Quantitative Analysis for the Behaviour of Phosphorus and TOC in Biological Wastewater Treatment

최석순,Choi, Suk-Soon Korean Society of Environmental Health 1999 한국환경보건학회지 Vol.39 No.1

기존의 생물학적 인 제거 공정은 주로 경험적 인자를 고려하여 운전되었기 때문에 아직까지 폐수처리 시스템 전체를 파악할 수 있는 정량적인 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 생물학적 인과 Total Organic Carbon(TOC)의 제거 공정을 모사하기 위하여 단일 균주인 Staphylococcus auricularis를 이용하였으며, 여기서 혐기와 호기 조건을 동시에 고려하는 모델 시스템을 제안하였다. 이 모델 시스템에서는 미생물 안의 인 농도를 고려한 인의 방출과 제거 특성을 나타내었으며, 인과 TOC가 제거되는 과정을 잘 모사하였다. 그리고 폐수 중 인의 농도 변화에 의한 인을 효과적으로 처리하기 위하여 각 농도별로 요구되는 싸이클 수를 예측할 수 있었다.

판지슬러지와 하수슬러지를 이용한 혐기성 처리 공정에서 메탄 생산

최석순 ( Suk Soon Choi ),이현민 ( Hyun Min Lee ),정태영 ( Tae Young Jeong ),염승호 ( Sung Ho Yeom ) 한국공업화학회 2012 공업화학 Vol.23 No.2

본 연구에서는 혐기성 생물 반응조에서 35일 동안 배양된 하수슬러지와 판지슬러지를 혼합한 후, 초음파 파쇄기를 이용한 고농도 유기성 폐기물의 회분식 혐기 소화 공정에서 메탄 생산 특성이 고찰되었다. 초음파 파쇄기의 진폭이 높아 질수록 Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD)가 증가함으로써 판지슬러지의 효과적 가용화가 이루어졌다. 또한, 메탄 생산성 향상을 위한 초음파 파쇄기의 최적 진폭이 142.5 μm임을 구하였으며, 혐기소화 기간이 길러질수록 메탄 생산량은 증가하였다. 그리고, 바이오매스 변화(6000, 9000, 12000 mg/L)에 의한 혐기성 소화처리가 이루어졌을 때, 미생물 농도가 높아질수록 메탄 생산량이 모두 증가함을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과들은 판지슬러지와 하수슬러지가 혼합된 고농도 유기성 폐기물의 혐기성 소화 공정에 의한 메탄 생산성을 향상시키는 자료로 활용될 수 있을 것이다. In this work, the mixture of sewage sludge incubated in an anaerobic bioreactor for 35 days and paperboard sludge was treated in a batch anaerobic digester equipped with a ultrasonicator, and methane production during the treatment was investigated. The Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) increased with increasing the amplitude of ultrasonicator, which help solubilizing paperboard sludge more effectively. The optimum amplitude of ultrasonicator for the enhancing methane productivity was found to be 142.5 μm and the methane production amount increased as the anaerobic digestion period became longer. In addition, the anaerobic digestion was performed with various biomass (6000, 9000 and 12000 mg/L) and methane production increased with higher cell mass. These results will be used as valuable data to enhance the methane production from anaerobic digestion of the high concentration of organic wastes containing the paperboard sludge and sewage sludge.

폐향나무를 이용한 수용액에서 납 이온 제거

최석순 ( Suk Soon Choi ) 한국공업화학회 2013 공업화학 Vol.24 No.4

From the forest areas in Chungbuk, large amounts of wood wastes by pruning are generated, however most of them considered as by-products are not treated properly with no disposal options. In this work, among diverse wood wastes such as Quercus variabillis, Juniperus chinensis, Larix kaemoferi, and Pinus densiflora, Juniperus chinensis was found to be more effective biosorbent for the removal of lead ions than other wood wastes. Also, the enhancement of lead removal efficiency from the aqueous phase was investigated using Juniperus chinensis waste. It was observed that the optimal initial pH to increase the removal efficiency of 20 mg/L lead ions was 4.0 and the optimal dosage concentration with regard to the biosorbent for the enhanced removal of 50 mg/L lead ions was 0.6 g/100 mL. In addition, chemical treatment of Juniperus chinensis waste with sulfuric acid was required to improve the adsorption capacity for high lead concentrations (over 100 mg/L). When Juniperus chinensis waste was chemically treated with 6 M sulfuric acid, the adsorption quantities of lead ions were 180, 340, and 425 mg/g with regard to 200, 400, and 500 mg/L lead ions concentrations, respectively. These results indicate that the practical biosorbent technology developed in this study is a highly efficient method to treat the lead ion from an aqueous solution.

