KR100502885B1

KR100502885B1 - 미생물 연료 전지를 이용한 폐수의 ｂｏｄ 연속적모니터링 방법

Info

Publication number: KR100502885B1
Application number: KR10-2002-0026739A
Authority: KR
Inventors: 김병홍; 장인섭; 김미아
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2005-07-25
Also published as: KR20030089527A

Abstract

미생물 연료 전지를 이용하여 기존의 회분식 모드에서는 얻을 수 없었던 실시간 모니터링 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 기존의 회분식 모드에서 유기물 농도와 상관 관계를 갖고 있는 총 전하 발생량(쿨롱)과 달리 일정 유속으로 공급되는 폐수의 유기물 농도와, 이에 따라 일정하게 유지되는 전류값간의 상관값을 구함으로써 폐수의 BOD를 연속적으로 모니터링할 수 있다.

Description

미생물 연료 전지를 이용한 폐수의 ＢＯＤ 연속적 모니터링 방법{Method for Monitoring BOD of Waste Water Continuously Using Microbial Fuel Cell}

본 발명은 폐수의 생화학적 산소 요구량 (BOD) 측정에 관한 것으로서, 특히 미생물 연료 전지를 이용하여 폐수의 BOD를 연속적으로 모니터링하는 기술에 대한 것이다.

이미 알려져 있는 바와 같이 전분이나 식품의 폐수, 혹은 동식물성의 유지 폐수, 분뇨 등과 같은 생활 오수 내의 유기물들은 생화학적 대사과정을 거치게 된다. 이와 같은 유기물들의 대사 과정에서 발생하는 환원력을 전기 에너지로 전환하는 특성을 갖는 생물 연료 전지를 계측(計測) 분야에 응용하여 각종 생물 전기 화학 감응 신호 장치(感應信號裝置: biosensor)를 만드는 기술이 연구되고 있다.

한편, 이러한 신호 장치를 만드는데 기초가 되는 생물 연료 전지에 대한 기술에서는 미생물의 대사에 의해 발생하는 전자는 매개체 없이 전극으로 직접 이동이 가능하고, 다시 양극부로 이동된 전자는 산소에 의해 산화될 수 있는 것으로 본 발명자들에 의해 이미 밝혀진 바 있다 [한국 특허 제224,381호, 미국 특허 제5,976,719, 일본 특허 제3,022,431호, EP 특허 출원 제97306661호]. 또한 상기 특허에서 사용하고 있는 금속염 환원 세균 외에도 자연계, 특히 폐수 처리 시설 등에는 이미 금속염 환원 세균처럼 유기물의 산화에 의해 발생하는 전자를 직접 전극(음극부)에 전달하는 미생물이 많이 분포하고 있으며, 별도의 분리 배양 과정없이 자연적으로 생물 연료 전지 운전 동안에 농화 배양될 수 있다는 점도 이미 밝혀져 있다 [한국 특허 출원 제99-27168호, PCT 특허 출원 제PCT/KR00/00228호].

또한, 폐수 중의 유기물이 산화되어 발생하는 전자의 양은 유기물의 농도에 비례하며, 이를 바이오센서로 이용하는 기술 역시 본 발명자들에 의해 이미 출원되어 있다. [한국 특허 출원 제99-27167호, PCT 특허 출원 제PCT/KR00/00230호].

그러나, 한국 특허 출원 제99-27167호 및 PCT 특허 출원 제PCT/KR00/00230호에서 유기물의 산화에 의하여 발생한 전자의 양을 쿨롱으로 계산하는 방법은 원료의 투입과 여과조작을 차례로 반복하는 작업 방식인 회분식(回分式)을 이용하고 있다. 즉, 일정한 BOD를 나타내고 있는 폐수를 주입한 후 발생하는 전류값을 측정하고, 측정되는 전류값이 감소하면 다시 폐수를 주입하는 방법으로 운전을 하고 있었다. 이 경우, 폐수를 주입한 후 한번 농도를 측정하는데 소요되는 시간은 약 20분이 소요되었으며, 이 20분 동안에는 발생하는 폐수의 BOD를 측정하지 못하게 되는 단점이 있었다.

