이 연구는 식물플랑크톤(Scenedesmus sp.)이 영양염류를 흡수하는 원리를 이용하여, 영양염류를 제거하기 위하여 실시하였다. 식물플랑크톤을 교반하여 배양할 경우, 가장 빨리 증식되었고, 오수방류수를 식물플랑크톤 배양액에 50% 되도록 혼합하여, 약 2일 동안 배양시키는 것이 영양염류를 제거하는데 효율적이었다. 이러한 최적조건에서 증식된 식물플랑크톤을 GF/C glass fiber filter로 여과하여 분석한 결과, TKN는 88% 이상 제거되었고, DIP는 70${\sim}$80% 제거되었으며, 이때 식물플랑크톤이 최대한 1300mg/m$^{3}$로 증식되었다. 또한, 3시간 간격으로 영양염류의 이용과정을 분석한 결과, 식물플랑크톤의 증식은 NH$_{3}$-N(r$^{2}$=0.96)와 DIP(r$^{2}$=0.92)와는 높은 상관관계를 보였다. 영양염류를 섭취하여 증식된 식물플랑크톤을 여과시키거나, 동물플랑크톤에 적용시켜 먹이연쇄 관계를 이용한다면, 생태공학적으로 영양염류를 제거할 수 있고, 수계의 부영양화를 방지할 수 있을 것으로 사료된다.
이 연구는 식물플랑크톤(Scenedesmus sp.)이 영양염류를 흡수하는 원리를 이용하여, 영양염류를 제거하기 위하여 실시하였다. 식물플랑크톤을 교반하여 배양할 경우, 가장 빨리 증식되었고, 오수방류수를 식물플랑크톤 배양액에 50% 되도록 혼합하여, 약 2일 동안 배양시키는 것이 영양염류를 제거하는데 효율적이었다. 이러한 최적조건에서 증식된 식물플랑크톤을 GF/C glass fiber filter로 여과하여 분석한 결과, TKN는 88% 이상 제거되었고, DIP는 70${\sim}$80% 제거되었으며, 이때 식물플랑크톤이 최대한 1300mg/m$^{3}$로 증식되었다. 또한, 3시간 간격으로 영양염류의 이용과정을 분석한 결과, 식물플랑크톤의 증식은 NH$_{3}$-N(r$^{2}$=0.96)와 DIP(r$^{2}$=0.92)와는 높은 상관관계를 보였다. 영양염류를 섭취하여 증식된 식물플랑크톤을 여과시키거나, 동물플랑크톤에 적용시켜 먹이연쇄 관계를 이용한다면, 생태공학적으로 영양염류를 제거할 수 있고, 수계의 부영양화를 방지할 수 있을 것으로 사료된다.
For elucidating the effective management for nutrients removal by the phytoplankton growing at the effluents of night soil and sewage treatment plant, the dilution rates, physical operation conditions and duration of culture were defined. For nutrients removal from effluent of night soil treatment p...
For elucidating the effective management for nutrients removal by the phytoplankton growing at the effluents of night soil and sewage treatment plant, the dilution rates, physical operation conditions and duration of culture were defined. For nutrients removal from effluent of night soil treatment plant, lower the dilution was better, and Scenedesmus sp. was dominant. For removal from the effluent of sewage treatMent plant, the proper operation conditions were 50% of dilution rate, stirring and 2 days culturing. With these conditions, the removal rate of TKN was 88%, DIP$70{\sim}80%$ and the chlorophyll concentration reached at $1,300\;mg/m^3$ chlorophyll a concentration. the variation of chlorophyll a was highly corrrlated with ammonia ($r^2\;=\;0.96$) and DIP ($r^2\;=\;0.92$).
For elucidating the effective management for nutrients removal by the phytoplankton growing at the effluents of night soil and sewage treatment plant, the dilution rates, physical operation conditions and duration of culture were defined. For nutrients removal from effluent of night soil treatment plant, lower the dilution was better, and Scenedesmus sp. was dominant. For removal from the effluent of sewage treatMent plant, the proper operation conditions were 50% of dilution rate, stirring and 2 days culturing. With these conditions, the removal rate of TKN was 88%, DIP$70{\sim}80%$ and the chlorophyll concentration reached at $1,300\;mg/m^3$ chlorophyll a concentration. the variation of chlorophyll a was highly corrrlated with ammonia ($r^2\;=\;0.96$) and DIP ($r^2\;=\;0.92$).
