[논문]연속회분식 반응기를 이용한 혐기성 암모늄 산화균 농후배양에서의 정성 및 정량적 미생물 군집구조 분석

배효관; 정진영

연속회분식 반응기를 이용한 혐기성 암모늄 산화균 농후배양에서의 정성 및 정량적 미생물 군집구조 분석
Qualitative and Quantitative Analysis of Microbial Community Structure in the Sequencing Batch Reactor for Enriching ANAMMOX Consortium 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.31 no.10, 2009년, pp.919 - 926

배효관 (한국과학기술연구원 환경기술연구단) , 정진영 (한국과학기술연구원 환경기술연구단)

초록
AI-Helper

혐기성 암모늄 산화공정을 안정화시키기 전에 많은 양의 식종 미생물 투여가 필요하므로 혐기성 암모늄 산화균의 농후배양은 실규모의 혐기성 암모늄 산화 반응기를 운영할 때 필수적인 과정이다. 본 연구에서는 활성슬러지 미생물을 식종한 연속 회분식 반응기를 이용하여 혐기성 암모늄 산화균을 농후배양하고, 미생물 군집구조의 변화를 관찰하여 농후배양 결과를 검증하였다. 혐기성 암모늄 산화균의 농후배양은 70일간 시행되었고, 농후배양 후 활성시험에서 $NH_4\;^+$와 $NO_2\;^-$의 기질제거효율이 각각 98.5%와 90.7%로 관찰되어 혐기성 암모늄 산화균의 배양이 성공적으로 수행된 것으로 판단되었다. 계통분류학적 분지도 작성 결과, 다양하였던 Planctomycetes 문(phylum)의 미생물 군집구조가 농후배양 이후에 현저하게 단순해졌다는 것이 밝혀졌다. 농후배양 이후 발견된 36개의 clone들 모두가 혐기성 암모늄 산화균이었으며, Candidatus Brocadia (36%) 와 Candidatus Anammoxoglobus (64%) 속(genus)에 속하였다. RTQ-PCR (real-time quantitative PCR)을 통해 혐기성 암모늄 산화균을 정량한 결과, 혐기성 암모늄 산화 상향류식 연속 배양기에서 1년 이상 선택 배양된 붉은색 혐기성암모늄 산화 입상 슬러지에 비해 혐기성 암모늄 산화균의 16S rDNA 농도가 74.8%인 것으로 나타났다. 상기의 분자생물학적 분석을 통해 70일간 농후배양된 활성슬러지가 혐기성 암모늄 산화 실용화 공정의 접종 미생물로 활용 가능할 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Enrichment of anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX) bacteria is the essential step for operating full-scale ANAMMOX bioreactor because adding a significant amount of seeding sludge is required to stabilize the ANAMMOX reactor. In this study, the enrichment of ANAMMOX bacteria from an activated sludge using sequencing batch reactor was conducted and verified by analyzing changes in the microbial community structure. ANAMMOX bacteria were successfully enriched for 70 days and the substrate removal efficiencies showed 98.5% and 90.7% for $NH_4\;^+$ and $NO_2\;^-$ in the activity test, respectively. The phylogenetic trees of Planctomycetes phylum showed that the diverse microbial community structure of an activated sludge was remarkably simplified after the enrichment. All 36 clones, obtained after the enrichment, were affiliated with ANAMMOX bacteria of Candidatus Brocadia (36%) and Candidatus Anammoxoglobus (64%) genera. The quantification using real-time quantitative PCR (RTQ-PCR) revea ed that the 16S rDNA concentration of ANAMMOX bacteria was 74.8% compared to the granular ANAMMOX sludge obtained from an upflow ANAMMOX sludge bed reactor which had been operated for more than one year. The results of molecular analysis supported that the enriched sludge could be used as a seeding sludge for a full-scale ANAMMOX bioreactor.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

