A Study on the Removal of Dissolved Matter in Groundwater and Characteristics of Fouling using NF and RO

NF와 RO를 이용한 지하수중 용존성 물질의 제거와 막 오염의 특성에 관한 연구

To investigate removal efficiency of dissolved matter by NF and RO, a pilot plant was operated for six months using groundwater treated by UF membrane. After the pilot plant operation, we performed autopsy test to identify characteristics of foulant attached on the membrane surface applying the used NF and RO in the pilot plant test. In autopsy test, we measured permeate flux and recovery rate of flux by chemical cleaning in each membrane. We also analyzed chemical cleaning disposal to examine component of foulant. Permeate flux of NF and RO1 showed rapid decline after 100 days of operation. Especially, reduction of specific flux in RO1 was more serious than in NF. Specific flux of RO2 with a low recovery rate resulted in gradual flux decline. Removal efficiencies of dissolved inorganic matters as a conductivity were 76.3%, 88.2% and 95.3% respectively for NF, RO1 and RO2, and RO2 presented the highest removal efficiency. And those of dissolved organic matters as TOC were about 80% for both NF and RO. The specific flux of membranes declined gradually from the feed water inlet to outlet of the membrane module and it showed that membrane fouling increased along the feed flow direction. Namely, concentration of pollutants became higher and volume of feed water was less as the feed flow approached to the outlet. It seemed that major foul ants were Ca consolidated into inorganic material and Si consolidated into organic material on the membrane surface. Fe was a great contribution to irreversible fouling. The SEM results indicated that the organic matter was attached to the first layer, closer to the membrane, and then inorganic matter with tetragonal shape layered over them. We could not observe biofouling because microorganism, which was cause of biofouling, was almost pretreated in UF membrane.

NF와 RO를 이용한 용존성 물질의 제거특성을 관찰하기 위해 UF로 전처리된 지하수가 파일럿플랜트에 6개월 동안 연속 공급되었다. 그리고 NF와 RO에서 발생한 막 오염의 특성을 파악하고 막 오염물질을 규명하기 위해서 파일럿플랜트에서 NF와 RO를 분리하여 autopsy test를 실시하였다. Autopsy test에서는 파일럿플랜트에서 사용된 막의 투과플럭스와 화학세정에 따른 플럭스의 회복율을 측정하였다. 아울러 여기서 발생한 폐세정액의 수질을 분석하여 막 오염물질의 구성성분을 알아보고자 하였다. NF와 RO1의 비플럭스는 운전시간 100일 이후에 급격히 감소하기 시작하였고 RO1에서의 감소율이 NF에서보다 컸다. 회수율이 낮온 RO2의 비플럭스는 점진적으로 감소하였다. 파일럿플랜트에서 용존성 무기물질의 제거율은 전기전도도로 NF, RO1, RO2 막에서 각각 76.3%, 88.2%, 95.3%로 RO2에서 가장 높았다. 용존성 유기물질의 제거율은 TOC로 80%정도였다. 와권형 NF와 RO의 막 오염은 원수 유입부보다는 농축수 유출부에서 많이 발생하였다. 이것은 유출부로 갈수록 막면선속도가 낮아지고 원수 중 오염물질의 농도가 높아졌기 때문이다. 막 오염물질의 주성분은 무기성 Ca염과 유기성 Si염인 것으로 생각되며 비가역적 막 오염에 기여도가 가장 큰 물질은 Fe인 것으로 생각된다. 막 오염물질의 형상을 SEM으로 관찰한 결과 최근접 표면에 유기물질이 부착되어 있고 그 위에 판상모양의 무기성분이 쌓여 있는 형태가 관찰되었다. 미생물 막 오염은 거의 관찰되지 않았는데 이것은 UF에서 1차로 대부분의 미생물이 제거되었기 때문이다.