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현아 변
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1 한국환경분석학회지제 11 권 ( 제 1 호 ) 66~74, 2008 J. of the Korean Society for Environmental Analysis 분말활성탄 - 멤브레인시스템을이용한지하수중의 VOCs 처리 임중근 강임석 * 경상남도보건환경연구원, * 부경대학교환경공학과 Application of Powdered Activated Carbon-Membrane System for Treating Groundwater Contaminated with Volatile Organic Compounds Joong-Kun Lim and Lim-Seok Kang* Gyeongsangnam-do Institute of Pubic health and Environment 14 Gamnamu-1 Gil, Changwon-si, Gyeongsangnam-do, Korea *Dept. of Environmental Engineering, Pukyong National University, 599-1, Deayean 3 dong, Nam-Gu, Busan, Korea The overall goal of this study was to demonstrate the feasibility of using a hybrid use of PAC-UF (MF) processes for treating groundwater contaminated with TCE and PCE. Specifically, the objectives of the study were to determine how PAC addition affects the fouling on UF (MF) membrane depending on the membrane material used and to evaluate the optimum operational conditions for a compact PAC-UF process to effectively remove TCE and PCE in groundwater. The flux decline rate was lower for the PAC-UF (MF) process than for membrane only process. PAC reduced the flux decline by a scouring effect on the membrane surface, resulting in a reduction in the thickness of the cake layer deposited on the membrane, and the PAC on the membrane surface adsorbed more TCE and PCE. PAC itself did not cause the fouling of UF (MF) membrane regardless of membrane material. PAC-UF (MF) process enhanced the removal efficiency of TCE and PCE comparing to the PAC adsorption only. Finally, applying PAC before membrane filtration showed not only improving the removal of TCE and PCE, but also reducing membrane fouling. Key words : TCE, PCE, PAC, PAC-Membrane system 1. 서론현재우리나라의수자원은대부분지표수에의존하고있는실정이다. 하지만지표수는수온의계절변화와강우등에의한탁도와 ph의변화가심하며농약, 공장폐수, 가정하수의혼입으로인한오염으로인해상대적으로다른수자원에비해많은오염원에노출되어있기때문에지표수에대한수질오염의문제가심각하게대두되고있다. 이로인하여지표수와함께사용할다른수자원의필요성이제기되고있으며그중에서도지하수에대한관심이크게높아지고있다. 지하수의이점으로는수온의변동이적고, 심층수의경우일정한온도를가진다. 또한지표수에비하여매우깨끗하며 미생물, 세균류가극히적으며지상으로부터의오염이적다. 하지만국내에서는기술적인이유와비용적인이유로인하여지표수에비해지하수에대한관심은상대적으로낮았으며효율적인관리와활용이거의이루어지지않고있다. 이에따라최근우리나라지하수오염현황에대한조사에의하면공장이밀집한지역과도시지역의지하수에서심각한오염이일어나고있는것으로밝혀지고있다. 그중에서도지하수오염을유발하는대표적인물질로 PCE (tetrachloroethylene) 와 TCE (trichloroethylene) 등은난분해성염소계유기화합물로서지하수오염을유발하는대표적인물질이다. 이물질들은다른유기용제보다값이저렴하고용해력과세정력이우수하며인화성이없으므로일반용제나 To whom correspondence should be addressed. limjk@gsnd.net

