Membrane biofouling is a critical operational problem that hinders the rapid commercialization of MBRs. Quorum quenching (QQ) has been investigated widely to control membrane biofouling and is accepted as a promising anti-fouling strategy. Various QQ strategies based on bacterial and enzymatic agents have been identified and applied successfully. Whereas, this study aimed to compare indigenously isolated QQ strain i.e., Enterobacter cloaca with well reported Rhodococcus sp. BH4. Both bacterial species were immobilized in polymeric beads and introduced to two different MBRs keeping the overall beads to volume ratio as 1%. Efficiencies of these strains were monitored in terms of prolonging the membrane filtration cycle of MBR, release of extra-cellular polymeric substances, membrane resistivity measurements and mineralization of signal molecules and permeate quality. Indigenous strain (Enterobacter cloaca) was added to $QQ-MBR_E$ while Rhodococcus sp. BH4 was introduced to $QQ-MBR_R$. QQ bacterial embedded beads showed enhanced filtration cycles up to 1.4 and 2.3 times for $QQ-MBR_E$ and $QQ-MBR_R$ respectively as compared to control MBR (C-MBR). Soluble EPS concentration of 52 mg/L was observed in C-MBR while significantly lower EPS concentration of 20 and 10 mg/L was witnessed in $QQ-MBR_E$ and $QQ-MBR_R$, respectively. Therefore, substantial reduction in biofouling showed the effectiveness of indigenous strain.
LNG를 저장할 수 있는 탱크는 주로 지상식이거나 반지하식이며 그 용량은 매우 다양하다. 우리나라에서는 지상식 탱크가 평택 인수기지에 10만m$^{3}$급 Membrane Type 6기가 건설되었고 1기는 거의 완성단계이며, 현재 추가로 건설 중인 3기를 포함하면 총 10기의 탱크를 확보하게 된다. 또한 제2인수기지인 인천에도 동급 으로서 9%Ni강을 사용하는 Double Wall Type LNG 탱크 3기를 건설 중이다. 전세계적 으로 볼 때 LNG 저장 탱크의 78%는 지상식으로 Double Wall Type 또는 Membrane 저장 탱크 형식을 취하고 있으나, 최근에는 안전성 측면, 토지 가격의 상승, 토지의 합리적 이용 측면 등을 감안하여 LNG 탱크를 지하화, 대형화하는 추세이다. 본고에서는 Fig. 1과 같은 구조의 Double Wall Type LNG 저장탱크 중 초저온의 LNG에 직접 접하는 저 온용 재료(9%니켈강)로 만들어지는 내조 용접에 대해서 중점적으로 논하기로 하며, 특히 9% 니켈강 Shell Plate Horizontal Joint에 채용되는 Automatic Submerged ARC 용접에 대해 실제 현장 용접 시공상태를 나타내고자 한다.
Sajadian, Zahra Sadat;Hazrati, Hossein;Rostamizadeh, Mohammad
Advances in nano research
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v.8
no.2
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pp.183-190
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2020
The objectives of this research were the reduction of membrane fouling and improvement of sludge properties by using synthesized H-ZSM-5 and NH4-ZSM-5 zeolites. These two nano zeolites were synthesized and added to the membrane bioreactor (MBR). Three similar MBRs with the same operational condition were used in order to evaluate their effect on the mentioned matters. The evaluated parameters were trans-membrane pressure (TMP), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), particle size distribution (PSD), soluble microbial product (SMP), extracellular polymeric substances (EPS) and, excitation-emission matrix (EEM). The MBR0 was without any additional zeolite while 0.4 g/L of H-ZSM-5 and NH4-ZSM-5 were added to MBRHZSM-5 and MBRNH4ZSM-5, respectively. The COD removal of the MBR0, MBRH-ZSM-5 and MBRNH4-ZSM-5 were 87.5%, 93.3% and 94.6%, respectively. The TMP of the MBRH-ZSM-5 was 45% less than MBR0 whereas the reduction for MBRNH4-ZSM-5 was 65.5%. Also results showed that both H-ZSM-5 and NH4-ZSM-5 caused reduction in protein and polysaccharide related EPS but the NH4-ZSM-5 had better performance toward the elimination of organic compounds.
