혐기-호기법에 의한 남조류 Synechococcus sp.의 생물학적 인 과잉제거 가능성 연구 = Study on the probability of biological phosphorus removal through luxury-uptake process for cyanobacteria Synechococcus sp.
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2018
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117-117(1쪽)
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인구증가와 생활수준의 향상으로 인한 수자원 수요증가는 저수지 등의 수요를 증가시켰는데, 현재 국내 저수지 개수는 약 18,000개 정도로 추산된다. 저수지는 물의 체류시간이 길고 상하층의 혼합이 일어나기 어려운 특징으로 인해 염양염류의 유입부하를 낮추어 주지 않으면 부영양화 발생을 야기한다. 이에 따라 호소의 부영양화와 같은 수계 오염을 유발하는 질소와 인에 대한 방류수 수질기준 규제가 점차 강화되고 있으며, 특히 국내 저수지의 녹조 발생에 제한영양소로 알려진 인의 경우, 최대 1일 하수처리용량 500 m3/day 이상인 하수처리장이 Ⅰ지역에 처리수를 배출 시, 총 인 0.2 mg-P/L로 기존의 2 mg-P/L에 비해 10배 강화되었다.
고도처리공법에서 인의 제거는 혐기-호기조건의 전환을 통해 PAO (Phosphorus Accumulating Organism)의 luxury uptake 기작을 유도하여 혐기조건에서는 PHB (Poly hydroxybutyrate) 합성과 인의 방출이, 호기조건에서는 인의 과잉흡수가 일어나도록 하고 최종적으로 인을 과량으로 축적한 미생물의 폐기과정을 통해 이루어진다. 그러나 질산화 과정에서 생성된 질산성 질소로 인하여 혐기조건 조성이 까다롭고, 결과적으로 인 제거효율이 저해될 수 있다는 문제점이 존재한다.
선행연구에 따르면, 일부 남조류가 PAO와 같이 luxury uptake에 관여하는 PHB를 합성하는 것으로 보고되고 있다(Sundaramoorthy et al., 2013; Sabbir et al., 2016; Dulce et al., 2018). PHB를 합성하는 미세조류를 혐기-호기 전환조건에 노출시킬 경우, 인의 luxury uptake가 가능할 것으로 생각된다. 또한, 미세조류의 경우 NH<sub>4</sub>, NO<sub>3</sub>, Urea 등 다양한 형태의 질소를 질소원으로 활용하므로, 질산화/탈질과정 없이 질소제거가 가능하며, 따라서 NO<sub>3</sub>에 의한 인 제거효율 저해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.
이에 본 연구에서는 PHB를 생성한다고 알려진 남조류 Synechococcus sp. 를 이용하여, 혐기-호기 전환조건에서 인의 luxury uptake 가능성 및 효율을 평가하고, 남조류를 이용한 생물학적 인 제거 system의 저수지에의 적용 가능성을 확인하고자 하였다.
사사: 이 논문은 2018년도 정부(미래창조과학부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(No. NRF-2017R1A2B4008906).
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