2 분말활성탄 - 멤브레인시스템을이용한지하수중의 VOCs 처리 67 화학공업의추출용제등으로널리이용되고있다 (Ensly, 1991; Westrik et al., 1984). 하지만이들물질은일반유독물과달리휘발성이매우강하여취급부주의에의해서도쉽게누출되어주변환경과취급자에게위해를미칠우려가있어여타유독물질과는달리특별히관리할필요성이제기되어왔다. 이에따라, 환경부 (2000) 는유해화학물질관리법에근거하여테트라클로로에틸렌및트리클로로에틸렌에대한관리기준을제정하여 PCE와 TCE의물질특성에맞는특별관리기준을마련하여이들물질에대한관리를강화하기로하였다. 이와같은 TCE와 PCE에의해오염이된지하수는자연정화로는처리가어려운실정이다. 따라서 TCE와 PCE의처리를위한인공적인제거방법으로는생물학적처리방법, 오존또는 AOP 등에의한산화처리방법및활성탄흡착방법등이이용되고있다 ( 정, 2000; 신, 1995). 하지만생물학적처리방법은장시간의처리기간이요구되며, 산화에의한처리방법은산화처리후발생하는부산물제거를위하여입상활성탄공정을추가하고있는실정이다. 이에따라처리비용이증가하며비효율적으로처리공정이운전되고있다. 따라서 TCE와 PCE의경제적이고효과적인제거를위하여서는처리공정을보다단순화시키고처리시간을단축시킬필요성이제기된다. 이에따라본연구에서는 PCE와 TCE의효과적인제거를위하여분말활성탄공정을 UF 공정의전처리공정으로적용하고자하였다. 본연구에서는분말활성탄에의한 PCE와 TCE에대한흡착특성과흡착동역학을파악하고자하였으며또한최적의분말활성탄교반조건을선정코자하였으며컴팩트한분말활성탄-UF 공정의운전인자와조건을제시하고자한다. 2. 재료및방법본연구는분말활성탄이막에미치는영향을조사하기위하여투과플럭스의산정을통해최적의분말활성탄-막분리공정의운전조건을제시하고자하였다. 본실험에사용된원수는현재음용수로사용되고있는지하수를이용하여 TCE와 PCE를적정량주입하여사용하였으며, 지하수에함유된유기물에대한영향을최소화하기위하여유기물농도는 1 mg/l (as TOC) 이하의지하수를선정하여사용하였다. Table 1에는실험에사용된지하수의세부적인특성을나타내었다. Table 1. Characteristics of groundwater Analysis item Unit Value Turbidity NTU 0.2~0.7 UV-254 cm ~0.005 TOC mg/l 0.5~0.7 ph - 7.5~8.0 Cl -1 mg/l 11.5 Total hardness mg/l as CaCO 3 80 Ca mg/l 30.5 Mg mg/l 0.5 Fe mg/l - Mn mg/l Na mg/l 15 K mg/l PAC 등온흡착실험과흡착동역학실험등온흡착상수들을구하기위하여 PCE와 TCE가들어있는시수에분말활성탄주입량을변화시켜실험을실시하였다. 250 ml 삼각플라스크에 5, 15, 25, 50, 100 mg/l의 PAC를주입하여 5일동안 20에서등온흡착실험을실시하였다. 이때 TCE나 PCE의휘발을최소화하기위해전량을채워서실험을하였다. 흡착동역학실험은 2L용량의사각형 Jar와 2.54 W 7.6 L cm 크기의 paddle(two-blade) 식임펠러를사용하여실시하였으며, PCE와 TCE의초기농도는약 500 µg/l 정도로조정하여실험을하였고, PAC 농도는 7.5~30 mg/l까지단계적으로증가하여주입하였다. 이때주입되는 PAC는순수에혼합된 slurry 상태로주입하였으며혼합기간동안완전혼합상태를유도하기위하여 100 rpm의교반속도를유지해주었다. 흡착실험동안에교반조건은교반속도 (rpm) 에따른평균속도경사 (G) 값을이용한예비실험을통하여결정하였으며적용된교반조건은 G=150 sec -1 이며교반시간은각 5 min~ 300 min까지평형에도달할때까지실시하였으며각시간대별로채취한시료는즉시 0.45 membrane filter 를사용하여여과후 n-hexane을이용하여액-액추출법으로추출한후 GC(ECD) 를사용하여분석하였다 분말활성탄-막분리공정본실험에사용된분말활성탄은목탄계활성탄으로서특성은 Table 2와같다. 입자와불순물을제거하기위하여증류수로수회에걸쳐세척한후 105 o C 건조기에서 24시간건조시킨후데시케이타에서 1시간이상방냉한후사용하였다. 또한분말활성탄의입자크기에따른흡착동역학실험을위해분말활성탄의크기를

3 68 임중근 강임석 Table 3과같이나누었다. 본실험에사용된 batch type MF와 UF membrane 장치는막힘형 (dead-end flow) 형태로 Fig. 1 과같다. 사용된막은 Millipore사에서제조된것으로서평판 disc 형태의막으로지름은 76 mm, 막면적은 m 2 이며상층부의두께는 0.1~1.5 µm이며지지층의두께는 50~250 µm이다. MF막의공극크기는 0.22 µm이며 UF막의 MWCO (Molecular Weight Cut-off) 는 100 kda이며친수성과소수성재질의 2종류의막을사용하여실험을실시하였으며압력적용 (1 bar) 은질소가스를이용하여일정하게 MF 및 UF cell 에주입하였다. 투과플럭스는투과수를전자저울과연결된컴퓨터를이용하여측정한후산정하였다. 그리고본연구에서의연속식실험을위해사용된 PAC-UF pilot system은 Fig. 2와같다. Membrane은막표면적이 m 2 인 hollow fiber membrane이다. 연속 Table 2. Characteristics of PAC used in experiment Iodine number (mg/g) moisture as packed (%) Ash content (%) passing 200 mesh 1, Table 3. Different size fractions of PAC used in experiment PAC distribution PAC particle size composite 3~76 µm small 15~20 µm medium 20~45 µm large 45~76 µm 식실험을통해서운전시간동안의막간압력차를측정하였다. Fig. 1. Scheme of batch type UF membrane filtration assembly. Fig. 2. Schematic diagram of the PAC-UF pilot system.

