이단 미생물반응조에서의 톨루엔과 MEK의 처리 (Removal of toluene and MEK in a two-stage hybrid bioreactor)

서지정보

· 발행기관 : 한국냄새환경학회
· 수록지 정보 : 실내환경 및 냄새 학회지 / 3권 / 3호 / 193 ~ 199페이지
· 저자명 : 송지현, 문소영

초록

본 연구는 바이오트리클링필터와 바이오필터 두 모듈을 직렬로 연결한 이단 미생물반응조를 적용하여 친수성 및 소수성 혼합 VOCs의 동시 제거반응을 고찰하기 위해 수행되었다. 대상 VOC로 도장공정 등에서 흔히 방출되는 toluene과 MEK을 선정하여 이단 미생물반응조의 운전특성을 측정하였다. 초기 순응기간 동안에는 toluene 분해미생물 성장을 도모하기 위하여 toluene 단일 VOC를 이단 미생물반응조에 유입하였으며, 실험결과 바이오트리클링필터 모듈의 미생물 농도에 비례하여 toluene 제거효율이 증가함을 알 수 있었다. 초기 순응기간 이후에 toluene과 MEK 혼합 VOCs를 유입시켰을 때, 친수성인 MEK는 바이오트리클링필터에서 대부분 제거되었으며 toluene은 후단 바이오필터 모듈에서 분해되었다. 그러나 toluene과 MEK의 유입부하율을 상승시킨 후에는, MEK가 전단 바이오트리클링필터 모듈에서 완전히 제거되지 못함으로서, 후단 바이오필터 모듈에서의 소수성 VOC 분해를 저감시켰다. 혼합 VOC 조건에서 측정한 toluene 제거능(elimination capacity)은 toluene 단일 VOC 조건에 측정한 제거능에 비해 월등히 감소하였으며, 분해 미생물의 분해능력 상실은 기질 상호간의 저해 또는 미생물에 의한 기질의 선택적 이용 현상으로 설명되어 진다. 결과적으로 혼합 VOCs를 제어하는 이단 미생물반응조는 VOC 상호간의 저해 현상이 일어나지 않는 조건에서 운전할 때 최적의 결과를 얻을 수 있다.

영어초록

A two-stage bioreactor, which consists of a biotrickling filter module and a biofilter module in series, was investigated to treat a hydrophobic and hydrophilic VOC mixture. In this study, toluene and methyl ethyl ketone (MEK) were used as model compounds. During an initial acclimation period, toluene was fed as a single substrate to enhance the accumulation of toluene-degrading microorganisms, and it was found that removal efficiencies were a function of microbial density in the biotrickling filter module. When the VOC mixture was introduced after the acclimation period, MEK was mostly removed in the front biotrickling filter and toluene was degraded in the following biofilter module. However, when the inlet loading of the VOC mixture was doubled, the removal efficiency of toluene was significantly dropped since MEK could not effectively removed in the biotrickling filter. Furthermore, the toluene elimination capacity determined at the condition when the VOC mixture was fed was much lower than that determined at the single VOC condition, indicating that a substrate inhibition or a preferential utilization of easily-degradable substrates resulted in the decrease in toluene removal capacity. As a result, in order to optimize the two-stage bioreactor performance, the bioreactor should be operated in the condition where the substrate interaction could be minimized.

참고자료

· 없음