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제안 방법
- 알카리(pH12) 용액을 이용한 가용화 방법으로 전처리된 폐활성 슬러지와 가정용 믹서기로 파쇄된 음식물 쓰레기를 일정한 비율(FW:WAS (V/V))로 혼합한 후, 회분식 실험을 통하여 얻어진 최적 수소 생산 초기pH인 8로 반응기의 pH를 조정하였다. 이때 사용된 폐활성 슬러지와 음식물 쓰레기의 특성은 다음 <표 1>과 같다.
- 하지만 음식물 쓰레기와 폐활성 슬러지를 수소 생산을 위한 유기원으로 동시에 사용할 경우, 폐활성 슬러지가 음식물 쓰레기에는 없는 알카리도를 함유하고 있으며, 특히 알카리 처리되어 있으므로 낮은 pH 값을 보이는 음식물 쓰레기를 최적 pH인 8로 맞추기 위해 필요한 알카리약품을 절약할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 연속 반응기에 유입되는 기질인 음식물 쓰레기와 폐활성 슬러지의 비율을 초기에 90:10에서 시작하여 점차적으로 슬러지의 비율을 증가시켜 조제하였다. 이렇게 조제된 혼합 유기성 폐기물 670 mL에 pH 8로 조절된 IM phosphate 완충용액을 330mL를 혼합하여 1 L가 되도록 조제한 후 정량 펌프를 이용하여 유입 수로 주입하였다.
- 이렇게 조제된 혼합 유기성 폐기물 670 mL에 pH 8로 조절된 IM phosphate 완충용액을 330mL를 혼합하여 1 L가 되도록 조제한 후 정량 펌프를 이용하여 유입 수로 주입하였다. 이때 완충용액의 첨가는 초기 pH가 변화하지 않도록 회분식 실험을 통해 얻어진 결과를 통하여 농도 및 양을 결정하였다.
- 반응기는 [그림1]과 같이 아크릴 재질로 내경 170 mm, 높이가 175 mm인 원형 반응 조 형태로, 총용적이 4 L가 되도록 하였으며 유효용적은 3 L이 었다. 반응기 내부는 속도를 조절할 수 있는 임펠러가 내장되어 유기성 폐기물과 같은 고형물이 잘 섞이도록 하였으며, pH 전극이 설치되어 pH를 모니터링할 수 있으며 1M KOH, HC1 을 이용하여 자동으로 pH가 조절되도록 하였다. 반응기 외부는 항온기와 연결하여 일정한 온도(35℃)가 되도록 하였다.
- 반응기 외부는 항온기와 연결하여 일정한 온도(35℃)가 되도록 하였다. 발생된 가스는 반응기 내부에 형성된 수소의 분압으로 수소 생산 효율이 저하되지 않도록 wet gas-meter를 이용하여 대기압이상의 가스가 발생할 때 바로 배출과 동시에 측정이 가능하도록 하였다刀 유입 수는 정량 펌프를 이용하여 원하고자 하는 체류시간(HRT)가 유지되도록 조절하였으며, 유출수 라인을 U자 형태로 설치하여 외부의 기체가 유입되지 않으면서 유입된 양만큼 유출관을 통해 배출되도록 하였다.
- 사용된 폐활성 슬러지와 음식물 쓰레기의 분석은 Standard Method%!] 준하여 실험하였다.가스 분석은 GC(HP 5880A, USA)를 이용하였으며 칼럼은 Porapak Q(Supelco, Inc, 6ft*l/8in, SS, 80/100 mes)를 이용하였고, 운전조건은 오븐 50℃, 인젝터 80℃ 그리고 검출기의 온도를 110℃로 하였다.
- 연속운전 반응 기내에 존재하는 수소생산 미생물들의 존재 여부와 성장 형태를 관찰하기 위해 본 실험에서는 16s rRNA-targeted probe인 ARC915, LGC354A, LGC354B, LGC354C# 사용하여 FISH 분석을 실시하였다.(Probe를 인용한 논문을 참고문헌으로 할 것) 사용된 probe의 염기배열과 조성은 다음 <표 2>에 나타내었다.
- (Probe를 인용한 논문을 참고문헌으로 할 것) 사용된 probe의 염기배열과 조성은 다음 <표 2>에 나타내었다. DAPI 염색(blue) 을 통하여 모든 미생물을 관찰하도록 하였으며, ARC915 (green)는 archaea를 분석하고자 하였다. 또한, LGC354A-C(red)는 수소 생산균으로 알려진 Clostridium, sp.
대상 데이터
- 및 Bacilli를 분석하기 위함이다. 사용된 형광염료로는 ARC915는 fluorescein으로 LGC354A-C는 Cy-5로 각각 라벨되었다. [그림4]는 FISH 분석 결과이며, (a)는 DAPI염색(blue), ARC915(green)/ 그리고 LGC354A-C(red)가 겹쳐진 모습이며, (b)는 LGC354A-C(red) 만의 모습이다.
이론/모형
- 식종 미생물로는 J 하수처리장의 혐기성 소화조에서 인출한 슬러지를 Hawkes(2002)5)와 Lay(2000)6) 등이 제시한 방법을 이용하여 열에 약한 메탄생선균을 사멸시키고, 포자를 생성하는 수소 생산균만 남도록 100℃에서 20분간 가열한 후 주입하였다.
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