4 분말활성탄 - 멤브레인시스템을이용한지하수중의 VOCs 처리 69 Table 4. Analytical condition of GC/ECD Item Condition Injector Temp. 230 o C Detector Temp. 250 o C Initial Temp. 45 o C Final Temp. 45 o C Total Flow ml/min Column Flow 0.61 ml/min Gas N 2 Detector ECD Column 5MS(Crosslinked 5% PHME Siloxane, 30 m 0.25 mm 0.25 µm) Fig. 3. Effect of the PAC pretreatment condition on the rem PCE 분석방법본연구에서 PCE, TCE 정량분석을위하여사용된 gas chromatography의실험조건은 Table 4와같다. 3. 결과및고찰 3.1. 분말활성탄-막분리공정에서의 PCE, TCE 제거효율지하수에함유된 PCE와 TCE의제거효율을알아보기위하여분말활성탄단독공정, UF 단독공정, 분말활성탄-UF 공정을각각수행하였다. 이때사용된막은친수성과소수성재질의막을각각사용하였으며막의크기는 100 kda 이었다. PCE와 TCE의제거를위해분말활성탄주입량은 10 mg/l으로하였으며접촉시간은 15분으로하였다. 그리고 PCE와 TCE의초기농도는약 500 µg/l로조정하였다. 우선 Fig. 3에 PCE의제거효율을나타내었다. Fig. 3에서나타난바와같이 UF 단독공정의경우 30~40% 정도의낮은제거율을얻는반면에분말활성탄단독공정의적용시약 70% 의제거율을보이고있다. 이는 PCE의경우수중에서염소계저분자유기화합물로존재하므로 100 kda 정도의 UF막을사용할경우효과적인제거가이루어지지않는반면에분말활성탄공정을적용할경우에는활성탄공극내의흡착으로인하여 PCE의제거가보다효과적으로일어난다. 또한분말활성탄 -UF 공정의경우약 90% 정도의높은제거율을보이고있다. Fig. 4는 TCE에대한제거효율을나타내고있는데분말활성탄주입량은 20 mg/l, 접촉시간은 15분이었다. PCE와마찬가지로분말활성탄- UF 공정의경우분말활성탄단독공정과 UF 단독공정에비하여높은제거효율을얻을수있었다. 그리고 Fig. 4. Effect of the PAC pretreatment condition on the rem TCE. Fig. 3과 4를비교해보면 PCE의경우가 TCE 보다높은제거효율을보이는데이는 PCE가 TCE 보다더소수성이고무극성물질이기때문에분말활성탄에의한흡착이보다크게나타난다. Fig. 5는분말활성탄의주입량에따른제거효율을알아보기위한실험이다. 실제로 PCE에의해지하수가오염될수있는농도인약 100 µg/l 정도로초기농도를낮추어서실험을하였다. 분말활성탄의주입량은 5, 10, 15 mg/l로하였고, 접촉시간은 15분으로하였다. 분말활성탄주입량에따른실험결과주입량이많을수록흡착에의한제거가많이일어나며결과적으로높은제거효율을얻을수있음을알수있다. 또한초기농도가 100 µg/l 정도일때음용수허용기준인 10 µg/l에맞는처리효율을얻으려면 PAC의양을 10 mg/l 이상을주입하거나, 15분이상의접촉시간이필요하다는것을알수있다. Fig. 6은분말활성탄단독공정과 MF 단독공정, 그리고분말활성탄 -MF 공정을각각적용했을때 PCE에

70 임중근 강임석 Fig. 5. PCE removal efficiency for ultrafiltration of groundwater with and without PAC pretreatment. 3.2. 분말활성탄-UF 공정에서의투과플럭스변화및막저항 Fig. 7은 PCE를지하수에첨가한후분말활성탄공정을적용할경우막의재질에따른투과플럭스의변화를나타내었다.

