하수재이용시설 농축수가 하수처리장 생물반응조 운영에 미치는 영향

임지영(Ji-Young Lim),김현식(Hyun-Sik Kim,),배민수(Min-Su Bae),김진한(Jin-Han Kim) 유기성자원학회 2018 유기물자원화 Vol.26 No.3

하수재이용시설 막여과 농축수가 하수처리장 생물반응조 미생물에 미치는 영향을 알아보기 위하여기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 채취⋅분석하고 농축수 주입에 따른 산소섭취율 변화 및 연속식 활성슬 러지 실험을 수행하였다. 기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 분석한 결과 농축수의 유기물과 T-P 농도는 SS 농도와 밀접한 관계가 있고 농축수 내의 이온성 물질은 Cl - > Na + > Ca 2+ > K + > Mg 2+ > F - 순으로 높게 나타났으며 농축수의 항목별 분석값은 농축수 채취시기에 따라 크게 변함을 알 수 있었다. 농축수 비율에 따른 미생물 산소섭취율(OUR) 실험을 실시한 결과 농축수 비율이 증가함에 따라 농축수가 활성슬러지 미생물에 유기물로 작용하여 산소섭취율이 증가함을 알 수 있었으며 OUR 실험만으로는 독성영향을 주는 농축수 비율을 산정할 수 없었다. 연속 활성슬러지 실험을 실시한 결과 농축수 주입비율이 증가함에 따라 MLSS 농도, 유기물 제거효율 그리고 T-N 제거효율은 서서히 감소하였다. 따라서, 실험결과 농축수가 활성슬러지의 처리효율에 영향을 주기 시작하는 주입비율은 25% 이상인 것으로 판단된다. This study investigated the effect of concentrate of membrane filtration of sewage reuse facilities on bioreactor’s microorganisms in sewage treatment facility, and concentrate was analyzed, oxygen uptake rate and continuous activated sludge experiment were performed. As a results, the concentration of organic matter and TP concentration in concentrate was closely related to the concentration of SS and the concentration of ionic substances in concentrate was higher in order of Cl - > Na + > Ca 2+ > K + > Mg 2+ > F - . And the analysis value of analytical items was greatly fluctuated according to sampling time of concentrate. Result of OUR test according to the mixing ratio of concentrate to sewage, it was found that the concentrate acts as an organic matter in the activated sludge microorganism and it increases with the increase of the concentrate mixing ratio. As a result of continuous activated sludge experiment, MLSS concentration, organic removal efficiency and TN removal efficiency gradually decreased with increasing concentrate mixing ratio. Based on the experimental results, expected mixing ratio of concentrate to affect the treatment efficiency of activated sludge is 25%.

