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논문 기본 정보

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학위논문
저자정보

양희성 (서울시립대학교, 서울시립대학교 일반대학원)

지도교수
한인섭
발행연도
2019
저작권
서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수18

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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전 세계적으로 물 사용량의 증가에 따라 물 부족 문제가 나타나고 있으며 수자원 보존과 안정적인 용수의 확보를 위하여 하수 재이용에 대한 관심이 늘어나고 있다. 역삼투 공정은 고도처리, 물 재이용 시장에서 핵심공정으로 널리 사용되고 있으며, 이에 필연적으로 고농도의 오염물질이 포함된 농축수가 20~30 % 발생된다. 역삼투 농축수는 일반적으로 난분해성 유기물질과 고농도의 염분을 함유하고 있으며 이는 처리공정을 저해시키는 요인으로 주목된다.
본 연구는 미세조류를 이용한 폐수처리의 유용성을 다루고 이를 생물막 반응조(MBR, Membrane Bio Reactor) 공정에 도입시켜 연속적으로 고농도 역삼투 농축수의 영양물질을 제거하고 동시에 난분해성 유기물질의 생분해도를 향상시키는 효과적인 처리 전략을 제시하고자 하였다.
실험은 회분식 실험을 통하여 연속식 MBR 공정의 초기 조건을 조성하고 59일간의 연속식 MBR 공정을 통하여 결과를 나타내었다. 회분식 처리 공정을 이용하여 염분농도와 질소원 별 영향을 파악하고 연속식 MBR 공정에 도입 할 조건에 대하여 판단하였다. 회분식 실험 결과 미세조류농도 OD680 0.8~1.2 cm-1, 오존 전처리 농도 2 mg O3/mg C, 처리시간 24시간으로 결정하였다. 연속식 MBR 공정에 회분식 실험 결과의 조건을 도입하여 실험하였고 처리시간에 따라서 수질특성과 막 여과 성능을 확인하였다. 연속식 MBR 실험초기 역삼투 농축수의 처리결과 BOD, TN, TP가 각각 80 %, 14 %, 70 %로 나타났으며 빛의 조사량을 증가시킴에 따라 60 %, 95 %, 94 %로 유기물질과 영양물질 모두 준수한 제거율을 나타내었다. 또한 연속식 공정에 의약물질인 Caffeine과 Carbamazepine 두 가지 물질을 추가 주입하여 처리효율을 확인하였고 90 %, 94.5 %의 높은 제거율을 달성할 수 있었다. 막에 걸리는 저항과 압력은 실험을 진행하는 59일 동안 나타나지 않았고 이는 미세조류를 이용한 MBR 공법이 안정적으로 이루어졌음을 확인할 수 있다. 본 연구는 유기물질과 영양물질을 동시에 섭취하며 성장하는 미세조류를 이용하여 기존 처리방식보다 간단한 공정으로ㅆ 상대적으로 경제적이므로 비용 효율적인 것으로 평가할 수 있다.

목차

제 1 장. 서 론 1
제 2 장. 연구 배경 3
제1절. 역삼투 농축수 특성 및 처리의 필요성 3
제2절. 미세조류를 이용한 처리 특성 6
제3절. 오존처리 특성 9
제4절. MBR 분리막의 특성 13
제5절. 막 오염 및 세정 17
제 3 장. 연구 방법 21
제1절. 인공 역삼투 농축수 제조 21
제2절. 조류 배양 방법 23
제3절. 회분식 농축수 처리 성능 평가 26
제4절. 회분식 막 여과 성능 평가 27
제5절. 연속식 MBR 성능 평가 28
제6절. 실험 분석 장치 및 분석 방법 29
제 4 장. 연구 결과 31
제1절. 염분 농도 및 질소원 별 조류의 농축수 처리 특성 31
제2절. 조류 농도 별 농축수 처리 특성 35
제3절. 오존 농도 별 농축수 처리 특성 39
제4절. 운전 시간에 따른 농축수 처리 특성 42
제5절. 물리적 및 화학적 세척 45
제6절. 연속식 MBR 공정에 따른 농축수 처리 특성 50
제 5 장. 결론 59
References 62
Abstract 66
List of Tables
Table 2.1 Reaction formula and potential by oxidizer 10
Table 2.2 Characteristics of ozone 11
Table 2.3 Characteristics of medicinal substances 12
Table 2.4 Type of module and application field 14
Table 2.5 Characteristic of membrane pollution factor 18
Table 3.1 Water quality of synthetic reverse osmosis concentrated water 22
Table 3.2 Characteristics of BG-11 23
List of Figures
Fig. 2.1 Scenedesmus quadricauda 7
Fig. 3.1 Classification of active algae cells using flow cytometer 25
Fig. 3.2 Fluorescence EEM spectra before and after algal treatment of RO concentrate water 25
Fig. 3.3 Membrane Filtration Experiment Using Amicon Cell 27
Fig. 3.4 Composition of Continuous MBR 28
Fig. 4.1 Treatment of water quality by salinity 32
Fig. 4.2 Characteristics of water quality treatment by nitrogen source 34
Fig. 4.3 Correlation between CDW and OD680 36
Fig. 4.4 Characteristics of water quality treatment by algae concentration 37
Fig. 4.5 Membrane Filtration Treatment by Algae Concentration 38
Fig. 4.6 Characteristics of water treatment by ozone pretreatment concentration 40
Fig. 4.7 Concentration water membrane filtration analysis by ozone pretreatment concentration 41
Fig. 4.8 Analysis of water quality after algae treatment for 48 hours 42
Fig. 4.9 Analysis of membrane filtration after algae treatment for 48 hours 43
Fig. 4.10 Analysis of Physical Cleaning after Filtration of Ozone Pretreatment Concentrated Water 45
Fig. 4.11 Chemical cleaning of hydrophobic membranes contaminated with reverse osmosis concentrated water 47
Fig. 4.12 Chemical cleansing of hydrophilic membranes contaminated with reverse osmosis concentrated water 49
Fig. 4.13 COD analysis of continuous MBR process 50
Fig. 4.14 TN, TP analysis of continuous MBR process 52
Fig. 4.15 DOC analysis of continuous MBR process 53
Fig. 4.16 Removal Characteristics of Drug Substance in Continuous MBR Process 56
Fig. 4.17 Filtration and resistance of continuous MBR process 58

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