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초음파를 이용한 침출수 처리를 위한 막분리 공정의 막힘현상 개선(II) : 막의 재질, 용질과 복합초음파의 효과 분석
Improvement of Fouling in Membrane Separation Process for Leachate Treatment using Ultrasound(II) : Analysis of Membrane Materials, Solutes and Multi-ultrasonic Effect

김석완   (대구한의대학교 보건환경학과UU0000372  ); 임재림   (한국수자원공사 수자원연구원 국제상하수도연구소CC0186824  ); 이준걸   (대구한의대학교 보건환경학과UU0000372  );
  • 초록

    본 연구에서는 화학적 1차 처리 침출수(시료 I)와 생물학적 처리 침출수(시료 II)를 대상으로 한 막 분리 공정에서 막의 막힘현상을 개선하기 위한 기술로서 초음파 조사방법을 도입하여 그에 대한 영향을 평가하였다. 초음파의 투과속도 개선효과에 관한 실험은 주기적으로 초음파를 조사할 수 있는 초음파막 분리장치를 제작하여 막의 재질(PS과 PVDF)과 막의 종류(MF와 UF), 초음파의 단일주파수(40 kHz와 120 kHz), 초음파의 세기(200 W와 400 W)에 따라 실시하였으며. 아울러 40 kHz와 120 kHz를 동시에 사용하는 복합초음파 조사 실험을 실시하였다. 주기적인 초음파 조사에 관한 시나리오 실험을 통해 UF막과 MF막을 비교한 결과 MF계열의 막에서 더 높은 투과속도의 개선효과를 나타냈으며, 두 가지 PS와 PVDF재질로 만들어진 MF막의 경우 PVDF재질의 MF막이 더 높은 개선효과를 지속적으로 나타내었다. 또한 용액(폐수)의 특성에 따라 초음파 조사에 의한 투과속도의 개선효과가 다르게 나타났으며, 두 가지 초음파주파수(40 kHz과 120 kHz)를 동시에 활용한 복합초음파를 주기적으로 조사한 경우에 투과속도의 상승률은 세정효과가 큰 낮은 주파수(40 kHz)의 단일초음파를 이용하는 경우보다 작았으나, 재막힘 현상은 복합초음파를 사용하는 경우가 더 크게 억제되어 막의 투과속도 개선효과가 지속적으로 유지되었다.


    This study evaluated the effect of ultrasonic irradiation on reducing membrane fouling for the treatment of chemically treated leachate and biologically treated leachate. The experiments on improvement of membrane flux according to the membrane types(MF and UF) and membrane materials were performed with changing frequency(40 kHz and 120 kHz) and intensity(200 W and 400 W) of ultrasound in ultrasonic membrane separation apparatus which ultrasound can be periodically irradiated. Additionally, the effect of dual frequency ultrasound which 40 kHz md 120 kHz are irradiated simultaneously was evaluated. The improvement of membrane flux by periodical ultrasound irradiation was higher in microfiltration(MF) membrane than in ultrafiltration(UF) membrane. It was sustained more in the MF membrane of polyvinylidene fluoride(PVDF) than in that of polysulfon(PS). Ultrasonic improvement of membrane flux was different depending on the characteristics of target wastewater. It was sustainably maintained without reclogging using dual frequency ultrasound although the improvement of membrane flux was lower.


  • 주제어

    초음파 .   막분리 .   정밀여과 .   한외여과 .   침출수 .   세정.  

  • 참고문헌 (14)

    1. Mason, T. J. and Tiehm, A., 'Ultrasound In Environmental Protection,' Advances In Sonochemistry, Vol. 6, pp. 273(2001) 
    2. Kyllonen, H., Pirkonen, P., Nystrom, M., Nuortila-Jokinen, J., and Gronroos, A., 'Experimental aspects of ultrasoni- cally enhanced cross-flow membrane filtration of industrial wastewater,' Ultrasonics Sonochemistry(In Press, Corrected Proof), Available online in Science Direct(2005) 
    3. 김시준, 이병현, 김정숙, '침출수처리에 있어서 막분리법 의 적용가능성,' 한국물환경학회지, 15(4), 535-541(1999) 
    4. Chen, D., Weavers, L. K., and Walker, H. W., 'Ultrasonic control of ceramic membrane fouling by particles: Effect of ultrasonic factors', Ultrasonics Sonochemistry (In Press, Corrected Proof), Available online in Science Direct(2005) 
    5. Li, J., Sanderson, R. D., and Jacobs, E. P., 'Ultrasonic cleaning of nylon microfiltration membranes fouled by Kraft paper mill effluent,' J Membrane Science, 205(1-2), 24 7 - 257(2002) 
    6. Masselin, I, Chasseray, X., Durand-Bourlier, L., Laine, J. M., Syzaret, P. Y., and Lemordant, D., 'Effect of sonication on polymeric membranes,' J. Membrane Science, 181, 213 - 220(2001) 
    7. Kyllonen, H. M., Pirkonen, P., and Nystrom, M., 'Membrane filtration enhanced by ultrasound: a review,' Desalination, 181(1-3), 319-335(2005) 
    8. Margulis, M. A., 'Sonochemistry and Cavitation,' Gordon and Breach Publishers, pp. 543(1993) 
    9. Kim, C. G., Yoon, T. I., and Lee, M. J., 'Characterization and control of foulants occurring from RO disc-tubetype, membrane treating, fluorine manufacturing process wastewater,' Desalination, 151(3), 283 - 292(2003) 
    10. Chai, X., Kobayashi, T., and Fujii, N., 'Ultrasoundassociated cleaning of polymeric membranes for water treatment,' Separation and Purification Technology, 15, 139- 146(1999) 
    11. Simon, A., Penpenic, L., Gondrexon, N., Taha, S., and Dorange, G., 'A comparative study between classical stirred and ultrasonically-assisted dead-end ultrafiltration,' Ultrasonics Sonochemistry, 7(4), 183 - 186(2000) 
    12. 임재림, 이준걸, 김석완,'초음파를 이용한 침출수 처리를 위한 막분리 공정의 막힘현상의 개선(I): 초음파의 영향인자 평가,' 대한환경공학회지, 28(2), 197 - 206(2006)     
    13. Kobayashi, T., Hosaka, Y., and Fujii, N., 'Ultrasoundenhanced membrane-cleaning processes applied water treatments: influence of sonic frequency on filtration treatments,' Ultrasonics, 41(3), 185 -90(2003) 
    14. Zhu, C., Liu, G. L., Cheung, C. S., Leung, C. W., and Zhu, Z. C; 'Ultrasonic stimulation on enhancement of air gap membrane distillation,' J Membrane Science, 161, 85-93(1999) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Kim, Kwan Yeop ; Lee, Eui Jong ; Kwon, Jin Sub ; Kim, Hyung Soo 2009. "The Effect of Chemical Backwash on Filtration Performance of Batch Membrane Filtration System" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, 23(6): 855~864     

 저자의 다른 논문

  • 김석완 (1)

    1. 2006 "초음파를 이용한 침출수 처리를 위한 막분리 공정의 막힘현상 개선(I) : 초음파의 영향인자 평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (2): 197~206    
  • 이준걸 (1)

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