In vitro physiological functions such as jack bean (Canavalia ensiformis) urease inhibitory activity and retarding effect of glucose/bile acid of Aloe vera gel concentrated by the optimized DIS (Dewatering Impregnation & Soaking) process conditions were examined. Urease inhibitory activity of DIS aloes ranged from 84.6 to 94.4%, which was similar to or higher than 86.3% of fresh aloe. Also, urease inhibitory activity of DIS aloes was maintained at initial levels after heat treatment (90oC, 10 min.) and drying treatment (freeze or hot air drying). Urease inhibition pattern from Lineweaver-Burk plot indicated general non-competitive inhibition, and inhibition constants (KIE and KIES) of DIS aloes were 41-149 and 87-163 μL/mL, respectively. DIS(glucose) and DIS (polyethylene glycol) exhibited the highest retarding effect of glucose and bile acid. Their retarding effects were about 1.6 and 1.8 folds higher than that of fresh aloe after 0.5 and 1 hr of the dialysis, respectively. Conclusively, the above in vitro physiological functions of Aloe vera gel concentrated by DIS process suggested that aloe products treated with DIS would have the potential benefits for protection against Helicobacter pylori and reduction of blood glucose and cholesterol levels.

The structural and physicochemical properties of dried aloe vera gel by DIS (dewatering impregnation soaking) process under optimum conditions were investigated. FT-IR spectra for dried samples of DIS aloes showed the typical patterns of standard aloe polysaccharide, and surface structures by SEM (scanning electron microscopy) were similar to a gel-like structure. In case of physicochemical properties of dried aloe samples by DIS process, solubilities and swelling powers of control (not osmotic treated aloe), DIS (S) and DIS (G), samples treated by osmotic solution of 60% sucrose/0.25% NaCl and 50% glucose/0.5% NaCl, were 48.3-57.3% and 8.3-11.7%, respectively, showing no significant differences among samples, but swelling power of DIS (PEG), sample treated by using 50% polyethylene glycol as an osmotic agent was about 5 times higher that of control. Also, water holding capacities of control, DIS (S) and DIS (G) were similar to each other, but that of DIS (PEG) was about 5 times higher that of control. Oil holding capacities of control and DIS aloes maintained the 50.9-86.4% levels of water holding capacities showing no significant differences among samples. Rehydration ratio of DIS (PEG) aloes were significantly dependent on the temperature of rehydrated solvent (water), and rehydration ratio of not-fileted aloe was about two folds higher than that of fileted aloe.

The dewatering characteristics of the sewage sludge was investigated through the experimental observations and model simulations. The activated sludge and the anaerobically digested sludge were examined for the dewaterability evaluation within the pressure range of $0{\sim}10^6N/m^2$. Modified Buchner funnel test and compression test by the consolidometer were conducted to evaluate average specific resistance, porosity, and moisture percentage of filter cake. Shirato's technique of compression-permeability test was followed for the pressure range lower than about $10^2N/m^2$. The flocculation effects on sludge dewatering was also examined for ferric chloride and polymeric flocculant. The application of hydrated lime which can be used for flue-gas desulfurization showed improved moisture percentage, and was thought to have positive feasibility in combined system of sludge dewatering and incineration. Determined characteristic constants were applied to Tiller's cake filtration model to simulate liquid pressure distribution and porosity distribution in cake. Model simulations showed a sharp drop of the porosity close to the cake-medium interface for the highly compressible material such as the activated sludge and the anaerobically digested sludge.

This study was carried out to investigate the economic and environmentally friendly process of drying sludge by combining a mechanical dewatering filter press and thermal dryer. The dryer for 40 kg/hr of dewatered sludge consisted of a main dryer, a heat exchanger, a pre-dryer, and supplementary equipment. During the dewatering process, 100 kg of sludge with 80.11% water content was diluted and mixed with 400 kg of water and ferric chloride solution was added as a sludge conditioner. The average water content of dewatered sludge cake was 60.9% and the energy consumption rate (ECR) for removing water was 226.9 kcal/kg-H2O. Hot flue gas generated from the main dryer was utilized as heating air for the pre-dryer in the heat exchanger. When 36 kg/hr of dewatered sludge cake was dried, the ECR was 1,009 kcal/kg-H2O with 3.96% water content. The combined operation of the dewatering and the thermal drying processes showed that the ECR was reduced sharply to 521 kcal/kg-H2O. The high humidity gas generated from each drying unit in the main dryer was recirculated to the odor decomposition chamber in the main dryer to destroy odor components at a high temperature. The odor concentration of humid gas generated by the pre-dryer was very low due to the relatively low operating temperature.

