전기응집 분리 막 생물반응기의 막 오염 저감 (Membrane fouling reduction using electro-coagulation aided membrane bio-reactor)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 19권 / 8호 / 105 ~ 114페이지
· 저자명 : 김완규, 홍성준, 장인성

초록

전기응집 (Electro-coagulation)을 활용한 분리 막 생물반응기 (Membrane Bio-Reactor) 공정의 막 오염 저감 현상을 확인하고 이를 해석하고자 하였다. 전기응집의 주요 운전 인자인 전류밀도와 접촉시간 변화가 활성슬러지 혼합액의 막 여과에 미치는 영향을 관찰하고 전기응집 과정에서 발생하는 수산화금속염이 막 오염에 미치는 역할에 대해 연구하였다. 전류밀도를 10 A/m2 으로 높게 유지한 경우에는 전기응집 시간이 증가하여도 막 오염 감소 효과가 크지 않은 반면 2.5 A/m2의 낮은 전류밀도 하에서는 전기응집 시간이 증가하면 추가적인 막 오염 감소가 관찰되었다. 즉, 막 오염을 감소시키는 전류밀도와 접촉시간의 곱이 전체 막 오염 저감 정도를 지배하고 있음을 확인하였다. 또한 주어진 전류밀도와 인가시간에서 입도 분포는 크게 변화하지 않은 것으로 나타나 콜로이드 입자와 막 오염 저감과는 큰 관련성이 없는 것으로 판단되었다. 그러나 전기응집을 통해 생성된 수산화알루미늄 (인산알루미늄)이 막 여과 과정에서 동적 막 (Dynamic Membrane)을 형성하여 막 오염 현상을 완화하는 것으로 확인되었다. 전기응집에서 발생한 수산화금속염이 막 표면에 동적 막을 형성하고 이로 인해 유입수의 입자성분이 직접 막 표면과 내부에 침적되는 것을 방해하고 동적 막에 주로 쌓이게 함으로써 막 오염이 감소된 것이다. 본 연구에서 밝힌 수산화금속염에 의한 동적 막의 역할은 전기응집을 활용한 MBR 공정의 후 막 오염 감소 메커니즘을 해석하는데 중요한 역할을 한다고 결론지을 수 있다.

영어초록

Membrane fouling in EC-MBR (Electro-Coagulation aided Membrane Bio-Reactor) processes was evaluated according to the operating parameters, such as current density and contact time. In addition, the fouling mechanism was investigated. Compared to the control (i.e., no electro-coagulation), membrane fouling for filtration of the activated sludge suspension after electro-coagulation was reduced significantly. Membrane fouling was improved further when the contact time was doubled under a low current density of 2.5A/m2. On the other hand, membrane fouling was not mitigated further, as expected, even though the contact time was doubled from 12 to 24 hr. at a current density of 10A/m2. This indicates that the overall decrease in membrane fouling is a function of the product of the current density and contact time. The particle size of the activated sludge flocs after electro-coagulation was changed slightly, which means that the membrane fouling reduction was not attributed to a larger particle size resulting from electro-coagulation. The experimental confirmed that the dynamic membrane made from aluminum hydroxide, Al(OH)3, and/or aluminum phosphate, Al(PO4), which had been formed during the electro-coagulation, played a key role on the reduction of membrane fouling. The dynamic membrane prevents the particles in the feed solution from deposition to the membrane pores and cake layers. Dynamic membrane formation as a result of electro-coagulation plays a critical role in the mitigation of membrane fouling in EC-MBR.

참고자료

· 없음