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배효관 ( Hyokwan Bae ),( Tanusree Paul ),정진영 ( Jin-young Jung ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회지 Vol.36 No.3
Anaerobic ammonium oxidation (AMX) is a cost-efficient biological nitrogen removal process. The coexistence of ammonia-oxidizing bacteria (AOB) in an AMX reactor is an interesting research topic as a nitrogen-related bacterial consortium. In this study, a sequencing batch reactor for AMX (AMX-SBR) was operated with a conventional activated sludge. The AOB in an AMX bioreactor were identified and quantified using terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) and real-time qPCR. A T-RFLP assay based on the ammonia monooxygenase subunit A (amoA) gene sequences showed the presence of Nitrosomonas europaea-like AOB in the AMX-SBR. A phylogenetic tree based on the sequenced amoA gene showed that AOB were affiliated with the Nitrosomonas europaea/mobilis cluster. Throughout the enrichment period, the AOB population was stable with predominant Nitrosomonas europaea-like AOB. Two OTUs of amoA_SBR_JJY_20 (FJ577843) and amoA_SBR_JJY_9 (FJ577849) are similar to the clones from AMX-related environments. Real-time qPCR was used to quantify AOB populations over time. Interestingly, the exponential growth of AOB populations was observed during the substrate inhibition of the AMX bacteria. The specific growth rate of AOB under anaerobic conditions was only 0.111 d-1. The growth property of Nitrosomonas europaea-like AOB may provide fundamental information about the metabolic relationship between the AMX bacteria and AOB.
배효관 ( Hyokwan Bae ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
최근에는 기후 변화, 자원 고갈 등 환경 문제가 심화되면서 에너지 관리 중심의 하수 처리 기술이 주목받고 있다. 1차 침전조의 슬러지와 2차 침전조의 잉여슬러지를 바이오 가스로 전환하는 것이 에너지 Positive 하수 처리의 핵심이다. 특히 1차 침전조에서 발생한 농축된 생분해성 유기물을 회수하고 혐기성 소화 공정에서 메탄을 생성하여 에너지를 생산한다(A 공정). 그리고 산소소모를 최소화하는 Bio-oxidation 기술은 하수 처리장의 혁신을 주도하고 있다(B 공정). 그러나 국내 하수 처리 시설은 AB 프로세스에 대한 핵심 기술과 운영 노하우가 부족하다. 실제로 하수의 에너지 잠재력은 하수 처리에서 하수 처리 에너지 소비보다 높지만 현재 하수처리 공정은 에너지 회수를 효과적으로 수행하고 있지 않다. 이를 개선하기 위해 화학적으로 강화된 1차 처리(CEPT), 고속 활성 슬러지 (HRAS) 및 혐기성 멤브레인 생물 반응기(AnMBR)를 1차 침전조에 적용할 수 있다. 하수 처리장의 메탄 생산을 극대화 하기 위해 음식물 쓰레기와 가축 분뇨와 같은 유기성 폐기물을 함께 혐기성소화 처리할 수 있다. 또한, 기계적 전처리, 열 가수 분해 및 화학적 전처리는 유기 폐기물의 메탄 전환을 향상시킨다. 내연 기관을 기반으로 한 발전 시스템은 열원 손실에 취약하므로 연료 전지와 같은 획기적인 에너지 변환 시스템 또한 필요하다. 에너지 Positive 하수 처리장을 실현하기 위해서는 지식 기반 운영에 기반한 에너지 관리 시스템을 이용해야 한다.