5 70 임중근 강임석 Fig. 5. PCE removal efficiency for ultrafiltration of groundwater with and without PAC pretreatment 분말활성탄-UF 공정에서의투과플럭스변화및막저항 Fig. 7은 PCE를지하수에첨가한후분말활성탄공정을적용할경우막의재질에따른투과플럭스의변화를나타내었다. 이때분말활성탄의주입량은 10 mg/l, 접촉시간은 15분이었으며교반강도는 150 sec -1 으로하였다. 막의재질에따라플럭스변화율을살펴보면친수성재질의막에비하여소수성재질의막의경우플럭스감소율이더크게나타나고있음을알수있다. 또한분말활성탄공정을전처리공정으로적용할경우 UF 단독공정에비하여투과플럭스감소율이낮게나타나고있다. 이는분말활성탄이플럭스감소를일으키는원인물질로작용하지않고있음을알수있으며분말활성탄의적용이막오염을감소시키는것으로나타났다. Sontheimer et al.(1967) 는분말활성탄의 Fig. 6. PCE removal efficiency for microfiltration of groundwater with and without PAC pretreatment. 대한제거를나타내었다. PCE 초기농도는 100 µg/l로유지하였으며분말활성탄주입량은 15 mg/l이며접촉시간은 15분이었으며사용된막은 0.22 µm의친수성과소수성재질의막을사용하였다. Fig. 6에나타난바와같이 MF단독공정의경우약 20% 의낮은제거율을보이고있다. 이는막의크기배제에의한제거효율이아니라막의표면과공극에서의 PCE의흡착에의한제거가발생하였다고판단된다. 또한분말활성탄단독공정에비하여분말활성탄-MF 공정의경우제거효율이다소높게나타나고있다. 이는앞서설명한바와같이이는분말활성탄-MF공정의경우분말활성탄공정에서완전히제거되지않은 PCE가막표면에서형성된분말활성탄케이크층을통과하면서추가적인흡착이일어남에따라분말활성탄단독공정에비하여높은제거효율이나타난다고생각된다. Fig. 7. Specific flux variation during ultrafiltration of groun with and without PAC pretreatment. Fig. 8. Changes in resistance of UF membrane under varied pretreatment conditions.

6 분말활성탄 - 멤브레인시스템을이용한지하수중의 VOCs 처리 71 첨가로인하여막운전시간이 10~20% 감소한다고보고하였는데, 본연구에서는분말활성탄공정을적용한경우 UF 단독공정에비하여플럭스감소율이낮게나타나고있음을알수있었다. Carroll et al.(2000) 의연구에서도분말활성탄공정을 UF공정의전처리공정으로적용하여도막오염에영향을미치지않는다고보고하였다. Van Gils(1986) 의연구에서도막분리공정의전처리공정으로분말활성탄공정의적용시주입된분말활성탄에의하여용존성유기물질의제거에의하여겔층의두께를감소시키며분말활성탄에의하여형성된케이층에의하여유체의침투도는증가한다고보고하였다. Fig. 8은 Fig. 7의플럭스실험이종료된후투과플럭스감소의원인을규명하기위하여막의재질과전처리분말활성탄공정적용에따른막오염에의하여막에서발생하는저항값을산정하여나타내었다. 그림에서보듯이막자체의수리학적저항은전체저항의약 15% 정도를차지하며케이크저항과비가역저항의합이약 85% 정도를보이고있다. 또한막의재질에따라발생하는저항값을살펴보면막자체의고유저항은막의재질특성상친수성재질의막의경우소수성재질의막에비하여수리학적저항이크게나타났다. 분말활성탄을첨가한경우 UF 단독공정에비하여낮은저항값을보이고있는데이는분말활성탄이 UF 공정의투과플럭스감소에영향을미치지않으며분말활성탄이막오염을유발하는원인물질로작용하지않고있음을알수있다 분말활성탄-MF 공정에서의투과플럭스변화및막저항 Fig. 9는일정한농도의 PCE를지하수에첨가하여 MF공정의전처리공정으로분말활성탄공정을적용할경우막의재질에따른투과플럭스의변화를나타내었다. 