• 한국물환경학회지
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• 제27권2호
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• pp.167-177
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• 2011

Oil이나 Gas생산시 발생하는 Produced water의 양은 미국 내에서만 연간 수십억 배럴에 육박한다. 이러한 Produced water의 재이용을 위한 첫 번째 과제는 유해 유기물질을 제거하는 것으로, 본 연구에서는 수중의 BTEX를 가스상태로 변화시킨 후 Vapor phase biofilter (VPB)로 분해, 제거 효능을 평가하였다. VPB 시스템은 짧은 기간의 시스템 shutdown에는 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 그러나 주입 되는 농도가 Peak 형태를 가질때는 제거효능의 저하가 관찰 되었으며, 이중 Benzene이 가장 민감하게 반응하였다. 이를 위한 해결책으로 GAC로 충진된 Buffering Column이 사용되었으며, 이는 peak 형태의 유입농도 Profile을 완만한 형태로 buffering하는 역할을 하였다. 현장 적용을 통하여, 본 시스템이 Produced water내에 존재하는 용존 BTEX를 효과적으 로 제거할 수 있음을 확인하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제11권8호
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• pp.819-827
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• 2002

Laboratory scale experiments were conducted to evaluate the performance of a biofilter for eliminating dimethyl sulfide(DMS). A commercial compost/pine bark nugget mixture served as the biofilter material for the experiments. The gas flow rate and DMS concentration entering the filter were varied to study their effect on the biofilter efficiency. The operating parameters, such as the residence time, inlet concentration, pH, water content, and temperature, were all monitored throughout the filter operation. The kinetic dependence of the DMS removal along the column length was also studied to obtain a quantitative description of the DMS elimination. High DMS removal efficiencies(>95％) were obtained using the compost filter material seeded with activated sludge. DMS pollutant loading rates of up to 5.2 and 5.5 g-DMS/m$^3$/hr were effectively handled by the upflow and downflow biofilter columns, respectively. The macrokinetics of the DMS removal were found to be fractional-order diffusion-limited over the 9 to 25 ppm range of inlet concentrations tested. The upflow column had an average macrokinetic coefficient(K$\_$f/) of 0.0789 $\pm$ 0.0178 ppm$\^$$\sfrac{1}{2}$//sec, while the downflow column had an average coefficient of 0.0935 $\pm$ 0.0200 ppm$\^$$\sfrac{1}{2}$//sec. Shorter residence times resulted in a lower mass transfer of the pollutant from the gas phase to the aqueous liquid phase, thereby decreasing the efficiency.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.85-106
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• 2004

Styrene as volatile organic compounds(VOC) has come under strict regulatory control as they cause serious health and environmental problems. Biofiltration offers a number of economical and environmental advantages over conventional technologies, such as incineration, catalytic adsorption, and chemical scrubbing. In this presentation, recent progresses on the development of lab-scale biofilter for the treatment of gas-phase styrene are reviewed, The potentials of commercialization of biofilter systems are also discussed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.155-161
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• 2012

바이오필터에서 폐가스에 포함된 유기오염물을 제거하는 효율에 대한 미디움 흡착능력의 영향을 포괄하는 강인한 동적 바이오필터 모델링을 수행하였다. 특히 비정상상태의 운전 조건 하에서도 바이오필터에 의해 처리된 폐가스 내의 유기오염물 농도를 구하기 위한 바이오막, 가스상, 수착(sorption) 부피 및 흡착상의 네가지 모델요소로 구성된 독창적인 모델인 개선된 프로세스럼핑 모델을 제시하였다. 이전의 프로세스럼핑모델에서는 담체에 대한 VOC의 평형 흡착량이 담체의 수착부피 내의 용존 VOC 농도에 선형적으로 비례한다는 가정 하에서 식을 유도하였으므로, 폐가스 처리에 적용이 제한적이었다. 따라서 실제 적용을 위해서 Freundlich 식과 같은 흡착관계식을 프로세스럼핑 모델에 접합하여 모든 농도의 VOC의 경우에 유효한 강인한 프로세스럼핑 모델을 구축하였다. 프로세스럼핑 모델 파라미터 중에서 바이오필터 미디움의 흡착과 관련한 파라미터 값들을 선행논문의 동적 흡착칼럼실험 및 문헌을 통하여 구하였다. 또한 에탄올을 포함한 폐가스처리를 위한 비정상상태의 바이오필터실험을 수행하였고, 그 실험결과와 여러 가지 Thiele modulus(${\phi}$) 값을 가지는 동적 바이오필터모델링 예측 값과 비교하였다. 이때에 구하여진 Thiele modulus(${\phi}$) 값은 0.03에 근접하였다.

