본 연구에서는 하수 재이용을 위한 역삼투막 공정에서 전처리 정밀여과막(MF) 손상에 대한 누출되는 다양한 수 질변화로써 막 손상 검지 방안을 제시하였다. 이를 위하여 역삼투막 유입수질 적합성 평가지표인 SDI (silt density index)를 3에서 5의 범위 내에서 막 손상 시 검지 감도를 정량화하기 위하여 전처리 분리막이 1에서 3가닥 파단에 따라 SDI는 1.92에 서 6.11까지 증가한 결과를 확인할 수 있었다. 일반적으로 3을 기준으로 역삼투막 유입수질로 설정하였을 때 분리막이 3가닥 까지 파단이 되어야만 막 손상 검지가 가능하다는 것을 의미하며 역삼투막의 오염은 잠재적으로 가속화되어 효율을 저하시 킬 수 있다. 또한 이때 누출되는 입자성과 유기물질에 대하여 0.45 μm 이상의 크기만 걸러주는 입자계수는 입도분포별 막 파 단 개수에 따라 일정한 패턴을 확인할 수 없었으며, TOC 농도는 약 2배의 변화패턴으로써 SDI와의 상관관계로써 TOC가 막 손상 수질지표로써 신뢰성이 높은 것으로 확인되었다. 수질분석결과와 더불어 USEPA에서 제시하는 막 손상 검지 방법 중 압력손실시험과 이를 기반으로 LRVDIT 모델의 적합성 평가를 한 결과 막 손상 또는 역삼투막 공정으로 유입되는 막오염물질 을 신속하게 확인할 수 있는 SDI 및 TOC를 포함한 LRVDIT 모니터링과 UCL 설정을 병행해야 한다.

The purpose of this study was to effectively purify U-contaminated soil-washing effluent using a precipitation/distillation process, reuse the purified water, and self-dispose of the generated solid. The U ions in the effluent were easily removed as sediments by neutralization, and the metal sediments and suspended soils were flocculated–precipitated by polyacrylamide (PAM). The precipitate generated through the flocculation–precipitation process was completely separated into solid–liquid phases by membrane filtration (pore size < 45 μm), and Ca2+ and Mg2+ ions remaining in the effluent were removed by distillation. Even if neutralized or distilled effluent was reused for soil washing, soil decontamination performance was maintained. PAM, an organic component of the filter cake, was successfully removed by thermal decomposition without loss of metal deposits including U. The uranium concentration of the residual solids after distillation is confirmed to be less than 1 Bq·g−1, so it is expected that the self-disposal of the residual solids is possible. Therefore, the treatment method of U-contaminated soil-washing effluent using the precipitation/distillation process presented in this study can be used to effectively treat the washing waste of U-contaminated soil and self-dispose of the generated solids.

Due to the global climate change, Korean peninsula is has been experiencing flooding and drought severely. It is hard difficult to manage water resources sustainably, because due to intensive precipitation in short periods and severe drought has increased in Korea. Reused water from the wastewater treatment plant (WWTP) could be a sustainable and an alternative water source near the urban areas. In order to understand the patterns of water reuse in Korea, annual water reuses data according to the times and regional governments were investigated from 2008 to 2019. The reused water from WWTP in Korea has been mainly used for river maintenance flow and industrial use, while agricultural use of water reuse has decreased with time. Metropolitan cities in Korea such as Seoul, Busan, Daegu, Ulsan, and Incheon have been mainly used reused reusing water for river maintenance flow. Industrial water reuse has been limitedly applied recently for the planned industrial districts in Pohang, Gumi, Paju, and Asan. By using the collected annual water reuse data from the domestic sewerage statistics of sewerage, the optimistic and pessimistic future estimations of for future annual water reuse were suggested from 2020 to 2040 on a five year interval for every five years.

In this study, various physical cleaning methods such as physical washing and osmotic backwash, were performed to understand membrane fouling characteristics by employing real secondary wastewater effluent (SWWE). In addition, microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) pretreatments were compared to maximize removal of organic matter and to control membrane fouling efficiently. Organic foulants deposited on the active layer of FO membrane were observed by fouling behavior test. The relationship between concentrations of natural organic matter and membrane fouling was also investigated from the bench-scale FO tests. Finally, by quantitative analysis of correlations between foulants and fouling reversibility with the modified fouling index (MFI), we identified the applicability of MFI in predicting FO intake water fouling potential.

인구구조 및 생활방식 등의 변화로 물 소비는 증가되고 있는 반면, 가뭄 등 기후변화로 가용수자원 여건은 악화되고 있어 안정적인 용수공급의 필요성이 증대되고 있다. 우리 정부는 물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률을 제정하고 하수처리수 재이용, 중수도, 빗물이용 등 지속가능한 물 순환을 추진하며 지역적 물 부족을 해소하기 위하여 노력하고 있다. 정부는 물 재이용 관리체제를 강화하고 시설기반을 구축하는 한편 관련 산업 육성과 전문인력 양성을 위해 노력해 왔다. 하지만 국내 물 재이용은 여러 가지 정책⋅재정⋅기술적 한계로 인해 계획대비 더디게 진행되고 있어 물 재이용 방향성의 재정립이 필요하다. 이에 본 발표를 통해 물재이용의 방향에 대하여 하수처리수 재이용을 중심으로 제언하고자 한다.