사용된막의재질은 MWCO 0.22 µm의친수성과소수성재질의막을사용하였으며 UF공정의적용과마찬가지로 MF 공정에서도 MF 단독공정과분말활성탄-MF공정으로각각운전을실시하였다. 분말활성탄의주입량은 15 mg/l로주입하였으며, 교반강도는 G=150 sec -1 이며접촉시간은 15분으로운전하였다. Fig. 9에나타난바와같이 MF 단독공정의경우분말활성탄-UF 공정에비하여투과플럭스감소율이거의유사하거나크게나타나고있다. 이는전처리공정으로분말활성탄을사용할경우분말활성탄이 MF 공정의투 과플럭스감소에영향을미치지않으며분말활성탄이막오염을일으키는원인물질로작용하지않고있고있음을알수있다. 이는사용된분말활성탄이막의표면에서케이크층을형성하여 MF 단독공정에비하여투과플럭스감소가낮게나타내고있다고여겨진다. 하지만분말활성탄-MF 공정에비하여 MF 단독공정의경우투과플럭스감소율이다소크게나타나고있다. 이는 UF 공정에비하여 MF공정의경우공극의크기가다소크기때문에입경크기가작은분말활성탄이 MF 공정의공극을막는공극막힘현상을유발하거나 공극속으로침투하여흡착됨에따라막표면에서케이크층의형성이 UF공정에비하여다소효과적으로발생하지않은것으로판단된다. Lindau et al.(1995) 의연구에서도막의공극크기보다작은물질들이막의공극속으로침투에의하여막의공극감소에의하여투과플럭스감소를유발한다고보고하였다. 막의재질에따라투과플럭스변화를살펴보면 UF 막의경우와동일하게친수성재질의막에비하여소수성재질의막의경우플럭스감소율이더크게나타나고있음을알수있다. 이는소수성재질의막의경우막의특성상친수성재질의막에비하여높은단백질결합력을가지고있으므로유기물흡착력이뛰어나기때문에지하수에존재하는유기물의흡착으로인하여초기투과플럭스감소가크게나타나고있으며전반적으로친수성재질에비하여투과플럭스의감소가크게나타나고있으며분말활성탄의영향은크게작용하지않는것으로여겨진다. Fig. 10은 Fig. 9의플럭스실험이종료된후투과플럭스감소의원인을규명하기위하여막의재질과전처리분말활성탄공정적용에따른막오염에의하여막에서발생하는저항값을산정하 Fig. 9. Specific flux variation during microfiltration of groundwater with and without PAC pretreatment.

7 72 임중근 강임석 Fig. 10. Changes in resistance of MF membrane under varied pretreatment conditions. 여나타내었다. UF 막에비하여막자체의고유저항이적음을알수있으며분말활성탄을첨가한경우 MF 단독공정에비하여낮은저항값을보이고있는데이는앞선 UF 막에대한결과와유사하게분말활성탄이 MF 공정의투과플럭스감소에영향을미치지않으며분말활성탄이막오염을유발하는원인물질로작용하지않고있음을알수있다 MF 공정에서분말활성탄주입량과입경크기에따른투과플럭스변화분말활성탄주입량에따라투과플럭스변화와막오염현상을파악하기위하여분말활성탄주입량에따른투과플럭스변화를살펴보았다. 막의재질에따른실험결과친수성재질의막에비하여소수성재질의막의경우투과플럭스감소율이크게나타났다. 따라서분말활성탄주입량에따른투과플럭스변화에대한실 험은소수성재질의막을사용하여실시하였다. 분말활성탄의주입량은 5, 10, 15, 25 mg/l로단계적으로증가시켰으며분말활성탄접촉시간은 15분이며교반강도는 G=150 sec -1 로유지하였다. Fig. 11은분말활성탄의주입량에대한분말활성탄-MF공정의시간에따른투과플럭스변화를나타내었다. Fig. 11에나타난바와같이 MF 단독공정의경우분말활성탄-MF 공정에비하여초기투과플럭스감소율은유사하게나타나고있으나운전시간이길어짐에따라 MF 단독공정의경우투과플럭스감소율이크게나타나고있다. 이는앞서설명한바와같이분말활성탄공정을 MF공정의전처리공정으로적용할경우분말활성탄자체가막오염을유발하는물질로작용하지않고있음을알수 Fig. 11. Effect of PAC dose on the MF flux (Hydrophobic membrane, contact time: 15 min). 있다. 