Eutrophication and algal blooms can lead to increase of taste and odor compounds and health problems by cyanobacterial toxins. To cope with these eco-social issues, Ministry of Environment in Korea has been reinforcing the effluent standards of wastewater treatment facilities. As a result, various advanced phosphorus removal processes have been adopted in each wastewater treatment plant nation-widely. However, a lot of existing advanced wastewater treatment processes have been facing the problems of expensive cost in operation and excessive sludge production caused by high dosage of coagulant. In this study, the sedimentation and dissolved air flotation (SeDAF) process integrated with sedimentation and flotation has been developed for enhanced phosphorus removal in wastewater treatment facilities. Design and operating parameters of the SeDAF process with the capacity of 100 m3/d were determined, and a demonstration plant has been installed and operated at I wastewater treatment facility (located in Gyeonggi-do) for the verification of field applicability. Several empirical evaluations for the SeDAF process were performed at demonstration-plant scale, and the results showed clearly that T-P and turbidity values of treated water were to satisfy the highest effluent standards below 0.2 mg/L and 2.0 NTU stably for all of operation cases.

본 연구에서는 파일럿 규모 광펄스 처리 장비를 이용한 광펄스 처리의 해수에 오염된 Escherichia coli에 대한 저 해 효과를 확인하였다. 광펄스 처리를 이용한 해수 살균 시에는 처리 용량이 70 L 인 반응기를 이용하여 약 160 L 의 해수를 연속식으로 처리하였다. 처리 frequency와 반응기로 유입되는 해수의 유속은 각각 5 Hz와 15 L/m으로 고 정하였고, 처리 전압은 1,800, 2,000, 그리고 2,400 V로 설정하였다. 처리 전압이 1,800 V에서 2,000 V, 그리고 2,400 V로 증가할 때 해수에 접종된 E. coli 저해 정도는 3.2 ± 0.9에서 4.8 ± 0.3, 그리고 7.15 ± 0.5 log CFU/mL로 증가하 였다. 광펄스 처리에 따른 해수 살균 시 해수의 온도 변화(ⵠT)는 처리 전압 1,800, 2,000, 그리고 2,400 V에서 각각 0.0, 1.2, 그리고 1.6 ℃로 확인되었다. 본 연구를 통해 광펄스 처리가 해수 내 E. coli를 효과적으로 저해시킬 수 있 는 비가열 살균 기술임을 확인할 수 있었다.

Applicability of corrosion inhibitor was evaluated using pilot scale water distribution pipe simulator. Calcium hydroxide was used as corrosion inhibitor and the corrosion indices of the water were investigated. Corrosion indices, Langelier saturation index (LI) increased by 0.8 and calcium carbonate precipitation potential (CCPP) increased by 9.8 mg/L. This indicated that corrosivity of water decreased by corrosion inhibitor and the effects lasted for 18 days. Optimum calcium hydroxide dose was found to be 3~5 mg/L for corrosion inhibition. We suggest that monitoring of CCPP as well as LI need to be conducted to control corrosivity of water.

This study evaluated the ecotoxicological properties of livestock waste water treated by a LID (Low Impact Development) system, using a mixture of bio-reeds and bio-ceramics as suitable bed media for a subsequent treatment process of a livestock wastewater treatment plant. The relationship between the pollutant reduction rate and the ecotoxicity was analyzed with the effluents from the inlet pilot plant, with vegetated swale and wetlands and the batch type of an infiltration trench. Each pilot plant consisted of a bio process using bio-reeds and bioceramics as bed media, as well as a general process using general reeds and a bed as a control group. The results indicated that, after applying the HRT 24 hour LID method, the ecotoxicity was considerably lowered and the batch type pilot plant was shown to be effective for toxicity reduction. The LID method is expected to be effective for water quality management, considering ecotoxicity by not only as a nonpoint source pollution abatement facility but also, as a subsequent treatment process linked with a livestock manure purification facility. It is necessary to take the LID technic optimization study further to apply it as a subsequent process for livestock wastewater treatment.

