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엄세은(Se-Eun Um),장인성(In-Soung Chang) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.12
전기응집 공정은 MBR (Membrane Bio-Reactor) 공정의 막 오염을 해결하기 위한 일환으로 응용되고 있다. 본 연구는 전기응집 공정의 중요한 운전변수인 전류밀도와 접촉시간에 따른 활성슬러지의 특성 변화에 관한 연구를 수행하였다. 전류밀도를 2.5, 12, 24 A/㎡로, 접촉시간은 0, 2, 6 hr로 변화시켜 가며 활성슬러지의 특성 변화를 관찰하였다. 전류밀도 24 A/㎡ 조건에서 6시간 동안 MLSS는 6,800에서 7,000 mg/L로 3% 증가하였고, MLVSS는 6,280에서 6,300 mg/L로 큰 변화가 없었다. 다른 전류밀도 조건 하에서도 동일한 경향이 관찰되었다. COD는 전류밀도가 24 A/㎡일 때 71에서 37 mg/L로 감소하였고, 12 A/㎡일 때는 113에서 67 mg/L로, 2.5 A/㎡일 때는 84에서 80 mg/L로 감소하였다. 반면 TN과 TP는 전반적으로 큰 변화를 보이지 않았다. Soluble-EPS와 Bound-EPS는 전류밀도가 증가할수록 약간 감소하는 경향을 보였다. 전기응집을 거친 활성슬러지로 막 여과를 수행하여 여과성능이 개선되는지 평가하였다. 전기응집을 수행하지 않은 대조군에 비해 총여과저항 (Rt)이 6∼61% 감소한 것으로 나타났다. 특히 전류밀도와 접촉시간이 증가할수록 막 여과 저항이 감소하는 것을 확인하였다. 이를 통해 전기응집 공정이 MBR 공정의 막 여과 성능 개선에 사용될 수 있음을 확인하였다. The application of electro-coagulation has been attempted to control the membrane fouling problem in a MBR (Membrane Bio-Reactor). This study examined the effects of the operating parameters (current density and contact time) of the electro-coagulation process on the change in the characteristics of activated sludge. The current density changed from 2.5 to 12, 24 A/㎡, and the contact time was varied from 0 to 2 and 6 hr, respectively. At a current density of 24 A/㎡ and 6 hr of operation, the MLSS changed from 6,800 to 7,000 mg/L (3% increase), but the MLVSS did not increase significantly. After 6 hr of operation, the soluble COD decreased from 71 to 37 mg/L under the 24 A/㎡ condition, from 113 to 67 mg/L under the 12 A/㎡ condition, and from 84 to 80 mg/L under the 2.5 A/㎡ condition. On the other hand, soluble-TN and -TP concentration showed slight changes. The soluble-EPS and Bound-EPS concentration decreased slightly with increasing current density. The membrane filtration performance of activated sludge before and after electro-coagulation was compared. The filtration resistances after electro-coagulation decreased from 6 to 61 %, particularly as the current density and contact time were increased. This indicates that electro-coagulation can be used to control membrane fouling in the MBR process.
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펄스전기장 (Pulsed Electric Fields)의 전극 코팅과 인가 전압에 따른 슬러지의 가용화 효과
엄세은(Se-Eun Um),장인성(In-Soung Chang) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.10
하·폐수 슬러지 발생량의 꾸준한 증가로 인해 폐 슬러지의 효율적인 처리 기술개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 PEF (Pulsed Electric Fields) 기술을 활용하여 슬러지의 가용화를 통한 감량화 가능성을 평가하였다. PEF에 사용되는 스테인레스 재질의 전극에 테프론과 에폭시로 코팅한 후 활성슬러지 혼합액에 전계 펄스를 인가하여 전극 코팅에 따른 가용화 효율을 평가하였다. 또한 인가된 전압의 세기를 6, 12, 15 kV로 변화시켜 가며 가용화 정도를 평가하였다. 에폭시 코팅 전극에서는 MLSS, 용존성-COD, -TN, -TP를 분석한 결과 슬러지의 가용화가 발생하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 테프론으로 코팅한 전극에서는 MLSS는 최대 9 % 감소하였고 MLVSS 역시 최대 10 % 감소하였다. 또한 용존성-COD는 최대 496 % 증가하였다. 인가전압 6 kV 하에서는 가용화가 거의 발생하지 않았으나, 12 kV와 15 kV의 전압에서는 슬러지 가용화가 발생한 것으로 나타났다. 또한 슬러지 가용화가 발생한 12 kV와 15 kV의 전압에서는 코로나가 발생한 것으로 보아 슬러지 가용화는 코로나에 의해 유도되었으며, 코로나가 발생하는 임계전압이 존재하는 것으로 판단되었다. 결론적으로 PEF의 인가전압과 적절한 코팅제를 선택하여 코로나 발생을 제어함으로써 슬러지의 가용화를 유도할 수 있음을 확인하였다. Alternative technologies for sludge treatment and disposal need to be developed urgently because the amount of produced production has increased continuously. In this study, Pulsed Electric Fields (PEF) technique was applied for sludge solubilization and the performance was evaluated. The PEF equipped with electrodes coated by epoxy resin and teflon was inducted to the activated sludge suspension, and the effect of the coating materials on the solubilization was determined. In addition, the effect of the applied voltage on the solubilization yield was investigated as the applied voltage was increased from 6 to 12 and 15 kV. Sludge solubilization was not observed when the epoxy-coated electrode was used for PEF induction regardless of the applied voltage. However, sludge solubilization occurred when 12 and 15 kV were applied to the teflon-coated electrodes. The MLSS decreased to 9%, and the soluble-COD increased to 496% when the applied voltage was 15 kV. But sludge solubilization did not happen under 6 kV condition. The corona discharge was observed at applied voltages of 12 and 15 kV, (Ed- sorry but I cannot understand the following highlight) but if 6 kV, strongly indicating that the corona discharge make the sludge solubilized, which suggests that the critical voltage for sludge solubilization lies between 6 and 12 kV. Consequently, proper selection of electrode-coating materials and the applied voltage of PEF could lead to sludge solubilization by corona discharge.
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