이와같이분말활성탄첨가에의하여투과플럭스향상은사용된분말활성탄이막의표면에서케이크층을형성하여 MF 단독공정에비하여투과플럭스감소를낮게나타내고있으며또한분말활성탄주입으로인하여분말활성탄에의해형성된케이크층두께의증가로인하여수중에존재하는용존성유기물질의흡착으로인하여막공극에서발생할수있는공극막힘현상과막표면에서유발되는경계층의두께의감소를유발하여투과플럭스가향상된다고판단된다. 또한분말활성탄주입량이 5 mg/l에서 25 mg/l로증가함에따라투과플럭스도감소하였다. 이는분말활성탄주입량이과다하게주입될경우용존성유기물질과미세콜로이드성물질의흡착능이증가하게되어막표면에상호축적됨에따라투과플럭스의감소를유발하게되거나케이크층의두께가증가함으로서케이크층을통한수리학적저항이증가하기때문이라판단된다. 따라서분말활성탄공정을 MF막의전처리공정으로적용할경우최적의분말활성탄주입량의결정이후속공정인막분리공정을효율적으로운전하는데많은영향을미친다고여겨진다. Fig. 12는분말활성탄입자크기에따른투과플럭스의변화를나타내었다. 사용된막의재질은 MWCO 0.22 µm의친수성재질의막을사용하였으며분말활성탄입자크기는 45~76 µm, 20~45 µm와 15~20 µm의입자크기그리고입자크기를분리하지않은분말활성탄 (composite PAC) 을사용하여실험을실시하였다. 분말활성탄의주입량은 15 mg/l로주입하였으며, 교반강도는 G=150 sec -1 이며접촉시간은 15분으로운전하였다. Fig. 12에나타난바와같이 MF 단독공정의경우분말활성탄-MF 공정에비하여투과플럭스감소

8 분말활성탄 - 멤브레인시스템을이용한지하수중의 VOCs 처리 73 Fig. 12. Effect of PAC size on the MF flux (PAC dose: 15 mg/l, contact time: 15 min). Fig. 13. Specific flux variation during ultrafiltration of groundwater with PAC pretreatment. 율이거의유사한경향을보이고있다. 이는분말활성탄자체가막오염을일으키는물질로서작용하지않고있음을알수있으나분말활성탄입자크기에따른투과플럭스에미치는영향을살펴보면분말활성탄입자크기를 15~20 µm 크기의분말활성탄의경우투과플럭스감소율이크게나타나고있다. 이는입자크기가작은분말활성탄의경우막의표면에서케이크층의형 성과막의공극에서막힘현상이동시에발생하여투과플럭스감소를유발한다고판단된다. 앞선 UF 공정에서도분말활성탄입자크기에따른영향을살펴보면유사한경향을보이고있는데이는 Kozeny equation 에의해서설명될수있다. R c 180( 1 ε c ) 2 = d p2 ε3 c 여기서, R c =cake 층에의한저항 ε c = cake의공극율 d p = 축적된입자의입경 (1) 케이크층을구성하는입자의크기가작아짐에따라축적된케이크층에서의공극크기의감소와케이크층의두께가증가함에따라투과수에대한저항이커짐을예상할수있다. 따라서막표면에축적된케이크층의입자의크기가클수록케이크층의저항이감소하여투과플럭스가커지게된다 연속식운전에따른플럭스변화및막간압력차변화장시간운전시분말활성탄이막오염에미치는영향을알아보기위하여 Fig. 13과 Fig. 14와같이장시간 Fig. 14. Changes of trans-membrane pressure during ultrafiltration with PAC pretreatment. 에대한연속식실험을실시하였다. Fig. 13은분말활성탄의주입량을 15 mg/l로하고, 교반시간을 15분으로하여 batch 형태로실험을한것이며, Fig. 14는 pilot 형태로운전을하면서분말활성탄의주입량을 15 mg/l로하였는데사용된막면적은 m 2 이며, 투과플럭스는 424 L/hr/m 2 이었다. 먼저 Fig. 13에서보면운전시간이 20시간이지난뒤에도플럭스감소율이약 15% 로밖에발생하지않은것을알수가있었는데, 이는앞에서설명하였듯이분말활성탄이플럭스감소에별다른영향을미치지않는다는것을의미한다. 또한, Fig. 14는운전시간에따른막간압력차를나타낸결과인데, 10시간이지난뒤에도압력증가가 40% 밖에되지않음을알수가있다. 따라서장시간운전시에도분말활성탄자체가막오염을일으키는물질로작용하지않는것으로판단된다.

