[논문]유류분해 미생물을 이용한 세척 유출수 처리에 관한 연구

김형수; 최상일; 조장환

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김형수 (광운대학교 환경공학과) , 최상일 (광운대학교 환경공학과) , 조장환 (광운대학교 환경공학과)

계면활성제를 이용한 유류 오염토양 복원기술 적용시 발생되는 세척 유출수를 유류분해 미생물로 알려진 Pseudomonas putida Fl, Pseudomonas oleovorans, Acinetobacter calcoaceticus를 이용하여 생물학적으로 처리하는데 필요한 기초 연구를 실시하였다 세종류의 미생물은 본 연구에 사용된 계면활성제(POE$_{5}$, POE$_{14}$)에 대하여 독성이 없는 것으로 판명되었으며, 배양 종료 후 계면활성제 농도에 따른 TPH 분해율은 0.1%, 0.5%, 1%의 계면활성제 농도에서 유사한 분해율을 나타냈으나, 배양 초기에는 0.1%가 0.5%나 1% 농도에 비하여 높은 분해율을 보였다 pH의 변화에 따른 TPH 분해율은 적용 pH 범위(4, 6.5, 9)내에서 모두 생육이 가능하였으며, 세 종류의 미생물은 pH 6.5에서 가장 높은 TPH 분해 율을 나타내었다.

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문제 정의

본 연구에서는 계면활성제를 이용한 물리/화학적 처리 기술중 soil washing 기술이나 in-situ flushing 기술을 적용한 유류오염 토양 복원시 발생하는 계면활성제를 포함한 오염 유출수의 생물학적 처리 가능성에 대하여 연구하였다.

제안 방법

pH의 변화에 따른 미생물의 오염물질 분해율을 알아보기 위해, 혼합계면활성제 (POE5-POE14 = 1:1)와 디젤을 각각 l%(wt/v)및 2%로 첨가한 최소배지를 HC1과 NaOH를 이용하여 pH를 4, 6.5 9로 조절한 후 미생물을 접종하여 30℃, 150rpm으로 배양하면서 잔류 TPH를 측정하였다.
계면활성제의 농도 변화에 따른 미생물의 오염물질 분해율을 알아보기 위해, 탄소 원으로 디젤 2%(v/v)를 공급한 최소배지 (NazHPCZ 7%, KH₂PO₄ 3%, NaCl 0.5%, NHQ 1%, MgSO₄ 0.01%, CaCl2 0.01%)에 혼합 계면활성제(POE5POE14 = 1:1)를 각각 0.1%, 0.5%, 1% 농도로 첨가한 후, 각각의 미생물을 접종하여 30℃, 150rpm으로 배양하면서 시간에 따른 잔류 TPH를 측정하였다. 알아보았다.
계면활성제의 독성 여부를 파악하기 위해서, POE5와 PO&4를 각각 0.1%, 0.5%, 1%, 2%, 3%(wt/v)로 첨가한 nutrient broth 배지 (pepton 0.5%, beef extract 0.3%) lOOmL에 미리 배양된 실험 대상 미생물인 P- putida Fl, P. oleovorans, A. calcoaceticus를 1mL씩접종하여 30 ℃, 24hr, 150rpm 으로 배양한 후 Spectrophotometer (Shimadzu UV-1201, Japan)를 이용하여 흡광도 600nm에서 0D를 측정함으로써 계면활성제에 대한 독성 여부를 간접적으로 평가하였다.
Figure 2는 배양시간에 따른 TPH의 분해율을 나타내었다. 토양세척 예비실험 결과 혼합계면활성제(P0E5+P0EG의 농도가 l%(wt/v)일 때 가장 높은 세척효율을 보였으므로 본 실험에서는 혼합계면활성제의 농도를 0.1%, 0.5%, 1%로 조정하여 실험을 실시하였다. 9일간 배양한 결과 적용한 세종류의 미생물 모두 60~80%의 TPH 분해율을 보였으나 배양초기에는 0.

