본 연구에서는 MBR공정에서 분리막의 오염현상에 의한 막의 폐색이나 오염물들을 제거하기위해 과도한 공기를 사용함으로써 처리비용이 증가하는 문제를 해결하기위해 적은 양의 공기를 사용하여도 막의 오염을 제어할 수 있는 모듈을 개발하고자 하였다.

 

즉 중공사막의 한쪽 끝단은 기존의 중공사막모듈과 같이 다발로 고정되어 있고 다른 한쪽 말단은 고정되어있지 않는 구조를 가져 공기에 의해 중공사막의 움직임이 자유로워 막 오염을 매우 효과적으로 제어할 수 있고 더불어 모듈에 guard구조를 도입하여 산기에 따른 중공사막의 fouling제거를 극대화시키도록 함으로써 공기사용에 따른 에너지소모량을 최소화시켰다.

MBR공정에 있어서의 두 번째 문제는 공정의 특성상 호기조내의 미생물의 농도를 높게 가져감으로 처리효율과 높이고 시간을 단축시키기 위해 슬러지 인발량을 적게 하게 되는데 이는 다른 한편 슬러지인발을 통해 제거되는 인의 양을 감소시켜 인제거에 취약한 단점이 을 보완하기 위해 MBR공정을 연구개발하고 분리막 오염을 최소화하 기 위해 개발된 End-free 모듈의 여과성능을 평가하고, 단위공간당 막면적을 증가시 키기 위한 평판형 모듈과의 조합 가능성을 평가하였다. 아울러 분리막 운전에 있어 문제점이 되고 있는 산기관 폐색문제를 해결하고자 새로운 형태의 산기관을 고안하 여 평가하는 연구를 수행하였다.

개발된 중공사막모듈과 MBR공정을 평가하기위해 10톤/일 규모와 100톤/일 규모의 파일럿테스트를 계획하였고 이를 통해 장기물성과 최적의 운전조건을 도출하고자 하였다. 더불어 동일한 원수와 동일한 운전조건하에서 개발된 중공사막모듈과 외국제품을 비교실험을 하여 성능에 대한 최종확인을 하였다.

본 연구개발을 수행한 결과 막 오염(Fouling)을 최소화할 수 있는 한쪽 말단이 고정 되어있지 않는 End-free형태의 모듈시제품을 제작하여 Lab에서의 평가를 거쳐 10톤/ 일 규모의 SK케미칼 울산공장의 폐수처리 Pilot을 통해 성능을 검증함과 더불어 이어 지는 100톤/일 규모의 실증 Plant의 설계자료를 획득하였다.

 

경쟁력을 강화하기위해 Dope에 고분자량의 친수성 폴리마인 폴리비닐알코올을 첨가하여 중공사표면을 친수화함으로 중공사제조과정상의 wetting공정을 생략할 수 있게 함으로 제조공정을 단순화하는 성과를 비롯하여 초기 시제품에 사용되었던 모듈부자재를 PVC등 저렴한 소재로 변경하는 데에 대해 검토를 하였고 공정에 있어서는 성균관대학교 기숙사 오/폐수처리 Pilot을 통해 응집제의 투입방법을 포함하여 탈기/혼화조, 탈질조, 폭기조 및 반송량등에 대한 최적의 조건을 도출하였고 특히 개발된 end-free모듈과 제논 및 미쓰비씨 제품과 동일 조건에서 비교 test를 통해 성능이 비교대상 타 제품들에 비해 우수함을 확인하였다.

100톤/일 규모의 실증 Plant는 과천하수처리장의 하수를 원수로 하고, 1,2차년도의 Pilot을 포함한 연구결과를 바탕으로 설계를 하여 제작설치를 하였으며 약 12개월 여간의 장기운전을 통하여 모듈 및 화학적응집을 결합한 하/폐수 고도처리공정의 성능검증 및 최적운전 조건을 탐색하였다.

 

특히 다수의 하/폐수시설을 용이하게 운전 관리할 수 있는 기술의 개발을 위해 유무선 인터넷접속만으로 시간과 장소의 제약없이 실증Plant의 상황을 모니터링하고 운전조건의 변경이 가능한 유지관리통합프로그램을 개발설치하여 그 성능을 확인하였다.

 

실증Plant에서 처리된 최종 처리수의 수질을 분석해 본 결과 특정지역의 고도처리기준은 물론 청소용수, 조경용수 및 농업용수등의 수질요구기준을 모두 충족하는 것을 확인하였다.

 

[출처 = 한국환경산업기술원(www.keiti.re.kr)]