본 연구에서는 제당폐수의 복합 전처리를 통해 제당폐수의 가용화 및 전처리에 필요한 최적인자를 살펴보았다. 또한 가용화된 제당폐수를 이용한 혐기성 발효에 의한 수소 생성효율을 살펴보았으며, 미생물의 군집 변화를 통하여 확인하고자 하였다. 먼저 복합 전처리방법을 통한 가용화를 알아보기 위한 실험에서는 제당폐수 이용하여 pH처리 및 열처리, pH처리 및 열처리를 하였으며, 기질로 사용하는 제당폐수에 대하여 복합 전처리에 의한 SCOD를 비교해 본 결과 알칼리 처리(pH 12)에서 가용화율의 평균값은 산 처리(pH 3)에 비해 약 11.7%의 가용화율의 증가가 나타났으며 pH 3와 pH 12 상태에서 열처리를 거친 제당폐수의 가용화율은 80.8%에서 87.8%으로 약 7%의 가용화율의 증가가 나타났다. 제당폐수에 대하여 복합 전처리 방법(pH 및 열처리)으로 처리하였을 때 기존연구결과와 같이 알칼리 환경에서 하는 것이 유리하며 pH 12에서 열 복합 처리 시 가용화율이 74.6%에서 87.8%로 13.2% 증가한 가용화율을 보였다. 복합 전처리에 따라 각 제당폐수의 미생물의 성장 및 탄수화물 분해양상은 다양하게 나타났으며 알칼리 처리시 제일 빠른 탄수화물의 분해양상이 나타났으며 알칼리와 열 복합처리에서는 분해가 제일 느렸으나 70시간 이후에서도 분해되는 양상을 보였다. 이는 전처리 방법에 따라 ...
본 연구에서는 제당폐수의 복합 전처리를 통해 제당폐수의 가용화 및 전처리에 필요한 최적인자를 살펴보았다. 또한 가용화된 제당폐수를 이용한 혐기성 발효에 의한 수소 생성효율을 살펴보았으며, 미생물의 군집 변화를 통하여 확인하고자 하였다. 먼저 복합 전처리방법을 통한 가용화를 알아보기 위한 실험에서는 제당폐수 이용하여 pH처리 및 열처리, pH처리 및 열처리를 하였으며, 기질로 사용하는 제당폐수에 대하여 복합 전처리에 의한 SCOD를 비교해 본 결과 알칼리 처리(pH 12)에서 가용화율의 평균값은 산 처리(pH 3)에 비해 약 11.7%의 가용화율의 증가가 나타났으며 pH 3와 pH 12 상태에서 열처리를 거친 제당폐수의 가용화율은 80.8%에서 87.8%으로 약 7%의 가용화율의 증가가 나타났다. 제당폐수에 대하여 복합 전처리 방법(pH 및 열처리)으로 처리하였을 때 기존연구결과와 같이 알칼리 환경에서 하는 것이 유리하며 pH 12에서 열 복합 처리 시 가용화율이 74.6%에서 87.8%로 13.2% 증가한 가용화율을 보였다. 복합 전처리에 따라 각 제당폐수의 미생물의 성장 및 탄수화물 분해양상은 다양하게 나타났으며 알칼리 처리시 제일 빠른 탄수화물의 분해양상이 나타났으며 알칼리와 열 복합처리에서는 분해가 제일 느렸으나 70시간 이후에서도 분해되는 양상을 보였다. 이는 전처리 방법에 따라 미생물 군집이 다양하게 나타날 수 있으며 탄수화물의 분해와 수소생성은 관여하는 미생물 군집에 따라 다르다는 것을 의미한다고 판단된다. pH 3에서 전처리된 제당폐수에서 누적 수소 발생량은 341.05mL로 가장 낮았다. 같은 시료를 같은 시료를 질소와 와 인을 보충한 상태에서 수소 발생량은 774.59 mL로 증가하였다. 따라서 제당폐수 원액은 양호한 수소생성을 위해서는 질소와 인과 같은 영양염류의 보충이 필수적으로 필요하다는 것을 보여준다. pH 및 열처리를 통한 제당폐수 수소생산 결과, 용존성 유기물의 증가했던 pH 12로 전처리된 시료의 경우 영양염류가 보충된 상태에서 수소 발생량이 1309.30 mL, pH 12와 열 복합처리된 시료의 경우 수소 발생량이 1306.5 mL로 나타났으며, 이는 산(pH 3) 처리된 경우 보다 약 70%의 수소발생량의 증가를 나타내었으며 자당을 탄소원으로 한 시료 (1383.94 mL)와 거의 같은 양의 수소가 생성된 것으로 판단된다. 실험에서 나타난 유기산의 생성은 [fig 4.7] 와 같은 분포특성을 나타내었고. 수소생산에 가장 큰 기여를 한다고 나타난 butyric acid가 가장 높은 비율을 차지했으며, 그 다음은 acetic acid로 나타났다. Butyric acid/Acetic acid(B/A)는 수소생산과 비례한다는 종래의 연구결과가22) 있음을 고려할 때, 자당(SPL A)과 제당폐수를 탄소원으로 한 경우(SPL B), 각각 3.73, 0.19의 B/A비를 보였으며 제당폐수의 경우 자당의 5.09%에 지나지 않았음을 알 수 있었는데, 영양염류(N and P)를 첨가한 제당폐수는 B/A비가 0.62로 나타나 순수한 제당폐수보다 B/A비가 약 3배 증가하였다. 16S rDNA의 PCR-DGGE 결과를 NCBI BLAST을 이용하여 분석한 결과 대부분 군집은 Klebsiella 속과 Clostridium 속, Enterobacter 속 미생물로 규명되었으며, 그 중 수소생산에 기여도가 큰 미생물은 Clostridium 속, Enterobacter 속 미생물로 판단된다. 또한 다양한 전처리 과정에 의한 미생물 군집변화가 다양한 양상을 나타냄으로 인해 후속연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 제당폐수의 복합 전처리를 통해 제당폐수의 가용화 및 전처리에 필요한 최적인자를 살펴보았다. 또한 가용화된 제당폐수를 이용한 혐기성 발효에 의한 수소 생성효율을 살펴보았으며, 미생물의 군집 변화를 통하여 확인하고자 하였다. 먼저 복합 전처리방법을 통한 가용화를 알아보기 위한 실험에서는 제당폐수 이용하여 pH처리 및 열처리, pH처리 및 열처리를 하였으며, 기질로 사용하는 제당폐수에 대하여 복합 전처리에 의한 SCOD를 비교해 본 결과 알칼리 처리(pH 12)에서 가용화율의 평균값은 산 처리(pH 3)에 비해 약 11.7%의 가용화율의 증가가 나타났으며 pH 3와 pH 12 상태에서 열처리를 거친 제당폐수의 가용화율은 80.8%에서 87.8%으로 약 7%의 가용화율의 증가가 나타났다. 