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문제 정의
- 따라서 본 연구는 침적형 막분리 활성오니법에 있어서 생물 반응조 흔합액의 SMP축적이 막루과 유속에 미치는 영향에 대해 다음과 같이 검토하였다.
- 10에 나타냈다. 발현성의 고분자 유기 몰질인 생몰 난분해성 성분은 자외선 흡광도인 260nm에서 비 발현성의 생물 이분해성 성분과 분류가 가능한것을 이용하여 본 연구에서는 분리막의 역할에 의한 생물 난분해성 믈질의 거동을 검토하였다. 생물 대사물질은 최종적으로 생물 난분해성 믈질인 SMP臨와 SMR로 존재하게 되며.
- 본 연구에서는 투과 성능에 영향을 미치는 각 여과 저항의 분포룔 살펴보기 위해 막면의 부착 믈질로서 막의 세공에 막히는 물질. gel화에 의해 형성된 gel 충과 오니의 퇴적으로 생기는 cake충이 존재한다는 것을 고려하여 실험 종료 후 분리막을 희수하여 물.
- 실험 조건(II)에서 반옹조 내의 SMP농도에 따른 회분 여과 실험을 실시하여 막투과 성능을 평가하였다. 회분 여과 실험(皿)에서는 기질 한번 주입 후기질의 분해에 따라 생성되는 SMP 생성 물질의 변화에 따른 막투과 성능에 미치는 영향을 검토하였다.
제안 방법
- 이때. HRT를 유지하기 위해 초기 막투과 유속의 10% 감소시 세정을 한 후 다시 운전을 하였다. 또한.
- 13에 나타냈다. 회분 여과 실험전 순수 test롤 통해 초기투과 유속 J。에 대하여 60분 회분 여과 실험에 대한 막 투과 유속 J60의 비를 J60/J。로 하여 생물 반웅조혼합액 내의 SMP축적 농도 증가에 따른 여과 시간 변화를 살펴보았다. 60분 여과 시간에 있어서 Js/J。 의 비는 0.
- 본 연구에서 분리막을 이용시 생물처리 동안에 생성되는 SMP의 거동을 살펴보기 위해 다음과 같이 연속 여과 실험과 회분 여과 실험으로 구성하여 실험하였다. 연속 여과 실험은 HRT(Hydraulic Retention Time)의 영향에 따른 생물 반응조 내의 SMP 의 축적 거동을 살펴보기 위해 두 가지 조건에서 운전하였다.
- 분리막 운전은 조건에 따라서 연속과 간헐 흡입 방식으로 나누어 운전하였다. 연속 여과 실험(I)과 실험(II)에서는 간헐식 흡입하는 방식인 10분 흡입 -5 분 정지 시간으로 운전하였으며.
- 또한. 실험 조건(II)에서 반옹조 내의 SMP농도에 따른 회분 여과 실험을 실시하여 막투과 성능을 평가하였다. 회분 여과 실험(皿)에서는 기질 한번 주입 후기질의 분해에 따라 생성되는 SMP 생성 물질의 변화에 따른 막투과 성능에 미치는 영향을 검토하였다.
- 스폰지. 약품 세정(0.5% NaOCD을 하고 다음 여과 저항식 I0.M)(1)에 의해 각각의 여과 저항을 검토하였다
- 나누어 운전하였다. 연속 여과 실험(I)과 실험(II)에서는 간헐식 흡입하는 방식인 10분 흡입 -5 분 정지 시간으로 운전하였으며. 회분 여과 실험 (Ⅲ)에서는 연속적 흡입하는 방식으로 운전하였다.
- 여과 실험과 회분 여과 실험으로 구성하여 실험하였다. 연속 여과 실험은 HRT(Hydraulic Retention Time)의 영향에 따른 생물 반응조 내의 SMP 의 축적 거동을 살펴보기 위해 두 가지 조건에서 운전하였다. 첫 번째는 분리막의 fouling으로서 생기는 HRT 증가에 따른 생물 반웅조 내의 SMP 거동을 검토(I)하였고, 두 번째는 일정한 HRT로 연속 처리하였을 때 생물 반응조 내의 SMP농도 변화를 검토(II) 하였다.
- 이러 한 난분해성 믈질온 분리막의 차단 효과로 인해 장시간 체류할 경우 대부분 고분자 난분해성 믈질로 존재하여 분리막 세정후 운전할 경우 이러한 고분 자성 난분해성 물질로 인하여 운전 기간이 현저하게 단축되게 된다. 이에 대해 생물 처리에 있어서 난분해성 성분의 척도로 알려진 E260으로 난분해성 물질의 거동을 살펴보았다.
