선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
가설 설정
- Free cell reactoi는 정상상태에 이르기까지 약 75시간이 소요되며, 체류시간이 5&1시간일 때 탈질 효율이 가장 높고 약 30 ppm의 질산성 질소의 처리 능력을 보였다. 2. Immobilized cell reactor는 free cell reactor.보다 약 2배 정도 안정화 속도가 빠르며, 동일한 공급 유속에서 탈질 효율은 약 33% 정도 우수한 것으로 나타났다.
제안 방법
- 탈질능력 실험 방법과 같다. Permeabilization 시켜 2차 배양된 균주와 멸균된 배양액을 Fig. 1의 장치에 넣어 3-4일간의 고정화 단계를 거친 후 미고정화 반응기의 탈질 능력 측정과 동일한 방법으로 각각의 유속에 따른 질산성 질소와 아질산성 질소 농도, 그리고 균주량을 측정하였다.
- denitrificans (KCTC 2530)을 4℃냉장에서 보관 후 사용하였다(5). 동결건조 상태의 균주 앰플을 Clean bench (KMC-1400L, Vision Co. Ltd., Korea) 안에서 액체 배지 3 mL 정도에 녹여, 고형화시킨 평판 배지 위에 접종하였다. 균주 배양 배지 조성은 Table 1과 같으며, 균주의 최적 생장 조건인 pH 6.
- 8시간 6단계로 변화시켜 시료를 채취하여 이온크로마토그래피로 질산성 질소와 아질산성 질소의 농도를 분석하였다. 또한 haemacytomater를 이용하여 균주량을 측정하였다.
- 9 ppm, 아질산성 질소가 8 ppm으로 약 30 ppm의 질산성질소가 질소가스로 전환되었으나, 나머지 약 20 ppme 질소로 전환되지 못하였다. 또한 각각의 데이터를 통해 미고정화 반응기는 약 75시간 정도의 안정화 단계를 거치는 것으로 판단되며, 약 30시간 동안 안정된 값을 가지는 데이터 값을 최종 유출농도로 정하였다. 유출농도는 질산성 질소와 아질산성 질소의 합으로 하였다.
- 반응기 내의 탈질 정도를 알아보기 위하여 유출 폐수의 질산성 질소와 아질산성 질소의 농도를 이온 크로마토그래피(DV-120 Dionex, USA)를 이용하여 분석하였다(7). 시료 5 mL를 채취하여 50 mL 메스플라스크에 10배 희석시킨후 1 mL 주사기를 이용하여, 0.
- 계산할 수 있다. 본 실험에서는 haemacytometer를 이용하여 현미경으로 관찰, 살아서 활동하고 있는 균주만을 측정하여 탈질화에 직접적으로 참여하는 정확한 균주 수를 즉정하였다.
- 우수함을 확인하였다(7). 본 실험은 이 결과를 바탕으로 균주를 처리하였다.
- 본 연구에서는 Paracoccus denitrificans (KCTC 2530 P. denitrificans)를 이용한 화학적 permeabilization 처리를 통해 균주의 세포막을 손상시키고, 처리균주와 미처리 균주, 그리고 고정화 반응기와 미고정화 반응에서의 균주의 탈질 역가를 비교 . 분석하였다.
- 1의 반응기에 배양된 균주와 멸균된 배지액을 함께 넣어 순환시킴으로써 균주를 부직포와 유공관의 사이 공간 및 부직포에 고정화시켰다. 부직포 표면에 균주가 고정화된 정도는 눈으로도 확인이 가능하며, 3일 정도의 고정화 단계를 거친 후 미고정화 반응기의 탈질 특성 측정 방법과 동일한 실험 방법으로 각각의 유속에 따른 질산성 질소 농도와 아질산성 질소 농도, 그리고 균주량을 측정하였다.
- 시료 5 mL를 채취하여 50 mL 메스플라스크에 10배 희석시킨후 1 mL 주사기를 이용하여, 0.2 网1의 필터 (MFS-25, Disposable Syringe Filter Unit, J메무)로 여과하여 이온 크로마토그래 피에 주입시켜 농도를 분석하였다. 이온 크로마토그래피의 이동상은 3.
- 또한 각각의 데이터를 통해 미고정화 반응기는 약 75시간 정도의 안정화 단계를 거치는 것으로 판단되며, 약 30시간 동안 안정된 값을 가지는 데이터 값을 최종 유출농도로 정하였다. 유출농도는 질산성 질소와 아질산성 질소의 합으로 하였다. 이때 각 체류시간에 따른 균주의 농도는 Table 3과 같으며, 체류시간이 감소함에 따라 균주의 농도가 감소하는 경향을 보였다.
