이용질계(二溶質系)에서 Trihalomethane 의 흡착특성(吸着特性)

정태학,안광석,Chung, Tai Hak,Ahn, Kwang Seog 대한토목학회 1987 대한토목학회논문집 Vol.7 No.2

활성탄을 이용하여 chloroform, 4 염화탄소 및 crystal violet의 흡착특성(吸着特性)을 단일용질계(單一溶質系)와 2 용질계(溶質系)에서 연구(硏究)하였다. 단일용질계(單一溶質系)에서 각 용질(溶質)의 흡착(吸着)은 Freundlich 식(式)에 의해 적절히 표현되었다. 2 용질계(溶質系)에서의 흡착(吸着)의 농도(濃度)가 1 mg/l 이하의 낮은 농도(濃度)에서도 심한 조해현상(阻害現狀)을 나타냈다. chloroform의 흡착시(吸着時) 화학구조가 유사(類似)한 4 염화탄소가 화학구조가 상이(相異)한 crystal violet 에 비해 훨씬 큰 영향을 미쳤다. 조해효과(阻害效果)는 crystal violet 흡착시(吸着時) chloroform 에 의한 것이 가장 높았으며 chloroform 과 4 염화탄소가 서로 미치는 영향은 대등하였다. 2 용질계(溶質系)는 Fritz 와 Schl${\ddot{u}}$nder 모형(模型)에 의해 적절히 표현(表現)할 수 있었고 훨씬 간단한 3 상수(常數) Freundlich 식(式)에 의해 표현가능(表現可能)하였다. Adsorption characteristics of chloroform, carbon tetrachloride, and crystal violet were investigated in single-and bi-solute systems. Single-solute adsorption for each solute was well described by Freundlich equation. Severe inhibition was recorded in bi-solute adsorption systems despite of low solute concentration of less than 1 mg/l. Inhibition of chloroform adsorption by carbon tetrachloride, similar compound in chemical structure, was much higher than by crystal violet of which chemical structure is quite different. Highest inhibition was observed at crystal violet adsorption by chloroform. While, inhibition caused by each other was almost equal between chloroform and carbon tetrachloride. Bi-solute adsorption was well described by Friz-Schl${\ddot{u}}$nder model and by much simpler 3 parameter Freundlich equation.

활성탄(活性炭)을 이용(利用)한 Trihalomethane의 제거(除去)에 관한 연구(?究)

정태학,정재철,Chung, Tai Hak,Chung, Jae Chul 대한토목학회 1983 대한토목학회논문집 Vol.3 No.1

본(本) 연구(硏究)는 정수처리과정(淨水處理過程)의 하나인 염소처리(鹽素處理) 결과(結果) 생성(生成)되는 trihalomethane을 활성탄(活性炭)을 사용(使用)하여 흡착제거(吸着除去)할 때의 특성(特性)을 검토(檢討)하기 위한 실험(實驗)으로 증류수에 chloroform을 첨가하여 만든 인공시료(人工試料)를 가지고 5가지의 서로 다른 pH-온도(溫度)에 대한 등온흡착실험(等溫吸着實驗)과 회분실험(回分實驗) 실시하였다. 등온흡착실험(等溫吸着實驗) 결과(結果) 평형온도(平衡溫度)와 흡착량(吸着量) 사이의 관계(關係)는 Freundlich 식(式)을 적용(適用)할 수 있었고 온도(溫度)가 낮을수록 흡착량(吸着量)은 증가(增加)하였으며 pH가 흡착(吸着)에 미치는 효과(效果)는 무시(無視)할만 하였다. 회분흡착실험결과(回分吸着實驗結果)와 이론적(理輪的)인 모형(模型)의 simulation 결과(結果)로부터 계수(係數)를 산정(算定)하였으며 세공확산(細孔擴散)은 표면확산(表面擴散)에 비해 훨씬 빠른 것으로 나타났다. Activated carbon has been widely used in water and wastewater treatment for removal of trace organics. The objective of this study was to define adsorption characteristics of trihalomethane(THM) on granular activated carbon(GAC) surfaces by laboratory experiments. Synthetic samples were prepared by adding chloroform into distilled and deionized water. The experiments conducted were a batch run and isotherm studies with five different temperature-pH levels. Adsorption of THM on GAC at an equilibrium condition was well described by the Freundlich isotherm equation. Lower temperature favored the adsorption, but the effect of pH was negligible. Utilizing the results of a batch run and the isotherm results, three parameters, mass transfer coefficient, pore diffusion coefficient, and surface diffusion coefficient, were evaluated by comparing with simulation results of an adsorption model. The results also showed that the pore diffusion was much greater than the surface diffusion.

