Evaluation of System operated by Feed-and-discontinuous Bleed Mode using Tubular Type Ultrafiltration Membrane for Water Treatment

Feed-and-discontinuous Bleed 방식으로 운전되는 정수처리용 관상형 한외여과막 시스템의 평가

A water treatment system using membrane separation technology can provide stable effluent quality and its maintenance is relatively easy comparing to the conventional water treatment system. In addition, the membrane filtration system is very compact such that it can replace existing water treatment processes of coagulation/sedimentation/filtration by only one process. However, a major problem associated with membrane filtration is flux decline with operating time due to concentration polarization and fouling, so a systematic study on evaluation of long-term filtration performance is necessary. A membrane filtration system using tubular type ultrafiltration membranes with MWCO of 30.000 Da was constructed for this study and it had been operated in a feed-and-discontinuous bleed mode. Flux was stabilized after operation of 1.500 hours and maintaining above 25 LMH until 4.000 hours. Contaminants causing SS and turbidity were almost completely removed while the $UV_{260}$ and DOC removals were 55% and 49%, respectively. A simple mass balance equation was developed to predict maximum concentrations of SS, turbidity, $UV_{260}$ and DOC in a operation cycle. For SS and turbidity the measured max, concentrations in each cycle agree well with the predicted values while the measured max, concentrations of $UV_{260}$ and DOC were 59% and 37% of the predicted values, respectively.

막분리 기술을 이용한 정수처리시스템은 안정된 수질을 제공할 수 있으며 기존의 정수처리 시스템에 비해 유지관리가 비교적 간편하다. 또 막여과 시스템은 매우 콤팩트한 기솔로서 응집/침전/여과로 구성된 기존의 정수처리 공정을 단일공정만으로 대체할 수 있다. 그러나 막여과는 운전시간의 경과와 함께 농도분극과 막오염으로 인한 플럭스의 감소라는 중요한 문제점이 있다. 따라서 장기간 연속운전의 평가에 관한 체계척인 연구가 필요하다. 본 연구는 분획분자량 30.000 Da인 관상형 한외여과막을 이용한 막여과 시스템을 구성하고 feed-and-discontinuous bleed 방식으로 운전하였다. 플럭스는 1,500시간 운전후에 안정되었고 4.000시간까지 25 LMH 이상을 유지하였다. SS와 탁도를 유발하는 물질은 거의 완전히 제거되었으며 $UV_{260}$과 DOC의 제거율은 각각 55%와 49%였다. 하나의 운전주기동안 SS, 탁도, $UV_{260}$과 DOC의 최대농도를 예측하기 위해 간단한 물질수지를 만들었다. 그 결과 SS와 탁도는 각 주기동안 관측된 최대농도와 예측치가 잘 일치한 반면 $UV_{260}$과 DOC의 관측농도는 예측치의 약 59%와 37% 였다.