UV/오존과 TiO₂를 이용한 축산분뇨의 처리에 관한 연구

곽규동 ( Gyu-dong Gwak ),김성준 ( Sung-joonkim ),신철호 ( Chul-hoo Sin ),정태섭 ( Tae-sub Jeong ),원찬희 ( Chan-hee Won ) 한국환경기술학회 2005 한국환경기술학회지 Vol.6 No.4

TiO2를 배제한 상황에서의 UV와 O3의 처리능력 실험과 TiO2를 사용한 상황에서의 UV와 O3의 처리능력 실험 결과 두 실험 모두 UV와 O3을 같이 사용했을 때 높은 유기물 제거율을 얻을 수 있었다. UV와 O3, UV+O3 사용시의 분자량분포를 비교해보면 UV+O3를 적용했을 때가 저분자물질의 분포가 가장 많았으며, TiO2를 사용한 것과 사용하지 않았을 때의 비교에서는 TiO2를 사용하였을 때 1,000Da이하의 저분자 물질의 분포가 증가한 것으로 나타났다. pH변화에서 pH가 2.28까지 감소한 O3으로만 처리한 실험의 결과 acetic acid의 증가가 전체적인 비율이나 농도에서 두드러지게 나타났으며, acetic acid의 증가가 pH 감소의 원인으로 사료된다. O3가 효율적으로 물질을 산화분해하여 유기산으로 생성하지만, 분해된 저분자 물질을 다시 분해시킬 능력은 부족한 것으로 사료된다. In this study, UV and O3 was used to treat wastewater and the effect of using TiO2 on improving the capability of UV and O3 was determined. When the distributions of molecular weight were compared in the case of using UV, O3, and UV+O3, low molecular weight compound was detected in using UV+O3. In addition, the amount of molecular weight which is less than 1,000 Da using TiO2 was higher than that using without TiO2. In the case of pH change, the pH of solution treated by O3 was droped to pH 2.28 with increasing the concentration of acetic acid. It means that O3 can effectively degrade high molecular weight compound to organic acid, but it does not have the capability to total destroy organic compounds.

퇴적토 미세토양의 응집 특성 실험

김세민 ( Se-min Kim ),곽규동 ( Gyu-dong Gwak ),김경오 ( Gyeong-oh Kim ),이철효 ( Cheol-hyo Lee ),박영기 ( Young-ki Park ) 한국환경기술학회 2016 한국환경기술학회지 Vol.17 No.6

오염된 퇴적 준설토를 처리하는데 있어서의 큰 문제는 오염된 미세입자의 제거가 용이하지 않다는 점이다. 단순매립 외에 오염된 미세입자를 처리하는데 적합한 구체적인 기준이 마련되어 있지 않아 폐기물로 분류되어 처리되고 있는 실정이다. 그래서 본 연구에서는 퇴적토의 입자크기별 분리로 인해 발생하는 미세토사를 원활한 수집 및 처리를 용이하게 하고자, 응집제를 사용한 응집처리를 실험하였고, 미세토사의 응집제로는 정수과정에서 많이 사용되는 PAC와 LAS를 사용하였으며, 미세 준설토의 재이용을 고려하여 천연 유기고분자 응집제인 Chitosan을 사용하였다. Chitosan은 생분해성, 안정성, 탈수성이 우수하며 pH에 영향이 없고, 2차 환경오염문제가 거의 없는 물질이다. 실험은 3개의 소류지에서 채취한 준설토를 2 ㎜이하의 것만 Hydrocyclone에 주입하였으며, 상부로 배출된 미세토사를 대상으로 하였다. PAC와 LAS, Chitosan 모두 5~10 ㎎/L사이에서 높은 제거효율을 보였다. 응집제 주입량 5 ㎎/L이상에서 모든 응집제가 평균 97%이상의 탁도 제거효율을 보였으며, 부유물질은 모두 95%이상의 제거율이 나타났다. 영양염류인 T-P는 88~93%의 제거효율을 얻을 수 있었다. Problem in processing the contaminated deposited dredged soil is that it is not easy to control the contaminated fine particles. Since the reference suitable for processing contaminated fine particles not provided, it is actual situation that has been processed is classified as waste. Therefore, in this study, it was carried out aggregation experiments using coagulants. The coagulant of the fine sediment is often used in the water purification process to use a PAC and LAS, in consideration of reuse of the fine dredged soil, it was used Chitosan is a natural organic polymer coagulant. The results of the experiment, PAC, LAS and Chitosan, showed high removal efficiency between the 5ppm and 10ppm. In coagulant injection amount 5 ppm or more, and showed an average of 95% or higher turbidity and suspended solids removal efficiency of all the coagulant. T-P removal efficiency is 88~93%.