In this study, a direct contact membrane module was manufactured to be used in a pilot scale membrane distillation process to treat 3 m3/day of the digestate produced from anaerobic digestion of livestock manure. In order to investigate the performance of the membrane module, permeate flux was measured with and without spacer inside the module under various condition of temperature difference and cross flow velocity (CFV) through the membrane surfaces. Flux recovery rate after chemical cleaning was also investigated by applying three different cleaning methods. Additionally, thermal energy consumption was theoretically simulated based on actual pilot plant operation conditions. As results, we observed flux of the module with spacer was almost similar to the theoretically predicted value because the installation of spacer reduced the channeling effect inside the module. Under the same operating condition, the permeate flux also increased with increasing temperature difference and CFV. As a result of chemical in-line cleaning using NaOCl and citric acid for the fouled membranes, the recovery rate was 83.7% compared to the initial flux when NaOCl was used alone, and 87% recovery rate was observed when only citric acid was used. However, in the case of using only citric acid, the permeate flux was decreased at a rapid rate. It seemed that a cleaning by NaOCl was more effective to recover the flux of membrane contaminated by the organic matter as compared to a cleaning by citric acid. The total heat energy consumption increased with increasing CFV and temperature difference across the membrane. Thus, further studies should be intensively conducted to obtain a high permeate flux while keeping the energy consumption to a minimum for a practical application of membrane distillation process to treat wastewater.

In this study, a fluorescent silica nano particle is used as the surrogate for challenging test of membrane surface integrity. The particles are functionalized by a fluorescent dying agent so that as an ultraviolet light is imposed a bright fluorescent image from the particles can be taken. If a membrane surface is damaged and has a compromised part larger than the size of surrogate the fluorescent particles would pass through and contained in the permeate. An operator can directly notice whether the membrane surface is damaged or not by detecting a fluorescent image taken from the permeate. Additionally, the size of compromised part is estimated through analysing the fluorescent image in which we surmise the mass of particles included in the permeate by calculating an average RGB value of the image. The pilot scale experiments showed that this method could be applied successfully to determine if a membrane surface had a damaged parts regardless of the test condition. In the testing on the actual damaged area of 4.712 mm2, the lowest error of estimating the damaged area was –1.32% with the surrogate concentration of 80 mg/L, flux of 40 L/m2/hr for 25 minutes of detection. A further study is still going on to increase the lowest detection limit and thus decrease the error of estimation.

A microencapsulated cinnamon oil (CO)-coated film was developed using a pilot-plant scale film coating system. CO microencapsulated with polyvinyl alcohol was incorporated with a printing ink and the ink mixture was applied to the surface of a polypropylene (PP) film as an ink coating using a gravure printing press at a speed of 20-200 m/min. The tensile strength, percentage elongation at break, elastic modulus, and water vapor permeability of the PP films with and without coating with the microcapsules were not significantly different (p > 0.05), which indicates that the coating did not alter those properties of the films. Microencapsulation effectively prevented the volatilization of CO in the films. The microencapsulated system may be extended to other food-packaging films for which the same ink-printing platform is used. The results from this study imply that the oil-microencapsulated films could be potentially produced by a modern film manufacturing system.

본 연구는 LNG를 연료로 사용하는 화력발전소 보일러에서 배출되는 1,000 Nm3/day의 연소 배가스에 포함된 8 ∼10%의 CO2를 대상으로 순도 99%, 회수율 90%로 회수할 수 있는 실증규모의 다단계 막분리 공정에 관한 운전 결과이다. 이를 위해 본 연구팀에서는 가소화 안정성이 우수한 폴리이서설폰 중공사막을 개발하고 CO2/N2의 분리특성을 연구한바 있 으며[1], 소형 모듈을 이용하여 압력 및 CO2의 조성 변화에 따른 투과 특성을 실험과 향류 방식의 전산 모사를 통하여 확인 하여 막분리에 의한 CO2의 회수 가능성을 확인한 바 있다[2-4]. 이러한 선행 연구결과를 바탕으로 pilot 규모의 다단계 막분 리 plant를 설계하여 제작, 설치, 운전하였으며 그 운전 결과를 다단계 공정의 수치 모사 결과와 비교하였다. 전체 공정은 크게 배출되는 배가스 내의 수분을 전단에서 제거하기 위한 제습 공정과 후단에 재순환이 가능한 4단계 막분리 공정으로 구성되어 있다. 4단 분리막 공정에서 배출되는 최종 CO2의 농도는 운전 조건에 따라 95∼99%의 CO2가 0.15∼0.2 ton/day 의 회수율 70∼95% 회수규모로 얻어졌다. 얻어진 실험 결과는 수치 모사 결과와 비교하였을 때 매우 잘 일치 하는 것을 알 수 있었으며 운전 중 전체 공정은 안정적으로 작동하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 다단계 막분리 공정을 통한 배가스에서 CO2를 성공적으로 분리할 수 있었다.