In this study, permeation experiments were conducted using naturally circulating spherical beads, backwashable plate membrane and the air supplied from the bottom of the MBR. The activated sludge solution was maintained at 8,000 mg/L of MLSS and compared transmembrane pressure (TMP) with respect to FR (filtration and relaxation), FR/BW (filtration and relaxation/backwashing), SFCO (sinusoidal filtration continuous operation) and SFCO/BW (sinusoidal filtration continuous operation/backwashing). As the backwashing flux decreased from 47 to $14L/m^2{\cdot}hr$, the TMP increased generally, but the TMP of FR system increased significantly comparing with SFCO. In addition, the backwashing method reduced more TMP comparing to the cleaning method using spherical beads, and it was confirmed that the operation method using the spherical beads and the backwashing simultaneously is more effective than each method.
Candida tropicalis, an osmophilic strain isolated from honeycomb, produced xylitol at a maximal volumetric production rate of 3.5 g $l^{-1}$$h^{-1}$ from an initial xylose concentration of 200 g $l^{-1}$. Even with a very high xylose concentration, e.g., 350 g $l^{-1}$, this strain produced xylitol at a moderate rate of 2.07 g $l^{-1}$$h^{-1}$. In a fed-batch fermentation of xylose and glucose, 260 g $l^{-1}$ of xylose was added, and xylitol production was 234 g $l^{-1}$ for 48 h, corresponding to a rate of 4.88 g $l^{-1}$$h^{-1}$. To increase the xylitol production rate, cells were recycled in a submerged membrane bioreactor with suction pressure and air sparging. In cell-recycle fermentation, the average concentration of xylitol produced per recycle round, total fermentation time, volumetric production rate, and product yield for ten rounds were 180 g $l^{-1}$, 195 h, 8.5 g $l^{-1}$$h^{-1}$, and 85%, respectively. When cell-recycle fermentation was started with the cell mass contratrated two-fold after batch fermentation and was performed for ten recycle rounds, we achieved a very high production rate of 12 g $l^{-1}$$h^{-1}$. The production rate and total amount of xylitol produced in cell-recycle fermentation were 3.4 and 11 times higher than in batch fermentation, respectively.
Kim Jung-Mo;Park Chul-Hwan;Kim Seung-Wook;Kim Sang-Yong
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.16
no.6
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pp.863-869
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2006
The behavior of submerged membrane bioreactor (SMBR) filtration systems utilizing rapid air backpulsing as a cleaning technique to remove reversible foulants was investigated using a genetic algorithm (GA). A customized genetic algorithm with suitable genetic operators was used to generate optimal time profiles. From experiments utilizing short and long periods of forward and reverse filtration, various experimental process parameters were determined. The GA indicated that the optimal values for the net flux fell between 263-270 LMH when the forward filtration time ($t_f$) was 30-37 s and the backward filtration time ($t_b$) was 0.19-0.27 s. The experimental data confirmed the optimal backpulse duration and frequency that maximized the net flux, which represented a four-fold improvement in 24-h backpulsing experiments compared with the absence of backpulsing. Consequently, the identification of a region of feasible parameters and nonlinear flux optimization were both successfully performed by the genetic algorithm, meaning the genetic algorithm-based optimization proved to be useful for solving SMBR flux optimization problems.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.30
no.9
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pp.948-954
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2008
Membrane bioreactor(MBR) processes have been widely applied to wastewater treatment for last decades due to its excellent capability of solid-liquid separation. However, membrane fouling was considered as a limiting factor in wide application of the MBR process. Excess aeration into membrane surface is a common way to control membrane fouling in most MBR. However, the excessively supplied air is easily dissipated in the reactor, which results in consuming energy and thus, it should be modified for effective control of membrane fouling. In this study, cylindrical tube was introduced to MBR in order to use the supplied air effectively. Membrane fibers were immersed into the cylindrical tube. This makes the supplied air non-dissipated in the reactor so that membrane fouling could be controlled economically. Two different air supplying method was employed and compared each other; nozzle and porous diffuser which were located just beneath the membrane module. Transmembrane pressure(TMP) was monitored as a function of airflow rate, flux, and ratio of the tube area and cross-sectioned area of membrane fibers(A$_m$/A$_t$). Flow rate of air and liquid was regulated to obtain slug flow in the cylindrical tube. With the same flow of air supply, nozzle was more effective for controlling membrane fouling than porous diffuser. Accumulation of sludge was observed in the tube with the nozzle, if the air was not suppled sufficiently. Reduction of membrane fouling was dependent upon the ratio, A$_m$/A$_t$. For diffuser, membrane fouling was minimized when A$_m$/A$_t$ was 0.27, but 0.55 for nozzle.
