• 한국대기환경학회지
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• 제22권6호
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• pp.758-766
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• 2006

A two-stage bioreactor, which consists of a biotrickling filter module and a biofilter module in series, was investigated for the enhanced treatment of a VOC mixture, toluene and methyl ethyl ketone (MEK). Throughout the experiments, the overall inlet loading rate was maintained at approximately $43g/m^3/hr$, but the inlet ratios of the VOCs were modified. The experimental results showed that the different ratios of the VOC mixture resulted in changes of overall removal efficiencies, elimination capacities (ECs) and microbial accumulation on the surface of each packing material. The ratio of inlet toluene to MEK at 50 : 150 was found to be most effective in terms of the overall removal efficiency, because, at this condition, MEK (i.e., the hydrophilic compound) was mostly removed in the biotrickling filter module and the following biofilter module was used to remove toluene. It was also found that when the inlet loading rate of the VOC mixture was serially increased stepwise within short-term periods, the ECs for toluene dropped significantly but the ECs for MEK increased at the ratio of the VOC mixture. These results implied that substrate interaction and/or substrate preferable utilization might have an effect on the biological removal of each compound in the two-stage bioreactor; therefore, the bioreactor should be operated in the condition where the substrate interaction could be minimized in order to maximize overall performance of the two-stage bioreactor.

• 한국물환경학회지
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• 제21권6호
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• pp.669-675
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• 2005

Biological nitrate removal from groundwater was investigated in the biofilters packed with both gravel/sand and plastic media. Removal of particles and turbidity were also investigated in the 2-stage biofilter system consisted of biofilter and subsequent sand filter. In the single biofilter packed with gravel and sand, nitrate removal efficiency was dropped with the increase of filtration velocity and furthermore, nitrite concentration increased up to 3.2 mg-N/L at 60 m/day. Denitrification rate at the bottom layer below 25 cm was faster 8 times than upper layer in the up-flow biofilter. Nitrite build-up, due to the deficiency of organic electron donors, occurred at the upper layer of bed. Besides DO concentration and organic carbon, contact time in media was the main factor for nitrate removal in a biofilter. The most of the effluent particles from biofilter was in the range from 0.5 to $2.0{\mu}m$, which resulted in high turbidity of 1.8 NTU. However, sand filter followed by biofilter efficiently performed the removal of particles and turbidity, which could reduce the turbidity of final filtrate below 0.5 NTU. Influent nitrate was removed completely in the 2-stage biofilter and no nitrite was detected.

• 한국습지학회지
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• 제1권1호
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• pp.7-16
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• 1999

The objective of this study is to recover the contaminated ditch by using a biofilter filled up with waste-concrete media and vegetation bed. Two systems were tested for elimination of organic compounds, turbidity, nitrogen and phosphate. System 1 is three-stage system which consisted of one biofilter and two vegetation bed, system 2 has three-stage system consisted of one biofilter, one vegetation bed (four bed), and one media trench operated in series. In system 1, HRT of biofilter was 4 hour, and Oenanthe javanica was planted in two vegetation bed. In system 2, HRT of biofilter was varied 2 hours and Persicaria chinensis was planted on the top of the biofilter. And Oenanthe javanica, Hydrocharis asiatica, Salvinia natans were planted in four bed of a vegetation bed and the second vegetation bed of system 1 was rebuilt to a media trench bed. The elimination rate of BOD and turbidity was over 90% in both systems. The mean elimination rates 40~50%(system 1), 30~40%(system 2) for T-N and 40~50% (system 1), 30~40%(system 2)for T-P. T-N and T-P elimination performance of system 1 was a little higher(10%) than that of system 2. Results showed that vegetation bed are not efficient in reducing T-N and T-P. It was considered that HRT of vegetation bed of both systems was much lower(1~2hr) than that of conventional system(5~20days).

• 한국환경보건학회지
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• 제30권3호
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• pp.245-252
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• 2004

실제 규모(pilot-scale)의 바이오필터 시스템에 대한 연구가 진행되었으며, 각기 다른 운영 여건하에서 두번에 걸친 바이오필터 테스트가 행하여졌다. 첫 번째 실험은 페인트 부스에서 발생하는 휘발성유기화합물질 처리에 맞추어져 행하여졌다. 바이오필터의 미디어 자체 부피는 4.3 $m^3$이다. 첫 번째 실험에서는 바이오필터를 30일 동 안 운영하였는데, VOC제거효율이 99.9%에 이르렀다. 바이오필터 미디어 내부의 각 단계(stage)에서 측정한 온 도의 범위는 $34^{\circ}C$-$73^{\circ}C$였다. 미디어 각 단계에서 측정된 온도는 실험 초기에는 급격히 상승하였고 이후에 점차 로 낮아짐이 관찰되었다. 두 번째 실험에서는 바이오필터를 14일간 운영하였는데, 반응기가 실외에 설치되었고 실험이 겨울에 행해짐에 따라 바이오필터의 온도 조절이 필요하였다. 7 cm 두께의 단열재와 $150^{\circ}C$의 스팀이 온 도조절을 위해 이용되었다. 본 연구에서, 겨울철 바이오필터 운영상에 발생할 수 있는 온도조절 문제에 대하여 단열재와 스팀이 훌륭한 대안이 될 수 있음을 보였다. 미디어 내부의 온도는 단계 5(stage # 5)에서 가장 높았 으며, 단계 1(stage # 1)에서 가장 낮았다. 두 차례에 걸친 실험에서, 실제 규모(pilot-scale)의 바이오필터 내부의 높이 위치별, 단계별 온도변화에 대한 밀도있는 연구가 이루어졌다. 하중이 바이오필터의 운영에 미치는 영향이 본 실험들을 통해 관찰되어졌고, 바이오필터에 대한 최대 하중 결정 과정에는 추가적인 적응시간 및 실험기간이 요구되었다.