아카시아 수피를 이용한 카드뮴 이온의 제거

최석순 ( Suk Soon Choi ),김민지 ( Min-ji Kim ),차형준 ( Hyung Joon Cha ) 한국공업화학회 2016 공업화학 Vol.27 No.3

충북 지역 산림에서는 여러 가지 나무 수피들의 대량 생산으로 인하여, 이를 효과적으로 활용하는 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 3종류(아카시아, 소나무, 밤나무) 수피들을 이용한 회분식 실험에 의하여, 수중에 용해된 10, 20, 50, 100 mg/L 카드뮴 이온의 제거효율이 가장 우수한 생물흡착제로서 아카시아 수피를 선별하였다. 그리고, 아카시아 수피를 사용하여 100 mg/L 카드뮴 이온의 제거효율을 증가시키기 위하여 다양한 산과 염기 처리가 수행되었다. 0.5 M 수산화칼륨(KOH)으로 아카시아 수피가 개질되었을 때, 비교적 높은 카드뮴 이온 제거효율과 흡착량을 얻었다. 또한, 9 M KOH로 개질된 아카시아 수피를 사용하여 30 min 반응이 이루어졌을 때, 100 mg/L 카드뮴 이온의 최대 제거효율은 84.3%를 나타내었다. 따라서, 본 실험 결과들은 수계와 토양에 다양한 농도로 존재하는 카드뮴 이온을 친환경적으로 처리할 수 있는 생물복원(bioremediation) 기술로 유용하게 사용될 수 있을 것이다. Because several wood barks are massively produced in the forest area of Chungbuk province, it is required to develop technologies for their effective utilization. In this study, three kinds of barks from Robina pseudoacacie, Pinus densiflora, and Castanea crenata were used to remove water-soluble cadmium ions having 10, 20, 50, and 100 mg/L concentrations in each batch experiments, and R. pseudoacacie bark was selected as the most excellent biosorbent. Also, treatments with various acids and bases were performed to increase the removal efficiency of 100 mg/L cadmium ions using R. pseudoacacie bark as a biosorbent. When R. pseudoacacie bark was modified with 0.5 M KOH, the relatively high removal efficiency and adsorption amount of cadmium ions were obtained. In addition, when 9 M KOH-treated R. pseudoacacie bark was used for 30 min, the highest removal efficiency of 100 mg/L cadmium ions was 84.3%. Therefore, this experimental result can be effectively used as an environmental-friendly bioremediation technology to remove cadmium ions existed with various concentrations in water bodies and soils.

재조합 생촉매를 이용한 Diazinon 제거

최석순 ( Suk Soon Choi ),서상환 ( Sang Hwan Seo ),강동균 ( Dong Gyun Kang ),차형준 ( Hyung Joon Cha ),권인찬 ( In Chan Kwon ) 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.5

본 연구에서는 대장균 세포 표면에서 발현되는 유기인분해효소(organophosphorus hydrolase; OPH)를 이용하여 난분해성 및 환경독성물질로 알려진 diazinon의 효과적 처리가 이루어졌다. 이 실험에서는 25 ℃ 배양 온도와 배지에 0.2 mM ethylenediamine tetraacetate (EDTA) 첨가 조건이 유기인분해 효소 생산에 효과적임을 알 수 있었다. 이 조건에서 성장한 대장균을 이용하여 초음파 파쇄공정이 수행되었을 때, 25, 50 mg/L diazinon는 각각 4.5, 7.2 mg/g·min의 diazinon 제거 속도를 나타내었고, 두 농도(25, 50 ppm) 모두 90% 이상 제거 효율을 구할 수 있었다. 따라서 이러한 실험 결과들은 diazinon과 같은 독성 화합물을 친환경적으로 처리할 수 있는 생물학적 처리 시스템으로 활용될 수 있을 것이다. In the present work, diazinon which is known as nondegradable and environmental toxic material was efficiently treated by the cell surface-displayed organophosphorus hydrolase (OPH) biocatalyst. The culture temperature of 25 ℃ culture temperature and the addition of 0.2 mM ethylenediamine tetraacetate (EDTA) were effective conditions for the production of recombinant OPH in Escherichia coli. 25 and 50 ppm diazinon were treated with removal rate of 4.5 and 7.2 mg/g·min, respectively and with all over 90% removal efficiencies using recombinant cell lysates through ultrasonication disruption process. Thus, these experimental results could be utilized in environmental friendly biological treatment system for toxic chemicals such as diazinon.