다량으로 발생하는 하/폐수 슬러지를 처리하는 방법중 하나는 건조하여 고형연료로 활용하는 것이다. 본 연구에서는 파일럿 규모의 설비를 설계, 제작하여 하/폐수슬러지 탈수 및 건조특성을 연구하였다. 전처리 과정으로 슬러지 함수율을 낮추고 악취를 감소하기 위하여 염화제2철을 투입하여 탈수하였다. 건조공정은 연소실과 건조실이 통합된 최대 처리규모 40[kg/hr]인 일체형 건조기와 건조기에서 배출되는 고온, 고습의 배가스를 외부공기와 열교환하는 열교환기, 열교환기에서 가열된 외부공기를 열원으로 하는 밴드통기형건조기로 구성하였다. 슬러지는 탈수과정에서 함수율이 저감되므로 pin mill을 사용하여 분말화하여 밴드통기형건조기에 투입하였다. 밴드통기형건조기는 4단으로 구성되며 상부로부터 분말 슬러지가 공급되고 열풍은 하부로 공급되는 향류접촉방식이다. 1차 건조된 슬러지는 일체형건조기에 공급된다. 건조기 상부에 가스버너가 설치되어 발생한 열풍은 축열재를 거쳐 하부에 위치한 건조실을 지나 열교환기를 통과한 후 외부로 배출된다. 건조실내에는 4단의 paddle형 건조기가 설치되어 있으며 슬러지는 상부로부터 공급되어 차례대로 건조기를 통과한 후 로타리밸브를 거쳐 외부로 배출되고 건조용공기는 외부공기가 건조실내 pipe를 통과하면서 가열되어 각 건조기에 공급된다. 운전 데이타는 건조기가 열적평형에 도달한 기간중 취득하였다. 함수율 71.5%의 탈수슬러지를 31[kg/hr] x 8.5[hr] 공급시 배출된 건조슬러지는 72.96[kg]이었으며 이때 투입한 에너지는 203,320[Kcal]이었다. 순에너지소비율은 1,104[Kcal/kg-H2O]이었으며 함수율은 5.9%이었다. 함수율이 60.62%인 탈수슬러지를 36[kg/hr] x 4[hr]공급시 배출된 건조슬러지는 48.78[kg]이었으며 이때 투입한 에너지는 86,144[Kcal]이었다. 순에너지소비율은 1,009[Kcal/kg-H2O]이었으며 함수율은 3.96%이었다.

연안오염퇴적물에 함유된 유기물질과 PAHs의 현장정화를 위한 생물활성촉진제의 효능을 파일럿 규모의 현장실험을 통하여 1년간 평가하였다. 실험 해역의 수온은 계절적인 요인으로 인해 16.5°C에서 21°C까지 변화가 있었으나, 파일럿 반응조의 오염퇴적물의 pH는 8.4-8.5로 서 비교적 일정하였다. 파일럿 실험종료 후 바탕시험구와 초산, 황산이온, 질산이온을 함유한 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물의 화학적 산소요구량은 각각 39% 및 79%까지 감소하였으며, 휘발성고형물은 초기 약 15 g/kg에서 7 g/kg 및 2.5 g/kg까지 각각 감소하였다. PAHs는 2- ,3- ,4- ,5-ring 과 6-ring 16PAHs를 평가하였으며, 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물에서 2-ring 화합물인 나프탈렌은 실험시작 2개월 후 100%(바탕시험구의 감소율 55.6%)까지 감소되어 가장 빨랐고, 12개월 후 3-ring 및 4-ring PAHs의 감소율은 모두 100%(바탕시험구의 감 소율 46%-100%)에 달하였다. 5-ring과 6-ring PAHs의 12개월 후의 감소율은 바탕시험구와 생물활성촉진제를 투여한 오염퇴적물에서 각각 26%-87% 및 77%-100%로 평가되었다. 연안오염퇴적물에 투입한 생물활성촉진제는 유기물질 및 난분해물질인 PAHs의 제거속도를 향상시킬 수 있는 것으로 평가되었다.

Omija-cheong, concentrated extracts from sugar-treated Omija fruit (Schisandra chinensis Baillon), is produced by traditional manner in Korea. The quality characteristics of Omija-cheong processed at low temperature with a pilot-scale were investigated to optimize the incubation time. With increasing incubation time in processing Omija-cheong, the pH level of Omija-cheong remained constant, while titratable acidity and organic acids increased. Fresh Omija fruits contained citric, malic and succinic acids, most of which were extracted into concentrated extracts after 37 days of incubation and reached to the stable concentration after 47 days of incubation. Titratable acidity in Omija-cheong gradually increased from 1.18% to 2.71%, and also was correlated with total concentration of organic acids. About 80% of supplemented sucrose for manufacturing Omija-cheong was converted into glucose and fructose until 68 days of incubation, and the composition of free sugars was maintained to be stable up to 138 days of incubation. The contents of total flavonoids and phenolic compounds in Omija-cheong were 24.1 mg-GAE/L and 1,635 mg-QE/L at 57 days of incubation, which were more than 9 and 5 times higher than those in Omija fruits, respectively. From the quality characteristics in processing Omija-cheong by low-temperature incubation, more than 60 days of incubation is required for the constant quality and value-added beverage.

