Earticle

한정적인 수자원에 대한 활용 대책으로 재이용이 방안으로 주목받고 있다. 하수처리수 재이용은 연중 일정하고 안정적 으로 발생하는 하수 방류수를 이용한 방법으로 점차 늘어나는 추세이다. 그 중 분리막을 이용한 방법은 안정적인 수질 확 보와 소요 시설 부지가 적은 장점이 주목받고 있으나 현재까지 적용 사례가 적은 편이다. 본 연구에서는 100 m3/day 규 모의 UF+RO시스템을 구축하여 실제 하수처리 방류수에 대한 재이용 공정의 수질 적용성을 검증하고 UF 전처리 운전 에 따른 막오염 생성속도를 평가하였다. UF공정을 통한 99% 이상의 안정적인 입자성 물질 제거 성능 확인과 RO공정을 통한 유기물(80%), 색도(98%), 이온성물질(96%), 영양염류(T-P 100%, T-N 90%)의 높은 제거로 분리막을 이용한 하수 재이용 수질에 대한 검증을 하였다. 가압형 UF에 미량의 1.0 mg/L의 응집제 주입과 짧은 접촉만으로도 25% 수준의 분 리막 오염 생성 속도로 늦출 수 있고, 역세 시 약품을 주입하는 CEB을 활용시 분리막 pore의 흡착된 오염물질을 제거하 여 운영 지속 가능시간을 2.3배 길게 유지함을 확인하였다. 또한, 분리막 표면 분석을 통한 오염물질 분석으로 일반적인 분리막 세정조건만으로는 제거되지 않는 오염물을 확인하여 추가적인 세정조건에 검토가 필요하다.

Water reuse is attracting plan to utilize limited water resources. Sewage treatment water reuse is gradually increasing with the use of sewage effluent which is constant and stable throughout the year. Among them, membrane process has attracted attention because of stable water quality and site of facilities. However, there are a lot of applications to be verified so far. In this study, UF+RO system with 100 m3/day production capacity was used to verify the water quality applicability of reuse process of actual wastewater treatment effluent, and the rate of membrane contamination generation by UF pretreatment operation was evaluated. The UF process was used to confirm the stable removal of particulate matter and the removal of organic matter, color, ionic substances, and nutrients through the RO process. Injection of a small amount of 1.0 mg/L of coagulant into the pressurized UF and short contact time can slow the formation of membrane fouling. When using CEB, it is possible to keep the operation sustainable time longer by removing adsorbed material from the membrane pore. In addition, it is necessary to examine the cleaning condition by the wastewater treatment process not only the general separation membrane cleaning condition through the membrane surface analysis.

본 연구에서는 합성섬유 고속필터를 적용한 하수처리장의 2차 처리수의 수질향상이나 고도처리를 위한 후속 막 처리공정의 전처리 시설로의 적용성을 검토하였다. 4mm의 폴리에틸렌 재질 내심에 1,100 데니아 폴리에틸렌 다섬사를 엮어 만든 고정상 이중 나선 로프형 여재를 사용하였으며, 3개소의 하수처리장 2차 처리수를 모의원수로 사용하였다. 여과보조제를 주입하지 않고 모의원수를 고속필터에 유입시킨 결과 미생물 플럭으로 여과현상이 표면에 집중되면서 급속히 수두손실이 진행되었지만 미생물 플럭이 제공하는 강력한 부착력 때문에 여과수의 탁도는 큰 변화를 보이지 않았다. 여과실험을 수행한 필터의 세척효율에 대한 평가를 실시한 결과 필터내부의 급격한 압력변화에 대해 장점으로 작용했던 부착력이 세척시 단점으로 작용하여 빈약한 세척효율을 나타내었다. 또한, 초고속 세척에 따른 여재의 간극이 줄어든 원인이 있는 것으로 판단된다. 이에, 하수처리장 처리수의 수질개선이나 전처리를 고속섬유필터로 처리하고자 할 경우 세척효율을 달성할 수 있는 방안을 모색하여야 할 것으로 사료된다.

