MBR 유출수 재사용을 위한 RO막의 운전특성 = Pilot-scale RO system for Reuse of MBR Effluent

국문 초록 (Abstract)

S전자에서 발생되는 산업폐수를 LCD 제조공정의 용수로 재사용하기 위하여 MBR에 RO를 결합한 50 m^(3)/d pilot-scale MBR-RO system을 구축하였다. MBR 유출수를 이용하여 RO 막분리 공정의 운전특성에 따른 수질기준인 TOC와 conductivity의 용질분리 그리고 막오염에 의한 막간차압 및 CIP 주기에 대한 연구를 수행하였다. MBR 유출수는 일반적인 처리수 재사용 수질기준을 만족하나 LCD 제조공정의 S전자 자체 수질기준인 TOC<1 mg/L와 conductivity<100 μS/cm를 만족하지 못하므로 후속 처리가 불가피하다. RO 막분리 공정의 recovery를 85%로 일정하게 유지한 상태에서 투과유량을 12.0 LMH에서 22.0 LMH로 증가시키면서 운전한 결과 모든 투과유량에서 RO 처리수는 LCD 제조공정 용수 수질기준을 만족하였다. 그러나 RO막의 fouling에 의한 막간차압이 상승되어 CIP 주기는 투과유량이 증가되면 짧아지는 효과가 나타났다. RO 막분리 공정의 최적 운인자는 recovery 85%에서 투과유량 16.5 ∼ 18.5 LMH이었으며 feed pressure 8 ∼ 10 kgf/cm^(2), CIP 주기는 투과 생산량/운전비에 적절한 25일 ∼ 40일로 나타났다. RO 막의 biofouling을 억제하기 위한 RO 유입수인 MBR 유출수를 염소 처리하는 경우 RO 막 유입 전에 탈염소를 위하여 적정보다 과량의 NaHSO3를 사용하여야 RO 막의 산화를 방지해야 할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Reuse feasibility of S Electronic Company's industrial wastewater as a LCD process water was investigated by a 50 m^(3)/d pilot-scale MBR-RO system. The effects of operational parameters of RO process using MBR effluent were analyzed for treatment efficiency of TOC and conductivity, and for trans membrane pressure and period for CIP by membrane fouling. MBR requires additional treatment to meet the LCD process water quality criteria of TOC<1 mg/L and conductivity<100 μS/cm which is stringent as compared with those of conventional reuse water quality criteria. The RO process operated at 85% recovery rate with stepwise increasing of permeate fluxes from 12.0 LMH to 22.0 LMH was able to meet LCD process water quality criteria. However, the trans membrane pressure increased and period of CIP decreased as increasing permeability fluxes due to biofouling of RO membrane. The optimum operational conditions of RO process were fluxes of 16.5 ∼ 18.5 LMH, feed pressure of 8 ∼ 10 kfg/cm^(2) and CIP period of 25 ∼ 40 day at constant 85% recovery rate.
The use of chlorine to reduce the biofouling of RO membrane should be carefully practised since membrane fouling could be occurred by oxidation by residual chlorine. In this case an additional NaHSO_(3) dose is required to dechlorinate any residual chlorine before the RO process.

목차 (Table of Contents)

• 감사의 글(Acknowledgements) = i
• (국문요약) = ii
• 목차 = iv
• List of Tables = vii
• List of Figures = viii
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구의 필요성 = 1
• 1.2 연구목적 = 4
• 제2장 문헌연구 = 5
• 2.1 분리막의 정의 및 역사 = 5
• 2.2 MBR(Membrane Bio Reactor)의 필요성 = 8
• 2.2.1 MBR 공정 필요성 및 장점 = 8
• 가) 유출수의 수질 = 9
• 나) 운전상의 유연성(flexibility) = 9
• 다) 소요부지 절감 = 9
• 2.3 RO에 의한 유기물/무기물의 제거 특성 = 10
• 2.4 분리막의 형태 = 15
• 2.4.1 Sprial-wound modules = 15
• 2.4.2 Hollow-fiber modules = 16
• 2.4.3 Plate-and-frame modules = 17
• 2.4.4 Tubular modules = 18
• 2.5 RO 막분리 공정의 현장적용 사례 = 20
• 2.5.1 국내 하수처리수 재사용 현황 = 20
• 2.6 RO막의 경제성 = 21
• 2.7 RO 막분리 공정의 유입수 수질조건 = 23
• 2.7.1 pH = 23
• 2.7.2 Residual chlorine = 23
• 2.7.3 Turbidity = 25
• 2.7.4 SDI(silt density index) = 25
• 2.7.5 Iron = 25
• 2.7.6 Oil ＆ Grease = 25
• 2.7.7 TDS(Total Dissolved Solids : 총 용존 고형물질) = 26
• 2.7.8 TOC(Total Organic Carbon : 총 유기탄소) = 26
• 제3장 실험방법 = 27
• 3.1 MBR의 구성과 운전 = 27
• 3.1.1 Pilot-scale MBR의 구성과 유입수 = 27
• 3.1.2 Pilot-scale MBR의 운전 = 31
• 3.2 RO 막분리 공정 = 34
• 3.2.1 RO 막분리 공정의 구성과 유입수 = 34
• 3.2.2 RO 막분리 공정의 운전 = 37
• 3.3 RO 막분리 공정의 성능분석 = 41
• 3.3.1 RO 막분리 공정의 감시 = 41
• 3.3.2 처리효율 분석을 위한 시료의 채취 = 41
• 3.3.3 시료의 분석 = 42
• 제4장 실험결과 및 고찰 = 43
• 4.1 Pilot-scale MBR의 운전 특성 = 43
• 4.2 RO 막분리 공정의 운전 결과 = 47
• 4.2.1 투과유량 12.5 LMH에서 RO 막분리 공정의 성능 = 48
• 4.2.2 투과유량 18.5 LMH에서 RO 막분리 공정의 성능 = 50
• 4.2.3 투과유량 16.5 LMH에서 RO 막분리 공정의 성능 = 53
• 4.2.4 투과유량 22.0 LMH에서 RO 막분리 공정의 성능 = 56
• 4.2.5 투과유량의 증가에 따른 RO 막분리 공정의 운전 결과 = 59
• 4.3 RO 막분리 공정의 성능 = 62
• 4.3.1 투과유량에 따른 용질분리 효율 = 62
• 4.3.2 운전 압력에 따른 conductivity의 변화 = 63
• 4.3.3 미생물 성장 억제를 위한 염소처리의 영향 = 64
• 4.3.4 RO 막분리 공정의 농축수 추가 처리 = 66
• 제5장 결론 = 67
• 참고문헌 = 70
• Abstract = 75