신재생에너지의 적극적 활용은 전세계적인 추세이며, 국내에서도 가연성 폐자원의 효율적인 친환경적 처리, 에너지 회수를 위한 다양한 정책과 법규가 만들어져 진행되고 있다. 가연성 폐기물로부터 에너지를 회수하는 전통적인 방법인 소각과 비교하여 가스화 기술은 생산된 합성가스를 다양한 방법으로 활용할 수 있으며, 100톤미만의 폐기물 처리시 소각보다 월등히 높은 효율을 보이고 있다. 따라서 사용연한이 도래하는 국내 중소규모 소각시설의 대체 및 플랜트의 해외 수출 등을 위해 폐기물 고형연료의 가스화 기술의 개발이 진행중이다. 본 연구에서는 이러한 폐기물 고형연료 가스화 플랜트 기술의 개발을 위해 생활폐기물을 대상으로 비성형 고형연료를 제조하고, 제조된 고형연료를 공기사용 고정층 가스화를 통해 합성가스를 생산하여 이를 직접 가스엔진 발전기에 도입함으로써 일정량의 전력을 생산하는 경우 가스엔진 발전기의 운전 특성에 대해 연구하였다. 가스엔진 발전기의 운전에서 중요한 운전인자는 무엇인지 확인하고, 이를 통해 안정적인 가스화 엔진발전을 위한 개선사항에 대해 알아보고자 하였다.

폐기물로부터 에너지를 회수하고자 하는 노력은 전세계적인 추세이며, 국내에서도 가연성 폐자원의 효율적인 친환경적 처리, 에너지 회수를 위한 다양한 정책과 법규가 만들어져 진행되고 있다. 가연성 폐기물로부터 에너지를 회수하는 전통적인 방법인 소각과 비교하여 가스화 기술은 생산된 합성가스를 다양한 방법으로 활용할 수 있으며, 100톤 미만의 폐기물 처리시 소각보다 월등히 높은 효율을 보이고 있다. 따라서 사용연한이 다 되어가는 국내 중소규모 소각시설의 대체 및 플랜트의 해외 수출 등을 위해 폐기물 고형연료의 가스화 기술의 개발이 진행중이다. 본 연구에서는 이러한 폐기물 고형연료 가스화 플랜트 기술의 개발을 위해 국내 한 지자체의 생활폐기물을 대상으로 비성형 고형연료를 제조하고, 제조된 고형연료를 공기사용 고정층 가스화를 통해 합성가스를 생산하여 이를 직접 가스엔진 발전기에 도입함으로써 일정량의 전력을 생산할 수 있는 반응 특성에 대해 연구하였다. 실험 설비와는 다르게 파일럿 플랜트 이상의 실증시설은 강제로 온도를 유지할 수 없으므로, 공급하는 산화제에 의해 로내 온도가 변화되며, 최적 가스화 효율을 얻기위해 다양한 운전인자의 변화에 따른 가스화 특성에 대해 평가하였다.

This paper was conducted experimental work to energy recovery and syngas production using a pilot scale fixed bed gasification process of solid waste. The temperature of gasifier bottom section was the highest at about 522 ~ 808oC. The syngas composition was contained CO 10.0 ~ 11.4%, H2 8.4 ~ 11.3%, CH4 3.7 ~ 3.9%, CnHm 3.3 ~ 4.3% with lower heating value 1,500 kcal/Nm3. About 68.8% of the waste and the air energy is converted to syngas. Approximately 8.4% is lost in heat of heat exchanger and cleaning process and about 0.8% of the heat energy is recycled into the gasifier in the form of preheated air. The electric power output rate was found to range 10.5 to 12.5 kW.

