$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

실규모 하수처리 생물반응기에서 발견되는 암모니아산화균 군집조성 및 특징
Characterization and Composition of Ammonia-Oxidizing Bacterial Community in Full- Scale Wastewater Treatment Bioreactors 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.45 no.2, 2009년, pp.112 - 118  

박희등 (고려대학교 건축사회환경공학부)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

질소제거 하수고도처리공정에서 암모니아산화균은 질소제거에 핵심 역할을 하는 독립영양세균이다. 하수처리 생물반응기에는 다양한 암모니아산화균이 서식하며 군집조성도 시간에 따라 변화한다. 본 연구에서는 생물반응기의 운전인자 및 환경조건이 암모니아산화균 군집구조의 조성과 다양성에 영향을 미친다는 가설을 설정하였다. 이 가설을 검증하기 위해 질산화 반응이 활발한 포항, Palo Alto, Nine Springs, Marshall 하수처리장 활성슬러지 생물반응기로부터 암모니아산화균의 ammonia monooxygenase subunit A 유전자 clone library를 제작하였다. 하수처리 생물반응기에는 Nitrosomonas europaea, N. oligotropha, N.-like, Nitrosospira lineage에 속하는 암모니아산화균이 주로 발견되었으며, N. communis, N. marina, N. cryotolerans lineage에 속하는 암모니아산화균은 주종을 이루지 못했다. 암모니아산화균 군집조성은 하수처리장별로 차이를 보였는데, 포항, Palo Alto, Marshall 하수처리장에서는 N. oligotropha lineage에 속하는 암모니아산화균이 가장 빈번히 발견되었고, Nine Springs 하수처리장에서는 N. europaea lineage에 속하는 암모니아산화균이 주종을 이루었다. 한편, 암모니아산화균 군집조성과 생물반응기 운전인자(HRT, SRT, MLSS) 및 환경조건(온도, pH, COD, $NH_3$, $NO_3{^-}$)의 연관성은 다변수 통계분석법인 Redundancy Analysis 방법을 이용하여 분석하였다. 그 결과, 생물반응조의 COD와 $NO_3{^-}$ 농도가 하수처리 생물반응기에서 암모니아산화균 군집구조를 결정하는 통계학적으로 유의한 변수로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ammonia-oxidizing bacteria (AOB) are chemolithoautotrophs that play a key role in nitrogen removal from advanced wastewater treatment processes. Various AOB species inhabit and their community compositions vary over time in the wastewater treatment bioreactors. In this study, a hypothesis that opera...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이러한 가설은 여러 연구자들에 의해 제시되었으나(8, 9, 13, 14) 대부분의 연구가 지리적으로 근접한 몇몇 하수처리장을 대상으로 제한된 데이터를 이용하여 연구되었으며, 그 결과 일관성 있는 결과가 부족한 편이다. 그래서, 본 연구의 목적은 지리적으로 멀리 떨어져 있는 여러 하수처리장을 대상으로 보다 체계적으로 접근하여 상기 가설을 검증하는 것이다.

