가속화되는 산업화로 인해 중금속 이온의 침출이 환경문제로 떠오르고 있다. 수질 정화를 위한 몇 가지 방법 중 기능성 고분자 섬유를 이용한 흡착은 효율적이며 경제적이라는 장점이 있다. 특히, 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)은 금속 이온을 흡착할 수 있는 작용기가 많아 관심을 끌고 있다. PAN은 쉽게 전기방사를 통해 고분자 나노 섬유화될 수 있으며 높은 표면적을 가질 수 있다. 본 총설에서 다룰 복합 PAN 섬유는 폐수 처리를 위한 또 다른 유형의 고분자이다.

본 연구는 구리 아연 금속합금의 산화 환원 반응과 합성 알루미늄 실리케이트의 흡착 반응을 이용한 폐수 중 중금속 처리에 관한 연구이다. 극세사 형태로 제조된 구리 아연 금속합금이 수용액 중에 서 산화 환원반응에 의해 아연보다 이온화 경향이 작은 중금속은 환원 처리되고, 이온화 된 아연 및 미 반응 중금속은 흡착 처리하여 제거하는 연구이다. 극세사 형태로 제조된 금속합금 물질은 표면적이 커서 1회 처리만으로도 반응 평형에 도달하게 하여 효율이 높은 것으로 나타났다. 크롬(Cr+3)은 redox 반응 1 회 처리만으로도 100.0 % 제거 되었으며, 수은은 98.0 %, 주석 92.0 %, 구리는 91.4 % 정도 제거되었 다. 카드뮴, 니켈, 납도 각각 40.0 %, 50.0 %, 58.0 %가 제거 되었다. 크롬(Cr+3)은 아연과 이온화 경향 차이가 거의 없지만 제거 효율이 높은 것으로 나타났는데 이는 3가 크롬은 이온 상태로 존재하면 redox 반응에서 발생한 OH- 이온과 결합하여 수산화물 침전을 형성하는 것으로 판단된다. Redox 반응 후 증 가한 아연 및 미반응 중금속 농도를 알루미늄실리케이트를 1회 통과하여 거의 100.0 % 제거할 수 있었 다. 이는 합성 알루미늄 실리케이트의 비표면적이 크고 금속 이온의 흡착능력이 우수한 것으로 나타났으 며, 반응 후 알루미늄 이온은 증가하지 않는 것으로 보아 이온 교환이 아닌 흡착으로 아연 및 중금속 이 온들을 제거할 수 있는 것으로 나타났다.

Novel processable sulfur copolymer (poly(S-r-CEA)) was synthesized via facile inverse vulcanization of elemental sulfur with 2-carboxyethyl acrylate (CEA). This polysulfide was electrospun producing sulfur-rich nanofiber and tested for heavy metal sequestration. Adsorption experiments show very high and efficient Hg2+ adsorption. This work extends the novelty of inverse vulcanization chemistry by developing method for preparation of material based on inverse vulcanized polysulfide. Consequently, a new and cheap yet effective material was prepared for heavy metal sequestration from contaminated water. This work was supported by Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Science, ICT and Future Planning (2015R1A2A1A15055407) and by the Ministry of Education (No. 2009-0093816).

The adsorption of heavy metals in the waste water carried out on the various domestic clays and waste pottery. The effect of parameters such as pH, temperature, adsorption time and coexisting cations on the adsorption ability and characteristics were investigated to find out whether the clays could be used as adsorbents. Adsorption equilibrium was reached within 20 minutes on all the clays. The optimum pH was found to be above 5. When other cations such as Cu(II) or Zn(II) coexisted with Pb(II), the adsorption amount of Pb(II) decreased because of competing adsorption.

In this research, heavy metals and T-P removal characteristics of plated wastewater are derived using BPC(Break Point Chlorination) process. AA sedimentation pond outflow(Influence) was evaluated for the removal efficiency of heavy metal(Ni) and T-P at a reaction time of 25 minutes by NaOCl input volume(9, 11, 13 and 15 mL). In the case, the higher the NaOCl input volumes, the higher the ORP values were maintained and the higher the removal efficiency tended to be. On the other hand, T-P was judged to have a low relationship between the ORP value and the removal efficiency. In addition, the efficiency of removal heavy metals and T-P in the plated wastewater by injecting 10 mL, 15 mL, 20 mL and 25 mL NaOCl, increased as the amount of NaOCl injected increased, the amount of NaOH input for pH increased. It was found that suspended solid in effluence also increased. It was also observed that the color of the plating wastewater changed from yellowish green to green to charcoal gray to black as the amount of NaOCl injected increased. Treatment characteristics of the reaction time, the longer the reaction time with the substance to be treated after the input of NaOCl, the more the heavy metal removal efficiency tended to increase. Through XRF analysis of the sludge, the constituents in the sludge such as NaCNO, CNCl, Na3PO4, CrO4, 2Na2CrO4 and 2NaNO3 will be analyzed in detail, and the mechanisms of the reaction between the plated wastewater and the complex compound will be elucidated.

