Membrane biofouling is the major concern to be addressed in membrane bioreactors (MBRs). Synergistic combinations of quorum quenching and physical cleaning methods were applied to minimize membrane fouling in MBRs. Different types of physical cleaning modes, such as relaxation, air backpulsing, and permeate backwashing were used in combination with quorum quenching. A significant improvement in fouling control was accomplished when QQ was coupled with physical cleaning methods, especially in relaxation. In addition, mixed liquor properties and treatment performances were not affected by the QQ activity. This research was supported by a grant (2012001440001) from the Korea Environmental Industry and Technology Institute funded by the Ministry of Environment.

분리막 생물반응기(MBR)는 전통적인 수처리 방법과 비교하여 안정적인 수질확보, 처리부지 감소, 높은 유기물 제거 등의 장점으로 인하여 매우 널리 사용되고 있다. 그러나 긴 고형물 체류시간과 높은 미생물 농도로 인하여 종종 인제거에 제한이 있다. 전통적으로 인을 제거하기 위해 화학적 침전 방법이 가장 널리 사용되고 있으나 이는 과량의 응집제 주입으로 인한 비용 문제 및 대량의 슬러지 발생의 한계점을 가지고 있다. 반면 흡착공정은 상대적으로 운전이 쉽고 간단하며 슬러지 발생량을 현저히 줄일 수 있는 방법이다. 따라서 본 연구에서는 입상 금속산화물 흡착제를 개발하고 이를 이용하여 MBR처리수 내의 인을 제거하는데 적용하고 성능을 평가하였다. 본 연구는 환경부의 연구비(과제번호 2013001390002)를 지원받아 진행되었습니다.

본 연구에서는 MBR 내에 침지된 분리막 오염을 평가하기 위하여 운전시간에 따른 막간차압(TMP)을 측정하였 다. 유효 막면적이 0.02 m2이고 공칭 세공크기가 0.15 μm인 정밀여과용 평막 모듈을 MLSS 5,000 mg/L인 활성슬러지 용액 에 침지시켰다. 운전/휴직(R/S) 및 사인파형 투과유속 연속운전(SFCO) 방식에 따른 TMP를 비교하기 위하여 동시에 투과 실 험을 수행하였다. SFCO 운전방법에 따른 TMP는 R/S에 비하여 최대 93% 낮게 유지되었으며 투과유속이 증가함에 따라서 TMP 감소 효과는 줄어들었다. 또한 응집제인 FeCl3를 활성슬러지 용액에 500 mg/L 농도로 주입시키면 SCFO 운전방식의 경우, 투과 운전시간을 5배 이상 증가시켜도 한계 운전 TMP인 55 kPa의 40% 미만으로 유지됨을 확인할 수 있었다.

It is essential to decrease energy consumption and excess sludge to economically operate sewage treatment plant. This becomes more important along with a ban on sea dumping and exhaustion of resource. Therefore, many researchers have been study on energy consumption reduction and strategies for minimization of excess sludge production from the activated sludge process. The aeration cost account for a high proportion of maintenance cost because sufficient air is necessary to keep nitrifying bacteria activity of which the oxygen affinity is inferior to that of heterotrophic bacteria. Also, additional costs are incurred to stabilize excess sludge and decrease the volume of sludge. There were anoxic, aerobic, membrane, deairation and concentration zone in this MBR process. Continuous aeration was provided to prevent membrane fouling in membrane zone and intermittent aeration was provided in aerobic zone through ammonia sensor. So, there was the minimum oxygen to remove NH4-N below limited quantity that could be eliminated in membrane zone. As the result of this control, energy consumption of aeration system declined by between 10.4 % and 19.1 %. Besides, we could maintain high MLSS concentration in concentration zone and this induced the microorganisms to be in starved condition. Consequentially, the amount of excess sludge decrease by about 15 %.

Recent experimental researches supports the hypothesis that mechanical stimuli play a role in regulating specialized molecules expression in articular cartilage in vitro and in vivo. Therefore we are studying bioreactor to provide a stimulus of mimicked real knee environment. Our bioreactor system consists of a joint motion stimulation device and culture chamber. We fabricated a stimulation system similar to movement of the CPM(Continuous Passive Motion) device for human joint motion. This system is composed of a linear stage, ball spline and links. Also we fabricated a culture system for media and circulation and mimicked knee environment. However, Previous culture system has some problems that media leakage and interference of joint model. In this study, we improved a new-chamber system for non-interference of joint model and medium sealing. Then, this system could be used to investigate the effect of dynamic culture.