제안 방법

에서 1년 이상 선택 배양된 붉은색 혐기성 암모늄 산화 입상 슬러지를 채취하여 분쇄기로 균질화시키고 농후배양된 슬러지와 함께 정량분석을 시행하였다.(Fig. 5) 농후배양된 슬러지와 표준 슬러지의 휘발성 부유 고형물 농도가 서로 다르므로 측정된 혐기성 암모늄 산화균의 16S rDNA 농도를 휘발성 부유 고형물 농도 나눈 표준화된 값을 상호비교하였다. 농후배양된 슬러지는 mg 휘발성 부유 고형물 당 4.
순수정제된 plamid 시료를 Solgent Inc.(Korea)에 송부 하여 염기서열을 분석하였다.
(NH4)2SO4와 NaNO2로 질소 기질농도를 조절하였고, 기본 배지는 van de Graaf 등¹⁷⁾의 조성을 변용하여 Table 1과 같이 조성하였다. 미량원소 I 용액은 EDTA 5 g/L와 FeSO4.
10~15) 이러한 연구사례들은 혐기성 암모늄 산화 반응의 효율로 농후배양의 성공도를 가늠할 뿐만 아니라, 분자생물학적인 분석법을 이용하여 배양된 혐기성 암모늄 산화균의 종류를 판별하거나 혐기성 암모늄 산화균이 얼마나 증가하였는지 정량분석을 수행하였다. 특히, FISH (fluorescence in situ hybridization)와 RTQ-PCR (real-time quantitative PCR)을 이용하여 혐기성 암모늄 산화균을 정량한 정보는 농후배양의 성공도를 나타내는 집적적인 지표가 되었다.
이후, X-gal과 ampicillin이 첨가된 한천배지에 형질전환된 미생물을 도말하여 선택배양하였다. 16S rDNA의 삽입이 확인된 미생물을 ampicillin이 첨가된 LB Broth에서 과량배양 후, QIAprep spin miniprep kit (QIAGEN Inc., USA)를 이용하여 plasmid를 순수정제하였다. 순수정제된 plamid 시료를 Solgent Inc.
배양기의 온도를 35℃로 유지하고 100 rpm^15,16)의 속도로 교반하였다. 1주일에 한 번씩 배지를 교체하였고, 슬러지의 유출을 막기 위해 30분간 정치된 상태로 슬러지를 침전 시킨 이후에 0.4 L의 용액을 제거하고 새로운 배지 0.4 L를 60 mL 주사기를 이용하여 투여하였다. 용존산소의 유입을 막기위해 배지 투여 전에 아르곤 가스로 30분간 폭기하였고, 배지 교체시에 산소가 반응기로 유입되지 않도록 반응기를 아르곤 가스로 충진하며 작업하였다.
프라이머와 탐침자는 최종 농도가 250 nM이 되도록 조정하여 투여하고총 부피가 20 μL이 되도록 3차 증류수를 투여하였다. ABI Prism 7300 sequence detection system (Applied Biosystems Inc., USA)기기를 사용하였으며, 증폭조건은 증폭 효소 활성화(50℃, 2분) pre-heating (95℃, 10분), denaturing (95℃, 15초), annealing과 extension (60℃, 1분)이었고. denaturing, annealing과 extension 과정을 50회 반복하였다.
한 그룹 안에서 무작위로 하나의 염기서열을 택하여 OTU (Operational Taxonomic Unit)로 사용하였다. OTU의 근유종을 BLAST Network Service에 입력하여 탐색하였고, 근유종의 16S rDNA를 계통분류학적 분지도의 작성에 활용하였다. 실험에서 획득한 미생물과 근유종의 염기서열을 ClustalX 1.
, Korea) 10 μL, 10 μM 농도의 프라이머 각 1 μL, 주형 DNA 1 μL, 3차 증류수 7 μL로 조성되었다. PCR 기기는 MyCyclerTM (BIO-RAD Inc., USA)를 사용하였으며, 증폭 조건은 pre-heating (95℃, 2분), denaturing (95℃, 20초), annealing (57℃, 40초), extension (72℃, 40초), final extension (72℃, 5분)이었고, denatureing, annealing, extension 과정을 30회 반복하였다. 증폭산물은 100 V에서 25분간 전기영동하고, QIAquick gel extraction kit (QIAGEN Inc.
25 mL로 조정하였다. Power SoilTM DNA kit (Mo Bio Laboratories Inc., USA)에 미생물 전량을 투입하여 제조사의 설명서에 따라 DNA를 추출하고, 두 개의 DNA 샘플을 하나의 1.5 mL tube에 혼합하였다.
국내의 하수처리장의 활성슬러지를 식종하여 혐기성 암모늄 산화 미생물을 농후배양하고 분자생물학적 기법을 통하여 농후 배양 결과를 평가한 결과 아래와 같은 결론을 도출하였다.
농후배양 반응기는 18 cm 높이의 0.5 L 유리병을 고무마개로 막아 혐기성 연속 회분식 반응이 가능하도록 제작되었고, 20 cm 길이의 주사기 바늘을 이용하여 주기적으로 배지를 교체하였으며, 10 cm 길이의 주사기 바늘을 이용하여 혐기성 암모늄 산화 반응에 의해 발생되는 질소를 하루에 한 번씩 제거해 주었다. 배양기의 온도를 35℃로 유지하고 100 rpm^15,16)의 속도로 교반하였다.
농후배양을 종료한 70일 직후 별도의 회분식 실험을 수행하여 농후배양된 혐기성 암모늄 산화균의 기질소모 활성을 연속 적인 시료분석을 통하여 확인하고, 암모니아성 질소와 아질산성 질소의 소모 비율과 부산물인 질산성 질소의 생성 비율을 계산하였다.(Fig.
