Earticle

최근 정부는 법률의 제·개정을 통해 폐자원의 재활용유형을 확대하고, 매립부담금 도입 등 매립처분율을 낮추어 실 질적 매립제로화를 달성하고자 한다. 폐기물 발생량 대비 9.2% 매립비율 중 소각재, 연소재 등 열적처리잔재물류의 점유 율이 높게 나타난다. 본 연구에서는 매년 발표되는 국가 폐기물 통계를 토대로 무기성폐기물의 배출사업장을 업종별로 구분하여 다양한 열적처리 잔재물별 재활용 및 매립의 흐름을 분석하였다. 그 결과로, 열적처리잔재물의 대부분은 재활 용되고 있으나, 소각재의 약 75%는 매립처분되고 있음을 알 수 있었고, 폐자원의 효율적 관리를 위해 기타 재활용 방법 의 추가적인 세분화가 필요할 것으로 판단되었다.

Recently, the government has intended to lower the landfill disposal rate through legislation and amendment of laws such as the introduction of landfill taxation and the expand of diversification for recycling type of waste resources. 9.2% of the whole generated waste was disposed into landfills and the landfilled waste were mainly consisted of thermal treatment residues such as ashes from incinerators and power plants. In the study, we investigated the current status and characteristics of inorganic residues discarded from various thermal processes to understand the type and generation of thermal treatment waste in Korea. As a result, it was known that most of the thermal treatment residues were recycled, except incineration ash of which about 75% was disposed into landfill and that it would be necessary to prepare further classification for recycling types for efficient management of waste resources.

미생물전기화학적 에너지 생산형 하폐수처리 공정 개발에 있어 미생물 연료전지(microbial fuel cell, MFC)의 전기화학적 분석은 매우 중요하다. 하지만 MFC의 발전 속도에 비해 전기화학 이해는 아직 매우 부족하다. 가장 큰 이유는 전기발생에 핵심적인 산화전극 미생물막의 복잡한 특성 때문에 그것의 전기화학적 분석이 매우 난해하기 때문이다. 본 실험에서는임피던 스의 측정 전위와 분극 곡선의 주사 속도가 MFC의 전기화학에 어떻게 영향을 미치는지 연구하였다. 정확한 측정을 위해 시 스템을 최대한 안정화 시킨 상태에서 실험을 진행하였다. -400 mV vs. Ag/AgCl에서 가장 낮은 임피던스를 보였던 이전 회 분식 실험과 달리, 연속 흐름 실험에서는 산화 전극 전위가 +5.7 mV vs. Ag/AgCl까지 증감함에도 임피던스는 감소하고 전 류 생산은 증가하였다. 하지만 환원전극의 임피던스는 측정 전위의 영향을 거의 받지 않았다. 이는 환원 전극의 활성탄 촉매 는 무생물이기에 전기적 자극에 훨씬 덜 민감하기 때문으로 생각된다. 연속 반응조에서 두 가지 주사 속도(1 mV/s와 0.1 mV/ s)로 분극 곡선을 제작하여, 두 분극 곡선의 전기화학 데이터를 비교 분석하였다. 실제 MFC에서 오랜 시간 정상 상태를 유지 하기 힘든 경우 빠른 주사 속도로 짧은 시간 안에 분극 곡선을 생산할 수 있을 것이다. 성능 분석이 필요할 때, 외삽을 통하 여 다른 조건의 데이터 간의 비교 분석이 가능할 것이다.