대상 데이터

본 연구에 사용된 미생물은 유류분해 미생물로 알려진 Pseudomonas putida Fl과 Pseudomonas oleovoranst ATCC 29347), Acinetobacter cxilcoaceticuskATCC23055)이었다 2). 사용된 계면활성제는 비이온 계면활성제 중 POEs 와 POEm_이었으며 오염물질로는 L사의 디젤을 사용하였다.
이었다 2). 사용된 계면활성제는 비이온 계면활성제 중 POEs 와 POEm_이었으며 오염물질로는 L사의 디젤을 사용하였다.

성능/효과

5%, 1%로 조정하여 실험을 실시하였다. 9일간 배양한 결과 적용한 세종류의 미생물 모두 60~80%의 TPH 분해율을 보였으나 배양초기에는 0.1%의 혼합계면활성제를 주입하였을 때가 0.5%나 1%보다 높은 분해율을 나타내었다. 이는 CMC값보다 높은 농도에서는 형성된 micelle로 인하여 micelle 내부의 TPH와 미생물의 접촉이 용이하지 않았기 때문인 것으로 판단된다4).
1~3%(wt/v)까지 증가시키며 미생물 성장을 간접적으로 측정한 결과를 나타내었다. P. putida Fl과 P. oleovorans$\ OD값이 A. calcoaceticus보다는 높은 것으로 나타났다. 계면활성제의 농도를 3%까지 증가시켜도 OD값은 감소하지 않는 것으로 보아 세 종류 의미생물에 대한 계면활성제의 독성은 없는 것으로 판명되었다.
5%나 1%일 때보다 TPH 분해율은 높으며 배양을 종료한 후 TPH 분해율은 60 - 80% 정도의 양상을 보였다. pH 변화에 따른 TPH 분해율 실험에서는, 적용 pH 범위에서 세가지 미생물 모두 성장하는 것으로 나타났으나 TPH 분해율은 pH 6.5에서 가장 높은 것으로 나타났다.
계면활성제를 이용한 유류 오염토양 정화시 배출되는 세척 유출수에 대한 유류분해 미생물의 독성 실험을 한 결과, 적용하고자 하는 세 종류의 미생물에 대한 독성이 없는 것으로 판명되었다. 또한 계면활성제의 농도에 따른 TPH의 분해율을 살펴본 결과 배양초기에는 계면활성제의 농도가 0.
Tiehm 등에 의한 연구에서도 긴 ethoxylate 사슬을 가진 비이온 계면활성제에 대하여 방향족 화합물을 분해하는 미생물의 독성은 없다고 보고하고 있다3). 따라서 POEs와 POE14를 이용한 토양 복원 시 배출되는 유출수를 생물학적 처리를 하여도 적용 미생물에는 독성이 없을 것으로 생각된다.
판명되었다. 또한 계면활성제의 농도에 따른 TPH의 분해율을 살펴본 결과 배양초기에는 계면활성제의 농도가 0.1%일 때가 0.5%나 1%일 때보다 TPH 분해율은 높으며 배양을 종료한 후 TPH 분해율은 60 - 80% 정도의 양상을 보였다. pH 변화에 따른 TPH 분해율 실험에서는, 적용 pH 범위에서 세가지 미생물 모두 성장하는 것으로 나타났으나 TPH 분해율은 pH 6.
오염토양에서 배출되는 세척유출수의 pH 변화에 따른 적용 미생물의 오염물질 분해율을 알아보기 위해 pH 4, 6.5, 9의 범위에서 혼합계면활성제를 1%의 농도로 주입하여 실험을 실시한 결과 pH 6.5에서 P. putida Fl의 경우 분해율이 81%였고, P. oZeoucrans는 67%, A. calcoaceticus의 경우는 69%의 분해율을 보였다. 배양 종료 후 배양액의 pH 변화는 pH 4와 pH 9에서 약 0.
5정도를 나타내었다. 적용 pH 범위내에서 세 종류의 미생물 모두 성장이 가능하였으나 pH 6.5에서 활발한 미생물 대사과정으로 인한 중간 대사생성물의 생성으로 인해 pH가 감소한 것으로 판단되며 중성 부근에서 성장이 잘되는 일반적인 미생물 성장양상과도 일치하는 것으로 보인다.

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