침전시킨 활성슬러지 100 mL를 500 mL 반응기에 식종하였을 때, 반응기내 휘발성 부유 고형물의 농도는 1,038 mg/L이었다. 미생물 군집구조의 변화를 분석하기 위해 두 개의 1.5 mL tube에 1 mL씩 미생물을 채취하였다. 채취한 샘플은 3차 증류수로 세척하여 16S rDNA 증폭을 저해할 수 있는 불순물을 제거하였고, 최종 부피를 0.
본 실험에서 획득한 16S rDNA 염기서열의 상대적인 유사성을 MEGA 3.1 프로그램을 이용하여 분석하고, 5% 유사성을 보이는 염기서열을 한 그룹으로 분류하였다. 한 그룹 안에서 무작위로 하나의 염기서열을 택하여 OTU (Operational Taxonomic Unit)로 사용하였다.
이와 같이 농후배양 후에는 정성적으로 혐기성 암모늄 산화균의 종류를 식별하는 것과 더불어 반드시 분자생물학적인 정량분석을 수행하여 농후배양 정도를 검증해야 한다. 본 연구에서는 혐기성 암모늄 산화균을 짧은 시간내에 농후배양하고, 농후배양 결과를 분자생물학적 정성 및 정량 분석을 통하여 검증하였다.
OTU의 근유종을 BLAST Network Service에 입력하여 탐색하였고, 근유종의 16S rDNA를 계통분류학적 분지도의 작성에 활용하였다. 실험에서 획득한 미생물과 근유종의 염기서열을 ClustalX 1.81을 이용하여 정렬하고, MEGA 3.1로 계통분류학적 분지도를 작성 하였다. 계통분류학적 분지도 작성 시 neighbor-joining method를 알고리즘으로 이용하였으며, 신뢰성을 확보하기 위해 1,000회의 bootstrap을 시행하였다.
2 mg/L로 낮아지는 높은 기질 제거효율을 보였다. 아질산성질소의 저해농도가 100 mg/L이므로 더 이상 기질농도를 증가 시키지 않고, 농후배양된 혐기성 암모늄 산화균의 활성을 테스트하고 반응기내 군집구조를 분석하였다.
2에 나타내었다. 아질산은 혐기성 암모늄 산화 미생물에 저해를 주는 것으로 알려져 있기 때문에 반응 초기에 유입 아질산성 질소의 농도를 15 mg/L 이하로 유지해 주었고, 암모니아성 질소는 아질산성 질소와 동일한 양을 투여하였다. 암모니아성 질소와 아질산성 질소의 농도를 각각 20 mg/L로 상승시킨 농후배양 37일 이후 현저한 혐기성 암모늄 산화균의 활성을 보였고, 농후배양 70일 까지 활성이 유지되었다.
암모니아성 질소 농도는 kjeldahl nitrogen analysis (Kjeltec 1035, Sweden)로 측정하였고, 아질산성 질소와 질산 성질소 분석을 위해 ion chromatography (Dionex 120, USA)를 사용하였다. 휘발성 부유 고형물은 Standard Methods¹⁹⁾에 기술된 방법으로 분석하였다.
정제된 16S rDNA는 T&A cloning vector (Real Bioteh Corp., Taiwan)를 사용하여 ligation하고, HITTM competent cells (Real Biotech Corp, Taiwan)를 사용하여 형질전환을 시행하였다.
, USA)를 사용하였으며, 증폭 조건은 pre-heating (95℃, 2분), denaturing (95℃, 20초), annealing (57℃, 40초), extension (72℃, 40초), final extension (72℃, 5분)이었고, denatureing, annealing, extension 과정을 30회 반복하였다. 증폭산물은 100 V에서 25분간 전기영동하고, QIAquick gel extraction kit (QIAGEN Inc., USA)를 이용하여 정제하였다.
5 mL tube에 1 mL씩 미생물을 채취하였다. 채취한 샘플은 3차 증류수로 세척하여 16S rDNA 증폭을 저해할 수 있는 불순물을 제거하였고, 최종 부피를 0.25 mL로 조정하였다. Power SoilTM DNA kit (Mo Bio Laboratories Inc.
1b)을보였다. 표준 시료의 증폭에서 DNA시료를 넣지 않은 NonTemplate Control (NTC)은 증폭을 보이지 않았고, 모든 RTQ-PCR 실험에서 NTC를 사용하여 시료의 오염 여부를 확인하였다.
프라이머와 탐침자는 최종 농도가 250 nM이 되도록 조정하여 투여하고총 부피가 20 μL이 되도록 3차 증류수를 투여하였다.
1 프로그램을 이용하여 분석하고, 5% 유사성을 보이는 염기서열을 한 그룹으로 분류하였다. 한 그룹 안에서 무작위로 하나의 염기서열을 택하여 OTU (Operational Taxonomic Unit)로 사용하였다. OTU의 근유종을 BLAST Network Service에 입력하여 탐색하였고, 근유종의 16S rDNA를 계통분류학적 분지도의 작성에 활용하였다.
혐기성 암모늄 산화균 증식량의 적절한 비교를 위하여 혐기성 암모늄 산화 상향류식 연속 배양기²²⁾에서 1년 이상 선택 배양된 붉은색 혐기성 암모늄 산화 입상 슬러지를 채취하여 분쇄기로 균질화시키고 농후배양된 슬러지와 함께 정량분석을 시행하였다.(Fig.
혐기성 암모늄 산화균이 농후배양된 슬러지의 휘발성 부유고형물의 농도는 680 mg/L이었고, 3일간 반응을 진행하였다. 반응 초기의 암모니아성 질소 농도는 92.

