대한환경공학회지 (Journal of Korean Society of Environmental Engineers)

  • 제28권10호
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  • Pages.1046-1054
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  • 2006
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  • 1225-5025(pISSN)
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  • 2383-7810(eISSN)
대한환경공학회 (Korean Society of Environmental Engineers)
권호 표지

천연유기물질의 특성과 막의 종류에 따른 막오염 메카니즘 분석

Effects of Membrane Size and Organic Matter on Membrane Fouling

  • 정철우 (울산산업진흥TP 전략산업기획단) ;
  • 손희종 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소)
  • Jung, Chul-Woo (Ulsan Regional Innovation Agency, Ulsan Industry Promotion Techno Park) ;
  • Son, Hee-Jong (Water Quality Research Institute, Waterworks Headquarter)
  • 발행 : 2006.10.31
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초록

낙동강 매리원수의 경우 HPO가 42.9%, HPI가 39.3% 및 TPI가 17.8%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. HPO를 세분화한 결과에서 HPO-FA와 HPO-HA의 구성비는 62%와 38%로 나타났고, HPO-car과 HPO-phe로 분류하였을 경우는 HPO 중에서는 각각 64%와 36%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 또한, HPI를 세분화하여 조사한 결과, HPI에 대한 함량은 HPI-N이 44%, HPI-C가 56%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 분리된 NOM을 이용한 막 오염 평가에서 공극 크기가 100 kDa 이상인 막에서는 HPI-N이 가장 막 오염을 많이 유발하는 NOM으로 나타났고, 다음으로 HPO-car, HPO-HA, HPO-FA, HPI-C, HPO-phe 순으로 나타났다. 또한, 10 kDa 막에서는 HPI-N, HPI-C, HPO-HA, HPO-car, HPO-FA, HPO-phe 순으로 막 오염을 많이 유발하는 것으로 나타났다. 100 kDa 막의 경우 친수성 NOM에 비하여 소수성 NOM에서 상대적으로 $K_s$, $K_i$, $K_c$ 값이 크게 나타났으며 소수성 NOM의 경우 막 공극 내부와 막 공극 표면에서 막 오염을 유발하는 것으로 나타났다. 특히 HPI-N과 HPO-car가 막의 공극 내부에서 막 오염을 일으키는 주요 NOM으로 작용하고 있었다. 10 kDa 막의 경우 소수성 NOM에 비해 친수성 NOM 중 HPI-N이 상대적으로 주된 막 오염 물질로 나타났다. 100 kDa 이상의 공극이 큰 막에서는 소수성 계열의 NOM이 막의 공극내부에서 막 오염을 유발하는 것이 주된 막 오염 메카니즘이었으며, 10 kDa 정도의 공극이 작은 막의 경우 친수성 계열의 NOM이 막 표면에서 막 오염을 유발하는 것이 주된 막 오염 메카니즘이었다. 투과 flux 감소에 대한 NOM의 분자량 분포 영향을 살펴본 결과, 전반적으로 2,000 g/mol 이하의 분자량 범위에서 90% 이상의 분포범위를 나타내고 있어 투과 flux 감소에 대한 유기물 분자량 크기분포의 영향은 없는 것으로 나타났다.

The raw water DOC contained 39.3% of hydrophilics, 42.9% of hydriophobic, and 17.8% of transphilic. The hydrophobic fraction in this raw water was mostly fulvic acid. Fulvic acid comprised of 62% and the rest was humic acid(38%). There was more carboxylic acid functional group(64%) than phenolic group(36%). HPI-N and HPI-C comprised of 17% and 22% in the hydrophilic portion, respectively. The fouling mechanisms on the membrane surface and into its porous structure were analyzed in terms of several kinetic models. In order to analyze the fouling kinetics, the various kinetic models described in this paper were used to fit the experimental results. The kinetic models and kinetic constants obtained for each operation condition. The permeate flux was rapidly declined by simultaneous pore blocking and cake formation. Also, the permeate flux declined with decreasing internal pore size resulted from organic deposition into the membrane pore. The results of the membrane fouling test using UF membrane according to NOM fractions. HPI-N caused more fouling than HPI-C. Humic acid caused more fouling than fulvic acid probably due to higher adsorption capacity. Since humic acid has higher adsorption capacity than fulvic acid, it would be more adsorbed onto the membrane pores.

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