회전원판접촉법(回轉圓板接觸法)에 의한 폐수처리(廢水處理)의 모형(模型)에 관한 연구(?究)

정태학,박중현,Chung, Tai Hak,Park, Chung Hyun 대한토목학회 1982 대한토목학회논문집 Vol.2 No.2

회전원판접촉법(回轉圓板接觸法)에 의한 폐수처리(廢水處理)의 이해(理解)를 증진(增進)시키고 여러가지 조건(條件)의 변화(變化)에 따라 달라지는 처리효율(處理效率)을 산정(算定)하기 위하여 모형(模型)을 개발(開發)하고 Simulation을 통하여 정상상태(定常狀態)와 비정상상태(非定常狀態)에서의 모형(模型)을 분석(分析)하였다. 회전원판(回轉圓板)에 의한 기질제거모형(基質除去模型)은 용액(溶液)으로부터 미생물막내부(微生物膜內部)로의 기질전달(基質傳達)과 미생물(微生物)에 의한 기질(基質)의 분해(分解)에 의해 처리(處理)가 이루어진다고 가정(假定)하고 정립(定立)되었고 모형(模型)은 여러개의 요소(要素)로 나뉘어진 액체막(液體膜)과 미생물막(微生物膜), 그리고 용액중(溶液中)의 기질농도(基質濃度)에 관한 일련의 물질수지식(物質收支式)으로 구성(構成)된다. 정상상태(定常狀態)에서 처리효율(處理效率)은 기질(基質)의 확산계수(擴散係數)와 미생물(微生物)의 최대기질분해율(最大基質分解率)에 의해 좌우(左右)되고 확산(擴散)에 의한 영향은 용액중(溶液中)의 기질농도(基質濃度)가 낮고 최대기질분해율(最大基質分解率)이 높을 경우 현저하게 나타난다. 기질제거효율(基質除去效率)은 미생물막(微生物膜)의 두께가 얇을 때는 거의 두께에 비례(比例)하여 증가(增加)하나 두께의 증가(增加)에 따라 효율증가(效率增加)는 둔화(鈍化)되고 한계(限界)두께에 이르면 기질(基質)의 침투(浸透)가 불충분(不充分)하여 효율(效率)은 일정(一定)해진다. 비정상상태(非定常狀態)에서 유출수(流出水)의 수질(水質)은 반응조(反應槽)의 체적(體積)에 의해 영향을 받는다. 반응조(反應槽)의 체적증가(體積增加)는 첨두부하(尖頭負荷)에 대하여 첨두농도(尖頭濃度)를 낮게하는 완충효과(緩衝效果)를 나타내기 때문에 반응조(反應槽)는 균등조(均等槽)의 역할을 한다 할 수 있다. A model of substrate removal by rotating discs has been developed for a better understanding of the process, and the performance of the system has been evaluated under steady and unsteady state. The model was constructed based upon mass transfer of the substrate from the bulk solution to the biofilm and a simultaneous removal of the substrate by the biomass. The model is composed of a few sets of differential equations representing mass balance within the elements of a liquid film and a biofilm, and in the bulk solution. Substrate removal efficiency of the process is largely dependent on a diffusion coefficient of the substrate within the biofilm and a maximum rate of substrate removal of the biomass. The efficiency is affected to a greater extent when the substrate concentration is low and the maximum substrate removal rate is high. The efficiency increases proportionally with increasing film depth when the biofilm is shallow, however, the rate of increase gradually decreases with an increase of the film depth. As the film reaches a limiting depth, the efficiency remains constant. Unlike the steady state, the effluent quality is affected by the tank volume under dynamic state. Increasing tank volume decreases peak concentration of the effluent under peak loading. Additional tank volume provides a buffer capacitya.gainst a peak loading and the holding tank behaves like an equalization tank.