연구논문 : 고도산화기술 공정을 이용한 페놀 제거 특성 연구

김성준 ( Sung Joon Kim ),곽규동 ( Gyu Dong Gwak ),원찬희 ( Chan Hee Won ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2010 한국물환경학회지 Vol.26 No.2

가축분뇨의 UV/오존/촉매를 이용한 처리시 pH와 유량 변화에 관한 연구

박지혜 ( Ji-hye Park ),곽규동 ( Gyu-dong Gwak ),김성준 ( Sung-joon Kim ),정태섭 ( Tae-sub Jeong ),원찬희 ( Chan-hee Won ) 한국환경기술학회 2007 한국환경기술학회지 Vol.8 No.4

본 연구는 TiO₂를 이용한 광촉매 반응으로 가축분뇨의 처리시 미치는 광촉매 활성 특성과 분해정도에 관해 연구한 것이다. pH와 순환율에 관한 실험을 수행한 결과 COD_Mn, COD_Cr, NH₃-N, T-P 처리효율은 분해 대상물질과 실험 조건에 따라 효율이 달라지나, 대체적으로 pH 3.3에서 제거율이 높았다. 그리고 순환율에 관한 실험 결과 432회 연속회전시 가장 높은 제거율을 보이는 것으로 나타났다, 광촉매를 이용한 처리 실험시 제거효율은 유속보다는 pH의 영향을 많이 받는 것으로 나타났으며, 반응기내 광촉매를 둘러싼 실험 조건에 따라 제거효율에 많은 영향을 미치는 것으로 사료된다. This study was performed to evaluate the application of TiO₂ on the Photocatalytic treatment of livestock excretions, the relationship between the experimental conditions influencing Photocatalytic activities and degree of decomposition were examined. For the relationship between pH and level of COD_Mn, COD_Cr, NH₃-N and T-P, a high degree of decomposition was shown in the range of pH 3.3. And the results were shown more effectively eliminated when the 432 times recycled. The removal efficiency was more affected by pH than flow rate, these showed that the degree of the decomposition by the Photocatalystic, depending on the environmental conditions the photocatalyst was surrounded.

광촉매를 이용한 Pyrazine류 화학폐수내 난분해성 물질 제거에 관한 연구

김성준 ( Sung-joon Kim ),곽규동 ( Gyu-dong Gwak ),신철호 ( Chul-hoo Sin ),정태섭 ( Tae-sub Jeong ),원찬희 ( Chan-hee Won ) 한국환경기술학회 2005 한국환경기술학회지 Vol.6 No.4

