Objectives of this study were to identify the hotspot for displacement of the on-line water quality sensors, in order to detect illicit discharge of untreated wastewater. A total of twenty-six water quality parameters were measured in sewer networks of the industrial complex located in Daejeon city as a test-bed site of this study. For the water qualities measured on a daily basis by 2-hour interval, the self-organizing maps(SOMs), one of the artificial neural networks(ANNs), were applied to classify the catchments to the clusters in accordance with patterns of water qualities discharged, and to determine the hotspot for priority sensor allocation in the study. The results revealed that the catchments were classified into four clusters in terms of extent of water qualities, in which the grouping were validated by the Euclidean distance and Davies-Bouldin index. Of the on-line sensors, total organic carbon(TOC) sensor, selected to be suitable for organic pollutants monitoring, would be effective to be allocated in D and a part of E catchments. Pb sensor, of heavy metals, would be suitable to be displaced in A and a part of B catchments.

Traditional wastewater research mainly focuses on 1) estimating the amount of waste entering sewage treatment facilities, 2) evaluating the treatment efficiency of sewage facilities, 3) investigating the role of sewage treatment effluent as a point source, and 4) designing and managing sewage treatment facilities. However, since wastewater contains a variety of chemical and biological substances due to the discharge of human excreta and material used for daily living into it, the collective constituents of wastewater are likely a reflection of a community’s status. Wastewater-based epidemiology (WBE), an emerging and promising field of study that involves the analysis of substances in wastewater, can be applied to monitor the state of a defined community. WBE provides opportunities for exploiting indicators in wastewater to fulfill various objectives. The data analyzed under WBE are those pertaining to selected natural and anthropogenic substances in wastewater that are a result of the discharge of metabolic excreta, illicit or legal drugs, and infectious pathogens into the wastewater. This paper reviews recent progress in WBE and addresses current challenges in the field. It primarily discusses several representative applications including the investigation of drug consumption across different communities and the management of community disease and health. Finally, it summarizes established indicators for WBE.

최근 신재생에너지의무화제도(RPS: Renewable Portfolio Standard)대상 신재생에너지 항목에 발전소 온배수가 신재생에너지공급인증서(REC:Renewable Energy Certificate)의 수열에너지(가중치 1.5)로 추가되어 온배수 열원에 대한 가치가 높아졌다. 본 연구에서는 고탁도지역 온배수의 직접적인 활용을 위한 방안으로 히트펌프시스템 내 탁도저감장치를 도입하여 열교환기에 가해지는 오염물질의 저감 효과를 확인해보기 위해 한 달 동안 실증테스트를 실시하였다. 실험결과 탁도 저감효과가 80 % 이상으로 고탁도 지역의 온배수 활용을 위한 방안으로 탁도저감장치의 적용가능성을 확인 할 수 있었다. 또한 탁도저감시스템에 따른 열교환기의 오염도 저감 효과를 검증하기 위해 30일간 운전한 열교환기를 해체하여 분석해본 결과 탁도저감시스템을 거친 열교환기보다 그렇지 않은 열교환기의 오염정도가 높은 것을 확인하였다. 열교환기에 유입된 오염물질(스케일)을 분석해본 결과 주로 SiO2, Na(Si3Al)O8, CaCO3, NaCl 성분의 광물이 검출되었는데 이는 높은 탁도로 인해 해양퇴적토가 열교환기에 유입된 것으로 분석되었다. 그 외에도 소량이지만 TiO2, MnO, Cr2O3가 검출되었다. 이는 열교환기를 세척할 때 열교환기 재료로부터 기인한 중금속이 소량 용출된 것으로 판단된다.

인간의 삶과 발전에 있어 물은 생명의 기원이며, 국토의 피와 같다. 물의 공급과 오수의 처리는 국민이 마땅히 누려야 할 건강한 삶의 첫걸음이다. 통일을 바라보는 이때 (사)대한상하수도학회는 회원(사)의 역량을 발휘할 기회와 성실한 노력에 대한 당연한 보상을 기획하고 이의 제도화를 노력하여 우리학회가 회원(사)와 국가발전에 기여하도록 한다. 이에 상하수도 발전에 대한 전략과 안목이 중요함을 인식하고 미래비젼을 공유하고 설득하여 상하수도에 종사하는 회원(사)의 자부심을 공유한다. 상하수도는 깨끗한 물을 공급하고 오염된 물을 처리하는 기본 개념은 변함이 없으나, 이를 구현하는 방법은 정보와 과학의 발전에 따라 지속적으로 발전하고 있다. 또한 역동적인 사회발전에 따라 국민의 요구수준이 높아지고 있으므로 우리학회는 이에 부응하고, 상하수도 산업발전을 선도한다. 국민복지의 근간이 되는 물과 직접 관련된 학회로서 국가의 정책이슈를 이끌고, 세계의 기술동향을 파 악하여 이에 대응하고 또 회원의 발전을 도모하는 것이 대한상하수도학회가 견지하는 대한민국 상하수도업에 대한 미래비젼이다.

