• 멤브레인
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• 제22권5호
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• pp.332-341
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• 2012

실리카 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각) 변화에 따라 발생되는 자연대류 불안정 흐름의 막오염 저감효과를 차압의 변화 정도를 측정하여 규명하였다. 막표면에 케이크 층을 형성함으로서 막오염을 발생시키는 나노 사이즈의 실리카 입자(평균 크기 = 7, 12, 22, 50 nm 및 78 nm)가 함유된 5가지 종류의 콜로이드 용액을 사용하여 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각 = $0^{\circ}{\sim}180^{\circ}$)에 따른 차압의 변화를 교반이 없는 dead-end 정유량 한외여과 실험을 통해 측정하였다. 상대적으로 크기가 작은 실리카 입자(7, 12 nm 및 22 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 막모듈 경사각을 $30^{\circ}$ 이상으로 유지하면 막모듈에 자연대류 불안정 흐름이 발생되어 막오염 형성을 크게 억제시켜 차압의 증가가 거의 나타나지 않았다. 이 자연대류 불안정 흐름의 발생은 막표면에 형성된 실리카 케이크층의 벌크용액으로의 역이동(back transport)을 유발시킴으로서 차압의 증가를 억제시키는 막성능 개선 효과를 나타내었다. 그러나 상대적으로 크기가 큰 실리카 입자(50 및 78 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서는 자연대류 불안정 흐름 발생의 효과가 거의 없었다. 임계 플럭스 측정 결과 실리카 입자의 크기가 작을수록 그리고 막모듈 경사각이 클수록 막모듈에의 자연대류 불안정 흐름의 발생 강도가 커져 막오염 형성이 억제되었으며, 이로 인해 임계 플럭스가 증가하였다.

• 상하수도학회지
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• 제28권2호
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• pp.181-193
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• 2014

Various treatment system for residuals have applied to save water resources, but most of them were not be satisfied with legal standard consistently. In this study, submerged membrane treatment system was operated to treat water treatment plant residuals and operation parameters was evaluated. Result of this experiment, high concentration organic matters contributed to high increase Transmembrane pressure(TMP) of membrane system(from 0.05 bar to 0.35 bar). And backwash process was effective to stabilize membrane system operation. After Cleaning-In-Place(CIP), permeability was recovered about 100 % from first operation condition. Inorganic matters (Fe, Mn, Al, Ca, Mg) were not effective membrane filtration performance. The quality of residual treatment was satisfied with drinking water quality standard and a treated water from that system was suitable for water reuse.

• Membrane and Water Treatment
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• 제8권2호
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• pp.125-136
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• 2017

Reverse osmosis technology is being used on large scale for treatment of ground water, brackish water, wastewater and sea water. The most challenging issue in RO process is carbonate scaling which is directly linked with the efficiency and economy. Considering the natural phenomena of carbonate scaling different adaptations have been made to control scaling on the surface of RO membrane including acid dosage and antiscalant addition. As carbonate scaling is directly related with pH level of feed water, present study describes an experimental approach to reduce scaling on RO membrane by lowering the feed water pH by purging $CO_2$. In this comparative study four different conditions including control process (without any scale inhibitor), with dosage of antiscalant, with purging of $CO_2$ and with co addition of antiscalant and $CO_2$ in a feed stream line; it was established that $CO_2$ is a better appliance to reduce carbonate scaling on the membrane surface by reduce pH of feed stream. It was also observed that $CO_2$ and antiscalant mutually function better for scale control.

• Membrane and Water Treatment
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• 제10권5호
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• pp.331-338
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• 2019

This study aimed to investigate the membrane fouling and sludge characteristics in a pilot-scale submerged membrane bioreactor (MBR) operated under low temperature ($7^{\circ}C$). To elucidate the mechanisms of membrane fouling at low temperature, we studied the correlation between MBR performances and physicochemical properties of sludge including extracellular polymeric substance (EPS), relative hydrophobicity (RH) and floc size during long-term operation. The MBR was shown able to remove chemical oxygen demand (COD) stably and efficiently (>90 %) in the case of overgrowth of filamentous bacteria (bulking sludge) at low temperature. On the other hand, the occurrence of filamentous bulking greatly accelerated membrane fouling, as indicated by membrane filtration period of 14 days for filamentous bulking at $7^{\circ}C$, in comparison with that of 27 days for non-bulking sludge at $24^{\circ}C$ The overgrowth of filamentous bacteria resulting from low-temperature condition led to an increased release of EPS, higher RH, smaller floc size and lower fractal dimension of sludge. These factors accelerated the formation of compact cake layer on membrane surface in association with performance diminution in terms of increase in transmembrane pressure (TMP) of the membrane and thus the decrease in membrane permeability.