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문제 정의
이 연구는 식물플랑크톤 (Scenedesmus sp.) 이 영 양염류를 흡수하는 원리를 이용하여, 영양염류를 제거하기위하여 실시하였다. 식물플랑크톤을 교반하여 배양할 경우, 가장 빨리 증식되었고, 오수방류수를 식물플랑크톤배양액에 50% 되도록 혼합하여, 약 2일 동안 배양시키는 것이 영양염류를 제거하는데 효율적이었다.
제안 방법
엽록소 a를 측정하였다. 또한 식물플랑크톤 배양액 대신 증류수를 넣은 것을 대조구로 하였다.
본 연구에서는 식물플랑크톤을 이용한 영양염류 제거 가능성, 분뇨처리장과 오수처리장 방류수의 희석율, 물리적 운영조건, 배양시간, 운전조건을 파악하였다. 이러한 결과를 토대로 흐}여, 소규모 오수처리시설을 설치할 때 필요한 기초자료를 제공함으로써 수계의 부영양화를 방지하는데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
식물플랑크톤 증식과 영양염류의 이용상태를 조사하기 위하여, 분뇨방류수가 5, 10, 20% 되도록 증류수로 희석한 시료와, 대조구는 T-N, T-P 측정용 표준용액을 증류수로 희석하여 NOs-N 40.2 mg/L, PO4-P 2.1 mg/L 되도록 조제한 것을 사용하였다.
식물플랑크톤의 증식과정을 조사하기 위하여, 정치, 교반, 진탕, 포기의 4가지 물리적 방법을 시행하였다. 엽록소 a의 초기 농도가 0.
식물플랑크톤이 가장 빨리 성장하는 물리적 조건을 조사하기 위하여, 분뇨 방류수가 5% 유지되도록 증류수로 희석한 후, 식물플랑크톤을 엽록소 a의 농도가 0.3 mg/m2 3 되도록 접종하였다. 이것을 1L beaker에 나누어 담은 다음, 방치, 교반 (60rpm), 진탕 (100rpm), 포기 (0.
식물플랑크톤이 오수 방류수 중의 영양염류를 흡수하는데 소요되는 배양시간을 파악하기 위하여, 분뇨방류수 (농도 10%)와 오수방류수(원액)을 식물플랑크톤 배양액과 각각 1 : 1로 혼합하였다. 그런 다음, 1 L beaker에 담아 교반하여 (60 rpm) 4 일 동안 배 양하면서 TKN, DIP, 엽록소 a를 측정하였다.
식물플랑크톤이 증식, 성장함에 따라 영양염류를 흡수하는 과정을 조사하기 위하여, 3시간 간격으로 48시간 동안 TN, TKN, NH3-N, NO2-N, NO3-N, TP, DIP, 엽록소 a를 측정하였다.
여기에 식물플랑크톤(Sce〃edesmus sp.)을 엽록소 a의 농도로 0.3~0.6 mg/m3 되도록 각각 접종시킨 후, 삼각- flask에 200 mL를 넣어 연속 진탕(100 rpm) 시키면서 5 일 간격으로 15일 동안 (3회)에 걸쳐 TKN, NHs-N, DIP, 엽록소 a, DO, 수온 등을 측정하였다.
엽 록소 a 함량의 변화를 파악하기 위 하여 엽 록소 a 농도와 식물플랑크톤의 세포밀도를 측정하였다. 식물플랑크톤의 세포밀도 (cells/mL)는 12시간 간격으로 채취된시료를 formaline으로 고정 후 Sedwick-Ra仕er (SR) cell을 이용하여 200배율 광학현미경으로 3회 이상 계수하였다 (水野, 1964; Hirose 등 1997).
오수 방류수를 식물플랑크톤을 배양 시킬 경우, 적절 한 희석 배율을 조사하기 위하여, 방류수가 50~90% 함 유 되도록 식물플랑크톤 배양액으로 희석한 후, jar tester 를 이용하여 교반 (60 rpm)하면서 4일 동안 TKN, DIP, 엽록소 a를 측정하였다. 또한 식물플랑크톤 배양액 대신 증류수를 넣은 것을 대조구로 하였다.