• 유기물자원화
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• 제8권3호
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• pp.124-130
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• 2000

본 연구는 가솔린 휘발가스를 퇴비 바이오필터로 처리시 공정조절 인자인 체류시간과 충전깊이의 영향을 살펴보고 공정개선방안을 제시하고자 실시하였다. 체류시간을 4, 10, 그리고 20분으로 변화하여 실시한 결과 TPH의 효율적 제거를 위해서는 10분이상의 EBRT가 요구되었으며 $40g/m^3$(충전물질)/hr 미만의 부하로 운전하는 것이 효과적이었다. BTEX는 체류시간 4분에서는 부하량이 약 $1.5g/m^3$(충전물질)/hr 이상으로 증가하자 더 이상 제거 능력이 증가하지 않았으며, 체류시간 10분에서는 약 $5.3g/m^3$(충전물질)/hr의 부하량에서 $4.5g/m^3$(충전물질)/hr 이상이 제거되었다. 이로써 안정적인 제거를 위해서는 BTEX도 10분 이상의 체류시간이 필요하였다. 충전깊이는 25, 50, 75, 그리고 100cm로 하였다. TPH 제거량을 증가시키기 위해서는 단순히 충전깊이를 증가시키는 것보다 가스체류시간 및 유입부하량 등 다른 공정인자들을 제어하는 것이 더욱 효과적이었다. BTEX의 경우에는 다른 공정인자의 조절도 중요하지만 충전깊이를 1m 정도로 하면 다른 공정인자의 조절에 큰 어려움 없이도 제거효율을 향상시킬 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.465-469
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• 2006

Two mesophilic trickling bed bioreactors filled with two different types of media, hydrophilic- and hydrophobic-cubes, were designed and tested for hydrogen production via anaerobic fermentation of sucrose. Each reactor consisted of a column packed with polymeric cubes and inoculated with heat-treated sludge obtained from anaerobic digestion tank. A defined medium containing sucrose was fed with changing flow rate into the capped reactor, hydraulic retention time and recycle rate. Hydrogen concentrations in gas-phase were constant, averaging 40% for all conditions tested. Hydrogen production rates increased up to $10.5 L{\cdot};h^{-1}{\cdot}L^{-1}$ of reactor when influent sucrose concentrations and recycle rates were varied. Hydrophobic media provided higher value of hydrogen production rate than hydrophilic media at the same operation conditions. No methane was detected when the reactor was under a normal operation. The major fermentation by-products in the liquid effluent of the both trickling biofilters were acetate and butyrate. The reactor filled with hydrophilic media became clogged with biomass and bio gas, requiring manual cleaning of the system, while no clogging occurred in the reactor with hydrophobic media. In order to make long-term operation of the reactor filled with hydrophilic media feasible, biofilm accumulation inside the media in the reactor with hydrophilic media and biogas produced from the reactor will need to be controlled through some process such as periodical backwashing or gas-purging. These tests using trickling bed biofilter with hydrophobic media demonstrate the feasibility of the process to produce hydrogen gas in a trickle-bed type of reactor. A likely application of this reactor technology could be hydrogen gas recovery from pre-treatment of high carbohydrate-containing wastewaters.

• 환경위생공학
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• 제21권3호
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• pp.15-26
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• 2006

As traffic in city-centre around the world continues to increase, so levels of atmospheric pollutants continue to rise. High concentrations of NOx can have negative effects on human health, and we must find new ways to reduce their levels in the air we breathe. Nitrogen oxide gas (NOx), consisting of nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide $(NO_2)$ produced using $O_3$ oxidation, at a low concentration corresponding to that on roads as a result of exhaust from automobiles, was carried out to evaluate the removal characteristics of NOx through a laboratory-scale biofilter packed with soil as a packing material. A mixture media (yellow soil (30%): soil (40%): compost (10%): a used briquet (20%)) was applied. After about 1day of operation, the removal efficiency for $NO_2$ in all experiments with a constant condition ($25^{\circ}C$ and water humidity (60%)) was over 98%. The retention times of the section between phase I and phase II for formation and reduction of $NO_3$ NO and $NO_2$ on the initial $NO_3$ concentration was 50min $(O_3:195\;ppb),\;55min\;(O_3:925\;ppb),\;65min\;(O_3:1743\;ppb),\;70min\;(O_3:2616\;ppb),\;75min\;(O_3:3500\;ppb)$, respectively The soil biofilter system is a unique technology that purifies urban air by utilizing the natural processes that take place in the soil. Although some of the processes are quite complex, they can broadly be summarized as adsorption onto soil particles, dissolution into soil pore water, and biochemical.