- 탈질 효과를 높이기 위해 공급 플라스크에 질소 가스를 주입시켜 1 시간 폭기시킨 후에 반응기로 공급시켰다. 체류시간은 58.1, 39.1, 29.3, 14.6, 11.6 그리고 9.8시간 6단계로 변화시켜 시료를 채취하여 이온크로마토그래피로 질산성 질소와 아질산성 질소의 농도를 분석하였다. 또한 haemacytomater를 이용하여 균주량을 측정하였다.
- 탈질화 균주인 Paracoccus denitHjicans를 이용한 미고정화 반응기와 고정화 반응기, 그리고 화학적 permeabilization 을 시킨 고정화 반응기의 탈질특성을 파악하고 효율성을 비교 분석한 본 연구의 결론은 다음과 같다.
- 탈질화 균주인 Paracoccus denitrificans를 이용한 탈질화 공정에 있어서 탈질 효율의 증대를 위해 선행 연구를 바탕으로 화학적 permeabilization 처리 후 균주를 고정화시키는 방법을 이용하였다. 반응기는 이상적인 CSTR을 도입하여 free cell reactor 와 immobilized cell reactor 그리고 permeabilized and immobilized cell reactor의 세 가지 형태의 실험을 실시하였으며, 탈질효율의 비교를 위해 M-M 식을 적용시켰다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 반응기 장치는 그림 1과 같다. CSTR 반응기로 총 내용적은 15.488 L, immobilized cell 실험은 반응 기내에 미세한 구멍을 뚫은 주름 유공관에 부직포를 씌워 고정화시킨 것으로 내용적은 15.12 L이다.
- 본 연구에서 사용한 균주는 한국생명공학연구원의 유전자은행으로부터 동결건 조상태로 분양받은 P. denitrificans (KCTC 2530)을 4℃냉장에서 보관 후 사용하였다(5). 동결건조 상태의 균주 앰플을 Clean bench (KMC-1400L, Vision Co.
이론/모형
- 각각의 반응기에 대한 효율성과 고정화 반응기에 실제 고정화 되어 있는 활성균주의 양을 역으로 계산하기 위하여 M-M식을 적용하였다. 식(5)에 따라 q와 «")/(«, -Q)의 관계로부터 까, 와 J&s, 의 관계를 알아보기 위하여 Fig.
- 분석하였다. 반응기는 이상적인 CSTR 모델을 도입하였으며, Michaelis-Menten (M-M)식의 적용을 통해 체류 시간 (retention time: R.T)에 따른 탈질효율을 비교하였다.
- 방법을 이용하였다. 반응기는 이상적인 CSTR을 도입하여 free cell reactor 와 immobilized cell reactor 그리고 permeabilized and immobilized cell reactor의 세 가지 형태의 실험을 실시하였으며, 탈질효율의 비교를 위해 M-M 식을 적용시켰다. 각 반응기의 체류시간에 따른 탈질 효과는 permeabilized and immobilized cell reactor가 가장 우수하였으며 또한 반응 평형에도 다른 두 반응기에 비해 빨리 도달하는 것으로 나타났다.
성능/효과
- 1. Free cell reactoi는 정상상태에 이르기까지 약 75시간이 소요되며, 체류시간이 5&1시간일 때 탈질 효율이 가장 높고 약 30 ppm의 질산성 질소의 처리 능력을 보였다. 2.
- 3. Permeabilized and immobilized cell reactor는 미 처리 균주를 이용한 고정화 반응기보다 안정화 속도가 5시간 정도 빨랐으며, 탈질효율 역시 우수함을 알 수 있었다.
- 4. 반응기내의 체류시간이 길어질수록 탈질 효율이 증가하는 양상을 보였으며, 이는 탈질 균주가 탈질화 공정을 행하기 위해서 일정시간의 체류시간을 필요로 함을 나타내는 것이며, CSTR 시스템을 이용한 탈질 공정은 적정 체류시간의 조작이 필요함을 나타낸다.
- 5. 고정화 반응기의 활성균주 양이 미고정화 반응기의 활성 균주 양의 약 2배임을 알 수 있었으며, 동일한 유출균주량을 감안할 때 고정화 반응기에는 유출량만큼의 활성 균주가 고정화 되어있는 것으로 보인다.
