침지형 MBR 공정에서 분리막 모듈의 상하 위치 이동을 통한 MLSS 농도 변화에 따른 막 오염 제어에 관한 연구 Study on the membrane fouling control in submerged membrane bioreactor through the vertical position change of membrane module원문보기
활성슬러지 공법을 대체할 만한 차세대 공정으로써 분리막과 결합되어 진 MBR(Membrane bio-reactor)공법의 적용은 높은 초기 설치 자본에 도 불구하고 현재 그 적용범위를 넓히고 있다. 하지만, MBR 공법의 여 러 장점 중 미생물 유실 없이 반응조에서 높게 유지되어지는 ...
활성슬러지 공법을 대체할 만한 차세대 공정으로써 분리막과 결합되어 진 MBR(Membrane bio-reactor)공법의 적용은 높은 초기 설치 자본에 도 불구하고 현재 그 적용범위를 넓히고 있다. 하지만, MBR 공법의 여 러 장점 중 미생물 유실 없이 반응조에서 높게 유지되어지는 활성 슬러 지 농도에 의한 막 오염 현상의 원인은 분리막과의 복잡한 메커니즘으 로 인한 어려움 때문에 아직도 현상 규명을 위한 연구가 활발히 진행되 고 있다. 또한 운전조건의 측면에서만 본다면, 폭기조에서의 긴 SRT로 인한 자산화는 활성슬러지들의 과도한 산소소비를 유발하며 폭기량을 더 증가시켜야 하는 원인을 제공한다. 이는 탈질화를 목적으로 외부반 송과 내부반송을 통해 반송되어지는 활성슬러지들이 무산소조나 혐기 조로 유입시 반송액의 DO 농도가 높기 때문에 불필요한 저감조의 설 치로 인한 부지 면적의 증가와, 탈질화의 효율성 저감, 그리고 탈질화 수행 시 더 많은 체류시간을 필요로 하게 되는 문제점들을 나타내고 있다. 따라서 본 연구는 막 오염을 유발하는 근본적인 오염인자를 반응조에 서 높게 유지되고 있는 활성슬러지 그 자체로 간주하고, 이를 제어하기 위한 방법으로 분리막의 상하 위치 이동을 통해 발생되어지는 MLSS 의 농도 차가 막 오염에 어떻게 영향을 미치는지 규명하고자 했다. 이 를 위해 각기 다른 MLSS 농도를 적용해 회분식 교반셀 (Batch stirred cell) 실험을 통한 플럭스 변화와 케이크 층에 의한 저항 값 (Rc, cake resistance)을 계산하였으며, 연속식 침지형 생물반응조(Submerged MBR)에서는 분리막의 상하 위치 이동에 따른 TMP와 Rc 값, 그리고 MLSS 농도 차에 의해 발생되는 SMP를 정량화함으로써 막 오염현상을 관찰하였다. 회분식 교반셀 실험은 MLSS가 고농도일수 록 교반 없이 압력에 의해서만 현탁액이 유출되면서 플럭스의 급격한 감소와 함께 Rc 값의 증가를 초래하였다. 또한, 분리막 상하 위치 이동 을 통한 연속식 침지형 생물반응조에서는 분리막 위치가 초기 위치보 다 상승함에 따라 나타나는 MLSS 농도 차가 TMP와 Rc 값의 감소, 그리고 SMP의 변화에 밀접한 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.
