[논문]모래여과 공정과 막여과 공정의 운영효율 비교

변광진; 장은수

doi:10.11001/jksww.2017.31.6.529

Abstract ▼ AI-Helper

Membrane filtration process is an advanced water treatment technology that has excellently removes turbidity and microorganisms. However, it is known that it has problems such as low economic efficiency and the operating stability. Therefore, this study was to evaluate on the economical feasibility ...

Membrane filtration process is an advanced water treatment technology that has excellently removes turbidity and microorganisms. However, it is known that it has problems such as low economic efficiency and the operating stability. Therefore, this study was to evaluate on the economical feasibility and operational stability comparison of membrane and sand filtration process in Im-sil drinking water treatment plant. For the economic analysis of each process, the electricity cost and chemical consumption were compared. In the case of electric power consumption, electricity cost is $68.67KRW/m^3$ for sand filtration and $79.98KRW/m^3$ for membrane filtration, respectively. Therefore, membrane filtration process was about 16% higher than sand filtration process of electricity cost. While, the coagulant usage in the membrane filtration process was 43% lower than the sand filtration process. Thus, comparing the operation costs of the two processes, there is no significant difference in the operating cost of the membrane filtration process and the sand filtration process as $85.94KRW/m^3$ and $79.71KRW/m^3$ respectively (the sum of electricity and chemical cost). As a result of operating the membrane filtration process for 3 years including the winter season and the high turbidity period, the filtrated water turbidity was stable to less than 0.025 NTU irrespective of changes in the turbidity of raw water. And the CIP(Clean In Place) cycle turned out to be more than 1 year. Based on the results of this study, the membrane filtration process showed high performance of water quality, and it was also determined to have the economics and operation stability.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2012). 따라서 본 연구에서는 운영효율 비교를 위해 실제 가동 중인 임실정수장에서 모래여과와 막여과 공정의 경제성 및 막여과 공정의 운영 안정성을 평가함으로써 막여과 공정의 도입 활성화에 기여하고자 하였다.

제안 방법

막여과 공정과 모래여과 공정의 경제성을 비교 평가하기 위해 임실정수장에 유동전류 제어형 막여과 고도정수처리 기술을 도입하기 전과 도입 이후의 전력소모량, 응집제 및 소독제 등의 정수약품 사용량에 대해 비교 분석하였다.
이를 통해, 막여과 공정과 모래여과 공정의 처리수질, 응집제 사용량, 소독제 요구량 등을 직접적으로 비교함으로써 상호간의 경제성을 객관적으로 평가하고자 하였으며, 막여과 공정의 계절적, 수질적 변화에 따른 운영현황을 제시함으로써 운영 안정성을 검증하고자 하였다.

대상 데이터

임실정수장은 시설용량 7,000m³/일의 중·소규모 시설이며, 기존에 모래여과 공정으로 정수처리를 수행하고 있던 시설에 막여과 공정을 도입한 사례로서, 국내의 정밀여과막과 한외여과막이 적용된 정수장 중에서 혼화-응집-침전 전처리공정을 거친 침전수를 공통유입원수로 사용하면서 모래여과 공정과 막여과 공정을 병행 운전하고 있는 유일한 정수장이다. 따라서 임실정수장은 막여과 공정을 도입하기 전의 모래여과 공정 뿐만 아니라 막여과 공정 도입 후에도 상호간의 비교가 가능한 시설 및 운영 특징을 가지고 있다.

성능/효과

1) 전력비 비교 분석 결과 모래여과는 68.67원/m³, 막여과는 79.98원/m³로 막여과가 모래여과 공정에 비해 약 16% 정도 높게 나타났으나 전체 생산단가 중 차지하는 비중이 작아, 전력비 증가폭이 상대적으로 크지 않은 것으로 판단된다.
2) 막여과 공정 도입 후 응집제 사용량을 기존 모래 여과 공정 대비 약 43% 절감시켰으며, 응집제 펌프의 규격을 최적화할 경우 추가적인 응집제 사용량 절감이 가능할 것으로 판단된다.
3) 막여과 공정과 모래여과 공정의 염소소비 특성을 분석한 결과 막여과 처리수의 염소 소비율이 낮게 평가되었으며, 이는 막여과 공정의 미세입자 제거능이 높기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 막여과 공정 도입 시 염소 소비율을 기준으로 소독제를 투입할 경우 소독제 사용량 절감이 가능할 것으로 판단된다.
5) 막여과 공정을 도입하여 운영한 결과 계열별 막차압이 안정적으로 운영되고, 약품세척 기간도 11~16개월 이상으로 나타나 막여과공정 도입 시 운영 안정성 확보에 대한 신뢰성을 검증함으로써 막여과 기술확산에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.
7) 종합적으로 동일 정수장에서 모래여과와 막여과 공정의 운영효율을 비교 평가한 결과 막여과 공정이 운영비는 조금 높게 나타났으나, 막여과 공정에서 응집제 사용량 및 염소 소비율 감소, 수질 안정성 향상 등 전반적인 운영효율이 더 우수한 것으로 평가되었다.

