Appropriate Technology and Field Application of Non-powered Water Purification System Using Nanofiber Membrane

Abstract

ì•ˆì „í•œ 음용수 확보를 위한 ì ì •ê¸°ìˆ ë¡œì¨ í™˜ê²½ì , ê¸°ìˆ ì  요구사항을 ì¶©ì¡±í• ìˆ˜ 있는 ë‚˜ë ¸ì„¬ìœ ë©¤ë¸Œë ˆì¸ìœ¼ë¡œ 구성된 ë¬´ë™ë ¥ 막 여과 ì‹œìŠ¤í œì„ 평가하였다. 이 장치는 수두차에 의한 ì¤‘ë ¥ê³¼ ìƒë¬¼í•™ì  막 오염층 ì œì–´ë¡œ 별도의 에너지원이 필요 ì—†ê³ , 핵심 소재인 PVDF ë‚˜ë ¸ì„¬ìœ ë©¤ë¸Œë ˆì¸ 필터가 ë³‘ë ¬ë¡œ 연결, 모듈화되어 있어 물 생산성을 높이는 구조이다. 이 장치의 ì‹¤ì œ 현장 ì ìš© 가능성을 평가하기 위해 Pilot-scale (3000-5000 L/day) ë‚˜ë ¸ì„¬ìœ ë©¤ë¸Œë ˆì¸ 기반 ì •ìˆ˜ ì‹œìŠ¤í œì´ 개발도상국(키리바시, 투발루 등)에 2017ë „ 8월 설치되어 3개월간 운영되었다. 14-92 L/(m2×h)의 플럭스로 ì•ˆì •ì  물 생산성을 í™•ì¸í•˜ì˜€ê³ ì²˜ë¦¬ìˆ˜ì˜ 탁도와 ë°•í Œë¦¬ì•„ì˜ 높은 ì œê±°ìœ¨ (99.99% 이상)로 ì•ˆì „í•œ 수질을 장기간 ì œê³µí• ìˆ˜ 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 현장 ì ìš©ì„ 통해 ë‚˜ë ¸ì„¬ìœ ë©¤ë¸Œë ˆì¸ 기반 ë¬´ë™ë ¥ ì •ìˆ˜ ì‹œìŠ¤í œì´ 장기간 ì•ˆì „í•œ 음용수를 ê³µê¸‰í• ìˆ˜ 있는 ì •ìˆ˜ìž¥ì¹˜ë¡œ í‰ê°€ë˜ì—ˆê³ , ì ì •ê¸°ìˆ ë¡œì¨ 개도국의 수처리 장치로 활용 가능성을 보여준다. Gravity-driven membrane (GDM) filtration system based on the nanofiber membrane was investigated. This system can be operated with little energy demand due to a gravitational pressure-driven filtration and biological fouling control strategy. Moreover, the optimal module configuration based on the high permeance of nanofiber membrane can provide a significantly high water productivity. In order to evaluate its applicability potential, the pilot-scale (3000-5000 L/day) systems with nanofiber membranes were operated in developing countries (Kiribati and Tuvalu). Our results showed that the 14- 92 L/(m2×h) of the permeate flux was determined indicating a stabilized water productivity. In addition, the permeate water indicated a high removal rate (more than 99.99%) of turbidity and bacteria. Consequently, the system can provide a stabilized water production with safe permeate water quality during long-term operation. These findings exemplify an effective approach to decentralized drinking water treatment for developing countries. Keywords: Nanofiber membrane, Decentralized water treatment, Gravity-driven membrane filtration, Permeate water quality