본 연구에서는 하수 재이용을 위한 역삼투막 공정에서 전처리 정밀여과막(MF) 손상에 대한 누출되는 다양한 수 질변화로써 막 손상 검지 방안을 제시하였다. 이를 위하여 역삼투막 유입수질 적합성 평가지표인 SDI (silt density index)를 3에서 5의 범위 내에서 막 손상 시 검지 감도를 정량화하기 위하여 전처리 분리막이 1에서 3가닥 파단에 따라 SDI는 1.92에 서 6.11까지 증가한 결과를 확인할 수 있었다. 일반적으로 3을 기준으로 역삼투막 유입수질로 설정하였을 때 분리막이 3가닥 까지 파단이 되어야만 막 손상 검지가 가능하다는 것을 의미하며 역삼투막의 오염은 잠재적으로 가속화되어 효율을 저하시 킬 수 있다. 또한 이때 누출되는 입자성과 유기물질에 대하여 0.45 μm 이상의 크기만 걸러주는 입자계수는 입도분포별 막 파 단 개수에 따라 일정한 패턴을 확인할 수 없었으며, TOC 농도는 약 2배의 변화패턴으로써 SDI와의 상관관계로써 TOC가 막 손상 수질지표로써 신뢰성이 높은 것으로 확인되었다. 수질분석결과와 더불어 USEPA에서 제시하는 막 손상 검지 방법 중 압력손실시험과 이를 기반으로 LRVDIT 모델의 적합성 평가를 한 결과 막 손상 또는 역삼투막 공정으로 유입되는 막오염물질 을 신속하게 확인할 수 있는 SDI 및 TOC를 포함한 LRVDIT 모니터링과 UCL 설정을 병행해야 한다.

본 연구에서는 하수처리유출수의 유기물 성상을 제어하기 위해 서로 다른 흡착제를 적용하여 역삼투막의 막오염 경향성을 관찰하였다. 실험실 규모에서 역삼투막 운전결과, 다중벽탄소나노튜브 (5%), 팽창흑연 (21%), 하수처리유출수(25%), 활성탄 (26%) 순서로 초기대비 투과수량이 감소하였다. 형성된 막오염 물질의 FEEM 분석결과, 활성탄의 경우 팽창흑연, 다중벽탄소나노튜브, 하수처리 유출수에 상대적으로 높은 미생물유래물질에 의한 막오염이 존재하였다. 더 나아가, 분자량 분석 결과를 통해 고분자 미생물유래물질(>15K Da)의 영향이 큰 것을 확인하였다. 결과적으로, 하수재이용공정에서 고분자 미생물유래물질이 역삼투막 효율저하의 주요한 역할을 하며, 이를 저감시키기 위한 방안마련이 필요하다고 판단되었다.

하수처리 혐기성 유동상 생물반응기(Anaerobic Fluidized Bed Bioreactor : AFBR)는 높은 표면적을 갖는 입상활 성탄을 유동 메디아로 적용함으로써 생물막 형성 및 유지에 유리하며 이로 인해 우수한 유기물 제거 효율을 나타내나 처리된 유출수 내의 질소와 같은 영양염류의 잔존이 여전히 문제로 남아있다. 본 연구에서는 AFBR에 의해 처리된 유출수 내의 질소 배제를 위하여 정삼투막(FO membrane)을 유도용액의 종류와 농도에 따라 적용하였다. 실험결과 유출수의 총질소 배제 효율 은 FO막에 적용하는 유도용액(draw solution : DS)의 종류 및 농도에 크게 의존하였다. 유도용액 농도가 증가함에 따라 FO막의 수투과량이 증가하였으며, 1 M의 NaCl을 유도용액으로 사용한 경우 총질소 배제 효율은 55%이었으나 1 M의 glucose를 유도용액을 사용한 경우 거의 완벽한 총질소 배제 효율을 나타내었다. AFBR 유출수를 FO막으로 24시간 동안 여과를 진행하 였으나 파울링에 의한 수투과량의 감소는 관찰되지 않았다.

The Anaerobic fluidized bed bioreactor (AFBR) treating synthetic wastewater to simulate domestic sewage was operated under GAC fluidization to provide high surface area for biofilm formation. Although the AFBR achieves excellent COD removal efficiency due to biological activities, concerns are still made with nutrient such as nitrogen remaining in treated wastewater. In this study, FO membrane was applied to treat the effluent produced by AFBR. Removal efficiency with total nitrogen (TN) was investigated with draw solution (DS, NaCl) and hydrodynamic condition (i.e., recirculation flow rate) along FO membranes. Permeability of FO membrane increased with increasing DS concentration. About 85% of TN removal efficiency was observed with the FO membrane using 1 M of NaCl DS. During operational period of a day, no permeate flux decline was observed.

In this study, various physical cleaning methods such as physical washing and osmotic backwash, were conducted to understand membrane fouling properties by employing real secondary wastewater effluent (SWWE). In addition, microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) pretreatments were compared to maximize removal of organic matter and to control membrane fouling efficiently. Organic foulants deposited on the active layer of FO membrane were observed by fouling behavior test. The relationship between concentrations of natural organic matter and membrane fouling was also investigated from the bench-scale FO tests.

