멤브레인을 이용한 폐수처리

목차

Ⅰ. 멤브레인을 이용한 폐수처리 방법의 정의

Ⅱ. 작용원리

Ⅲ. 멤브레인 공법의 분류

Ⅳ. 장단점

Ⅴ. 기존 공법의 특징 및 차이점

Ⅵ. 개선방안

본문내용

도성분 (점토입자, 세균, 작은 플록 등)보다도 상당히 크다. 모래여과지에서는 탁도성분이 여층공극을 흘러가는 사이에 모래의 표면에 충돌하거나 침전되어 모래에 흡착 제거된다. 모래층 내에서 탁도성분의 감소는 모래층 깊이에 대한 지수현상으로 알려져 있다. 따라서 탁도를 10 NTU에서 1 NTU까지 감소시키기 위한 여층두께와 1 NTU에서 0.1 NTU까지 감소시키기 위한 여층 두께는 같다. 특히 모래입자와 입자사이에는 수백 ㎛정도의 크기를 가진 공극이 있으며 60 cm정도의 여층 중에는 작은 공극이 백단 정도 직렬로 연결되어 있다. 침전지에서 제거되는 알루미늄플록의 제거효율은 수중의 불순물과 결합하는 기회의 대소에 따라, 모래여과에서는 모래표면에 접촉하여 제거되는 기회의 대소에 따라 결정되는 것으로 어떠한 경우에도 확률적인 제거조작으로 일정비율의 콜로이드성분이 제거되지 않고 남게 된다. 모래여과수 탁도와 세정빈도를 고려하여 모래여과지 유입수 탁도를 응집, 침전에 의해 1 NTU까지 유지하는 것이 일반적이다. Cryptosporidium과 같이 내염소성 병원미생물의 엄격한 분리의 관점에서 모래여과수의 탁도는 0.1도 (NTU)이하로 추천되고 있다. 또한 원수 중에 1 cm3 당 106～107개 정도의 입자가 있다면 처리를 통하여 104～105개 정도 최대한 제거
할 수 있다.
<모래여과와 막여과 기술의 비교>
②막여과기술
정밀여과와 한외여과는 모래여과와는 전혀 다른 기구로 고액분리가 이루어지는 것으로 막여과는 분리크기보다 크기가 큰 물질을 막 표면에 포속시키고, 분리경보다 작은 물질만을 통과시키는 것으로 분리에 명확한 한계가 있는 방법이다. 모래여과의 백 수십 ㎛정도의 크기를 가진 공극을 백단정도 직렬로 연결시켜 불순물을 확률적으로 제거하는 것에 비하여, 정밀여과막 (MF)은 0.01~10 ㎛정도의 입자를, 한외여과막 (UF)은 0.001~0.01 ㎛ 이상의 입자가 수 마이크로미터의 얇은 막을 통과하면서 거의 제거된다. 그러나 막여과 기술의 보급이 보다 더 확대되기 위해서는 높은 투과성을 가지는 막소재의 개발과 콤팩트한 막 모듈의 설계에 의한 막여과시설의 건설비용 삭감, 장기간 항상 높은 막의 투과성을 유지하기 위하여 효과적인 전처리법과 물리세정법의 개발, 현장세정에 의한 약품세정의 간략화, 막에 의해 제거되지 않는 용해성분 (이취미물질, 농약성분, 부식질 등)에 대응하기 위하여 흡착이나 생물산화 등과의 조합에 의한 막여과시스템의 구축 등이 과제로 지적되고 있다.
항 목
막여과방식
급속여과방식
건
설
공
사
용지
막장치의 소형화가 가능하기 때문에 용지면적이 적게 소요됨
막여과 시설보다는 용지면적이 많이 소요되나 비교적으로 다층화 등에 의해 소형화가 가능
시공
기술
장치가 유니트화 되어 있기 때문에 운반 등이 간단
특수장치 등이 포함되어 있기 때문에 시공업자가 한정되어 있음
공기
유니트화된 장치를 공장에서 제작하기 때문에 공기의 단축이 가능