• 한국대기환경학회지
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• 제23권3호
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• pp.265-276
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• 2007

The primary objective of this study is to investigate the effect of media on the performance of biofilters. Two types of experiments were carried out in this study. The first type of experiment used a biofilter with the media composed of three different packing materials of compost, peatmoss and GAC(granular activated carbon), whereas the second type used a biofilter with the media composed of compost only. It was found from the two experiments that the biofilter composed of compost, peatmoss and GAC showed better performance than the one composed of compost only with the higher toluene removal efficiency, lower pressure drop, and more uniform media moisture content. In particular, no appreciable media compression occurred for the biofilter composed of compost, peatmoss and GAC, whereas significant media compression took place in the biofilter composed of compost only. As suggested by the other researchers, it is likely that GAC may be responsible for the higher toluene removal efficiency in the case of the biofilter composed of mixed media especially for the early stage of biofiltration due to its adsorption capability of toluene of such high concentration as 300 ppm. It was also regarded that GAC may playa major role in maintaining lower media pressure drop in the case of the mixed media than the media with compost only because of its mechanical strength resisting to the compression. Nonetheless, further refined experiments may need to draw more accurate conclusion. The results of the additional test run using the same mixed media showed that the biofilter system using the mixed media can be consistently operated for more than 100 days very stably despite sudden change in operating conditions of temperature and flow rate.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.100-115
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• 2022

교대로 운전되는 광촉매반응기 공정 및 바이오필터 공정[전통적 바이오필터(L 반응기)와 두 개의 유닛(R_up 및 R_dn)을 가지는 개선된 바이오필터(R 반응기)]으로 구성된 통합 하이브리드시스템(통합처리시스템)에서 에탄올과 황화수소를 동시 함유한 폐가스 처리를 성공적으로 수행하였다. 통합처리시스템의 운전 단계로서 HA1, HA2 및 폐가스의 공급 방향이 뒤바뀐 HA3T stage의 광촉매 공정에서 각각 55, 50 및 45%의 에탄올 제거효율과 각각 70, 60 및 37%의 황화수소 제거효율을 보였다. 특히, HA3T stage에서 통합처리시스템으로 공급되는 폐가스(feed)의 황화수소 농도가 10 ppmv에서 20 ppmv로 급증함에 따른 황화수소 부하량의 증가로 인하여 특히 황화수소 제거효율의 급격한 감소를 관찰하였다. 통합처리시스템의 HA1, HB1, HA2 및 HB2 stage 및 HA3T stage의 초반에, 개선된 바이오필터(R 반응기)의 각 유닛에 설치한 sampling 구들의 에탄올의 파과 순서 및 에탄올 처리효율의 크기 순서는, HA3T stage 후반과 HB3T stage의 경우에서 각각 거꾸로 바뀌었다. 한편 개선된 바이오필터(R 반응기)에서 황화수소의 경우는 파과 정도가 에탄올의 경우만큼 두드러지지는 않았으나 비슷한 추세가 관찰되었다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.187-188
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• 2004

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.127-135
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• 2013

본 연구에서는 개선된 바이오필터설계를 가지는 새로운 바이오필터의 압력강하 및 미생물 population 분포 등을 관찰하고, 같은 유효부피를 갖고 unidirectional flow (UF)를 갖는 전통적 바이오필터의 경우와 비교하였다. 개선된 바이오필터는 운전 초기 또는 정상상태의 장기운전에서 전통적 바이오필터 압력강하의 약 40~80% 이상을 감소시켰다. 미생물 population 분포는 바이오필터 담체인 폐타이어담체와 입상 활성탄의 두 경우 모두 바이오필터 top 단에서 가장 낮았고 바이오필터 밑으로 내려갈수록 미생물 population이 커졌다. 한편 폐타이어담체는 입상활성탄 담체보다 월등히 큰 미생물 population을 나타내는 미생물 콜로니 개체수(CFU counts)를 보였다. 개선된 바이오필터에서 악취가스가 $bottom{\rightarrow}up$으로 공급되는 경우에 악취가스가 $top{\rightarrow}down$으로 공급되는 경우보다 미생물 population 성장이 더욱 컸으며, 입상활성탄 담체보다 폐타이어담체에서 이 현상이 더욱 두드러졌다. 전통적 바이오필터와 개선된 바이오필터시스템 각각의 미생물 population 분포도를 비교하였을 때에, 개선된 바이오필터의 미생물 population은 전통바이오필터보다 입상 활성탄 담체와 폐타이어담체의 경우에 각각 약 15배 및 2.5배 만큼 더 고르게 분포되었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVII)
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• pp.281-286
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• 2005

Biofiltration is a biological process which is considered to be one of the more successful examples of biotechnological applications to environmental engineering, and is most commonly used in the removal of odoriferous compounds. In this study, we have attempted to assess the efficiency with which both single and complex odoriferous compounds could be removed, using one- or two-stage biofiltration systems. The complex gas removal scheme was applied with a 200 ppm inlet concentration of ethanol, 70 ppm of acetaldehyde, and 70 ppm of toluene with EBCT for 45 seconds in a one- or two-stage biofiltration system. The removal yield of toluene was determined to be lower than that of the other gases in the one-stage biofilter. Otherwise, the complex gases were sufficiently eliminated by the two-stage biofiltration system.

• 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.