CaCO3 결정화 / 오존 산화 공정의 연계를 통한 멤브레인 농축수의 재이용 기술 개발 연구

노진형,소수현,이상재,맹승규 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

엄격해져가는 수질기준과 수자원 확보를 위하여 정수처리시설 및 하폐수처리시설에 나노막(Nanofiltration, NF)과 RO(Reverse Osmosis, RO) 멤브레인 적용이 증가하고 있다. 멤브레인 공정의 경우 오염물질이 지속적으로 농축됨에 따라 고농도의 농축수를 발생시키는 문제점을 지니고 있다. 이러한 NF/RO 농축수의 경우 용존 고형물로 구성되어 있으며, 유입수 대비 경도 물질(Ca2+, Mg2+), 난분해성 유기물 및 미량오염물질 등이 4~10배 농축되어 고농도이므로 별도의 처리가 요구된다. 본 연구에 적용한 CaCO3 결정화 기법은 유동상 반응기 내 seed를 충진하고, 반응기 하단부에서 상향류식 흐름으로 원수를 주입함과 동시에 NaOH, Ca(OH)2 등의 약품을 주입하는 방법이다. 약품 주입으로 pH는 증가하고, 이 과정에서 CaCO3, Mg(OH)2 의 형태로 경도 유발물질을 결정화시켜 회수가 가능하다. 반응기 내부의 seed는 반응 표면적을 증가시켜 반응속도를 증가시키는 역할을 하며, 이 과정에서 seed 표면에 결정이 성장하게 된다. 성장한 seed는 회수하여 석회생산, 산성폐수 중화제 등으로 재활용이 가능하다. 또한, 후단의 Ozone 산화 공정(1mg O3/mg DOC)을 연계하여 추가적으로 유기물 제거를 위한 연구를 진행하였다. 실험은 NF 농축수와 RO 농축수(G, D)로 진행하였으며, NF 농축수와 G RO 농축수의 경우 Ca 85%, Mg 13~32% 제거율을 나타났다. 그러나 D RO 농축수의 경우 상대적으로 경도 제거가 낮게 확인되었으며, 이는 수중의 알칼리도가 낮아 결정화 반응이 충분히 이루어지지 못한 것으로 판단된다. EDS-SEM 분석으로 seed 표면을 관찰하여 결정물질의 형성과 사용 전․후 seed의 구성 원소 분석을 통하여 Ca함량 변화를 확인하였으며, 경도 제거율이 높을 경우에 seed 표면에서의 Ca함량이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 경도 제거시 seed 표면에서 올바르게 결정화 반응이 이루어짐에 따라 회수 가능성을 확인하였다. PS 후단에 오존 산화를 연계하여 농축수를 처리한 후, COD, DOC, LC-OCD, UV254, SUVA, F-EEM 분석을 진행하였다. 그 결과 COD, DOC는 크게 변하지 않았으나, LC-OCD의 경우 biopolymer peak가 감소하고 humic peak가 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 유기물의 무기화가 아닌 비교적 고분자 물질인 biopolymer가 상대적으로 저분자 물질인 humic 등으로 저분자화된 것으로 사료된다. 또한, UV254 값은 원수대비 전체적으로 감소하였으며, SUVA 값의 경우 NF 농축수 34.5±2.7%, G RO 농축수 43.2±1.1%, D RO 농축수 45.2±10% 감소한 것으로 확인되었다. F-EEM 경향은 LC-OCD, UV254, SUVA와 유사한 경향을 나타냈으며, 모든 영역(Aromatic protein-like, Tryptophan Protein-like, Humic-like)에서 80% 이상의 높은 intensity 감소율을 보였다. 이는 오존 산화에 의하여 불포화 결함이 깨짐에 따라 저분자화가 이루어진 것으로 보인다. 위와 같은 결과를 통하여, 본 연구에서 멤브레인 농축수에서의 경도 물질의 결정화를 통한 회수 가능성을 확인할 수 있었다. 또한, 오존 산화 공정과의 연계를 통하여 유기물질의 저분자화를 통하여 추후 연구시 고려되어지는 MBR 공정과 같은 생물학적 처리 공정에 긍정적으로 작용 가능할 것으로 예상된다.