Characterizations of the electrochemistry of a microbial fuel cell (MFC) is very important in developing bioelectrochemical energy producing wastewater treatment process. Compared to the development of MFC technology, however, understanding of its electrochemical characterization is still insufficient. The main reason is that its electrochemical analysis is very difficult due to the complex nature of the anode biofilm, which is a key to generating electricity. In this experiment, the influence of the measurement potential of impedance and the scanning rate for polarization curve on the MFC electrochemistry was investigated. The experiment was performed after stabilizing the system for accurate measurement. Unlike the previous batch tests showing the lowest anodic impedance at -400 mV vs. Ag/AgCl, the anodic impedance decreased and the current production increased as the anode potential increased up to +5.7 mV vs. Ag/AgCl in the continuous flow MFC. However, the cathodic impedance was very little affected by the measuring potential because the activated carbon catalyst is abiotic and much less sensitive to electrical stimulation than the anode biofilm. The polarization curves were produced at two scanning rates (1 and 0.1 mV/s) in a continuous mode, and those electrochemical data were comparatively analyzed. When it is difficult to maintain a steady state for a long time in an MFC, it will be possible to produce polarization curves in a short time with a faster scanning rate. When performance analysis is needed, the comparative analysis would be possible among the data at different conditions through extrapolation.

본 연구에서는 음식물류 폐기물을 이용한 Pilot 규모의 수소 발효 운전을 통하여 수소생산에 관한 성능을 평가하고자 하였다. 수소발효 start-up 후 바이오가스의 발생은 48 hr 동안 최대 6,780 L 발생하였고, 수소 농도 평균 53.1%로 나타났 다. 또한 수소 전환율은 1.59 mol H2/mol hexoseadded로 높은 전환율을 나타났다. 또한 수소생산 성능의 지표인 유기산 구 성은 butyrate의 비율이 총 발생 유기산 중 62.4%로 가장 높은 비율은 확인하였고, Butyrate/Acetate 의 비율은 3.31로 나 타났다. 또한 수소발효가 진행됨에 따른 미생물 군집변화를 관찰하였다. 수소발효 전 음식물류 폐기물은 대부분 젖산 생 성균인 Lactobacillus sp. 70% 이상으로 나타났고, 젖산 생성균의 활성도를 억제하기 위해 산 전처리한 시료에서 대표적 인 수소 및 유기산생성 미생물인 Clostridium sp. 약 97.4%, 수소발효 48 hr 동안 진행한 시료에서도 Clostridium sp. 92.6% 로 대부분을 구성하는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 볼 때 음식물류 폐기물을 이용한 Pilot 규모의 수소발효의 성능이 안정적으로 이루어 진 것이라 판단된다.

In this study, we evaluated the performance of hydrogen production by using pilot scale hydrogen fermentation using food waste. After the hydrogen fermentation start-up, the generation of biogas occurred up to 6,780 L during 48 hours and the average hydrogen concentration was 53.1%. Also, the conversion of hydrogen was 1.59 mol H2/mol hexoseadded In addition, organic acid composition, an indicator of hydrogen production performance, found the highest ratio of butyrate to 62.4% of total organic acids generated, and the ratio of butyrate/acetate was 3.31. Changes in microbial communities were also observed as hydrogen fermentation progressed. Lactobacillus sp. was dominant, 70% or more, in most of the food wasted before hydrogen fermentation. In order to inhibit the activity of lactic acid-producing bacteria, acid-pretreated samples were treated with representative hydrogen and organic acid-producing microorganisms Clostridium sp. of about 97.4%. The majority of samples made during 48 hours of hydrogen fermentation were also composed of 92.6% Clostridium sp.. These results suggest that the performance of pilot scale hydrogen fermentation using food wastes is stable.

