미량화학물질은 미량 (ng/L)으로 인체 또는 환경에 심각한 피해를 줄 수 있는 물질이므로, 효과적인 미량오염물질 제거 시스템 개발이 필요한 실정이다. 분리막 기반 수처리 공정 중 정삼투 공정은 미량화학물질을 효과적으로 제어할 수 있는 저에너지, 친환경 공정으로 각광받고 있으나, 제거율, 제거기작, 공정최적화 등의 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 정삼투 공정을 이용하여 미량화학물질의 제거성능을 평가하고 그 기작을 평가하여 수계 내 존재하는 미량오염물질을 신속하고 효율적으로 처리할 수 있는 삼투막 기반 막공정 공법을 제시하고자 한다.

The ultimate goal of seawater reverse osmosis brine management is to achieve minimal liquid discharge while recovering valuable resources. The suitability of an integrated system of membrane distillation (MD) with sorption for the recovery of rubidium (Rb⁺) and simultaneous SWRO brine volume reduction has been evaluated for the first time. Polymer encapsulated potassium copper hexacyanoferrate (KCuFC(PAN)) sorbent exhibited a good selectivity for Rb⁺ sorption. The integrated MD-KCuFC (PAN) system with periodic membrane cleaning, enabled 65% water recovery. A stable MD permeate flux was achieved with good quality permeate. KCuFC (PAN) showed a high regeneration and reuse capacity. Ammonium chloride air stripping followed by resorcinol formaldehyde resin filtration enabled to recover Rb⁺ from the desorbed solution.

정삼투 공정은 에너지 소비율면에서 역삼투 공정 대비 1/10 수준이며, 고압⋅고에너지를 요하는 역삼투 공정의 대안으로 각광받고 있는 기술이다. 이러한 정삼투 공정은 저에너지 및 고효율화를 요구하는 산업분야에서 다양하게 적용 가능할 것으로 예상된다. 그 예로서, 선박 폐열을 이용한 유도 용액 회수, 산업폐수 재이용, 휴대용 비상 급수용 장치, 음식과 음료 및 의약용품 농축공정 등을 들 수 있다. 현재까지 정삼투 공정은 주로 실험실 규모에서 연구가 진행되었으며, 기술 상업화에는 아직 이르지 못한 실정이다. 국외에서는 미국, 싱가포르 및 호주 등에서 정삼투 실용화 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 국내의 경우 FOHC 연구단에서 해당 공정의 기본 메커니즘 및 실용화에 관한 연구가 이루어지고 있다.

역삼투법 해수담수화 기술은 에너지 소모 및 농축수 처리 문제로 인하여 기술 활용의 보급에 제한이 있는 실정이다. 해수·하수를 유도용액과 원수로써 사용하는 정·역삼투 융합공정은 별도의 유도용액이 필요하지 않으며 희석된 해수가 역삼투 공정의 원수로써 사용되기 때문에 일반적인 역삼투법 해수담수화 기술보다 낮은 압력에서 운전된다. 또한 역삼투 공정 후단에 정삼투 공정을 추가시킴으로써 농축수를 희석시킬 수 있으며 이로써 농축수 배출로 인한 문제점을 최소화 시킬 수 있다. 현재 국외에서는 Modern water, Porifera사 주도로 정삼투 모듈 개발 및 실용플랜트 개발이 이루어지고 있으며, 국내의 경우 FOHC 연구단에서 해당 공정의 기본 메커니즘 및 실용화에 관한 연구가 이루어지고 있다.

It is essential to decrease energy consumption and excess sludge to economically operate sewage treatment plant. This becomes more important along with a ban on sea dumping and exhaustion of resource. Therefore, many researchers have been study on energy consumption reduction and strategies for minimization of excess sludge production from the activated sludge process. The aeration cost account for a high proportion of maintenance cost because sufficient air is necessary to keep nitrifying bacteria activity of which the oxygen affinity is inferior to that of heterotrophic bacteria. Also, additional costs are incurred to stabilize excess sludge and decrease the volume of sludge. There were anoxic, aerobic, membrane, deairation and concentration zone in this MBR process. Continuous aeration was provided to prevent membrane fouling in membrane zone and intermittent aeration was provided in aerobic zone through ammonia sensor. So, there was the minimum oxygen to remove NH4-N below limited quantity that could be eliminated in membrane zone. As the result of this control, energy consumption of aeration system declined by between 10.4 % and 19.1 %. Besides, we could maintain high MLSS concentration in concentration zone and this induced the microorganisms to be in starved condition. Consequentially, the amount of excess sludge decrease by about 15 %.