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막 오염 저항성이 우수한 분리막을 이용한 MBR 시스템의 실증화 기술개발
Development of MBR System Commercialization Technology Using a Membrane with a Good Fouling Resistance 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.18 no.1, 2008년, pp.35 - 43  

최정환 ((주) 원일티엔아이) ,  이정빈 ((주) 원일티엔아이) ,  김인철 (한국화학연구원 신화학연구단 환경에너지연구센터)

초록
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본 연구를 통하여 나노입자를 분리막의 표면에 함침시킴으로써 MBR 공정상에서 가장 큰 문제인 막 오염 문제를 해결하고자 하였고 실제 제작된 분리막의 현장적용 테스트를 거쳐서 개발된 분리막의 막 오염 저항성질을 확인하였다. 실험과정은 본 연구를 통한 티타니아가 함침된 분리막 제품과 국외의 타사 제품과의 장시간 현장적용 테스트를 통해 본 연구 제품의 우수성을 확인할 수 있었다. 본 연구 제품은 활성슬러지의 농도가 $7,000{\sim}13,000mg/L$의 고농도인 조건에서 $20{\sim}25L/m^2{\cdot}hr$의 투과유량을 꾸준하게 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 아울러 막과 막사이의 배치거리, 막과 산기관의 배치거리, 산기관의 홀 크기, 세정액의 농도 및 처리 방법 등에 따른 분리막의 투과유량의 거동 등을 살펴보았다. 즉 이들 부수적인 변수들의 최적화를 통해 분리막의 물성을 극대화할 수 있는 방법을 모색해 보았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we tried to solve membrane fouling with membranes made by fine nano-particle in MBR process. And we confirmed good fouling resistance in pilot test. In this test, we confirmed our membrane with titania out-standing quality by testing in the pilot long-term test by comparing to other c...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 국내의 환경업체인 D사와 C사의 현장사이트에서 업체들이 현재 사용하고 있는 해외 제품들과 동등한 조건에서 테스트를 실시함으로써 본 연구를 통한 제품의 물성을 직접 비교하여 검증할 수 있는 기회를 가질 수 있었다. 운전 조건은 운전시간과 휴지시간을 5분과 1분으로 하였으며, 기존의 운전 조건인 운전/휴지시간인 7분/3분또는 8분/2분에서 변경하여 동력비를 절감할 수 있도록 하였다.
  • 다음은 프레임에 장착된 분리막과 산기관과의 거리에 따른 투과 유량의 차이를 테스트해 보았다. 앞선 막간 거리에서와 마찬가지로 산기관과 막 사이의 거리에 따른 투과 유량의 차이도 분명히 존재하였다.
  • 또한 본 연구에서는 MBR 반응조를 통해서 MBR 프레임에서의 막과 막사이의 거리, 막과 산기관사이의 거리 등의 분리막 자체의 물성 외에 부가적인 요소들이 투과 유량에 미치는 영향들을 살펴보았다. 활성슬러지의 먹이로 이용되는 폐수는 모델폐수를 제조하여 사용하였다.
  • 현장 적용성을 확인해 보고자 한다. 또한 부수적인 시스템 상에서의 여러 부가 변수 등을 테스트해 봄으로써 최적의 운전 조건 등을 찾고자 한다.
  • 이를 통해서 본 연구 제품의 현장 적용성과 타사제품과의 비교적용을 통해 물성을 검증받을 수 있는기회를 가지게 되었다. 또한 분리막 자체의 물성 파악 및 향상과 더불어 분리막의 물성이 극대화될 수 있는운전 조건상의 최적화를 실험을 통해 알아보았다. 막과 막 사이의 거리, 막과 산기관사이의 거리, 산기관의 흘크기, 폭기 가동유무, 세정액의 농도, 침지시간 등의 변수에 따라 실제 분리막의 투과 유량이 어떻게 변하는지를 살펴봄으로써 이들의 최적화를 통해 분리막의 물성을 극대화시키고자 하였다.
  • 또한 분리막 자체의 물성 파악 및 향상과 더불어 분리막의 물성이 극대화될 수 있는운전 조건상의 최적화를 실험을 통해 알아보았다. 막과 막 사이의 거리, 막과 산기관사이의 거리, 산기관의 흘크기, 폭기 가동유무, 세정액의 농도, 침지시간 등의 변수에 따라 실제 분리막의 투과 유량이 어떻게 변하는지를 살펴봄으로써 이들의 최적화를 통해 분리막의 물성을 극대화시키고자 하였다. 일련의 실험과정을 통해 다음과 같은 결론을 도출해 낼 수 있었다.
  • 반응조에 분리막 장착 후 흡입펌프를 작동하여 오 - 폐수를 처리하는 과정에서 반드시 폭기를 선행한 후 흡입펌프를 가동해야 한다는 것을 실험적으로 확인하고자 하였다. 폭기가 선행되지 않은 상태에서 흡입펌프가 가동하여 분리막에 의한 분리가 이루어질 경우 오염층이 막 표면에 짧은 순간에 대량으로 부착되어 막오염이 급격하게 발생하며 차후에 폭기를 가동한다.
  • 본 연구에서는 분리막에 막 오염 저항성을 부여시켜 제작한 티타니아 함침 분리막 제품을 활용하여 외부 환경업체에서 기존의 타사제품과의 비교 테스트를 수행하였다. 이를 통해서 본 연구 제품의 현장 적용성과 타사제품과의 비교적용을 통해 물성을 검증받을 수 있는기회를 가지게 되었다.
  • 연결시켜 투과수를 채취하였다. 분리막 아래에는 산기관이 자리 잡고 있어서 흡입 시 막 표면에 부착되는 미생물 필틈충을 폭기 과정을 통해 효율적으로 탈착시키고자 하였다. 이 프레임을 외부 현장 반응조에직접 침지시켜서 분리막의 물성을 평가할 수 있었다.
  • 이를 통해서 본 연구 제품의 현장 적용성과 타사제품과의 비교적용을 통해 물성을 검증받을 수 있는기회를 가지게 되었다. 또한 분리막 자체의 물성 파악 및 향상과 더불어 분리막의 물성이 극대화될 수 있는운전 조건상의 최적화를 실험을 통해 알아보았다.
  • 이와는 별도로 외부 현장 pilot에서 실제로 운전되고있는 현장사이트에서 본 연구를 통한 제품을 외부 타사제품과 동일한 운전 조건에서 테스트 해 보았다. 국내의 환경업체인 D사와 C사의 현장사이트에서 업체들이 현재 사용하고 있는 해외 제품들과 동등한 조건에서 테스트를 실시함으로써 본 연구를 통한 제품의 물성을 직접 비교하여 검증할 수 있는 기회를 가질 수 있었다.
  • 일련의 실험을 통하여 본 연구 제품의 현장적용성과 타사제품과의 성능비교, 분리막 장착시의 여러 부가변수들을 최적화함으로써 물성의 극대화를 이뤄냄으로써 경쟁력을 키우고 현장에 쉽게 접근할 수 있는 기회를 갖고자 하였다.
  • 즉 본 연구를 통해 개발된 막 오염 저항성을 지닌 침지형 분리막을 실제 현장 pilot에 적용시켜서 타사 제품과 동일조건에서 직접 비교해 봄으로써 그 물성을 확인하고 현장 적용성을 확인해 보고자 한다. 또한 부수적인 시스템 상에서의 여러 부가 변수 등을 테스트해 봄으로써 최적의 운전 조건 등을 찾고자 한다.
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참고문헌 (7)