In this study, the applicability of a synthetic fiber rapid filter was examined for polishing the secondary effluent from wastewater treatment plants or as a pre-treatment facility for subsequent membrane treatment processes. The filter media used was a fixed-bed double-helix rope-type medium composed of a 4mm polyethylene core entwined with 1,100 denier polyethylene multi-filament yarn. Secondary effluent from three wastewater treatment plants was used as simulated feed water. When the simulated water was fed into the rapid filter without any coagulant aid, filtration was concentrated on the surface due to microbial floc, resulting in a rapid increase in head loss. However, the turbidity of the filtered water remained relatively stable because of the strong adhesion provided by the microbial floc. An evaluation of the filter's cleaning efficiency revealed that the same adhesion, which had been advantageous during filtration, acted as a disadvantage during cleaning, leading to poor backwashing efficiency. This was presumed to be due to the narrowing of the media’s interstitial spaces caused by high-speed cleaning. Therefore, in order to use rapid fiber filters for improving the quality of effluent or for pretreatment in wastewater treatment applications, it is necessary to explore solutions that can enhance backwashing efficiency.

The aim of this study was to evaluate the effects of different straw volume (0.5 and 5.0 ㎖) on cryopreservation in boar semen. Semen quality was evaluated the motility, viability, abnormality, acrosome intactness and membrane integrity. And there were also examined the development rates of IVM/IVF embryos using frozen-thawed boar semen. Boar semen were frozen until 5℃ for 3 hours using cell freezer and making the straws, and then freezing by lowing the straws into styrofoam box on the 8 cm above the LN2. In different straw volume (0.5 and 5.0 ㎖), sperm viability and abnormality were not differ in 0.5 and 5.0 ㎖ straws, but sperm motility were significantly higher in 0.5 ㎖ straws (61.3%) than in 5.0 ㎖ straws (56.3%) (p<0.05). In the Coomassie Brillient Blue (CBB), Hoechst 33258/Propidium Iodide (H258/PI) staining and Hypoosmotic Swelling Test (HOST), the acrosome intactness and sperm membrane integrity were not differ in 0.5 and 5.0 ㎖ straws, but sperm survival rate was significantly higher in 0.5 ㎖ straw (65.0%) than in 5.0 ㎖l straw (55.0%) (p<0.05). Employing the Chlortetracycline (CTC)/Hoechst33258 (H258), all treatment group were not differ in characteristic of uncapacitated acrosome-intact sperm (F), capacitated and acrosome-intact sperm (B-type) and acrosomereaction seprm (AR-type). In the developmental rate of IVM/IVF embryos using frozen-thawed boar semen in different straw volumes, the developmental rate of morula plus blastocysts were 19.9% in 0.5 ㎖ straw and 18.8% in 5.0 ㎖ straw, respectively. These results indicated that straw volume affects the semen motility and sperm survival rate, but not other semen characteristic and developmental rate of IVM/IVF embryos.

전기막(Electro-membrane) 기술은 전기투석(ED) 및 바이폴라 전기투석(BMED)과 같이 선택적 투과성을 갖는 이온교환막을 사용하여 전기에너지에 의하여 수용액 내의 물질을 분리·정제하는 공정이다. 전기막(Electro-membrane) 기술은 공정 중에 부산물이 발생하지않고 회수된 염기나 산을 공정 중에 재사용할 수 있어 환경 친화적인 기술로 주목받고 있다. 본고에서는 전기분리막 기술인 ED와 BMED 기술의 원리 및 셀(Cell) 구성에 따른 여러 가지 특성 및 문제점 등에 대해 조사하고, 특히 금속회수 공정 중 다량 발생되고 있는 황산나트륨(Na2SO4) 폐액 처리와 관련된 연구사례들을 조사·분석하였다.