가설 설정

  • 암모니아산화균 군집구조와 하수처리 생물반응기의 운전인자 및 환경조건과의 연관관계를 규명하기 위해 다변수 통계방법인 Redundancy Analysis (RDA)를 이용하였다. RDA 분석법은 군집 구조 데이터 분석에 종종 이용되는 방법으로 종(species)의 증감이 환경변수에 선형적으로 비례한다고 가정한다(10). 이 분석법은 3가지 매개변수(즉, 하수처리 생물반응기, 암모니아산화균 lineage, 운전인자 및 환경조건)의 분포를 하나의 도표에 표시한다.
  • 특히, 암모니아산화균 군집구조를 하수처리 생물반응기의 운전인자 및 환경조건과 연관시킨 보고는 많지 않다. 본 연구에서는 하수처리 생물반응기 체류시간과 포기방식 같은 운영인자, 온도와 pH 같은 생물반응기의 환경조건, 암모니아농도와 유기물농도 같은 하수의 특성이 암모니아산화균 군집구조와 다양성에 영향을 준다는 가설을 세웠다. 이러한 가설은 여러 연구자들에 의해 제시되었으나(8, 9, 13, 14) 대부분의 연구가 지리적으로 근접한 몇몇 하수처리장을 대상으로 제한된 데이터를 이용하여 연구되었으며, 그 결과 일관성 있는 결과가 부족한 편이다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
암모니아산화균은 무엇을 통해 에너지를 얻고, 세포 구성물질을 합성하는가? 암모니아산화균은 독립영양세균으로 암모니아를 산화하면서 에너지를 얻고 물속에 녹아있는 이산화탄소를 이용해 세포구성물질을 합성한다(22). 하수처리장의 활성슬러지에는 Nitrosomonas europaea 암모니아산화균이 우점한다고 보고되고 있으나(7), 이는 N.
질소가 과량으로 포함된 하수 방류수는 어떤 문제를 일으키는가? 질소가 과량으로 포함된 하수 방류수는 인간 활동 및 자연환경에 여러 가지 해를 입힐 수 있다. 급작스런 조류번식 및 하천수의 용존산소 고갈, 이로 인한 수생 생물의 폐사, 암모니아 및 질산성 질소 독성 등은 널리 알려진 악영향들이다(20). 국내에서도 질소를 포함한 영양염류가 과량으로 포함된 하천수 및 연근해 바닷물에서 조류의 이상 증식으로 어류의 집단 폐사 등이 종종 보고되고 있다.
유입수에 포함된 질소를 제거하기 위한 방법으로 어떤 것이 있으며, 어떤 방법이 가장 선호되는가? 유입수에 포함된 질소를 제거하기 위한 방법으로는 물리적, 화학적, 생물학적 방법 등이 제안되고 있으나, 하수처리에 있어서는 경제성 및 처리의 안정성 등의 이유로 생물학적 방법이 전 세계적으로 선호되고 있다(11, 20). 생물학적 방법은 일반적으로 생물반응조를 호기조와 무산소조의 두 개 반응조로 나누어 각각 질산화(nitrification)와 탈질(denitrification)을 유도하는 방식으로 운영하는 것이다(11).
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (22)

  1. 이정수. 2005. 하.폐수처리: 최신 이론 및 응용. 서울, 도서출판 동화기술 

  2. APHA, AWWA, and WPCF. 1989. Standard methods for the examination of water and wastewater. 17th ed. APHA, AWWA, WPCF. Washington, D.C., USA. 

  3. Dionisi, H.M., A.C. Layton, G. Harms, I.R. Gregory, K.G. Robinson, and G.S. Sayler. 2002. Quantification of Nitrosomonas oligotropha-like ammonia-oxidizing bacteria and Nitrospira spp. from full-scale wastewater treatment plants by competitive PCR. Appl. Environ. Microbiol. 68, 245-253 

  4. Hiorns, W.D., R.C. Hastings, I.M. Head, A.J. McCarthy, J.R. Saunders, R.W. Pickup, and G.H. Hall. 1995. Amplification of 16S ribosomal RNA genes of autotrophic ammonia-oxidizing bacteria demonstrates the ubiquity of nitrosospiras in the environment. Microbiology 141, 2793-2800 

  5. Koops, H.P., B. Botcher, U.C. Moller, A. Pommerening-Roser, and G. Stehr. 1991. Classification of eight new species of ammoniaoxidizing bacteria: Nitrosomonas communis sp. nov., Nitrosomonas urea sp. nov., Nitrosomonas aestuarii sp. nov., Nitrosomonas marina sp. nov., Nitrosomonas nitrosa sp. nov., Nitrosomonas eutropha sp. nov., Nitrosomonas oligotropha sp. nov. and Nitrosomonas halophila sp. nov. J. Gen. Microbiol. 137, 1689-1699 