3 mg/m2 3 되도록 접종하였다. 이것을 1L beaker에 나누어 담은 다음, 방치, 교반 (60rpm), 진탕 (100rpm), 포기 (0.61 L . air/min/sample 500 mL) 시키면서 2일 간격으로 16일 동안 엽 록소 a 농도를 측정 하였다.
대상 데이터
연구 대상은 도시 외곽지역의 가정에서 발생되는 분뇨를 수거하여 처리하는 시설의 방류수와 도시지역 아파트의 세탁이나 수세식 화장실 등에서 발생된 오수를 처리한 방류수로서 수질상태는 Table 1과 같다.
이론/모형
분석에 사용된 모든 시료는 GF/C glass fiber filter (Whatman, pore size 1 |丄m) 에 여과하여 식물플랑크톤을제거한 후, 총인 (TP)과 총질소 (TN)는 Menzel and Corwin (1965), 용존무기 인 (DIP)은 Standard Method (APHA, 1996), 킬달성질소 (TKN), NO3-N, NO2-N, NH3-N는 일본 위생시험방법 (1990)에 의하여 분석하였다. 식물플랑크톤 현존량 (엽록소 a)은 시료를 일정량 취하여 GF/C glass fiber filter로 여과하여 측정한 후 정량하였다 (Lorenzen, 1967).
성능/효과
즉, 대조구에 첨가한 질소성분이 NO3-N형태이기 때문에 식물플랑크톤이 증식에 이용하지 못한 것으로 사료된다. ‘4’항의 배양시간 예측 결과를 보면, NH3-N와 식물플랑크톤 증식은 밀접한 관계가 있음이 확인되 었다.
따라서, 이 결과에서 세포당 엽록소의 증가는 없었고, 세포의 증식만 있었음을 알 수 있었으며, 엽록소 a와 세포 밀도 간의 상관관계 (r2)는 0.97로 높았다.
또한 이번과 같은 실험 조건에서는 식물플랑크톤이최대한 성장할 경우 엽록소 a 농도가 1300 mg/m3까지증식한다는 사실을 확인하였다. 청정수역인 소양호의 경우, 1994년 4~6월의 조사결과 2.
이러한최 적 조건에 서 증식 된 식 물플랑크톤을 GF/C glass fiber filter로 여과하여 분석한 결과, TKN는 88% 이상 제거 되었고, DIP는 70~80% 제거되었으며, 이때 식물플랑크 톤이 최대한 1300 mg/m3로 증식되었다. 또한, 3시간 간격으로 영양염류의 이용과정을 분석한 결과, 식물플랑크톤의 증식은 NH3-N (r2 = 0.96)와 DIP (r2 = 0.92)와는 높은 상관관계를 보였다. 영양염류를 섭취하여 증식된 식물플랑크톤을 여 과시 키 거 나, 동물플랑크톤에 적 용시 켜먹이연쇄 관계를 이용한다면, 생태공학적으로 영양염류를 제거할 수 있고, 수계의 부영양화를 방지할 수 있을것으로 사료된다.
또한, 접종에 사용된 식물플랑크톤 생체를 분석한 결과 TKN:TP의 비가 약 3.2 : 0.75% 였으나, 3시간 간격으로 48시간 동안 측정된 식물플랑크톤의 생체에서는, TKN : TP 비가 평균 5.5: 0.9%로 TKN 비율이 조금 증가되었다. 영양이 충분한 조건하에서 자라고 있는 세포에서는 C : N : P가 106 : 16 : 1의 비 (mole비)로 포함된다고하였으나 (Darley, 1973), 본 연구에서는 성장 조건 차이로 세포 구성비가 달라졌다고 볼 수 있다.
나타났다. 본 연구 결과 5%로 희석한 것이 식물플랑크톤 증식에가장 효율적인 것으로 판단된다.
