선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 C. sorokiniana를 이용한 하폐수고도처리를 위해 heterotrophic으로 배양시 운전인자를 파악하고자 pH와 탄소원에 따른 성장특성 및 유기물, 질소와 인 제거능을 평가하고자 하였다.
제안 방법
- (day) 시간의 미세조류 건조중량이며 최대 비증식속도는 대수성장기의 비증식 속도 값 중 가장 큰 값을 이용했다. TOC (Total Organic Carbon) 분석은 TOC Analyzer (TOC-VCSN, Shimadzu, Japan)를 이용하여 측정했다.
- pH가 미세조류 성장 및 영양염류 제거에 미치는 영향을 평가하기 위해 BG11 배지 (Watanabe, 2005)내의 질소농도를 40 mg-N/L, 인 농도를 10 mg-P/L로 조정하였으며, 1 L 삼각플라스크에 BG11 배지와 전배양한 Chlorella sorokiniana 를 초기 OD가 0.05가 되도록 식종해준 뒤 working volume 600 mL로 운전을 실시했다. 초기 pH는 각각 3, 5, 7, 9가 되도록 조정하였으며, 초기 2.
- 미세조류의 heterotrophic 배양시 가장 적합한 탄소원을 알아보기 위해 glucose, acetate, glycerol을 각각 5 g/L, 6.8 g/L, 5.1 g/L 농도로 주입하여 모두 2 g-C/L가 되도록 하였으며, 다른 운전조건은 실험 2.2.1과 동일한 조건으로 설정하여 batch test를 4 일간 진행했다(Table 2).
- 배양은 알루미늄 호일로 삼각플라스크를 감싸고 빛이 차단된 항온조 내부에서 진행했으며, 실험 시작 전 각기 다른 탄소원 적응에 의한 lag phase를 최소화하기 위해 4 일간 전배양한 뒤 본 실험은 온도 25 ℃±1인 조건에서 batch test를 5 일간 진행하였다(Table 1).
- 05가 되도록 식종해준 뒤 working volume 600 mL로 운전을 실시했다. 초기 pH는 각각 3, 5, 7, 9가 되도록 조정하였으며, 초기 2.5 일까지 6 시간마다 1M NaOH와 1M HCl을 이용하여 pH를 조정해 주었다. 배양은 알루미늄 호일로 삼각플라스크를 감싸고 빛이 차단된 항온조 내부에서 진행했으며, 실험 시작 전 각기 다른 탄소원 적응에 의한 lag phase를 최소화하기 위해 4 일간 전배양한 뒤 본 실험은 온도 25 ℃±1인 조건에서 batch test를 5 일간 진행하였다(Table 1).
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 Chlorella sorokiniana는 한국생명자원센터(KCTC)에서 분양 받았으며, NaNO3 48.6 mg/L, K2HPO4 11.3 mg/L, MgSO4·7H2O 75 mg/L, CaCl2·2H2O 36 mg/L, NaCl 25 mg/L, Citric acid 6 mg/L, Ferric ammonium citrate 6 mg/L, EDTANa21 mg/L, NaCO3 20 mg/L, Trace elements solution (H3BO3 2860 mg/L, MnCl2·4H2O 1810 mg/L, ZnSO4·7H2O 222 mg/L, NaMoO4·2H2O 390 mg/L, CuSO4·5H2O 79 mg/L, Co(NO3)2·6H2O 49.4 mg/L) 1 mL로 제조된 BG11 배지와 250 mL cell culture flask를 이용하여 온도 25 ℃±1, 광도 100 μmol/m2/sec인 조건에서 계대배양한 후, 실험 직전에 암조건에서 4 일간 탄소원별로 전배양 하였다.
데이터처리
- , Korea)를 이용하여 660 nm에서 흡광도를 측정하였다. T-N, T-P 분석은 수질자동분석기인 Auto Analyzer (AA3, BLTEK Co., KOREA)를 이용하여 측정하였다. Glucose는 DNS 법으로 UV spectrometer (HS 3300, Humas Co.
이론/모형
- , KOREA)를 이용하여 측정하였다. Glucose는 DNS 법으로 UV spectrometer (HS 3300, Humas Co.)를 이용하여 575 nm에서 측정하였으며, 미세조류의 비 증식속도 (Specific growth rate, d-1)는 식 (1)을 이용하여 계산했다(Kwon et al., 2012).
