Performance of a Hollow Fiber Membrane Bioreactor for the Treatment of Gaseous Toluene

In this study, a novel bioreactor system using a submerged hollow fiber membrane module (so called hollow fiber membrane bioreactor, HFMB) was applied to investigate feasibility and biodegradation capacity of the system for the treatment of gaseous toluene. First an abiotic test was conducted to determine the mass transfer coefficient, showing the value was similar to that obtained from a diffuser system using fine bubbles. Second, in the presence of toluene-degrading microorganisms, the HFMB was operated at different inlet toluene loading rates of 50, 100, $500\;g/m^3/hr$, and overall removal efficiencies were maintained in the range of $70{\sim}80%$. In addition, elimination capacities(EC) were increased up to $800\;g/m^3/hr$, which was substantially higher than maximum ECs for toluene reported in the biofiltration literature. Consequently, the HFMB was considered as an alternative method over other conventional VOC-treating technologies.

중공사막 결합형 생물반응기를 이용한 기체상 톨루엔 제거 특성 검토

본 연구는 침지형태로 운전되는 중공사막 결합형 생물반응기(HFMB) 시스템의 VOC 처리능력 및 안정성을 평가하기 위하여 수행되었다. 일차적으로 미생물이 없는 조건에서 VOC 물질전달을 알아보기 위한 abiotic test를 통해, 본 연구에서 사용한 HFMB는 미세기포를 이용한 산기관과 유사한 물질전달율을 나타냄을 확인하였다. 그러나 HFMB는 일반 산기관 시스템과는 달리 기체 유속과 중공사막 개수를 증가시켜 물질전달율을 더욱 증대시킬 수 있을 것으로 예측된다. 또한 반응조에 톨루엔 분해 미생물을 첨가하고 다양한 유입부하 조건에서의 기체상 톨루엔 제거 실험을 수행하였는데, 50, 100, $500\;g/m^3/hr$의 유입부하 조건에서 $70{\sim}80%$ 수준의 처리효율을 얻을 수 있었다. 추가적으로 수행된 분해능 실험에서는 최대 $800\;g/m^3/hr$ 이상의 분해능을 실험적으로 확인하여, 문헌에 제시된 기존 생물여과공법의 최대분해능($50{\sim}100\;g/m^3/hr$) 보다 월등히 높았다. 따라서 HFMB는 기존의 VOC 저감기술을 대치할 수 있는 친환경적인 기술이라고 판단된다.