혐기성 유동상 분리막 반응조의 막오염 거동 및 처리효율

Title
혐기성 유동상 분리막 반응조의 막오염 거동 및 처리효율
Authors
김기현
Keywords
혐기성유동상분리막반응조의막오염거동및처리효율
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
본 연구에서는 혐기성 유동상 반응조의 처리수를 처리하는 혐기성 유동상 분리막 반응조(Anaerobic Fluidized Bed Membrane Bioreactor: AFMBR)를 개발하고 유동매체로서 입상활성탄(GAC)을 이용하여 분리막의 파울링 감소효과를 다양한 조건에서 관찰하였다. 또한 합성폐수를 처리하는 시스템의 장시간 운전을 통해 파울링 거동과 투과수의 처리수질을 관찰하였다. 실험결과 GAC의 유동은 분리막의 파울링 감소에 매우 효과적이었으나 파울링의 감소정도는 첨가된 GAC의 양에는 크게 영향은 받지 않았다. 그러나 GAC에 의한 파울링 감소효과는 플럭스를 증가시킬수록 감소하였다. 입도분석과 역수송확산계수 분석결과 입자의 역수송 확산계수가 최소가 되는 지점의 입자크기는 약 2 μm으로 나타났으며 따라서 GAC 유동으로 인한 scouring 효과를 통해 최소역수송 확산계수를 갖는 입자의 역수송을 향상시킨 것으로 판단된다. 또한 유동하는 GAC가 파울링 제어에 미치는 영향은 흡착보다 scouring 효과가 절대적이고, bulk solution의 압축성을 유입수 대비 약 50%로 감소시켜 파울링 감소에 영향을 미쳤다. GAC 유동하에 AFMBR을 화학세정없이 10 L/m2/hr 의 플럭스로 180일 동안 장시간 운전하였으며, 이 기간동안 투과수의 용해성 COD를 분석한 결과 평균 약 10 mg/L로서 AFMBR을 통해 전체 99%의 용해성 COD 감소효과를 달성시킬 수 있었다. 본 시스템에서 GAC 유동에 필요한 에너지 소비량은, AFMBR에서는 0.028 kWh/m3 로 이는 기존 바이오가스를 재폭기시키는 방법에 비해 약 10% 이하의 값이다. 따라서 본 시스템의 파울링 제어방법은 AnMBR 파울링 제어에 매우 경제적인 방법이다.
Description
제 1 장 서 론 1 제 2 장 문헌연구 3 2.1 저농도 유기성 폐수의 혐기성 처리 3 2.2 Membrane Bioreactor 5 2.2.1 MBR 여과 원리 6 2.2.2 MBR 설치 방식 7 2.3 MBR 파울링 9 2.3.1 정압여과 운전에서 파울링 9 2.3.2 정속여과 운전에서 파울링 10 2.3.3 멤브레인 표면에서의 물질 이동 12 2.3.4 케이크 저항 14 2.4 MBR 파울링 제어 16 2.4.1 물리학적 세정 16 2.4.2 화학적 세정 17 2.5 혐기성 MBR (Anaerobic MBR: AnMBR) 18 제 3 장 실험재료 및 방법 21 3.1 AFMBR 의 장치 구성 21 3.2 AFMBR 의 운전 조건 23 3.3 시료의 분석 23 3.4 멤브레인 화학 세정 방법 24 제 4 장 결과 및 고찰 26 4.1 GAC 가 파울링에 미치는 영향 26 4.2 GAC 유동에 의한 파울링 제어기작 29 4.2.1. 파울링 감소에 대한 GAC 의 역할 규명 29 4.2.2. AFMBR의 입도분포 변화와 파울링간 관계 32 4.2.3. AFMBR내 bulk solution 의 압축성 변화 37 4.2.4. 입자크기와 압축성이 파울링에 미치는 영향 39 4.3 AFBR/AFMBR 2-stage system 의 장시간 운전결과 40 4.3.1 장시간 운전에서 멤브레인의 지속성 달성여부 40 4.3.2 AFBR/AFMBR 2-stage system에서 다양한 플럭스에 따른 멤브레인 파울링 경향 관찰 43 4.3.3 AFMBR 유기물 제거 효율 44 4.4 파울링의 유기물질 정성분석 (FTIR) 47 4.5 Short-term Test : AFBR/AFMBR 2-stage system의 실제 하수 처리 가능성 확인 49 4.6 AFMBR 에너지 요구량 51 제 5 장 결 론 53 참고문헌 55
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23713
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College of Engineering(공과대학) > Environmental Engineering (환경공학) > Theses(환경공학 석박사 학위논문)
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