초록 ▼

연구개발 결과
강원도 및 경상도지역에서 새로운 미세조류 후보종을 분리 동정하여 28S rRNA 분석을 통하여 총 29종의 새로운 균주를 분리/동정 하였으며, 수회의 lab-scale test를 통하여 A. obliquus를 최종 후보종으로 선정하였고, 대조실험을 위하여 한국생명공학연구소에서 분양받은 C. vulgaris와 S. quadricauda를 이용하여 성장속도 및 영얌염류 소모속도, 지질함량 및 FAME의 성분분석 등 비교연구를 진행하였다. 또한 인공합성배양액을 이용하여 질소원별, 농도별 미세조류의 성장속도와 영양염류

연구개발 결과
강원도 및 경상도지역에서 새로운 미세조류 후보종을 분리 동정하여 28S rRNA 분석을 통하여 총 29종의 새로운 균주를 분리/동정 하였으며, 수회의 lab-scale test를 통하여 A. obliquus를 최종 후보종으로 선정하였고, 대조실험을 위하여 한국생명공학연구소에서 분양받은 C. vulgaris와 S. quadricauda를 이용하여 성장속도 및 영얌염류 소모속도, 지질함량 및 FAME의 성분분석 등 비교연구를 진행하였다. 또한 인공합성배양액을 이용하여 질소원별, 농도별 미세조류의 성장속도와 영양염류 제거속도 및 FAME 성분을 비교평가한 결과 우위를 차지하는 종은 A. obliquus와 S. quadricauda 이었다. 또한 무기탄소원으로서 이산화탄소(CO₂) 적용을 위하여 이산화탄소 공급 농도에 따른 미세조류 성장속도의 차이 등을 비교하여 10% 전후의 이산화탄소 공급 농도가 최적임을 확인하였다. 축산폐수 혐기소화액의 높은 색도는 미세조류의 광합성에 방해요인으로서 성공적인 미세조류 배양 및 회수를 위해서는 이의 제어가 매우 중요하다. 따라서 색도 제거 방안으로 오존산화법과 차아염소산을 적용한 결과 두 방법 모두 색도를 제거가 탁월한 것으로 나타났으나, 차아염소산 주입의 경우 염소이온을 과다하게 잔류시켜 삼투압 증대로 인하여 미세조류가 성장하는데 방해를 주어 오존산화법을 색도제거방법으로 최종선정하였다.
가축분뇨 혐기소화액에 잔류하는 고농도 유기물을 탄소원으로 이용하는 heterotrophic 성장조건을 주었을 때, 광합성을 통하여 이산화탄소를 탄소원으로 이용하여 성장하였을 때 보다 동일 배양시간에 최대 5배 빠른 최대비성장 속도 (S. quadricauda 0.11→1.06 d^-1 A. obliquus 0.2→1.11 d^-1)와 20배 빠른 영양염류 제거속도(S. quadricauda 11→228 mg-N g-cell^-1 d^-1)를 보였고, 후처리를 위해 오존산화법을 적용한 결과 하수처리장과의 연계처리도 가능할 것으로 보인다.
실제 축산폐수 바이오가스 시설의 혐기소화액 최종처리를 위하여 막분리와 응집, 오존산화 등의 전처리공정을 통하여 부유고형물과 색도 등을 저감하고 미세조류를 배양하였을 때, 기존 배양대비 동일시간에 약 4배의 최대비성장속도 (S. quadricauda 0.11→0.41 d^-1 A. obliquus 0.2→0.88 d^-1)를 보였다. 또한, 오존산화 로 인하여 영양염류의 소모 또한 상당히 개선되어 배양 전후의 질소는 75%, 인은 100% 제거됨을 확인하였다.
현장실험을 위하여 실험실연구에서 도출된 결과를 바탕으로 최종 처리공정으로서 고액분리, 응집/부상분리, 오존산화, 미세조류 배양, 전기산화의 순서의 pilot plant를 설계하고, 설치 운영한 결과, COD_Mn, 총질소, 총인 제거율 99%를 달성하였으며 각각 방류수 수질기준을 만족함을 확인하였다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
29 new species was isolated from Gang-won and Gyeng-sang region and identified with 28S rRNA analysis. Acutodesmus obliquus was chosen final candidate among the isolated new species. Its growth rate, consuming rate of nitrogen and phosphorus, lipid content and FAME composition were com

Ⅳ. Results
29 new species was isolated from Gang-won and Gyeng-sang region and identified with 28S rRNA analysis. Acutodesmus obliquus was chosen final candidate among the isolated new species. Its growth rate, consuming rate of nitrogen and phosphorus, lipid content and FAME composition were compared with Scenedesmus quadricauda and Chlorella vulgaris obtained from KRIBB. S. quadricauda and A. obliquus has advantages on growth rate, nutrient removal and lipid production.
Ozone oxidation and hydrochloric acid were applied to tried to remove color from effluent of anaerobic digestion, which inhibits to microalgal photosynthesis. Both methods could prominently remove color and improved microalgal growth. However, hydrochloric acid methods remained too much chloride ion, which inhibits microalgae growth. Consequently, ozone oxidation method was selected as a color removal process.
Heterotrophical cultivation increased maximum specific growth rate 5 times (S. quadricauda 0.11→1.06 d^-1 A. obliquus 0.2→1.11 d^-1) and nutrient consumption rate 20 times (S. quadricauda 11→228 mg-N g-cell^-1 d^-1), compared with photo-autotrophical cultivation.
Microalgae could be cultivated very well in pretreated liquid fertilizer from anaerobic digestion. The liquid fertilizer removed suspended solids and color using membrane separation and ozone oxidation improved maximum specific growth rate 4 times compare with raw liquid fertilizer (S. quadricauda 0.11→0.41 d^-1 A. obliquus 0.2→0.88 d^-1). The nitrogen and phosphorous was removed 75% and 100%, respectively.
Finally, the pilot plant was set up with solid/liquid separation, coagulation/DAF, ozone oxidation, algae treatment and electronic oxidation in series. The removal efficiency of COD, nitrogen and phosphorous were over 99%. In the cost assessment, the developed treatment system could save 5,300 won/ton, compared with public livestock wastewater treatment facility.