This study focused on using indirect filtration through riverbeds to produce high-quality drinking water. Data on water quality from a water intake facility(capacity 10,000 m3/day) and nearby rivers were collected over a three-year period. The average intake facility specifications were found to be a specific surface area of 58 balls/m2, a mean particle size of 24 mm, an inflow velocity of 2.2 cm/sec, and a burial depth of 5 m. The water quality improvement rate was assessed as grade Ia, surpassing the adjacent river’s water quality. Correlation analysis showed a weak correlation between opening ratio, Suspended Solid (SS), and Biochemical Oxygen Demand (BOD) compared to total coliforms and fecal coliforms. The correlation coefficient R value of SS was -0.614, BOD was –0.588, total coliforms -0.870, and fecal coliforms -0.958. The R value shows a negative value, which showed that the larger the opening rate, the lower the removal rate of water pollutants. The correlation coefficient R values according to the depth of burial were found to be BOD 0.914, SS-0.124, total coliforms 1.000, and fecal coliforms 0.866. The deeper the burial depth, the higher the removal rate of BOD and microbial groups.

합성 지표수 용액을 가압식 한외여과 시스템을 통하여 100 L/m2/h 정속 및 0.15bar 정압 조건에서 전량 여과하였다. 공극 크기 0.05μm의 중공사막으로 구성된 가압식 모듈을 통해 실리카(SiO2) 입자 50, 10, 2 mg/L와 알긴산 나트륨(SA) 10, 2, 0.4 mg/L가 혼합된 용액을 여과하였다. 여과 공정은 30분 여과 후 30초 역세와 30초 정세의 주기적 물리 세정과 병행하여 수행되었다. 실험 결과 높은 농도 조건에서 정속 / 정압 여과조건에 따른 파울링 거동은 큰 차이를 보이지 않았으나, 낮은 농도 조건에서는 정속 여과가 정압 여과에 비해 파울링 속도가 빠른 것으로 관찰되었다. 모델링 결과 이는 정속 여과에서 막간 차압 증가에 의한 케이크 층 압축에 의한 것으로 나타났다.

무기실리카 입자로 구성된 고탁도 원수를 처리하는 침지식 정밀여과 운전에서 휴민산과 2가 양이온의 존재유무에 따라 시간에 따른 파울링 저항을 관찰하였다. 공기폭기로 인한 무기실리카 입자의 파울링 감소효과는 휴민산과 칼슘이 혼합 으로 존재 시 감소하였다. 파울링층의 전자현미경 관찰결과 칼슘의 존재 시 휴민산의 무기실리카 입자 표면흡착이 관찰되었 다. 이는 멤브레인 표면에 조밀한 파울링층을 형성시켜 공기폭기 효과를 감소시킨 것으로 판단된다. 용액의 조성에 따른 고탁 도 원수의 탁도 제거율에는 큰 변화가 없었으나 공기폭기량에 따라 칼슘과 무기실리카 입자의 혼합 존재 시 유기물질의 제거 율은 80% 이상으로 증가하였다. 이는 공기폭기 하에 무기실리카 입자 표면에 흡착된 일부 휴민산들이 멤브레인 표면으로부 터 함께 역수송 되어 유기물질 제거율을 증가시킨 것으로 사료된다.

수처리에 있어 막여과 기술은 안전한 처리수질의 보장, 시스템의 집약화 및 자동화 등의 장점으로 인해 활발히 도입되고 있다. 하지만 핵심 기자재인 막 모듈의 설계나 전체 정수처리 공정의 안정성 부분에 대해서는 아직 기술개발의 여지가 남아 있다. 본 연구에서는 막여과 공정의 연속 운전에 있어서 막오염을 완화시키기 위한 목적으로 수행하는 물리적인 역세척의 효율 향상과 더불어 이 때 발생하는 역세배출수를 막 모듈 외부로 원활히 배출할 수 있도록 한 가압식 막여과 기술과, 이 때 발생한 가압식 막여과 배출수를 이중 구조로 구획된 침지 막조 이용하여 원활히 처리할 수 있는 침지식 막여과 기술을 결합하여 기존 기술에 비해 고회수율의 달성은 물론, 집약적이고 실용적인 2단 막여과 정수처리 시스템을 개발하고자 하였다.

수온 상승에 따른 조류 등 이취미 물질의 증가, 미량 유해물질의 검출로 인해 기존 여과 공정으로 시민들의 수질 기대조건을 충족할 수 없기 때문에 오존+활 성탄 등의 고도정수처리 공정의 도입이 활성화되었으며, 이미 대도시, 광역단위 에는 고도정수처리 공정 도입이 완료된 상황이다. 대부분의 국내 정수장의 여과 공정은 급속 모래여과 공정으로 구성되어 있으며, 10년간 막여과 공정이 등장하여 여과 공정에 따른 후단 오존+활성탄 공정에 미치는 영향을 파악하는 것이 필요하다고 판단되었다. 서울시 Y 정수장에 설치된 고도정수처리 파일럿 플랜트 를 활용하여 고도정수처리 공정에 모래여과수와 막여과수가 유입되었을 경우 수질 및 제거율의 변화와 활성탄 표면 변화를 관찰하였고 이를 통해 막여과 정수처리 공정 도입 필요성을 검토하였다.