Phosphate Binding Protein이 세포질에 발현된 재조합 박테리아를 이용한 인 제거

최석순 ( Suk Soon Choi ),하정협 ( Jeong Hyub Ha ),차형준 ( Hyung Joon Cha ) 한국공업화학회 2013 공업화학 Vol.24 No.5

In the present work, we constructed a recombinant Escherichia coli with cytoplasmic-expressed phosphate-binding protein (PBP) and investigated its phosphate removal in water phase. When the recombinant bacteria were cultured for 6 h to treat phosphate, the removal efficiencies were 90, 49, and 41% for the treatment of 1.0, 1.5, and 2.0 mg/L phosphate, respectively, indicating good specific phosphate removal of our developed system. Also, cell densities of 2.5 and 5.0 Optical density resulted in high phosphate removal efficiencies and ∼80% of 2.0 mg/L phosphate was efficiently removed. A novel biotechnology developed in this study could be effectively employed for resolving eutrophication problem in water body.

우슬 줄기 부산물을 이용한 아연과 철 이온의 제거효율 향상

최석순 ( Suk Soon Choi ),최태령 ( Tay Ryeong Choi ),하정협 ( Jeong Hyub Ha ) 한국공업화학회 2022 공업화학 Vol.33 No.1

본 연구에서는 한약재 부산물로서 우슬 줄기를 사용하여 바이오차를 제조하였다. 제조된 바이오차를 수처리 공정에 적용하기 위하여, 수중에 용해된 아연과 철 이온의 흡착 특성을 고찰하였다. 70과 100 mg/L 아연 이온을 제거하고자 2 h 실험이 이루어졌을 때, 각각 32.3과 31.0 mg/g 흡착량을 구할 수 있었다. 위의 실험 결과, 아연 이온의 제거공정에서 우슬 줄기 바이오차는 활성탄소 보다 3배 이상의 흡착량을 나타내었다. 또한, 70과 100 mg/L 철 이온을 처리하고자 2 h 실험이 수행되었을 때, 각각 50.1과 54.3 mg/g의 높은 흡착량을 얻었다. 그리고, 아연과 철 이온의 제거효율을 향상시키고자, 우슬 줄기 바이오차에 수증기 활성화 공정이 이루어졌다. 그 결과, 70과 100 mg/L 아연 이온의 제거효율이 각각 80과 60%로 증가되었다. 또한, 70과 100 mg/L 철 이온의 제거효율은 각각 100과 82%로 향상되었다. 그리고 수증기로 활성화된 우슬 줄기 바이오차는 미처리된 우슬 줄기 바이오차와 비교하였을 때, 비표면적이 37.3배 증가되었으며 총 기공부피와 대세공 기공부피가 각각 28.4, 136배 향상되었다. 따라서 이러한 실험 결과들은 수중에 함유된 아연과 철 이온을 경제적이고 실용적으로 흡착 처리하는 기술에 사용될 수 있을 것이다. In the present work, biochar was prepared using Achyanthes japonica stem as a by-product of herbal medicine. In order to apply the prepared biochar to water treatment process, the adsorption characteristics of zinc and iron ions dissolved in water were investigated. When the experiments were performed for 2 h to remove 70 and 100 mg/L of zinc ions, the adsorption amounts of 32.3 and 31.0 mg/g were obtained, respectively. It was also found that the adsorption amount of Achyanthes japonica stem biochar for the removal process of zinc ion was three times higher than that of the activated carbon. In addition, when the experiments were performed for 2 h to treat 70 and 100 mg/L of iron ions, high adsorption amounts of 50.1 and 54.3 mg/g were achieved, respectively. In order to further enhance the removal efficiency of zinc and iron ions, a steam activation process was performed on the biochar of Achyanthes japonica stem. As a result, the removal efficiencies of 70 and 100 mg/L of zinc ions increased to 80 and 60%, respectively. Also, the removal efficiencies of 70 and 100 mg/L of iron ions were improved to 100 and 82%, respectively. In addition, when the biochar of Achyanthes japonica stem with a steam activation was compared with the untreated biochar of Achyanthes japonica stem, the specific surface area increased 37.3 times, and the total and macroporpous pore volumes were improved by 28.4 and 136 times, respectively. Therefore, the results can be used for economically and practically adsorbing zinc and iron ions contained in water.