본 연구에서는 이산화탄소 포집 및 물 재이용을 위한 통합 시스템으로서 정삼투 공정의 적용 가능성에 대한 평가를 수행하였다. 해당 통합 공정은 이산화탄소 배출 저감을 위해 화력발전소에 적용되고 있는 습식 이산화탄소 포집설비에 정삼투 기반 공정을 추가함으로써 이산화탄소 포집뿐만 아니라 물 재이용 및 냉각수 생산을 동시에 달성할 수 있다. CO2를 흡수한 5M의 모노에탄올아민(습식용매)을 유도용액으로 적용한 결과 40 LMH (FO mode) 및 85 LMH (PRO mode)라는 매우 높은 수투과도를 얻을 수 있었다.

There has been an accelerating increase in water reuse due to growing world population, rapid urbanization, and increasing scarcity of water resources. However, it is well recognized that water reuse practice is associated with many human health and ecological risks due to numerous chemicals and pathogenic microorganisms. Especially, the potential transmission of infectious disease by hundreds of pathogenic viruses in wastewater is one of the most serious human health risks associated with water reuse. In this study, we determined the response of different bacteriophages representing various bacteriophage groups to chlorination in real wastewater in order to identify a more reliable bacteriophage indicator system for chlorination in wastewater. Different bacteriophages were spiked into secondary effluents from wastewater plants from three different geographic areas, and then subjected to various doses of free chlorine and contact time at 5˚C in a bench-scale batch disinfection system. The inactivation of φX174 was relatively rapid and reached ∼4 log10 with a CT value of 5 mg/L*min. On the other hand, the inactivation of bacteriophage PRD1 and MS2 were much slower than the one for φX174 and only ~1 log10 inactivation was achieved by a CT value of 10 mg/L*min. Overall, the results of this study suggest that bacteriophage both MS2 and PRD1 could be a reliable indicator for human pathogenic viruses for chlorination in wastewater treatment processes and water reuse practice.

비료를 유도용액으로 사용하는 정삼투를 하수처리수(2차 침전지 유출수)의 재이용에 적용하여 유도용액의 성능을 평가하였다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 비료 중에서 삼투압, 용해도 및 pH 등을 고려하여 NH4H2PO4, KCl, KNO3, NH4Cl, (NH4)2HPO4, NH4NO3, NH4HCO3 및 KHCO3을 유도용액 후보군으로 선정하고, 수투과선속 및 역용질선속을 측정하 여 유도용액의 성능을 평가하였다. 평균 수투과선속은 KCl > NH4Cl > NH4NO3 > KNO3 > KHCO3 > NH4HCO3 > NH4H2PO4 > (NH4)2HPO4의 순서로 나타났으며, KCl을 유도용액으로 사용하였을 때, 평균 수투과선속은 13.49 LMH이었다. 하수처리장 2차 침전지 유출수의 삼투압은 탈이온수의 삼투압에 비해 큰 차이가 없었다. 역용질선속은 NH4H2PO4 < NH4Cl < (NH4)2HPO4 < KNO3 < NH4HCO3 < NH4NO3의 순서로 나타났으며, NH4H2PO4를 유도용액으로 사용하였을 때, 역용질선 속은 4.96 × 10-3 mmol/m2⋅sec이었다.

본 연구에서는 하수처리수를 원수로 사용하여 직접 접촉식 막증발법을 적용하여 원수 온도와 원수 유량 변화에 따 른 하수처리수의 COD, TN, TP, TOC의 제거율 변화와 여과플럭스의 변화를 측정하였다. 또한 하수처리수에 의한 분리막의 오염 가역성을 평가하기 위해 1차 증류수만을 사용하여 물리세정을 수행한 후 플럭스의 회복률을 측정하였다. 실험결과 원수 의 온도 및 유량에 관계없이 원수가 3배 농축될 때까지 여과를 진행하였음에도 불구하고 하수처리수의 주요 오염물질인 COD, TN, TP, TOC에 대한 제거율이 92% 이상으로 높게 나타났다. 또한 비교적 낮은 온도인 50°C와 60°C에서 원수의 유량에 따라 최소 13.8 LMH에서 20.3 LMH로 높은 여과플럭스를 나타냈다. 그리고 높은 농축계수까지 여과 실험을 진행했음에도 불구하 고 낮은 여과플럭스의 감소를 나타냈으며 1차 증류수를 이용한 짧은 시간 동안의 물리세정만으로 최소 90% 이상의 높은 여과 플럭스 회복율을 나타냈다. 따라서 하수처리수 재이용을 위한 공정으로 막증발법의 적용이 충분히 가능할 것으로 판단된다.