CaC_O3 결정화 / 오존 산화 공정의 연계를 통한 멤브레인 농축수의 재이용 기술 개발 연구

노진형,소수현,이상재,맹승규 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

엄격해져가는 수질기준과 수자원 확보를 위하여 정수처리시설 및 하폐수처리시설에 나노막(Nanofiltration, NF)과 RO(Reverse Osmosis, RO) 멤브레인 적용이 증가하고 있다. 멤브레인 공정의 경우 오염물질이 지속적으로 농축됨에 따라 고농도의 농축수를 발생시키는 문제점을 지니고 있다. 이러한 NF/RO 농축수의 경우 용존 고형물로 구성되어 있으며, 유입수 대비 경도 물질(Ca²⁺, Mg²⁺), 난분해성 유기물 및 미량오염물질 등이 4~10배 농축되어 고농도이므로 별도의 처리가 요구된다. 본 연구에 적용한 CaCO₃ 결정화 기법은 유동상 반응기 내 seed를 충진하고, 반응기 하단부에서 상향류식 흐름으로 원수를 주입함과 동시에 NaOH, Ca(OH)₂ 등의 약품을 주입하는 방법이다. 약품 주입으로 pH는 증가하고, 이 과정에서 CaCO₃, Mg(OH)₂ 의 형태로 경도 유발물질을 결정화시켜 회수가 가능하다. 반응기 내부의 seed는 반응 표면적을 증가시켜 반응속도를 증가시키는 역할을 하며, 이 과정에서 seed 표면에 결정이 성장하게 된다. 성장한 seed는 회수하여 석회생산, 산성폐수 중화제 등으로 재활용이 가능하다. 또한, 후단의 Ozone 산화 공정(1mg O₃/mg DOC)을 연계하여 추가적으로 유기물 제거를 위한 연구를 진행하였다. 실험은 NF 농축수와 RO 농축수(G, D)로 진행하였으며, NF 농축수와 G RO 농축수의 경우 Ca 85%, Mg 13~32% 제거율을 나타났다. 그러나 D RO 농축수의 경우 상대적으로 경도 제거가 낮게 확인되었으며, 이는 수중의 알칼리도가 낮아 결정화 반응이 충분히 이루어지지 못한 것으로 판단된다. EDS-SEM 분석으로 seed 표면을 관찰하여 결정물질의 형성과 사용 전ㆍ후 seed의 구성 원소 분석을 통하여 Ca함량 변화를 확인하였으며, 경도 제거율이 높을 경우에 seed 표면에서의 Ca함량이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 경도 제거시 seed 표면에서 올바르게 결정화 반응이 이루어짐에 따라 회수 가능성을 확인하였다. PS 후단에 오존 산화를 연계하여 농축수를 처리한 후, COD, DOC, LC-OCD, UV254, SUVA, F-EEM 분석을 진행하였다. 그 결과 COD, DOC는 크게 변하지 않았으나, LC-OCD의 경우 biopolymer peak가 감소하고 humic peak가 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 유기물의 무기화가 아닌 비교적 고분자 물질인 biopolymer가 상대적으로 저분자 물질인 humic 등으로 저분자화된 것으로 사료된다. 또한, UV254 값은 원수대비 전체적으로 감소하였으며, SUVA 값의 경우 NF 농축수 34.5±2.7%, G RO 농축수 43.2±1.1%, D RO 농축수 45.2±10% 감소한 것으로 확인되었다. F-EEM 경향은 LC-OCD, UV254, SUVA와 유사한 경향을 나타냈으며, 모든 영역(Aromatic protein-like, Tryptophan Protein-like, Humic-like)에서 80% 이상의 높은 intensity 감소율을 보였다. 이는 오존 산화에 의하여 불포화 결함이 깨짐에 따라 저분자화가 이루어진 것으로 보인다. 위와 같은 결과를 통하여, 본 연구에서 멤브레인 농축수에서의 경도 물질의 결정화를 통한 회수 가능성을 확인할 수 있었다. 또한, 오존 산화 공정과의 연계를 통하여 유기물질의 저분자화를 통하여 추후 연구시 고려되어지는 MBR 공정과 같은 생물학적 처리 공정에 긍정적으로 작용 가능할 것으로 예상된다. 사사: 본 연구는 환경부의 폐자원에너지화 전문인력 양성 사업으로 지원되었습니다.