• 멤브레인
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• 제29권6호
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• pp.329-338
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• 2019

알루미나 콜로이드 용액의 막여과에서 막모듈의 중력에 대한 경사각 변화로 유발된 자연대류 불안정 흐름(natural convection instability flow, NCIF)의 콜로이드 물질의 막오염 제어 효과를 정압(constant-pressure) 막여과 시 플럭스 증가와 정투과량(constant-flux) 막여과 시 막차압 감소 정도로 측정하고, 플럭스 결과를 막힘여과 모델로 해석하였다. 막모듈의 경사각이 0°에서 180°로 커지면 NCIF 유발이 증가하여 막오염 제어 효과가 커져 2시간의 막여과에서 플럭스는 최대 2.8배까지 증가하고, 막차압은 최대 85%까지 감소하였다. 막힘여과 모델을 적용하여 NCIF의 유발에 따른 플럭스 결과를 해석하여 운전 시간 15분 이내에서는 중간막힘모델 그 이후에는 케이크여과모델로 평가하는 것이 타당하였다. 막모듈 경사각 180°에서 유발된 NCIF는 15분 이내의 운전 초기에는 중간막힘 오염을 52% 감소시키고, 그 이후의 운전 시간에서는 케이크층 오염을 93% 감소시켰다. 따라서 막모듈에 유발된 NCIF의 주된 막오염 제어기작은 막표면에의 입자상 콜로이드 물질의 케이크층 형성을 억제시키는 것으로 평가하였다.

• 멤브레인
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• 제30권2호
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• pp.131-137
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• 2020

본 연구에서는 가압식 분리막 여과에서 무기입자의 존재가 유기파울링에 미치는 영향을 관찰하였다. 유기파울링의 유발을 위해 알긴산나트륨(sodium alginate, SA)를 이용한 정밀여과 실험에서 무기 실리카(SiO₂) 입자의 존재 유무와 상관없이 분리막 파울링은 여과초기 완전공극막힘에서 여과시간이 경과할수록 케이크 형성에 의해 주로 지배되었다. 그러나 무기입자의 존재 시 정압여과에서 알긴산나트륨 파울링 케이크 비저항값과 압축성은 상대적으로 낮게 관찰되었고 이로 인해 낮은 파울링 속도가 관찰되었다. 동일한 시료를 이용한 정량여과 실험을 수행한 결과 정압여과에 비해 정량여과에서 여과초기 공극막힘현상 및 파울링 속도는 더욱 증가하였다. 이와 같은 현상은 파울링층이 지닌 압축성으로 막간차압의 증가 시 케이크 비저항값이 함께 증가하였기 때문인 것으로 판단된다. 알긴산나트륨과 실리카 입자가 함께 존재 시 알긴산나트륨이 단독으로 존재하는 것보다 수리학적 세정을 통한 파울링 제거효과는 더욱 좋은 것으로 관찰되었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제15권2호
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• pp.51-57
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• 2024

The removal of phosphorus, especially phosphate-form phosphorus, is necessary in wastewater treatment. Biofouling induced by the quorum sensing mechanism is also a major problem in membrane bioreactor (MBR), which reduces membrane flux. This study introduces lanthanum-doped quorum quenching (QQ) beads into MBR, confirming their inhibitory effect on biofouling due to Rhodococcus sp. BH4 and their capacity for phosphorus removal through lanthanum adsorption. A batch test was conducted to access the phosphate adsorption of lanthanum-QQ (La-QQ) beads and lab-scale MBR to verify the effect of inhibition. The study aimed to identify distinctions among the MBR, QQ MBR, and La-QQ MBR. In the batch test, the phosphate removal rate increased as the volume of beads increased, while the unit volume removal rate of phosphate decreased. In the lab-scale MBR, the phosphate removal rates were below 20% in the control MBR and QQ MBR, whereas the La-QQ MBR achieved a phosphate removal rate of 74%. There was not much difference between the ammonia and total organic carbon (TOC) removal rates. Regarding the change in transmembrane pressure(TMP), 3.7 days were taken for the control MBR to reach critical pressure. In contrast, the QQ-MBR took 9.8 days, and the La-QQ MBR took 6.1 days, which confirms the delay in biofouling. It is expected that La-QQ can be used within MBR to design a more stable MBR process that regulates biofouling and enhances phosphate removal.