또한, 상기 한국 특허 출원 제99-27167호 및 PCT 특허 출원 제PCT/KR00/00230호에서는 유기물 농도에 대한 전류값의 차이로부터 BOD를 모니터링하기 위해, 생물 연료 전지를 이용한 바이오센서를 회분식으로 운전하고 있지만, 폐수의 BOD와 발생한 쿨롱에 대한 상관 관계를 보다 정확하게 구하기 위해서는 폐수 중의 유기물이 완전 산화될 필요가 있다. 이 경우 유기물이 완전 산화되는 시점에서는 음극부에 존재하는 미생물이 낮은 유기물 농도에 대하여 생장 제한 현상이 나타날 수 있다. 또한, 회분식으로 운전되는 경우에는 실제 전류값으로 일정 기간 이후에 적산하여 계산한 전하량(쿨롱)과 폐수의 BOD와의 상관 관계를 구하기까지의 시간 동안에는 다른 폐수의 BOD를 측정할 수 없다. 즉, 폐수의 BOD를 실시간으로 모니터링할 수 없다는 문제점이 있다.

이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 회분식 운전모드의 단점을 개선하기 위해 생물 연료 전지를 이용하여 연속적으로 폐수의 BOD를 모니터링하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

따라서, 본 발명은 미생물 연료 전지를 이용하여 폐수의 BOD를 연속적으로 모니터링하는 방법을 제공한다.

보다 구체적으로, 본 발명은 BOD가 상이한 폐수를 생물 연료 전지의 음극부에 투입하여 폐수의 농도에 따라 전류값의 변화를 측정하여 일정한 전류값이 유지되는 BOD를 결정하는 단계, 상기 전류값과 상기 폐수의 BOD 농도간의 상관 관계식을 구하는 단계 및 모니터링하고자 하는 폐수를 상기 전지에 투입하여 전지에서 발생하는 일정한 전류값을 측정하여 상기 전류값과 폐수의 BOD 농도간의 상관 관계식을 통하여 폐수의 BOD를 결정하는 단계를 포함하는, 생물 연료 전지를 이용하여 폐수의 BOD를 연속적으로 모니터링하는 방법을 제공한다.

본 발명에서 바이오센서의 핵심부분인 생물 연료 전지는 기존 특허 [한국 특허 출원 제99-27167호, PCT 특허 출원 제PCT/KR00/00230호]와 동일한 것을 사용할 수 있다. 본 실시예에서 바이오센서는 생물 연료 전지를 포함하며 전극에 직접 전자를 전달할 수 있는 미생물, 전기적 신호를 전류값으로 전환할 수 있는 제반 장치 등을 지칭한다.

일정 BOD의 폐수를 주입하고, 주입이 종료된 후 생물 연료 전지의 음극부에서 발생하는 전자를 일정 시간 동안에 발생한 총 전하량(쿨롱)으로 환산하는 종래 방식과 달리, 본 발명에서는 실시간으로 발생하는 전류값과 폐수 중의 유기물의 분해 속도에 대한 상관 관계를 통해 폐수의 농도를 연속적으로 모니터링하고 있다. 즉, 바이오센서에서 양극부에서 산화되는 전자의 총량을 계산하는 종래의 회분식 모드와 달리, 오염 물질의 산화에 의해 발생하는 전류의 발생 속도를 주입하는 폐수의 BOD와의 상관 관계로 모니터링한다.

한편, 발생하는 전류를 측정하여 BOD를 모니터링하기 위해 미생물 연료 전지에서 관찰되는 여러 가지 율속조건 중에서도 특히, 연료(유기물)의 공급이 율속되는 조건으로 전류 측정을 행하였다. 양극부의 수소 이온과 산소의 공급이 율속되기 쉽다는 것은 이미 밝혀져 있으므로(길근철 등, Operational parameters affecting the performance of a meditor-less microbial fuel cel1, Biosensors & Bioelectronics, submitted), 사용하는 연료의 산화에서 발생하는 전자를 소비하기 위해 충분한 양의 연료를 공급하였다. 또한 저항이 율속으로 작용하는 것을 방지하기 위하여 특정 저항, 예를 들어 1O옴(ohm)으로 운전하였다.

본 발명은 생물 연료 전지의 음극부에 분포하고 있는 미생물의 활성을 일정하게 유지시키기 위하여 연료인 폐수를 일정한 속도로 유입하였다. 이때 미생물의 생장 최적 pH를 유지하기 위해, 음극부에 폐수와 함께 완충 용액(buffer solution)을 사용할 수 있다.

