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논문 상세정보

폐수처리시스템에서의 그람 양성 세균 모니터링 방법

A Rapid Method for Monitoring of Gram-positive Bacteria in Wastewater Treatment Systems

초록

폐수 처리 시스템의 그람 양성 세균을 간편하고 신속하게 모니터링할 수 있는 그람 염색 방법을 개발하였다. 각각 4종류의 그람 양성 세균과 음성 세균의 배양액을 polyethersulfone membrane filter와 Toluidine Blue-O로 여과 및 염색하였다. 염색된 여과막을 건조시키고 스캔하였으며, 영상 분석 프로그램을 이용하여 빨강색, 녹색, 파랑색의 강도를 측정하는 정량적 색상 이미지 분석법을 개발하였다. 그람 양성 세균의 경우 그람 음성 세균보다 빨간색과 초록색 수치가 높게 나타났다. 본 방법을 그람 양성 세균이 혼합된 활성슬러지에 적용한 결과, 활성슬러지의 경우 플록의 불규칙한 크기와 형태로 측정이 어렵다 할지라도 플록 분산 기술을 이용하여 활성슬러지의 그람 양성 세균의 변화를 모니터링 할 수 있었다. 활성슬러지에서도 그람 양성 세균의 비율이 높아질수록 빨간색과 초록색 수치가 증가하였다. 본 연구에서 개발된 방법은 폐수처리 시스템에 존재하는 그람 양성 세균을 신속하고 정량적으로 모니터링 할 수 있다.

Abstract

A simple and rapid method was developed for monitoring of Gram-positive bacteria in the wastewater treatment system. Culture suspensions of 4 Gram-positive and 4 Gram-negative strains were filtrated and stained with a polyethersulfone membrane filter and Toluidine Blue-O. To establish quantitative color image analysis, the intensity value of RGB (red-green-blue) color of a scanned filter image was analyzed with a photographic program. Red and green color values of Gram-positive bacteria were higher than those of Gram-negative bacteria. This method was applied to the activated sludge mixed with the Gram-positive bacteria. Although evaluation was difficult due to the irregular size and shape of flocs, the population of Gram-positive bacteria in the activated sludge could be monitored with floc dispersion technique. The more amounts of Gram-positive bacteria in the activated sludge led to the increase of red and green color values. This method provides a rapid and quantitative measurement of Gram-positive bacteria within the wastewater treatment systems.

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
그람 음성 세균
폐수처리 반응기에서 그람 음성 세균을 관찰하기 위해 사용되는 유전자 탐침, Hexidium iodide 염료, Live BacLight kit를 사용하는 방법을 쓰기 어려운 이유는?
실험과정이 복잡하고 현미경 관찰을 위한 전문 인력 및 고가의 장비가 필요하므로 폐수처리 반응기의 지속적 관찰 등 현장 적용의 어려움이 있다

최근에는 16S rRNA나 23S rRNA 유전자를 대상으로 하는 유전자 탐침(oligonucleotide probe)을 이용하여 그람 양성 세균과 그람 음성 세균을 모니터링 하거나(6, 10, 13, 20), Hexidium iodide와 같이 핵산과 결합하는 염료나 Live BacLight kit와 같이 형광물질을 이용한 감별염색 후에 현미경을 이용하여 관찰하는 방법이 많이 사용되고 있다(4). 그러나 이러한 방법은 실험과정이 복잡하고 현미경 관찰을 위한 전문 인력 및 고가의 장비가 필요하므로 폐수처리 반응기의 지속적 관찰 등 현장 적용의 어려움이 있다(11).

활성슬러지(activated sludge)
활성슬러지(activated sludge) 공법이란?
미생물의 대사기능을 이용하는 환경문제 해결 방법으로, 미생물이 하폐수 내의 오염물질(유기물)을 먹이로 하여 성장과 호흡을 통해 제거함으로써 하폐수를 처리하는 대표적인 생물학적 처리 방식이다

활성슬러지(activated sludge) 공법은 미생물의 대사기능을 이용하는 환경문제 해결 방법으로, 미생물이 하폐수 내의 오염물질(유기물)을 먹이로 하여 성장과 호흡을 통해 제거함으로써 하폐수를 처리하는 대표적인 생물학적 처리 방식이다. 그러나 미생물이 하폐수 처리공정의 중요 주체임에도 불구하고, 현재까지 활성슬러지 공법의 미생물 군집 조사결과가 실제 활성슬러지 유지 관리 또는 공정 안정화 등에 많이 이용되지 못하고 있다.

그람 염색 방법
그람 염색 방법이 폐수처리 시스템에서 중요한 이유는?
폐수처리 미생물 중 그 특성이 자세히 알려지지 않은 Eikelboom 형의 벌킹 사상균을 확인하기 위해서

그람 염색 방법은 미생물의 분류 및 동정 실험에 중요한 방법 중 하나이며, 활성슬러지 시료의 미생물 군집을 조사하는 방법으로도 사용된다. 특히 폐수처리 미생물 중 그 특성이 자세히 알려지지 않은 Eikelboom 형의 벌킹 사상균을 확인하기 위해서는 기존의 그람 염색 방법이 매우 중요하다(5). Sodell과 Seviour (18)는 폐수처리 시스템에서 그람 양성 세균이 활성슬러지에 거품이 형성되는 문제를 종종 야기한다고 보고하였으나, Wagner 등(4)은 생물학적 인 제거 공정(Enhanced Biological Phosphate Removal process, EBPR)에서 폐수의 인 제거에 그람 양성 세균이 중요하다고 보고하였다.

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참고문헌 (21)

  1. Amann, R., J. Snaidr, M. Wagner, W. Ludwig, and K.H. Schleifer. 1996. In situ visualization of high genetic diversity in a natural microbial community. J. Bacteriol. 178, 3496-3500. 
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