Osmotic power is to produce electric power by using the chemical potential of two flows with the difference of salinity. Water permeates through a semipermeable membrane from a low concentration feed solution to a high concentration draw solution due to osmotic pressure. In a pressure retarded osmosis (PRO) process, river water and wastewater are commonly used as low salinity feed solution, whereas seawater and brine from the SWRO plant are employed as draw solution. During the PRO process using wastewater effluent as feed solution, PRO membrane fouling is usually caused by the convective or diffusive transport of PRO which is the most critical step of PRO membrane in order to prevent membrane fouling. The main objective of this study is to assess the PRO membrane fouling reduction by pretreatment to remove organic matter using coagulation-UF membrane process. The experimental results obtained from the pretreatment test showed that the optimum ferric chloride and PAC dosage for removal of organic matter applied for the coagulation and adsorption process was 50 mg/L as FeCl3 (optimum pH 5.5). Coagulation-UF pretreatment process was higher removal efficiency of organic matter, as also resulting in the substantial improvement of water flux of PRO membrane.

Pretreatment system of desalination process using seawater reverse osmosis(SWRO) membrane is the most critical step in order to prevent membrane fouling. One of the methods is coagulation-UF membrane process. Coagulation-UF membrane systems have been shown to be very efficient in removing turbidity and non-soluble and colloidal organics contained in the source water for SWRO pretreatment. Ferric salt coagulants are commonly applied in coagulation-UF process for pretreatment of SWRO process. But aluminum salts have not been applied in coagulation-UF pretreatment of SWRO process due to the SWRO membrane fouling by residual aluminum. This study was carried out to see the effect of residual matal salt on SWRO membrane followed by coagulation-UF pretreatment process. Experimental results showed that increased residual aluminum salts by coagulation-UF pretreatment process by using alum lead to the decreased SWRO membrane salt rejection and flux. As the salt rejection and flux of SWRO membrane decreased, the concentration of silica and residual aluminum decreased. However, when adjusting coagulation pH for coagulation-UF pretreatment process, the residual aluminum salt concentration was decreased and SWRO membrane flux was increased.

호소수에 대한 막여과 공정 설계 및 운영인자를 도출하기 위하여 부산시 소재 회동 수원지의 물을 원수로 하는 200 m3/일 용량의 정수처리 침지식 막여과 pilot을 운영하였다 (운영기간 : 2018년 1월 ~ 9월). 막여과 공정 운영 관점에서 주요한 원수 수질변화로는 1월 ~ 2월 사이 수온이 5 ℃ 이하를 유지하였고, 6~7월의 평균 탁도는 24±40 NTU 이었으며, 7월 중 태풍 발생으로 인하여 약 229 NTU의 고탁도가 유입되었다. 막여과 pilot 운영결과를 바탕으로 막여과 공정의 주요 설계값인 막여과 유속, 막여과 차압, 약품 세척 주기 및 단위공정의 운전순서를 결정하였다. 운영결과 중에서 특별히 괄목할 만한 관찰점은 막여과 배출수 탁도의 중력침전 제거율이 평균 94±4%로 분석된 것이다.

A series of amphiphilic block copolymers consisting of hydrophobic poly(methyl methacrylate) (PMMA) and poly(polyethylene glycol methyl ether methacrylate) (PPEGEMA) were synthesized by Cu based ATRP and utilized as an additive to prepare asymmetric ultrafiltration (UF) membranes by non-solvent induced phase separation (NIPS) with PVDF. Obtained PVDF based UF membranes gave in-situ hydrophilic surfaces on the hydrophobic PVDF matrix because of strong compatibility PMMA block segment to PVDF and the hydrophilicty of PPEGMA block segment to the non-solvent (water), which showed improved water flux in comparison to neat PVDF UF membrane.

