역세척, 여과/이완 및 사인파형 연속투과 운전방식에 따른 침지형 평막의 막간차압 Transmembrane Pressure of Backwashing, Filtration/Relaxation and the Sinusoidal Flux Continuous Operation Modes for Submerged Plate Membrane원문보기
본 연구에서는 역세척이 가능한 평막과 MBR 하부에서 공급되는 공기 및 자연적으로 순환되는 구형 입자를 이용하여 투과 실험하였다. 활성슬러지 수용액은 MLSS 8,000 mg/L로 유지하였으며 여과/이완(FR), 이완시 역세척(FR/BW), 사인파형 연속투과 운전(SFCO) 및 사인파형 연속투과 운전 시 역세척(SFCO/BW) 방식에 따른 막간차압(TMP)을 측정하였다. 역세척 유량을 47에서 $14L/m^2{\cdot}hr$로 감소시키면, TMP가 증가하였으며 SFCO보다는 FR 방식의 TMP가 크게 증가하였다. 또한 역세척 방식이 구형입자를 이용한 세척방식보다 TMP를 더 감소시켰으며, 구형입자와 역세척 방식을 동시에 사용하면 각각의 방법보다 더 효과적임을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 역세척이 가능한 평막과 MBR 하부에서 공급되는 공기 및 자연적으로 순환되는 구형 입자를 이용하여 투과 실험하였다. 활성슬러지 수용액은 MLSS 8,000 mg/L로 유지하였으며 여과/이완(FR), 이완시 역세척(FR/BW), 사인파형 연속투과 운전(SFCO) 및 사인파형 연속투과 운전 시 역세척(SFCO/BW) 방식에 따른 막간차압(TMP)을 측정하였다. 역세척 유량을 47에서 $14L/m^2{\cdot}hr$로 감소시키면, TMP가 증가하였으며 SFCO보다는 FR 방식의 TMP가 크게 증가하였다. 또한 역세척 방식이 구형입자를 이용한 세척방식보다 TMP를 더 감소시켰으며, 구형입자와 역세척 방식을 동시에 사용하면 각각의 방법보다 더 효과적임을 확인할 수 있었다.
In this study, permeation experiments were conducted using naturally circulating spherical beads, backwashable plate membrane and the air supplied from the bottom of the MBR. The activated sludge solution was maintained at 8,000 mg/L of MLSS and compared transmembrane pressure (TMP) with respect to ...
In this study, permeation experiments were conducted using naturally circulating spherical beads, backwashable plate membrane and the air supplied from the bottom of the MBR. The activated sludge solution was maintained at 8,000 mg/L of MLSS and compared transmembrane pressure (TMP) with respect to FR (filtration and relaxation), FR/BW (filtration and relaxation/backwashing), SFCO (sinusoidal filtration continuous operation) and SFCO/BW (sinusoidal filtration continuous operation/backwashing). As the backwashing flux decreased from 47 to $14L/m^2{\cdot}hr$, the TMP increased generally, but the TMP of FR system increased significantly comparing with SFCO. In addition, the backwashing method reduced more TMP comparing to the cleaning method using spherical beads, and it was confirmed that the operation method using the spherical beads and the backwashing simultaneously is more effective than each method.
In this study, permeation experiments were conducted using naturally circulating spherical beads, backwashable plate membrane and the air supplied from the bottom of the MBR. The activated sludge solution was maintained at 8,000 mg/L of MLSS and compared transmembrane pressure (TMP) with respect to FR (filtration and relaxation), FR/BW (filtration and relaxation/backwashing), SFCO (sinusoidal filtration continuous operation) and SFCO/BW (sinusoidal filtration continuous operation/backwashing). As the backwashing flux decreased from 47 to $14L/m^2{\cdot}hr$, the TMP increased generally, but the TMP of FR system increased significantly comparing with SFCO. In addition, the backwashing method reduced more TMP comparing to the cleaning method using spherical beads, and it was confirmed that the operation method using the spherical beads and the backwashing simultaneously is more effective than each method.
따라서 본 연구에서는 역세척이 가능하도록 자체적으로 지지(self-supporting)가 가능한 평막을 이용하여 경제적이고 효율적으로 막 오염을 제어하는 방법을 개발하고자 한다. 역세척이 가능한 평막을 반응기에 삽입하고 하부에서 주입되는 공기를 이용하여 자연적으로 순환되는 구형 입자 또는 역세척의 효과를 FR 및 SFCO 운전방식에 따른 막간차압을 비교하였다.