• 멤브레인
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• 제18권4호
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• pp.354-361
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• 2008

자연유기물을 처리하는 혼합 오존-세라믹 한외여과 수처리 시스템에서 막의 운전조건과 처리수의 화학적 조성이 세라믹 막의 투과플럭스에 미치는 영향을 연구하였다. 오존주입량, 막간압력 그리고 교차흐름속도를 포함한 운전조건의 영향을 관찰한 결과, 막의 투과플럭스는 오존주입량과 교차흐름속도가 증가할수록 그리고 막간압력이 감소할수록 증가하였다. 오존주입으로 인한 막오염의 감소는 교차여과에서 오존기체방울에 의해 발생하는 오염물질의 물리적인 역수송보다는 촉매 금속산화물로 이루어진 세라믹막 표면에서 발생하는 오존과 자연유기물간의 화학반응에 의한 영향에 더욱 의존할 수 있음을 확인하였다. 그러나 이와 같은 막오염의 감소는 상대적으로 높은 막간압력을 적용 시 줄어드는 경향을 나타내었다. 모델 자연유기물을 이용하여 실험한 결과, 높은 pH에서는 칼슘의 첨가로 인해 투과플럭스가 급격하게 감소하였으나 상대적으로 낮은 pH에서는 투과플럭스 감소에 대한 칼슘의 효과는 저하되었다. 혼합 오존-세라믹만 시스템에서 연속적인 오존주입은 세라믹막 표면에서 발생하는 촉매오존산화에 의한 자연유기물의 분해로 운전 초기 막의 투과플럭스의 감소 후 궁극적으로는 막의 투과플럭스를 회복시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권3호
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• pp.155-163
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• 2017

최근 막여과 공정은 입자상 물질뿐만 아니라 Giardia, cryptosporidium과 같은 병원성미생물이 효과적으로 제거됨에 따라 국내외 적용성이 확대되는 추세이다. 본 연구는 광주광역시 D정수장의 원수 침전상등수의 처리를 위해 $120m^3/d$ 처리규모의 Pilot Plant (2014. 1월부터 운영)와 $2,500m^3/d$ 처리규모의 실증실험시설(2015. 1월부터 운영)의 막여과 공정을 운영하면서 최적 운전조건과 한계여과속도를 찾고자 하였다. 정밀여과막의 Pilot-test에서 얻어진 운전모드는 유입 1.0분, 여과 36.5분, 공기역세 0.9분, 역세 1.0분, 배출 1.0분이었으며, 이를 적용하여 실증실험을 하였다. 한계여과속도(critical flux)는 Pilot 운전에서 Flux 20, 40, 56 및 62 LMH일 때의 시간의 변화에 따른 막간차압의 증가식을 기반으로 $50L/m^2-h$로 산정(TMP 0.5bar 이내)되었다. 화학세정은 1차로 산세정 2회, 2차로 알칼리 세정을 하여 95%의 회복율을 얻었다. 이러한 적정 조건으로 운전한 결과 처리수의 탁도는 봄 여름 가을 겨울 평균 각각 0.028, 0.024, 0.026 및 0.028 NTU, 연평균 탁도는 0.026 NTU로, 탁도 제거율은 98.4%로 나타났다. 광주광역시 D정수장의 원수 침전상등수를 1일 $2,500m^3$ 처리하는 실증실험시설 운영을 통해 부유고형물 및 콜로이드성 물질을 제거하는데 탁월한 처리성능을 확인하였고, 일반적인 모래여과공정을 대체할 수 있는 적정운영기술이 확보되었다.

• 멤브레인
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• 제24권2호
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• pp.142-150
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• 2014

본 연구는 축산분뇨 처리장(바이오가스 플랜트) 액비의 고도처리에 적합한 공정을 도출하기 위한 기초 연구이다. 액비를 고도처리하기 위하여 나노여과 및 역삼투(reverse osmosis) 공정을 각각 사용하였고, 전처리공정으로서 담체를 첨가하지 않은 MBR과 담체를 첨가한 MBR을 각각 적용하여 비교하였다. 액비의 질소는 주로 암모니아성 질소의 형태로 존재하였다. MBR의 운전에서 담체(biomedia) 유무에 따른 COD, T-N 및 T-P의 제거효율에서 큰 차이는 없었으나, 담체를 첨가한 MBR의 TMP는 담체를 첨가하지 않은 MBR에 비해 매우 서서히 증가하였다. 전처리 공정으로 담체를 첨가한 MBR 공정을 사용한 경우, NF에 의한 COD, T-N 및 T-P의 제거효율은 각각 99.8, 86.5% 및 99.8%이었으며, RO에 의한 제거효율은 각각 99.9, 86.8% 및 99.9%이었다. MBR과 NF/RO 공정을 이용하여 처리한 액비의 최종 수질은 분뇨처리장 방류수 수질기준과 비교하였을 때, COD와 T-P는 방류수 수질기준을 만족하였으나, T-N은 수질기준에 부적합하였다. 따라서 T-N에 대한 방류수 기준을 만족시키기 위해서는 MBR 조업 cycle의 조정 또는 나노여과/역삼투에 의한 2차 재처리 등의 개선이 필요한 것으로 판단된다.