본 연구에서는 파일럿 및 상용급 규모에서 UF 분리막을 결합한 혐기성 소화 공정을 장기간 운영하여 분리막의 성능, 소화효율, 바이오가스 생산량과 수질 등의 다양한 인자를 도출하였다. 파일럿 규모에서 막의 투과 플럭스는 15∼20 LMH, 막간 차압은 1∼3 kgf/cm2로 운전되었다. 유입수의 TCOD 와 SCOD 는 각각 113 g/L, 62 g/L 이었고, 유출수의 TCOD 와 SCOD는 UF 공정 이후 제거효 율이 93% 및 86% 로 나타났다. 상용급 규모의 운전 결과, 분리막의 투과 플럭스는 12∼15 LMH로 나타났다. 유입수의 CODcr, TS, VS는 각각 236 g/L, 62.5 g/L, 50.2 g/L였으며, 농축여과분리막을 통과 후 제거율은 각각 99%, 94% 및 98%로 조사되었다.

기후 변화 및 상수원 오염 등으로 원수 내 조류 증식의 빈도가 높아짐에 따라 모래여과와 마찬가지로 막여과 정수처리 공정 운영에서도 문제를 유발할 수 있기 때문에 이에 대한 기술적 대응 방안이 수립되어야 한다. 특히 우리나라와 같이 계절적 구분이 뚜렷한 지역에서 조류는 수온에 따라 우점하는 조류의 종이 변화하여, 외형 적 형태 및 성상이 종별로 다른 조류의 특성을 감안한 대처 방안이 검토되어야 한 다. 본 연구는 낙동강 수계를 원수로 하는 500m3/d 규모의 파일럿 플랜트를 이용하여 계절별로 상이하게 유입되는 조류의 분류에 따라 겨울철 저수온 시기에 규조류가 번성할 경우 염기 역세정 방법을 적용하고, 여름철 시기에 남조류가 번성할 경우에는 분말활성탄으로 처리하는 조류 대응 막여과 운전 방법과 전처리 공정에 대해 검토하였다.

혐기성 Membrane Bioreactor 공정은 기존 단점을 보완하고 고-액을 효과적으로 분리시켜 혐기슬러지를 소화조로 재순환시켜 미생물 체류시간을 연장시킬 뿐만 아니라 슬러지 멤브레인 폐쇄공정 속에서 취급되기 때문에 악취발생도 최소화되는 장점이 있다. 본 연구에 적용된 UF 여과막 결합 혐기소화공정에서 사용된 음폐수 유입 pH는 4.12, TS 12%이었다. UF 여과 분리막은 운전 335일 이후부터 가동시켰으며, flux는 15～20 LMH, TMP는 1～3 kgf/㎠(In-Out), 교차여 과속도는 1～3 m/sec로 운전하였다. 유입수의 TCOD와 SCOD의 는 각각 113 ± 29, 62 ± 8 g/L로 변화될 때, 유출수의 TCOD, SCOD는 각각 25 ± 6, 12 ± 3 g/L이었다.

최근 정수 수질 고도화 및 시설 운영 효율화를 위해 분리막 정수처리시설 도입이 활발히 진행되고 있지만 여과효율을 감소시키는 막오염은 분리막 기술 도입에 중요한 문제점 중에 하나이다. 막오염을 제어하기 위해 분리막 세정과정이 처리공정에 적용된다. 본 연구에서는 6년 이상 운전된 막여과 정수처리 공정에서 세정 후 PVDF재질의 한외여과 분리막의 특성 변화를 분석 하였다. 장기사용에도 불구하고 PVDF 막의 물리적 강도 및 연신율에는 거의 변화가 없었으며, 화학세정 후 분리막 표면에 잔류하는 물질은 대부분 소수성의 휴믹산 계열의 유기물로 나타났다. 장시간의 세정으로 인한 막 표면 구조의 변화는 관찰되지 않았으나 사용전막 대비 평균 막 표면 공극 크기가 증가하고 표면 공극율이 감소하는 현상이 확인되었다.