후속연구

4) 막여과 공정 도입 시 모래여과에 비해 응집제와 소독제 등의 화학약품을 절감시킬 수 있을 것으로 판단되어 경제성 및 안정성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 막여과 기술의 보급 및 활성화를 위해서는 보다 체계적이고 현실적인 MF/UF 분류 기준 및 병원성 미생물 제거능 기준의 마련이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	막여과를 도입한 정수장의 적극적 활성화가 이뤄지지 않는 이유는 무엇인가?	최신 선진기술로 잘 알려진 막여과 공정은 분리막을 이용해 여과 및 확산작용으로 오염물질을 제거하는 방법으로서 탁도와 미생물 제거에 탁월한 효과가 있고, 자동화가 용이하며 작은 부지면적을 차지하는 등 많은 장점을 가지고 있는 고도정수처리 기술이다 (US-EPA, 2001). 이러한 장점으로 인해 최근 막여과를 도입한 정수장이 늘어나고는 있지만, 경제적 측면에서의 초기비용 증가 및 일부 막여과 시설에서의 막오염 현상에 기인한 운전 안정성 저하 등의 이유로 인해 적극적인 도입 및 활성화가 이루어지지 않는 것이라고 사료된다 (Hong, S.K.
	모래 여과와 막여과 공정의 전력비 비교 결과는 어떠한가?	1) 전력비 비교 분석 결과 모래여과는 68.67원/m3, 막여과는 79.98원/m3로 막여과가 모래여과 공정에 비해 약 16% 정도 높게 나타났으나 전체 생산단가 중 차지하는 비중이 작아, 전력비 증가폭이 상대적으로 크지 않은 것으로 판단된다.
	막여과 공정은 무엇인가?	최신 선진기술로 잘 알려진 막여과 공정은 분리막을 이용해 여과 및 확산작용으로 오염물질을 제거하는 방법으로서 탁도와 미생물 제거에 탁월한 효과가 있고, 자동화가 용이하며 작은 부지면적을 차지하는 등 많은 장점을 가지고 있는 고도정수처리 기술이다 (US-EPA, 2001). 이러한 장점으로 인해 최근 막여과를 도입한 정수장이 늘어나고는 있지만, 경제적 측면에서의 초기비용 증가 및 일부 막여과 시설에서의 막오염 현상에 기인한 운전 안정성 저하 등의 이유로 인해 적극적인 도입 및 활성화가 이루어지지 않는 것이라고 사료된다 (Hong, S.

참고문헌 (11)

Hong, S.K., Lee, Y.H., Jung, B.S., Choi, S.I., (2004). Present condition and future of membrane advanced water treatment system, KSCE, 52-11, pp. 28-31.
Institute of Construction Technology, KUMHO E&C. (2011). The New Environmental Technology Verification No. 138, KEITI.
Jang, E. S., Jang, H. N., Park, M. G., Kang, S. H., S., Kim, C. H., Lee, D. S. (2011). Comparison of the pre-treatment efficiency between MF and sand filtration of a desalination process using reverse osmosis membrane, The Membrane Society of Korea Spring Meeting.
Ju, J.K., (2007). The Comparison of Treatment Efficiency of Conventional Treatment Process and Microfiltration Membrane Process, Kyungnam University, pp. 7-10.
KWWA. (2010). Standards for Waterwork Facilities, MOE. p. 426.
Lim, J.L., Lee, K.H.., Lee, Y.J., Park, J.Y., Lee, Y.R.. (2012). Optimum Chemical Cleaning Conditions for Ceramic Microfiltration Membrane Process, membrane, pp. 461-469.
MOE. (2011). Assessment of pathogenic microorganism treatment standards according to membrane module and development of membrane maintenance manual. pp. 1-497.
MOE. (2015). The water supply statics, pp. 1-31.
US-EPA. (2001). Low-pressure membrane filtration for pathogen removal, EPA 815-C-01-001, pp. 7-9.
US-EPA. (2005). Membrane filtration guidance manual, EPA-815-R-06-009.
US-CDPH. (2011). CDPH DDWEM Technical Programs Branch.

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