- 미세조류의 성장량은 Standard method (2005)에 명시된 SS 측정방법과 OD를 측정하여 평가하였으며, OD (Optical Density) 측정은 Spectrophotometer (X-ma 2000, Human Co., Korea)를 이용하여 660 nm에서 흡광도를 측정하였다. T-N, T-P 분석은 수질자동분석기인 Auto Analyzer (AA3, BLTEK Co.
성능/효과
- C. sorokiniana의 성장량은 탄소원이 glucose일 경우 가장 높게 나타났으며, acetate의 경우 최종 성장량은 glucose의 성장량에 비해 약 20 % 낮았고 비성장률은 glucose, acetate 조건에서 각각 3.2 d-1, 2.2 d-1로 나타났다. Glucose를 외부 탄소원으로 이용한 조건에서 성장량이 가장 높게 나타난 이유는 다른 기질에 비해 mol당 에너지 함량이 높아 높은 성장률과 호흡률을 나타내기 때문인 것으로 판단된다(Boyle and morgan, 2009).
- , 2002). Glucose 제거율은 pH 3, 5, 7, 9 조건에서 각각 127 mg/L/d, 810 mg/L/d, 940 mg/L/d, 996 mg/L/d로 나타나 pH 3 조건을 제외한 나머지 pH 5 ~ 9 조건에서 모두 유사한 제거율을 나타냈다(Table 3).
- 초기 pH를 각각 3, 5, 7, 9로 조정하고 배양 초기 60 시간동안은 6 시간 간격으로, 이후로는 12 시간 간격으로 pH를 조정해 실험을 진행한 결과, 미세조류의 최종 성장량은 pH 3에서 약 200 mg/L, pH 5, 7, 9에서 약 950 ~ 1000 mg/L로, pH 3 을 제외한 나머지 pH 조건에서 성장량 차이는 없었으며, 비성장률도 pH 5 ~ 9조건에서 약 2.3 d-1로 유의한 차이를 나타내지 않았다(Fig. 1).
- 탄소원별 TOC, T-N 및 T-P 제거는 Table 4에 나타난 것과 같이, glucose를 외부 탄소원으로 이용했을 때 가장 높은 제거율을 나타냈으며, acetate는 TOC 제거율이 약 200 mg/L/d로 glucose의 TOC 제거율과 큰 차이가 없었으나 T-N과 T-P는 glucose에 비해 약 60 %의 제거율을 나타냈다. 이는 glucose를 기질로 이용할 때 가장 높은 성장량 및 성장률을 나타냈으며, 이로 인해 성장과정에서 질소와 인을 더 소모했기 때문이라고 판단된다.
후속연구
- ■ Chlorella soorkiniana의 경우, glucose와 acetate를 외부 탄소원으로 이용할 경우 질소, 인 제거 및 성장이 가능했으나, glycerol은 heterotrophic 조건에서 대사할 수 없는 것으로 나타났다. Acetate는 산업적 응용과정에서 많이 발생하는 물질이므로, 폐수처리시 heterotrophic 대사를 위한 경제적인 탄소원으로 이용 가능할 것으로 판단된다.
- , 2011). 또한, acetate 역시 외부 탄소원으로 이용 가능하고 저분자 물질로 미세조류가 섭취하기 용이한 형태이며, 산업적 응용 과정에서 부산물로 다량 발생되므로 heterotrophic 배양을 위한 경제적인 탄소원이 될 수 있다는 점에서 연구가치가 높다. Heterotrophic 배양에서 외부탄소는 미세조류 cell의 영양염류 섭취, 대사 및 증식에 필요한 에너지를 제공하는 유일한 에너지원이므로 매우 중요하며, 미세조류 종에 따라 대사 가능한 유기탄소원의 종류와 각각의 탄소원에 대한 대사경로가 상이하다고 알려져 있다(Perez-Garcia et al.
- 5 이므로, pH 5 ~ 9 범위에서 높은 성장과 질소, 인 및 유기물 제거율을 나타내는 미세조류의 heterotrophic 배양방식을 하폐수처리에 적용할 수 있을 것으로 평가되며, autotrophic 미세조류 배양시 소요되는 광조사 에너지를 절약할 수 있으므로 경제적 처리방식이라고 사료된다. 또한, 유기물, 질소 및 인의 동시제거가 가능해 처리공정의 간소화를 도모할 수 있을 것으로 판단된다.
- , 2011). 이는 heterotrophic 대사로 인해 pH가 급격하게 감소하는 현상을 완화시킬 수 있으며, pH control을 위한 추가적인 약품투입의 부담을 감소시킬 수 있는 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다. Fig.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.