정삼투 공정에서의 바이오파울링 특성 연구

Abstract

정삼투 공정은 대안적인 탈염 공정으로써 역삼투 공정을 대체하기 위한 기술로써 연구되어 왔다. 정삼투 공정은 기존 가압식 공정과 달리, 막간 삼투압 차이를 이용하여 유체의 투과를 유도한다. 바이오파울링은 역삼투 공정에서 일어나는 막 오염 중에 가장 높은 비중을 차지하며 제어하기 어렵다고 알려져 있다. 아직까지 정삼투 공정에서 일어나는 바이오파울링에 대한 체계적인 연구가 진행되지 않았다. 따라서 본 연구는 정삼투 공정에서 일어나는 바이오파울링의 특성을 조사하였다. 본 연구에서는 실험실 규모의 정삼투 공정에서 Pseudomonas aeruginosa PA01 GFP을 미생물 오염원으로 규정하고, 인위적으로 바이오파울링을 일으켰다. 바이오파울링의 진행 정도는 투과수량 변화와 막 표면 미생물 농도, 그리고 EPS (Extracullular Polymeric Substance)농도를 측정하여 확인하였다. 또한 공초점 현미경을 사용하여 바이오파울링 층의 구조를 분석하였다. 실험 결과, 정삼투 공정에서 바이오파울링에 의해 감소되는 투과수량이 역삼투 공정에 비해 적었다. 막 표면 미생물 농도는 두 공정에서 비슷하였지만, 막오염 층의 생물막 밀집도 차이가 투과수량 감소에 영향을 미쳤다. 또한, 초기 미생물 농도가 다르더라도, 정삼투 공정에서 투과수량 감소는 유사하였으며, 원수 내 유기물이 미생물과 혼재 되어있을 때 투과수량 감소를 촉진시킴을 확인하였다. 한편, 유기물, 무기물 파울링에서 나타난 물리세정의 효용성이 바이오파울링에서는 나타나지 않았다. 염소를 이용한 화학적 세정이 도입되자, 투과수량이 모두 회복되었다. 본 연구를 통하여 정삼투 공정에서 바이오파울링의 위험성을 밝혔고, 제어를 위한 화학세정의 필요성을 보였다.