• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제4권1호
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• pp.51-58
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• 1999

A mathematical model for a three phase fluidized bed bioreactor (TFBBR) was proposed to describe oxygen utilization rate, biomass concentration and the removal efficiency of Chemical Oxygen Demand (COD) in wastewater treatment. The model consisted of the biofilm model to describe the oxygen uptake rate and the hydraulic model to describe flow characteristics to cause the oxygen distribution in the reactor. The biofilm model represented the oxygen uptake rate by individual bioparticle and the hydrodynamics of fluids presented an axial dispersion flow with back mixing in the liquid phase and a plug flow in the gas phase. The difference of setting velocity along the column height due to the distributions of size and number of bioparticle was considered. The proposed model was able to predict the biomass concentration and the dissolved oxygen concentration along the column height. The removal efficiency of COD was calculated based on the oxygen consumption amounts that were obtained from the dissolved oxygen concentration. The predicted oxygen concentration by the proposed model agreed reasonably well with experimental measurement in a TFBBR. The effects of various operating parameters on the oxygen concentration were simulated based on the proposed model. The media size and media density affected the performance of a TFBBR. The dissolved oxygen concentration was significantly affected by the superficial liquid velocity but the removal efficiency of COD was significantly affected by the superficial gas velocity.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.339-342
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• 2000

황화수소와 암모니아 함유악취의 동시처리를 위해 Thiobacillus sp.IW가 함유된 3상 생물막유동층반응기를 사용하였다. 본 연구에서 황화수소는 미생물에 의해 산으로 전환되었으며 이어서 유입된 암모니아와 반응하여 황산암모늄이 생성됨으로서 양성분은 제거되었다. 황화수소의 경우 45 mg/l h의 유입량에서도 거의 완전한 처리 효율을 보여주었으나, 암모니아의 경우 유입량이 10 mg/l h에서 증가함에 따라 처리효율은 점차 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.451-464
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• 2008

삼상 역 유동층은 유동하거나 부유하는 입자의 크기가 매우 작은 경우나 유동입자의 밀도가 액체보다 작은 담체나 접촉매체 또는 촉매전달물질인 경우에 생물반응기, 발효공정, 폐수처리공정, 흡착, 흡수공정 등에 매우 효과적으로 사용될 수 있어서 그 적용성은 날로 증대되고 있다. 그러나, 삼상 역 유동층에 대해서는 많은 연구가 진행되지 않아 왔으며 수력학적 특성에 대한 연구조차도 미흡한 실정이다. 삼상 역 유동층을 이용한 많은 종류의 반응기와 공정들의 운전과 설계 그리고 scale-up을 위해서는 삼상 역 유동층에서 수력학적 특성과 열전달과 물질전달과 같은 이동현상에 대한 정보는 필수적이라는 것은 자명한 사실이다. 따라서, 본 총설에서는 삼상 역 유동층에 대한 정보들을 공학적 측면에서 요약하고 재정리하여서 이 분야의 현장에서 필요한 지식들을 제안하고자 하였다. 본 논문은 수력학적 특성, 열전달 특성 그리고 물질전달 특성의 세 부분으로 이루어져있다. 즉, 수력학적 특성 부분에서는 운전변수가 상 체류량, 기포의 특성 그리고 유동입자의 분산에 미치는 영향을 검토하였으며, 열전달 특성 부분에서는 삼상 역 유동층에서의 운전변수가 열전달 계수에 미치는 영향을 고찰하였고, 열전달 모델에 대한 정리를 하였으며, 물질전달 특성 부분에서는 운전변수가 연속액상의 축방향 분산계수 및 액상 부피물질전달계수에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 또한, 각 절에서 유동입자의 최소유동화속도, 상 체류량, 기포특성, 유동입자의 요동빈도수 및 유동입자의 분산 등과 같은 수력학적 특성과 열전달 계수 그리고 연속액상의 축방향 확산계수와 물질전달계수 등을 예측할 수 있는 상관식들을 제안하였다. 본 총설의 마지막 절에서는 삼상 역 유동층의 공업적 응용을 위해 앞으로 더 연구해야하는 내용에 대해 제안을 하였다.

• KSBB Journal
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• 제23권1호
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• pp.90-95
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• 2008

본 연구에서는 오염부하량이 높고, 유입수별 변동폭이 큰 음식물 침출수를 현장조건에서 처리하기 위한 혐기/호기 연속회분반응 (SAAD), 유동층 생물반응 (FBBR) 및 막분리(UF) 결합공정을 개발하고 이의 성능을 평가하였다. 공정 설계시 고려된 사항은 초기 고농도 오염부하의 처리에 적합한 초기 공정의 검토를 위한 이상혐기소화조와 상향류식 혐기성 슬러지 블랑켓트 (UASB)을 비교하여 현장조건에 적용 가능한 단상혐기소화조 (SAAD1)와, 높은 유기물 처리효율 능을 가진 호기소화조 (SAAD2)를 결합한 혐기/호기 연속회분공정을 선정하였다. 또한, 총질소 (TKN), 총인 (TP)의 제거효율을 극대화하기 위한 공기폭기조를 적용한 FBBR을 도입하였으며, salt 오염원을 완전히 제거하기 위한 UF조를 도입하였다. 본 공정의 처리 결과는 유입 음식물 침출수의 화학적 산소요구량 (CODcr)의 변동폭이 큼에도 불구하고, 파일롯 공정은 안정된 처리능을 보였다. 본 연구에 사용된 유입수의 CODcr, TKN, TP, salt의 평균값은 204,166 mg/L, 7,500 mg/L, 540 mg/L, 0.65%였으며, 처리수는 1,207 mg/L, 100 mg/L, 50 mg/L, 0.01%로 각각의 최종 제거효율은 99.4%, 98.6%, 89.6%, 98.5%의 결과를 나타내었으며, pH는 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 이와 더불어, 본 공정의 처리 수는 염분 및 독성물질이 미함유된 고영양 처리수로써 액상비료나 재자원화 공정 (퇴비화) 중 필요한 용수로 사용이 가능한 것으로 조사되었다. 최종적으로 파일롯 규모의 생물-분리막 복합공정은 오염부하가 심하고 유입 부하량 변동폭이 큰 현장조건에서 우수한 처리성능 및 시스템의 안정성을 나타내었으며, 부가적으로 발생되는 메탄가스와 처리수의 재자원화의 장점을 가지며, 현장조건에서 음식물 침출수의 무배출-청정처리가 가능함을 확인하였다.