국내의 구제역은 2000년대 이후 4 번 발생하였으며, 2010년 11월 경상북도 안동시에서 발생한 구제역은 5번째로 전국적으로 총 11 개 시도와 75 개 시군구로 확산되어 4,790 개소의 매몰지가 설치되었고, 347만 마리의 소와 돼지가 살처분되었다. 국내의 경우 구제역 발생시 많은 양의 가축사체를 매몰처리 하였지만 그에 따른 환경영향과 오염물질에 대한 자료가 부족하고 국외에서는 영국, 미국, 캐나다를 중심으로 가축사체 처리기술, 매몰지 환경영향평가, 매몰지 처리방법, 가축사체 분해정도, 환경 모니터링 등 관련 분야에 대한 연구가 활발히 추진되었다. 따라서 우리나라에서도 매몰지 가축사체의 유기물 분해 특성, 침출수 처리, 지하수, 토양의 환경영향, 악취물질, 발생가스, 사체 분해정도 등 신뢰성 있는 자료 확보가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 이러한 배경 및 필요성에 따라 축종비교를 위해 돼지와 소의 사체를 매몰하여 우리나라에서 가장 넓게 분포되어 있는 사양질 토양과 식양질, 사질 토성별로 파일럿 규모 가축 매몰지 5 기를 과학원 연구단지내 설치(‘12.2월)하여 약 3년(2012.2∼2015.2) 동안 매몰사체의 유기물 분해특성, 가스발생, 악취물질, 침출수 발생량, 침출수 농도 변화, 사체분해정도 등을 조사하여 가축 매몰지로 인한 환경영향 및 매몰지 환경관리지침 개선 방안을 마련하고자 연구를 추진하였다. 연구결과 CH4, H2S의 농도는 매몰을 시작한 후 6개월 뒤인 2012년 8월부터 급속하게 발생한 뒤 꾸준히 발생하였다. 특히 사양질 토양에 소를 매몰한 매몰지에서 상대적으로 높은 농도로 나타났다. As, Cd 등 대부분의 중금속은 불검출로 나타났으며, 축종 및 토양에 따른 분해정도를 비교한 결과 소의 경우가 돼지보다 빠르게 분해가 있어났고 시간이 경과함에 따라 사질 〉식양질 〉사양질 토양 순으로 분해가 이루어지는 것으로 판단된다.

우리나라에서는 매몰지 가축사체의 유기물 분해 특성, 침출수 처리, 지하수, 토양의 환경영향, 악취물질, 발생가스, 사체 분해정도 등 신뢰성 있는 자료 확보가 필요한 실정이다. 또한, 가축 매몰지로 인한 2차 환경오염 발생 가능성에 대한 언론 및 국회에서의 문제제기 등 환경영향 저감 방안 필요성, 가축 매몰지의 사체분해와 관련된 ‘용도제한 3년’ 의 적정성 여부, 매몰지 조기안정화를 위한 국내의 환경적 특성에 맞는 자료의 확보, 매몰지 사후관리계획 수립을 위한 안정화 방안, 매몰지 설계 및 환경관리지침 개선, 악취조사항목 설정을 위해 자료 확보가 필요하다. 이에 본 연구에서는 돼지와 소의 사체를 매몰하여 우리나라에서 가장 넓게 분포되어 있는 사양질 토양과 식양질, 사질 토성별로 파일럿 규모 가축 매몰지 5기를 연구단지내 설치하여 약 3년(2012.2∼2015.2) 동안 매몰사체의 발생가스 농도변화, 악취물질 등을 조사하여 악취조사항목 설정 등 가축 매몰지역 환경조사지침 등 개선방안을 제시하고 구제역으로 인한 소와 돼지의 살처분 매몰지에서 시간 경과와 매몰지 토양의 성상에 따라 어떤 악취물질이 발생하는지, 발생농도는 어느 정도인지 모니터링하여 향후에 발생할 수 있는 민원발생에 대비하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 분석결과에서는 토양특성과 매몰 가축의 종류에 따라 배출되는 악취물질의 농도가 뚜렷한 경향을 나타내지 않았다. 대부분의 지점에서 Sulfurs(5종)의 농도가 높았으며, 다음으로는 Ketones(7종), Aromatics(4종), Aldehydes(5종), Alchols(8종) 순으로 검출되었다. 이후 시간이 지남에 따라 후기 시료에서는 Sulfurs(5종)의 농도가 급격히 증가하여 조사 대상시료 전체농도의 90% 이상을 차지하는 것으로 나타났다.

This research performed the effects of the air ratio to produce the syngas from the fixed-bed gasifier for municipalsolid waste. At the inside of reactor, temperature depends on amount of the oxidant to classify four distinct process,combustion, reduction (gasification), pyrolysis and dry zone. As decreasing the air flow rate, the particulate matters hada tendency to decrease, proportionally. In this system, the producer gas needs the clean-up process over 98% efficiencyfor connecting the internal combustion engine to generate electric power. At the test 1 and 2, while the air ratio decreased,the LHV of syngas and CGE were increased. however, at the test 3, because the oxidizer had injected more less thandemanded, these showed a decreasing tendency.