포항시 하수처리수 재이용 시설은 UF-RO 공정을 통해서 일 10만 톤의 재이용수를 생산하여 철강 산업단지에 공급하는 시설로서 2014년 8월부터 운영 중이며, 2020년 기준 포항시에서 예상되는 물 부족량의 45%를 충당할 것으로 예상한다. 본 시설의 전처리 공정은 침지형 UF 막으로, 회수율 95%, Flux 25.7 L/m²-h로 운영되며, 역삼투 분리막은 회수율 80%, Flux 20 L/m²-h로 운영된다. 농축수 25,000톤 중 9,000톤은 생물 막 여과를 통해 처리되어 방류되며, 16,000톤은 하수처리장으로 반송된다. 본 연구에서는 하수처리수 재이용 시설의 분리막 오염 특성에 대해서 살펴보고 운전 자료를 바탕으로 안정적인 실시간 운영을 위한 공정 구성 및 운전 방법에 대해 검토하였다.

바이오매스는 지속가능한 에너지원의 일종으로 다양한 공정에 따라 바이오 에탄올, 바이오 디젤, 바이오 가스 등으로 회수하여 석유자원의 대체제로 사용 가능하다. 그 중 목질계 바이오매스는 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 이루어져 있으며, 셀룰로오스는 바이오 에탄올 등의 연료화를 통해 이용되고 있으나, 리그닌의 경우 펄프 공정 내 부산물로 여겨져 단순 연소를 통한 열에너지원으로서의 역할을 하고 있다. 하지만 리그닌은 자연에서 가장 많이 존재하는 페놀성 고분자 화합물의 일종으로, 이를 이용한 페놀 수지, 에폭시 수지, 접착제 등의 화학약품화 및 탄소섬유로 소재화하는 등의 리그닌 부가가치화 연구사례가 많아지고 있다. 본 연구 대상인 폐목재는 2015년 기준 연간 약 170만 톤이 발생하고 있으며 약 70%가 재활용되어지고 있으나, 3등급 폐목재의 경우 가공과정에서 페인트, 기름, 방부제, 접착제 등 다량의 불순물이 함유되어 재활용 시 많은 제약을 두고 있다. 이러한 폐목재의 특성을 고려한 재활용 방안에 대한 연구의 필요성이 존재한다. 본 연구는 3등급 폐목재를 대상으로 organosolv 전처리법을 이용한 최적 리그닌 분해 조건 도출 및 UF/NF 멤브레인 시스템 적용을 통한 폐목재 내 목적으로 하는 분자량을 가진 리그닌의 고순도 분리 추출을 목적으로 하고 있다. 또한 분리된 리그닌의 FT-IR, NMR, TGA 분석을 통해 폐목재 리그닌의 재활용 가능성을 검토해보고자 한다.

In response to the water shortage problem, continued attempts are being made to secure consistent and reliable water sources. Among various solutions to this problem, wastewater effluent is an easy way to secure the necessary supply, since its annual output is consistent. Furthermore, wastewater effluent has the advantage of being able to serve various purposes, such as cleaning, sprinkling, landscaping, river management, irrigation, and industrial applications. Therefore, this study presents the possible use of reclaimed industrial wastewater treated with Birm filters and a UF membrane, along with an analysis on membrane fouling. The preprocessing stage, part of the reclamation process, used Birm filters to minimize membrane fouling. Since this study did not consider heavy metal levels in the treated water, the analyses did not include the criterion for irrigation water quality. However, the wastewater reclaimed by using Birm filters and a UF membrane met every other requirement for reclaimed water quality standards. This indicated that the treated water could be used for cleaning, channel flow for maintenance, recreational purposes, and industrial applications. The analysis on the fouling of the Birm filter and UF membrane required the study of the composition and recovery rate of the membrane. According to SEM and EDX analyses of the UF membrane, carbon and oxygen ion composition amounted to approximately 57%, whereas inorganic matter was not detected. Furthermore, the difference in the recovery rates of the distressed membrane between acidic and alkaline cleaning was more than ~78%, which indicated that organic rather than inorganic matter contributed to membrane fouling.