As water resources are limited and legal regulations are strengthened, there is a growing need to reuse residuals in WTP(Water Treatment Plant). In this study, membrane filtration system was constructed and its operation method was studied for water quality stabilization and reuse of WTP residuals. The operation parameters were stable for 1 year and 6 months. Membrane fouling was identified as particulate pollution (activated carbon) and inorganic pollution (manganese). The membrane system was operated steadily with raw water of high concentration SS(Suspended solid) containing activated carbon because membrane fouling was reduced by the effect of End-Free type. In the case of inorganic contamination, dissolved manganese eluted by chemicals and acted as a membrane fouling source, and the operating conditions for minimizing membrane fouling were confirmed by newly developing application methods and types of cleaning chemicals. Based on the results, design parameters for reducing manganese membrane fouling were derived.

전 세계적으로 18억 명이 수인성 세균이 포함된 물을 마시고 있다. UN은 2016년 새천년개발목표(MDGs)의 후속으로 지속가능개발목표(SDGs)를 설정하였고 목표 6.1은 안전하고 저렴한 물의 공급이다. TAPS는 SDGs 6.1을 달성하기 위하여 분리막 기술(T), 연간 10달러로 5인 가정이 안전한 물을 사용 할 수 있는 경제성(A), 5년 이상 사용 가능하고 세척이 용이한 현실성(P), 기술이전과 현지 생산으로 지속성(S)을 확보한 해결방안이다. End-free Gravity-driven Membrane(EFGDM)은 전기나 화학약품, 숙련된 인력이 부족한 저개발국가에도 저렴한 가격에 사용할 수 있다. 본 연구에서는 TAPS 솔루션과 EFGDM, 엔드프리 막모듈의 특성과 개발에 관해 소개하고자 한다.

(주)에코니티에서 개발한 자유말단형 분리막모듈(End-Free type)은 기존 분리 막 모듈과는 달리 고농도의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids) 에서도 지속적인 운전이 가능하며, 그 외 다양한 현장 문제 발생 시에서도 쉽게 대응이 가능하여 안정적으로 운영이 가능한 특징을 가지고 있다. 본 연구에서는 (주)에코니티 자유말단형 분리막의 MBR(Membrane Bioreactor) 장기 운전 성능을 평가하였다. 운영을 하는 동안 발생하는 이벤트에 대한 해결 방안을 확인하면서 최적의 운전조건을 검토하였다. 또한 하수처리수가 재이용으로 적용되는 시스템에서 MBR 처리수가 역삼투 멤브레인의 원수로 공급되는 만큼 안정적이며 양호한 수질이 생성되는지 지속적으로 검토하였다.

일반적인 MBR공법의 경우 허용한계 이상의 고농도 MLSS에서 운영되면 막오염이 급격히 발생된다. 이는 슬러지 케익 축적이 원인이며 이로 인해 분리막 회복을 위한 빈번한 세정이 적용되어야 하고 그 결과 운영비 증가 및 분리막 수 명이 단축된다. 본 연구에서는 (주)에코니티의 자유말단형(End-Free) 분리막을 이용한 MBR 시스템 운전을 진행하였다. 분리막 모듈의 구조적인 특성으로 슬러지가 쉽게 탈리되어 케익의 축적이 발생하지 않아 고농도 MLSS에서도 적용가능함을 확인 하였다. 이에 따라 운전 플럭스를 상향시킬 수 있었고 장기 운전을 통하여 막여과 시스템의 안정운영을 평가하였다.

중공사막의 일단이 자유롭게 움직여 막 오염 현상을 줄일 수 있도록 고안된 침지형 프리엔드 중 공사막 모듈에 아주 짧은 주기로 역세를 실시하는 역충격을 적용하여 중공사막의 기초 오염 특성을 조사하였다. 본 연구에 사용된 막은 폴리설폰(PS, polysulfone)과 폴리아크릴로니트릴(PAN, polyacrylonitrile) 재질의 내경 0.7mm, 외경 1.3mm, 분획분자량 50,000인 한외 여과막을 사용하여 모듈을 제작 후 MLSS 10,000mg/L의 반응조를 침지하였다. PS 중공사막의 역충격 유무에 따른 투과율과 압력 변화를 측정하였다. 역충격을 가하지 않은 경우, 모듈의 투과율은 초기 3시간 동안 급격히 감소하였고 150시간 이후에 일정한 투과율을 나타내었다. 역충격을 가한 모듈의 투과율 감소율은 현저히 줄어들었다. PS과 PAN 재질 중공사막의 역충격에 대한 영향을 15kPa에서 비교한 결과 초기 투과율은 PS 막이 19lmh, PAN 막이 16lmh이었다. 그러나 PS 막은 급격한 막 오염으로 인하여 압력이 30kPa까지 상승하였고 PAN 막은 15kPa에서 거의 일정하게 유지되었다. 160시간 이후 역충격을 멈추었을 때 PAN 막의 투과율은 역충격이 있을 때보다 더욱 감소하였고 PS 막은 역충격을 주었을 경우와 비슷한 투과율을 나타내었다. PAN 막은 역충격으로 인하여 막의 오염이 지연되고 있는 상태에서 역충격의 영향이 없어지므로 막의 오염이 계속적으로 생기는 것이고, PS 막의 경우는 초기의 급격한 막의 오염 때문에 역충격으로 인한 막오염 지연효과가 적었다.

신선한 곤드레를 메탄올로 침지 추출하여 얻어진 추출물 에 대해 n-hexane, EtOAc 및 n-BuOH로 극성별 순차 용매 분획을 실시하였고, 얻어진 결과물에 대하여 DPPH와 ABTS+ radical 소거능 및 최종당화물 생성 저해활성을 평가 하였다. 먼저 DPPH 라디칼 소거활성은 페놀성 화합물의 함량이 상대적으로 높은 n-BuOH 가용부에서 IC50값이 24.3±1.7 μg/mL 으로 우수한 DPPH 라디칼 소거능을 확인하였고, 곤드레 추출물에 존재하는 페놀성 화합물과 라디 칼 소거능과의 연관성을 시사하였다. 또한 ABTS+ 라디칼 소거능은 EtOAc 및 n-BuOH 분획층물의 IC50값은 각각 69.5±2.6 μg/mL, 25.0±3.3 μg/mL의 라디칼 소거활성이 확인 되었고, 우수한 라디칼 소거 활성물질의 존재가 시사되었 다. 또한, 최종당화물 생성 저해활성을 측정한 결과, n-BuOH 가용분획에서 IC50값이 46.0±1.5 μg/mL로 높은 생 성저해활성을 나타내었으며, 이는 positive control인 aminoguanidine의 IC50값인 90.2±3.2 μg/mL과 비교해볼 때 우수한 활성이었으며, 다양한 화합물이 공존하는 추출물 상태의 시료를 단일물질로 정제할 경우 더욱 우수한 효능의 화합물이 존재할 가능성을 시사하였다. 향후 이들 활성물 질 동정을 통한 활성물질의 구조 결정 및 활성 기작에 대한 연구가 필요하며 본 연구결과는 천연물 유래의 라디칼 소거 능 및 AGEs 생성 저해능을 가지는 새로운 천연 기능성소재 발굴을 위한 기초자료로 활용가능하리라 사료된다.