This study examined the occurrence and removals of 14 micropollutants in the influents and the treated effluent of each process in a WTP. 12 out of the 14 micropollutants were detected in the influent source waters and 11 compounds survived in the final effluent at ppt level. MPT showed the highest level in both the influent and effluent. There was a seasonal variation in the micropollutant level. Most of the removals of micropollutants occurred at the coagulation stage in the WTP. Our results indicate that the removal of micropollutants during lab scale experiment and at the WTP can be somewhat different, and the physicochemical properties are important parameters in the removal of micropollutants during the WTP.

Modeling of forward osmosis (FO) membrane system is significantly affected by various factors such as membrane properties of materials (A, B), structure parameter (S), concentration polarization (CP), fouling, spacer design. etc. In this study, FO performance of a plate and frame type membrane is investigated via a numerical simulation based on mass conservation theorem and finite element method (FEM). To evaluate the FO membrane performance, permeate flux and recovery rate are simulated according to membrane orientation, flow direction of feed and draw solutions, flow rates, membrane structure parameter (S), and design of spacers. The modeling results can help to expand insights into FO separation characteristics and to suggest further strategy for FO process development.

UF와 MF막은 주로 중공사막으로 제조되고 있으며 단일막과 복합막으로 구분할 수 있다. 단일막의 경우 장기간 사용시 단사와 탁도 유출 등의 문제점을 가지고 있으며, 이를 해결하기 위해 고강도 직물을 이용한 Braid 지지체 위에 polymer를 코팅한 고기능성 복합막이 개발되어 적용되고 있다. Braid 보강막은 높은 인장강도를 가진 지지체를 사용함으로서 장기간 사용에 의한 강도 저하와 막성능 회복을 위한 물리⋅화학적 세정에 의한 막의 단사 등을 보완해준다. 이러한 Braid 보강막은 소재, 구조, 물성에 따라 다양한 분야에 적용되고 있으며 침지식 MBR공법은 물론 하수처리를 위한 가압형 모듈로도 적용되고 있다. 본 발표에서는 ㈜필로스가 직접 생산하는 Braid 보강막을 이용한 적용 사례를 소개하고자 한다.

Distribution basins are used widely in the water treatment process. Uniform distribution at the distribution basin is an important because it affect precipitation efficiency of sedimentation basin. Generally distribution basin has a free surface water and is consisted of a weir. Study result, when inflow of distribution basin is less, amount of overflow is much at the nearest weir from the inlet. But when inflow is much, amount of overflow is much at the far weir from the inlet. The difference of distribution amount at the pipe is affected by the curvature and length of the pipe. The magnitude of the effect is determined by the relative energy loss and the flow state of the distribution basin. Optimization of the response surface method for minimizing an amount of deviation of the distribution is a very useful technique to determine the optimal ratio of the valve opening.

The purpose of this study is to treat the ballast water by shear stress without an environmental pollution and to find out the optimal treatment conditions. The ballast water problem is issued up as the trade activated and the cargos mobilized. To improve this problem, International Marine Organization(IMO) make the rule about the ballast water treatment with specific restrictions. Although many countries have been studying about the ballast water treatment technology, there is almost no technology that can treat the microorganisms under 50μm withoutany secondary pollution. In this study, we tried to treat ballast water by applying shear stress as the physical treatment for the sterilization and tried to find out the optimal conditions including the 100% sterilizing rate and the best economic condition.

The aim of this study was to evaluate the chemical quenching system for residual ozone and to determine the operating condition for the quenching system. Hydrogen peroxide (H₂O₂) and sodium thiosulfate (Na₂S₂O₃) were investigated as quenching reagents for ozone removal, and the tendency of each chemical was notably different. In the case of H₂O₂, the degradation rate of ozone was increased as the concentration of H₂O₂ increase, and temperature and pH value have a significant effect on the degradation rate of ozone. On the other hand, the degradation rate of ozone was not affected by the concentration of Na₂S₂O₃, temperature and pH value, due to the high reactivity between the S₂O₃²- and ozone. This study evaluates the decomposition mechanism of ozone by H₂O₂ and Na₂S₂O₃ with consideration for the water quality and reaction time. Furthermore, the removal test for the quenching reagents, which can be remained after reaction with ozone, was conducted by GAC process.

