삼투압과 기계적 가압의 영향을 모두 받아 비가역적 거동을 보이는 역삼투 (RO) 막오염과는 달리 정삼투(FO)에서 발생된 막오염층은 물리적 세척을 통해 일정수준이상 회복되는 가역성을 보인다. 최근 연구결과에 따르면 FO의 막오염 물질 중 단백질과 다당류와 같은 물질들이 비가역적인 막오염을 유발할 수 있 다는 결과를 보여주었는데 이는 FO의 장점인 가역성을 저해할 수 있다. 이러한 원수에 있는 막오염 물질들이 막오염에 영향을 줄 수 있기 때문에 실제 하수 2 차 처리수를 이용하여 평가한 결과 40% 이상 막오염 회복도가 떨어졌으며 이는 분리막과 원수의 특성에 따라 차이를 나타내었다. 따라서 정삼투공정 운전 시 원수성상과 사용하고자하는 분리막의 재질을 고려하여 물리적세척주기를 결정하여야 한다.

혐기성 반응과 분리막을 결합한 형태인 혐기성 생물막 반응조 (Anaerobic Membrane Bioreactor : AnMBR)공정을 본 연구에서는 세라믹막과 유기막의 운전특성을 비교하였다. 혐기성 MBR에 사용된 세라믹막은 메이덴샤(일본), 유기막은 도레이(일본)의 평막을 사용하였고, 침지식으로 운전하였다. COD제거는 90% 이상의 높은 효율을 보였으며, MLSS 6,000mg/L 이상, MLVSS는 4,000이 mg/L 이상으로 유지되었다. 시간이 지남에 따라 바이오가스 내 메탄가스의 비율이 점차 증가하여 60%에 도달하였으며, 세라믹 막의 Flux는 별도의 막오염 제어 없이 초기 3일 동안 7∼12LMH를 유지하였으나, 이후 5±1LMH, 유기막의 Flux는 3±1LMH를 유지하였다.

지난 10년간 저에너지 측면에서 주목을 받았던 정삼투 공정은 최근 매우 다양한 분야로의 적용이 시도되고 있다. 초기의 MNPs, hydrogel 등의 유도용액의 개발로부터 유도용액의 회수를 필요로 하지 않는 해수와 담수의 삼투희석을 통한 FO-RO hybrid 공정을 비롯하여 식물 재배를 위한 영양 물질을 유도용액으로 사용하는 FDFO(fertiliser drawn FO), 고염도의 셰일가스 생산수의 방류를 위한 처리 등으로 적용이 확대되고 있다. 본 발표는 현재 다양한 분야에 적용되고 있는 FO 하이브리드 공정들에 대한 분석과 이를 통한 효과적이고 성공적인 정삼투 공정의 상업적 적용을 위한 FO 기술의 발전방향을 제시하고자 한다.

FO-RO 공정은 해수담수화와 하수재이용 기술이 통합된 방법으로 높은 수질과 낮은 막오염이 장점이나 실제 하수2차처리수(SWWE) 조건에서 정량적 평가는 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 FO-RO 공정의 막오염 제어와 높은 수질을 실제 SWWE를 이용하여 검증하였다. RO의 막오염이 감소된 것을 막오염지수(SDI)를 이용하여 정량적으로 평가한 결과 SWWE를 해수에 직접 혼합하거나 MF로 전처리 후 혼합하는 조건은 SDI 5이상 이였으나 FO로 처리한 삼투희석 조건만이 SDI 1.2로 RO의 운전 가이드라인(SDI<3)을 만족하였다. 이때 막오염 층은 물리적 세척만으로 제거가 되었다. 또한, 최종 처리수가 먹는물 수질기준 59개 항목을 모두 만족함으로써 음용수(DPR)로의 적용 확대 가능성을 확인하였다.