포괄 고정화 미세공극 담체의 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide) 분해 특성

Abstract

포괄고정화 담체를 이용한 PBR 시스템은 전자 산업의 Reclaim 폐수 중 생물학적 난분해 물질인 TMAH를 처리하여 재이용이 가능할 것이다. 본 연구에서는 PBR에 TMAH 분해균주를 포괄고정화 시킨 PEG (Polyethylene Glycol) 담체를 이용하여, 운전조건의 변화를 주어 DOC, TMAH와 Inorganic nitrogen의 제거를 위한 적정 운전조건을 도출하고, TMAH의 분해 특성을 분석하고자 하였다. 내경이 0.1m, 높이가 2.3m인 아크릴 재질의 원통형 반응기 2기를 운전하였다. 원수는 S사의 TFT-LCD 실폐수의 성상을 분석하여 합성폐수를 제조하였으며, 주입공기량, 흐름방향, 반송유무, EBCT 등의 조건을 변화를 주어 처리효율을 측정하였다. 운전 결과 유출수 DOC 농도를 최소화하기 위하여는 상향류 반응기에서 0.382 m3/m2/min 이상의 공기를 주입하거나 0.127 m3/m2/min의 공기량에서 1Q의 반송이 필요한 것으로 나타났다. 경제성 분석 결과 공기량을 증가시키는 방안이 반송 시스템을 추가적으로 설치 운전하는 것보다 유리하였다. EBCT(30min, 60min, 90min)의 변화에 대하여 제거 효율의 차이를 보이지 않았다. 역세는 반응기 내부에 충진된 담체가 상하유동이 가능한 Air 2.56 m3/m2/min, Water 0.256 m3/m2/min으로 실시하고, 반응기 하부의 담체하중으로 인해 담체가 과도하게 압밀되는 것을 방지하기 위해 1회/2주 간격으로 실시하는 것이 적당한 것으로 나타났다. 반응기의 높이별 미생물량은 원수가 주입되는 하부에 전체 미생물량의 60%가 위치하고 있었으며, 이는 역세로도 반응기 하부의 담체를 충분히 유동시키지 못하기 때문인 것으로 조사되었다. 또한 DOC는 80%가 하부에서 제거가 되었다. 고정화된 담체내의 미생물 9700 mg/L를 5일간 starvation 시켰을 때 DOC 3 mg/L가 유출되었다. 이로 미루어 포괄고정화된 TMAH 분해 균주는 사멸시 SMP를 거의 생성하지 않는 것으로 판단되었다. 또한 고정화된 TMAH 분해 균주는 DMSO 제거율이 20%정도 밖에 않아 DMSO의 분해능이 저조하다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 Methanol과 Ethanol은 약 90% 이상 처리가 되었다. 결론적으로 TMAH 분해균주를 고정화한 담체는 저농도의 TMAH를 생물학적으로 처리가 가능함을 확인할 수 있었으나, DMSO가 포함된 원수는 처리가 어렵다고 판단된다.; PBR system, which uses cell-immobilized media, can be used as a reuse after treating TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide), which is non-biodegradable and created by reclaim wastewater from electronic industry. Using PEG(Polyethylene Glycol) media, which was immobilized the microorganism which can biodegrade TMAH, in PBR, observes the optimum operation condition to removal of DOC, TMAH and inorganic nitrogen through varies operation conditions and analyzes the characteristic of TMAH removal. Two acrylic-column reactors are operated and their diameter is 0.1 m and height is 2.3 m. Synthesis influent is used after analysing of TFT-LCD wastewater(S company). The process is operated with various air fluxes, flow types, presence of recycle and EBCT. To minimize the effluent DOC concentration, over 0.382 m3/m2/min air or recycle of 1Q with 0.127 m3/m2/min air are needed in upflow operation. Comparison between cost of increasing input air and set the recycle system, the one is cheaper than the other. And there are no significant different removal efficiency among EBCT changing(30, 60, 90 min). The backwashing is operated with 2.56 m3/m2/min air and 0.256 m3/m2/min water to stir packed media and its vertical moving. And it was operated every 2 week to prevent a compaction of bottom part of media due to its weight. 60% of microorganisms are at the bottom of column where the influent inputs. However, this situation can be estimated by uncompleted stirring of media when backwashing has done. Moreover, 80% of DOC is removed at this area. When 9,700 mg/L of microorganism, which is immobilized in a media, is made in a starvation condition for 5 days, 3 mg/L of DOC is released. Thus, it is estimated that few SMP are released when microorganisms are decayed. And also immobilized TMAH biodegradable microorganisms have low DMSO removal characteristic. However, removal efficiencies of methanol and ethanol are over 90%. In conclusion, the immobilized TMAH biodegradable microorganisms can treat low concentration of TMAH as a biological treatment however, it is difficult to treat the wastewater which contains DMSO. media, is made in a starvation condition for 5 days, 3 mg/L of DOC is released. Thus, it is estimated that few SMP are released when microorganisms are decayed. And also immobilized TMAH biodegradable microorganisms have low DMSO removal characteristic. However, removal efficiencies of methanol and ethanol are over 90%. In conclusion, the immobilized TMAH biodegradable microorganisms can treat low concentration of TMAH as a biological treatment however, it is difficult to treat the wastewater which contains DMSO.