Park, Jong-Bu;Shin, Kyung-Sook;Hur, Hyung-Woo;Kang, Ho
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.27
no.3
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pp.322-328
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2011
This study was performed to investigate the characteristics of nutrient removal of municipal wastewater in the membrane bioreactor system with the different types of membrane. Membrane bioreactor consists of three reactors such as two intermittent anaerobic and the submerged membrane aerobic reactor with flat sheet and hollow fiber membrane, respectively. The removal efficiencies of $COD_{cr}$, BOD, SS, TN and TP on the flat sheet membrane bioreactor were 94.3%, 99.0%, 99.9%, 70.3% and 63.1%, respectively. In addition, The removal efficiencies of $COD_{cr}$, BOD, SS, TN and TP on the hollow fiber membrane bioreactor were 94.0%, 99.3%, 99.9%, 69.9% and 66.9%, respectively. The estimated true biomass yield, specific denitrification rate (SDNR), specific nitrification rate (SNR) and phosphorus removal content on the flat sheet membrane bioreactor were $0.33kgVSS/kgBOD{\cdot}d$, $0.043mgNO_3-N/mgVSS{\cdot}d$, $0.031mgNH_4-N/mgVSS{\cdot}d$, and 0.144 kgP/d, respectively. In addition, the estimated true biomass yield, specific denitrification rate (SDNR), specific nitrification rate (SNR) and phosphorus removal content on the hollow fiber membrane bioreactor were $0.30kgVSS/kgBOD{\cdot}d$, $0.067mgNO_3-N/mgVSS{\cdot}d$, $0.028mgNH_4-N/mgVSS{\cdot}d$, and 0.121 kgP/d, respectively. There was little difference between the flat sheet and hollow fiber on the nutrient removal efficiencies except SNR and SDNR. These differences between them were caused by the air demand to prevent the membrane fouling. The flux and oxygen demand for air scouring were $19.0L/m^2/hr$ and $2.28m^3/min$ for the flat sheet membrane, and $20.7L/m^2/hr$ and $1.77m^3/min$ for the hollow fiber membrane on an average.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.19
no.1
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pp.64-78
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2011
Surface of hydrophobic polyethylene membrane was modified to become hydrophilic by ion beam irradiation. Submerged membrane filtration reactors contained pristine membrane or surface-modified membrane and the influent to reactors was pickled radish wastewater. The objectives of this study was to investigate the variation of flux and pressure and the characteristics of pollutant removal such as organics, suspended solids and nutrients with time. The result of experiments using intermittent pristine membrane showed the occurrence of severe fouling by increasing permeate pressure rapidly in case of pickled radish wastewater but in synthetic wastewater, this phenomenon was not occurred. In experiments of variation flux after chemical cleaning and water cleaning in pristine membrane, chemical cleaning must be necessary for renewals of pollutant membrane. Performance of intermittent operation is higher than that of continuous operation. Reaching fouling time in the case of surface-modified membrane is 6 times as long as pristine membrane. According this reason, replacement expense of surface-modified membrane could be 1/6 of that of pristine membrane. Effluent from this process was relatively good water quality and performance in the removal efficiency of SS, nitrogen and phosphorus was particularly higher.
Park, Jun Won;Park, Hong June;Kim, Min Ho;Oh, Yong Keol;Park, Chul Hwi
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.5
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pp.371-380
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2013
Though MBR process has many advantages, the greatest risk factors in operating MBR process are occurrence of membrane fouling and decrease of flux. It is very difficult to find exact mechanism due to complex influence by many effects, although there have been recently many studies of membrane fouling. The purposes of this study are firstly evaluating bioreactor of lab-scale and micro-filtration hollow fiber membrane, secondly investigating correlation between foulants affecting membrane performance and membrane fouling, and lastly evaluating various parameters affecting fouling and applicability of membrane fouling reducer. This study found that TMP was increasing rapidly and showed 0.32 bar and the average of flux was 88 LMH. EPS concentration tends not to change much above MLSS concentration (6,000 mg/L). However, EPS concentration variation is wide below MLSS concentration (6,000 mg/L). Also, from results of membrane surface condition and element analysis using SEM/EDX, carbon and fluorine were founded to be the highest percentage in membrane because of characteristics of membrane material. In operating continuously, inorganic fouling was generated by increase of these inorganic substances such as $Al^{3+}$ and $Mg^{2+}$. Lastly, the best filtration performance was obtained for 0.03 mg MFR/mg MLSS by results of particle size, zeta potential, $SCOD_{cr}$, EPS and MLSS concentration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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