- 연속 여과 실험은 HRT(Hydraulic Retention Time)의 영향에 따른 생물 반응조 내의 SMP 의 축적 거동을 살펴보기 위해 두 가지 조건에서 운전하였다. 첫 번째는 분리막의 fouling으로서 생기는 HRT 증가에 따른 생물 반웅조 내의 SMP 거동을 검토(I)하였고, 두 번째는 일정한 HRT로 연속 처리하였을 때 생물 반응조 내의 SMP농도 변화를 검토(II) 하였다. 이때.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 실험 장치의 공정도는 Fig. 1과같이 유효 용적이 12L인 직사각형 모형의 아크릴로 제작하였으며, 반웅조의 온도는 25P로 유지하였다. 실험에 사용한 기질은 반옹조 흔합액의 잔존 기질과 SMP를 구분하기 위해 쉽게 분해되는 저분자량의 유기물인 phenol을 주성분으로 하는 단일 탄소원을 연속으로 주입하여 배양하였으며, phen이이 반응조 내에 1.
- Table 1에 실험에 사용한 기질 조성을 나타냈다. 사용된 분리막은 Y사에서 제조한 평막으로 막 오염을 최소한으로 즐이기 위해 반응조 하단의 산기관 위에 별도로 제작한 평막 1개의 모듈을 침지하여 운전하였다. Table 2에서 실험에 사용된 분리막 사양을 나타냈다.
- 1과같이 유효 용적이 12L인 직사각형 모형의 아크릴로 제작하였으며, 반웅조의 온도는 25P로 유지하였다. 실험에 사용한 기질은 반옹조 흔합액의 잔존 기질과 SMP를 구분하기 위해 쉽게 분해되는 저분자량의 유기물인 phenol을 주성분으로 하는 단일 탄소원을 연속으로 주입하여 배양하였으며, phen이이 반응조 내에 1.0mg/L이하로 분해되었을 때부터 운전하였다. Table 1에 실험에 사용한 기질 조성을 나타냈다.
이론/모형
- 0mg/L 이하로 완전히 분해되었을 때. 그 혼합액의 TOC 농도를 (0.45fmi의 membrane filter로 여과한 것) SMP 지표로 사용하였다.
성능/효과
- 1) 연속 여과 실험 ( I )에서 반응조 흔합액의 생물 대사 산물의 축적 농도는 HRT의 증가에 따라 빠른 속도로 증가하였으며 . 실험 (H)의 회분 여과 실험에서 막투과 성능은 SMP 축적 농도의 증가에 따라 현저하게 감소하였다.
- 2) 투과성능에 미치는 여과 저항의 영향을 살펴본 결과 R가 가장 큰 저항값을 보였으며. SMP의 축적 농도의 증가에 따라 각각의 여과 저항도 증가하는 경향을 나타내었다.
- 3) 생물 난분해성 물질의 척도를 나타내는 E260은 분리막의 차단 효과로 인하여 반옹조내에 축적되었다.
- 4) 반응조 혼합액의 TOC 중가에도 불구하고 유기물 제거 효율은 99.5%로 분리막의 도입에 따라 안정된 처리 효율을 나타냈다.
- 5) 회분 여과 실험(皿)에서 기질의 완전 분해에 따라 생성되는 생물 대사 성분인 SMPnd와 SMPe가 반응조 내에 축적됨에 따라 막 투과 유속이 크게 저하되었다.
- 072로 거의 일정한 변화를 나타냈으며. 63일째에는 0.138까지 증가하는 경향을 보였으나, 세정후 다시 감소하여 거의 일정한 변화를 나타내어 MF 막의 특성상 분리막의 공경 크기보다 작은 저분자 대사 물질인 BAP와 중간 대사 산물의 분해로 생성되는 최종 물질인 저분자 대사 물질이 부분적으로 계외로 투과(3)되는 것으로 사료된다.
- 운전 초기에 SMP는 분리막의 유효 공경을 낮추는 역할을 하면서 fouling을 일으켜 막투과 유속이 감소함에 따라 HRT를 중가시켰다. Fouling에 따른 HRT의 증가는 유입 유기믈에 대해 분해할 수 있는 시간을 중가시켜 반응조 혼합액의 TOC농도는 보통의 생물 처리 상황에서 낮을 것이라고 예상되지만, 생물 대사 성분(TOC)의 농도 증가는 현저하게 증가되는 것으로 관찰되었다. 즉.
- 즉. SMP는 HRT가 증가할수륵 또한 fouling에 의한 분리막의 분획 분자량의 크기가 감소할수록 반응조내에 축적 농도가 증가하* 였는데. 초기 HRT 12hr의 SMP농도는 16.
- 18에 phen이의 농도를 TOC농도로 환산한 후 실험적 차이로부터 SMP의 농도를 구하여시간의 변화에 따른 SMP의 축적 농도와 막투과 유속의 시간적 관계를 나타냈다. 기질 투입 후 SMP 농도는 초기 28mgT2C/L예서 급격히 감소하여 여과 시간 6hr 이후에 서서히 증가하는 경향을 나타내었는데. 이것은 중간대사 산물인 SMR의 분해에 따라 생성되는 것과 관련되며.
