[MBR]

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기출 유형

1. 하폐수처리의 막분리공정에서 세라믹막의 장단점 (111회-1교시) 2. 오폐수처리시 막분리 공정의 설계와 운영에 따른 일반적 고려사항 및 막분리공정을 이용한 오폐수처리 방법을 설명 (96회-4교시) 3. 막결합형 하수처리 공정의 장점과 문제점 및 해결방안을 설명하시오. (114회-4교시) 4. MBR(Membrane Bio Reactor) (119회-1교시) 5. MBR을 활성슬러지 공정과 비교설명하고, MBR의 장단점을 설명하시오 (126회-4교시)

 

Tip

- MBR 공법은 막분리 공정과 같이 정리 - MBR 공법은 출제빈도가 높음.

 

문1) MBR(막결합형 하수처리공정)의 장점과 문제

○ MBR 개요

1) 생물학적 처리공정과 분리막 시스템을 결합시킨 처리공정

1) 2차 침전지 고액 한계로 고농도 MLSS시 넓은 시설, 부지 필요

2) MBR 공법을 통한 분리막 공법으로 고농도 MLSS 유지 가능

 

○ MBR 방식 구분

구분	가압형 여과방식	침지형 여과방식
개요	반응조와 분리막 모듈 독립적 설치	분리막을 생물반응조 내에 설치하여 폭기를 통한 막표면 스케일 억제
장점	운전자동화 대형화 유지관리 용이	부대설비간단
단점	침지형 대비 동력비 높음	투과플러스 작음 분리막 오염방지 위한 별도 동력필요

- 공정도

 

 

○ 막분리 여과시스템 설계시 주요 고려사항

(1) 투과플럭스

투과플러스는 단위시간에서 막의 단위면적당 투과수량을 뜻함 (m³/m²ㆍhr)

투과플럭스는 막 종류, 수온, 원수수질, 전처리 공정등에 따라 달라짐

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(2) 수온

수온에 따라 물의 점성계수가 변화하기에 수온에 대한 투과플러스 검토 필요

기본적으로 수온이 높을수록 투과플럭스는 높아지게 되며 설계시에는 가장 최저수온을 고려하여 설계 필요

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(3) 구동압력

이론적으로 압력(막간 차압)이 높을수록 투과플럭스는 증가 비례하지만 실제로는 투과플럭스가 높아질수록

투과플럭스는 낮아진다.

적절 압력과 적절한 역세척을 통한 적정 플럭스 확보 필요

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(4) 회수율

회수율은 세정빈도에 따라 달라지며 RO공정의 경우 약 40~50% 그외 막은 약 90%이상으로 계획

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- 회수율 (Recovery): 아래 식에 나타낸 것과 같이 회수율은 막 공급수량에대한 막 생산수량의 비

회수율(%) = 생산수량/공급수량 X 100

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- 염배제율 (salt rejection): 염배제율은 막을 통해 제거되는 염의 비율로 탈염률이라고도 한다.

염배제율(%) = 1 - (생산수농도/공급수농도) X 100

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○ MBR 공정 장단점

 

장점	단점
완벽한 고액분리 가능	시설 설치비, 유지관리비 큼 (막 모듈 고가 > 대규모 곤란)
고농도 MLSS 유지가능 (8,000~15,000mg/L)	막오염 발생(미생물 케이크층 형성)
긴 SRT가능 > 슬러지 발생 감소	막 모듈 세정을 위한 폭기 동력비 발생 (폭기로 인한 DO증가 > 탈질 영향)
침전지 불필요 소요부지 감소	생물학적 인 제거 공한 (긴 SRT, 적은 슬러지 발생)
처리수질양호 처리수는 T-N 10 mg/L이하, T-P 1 mg/L 이하 달성 가능	막 공법 > 유지류, pH, 온도에 민감
슬러지 벌킹 없음	분리막을 보호하기 위한 전처리로 1 mm 이하의 스크린 설비가 필요하다.
병원성 미생물 제거 가능

 

○ MBR 공정의 문제점 및 해결방안

문제점	해결방안
사용시간 지속으로 막 여과 폐색 발생 → 막 파울링	공기세정 : 막모듈에 미세기포 공급 > 진동에 의한 탈리
	분리막조 설치 : 공기세정 극대화, 약품세정 용이
	여과수로 역세척 : 저농도 염소수로 45min/d
	약품세정 : 차아염소산, 초산 사용
분리막 세정시 공기 공급으로 반송수 내 DO상승으로 인방출 효율 저하	후단 TP제거 설비 도입 (응집침전, 여과 등)
	생물반응조내 공침 실시
MBR 여과시 응집 침전핵 제거로 응집 곤란	MBR 막 공극 조절

○ MBR 공정의 문제점 및 해결방안

1) 막 파손

① 원인 : 이물질 유입, 막의 부적절한 취급

② 대책

- 전처리 설비(스크린 등) 설치

- 막 취급시 충분한 주의, 막이 대기중 건조되지 않도록 취급

 

2) 막오염 및 폐색

① 원인

- 세정용 공기공급 부족

- 잉여슬러지 부패

- 과다한 슬러지 인발로 인한 MLSS 농도 급격저하

- 유분 등의 유입, 응집제 사용

 

② 대책

- 세정공기의 충분한 공급

- 운전 중 슬러지 상태 확인

- 잉여슬러지의 적정량 인발 (MLSS 유지)

- 유분 및 과잉 응집제 유입관리

- 산 세정 실시

 

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