(주)에코니티에서 개발한 자유말단형 분리막모듈(End-Free type)은 기존 분리 막 모듈과는 달리 고농도의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids) 에서도 지속적인 운전이 가능하며, 그 외 다양한 현장 문제 발생 시에서도 쉽게 대응이 가능하여 안정적으로 운영이 가능한 특징을 가지고 있다. 본 연구에서는 (주)에코니티 자유말단형 분리막의 MBR(Membrane Bioreactor) 장기 운전 성능을 평가하였다. 운영을 하는 동안 발생하는 이벤트에 대한 해결 방안을 확인하면서 최적의 운전조건을 검토하였다. 또한 하수처리수가 재이용으로 적용되는 시스템에서 MBR 처리수가 역삼투 멤브레인의 원수로 공급되는 만큼 안정적이며 양호한 수질이 생성되는지 지속적으로 검토하였다.

This study applied microbubbles to reduce membrane fouling in wastewater reuse membrane processes, evaluated and compared the transmembrane pressure with or without the application of microbubbles and the cleaning efficiency with the application of aeration and microbubbles. In addition, this study analyzed foulants removed from the membrane surface. Changes in the transmembrane pressure of membranes with the presence or absence of microbubbles were observed. As a result, transmembrane pressure (TMP) increasing rate decreased twofold when applying microbubbles to realize stable operations. This study compared and evaluated cleaning efficiency applying aeration and microbubbles. As a result, the cleaning efficiency was 5% higher on average when applying microbubbles. In turbidity and total organic carbon (TOC), foulants were discharged when applying microbubbles twice as much as applying aeration. It is thought that particulate foulants precipitated on the membrane surface were more likely to desorb because the adhesion between the membrane surface and particle was weakened by microbubbles. Therefore, it is considered possible to effectively control membrane fouling because of the increase in cleaning efficiency when applying microbubbles to wastewater reuse membrane processes.

Various studies have forwarded an outstanding wastewater effluent treatment systems toward securing sustainable supply of water sources. In this paper, a broad overview of the performance of MF membrane as pretreatment option for wastewater reuse will be presented based on the literature survey and experiments conducted over the wastewater reuse pilot plant. The pilot plant was operated with a continuous data acquisition for about 300days under various chemical enhanced backwash (CEB) system with subsequent treated water quality analysis. Accordingly, assessment of the effluent revealed that the pretreated water is suitable enough to be used as an input for Reverse Osmosis (RO) unit and significant effect of CEB and concentration of NaOCl is also conceived from the analysis. Moreover, it's also observed that the application of various CEB condition over long operational hours induced a constant declination of overall performance of MF membrane.

There has been an accelerating increase in water reuse due to growing world population, rapid urbanization, and increasing scarcity of water resources. However, it is well recognized that water reuse practice is associated with many human health and ecological risks due to numerous chemicals and pathogenic microorganisms. Especially, the potential transmission of infectious disease by hundreds of pathogenic viruses in wastewater is one of the most serious human health risks associated with water reuse. In this study, we determined the response of different bacteriophages representing various bacteriophage groups to chlorination in real wastewater in order to identify a more reliable bacteriophage indicator system for chlorination in wastewater. Different bacteriophages were spiked into secondary effluents from wastewater plants from three different geographic areas, and then subjected to various doses of free chlorine and contact time at 5˚C in a bench-scale batch disinfection system. The inactivation of φX174 was relatively rapid and reached ∼4 log10 with a CT value of 5 mg/L*min. On the other hand, the inactivation of bacteriophage PRD1 and MS2 were much slower than the one for φX174 and only ~1 log10 inactivation was achieved by a CT value of 10 mg/L*min. Overall, the results of this study suggest that bacteriophage both MS2 and PRD1 could be a reliable indicator for human pathogenic viruses for chlorination in wastewater treatment processes and water reuse practice.

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.

MBR 기술은 지난 20여 년 동안 처리성능과 효율성 그리고 비용절감 측면에서 빠른 속도로 발전하고 있다. 또한 안정적인 하수처리와 하수재이용관점에서 핵심기술로 널리 인식되고 있다. 본고에서는 MBR 기술의 개발과 상업적 응용에 관한 발전과정을 재조명하고 세계 시장의 전망을 제시하고자 한다. 주요 적용기술에 대해 다음 5가지 측면에서 검토하여 제시하였는데 1) MBR 기술의 진화, 2) MRBs의 상업용 기술, 3) 대용량 MBR 플랜트 설치 사례, 4) MBR 시장의 성장, 5) 기술의 발전방향 순으로 제시하였다. 마지막으로 MBRs에 대한 경제적, 환경적, 그리고 기술적 측면에서 향후 발전방향을 1) 초기투자비, 2) 처리 수질, 3) 분리막 소재/모듈, 4) MBR 장비와 공정, 5) 운영비용, 향후 6) 혐기성 MBRs 공정과 같은 차세대 기술 분야로 나누어 제시하였다.