제당폐수에 대하여 복합 전처리 방법(pH 및 열처리)으로 처리하였을 때 기존연구결과와 같이 알칼리 환경에서 하는 것이 유리하며 pH 12에서 열 복합 처리 시 가용화율이 74.6%에서 87.8%로 13.2% 증가한 가용화율을 보였다. 복합 전처리에 따라 각 제당폐수의 미생물의 성장 및 탄수화물 분해양상은 다양하게 나타났으며 알칼리 처리시 제일 빠른 탄수화물의 분해양상이 나타났으며 알칼리와 열 복합처리에서는 분해가 제일 느렸으나 70시간 이후에서도 분해되는 양상을 보였다. 이는 전처리 방법에 따라 미생물 군집이 다양하게 나타날 수 있으며 탄수화물의 분해와 수소생성은 관여하는 미생물 군집에 따라 다르다는 것을 의미한다고 판단된다. pH 3에서 전처리된 제당폐수에서 누적 수소 발생량은 341.05mL로 가장 낮았다. 같은 시료를 같은 시료를 질소와 와 인을 보충한 상태에서 수소 발생량은 774.59 mL로 증가하였다. 따라서 제당폐수 원액은 양호한 수소생성을 위해서는 질소와 인과 같은 영양염류의 보충이 필수적으로 필요하다는 것을 보여준다. pH 및 열처리를 통한 제당폐수 수소생산 결과, 용존성 유기물의 증가했던 pH 12로 전처리된 시료의 경우 영양염류가 보충된 상태에서 수소 발생량이 1309.30 mL, pH 12와 열 복합처리된 시료의 경우 수소 발생량이 1306.5 mL로 나타났으며, 이는 산(pH 3) 처리된 경우 보다 약 70%의 수소발생량의 증가를 나타내었으며 자당을 탄소원으로 한 시료 (1383.94 mL)와 거의 같은 양의 수소가 생성된 것으로 판단된다. 실험에서 나타난 유기산의 생성은 [fig 4.7] 와 같은 분포특성을 나타내었고. 수소생산에 가장 큰 기여를 한다고 나타난 butyric acid가 가장 높은 비율을 차지했으며, 그 다음은 acetic acid로 나타났다. Butyric acid/Acetic acid(B/A)는 수소생산과 비례한다는 종래의 연구결과가22) 있음을 고려할 때, 자당(SPL A)과 제당폐수를 탄소원으로 한 경우(SPL B), 각각 3.73, 0.19의 B/A비를 보였으며 제당폐수의 경우 자당의 5.09%에 지나지 않았음을 알 수 있었는데, 영양염류(N and P)를 첨가한 제당폐수는 B/A비가 0.62로 나타나 순수한 제당폐수보다 B/A비가 약 3배 증가하였다. 16S rDNA의 PCR-DGGE 결과를 NCBI BLAST을 이용하여 분석한 결과 대부분 군집은 Klebsiella 속과 Clostridium 속, Enterobacter 속 미생물로 규명되었으며, 그 중 수소생산에 기여도가 큰 미생물은 Clostridium 속, Enterobacter 속 미생물로 판단된다. 또한 다양한 전처리 과정에 의한 미생물 군집변화가 다양한 양상을 나타냄으로 인해 후속연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
This study investigated on the optimal parameters necessary in the solubilization and pre-treatment of sugar manufacturing effluents by multiple pre-treatments. Moreover, we aimed to examine the hydrogen production rate by anaerobic fermentation using solubilized sugar processing wastewater and iden...
This study investigated on the optimal parameters necessary in the solubilization and pre-treatment of sugar manufacturing effluents by multiple pre-treatments. Moreover, we aimed to examine the hydrogen production rate by anaerobic fermentation using solubilized sugar processing wastewater and identify the changes in microorganism clusters. The study performed both pH and heat treatment in sugar manufacturing effluents through multiple pre-treatments to investigate on solubilization. We compared SCOD with multiple pre-treatments in sugar processing wastewater used as substrate. Consequently, the mean value of the solubilization rate was increased by about 11.7% with alkaline treatment (pH 12) compared to acid treatment (pH 3). The solubilization rate was increased by approximately 7% from 80.8% to 87.8% in sugar processing wastewater treated with heat at pH 3 and pH 12. Multiple pre-treatment methods (pH and heat treatment) applied in sugar manufacturing effluents were more favorable in the alkaline environment aligning with the results of previous study results. The solubilization rate was increased by 13.2% from 74.6% to 87.8% with multiple heat treatments at pH 12. The