강도가 강하고 내약품성, 무독성, 내연소성의 장점을 가지고 있는 PVdF (polyvinylidene fluoride) 나노섬유로 기공이 0.4 μm 평막을 제조한 후, 그 평막으로 부직포를 첨가하여 나권형 모듈을 제작하였다. 카올린과 휴믹산으로 조제한 모사용액과 순수를 대상으로 나권형 모듈의 투과선속과 처리율을 비교하여 pH의 영향을 알아보았고, 여과실험 후 물 역세척을 하여 회복률과 여과저항을 계산하였다. 또한, 나권형 모듈을 통과한 처리수를 입상 활성탄(GAC, granular activated carbon)으로 채워진 컬럼에 통과시킨 후, 탁도와 UV254 흡광도를 측정하여 GAC의 흡착 효과를 고찰하였다.

침지식 분리막 모듈에서 공기강도에 따른 분리막 위치에 대한 오염을 조사하였다. 분리막의 충진밀도가 낮은 곳에서 높은 유체 유속을 나타내었으며, 유체 속도는 기-액 주입률에 비례하였다. 전단응력은 기-액 주입률 및 유체 유속에 비례하였다. 비가역오염(Rir)은 흡입 압력이 가까운 부분에서 가장 높게 나타났다(position 1). 비가역오염에 대한 저항과 분리막 고유 저항의 비(Rir/Rm) 및 비가역오염에 대한 저항과 가역오염의 저항의 비(Rir/Rr)도 position 1에서 가장 높게 조사되었다. 비가역오염(Rir)은 흡입 압력이 높은 곳인 position 1에 오염물질이 축적되어진 결과이다. 분리막 위치에 따른 오염현상은 모듈 디자인 최적화에 중요한 인자임을 알았다.

Two step rapid filter system as a pre-treatment for the injected water into aquifer storage and recovery (ASR) in Korea was developed to reduce physical blockage and secure the volume of the injected water. First, single rapid sand filters with three different media sizes (0.4~0.7, 0.7~1.0 and 1.0~1.4 mm) were tested. Only two sizes (0.4~0.7 and 0.7~1.0 mm) satisfied target turbidity, below 1.0 NTU. However, they showed the fast head loss. To prevent the fast head loss and secure the volume of the injected water, a rapid anthracite filter with roughing media size (2.0~3.4 mm) were installed before a single rapid sand filter. As results, both the target turbidity and reduction of head loss were achieved. It was determined that the media size for a rapid sand filter in two step rapid filter system (i.e. a rapid anthracite filter before a rapid sand filter) was 0.7~1.0 mm. In addition, the effects of coagulant doses on the removal of natural organic matter (NOM), which might cause a biological clogging, were preliminarily evaluated, and the values of UV254, dissolved organic carbon (DOC) and SUVA were interpreted.