본 연구는 잔류함으로써 문제를 일으킬 수 있는 응집제를 사용하지 않고 물리적인 처리만을 사용하는 막여과 정 수처리의 전처리로 F/A 공정을 구성하고자 하였고 이를 구성하는 여재의 성능을 연구하였다. 특히, 탁질 물질과 유기물 제거 가 가능한 것으로 알려진 Filtralite의 도입 가능성을 검토하였다. Filtralite의 탁도 제거효율은 원수대비 83~84%로 여과사와 비슷한 결과 값을 나타내었으며 여재표면에 잘 발달된 공극 때문에 유기물 제거능은 여과사보다 50% 더 높게 나타났다. 따 라서 F/A 공정을 구성함에 있어 여과사보다 Filtralite가 더 효율적이라 검토되었다. 활성탄과 연계한 F/A 공정을 구성하여 막 여과 처리 시스템의 전처리효율을 실험한 결과, TOC 농도는 TMP의 증가에 큰 영향을 주는 것으로 판단되어 막오염 저감에 유기물 제어가 중요함을 확인하였으며 유기물 제거 효율이 뛰어난 여재 사용이 필요할 것으로 판단되었다.

국내 다수의 정수장이 적용하고 있는 전통적인 정수처리 공정만으로는 신규 유해물질이나 미량유해물질의 처리 보증을 할 수 없다. 안정적인 고도정수처리공정으로 막분리공정의 적용과 연구가 진행되고 있다. 원수의 특성에 따른 막여과 고도정수처리공정의 개발과 이에 대한 장기적인 검증이 필요하다. 본 연구에서는 계절에 따라 고농도의 망간이 발현되고 있는 경북 U정수장 내의 막여과 시설을 운영하면서 고도정수처리공정의 개발과 장기 성능 평가를 진행하였다. 막여과시설의 일처리용량은 1,000 m³으로 최적 운영인자 확보와 정수처리성능을 평가하였다.

We have studied ternary polymer blend system (A-B/C), which A and C polymers have attractive interactions. The blend was prepared as thin layer coating on the top of the supporting membrane, such as alumina, by layer-by-layer deposition of each polymer from the diluted solution. By controlling the fraction of polymer, the morphology of the blend showed various states including inter-connected porous structure at a certain condition. In addition, we tried to have the better control in pore size and function by introducing small molecule-containing layers atop of the blended coating. The selectivity of filtering and flux of the coated membrane was studied by filtration experiments with aqueous mixtures of various sized solutes including inorganic and organic compounds. Beneficially, the active layer coating exhibited anti-fouling effect.

본 연구에서는 막여과공정, 오존접촉공정, 활성탄흡착공정, 자외선소독공정 등이 계층형으로 배치된 정수처리 실증시설의 설계 및 운영을 통해 수직형 정수 처리시설의 최적 설계/운영방안을 도출하고자 하였다.

국내 정수장 노후화의 가속과 더불어 신규 위험물질 및 미량유해물질에 대한 안전성 확보를 위하여 정수장의 고도화를 위한 노력이 지속되고 있으며, 막여과 기반의 고도정수처리 공정의 도입이 안전성 확보의 대안으로 자리잡고 있다. 그러나 원수의 특성을 고려한 막여과공정의 구성방안 및 운영방안 마련이 필요한 실정이다. 본 연구는 원수내 망간의 계절적 발현 특징을 나타내는 U정수장을 대상으로 500m³/일 용량의 정밀막여과를 기반으로 한 고도정수처리 테스트베드를 구축하고, 원수의 수질특성을 고려한 운영인자 확립과 더불어 처리효율을 평가하였다.

대부분의 마을 급수 시설의 오염원은 수질 항목의 일부분만이 기준치를 초과하고 있는 실정이므로, 이에 따라 각 오염원에 부합되는 정수처리 공정을 모듈별로 공정화 하여 효율적으로 대처하고자 연구를 진행 하였다. 흡착 모듈의 경우 흡착 메카니즘을 통한 기능성 여재를 적용 중금속을 제거하며, 이온교환모듈은 수지를 통해 이온성 물질을 제거. 막 모듈은Membrane을 채용, 부유물질 등을 제거한다. 소독 모듈은 염소 및 자외선을 통해 세균류를 제거한다. 이러한 설비를 조합하여 사용, 급수시설에서 발생하는 오염물질을 선택적으로 대처한다. 상기 연구 결과를 바탕으로 소규모 마을 급수 시설 혹은 마을 상수도에 모듈별 정수장치를 적용하여, 노후 시설 및 낙후된 지역의 물 복지 실현에 한 단계 앞서 갈 것으로 사료 된다.

