微生物によるアンモニアガス處理の特性に關する硏究

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 10장으로 구성되어 있으며 제1장에서는 서론으로 연구의 배경 및 목적에 관해 서술했다. 제2장에서는 소화균을 담지한 유기담체(Peat, Rock wool) 및 무기담체(Fuyolite, Ceramics)에 의한 암모니아가스의 생물학적 처리에 관해서 슬럿지를 소화균의 식종원으로 담지하여 동일조건에 있어서 암모니아 생물학적 제거능에 관해서 담체를 60일간에 걸쳐서 실시했다. 무기담체보다 유기담체의 암모니아제거능이 높은 것을 알았다. 이 결과는 지금까지 보고된 소호균에 의한 암모니아 제거능보다 4-5배 높은 제거능이었다. 그러나 고농도 암모니아의 유입에 의해 소화균은 저해를 받아서 최대의 소화균수는 1.1×10^8 cells/g-dry packing materials정도이었다. 본장에서 얻은 결과는 소화균에 의한 암모니아제거의 한계라고 생각된다. 또한 유기담체는 장시간 사용하면 안정성에 문제가 있기 때문에 고농도의 암모니아을 장시간 처리하려면 무기담체가 적당하다는 결론지었다. 제3장의 해양성미생물 Vibrio alginolyticus의 증식특성에서는 소화균보다 증식속도가 빠르고 호염성의 특색을 갖는 해양성세균 V. alginolyticus에 주목하여 먼저 증식 특성을 조사했다. 이균은 glucose, sucrose, fructose를 탄소원으로 이용하며, glucose를 탄소원으로 할 경우, 2∼5％의 염분농도 및 중성부근의 초기pH, sucrose를 탄소원으로 할 경우, 1％의 염분농도 및 중성의 초기pH에서 균의 안정적인 증식이 보였다. 그러나 sucrose에서는 증식후의 균의 사멸, fructose에서는 초기의 균의 사멸이 보였다. 제4장의 V. alginolyticus배양액에 의한 고농도 암모니아의 제거특성에서는 탄소원으로 glucose, 질소원으로 암모니아가스를 이용하여 염분농도, 암모니아의 초기 유입농도 및 암모니아 가스의 유입유량의 변화에 대한 V. alginolyticus배양액의 암모니아 제거특성을 검토했다. V. alginolyticus는 1,000 및 2,000ppm의 고농도 암모니아를 제거하는 능력을 갖고있는 것을 밝혔다. 실험은 개방계에서도 실시하였지만 오염균의 영향을 받지않는 것을 밝혀냈다. 제5장의 해양성세균 V.alginolyticus을 담지한 Fuyolite-Biofilter의 암모니아 제거특성-glucose를 공급한 경우에서는 해양성세균 V. alginolyticus을 무기담체 Fuyolite에 담지하여, 탄소원으로써 glucose를 공급하여, 암모니아 제거특성을 61일간에 걸쳐서 검토했다. 제6장의 해양성세균 V. alginolyticus을 담지한 Fuyolite-Biofilter의 암모니아제거특성-sucrose를 공급한 경우에서는 제5장과 동일한 방법으로 탄소원으로써 경제적인 sucrose를 공급하여 117일간에 걸쳐 암모니아 제거특성을 검토했다. 제7장의 해양성세균 V. alginolyticus을 담지한 Fuyolite-Biofilter의 암모니아 제거특성-혼합당를 공급한 경우에서는 제5,6장과 동일한 방법으로 탄소원으로 glucose, fructose, sucrose를 혼합하여 만든 당을 공급하여 암모니아 제거특성을 92일간에 걸쳐서 검토했다. 본장의 실험은 제8장의 폐당밀 공급실험의 운전조건을 검토하는 목적도 있다. 제8장의 해양성세균 V. alginolyticus을 담지한 Fuyolite-Biofilter의 암모니아 제거특성-폐당밀을 공급한 경우에서는 제5, 6장과 동일한 실험방법으로 제7장에서 얻은 결과에 의해 탄소원으로 폐당밀을 공급하여 암모니아 제거특성을 117일간에 걸처서 검토했다. 제5, 6, 7, 8장의 결과는 제2장의 소화균에 의한 암모니아 제거능보다 4∼5배 높은 결과가 얻어졌으며, V. alginolyticus의 균수도 1×10^10 cfu/g-dry packing material이상 유지되고 pH는 조절을 하지않아도 운전이 가능하고 개방계의 실험에 의해서 오염균의 영향을 받지않는 것을 밝혀냈다. 특히 폐당밀을 탄소원으로 이용가능한 점, 충전탑의 압력손실을 간단히 회복시킬 수 있다는 점도 증명을 해서 무기담체와 해양성세균 V. alginolyticus를 이용하여 암모니아 제거시스템의 응용이 가능하다는 것을 서술했다. 제9장에서 고부하 암모니아를 제거하는 해양성세균 V. alginolyticus에 의한 생성물질의 정제 및 동정에서는 V. alginolyticus의 배양액을 G-15겔컬럼과 실리카컬럼을 이용하여 정제, NMR 및 아미노산 분석에 의해 암모니아의 대사산물 중의 하나가 아미노산의 한종류인 alanine임을 밝혔다. 제10장에서는 제2장에서 제9장까지의 결과를 정리하고 앞으로의 과제를 정리했다.