본 발명에서 폐수와 완충 용액의 음극부로의 유입은 산소와의 접촉을 최대한 배제하기 위하여 불활성 분위기, 예를 들어 질소 분위기 하에서 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 바이오센서의 핵심부분인 생물 연료 전지는 미생물의 활성을 빠른 시간 내에 극대화하기 위하여 연속 모드로 농화 배양할 수 있다.

본 발명에서, 연속적으로 폐수의 BOD를 모니터링하기 위해 도 1에 도시한 모니터링 장치를 이용할 수 있다. 도 1을 참조하면, 폐수 저장 용기(1)의 폐수는 유량 조절 펌프(2)를 통해 먼저 생물 연료 전지(3)의 음극부의 하부로 유입된다. 폐수가 유입되면, 폐수 중의 유기물은 산화되고 이때 발생하는 전자는 저항단자 (4)를 거쳐 다시 양극부로 이동된다. 양극부에서는 전자의 이동속도의 최대값이 음극부에서 폐수의 유기물이 분해되는 속도와 같다는 가정 하에, 이 속도보다 큰 범위에서 충분히 전자를 소비시킬 수 있도록 공기가 포화되어 있는 수도물을 탱크(5)에 충분히 공급한다.

본 발명의 이점 및 목적은 하기 설명되는 실시예를 통하여 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다.

<실시예 1 >

완충 용액을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 전류 발생 차이

본 실험에서 폐수 중의 유기물을 정량화하고 이를 정확한 BOD로 환산하기 위하여 인공 폐수를 사용하였다. 인공 폐수에서 미생물의 전자 공여체로 작용하는 유기물을 제외한 성분은 표 1과 같다.

인공 폐수의 유기물을 제외한 성분

구성성분	함유량
KH₂PO₄	0.255 g
(NH₄)₂SO₄	0.56 g
MgS0₄·7H₂O	0.20 g
CaCl₂	15 mg
FeCl₃·6H₂O	1 mg
MnSO₄·H₂O	20 mg
NaHCO₃	0.42 g
미량원소용액	10 ml
증류수	990 ml

위와 같은 조성과 함께 100 ppm의 BOD를 가질 수 있는 인공 폐수를 만들기 위하여 유기물로 글루탐산과 포도당을 각각 50 ppm이 되도록 첨가하였다. 이때 인공 폐수의 농도는 유기물의 구성비는 동일하게 하고 농도를 변화시킴으로써 얻을 수 있었다.

실험에 사용한 생물 연료 전지는 양극부와 음극부에 각각 탄소 부직포 (크기: 2 ×12 × 0.6 ㎤)를 2장 장착하고, 이 탄소 부직포에 백금선을 전극의 배선으로 사용하였다. 또한 반응기에서 양극부와 음극부를 전기적 절연상태로 유지하기 위한 분리체로는 양이온 교환막 (나피온 Nafipn 450, 미국 듀퐁사)을 사용하였다. 양극부와 음극부의 전자의 흐름은 외부에 저항 단자를 통하여 각각 연결하였으며, 이때 운전 저항은 1O 오옴(ohm)으로 하였다. 폐수의 저장 용기로부터 음극부로 이송되는 인공 폐수의 유속은 분당 0.35 밀리리터로 일정하게 유지하였으며, 양극부로 이송되는 수돗물은 산화제인 공기로 포화시켰으며 그 수돗물의 유속은 분당 5 밀리리터로 유지하였다. 이때 산화제인 수돗물의 공급 속도는 최고 100 ppm의 폐수가 음극부로 분당 0.35 밀리리터로 공급될 경우 완전 산화된다는 가정하에서 발생하는 전자와 반응할 수 있는 산소의 공급 속도보다 큰 값이다.