음식물 폐기물 침출수를 처리하는 분리막 결합 고온 혐기성소화공정(생물학적 반응조) (Anaeorobic Membrane Bioreactor, AnMBR)의 파일럿 운전에서 분리막의 교차여과 속도와 막간압력이 파울링에 미치는 영향을 관찰하였다. 연구 결과 정압여과 하에서 교차여과 속도가 증가할수록 파울링의 속도는 현격히 감소되었다. 그러나 이와 같은 영향은 낮은 막간압력에서 더욱 효과적이었다. 막간압력이 증가할수록 여과대상 물질의 압축성으로 인해 투과성이 상대적으로 낮은 파울링층(혹은 케익층)이 분리막 표면에 형성된 것에 기인된 듯하다. 여과대상 시료의 입도분석을 해 본 결과 입자크기는 약 10~100mum 범위에서 분포하였고 이에 따라 브라운확산에 의한 역수송보다 분리막 표면에서 교차여과에 의해 발생하는 전단력이 입자의 역수송에 더욱 기여하고 있음을 예측할 수 있었으며 이는 AnMBR의 연속운전을 통해 재확인할 수 있었다. 운전 후 막 부검을 실시한 결과 유기 및 무기 파울링이 모두 관찰되었으나 어느 것이 지배적인 파울링 기작을 나타내는지는 앞으로 더욱 연구가 필요하다. 무기 파울링의 경우 대부분 분리막 표면에서 스케일링 형성이 지배적이었으며, 따라서 분리막의 공극 막힘에 주로 기여하는 작은 콜로이드성 유기물질의 경우 분리막 표면에서 전단력에 의한 역수송 효과는 그다지 크지 않을 것으로 사료된다.

Potato (Solamum tuberosum 'Dejima') plantlets were investigated on culture type and initial quantity of inoculation in bioreactor and survival rate by hydroponics for mass production. rode stems (1 to 1.5cm in length) of potato plantlets multiplied in vitro were grown for 3 weeks in liquid Murashige and Skoog (MS) medium with sucrose 30 g L-1. When plantlets (80-node inoculation) were raised in 10L balloon type bubble (BB) bioreactor, the healthiest growth of plantlets was obtained from explants cultured in ebb & flow culture with medium supplied periodically 12 times per day. The suitable inoculation quantity of 20L BB bioreactor was 120 pieces of stem segments (mean 2.2g fresh weight) in ebb & flow culture. Number of nodal shoot was eight on the average. In controlled culture room, survival rate of plantlets at 7 days after stem cutting was above 70% when they were acclimatized by hydroponics grown in deep flow and solid medium culture. The highest survival rate of the stem cutting plantlets was in nutrient solution adjusted to EC 1.4dS·m-1. Stem cutting plantlets through one culture could be obtained 670~900, when plantlets were grown in ebb & flow culture during 3 weeks using a 20L bioreactor with initial 120 pieces of nodal segments. 11 is possible In do mass production of seedlings cultured in bioreactor and hydroponics.

유기물과 질소를 동시에 제거하기 위하여 연속회분식으로 운전한 MBR (membrane bioreactor)시스템에서 미생물농도와 슬러지 부하량이 막오염과 미생물 활성에 미치는 영향을 살펴보았다. 막오염은 MLSS (mixed liquor suspended solid) 농도 증가에 따라 조금씩 증가하는 경향을 보였고, 그 효과는 비포기 조건보다 포기 조건에는 좀더 두드러지게 나타났다. MLSS 농도는 막오염에 직접적인 커다란 영향을 주지는 않으나, 지나치게 높은 MLSS에서 유도되는 낮은 슬러지 부하에서는 막오염이 크게 증가하는 현상이 발견되었고, 이러한 조건에서는 포기에 의한 막 세척 효과도 크게 줄어들었다. 미생물의 개별 활성도는 슬러지 부하가 감소할수록 지속적으로 감소하는 경향을 나타내었다 반응조 전체 활성도 또한 17,000 mg/L 이상의 높은 MLSS로부터 유도되는 낮은 슬러지 부하율에서는 높은 미생물 농도에도 불구하고 오히려 감소했는데 이는 기질 부족으로 인한 경쟁으로 활성도가 떨어지고, 용액의 점성 증가로 인해 산소 전달율이 저하되었기 때문이다.

