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하수 처리 과정의 염소 소독에 대한 여러 박테리오파지들의 저항성 평가; 물 재이용 과정의 안전성 관리를 위한 바이러스 지표미생물의 개발
배경선,신귀암 대한상하수도학회 2016 상하수도학회지 Vol.30 No.3
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.
문소은,이창구,신귀암,박성직 한국화학공학회 2023 Korean Journal of Chemical Engineering Vol.40 No.12
This study focuses on the adsorption of hexavalent chromium (Cr(VI)), a harmful heavy metal, using two types of chlorella-based biochar (biochar pyrolyzed at 200 °C (CB200) and iron chloride (FeCl3)-modified biochar pyrolyzed at 200 °C (FeCB200)), and the testing of their effectiveness for the removal of Cr(VI). The FeCB200 sample exhibited the highest removal efficiency (1 g L−1=66.12±1.01%; 5 g L−1=98.48±0.22%) compared to raw biomass (1 g L−1=54.05±0.00%; 5 g L−1=90.09±0.26%) and CB200 (1 g L−1=51.80±0.78%; 5 g L−1=94.74±0.26%) in 100 mg L−1 Cr(VI) solution. The adsorbents were characterized using various characterization techniques, and adsorption experiments were carried out using varying doses of the adsorbent (1 and 5 g L−1). Pseudo-second-order model provided the best fit for the adsorption kinetics, and Redlich-Peterson model exhibited good fitting for the adsorption isotherm (R2>0.972), although variations were observed depending on the dose. Further, the applicability of FeCB200 was assessed using real wastewater spiked with Cr(VI). Although the presence of organic matter resulted in a reduction in the adsorption effectiveness of FeCB200, the difference was not significant (1 g L−1=54.27±3.19%; 5 g L−1=98.48±0.22%). These results demonstrate the promising potential of FeCl3-modified chlorella-based biochar as a valuable adsorbent for the Cr(VI) removal from water environments.
회동수원지의 정수처리 공정을 위한 DAF pilot plant 운영 성능평가
맹민수,김동현,신귀암,독고석,Maeng, Minsoo,Shahi, Nirmal Kumar,Kim, Donghyeun,Shin, Gwyam,Dockko, Seok 대한상하수도학회 2020 상하수도학회지 Vol.34 No.6
A 1,000 ㎥/d DAF(dissolved air flotation) pilot plant was installed to evaluate the performance of the floating process using the Nakdong River. Efficiency of various DAF operations under different conditions, such as hydraulic loading rate, coagulant concentration was evaluated in the current research. The operation conditions were evaluated, based on the removal or turbidity, TOC(total organic carbon), THMFP(trihalomethane formation potential), Mn(manganese), and Al(aluminum). Also, particle size analysis of treated water by DAF was performed to examine the characteristics of particles existing in the treated water. The turbidity removal was higher than 90%, and it could be operated at 0.5 NTU or less, which is suitable for the drinking water quality standard. Turbidity, TOC, and THMFP resulted in stable water quality when replacing the coagulant from alum to PAC(poly aluminum chloride). A 100% removal of Chl-a was recorded during the summer period of the DAF operations. Mn removal was not as effective as where the removal did not satisfy the water quality standards for the majority of the operation period. Hydraulic loading of 10 m/h, and coagulant concentrations of 40 mg/L was determined to be the optimal operating conditions for turbidity and TOC removal. When the coagulant concentration increases, the Al concentration of the DAF treated water also increases, so coagulant injection control is required according to the raw water quality. Particle size distribution results indicated that particles larger than 25 ㎛ showed higher removal rates than smaller particles. The total particel count in the treated water was 2,214.7 counts/ml under the operation conditions of 10 m/h of hydraulic loading rate and coagulant concentrations of 60 mg/L.
골탄과 HAP를 이용한 효율적인 지하수 내 불소 제거에 대한 연구
변정섭 ( Byun Jung-seop ),신귀암 ( Shin Gwy-am ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
세계 보건 기구(WHO)에서는 마시는 물의 불소 농도를 1.5 ppm 이하로 권고하고 있지만 에티오피아, 탄자니아, 캄보디아 등 아프리카 및 동남아 일부 국가에서는 지하수 내 불소농도가 기준치 이상으로 높아 (>10 ppm, 때로는 >100 ppm) 반상치, 골격기형 등 다양한 질병이 발생하고 있다. 실제로 지하수내의 불소는 활성탄, 이온교환수지, 역삼투 등의 방법으로 비교적 쉽게 제거될 수 있지만 위에 언급한 개발도상국에서는 기술적, 경제적 이유로 이들 방법을 사용할 수 없는 실정이다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 에티오피아, 탄자니아, 케냐 등지에서는 소 뼈를 탄화시켜 만든 골탄과 화학적으로 생성한 HAP를 이용하여 지하수 내 불소를 제거하고 있다. 골탄은 만들기 쉽고 저렴하지만 불소 흡착력이 떨어지며 이에 반해 HAP는 불소흡착력은 뛰어나지만 가격이 비싼 단점이 있다. 이 연구에서는 골탄과 HAP를 병행하여 두 가지 흡착제의 장점을 살리고 단점을 보완하는 수처리 방식을 개발하였다. 본 연구는 현재 에티오피아에서 사용하고 있는 골탄과 HAP를 이용하여 칼럼반응기에서 실험을 진행하였다. 칼럼반응기는 직경 1.27 cm, 길이 101 cm, 부피 127.87 ㎤ 이었으며 총 4 개의 칼럼반응기를 사용하였다. 이 중 두 개는 골탄과 HAP를 51 cm씩 채웠고, 나머지 칼럼에는 골탄과 HAP를 51 cm 채운 뒤 튜브를 하향류 방식으로 연결하여 사용하였다. 초기 불소 농도는 5 ppm으로 하였으며 유량은 30 L/day, 550 L/day으로 진행하였고 각각의 EBCT는 4.6 min, 10 s로 측정되었다. 샘플은 일정한 시간 간격으로 채집하였고, UV-분광광도계(DR-5000)를 이용하여 540 nm의 파장에서 불소 분석을 실시하였다. 이 실험 결과 골탄이나 HAP를 각각 단독으로 사용하여 불소를 제거하였을 때보다 두 가지를 병행하여 사용했을 때 유량에 관계없이 흡착효율이 향상되었으며, 1.5 ppm까지 올라가는데 30 L/day에서는 골탄, HAP, 골탄-HAP 순으로 각각 120, 150, 480 min이 걸렸고 이에 비례하여 처리수도 2.4, 3.0, 9.6 L를 생산할 수 있었다. 550 L/day에서는 파과시간까지 각각 0.75, 0.73, 3 min이 걸렸고 처리수도 0.29, 0.28 1.15 L를 생산하여 골탄과 HAP를 함께 사용했을 때 효율이 더 좋은 것을 볼 수 있었다. 결론적으로 골탄과 HAP를 함께 사용함으로써 길어진 파과시간은 HAP의 교체주기를 증가시켜 운영비용을 현저히 감소시킬 수 있음이 확인되었다. 따라서 골탄과 HAP를 병행하는 방법은 지하수 내 불소 제거성능 향상과 단위 시간에 더 많은 처리수 생산을 가능하게 하여 훨씬 효율적인 불소 제거 방법으로 생각된다.