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응집-정밀여과에 의한 도시하수의 처리
The Treatment of Domestic Wastewater by Coagulation-Crossflow Microfiltration

심주현   (인하대학교 환경공학과UU0001092  ); 김대환   (인하대학교 환경공학과UU0001092  ); 서형준   (인하대학교 환경공학과UU0001092  ); 정상원   (아이앤아이 스틸CC0047858  );
  • 초록

    최근, 하 폐수 처리에 있어서 처리수의 보다 나은 수질과 엄격한 기준의 만족을 위해 기존의 공정외에 덧붙여 막분리 공정이 이용되고 있다. 그러나, 수처리 과정에서 막분리 공정의 사용은 막의 막힘 현상과 용존 유기오염물 제거의 어려움 등의 문제점이 있다. 본 연구에서는 막분리 공정에 응집제 alum과 PAC을 이용한 응집공정을 첨가하여 막 투과유속과 처리효율을 증가시켰다. 그리고 응집제 주입효과와 최적운전조건은 투과유속, 누적부피, 막의 총저항, 입자크기, 용존성 유기오염물, 용존성 알루미늄, 처리수의 수질을 분석하여 연구하였다. alum 응집에 비교해 PAC 응집은 큰 입자를 형성하여 여과 매체의 막힘현상을 줄이고 높은 투과유속과 누적 부피량을 보였다. 또한 PAC 응집에서 낮은 용존 유기오염물과 용존성 알루미늄은 투과유속 감소율을 낮추었다. $0.2\;{\mu}m$ 막 사용시 케이크여과의 모습을 보였으며, $0.45\;{\mu}m$ 막 사용시 순환운전으로 인한 플럭 깨짐 현상으로 공극보다 작은 플럭의 투과가 발생하여 투과유속이 계속 감소하고 막의 총저항이 증가하는 모습을 보였다. PAC과 alum 모두 약 $300{\pm}50\;mg/L$ 가 최적 응집주입량이었으며, PAC 응집과 $0.2\;{\mu}m$ 막 사용시 처리 효율이 가장 높고, $0.45\;{\mu}m$ 막 사용시 투과수량이 가장 많았다. 처리 효율은 탁도 99.8%, SS 99.9%, $BOD_5$ 94.4%, $COD_{Cr}$ 95.4%, T-N 54.3%, T-P 99.8%이었다.


    Recently, membrane processes have been replacing the conventional processes for waste water treatment to produce better quality of effluent and to meet more stringent regulations because of water shortage. However, using membrane processes for water treatment has confronted with fouling and difficulty in treating dissolved organic pollutants. In this study, membrane process equipped with crossflow microfiltration is combined with coagulation process using alum and PAC to improve permeability and treatment efficiency. The effects of coagulant dosage and optimum membrane operating conditions were investigated from measurement of permeate flow, cumulative volume, total resistance, particle size, dissolved organic pollutant, dissolved aluminium and quality of effluent. Characteristic of PAC coagulation was compared with that of alum coagulation. PAC coagulation reduced membrane fouling because of forming larger particle size and increased permeate velocity and cumulative volume. Less dissolved organic pollutants and dissolved aluminum made decreasing-rate of permeate velocity being lowered. At using $0.2\;{\mu}m$ membrane, cake filtration observed. At using $0.45\;{\mu}m$ membrane, there was floc breakage due to shear stress occurred born circulating operation. It made floc size smaller than membrane pore size, which subsequently to decrease permeate velocity and to increase total resistance. The optimum coagulation dosage was $300{\pm}50\;mg/L$ for both alum and PAC. PAC coagulation was more efficiently used with $0.2\;{\mu}m$ membrane, and the highest permeate flux was in using $0.45\;{\mu}m$ membrane. The greatest efficiency of treatment was as follows; turbidity 99.8%, SS 99.9%, $BOD_5$ 94.4%, $COD_{Cr}$ 95.4%, T-N 54.3%, T-P 99.8%.


  • 주제어

    정밀여과 .   응집 .   도시하수 .   막오염.  

  • 참고문헌 (14)

    1. Nanofiltration of natural organic matter with $H_2O_2$/ UV pretreatment: fouling mitigation and membrane surface characterization , Song, W.H.;Ravindran, V.;Koel, B.E.;Pirbazari, M. , J. Membr. Sci. / v.24,pp.143-160,
    2. Treatment of waste coolants by coagulation and membrane filtration , Hilal, N.;Busca, G.;Federico, T.A.;Atkin, B.P. , Chemical Engineering and Processing / v.43,pp.811-821,
    3. Water clarification processes practical design and evaluation , Herbert, E.;Hudson, Jr. , / v.,pp.45-49,
    4. Heavy metals removal , Lanoette, K.H. , Chem. Eng. / v.84,pp.73-80,
    5. 정밀여과에 의한 중금속수산화물 부유물질의 처리와 거동 , 유근우 , / v.,pp.,
    6. Standard Methods for the Examination of Water and Wasterwater , APHA, AWWA and WEF , / v.,pp.,
    7. 환경부 고시 제 96-32호, 수질환경공정시험법 , 환경부 , / v.,pp.,
    8. A hydrodynamic comparison between rotating disk and vibratory dynamic filtration systems , Jaffrin, M.Y.;Ding, L.H.;Akoum, O.;Brou, A. , J. Membr. Sci. / v.242,pp.155-167,
    9. The fouling of microfiltration membranes by NOM after coagulation treatment , Carroll, T.;King, S.;Gray, S.R.;Bolto, B.A.;Booker, N.A. , Water Res. / v.34,pp.2861-2868,
    10. Dynamic analysis of coagulation with PAC: a case study , Matsui, Y.;Yuasa, A.;Furuya, Y.;Kamei, T. , J. Am. Water Works Assoc. / v.90,pp.88-95,
    11. Coagulation and membrane separation , Wiesner, M.R.;Laine, J.;Mallevialle, J.(ed.);Odendaal, P.E.(ed.)Wiesner, M.R.(ed.) , Water Treatment Membrane Processes / v.,pp.,
    12. Poly aluminum chloride and alum coagulation of clay-fulvic acid suspension , Dempsey, B.A.;Sheu, H.;Ahemd, T.M.T.;Mentink, J. , J. Am. Water Works Assoc. / v.77,pp.74-80,
    13. 막여과 이론과 실제 , 조봉연 , / v.,pp.25,
    14. Basic Principles of Membrane Technology , Mulder, Marcel , / v.,pp.,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Ryu, Jae-Na ; Oh, Je-Ill ; Lee, Kyeoung-Jong 2010. "Saturation curves for chemical coagulation of wastewater treatment" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, 24(5): 537~548     

 저자의 다른 논문

  • 심주현 (7)

    1. 2006 "이온교환과 전기투석을 이용한 니켈회수의 비교연구" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (6): 640~647    
    2. 2006 "초음파에 의한 2중 수조에서의 조류제거효율에 관한 연구" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (12): 1310~1315    
    3. 2007 "CEDI 공정에 의한 질산성질소 처리시 이온교환수지의 영향" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 29 (11): 1267~1273    
    4. 2007 "질소제거를 위한 금속표면처리폐수의 전기화학적 처리" 화학공학 = Korean chemical engineering research 45 (2): 190~196    
    5. 2008 "전기화학적공정에서 질산성질소 제거효율 향상에 관한 연구" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 30 (2): 155~160    
    6. 2009 "질소 제거를 위한 전기화학적 처리 공정의 최적 운전조건 및 폐수 성상에 따른 영향에 관한 연구" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 31 (1): 29~34    
  • 김대환 (2)

  • 서형준 (15)

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