난분해성 물질들은 368nm UV가 광촉매에 조사될 때 TiO2에서 발생되는 강력한 OH 라디칼에 의해 CO2나 H2O로 광산화된다. 본 연구의 광촉매 적용은 Pyrazines 화학 폐수내 난분해성 물질들을 분해시키기 위해 광촉매를 적용하였다. 단순 TiO2에 UV만을 조사하였을 경우 유기물 제거율이 45% 정도 였으며, 더 많은 OH radical을 생성시켜 최대 산화력을 얻기 위해 펜톤산화 과정을 추가한 실험에서는 반응시작 3시간까지는 약 50%의 제거율을 보였으나 그 이후로는 제거 효율이 둔화되었다. 여기에 산화보조제로서 H2O2를 반응기에 10분간격으로 연속주입하여 실험한 결과 유기물 제거 98.8%의 제거효율을 나타내었다. H2O2의 연속주입에 따른 경제성을 고려하여 새롭게 시도된 광촉매가 코팅된 활성탄에 O3과 UV 조사 실험시 유기물 99.9%의 제거효율을 보였다. 본 연구에서 제시한 방법으로 광촉매 산화반응조를 운영한다면 화학폐수내의 난분해성 오염물질을 제거하기 위한 공정으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Non-degradable materials are completely mineralized to CO₂ and H₂O by the attack of active radical species generated from TiO₂, photocatalysts when the photocatalysts are irradiated by 368nm UV light. Application method of photocatalysts is studied for decomposing non-degradable materials in pyrazines chemical wastewater. An organism oxidation test that is only used by UV is resulted in 45% removal efficiency. For the maximum oxidation ability, more OH radical is produced by Fenton Oxidation process but it is showed to about 50% removal efficiency from beginning oxidation reaction to 3 hours. After 3 hours, the removal efficiency is slowdown. When H₂O₂, supplementary oxidation material, is injected to pilot plant, the result of test is showed to 98.8% removal efficiency. Because of economic aspects, the new method is researched by combination of activated carbon which is coated by catalysis, O₃, and UV. This process remove 99.9% of the organic matters. This process is expected in that it can be utilized to remove non-degradable materials in pyrazines chemical wastewater.

소류지 퇴적토의 용출특성 실험

권상현 ( Sang-hyun Kwon ),김세민 ( Se-min Kim ),곽규동 ( Gyu-dong Gwak ),이철효 ( Cheol-hyo Lee ),박영기 ( Young-ki Park ) 한국환경기술학회 2016 한국환경기술학회지 Vol.17 No.5

본 연구는 가축분뇨 유입으로 오염된 소류지 주변 및 하부 퇴적물이 주변 수계에 미치는 영향을 파악하고자 용출시험을 수행하였다. 강제 용출시험을 통하여 퇴적물내 유기오염물질 및 중금속의 최대 용출가능성을 평가하였고, 연속 용출시험으로는 퇴적물내 유기오염물질의 용출특성을 관찰하였다. 강제 용출시험 결과 T-N은 11.4~144.8 ㎎/L, T-P 1.6~290.6 ㎎/L, As 0.01~0.04 ㎎/L, Zn 0.17~2.67 ㎎/L로 호소 및 하천수질기준을 상회하는 범위를 보였다. 연속 용출시험 결과 용출되는 유기오염물질의 농도는 점차 감소하여 모든 시료에서 반응 15시간 이후부터는 어느 정도 안정된 값을 보일 것으로 보이며, 반응용액 내 농도만을 고려해 볼 때, T-N은 2.2~19.4(평균 7.7) ㎎/L, T-P 0.5~51.4(평균 18.1) ㎎/L로 하천수 및 호소수질기준보다도 현저히 높은 값이다. 중금속 항목의 경우 유기오염물질과 같이 반응시간이 경과함에 따라 용출되는 농도가 감소하였다. 3개 소류지의 주변지역 수계로의 오염물질 확산 및 이동을 차단하기 위해서는 오염원을 제거 또는 처리(정화)하거나 확산방지조치를 취하는 것이 필요할 것으로 사료된다. In this study, we have performed a dissolution test for which we want to research the possibilities of impact on the surrounding water by reservoir near and bottom sediments contaminated with animal feces and urine flow. Forced dissolution test was assessed the maximum elution potential of organic pollutants and heavy metals in the sediments. In continuous dissolution test, we were observing the elution characteristics of the organic contaminants in the sediment. Result of forced dissolution tests shows T-N 11.4∼144.8 ㎎/L, T-P 1.6∼290.6 ㎎/L, As 0.01∼0.04 ㎎/L, Zn 0.17∼2.67 ㎎/L that is the range above appeal and river water quality criteria. Concentration of organic and heavy metal contaminants to be continuous dissolution test results elution gradually decreased after 15 hours. Since the target reservoir is a high concentration of organic substances are deposited, if we remove the upper source of contamination, it is possible that contaminants are eluted during quite a long time.