본 연구에서는 SBR공정의 유출수를 대상으로 이중하이드로싸이클론과 경사판 침전조를 조합한 고도처리 공정을 적 용하여, PAC, 폴리머, 여재 적용에 따른 처리특성을 분석하고자 하였다. PAC와 폴리머를 사용한 실험에서의 처리수의 수 질은 탁도 1.1~1.4 NTU (평균 1.2 NTU), SS 9.7~13.5 mg/L (평균 10.8 mg/L), TN 2.8~3.3 mg/L (평균 3.08 mg/L), TP 0.12~0.2 mg/L (평균 0.15 mg/L)의 범위로 분석되었다. PAC와 여재를 사용한 실험에서의 처리 수질은 탁도 0.3~0.5 NTU (평균 0.4 NTU), SS 3.9~6.1 mg/L (평균 4.9 mg/L), TN 2.6~3.5 mg/L (평균 2.94 mg/L), TP 0.11~0.19 mg/L (평균 0.15 mg/L)의 범위로 나타났다. PAC 와 폴리머, 여재를 사용한 실험에서의 처리 수질은 탁도 0.2~0.4 NTU (평균 0.3 NTU), SS 1.8~4.0 mg/L (평균 2.7 mg/L), TN 2.6~3.7 mg/L (평균 3.1 mg/L), TP 0.11~0.22 mg/L (평균 0.16 mg/L)의 범위로 분 석되었다. 실험결과 PAC와 폴리머, 여재를 적용한 실험에서 처리효율이 가장 높았고 강화된 환경부의 공공하수처리장 총인 방류수 수질기준인 0.2 mg/L 이하의 농도 범위를 만족 할 수 있는 것으로 나타났다.

The purpose of this study is to analyze the treatment characteristics of PAC, polymer, and filter media by applying the aggregate altitude treatment process, which is a combination of dual hydrochclone and slope plate sedimentation tank, to the runoff of SBR process. The water quality of treated water with PAC and polymer were 1.1~1.4 NTU (mean 1.2 NTU), SS 9.7~13.5 mg/L (mean 10.8 mg/L) and TN 2.8~3.3 mg/L (mean 3.08 mg/L), and TP 0.12~0.2 mg/L (mean 0.15 mg/L). Using the PAC and filter media, the treated water quality were 0.3~0.5 NTU (mean 0.4 NTU), SS 3.9~6.1 mg/ L (mean 4.9 mg/L) and TN 2.6~3.5 mg/L (mean 2.94 mg/L) and TP 0.11~0.19 mg/L (mean 0.15 mg/L). In case of using the PAC, polymer and filter media, the treated water quality was 0.2~0.4 NTU (mean 0.3 NTU), SS 1.8~4.0 mg/L (mean 2.7 mg/L), TN 2.6~3.7 mg/L (mean 3.1 mg/L), and TP 0.11~0.22 mg/L (mean 0.16 mg/L). Experimental results showed that the treatment efficiency was the highest in case of using the PAC, polymer, and filter media, and the concentration range of 0.2 mg/L or less, which is the water quality standard of the total sewage treatment water of the public sewage treatment plant of the Ministry of Environment, can be satisfied.

본 연구에서는 하수슬러지를 이용한 Pilot 규모의 고온-중온 병합 혐기성 소화조 연속운전을 통하여 바이오가스 발생 량, 유기물제거특성, 미생물 군집변화 등의 분석을 통하여 성능을 평가 하였다. 초기 운전 시작 후 고온 혐기성 소화조의 바이오가스 발생량은 점차 증가하는 경향을 나타내었으나, 운전 22일부터 급속히 감소되었고, 25일 이후로 유지됨을 확 인하였다. 또한 고온혐기성 소화조에서는 부상된 슬러지와 결합된 스컴 층이 발생한 반면 중온소화조에서는 발생은 전혀 일어나지 않았으며, 이러한 결과는 고온-중온 소화조간의 보완 및 완충작용에 있다고 판단된다. 또한 고온 혐기성 소화를 거친 유출수의 COD제거율은 평균 25.1% VS제거율은 평균 39.8%, 중온 혐기성 소화조에서는 각각 21.2%, 18.9%를 각 각 나타내었다. 유입 하수슬러지의 농도는 다소 큰 차이를 보였음에도 불구하고 고온-중온 유출수의 VS농도는 큰 농도 변화 없이 안정적으로 유지됨을 확인하였다. 또한 혐기성 소화조의 안정성의 지표중의 하나인 pH 변화를 살펴보면 고온 혐기소화조에서는 평균 6.9, 중온 혐기소화조에서는 7.4로 유지되었고, 고온-중온 혐기성 소화을 통해 55.7%의 높은 소 화효율 보였다. 고온-중온 혐기성소화조의 미생물 군집변화를 분석한 결과 고온 혐기성 소화조에서는 organic acid를 기 질로 사용할 수 있는 Firmicutes와 proteobacteria가 27.9%, 28.6%로 나타났다. 반면에 중온 혐기소화에서는 Bacteroidetes가 가장 우점화 되었다. 또한 Archaea 분석에서는 고온 혐기성 소화조에서는 Methanolinea 우점화 되었으 며, 중온 혐기소화의 경우 Methanolinea의 비율은 감소하고, Methanosaeta와 Methanosarcinar의 비율이 대부분을 차지 하고 비슷한 비율로 이루어져 있는 것으로 나타났다.