7mg/L로 오히려 조금 증가되는 현상을 보여, 세포내와 현탁성 인의 일부가 용존성 인으로 용출된 결과로 사료된다 (Bruce et al, 1983). 식물플랑크톤은 50~60%로 혼합된 조건 보다, 70~80%로 혼합시킨 반응조에서 3일째 엽록소 a 농도가 2677.9~2857.1 mg/m3 범위의 큰 값으로 식물플랑크톤이 더 많이 증식되었다.
) 이 영 양염류를 흡수하는 원리를 이용하여, 영양염류를 제거하기위하여 실시하였다. 식물플랑크톤을 교반하여 배양할 경우, 가장 빨리 증식되었고, 오수방류수를 식물플랑크톤배양액에 50% 되도록 혼합하여, 약 2일 동안 배양시키는 것이 영양염류를 제거하는데 효율적이었다. 이러한최 적 조건에 서 증식 된 식 물플랑크톤을 GF/C glass fiber filter로 여과하여 분석한 결과, TKN는 88% 이상 제거 되었고, DIP는 70~80% 제거되었으며, 이때 식물플랑크 톤이 최대한 1300 mg/m3로 증식되었다.
식물플랑크톤을 이용하면, 오수 방류수와 분뇨 방류수중에 포함된 질소와 인을 제거할 수 있음이 확인되었고, 오수 방류수에서는 2일 동안 배양시키고, 분뇨 방류수는 4일 정도 배양시키면 되는 것으로 나타났다. 식물플랑크톤을 이용하여 영양염류를 제거시키려면, 오염물질의 농도가 낮은 오수를 대상으로 선택하는 것이 더 적합한것으로 나타났다.
식물플랑크톤을 이용하여 영양염류를 제거시키려면, 오염물질의 농도가 낮은 오수를 대상으로 선택하는 것이 더 적합한것으로 나타났다.
이 결과에서 초기 5일 동안에는 희석배율이 높아질수록 NH3-N 독성이 나타나며, 15 일 이후에는 식물플랑크톤이 질소원으로 NH3-N을 이용하기 시작하면서부터 NH3-N 농도가 지속적으로 감소되는 것으로 나타났다. 본 연구 결과 5%로 희석한 것이 식물플랑크톤 증식에가장 효율적인 것으로 판단된다.
2 mg/m3로 높은 농도를 보였다 (허 등, 1995). 이것과 본 실험결과를 비교하면, 본 실험에 서 엽 록소 a 농도가 약 13배 높은 값을 보였다. 이 는 질소와 인의 농도가 높을 경우 엽록소 a의 농도를 더 증가시킬 수 있다.
식물플랑크톤을 교반하여 배양할 경우, 가장 빨리 증식되었고, 오수방류수를 식물플랑크톤배양액에 50% 되도록 혼합하여, 약 2일 동안 배양시키는 것이 영양염류를 제거하는데 효율적이었다. 이러한최 적 조건에 서 증식 된 식 물플랑크톤을 GF/C glass fiber filter로 여과하여 분석한 결과, TKN는 88% 이상 제거 되었고, DIP는 70~80% 제거되었으며, 이때 식물플랑크 톤이 최대한 1300 mg/m3로 증식되었다. 또한, 3시간 간격으로 영양염류의 이용과정을 분석한 결과, 식물플랑크톤의 증식은 NH3-N (r2 = 0.
전체적으로 보면, 50%로 희석하였을 경우, 가장 좋은효율로 나타났다. 향후 실험은 50%를 기준으로 실행하였다.
후속연구
92)와는 높은 상관관계를 보였다. 영양염류를 섭취하여 증식된 식물플랑크톤을 여 과시 키 거 나, 동물플랑크톤에 적 용시 켜먹이연쇄 관계를 이용한다면, 생태공학적으로 영양염류를 제거할 수 있고, 수계의 부영양화를 방지할 수 있을것으로 사료된다.
이러한 결과를 토대로 흐}여, 소규모 오수처리시설을 설치할 때 필요한 기초자료를 제공함으로써 수계의 부영양화를 방지하는데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
향후, 현장에 적용할 시에는 진탕 방법은 어려우므로교반이나 정치를 시켜야 하는데, 부지가 많으면 정치시키는 것이 에너지 효율면에서는 좋은 방법이나, 결국 식물플랑크톤을 초기에 많이 증식시키려면 교반시켜야 할 것으로 사료된다.
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