Long-term performance of gravity-driven membrane (GDM) pilot-scale filtration process for household water treatment with different MF and UF membranes

Abstract

막 여과 기술은 오염물질을 제거할 수 있는 선택적인 장벽을 제공하여 안전하고 깨끗한 물을 공급받고 있지 못하는 지역간 나라간 불균형을 해소 할 수 있는 중요 수 처리기술로 주목 받고 있다1. 하지만, 막 오염층에 의한 투과율감소는 광범위한 막 여과 기술 적용의 큰 제약으로 나타난다. 최근 막 오염층 생성을 조절하기 위한 다양한 전략들이 연구되고 있으며, 이 중 생물학적 전략 기반 중력식 막 여과 기술은 back washing이나 멤브레인 화학적 세정 없이도 오랜 기간 동안 5-10 L/m2h의 투과율이 유지됨이 보고되어 소규모, 분산화, 지속가능한 먹는 물 수처리 기술로서 높은 가능성을 나타낸다. 이러한 현상은 ‘투과율 안정화 (flux stabilization)로 명명되고 있으며 멤브레인 파울링층이 미생물 및 벌레 (Nematodes) 등의 생물학적 활동으로 불규칙하고 (heterogeneous) 또한 열린 공극 (open channel) 구조를 가지는 것으로 설명되고 있다2,3. 하지만 막 재질 특성이 투과율 안정화 현상에 미치는 영향에 대한 이해는 부족하다. 이러한 배경 하에 본 연구에서는 다양한 멤브레인 재질(PES, PVDF, PTFE)과 공극사이즈(UF, MF)을 이용한 실험실 규모 호소수 처리 중력식 멤브레인 공정에서 물 투과율의 변화를 장기간(약 400일)에 걸쳐 모니터링 하였다.