본 연구는 강산성차아염소산수(SAHW)와 초음파(UW)를 병용한 조미오징어 반가공품의 미생물 오염도 저감 기술을 개발하고자 수행되었다. SAHW의 유효염소농도는 69.67 ± 0.58 ppm, ORP는 1071.33 ± 4.16 mV, pH는 2.79 ± 0.05이었다. 오징어 반가공품을 중량대비 20배의 SHS에 120분간 침지하였을 때 일반세균은 1.49 log CFU/g, 황색포도상구균은 1.32 log CFU/g 감소하였으며, 대장균은 검출한계 이하로 감소하였다. 오징어 반가공품 중량대비 10배의 SAHW에 120분간 침지한 경우, 일반세균은 2.69 log CFU/g, 황색포도상구균은 1.74 log CFU/g 감소하였으며, 20배의 SAHW에 120분간 침지한 경우, 일반세균은 3.62 log lCFU/g, 황색포도상구균은 3.22 log CFU/g 감소하였으며, 대장균은 검출되지 않아 SAHW가 같은 유효염소농도의 SHS보다 살균력이 높은 것을 알 수 있었다. SAHW 단독 처리만으로는 만족할 만한 미생물 저감효과를 얻을 수 없었기에 조미오징어 반가공품을 SAEW에 1차 침지 처리한 후, SAHW에 2차 침지 처리한 결과, 오징어 반가공품 중량 대비 20배의 SAEW로 60분 처리한 후, SAHW로 처리하였을 때는 중량대비 10배, 120분 처리, 중량대비 20배, 90분 처리로 일반세균수는 약 4.0 log CFU/g, 황색포도상구균은 규제치(log 2.0 CFU/g 이하) 이하로 감소하였으며 대장균은 검출되지 않았다. 초음파 세정기에 오징어 반가공품과 중량대비 20배의 TW, SHS, SAHW를 각각 넣어 UW 처리한 후 미생물 오염도를 조사한 결과, SAHW로 60분간 처리하였을 때 일반세균은 검출한계(< 1.00 log CFU/g) 이하로 감소하였으며 황색포도상구균은 규제치 이하로 감소하여 가장 좋은 저감효과를 나타내었다. 대장균의 경우, SAHW 10분간 처리로도 검출한계 이하로 감소하여 SAHW와 UW의 병용이 조미오징어 반가공품 미생물 저감화에 가장 효과가 좋은 것을 알 수 있었다.

고도정수처리를 위한 관형 탄소 한외여과 및 PP구의 혼성 수처리 공정에서 질소 역세척 시 막오염에 의한 저항(Rf) 및 투과선속(J), 총여과부피(VT) 등을 활용하여 휴믹산의 영향을 고찰하였다. 사용한 막은 프랑스 Tech-Sep사에서 제조하였으며 탄소 지지층에 산화지르코늄으로 코팅한 것이다. 실험에 사용한 모사용액은 유기물 중 상당부분을 차지하는 휴믹산과 점토 무기물과 같은 미세 무기입자인 카올린을 순수에 첨가하여 제조하였다. 휴믹산의 농도가 증가함에 따라 급격한 막오염으로 인해 Rf가 증가하는 경향을 보였고, 투과선속 J는 감소하는 결과를 나타냈다. 유기물질 처리효율은 증가하는 추세를 보였으며, 탁도 처리효율은 98%로 일정한 경향을 나타냈다.

기공 0.4 μm PVDF 나노섬유 정밀여과 나권형 모듈을 대상으로 모사용액을 이용해 유량 48 L/h, TMP를 0.9 bar부터 2.1 bar까지 증가시키는 조건에서 탁도와 DOM (dissolved organic matter) 제거율, 여과저항 및 물역세척 후 회복율(Rb), 여과저항 증가율(Rr), 비가역적 여과저항 증가율(Rir)을 구하였다. 모사용액은 휴믹물질과 탁도물질을 모사하기 위해 휴믹산과 카올린으로 만들었다. TMP가 증가 할수록 탁도 제거율은 변화가 없었지만, DOM 제거율은 다소 증가하였다. 여과 초기 여과저항(R0)은 거의 일정하였고, 물역세척 전 여과저항(R1) 및 물역세척 후 여과저항(R2), Rir은 다소 증가하고, Rr과 Rb는 크게 감소하는 경향을 보여주었다.

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.

본 연구에서는 막여과공정, 오존접촉공정, 활성탄흡착공정, 자외선소독공정 등이 계층형으로 배치된 정수처리 실증시설의 설계 및 운영을 통해 수직형 정수 처리시설의 최적 설계/운영방안을 도출하고자 하였다.

국내 정수장 노후화의 가속과 더불어 신규 위험물질 및 미량유해물질에 대한 안전성 확보를 위하여 정수장의 고도화를 위한 노력이 지속되고 있으며, 막여과 기반의 고도정수처리 공정의 도입이 안전성 확보의 대안으로 자리잡고 있다. 그러나 원수의 특성을 고려한 막여과공정의 구성방안 및 운영방안 마련이 필요한 실정이다. 본 연구는 원수내 망간의 계절적 발현 특징을 나타내는 U정수장을 대상으로 500m³/일 용량의 정밀막여과를 기반으로 한 고도정수처리 테스트베드를 구축하고, 원수의 수질특성을 고려한 운영인자 확립과 더불어 처리효율을 평가하였다.