Phytopathogenic fungi들에 대해 매우 공격적인 Trichoderma hurzianum은 다른 곰팡이들의 세포벽 주성분인 chitin을 분해하는 extracellualr chitinase를 분비하기 때문에 매우 효율적인 biocontrol agent로 사용할 수 있다. Trichoderma harzianum의 생물학적 제어 기능을 이용하기 위하여 extracellualr chitinase의 생산성을 높일 수 있는 batch모드에서의 적정

상전환 방법에 의해 PVC계 MF막을 제조하여 환성슬러지가 포함된 폐수 처리용 MBR (Membrane bioreactor)에 적용하였다. 막 제조시 첨가제의 농도에 따른 막 특성을 확인한 결과 첨가제의 농도가 증가할수록 기공 크기가 증가하였으며 친수화도 역시 향상되었다. MBR의 내부 환경변화에 따른 실험을 통해 제조한 막의 투과 성능 및 막에 발생하는 막 오염 거동을 조사하였다. 사상균의 생성으로 인한 Sludge bulking 시 막 오염 현상이 가속화되었으며, 이 때 각 시료의 Rc을 조사한 결과 CP-0 > CP-1.0 > CP-1.5의 순으로 나타났고, 정상상태와 비교하여 sludge busking시 Rc값은 3.5~7배가지 증가하였다. 표면 특성이나 투과 유속면에서 PVP 1.5 wt% (CP-1.5)를 첨가하였을 때가 가장 적합하였다. 평균 투과 유속은 시료 모두에서 12(±2) L/m2hr 정도였으며, 평균 COD 제거율은 98.8% 정도를 나타내었다 MBR 운전에 있어 sludge bulking시 사상균이 차지하는 비율과 미생물의 모양과 크기에 따라 막 오염은 가속화 되었고, 투과 유속 감소를 보였다. 따라서 막 여과 특성은 막의 친수화 정도와 MBR 내부 미생물의 성장 조건과 환경에 의해 결정되는 것을 알 수 있었다.

혐기-호기의 생물반응조 공정과 막분리 공정을 조합한 막-생물반응조 공정을 이용하여 염색폐수 중의 난분해성 물질들을 제거하였다. 염색폐수 원수를 직접 막분리공정에 적용한 결과 심각한 fouling을 초래하였다. 반면 생물반응조로 1차 처리한 후 막분리공정에 적용한 경우 생물반응조가 막의 오염원을 상당부분 제거하여 fouling현상이 현저리 감소하였으며, 막의 수명도 연장시킬 수 있었다. 염색폐수의 처리효율 및 fouling현상은 막의 기공 크기나 구조보다는 막의 재질에 더욱 의존함을 확인하였다. 중공사막 module의 사용 방법 및 중공사막 내부의 유속에 따라서 제거효율 및 투과유량이 변화하였다. 생물반응조나 막분리 단독공정보다 두공정을 조합한 공정이 보다 효과적으로 염색폐수 처리능력을 보였다.

This research was performed to examined the applicability of a fixed-biofilm process for the wastewater treatment of military installations. Utilizing plastic net media, synthetic wastewater-average $BOD_5$ cocentration was $192mg/l$ treated in the three sets of reactors that have 8 hours, 6 hours, and 4 hours of hydraulic retention time. The results of this experiment showed that the biofilm was not detached easily, and the reactor was not closed by excess biomass. The average soluble $BOD_5$ concentrations of effluent were $6.0mg/l$ with 8 hours of retention time, $11.3mg/l$ with 6 hours of retention time, and $19.4mg/l$ with 4 hours of retention time. Especially it was reduced to $5.7mg/l$ in the second stage reactor with 4 hours of retention time. These resulted that the fixed-biofilm process could be adapted for the treatment of military installation wastewater.

