Continuous Nitrate Reduction by Gel and Foam Matrix (GFM) Immobilized Cells

겔-스폰지 혼용 시스템에 고정화된 세포를 통한 질산염의 연속적 분해

In this study the anaerobic degradation of nitrate by in GFM (gel and foam matrix) and bead gel immobilized Paracoccus denitrificans DSM 65 in continous culture was conducted. A novel GFM immobilization system was developed in order to improve conventional system (bead). With increasing nitrate concentration in water, the nitrate reduction rate was increased. The observed maximum denitrification rate by in GFM immobilized cells was 177 mg/L h in buffered water, while that was 33 mg/L h in tap water. In comparison with bead system the reduction activity by GFM system showed $1.2{\sim}2.1$ times better. The denitrification activity was not changed after 16 days storage at $5^{\circ}C$ and also showed better activity than that of free cells or even bead immobilized cells.

본 연구에서는 세포 고정화를 위해 기존의 고정화 방법의 단점을 보완하기 위하여 새롭게 개발된 GFM 시스템에 Paracoccus denitrificans를 고정화하여 물속의 nitrate를 분해하는데 적용하였다. 고정화 조건으로써 스폰지 구멍의 크기 20 P.P.I. (pore per inch)와 겔로서 alginate가 이미 최적의 조건으로서 선택되었다. 고정화 세포의 연속 nitrate 분해능력을 air-lift reactor내에서 측정한 결과, 물속의 nitrate함량이 증가함에 따라 분해능력이 증가함을 나타내었다. 또한 연속운전에서 본 시스템은 기존의 고정화시스템인 bead 겔포괄법과 비교할 때 $1.2{\sim}2.1$배 정도 분해능력이 향상되었다. 최고 nitrate 분해속도는 buffer를 함유한 medium에 있어서 177 mg/L h이었으나 buffer를 첨가하지 않은 경우에 있어서는 33 mg/L h이었다. 또한 저장안정성을 측정한 결과, $5^{\circ}C$에 저장하였을 때 분해능력은 16주간 거의 변화가 없었으며 고정화하지 않은 자유세포나 bead에 고정화된 세포에 비하여 저장안정성이 두드러지게 뛰어났음을 알 수 있었다.