The MBR process, which uses membrane to separate solids instead of secondary clarifier, has the advantage of maintaining high MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) concentration in bioreactors. In this study, three MBR processes combined with chemical phosphorus removal facility were studied: the phase-isolated MBR process with one recirculation pump, the A2O MBR process with two recirculation pumps, and the MBR process without a oxygen depletion reactor with three recirculation pumps. 116 simulations by EQPS (Effluent Quality Prediction System) were performed, under same design influent characteristics and hydraulic retention time, to see the effects of recirculation ratio changes on effluent water quality. The final effluent limits for total nitrogen and phosphorus were set to as 10 ㎎/L or less and 0.2 ㎎/L or less, respectively. AlCl3 was fed at MBR effluent to make 0.2 ㎎/L of total phosphorus precisely by PI (Proportional-Integral) controller in EQPS. This study showed that the phase isolated MBR process (R1 600%) had the highest nitrogen removal efficiency, with a final effluent T-N concentration of 6.765 mg/L. However, the A2O MBR process (R1 400%, R2 100%) required the lowest AlCl3 flow of 0.742 m3/day, which is approximately 59.1% lower than the average AlCl3 flow of the phase-isolated MBR process. It also produced 4,835 kg/day of sludge, the lowest among the studying MBR processes. It seems that A2O MBR process is the most economic method to treat studying wastewater to meet final effluent nutrient limit targets. However, carbon neutrality must be considered to select the best process to treat studying wastewater and it will be presented later.

Membrane Bioreactor 공법(MBR process)은 기존 활성슬러지 공법에 분리막 공정을 적용하여 하수를 처리하는 고도하수처리공정이다. 분리막과 생물반응조를 결합해 생물반응조에서 하수가 처리되고 분리막에 의해 처리된 하수가 여과되어 과정이 이루어진다. MBR 공법의 장점으로 미생물 농도를 높게 유지해 처리 수질을 기존의 생물학적 처리장보다 향상 시킬 수 있고, 처리 수질을 향상시켜 처리수를 중수도로 이용가능하다. 하수를 재이용함으로써 현재 물 부족 상황에 대처하기 위한 방법 중 하수 재이용에 대한 현실적인 대안이 될 수 있다. 그러나 MBR 공정에서 분리막에 생기는 Fouling은 공정의 효율성을 떨어뜨리는 가장 큰 문제가 되고 있다. 현재 MBR 공정에서 발생하는 Fouling을 해결하기 위해 화학세정방법 및 계면활성제를 이용하고 있다. Rhamnolipid는 미생물로부터 생성되는 효소의 일종으로 화학적 계면활성제와 유사한 특성을 가진다. Rhamnolipid는 또한 생분해성으로 박테리아에 의해 무기물로 분해되어 환경에 대한 위해성과 독성이 거의 없으므로 환경복원에 유용하게 쓰일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MBR공정 운전에서 Rhamnolipid의 주입 방식과 투입량에 따른 분리막 세정 효과 및 막 오염 제어 가능성을 알아보았다.