Coumaphos 살충제의 생분해를 위하여 재조합 대장균 배양에서 Tween 20과 Glycerol 첨가가 유기인분해 효소 생산에 미치는 영향

최석순 ( Suk Soon Choi ),서상환 ( Sang Hwan Seo ) 한국공업화학회 2007 공업화학 Vol.18 No.5

황기 줄기 바이오차를 활용한 카드뮴과 망간 이온의 제거

최석순 ( Suk Soon Choi ),하정협 ( Jeong Hyub Ha ),김승수 ( Seung-soo Kim ) 한국공업화학회 2020 공업화학 Vol.31 No.1

충북의 북부지역에서 한약재 부산물로서 황기 줄기가 대량 생산되고 있으나, 이러한 부산물들은 특별한 수요처가 없이 밭에 폐기물로 버려지고 있다. 본 연구에서는 이 폐기물을 재활용하고자, 황기 줄기를 사용하여 바이오차를 제조하였다. 이 바이오차를 사용하여 물속에 용해된 카드뮴과 망간 이온의 제거특성을 고찰하였다. 50과 100 mg/L 카드뮴이온을 처리하기 위하여 흡착 평형 실험이 이루어졌을 때, 카드뮴의 제거효율은 각각 100과 95%를 나타내었다. 또한, 50과 100 mg/L 망간 이온을 제거하기 위하여 5 h의 반응이 이루어졌을 때, 각각 36.1과 37.9 mg/g 최대 흡착량을 얻을수 있었다. 위의 실험 결과, 카드뮴과 망간 이온의 제거공정에서 황기 줄기 바이오차는 활성탄보다 4배 이상의 흡착량을 나타내었다. 그리고 황기 줄기 바이오차와 활성탄 표면의 화학 구조를 관찰하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 분석한 결과, 황기 줄기 바이오차는 활성탄과 비교하여 산소 함량과 O/C의 비율이 각각 2.1과 2.4배증가함을 알 수 있었다. 또한, 망간 이온의 제거능력을 향상시키기 위하여 온도 변화에 의한 운전이 이루어졌으며, 45 ℃로 4 h에서 흡착 평형에 도달하였으며 50과 100 mg/L 망간 이온은 각각 92, 53%의 제거효율을 나타내었다. 결과적으로 이러한 실험 결과들은 물속에 용해된 카드뮴과 망간 이온을 친환경적이며 경제적으로 처리하는 새로운 제거기술에 유용하게 사용될 수 있을 것이다. Astragalus uliginosus L.-stems as a by-product of oriental medicine are produced largely in a northern area of Chungbuk province. These by-products do not have any demand and thus usually discarded into the fields as a waste. In this work, a biochar was prepared from the Astragalus uliginosus L.-stem waste for recycling. The biochar was used to investigate the removal characteristics of cadmium and manganese ions dissolved in water. When adsorption equilibrium experiments were performed to treat 50 and 100 mg/L of cadmium ions, the removal efficiencies of cadmium were 100 and 95%, respectively. In addition, the maximum of adsorption amount for manganese ions in 5 h at an initial concentration of 50 and 100 mg/ L was found to be as 36.1 and 37.9 mg/g, respectively. Based on the experimental results, it was found that the adsorption amount of Astragalus uliginosus L.-stem biochar for the removal of both cadmium and manganese ions was four times higher than that of the activated carbon. The surface analysis of both biochar and activated carbon samples using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis showed that the oxygen content and O/C ratio of biochar was 2.1 and 2.4 times higher than that of the activated carbon, respectively. In order to enhance the removal capability of manganese, 50 and 100 mg/L of manganese ions were operated at different temperatures. It was observed that these equilibrium was attained in 4 h under 45 ℃ and removal efficiencies were 92 and 53%, respectively. Consequently, the experimental results can be utilized as a new removal technology for eco-friendly and economically treating cadmium and manganese ions dissolved in water.

Poly Acrylamide 에 고정화된 활성슬러지를 이용한 폐수처리의 특성에 관한 연구

최석순(Suk Soon Choi),유영제(Young Je Yoo),가주노리 나가무라(Kazunori Nakamura) 대한환경공학회 1994 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.1994 No.12