본 연구는 응집제 자동투입장치를 탈수기 전단에 장착하여 농축슬러지의 플록상태에 따른 고분자 응집제 주입량을 다르게 함으로써 탈수케이크의 함수율 저감 및 응집제 사용량 절감, 탈수여액의 수질개선 등 탈수특성에 미치는 영향을 평가하는데 그 목적이 있다. 응집제 자동투입장치를 B시 S하수처리장의 벨트프레스 전단에 적용한 결과 고속회전 및 응집제 분사를 통한 균일한 플록이 형성됨에 따라 기존 시스템 대비 탈수케이크 함수율 및 응집제 주입율 저감효과를 나타내었다. S하수처리장 농축슬러지(TS; Thickened sludge)에 대한 여름철, 가을철 및 겨울철의 기존 시스템 대비 응집제 자동투입장치의 최적 운전조건은 탈수케이크의 함수율 기준으로 판단해 볼 때 각각 DS-P(14%), DS-P(13%) 및 DS-P(12%)로, 이때의 탈수케이크 저감율은 25.3%, 30.7% 및 13.3%를, 고분자 응집제(P; Polymer) 저감율은 17.6%, 16.7% 및 20.0%를 각각 나타내었다. 응집제 자동투입장치의 회전속도와 유입 농축슬러지량 대비 고분자 응집제 주입율과의 상관관계를 평가한 결과 회전속도를 900~1,200 rpm의 범위 내에서 운전시 플록형성이 양호하게 나타났다.

수열탄화(HTC, HydroThermal Carbonization)는 수분함량이 높은 바이오매스를 바로 적용하여 닫힌계에서 (closed system)에서 승온시키면 150℃~250℃범위에서 열수(hot water)에 의하여 고형물의 유기물 일부가 분해되기 시작하여, 탈카르복실화(decarboxylation)와 탈수(dehydration)반응이 유도되며 O/C, H/C 비율을 낮추고 탄소고정을 통해 바이오매스 고형연료의 에너지밀도를 높여 연료로서의 특성이 향상된다. 또한 수열탄화 반응시 높은 수분함량을 건조하여 수분을 증발시키지 않고 물로 분리함으로서 수분 제거시 소비되는 에너지를 일반건조기술 대비 50%이상 절감함으로서 하수슬러지 고형연료화의 경제성을 향상 시킬 수 있다. 이렇게 분리된 액체생성물에는 유기물 분해에 의해서 용해성 유기물이 다량 농축되어 혐기소화의 전처리 기술로도 적용되고 있다. 본 연구에서는 Lab scale과 1ton/day pilot plant를 이용하여 수열탄화를 하수슬러지에 적용하여 반응특성 및 연료 효율 향상을 확인하였다. 반응온도별 각 반응생성물의 특성 파악을 통해서 최적의 반응조건을 도출하였다. 또한 수열탄화 반응물에서 후단의 혐기소화 공정의 저해인자 제거를 위한 질소회수 공정으로 생기는 pH 변화에 따른 탈수특성 변화와 원인을 확인하였다.

The dewaterability of pig manure by heat pre-treatment was evaluated in this study. The specific resistance coefficient, a dewatering characteristic, was measured by time to filtration (TTF) test. The experimental conditions were set for heat treatment: 15, 30, 60, and 120 min at 120 ± 1oC and 16, 30, and 60 min at 135 ± 1oC, respectively. The specific resistance coefficient of pig manure was found to be 9.204 × 1011m/kg before treatment, and it gradually decreased with high temperature and long treatment time. Moisture content was decreased from 88% to 77% by heat pre-treatment, and its efficiency was better than mechanical solid-liquid separation with chemical addition. In addition to increased dewaterability, TOC (Total Organic Carbon) concentration was decreased for about 15-42%. Nitrogen concentration was also decreased due to conversion of NH4 +-N to NH3 gas by increased treatment temperature. Consequently, heat pre-treatment was effective for decreasing moisture content and organic matters, and it could have potential for nitrogen recovery.