Electro-membrane technology is a process for separating and purifying substances in aqueous solution by electric energy using an ion exchange membrane with selective permeability, such as electrodialysis (ED) and bipolar electrodialysis (BMED). Electro-membrane technology is attracting attention as an environmental friendly technology because it does not generate by-products during the process and the recovered base or acid can be reused during the process. In this paper, we investigate the principles of ED and BMED technologies and various characteristics and problems according to the cell configuration. In particular, by investigating and analyzing research cases related to the treatment of waste sodium sulfate (Na2SO4), which is generated in large amounts during the metal recovery process.

하수 고도처리와 재이용을 위해 다양한 방법이 연구되고 있으며, 이런 기 술 중 하나가 MBR이다. 최근에는 정압여과 방식의 운전을 통해 파울링 발생에 따른 플럭스의 감소에 초점을 맞추어 연구되고 있고, TMP의 변화에는 그 연구가 미흡하여, 본 연구에서는 정유량 여과방식의 MBR운전을 통한 TMP변화에 연구 초점을 맞추었다. 즉, 본 연 구에서는 UF막을 이용하여 역세의 유무와 공기 주입의 유 무에 따른 TMP의 변화와 fouling mechanism의 변화 등을 분석하였고, 기· 액 유량비를 고려하여 결과를 분석하였다. 그 결과, 반응조 의 유·무기물 유입농도와 유출농도를 통한 제거효율은 유기물의 경우 막에 의한 SS제거율이 높았으며, 그에 따른 CODcr과 BOD의 제거율도 높게 나타났다. 무기물인 TN, TP는 활성슬러지 공법에서 일반적 으로 나타나는 제거율을 보였다. 역세의 유·무에 따라 여과 가능한 최대 플럭스는 역세를 해 주는 경우 45 LMH까지 여과 가능했던 반 면, 역세를 하지 않는 경우 35 LMH까지만 여과가 가능했다. 역세를 해 주는 경우, gas sparging의 유·무에 상관없이 TMP의 증가율은 플럭스를 높여줌에 따라 그 증가율이 점점 높아졌으나 역세 를 하지 않는 경우에는 공기를 주입했을 때는 TMP증가율에 큰 변화가 보 이지 않았고 공기를 주입하지 않았을 때는 증가율이 점점 증 가했다. TMP변화의 경우, 기·액 유량비(ε)와 상관없이 플럭스가 높아질수 록 TMP증가율이 높아졌다. 파울링 메커니즘은 역세를 한 경우 bubble flow형태로 흐르는 플럭스 40 LMH 이상의 Rbw가 slug flow의 형태를 가지는 플럭스 35 LMH 이하보다 그 비율이 다소 낮았다. 하지만 Rreb의 비율은 더 높아져 지속적으로 운전 시 심각한 공극 막힘을 통한 파울링을 유발 가능성을 짐작할 수 있었다.

For the advanced wastewater treatment and the water-reuse, many kinds of techniques have been studied and one of these technologies is MBR. There is a lack of research on TMP's change. The reason is that recently the flux's decrease through the static pressure control method is being researched. Therefore, this study focuses on the TMP's change through MBR operating of static flux control method. In other words, the change of fouling mechanism and TMP was researched according to existence or nonexistence of air sparging and backwashing in MBR process using UF membrane and the results were analyzed gas-liquid flow rate considered in this paper. As a result, the removal efficiency of SS was almost 100% and CODCr and BOD are over 90%. TN and TP were removed as general removal efficiency of the activated sludge process. An increasing rate of TMP went up gradually with flux's increase regardless of gas sparging when the backwashing. A time of no backwashing, it wasn't changed when injecting air but it was changed when not injecting the air. In fouling mechanisms, Total resistance (Rt) increased with flux's increase regardless of operation mode and increment trend has grown rapidly when not backwashing. The ratio by the resistance, Rbw was the highest in all modes. In case of backwashing, Rc wasn't measured when backwashing was performed but in case of no backwashing, it was measured. By quantifying the resistance through gas-liquid flow ratio, it appeared that below 35LMH (slug flow), the Rbw was slightly higher than over 40LMH (bubble flow). However, if operation continues, the significant fouling will be found by pore blocking because proportion of Rreb become higher.