Bioremediation has been recognized as a suitable alternative to conventional methods of removing contaminants, and it uses fungi, bacteria and microalgae. In contrast to other organisms, microalgae are unique in that they have the ability to perform photosynthesis like plants and to utilize organic/inorganic carbon substrates, in a process called phytoremediation. Microalgae can populate a reaction site rapidly and enhance the bioremediation efficiency. In this study, Chlorella vulgaris was used to evaluate the removal potentials of the nutrients (N and P) and heavy metals (Cu and Zn) from swine wastewater. The optimum growth conditions for Chlorella vulgaris and the removal potentials of N, P, Cu, and Zn from synthetic wastewater using Chlorella vulgaris were investigated. Based on the results, the applicability of this microalga to on-site wastewater treatment was examined. Optimal growth conditions for Chlorella vulgaris were established to be 28℃, a pH of 7, and light and dark cycles of 14:10 h. As the concentrations of the nutrients were increased, the efficiencies of N and P removal efficiencies by Chlorella vulgaris were decreased in the single and binary mixed treatments of the nutrients, respectively. Further, the efficiencies of Cu and Zn removal also decreased as the heavy metals concentrations added were increased, both in the single and binary mixed treatments. In addition, the efficiency of Cu removal was higher than that of Zn removal. Our results indicate that Chlorella vulgaris could be used in treatment plants for the removal of nutrients and heavy metals from swine wastewater.

도금산업은 국가 핵심역량 사업분야인 전기재료 및 전자 부품 산업등과 밀접한 관계를 가지고 있는 산업분야일 뿐만 아니라, 핵심 부품 및 소재의 기능적 특성과 부가가치를 향상시켜 가격을 결정하는 품질에 큰 영향을 미치는 기반 산업이지만 배출 폐수에는 중금속 이외에도 맹독성 물질인 시안화물과 주요 오염물질이 대량 포함되어 있어 주요 유해물질 배출 관리 대상 업종으로 분류되어 집중 관리되고 있는 실정이다. 이에 소규모 국내 도급업체는 공동 폐수처리장을 통해 폐수를 처리하고 있으나, 도금방법이나 폐수의 특성에 따라 분리 배출되어지지 않고 대부분 통합 배출되어짐으로 인해 처리공정이 복잡하고 처리시설이 방대해지며 많은 처리비용이 소요되고 있어 도급산업을 위축시키는 원인으로 지목되고 있다. 최근 이러한 문제의 해결을 통해 도금산업을 강화하고자 이온성 물질을 분리해 정제할 수 있는 전기투석 기술을 이용한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기투석 장치를 이용하여 도금폐수내 구리와 니켈의 제거성능을 평가하였다. 전기투석장치의 이온교환막은 Astom사의 NEOSEPTA를 이용하였고 총 5쌍의 음이온 교환막과 양이온 교환막으로 구성된 스택을 제작하였다. NaCl을 이용하여 TDS 4,000mg/L, 니켈과 구리의 농도를 각각 20mg/L로 제조한 합성폐수를 이용하여 실험한 결과, 한계전류 12v와 25분의 체류시간 조건에서 구리와 니켈은 모두 99%이상 제거되었다. 또한 동일조건에서 유량이 증가할수록 구리와 니켈의 제거효율도 증가하는 경향을 나타내었다. 이온교환막의 변경에 따른 처리성능을 평가한 결과, 이온교환막의 종류에 따라 처리성능에 차이를 나타내어 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