CaCO₃ 결정화 / 오존 산화 공정의 연계를 통한 멤브레인 농축수의 재이용 기술 개발 연구

노진형,소수현,이상재,맹승규 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2015 No.2

엄격해져가는 수질기준과 수자원 확보를 위하여 정수처리시설 및 하폐수처리시설에 나노막(Nanofiltration, NF)과 RO(Reverse Osmosis, RO) 멤브레인 적용이 증가하고 있다. 멤브레인 공정의 경우 오염물질이 지속적으로 농축됨에 따라 고농도의 농축수를 발생시키는 문제점을 지니고 있다. 이러한 NF/RO 농축수의 경우 용존 고형물로 구성되어 있으며, 유입수 대비 경도 물질(Ca²⁺, Mg²⁺), 난분해성 유기물 및 미량오염물질 등이 4~10배 농축되어 고농도이므로 별도의 처리가 요구된다. 본 연구에 적용한 CaCO₃ 결정화 기법은 유동상 반응기 내 seed를 충진하고, 반응기 하단부에서 상향류식 흐름으로 원수를 주입함과 동시에 NaOH, Ca(OH)₂ 등의 약품을 주입하는 방법이다. 약품 주입으로 pH는 증가하고, 이 과정에서 CaCO₃, Mg(OH)₂ 의 형태로 경도 유발물질을 결정화시켜 회수가 가능하다. 반응기 내부의 seed는 반응 표면적을 증가시켜 반응속도를 증가시키는 역할을 하며, 이 과정에서 seed 표면에 결정이 성장하게 된다. 성장한 seed는 회수하여 석회생산, 산성폐수 중화제 등으로 재활용이 가능하다. 또한, 후단의 Ozone 산화 공정(1mg O₃/mg DOC)을 연계하여 추가적으로 유기물 제거를 위한 연구를 진행하였다. 실험은 NF 농축수와 RO 농축수(G, D)로 진행하였으며, NF 농축수와 G RO 농축수의 경우 Ca 85%, Mg 13~32% 제거율을 나타났다. 그러나 D RO 농축수의 경우 상대적으로 경도 제거가 낮게 확인되었으며, 이는 수중의 알칼리도가 낮아 결정화 반응이 충분히 이루어지지 못한 것으로 판단된다. EDS-SEM 분석으로 seed 표면을 관찰하여 결정물질의 형성과 사용 전·후 seed의 구성 원소 분석을 통하여 Ca함량 변화를 확인하였으며, 경도 제거율이 높을 경우에 seed 표면에서의 Ca함량이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 경도 제거시 seed 표면에서 올바르게 결정화 반응이 이루어짐에 따라 회수 가능성을 확인하였다. PS 후단에 오존 산화를 연계하여 농축수를 처리한 후, COD, DOC, LC-OCD, UV₂₅₄, SUVA, F-EEM 분석을 진행하였다. 그 결과 COD, DOC는 크게 변하지 않았으나, LC-OCD의 경우 biopolymer peak가 감소하고 humic peak가 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 유기물의 무기화가 아닌 비교적 고분자 물질인 biopolymer가 상대적으로 저분자 물질인 humic 등으로 저분자화된 것으로 사료된다. 또한, UV₂₅₄ 값은 원수대비 전체적으로 감소하였으며, SUVA 값의 경우 NF 농축수 34.5±2.7%, G RO 농축수 43.2±1.1%, D RO 농축수 45.2±10% 감소한 것으로 확인되었다. F-EEM 경향은 LC-OCD, UV₂₅₄, SUVA와 유사한 경향을 나타냈으며, 모든 영역(Aromatic protein-like, Tryptophan Protein-like, Humic-like)에서 80% 이상의 높은 intensity 감소율을 보였다. 이는 오존 산화에 의하여 불포화 결함이 깨짐에 따라 저분자화가 이루어진 것으로 보인다. 위와 같은 결과를 통하여, 본 연구에서 멤브레인 농축수에서의 경도 물질의 결정화를 통한 회수 가능성을 확인할 수 있었다. 또한, 오존 산화 공정과의 연계를 통하여 유기물질의 저분자화를 통하여 추후 연구시 고려되어지는 MBR 공정과 같은 생물학적 처리 공정에 긍정적으로 작용 가능할 것으로 예상된다.