특별주문의 부품이 있기 때문에 어느 정도의 기간이 필요
유지
관리
설비의 자동화가 가능하고 설비의 운전감시도 원격감시가 가능
그러나 막의 약품세정, 교환 등이 필요
응집이 적절하면 확실한 정수처리가 가능
원수의 수질에 대한 고도의 기술에 따른 숙련의 기술자가 필요 모래의 교체, 탁질의 누출관리, 침전지의 청소 등이 필요
평가
전문적인 기술이 필요 없이 원격감시, 무인운전이 가능하기 때문에 유지관리가 용이
간이수도시설과 같은 곳은 숙련의 기술자가 확보가 어렵고, 숙련된 기술자의 상시관리가 불가능하기 때문에 유지관리에 어려움이 있음
<표1- 모래여과법과 막여과법의 유지관리 비교>
수 질 항 목
막여과
급속여과
완속여과
탁도
◎
○
○
일반세균
◎
△
○
대장균군
◎
△
○
암모니아성질소
×
×
○
유기물(KMnO소비량)
△
△
○
<표2-제거성능의 비교>
-막여과 법은 설치조건과 설치공간, 설치기간 등에 있어서 여러모로 완속여과법과 급속여과법에 비해 우위에 있다고 볼 수 있다.
Ⅵ. 개선방안
분리막을 이용한 정수는 1960년대 이래 꾸준히 발전하여 현재는 경제성 측면에서도 기존 공정을 대체할 수 있는 미래의 정수방법으로 각광 받고 있다. 또 기존 정수방법으로 정수 가능한 수량이 산업의 발전과 함께 지속적으로 감소하고 있어 고도정수 처리의 필요성은 더욱 높아 가고 있다. 여기에 지방자치의 시행으로 지역간 물 이동의 제약이 가해질 경우, 충분한 수량의 청정한 수원을 확보하지 못한 해안 중소도시의 정수비용이 급상승할 것으로 예상된다. 따라서 수질에 대한 높아가는 욕구를 만족시키고 기존 정수방법으로 정수가 불가능했던 지역 내의 수자원 이용을 위하여 막분리 도입은 필연적이다. 기존 정수시설을 그대로 유지하면서 음용수만을 지역단위로 생산하기 위한 소규모 정수장비로 막분리를 도입하는 방안도 현실성이 크다. 이상과 같이 막분리는 정수공정에 있어서 기술적 경제적으로 매우 타당한 대안이 되고 있으며 셰계 여러 나라에 활발히 도입되고 있는 바와 같이 이미 세계적인 추세이다. 우리가 더 개선해야할 사항으로는 보다 높은 플럭스를 가진 멤브레인을 개발해야한다. 두꺼운 멤브레인은 마찰력을 발생시켜 경제성을 떨어뜨리는 주 요인이므로, 보다 얇은 멤브레인을 개발해야겠다. 제거를 원하는 물질이 전하를 띠고 있는 경우 멤브레인 표면에 같은 전하를 줌으로써 제거 및 선택성을 높일 수 있다. 또한, 특정 분자량의 구조를 인식하여 그 분자만을 통과시키는 멤브레인을 개발해야한다. 마지막으로, 멤브레인은 여러 가지 물질로 인하여 여과에 필요한 막공이 좁아지거나 폐쇄될 수 있는데, 이를 fouling이라고 한다. 이fouling은 플럭스의 생산을 저해하게 되어 많은 에너지를 요구한다. 따라서 멤브레인의 화학적 성질, 유입수의 수리학적 현상 등을 이용하여 이를 최소화 해야 할 것이다.
◎참고문헌
-멤브레인공학, 조재원, 2004, 신광문화사
-폐수처리공학, 고광백외, 2004, 동화기술
-폐수처리장치 유지와 관리, 성낙창외, 2000, 신광문화사
-한국폐기물학회(www.kswes.or.kr)
-환경관리공단(www.emc.or.kr)
-환경공학연구정보센터(www.dicer.org)

키워드

폐수처리,   멤브레인,   환경공학,   막여과