Large amounts of oily wastewater discharged from various industrial operations (petroleum refining, machinery industries and chemical industries) cause serious pollution in the aquatic environment. Although dissolved air flotation (DAF) separating oil pollutants using microbubbles represents current practice, bubble size cannot be selectively controlled, and lots of power is required to generate microbubbles. Therefore, to investigate performance of the DAF process, this study examined the distribution of different sizes of microbubbles resulting from changes in physical shear force via modifying shapes of a slit-nozzle without an additional power supply. Three types of slit-nozzles (different angle, shape and length of the slit-nozzle) were used to analyze the distribution of bubble size. At a slit angle of 60°, shear force was 4.29 times higher than a conventional slit, and particle size distribution (PSD) in the range between 2 and 20 μm more than doubled. Treatment efficiency of synthetic oily wastewater through the coagulation-DAF process achieved 90% removal of COD by injecting FeCl3 and PACl of 250 mg/L and 100 mg/L, respectively, and the same performance resulted using FeCl3 of 200 mg/L and PACl of 80 mg/L employing a slit-nozzle angle of 60°. This study shows that a coagulation-DAF process using a modified slit-nozzle can improve the pre-treatment of oily wastewater.

본 연구에서는 하수처리유출수의 유기물 성상을 제어하기 위해 서로 다른 흡착제를 적용하여 역삼투막의 막오염 경향성을 관찰하였다. 실험실 규모에서 역삼투막 운전결과, 다중벽탄소나노튜브 (5%), 팽창흑연 (21%), 하수처리유출수(25%), 활성탄 (26%) 순서로 초기대비 투과수량이 감소하였다. 형성된 막오염 물질의 FEEM 분석결과, 활성탄의 경우 팽창흑연, 다중벽탄소나노튜브, 하수처리 유출수에 상대적으로 높은 미생물유래물질에 의한 막오염이 존재하였다. 더 나아가, 분자량 분석 결과를 통해 고분자 미생물유래물질(>15K Da)의 영향이 큰 것을 확인하였다. 결과적으로, 하수재이용공정에서 고분자 미생물유래물질이 역삼투막 효율저하의 주요한 역할을 하며, 이를 저감시키기 위한 방안마련이 필요하다고 판단되었다.

하⋅폐수처리 MBR 공정을 운영함에 있어서 특정 오염물에 따른 멤브레인 회복률 저하를 자주 경험하게 되며, 이에 따른 화학세정 시 막오염 물질 제거에 필요한 약품선택에 많은 어려움을 겪는다. 본 연구의 목적은 하폐수 성상의 MBR 처리 시 발생할 수 있는 Ca 막오염에 대해서 다양한 세정약품 적용을 통한 멤브레인의 회복률 증대 방안을 찾고자 하는 것에 있다. 본 연구는 K 폐수처리시설에서 1년간 운영한 (주)에코니티의 분리막을 샘플링하여 투과도 측정 및 막표면 분석 후 막오염 물질을 우선적으로 확인하였으며, 이에 따른 각종 화학약품의 적용실험을 통하여 최적약품 도출 및 적용성을 평가하고자 하였다.

염색공정으로부터 배출되는 염료⋅염색 폐수를 효과적으로 제거하고 재활용하기 위해 막분리법을 적용하고자 하였고, 본 연구에서는 상용화된 나노복합막 표면을 실란 커플링제로 개질하여 분리막 성능을 향상시키고자 하였다. NaCl, MgSO4를 사용하여 개질한 막의 성능 평가를 진행하였고, 그 결과 상용막에 비해 투과도와 제거율이 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 염색, 염료 폐수의 분리 특성을 확인하고자 인공염색 폐수를 적용하였고, UV 흡광도 측정을 통해 99% 이상의 제거 성능을 확인할 수 있었다. 제조된 분리막의 표면 특성은 AFM, XPS, FE-SEM, FT-IR, Contact angle 등을 이용하여 분석하였다.

미량화학물질은 미량 (ng/L)으로 인체 또는 환경에 심각한 피해를 줄 수 있는 물질이므로, 효과적인 미량오염물질 제거 시스템 개발이 필요한 실정이다. 분리막 기반 수처리 공정 중 정삼투 공정은 미량화학물질을 효과적으로 제어할 수 있는 저에너지, 친환경 공정으로 각광받고 있으나, 제거율, 제거기작, 공정최적화 등의 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 정삼투 공정을 이용하여 미량화학물질의 제거성능을 평가하고 그 기작을 평가하여 수계 내 존재하는 미량오염물질을 신속하고 효율적으로 처리할 수 있는 삼투막 기반 막공정 공법을 제시하고자 한다.