1980년대 이후 국내 하 폐수 처리시설에 대한 지속적인 투자로 하수도 보급률이 90%에 이를 만큼 비약적으로 확충되었다. 21세기 들어 물 부족에 대비한 대체수자원 확보, 기후변화 등 지구환경문제에 대비한 에너지 절감 및 생산, 하천 호소의 지속적인 수질개선 요구 등 사회적 환경적 영향 요소를 감안할 때 더욱 고도화된 선진 하 폐수 처리기술이 필수적이다. 신개념 처리기술은 수질유해물질 및 독성관리기술 등 초고도 처리기술, 맞춤형 재이용기술, 에너지 절감 회수 활용 기술을 유기적으로 조합 연계하는 기술이다. 이러한 선진 처리기술은 국내 수질환경개선은 물론 개도국을 중심으로 급성장세를 보이는 국제 환경시장에서의 경쟁력 확보의 토대가 될 것이므로 글로벌 탑 수준을 지향하는 하 폐수 고도처리 기술개발 사업에서는 상기 기술 분야를 중점 개발하고자 한다. 본 사업단은 방류수 고품질화. 재이용 기술 분야, 에너지자립 분야, 통합관리 분야로 구분, 향후 1단계 5개년(2011-2015) 사업을 본격 추진할 예정이다.

본 연구는 한외여과 중공사형 모듈과 역삼투 나권형 모듈로 구성된 모듈 set 1∼7을 이용하여 모듈 set에 따른 순수 및 2차 처리수의 투과 flux를 고찰하고, 적용압력과 온도변화에 의한 한외여과 막과 역삼투 막의 분리 특성을 고찰하였다. 탁도와 SS는 한외여과 막에서 효율적으로 제거되며 COD, T-N, TDS 등은 역삼투 막에서 우수한 제거효율을 나타내었다. 적용압력과 온도의 증가에 따른 투과 flux는 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 이로부터 한외여과 및 역삼투 막은 정유공장 방류수의 고도처리 및 재활용을 위해 적합한 것으로 나타났다.

본 연구의 목적은 냉연공장 폐수재이용을 위해 3단 역삼투시스템 사용시 각단에서의 투과특성을 조사하는 것이다 판틀형 모듈 7개를 사용하여 회수율이 75% 가 되도록 3단 (배열 : 4+2+1) 으로 구성하여 장기간에 걸친 pilot test를 통해 막오염 진행에 따른 각 단에서의 유량 및 수질변화를 조사하였다 실험결과 각 단 모듈 1개당 평균 투과수량은 운전초기에는 1단, 2단, 3단의 순서로 많았으나 운전시간이 경과하며 막오염이 진행됨에 따라 1단은 감소하는 반면 2단은 거의 변화가 없고 3단의 투과수량은 증가하였다 즉 막오염은 주로 1단에서 발생하며 점차 2단. 3단으로 진행되는 것을 확인할수 있었다. 한편 투과수 수질은 예상한 것과 같이 1단이 가장 우수하였고 다음으로는 2단, 3단의 순서였으며 막오염에 영향을 받지않았다.

반도체 산업의 wafer 가공공정에서 발생하는 폐수를 재활용하고자 한외여과 공정을 이용한 막분리 공정의 도입 가능성을 검토하였다. Pilot 규모의 장치에 분획분자량이 각각 10,000, 20.000, 30,000인 한외여과막 모듈을 이용하여 투과유속 및 제거율 등을 측정하였다. 투과수의 성상은 SDI15, 탁도, 전기전도도, 실리콘 농도분석을 통해 공정수로 재이용이 가능함을 확인할 수 있었다. 투과유속 저하를 막기 위한 역세척 방법으로는 압축공기와 물은 sweeping 하는 방법이 가장 효과적이었고, 이때 투과유속의 회복율이 높게 나타났다. 분획분자량 30,000인 한외여과막에서 가장 높은 투과유속을 나타내었다. 또한 폐수의 평균 실리콘 입자 평균 함량은 3.8-5.6mg/ℓ이고, 투과수의 실리콘 입자 함량은 0.2μg/ℓ이하로 나타나 제거율은약 96%이상으로 나타났다.

The Microfiltration and Ultrafiltration were used to treat effluent of secondary municipal wastewater treatment system(Sequencing Batch Reactor). The cross-flow hollow fiber, UF 500,000(NMWC) and MF 0.65μ membrane were selected as suitable membrane. Short term and long term fouling effect were measured as a factor of flux decrease and the fouling removal effect of mixing air bubble in the penetrant was studied. The removal of anionic sulfactants before and after formation of micelle with several kinds of oil were checked. The test results show that removal of TOC was 70~80%, TN 28% and TP 16%. The decrease of flux due to fouling were 85%(UF) and 90%(MF) after running of 100hrs. The removal of anionic sulfactants were 60~70% notwithstanding micelle or not.