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생물전기화학혐기성소화에서 메탄생성반응에 대한 부유혐기성미생물의 역할 = Role of anaerobic planktonic bacteria in bulk solution on the methane production in bioelectrochemical anaerobic digestion
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2017
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KDC
539.97
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학술저널
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141-142(2쪽)
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바이오 분극전극을 설치한 생물전기화학 혐기성소화조에서 메탄생성반응에 대한 부유혐기성미생물의 영향을 회분식반응조에서 평가하였다. 실험을 진행하는 동안 바이오가스의 발생량과 조성을 모니터링하였으며, 벌크용액에 전기활성균인 체외전자전달발효균(exoelectrogen fermentation bacteria, EFB) 및 전기영양메탄균(electrotrophic methanogenic bacteria, EFB) 의 존재는 순환전압전류곡선의 산화환원 첨두전류쌍으로부터 확인하였다. 벌크용액의 부유혐기성미생물 농도에 따른 전극의 전하전달저항의 변화는 전기화학임피던스분광곡선으로 부터 구하였다. 실험종료 후에는 파이러시퀀싱법으로 부유혐기성 비생물의 박테리아 및 고세균의 군집분포를 조사하였다. 혐기성소화조에 설치된 바이오분극 전극은 전극표면 뿐만 아니라 벌크용액에 E F B , E F B 그리고 수소이용메탄균(hydrogenotrophic methanogenic bacteria)을 우점시켰다. 분극전극을 설치한 생물전기화학혐기성반응조에서 메탄은 전극표면과 부유미생물로부터 EFB와 EMB의 직접접촉에 의한 전기적연결을 통해 생물학적 종간직접전자전달(biological direct interspecies electgron transfer, bDIET), EFB에서 HMB로의 종간수소전달 또는 bDIET에 의해서 발생하였다. 생물전기화학 혐기성반응조에서 전극에서의 바이오가스생산을 조사하기 위하여 반응조의 벌크용액에서 부유혐기성미생물을 제거한 결과 메탄과 수소로의 에너지회수율이 각각 25.0% 및 7.5%에 불과하였다. 이러한 낮은 바이오가스전환율은 전하전달저항을 포함한 전극의 높은과전위에 기인하는 것으로 평가되었다. 그러나, 벌크용액에서 부유혐기성미생물의 농도가 증가할수록 벌크용액에서의 메탄수율이 점차 증가하였으며, 수소수율은 감소하였다. 벌크용액의 부유혐기성미생물 농도가 4,400mg VSS/L이었을 때 기질의 메탄전환율은 83.3%까지 증가하였으며, 수소로의 전환율은 0.3%에 불과하였다. 생물전기화학혐기성소화조의 향상된 메탄생성반응은 부유혐기성미생물의 역할이다.
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