식품 폐수 처리 시설에서 암모니아성 악취제거 세균의 분리 및 특성 분석

Isolation and Characterization of Ammonia-removing Bacteria from a Food-wastewater Treatment Facility

  • Oh, Kyoung-Hee (Biotechnology Research Institute, Chungbuk National University) ;
  • Choi, In-Hak (Department of Environmental Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Cho, Young-Cheol (Department of Environmental Engineering, Chungbuk National University)
  • 발행 : 2008.06.30

초록

RABC 처리 공정을 사용하여 고농도 식품폐수를 처리할 때 악취가 적게 발생하는 기작을 밝히기 위하여, RABC 공정으로 부터 암모니아성 악취의 제거능이 우수한 세균을 분리하고 이의 특성 및 제거능을 평가하였다. 분리된 암모니아 제거 세균 중 제거능이 뛰어난 것으로 밝혀진 5종의 세균은 각각 Citrobacter, Enterobacter, Buttiauxella, Shigella, Aeromonas 속에 속하는 세균과 분류학적으로 가장 근접하였으며, 이들 세균은 모두 동물의 내장에서 발견된 것이다. 따라서 본 연구에서 분리된 세균은 폐수 처리시설에 유입된 돼지의 도축 부산물에서 유래한 것으로 판단된다. 암모니아 제거과정에서 아질산염 또는 질산염이 발생하지 않는 것으로 보아, 분리된 세균은 암모니아 동화과정을 통해 폐수 중 암모니아의 농도를 저감시키는 것으로 판단된다. 분리된 세균의 암모니아 제거능이 매우 뛰어난 것으로 측정되었으며, 이러한 결과로 판단할 때 이들이 RABC 폐수 처리 공정의 악취 제거에 중요한 기여를 하고 있는 것으로 보인다.

The bacteria responsible for the reduction of ammonia concentration in a food-wastewater treatment facility were isolated and their characteristics were analyzed. The isolated bacteria were closely related to the bacteria belonging to genus Citrobacter, Enterobacter, Buttiauxella, Shigella, and Aeromonas, which were found in gut of animals, indicating the isolated bacteria may come from the butchery-byproduct of pigs which is the main component of wastewater. When we monitored the concentration of nitrite and nitrate in the process, it was relatively constant, indicating the isolated bacteria reduce ammonia concentration through ammonia assimilation. Based on the removal efficiency of ammonia by the isolated bacteria, we concluded that they play a role in the reduction of odorous compounds.