대상 데이터

미량원소 I 용액은 EDTA 5 g/L와 FeSO4. 7H2O 5 g/L로 제조되었고, 미량원소 II 용액은 ZnSO4. 7H2O 0.
RTQ-PCR을 이용하여 혐기성 암모늄 산화균을 정량하기 위하여 프라이머로 Pla46F (5'-GGATTAGGCATGCAAGTC-'3) 와 667R (5'-ACCAGAAGTTCCACTCTC-'3)을 사용하였고, TaqMan 탐침자로 381F (5'-AAGGGTGACGAAGCGACGCC -'3)를 사용하였다.
국내 A 하수처리장의 활성슬러지를 식종슬러지로 사용하였다. 활성슬러지가 채취된 반응기내 pH는 6.
혐기성 암모늄 산화 미생물이 속해있는 Planctomycetes 문의 16S rDNA를 PCR로 증폭하기 위하여 Pla46F (5'- GGATTAGGCATGCAAGTC-3')와 1392R (5'-ACGGGCG GTGTGTAC-3')을 프라이머로 사용하였다.

이론/모형

1로 계통분류학적 분지도를 작성 하였다. 계통분류학적 분지도 작성 시 neighbor-joining method를 알고리즘으로 이용하였으며, 신뢰성을 확보하기 위해 1,000회의 bootstrap을 시행하였다.
암모니아성 질소 농도는 kjeldahl nitrogen analysis (Kjeltec 1035, Sweden)로 측정하였고, 아질산성 질소와 질산 성질소 분석을 위해 ion chromatography (Dionex 120, USA)를 사용하였다. 휘발성 부유 고형물은 Standard Methods¹⁹⁾에 기술된 방법으로 분석하였다.

