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침지형 MBR 공정에서 Rhamnolipid를 이용한 분리막 표면의 오염 세정 효과 분석
변용훈,Mark Sibag,조진우 한국폐기물자원순환학회 2018 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2018 No.05
Membrane Bioreactor 공법(MBR process)은 기존 활성슬러지 공법에 분리막 공정을 적용하여 하수를 처리하는 고도하수처리공정이다. 분리막과 생물반응조를 결합해 생물반응조에서 하수가 처리되고 분리막에 의해 처리된 하수가 여과되어 과정이 이루어진다. MBR 공법의 장점으로 미생물 농도를 높게 유지해 처리 수질을 기존의 생물학적 처리장보다 향상 시킬 수 있고, 처리 수질을 향상시켜 처리수를 중수도로 이용가능하다. 하수를 재이용함으로써 현재 물 부족 상황에 대처하기 위한 방법 중 하수 재이용에 대한 현실적인 대안이 될 수 있다. 그러나 MBR 공정에서 분리막에 생기는 Fouling은 공정의 효율성을 떨어뜨리는 가장 큰 문제가 되고 있다. 현재 MBR 공정에서 발생하는 Fouling을 해결하기 위해 화학세정방법 및 계면활성제를 이용하고 있다. Rhamnolipid는 미생물로부터 생성되는 효소의 일종으로 화학적 계면활성제와 유사한 특성을 가진다. Rhamnolipid는 또한 생분해성으로 박테리아에 의해 무기물로 분해되어 환경에 대한 위해성과 독성이 거의 없으므로 환경복원에 유용하게 쓰일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MBR공정 운전에서 Rhamnolipid의 주입 방식과 투입량에 따른 분리막 세정 효과 및 막 오염 제어 가능성을 알아보았다.
침지형 MBR 공정에서 Rhamnolipid를 이용한 분리막 표면의 오염 세정 효과 분석
변용훈 ( Yong-hoon Byun ),( Mark Sibag ),조진우 ( Jinwoo Cho ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2018 No.-
Membrane Bioreactor 공법(MBR process)은 기존 활성슬러지 공법에 분리막 공정을 적용하여 하수를 처리하는 고도하수처리공정이다. 분리막과 생물반응조를 결합해 생물반응조에서 하수가 처리되고 분리막에 의해 처리된 하수가 여과되어 과정이 이루어진다. MBR 공법의 장점으로 미생물 농도를 높게 유지해 처리 수질을 기존의 생물학적 처리장보다 향상 시킬 수 있고, 처리 수질을 향상시켜 처리수를 중수도로 이용가능하다. 하수를 재이용함으로써 현재 물 부족 상황에 대처하기 위한 방법 중 하수 재이용에 대한 현실적인 대안이 될 수 있다. 그러나 MBR 공정에서 분리막에 생기는 Fouling은 공정의 효율성을 떨어뜨리는 가장 큰 문제가 되고 있다. 현재 MBR 공정에서 발생하는 Fouling을 해결하기 위해 화학세정방법 및 계면활성제를 이용하고 있다. Rhamnolipid는 미생물로부터 생성되는 효소의 일종으로 화학적 계면활성제와 유사한 특성을 가진다. Rhamnolipid는 또한 생분해성으로 박테리아에 의해 무기물로 분해되어 환경에 대한 위해성과 독성이 거의 없으므로 환경복원에 유용하게 쓰일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MBR공정 운전에서 Rhamnolipid의 주입 방식과 투입량에 따른 분리막 세정 효과 및 막 오염 제어 가능성을 알아보았다.
Ly, Quang Viet,Nghiem, Long D.,Sibag, Mark,Maqbool, Tahir,Hur, Jin Elsevier 2018 Water research Vol.134 No.-
<P><B>Abstract</B></P> <P>The relative ratios of chemical oxygen demand (COD) to nitrogen (N) in wastewater are known to have profound effects on the characteristics of soluble microbial products (SMP) from activated sludge. In this study, the changes in the SMP characteristics upon different COD/N ratios and the subsequent effects on ultrafiltration (UF) membrane fouling potentials were examined in sequencing batch reactors (SBR) using excitation emission matrix-parallel factor analysis (EEM-PARAFAC) and size exclusion chromatography (SEC). Three unique fluorescent components were identified from the SMP samples in the bioreactors operated at the COD/N ratios of 100/10 (N rich), 100/5 (N medium), and 100/2 (N deficient). The tryptophan-like component (C1) was the most depleted at the N medium condition. Fulvic-like (C2) and humic-like (C3) components were more abundant with N rich wastewater. Greater abundances of large size biopolymer (BP) and low molecular weight neutrals (LMWN) were found under the N deficient and N rich conditions, respectively. SMPs from various COD/N exhibited a greater degree on membrane fouling following the order of 100/2 > 100/10 > 100/5. C1 and C2 had close associations with reversible and irreversible fouling, respectively, while the reversible fouling potential of C3 depended on the COD/N ratios. No significant impact of COD/N ratio was observed on the relative contributions of SMP size fractions to either reversible or irreversible fouling potential. However, the COD/N ratios likely altered the BP foulants' composition with greater contribution of proteinaceous substances to reversible fouling under the N deficient condition than at other N richer conditions. The opposite trend was observed for irreversible fouling. Our results provided further insight into changes in different SMP constitutes and their membrane fouling in response to microbial activities under different COD/N ratios.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> EEM-PARAFAC and SEC evidenced the changes in SMP composition at varying COD/N. </LI> <LI> Humic-like substances are more abundant with N enrichment. </LI> <LI> SMP's membrane fouling characteristics are highly dependent on COD/N ratios. </LI> <LI> Humic-like FDOM make more contribution to reversible fouling at lower COD/N. </LI> <LI> It provides insight into COD/N-dependent SMP and the effects on fouling behavior. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>