활성슬러지 공법을 대체할 만한 차세대 공정으로써 분리막과 결합되어 진 MBR(Membrane bio-reactor)공법의 적용은 높은 초기 설치 자본에 도 불구하고 현재 그 적용범위를 넓히고 있다. 하지만, MBR 공법의 여 러 장점 중 미생물 유실 없이 반응조에서 높게 유지되어지는 활성 슬러 지 농도에 의한 막 오염 현상의 원인은 분리막과의 복잡한 메커니즘으 로 인한 어려움 때문에 아직도 현상 규명을 위한 연구가 활발히 진행되 고 있다. 또한 운전조건의 측면에서만 본다면, 폭기조에서의 긴 SRT로 인한 자산화는 활성슬러지들의 과도한 산소소비를 유발하며 폭기량을 더 증가시켜야 하는 원인을 제공한다. 이는 탈질화를 목적으로 외부반 송과 내부반송을 통해 반송되어지는 활성슬러지들이 무산소조나 혐기 조로 유입시 반송액의 DO 농도가 높기 때문에 불필요한 저감조의 설 치로 인한 부지 면적의 증가와, 탈질화의 효율성 저감, 그리고 탈질화 수행 시 더 많은 체류시간을 필요로 하게 되는 문제점들을 나타내고 있다. 따라서 본 연구는 막 오염을 유발하는 근본적인 오염인자를 반응조에 서 높게 유지되고 있는 활성슬러지 그 자체로 간주하고, 이를 제어하기 위한 방법으로 분리막의 상하 위치 이동을 통해 발생되어지는 MLSS 의 농도 차가 막 오염에 어떻게 영향을 미치는지 규명하고자 했다. 이 를 위해 각기 다른 MLSS 농도를 적용해 회분식 교반셀 (Batch stirred cell) 실험을 통한 플럭스 변화와 케이크 층에 의한 저항 값 (Rc, cake resistance)을 계산하였으며, 연속식 침지형 생물반응조(Submerged MBR)에서는 분리막의 상하 위치 이동에 따른 TMP와 Rc 값, 그리고 MLSS 농도 차에 의해 발생되는 SMP를 정량화함으로써 막 오염현상을 관찰하였다. 회분식 교반셀 실험은 MLSS가 고농도일수 록 교반 없이 압력에 의해서만 현탁액이 유출되면서 플럭스의 급격한 감소와 함께 Rc 값의 증가를 초래하였다. 또한, 분리막 상하 위치 이동 을 통한 연속식 침지형 생물반응조에서는 분리막 위치가 초기 위치보 다 상승함에 따라 나타나는 MLSS 농도 차가 TMP와 Rc 값의 감소, 그리고 SMP의 변화에 밀접한 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.
A series of direct membrane filtration of lake water was carried out to verify if the permeates could be used for irrigation. COD concentration in the UF permeate was 7mg/L. But, both of the permeate COD of the NF and RO was zero. The removal rate of Ca2+ and Mg2+ in the UF was only 6% and 18%, resp...
A series of direct membrane filtration of lake water was carried out to verify if the permeates could be used for irrigation. COD concentration in the UF permeate was 7mg/L. But, both of the permeate COD of the NF and RO was zero. The removal rate of Ca2+ and Mg2+ in the UF was only 6% and 18%, respectively. But, both of the permeates NF and RO, removal rate of Ca2+ was 92.6% and 98.9%, respectively, and Mg2+ was 80.3% and 81.7%, respectively. Chlorophyll-a, in the NF and RO permeate, was not detected. Although flotation process was widely used in ore and industrial wastewater treatment, it has been gained interest. To characterize micro-bubbles formed passed through pore of membrane module and bubble stone, image analysis was carried out in the study. The float at interior of the reactor showed a tendency that a volume of micro-float at interior of the reactor used bubble stone as bubble generator became 5 times at 1.8㎛, 1.5 times at 2.2㎛ and 1.1times at 2.6㎛, bigger, than that of membrane module. Image program was used for analysis of micro-bubbles. The average bubble size passed through pore of membrane module became smaller about 37.4% than that passed through pore of bubble stone. Also, the distribution of bubbles passed through pore of membrane module was 85.3% and 70.1% in the range of 0.2~0.82mm. On the other hand, distribution of bubbles passed through the pore of bubble stone showed 86.2% and 77.5% in the range of 0.77∼1.08mm.
A series of direct membrane filtration of lake water was carried out to verify if the permeates could be used for irrigation. COD concentration in the UF permeate was 7mg/L. But, both of the permeate COD of the NF and RO was zero. The removal rate of Ca2+ and Mg2+ in the UF was only 6% and 18%, respectively. But, both of the permeates NF and RO, removal rate of Ca2+ was 92.6% and 98.9%, respectively, and Mg2+ was 80.3% and 81.7%, respectively. Chlorophyll-a, in the NF and RO permeate, was not detected. Although flotation process was widely used in ore and industrial wastewater treatment, it has been gained interest. To characterize micro-bubbles formed passed through pore of membrane module and bubble stone, image analysis was carried out in the study. The float at interior of the reactor showed a tendency that a volume of micro-float at interior of the reactor used bubble stone as bubble generator became 5 times at 1.8㎛, 1.5 times at 2.2㎛ and 1.1times at 2.6㎛, bigger, than that of membrane module. Image program was used for analysis of micro-bubbles. The average bubble size passed through pore of membrane module became smaller about 37.4% than that passed through pore of bubble stone. Also, the distribution of bubbles passed through pore of membrane module was 85.3% and 70.1% in the range of 0.2~0.82mm. On the other hand, distribution of bubbles passed through the pore of bubble stone showed 86.2% and 77.5% in the range of 0.77∼1.08mm.
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