성능/효과

농후배양 후에 획득한 36개의 유전자는 모두가 혐기성 암모늄 산화균에 속하는 것으로 밝혀졌다.(Fig. 4b) 36개의 유전자중 Ana-001 (GQ344835)에 속하는 23개(64%)의 유전자는 Candidatus Anammoxoglobus 속에 속하였고, Ana-002 (GQ344834)에 속하는 13개(36%)의 유전자는 Candidatus Brocadia 속에 속하였다. 계통분류학적 분지도 작성을 통해 혐기성 암모늄 산화 미생물의 개체수가 농후배양을 거쳐 급격히 증가되고 다른 Planctomycetes는 사멸한 것을 알 수 있었다.
1) 연속회분식 공정을 이용한 농후배양 초기 35일에 첫 혐기성 암모늄 산화 활성을 관찰할 수 있었고, 이후 배양 70일까지 암모니아성 및 아질산성 질소를 서서히 높여 각각 74.1 mg/L 및 78.3 mg/L 기질 농도에서 현저한 혐기성 암모늄 산화 활성을 나타내었다.
1) 혐기성 암모늄 산화균은 분류학적으로 Planctomycetes 문(phylum)에 속해 있고, 현재까지 확인된 미생물은 Candidatus Brocadia^2,3), Candidatus Kuenenia⁴⁾, Candidatus Scalindua⁵⁾, 그리고 Candidatus Anammoxoglobus⁶⁾ 속(genus)이 있다.
2) 농후배양을 종료한 70일 직후, 농후배양된 혐기성 암모늄 산화균의 기질소모 속도를 별도의 혐기성 회분식 실험으로 측정한 결과 3일 안에 암모니아성 질소 92.0 mg/L 와 아질산성 질소 81.5 mg/L를 대부분 소모하여 각각 98.5%와 90.7%의 제거효율을 보였다. 질소성분 물질수지는 선행 연구를 통해 보고된 비율인 #:#:#= 1:1.
22) 이에 비해, 본 연구의 농후배양을 통해 증식한 혐기성 암모늄 산화균은 두 가지로 비교적 다양하였고, 식 종하는 슬러지에 따라 농후배양되는 혐기성 암모늄 산화균이 다를 수 있다는 것을 보여주었다.
3) 농후배양 전후의 Planctomycetes 문에 속한 미생물의 16S rDNA를 cloning과계통분류학적분지도작성을통해분석한 결과, 농후배양전의 미생물 시료에서는 획득한 75개의 유전자중에서기존혐기성암모늄산화균과일치하는미생물을 발견하지 못하였고, 단지 39개의 유전자가 계통 분류학적으로혐기성암모늄산화균과가까운그룹을이루고있는 것으로 나타났다. 그러나, 농후배양 후에 획득한 36개의 유전자에서는 모두가 혐기성 암모늄 산화균에 속하는 것으로 밝혀졌고, 64%는 Candidatus Anammoxoglobus 속, 36%는 Candidatus Brocadia 속으로 규명되었다.
5 mg/L이 었다. 3일 내에 대부분의 기질이 소모되었고, 암모니아성 질소와 아질산성 질소의 제거율은 각각 98.5%와 90.7%로 나타났다. 혐기성 암모늄 산화 반응의 부산물인 질산성 질소는 55.
70일의 농후배양을 통해 증식된 혐기성 암모늄 산화균의 군집에서 Candidatus Anammoxoglobus와 Candidatus Brocadia 속의 혐기성 암모늄 산화균이 식별되었고, 표준 시료 대비 74.8%로 농후배양된 것을 근거로 하수처리장 활성슬러지로부터 농후배양된 혐기성 암모늄 산화 군집은 실용화 공정의 접종 미생물로 활용 가능할 것으로 판단되었다.
9) RTQ-PCR 혼합액의 총 부피는 20 μL이고, TaqMan Gene Expression Master Mix (Applied Biosystems Inc., USA) 10 μL와 주형 DNA 0.5 μL를 포함하였다.