하수재이용 FO-RO 공정에서 발생하는 농축수의 생물학적 처리를 위한 유기물 특성 및 생분해도 분석

류준희,정재현,박기영,권지향 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

최근에 기존 하수재이용 및 해수담수화에 사용되고 있던 역삼투 공정을 개선하여 전단의 까다로운 전처리를 정삼투 공정을 이용하여 대체하는 정삼투-역삼투 융합공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 정삼투-역삼투 융합공정이 적용되는 하수재이용 또는 해수담수화 공정은 모두 원수로 하수 또는 하수처리수를 사용하게 된다. 이때 발생하는 정삼투 농축수는 기존 역삼투 공정에서 발생하는 농축수와는 그 특성이 다르기 때문에, 농축수의 특성 분석 및 처리 방법의 개발이 매우 필요하다. 본 연구에서는 정삼투-역삼투 공정에서 발생하는 정삼투 농축수의 처리를 위해 생물학적 처리를 제안하고, 이를 위해 정삼투 농축수의 유기물 특성과 생분해도를 분석하였다. 실험실 규모 정삼투 장치를 이용하여 정삼투 농축수를 생산하고 COD, BOD, TN 및 TP를 분석하여 방류수 수질기준과 비교하고, 농축수 내의 유기물 분포를 분자량 분획을 이용해 분석하였다. 그 결과 회수율 50%로 정삼투 공정을 운전하였을 때에는, COD 38.55, BOD 7.98, TN 27.80, TP 0.46 mg/L의 값을 보이고 COD와 BOD를 제외한 TN, TP 항목은 방류수 수질 기준을 초과하였다. 또한 이때의 생분해도 값은 0.24로 하수 원수의 생분해도 값보다 약 80% 이상 감소하였다.

해수담수화 시설에서 생성된 농축수의 환경적 영향

박선영,서진성,김태윤,Park, Seonyoung,Seo, Jinsung,Kim, Taeyun 한국환경영향평가학회 2018 환경영향평가 Vol.27 No.1

다양한 수자원 확보 측면에서 해수담수화의 필요성이 증가하고 있으나 해수담수화 시설에서 배출되는 농축수에 대한 환경적 영향에 대한 고찰은 미흡하다. 본 연구에서는 국내 외 사례 조사를 통하여 고염분 농축수로 인한 환경적 영향 및 배출 규제를 고찰하였다. 국내에서는 독성평가 중심의 연구가 진행되었으며 식물플랑크톤, 동물플랑크톤 유생, 녹조구멍갈파래가 고염농축수에 영향을 받는 것으로 관측되었다. 또한 넙치 치사율이 염분 증가에 따라 선형관계를 보였으며 송사리는 60 psu 이상의 농도에서 100% 사망하였다. 국외에서는 독성평가뿐만 아니라 모니터링 사례도 있었으며 이들 사례를 저서생물군집, 연체동물, 극피동물, 어류, 해조 해초류로 분류하여 정리하였다. 전반적으로 농축수가 배출되는 인근지역에서는 종풍부도가 저하되었으며 고염분의 농축수가 해양생물에 영향을 주는 것으로 나타났다. 그러나 이동성이 강한 성어의 경우는 염분에 노출되면 회피하고 염분에 대한 내성을 가진 해양생물들은 고염분의 해수환경에도 생존하였다. 농축수에 대한 규제기준은 염분 한계와 배출구에서의 거리로 표현되는 준수지점으로 제시되고 있었다. 국가별, 해수담수화 시설별로 규제기준에 차이가 있었으며 최근의 경향은 규제기준을 강화하는 추세이다. 특히 california water boards에서는 일일 최대 염분농도가 배출구 주변 100 m 이내에서 주변 염분농도보다 2 psu를 초과하지 못하도록 규정개정을 실시하였다. The need for seawater desalination is increasing in terms of securing various water resources, but few studies are available as for the environmental impact of hypersaline concentrated water (brine) discharged from desalination plants. Domestic studies are concentrated mainly on toxicity evaluation that phytoplankton, zooplankton larvae and green algae (Ulva pertusa) are negatively affected by concentrated water. The mortality of Paralichthys olivaceus showed a linear relationship with increasing salinity, and Oryzias latipes died 100% at concentrations above 60 psu. Foreign studies included monitoring cases as well as toxicity evaluations. The number of species decreased around the area where the concentrated water discharged. The hypersaline concentrated water affects the pelagic and benthic organisms. However, the fishes escaped when exposed to salinity, and the pelagic and benthic organisms resistant to salinity survived the hypersaline environment. The salinity limit and distance from the outlet was presented as the regulatory standard for bine discharge. There were differences in regulatory standards among country and seawater desalination plants, and these regulatory standards have been strengthened recently. In particular, California Water Boards were revised to ensure that the maximum daily salinity concentration does not exceed 2 psu above the ambient salinity level within 100 m of the outlet.

