UF(hollow fiber & tubular)/RO(spiral wound)를 이용한

응집-여과-중화공정을 거친 아크릴 폐수의 처리

Theories and Applications of Chem. Eng., 2002, Vol. 8, No. 1

이광현

동의대학교 화학공학과

Treatment of acrylic wastewater treated by  coagulation-filtration-neutralization process

Theories and Application of chem. Eng., Vol. 8, No. 1

using UF(hollow fiber & tubular)

/RO(spiral wound)

Kwang-Hyun Lee

Department of Chemical Engineering, Dongeui University

서론

우리가 살고 있는 지구의 총 면적 중 물이 71%를 차지하고 있으며, 그중 98.4%가 해수이다. 담수는 겨우 1.6%인데, 담수의 98%이상이 얼음으로 되어 있으므로 실제로 사용가능한 물은 많지 않다. 세계인구의 증가와 무절제한 산업활동, 수자원의 부적절한 관리 및 수자원의 오염 등으로 인하여 물의 공급이 악화되고 있는 실정이며, 그에 반해 맑은 물을 희망하는 수요자의 욕구는 날로 증가하고 있다.1∼2)

본 실험에 사용된 폐수는 아크릴섬유폐수이다. 아크릴 원폐수는 COD와 BOD가 높고 시안이 함유되어 있어 생물학적처리에 독성을 미치며, 용존 고형물등을 많이 함유하고 있다. 아크릴폐수를 한외여과막 및 역삼투막에 적용하기에는 심각한 막오염을 유발하므로 막오염 물질을 제거할 필요가 있다.3∼4)

본 실험은 아크릴폐수를 전처리하여 막오염 물질을 일정하게 제거하고 UF와 RO모듈에 적용하였다. 적용압력과 온도변화에 따른 UF 모듈의 분리특성 즉, 중공사형과 관형의 형태에 따른 대상 폐수의 분리특성을 고찰하였고, 또한 한외여과 막의 투과액을 역삼투 막 모듈에 적용하여 적용압력 및 온도변화에 따른 분리특성을 고찰하였다.

Theories and Applications of Chem. Eng., 2002, Vol. 8, No. 1

실험

화학공학의 이론과 응용 제 8권 제1호 2002년

아크릴섬유공장의 폐수의 높은 COD와 막오염 유발물질을 최소화하기 위해 화학적 전처리와 모래여과장치를 거친 처리수를 한외여과 중공사형 모듈과 관형 모듈에 각각 적용하여, 동일한 역삼투 나권형 모듈과 조합을 이루어 UF/RO공정을 구성하였다. 한외여과막의 적용압력을  1.6∼2.8 kgf/cm2으로 변화시켜 적용압력에 따른 배제액 및 투과액의 부피유량을 측정하였다. 역삼투 나권형 모듈에서의 적용압력은 4∼7 kgf/cm2로 변화시켜 적용하였다. 배제액과 투과액의 유량은 정상상태에 도달한 후 유량측정과 동시에 측정시료를 채취하였다. 공급액의 온도(15℃, 25℃, 35℃)를 일정하게 유지 시키기 위해 MONO-TECH사의 refrigerated bath circulator (MRC-3031D)를 사용하였다. 전체적인 공정도는 Fig. 1에 나타내었다. 본 실험에 사용된 한외여과 모듈은 (주)Pure Tech의 GUF 2050-0950과 (주)코레드의 KCF-1205이다. 역삼투 모듈은 (주)새한의 RO W-60이다.

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결과 및 고찰

1. 한외여과막의 순수투과 플럭스

증류수를 한외여과 중공사형 모듈과 관형 모듈에 적용한 결과 온도 및 적용압력이 증가함에 따라서 순수 투과 플럭스는 선형적으로 증가하였으며, 이로부터 중공사형 및 관형막의 상태가 구멍이나 누수가 없는 실험 가능한 상태임을 확인할 수 있었다. 관형모듈에서 온도변화에 따라 약 35%의 투과 플럭스가 증가함을 보였고, 중공사형 모듈에서는 7%의 투과 플럭스 증가를 보였다(Fig. 2).

2. 역삼투막의 순수투과 플럭스

증류수를 역삼투 나권형 모듈 RO W-60에 적용하였을 경우 온도 및 적용압력이 증가함에 따라 투과 플럭스는 선형적으로 증가하였으며, 이로부터 역삼투막의 상태가 실험 가능한 상태임을 확인 할 수 있었다(Fig. 3).

3. COD, TDS, Turbidity, T-N의 제거 효율 및 pH

Turbidity는 중공사형 모듈이 관형 모듈보다 제거효율이 우수함을 나타내었다. TDS의 경우 중공사형 모듈에서 온도에 따라 제거 효율이 증가하는 경향을 나타내었고, 관형 모듈에서 제거효율이 4% 이내로 온도 및 압력에 대한 영향이 적은 것으로 나타났다(fig. 4). COD, T-N는 한외여과 중공사형 모듈과 관형 모듈에서 온도 및 압력변화에 크게 영향을 받지 않음을 확인할 수 있었다.

역삼투막의 경우 T-N과 TDS제거 효율이 우수한 것으로 나타났다.

참고문헌

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3. 이주형, 김정학, 이용택 : □정수처리 적용을 위한 UF/MF 중공사막의 투과성능과 오염현상□,       Membrane J, 10, 75∼82. (2000)

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Theories and Application of chem. Eng., Vol. 8, No. 1

Fig. 1. Schematic diagram of pretreatment and membrane          separation system.

Fig. 2. Distilled water permeate flux versus pressure              difference for ultrafiltration hollow fiber module and         tubular module.

Fig. 3. Distilled water flux versus pressure difference for          reverse osmosis spiral wound module nest UF             modules.

Fig. 4. TDS removal efficiency versus pressure difference         for ultrafiltration hollow fiber module and tubular          module.