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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 바실러스를 이용한 공정인 B3와 RABC 공법에서 반응조별 점감포기에 의해 침전에 영향을 미치는 인자들과 점액물질(EPS) 추출물질의 변화를 고찰하고자 한다.
제안 방법
- B3 공법으로 운전중인 U 분뇨처리장의 건조슬러지를이용하여 액체배지에 배양 후 포자화 전·후의 EPS 추출 물질 중 Protein과 Carbohydrate의 함량을 비교하였다. 포자화 전과 후의 Carbohydrate의 함량은 그림 2에서 나타낸 바와 같이 별 차이가 없지만 Protein의 함량은 포 자화 전보다 포자화 후에서 크게 증가하였다.
- 포자화 전과 후의 Carbohydrate의 함량은 그림 2에서 나타낸 바와 같이 별 차이가 없지만 Protein의 함량은 포 자화 전보다 포자화 후에서 크게 증가하였다. 따라서 EPS 추출 물질 중 Protein의 함량 변화가 침전성에 영향을 미칠 수 있다고 판단하여 EPS 추출물질과 DO, SVI와의 상관관게를 분석하였다.
- 본 연구에서 바실러스가 포함되어 있는 U 분뇨처리장의 건조슬러지를 이용하여 포자화 전·후의 EPS 추출물질을 분석하였으며 실험의 정확성을 기하기 위해 U 분뇨처리장의 건조슬러지를 3차까지 배양하였다. 액체 배지 제조는 Nutrient Broth 4g을 증류수 500mL에 녹이고, autoclave에서 121℃, 15분 동안 멸균한 다음 건조슬러지를 3g(습중량)/500mL(액체배지+무기염료)에 넣고 바실러스의 우점화를 위해 85℃에서 30분 동안 stirring 한다.
- 지금까지 2개의 처리장에서 EPS 추출물질 중 침전에 관여하는 물질은 Protein이라는 판단 하에 그림 5와 같이 Protein과 Carbohydrate의 비율을 살펴보았다. 모든 처리장에서 각각의 반응조를 거치면서 Protein의 비율이 높아지는 것을 알 수 있으며 반응조를 거치면서 DO의 농도는 낮아지고 Protein의 비율은 높아지며 침전은 양호함에 따라 DO의 농도에 따라 바실러스의 포자화에 영향을 미치며 그에 따른 EPS 추출 물질 중 Protein의 함량이 침전에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상으로는 바실러스를 이용한 B3 공법으로 운전하고 있는 U 분뇨처 리장과 RABC공법으로 운전중인 B 분뇨처리장을 대상으로 실험을 하였다.
이론/모형
- 또한 반응조별 DO, MLSS의 변화에 따른 SVI 변화를 파악하는 실험을 수행하였으며, EPS 물질 분석은 Carbohydrate와 Protein을 분석하였으며 Carbohydrate의 함량은 페놀황산법으로 분석하였으몌 11], Protein의 함량은 원심분리 후 Bio-Rad Protein Assay Kit II로 측정하였다[(2).
성능/효과
- 1) 바실러스를 이용한 B3공법과 RABC공법으로 운전 중인 처리장에서는 침전조에서 포자를 형성한 바실러스가 생물반응조 1단으로 반송되어 높은 DO 농도와 유기물질 유입으로 발아를 시작하고 생물반응조 2단에서 바실러스의 활성도가 높아져 유기물질과 영양염류 등을 제거하고 다시 낮아진 DO농도로 인하여 바실러스가 생존하기에 불리한 조건이 되어 포자를 형성하게 되면 EPS 추출물질 중 Protein의 함량이 증가하고 침전은 양호함에 따라 추출물질 중 Protein의 함량이 침전에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 DO농도가 EPS 추출물질 중 Protein의 생성에 영향을 미치는 것으로 판단되며 또한 Protein의 생성이 침전에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 2) 바실러스를 이용한 B3공법과 RABC 공법으로 운전 중인 처리장에서 반응조를 지날수록 Protein/ Carbohydrate의 비율이 높아지는 결과를 얻었다. 따라서 바실러스를 이용한 공법에서의 침전성은 Protein의 절대량과 관계가 있으며 또한 Protein/ Carbohydrate의 비율이 증가함에 따라 향상된다고 판단된다.
- 꾸준히 증가하는 것을 알 수 있다. DO가 점점 낮아져 포자를 형성하면 EPS 추출물질 중 Protein의 함량이 높아지고 SVI도 양호한 결과를 나타내었다. 생물반응조 2단에서 Protein의 함량이 감소하였다가 3단부터 다시 증가하는 추세를 보이고 있는데 그 이유는 생물반응조 2단에서 높아진 포기로 인하여 바실러스가 활성화되어 Protein 의 함량이 감소한 것으로 판단된다.
- 따라서 생물반응조 1단으로 반송된포자화된 바실러스는 높은 DO로 인해 발아를 시작하며 2단에서 포기량을 높여 바실러스의 활성도를 높이며 유기물, 영양염류 등을 제거하고 3단과 4단에서 다시 낮아진 DO로 인해 바실러스가 생존하기에 불리한 환경 조건이 되므로 포자를 형성한다. DO의 농도가 낮아질수록 그림3에 나타낸 바와 같이 EPS 추출물질 중 Protein의 생성에 영향을 미치며 Protein의 함량이 증가할수록 침전효율이 향상되는 것으로 판단된다.
- 따라서 DO농도가 EPS 추출물질 중 Protein의 생성에 영향을 미치는 것으로 판단되며 또한 Protein의 생성이 침전에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 따라서 바실러스를 이용한 공법에서의 침전성은 Protein의 절대량과 관계가 있으며 또한 Protein/ Carbohydrate의 비율이 증가함에 따라 향상된다고 판단된다.
- 또한 EPS 추출물질 중 Protein의 함량이 Carbohydrate 의 함량보다 높았으며 Protein의 함량이 반응조를 지나면서 꾸준히 증가하는 것을 알 수 있다. DO가 점점 낮아져 포자를 형성하면 EPS 추출물질 중 Protein의 함량이 높아지고 SVI도 양호한 결과를 나타내었다.
- Carbohydrate의 비율을 살펴보았다. 모든 처리장에서 각각의 반응조를 거치면서 Protein의 비율이 높아지는 것을 알 수 있으며 반응조를 거치면서 DO의 농도는 낮아지고 Protein의 비율은 높아지며 침전은 양호함에 따라 DO의 농도에 따라 바실러스의 포자화에 영향을 미치며 그에 따른 EPS 추출 물질 중 Protein의 함량이 침전에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 반응조별 EPS 추출물질은 Protein 의 함량보다 Carbohydrate 의 함량이 높게 측정되었다. 하지만 Carbohydrate의 경우 각 반응조를 거치면서 특별한 변화가 없지만 Protein의 경우 생물반응조 2단에서부터 침전조까지 증가하는 것을 알 수 있으며 그에 따른 SVI도 90mL/g 이하로 양호한 수치를 보였다.
- 슬러지 침전성 문제를 해결하기 위해서는 슬러지 벌킹과 같은 미생물 특성에 관한 것으로 문제를 해결하기 위해 선택조를 운전하는 방법도 있지만 슬러지 침전 보조제를 주입하여 슬러지 침전 성을 증가시키는 방법이 있다[9]. 슬러지 침전 보조제로 비중이 매우 큰 철가루를 사용할 수 있으며 슬러지 침전 성 인자인 SVI(Sludge Volume Index)가 50%정도 까지 감소할 수 있는 것으로 나타났다.
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