미생물막(微生物膜)을 이용(利用)한 폐수처리(廢水處理)의 수학적(數學的) 모델에 관한 연구(?究)

정태학,Chung, Tai Hak 대한토목학회 1981 대한토목학회논문집 Vol.1 No.1

미생물(微生物)의 부착식(附着式) 성장(成長)을 이용(利用)한 폐수처리(廢水處理)의 이해(理解)를 돕기 위해 미생물막모형(微生物膜模型)을 정립(定立)하고 이의 simulation을 통하여 처리효율(處理?率)과 각종(各種) parameter 사이의 관계(關係)를 살펴보았다. 미생물막모형(微生物膜模型)은 기질(基質)의 침투정도(浸透程度)에 따라 두꺼운 막(膜)과 얇은 막(膜)으로 구분(區分)하고 각(各) 경우(境遇)에 대하여 미생물막내부(微生物膜內部)에서의 기질농도(基質濃度)와 flux를 산정(算定)할 수 있게 구성(構成)되어 있다. 모형(模型)의 정립과정(定立過程)에서 얻어진 무차원상수(無次元常數)인 ${\phi}_1$, ${\phi}_2$, 그리고 $\bar{S}_b$에 의해 기질농도(基質濃度)와 flux가 결정(決定)될 수 있음을 알았으며, ${\phi}_1$의 증가(增加)나 ${\phi}_2$의 감소(減少)에 의해 처리효율(處理?率)이 증가(增加)함을 알 수 있다. 또한 높은 처리효율(處理?率)을 유지(維持)하는 system은 모두 두꺼운 막(膜)에 속하는 것을 알 수 있다. 미생물막표면(微生物膜表面) 근처에서의 유속(流速)을 증가(增加)시킴으로써 두께가 일정(一定)한 막(膜)에 있어서 처리효율(處理?率)을 증가(增加)시킬 수 있다. 하지만 유속(流速)의 증가(增加)로 인해 sloughing이 많아져서 막(膜)의 두께가 감소(減少)하여 새로운 정상상태(定常狀態)로 바뀌게 된다. 현재(現在)까지 유속(流速)과 미생물막(微生物膜)두께사이의 관계(關係)가 정량적(定量的)으로 규명(糾明)되지 못하고 있으므로 새로운 정상상태(定常狀態)에서의 효율(?率)은 명백히 규정지을 수 없다. A model of substrate utilization witbin bacterial films has been developed and simulated for a better understanding of fixed film treatment processes. The model consists of two parts, a deep biofilm and a thin biofilm, which are classified based on substrate penetration into the biofilm. Substrate concentration and flux within a biofilm can be computed from the model. Three dimensionless parameters, ${\phi}_1$, ${\phi}_2$ and $\bar{S}_b$ were obtained during model construction, and the substrate concentration and flux can be expressed in terms of these parameters. It has been found that an. increase of ${\phi}_1$ or a decrease of ${\phi}_2$ results in an increase of treatment efficiencies. It has also been found that systems maintaining high efficiencies belong to a deep biofilm. Among the constants involved, the mass transfer coefficient is the only controllable term and it depends Largely on fluid velocity near the biofilm surface. Substrate removal efficiency may be increased with an increase of fluid velocity for a biofilm of fixed depth. However, film depth is decreased due to sloughing with increasing velocity, and the system reaches a new steady state. Because changes in film depth are not well defined quantitatively yet, the efficiency can not be clearly described at a new steady state.

고정층(固定層) 활성탄(活性炭)에 의한 Trihalomethane의 제거(除去)