growth of microorganisms and aspects of carbohydrate decomposition varied in each sugar manufacturing effluent depending on multiple pre-treatments. The fastest carbohydrate decomposition was observed when the wastewater was treated with alkaline. On the other hand, the slowest decomposition was shown with the combined treatment of alkaline and heat. The aspects of decomposition were still observed after 70 hours. Different clusters of microorganisms could grow depending on pre-treatment methods and carbohydrate decomposition and hydrogen production were thought to vary depending on the involved microorganism clusters. The accumulated amount of hydrogen production was lowest with 341.05mL in the sugar processing wastewater treated with pH 3. The amount of hydrogen production increased to 774.59 mL in the same specimen supplemented by nitrogen and phosphorous. The outcome implied that supplementing nutrients such as nitrogen and phosphorous is crucial for favorable hydrogen production in sugar manufacturing effluents. According to the hydrogen production in sugar processing wastewater treated with pH and heat, the amount of hydrogen production was 1309.30 mL with added nutrients in the specimen pre-treated with pH 12 where soluble organics increased. Meanwhile, the amount of hydrogen production was 1306.5 mL in the specimen treated together with pH 12 and heat. The hydrogen production increased by approximately 70% compared to acid (pH 3) treatment and almost the same amount of hydrogen was produced in the specimen (1383.94 mL) using sucrose as the carbon source. The characteristics of distribution identical to organic acid production [fig 4.7] shown in the study was observed and butyric acid accounting for the highest proportion contributed most in hydrogen production, followed by acetic acid. Taking into consideration the results of previous studies that butyric acid/acetic acid (B/A) were proportional with hydrogen production, the B/A ratios were 3.73 and 0.19, respectively, in sucrose (SPL A) and sugar manufacturing effluents as the carbon sources (SPL B). In sugar manufacturing effluents, sucrose was merely 5.09%. The B/A ratio was 0.62 in sugar processing wastewater added with nutrients (N and P), which is almost tripled compare to the B/A ratio in pure sugar manufacturing effluents. The study analyzed the PCR-DGGE results of 16S rDNA using NCBI BLAST, and most microorganism clusters were identified to be Klebsiellasp.,Clostridiumsp.,andEnterobactersp.Amongthose,Clostridiumsp.andEnterobactersp.wereanticipatedtobe considerably contributed in hydrogen production(Ed. note: Unclear. Do you mean, ‘contribute considerably in hydrogen production’? Please confirm). Moreover, supplementary studies are thought to be essential to further investigate on the diverse aspects of changes in microorganism clusters through various pre-treatment processes.