농축수 무방류를 최소화하기 위한 환경친화형 정삼투 공정 적용

장암 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1

분리막 기반 해수담수화 공정은 가격효율성, 부지면적, 공정효율, 처리수질 등의장점을 바탕으로 증발법 기반 해수담수화공정의 대체기술로 각광받고 있다. 역삼투 기반 해수담수화 공정은 증발법 기반 해수담수화공정에 비해 낮은 에너지 비용(2.2-3.5 kWh/m3)으로 공정운영이 가능하다. 하지만, 여전히 역삼투 기반 해수 담수화 공정은 높은 운전에너지 사용량, 농축수의 환경부하량 등의 문제점을 가지고 있다. 이러한, 역삼투 기반 해수담수화 공정의 한계점을 해결하고자 다양한 신개념 기술과의 융합을 통해 운전에너지의 저감, 추가 에너지 생산 그리고 농축수 처리 등의 연구가 활발히 수행되었다. 그 중, 정삼투 공정은 타공정에 비해 에너지와 농축수 저감 측면에서 각광받고 있는 기술이나, 여전히 전처리공정과 농축수 배출의 단점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 에너지비용과 농축수 무방류 측면에서의 정삼투-역삼투-침지식 정삼투 분리막 기반 해수담수화 운영기술을 제안하고, 다양한 운전조건에서의 공정성능평가 및 사례별 경제성 검토를 통해 공정의 실용화 가능성을 제시하고자 한다.

RO 농축수 처리를 위한 SBR 공정 적용에 관한 연구

김일회(Il Whee Kim),주현종(Hyun Jong Joo) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.2

본 연구는 역삼투공정에서 발생하는 농축수의 생물학적 처리에 관한 것으로, SBR공정의 처리성능 및 부하변동과 온 도변화에 따른 효율을 평가하였다. SBR공정의 cycle당 HRT가 각각 8시간과 12시간으로 2가지 형태로 공정운전이 이루어졌으 며, RO농축수의 낮은 C/N비 때문에 효과적인 탈질을 위해 메탄올을 주입하였다. 유량과 온도의 변화에도 SBR공정의 질소제 거 효율은 비교적 안정적인 것으로 나타났다. SBR공정의 최적 time cycle은 2 cycle/day이지만, 3 cycle/day 조건에서도 방류 수 TN 농도가 수질기준 이하로 나타났다. 평가결과 RO 농축수 처리를 위한 SBR공정의 적용은 효과적이었으며, 폐수처리장 설계에 활용이 가능할 것이다. SNR과 SDNR은 각각 0.043~0.066 kg NH₃-N/kg MLVSS·day와 0.096~0.287 kg NO₃ --N/kg MLVSS·day로 나타났다. 도출된 동역학적인자는 RO농축수 처리에서 포기조와 무산소조 설계에 적용이 가능할 것이다. In this study, Application of sequencing batch reactor (SBR) process for RO retentate treatment was performed. Efficiency of treatment by load and temperature variation was tested. The SBR process was operated two types as HRT per one cycle was 8 and 12 hours, respectively. Methanol was injected for an effective denitrificaion owing to low C/N ratio of the RO retentate. TN removal efficiency of the SBR process was relatively stable at the change of flow-rate and temperature. The optimum time cycle of SBR process was 2 cycle/day for TN removal, and in the case of 3 cycle/day, the effluent TN concentration was found under the effluent quality standard. In the result of assessment, the application of SBR process for RO retentate treatment was effective and could be utilized to design for the wastewater treatment plant. The specific nitrification rate (SNR) and specific denitrification rate (SDNR) were 0.043~0.066 kg NH₃-N/kg MLVSS·day and 0.096-0.287 kg NO₃ --N/kg MLVSS·day, respectively. The derived kinetic could be applied for design to the aerobic and anoxic tank in the RO retentate treatment.

