분리막조 전단 침전조 하부에 경사판을 설치하고, 분리조의 활성슬러지는 막 모듈 하부의 공기에 의한 유동에너지를 이용하여 경사판 침전조와 분리조의 상부 위어를 통하여 이동할 수 있게 하였다. 분리조에 TORAY사의 침지식평막 (MEMBRAYTM)을 50 m3/일 규모로 설치하고, 20.4 LMH의 플럭스로 운전하였다. 경사판을 설치하지 않은 경우, 분리조의 MLSS가 침전조 보다 1,800 mg/L 높았 고, 경사판을 설치한 결과, 분리조의 MLSS 농도가 침전조 보다 1,300 mg/L 높 아 경사판이 분리조의 MLSS 농도를 저감하였다. 또한, 침전조와 분리막조의 유 로구간인 위어의 높이를 20, 30 및 40 cm로 증가시킬수록 MLSS의 이동이 보다 증가하여 막분리조의 MLSS 농도를 낮출 수 있었다.

30 LMH의 정유량 플럭스로 운전하는 MBR에서, 휴지 및 역세정에 따른 한외여과 분리막의 오염을 조사하였다. 또한, 연속적인 공기세정과 비교하여 분리막 여과저항을 최소화하기 위한 간헐적인 공기세정을 평가하였다. 여과 조건은 14.5분 여과와 0.5분의 휴지를 유지하였으며, 역세정 시간은 휴지 시간과 동일하게 운전하였다. 공기세정이 정지하는 동안에 분리막 표면의 겔층 위에 케잌이 빠르게 축척되었으며, 역세정으로 겔층과 케잌층의 복합층은 쉽게 제거되었다. 역세정 후에 공기세정이 정지하는 동안 분리막 표면에 케잌이 형성되어 공경 내부의 오염현상을 억제하였다. Pearson 상관성을 조사한 결과, 간헐적인 공기세정에서 공기 세정이 정지하는 시간과 분리막의 오염은 매우 연관성이 높다는 것을 알았다. 즉, 간헐적인 세정에서 공기세정이 정지하는 시간이 갈수록 오염억제에 효과적이었다.

침지식 분리막 모듈에서 공기강도에 따른 분리막 위치에 대한 오염을 조사하였다. 분리막의 충진밀도가 낮은 곳에서 높은 유체 유속을 나타내었으며, 유체 속도는 기-액 주입률에 비례하였다. 전단응력은 기-액 주입률 및 유체 유속에 비례하였다. 비가역오염(Rir)은 흡입 압력이 가까운 부분에서 가장 높게 나타났다(position 1). 비가역오염에 대한 저항과 분리막 고유 저항의 비(Rir/Rm) 및 비가역오염에 대한 저항과 가역오염의 저항의 비(Rir/Rr)도 position 1에서 가장 높게 조사되었다. 비가역오염(Rir)은 흡입 압력이 높은 곳인 position 1에 오염물질이 축적되어진 결과이다. 분리막 위치에 따른 오염현상은 모듈 디자인 최적화에 중요한 인자임을 알았다.

침지식분리막 오염을 최소화하기 위한 두 가지 공기세정방식을 비교하였다. 연속적인 공기세정과 단계별 공기량을 증가시키는 방식을 연구하였다. 15분의 여과 중에 세정공기의 증가는 5분마다 단계별로 공기량을 증가시켜주었다. 모의 여과 원수에 분말활성탄을 10 g/L 이하 그리고 카올린은 20 g/L 이하로 준비하였으며, 플러스는 80 LMH로 하였다. 단계별 공기세정방식은 연속적인 공기세정 방식보다 분리막 오염억제에 효과적이었다. 추가적으로 주입된 응집제는 분리막 오염저감을 보다 향상시켰다. 연속적인 공기세정의 오염현상은 공경막힘과 분리막 표면에 지속적인 입자의 축적에 기인하였다.

수돗물 공급에 있어서의 미량 유기물질 및 맛냄새 제거의 중요도가 높아짐에 따라 오존, GAC 및 PAC 등 고도 정수처리공정의 도입이 지속적으로 증대되고 있다. 하지만, 원수의 수질악화, 새로운 오염물질의 출현 등에 의해 기존의 고도처리공정이 향후에도 충분한 대안이 된다고 확신하기는 어려운 실정이다. 본 연구에서는 고농도의 분말활성탄을 slurry blanket의 형태로 체류시킨다는 새로운 개념의 접촉조를 구상, 막여과조와 연계하여 하나의 공정으로 완성하였다. 한강원수를 대상으로 80m3/일 규모의 pilot plant를 이용, 유기물질 및 2-MIB, Geosmin에 대한 제거특성을 살펴본 결과 DOC의 경우 운영초기 90% 이상, 안정화된 이후에도 70~80% 내외의 높은 처리효율을 나타내었으며 2-MIB Geosmin의 경우 검출한계 이하로 제거되었다. 본 공정은 1년 이상의 장기간의 고도처리 효율 검증 및 안정된 PAC 접촉조의 운영방안 등 공정 최적화를 위한 추가적인 연구가 필요한 실정이나 기존의 고도처리에 비해 컴팩트하면서 높은 처리효율을 안정적으로 나타냄으로써 맛냄새물질을 비롯한 미량 오염물질을 제거하기 위한 대안공정으로서의 높은 가능성을 확인하였다.