This study focused on the physicochemical and biological characteristics of sludge in submerge membrane bioreactors (MBRs), and their roles in microfiltration behavior: cake formation and membrane fouling. Since membrane filtration has a complete separation of microorganism, a long sludge retention time (SRT) can be maintained in MBR. In this work, hence, three lab-scale submerge MBRs with SRTs of 20, 40 and 60 days were performed at a constant permeate flux of 9L/㎡/h to accomplish objectives of this study. Better permeability was achieved at longer SRTs (40 and 60 days) having higher sludge concentrations because of the formation of more dynamic cake layer. There was a larger tendency for the pore blocking and pore narrowing at SRT 20 days having lower sludge concentration. The size of particulates and colloids appeared key parameters to estimate the formation of dynamic membrane and fouling resistance in microfiltration of sludge. Membrane fouling was categorized into microbial-floc-cause and supernatant-cause fouling, which were performed with a batch set with the same membrane used in the lab-scale MBRs. Hydrophobicity, surface charge and microbial activity, which were related to composition and properties of extracellular polymeric substances (EPS), appeared key factors to evaluate microbial-floc-cause fouling, while no remarkable factor appeared for supernatant-cause fouling.
본 연구는 침지형 막결합생물반응조의 슬러지가 가지는 특성을 분석하고 슬러지의 물리적. 화학적. 생물학적 특성이 정밀여과 막오염에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수행되었다. 막결합생물반응조는 완벽한 고액분리를 이룰 수 있어 SRT를 길게 유지할 수 있으므로, 본 연구에서는 각각 SRT 20, 40, 60일의 조건에서 운전된 침지형 막결합생물반응조의 슬러지를 이용하였다. 슬러지의 정밀여과 실험결과 SRT가 짧은 반응조의 슬러지가 긴 반응조의 슬러지보다 막 세공막힘에 의한 여과저항의 증가가 심하였으며, 콜로이드 입자에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다. 슬러지를 미생물 플록과 상등액으로 구분하여 실험 한 결과, 미생물 플록에 의한 막오염의 경우 소수성, 표면전하, 활성도 등이 큰 영향을 미치는 인자로 나타났으며, 이러한 인자는 EPS의 특성 및 구성과 깊은 성관관계를 보였다. 상등액에 의한 막오염의 경우 큰 영향을 미치는 인자는 발견되지 않았다.
