Encapsulation of Quorum Quenching Bacteria in Ceramic Microbial Vessel and its Application for Biofouling Control in MBR

Abstract

최근 20년 분리막-생물반응기의 상업적인 활용은 탁월한 처리수질과 적은 소요부지 면적으로 인하여 급격히 증가하고 있다. 하지만 분리막 표면에 자연적으로 쌓여 여과성능을 떨어뜨리는 생물막 오염은 이 분야에서 여전히 풀지 못한 난제이며 분리막-생물반응기의 효율을 떨어뜨리는 주요 원인이다. 최근 폐수처리를 위한 분리막-생물반응기에서 미생물 용기를 이용한 정족수 감지억제 기술은 경제적으로 생물막 오염을 제어할 수 있는 방법으로 주목 받고 있다. 본 연구에서는 정족수 감지억제에 사용하는 미생물 용기 내부의 낮은 F/M 비를 개선하고자 세라믹 미생물 용기를 개발하였다. 세라믹 미생물 용기는 상용 세라믹 멤브레인과 정족수 감지억제 세균인 Pseudomonas sp. 1A1을 이용하여 구축하였다. 내부영양공급방식(inner flow feeding mode)은 세라믹 미생물 용기를 사용한 주목적으로서, 세라믹 미생물 용기 내부에 위치한 정족수 감지억제 미생물에게 영양물질을 용이하게 전달하여 보다 오랜 기간 동안 세포의 활성을 유지하도록 하였다. Pseudomonas sp. 1A1을 담체한 세라믹 미생물 용기(CMV)는 내부영양공급방식으로 운전하였을 때 분리막 표면의 생물막 오염을 보다 효과적으로 제어하였으며, 또한 MBR 내에서 장기간 정족수감지억제 효과를 유지하였다. 이는 고분자 여과막의 차압상승과 공초점주사현미경에 의한 생물막 및 미생물의 직접 관찰로 확인하였다. 실험실 규모 MBR에서의 성공적인 생물막 오염제어는 내부영양공급방식을 이용한 세라믹 미생물 용기가 실규모 MBR 에서도 효과적으로 생물막 오염을 제어할 수 있음을 보여 주었고 다양한 환경공학 분야에 응용가능성을 기대하게 한다.