막분리 생물반응조(MBR)

정의

막분리 생물반응조는 활성슬러지 반응조에 막을 결합한 하수처리 공정이다.

막이 미생물과 부유물질을 반응조 안에 남기므로 최종침전지가 필요 없다.

시험에서는 특징, 문제점, 고도처리 적용 등 여러 형태로 반복 출제된다.

처리 흐름

유입수는 생물반응조에서 미생물이 유기물과 질소를 분해하며 처리된다.

막 모듈은 고액분리를 맡아 처리수만 통과시키고 고형물은 반응조에 남긴다.

농축된 혼합액은 반응조로 반송되고, 잉여슬러지는 인발해 SRT를 관리한다.

침지형과 분리형

MBR은 막의 설치 위치에 따라 침지형과 분리형으로 나뉜다.

침지형은 저압 흡인으로 여과하고, 폭기 공기로 막 표면을 세정한다.

침지형은 에너지가 낮고, 분리형은 순환·가압 펌프 때문에 에너지가 높다.

분리형은 막 세정이 쉬워 고부하·고농도 폐수에 유리하다.

막 오염과 세정

MBR의 핵심 한계는 막 파울링이다. 파울링이 진행되면 막간 차압이 오른다.

막간 차압(TMP)이 오르면 여과 플럭스가 떨어지고 세정 비용이 늘어난다.

가역성 오염은 막 이완과 역세로 제거하고, 회복되지 않으면 약품 세정을 한다.

막 오염의 원인은 EPS와 SMP이며, 임계 플럭스 이하로 운전해 억제한다.

막 면적 계산

가상의 예로 막 면적을 계산해 보자. 면적은 유량을 플럭스와 24로 나눠 구한다.

유량 10,000㎥/d를 플럭스 0.02와 24로 나누면 약 20,833㎡가 나온다.

플럭스를 0.025로 높이면 면적은 약 16,667㎡로 줄어든다.

다만 파울링이 빨라지므로 세정 빈도를 함께 검토해야 한다.

시험 포인트

답안에서 자주 빠지는 점은 세 가지다.

첫째, 침지형과 분리형의 에너지 차이를 빠뜨리지 않는다.

둘째, MBR의 8,000~12,000mg/L와 CAS의 2,000~3,000mg/L를 구분한다.

셋째, 막 세정 방법은 나열만 하지 말고 목적과 함께 설명한다.

정리

MBR은 활성슬러지 반응조에 막을 결합한 고액분리 공정이다.

침전조가 필요 없고 고농도 운전으로 반응조 용적을 줄인다.

핵심 과제는 막 오염과 에너지이며, 오염 제어가 운영비를 좌우한다.