원심분리와 연계한 UF 및 RO의 복합폐수 처리에의 적용

이광현

동의대학교 화학공학과

The Application of Ultrafiltration and Reverse Osmosis Coupled with Centrifuge for Treatment of Wastewater

Kwang-Hyun Lee

Department of Chemical Engineering, Dongeui University

서론

복합폐수를 처리, 재활용하기 위한 기술은 복합폐수의 특성에 따라 다르며 적합한 재활용 기술의 개발이 매우 어렵고 개발된 기술의 다른 하·폐수공정에의 적용도 어려운 실정이다. 여기서 복합폐수란 생활 하수와 산업 폐수가 혼합되어 있는 형태를 말한다. 이러한 복합 폐수 처리 및 재활용을 위해 시도되고 있는 공정중에서 강화된 정부의 규제로 인하여 기존 처리기술보다 효율적이며 폐수배출양을 최소화할 수 있는 처리기술인 막분리기술이 많은 주목을 받고 있다.1) 막분리 기술은 최근의 용수부족난등으로 더욱 그 필요성이 강조되고 있는 중수도 공정에서도 주요한 역할을 하고 있다.1), 2)

원심력을 이용한 연속분리 탈수처리는 종래의 탈수기와 비교해서 설치 소요면적이 매우 적으며 처리시간도 단축되었다. 시간단축 및 고성능 모타의 이중 효과로 적은 에너지 소요를 실현하였고, 부속설비가 적으므로 유지비도 대폭 감소되었으며 밀집형 설계로 되어 있다.

복합폐수를 원심분리기로 고액분리하여 처리하고 원심분리기 처리액을 대상으로 막 투과실험을 행하여 막분리 공정의 적정 공급액 유량과 수질농도, 투과유량과 투과수질, 농축유량과 농축수질, 농축수의 재순환 처리 가능성 등을 고찰하여 원심 분리기와 막분리 공정의 최적 hybrid 시스템을 개발하고자 한다.

실험

복합 폐수의 전처리 공정으로써 원심분리기(H사의 표준형 판매품)를 사용하였으며 rpm은 1000∼5000의 범위 내에서 변화시켜 rpm에 따른 고액분리정도를 고찰하였다.  다른 전처리 공정으로서 활성탄을 이용한 복합폐수의 처리를 행하였다.  복합폐수의 원수와 원심분리기를 거친 처리수 및 활성탄을 이용한 처리수를 대상으로 한외여과 세라믹 모듈과 역삼투 나권형 모듈과 조합으로 이루어진 UF/RO공정을 이용하여 실험하였다.  한외여과막과 역삼투막의 투과액을 일정하게 유지시키면서 시간에 따른 TMP의 변화를 측정하였다. 공급액의 온도는 25□로 일정하게 유지시키기 위해 MONO-TECH사의 refrigerated bath circulator (MRC-3031D)를 사용하였다. 전체적인 공정도는 Fig. 1에 나타내었다. 본 실험에 사용된 세라믹 한외여과막 모듈은 (주)세라컴의 U1H3-02-C를 사용하였고, 역삼투막 모듈은 (주)새한의 RO W-60을 사용하였다.

결과 및 고찰

1. 일정한 막투과 플럭스

원폐수, 원심분리기에 의한 처리수, 활성탄 처리수를 대상으로 동일한 막투과 플럭스를 유지하기 위하여 시간에 따른 TMP 변화를 고찰하면 원폐수를 직접 적용하였을 때보다 원심분리 후 적용하였을 때가 훨씬 변화가 적음을 알 수 있었다. 활성탄 처리수를 사용하였을 때 TMP 변화의 폭이 가장 작음을 알 수 있었다.(Fig. 2)

2. 원심분리의 유무

TDS, Turbidity, COD, T-N 및 pH의 경우 원심분리기의 유무에 따라 큰 변화를 나타내지 않았으며 전경도 및 용존 산소의 경우 원심분리의 유무에 따라 큰 차이를 나타냄을 확인할 수 있었다.(Fig. 3, 4)

참고문헌

1. 김규진, □분리막을 이용한 정수 및 폐수처리□, 대한환경공학회지, 17(5), pp 413(1995).

2. 부산대학교, 환경기술·산업기술 개발 연구센터, □저농도 폐수의 재활용 위한 밀집형 처리 장      치의 개발,□ pp. 87(1999).

3. 윤성훈, 김재신, 이정학, □막분리공정에 의한 정수처리,□ 대한환경공학회지,17(4), 307(1995).

4. Conlon, W. J., Hornburg, C. D., Watson B. M., and Kedfer, C. A., "Membrane softening:        The concept and its application to municipal water supply," Desalination, 78, 157(1990).

5. Taylor, J. S., Mulford, A., Duranceau, S. J., and Barrentt, W. M., □Cost and performance of      a membrane pilot plant,□ J. AWWA, 81(11), 52(1989).

6. Dykes, G. M., and Conlon, W. J., "Use of membrane technology in Florida," J. AWWA,        81(11), 43(1989).

7. 김정학., : "분리막공정을 이용한 재활용 국외기술 사례 및 현황", Membrane J, 10(4), 175∼       185,(2000)

8. 윤성훈, 김재신, 이정학., :"막분리공정에 의한 정수처리", J. of KSEE, 17(4), 307∼321, (1995)

9. 한국 건설 기술연구원, □ 중수도 기술개발 방안 연구□, pp. 147(1994).

Legend :

1. Pretrement wastewater 2. Feed Tank 3+11. Pump 4. UF Modules 5. T-type unit 6. On-Off valve 7,15,16. Sampling collection 8. Bypass valve 9. Pressure gauge 10. Globe valve 12. RO Module 13. Regulator 14. Flowmeter

Fig. 1. Schematic diagram of ultrafiltration and reverse osmosis.