가열한 기름 속에서 비등에 의해 수분이 기화하는 유중증발 건조기술은 에너지 소비량이 약 680 kcal/kg-물로 다른 직･간접 접촉에 의한 건조기술과 비교하여 낮고 건조시간도 10분 정도이다. 그러나 건조물질의 높은 발열량이 건조한 물질에 기름 함유율이 25 % 정도인 것이 단점으로 지적되어 보급에 어려움을 겪고 있다. 한편 중금속이 포함된 산업폐수 슬러지는 건조 후 고형연료로 사용시 중금속 배출로 인한 공해문제를 유발하므로 현재는 친환경적인 처리가 어려운 실정이다. 현재까지 알려진 가장 친환경적인 중금속 함유 폐수슬러지 처리는 용융기술이나 다량의 에너지를 소비해야 한다. 따라서 유중건조 기술과 용융기술을 융합하면 각 기술의 단점이 상호 보완되어 시너지 효과를 극대화 할 수 있다. 하수슬러지, 축분 등은 협기성 소화와 더불어 건조 후 고형연료로 활용할 수 있는 다양한 처리방안이 마련되었으나, 산업폐수슬러지는 발생량이 하수슬러지 보다 많고, 특히 일부 폐수슬러지에는 다량의 중금속이 포함되어 있으나, 육상처리 기술은 하수슬러지와 유사하게 함수율을 줄인 후 매립이 허용되어 장기적으로 토양 및 지하수 오염이 우려된다. 본 연구는 용융로에서 유중증발 건조기술로 건조한 중금속을 함유한 고발열량의 폐수슬러지를 일부 보조연료를 활용하여 1,500 ℃ 정도 고온 열분해 용융로에서 용융 슬래그로 배출하여 유리화함으로써 중금속 성분 용출을 방지하고 폐열은 후단의 보일러에서 회수하여 폐수슬러지 건조용 열원으로 이용할 수 있는 기술이다. 실험결과 용융슬래그의 중금속 용출은 골재기준에 모두 만족하였고 폐열 회수도 효과적으로 할 수 있었다.

범정부적으로 2016년부터 유기성 폐수슬러지 해양배출이 전면 금지되고 육상처리를 권장하고 있어 주로 산업체에서 배출하는 폐수슬러지 육상처리 비용이 지속적으로 증가할 것으로 예상되며 따라서 슬러지 처리의 어려움으로 산업체의 경쟁력을 저하할 것으로 예상된다. 산업폐수 및 일부 하수슬러지에는 다양한 중금속과 미생물 분해가 어려운 유기물이 다량 포함되어 있어 기존 기술로 처리가 곤란한 실정이다. 육상처리 기술 중에서 비용이 저렴한 방법은 주로 매립에 준하는 것이므로 슬러지에 포함된 유기물에 의해 지구온난화지수(GWP)가 이산화탄소보다 21배 높은 메탄을 다량 배출하고 있으며, 중금속에 의한 지하수와 토양 오염이 우려된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 중금속 함유 산업슬러지를 건조 후 용융로에서 보조연료와 열분해 가스로 1,500℃이상의 고온 화염을 형성하여 폐수슬러지에 포함된 회분과 중금속을 용융 슬래그로 배출․유리화함으로써 분진 발생 감소와 회분에 포함된 중금속성분의 용출을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 건조 폐수슬러지를 용융하기 위하여 용융로 및 2차버너를 제작하여 용융실험을 수행하였으며, 열 회수 장치를 설치하여 열 회수 실험 또한 수행하였다.

In this study, content and leaching tests of heavy metals (14 items) were analyzed to evaluate the recyclability of the sludge from wastewater treatment facilities. Additionally, this was compared with and examined with the standard of controlled waste, certification standards of compost materials, etc. In the results of the content test, Cr6+ (30.82 mg/kg) of waste from the leather, fur, and textile industries (EWC 04) and Cr6+ (103.13 mg/kg) of waste from the manufacture formulation, supply, and use of coatings (EWC 08) were higher than the proposed criteria of Cr6+ (20 mg/kg). The high level of Cr6+ concentration was observed because of the use of sodium dichromate and chromic anhydride in the materials of dyestuffs and pigments and ink in the EWC 04 and EWC 08 processes. The results on sludge in this study did not meet the standard of the Fertilizer Control Act and quality standard of fuels. In particular, the high levels of Pb and Cd was the main reason.