본 연구는 하수슬러지의 플록상태를 파악할 수 있는 응집제 자동투입장치를 탈수기 전단에 장착하여 하수슬러지(소화슬러지, 농축슬러지) 플록상태에 따른 고분자 응집제 주입량을 다르게 함으로써 탈수케이크의 함수율 저감 및 응집제 사용량 절감, 탈수여액의 수질개선 등을 평가하는데 그 목적이 있다. 응집제 자동투입장치를 B시 N하수처리장 소화슬러지 및 S하수처리장 농축슬러지에 적용한 결과 고속회전 및 응집제 분사를 통한 균일한 플록이 형성됨에 따라 탈수케이크 함수율 및 응집제 주입율 저감효과를 나타내었다. 하수슬러지의 탈수실험 결과 소화슬러지에 대한 고분자 응집제의 적정주입율은 12%로 나타났으며, 이때의 비저항계수(SRF)는 1.11×1011 m/kg으로 나타났다. 또한, 농축슬러지에 대한 고분자 응집제의 적정주입율은 16%로 나타났으며, 이때의 비저항계수(SRF)는 1.68×1011 m/kg으로 나타났다. 또한 응집제 자동투입장치의 회전속도와 유입 하수슬러지량 대비 고분자 응집제 주입율과의 상관관계를 평가한 결과 회전속도를 900~1,200 rpm의 범위 내에서 운전시 플록형성이 양호하게 나타났다. 기존 시스템 대비 응집제 자동투입장치의 경제성 평가 결과 N하수처리장 및 S하수처리장의 경우 각각 연간 263,542,490원 및 42,174,700원으로 산출되었으며, 시설투자비 회수기간은 각각 2.3년 및 7.1년으로 나타났다. 따라서, 하수처리장 탈수기 전단에 응집제 자동투입장치를 적용함으로써 함수율 및 약품주입량 저감 뿐만 아니라 중앙제어실을 통한 실시간 모니터링이 가능하므로 인력감축 유도 및 공정자동화에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 런던협약 96의정서 발효에 따라 하수 슬러지의 해양투기가 금지되고 환경 정책 강화와 향후 에너지 자원 부족을 대비하기 위해 녹색 성장이 강조되면서 슬러지를 재이용화 및 자원화 시키려는 처리 기술방법들이 개발되고 있다. 하수슬러지 처리 공정의 중점은 발생량의 감량화와 개량화를 통해 탈수 효율을 높이기 위함이며 대표적인 전처리 방법으로 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 약품 처리하는 것이 일반화되어 있다. 본 논문에서는 폴리머 응집제를 사용하여 총 4종류의 생, 잉여, 소화, 혼합슬러지에 대해서 적합한 유기 및 무기 응집제를 주입한 후 최적의 응집 조건을 선정하여 최종적으로 슬러지 탈수성의 효율을 비교 및 평가하도록 하였다. 혼합슬러지는 생슬러지와 잉여슬러지를 같은 부피 비율로 혼합하여 제조하였다. 최적의 응집 조건을 선정하기에 앞서 기본적으로 Jar Test 실험을 시행하였으며 200rpm에서 1 ~ 3분 완속 교반, 50rpm에서 5분 급속 교반 조건을 제시하였고, 유기 폴리머와 무기 폴리머 응집제의 단일 및 이액 주입 방식에 따라 응집 반응의 특성을 비교하였다. 실험결과는 슬러지 탈수성 및 최적 응집 조건 선정의 지표로서 응집을 형성시키고 방치 후, 고액 분리를 통해서 상등수의 탁도, pH, ORP, SS, 흡광도 (330nm), floc size와 TTF 실험을 하여 탈수성을 측정하였다. 따라서 응집제 주입 방법에 있어서 유기 응집제의 단일 방식 주입과 무기 응집제를 첨가하여 floc의 응결도를 높이는 이액 주입 방식으로부터 탈수성 효율에 미치는 결과를 본 논문에 나타내었다.