이와 같은 구성으로 100 ppm의 인공 폐수를 pH 7.0으로 조절한 후 연속적으로 공급하면서, 전류의 발생값과 반응이 완료되어 음극부의 상단에서 유출되는 처리수의 pH를 측정하였다. 도 2에서 나타난 바와 같이 폐수가 유입되면서 전류값은 1.8 mA까지 증가하였으나 유출수의 pH는 4.0까지 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 음극부의 유출수 pH가 감소된 후 전류값은 약 1.5 mA까지 감소되었으며 이 때 유출수의 pH는 약 4.5였다. 이후, 유출수의 pH는 점차 증가하는 경향이 관찰되었으며 약 6.0까지 증가하였다. 이때 전류값이 약 1.6∼l.7 mA까지 증가한 후 급격한 감소를 나타내었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 인공 폐수 중의 유기물로 포함된 포도당의 대사 산물로 유기산이 생산되고, 이 때문에 pH가 감소되는 것으로 판단되었다. 최적 pH가 중성으로 판단되는 생물 연료 전지 내의 미생물들은 pH가 감소하면서 활성이 감소되고, 이것이 전류 생산 속도에 저해를 주는 것으로 판단할 수 있었다. 도 2의 후반부는 KH₂PO₄ 대신에 인산염 완충 용액 (50 밀리몰, pH 7.0)을 첨가하고 동일한 유기물 농도로 조성된 인공 폐수를 사용한 결과이다. 이 결과에서, 음극부의 pH는 거의 변화 없이 중성 부근으로 유지되는 것을 알 수 있었다. 전류값의 경우 동일한 BOD에 대하여 약 3.5 mA의 전류값으로 일정하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이 결과는 완충 용액으로 폐수의 pH를 변화없이 중성으로 유지하는 것이 BOD 센서에 효과적임을 의미한다.

<실시예 2>

적정 폐수 공급 속도 결정

연속 BOD 측정용 바이오센서의 음극부에 공급되는 폐수의 BOD 농도와 전류값의 유의성 있는 관계를 얻기 위한 적정 운전 조건에서 기질 공급 속도를 찾기 위하여 BOD 농도 100 ppm의 인공 폐수를 사용하였다. 먼저, 1시간 동안 여러 다른 속도로 인공 폐수를 공급한 후 1시간 동안 폐수의 공급을 중단하였다. 바이오센서는 폐수를 공급한 후 약 30분 이내에 일정한 최대 전류값을 나타냈다. 또한 바이오센서는 폐수의 공급을 중단하지 않을 경우에도 일정한 최대 전류값을 나타냈다 (도 3 참조). 도 3은 적정 폐수 공급 속도를 찾기 위한 결과를 나타내는 도면이다.

도 4에 예시한 바와 같이 폐수의 BOD 부하량에 대한 전류값과 전류적 수율(amperometric yield)을 비교하였다. 그 결과 폐수의 공급 속도가 증가함에 따라 최대 전류값은 직선적 관계보다는 일정 조건 이상에서 증가속도가 감소하는 모노드식을 따름을 알 수 있었다. 전류적 수율에 대한 결과는 100 ppm의 인공 폐수를 사용한 운전에서 공급 속도가 분당 0.71 밀리리터 이하일 경우 90% 이상인 것으로 측정되었으며, 분당 1.15 밀리리터의 경우 약 77%인 것으로 측정되었다. 위의 결과로부터 바이오센서의 폐수 공급 속도는 BOD가 100 ppm인 경우 분당 0.71 밀리리터 이하가 적당함을 알 수 있었다.

<실시예 3>

폐수의 농도에 따른 전류의 변화

도 5는 실시예 1과 실시예 2의 운전 조건에 인공 폐수의 기질농도를 변화시켜 실험한 결과를 나타내는 도면이다. 이 결과 바이오센서의 모든 운전 조건을 동일하게 한다면 인공 폐수의 유기물 농도, 즉 BOD에 따라 일정한 전류값이 계속 유지될 수 있다는 것을 알 수 있었다. 100 ppm을 시작으로 인공 폐수의 농도를 감소시키고 그후 다시 증가시키더라도 일정 농도에 대한 전류값을 얻을 수 있었다. 다만 농도 변화에 대한 바이오센서의 반응은 농도를 낮출 경우 빠르게 반응하였으나 농도를 높일 경우에는 일정 전류값에 도달하기까지 상대적으로 반응이 느리다는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 현상은 낮은 농도의 유기물이 공급되면서 감소된 미생물의 농도가 다시 증가된 유기물 농도에 반응하기까지 소요되는 시간으로 판단된다. 이 시간 이후에는 일정한 전류값을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

