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에너지 저감 및 막 오염 제어를 위한 공기세정 일체형 중공사막 모듈 연구
정현훈(Hyun-Hoon Jung),선지윤(Ji-Yun Seon),임태형(Tea-Hyoung Lim),이승목(Seung-Mok Lee),박성균(Seung-Kyun Park) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.7
목적: MBR (Membrane BioRactor)은 생물반응조와 분리막을 결합하여 하·폐수를 처리하는 기술로, 고품질 처리수생산이 가능하여 각광 받는 기술이다. 본 연구 목적은 막 오염을 제어를 위해 효율적인 구조로 개선된 모듈을 개발하고, 개발된 세정공기 일체형 침지식 중공사막 모듈을 활용하는 것이다. 또한, 에너지 저감을 위한 세정공기 공급량의 최적화 방안에 대해 연구하였다. 방법: 본 연구에서는 세정공기 일체형 침지식 중공사막 모듈을 이용하여 40.0~140.0 m³ air/m² projected area·hr까지 세정공기의 단계별 공급에 따른 막 오염 현상을 실험하고, 추가로 처리수의 수질분석을 실시하였다. 결과 및 토의: 세정공기 공급량을 단계적으로 조절하여 실험한 결과, 80 m³ air/m² projected area·hr까지의 공급량으로 효율적인 막 오염 제어가 가능하였으며, 60 m³ air/m² projected area・hr이하부터 투과압력이 점진적으로 증가하여 막 오염 현상이 가속화되었다. 기존 100~140 m³ air/m² projected area・hr의 일반적인 세정공기 공급량과 비교시 20% 이상의 공급량을 저감함으로써 송풍기 조절에 따른 전기·유지비 저감이 가능하였다. 이와 동시에 투과성능 또한 기존과 동등한 것으로 확인됐다. 개발된 모듈을 적용한 SJMBR의 pilot test 실험결과, 처리수질은 BOD 1.4 mg/L, COD 4.2 mg/L, SS 0.7 mg/L, T-N 5.56 mg/L, T-P 0.56 mg/L, 총대장균군 0 ea/mL, 생태독성 0 TU 등이었다. 결론: 결과들을 종합하면 공기세정 일체형 중공사막 모듈 이용할 시, 세정공기 공급량을 최적화하여 기존 대비 20% 이상 세정 공기량을 저감 효과를 기대할 수 있으며, 기존과 동등한 투과성능 및 처리수질 만족에 부합하는 기술로 판단할 수 있다. Objectives : MBR (Membrane BioReactor) is well established wastewater treatment that combines biological and physical method with high quality effluent. The purpose of this study is to utilize an air scouring integral immersed hollow fiber membrane module through efficient structural improvement developed to reduce membrane fouling. In addition, the scouring aeration was optimized to determine the energy savings. Methods : In this study, membrane fouling test was evaluated in various of scouring aeration flow with range of 40 to 140 m³ air/m² projected area·hr and influent and effluent was analyzed by water quality standard. Results and Discussion : In scouring aeration test, effective membrane contamination control was possible with supplying 80 m³ air/m² projected area·hr, scouring aeration rate gradually increased the differential pressure from below 60 m³ air/m² projected area·hr, which accelerates the membrane contamination phenomenon. By reducing more than 20% of the existing general scouring aeration rate of 100~140 m³ air/m² projected area·hr, electricity and maintenance costs can be reduced due to aeration control, and at the same time, it is confirmed that the technology has the same performance. The pilot test results of SJMBR with the developed module showed that the effluent was BOD of 1.4 mg/L, COD of 4.2 mg/L, SS of 0.7 mg/L, T-N of 5.56 mg/L, T-P of 0.56 mg/L, total coliform group of 0 ea/mL, and ecotoxicity of 0 TU, respectively. Conclusions : These results are combined, when using an air scouring integral immersed hollow fiber membrane module, it is expected to reduce the amount of scouring air by more than 20% by optimizing the supply of scouring air. In addition, it can also be determined by technology that satisfy the same permeability and treated water quality as existing technologies.
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