산업 발전에 따른 물 사용량과 폐수 배출량의 증가로 환경오염에 대한 사회적 인식과 제도적 개선에 대한 관심이 높게 부각되고 있으며, 기후 변화로 가뭄 빈발과 지역적 물 부족 문제를 해결하기 위한 대안으로 물 재이용 시스템 공급을 활성화시키는 것이다. 해당 사업장내 하(폐)수의 재이용 시스템 도입에 대한 제반 여건은 기술적으로는 상당 수준으로 정착되고 있으나 물 재이용 시스템에서 발생되는 오염원 배출에 대해서는 여전히 환경 보전 및 수자원 보호 등의 사회적 책임과 기술적 한계로 인하여 물 재이용 시스템 활성화에 난항을 겪고 있다. 이에 발생 폐수를 당해 사업장안에서 재이용하고 오염원은 고형화하여 외부 처리하는 폐수 무방류 배출시설의 도입에 대해 실적 사례 소개와 하수 재이용 시스템과의 연계성에 대해 소개하고자 한다.

The annual total phosphorus load caused by public wastewater, nightsoil and livestock manure treatment facilities in Korea has been examined macroscopically. Annual domestic average phosphorus (P) inflows through the income of phosphate rock for the last five years (2012 - 2016) were analyzed as 76,598 tons/year. As of the year 2015, the total loadings of phosphorus attributed to public wastewater treatment facilities, nightsoil treatment facilities and livestock wastewater were estimated as 30,269 tons/year, 1,909 tons/year and 18,138 tons/year, respectively. Considering the amount of phosphorus imports, the annual phosphorus load from wastewater, livestock wastewater and excretions is equivalent to 39.5%, 23.7%, 2.5% and totally 65.7%(39.5% + 23.7% + 2.5%). Therefore, the introduction of phosphorus recovery and recycling processes for the public wastewater and livestock manure treatment facilities has been found to be effective because it could reduce the import amount of phosphate rock by up to 60% or more.

실 산성 도금폐수를 입상활성탄(GAC)이 유동메디아로 첨가된 유동상 멤브레인 반응기를 이용하여 처리하였다. GAC 유동조건에서 적용 투과플럭스에 대해 시간에 따른 흡입압의 증가는 관찰되지 않았다. 폐수의 중성 pH에서 파울링 속도는 산성 조건에 비해 GAC 유동조건에서 크게 감소하였다. 해당 폐수의 용액 pH 증가는 입자크기의 증가를 가져왔고 이는 멤브레인 표면에서 상대적으로 성긴 구조의 케이크층 형성을 야기시켰다. 유동상 멤브레인 반응기에서 GAC 유동 하에 95% 이상의 COD 제거율이 관찰되었으며 총부유물질은 거의 완벽하게 제거되었다. 실 도금폐수의 pH에서, 유동상 멤브레인 반응기의 구리 및 크롬의 제거는 거의 관찰 되지 않았다. 그러나 pH를 중성으로 증가 시켰을 시 구리와 크롬의 제거율은 각각 99%와 94%까지 증가를 하였다. 적용해 준 pH에 상관 없이, 시안의 경우 95% 이상의 제거율을 달성하였다. 이는 유기물과 시안 착물 형성으로 인해 유동상 멤브레인 반응기 내 GAC의 강한 흡착으로 제거된 것으로 사료된다.

하수처리 혐기성 유동상 생물반응기(Anaerobic Fluidized Bed Bioreactor : AFBR)는 높은 표면적을 갖는 입상활 성탄을 유동 메디아로 적용함으로써 생물막 형성 및 유지에 유리하며 이로 인해 우수한 유기물 제거 효율을 나타내나 처리된 유출수 내의 질소와 같은 영양염류의 잔존이 여전히 문제로 남아있다. 본 연구에서는 AFBR에 의해 처리된 유출수 내의 질소 배제를 위하여 정삼투막(FO membrane)을 유도용액의 종류와 농도에 따라 적용하였다. 실험결과 유출수의 총질소 배제 효율 은 FO막에 적용하는 유도용액(draw solution : DS)의 종류 및 농도에 크게 의존하였다. 유도용액 농도가 증가함에 따라 FO막의 수투과량이 증가하였으며, 1 M의 NaCl을 유도용액으로 사용한 경우 총질소 배제 효율은 55%이었으나 1 M의 glucose를 유도용액을 사용한 경우 거의 완벽한 총질소 배제 효율을 나타내었다. AFBR 유출수를 FO막으로 24시간 동안 여과를 진행하 였으나 파울링에 의한 수투과량의 감소는 관찰되지 않았다.

본 총설은 다양한 저널 게재 논문으로부터 분리막 및 광촉매의 혼성 정수/하수 처리 공정을 요약하였다. 이 총설에는 (1) 분리막 광촉매 반응기(membrane photoreactor, MPR), (2) 분리막 결합 광촉매 공정에서 막오염 관리, (3) 유기 오염 물의 분해를 위한 광촉매 분리막 반응기, (4) 정수처리용 막분리 공정과 광촉매 분해의 결합, (5) 휴믹산 분해를 위한 광촉매 및 세라믹 막여과의 혼성공정, (6) 활성슬러지 여과를 위한 한외여과의 막오염에 이산화티타늄 나노입자의 영향, (7) 정수처 리용 광촉매 및 정밀여과의 혼성시스템, (8) 선박 평형수 처리용 한외여과 및 광촉매의 혼성공정 및 (9) 분리막 및 광촉매 코팅 프로필렌 구의 혼성수처리 공정이 포함되어 있다.