하수재이용 FO-RO 공정에서 FO 농축수의 유기물 특성에 관한 연구

류준희,정재현,송원중,김대기,권지향 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

근래 해수담수화나 하수재이용에서 정삼투와 역삼투 공정을 결합한 FO-RO 공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 역삼투 공정은 기본적으로 까다로운 전처리를 거쳐야하는 경우가 많은데 이를 정삼투 공정으로 대체하는 것이 기본적인 개념이다. 정삼투 공정은 멤브레인은 사이에 두고 염도차가 있는 두 용액을 순환시켜주면 두 용액 사이의 삼투압 차이에 의해 염도가 높은 쪽으로 물이 이동하는 현상을 이용한다. 정삼투 공정의 장점은 역삼투 공정과는 다르게 자연적인 삼투압을 이용하기 때문에 가압이 할 필요가 없다. 그렇기에 역삼투 공정의 운전비용의 많은 부분을 차지하는 전력비를 감소시킬 수 있다. 또한 후단의 역삼투 공정의 부하를 감소시켜주는 효과도 있다. 하지만 역삼투 공정과 마찬가지로 정삼투 공정에서도 농축수가 발생하게 되고, 하수가 농축되기 때문에 적절한 처리 없이 배출하지 못하는 단점이 있다. 본 연구는 실험실 규모의 정삼투 장치를 이용하여 회수율 50%를 기준으로 하수 농축수를 생산하고 수질 분석과 유기물 특성분석을 통해 농축수의 생물학적 처리가 가능한지 알아보았다. COD 22.1 mg/L, BOD 9.7 mg/L수준의 K시 WWTP 2차 침전지 유출수를 원수로 사용하였고, 농축된 후에는 COD 38.6 mg/L, BOD 7.9 mg/L의 값을 보였다. 이는 2차 침전지 방류수가 농축되면서 난분해성 유기물이 증가하였다는 것을 보여준다. 또한 FEEM을 이용하여 유기물의 intensity를 측정한 결과 aromatic protein-like, fulvic 과 humic acid-like의 intensity 가 크게 증가하였다. 이상의 결과로 정삼투 농축수의 생물학적 처리를 위해서는 난분해성 유기물의 분해가 필요할 것이라고 생각된다.

배터리 공정의 원리를 활용한 해수담수화 농축수로부터 리튬 이온의 회수

김선이,이재한,김성환,임민혁,윤제용 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.1

최근 배터리 수요의 증가로 자원으로서의 리튬의 중요성이 강조되고 있다. 그러나 리튬 자원은 지역 편중성이 심하여, 대체 생산지로 바닷물 등이 제안되고 있다. 한편, 최근에 해수담수화 플랜트의 수와 규모가 증가하고 있는데, 해수담수화 공정에서는 필연적으로 농축수가 발생한다. 이러한 농축수는 바닷물에 비해 리튬 이온의 농도가 높아 리튬 회수에 더 유리하다. 해수담수화 농축수로부터 리튬을 회수하는 과정은 해수에 비해 시간적, 공간적인 제약이 있다. 따라서 본 연구에서는 이에 적합한 공정으로 생각되는 전기화학적 리튬 추출 공정을 활용하여 이 공정의 성능에 영향을 미칠 수 있는 요인들을 파악하고, 최적화된 조건을 확인하고자 한다. 이는 기존에 폐수로 간주되던 농축수를 자원화하여 해수담수화 공정의 부가가치를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.