I. 제목
하폐수 고도처리용 PVDF 분리막 및 고효율 N, P 제거 MBR 시스템 개발

II. 연구 개발 목적 및 필요성
현재 가동 중인 국내 대부분의 하수처리장은 표준활성슬러지 공정이나 그 변법들 이 주종을 이루고 있어 호소의 부영양화 방지 및 환경규제 강화에 따른 방류수수질기준을 만족시키기에는 많은 어려움이 있다. 환경부에서 지정한 방류수 수질기준 (2001. 10)에 따르면 특정지역기준으로 설정된 BOD 10㎎/ℓ이하, COD 40㎎/ℓ이하, SS 10㎎/ℓ이하, TN 20㎎/ℓ이하, TP 2 ㎎/ℓ이하의 상당히 강한 수질기준이 향후 2008년 1월 이후부터 국내 전지역에 적용되기 때문에 기존 시설이나 재래식 공법으로 대처하기에는 한계가 있는 실정이다.

따라서 기존 시설을 최대한 활용하면서 강화된 N, P의 방류수 수질기준을 만족시킬 수 있는 공정의 개발이 요구되는 바 본 연구에서는 비교적 단순한 질소, 인 고도처리 기술과 MBR 기술을 결합한 보다 경제적이고 안정적인 새로운 N, P 제거용 MBR 시스템을 개발하고자 하였다.

본 과제의 기술 개발은 먼저 우수한 내염소성 및 내오염성을 가지며 하폐수 처리용도로 적합한 고강도 불소계 정밀여과 중공사막을 개발하는 것이 선행되어야 한다. 여기에 대용량 하수처리장에 적합한 고집적형 카트리지 모듈 및 프레임을 개발하고 효율적인 운전이 지속되도록 하는데 핵심적인 역할을 하는 산기관의 성능을 최적화하며 이를 MBR 실증플랜트에 적용함과 동시에 응집제 투여 및 NF/RO공정의 연계를 통해 경제적인 N, P 제거는 물론 각종 용수로 재활용이 가능한 공정을 개발하는 것이 본 연구과제의 주 목표이다.

III. 연구 개발 내용 및 범위
1. 고강도 및 고수투과도를 갖는 PVDF 중공사막의 개발
다양한 장점을 가지는 연신법을 적용하여 PE 중공사막을 제조하고 내, 외부 표면에 PVDF를 코팅하거나 혹은 연신법을 적용하여 내약품성이 매우 우수한 PVDF (Polyvinylidene fluoride) 소재의 중공사막을 개발한 후 두 가지 제조방법으로 얻어 진 샘플의 성능을 비교하여 한 가지 방법을 선택했다.

2. 대용량 처리에 적합한 고집적형 모듈개발
개발된 PVDF 중공사막을 하수종말처리장과 같은 대용량 처리에 적용하기 위하여 고 도의 집적도를 가지며 유지관리가 매우 용이하고 저에너지의 특징을 갖는 대용량 모 듈 및 프레임을 개발했다.

3. 실증플랜트에 적합한 운전인자 도출
PE 분리막을 이용한 공정성능을 평가하여 실증 플랜트 설계를 위한 Scale-up 인자 및 운전조건을 도출하고 PVDF 분리막을 이용한 테스트를 지속적으로 수행하며 실증 플랜트의 완성에 따른 문제점 검토와 개선방안을 마련했다. 공정의 응집제 투여와 역 세공정에 대한 성능평가 및 최적화 여부를 조사하고 공정의 막오염 원인규명을 위한 분자생물학적 연구를 수행하여 실증플랜트에 적합한 운전인자를 도출했다.

 

4. 하폐수의 효율적 고도처리 공정시스템 개발

주관기관에서 개발한 PVDF 중공사막과 실험실규모를 통해 연구한 공정설계 조건들 을 반영하여 질소인 고도처리를 위한 실증플랜트를 설치하였고 처리효율이 매우 우수 한 하폐수 고도처리 MBR(Membrane bioreactor)공정을 개발하기 위하여 시스템의 효율성, 안전성, 편리성, 경제성 등을 검토했다. 실증 실험과 실험실 규모의 Lab test 및 중공사막 제조의 FEED BACK SYSTEM을 적용하여 하폐수의 효율적 고도처리 공정시스템을 완성했다.

 

 

[원문 파일첨부 참조]