Membrane bioreactor (MBR) provides the benefits on high effluent quality and construction cost without the secondary clarification. Despite of these advantages, fouling, which clogs the pore in membrane modules, affects the membrane life span and effluent quality. Studies on the laboratory scale MBR were focused on the control of particulate fouling, organic fouling and inorganic fouling. However, less studies were focused on the control of biofouling and microbial aspect of membrane. In the full scale operation, most MBR produces high effluent quality to meet the national permit of discharge regulation. In this study, the performance and microbial community analysis were investigated in two MBRs. As the results, the performance of organic removal, nitrogen removal, and phosphorus removal was similar both MBRs. Microbial community analysis, however, showed that Azonexus sp. and Propionivibrio sp. contributed to indirect fouling to cause the chemical cleaning in the DX MBR.

효소 고정화 막 생물반응기(EMBRs)는 폐수 내의 염료를 처리하는 새로운 방법입니다. 이 분야는 효소의 효능과 환경에 대한 높은 저항성 때문에 많은 양의 연구가 진행되었습니다. 효소 자체와 해당 효소의 구조를 모두 포함하는 다양한 방법이 EMBR에 접근할 수 있습니다. 생물반응기 자체는 염료 제거의 필요에 맞게 변형될 수 있습니다. 효소적 생물반응기 부터 산화 그래핀 또는 탄소 나노튜브와 같은 나노구조를 사용하는 것까지 다양합니다. 또한 TiO2와 같은 나노입자는 EMBR 을 더욱 향상시키기 위해 사용될 수 있습니다. 폴리머 기반의 막 지지 구조는 또한 효능 증가의 문제에 접근하는 다양한 방 법을 포함합니다. 본 바와 같이, 지난 수십 년 동안 EMBR을 사용하는 이 문제에 대한 다양한 접근법이 수행되었습니다. 이 검토는 방법론을 요약하고 EMBR에 대한 다양한 개선 사항을 설명하는 것을 목표로 합니다.

In this study, Pleurotus ostreatus No.42 was cultured in glucose-peptone-yeast-wheat bran medium using a previously reported novel rotary draft tube bioreactor. Versatile peroxidase (VP), a lignin-degrading enzyme, was isolated from a pellet-type mycelium culture grown in the medium for seven days. The VP was purified by sequentially applying ultra-filtration, DEAESepharose CL-6B column, and Mono Q column. SDS-PAGE analysis revealed the molecular weight of VP to be 36.4 KDa with an isoelectric point of 3.65. The amino acid sequence was confirmed as VTCATGQTT. The purified VP was observed to possess the property of not only oxidizing Mn ions but also decomposing veratryl alcohol, a non-phenolic compound. The catalytic ability of VP is a subject for future research.

역세척이 가능한 평막형 분리막 모듈을 분리막 생물반응기(MBR)에 침지시켜 운전 시간에 따른 흡입 압력을 측 정하였다. MLSS 8,000 mg/L 활성 슬러지 수용액에 공칭 세공크기가 0.2 μm, 유효막면적이 128 cm2인 분리막 모듈을 침지 시킨 후 투과 유속, quorum qeunching (QQ) 비드를 변화하며 흡입 압력을 확인하였다. Vacant bead (VB), BH4와 DKY-1의 실험군에서 FR과 SFCO 운전방식에 따른 효과를 비교, 분석하였다. 투과 유속 40 L/m2⋅h 이고 DKY-1 QQ 비드를 주입할 경우 흡입 압력 감소는 가장 효과적이었다. 또한 역세척에 의한 흡입 압력 감소 효과는 DKY-1 QQ 비드의 경우보다 2배 이 상 높게 나타났다.

리그닌 분해효소의 생산은 나선형 리본이 있는 새로운 형태의 회전식 통풍관 생물 반응기(RTB)를 사용하여 느타리(Pleurotus ostreatus) No.42에 의해 실시하였다. 락게 이즈(laccase)의 최대 생산량은 배양 3일 후 약 8,200 U/ bioreactor 수준에 도달한 후 감소하였다. 반면에, 망간퍼 옥시데이즈(MnP)의 최대 생산은 6일 배양 후 약 8,400 U/bioreactor의 수준에 도달하였다. 그러나 이 발효조에서 리그닌퍼옥시데이즈(LiP)는 검출되지 않았다. 그 결과 회전식 통풍관 생물 반응기(RTB)가 리그닌 분해효소를 대규모 생산을 위해 성공적으로 생산할 수 있음을 보여주었다. 이 발효기에서 망간퍼옥시데이즈의 정제 과정은 Sepharose CL-6B, Superdex 75 prep grade 및 Mono-Q에 대한 크로마토그래피를 포함하여 정제하였다. 이 주요 효소는 sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide 겔 전기영동(SDS-PAGE)에서 분자량 36,400, pI 3.95의 등전점(IEF)으로 각각 확인되었다. 이 발효기의 주요 효소 N-말단 서열은 정치 및 진탕배양과 같은 다른 배양조건에서 보고된 MnP3 효소와 동일하였다.

본 연구에서는 다공성 중공사형 분리막(multi-bore capillary membrane module)을 생물막 반응기(MBR)에 침지시켜 운전시간에 따른 흡입 압력을 측정하였다. 공칭 세공크기가 0.2μm, 외경이 6.4 또는 4.2 mm이고 육각 형태인 중공사형 모듈을 MLSS 8,000 mg/L 활성 슬러지 수용액에 각각 침지시키고 투과 유속, 공기량에 따른 변화를 확인하였다. 여과운전/정지이완(FR) 및 정지이완 시 역세척(FR/BW) 및 사인파형 투과유속 연속운전(SFCO) 방식으로 조작하였다. SFCO의 흡입 압력은 30 L/m2⋅hr에서 낮았으며, 50 L/m2⋅hr에서는 FR의 흡입 압력이 높게 나타났다. 또한 외경이 작은 모듈의 흡입 압력 상승이 비교적 낮았으며, 외경이 큰 모듈의 흡입 압력은 높게 상승하였지만 역세척으로 40% 이상 감소시킬 수 있었다.

막 생물 반응기(MBR)에서, 활성화 된 슬러지는 생물학적 성분을 분해하고 막 공정은 이 부유 물질인 박테리아를 분리시킨다. 그러나 MBR에서의 주요 문제는 ‘막 오염’이다. 이 리뷰에서는 ‘막 오염’을 극복하기 위하여 제시된 ‘복합막’을 논의하고 있다. ‘복합막’은 탄소 또는 비탄소 재료 포함하는 막으로 분류할 수 있다. 이 복합막의 친수성은 그래핀, 산화그래핀 (GO) 및 탄소 나노 튜브 또는 그들의 변형 된 부분을 깨끗한 막에 도입시킬 때 향상된다. 이산화규소(SiO2) 또는 이산화티타 늄(TiO2)과 같은 무기 물질 또한 막의 물 흐름을 증가시키기 위해 복합막 형성에 통합된다.