여러 크기의 이중실관 생물 반응기에서의 Aspergillus niger(KCTC 1232)를 이용한 구연산 생산 실험을 수행하였다. 초종 세포농도는 세포 성장구간 기준으로 300g/l에 달하였다. 공기와 산소의 공급 조건하에서의 단위 용적당의 생산성은 각각 0.63, 0.02g/l.h였고 이는 회분식 발효에 대해 10, 16배 증가한 결과이다. 공급배지의 초기 pH는 구연산의 생산에 중요한 요소이며 pH가 낮을수록 높은 구연산 생산수율을 얻을 수 있었다. Scale-up의 가능성을 알아보기 위해 반응기 unit와 배지의 공급속도를 변화시킨 결과 반응기 unit와 배지 공급속도의 증가는 기질의 높은 소비속도로 인해 생산성의 증가를 가져왔다.

For rapid production of freesia ‘Shiny Gold’ shoots by using a bioreactor, several culture conditions were investigated. Young shoots (< 1 ㎝) obtained from freesia corm section in vitro were used as plant materials for this experiment. As a basic experimental environment, 20 young shoots were inoculated into a 5 L balloon type bubble reactor which contained 1 L 1/2 strength MS medium supplemented with 30 g sucrose (3%), and the aeration was 0.1 vvm (vessel volumes per minute). The bioreactors were placed in a growth room with 23℃ temperature, 60% relative humidity and 60 μmol·m-2·s-1 light condition (16 h/8 h, day/night). The concentrations of MS media were set with 1/4, 1/2, 1 strength, medium volume 10, 20, 40%, sucrose concentration 3, 6, 9%, and aeration 0.1, 0.2, 0.4 vvm. After 4 weeks of cultivation, the growth indexes including the fresh and dry weight, and plant height were evaluated. At the same time, the consumption, pH, and EC of medium were estimated 4 weeks after incubating. The best results were achieved when 40 young shoots were incubated in a bioreactor in which 1 L of 1/2 strength MS medium supplemented with 6% sucrose was used for the rapid production of freesia shoots. The shoots were 17 cm in plant height and 1.0 g in fresh weight only 4 weeks after incubation which could be a good plant material suitable for corm enlargement i

바이오리엑터 매립지는 폐기물 매립지를 생물반응기로 인식하여 매립지내 유기성 폐기물의 분해조건을 최적화하여 매립가스의 발생을 극대화하고 매립지를 조기 안정화 시키는 공법이다. 이러한 바이오리엑터 매립지에서 침출수는 매립지 상부로 침출수를 투입함으로서 폐기물의 분해를 유도하여 매립가스의 발생을 증가시키고 이를 에너지원으로써 활용이 가능하며 매립가스를 포집하여 온실가스의 배출을 최소화 할 수 있다. 또한 조기 안정화된 매립장은 공원, 스포츠 연습장 등의 효과적인 재이용으로 가치를 상승시킬 수 있다. 이에 대한, 바이오리엑터 매립지의 운영에 대하여 국내에서는 모형 매립조 수준의 연구가 이루어졌으나 실제 현장에서의 연구사례는 거의 없으며 이는 해외에서 이미 매립장에 바이오리엑터 매립공법을 적용하여 운영하고 있는 것과 비교하면 국내의 상황은 매우 뒤쳐져 있는 실정이다. 또한, 바이오리엑터 매립지에서 매립가스의 발생과 조기 안정화에 대한 기초적인 자료로써 매립폐기물의 분해정도에 대한 검토는 매우 중요한 부분이나 국내에서는 바이오리엑터 매립지에서 시간 경과에 따른 폐기물의 변화특성에 대한 검토가 이루어지지 않아 분해정도의 파악이 용이하지 않은 실정이다. 본 연구에서는 실제 현장 규모에서 매립폐기물의 특성을 검토하였다. 바이오리엑터 매립지 대상은 폐기물은 위생매립지로 조성되어 있는 수도권매립지 제 2 매립장의 매립폐기물을 매립기간에 따라 폐기물 특성조사를 실시하였다. 매립폐기물의 변화특성은 매립 깊이를 3m와 8m로 하여 침출수의 재순환이 이루어지지 않은 대조군과 침출수의 재순환이 이루어진 실험군에서 6개월 간격으로 두 번 채취하여 검토하였다. 매립폐기물의 특성 중유기물 함량을 평가한 결과, 대조군에서 3m의 경우 1차 채취에 비하여 1.51%가 감소하였고 8m의 경우 1.79%가 감소하였다. 실험군에서는 3m의 경우 2.36%가 감소하였으며, 8m의 경우 7.11% 감소하여 대조군에 비하여 유기물의 분해가 더 활발하게 일어난 것으로 나타났다.