제안 방법
본 실험은 1개의 분리막을 MBR 반응기 내에 침지시키고 동일한 조건의 투과유속, 200 및 500 mL/min 산기량에서 FR 또는 SFCO 방식으로 실험하였다. FR 운전방식은 10분 투과 운전 후 2분 이완하는 주기로 반복운전하였다.
따라서 본 연구에서는 역세척이 가능하도록 자체적으로 지지(self-supporting)가 가능한 평막을 이용하여 경제적이고 효율적으로 막 오염을 제어하는 방법을 개발하고자 한다. 역세척이 가능한 평막을 반응기에 삽입하고 하부에서 주입되는 공기를 이용하여 자연적으로 순환되는 구형 입자 또는 역세척의 효과를 FR 및 SFCO 운전방식에 따른 막간차압을 비교하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 하수는 M 환경사업소에서 채취한 반송슬러지를 사용하였다. 활성슬러지의 농도유지를 위해 Table 1과 같이 인공폐수를 매일 주입하였다.
실험에 사용한 분리막은 ‘아모그린텍’사에서 제조한 역세척이 가능한 침지형 평막으로 Fig. 1과 같다. 분리막은 Fig.
성능/효과
- FR 또는 SFCO 방식에서 구형입자를 투입할 경우, TMP 감소효과는 역세척을 동시에 실시할 경우가 역세척이 없을 경우보다 큰 것으로 나타났다.
- FR 또는 SFCO 방식에서 역세척의 실시 여부가 10내지 60sec/cycle의 역세척 시간의 운전변수보다 TMP감소에 효과가 큰 것으로 확인되었다.
- 역세척 유량을 47에서 14 L/m2⋅hr로 감소시키면, TMP가 증가하였으며 FR보다는 SFCO 방식의 TMP가 크게 감소하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
평막 모듈로 역세척을 실시할 경우, 발생하는 문제점은 무엇인가?
이에 반하여 평막 모듈(plate membrane module)은 오염물의 제거가 용이한 장점이 있다. 그럼에도 불구하고 평막 모듈은 외측 프레임에만 막이 접착되고 중간 부분은 고정되어 있지 않아 역세척을 실시할 경우, 모듈 내부로부터 외부방향으로 압력이 발생하게 된다. 따라서 역세척 유량및 시간이 경과하면 평막이 부풀어 손상되거나 또는 장시간 역세척 시 평막이 모듈에서 탈착될 위험이 있어적용 사례가 거의 없다.
MBR 공법이 우수한 장점에도 불구하고 수처리 공정에 일반적으로 적용되지 못하는 이유는 무엇인가?
MBR (membrane bioreactor) 공법은 기존의 활성슬러지 공법보다 처리효율이 우수하고 침전조가 불필요하므로 소요 면적을 대폭 축소시킬 수 있는 장점이 있지만, 아직까지 수처리 공정에 일반적으로 적용되지는 못하는 실정이다. 주요한 이유로는 분리막 오염(fouling)과운전에 소요되는 높은 에너지 등이다. 일반적으로 MBR공정에 필요한 에너지는 기존의 활성슬러지 공정과 비교하여 2배 이상이 필요하고 이 밖에도 분리막 세척을 위한 추가적인 화학약품과 복잡한 배관 그리고 주기적인 분리막의 교체가 필수적이다[1,2].
MBR 공법의 장점은 무엇인가?
MBR (membrane bioreactor) 공법은 기존의 활성슬러지 공법보다 처리효율이 우수하고 침전조가 불필요하므로 소요 면적을 대폭 축소시킬 수 있는 장점이 있지만, 아직까지 수처리 공정에 일반적으로 적용되지는 못하는 실정이다. 주요한 이유로는 분리막 오염(fouling)과운전에 소요되는 높은 에너지 등이다.
참고문헌 (12)
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10.14579/MEMBRANE_JOURNAL.2018.28.1.62 D. I. Jeong, J. S. Min, S. M. Lee, and K. Y. Chung, “Transmembrane pressures for the submerged flat membrane in the activated sludge solution by circulation of the cleaning spherical beads”, Membr. J. , 28, 62 (2018).
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