Water cycle within the human civilization has become important with urbanization. To date, water cycle in the eco-system has been the focus in identifying the degree of water cycle in cities, but in practicality, water cycle within the human civilization system is taking on an increasing importance. While in recent years plans to reuse water have been implemented to restore water cycle in cities, the effect that such reuse has on the entire water cycle system has not been analyzed. The analysis on the effect that water reuse has on urban areas needs to be go beyond measuring the cost-savings and look at the changes brought about in the entire city’s water cycle system. This study uses a SWAT model and water balance analysis to review the effects that water reuse has on changes occurring in the urban water cycle system by linking the water cycle within the eco-system with that within the human civilization system. The SWAT model to calculate the components of water cycle in the human civilization system showed that similar to measured data, the daily changes and accumulative data can be simulated. When the amount of water reuse increases in urban areas, the surface outflow, amount of sewer discharge and the discharged amount from sewage treatment plants decrease, leading to a change in water cycle within our human civilization system. The determinant coefficients for reduced surface outflow amount and reduced sewer discharge were 0.9164 and 0.9892, respectively, while the determinant coefficient for reduced discharge of sewage treatment plants was 0.9988. This indicates that with an increase in water reuse, surface flow, sewage and discharge from sewage treatment plants all saw a linear reduction.

It is intended to develop an experimental apparatus which can visualize flow patterns in condensate water reuse system with various cross sections. PVC particles on fluid surface help to obtain clear flow images. The flow region that were found in the experiments are steady, unsteady and significantly-mixed flows.

본 연구는 하수를 공업용수로 재이용하기 위한 분리막 시스템 적용에 관한 연구이다. 정밀여과와 역삼투시스템으로 구성된 bench scale 실험장치를 이용하여 하수처리장 현장에서 실험을 수행한 결과, 정밀여과 시스템은 이온성분은 제거할 수 없었으나 SS를 70% 이상 처리할 수 있어 처리수는 직접냉각수로 재이용이 가능하였다. 그리고 역삼투 시스템은 SS는 물론 이온성분도 95% 이상 제거할 수 있어 처리수는 간접냉각수 및 제품세척수로 사용이 가능하였다. 100 m3/일 용량의 pilot Plant를 제작하기 위해서는 정밀여과 모듈은 20개, 역삼투 모듈은 12개가 필요하였다.

반도체 산업의 wafer 가공공정에서 발생하는 폐수를 재활용하고자 한외여과 공정을 이용한 막분리 공정의 도입 가능성을 검토하였다. Pilot 규모의 장치에 분획분자량이 각각 10,000, 20.000, 30,000인 한외여과막 모듈을 이용하여 투과유속 및 제거율 등을 측정하였다. 투과수의 성상은 SDI15, 탁도, 전기전도도, 실리콘 농도분석을 통해 공정수로 재이용이 가능함을 확인할 수 있었다. 투과유속 저하를 막기 위한 역세척 방법으로는 압축공기와 물은 sweeping 하는 방법이 가장 효과적이었고, 이때 투과유속의 회복율이 높게 나타났다. 분획분자량 30,000인 한외여과막에서 가장 높은 투과유속을 나타내었다. 또한 폐수의 평균 실리콘 입자 평균 함량은 3.8-5.6mg/ℓ이고, 투과수의 실리콘 입자 함량은 0.2μg/ℓ이하로 나타나 제거율은약 96%이상으로 나타났다.

최근 물 사용량의 증가와 잦은 가뭄 발생으로 인해 물 부족 현상이 심화되고 있다. 따라서 기존 취수원에 대한 의존도를 줄이고 버려졌던 물의 재이용을 활성화하여 친환경적이며 지속가능한 대체수원을 확보할 필요성이 부각되고 있다. 국내에서 활용가능한 물 재이용 방법은 빗물재이용, 중수재이용 및 하수재이용 등 크게 세 가지로 구분할 수 있으나, 아직 국내에는 물 재이용이 활발하게 추진되고 있지 않다. 본 연구에서는 세 가지 물 재이용 방안 중 연중 발생량이 일정하고 이용가능 수량이 많으며, 수질이 비교적 양호한 하수재이용수의 활용방안을 모색하였다. 적용대상 지역으로 선정한 용인시는 총 26곳의 골프장이 운영 중에 있으며 이는 전국에서 운영 중인 골프장의 약 10%에 해당한다. 골프장은 시설 운영을 위해 많은 양의 용수를 소비하는 대규모 수요처이므로 재이용수를 활용한다면 큰 경제적, 사회 ․ 환경적 편익을 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 용인시를 대상으로 하수처리장 인근에 위치한 골프장 내 조경용수로 하수재이용수를 활용하였을 경우의 경제적 효과를 비용 및 편익 추정을 통해 분석하였다.