본 연구는 수산양식업 활동에 의해 발생한 굴 패각 폐기물이 미처리야적 및 무단 투기되면서 악취, 환경위해성 및 연안환경악화 등의 문제를 해결하고, 낭비되는 자원인 굴 패각 폐기물의 재활용 방안 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 실험에 사용된 시료는 부산광역시 강서구 용원동 일원에 미처리 야적된 굴 패각 폐기물을 직접 채취하여 사용하였다. 굴 패각 폐기물의 유기물 및 염분 등의 제거를 위하여 솔을 이용하여 수세척한 뒤, 105℃에서 24시간 건조하였다. 소성공정은 온도(600~1,200℃) 및 시간변화(1~6시간)를 주면서 실험하였으며, 소성한 굴 패각을 분쇄하여 입도분리 공정을 통해 100 mesh 이하로 체 거름 하였다. 그 결과 최적 소성조건은 CaO 함량 및 기타불순물 함량에 의해 900℃ 2시간으로 나타났으며, 개발된 재생석회를 이용하여 광산폐수의 중금속 제거를 위한 Jar-test를 이용한 회분식 흡착실험을 진행하였다. 광산폐수 주입량은 300 mL로 하였고 재생석회 주입량(3~9 g) 및 교반시간(10~120분) 변화에 따른 pH 및 중금속(As, Zn, Pb, Fe 및 Cu) 분석을 하였다. 광산폐수 원수의 pH는 3.08로 나타났으며, 중금속 중 As 불검출, Zn 10.89 mg/L, Cd 0.16 mg/L, Pb 0.10 mg/L, Fe 70.52 mg/L 및 Cu 13.00 mg/L로 나타났다. Jar-test를 통한 흡착실험 결과, 최적 흡착실험조건은 재생석회 주입량 7 g, 교반시간 10분으로 나타났으며, 이때 광산폐수 pH는 12.80, As 불검출, Zn 0.31 mg/L, Cd 불검출, Pb 불검출 mg/L, Fe 0.02 mg/L 및 Cu 불검출 되었다. 이와 같이, 본 연구에서는 굴 패각 폐기물의 재활용 방안 중 석회로서 수처리제로의 광산폐수 처리에 주안점을 두고 연구를 진행하였으며, 향후 보다 많은 재활용 방안에 대한 연구가 진행된다면 굴 패각 폐기물에 의한 연안환경 악화 개선 및 낭비되는 자원의 재사용이 가능할 것으로 판단된다.

현재 중금속 함유 폐수의 처리는 일반적으로 무기응집제와 고분자응집제를 사용하여 플럭을 생성시키고 생성된 플럭을 침전 제거하는 응집-침전 공정을 통해 진행되고 있다. 그러나, 응집-침전 공정의 처리 효율은 제거하고자 하는 중금속을 무기응집제를 사용하여 플럭화시키는 응집공정을 통해 생성된 입자(중금속 수산화물)의 입도 분포와 표면전하에 따라 좌우되며, 통상적으로 처리 효율을 확보하기 위해 무기응집제 외에 고가의 고분자 응집 보조제를 다량 사용하므로, 과다한 약품 소요량과 슬러지 발생량으로 인해 폐수 처리 비용 부담이 높은 실정이다. 특히 10 μm 이하의 입자는 침전이 용이하지 않으므로 중금속 수산화물(5-10 μm)에 적합하지 못하며, 응집제 다량 투입 및 고분자 응집보조제 사용을 통해 입자 크기를 키우더라도, 입자의 일부가 침전되지 않고 월류하여 방류기준을 초과하는 경우가 다수 발생하고 있다. 방류수로 월류되는 중금속 농도를 제어하기 위하여 응집-침전공정 후에 여과공정을 후단에 설치하는 경우가 있지만 여과기의 손실수두 증가 및 역세기간 및 역세빈도가 증가하여 유지관리에 어려움이 많아 도금폐수를 비롯한 금속폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 대체 공정 개발이 절실하다. 본 연구에서는 중금속폐수에 수산화나트륨(NaOH)을 주입하여 pH 조절을 통해 폐수 내의 중금속을 수산화 이온의 반응을 통해 수산화물 입자로 변환시켰으며, 이를 2.5 μm 구경의 필터로 여과하여 액체로부터 분리하여 최적의 제거 효율을 얻은 결과를 토대로 자체 제작한 모듈을 이용하여 pilot-scale에서 막분리를 실시하였다. 그 결과. 응집제 투입 없이 pH 조절만으로 90% 이상의 중금속 제거 효율 달성이 가능하였으며, 청정 지역 기준 폐수 배출 허용 기준(Cu 1 mg/L 이하, Zn 1 mg/L 이하, Ni 0.1 mg/L 이하)를 모두 만족하였다. 막투과 플럭스의 경우 884-2916 L/m²･hr을 보여주었으며, 95.9-100% 의 recovery 효율을 보여주었다.