MoF-B 시스템(Organophobic Ceramic Membrane) — MoF-B 시스템

부강테크(BKT)의 MoF(Molecular Filtration) 기술이 오일폐수 재이용 및 TOC 규제 대응 솔루션으로 떠오르고 있다. 석유화학업계 등 여러 산업공정에서 다양한 오일폐수가 발생하고 있는데, 에멀전 형태로 되어 있어 처리에 어려움이 있다. 특히 벤젠, 페놀 등은 최근 규제가 강화되고 있는 TOC(Total Organic Carbon, 전 유기탄소) 유발 물질로서 이들이 함유된 폐수는 기존 생물학적 처리공정으로는 처리가 어렵다.

BKT는 미국 MFI사와 국내 독점계약을 체결하고, 오일폐수 재이용 공정 및 TOC 유발물질 분리제거 공정에 적용 가능한 MoF 기술을 도입했다. MoF 막은 극성인 물과 비극성 물질(오일, 자일렌, 톨루엔, 벤젠 등 Hydrocarbon 계열 용제 등)을 분리하는 특화기능을 갖고 있으며, 특히 오일폐수 재이용 분야에 장점이 있는 세라믹 막으로 미국, 멕시코, 남미 등에서 Oily wastewater, Bio, Water reuse, Chemical 등 다양한 분야에 적용 실적을 자랑한다.

S사 오일폐수 재이용 파일럿 수행

BKT는 지난해 MoF 막을 적용해 오일을 제거하고, 후단에는 RO를 적용해 재이용수에 합당한 수질이 확보되는지를 파악하는 테스트를 수행했다. S사로부터 유분을 함유한 오일폐수를 제공받아 MoF 막 공정을 적용해 오일을 1ppm 이하로 제거하고 후단 공정에 유입수를 제공하는 파일럿 테스트였다.

오일폐수의 처리는 방류를 위한 처리와 재이용을 위한 처리로 구분된다. 방류를 위한 공정에는 유수분리기가 적용되거나 에멀전화된 경우 에멀전 브레이크를 적용한 부상분리 기술이 적용된다. 그러나 최근 물 재이용에 대한 필요성이 커지면서 재이용수로 수질을 향상시키는 공정에 RO공정이 널리 이용되고 있고, RO의 안정적인 운영을 위해 RO 유입수의 전처리로 UF 막이 설치되고 있다.

오일폐수의 경우 분리막 공정에 심각한 막힘 현상을 유발시키는 유분 제거가 가장 중요한 과제다. 따라서 재이용을 위해서는 UF+RO공정이 안정적으로 운영될 수 있도록 유분과 SS물질을 거의 100% 제거하는 높은 수준의 전처리가 필수적이다.

기존 부상분리 공정은 오일과 SS물질을 부상분리해 제거하는 데 효과적이지만, 에멀전화된 오일과 미세 오염물질을 완벽하게 차단하지 못하기 때문에 후단에 오는 분리막 공정에서 막의 막힘현상을 유발시켜 안정적인 재이용수 생산에 어려움이 있다.

기존 부상분리 오일제거 공정에서 위와 같이 전처리 설비 구성 시 ▲UF와 RO에서 잔류 오일에 의한 극심한 Fouling으로 정상운전 어려움, ▲RO 회수율 저하, ▲유지관리비 상승, ▲UF 및 RO의 처리 용량 문제 등이 발생한다.

BKT는 오일폐수의 안정적인 전처리를 통한 재이용수 생산을 위해 아래와 같은 공정을 최적 공정으로 제안했다. 오일폐수 재이용 공정에서 핵심 역할을 담당하는 MoF 막은 유분과 SS물질을 거의 완벽하게 분리하기 때문에 후단의 RO공정은 막의 막힘현상에 의한 심각한 Fouling 없이 안정적인 운영이 가능하다.

MoF 세라믹 막의 특성 및 적용

MoF 막은 다공성 세라믹 막으로 세라믹 막 내부에 물과 오일을 분리하는 Hydrophilic organic acid molecules coating 처리가 되어 있다. 유입수는 MoF 막의 작은 유입홀로 유입되고, 유분이 제거된 처리수는 MoF막 외부로 배출되며, 처리수가 배출된 나머지 유분과 SS오염물질들은 유입홀을 따라 이동하여 뒤쪽 홀로 배출된다.

MoF 세라믹 막은 ZrO2/TiO2 재질이고, Pore size는 30nm, 100nm, 500nm세 가지로 구성돼 있다. 최대 온도 150℃, 전 범위 pH에서 운영이 가능하다. BKT는 Pore-size별로 다양한 MoF 막을 테스트한 후 High flux를 구현하는 최적 MoF 막을 선정해 설계 factor에 반영했다. 세정방식도 다양한 테스트를 거친 후 오일 세척을 위한 계면활성제 세정과 지속적인 유지관리 세정을 위한 역세척을 적합한 세정방식으로 선정했다.