자연포기형 생물막공정에 의한 화학산업폐수 처리특성

김명희 ( Ming-ji Jin ),이순영 ( Soon-young Lee ),원찬희 ( Chan-hee Won ),곽규동 ( Gyu-dong Gwak ),엄진영 ( Jin-young Eom ),양기해 ( Gi-hae Yang ) 한국환경기술학회 2007 한국환경기술학회지 Vol.8 No.1

본 연구는 영세한 소규모 업체에서도 적은 비용부담으로 사용할 수 있는 오 · 폐수처리장치 개발이 필요한 실정에 맞추어 자연포기형 생물막공정을 이용한 난분해성물질을 포함한 고농도 화학산업 폐수의 유기물 용적부하와 수리학적부하에 따른 처리효율 분석을 통하여 자연포기형 생물막공정의 난분해성물질을 포함한 고농도 폐수 처리 효율성을 분석하고자 한다. 유기물 용적부하 0.2kg COD_Mn/㎥/d, 0.47kg COD_Mn/㎥/d, 0.78kg COD_Mn/㎥/d인 저율, 중율, 고율 살수여상의 운전범위에서 실험을 수행한 결과 유기물 용적부하 0.2kg COD_Mn/㎥/d, 0.47kg COD_Mn/㎥/d인 저율, 중율 살수여상의 운전범위에서 BOD₅, COD_Mn, COD_Cr 처리효율 모두 살수여상의 설계기준을 만족하며 안정적인 처리를 진행하였으나, 유기물 용적부하 0.78kg COD_Mn/㎥/d인 고율 살수여상의 운전범위에서 COD_Mn과 COD_Cr 처리효율은 설계기준에 다소 못 미치는 결과를 나타냈다. 수리학적부하 6.3㎥/㎡/d, 20.1㎥/㎡/d, 33.4㎥/㎡/d인 중속, 고속, 고속 살수여상의 수리학적부하 운전범위에서 실험을 수행한 결과 모든 운전조건에서 SS와 BOD5는 수리학적부하의 영향을 받지 않았으며, COD_Mn과 COD_Cr은 수리학적부하가 증가함에 따라 처리효율도 다소 증가하였으나 큰 영향은 받지 않았다. 따라서 경제적/효율적인 면을 동시에 만족시키기 위한 유기물 용적부하와 수리학적부하로 중율과 중속 살수여상의 운전범위에서 운전하는 것이 적정하다. In this study, natural aeration biofilm process was employed according to the requirement of development low cost-energy treatment equipment for small corporation. The efficiency of this equipment was evaluated at different organic loading rate and hydraulic loading rate to treat chemical wastewater which contains non-biodegradable matters. The chemical wastewater was treated under a trickling filter of organic loading rate at 0.2kgCOD_Mn/㎥/d, 0.47kgCOD_Mn/㎥/d and 0.78kg COD_Mn/㎥/d. when the organic loading rate is at low-rate of 0.2kg COD_Mn/㎥/d and intermediate-rate of 0.47kg COD_Mn/㎥/d, the removal efficiency of BOD₅, COD_Mn and COD_Cr can satisfied the design standard of general trickling filter process and the wastewater can be treated stably. However, when the organic loading rate is at high-rate of 0.78kg COD_Mn/㎥/d, removal efficiency of COD_Mn and COD_Cr can not satisfied the design standard of general trickling filter process. When the wastewater was treated at hydraulic loading rate of 6.3㎥/㎡/d, 20.1㎥/㎡/d and 33.4 ㎥/㎡/d, the removal efficiencies of SS and BOD₅ didn`t effected by hydraulic loading rate. While the removal efficiencies of COD_Mn and COD_Cr were increased by the increasing of by hydraulic loading rate, but the efficiencies were not distinct. To sum up, at the intermediate-rate of trickling filter, the effect of chemical wastewater treatment can be the economical and effective.