• KSBB Journal
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• 제14권4호
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• pp.452-459
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• 1999

본 연구에서는 난분해성 물질인 기상의 TCE를 효과적으로 처리하기 위하여 CSTR과 TBR을 연결한 2단계 생물막 반응기를 제작ㆍ운전하였다. TBR에는 TCE 분해능이 탁월한 메탄자화균인 Methylosinus trichosporium OB3b를 활성탄에 고정화시켰고, 기상의 TCE를 유입부에 연속적으로 공급하여 분해시켰다. 개발된 반응기 시스템의 효율을 조사하기 위해 다양한 운전조건에서 TCE 분해속도, TCE 전화율 및 cMMO 활성변화 등을 조사하였다. 여러 가지의 유입부 TCE 농도에서 운전한 결과 80 $\mu$mol/L의 고농도까지 처리가 가능함을 알 수 있었고, TCE를 포함한 기체의 유속을 변화시켰을 때 유속이 증가함에 따라 낮은 유속(50~200 mL/min)에서는 직선적으로 TCE를 분해속도 및 전화율이 증가하다가 높은 유속(200~600 mL/min)에서는 일정하게 유지되었다. TBR의 온도를 달리하였을 때, 2$0^{\circ}C$의 낮은 온도에서 3$0^{\circ}C$의 높은 온도보다 TCE 전화율 및 분해속도가 증가되어 TBR에서의 TCE 분해반응이 물질전달 저해를 받음을 알 수 있었다. CSTR에서의 희석속도가 낮으면 TCE 분해속도와 전화율의 감소 및 sMMO 활성 저하 현상이 일어남을 관측할 수 있었고, TBR에서 TCE 분해 과정에서 불활성화된 sMMO 및 세포 활성을 효과적으로 재활성화시키기 위해서는 CSTR의 희석속도를 높이 유지해야함을 알 수 있었다. 약 270일 이상의 운전기간 동안 운전조건을 다양하게 변경시켜도 매우 안정되게 시스템이 유지됨을 알 수 있었고, 최고분해속도는 525 mg TCE/Lㆍday 정도로 높아 개발된 2단계 CSTR/TBR 시스템의 우수성을 알 수 있었다.

• KSBB Journal
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• 제16권5호
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• pp.511-515
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• 2001

TCE및 TCE 분해산물의 높은 독성으로 인하여 TCE 분해 효소 및 세포 불활성화가 일어나서 장기간 안정되게 반응기 운전이 어렵다는 단점을 극복하고, TCE와 성장기질사이의 경쟁적 저해관계로 인한 처리효율 감소도 막기 위하여 TCE분해단계와 세포 및 효소 재활성화 단계를 구분시킨 2단계 CSTR/TBF 시스템을 개발하였다. B. ceapcia G4를 분해 미생물로 사용하였으며, 탄소원인 phenol과 공기 및 배지가연속적으로 공급되는 CSTR에서 효소 및 세포 재활성를 도모하고, TBF에서는 폐가스에 포함된 기사의 TCE를 공기와 함께 공급하여 B. cepcia G4 미생물막에의한 TCE가 분해되도록 구성하였다. 2단계 CSTR/TBF 시스템은 유입 TCE 농도가 15pp $m_{v}$까지도 100% 수준의 처리 효율을 보여주었으며, 고농도의 TCE를 안정적으로 장기간 처리할 수 있었다.다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.147-156
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• 2010

폐가스 처리용 바이오필터의 핵심 요소 기술은 생촉매(미생물), 담체, 설계 운전 기술 및 진단 관리 기술이다. 특히, 바이오필터의 성능은 부하 조건과 바이오필터 내 미생물 군집 구조에 의해 영향을 받는다. 지금까지 바이오필터의 미생물 연구는 대부분 배양법을 기초로 하여 수행되어 왔으나, 최근에 보다 신속하고 정확하게 미생물 군집을 분석할 수 있는 방법들이 제시되고 있다. 본 논문에서는 생리적, 생화학적 및 분자생물학적 미생물 군집 분석 방법과 이를 활용한 바이오필터의 미생물 군집 특성을 조사한 연구사례를 소개하고, 미생물 군집 분석법의 바이오필터에 적용 가능성에 대해 고찰하였다. Community-level physiological profile 방법은 시료 중에 포함된 종속영양미생물의 탄소기질 이용능력을 기반으로 군집 특성을 조사하는 것이며, Phospholipid fatty acid analysis는 미생물 세포막 지방산을 분석하여 군집 특성을 조사하는 방법이다. 환경시료로부터 직접 추출한 DNA를 활용하는 분자생물학적 분석법에는 "partial community DNA analysis"와 "whole community DNA analysis"가 있다. 전자의 방법은 PCR 과정에 의해 증폭시킨 염기서열을 분석하는 것으로 ribosomal operon 유전자가 가장 많이 활용되었다. 이 방법은 다시 PCR fragment cloning 및 genetic fingerprinting으로 구분되며, genetic fingerprinting 방법으로는 denaturing gradient gel electrophoresis, terminal-restriction fragment length polymorphism, ribosomal intergenic spacer analysis 및 random amplified polymorphic DNA 방법으로 세분화된다. 추출된 전체 군집의 DNA를 분석하는 방법에는 total genomic cross-DNA hybridization, 총 추출 DNA의 열 변성/재결합 방법 및 밀도구배를 이용하여 추출한 DNA를 분획화하는 방법 등이 있다.