Laccase와 Trametes sp.를 이용한 폐수중의 Phenol계 Xenobiotics 분해 특성 = (The)degradable characteristics of phenolic xenobiotics in wastewater using laccase and Trametes sp.
Phenol-polluted waters are widely produced as wastes of several industrial and agricultural activities. Phenolic compounds and their derivatives are considered priority pollutants because they are harmful toward living organisms, even at low concentrations. If released into the environment, they may accumulate in soil, ground water, or surface water, thus representing an issue of great environmental concern. Removal of phenols from wastewater can be addressed by conventional remediation methods (e.g., solvent extraction, chemical oxidation and adsorption on activated supports). Although effective, some of these methods may present a number of disadvantages, such as high costs, time-consuming procedures and formation of toxic residues. In the last years, phenol-degrading bacteria and ligninolytic white-rot fungi have been proposed for possible environmental applications in the treatment of contaminated soil, groundwater and industrial waste-waters. Biological technologies dealing with the use of oxidoreductive enzymes, for instance, laccase, peroxidases and tyrosinases, may represent an efficient, alternative way to address the clean-up of phenol-polluted wastewater.
In this study, laccase that can degrade xenobiotics and Tramentes sp. for white-rot fungi were immobilized in supports(mixed solution of PVA and Ca-alginate and PVA and starch, respectively), and then indicated both degradable characteristics and effective process of treatment at unit, combined and mixing process, in respect of treatment to high phenolic wastewater of concentration including phenol compounds. besides investigated degradable capability of xenobiotics within livestock wastewater and also leachate.
Laccase for enzymes from white-rot fungi is industrally available, because that is most easy mass production. Keeping maximum activity at pH 4~6, temperature 10~30℃, that could apply to treat wastewater.
Phenol compound are bound with chloro and methyl group, were almost mineralized by laccase at pH 4~6 after 24hr. But phenol compound are bound with nitro group, displayed removal efficiency of 20% and under in no connection with laccase activity at optimal pH.
Optimal condition of immobilized laccase were at pH 4~6, HBT/ABTS 0.05/0.05mM, and O_(2) injection amount 600cc/min, that time phenol and TOC removal efficiency displayed 95.7% and 77.4%, and decreased to 7~10% after repeated use of fifteen times(12hr use per once), respectively.
First growth medium mycelium and repeatedly cultured mycelium of three times within second medium(enzyme secreation medium) removed phenol 23.1, 92.4%, TOC 25.2, 65.9% NBDCOD 20.2, 63.5% at C/N ratio 2.5:1, pH 4.5, HRT 24hr, respectively.
Removal efficiency of immovilized and free one(repeatedly cultured Trametes sp. of three times within second medium) were phenol 84.5, 92.4%, TOC 61.2, 65.9%, NBDCOD 57.3, 65.4%, at C/N ratio 2.5:1, pH 4.5, HRT 24hr, respectively. and phenol and TOC removal efficiency decreased about 10% after repeated use of twenty three times(24hr use per once), respectively.
No addition of mediator was high a degree 2mg/L more phenol concentration of effluent than addition of mediator(HBT/ABTS 0.05/0.05mM) after two-step combined process of immovilized laccase and Trametes sp. but TOC, NBDCOD and COD_(Mn) concentration have effluence low 300, 500, 1,600mg/L, respectively.
The more immobilized laccase increased injection ratio, the more removal efficiency trend to increase on mixed process of immobilized laccase and Trametes sp. at 24hr. but optimal mixing ratio of immobilized laccase and Trametes sp. selected with 35:65 in consideration of economical efficiency. TOC removal efficiency of livesotck wastewater and leachate were 89, 93%, NBDCOD removal efficiency were 81, 93% and COD_(Mn) of livestock wastewater satisfied water quality standard of discharge in livestock wastewater public treatment facilities on that process.
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