- 난분해성 물질은 연속적으로 생물 처리한 반응조 내에 축적되었으며 분리막의 차단 효과에 의해 분리막의 유효 공극이상의 고분자성 난분해성 물질이 계속적으로 축적되는 것을 관찰할 수 있었다.
- 흡입압력이 급격히 상숭하는 시점부터 분리막의 분획 분자량이 감소하는 것으로 추측할 수 있고. 따라서 분리막 세정전후에 측정된 SMP 농도로부터 대사 산물의 분자량 분포는 저분자량의 대사 산물부터 고분자량의 대사 산물까지 반응조내에 다양하게 축적되고 운전 기간이 길어질수록 점차 생물 대사 성분이 고분 자화되어 반응조내에 남아 있는 것을 알 수 있다.
- 운전 말기인 81일째에는 반옹조내의 SMP농도는 118mgTOC/L가 되었다. 따라서, SMP 의 축적 농도는 운전 초기 약 20mgTOC에서 운전 말기인 36일째에는 67mgTOC/g 축적 농도를 나타내며 약 36일 동안 운전되었고, 세정후 37일경부터 62일까지 26일간 운전에서 SMP의 축적 농도는 36.3~75mgTOC/L. 운전 경과 63일부터 81일까지 SMP축적 농도는 62~ 118nMOC/L를 나타냈다.
- Phenole 주입 후 6 hr 이후에 완전히 분해되어 L0mg/L이하로 유지되었으며. 반응조 혼합액의 TOC농도는 기질인 phen이과 함께 감소하여 최소값인 3mgT0C/L까지 도달한 후 점차 증가하는 경향을 나타내었고. 운전 말기인 78hr에는 7mgTOC/L까지 증가하였다.
- 생물 대사 물질은 부착 성분 을 빨리 막면에 부착시키는 역할을 하는 것과 동시에 부착 성분의 측적에 영향을 주지만, 계속적으로 막면에측적하는 것이 아니라 생물 대사 믈질의 부착과 사별을 동시에 일어나는 평형 상태에 있는 것과 관여'5)하며. 본 실험의 cake충 값은 SMP 축적 농도에 대해대체적으로 비례하며 증가하는 경향을 나타냈다'2). 본 막모들에서는 막의 세공에 막히는 저항보다 SMP 축적 농도의 증가에 따론 생믈 대사 성분이 부착 성눙을 향상시켜 분리막 면에 오니충의 측적을 증가하게 되고 이에 따라 cake충에 의한 여과 저항을 상승시킨 것으로 사료된다.
- 8mg/L 에서 운전 말기인 84일처에는 55mg/L까지 반웅조내에 축적되었다. 본 실혐에서는 protein보다 carbo- hydrate가 SMP의 구성 성분의 대부분을 차지하고 있는 것으로 보아 미생믈의 응혈이나 대사 과정으로 생성된 SMP의 구성 성분 중 carbohydrate가 반응조 혼합액의 고분자 대사 산믈의 측적에 농도의 상승에 상당히 관여하고 있음을 추측할 수 있다.
- 분리막 운전 기간은 반옹조 혼합액의 SMP의 축적농도가 증가하므로써 각각의 운전 기간이 단축되는 것을 알 수 있었다. 운전 개시후 SMP는 비교적 저분자 믈질로 구성되어 분리막의 공극을 낮추는 역할 하여 작은 유효 공극 크기에 대해 일정한 유량을 얻어야 하므로 흡입 압력을 상승시켰으며.
- 45㎛이의 크기를 가지게 된다고 보고하고 있다. 분리막을 도입한 생물처리 에 있어서 淵上와 FrederickWiae 겔크로마토 그래프을 이용한 분자량 측정에서 생믈 반응조내에 고분자성분이 분리막의 차단 효과로 인하여 축적되는 경향을 관찰할 수 있었으며 . Nagaoka 둥⑸은 이에 따른 용해성 유기 물질(생몰 대사 성분)의 축적은 반옹조 혼합액의 점도를 증가시키고 결과적으로 막 여과 저항을 증가시킨다고 보고하고 있다.
- 속도로 증가하였으며 . 실험 (H)의 회분 여과 실험에서 막투과 성능은 SMP 축적 농도의 증가에 따라 현저하게 감소하였다.
- 또는 반웅조내의 생믈 대사 성분 축적 농도가 막면에 다른 부착 물질을 보다 빨리 부착 시켜 fouling을 야기시키는 것에 관한 연구가 진행 중에 있다. 이상의 결과로부터 SMP의 축적 농도에 따른 여과 실험을 통해 SMP축적 농도가 막투과 성능의 감소에 상당히 영향을 주는 것으로 나타났다.
- 5에서 유지되었다. 이상의 결과로부터 막투과 성능은 SMP 농도와 (J/J。)“의 밀접한 관계를 갖는다는 것을 알 수 있다. 즉.
- '2mgTOC/L을 나타냈으며 . 제거효을은 99.5%로 안정된 처리 효율을 나타냈다. 한편.
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