3) 농후배양 전후의 Planctomycetes 문에 속한 미생물의 16S rDNA를 cloning과계통분류학적분지도작성을통해분석한 결과, 농후배양전의 미생물 시료에서는 획득한 75개의 유전자중에서기존혐기성암모늄산화균과일치하는미생물을 발견하지 못하였고, 단지 39개의 유전자가 계통 분류학적으로혐기성암모늄산화균과가까운그룹을이루고있는 것으로 나타났다. 그러나, 농후배양 후에 획득한 36개의 유전자에서는 모두가 혐기성 암모늄 산화균에 속하는 것으로 밝혀졌고, 64%는 Candidatus Anammoxoglobus 속, 36%는 Candidatus Brocadia 속으로 규명되었다.
4에 나타내었고, 그 결과를 Table 2에 정리하였다. 농후배양 전의 활성슬러지를 분석한 결과, 75개 중 39개의 유전자가 계통 분류학적으로 혐기성 암모늄 산화균과 가까운 그룹을 이루고 있을 뿐, Candidatus Brocadia^2,3), Candidatus Kuenenia⁴⁾, Candidatus Scalindua⁵⁾, 그리고 Candidatus Anammoxoglobus⁶⁾ 속의 혐기성 암모늄 산화균은 발견하지 못했다.(Fig.
농후배양 후에 획득한 36개의 유전자는 모두가 혐기성 암모늄 산화균에 속하는 것으로 밝혀졌다.(Fig.
농후배양된 슬러지는 mg 휘발성 부유 고형물 당 4.66×109 copies, 표준 혐기성 암모늄 산화 입상 슬러지는 mg 휘발성 부유 고형물 당 6.23×109 copies의 16S rDNA를 함유하고 있어, 표준슬러지 대비 74.8%의 혐기성 암모늄 산화균이 70일만에 농후 배양되었다는 것을 알 수 있었다.
암모니아성 질소와 아질산성 질소의 농도를 각각 20 mg/L로 상승시킨 농후배양 37일 이후 현저한 혐기성 암모늄 산화균의 활성을 보였고, 농후배양 70일 까지 활성이 유지되었다. 마지막 회분식 반응에 암모니아성 질소 74.1 mg/L, 아질산성 질소 78.3 mg/L를 초기 기질로 투여하였는데, 유출농도는 암모니아성 질소 5.5 mg/L, 아질산성 질소 0.2 mg/L로 낮아지는 높은 기질 제거효율을 보였다. 아질산성질소의 저해농도가 100 mg/L이므로 더 이상 기질농도를 증가 시키지 않고, 농후배양된 혐기성 암모늄 산화균의 활성을 테스트하고 반응기내 군집구조를 분석하였다.
아질산은 혐기성 암모늄 산화 미생물에 저해를 주는 것으로 알려져 있기 때문에 반응 초기에 유입 아질산성 질소의 농도를 15 mg/L 이하로 유지해 주었고, 암모니아성 질소는 아질산성 질소와 동일한 양을 투여하였다. 암모니아성 질소와 아질산성 질소의 농도를 각각 20 mg/L로 상승시킨 농후배양 37일 이후 현저한 혐기성 암모늄 산화균의 활성을 보였고, 농후배양 70일 까지 활성이 유지되었다. 마지막 회분식 반응에 암모니아성 질소 74.
주형 DNA 농도에 따른 Ct값의 표준선을 만들기 위해 각 tube 당 4.3×101 to 4.3×108 copy의 혐기성 암모늄 산화균 16S rDNA를 투여하여 실험한 결과, 성공적으로 DNA가 증폭되었으며(Fig. 1a) 표준선은 R2 값 0.9979의 훌륭한 직선성(Fig. 1b)을보였다.
혐기성 암모늄 산화균의 개체수를 비교하기 위하여 혐기성 암모늄 산화 상향류식 연속 배양기에서 1년 이상 선택 배양된 붉은색 혐기성 암모늄 산화 입상 슬러지를 표준시료로 사용한 결과, 농후배양된 혐기성 암모늄 산화균은 표준 시료 대비 74.8%의 혐기성 암모늄 산화균을 포함하고 있는 것으로 밝혀졌다.

