보존처리제 침투가 가능할 것으로 사료되므로, 초고주파 가열 목재는 빠른 함수감소 및 건조 특성과 많은 열량의 소비가 가능하여 산업재로의 사용 및 2차 응용제품 개발에 우수한 특성이 있는 것으로 사료된다.

Electrochemical reductive extraction of tin from semiconductor plating process wastewater was experimented using synthetic wastewater. Copper and graphite plate were used as a cathode and an anode, respectively. The tin extraction could be optimized in pH 0.5 and polar space of 60 mm. The extraction rate of tin per minute was increased as current and initial tin concentration increased, and more than 87% and 97% of tin could be extracted within 80 minutes at 500 mg/L and 1,000 mg/L of initial tin concentration, respectively. The electrochemical reaction orders and kinetic coefficients were 1.24 ~ 1.26 and 0.004 ~ 0.006 (L/mg)(n − 1)min−1. The residual concentration of tin could be expressed as Ct= (Co −0.246+ 0.0012t)−4.065.

활성슬러지 공정의 생물학적 반응조 및 2차 침전지 설계와 관련해서 정상상태 설계식(Ekama et al., 1986; WRC, 1984) 및 1-D flux theory 설계식(Ekama et al., 1997)을 사용하여 슬러지 농도에 따라 두 가지 공정을 일괄적으로 설계하였다. 또한, 슬러지 농도에 따른 생물학적 반응조 및 2차 침전지 크기 변화를 도식화하고, 유입수 성상이나 슬러지 침강성, 환경 및 운전조건 그리고 첨두유량이 각 공정의 크기결정에 미치는 영향을 평가하였다. 먼저 유입수의 특성과 관련하여 난분해성 용해성 물질(fs,us)은 반응조 크기 결정에 큰 영향이 없었지만, 난분해성 입자성 물질(fs,up), 무기 고형물(fi) 및 유기물 강도(Sti)의 영향은 크게 나타났다. 운전인자인 Sludge Retention Time(SRT)의 경우, 슬러지 생산량과 관련되므로 반응조 크기결정에 역시 큰 영향을 미쳤다. 2차 침전지의 설계요소인 Sludge Volume Index(SVI) 및 첨두유량이 커질수록 2차 침전지에 수리학적 부하가 커지게 되어, 2차 침전지가 크게 설계되어야 했다. 본 설계과정에서는, 온도 변화가 미치는 영향은 작게 나타났다. 대규모 처리장의 경우 반응조 및 2차 침전지 전체 크기 결정과 함께 1개조 크기의 상한선을 설정하여 개수를 산정하였다. 최종적으로 엔지니어는 여러 가지 슬러지 농도에 대하여 반응조 및 2차 침전조의 크기, 개수 및 현장조건을 고려한 건설비용을 반복적으로 계산하게 되면, 최소비용 설계와 함께 최적의 슬러지 농도를 결정하게 된다.

The aim of our research was to apply experimental design methodology in the optimization of N, N-Dimethyl- 4-nitrosoaniline (RNO, which is indictor of OH radical formation) degradation using gas mixing-circulation plasma process. The reaction was mathematically described as a function of four independent variables [voltage (X1), gas flow rate (X2), liquid flow rate (X3) and time (X4)] being modeled by the use of the central composite design (CCD). RNO removal efficiency was evaluated using a second-order polynomial multiple regression model. Analysis of variance (ANOVA) showed a high coefficient of determination (R2) value of 0.9111, thus ensuring a satisfactory adjustment of the second-order polynomial multiple regression model with the experimental data. The application of response surface methodology (RSM) yielded the following regression equation, which is an empirical relationship between the RNO removal efficiency and independent variables in a coded unit: RNO removal efficiency (%) = 77.71 + 10.04X1 + 10.72X2 + 1.78X3 + 17.66X4 + 5.91X1X2 + 3.64X2X3 - 8.72X2X4 - 7.80X1 2 - 6.49X2 2 – 5.67X4 2. Maximum RNO removal efficiency was predicted and experimentally validated. The optimum voltage, air flow rate, liquid flow rate and time were obtained for the highest desirability at 117.99 V, 4.88 L/min, 6.27 L/min and 24.65 min, respectively. Under optimal value of process parameters, high removal(> 97 %) was obtained for RNO.

The objective of this study is to investigate the optimal condition for macerating enzymatic extraction process that leads to the highest yield and the largest extracted amount of bio-active contents from Rubus coreanus Miq. fruit. The optimal extraction conditions were found as the following: The initial amount of the water added to the fruit was 20 ~ 30% by weight. The mixing ratio used for the macerating enzyme was 4 : 1 : 2 (w : w : w) for cellulase:pectinase:amylogucosidase, and the amount of the macerating enzyme added was 2% by weight. The extraction process was done at a temperature of 45~50℃ for 10 hours. The extraction yields on Rubus coreanus Miq. fruit by macerating enzymatic extraction process was increased by 84.3% compared to that of hot-water extraction process. The amounts of organic acids and vitamin found in the extract were also higher. The amount of polyphenol and anthocyanin contents in the extract were 185% and 257% of those from hot-water extraction, respectively. These results suggest that macerating enzymatic extraction is an effective method to boost extraction yield and to increase the amount of extraction of bio-active contents from Rubus coreanus Miq. fruit.

Electrochemical reductive extraction of copper from LCD manufacturing process and through hole plating process for PCB circuit board wastewater was experimented using synthetic wastewater. Copper plate which could be used as raw material through melting with extracted copper from wastewater and graphite plate were used as a cathode and an anode, respectively. The copper extraction could be optimized in pH 2 and polar space of 45mm. The extraction rate of copper per unit energy was decreased as HRT increased and initial copper concentration decreased. As the optimal HRTs which could maximize the productivity for copper on energy, 80 ~ 110 min at 50 mg/L, 64 min at 1,000 mg/L and 77 ~ 98 min at 3,000 mg/L were determined, respectively.

Construction period is one of the most important factors which influence on cost and quality in nuclear power plant construction. As part of continued efforts for the competent reactor type, an improved method for NSSS(Nuclear Steam Supply System)'s installation in the reactor containment building is developed to minimize the construction period. This study referred to knowledge and experiences from nuclear power plant constructions over 30 years. The proposed method can be applied to the APR+ in the near future.

Caustic (NaOH) solution is used to remove H2S from hydrocarbon streams in petroleum refining industry, gradually being, so called, spent sulfidic caustic (SSC) which has high levels of H2S and alkalinity. Thus, SSC can be used as an electron donor and a buffering agent for autotrophic denitrification. As SSC, however, contains some non-biodegradable organics, air stripping was conducted to remove the non-biodegradable organics. As a result, over 93 % of the non-biodegradable organics was removed within 30 min of aeration. Then, Na2S2O3·5H2O, methanol and organic matters, which are produced from a biodiesel production plant, were added to reform the air-stripped SSC and their products being referred to new sulfidic caustics (NSCs)Ⅰ, Ⅱ and Ⅲ, respectively. Thereafter, to investigate the effect of these products on the removal of COD and TN, these products were injected to a biological nitrogen removal (BNR) process, resulting in additional 44 % TN removal without noticeable increase in the effluent COD level. Therefore, it can be said that the BNR process is a promising option to treat NSC as demonstrated in this study whose results can be useful for developing resource recovery technologies.