[논문]하수 처리를 위한 침지형 MBR (Membrane Bio-Reactor)공정에서 공기를 이용한 최적 막 오염 제어

백병도; 신동환; 장인성

하수 처리를 위한 침지형 MBR (Membrane Bio-Reactor)공정에서 공기를 이용한 최적 막 오염 제어 원문보기

백병도 (호서대학교 반도체.디스플레이공학과) , 신동환 (호서대학교 환경공학과) , 장인성 (호서대학교 환경공학과)

MBR공정에서 막 오염을 제어하기 위하여 분리막 모듈에 원통형 관을 도입하여 각각 공기공급량과 MLSS농도, 분리막 면적에 따른 막 오염 정도를 나타내는 TMP를 분석하였다. 원통형 관을 사용하지 않은 대조군보다 원통형 관을 사용한 M$_1$과 M$_2$ 경우에 운전 종료 시점이 연장된 것을 확인할 수 있었고 공기공급량과 MLSS농도, 분리막 면적의 변화에 따른 TMP의 변화가 생기는 것을 확인할 수 있었다.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 분리막 모듈 외부에 원통형관을 도입하여 과잉으로 공급되는 공기를 포집, 공기유동을 분리막 표면 주위로 제어하여 강화된 전단력을 발생시켜 막 오염을 제어하고자 하였다.

제안 방법

MBR공정에서 막 오염을 제어하기 위하여 분리막 모듈에 원통형관을 도입하여 각각 공기공급량과 MLSS농도, 분리막 면적에 따른 막 오염 정도를 나타내는 TMP를 분석하였다. 원통형관을 사용하지 않은 대조군보다 원통형관을 사용한 Mi과 M2 경우에 운전 종료 시점이 연장된 것을 확인할 수 있었고 공기공급량과 MLSS농도, 분리막 면적의 변화에 따른 TMP의 변화가 생기는 것을 확인할 수 있었다.
MLSS농도가 6400mg/J인 반응기에 분리막 모듈을 침지시킨 후, 24L/n? . hr의 플럭스로 고정하여 TMP의 변화를 관찰하였다. 원통형관을 사용하지 않은 대조군의 경우 공기공급량을 증가시켜 과잉으로 공급하였지만 TMP의 급격한 상승을 완화시키지 못하였다.
분리막 모듈과 산기관은 원통형관 내부에 위치하도록 하였다. 막 오염 정도를 정량화하기 위하여 일정한 플럭스를 고정하여 TMP (Trans Membrane Pressure)를 측정하였으며 다양한 공기유량과 MLSS농도, 분리막 면적에 따른 TMP 변화를 관찰하였다.

대상 데이터

천안시 A하수처리장에서 활성 슬러지를 채집하여 합성폐수로 배양하여 본 실험에 사용하였고 분리막 모듈과 산기관은 원통형관 내부에 위치하도록 하였다. 막 오염 정도를 정량화하기 위하여 일정한 플럭스를 고정하여 TMP (Trans Membrane Pressure)를 측정하였으며 다양한 공기유량과 MLSS농도, 분리막 면적에 따른 TMP 변화를 관찰하였다.

성능/효과

공기공급량을 증가시켜도 막 오염의 제어에 효과적이지 않은 것을 알 수 있었다. 3100mg/L, 10000mg/L의 MLSS농도에 동일하게 적용한 결과, MLSS농도의 증가에 따라 TMP는 상승하는 것을 관찰하였지만 공기공급량의 증가에 따른 TMP는 서로 다른 변화가 관찰되었다.
5L/min일 때는 Mie 초기의 TMP는 M2에 비해 낮지만 운전 종료시점에서는 오히려 더 높은 TMP를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 공기공급량을 증가시켜도 막 오염의 제어에 효과적이지 않은 것을 알 수 있었다. 3100mg/L, 10000mg/L의 MLSS농도에 동일하게 적용한 결과, MLSS농도의 증가에 따라 TMP는 상승하는 것을 관찰하였지만 공기공급량의 증가에 따른 TMP는 서로 다른 변화가 관찰되었다.
005&2)는 대조군에 비하여 운전 종료시점이 연장된 것을 확인할 수 있는데 분산되어 공급되던 공기방울이 원통형 관에 의해 포집됨으로써 분리막 표면에 많은 접촉이 발생, 케이크 층의 형성이 지연된 것으로 생각된다. 동일한 공기공급량에서 Mi과 M2의 TMP의 변화를 관찰한 결과, 0.3L/min일 때는 Mie Nb에 비해 더 높은 TMP를 나타냈고 0.5L/min일 때는 Mie 초기의 TMP는 M2에 비해 낮지만 운전 종료시점에서는 오히려 더 높은 TMP를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 공기공급량을 증가시켜도 막 오염의 제어에 효과적이지 않은 것을 알 수 있었다.
원통형관을 사용하지 않은 대조군보다 원통형관을 사용한 Mi과 M2 경우에 운전 종료 시점이 연장된 것을 확인할 수 있었고 공기공급량과 MLSS농도, 분리막 면적의 변화에 따른 TMP의 변화가 생기는 것을 확인할 수 있었다.

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