후속연구

미량의 산소가 유입되어 질산화 미생물이 활동하게 되면 암모니아성 질소가 이론보다 더 많이 소비되고^13,15), 사멸되는 미생물에 의해 생성되는 유기물질은 탈질 미생물의 활동¹⁵⁾을 촉진하여 질산성 질소의 잔류량을 낮추기 때문이다. 본 연구에서 나타난 비율에 대하여는 선행 연구를 참고하여 미생물 군집과 관련된 심도있는 연구가 진행되어야 할 것이다.
상기의 실험결과를 통해 70일간 농후배양된 활성슬러지는 혐기성 암모늄 산화 실용화 공정의 식종 미생물로 활용가능할 것으로 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	혐기성 암모늄 산화균 중 현재까지 확인된 미생물은?	혐기성 암모늄 산화(ANaerobic AMMonium OXidation, ANAMMOX)균은 혐기성 및 독립영양 조건에서 식 (1)과 같이 #와 #를 동시에 소모하여 N2 가스와 #를 생산한다.1) 혐기성 암모늄 산화균은 분류학적으로 Planctomycetes 문(phylum)에 속해 있고, 현재까지 확인된 미생물은 Candidatus Brocadia2,3), Candidatus Kuenenia4), Candidatus Scalindua5), 그리고 Candidatus Anammoxoglobus6) 속(genus)이 있다.
	분류학적으로 혐기성 암모늄 산화균은 어디에 속해있나?	혐기성 암모늄 산화(ANaerobic AMMonium OXidation, ANAMMOX)균은 혐기성 및 독립영양 조건에서 식 (1)과 같이 #와 #를 동시에 소모하여 N2 가스와 #를 생산한다.1) 혐기성 암모늄 산화균은 분류학적으로 Planctomycetes 문(phylum)에 속해 있고, 현재까지 확인된 미생물은 Candidatus Brocadia2,3), Candidatus Kuenenia4), Candidatus Scalindua5), 그리고 Candidatus Anammoxoglobus6) 속(genus)이 있다.
	최근 혐기성 암모늄 산화 균을 이용한 질소처리 공정의 개발이 가속화되는 이유는?	혐기성 암모늄 산화 반응을 이용하면 완전 혐기성 상태에서 질소처리가 가능하므로 폭기비용이 줄어들고 독립영양조건에서 탈질이 가능하여 외부탄소원을 공급해주지 않아도 되므로 전통적인 질소처리공정에 비해 운영비용이 50%까지 절감될 수 있다. 이러한 장점 때문에 최근 혐기성 암모늄 산화 균을 이용한 질소처리 공정의 개발이 가속화되고 있다.

참고문헌 (22)

Strous, M., Heijnen, J. J., Kuenen, J. G., and Jetten, M. S. M., 'The sequencing batch reactor as a powerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms,' Appl. Microbiol. Biotechnol., 50(5), 589-596 (1998)

상세보기
Kuenen, J. G., and Jetten, M. S. M., 'Extraordinary anaerobic ammonium-oxidizing bacteria,' ASM News, 67(9), 456-463(2001)

상세보기
Kartal, B., van Niftrik, L., Rattray, J., van de Vossenberg, J. L., Schmid, M. C., Sinninghe Damst , J., Jetten, M. S., and Strous, M., 'Candidatus‘Brocadia fulgida’: an autofluorescent anaerobic ammonium oxidizing bacterium,' FEMS Microbiol. Ecol., 63(1), 46-55(2008)

상세보기
Schmid, M., Twachtmann, U., Klein, M., Strous, M., Juretschko, S., Jetten, M., Metzger, J. W., Schleifer, K. H., and Wagner, M., 'Molecular evidence for genus level diversity of bacteria capable of catalyzing anaerobic ammonium oxidation,' Syst. Appl. Microbiol., 23(1), 93-106(2000)

상세보기
Kuypers, M. M., Sliekers, A. O., Lavik, G., Schmid, M., Jrgensen, B. B., Kuenen, J. G., Sinninghe Damst , J. S., Strous, M., and Jetten, M. S., 'Anaerobic ammonium oxidation by anammox bacteria in the Black Sea,' Nature, 422(6932), 608-611(2003)

상세보기
Kartal, B., Rattray, J., van Niftrik, L. A., van de Vossenberg, J., Schmid, M. C., Webb, R. I., Schouten, S., Fuerst, J. A., Damst J. S., Jetten, M. S., and Strous, M., 'Candidatus 'Anammoxoglobus propionicus' a new propionate oxidizing species of anaerobic ammonium oxidizing bacteria,' Syst. Appl. Microbiol., 30(1), 39-49(2007)