본 연구에서는 Hummers 법으로 제조된 산화그래핀(GO)를 활용하여 Poly(vinylidene fluoride)(PVdF) 나노섬유 분리막을 제조하고 수처리 적용을 위한 특성평가를 진행하였다. PVdF/GO 나노섬유 분리막의 제조는 나노섬유 지지막에 다양한 농도로 분산된 GO용액을 스프레이건을 이용하여 코팅하는 방법과 고분자 용액에 GO를 도입하여 혼합 방사하는 방법을 적용하였으며, 기공크기 제어 및 기계적 물성을 향상시키기 위해 후처리공정을 진행하였다. 도입방법에 따른 수투과 특성 및 접촉각 등 특성변화를 비교 분석하였다.

본 연구에서는 산화그래핀(GO)을 기질 고분자인 PVdF에 도입하여 전기방사법으로 나노섬유 형태의 분리막을 제조하고, 수처리용 분리막으로의 활용가능성을 조사하였다. 제조된 GO와 나노섬유 분리막은 SEM, TEM, XPS, FT-IR, Raman spectra등을 이용하여 GO의 도입여부 및 화학적 구조를 분석하였으며, 순수투과도 및 제거율, TMP변화를 상용막인 CPVC(chlorinated Polyvinyl chloride) 평막과 비교분석하였다. 또한, 항균성 향상과 중금속 제거를 위해 금속물질과 복합화를 진행하고, 이에 따른 활용가능성을 조사하였다.

도시 하수는 미량오염물질의 수환경 배출 주요 점오염원이며 인구증가 및 도시화로 향후 도시인근 수자원 수질에 미치는 영향이 증가할 것으로 예상된다. 규제측면에서는 그 위해성이 명확하고 대표성이 있으며 현실적 제거 목표 달성이 가능한 오염물질에 대하여 수질기준정립이 예상된다. 하수 유출수에서 미량오염물질 제거를 위한 산화 (오존, UV/H2O2), 흡착 (분말활성탄), 막분리 (NF, RO)) 세가지 공정에 대한 연구가 활발한데, 본 발표에서는 위와 같이 도시 수환경 미량오염물질 이슈와 초고도 하수 처리공정에 대해 살펴보겠다.

Membrane bioreactor (MBR) and reverse osmosis (RO) process have attracted much attention in the field of wastewater treatment and desalination, respectively. However, MBR has membrane fouling which is the major obstacle in maximizing their efficiency. Also, for the RO process, low energy efficiency still remains unanswered in RO process. In this study, it is demonstrated that the application of graphene oxide (GO) to membrane fabrication can be a novel strategy to overcome the residual problems. In detail, GO was applied to fabrication of polysulfone ultrafiltration membrane for improving anti-biofouling capability of membrane. Furthermore, addition of GO enhanced mechanical strength of highly porous support layer, which enabled the thin-film composite RO membrane to have 1.6 to 4 times higher water flux compared to other RO membranes.

최근 수처리 기술수준의 한계를 극복하기 위한 새로운 대안으로 나노 기술과 수처리 기술의 융합이 부각되고 있으며, 특히 분리막 분야에서는 나노 기술 접목이 담수화 이외에도 하수재이용, 폐수처리, 에너지 생산 등 다양한 분야에 적용이 가능할 것으로 예측되고 있다. 기존 분리막 소재에 활용 가능한 나노소재로는 탄소계 나노소재와 금속계 나노소재가 후보군으로 연구가 진행 중에 있다. 나노소재의 경우 소재 자체가 가지는 물리화학적 특성으로 분리막의 기계적 특성, 표면전하, 친수성도 등의 변화를 기대할 수 있다. 따라서 높은 기능성을 갖는 나노소재 기반 분리막 기술의 개발은 기존 수처리 기술의 문제 해결 및 나노 기술과 환경 기술의 융·복합 연구에 대한 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.