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막/생물반응기에서 Fluorescence in situ Hybridization 기법을 이용한 질산화 미생물 분포특성 및 질소제거 연구
Characteristics of Microbial Distribution of Nitrifiers and Nitrogen Removal in Membrane Bioreactor by Fluorescence in situ Hybridization 원문보기

한국미생물·생명공학회지 = Korean journal of microbiology and biotechnology, v.34 no.3, 2006년, pp.257 - 264  

임경조 (울산대학교 생명화학공학부) ,  김선희 (한림대학교 환경생명공학과) ,  김동진 (한림대학교 환경생명공학과) ,  차기철 (연세대학교 환경공학부) ,  유익근 (울산대학교 생명화학공학부)

초록
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침지형 막/생물반응기에 암모니움 합성폐수를 공급하여 약 350일 동안 운전하면서 질산화 특성 및 미생물의 분포 변화를 살펴보았다. 원수의 암모니움 농도는 500-1000 $mgNH_4-N/L$, 질소 부하는 $1-2\;kgN/m^3{\cdot}d$로 공급하였고, 용존산소(DO)농도, 슬러지 체류시간(SRT), 온도 변화에 따른 질산화 효율, 아질산성 질소의 비율, 슬러지 농도, sludge volume index(SVI)변화를 모니터링 하였다. DO 농도, 온도, SRT 증가에 따라 암모니움 산화율은 증가하였으며, 이와 같은 암모니움 산화율의 감소로 MBR 내에서 free ammonia($NH_3-N$)농도가 증가할 경우 처리수에서 아질산성 질소의 비율이 높아졌다. 운전 기간 중 원인이 뚜렷하지 않은 질산화 효율의 급격한 감소가 관찰되었는데, 이때 슬러지 벌킹 및 SVI 값의 증가가 동시에 수반되었다. 운전 후반부에 질산화균이 우점된 MBR에 추가로 유기물을 공급하면, SVI 값이 2배로 증가하였고 암모니움 산화율은 감소하였다. FISH 분석에서 나타난 MBR내의 미생물 분포는 암모니아 산화균의 경우 Nitrosomonas가 우점하였으나 운전 후반부로 갈수록 Nitrosospira의 비율이 Nitrosomonas와 비슷할 정도로 증가하였다. 아질산 산화균은 Nitrospira가 우점하였지만 Nitrobacter 역시 운전기간 내내 관찰되었는데, 이는 MBR 내에서 높게 유지된 아질산성 질소가 Nitrobacter의 성장에 도움을 준 것으로 보인다.

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An aerobic submerged membrane bioreactor (MBR) treating ammonium wastewater was studied in respect of nitrification characteristics and distribution of nitrification bacteria over a period of 350 days. MBR was fed with ammonium concentration of 500-1000 mg $NH_4-N/L$ at a nitrogen load of...

주제어

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문제 정의

  • 연구에서는 MBR을 질산화 시스템으로 운영하면서 여러 가지 변수에 따른 질산화 특성을 모니터링 하였는데 , 특히 아질산성 질소의 죽적을 유발하는 인자에 대해 살펴보았다. 또한 질소 처리 공정을 포함하여 여러 생물학적 폐수처리 시스템에 FISH를 활용한 기존 사례를 참조하여, 유기물이 배제된 고농도의 암모니아성 질소가 공급되는 질산화 MBR에서의미생물 분포 변화를 FISH에 의해 모니터링 흐卜여, 질산화 반응기 해석에 대한 기초 자료를 얻고자 했다.
  • 따라서 활성오니 등의 전통적인 시스템과는 미생물 군집 면에서 상당히 다른 특성을 보인다고 알려져 있다[5, 12], 현재까지의 MBR 연구는 주로 유기물 산화 중심의 연구에 치우쳐 있어 , 질산화 혹은 아질산 축적 반응기로서 연구된 사례는 드물다. 연구에서는 MBR을 질산화 시스템으로 운영하면서 여러 가지 변수에 따른 질산화 특성을 모니터링 하였는데 , 특히 아질산성 질소의 죽적을 유발하는 인자에 대해 살펴보았다. 또한 질소 처리 공정을 포함하여 여러 생물학적 폐수처리 시스템에 FISH를 활용한 기존 사례를 참조하여, 유기물이 배제된 고농도의 암모니아성 질소가 공급되는 질산화 MBR에서의미생물 분포 변화를 FISH에 의해 모니터링 흐卜여, 질산화 반응기 해석에 대한 기초 자료를 얻고자 했다.
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