상세보기
van Dongen, U., Jetten, M. S., and van Loosdrecht, M. C., 'The SHARON-Anammox process for treatment of ammonium rich wastewater,' Water Sci. Technol., 44(1), 153-160(2001)

상세보기
Sliekers, A. O., Derwort, N., Gomez, J. L., Strous, M., Kuenen, J. G., and Jetten, M. S., 'Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite in one single reactor,' Water Res., 36(10), 2475-2482(2002)

상세보기
van der Star, W. R., Abma, W. R., Blommers, D., Mulder, J. W., Tokutomi, T., Strous, M., Picioreanu, C., and van Loosdrecht, M. C., 'Startup of reactors for anoxic ammonium oxidation: experiences from the first full-scale anammox reactor in Rotterdam,' Water Res., 41(18), 4149-4163(2007)

상세보기
Toh, S. K., Webb, R. I., and Ashbolt, N. J., 'Enrichment of autotrophic anaerobic ammonium-oxidizing consortia from various wastewaters,' Microb. Ecol., 43(1), 154-167(2002)

상세보기
Chamchoi, N., and Nitisoravut, S., 'Anammox enrichment from different conventional sludges,' Chemosphere, 66(11), 2225-2232(2007)

상세보기
Tsushima, I., Kindaichi, T., and Okabe, S., 'Quantification of anaerobic ammonium-oxidizing bacteria in enrichment cultures by real-time PCR,' Water Res., 41(4), 785-794(2007)

상세보기
Tsushima, I., Ogasawara, Y., Kindaichi, T., Satoh, H., and Okabe, S., 'Development of high-rate anaerobic ammonium-oxidizing (anammox) biofilm reactors,' Water Res., 41(8), 1623-1634(2007)

상세보기
S $\grave{a}$ nchez-Melsi $\acute{o}$ , A., C $\acute{a}$ liz, J., Balaguer, M. D., Colprim, J., and Vila, X., 'Development of batch-culture enrichment coupled to molecular detection for screening of natural and man-made environments in search of anammox bacteria for N-removal bioreactors systems,' Chemosphere, 75(2), 169-179(2009)

상세보기
Wang, T., Zhang, H., Yang, F., Liu, S., Fu, Z., and Chen, H., 'Start-up of the Anammox process from the conventional activated sludge in a membrane bioreactor,' Bioresour. Technol., 100(9), 2501-2506(2009)

상세보기
L $\acute{o}$ pez, H., Puig, S., Ganigu $\acute{e}$ , R., Ruscalleda, M., Balaguer, M. D., and Colprim J., 'Start-up and enrichment of a granular anammox SBR to treat high nitrogen load wastewaters,' J. Chem. Technol. Biotechnol., 83(3), 233-241(2008)

상세보기
van de Graaf, A. A., de Bruijn, P., Robertson, L. A., Jetten M. S. M., and Kuenen J. G., 'Autotrophic growth of anaerobic ammonium-oxidizing micro-organisms in a fluidized bed reactor,' Microbiology, 142(8), 2187-2196(1996)

상세보기
Strous, M., Kuenen, J. G., and Jetten M. S., 'Key physiology of anaerobic ammonium oxidation,' Appl. Environ. Microbiol., 65(7), 3248-3250(1999)

상세보기
APHA, AWWA, WEF, Standard methods for the examination of water and wastewater, 21th ed., Washington D. C., pp. 2-59
Neef, A., Amann, R., Schlesner, H., and Schleifer, K. H., 'Monitoring a widespread bacterial group: in situ detection of planctomycetes with 16S rRNA-targeted probes,' Microbiology., 144(12), 3257-3266(1998)

상세보기
Ferris, M. J., Muyzer, G., and Ward, D. M., 'Denaturing gradient gel electrophoresis profiles of 16S rRNA-defined populations inhabiting a hot spring microbial mat community,' Appl. Environ. Microbiol., 62(2), 340-346(1996)

상세보기
배효관, 박경순, 정윤철, 정진영, '혐기성 암모늄 산화 반응기 내 붉은색 입상슬러지의 미생물 군집구조 분석,' 대한환경공학회지, 28(10), 1055-1064(2006)

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증