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멤브레인 = Membrane Journal v.21 no.4, 2011년, pp.360 - 366  

음식물 침출수를 처리하는 막결합 고온혐기성 소화시스템에서 교차여과와 막간압력이 파울링에 미치는 영향
Effect of Cross-flow Velocity and TMP on Membrane Fouling in Thermophilic Anaerobic Membrane Bioreactor Treating Food Waste Leachate

김영오    (현대건설 연구개발본부 연구개발실   ); 전덕우    (현대건설 연구개발본부 연구개발실   ); 윤성규    (한양대학교 공학대학 건설환경공학과   ); 장정희    (현대건설 연구개발본부 연구개발실   ); 배재호    (인하대학교 사회기반시스템공학부 환경공학과   ); 유관선    (인하대학교 사회기반시스템공학부 환경공학과   ); 김정환    (인하대학교 사회기반시스템공학부 환경공학과  );
  • 초록

    음식물 폐기물 침출수를 처리하는 분리막 결합 고온 혐기성소화공정(생물학적 반응조) (Anaeorobic Membrane Bioreactor, AnMBR)의 파일럿 운전에서 분리막의 교차여과 속도와 막간압력이 파울링에 미치는 영향을 관찰하였다. 연구 결과 정압여과 하에서 교차여과 속도가 증가할수록 파울링의 속도는 현격히 감소되었다. 그러나 이와 같은 영향은 낮은 막간압력에서 더욱 효과적이었다. 막간압력이 증가할수록 여과대상 물질의 압축성으로 인해 투과성이 상대적으로 낮은 파울링층(혹은 케익층)이 분리막 표면에 형성된 것에 기인된 듯하다. 여과대상 시료의 입도분석을 해 본 결과 입자크기는 약 $10{\sim}100{\mu}m$ 범위에서 분포하였고 이에 따라 브라운확산에 의한 역수송보다 분리막 표면에서 교차여과에 의해 발생하는 전단력이 입자의 역수송에 더욱 기여하고 있음을 예측할 수 있었으며 이는 AnMBR의 연속운전을 통해 재확인할 수 있었다. 운전 후 막 부검을 실시한 결과 유기 및 무기 파울링이 모두 관찰되었으나 어느 것이 지배적인 파울링 기작을 나타내는지는 앞으로 더욱 연구가 필요하다. 무기 파울링의 경우 대부분 분리막 표면에서 스케일링 형성이 지배적이었으며, 따라서 분리막의 공극 막힘에 주로 기여하는 작은 콜로이드성 유기물질의 경우 분리막 표면에서 전단력에 의한 역수송 효과는 그다지 크지 않을 것으로 사료된다.


    The effect of cross-flow velocity and transmembrane pressure (TMP) on membrane fouling was observed from pilot-scale operation of thermophilic anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) treating food waste leachate. It was found that fouling rate was reduced significantly as cross-flow velocity increased at constant TMP mode of operation while this effectiveness was more pronounced at lower TMP. Higher TMP resulted in less permeable fouling layer possibly due to compressibility of foulant material on membrane surface. Particle sizes of membrane concentrate ranged from 10 to $100{\mu}m$ , implying that shear-induced diffusion enhance back transport of these particle sizes away from the membrane effectively. From the continuous operation of AnMBR, it was confirmed that shear rate played an important role in the reduction of membrane fouling. Membrane autopsy works at the end of operation of AnMBR showed clearly that both organic and inorganic fouling were significant on membrane surface. Surface shear by cross-flow velocity was expected to be less effective to remove irreversible fouling which can be mainly caused by the adsorption of organic colloidal materials into membrane pores.


  • 주제어

    cross-flow velocity .   TMP .   membrane .   anaerobic bioreactor .   food waste leachate.  

  • 참고문헌 (12)

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    11. J. Zhang, S. I. Padmasiri, M. Fitch, B. Norddahl, L. Raskin, and E. Morgenroth, "Influence of cleaning frequency and membrane history on fouling in an anaerobic membrane bioreactor", Desalination., 207(1-3), 153 (2007). 
    12. M. S. Lee and J. H. Kim. "Membrane autopy to investigate CaCO3 scale formation in pilot-scale, submerged membrane bioreactor treating calcium- rich wastewater", J. Chem. Technol. Biotechnol., 84, 1397 (2009). 

 저자의 다른 논문

  • 김영오 (2)

    1. 2012 "음식물 탈리액 처리를 위한 막결합형 고온 2상 혐기성 소화 공정의 평가" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 26 (1): 21~27    
  • 전덕우 (2)

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