MBR 공법

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주제 : MBR 공법

MBR(Membrane Bio Reactor) 공법

MBR(Membrane Bioreactor) 공법은 막 여과 기술과 생물학적 처리를 결합한 하수 및 폐수 처리 기술로, 하수 속 오염물질을 효과적으로 제거하고 매우 깨끗한 처리수를 얻는 데 사용됩니다. MBR 공법은 전통 활성 슬러지법의 단점을 보완하면서 더 높은 처리 효율을 낼 수 있습니다.

MBR 공법의 구성 요소

    • 미세 여과막 또는 초미세 여과막을 사용하여 미생물, 고형물, 입자성 물질 등을 물에서 물리적으로 분리합니다. 막의 기공 크기는 매우 작아 0.01에서 0.1마이크로미터 정도로, 이를 통해 박테리아, 바이러스 등 미세한 입자까지도 제거할 수 있습니다. 여과막 종류에 대해서는 추후에 자세히 다루도록 하겠습니다.
    • 막은 주로 외부형과 내부형으로 나뉩니다. 내부형은 막이 생물반응조 내부에 설치되어 있으며, 외부형은 생물반응조 외부에 별도로 설치됩니다.

MBR 공법의 작동 원리

  1. 하수 유입
    • 하수가 생물반응조로 유입되면, 이곳에서 미생물이 유기물을 분해합니다. 전통적인 활성 슬러지법에서는 침전조에서 슬러지와 물을 분리하는데, MBR에서는 침전 대신 막을 이용해 물과 슬러지를 분리합니다.
  2. 막 여과
    • 미생물이 유기물을 분해한 후, 처리수는 여과막을 통과하게 됩니다. 이 과정에서 물은 막의 기공을 통과하지만, 고형물과 미생물은 막에 의해 걸러져 다시 생물반응조로 돌아갑니다. 이 과정으로 인해 처리수는 매우 맑고 깨끗하게 유지됩니다.
  3. 양호한 수질
    • 막 여과 과정을 거친 처리수는 매우 깨끗하여, 산업, 농업 용수로 재이용하거나 하천으로 방류할 수 있습니다. MBR 처리수는 일반적으로 BOD와 SS(부유 고형물)의 농도가 매우 낮고, 질소와 인도 효율적으로 제거됩니다.

MBR 공법의 장점

  1. 높은 처리 효율
    • 전통적인 활성 슬러지법보다 높은 처리 효율을 자랑합니다. 여과막을 통해 고형물뿐만 아니라 미세한 입자와 미생물까지 제거할 수 있어, 처리수의 품질이 매우 높습니다.
  2. 공간 절약
    • 전통적인 처리법에서는 2차 침전조가 필요하지만, MBR 공법에서는 여과막을 사용해 침전조가 필요 없습니다. 따라서 시설의 공간을 절약할 수 있으며, 더 작은 면적에서도 고용량의 하수를 처리할 수 있습니다.
  3. 슬러지 발생량 감소
    • MBR 공법에서는 슬러지의 체류 시간이 길어 미생물의 성장이 억제되기 때문에, 슬러지 발생량이 상대적으로 적습니다. 슬러지 처리 비용과 관리 부담을 줄일 수 있습니다.
  4. 재이용 가능성
    • 처리수가 매우 깨끗하게 처리되기 때문에, 이 물은 농업용수, 산업용수, 또는 재이용수로 사용할 수 있습니다. 이는 물 자원의 효율적 관리에 기여합니다.
  5. 유지 보수 간소화
    • 막 여과 시스템은 전통적인 침전조나 기타 고형물 처리 시스템보다 유지 보수가 간편하며, 높은 처리 효율을 지속적으로 유지할 수 있습니다.

MBR 공법의 단점

  1. 높은 초기 비용과 유지관리 비용
    • MBR 시스템은 막 여과 기술이 포함되어 있어 초기 설치 비용이 높습니다. 막의 제작과 유지보수도 일정한 비용이 필요합니다. 그렇기 때문에 MBR 공법을 단일로 사용하기 보다는 다른 공법의 후단에 막을 설치하는 경우도 많이 있습니다.
  2. 막 오염
    • 막에 오염물이 쌓이면서 막 오염(Fouling) 문제가 발생할 수 있습니다. 막의 기공이 막혀 여과 효율이 저하될 수 있기 때문에, 주기적인 막 세척 및 유지보수가 필요합니다. 실제로 관리가 되지 않는 소규모 처리장에 점검을 해보면 막관리가 되지 않아 처리수가 오염된 경우가 많습니다. 또한 막 오염이 시작되면 역세 주기가 짧아지고 결국에는 막을 새로 교체해야 하므로 비용이 발생하게 됩니다.
  3. 에너지 소비
    • 막 여과 공정에는 주기적인 역세 작업이 필요하므로 전력이 소요될 수 있습니다.

MBR 공법 예시

하수처리장

    • 어떤 지역에서 발생하는 대부분의 하수를 처리하는 하수처리장에서는 깨끗한 처리수가 필요하고, 땅 값이 비싼 수도권과 같이 소요 부지가 중요한 요소인 경우 MBR 공법이 효과적으로 사용됩니다. 서울 난지 물재생센터, 수원광교 하수처리장, 인천 송도 하수처리장 등 MBR 공법은 다양한 하수처리장에서 사용되고 있습니다.

폐수처리

    • MBR 공법은 유기물 농도가 높거나, 고도 처리가 필요한 산업폐수 처리에도 적합합니다. 사용하는 막 종류에따라 세균, 박테리아, 탁도물질 까지 여과가 되기 때문에 산업폐수와 같이 유해물질을 안전하게 처리하는데도 도움이 됩니다.

재이용시설

    • MBR 처리수는 고품질이므로, 물 재이용 시스템(예: 공업용수, 냉각수, 관개수 등)에도 사용될 수 있습니다. MBR 공법을 사용하는 처리장의 SS 농도는 거의 0.0mg/L에 가깝습니다. 그 정도로 처리수가 양호합니다. 서울 증랑물재생센터, 인천 송도국제도시 재이용수 공급시설, 부산 에코델타시설 등에서 MBR 공법을 사용하여 운영하고 있습니다.

결론

MBR 공법은 하수 및 폐수 처리에 있어 매우 효과적인 방법으로, 높은 처리 효율과 공간 절약, 고품질 처리수 생산의 장점을 가지고 있습니다. 그러나 높은 초기 설치 비용과 유지관리 비용, 에너지 소모 등의 단점이 있어 이러한 요소를 고려하여 적합한 환경에서 적용하는 것이 중요합니다.

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