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참고문헌

  1. 배우근, 김승진, 박성준, 김문일, 권기욱, 이성범, 최형주, "바실러스를 이용한 회전 생물막 접촉조의 처리 효율 평가," 대한환경공학회 2006 추계학술연구발표회 논문집, pp. 112-116(2006).
  2. 남지현, 배우근, 이동훈, "Bacillus와 내생포자 발아가 유 기물 제거에 미치는 효과," 대한환경공학회지, 29(2), 169- 175(2007).
  3. 김응호, 조연제, 박성주, 신광수, 임수빈, 정진권, "망상 형 회전식 바실러스 접촉장치를 이용한 하수의 고도처 리공정에 관한 연구," 한국물환경학회지, 20(2), 190-195 (2004).
  4. 조연제, 성기문, "바실러스균을 이용한 돈.도축 폐수처 리에 관한 연구," 한국물환경학회.대한상하수도학회 공 동추계학술발표대회 논문집, pp. 285-291(2000).
  5. Choi, Y. S., Hong, S. W., Kim, S. J., and Chung, I. H., "Development of a biological process for livestock wastewater treatment using a technique for predominant outgrowth of Bacillus species," Water Sci. Technol., 45, 71-78(2002).
  6. 김응호, 조연제, 박성주, 신광수, 임수빈, 박현주, "회전 식 부착 바실러스를 이용한 하수고도처리 공정에서의 총 대장균군 제거 특성," 한국물환경학회지, 21(1), 73-78 (2005).
  7. AWWA, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed., Washington, DC, USA(1999).
  8. Lee, D. H., Zo, Y. G., and Kim, S. J., "Nonradioactive method to study genetic profiles of bacterial communities by PCR-single-strand-conformation polymorphism," Appl. Environ. Microbiol., 62, 3112-3120(1996).
  9. Polz, M. F. and Cavanaugh, C. M., "Bias in templateto- product ratios in multi-template PCR," Appl. Environ. Microbiol., 64(10), 3724-3730(1998).
  10. Maidak, B. L., Cole, J. R., Lilburn, T. G., Parker, C. T., Jr., Saxman, P. R., Farris, R. J., Garrity, G. M., Olsen, G. J., Schmidt, T. M., and Tiedje, J. M., "The RDP-II(Ribosomal Database Project)," Nucleic Acids Res., 29(1), 173-174(2001). https://doi.org/10.1093/nar/29.1.173
  11. Tamura, K., Dudley, J., Nei, M., and Kumar, S., "MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis(MEGA) software version 4.0," Mol. Biol. Evol., 24, 1596-1599 (2007). https://doi.org/10.1093/molbev/msm092
  12. Sproer, C., Mendrock, U., Swiderski, J., Lang, E., and Stackebrandt, E., "The phylogenetic position of Serratia, Buttiauxella and some other genera of the family Enterobacteriaceae," Int. J. Syst. Bacteriol., 49(4), 1433-1438(1999). https://doi.org/10.1099/00207713-49-4-1433
  13. Rawls, J. F., Mahowald, M. A., Ley, R. E., and Gordon, J. I., "Reciprocal gut microbiota transplants from zebrafish and mice to germ-free recipients reveal host habitat selection," Cell, 127(2), 423-433(2006). https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.08.043
  14. Harada, H., Oyaizu, H., and Ishikawa, H., "A consideration about the origin of aphid intracellular symbiont in connection with gut bacterial flora," J. Gen. Appl. Microbiol., 42, 17-26(1996). https://doi.org/10.2323/jgam.42.17
  15. Park, J. -W., Oh, Y. -S., Lim, J. -Y., and Roh, D. -H., "Isolation and characterization of cold-adapted strains producing $\beta$-galactosidase," J. Microbiol., 44(4), 396- 402(2006).
  16. Wang, R. F., Cao, W. W., and Cerniglia, C. E., "Phylogenetic analysis and identification of Shigella spp. by molecular probes," Mol. Cell. Probes., 11(6), 427- 432(1997). https://doi.org/10.1006/mcpr.1997.0136
  17. Ruimy, R., Breittmayer, V., Elbaze, P., Lafay, B., Boussemart, O., Gauthier, M., and Christen, R., "Phylogenetic analysis and assessment of the genera Vibrio, Photobacterium, Aeromonas, and Plesiomonas deduced from small-subunit rRNA sequences," Int. J. Syst. Bacteriol., 44(3), 416-426 (1994). https://doi.org/10.1099/00207713-44-3-416
  18. Saitou, N. and Nei, M., "The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees," Mol. Biol. Evol., 4, 406-425(1987).
  19. 송홍규, 권오섭, 김종설, 안승구, 양성렬, 오계헌, 이태진, 환경미생물학, 동화기술(2004).
  20. 김남진, 정윤철, 正田誠, "신규 미생물, Vibrio alginolyticus에 의한 고부하 암모니아 가스 처리에 관한 연구," 한국물환경학회 대한상하수도학회 공동춘계학술발표회 논문집, pp. 363-366(2002).
  21. Strenstrom, M. K. and Poduska, R. A., "The effect of dissolved oxygen concentration on nitrification," Water Res., 14, 643-649(1980). https://doi.org/10.1016/0043-1354(80)90122-0
  22. 이승주, 장동일, 임송수, 장홍희, "돈사 악취 저감을 위 한 바이오필터 개발," 한국환경농학회지, 24(4), 386-390 (2005). https://doi.org/10.5338/KJEA.2005.24.4.386
  23. Choi, S. S. and Choi, C. S., "Biofiltration of ammonia in food waste composting," J. Korea Society of Environmental Administration, 6(1), 77-83(2000).
  24. 임광희, 이은주, 박중곤, "황화수소와 암모니아의 동시제 거를 위한 Enterobacter sp. YES-1153과 Bacillus cereus YCa-1214를 고정한 바이오필터의 활용," 응용화학, 10(2), 685-688(2006).