미세조류-박테리아 혼합배양 실험 결과
국립낙동강생물자원관, 미세조류와 박테리아 혼합배양체로 철강폐수에 함유된 암모늄·이산화탄소·페놀 동시 제거 기술 개발
환경부 산하 국립낙동강생물자원관(관장 안영희)은 미생물 혼합배양체로 철강폐수에 함유된 암모늄·이산화탄소·페놀을 동시에 제거할 수 있는 기술을 최근 개발했다고 밝혔다.
이번 미생물 혼합배양체는 미세조류 ‘세네데스무스 쿼드리카우다(Scenedesmus quadricauda)’와 하·폐수 처리장에서 채취한 활성슬러지를 동일한 무게비율(1대1)로 혼합하여 배양한 것이다.
활성슬러지: 자연발생적인 혼합 미생물(박테리아)로 이뤄진 폐수 찌꺼기
국립낙동강생물자원관 연구진은 2016년부터 최근까지 미세조류와 호기성 박테리아 군집을 혼합 배양하여 단일 반응조에서 암모늄과 페놀을 동시에 제거하는 연구를 수행했다.
연구 결과, 기존의 복잡한 질산화·탈질화 공정 없이 광합성을 통해 암모늄 및 이산화탄소를 제거하는 미세조류와 페놀을 제거할 수 있는 활성슬러지를 섞은 미세조류‧박테리아 혼합체를 배양하는 데에 성공했다.
이 미생물 혼합배양체는 철강폐수 1ℓ에 함유된 암모늄 45㎎과 172㎎의 페놀을 광합성 과정을 거쳐 94시간 내에 완전히 제거했다.
아울러, 미생물 혼합배양체 중 1,500㎎의 미세조류가 철강폐수 1ℓ에 함유된 650㎎의 이산화탄소도 제거했다.
연구진은 지금까지 국내에서 암모늄·이산화탄소·페놀을 한번에 처리할 수 있는 미생물 활용 기술은 이번이 처음이라고 밝혔다.
철강폐수에서 암모늄과 이산화탄소의 동시 처리를 목적으로 미세조류를 도입하는 시도는 수차례 있었지만, 페놀의 독성에 따른 저해현상으로 미세조류의 광합성 효율은 급격히 떨어졌다.
연구진은 이번 연구 결과를 담은 논문을 바이오에너지 분야의 국제학술지인 ‘바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)’에 올해 2월 게재했다.
논문명: Feasibility of using a microalgal-bacterial consortium for treatment of toxic coke wastewater with concomitant production of microbial lipids
안영희 국립낙동강생물자원관장은 “자생 담수미생물을 활용해 보다 친환경적이고 경제적이면서 실제 산업에 적용될 수 있는 유해물질 저감을 위한 원천기술개발을 지속적으로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.전문용어 설명
암모늄(NH4+-N, ammonium)
질소와 수소가 결합된 다원자 양이온 물질. 질소 오염물질로 녹조의 원인이 되기도 한다. 철강폐수에는 다양한 생태독성물질이 포함되어 있는데, 이 중 가장 높은 농도로 검출이 되는 물질 중 하나이다.
미세조류(Microalgae)
식물성플랑크톤이라고도 한다. 엽록소로 광합성을 하는 식물을 조류라고 하며, 크기가 50um 이하의 작은 단세포 조류를 미세조류라고 한다.
활성슬러지(Activated sludge)
하수나 폐수 처리에 관여하는 자연발생적 혼합 미생물로 이루어진 슬러지. 유기물질이나 무기물질을 섭취 또는 분해하는 능력을 갖췄다는 점이 일반 슬러지와의 차이다.
질산화(Nitrification)
산소가 있는 환경에서 미생물에 의해 유기질소나 암모늄 질소가 산화되어 아질산염 또는 질산염이 되는 반응을 말한다. 주로 하·폐수 처리 공정에서 질소·인 오염물질을 제거하기 위해 적용하는 고도수처리 공법 중 한 단계에 속한다.
탈질화(Denitrification)
산소가 없는 환경에서 미생물에 의해 질산염이 환원되어 질소가스로 바뀌게 되는 반응을 말한다. 주로 하·폐수 처리 공정에서 질소·인 오염물질을 제거하기 위한 고도수처리 공법 중 한 단계로, 일반적으로는 질산화 공정 후단에 위치한다.
