전기응집의 전류밀도와 접촉시간이 활성슬러지와 막 여과 특성에 미치는 영향 (Effect of Current Density and Contact Time of Electro-Coagulation on the Characteristics of Activated Sludge and Membrane Filtration)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 43권 / 6호 / 428 ~ 438페이지
· 저자명 : 김경래, 장인성

초록

목적 : 전기응집(electro-coagulation) 공정에서 전류밀도와 접촉시간이 막 오염에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한, 전기응집이 활성슬러지 특성에 미치는 영향을 연구하여 막 오염 저감과 어떤 상관관계가 있는지 해석하고자하였다.
방법 : 활성슬러지 현탁액에 2.5, 6, 12, 24 A/m2 범위의 전류밀도와 0, 2, 6, 12시간의 접촉시간으로 전기응집을 수행하였다. 전기응집을 하지 않은 대조군과 전기응집을 수행한 활성슬러지 현탁액을 막 여과한 후, 막 오염 정도를저항값으로 산출하였다. 또한, 전기응집 전후의 활성슬러지 현탁액의 특성을 정량분석하였다.
결과 및 토의 : 전기응집의 접촉시간과 전류밀도가 증가할수록 총오염저항(Rt)이 감소하였다. 전류밀도 24 A/m2에서접촉시간 2, 6, 12시간일 때 총오염저항은 대조군에 비해 각각 15, 63, 86% 감소하였다. MLSS 농도가 다른 세 종류의 활성슬러지 혼합액을 여과하였음에도 불구하고 총오염저항 감소율은 거의 유사하였다. 이는 전기응집이 MLSS 로 대표되는 입자성 막 오염 물질보다는 용존성 막 오염 물질의 제거 기작에 효과적으로 작용하였음을 시사한다.
전류밀도가 증가할수록 MLSS 농도가 증가하였지만 MLVSS는 큰 변화가 없었다. 즉, 응집과정에서 발생하는 무기염, Al(OH)3과 AlPO4에 의해 무기성 고형물 성분이 증가하여 MLSS가 증가하였으며, 이렇게 생성되는 불용성 무기물이 동적 막 역할을 하여 막 오염 감소의 주요 원인으로 작용하였다. 막 오염에 큰 영향을 미치는 세포외고분자물질(EPS) 농도와 용존성-COD는 전류밀도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 반면, 용존성-TN과 용존성-TP 는 전기응집에 의한 막 오염 감소와는 상관관계가 크지 않은 것으로 나타났다.
결론 : 전기응집의 전류밀도와 접촉시간이 증가할수록 활성슬러지 현탁액에 존재하는 막 오염 물질 특히, EPS 및용존성-COD 등이 감소하여 막 오염이 감소하였다. 동시에 전기응집으로 인해 발생하는 불용성 무기염이 동적 막기능을 통해 막 오염이 감소하였다.

영어초록

Objectives : The effect of current density and contact time of electro-coagulation on membrane fouling was investigated. In order to elucidate the reason why the membrane fouling was reduced by electro-coagulation, the changes in the characteristics of activated sludge were examined before and after electro-coagulation.
Methods : A series of electro-coagulation of activated sludge suspensions was carried out with current density of 2.5, 6, 12, 24 A/m2 for 0, 2, 6, 12 hours. After membrane filtrations of the activated sludge suspensions, the membrane fouling was compared before and after the electro-coagulation. Characteristic changes in the activated sludge were also analyzed quantitatively.
Results and Discussion : Total fouling resistances (Rt) of the electro-coagulated activated sludge decreased as current density and contact time increased. For example, Rt decreased 15%, 63% and 86% under the condition of current density of 24 A/m2 and 2, 6, 12 hours of contact time. Particularly, three activated sludge suspensions having very different initial MLSS concentrations showed a similar reduction of Rt, indicating that the membrane fouling was reduced not dominantly by particulates but by soluble foulants. The MLSS increased as current density increased, but MLVSS had not changed accordingly, which means that inorganic solids such as Al(OH)3 and AlPO4 produced during electro-coagulation were the main reasons for the increased MLSS concentration. These solids could play a key role in the reduction of membrane fouling by means of a dynamic membrane. As current density increased, the EPS (extracellular polymeric substances) and soluble COD concentration were reduced, which led to the reduction of membrane fouling. Soluble TN and TP were not significantly changed after electro-coagulation.
Conclusions : The fouling materials, particularly, EPS and soluble COD decreased as current density and contact time increased, which played a key role in the reduction of membrane fouling. In addition, the insoluble solids produced during the electro-coagulation would act as a dynamic membrane, which led to fouling reduction.

참고자료

· 없음