동일한 실험으로 다시 50 ppm의 인공 폐수를 주입함으로써 앞의 실험과 유사한 전류값을 얻을 수 있었으며, 이를 토대로 표 2와 도 6에서는 주입되는 인공 폐수의 유기물 농도에 따른 전류값을 보여주고 있다. 이 결과 폐수의 BOD 농도가 약 100 ppm 이하에서는 폐수의 BOD 농도와 전류값에 대해 직선적 관계가 있음을 알 수 있었으며, 100 ppm 이상의 농도에서의 연속 모니터링은 모노드식을 바탕으로 작성된 전류값과 BOD 농도와의 상관 관계로부터 측정할 수 있다.

X = BOD (ppm), Y = 전류값 (mA)

1) BOD가 100 ppm보다 낮은 경우

Y = 0.037X - 0.04

2) BOD가 100 ppm보다 높은 경우

Y = (18.04X/365.3 + X) - 0.2

BOD 농도와 전류값과의 관계

전지 번호	BOD (ppm)	전류값 (mA, 평균 ±표준편차)
전지 1	0	0.10 ±0.02
	98.0	3.50 ±0.15
	105.0	3.80 ±0.20
	53.2	1.80 ±0.15
	23.0	0.65 ±0.05
	47.7	1.60 ±0.10
	115.4	4.00 ±0.20
	48.9	1.67 ±0.05
	45.4	1.73 ±0.08
	92.3	3.94 ±0.15
전지 2	200.0	5.93 ±0.09
	150.0	5.18 ±0.18
	100.0	4.09 ±0.17

<실시예 4>

실제 폐수의 BOD 모니터링

실제 폐수의 BOD를 모니터링하기 위하여 삼양제넥스 (Samyang Genex Co.) 인천공장에서 전분(澱粉)의 가공 공정 중에 발생하는 폐수(이하, 전분 폐수라 함)를 대상으로 모니터링을 실시하였다. 원 폐수는 화학적 산소요구량 (CODcr) 기준으로 1500 ±50 ppm이었으며, 5일 BOD (BOD₅) 테스트 결과는 1050 ±50 ppm이었다. 이 폐수를 KH₂PO₄ 대신에 인산염 완충 용액을 포함하는 용액 (표 1 참조, 글루코오스와 글루탐산을 제외한 BOD 표준용액)으로 10배, 20배, 30배 희석(최종 인산염 완충 용액의 농도는 50 밀리몰, pH 7.0)하여 BOD 센서 (전지 1)에 분당 0.35 밀리리터로 공급하였다. 각각의 희석된 폐수로부터 발생하는 전류가 일정한 값으로 유지되는 것을 확인하고, 이 전류값을 실시예 3에서 얻은 BOD 농도와 전류값과의 상관 관계와 비교하여 BOD를 예측하였다(표 3 참조).

실제 폐수의 BOD 농도와 전류값과의 관계

폐수(희석배수)	전류값 (mA,평균 ±표준편차)	5일 BOD	예측 BOD
전분폐수 (10배)	4.66 ±0.75	95.5 ±15.0	127.0 ±21.3
전분폐수 (20배)	2.70 ±0.38	52.0 ±8.0	74.0 ±11.3
전분폐수 (30배)	1.54 ±0.22	30.0 ±5.0	42.7 ±7.0

예측 BOD는 Y = 0.037X - 0.04 (X= BOD (ppm), Y = 전류값 (mA))를 이용하여 구하였다.

위의 결과에서, 실제 5일 BOD 테스트에 비해 예측 BOD가 높게 측정되는 경향이 관찰되었다. 이 결과는 폐수의 종류에 따라 BOD 농도와 전류값과의 상관관계를 별도로 구해야 함을 의미한다. 실제 실시예 3을 통해 얻은 상관관계를 구하기 위하여 사용한 BOD 측정용 표준용액의 BOD 농도는 유기물의 농도를 화학적 산소요구량으로 측정한 후, 이 농도를 BOD로 표시한 것이다. 이와 같이 제조된 표준 용액을 실제 5일 BOD로 측정할 경우, 제조된 농도보다 낮게 측정되는 경향이 있으며 표준 방법 (Standard Methods)에서는 300 ppm으로 제조된 용액이 198 ±30.5 ppm으로 측정되었던 것을 보여주고 있다. 이에 따라 전분 폐수를 5일 BOD로 측정한 결과로부터 얻은 표준 곡선(도 7)으로부터 다시 전분 폐수의 BOD를 모니터링하기 위해, 임의의 농도로 폐수를 제조하여 5일 BOD 농도와 센서로부터 발생한 전류값을 모니터링하였다 (표 4 참조).