- 6. 고정화 반응기와 permeabilized 고정화 반응기의 瞞&細, 은 1.4배 정도의 차를 보였으며, 이것에 의한 반응속도의 차이는 균주의 양보다는 균주의 역가의 영향인 것으로 사료되며, permeabilization 처리한 균주의 활성이 미처리 균주의 활성보다 우수한 것으로 판단된다.
- 4와 같다. Fig. 3과 Fig. 4를 비교 분석하면, 처리 반응기가 미처리 반응기보다 안정화 속도가 약 5시간 정도 빨랐으며, 질산성 질소의 처리 효율 역시 좋은 결과를 나타내었다.
- 1 시간일 때 가장 두드러진 처리 효과를 볼 수 있었다. Free cell과 immobilized cell의 경우 질산성 질소가 모두 환원되지 않고 반응기내에 잔류하는 데에 비해 처리 균주를 이용한 고정화 반응기의 경우는 질산성 질소가 모두 환원되어, 질소가스로 전환 또는 약간의 아질산성 질소로 반응기내에 잔류하는 것으로 나타났다. 또한 처리균주를 이용한 반응기가 미처리 균주 반응기 보다 안정화 되는 시간 역시 짧은 것으로 평가되었다.
- 반응기는 이상적인 CSTR을 도입하여 free cell reactor 와 immobilized cell reactor 그리고 permeabilized and immobilized cell reactor의 세 가지 형태의 실험을 실시하였으며, 탈질효율의 비교를 위해 M-M 식을 적용시켰다. 각 반응기의 체류시간에 따른 탈질 효과는 permeabilized and immobilized cell reactor가 가장 우수하였으며 또한 반응 평형에도 다른 두 반응기에 비해 빨리 도달하는 것으로 나타났다.
- 이때 순환 펌프 유속은 22 L/min의 빠른 유속을 유지시켜 배지가 반응기로 유입되는 즉시 반응기내의 액과 섞일 수 있도록 함으로써 CSTR의 효과를 최대화시켰다. 또한 반응기로의 유입 플라스크에 질소가스를 주입시켜, anoxic 상태의 분위기를 유지하여 탈질화 반응의 효율을 높혔다. 이때의 질소 가스 유속은 10 mL/sec 이다.
- Free cell과 immobilized cell의 경우 질산성 질소가 모두 환원되지 않고 반응기내에 잔류하는 데에 비해 처리 균주를 이용한 고정화 반응기의 경우는 질산성 질소가 모두 환원되어, 질소가스로 전환 또는 약간의 아질산성 질소로 반응기내에 잔류하는 것으로 나타났다. 또한 처리균주를 이용한 반응기가 미처리 균주 반응기 보다 안정화 되는 시간 역시 짧은 것으로 평가되었다.
- Immobilized cell reactor는 free cell reactor.보다 약 2배 정도 안정화 속도가 빠르며, 동일한 공급 유속에서 탈질 효율은 약 33% 정도 우수한 것으로 나타났다.
- 처리 균주를 이용한 탈질화 공정은 앞의 두 개의 공정과 마찬가지로 체류시간이 58.1 시간일 때 가장 두드러진 처리 효과를 볼 수 있었다. Free cell과 immobilized cell의 경우 질산성 질소가 모두 환원되지 않고 반응기내에 잔류하는 데에 비해 처리 균주를 이용한 고정화 반응기의 경우는 질산성 질소가 모두 환원되어, 질소가스로 전환 또는 약간의 아질산성 질소로 반응기내에 잔류하는 것으로 나타났다.
- 체류시간에 따른 탈질화 능력은 58.1 시간에서 가장 뛰어났으며, 미고정화 반응기가 약 30 ppm의 질산성 질소를 질소가스로 환원시킨 것에 비해 고정화 반응기는 약 40 ppm의 질산성 질소를 질소가스로 환원시켰다.
- 2는 미고정화 반응기의 체류시간에 따른 합성폐수 내의 질산성 질소와 아질산성 질소농도 그리고 총 질소의 농도 변화를 나타낸 그래프이다. 탈질 능력은 공급 폐수의 반응기 내 체류시간이 58.1 시간일 때 가장 우수하였으며, 공급 유속이 증가하고 폐수의 반응기 내의 체류시간이 감소함에 따라 탈질효과가 감소하였다. 이는 P.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.