MABR의 과거와 현재 - 60년의 에어레이션에 대한 인식을 뒤집다
지난해부터 하수처리업계에서 MABR 기술을 논의하는 사람들이 많아졌다. 말레이시아 고객들은 항상 우리에게 MABR 판매를 시작하라고 강력히 추천해 왔으며 MABR 기술이 미래의 MBBR 기술인 큰 전망을 가지고 있다고 말했기 때문에 이 기사를 통해 우리는 MABR에 대해 미리 어느 정도 이해할 수 있을 것입니다.
처음에는 MABR 기술이 아직 개발되지 않았습니다. 업계의 일부 사람들은 뮌헨에서 열린 IFAT에서 Fluence의 MABR 프로세스 소개를 들었습니다. 당시 Fluence는 Emefcy(동명의 MFC, 이 회사가 미생물 연료전지와 관련이 있음을 나타냄)라고도 불렸습니다. 당시에는 기술이 매우 강력하다고 느꼈지만 상업적인 이유로 기술을 소개할 기회가 없었습니다. 이제 조건이 허락되면 MABR 프로세스를 두 단계로 나누어 소개하고 싶습니다. 오늘은 먼저 MABR의 과거와 현재에 대해 말씀드리겠습니다.
1. MABR이란 무엇입니까?
Membrane Aeration Bioreactor의 전체 이름인 MABR은 막 통기 생물반응기입니다. 이름에서 알 수 있듯이 이는 통기성을 위해 막을 사용하는 생물학적 과정이지만 오해하지 마십시오. 소위 막 통기는 미세 다공성 통기를 의미하지 않습니다. MABR은 기존 활성슬러지 공정의 업그레이드 버전으로, 기존 탱크 용량을 기반으로 할 수 있습니다. 반면, 더 적은 산소 전달 에너지 소비로 더 많은 하수를 처리할 수 있습니다.
어떻게 합니까?
MABR 공정을 판매하는 영업사원은 "우리는 통기성 막에 부착된 생물막에 산소를 전달하는 자체 개발한 통기성 막을 가지고 있습니다. 인간의 폐와 마찬가지로 이것은 통기성 막입니다."라고 말할 수 있습니다.
판매를 이해하지 못하셨나요? 먼저 개발 이력을 살펴보겠습니다.
2. MABR의 싹트는 시기
MABR 공정에 대한 연구는 1960년대로 거슬러 올라갑니다. 유명한 FJ Ludzack과 Morris Ettinger는 1960년에 산화를 위해 통기성 플라스틱 필름을 사용했습니다. 그들은 이미 플라스틱 필름에서 생물막의 성장을 볼 수 있었습니다.
어떤 이유에서인지 이 분야에 대한 연구는 거의 30년 동안 침묵을 지켰습니다. 1978년까지 관련 연구가 재현되었는데, 웨스트버지니아 대학의 찰스 젠킨스(Charles Jenkins) 교수팀이 Journal of the Environmental Engineering Division에 "순수 산소 고정막 반응기"라는 제목의 논문을 게재했습니다. 통기성 멤브레인과 합성 하수를 만들기 위해 테프론 모세관을 사용했으며, 높은 유기물 부하 조건에서도 BOD 제거율이 90%에 달하는 등 효과가 좋은 것으로 보였다. 그러나 그들은 설계된 원자로를 MABR이라고 불렀지만 호기성 매체 살수 필터라고 불렀습니다. 나는 개인적으로 이것이 생물학적 살수 여상이 더 친숙하기 때문이라고 생각합니다. 결국 그것은 지난 세기 전반기에 가장 일반적인 하수 처리 공정 중 하나였습니다.
그들은 왜 테프론 모세관을 실험하려고 생각했을까요? 1972-미국 의학자들이 인공 모세혈관을 사용하여 체외에서 세포 배양을 하는 "Science" 기사에서 영감을 얻었다고 합니다. 원문을 뒤집어 보았는데 원리는 정말 비슷합니다. 이는 하수 산업의 많은 혁신이 생물학 및 화학 산업의 허벅지를 잡아야 한다는 것을 의미합니까?
3. 파일럿 테스트로 가는 길
하지만 이후 MABR 연구는 다시 중단되는 듯했다. 1986년이 되어서야 캐나다인 Dr. Pierre Cté와 몇몇 다른 동료들이 Journal of Membrane Science에 다음과 같은 논문을 발표하여 MABR 연구가 다시 궤도에 올랐습니다.
1986년 Pierre Cté 박사와 그의 동료들이 발표한 논문의 시작 부분|출처: jstor
다음은 그가 그린 중공사막 모듈의 개략도이다.(그 해는 그림 그리기가 쉽지 않았다.) 확산을 통해 막 한쪽에서 막 반대쪽으로 산소가 이동했기 때문에 기포가 생기지 않았다. 생성되어 거품 없는 통기라고 부릅니다.
Cté 박사가 그린 중공사막의 산소 전달 모식도|출처: JSTOR
그러나 나중에 그 캐나다인은 더 중요한 일을 하러 나갔습니다. 그는 한외여과막을 개발하기 위해 훌륭한 회사로 갔습니다. 이 회사는 ZENON Enviroment라고 합니다. 그는 나중에 GE에 인수될 때까지 1998년 회사의 CTO가 되었습니다.
다행히 당시 이 문제를 고민한 사람은 Cté 박사뿐만이 아니었고, 미네소타 대학의 Michael Semmens 교수도 관련 연구를 하고 있었습니다. 1999년에 그의 팀은 Water Environment Research 저널에 "막 폭기 생물반응기를 사용한 고강도 양조장 폐수의 파일럿 플랜트 처리"라는 제목의 기사를 발표했습니다. MABR이라는 용어가 공식적으로 출시되어 파일럿 테스트 단계에 들어갑니다.
다행히 당시 이 문제를 고민한 사람은 Cté 박사뿐만이 아니었고, 미네소타 대학의 Michael Semmens 교수도 관련 연구를 하고 있었습니다. 1999년에 그의 팀은 Water Environment Research 저널에 "막 폭기 생물반응기를 사용한 고강도 양조장 폐수의 파일럿 플랜트 처리"라는 제목의 기사를 발표했습니다. MABR이라는 용어가 공식적으로 출시되어 파일럿 테스트 단계에 들어갑니다.
Semmens 팀이 작성한 막 반응기 리뷰|Wa Village의 한 농부가 각색한 내용, 참조: JSTOR
같은 해에 오인 케이시(Eoin Casey) 교수는'아일랜드 더블린대학교 연구팀도 국제학술지인 Biotechnology and Bioengineering에 막산소전달물질의 연구 진행 상황을 보고하고, MABR이라는 약어도 사용했다. 유일한 차이점은 여기서 A는 폭기가 아닌 폭기를 의미한다는 것입니다. 차이점을 이해해주세요.