정태학,정재철,Chung, Tai Hak,Chung, Jae Chul 대한토목학회 1983 대한토목학회논문집 Vol.3 No.2

본(本) 연구(硏究)에서는 정수처리과정(淨水處理過程)에서 생성(生成)되는 trihalomethane을 제거(除去)하는 방법(方法)으로 활성탄(活性炭)으로 충전(充塡)된 고정층(固定層)에 의한 흡착(吸着)에 관하여 이론적(理論的)인 간단한 모형(模型)을 제시하고 모형(模型)의 simulation을 통하여 얻은 결과(結果)와 고정층(固定層) 흡착실험(吸着實驗)을 통해서 얻은 결과(結果)를 비교(比較), 분석(分析)하였다. 고정층흡착모형(固定層吸着模型)의 simulation 결과(結果)로 흡착효과(吸着?果)에 큰 영향을 미치는 인자(因子)인 물질전달계수(物質傳達係數) K와 Freundlich의 흡착계수(吸着係數)인 $K_F$와 n의 변화(變化)에 따른 전체적인 효율변화(?率變化)를 산정(算定)하였다. 처리효율(處理?率)은 K와 $K_F$가 증가할수록 그리고 n이 감소할수록 유리(有利)한 것으로 나타났다. 실험결과(實驗結果)로부터 얻은 breakthrough curve는 전형적(典型的)인 S자형(字形)으로 나타났으며 break point를 $100{\mu}g/l$로 정할 경우 활성탄(活性炭) 단위무게당(當) 흡착량(吸着量)은 6.3mg/g으로 등온흡착실험(等溫吸着實驗)에서 얻은 결과(結果)보다 훨씬 높았다. 또한 $5^{\circ}C$정도(程度)의 수온차이(水溫差異)는 처리효율(處理?率)에 뚜렷한 영향을 끼치지 못했다. 고정층운전결과(固定層運轉結果)와 잘 부합되는 simulation으로부터 얻은 $K_F$와 n은 등온흡착실험(等溫吸着實驗)에서 얻은 값과 약간의 차이를 나타냈다. Trihalomethane removal efficiency by a fixed bed carbon adsorber was a subject of this study. Along with laboratory scale column operations, a simple adsorption model was developed to predict removal efficiency. The adsorption model includes an overall mass transfer coefficient, K and Freundlich adsorption constants, $K_F$ and n. Simulation results showed that increasing K and $K_F$ or decreasing n would take more loading and prolong run time of the adsorption bed. Typical S-shaped breakthrough curves were obtained from the experiments. The operational results at $20^{\circ}C$ and $25^{\circ}C$ indicated that a moderate difference in water temperature would not affect the treatment efficiency significantly. The adsorption constants determined from the column operation and the model simulation were reasonably close to those obtained from the isotherm test. It may be concluded that trihalomethane can be removed successfully by a fixed bed carbon adsorber.

활성탄입경(活性炭粒徑)이 Trihalomethane의 흡착(吸着)에 미치는 영향(影響)

정태학,최상일,Chung, Tai Hak,Choi, Sang Il 대한토목학회 1984 대한토목학회논문집 Vol.4 No.2

활성탄(活性炭)의 입경변화(粒徑變化)가 trihalomethane의 흡착(吸着)에 미치는 영향(影響)에 관하여 실험적(實驗的)으로 연구(硏究)하였다. 실험(實驗)에 사용(使用)된 활성탄(活性炭)은 평균입경(平均粒徑)이 0.73mm에서 2.03mm까지의 4종류(種類)이었으며 이들에 대하여 물리적(物理的) 특성(特性)을 조사(調査)하고 trihalomethanedml 흡착능력(吸着能力)을 등온흡착실험(等溫吸着實驗)과 micro-column 실험(實驗)을 통해 밝혀냈다. 입경(粒徑)의 증가(增加)에 따라 비표면적(比表面積)이 감소(減少)하였고 활성탄(活性炭) 내부공극(內部空隙)의 반경(半徑)이 크게 증가(增加)하였다. 또한 큰 입자(粒子)의 경우에는 공극(空隙)의 크기가 넓게 분포(分布)하였다. Trihalomethane의 흡착(吸着)은 Freundlich 공식(公式)에 의해 잘 표현(表現)되었고 입경증가(粒徑增加)에 따라 흡착능력(吸着能力)의 감소(減少)가 뚜렷하게 나타났다. Micro-column 실험결과(實驗結果)와 모형(模型)의 Simulation으로부터 물질도달계수(物質導達係數)와 내부표면광산계수(內部表面壙散係數)를 산정(算定)하였다. 입경변화(粒徑變化)에 따른 계수(係數)의 변화(變化)는 무시(無視)할 수 있었으며 입경변화(粒徑變化)에 따른 효율(?率)의 차이(差異)는 주로 흡착능력(吸着能力)의 차이(差異)에서 오는 결과(結果)로 판단(判斷)된다. The effect of particle size on adsorption of trihalomethane have been studied. Using mean particle sizes ranging from 0.73 to 2.03 mm, physical properties of carbon and trihalomethane adsorption characteristics have been investigated experimentally. With increasing particle size specific surface area and pore volume decreased, and the mean pore radius increased significantly. Large pores were dominant in large particles, while small particles were composed of small pores. Isotherm studies were conducted using static bottle point technique and the results were well described by the Freundlich isotherm equations. The adsorption capacity increased significantly with decreased particle size. Additionally micro-column tests were carried out, and the results were compared with the model simulation. From the micro-column studies it was found out that the film transfer coefficient were almost constant, and the differences in the trihalomethane removal efficiency was mainly due to the differences in the adsorption capacity of the particles of different size.

