Study on hydraulic factors in membrane bioreactors controlled by quorum quenching technology

연구목표

정족수 감지 억제 (Quorum quenching, QQ)는 하폐수처리를 위한 막여과 생물반응기 (membrane bioreactor, MBR) 공정에서 에너지 효율감소와 분리막 수명감축을 야기하는 고질적인 문제인 분리막 표면 생물막 형성을 근본적으로 해결할 수 있는 기술로 기대되고 있다. 하지만 실용적인 QQ 기술 개발과 이를 위한 수력학적 인자와의 상관관계에 관한 연구는 부족한 실정이다. 또한 QQ 기술의 MBR 적용에 대해서는 학문적 연구가 계속 진행되어 온 반면 실용적인 연구는 아직 초기 단계인데, 특히 실용적인 기술 개발 이후 해외 MBR에 적용하거나 해외로의 기술이전을 위해서는 개발단계부터 국외 기관과의 인적·기술적 교류가 반드시 필요하다. 따라서 한국과 터키 연구팀은 공동연구와 교류를 통해1) 정족수 감지 억제 담체 제조기법 개발2) 개발 담체가 적용된 MBR의 수력학적 인자 영향 규명 및 최적화3) 한국과 외국에서의 기술 적용 결과 비교 분석을 통한 국내외 기술 적용가능성 확인4) 에너지 효율 및 분리막 수명 측면에서 뛰어난 정족수 감지 억제 제어 막여과 생물반응기 실용기술 개발을 수행하고자 한다.

연구내용

) 정족수 감지 억제 담체 제조기법 개발- 다양한 모양으로 제조 가능한 정족수 감지 억제 담체를 제조- 실 모양, 평판모양, 비드와 같은 형태로 제조하여 정족수 감지 억제 성능을 비교 평가- 최적의 정족수 감지 억제 효과를 낼 수 있는 조건을 연구2) 개발 담체가 적용된 MBR (QQ-MBR)의 수력학적 인자 영향 규명 및 최적화- 생물막 오염 저감을 위해 정족수 감지 억제 담체를 MBR에 도입- MBR에서의 분리막 투수도, 폭기량 등의 수력학적 인자와 생물막 오염 저감의 관계 규명 및 최적화3) 한국과 외국의 기술 적용 결과 비교 분석을 통한 국내외 기술 적용가능성 확인- 기후 및 환경이 다른 한국과 터키의 하폐수에서 QQ-MBR의 생물막 오염 저감 성능 비교수력학적 측면에서 성능 개선 및 향상 방안 공동 모색4) 에너지 효율 및 분리막 수명 측면에서 뛰어난 QQ-MBR 실용기술 개발- 국내외 다양한 하폐수 처리에 적용가능한 고효율 고도수처리용 QQ-MBR 기술 개발

기대효과

-급성장하고 있는 하폐수 처리용 MBR의 세계시장을 선점하기 위한 정족수 감지 억제 막여과 생물반응기(QQ-MBR)의 원천기술을 확보고도 하폐수처리에 있어 에너지 절감 효과, 분리막 및 기타 유지비용 저감 효과- 터키에서 분리막 분야에 두각을 나타내는 연구진과의 국제 공동연구를 통해 상호간 인적·기술적 교류- 개발 기술의 해외 적용 가능성 확인 및 해외 적용 사례 확보- 터키를 거점으로 유럽의 MBR 시장 기술 이전 교두보 확보- 하폐수 처리 뿐 아니라 의학, 선박, 기타 엔지니어링 등 다양한 분야에서 생물막 형성으로 야기되는 문제해결에 본 개발 기술 활용 가능