초록
기존 바이오필터 기술의 문제점인 불안정한 VOCs 제거효율을 개선하기 위하여 미생물을 고분자물질에 고정화시킨 새로운 담체를 개발하였으며, styrene을 대상으로 개발된 담체의 특성을 실험적으로 조사하였다. 복합고분자담체는 천연고분자물질인 alginate와 인공고분자물질인 polyvinyl alcohol(PVA) 혼합액에 분말활성탄과 고농도 미생물 배양액을 배합하여 3 mm 크기의 구형으로 제조하였다. 회부실험 결과 제조된 복합고분자담체는 활성탄의 흡착능력이나 미생물의 생분해속도의 감소 없이 대상 VOC인 styrene을 빠른 속도로 저감할 수 있었다. 복합고분자담체를 적용한 바이오필터 장기운전 실험에서는 유입부하량 $245g/m^3/hr$에서도 95% 이상의 styrene 분해능을 나타내어, 문헌에 제시된 기존 바이오필터의 styrene 최대분해능을 초과하였다. 오염물질이 고농도로 단기간 유입되는 조건에서도 고정화된 활성미생물에 의한 생분해반응과 함께 담체에 첨가된 분말활성탄의 흡착반응에 의해 오염물질이 효과적으로 제어되었으며, 오염물질 유입농도가 낮아진 후에 활성탄에 흡착된 styrene이 미생물에 의해 분해됨을 확인하였다. 결과적으로 활성탄과 미생물을 고분자물질로 고정화하여, 활성탄의 단점(장기간 사용하기 위해서는 재생이 필요)과 미생물반응의 단점(변동부하에 처리효율이 낮음)을 동시에 최소화시켰으며, 생물학적 VOCs 저감효과를 극대화시킬 수 있었다.
As an alternative for the traditional materials packed in biofilters treating gaseous VOCs, a novel packing material has been developed and tested. In the packing material(named as Hydrogel Bead, HB), pollutant-degrading microorganisms were immobilized in hydrogel consisted of alginate, polyvinyl alcohol(PVA), and powdered activated carbon. A closed-bottle study showed that the HB rapidly removed gaseous styrene without the losses of adsorption and biodegradation capacity. Biofilter column experiments using the HBs also demonstrated that greater than 95% of removal efficiencies were found at an inlet styrene loading rate of $245g/m^3/hr$, which was higher biofilter performance than other elimination capacity reported earlier. Furthermore, when the inlet styrene concentration increased stepwise, the adsorption played an important role in overall styrene removals. The absorbed styrene was found to be biodegraded in the following low inlet loading condition. Consequently, the new HB material is able to successfully minimize the drawbacks of activated carbon(necessity of regeneration) and biological processes(low removal capacity at dynamic loading conditions), and maximize the overall performance of biofilter systems treating VOCs.