본 연구는 부산광역시 하수슬러지 처리공정 중 탈수기에 유입되는 배관부에 하수슬러지의 플록상태를 파악할 수 있는 응집제 자동주입장치를 장착하여 하수슬러지 플록상태에 따른 적정 응집제 주입량을 다르게 함으로써 탈수효율 향상 및 응집제 사용량을 감소시키고, 나아가 하수슬러지의 건조효율을 증가시키는데 그 목적이 있다. Pilot-scale 응집제 자동주입장치는 B시 소재 N하수처리장의 원심탈수기 전단에 설치하여 2013년 8월 7일 ~ 16일(10일간)동안 운전하였다. 또한, 응집제 자동투입장치의 설치시 운전상의 문제 발생시에 대비하여 bypass관을 설치하여, 기존 시스템으로 전환이 용이할 수 있도록 설계하였다. 고분자 응집제 주입율은 기존 시스템에서 운영하고 있는 유입슬러지량 대비 고분자 응집제 주입율인 14%를 기준으로 운전을 실시하였으며, 응집제 주입율을 11%에서 9%까지 점차적으로 낮추어 가면서 적정 운전조건을 찾고자 하였다. 응집제 자동투입장치를 원심탈수기 전단에 적용한 결과 고속회전 및 응집제 분사를 통한 균일한 플록이 형성됨에 따라 탈수케이크 함수율 및 응집제 주입율 저감효과를 나타내었다. 기존 시스템 대비 응집제 자동투입장치의 운전조건별(DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)) 탈수케이크의 함수율은 기존 함수율 82.4%에서 각각 80.6(저감량 1.8%), 80.9(저감량 1.5%) 및 81.5%(저감량 0.8%)의 높은 탈수효율을 나타내었다. 또한, 응집제 저감율은 DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)에서 각각 21.4, 28.6 및 35.7%를 나타내었다. 또한, 기존 시스템(DS-P(14%); COD 179.2 mg/L, SS 139.3 mg/L) 대비 응집제 자동투입장치의 운전조건별(DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)) 탈수여액 중 COD 및 SS의 농도는 각각 66.2, 76.4, 81.5 mg/L 및 12.0, 19.3, 55.6 mg/L를 나타내었다. 따라서, 하수처리장 탈수기 전단에 응집제 자동주입장치를 적용함으로써 함수율 및 약품주입량 저감 뿐만 아니라 인력감축 유도 및 중앙제어실을 통한 실시간 모니터링이 가능하므로 공정자동화에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

포도당 당량에 의한 탈수율과 복원율의 변화에서는 포도당 당량에 차이에 따라 탈수율은 달라졌으며 당량이 커질수록 탈수율과 복원율이 증가하는 경향을 나타내었다. 분자량에 의한 탈수율과 복원율에 변화에서는 분자량이 다른 탈수제 차이에 따라 탈수율과 복원율이 달라졌으며 분자량이 커질수록 포도당 당량과 같이 뚜렷하게 탈수율이 증가하고 복원율이 높게 나타났다. 수분함량은 동결건조한 시료가 가장 낮았으며 당량과 분자량에 따른 차이는 나타나지 않았다. 색도에서

분자압축 탈수공정에 의한 색도변화는 재사용 탈수액을 적용한 건조공정에서 원물과 유사한 색도를 나타내었다. 수분 및 수분활성도에서도 유의적 경향이 일치하였다. 탈수액의 농도와 첨가량에 의한 탈수율과 복원율의 변화에서는 탈수액의 농도 차이에 따라 탈수율은 달라졌으며 농도가 커질수록 탈수율이 증가하는 경향을 나타내었다. 복원율 역시 탈수액 농도가 낮을수록 완만한 복원율을 나타내었고 탈수액의 농도가 높을수록 복원율이 높았다. 탈수액의 첨가량에 의한 탈수