This study investigated on the optimal parameters necessary in the solubilization and pre-treatment of sugar manufacturing effluents by multiple pre-treatments. Moreover, we aimed to examine the hydrogen production rate by anaerobic fermentation using solubilized sugar processing wastewater and identify the changes in microorganism clusters. The study performed both pH and heat treatment in sugar manufacturing effluents through multiple pre-treatments to investigate on solubilization. We compared SCOD with multiple pre-treatments in sugar processing wastewater used as substrate. Consequently, the mean value of the solubilization rate was increased by about 11.7% with alkaline treatment (pH 12) compared to acid treatment (pH 3). The solubilization rate was increased by approximately 7% from 80.8% to 87.8% in sugar processing wastewater treated with heat at pH 3 and pH 12. Multiple pre-treatment methods (pH and heat treatment) applied in sugar manufacturing effluents were more favorable in the alkaline environment aligning with the results of previous study results. The solubilization rate was increased by 13.2% from 74.6% to 87.8% with multiple heat treatments at pH 12. The growth of microorganisms and aspects of carbohydrate decomposition varied in each sugar manufacturing effluent depending on multiple pre-treatments. The fastest carbohydrate decomposition was observed when the wastewater was treated with alkaline. On the other hand, the slowest decomposition was shown with the combined treatment of alkaline and heat. The aspects of decomposition were still observed after 70 hours. Different clusters of microorganisms could grow depending on pre-treatment methods and carbohydrate decomposition and hydrogen production were thought to vary depending on the involved microorganism clusters. The accumulated amount of hydrogen production was lowest with 341.05mL in the sugar processing wastewater treated with pH 3. The amount of hydrogen production increased to 774.59 mL in the same specimen supplemented by nitrogen and phosphorous. The outcome implied that supplementing nutrients such as nitrogen and phosphorous is crucial for favorable hydrogen production in sugar manufacturing effluents. According to the hydrogen production in sugar processing wastewater treated with pH and heat, the amount of hydrogen production was 1309.30 mL with added nutrients in the specimen pre-treated with pH 12 where soluble organics increased. Meanwhile, the amount of hydrogen production was 1306.5 mL in the specimen treated together with pH 12 and heat. The hydrogen production increased by approximately 70% compared to acid (pH 3) treatment and almost the same amount of hydrogen was produced in the specimen (1383.94 mL) using sucrose as the carbon source. The characteristics of distribution identical to organic acid production [fig 4.7] shown in the study was observed and butyric acid accounting for the highest proportion contributed most in hydrogen production, followed by acetic acid. Taking into consideration the results of previous studies that butyric acid/acetic acid (B/A) were proportional with hydrogen production, the B/A ratios were 3.73 and 0.19, respectively, in sucrose (SPL A) and sugar manufacturing effluents as the carbon sources (SPL B). In sugar manufacturing effluents, sucrose was merely 5.09%. The B/A ratio was 0.62 in sugar processing wastewater added with nutrients (N and P), which is almost tripled compare to the B/A ratio in pure sugar manufacturing effluents. The study analyzed the PCR-DGGE results of 16S rDNA using NCBI BLAST, and most microorganism clusters were identified to be Klebsiellasp.,Clostridiumsp.,andEnterobactersp.Amongthose,Clostridiumsp.andEnterobactersp.wereanticipatedtobe considerably contributed in hydrogen production(Ed. note: Unclear. Do you mean, ‘contribute considerably in hydrogen production’? Please confirm). Moreover, supplementary studies are thought to be essential to further investigate on the diverse aspects of changes in microorganism clusters through various pre-treatment processes.
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