  1. S. H. Choi, N. U. Cho, and M. Y. Han, 'The Estimating of Rapid Increase to a Membrane in the Intermittent Aeration MBR Process using Alum Treatment', Membrane J., 15, 70 (2005) 

  2. T. M. Tak and T. H. Bae, 'Effect of Biomass Concentration and Sludge Loading Rate on Bioactivity and Membrane Fouling in a Submerged Membrane Bioreactor system', Membrane J., 14, 289 (2004) 

  3. Y. Shimizu, 'Filtration characteristics of hollow fiber microfiltration membranes used in membrane bioreactor for domestic wastewater treatment', Water Res., 30, 238 (1996) 

  4. A. G. Fane, 'Membranes for water production and wastewater reuse', Desalination, 106, 1 (1996) 

  5. H. Kishino, H. Ishida, H. Iwabu, and I. Nakao, 'Domestic wastewater reuse using a submerged membrane bioreactor', Desalination, 106, 115 (1996) 

  6. M. Bodzek, Z. Debkowska, E. Lobos, and K. Konieczny, Biomembrane 'wastewater treatment by activated sludge method', Desalination, 107, 83 (1996) 

  7. T. Ueda, K. Hata, and Y. Kikuoka, 'Effects of aeration on suction pressure in a submerged membrane bioreactor', Water Res., 31, 489 (1997) 

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