전 세계적으로 물 부족 현상이 심화됨에 따라 산업계에서 물의 재이용·재활용을 추진하는 기회가 커지고 있다. 또한 산업체플랜트에서 폐수배출수의 규제를 강화하려는 정부 및 지자체의 요구가 거세지고 있다. 따라서 기존의 일반적인 폐수처리공정만으로는 새롭게 부상되고 있는 배출기준을 준수하는 것이 어렵게 되고 있다,
규제로 인한 영향을 예로 들면 인물질등 영양물질에 대한 배출기준을 낮춘 것으로 인의 배출을 1.0 혹은 0.3ppm으로 줄이기 위하여 대부분 경우 화학적 침전에 주로 의존하는데 이는 전공정에서 미세 입자 등 물질을 완벽히 제거하는 상황에서 줄일수 있는 것으로 즉 마지막 공정에서 필터여과 공정을 필요로 하게 된다. 최종 필터여과공정에서 우수한 여과 성능과 높은 수질등을 갖는 결과로 산업계에서 물의 재이용 추진이 활성화되고 있다.
지난 수십년 동안 산업폐수처리공정은 기존의 media filtration에서 높은 효율의 centrifugal filter로, cloth media disk filter로, 마지막에는 micro filter/ultra filter/nano membrane filtration system으로 변화를 가져왔다.
이러한 공정기술의 변화는 단순히 폐수배출수의 수질을 개선시킴과 아울러 재이용 할 수 있는 환경을 조성하게 되었다. 재이용 대부분의 경우 염분물질의 제거가 필요하며 이는 주로 RO 공정의 도입을 통하여 가능하며 이러한 결과로 RO공정에 유입원수로 매우 청정한 높은 품질의 물을 유입시키기 위한 목적으로 filtration 장치의 설치가 필요하게 되었다.
한편 RO 유입원수로 적절한 SDI 값을 맞추기 위하여 탁도, 유기물질 및 TSS등의 파울링 발생물질 제거에 더하여 실리카 물질의 제거 및 원수의 연수화 처리등도 폐수처리분야에서는 중요한 사항이다. RO 장치의 SDI조건에 부합하는 유입수를 위하여 칼슘, 마그네슘 및 실리가 등 제거 목적으로 기존의 solid contact clarifier 및 multimedia filter 장치를 tubular microfiltration system으로 대체하려는 수요가 증가하고 있다. 이와 유사하게 도시하수의 위생적 배출 목적으로도 RO장치에서의 낮은 SDI 값을 얻기 위하여 탁도, 유기물질, TSS 절감을 위하여 중공사형 멤브레인 적용이 활성화되고 있다.
산업용 폐수처리에서 재이용 목적으로 3차처리의 중요성이 커지고 있다. RO 공정에 유입되는 일정 물량을 냉각수용이나 보일러 유입용수로 사용하기 위한 목적으로 기존 침전분리공정이후 ultra-filtration 적용이 도입, 폭넓게 사용되고 잇다.
이러한 처리공정은 식품·음료사업, 에타놀 연료사업, 발전사업등 다양한 산업분야에 적용되고 있으며 또한 많은 플랜트에서 무방류 시스템으로의 설치도 진행되고 있다. RO 공정이전에 중공사형 멤브레인을 설계하는 방법은 폐수처리분야에도 도입되기 시작했으며 특히 활성슬러지 방식에 대한 공정개선이 이루어지는 계기가 되었다.
즉 활성슬러지 반응조내에 멤브레인이 설치되어 반응조 크기를 줄일수 있게 되었으며 이러한 MBR 구조의 시스템은 설치부지 면적의 감소 및 건설비용의 절감으로 대규모 처리장에 널리 사용되게 됐다. MBR 시스템이 다양한 산업현장에 적용됨에 따라 멤브레인 자체는 다양한 유기물질에 노출되게 되었으며 이로 인하여 멤브레인 소재에 해로운 영향도 미칠수 있게 되었다. 따라서 새로운 분야에 적용하기 위하여 파울링 발생이나 케미칼에 대한 손상의 영향이 있는지 사전에 검토하는 것이 필요하다.
또한 재이용·재활용을 위한 경제성에 대한 검토도 철저하게 조사 검토되어야 한다. 그러나 MBR 시스템 사용자측에서 발생하는 일반적인 실수로는 용량산정에서 최대치를 고려하는 대신에 평균치만으로 산정하는 경우 혹은 시스템의 성능면이나 redundancy 면에서 너무 보수적으로 설계를 하는 경우 등이 보고되고 있다.
물 부족이 심화되고 물생산비용이 비싼 일부지역에서는 재이용/재활용 목적으로 멤브레인 적용의 개발이 지속적으로 진행되고 있으며 한편 강화되고 있는 배출수 요구수질로 인하여 멤브레인 운전에서 특정 케미칼 원소에 대한 높은 제거율 (high rejection)이 더욱 중요시되고 있다.
또한 에너지 효율적인 제품 개발 및 소규모 패키지 형태로 멤브레인 여과면적을 최대로 하는 개발이 중요한 과제로 부상되고 있으며, 멤브레인 표면 재질은 지속적으로 높은 플럭스를 가지며 파울링 발생 및 크리닝 세정액에 의한 저항력증가를 목표로 하는 개선, 개발이 더욱 필요하게 됐다.
[출처 = Flow Control content director Matt Migliore / 2014년 6월 5일]
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