축산폐수 처리를 위한 막결합형 이상 혐기성 반응조에서 여과막 저항특성

Fouling Characteristics in Submerged Membrane System of Two-Phase Anaerobic Reactor for Piggery Wastewater Treatment

본 연구는 재래식 혐기성 공법에 비해 메탄회수율과 처리효율이 우수한 막분리형 이상 혐기성 반응시스템을 개발하여 산생성 반응조의 미생물 체류시간을 증대시키고 시스템 운전효율을 향상시키기 위해 수행하였다. Pilot plant 운전에 사용된 막은 셀룰로오스 계통으로 $0.5{\mu}m$의 막공경과 $0.8m^2$의 유효 표면적을 가졌으며 메탄발효조는 UASB와 AF로 구성되어 있다. 혐기성 침지형 반응조를 운전한 결과 COD 제거율은 70~80%, 생성가스 중 메탄함율은 90%까지 향상시킬 수 있었다. Pilot plant 운전동안 막의 케이크 저항이 중요한 막오염원으로 나타남에 따라 이를 최소화하기 위해 세가지 공경 (40, 53, $63{\mu}m$)을 가진 전처리 필터로 적용하였다. 적용된 prefilter중 $63{\mu}m$ 전처리 필터의 경우가 가장 효과적으로 케이크 저항을 줄이고 막 유속을 증가시켜 50일 이상 장기운전을 가능케 하였다. 또한 장기 운전으로 인한 막 오염물질은 산과 알카리 세척용액에 의해 연속적으로 세척함으로써 최초 막유속의 89% 까지 회복할 수 있었다.

A two-phase anaerobic reactor with submerged membrane system was developed for increasing acidogen concentration and methane recovery. The membrane used was mixed esters of cellulose of $0.5{\mu}m$ pore size and $0.8m^2$ of effective surface area. The methanogenic reactor comprised of UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) and AF (Anaerobic Filter). COD removal efficiency was 70~80% and the methane content in the biogas increased up to 90% for the submerged membrane system in the anaerobic reactor. As the cake resistance of membrane caused a serious problem, stainless steal prefilters (40, 53, $63{\mu}m$) and air backwashing methods were applied to minimize the cake resistance effectively. Among the tested prefilters. the $63{\mu}m$ prefilter showed the best performance for reduction of cake resistance and a successful long-tern operation. By cleaning with alkali first and acidic solution later. the permeate flux decreased by long term operation was recovered to 89% of that with a new membrane.