막오염 감소제가 활성슬러지의 여과저항에 미치는 영향

정태학(Tai Hak Chung),이종훈(Jong Hoon Lee),김형건(Hyoung Gun Kim),배영경(Young Kyoung Bae) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.6

막오염을 감소시킬 수 있는 첨가제로서 chitosan, 염화제이철, MPE50의 막오염 저감 효과를 비교하여 연구하였다. 세가지 첨가제를 다양한 농도로 활성슬러지에 주입한 후 회분여과실험을 수행하여 막오염 특성의 변화를 평가하였다. Chitosan 20 mg/g-MLSS, 염화제이철 70 mg/g-MLSS, MPE50 20 mg/g-MLSS의 주입량에서 여과저항과 케이크 비저항이 모두 최소화되었는데, 케이크 여과저항뿐 아니라 파울링 여과저항도 함께 감소하는 양상이 관찰되었다. 그러나 서로 다른 활성슬러지에 chitosan을 첨가하는 세 차례의 실험에서 최적 주입농도는 10, 20, 30 mg/g-MLSS로 서로 다르게 나타나, 최적 주입농도가 상수치가 아니라 활성슬러지의 특성에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 세 첨가제 모두 최적 주입농도보다 더 많은 양을 주입한 경우 오히려 막여과 특성이 악화되었다. 첨가제의 주입에 따른 여과저항 감소의 기작을 분석하기 위하여 미생물 플록의 제타전위, 소수성, 입도분포, 상징수 탁도, 용존성 EPS 등의 다양한 분석을 수행하였다. 최적 주입농도에서 제타전위는 0에 가깝게 그리고 입자크기는 가장 크게 나타났는데, 이러한 결과는 음전하를 띠는 슬러지 플록에 양전하의 첨가제가 주입되면서 미세입자의 불안정화 및 재안정화 메커니즘을 보이는 것으로 해석할 수 있다. 또한 최적 주입농도에서 용존성 EPS 농도와 상징수 탁도는 가장 작은 값이 관찰되었는데, 미생물 플록이 응집하며 성장하는 과정에서 고분자의 EPS와 미세 입자가 포집된 결과로 해석된다. 또한 이러한 효과는 고분자성 양이온물질인 chitosan과 MPE50에서 염화철보다 더 크게 나타났다. Effect of three additives, chitosan, ferric chloride, and MPE50 on membrane fouling reduction was studied. They were introduced with various dosing rate into activated sludge, and changes in filtration resistance measured by the batch cell filtration test were evaluated. Both the filtration resistance and the specific cake resistance were minimized at 20 mg/g-MLSS with chitosan, 70 mg/g-MLSS with ferric chloride, and 20 mg/g-MLSS with MPE50 addition, respectively. Introduction of the additives into the activated sludge resulted in reduction of not only cake resistance, but also fouling resistance. However, the chitosan addition to three different activated sludge resulted in three different optimal dose of 10, 20, 30 mg/g-MLSS, respectively. This implies that the optimal dose is dependent on sludge characteristics rather than a constant value. Overdose above the optimal dosage always aggravated filterability in all cases. Zeta potential of sludge flocs, relative hydrophobicity, floc size distribution, soluble EPS concentration and supernatant turbidity were measured in order to analyze fouling reduction mechanism. Nearly neutral surface charge along with the largest particle size was observed at the optimal dose. This could be explained by particle destabilization and restabilization mechanism as positively charged additives were injected into sludge flocs of negative surface charge. Both soluble EPS concentration and supernatant turbidity also showed the lowest value at the optimal dose. These foulants are believed to be coagulated and entrapped in sludge flocs during flocculation. Chitosan and MPE50 which are cationic polymeric substances showed higher reduction in both soluble EPS and fine particles comparing with ferric chloride.

회장취임인사 ( Inaugural Message ) ( 대한상하수도학회 , 상하수도학회지 , 제 15 권 4 호 , 2001 년 )

정태학(Tai Hak Chung) 대한상하수도학회 2001 상하수도학회지 Vol.15 No.4

回轉圓板을 利用한 下水의 窒酸化에 關한 實驗的 硏究

鄭泰鶴(Chung Tai Hak) 대한토목학회 1981 대한토목학회지 Vol.29 No.2

소화온도 및 체류시간이 슬러지의 침강성에 미치는 영향

정태학(Tai Hak Chung),장덕(Duk Chang) 大韓環境工學會 1991 대한환경공학회지 Vol.13 No.2