  6. Koops, H.P. and A. Pommerening-Roser. 2001. Distribution and ecophysiology of the nitrifying bacteria emphasizing cultured species. FEMS Microbiol. Ecol. 37, 1-9 

  7. Kowalchuk, G.A. and J.R. Stephen. 2001. Ammonia-oxidizing bacteria: A model for molecular microbial ecology. Ann. Rev. Microbiol. 55, 485-529 

  8. Limpiyakorn, T., F. Kurisu, and O. Yagi. 2006. Quantification of ammonia-oxidizing bacteria populations in full-scale sewage activated sludge systems and assessment of system variables affecting their performance. Wat. Sci. Technol. 54, 91-99 

  9. Limpiyakorn, T., Y. Shinohara, F. Kurisu, and O. Yagi. 2005. Communities of ammonia-oxidizing bacteria in activated sludge of various sewage treatment plants in Tokyo. FEMS Microbiol. Ecol. 54, 205-217 

  10. McCune, B. and J.B. Grace. 2002. Analysis of ecological communities. Gleneden Beach, OR, MJM Software Design 

  11. Metcalf and Eddy. 2003. Wastewater engineering: treatment and reuse. 4th ed. New York, NY, McGraw-Hill 

  12. Park, H.D., S.Y. Lee, and S. Hwang. 2008. Redundancy analysis demonstrated the relevance of temperature to ammonia-oxidizing bacterial community compositions in a full-scale nitrifying bioreactor treating saline wastewater J. Microbiol. Biotechnol. in print 

  13. Park, H.-D., J.M. Regan, and D.R. Noguera. 2002. Molecular analysis of ammonia-oxidizing bacterial populations in aerated-anoxic Orbal processes. Wat. Sci. Technol. 46, 273-280 

  14. Park, H.D., L.M. Whang, S.R. Reusser, and D.R. Noguera. 2006. Taking advantage of aerated-anoxic operation in a full-scale University of Cape Town (UCT) process. Wat. Environ. Res. 78, 637-642 

  15. Purkhold, U., A. Pommerening-Roser, S. Juretschko, M.C. Schmid, H.-P. Koops, and M. Wagner. 2000. Phylogeny of all recognized species of ammonia oxidizers based on comparative 16S rRNA and amoA sequence analysis: implications for molecular diversity surveys. Appl. Environ. Microbiol. 66, 5368-5382 

  16. Rotthauwe, J.H., K.P. Witzel, and W. Liesack. 1997. The ammonia monooxygenase structural gene amoA as a functional marker: molecular fine-scale analysis of natural ammonia-oxidizing populations. Appl. Environ. Microbiol. 63, 4704-4712 

  17. Saitou, N. and M. Nei. 1987. The neighbor-joining method - a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 4, 406-425 

  18. ter Braak, C.J.F. 1986. Canonical correspondence analysis: a new eigenvector technique for multivariate direct gradient analysis. Ecology 67, 1167-1179 

  19. Thompson, J.D., T.J. Gibson, F. Plewniak, F. Jeanmougin, and D.G. Higgins. 1997. The Clustal_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools. Nucleic Acids Res. 25, 4876-4882 

  20. US-EPA. 1993. Manual: Nitrogen control. Cincinnati, OH, US-EPA. 

  21. Wagner, M., D.R. Noguera, S. Juretschko, G. Rath, H.P. Koops, and K.H. Schleifer. 1998. Combining fluorescent in situ hybridization (FISH) with cultivation and mathematical modeling to study population structure and function of ammonia-oxidizing bacteria in activated sludge. Wat. Sci. Technol. 37, 441-449 

  22. Watson, S.W., E. Bock, H. Harms, H.-P. Koops, and A.B. Hooper. 1989. Nitrifying bacteria, pp. 1808-1834. In J.T. Staley, M.P. Bryant, N. Pfenning, and J.G. Holts (ed.), Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Williams & Wilkins, Baltimore, MD, USA. 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로