In this study, performance was evaluated by analyzing biogas production, organic matter removal and microbial community through continuous operation of pilot-scale of anaerobic digester with combined thermophilic and mesophilic using sewage sludge. The biogas production in the thermophilic anaerobic digester after start of the initial operation showed a tendency to increase gradually, but it was rapidly decreased from the 22 day of operation and was maintained after 25 days. In the thermophilic anaerobic digester, scum layer combined with floating sludge occurred, but non occurred in the mesophilic anaerobic digester. As result is considered to be complementary and buffering effect between thermophilic and mesophilic anaerobic digester. In addition, the COD removal rate for subjected to thermophilic anaerobic digester averaged 25.1%, the rate of elimination of VS removal was 39.8% and mesophilic anaerobic digester was 21.7% and 16.8% respectively. Although the concentration of the influent sewage sludge showed a some what large difference, it was confirmed that the VS concentration of the thermophilic-mesophilic effluent was stably maintained without a large concentration change. The pH of the anaerobic digester which is one of the indicators of stability was maintained at 6.9 in the thermophilic and 7.4 in the mesophilic anaerobic digester and The digestion efficiency was 55.7% through the thermophilic and mesophilic digester. As a result of analysis of microbial community changes, 27.9% and 28.6% of Firmicutes and proteobacteria respectively, which grow using organic acid as a substrate, were found in the thermophilic anaerobic digester. On the other hand, in the mesophilic anaerobic digester, the Bacteroidetes were most ratio. In the Archaea analysis, Methanolinea was intensed in the thermophilic anaerobic digester. In the mesophilic anaerobic digester, the proportion of Methanolinea decreased and Methanosaeta and Methanosarcinar were the majority with similar ratio.

본 연구에서는 VESTAP을 활용하여 분석된 취약성지수(VI)를 표준화한 표준취약성지수(SVI)를 산정하여 기후변화에 따른 제주도의 산불 취약성을 평가하였다. 평가결과, 현재(2010년대)에서 미래(2040년대)로 갈수록 제주시 및 서귀포시 모두 산불에 대한 취약성이 증가하였으며 제주시보다 서귀포시의 산불 취약성이 높은 것으로 나타났다. 이 중 노출은 서 귀포시가 제주시보다 시스템에 영향을 미치는 기후자극이 큰 것으로 나타났으나, 민감도 및 적응능력은 제주시가 서귀포 시보다 크게 나타나 제주시가 서귀포시보다 기후자극에 민감하게 반응하고 기후자극에 대한 시스템의 적응역량이 우수 한 것으로 나타났다.

In this study, the vulnerability to forest fires in Jeju-do due to climate change evaluated using the standard vulnerability index(SVI) which standardized the vulnerability index(VI) by VESTAP. As a result of the evaluation, both Jeju-si and Seogwipo-si showed that had increased vulnerability to forest fires from the present (2010s) to the future (2040s). and the vulnerability to forest fires in Seogwipo-si was higher than Jeju-si. In the case of climate exposure, Seogwipo-si was higher than Jeju-si. but climate change sensitivity and adaptive capacity was higher Jeju-si than Seogwipo-si.

