프로피온산의 혐기성 분해시 구리의 저해 효과

Inhibitory Effects of Copper on the Anaerobic Degradation of Propionate

프로피온산의 혐기성 분해시 구리의 잠재적인 저해효과를 평가하기 위하여 회분식 실험을 수행하였다 프로피온산의 혐기성 분해시 구리의 저해효과는 중간 생성물, 최종 메탄 수율 및 비메탄 활성도를 이용하여 평가하였다. 구리의 농도 $2.5mg\;Cu^{2+}/1$에서는 저해 현상이 거의 발생하지 않았으나. 농도 증가에 따라 저해효과가 점차 증가하는 경향을 보였다. 최종 메탄 발생량 및 비메탄 활성도를 이용하여 산정한 50% 저해농도는 각각 33.8 및 $24.1mg\;Cu^{2+}/gVSS$로 나타났다. 최종 메탄 수율을 이용하여 산정한 저해효과는 운전기간이 지속됨에 따라 미생물 적응 및 첨가한 구리의 용존성 리간드와 체외효소와 결합으로 인하여 점차 저감되는 현상이 나타났다. 초기 메탄 발생속도를 근거로 산정한 비메탄 활성도는 이와 같은 영향을 상대적으로 제외할 수 있으므로 중금속에 의한 저해효과를 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다. 황산염을 첨가한 경우 황산염 환원 미생물의 길항작용으로 인하여 첨가한 구리가 환원된 황화물과 결합하여 구리에 의한 저해효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 구리를 첨가한 경우 초기 프로피온산의 분해가 지연되었으나, 점차 분해되는 경향을 보였으며. 프로피온산의 초산으로의 전환을 고려서 프로피온산의 분해가 초산의 분해 보다 구리의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과를 고려시 구리에 의한 저해효과는 수소이용 메탄균이 초산 이용 메탄균에 비해 보다 민감한 것으로 판단된다.

The effects of copper on the anaerobic degradation of propionate were studied using anaerobic batch reactors. The apparent inhibitory effects of copper on the anaerobic degradation of propionate could be observed from behaviors of intermediates, ultimate methane yield(UMY) and specific methanogenic activity(SMA) There was little inhibition at the concentration of $2.5mg\;Cu^{2+}/L$. Beyond this concentration, the inhibitory effects increased with increasing dose of coppers. The 50% inhibition of UMY and SMA occurred at copper dosage of 33.8 and $24.1mg\;Cu^{2+}/gVSS$, respectively. The inhibitory effect based on the UMY was gradually reduced with the operation time dueprobably to the acclimation of microorganisms and/or binding of the added copper by ligands(and possibly ion exchange sites)contained on the cell membrane and extracellular polymer matrix whereas it based on the SMA might exclude the this phenomena. Therefore, the methodology for interpretation of inhibition data based on the SMA was more accurated than the UMY. There was no inhibitory effect in batch reactors supplemented with sulfate due to an antagonistic action of the sulfate reducing bacteria. Propionate degradation was initially retarded for copper inhibited samples but it gradually degraded afterward. Based on the mass removal considering take into account the propionate to acetate conversion, propionate degradation may appeal more affected than acetate. This result revealed that the hydrogenotrophic methanogens were the most affected by copper.