Factors Affecting Membrane Fouling in Membrane Filtration of Activated Sludge

막결합형 활성슬러지 시스템에서의 막오염 유발 인자

The coupling of an activated sludge reactor with a membrane unit, i.e., Membrane Coupled Activated Sludge (MCAS) system offers several advantages over conventional process. But the major hurdle in the extensive use of this process is the continuous reduction of permeation flux caused by membrane fouling. The aim of this study is to investigate membrane fouling characteristics in the MCAS process. During crossflow ultrafiltration(CFUF) of activated sludge, floc size decreased abruptly at the beginning of operation and thereafter decreased continuously and gradually. The floc size changed from 100~200 to $6{\sim}8{\mu}m$ depending on recirculation velocity. This floc breakage played a key role in rapid increase of $R_c$(cake layer resistance), which led to flux decline. The floc breakage stimulated biomass to release EPS(Extracellular Polymeric Substance) which has been known to be one of the major membrane foul-ants. The amounts of EPS before and after CFUF were 266 and 405(VS mg/MLSS g), respectively. The rise up of EPS concentration was another factor affecting flux decline in MCAS system.

막결합형 활성슬러지 공정은 막오염으로 인한 플럭스 감소 때문에 시스템의 경제성과 효율성이 떨어지는 문제점을 지니고 있어 막오염에 대한 체계적인 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 한외여과막과 결합된 활성슬러지 시스템을 운영하면서 막오염 유발 인자를 규명하고자 하였다. 활성슬러지 공정의 운전 초기에 급격한 플록 크기 감소와 동시에 급격한 플럭스 감소가 관찰되었다. 초기 플럭스 감소현상은 활성슬러지 플록의 입자 크기 감소로 인한 케이크 저항의 증가가 주요 원인이었다. 이것은 운전시간에 따른 각 여과 저항값을 측정하여 확인하였다. 또한, 플록 해체로 인하여 EPS 양이 운전 전보다 약 150 % 가량 증가한 것을 볼 때 EPS 양의 증가가 케이크 저항 증가의 또 다른 원인이 될 수 있음을 제시하였다.