실제 폐수의 BOD 농도와 전류값과의 관계

폐수	전류값 (mA,평균 ±표준편차)	5일 BOD	예측 BOD
전분폐수 Ⅰ	1.25 ±0.25	31.5 ±5.3	29.8 ±8.6
전분폐수 Ⅱ	2.53 ±0.45	53.0 ±7.5	57.1 ±12.8
전분폐수 Ⅲ	3.23 ±0.72	68.0 ±12.3	72.0 ±18.6

예측 BOD는 Y = 0.047X + 0.154 (X = 5일 BOD (ppm), Y = 전류값 (mA))를 이용하여 구하였다.

표 4의 결과는 실제로 사용한 시료의 5일 BOD를 측정한 값으로 작성한 표준 곡선을 이용하여 측정된 전류로부터 예측한 BOD 값이다. 이 결과는 인공 폐수를 이용하여 작성한 표준 곡선으로부터 예측한 BOD 값보다 실제 폐수의 5일 BOD로부터 작성한 표준 곡선을 이용하는 것이 실제 5일 BOD 값에 근접한 결과를 얻을 수 있어 보다 정확한 모니터링이 가능함을 나타낸다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 폐수의 유기물 농도와, 이에 따라 일정하게 유지되는 전류값간의 상관값을 구함으로써 폐수의 BOD를 연속적으로 모니터링할 수 있다.

도 1은 미생물 연료 전지를 포함한 전체 모니터링 시스템을 나타내는 도면.

도 2는 BOD가 100 ppm인 폐수에 완충 용액을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 전류 발생 차이에 대한 그래프.

도 3은 BOD가 100 ppm인 폐수 사용시, 폐수 공급 속도에 대한 전류값의 변화와 양극부로 공급되는 산화액의 공급 속도에 대한 전류값의 변화를 나타낸 도면.

도 4는 BOD 부하량과 전류값 및 전류적 수율과의 관계를 나타내는 그래프.

도 5는 폐수의 농도에 따른 전류의 변화를 모니터링한 그래프.

도 6은 폐수의 농도와 전류값의 상관 관계를 나타내는 그래프.

도 7은 실제 폐수의 5일 BOD 결과와 전류의 상관 관계를 나타내는 그래프.

<발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 폐수 저장 용기, 2 : 유량 조절 펌프

3 : 생물 연료 전지, 4 : 저항단자

5: 탱크

Claims

양극부, 음극부 및 양극부와 음극부를 전기적 절연상태로 유지하는 양이온교환막을 포함하는 미생물 연료 전지의 음극부에 BOD가 상이한 폐수를 투입하여 폐수의 농도에 따라 전류값의 변화를 측정하여 일정한 전류값이 유지되는 BOD를 결정하는 단계,

상기 전류값과 상기 폐수의 BOD 농도간의 상관 관계식을 구하는 단계 및

모니터링하고자 하는 폐수를 상기 전지에 투입하여 전지에서 발생하는 일정한 전류값을 측정하여 상기 전류값과 폐수의 BOD 농도간의 상관 관계식을 통하여 폐수의 BOD를 결정하는 단계

를 포함하는, 생물 연료 전지를 이용하여 폐수의 BOD를 연속적으로 모니터링하는 방법.
제1항에 있어서, 모니터링 동안 음극부에 존재하는 미생물의 활성을 최적화하기 위해 폐수와 완충용액을 혼합하여 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 생물 연료 전지의 양극부에 공기가 포화되어 있는 물을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전류값과 상기 폐수의 BOD 농도간의 상관 관계식이 직선 관계식을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 폐수의 농도가 상기 전류값과 상기 폐수의 BOD 농도간의 직선 관계식을 벗어날 경우에 모노드식을 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폐수 또는 완충 용액이 불활성 분위기 하에서 유입되는 것을 특징으로 하는 방법.