원수 중 존재하는 용존 망간을 제거하기 위한 이산화염소로 산화처리 시 최적 조건 도출 및 정수처리 중 전염소처리 및 응집과정 에서 영향을 알아보고자 하였다. 본 연구는 수돗물의 심미적인 영향을 끼치며 정수처리에서 막 폐색 문제를 일으키는 용존 망간을 먹 는 물 수질기준인 0.05 mg/L as Mn(II) 이하까지 제거하는 것을 목표로 하였다. 망간과 이산화염소의 산화반응에 있어 영향을 끼칠 수 있는 반응시간, 망간에 대한 이산화염소 몰비, pH, 온도에 따른 망간 제거효율을 비교하였다. Mn(II)는 이산화염소와는 1분 이내 로 반응하였으며, 0.282 mg/L as Mn(II)일 때 Mn(II)에 대한 이산화염소 몰비가 2일 경우 89.6%의 Mn(II)제거율을 보이며, 먹는 물 수질기준인 0.05 mg/L 이하인 0.035 mg/L as Mn(II)까지 제거되었다. 0.449 mg/L as Mn(II)일 때 망간에 대한 이산화염소의 몰비가 3일 경우 pH 6.9, pH 8.9일 때 각각 75.3%, 89.3%의 Mn(II)제거율을 보였으며, Mn(II)이 고농도로 유입 시 pH 조정이 필요할 것으 로 나타내었다. 수온이 25.7oC, 15.6oC, 4.4oC일 때 0.028, 0.036, 0.041 mg/L까지 제거되었으며 제거율은 각각 91.1%, 87.4%, 85.0% 로 낮은 온도에서도 0.05 mg/L 이하까지 제거되었다. 정수처리 전단 전염소 공정에 의한 잔류염소 존재 시 망간제거 효율 비교한 결 과, 0.2 mg/L as Cl- 로 존재 시 92.1%의 제거율로 0.08 mg/L as Cl- 존재 시 92.7%의 제거율과 비교하였을 때 효율차이는 거의 없 었다. 또한, 망간과 이산화염소 반응에 의한 이산화망간 생성으로 수질의 탁도가 증가하여 이산화염소 투입에 따른 응집효율 실험 결 과, 응집효율에 큰 영향을 보이지 않았다.

This study is aimed to investigate the effect of chlorine dioxide treatment for the removal of dissolved manganeses in raw water and the effect of chlorine treatment and coagulation during purification. The purpose of this study is to remove Mn(II) below 0.05 mg/ L as Mn(II) because Mn(II) occur aesthetic influences of the tap water and the clogging of the filter in purification. This study compared dissolved manganeses removal efficiency depending on the reaction time, the molar ratio of chlorine dioxide to manganese, pH, temperature to determine the optimal conditions for the oxidation of dissolved manganeses and chlorine dioxide. When the initial concentration of Mn(II) was 0.282 mg/L and the molar ratio of chlorine dioxide to Mn(II) was 2, the removal efficiency of Mn(II) was 89.6%. At this time the concentration of Mn(II) was 0.035 mg/L which was lower than 0.05 mg/L of water quality standard in Republic of Korea. The removal efficiency of Mn(II) was 75.3% when initial conditions were 0.449 mg/L of initial Mn(II) concentration, at pH 6.9 and molar ratio was 3. Mn(II) removal efficiency was 89.3% when initial conditions were 0.449 mg/L of initial Mn(II) concentration, at pH 8.9 and molar ratio was 3. These results indicate that pH adjustment is necessary at high Mn(II) concentration. As the temperature was 25.7oC, 15.6oC and 4oC, the concentrations of Mn(II) was 0.028 mg/L, 0.036 mg/L, 0.041 mg/ L. These removal efficiencies were 91.1%, 87.4% and 85.0% respectively. Even at lowest temperature, Mn(II) concentration was removed effectively below 0.05 mg/L. The removal efficiency of manganese in the presence of residual chlorine by pretreatment chlorination process was 92.1% in the presence of 0.2 mg / L as Cl - and 92.7% in the presence of 0.08 mg/L as Cl -, There was little difference in efficiency. In addition, the production of manganese dioxide by manganese and chlorine dioxide increased the turbidity of water. As a result, the coagulation efficiency was not significantly influenced by adding chlorine dioxide.