9 74 임중근 강임석 4. 결론 TCE와 PCE 제거를위하여분말활성탄-막분리공정을이용한연구결과 TCE와 PCE의특성, 막의흡착특성, 막공정의운전조건등에대하여다음과같은결론을도출할수있다. 분말활성탄-막분리공정의제거효율 1. 분말활성탄-UF 공정으로 PCE를처리하고자할때분말활성탄주입량이 10 mg/l, 접촉시간이 15분정도일때약 90% 정도의높은제거효율을얻을수있었다. 2. 분말활성탄-UF 공정으로 TCE를처리하고자할때분말활성탄주입량이 20 mg/l, 접촉시간이 15분정도일때약 85% 정도의높은제거효율을얻을수있었다. 3. 분말활성탄 -MF 공정으로 PCE를처리하고자할때분말활성탄주입량이 15 mg/l, 접촉시간이 15분정도일때약 90% 정도의높은제거효율을얻을수있었다분말활성탄-막분리공정의투과플럭스 1. UF와 MF공정의전처리공정으로분말활성탄공정을적용할경우막의재질에따른투과플럭스의변화결과, 분말활성탄이막의표면에서케이크층을형성하여 UF와 MF 단독공정에비하여투과플럭스감소가낮게나타났다. 2. 분말활성탄주입량에따른막에서발생하는저항값을산정한결과 UF (MF) 단독공정에비하여분말활성탄-UF와 MF공정의경우낮은케이크저항값을나타내었으며분말활성탄주입량을 15 mg/l 이상으로주입할경우케이크저항값이다시증가하였다. 3. 분말활성탄입자크기에따른투과플럭스변화결과분말활성탄-MF 공정의경우분말활성탄입자크기 가작을수록투과플럭스감소가크게나타났다. 4. 장시간운전시에도분말활성탄자체가막오염을일으키는물질로작용하지않는것으로판단되므로분말활성탄-막분리공정은제거효율과막운전조건을만족시킨다고여겨진다. 참고문헌 1. Carroll T., King S., Gray S. R., Bolto B. A., Booker N. A., The fouling of microfiltration by nom after coagulation treatment, Wat. Res. Vol. 34, No. 11, 2000, 2861~ Ensley, B. D., biochemical diversity of trichloroethylene metabolism, Annu. Rev. Microbiol., 1991, 45, , 3. Lindau, J., Jonsson, A. S. and Wimmerstedt, R., The influence of a low-molecular hydrophobic solute on the flux of polysulphone ultrafiltration membranes with different cut-off, J. membrane Sci., 1995, 106, Sontheimer, H.; Klle, H.; & Spindler, P. Rohl und Trinkwasser, Verff, desereichs fr Univ. Karlsruhe, FRG, Van, G. G., Development of a combined ultrafiltration and carbon adsorption system for wastewater reuse and priority pollutant removal, Environmental progress, 1986, 5(3), Westrick, J. J., Mello, J. W. and Thomas, R. F., The groundwater supply survey, J. AWWA, (5), 신항식, 임재림, 고급산화법을이용한 trichloroethylene 함유폐수의처리 (I), 대한환경공학회지, 17(11), 정연규, 이병찬, 황남균, 이상연속식반응조를이용한 TCE의생물학적전환에관한연구, 대한토목학회지, 20(3), 2000, ,. 9. 환경부, 테트라클로로에틸렌및트리클로로에틸렌에대한관리기준, 환경부고시 호, 2000.

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10(1)-08.fm w y wz 10«( 1y) 47~52, 2007 J. of the Korean Society for Environmental Analysis œ w t y ½ xá Á x Á½ Á x* Ÿ œ, * w œw Optimization of Coagulation In The Conventional Water Treatment Plant Jun-Hyun Kim,