Membrane Journal (멤브레인)

The Membrane Society of Korea (한국막학회)
권호 표지

Advanced Treatment of Sewage and Wastewater Using an Integrated Membrane Separation by Porous Electrode-typed Electrolysis

분리막/다공 전극형 전기분해 조합공정을 이용한 하.폐수의 고도처리

  • Received : 2012.04.02
  • Accepted : 2012.04.20
  • Published : 2012.04.30
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Abstract

To treat nitrate and non-biodegradable organics effectively in sewage, industrial wastewater and livestock wastewater, the activated sludge process integrated by a membrane separation and a porous electrode- electrolysis was proposed and its efficiency was investigated. The proposed system was consisted of 3 processes; activated sludge, membrane filtration and electrolysis. In the study, the membrane filtration played a role in reducing the load of the electrolysis to operate the proposed process stably. The electrolysis consisted of a porous electrode to increase the efficiency due to the extension of the specific surface area. Additionally, redox reaction in the electrolysis was induced by decomposing influent water as current was applied. As a result, hydrogen free radicals and oxygen radicals as intermediates were produced and they acted as oxidants to play a role in decomposing non-degradable organics. It was environmentally-friendly process because intermediates produced by porous electrode were used to treat waste matters without supplying external reagent. Experimental data showed that the proposed process was more excellent than activated sludge process. SS removal efficiencies of the proposed process, membrane filtration and activated sludge process were about 100%, about 100% and about 90%, respectively. COD removal efficiencies of the proposed system, membrane filtration and activated sludge process were about 92%, about 84% and about 78%, respectively. T-N removal efficiencies of the proposed system, membrane filtration and activated sludge process were about 88%, about 67%, and about 58%, respectively. The SS data showed that SS was efficiently removed in the single of the membrane filtration. The COD/T-N data showed that COD/T-N of membrane hybrid process was treated by removing a little soluble organics and SS, and that COD/T-N of electrolysis hybrid process was treated by oxidize organics with high removal rate.

본 연구에서는 생활오수, 산업폐수, 축산폐수 등에서 발생하는 질산성화합물 및 난분해성 화합물을 효과적으로 처리하기 위해 막분리법과 다공 전극형 전기분해법을 조합한 하 폐수의 고도처리 기술을 제안하였고 제안 시스템의 효율성을 검토하였다. 제안하는 시스템은 활성슬러지 공정, 막분리 공정, 다공 전극형 전기분해공정의 3단계로 구성하였다. 본 연구에서 구성되는 막분리 공정은 부유물질을 제거해줌으로써 전기분해공정의 부하를 최소화할 수 있는 역할을 담당할 수 있게 하여 시스템을 안정하게 운전할 수 있도록 하였다. 전기분해 하이브리드 공정에 있어서는 다공성 전극으로 구성함으로써 비표면적의 확대로 인한 전극의 효율성을 높였다. 아울러 외부전압을 인가함에 따라 처리제의 공급 없이 장치에 유입된 물을 분해시킴으로써 산화 환원 반응을 유도하였다. 즉 중간체로서 수소 자유전자 라디칼과 산소원자 라디칼이 발생되어 난분해성 유기물을 산화 분해하는 역할을 담당하도록 하였다. 이는 전극 내에서 발생하는 중간체를 폐용질의 분해에 사용하기 때문에 친환경적 처리공법이었다. 실험결과들은 제안공정이 활성슬러지공법에 비하여 우수한 공정임을 보여 주었다. SS제거율은 제안공정, 막분리공정, 활성슬러지 단독공정에서 각각 약 100%, 약 100%, 약 90%였고 COD 제거효율은 제안공정 약 92%, 막분리공정 약 84%, 활성슬러지 단독공정 약 75%였으며 T-N의 제거효율은 제안공정 약 88%, 막분리공정 약 67% 활성슬러지 단독공정 약 58%였다. 이결과는 SS의 제거에 있어서 막분리 하이브리드 공정만으로도 부유물질이 충분히 제거됨을 나타내고 있었다. COD의 제거에 있어서 막분리 하이브리드 공정은 SS분의 제거를 통한 COD와 SS이외의 유기물질이 소량제거 되었음을 보였고 전기분해 하이브리드 공정에 있어서는 유기물질의 산화반응을 통한 분해로 높은 제거효율을 보였다. T-N의 제거에 있어서는 막분리 하이브리드 공정은 SS분에 포함된 부분과 소량의 유기물에 포함된 부분이 제거되고 있는 반면 전기분해 공정에 있어서는 유기물질의 산화분해반응으로 인한 높은 제거효율을 나타내고 있었다.

Keywords

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