광촉매로 전처리한 Acrylic폐수의 UF/RO막 적용

이광현, 전종철, 한홍섭

동의대학교 화학공학과

Application of UF/RO for Acrylic Wastewater by            Photo-Catalyst Pretreatment

Kwang-Hyun Lee, Jong-Cheul Jeun, Hong-Seob Han

Dept. of Chemical Engineering, Dongeui University

서론

산업의 고도성장으로 인하여 발생되는 사회적 문제들에는 수자원 부족과 오염문제가 포함된다. 이런 문제를 해결하기 위해 고도처리기술이 요구되고 있는데, 고도처리 기술중의 하나인 막분리기술은 폐수 배출 양을 최소화할 수 있다. 또한 고도처리로 공장부지를 저감하면서 처리수의 재활용을 위해서도 막분리 기술이 요구되고 있다.1∼2)

이번 실험에 사용된 폐수는 섬유공장의 acrylic폐수로서 여타의 폐수와 혼합된 폐수이다. COD와 BOD가 높고 시안이 함유되어 있어 생물학적처리에 독성영향을 미친다. Acrylic폐수는 심각한 막오염을 유발하므로 한외여과 중공사형 및 역삼투 나권형 모듈에 직접 적용하기에는 무리가 있다. 전처리 공정을 이용하여 막오염 물질들을 일정량 제거한 후에야 분리막에 적용이 가능하다.3∼5)

본 실험은 acrylic폐수를 TiO2 광촉매로 전처리한 처리수를 한외여과 중공사형 모듈과 역삼투 나권형 모듈에 적용 고찰하였다.

실험

1. 실험방법 및 내용:

섬유공장의 acrylic폐수를 대상으로 높은 COD의 제거 및 막오염을 최소화하기위해 TiO2 광촉매로 전처리된 폐수를 한외여과 중공사형 모듈에 적용압력 1.6 ∼ 2.8 kgf/cm2으로 변화시켜 적용압력에 따른 배제액 및 투과액의 부피유량을 측정하였다. 역삼투 나권형 모듈에서의 적용압력은 배제액 by-pass valve를 완전히 잠근 후 배제액 valve를 이용하여 4∼7 kgf/cm2로 변화시켜 적용하였다.배제액과 투과액의 유량은 정상상태에 도달한 후 수작업에 의해서 측정하였고, sampling도 동시에 수행하였다. 공급액의 온도(15℃, 25℃, 35℃)에 따른 배제율을 측정하였다. TiO2 전처리수의 조성은 Table 1이고, 전체적인 공정도는 Fig. 1에 나타내었다.

본 실험에 사용된 한외여과 모듈은 (주)Puretech의 GUF 2050-0950이며, 역삼투  모듈은 (주)새한의 RO-W-60이다.

결과 및 토론

1.한외여과막의 순수투과 flux

Deionized water를 이용하여 한외여과 중공사형 모듈 UF 2050-0950에 적용한    결과 중공사형 모듈의 순수 투과 flux는 선형적으로 증가함을 Fig. 2를 통해     확인할 수 있었고, 공급액의 온도(15℃, 25℃, 35℃)에 따른 투과 flux는 온도가    높아질수록 증가하는 것으로 나타났다.

2.역삼투막의 순수투과 flux

Deionized water를 역삼투 나권형 모듈들에 적용하였을 경우 적용압력이 증가  함에 따라 순수 투과 flux는 선형적으로 증가함을 알 수 있었으며, 이로부터     평판막의 상태가 구멍이나 누수가 없는 실험 가능한 상태임을 확인할 수 있    었다. (Fig. 3)

3.한외여과막과 역삼투막의 폐수투과 flux

TiO2 광촉매로 처리한 폐수의 투과 flux는 선형적으로 증가하였고, 온도가 높아질수록 투과 flux가 증가함을 보였다.

4. COD, TDS, Turbidity, T-N, SS의 제거 효율 및 pH

Acrylic폐수에 TiO2 광촉매를 이용하여 전처리한 처리수를 한외여과 중공사형 및 역삼투 나권형 모듈에 적용한 결과 COD 제거는 한외여과막에서는 큰 효과를 기대하기 어려운 것으로 나타났고, 역삼투 나권형 모듈에서는 48 ∼57%의 제거효율을 보였다. TDS, T-N은 한외여과막에서는 낮은 제거율을 나타냈지만, 역삼투막에서는 높은 제거율을 나타내는 경향을 보였다.(Fig. 4) Turbidity는 한외여과 중공사형 모듈에서 대부분 제거되었고, SS는 역삼투 나권형 모듈에서 70%이상의 제거 효율을 나타내었다.

참고문헌

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Table. 1. Condition of pretreatment by           Photo-Catalyst

	Photo-Catalyst
COD	about 279 [ppm]
TDS	about 2700 [ppm]
Turbidity	8.2 [NTU]
T-N	about 86 [ppm]
pH	2.6

Fig. 1. Schematic diagram of pretremert and membrane            separation system.

Fig. 2. Deionized water permeate flux versus pressure             difference for ultrafiltration hollow fiber module.

Fig. 3. Deionized water flux versus pressure difference for           reverse osmosis spiral wound type module.

Fig. 4. TDS removal efficiency versus pressure difference         for ultrafilteration hollow fiber and reverse osmosis         spiral wound modules.