막분리활성슬러지법 (Membrane Bioreactor)

환경학
한 줄 정의: 활성슬러지 공정에 분리막을 결합하여 침전지 없이 고액분리를 수행함으로써 고농도 MLSS 운전과 고품질 처리수 확보가 가능한 공법이다.

쉽게 풀면

미생물로 오염물질을 분해한 뒤, 가라앉히는 대신 아주 촘촘한 막으로 걸러서 깨끗한 물을 얻는 방법이다.

왜 중요한가

MBR은 침전조 없이 막으로 고액분리를 하므로 높은 미생물 농도로 운전할 수 있어 부지가 좁은 도시 하수처리장 개량과 하수 재이용을 위한 고품질 처리수 확보 연구에서 대표 기술로 다뤄집니다. 막 오염 제어와 에너지 절감이 실용화의 관건이어서 운전 전략과 막 세정 연구가 수처리 분야에서 매우 활발합니다. MBR은 병원성 미생물과 부유물질을 물리적으로 완전히 차단할 수 있는 수준의 고품질 처리수를 얻을 수 있어, 재이용수 생산이나 부지가 협소한 도심지 처리장 증설에 특히 유리한 공법으로 다뤄진다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

MBR 공정에서 MLSS 농도를 8,000 mg/L로 고농도 운전하면서도 막 여과를 통해 SS가 검출되지 않는 처리수를 확보하였다.

MBR의 고농도 운전과 막분리를 통한 고품질 처리수 확보 특성을 보여주는 문장이다.

"분리막 도입 이후 침전지를 거치지 않고도 높은 MLSS 농도를 유지하며 안정적인 처리수질을 확보하였다"

침전 과정을 막 여과로 대체함으로써 더 높은 미생물 농도를 유지할 수 있다는 점이, 이 공법이 기존 활성슬러지 공정과 구분되는 핵심 장점으로 서술됩니다.

조금 더 깊게 보면

막 오염을 억제하려 공기 세정을 강하게 하기 때문에 전력 소비가 기존 활성슬러지 공정보다 크며, 처리수 수질의 우수함이 에너지 비용으로 상쇄된다는 점을 비용 비교에서 빠뜨리면 안 됩니다. 막은 입자와 미생물을 물리적으로 걸러낼 뿐 용존 물질 제거는 여전히 생물학적 반응에 의존하므로 질소·인 제거 성능은 공정 구성에 따라 달라집니다. 높은 미생물 농도에서 슬러지 점성이 증가해 산소 전달 효율이 떨어지는 점도 설계 시 고려해야 합니다. MBR은 생물반응조에 정밀여과 또는 한외여과 분리막을 결합해 중력 침전 대신 막 여과로 슬러지와 처리수를 분리하는 방식으로, 침전 특성에 의존하지 않으므로 반응조 내 미생물 농도(MLSS)를 표준활성슬러지법보다 훨씬 높게 유지할 수 있어 소요 부지를 줄일 수 있다.

주의할 점

막의 파울링(막힘) 현상이 진행되면 여과압이 상승하고 투과유량이 감소하므로 정기적인 세정관리가 필요하다.

막 표면에 슬러지와 유기물이 축적되어 투과 성능이 저하되는 막오염(fouling) 현상이 운전의 주요 제약이 되며, 주기적인 세정과 산기를 통한 막면 세척이 필요하다.

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