물 부족 국가인 우리나라는 수처리 분야에서 전반적으로 지속적인 발전을 하고 있으며, 특히 정수처리의 제반 환경은 끊임없이 변화 및 개선되고 있다. 막여과 고도정수처리공정은 지금까지 개발된 어떠한 정수처리공정보다도 수질의 신뢰성이 높고, 자동화운전의 가능, 부지면적과 화학약품을 줄일 수 있어 21C형 환경 친화적인 공정으로 각광을 받고 있다. 본 시설은 일일 2.5만톤 생산수량으로 2010년 9월부터 시운전을 실시하여 운영조건별(생산수량별, 에너지 최소화, 약품 사용량 절감 등) 최적화 및 운영평가를 수행하고 있다. 설계 및 시공 및 운영기술에 이르기까지 순수 국산 기술을 이용해 엔지니어링 기술을 확보하고 있으며 본 연구에서는 그간 장기운영 자료를 분석 및 평가하고자 한다.

Membrane backwashing waste shows seasonally different characteristics and it has bad settleability differently from general backwashing waste in water treatment plant. When chemicals was injected to membrane backwashing waste, the settleability was better than chemicals was not injected. However, when settled lower sludge was not discharged, flowing sludge continuously was concentrated over a certain surface and floatation penomena occurred according to flowing velocity. When the lower sludge was discharged continuously in the thickener to prevent floatation penomena of turbidity materials, the depth of sludge surface was the least and the settleability increased.

본 연구의 목적은 대기공 정밀여과(Large Pore Micro-Filtration, LPMF)막의 수처리 응용을 위한 실험실 규모에서의 성능을 평가한 것으로 이를 통해 문제점 및 해결방안을 제시하는 것이다. 본 연구에 사용된 평균 기공이 5 µm LPMF막은PET Braid가 보강되어 있는 PVDF 재질의 외압형 중공사막으로 여과실험은 30 cm의 수두차 혹은 1.5 bar 이하의 압력차로수행하였으며, 역세는 여과수에 압축공기로 약 4 bar의 압력을 가한 후 수초 내에 순간 역세하는 가압역세였다. 0.2 bar의 TMP (Trans Membrane Pressure)에서 0.05 µm UF로 전처리한 시수로 0.4 µm의 MF와 flux를 비교한 결과 UF에 비해 LPMF의 flux가 약 2배 정도 높았으며, 동일한 시수에 대해 15~30 cm의 수두차에 따른 flux를 측정한 결과 30 cm 수두차에서 800 LMH 이상의 높은 flux를 확인하였다. 또한 여과수의 탁도 향상과 여과 flux의 안정적 유지를 위해 여러 가지 무기응집제에 대한 5 µm 기공의 여지를 이용한 Time-To-Filter (TTF)를 통해 적정 응집제 및 그 주입량을 결정하였다. 고농도 무기응집제 주입 및 30 cm 이상의 수두차로 LPMF를 중력식으로 운전하였을 때 flux는 80 LMH 이상이었고, 탁도 제거율은 93.5~99.5%이었다. 특히 약 4 bar의 압력의 순간 가압역세를 한 결과 막의 충진율이 19%인 경우 여과수의 회수율을 약 97%로 유지하면서도 여과 flux가 안정적으로 유지되었으나, 막충진율을 약 43%인 경우 순간 가압역세만으로는 역세가 불안정하였던 관계로 여과압력이 지속적으로 상승하는 등의 여과공정이 불안정한 문제점을 보였다.

본 연구에서는 4종류의 관형 세라믹 정밀 및 한외여과막(탄소 재질)으로 제지공장의 방류수를 물로 주기적 역세척하면서 여과하였을 때, 최적 역세척 시간을 규명하였다. 각 분리막에 대상으로 물 역세척 시간의 영향을 살펴 본 결과, 분리막의 기공이 클수록 길게 역세척 하는 것이 가장 많은 총여과부피, 즉 처리수의 회수 효율이 높기 때문에 가장 효과적이라 할 수 있다. 한편, 180분 동안 여과하면서 초기투과선속에 대한 투과선속의 변화를 살펴본 결과, 정상운전시간이 길수록 막오염이 많이 진행된 상태이므로 역세척 시간을 길게 해주여야만 막오염을 억제하여 높은 투과선속을 유지할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, 막오염의 저항 변화 추이를 관찰하여 최적 물역세척 시간을 규명해 보아도, 투과선속의 변화로부터 얻은 최적 역세척 시간과 거의 동일한 결과를 얻을 수 있었다.