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중력여과방식 막 모듈의 최적 세척방법과 대장균 제거 효과
이종훈(Jonghun Lee),이종찬(JongChan Yi),남성현(Sounghyun Nam),노수홍(Soo Hong Noh) 적정기술학회 2016 적정기술학회지(Journal of Appropriate Technology) Vol.2 No.1
The global water problem is deepened by a rapid urbanization and a climate change. WHO reported that approximately 1.8 billion people drink unsafe water infected by Escherichia coli (E. coli) and pathogenic coliforms. Various appropriate technologies for the water treatment were developed to cope with the water problems. In this study, an end free type GDM module (YEco) for drinking water treatment was developed to meet the demand of the safe and affordable drinking water in developing countries. Optimization of cleaning method and effects of long time filtration were investigated. Removal efficiency of bacteria and E. coli were studied. When the batch started the batch cleaning was executed with 3 times of a rotating cleaning and 10 times of a vertically reciprocating cleaning. The permeability was recovered up to average 25% after the batch cleaning. A periodic cleaning was done after the operation of 8 to 16 batches. The permeability increased by 33%. YEco has been operated without any significant decrease of the permeability by applying the batch and periodic cleaning. Bacteria and E. coli were not detected in the permeate. 경제성장으로 인한 급격한 도시화와 지구온난화로 인한 기후변화로 식수에 대한 위협이 증가하고 있다. 세계보건기구 (World Health Organization, WHO)는 전세계 약 18억 명의 사람들이 수인성 질병을 유발하는 물을 식수로 사용하고 있다고 보고했다. 이러한 물 문제에 대처하기 위하여 다양한 수처리 적정기술들이 개발되었다. 본 연구에서는 개발도상 국에 안전하고 저렴한 식수의 보급을 위하여 중력여과방식(GDM)을 이용한 정수처리 막모듈(Yonsei Eco, YEco)을 개발하였고 최적 세척방법과 장기사용 가능성, 대장균과 일반세균의 제거 효율을 조사하였다. YEco는 batch 시작 전에 실행하는 간이세척(회전세척 3회, 수직세척 10회)을 통해 초기수투과도(Pure water permeability, PWP)대비 평균 14.5% 의 수투과도를 회복하였다. 8~16회의 Batch가 끝난 후에 진행하는 주기세척으로 수투과도가 PWP대비 평균 33%로 회복하였다. YEco는 간이세척과 주기세척으로 수투과도의 지속적인 감소 없이 38일 간 사용할 수 있다. 여과수에서는 일반세균과 대장균이 검출 되지 않았다. YEco 막모듈을 사용하여 대장균과 일반세균으로부터 안전한 물을 생산할 수있다.
이종찬(JongChan Yi),이종훈(Jonghun Lee),노수홍(Soo Hong Noh) 적정기술학회 2016 적정기술학회지(Journal of Appropriate Technology) Vol.2 No.1
개발도상국의 식수문제는 UN MDGs를 통해 많은 개선이 이루어졌지만 여전히 중요하고 심각한 문제이다. 개발도상 국의 식수문제를 해결하기 위한 방안으로 다양한 수처리용 적정기술들이 개발되고 있는데 이러한 적정기술에는 분리 막을 이용한 소규모 중력 여과방식의 GDM(Gravity-Driven Membrane) 등이 있다. 본 연구에서는 한쪽 끝이 자유롭게 움직이는 End-free 형태의 GDM 모듈(YEco)을 사용하여 원수 주입 시 발생하는 유동으로 YEco 모듈의 중공사막을 흔드는 세척효과를 파악하고자 하였다. 카올린 200 ppm 현탁액으로 YEco 모듈의 여과실험을 진행하였을 때, 원수 유입 으로 세척효과를 준 모듈은 그렇지 않은 모듈에 비해 투과도가 평균 15%p 더 높게 나타났다. 여과 종료 후 간단한 물리세척으로 두 모듈의 투과도는 초기값의 70% 정도로 회복되었다. 전체 여과기간동안 발생한 저항의 절반이상은 케익저항이었고 원수 유입효과로 세척을 준 모듈은 그렇지 않은 모듈보다 케익저항이 50% 적었다. 또한 하수처리장 방류수를 원수로 실험하였을 때, 주기적인 물리세척으로 모듈의 투과도를 초기의 12~20%로 유지할 수 있었다. 본 연구를 통해 원수 유입을 이용한 세척방법은 막표면의 케익 형성을 줄일 수 있고 또한 물리세척으로 모듈의 투과도를 지속적으로 유지 시킬 수 있다는 것을 확인하였다. Accessibility of water in developing countries was improved by UN MDGs. However, safe and affordable water supply is a main issue in SDGs. Many types of appropriate technology for drinking water have been developed to solve this problem. One of this technology is GDM (Gravity-Driven membrane). In this study, cleaning effects induced by feed water flow in a new GDM module (YEco) was investigated. YEco is an end-free module having one end of hollow fiber moving freely. When 200 ppm of kaolin mixed water used as raw water, the permeability of module having the feed flow was 15%p higher than that of another module having no feed flow. After filtration, physical cleaning proceeded. About 70% of permeability of all modules was recovered by physical cleaning. 50% of total resistance was cake resistance. The cake resistance of the module having feed flow was half of that of the module having no feed flow. Effluence of conventional wastewater treatment plant was used as raw water. In long term operation, the permeability declined to 12~20% and maintained due to the periodic physical cleaning. The cleaning effects induced by feed flow was found to be effective by reducing the cake build up.