생물학적 처리

본문내용

3 등의 무기물로 감량화 하는 과정
C5H7O2 N + 5O2 → 5CO2 + 2 H2O + NH3 + 생물학적 분해 불가능한 물질
③ 산소의 공급이 필수적이다
방향족 화합물을 분리 할수 있는 미생물의 대사 경로
폐수처리과정에서도 중요시하게 연구되고 있는 질산화 미생물 이다. 특히 질산화 미생물은 메탄자분해균과 더불어 넓은 범위의 유해물질의 반응에 관여한다. 여기에서는 질산화미생 물에 의한 동시대사과정 및 다고리방향족화합물의 분해에 대해 알아보자.
1. Cometabolic Degradation by Nitrifying Bacteria
토양질산화미생물중 많은 연구가 진행된 Nitrosomonas europaea 는 절대호기성 자가영 양미생물이고 NH 3 를 성장을 위한 에너지원으로 이용한다. N. europae a에 의한 NH 3 의 완전한 산화에는 두가지 효소가 관여한다. NH 3 는 membrane-bound enzyme인 AMO 에 의해서 hydroxylamine(NH 2 OH)으로 산화된다. NH 2 OH는 periplasmic enzyme인 HAO(hydroxylamine oxidoreductase)에 의해서 NO 2 -로 최종 산화된다. AMO는 일차기 질(primary substrate)인 암모니아와 이차기질(secondary substrate)인 유기물질의 분해에 동시에 관여하게 되고 HAO는 유기물질 분해에는 직접적으로 관여하지는 않지만 전체 반 응의 유지 될 수 있도록 에너지를 공급한다.
AMO는 MMO(methane monooxygenase)와 더불어 다양한 유기물의 분해에 관여하는 것으 로 알려져 왔는데, n-alkanes, n-alkenes, chlorinated hydrocarbons, alkyl ethers, thioether, aromatics등이 AMO의 대표적인 기질임이 이전에 여러 연구자들에 의해 관찰되었다. AMO의 광범위한 기질 범위때문에 질산화 미생물 N. europaea 를 이용한 생물학적 처리 기술은 유해물질로 오염된 토양 및 지하수 복원에 가능성 있는 대안으로 고려되고 있다.
2. Degradation of PAHs by Nitrifying Bacteria
석유 정제업, 발전소, 목재업등의 폐기물에서 많이 검출되고 있는 다고리방향족 탄화수소 (PAH) 는 미량으로도 암이나 돌연변이를 유발할 수 있으며 일반적인 환경 내에서 수개월 또는 수년동안 존재할 만큼 안정적인 구조를 가지므로 이에 대한 일반적인 관심이 증대되 고 있다. 미국 환경청에서도 PAH의 심각성을 인식하고 이의 관리를 위해 주요오염물질로 지정,관리하고 있다.
PAH의 분해에 관한 연구는 그 자체의 휘발성이나 광화학 반응성을 이용한 기술등이 있으 나 미생물에 의한 PAH 처리방법이 가장 안정적이고 경제적이라고 보고된 바 있다. 미생물 에 의한 유기물질 분해는 박테리아 체내에 존재하는 효소의 산화 또는 환원 반응으로 이루 어진다. 몇몇 박테리아와 곰팡이류에 의한 PAH 분해가 최근 연구되고 있으며 미생물의 대 사작용이나 PAH의 수중용해도에 따라 분해 정도는 다르나 일반적으로 분자량이 작은 화 합물이 큰 물질에 비해 분해가 빨리 일어난다고 알려져 있다. 또한 용존 산소량, 산화-환 원 전위차, 온도, pH, 에너지 제공원, 염분농도량 등이 있고 그 물질의 물리화학적 특성인 용해도, 휘발성, 수성도 등이 있다. 유기물질의 구조적 특성인 아민(amine-)이나 메톡시 (methoxy-), sulfonates, 또는 질산기, 염소기 등을 함유하고 있을대 변형을르 더욱 어렵게 하는 요인이 되기도 한다.
최근 포항제철 폐수에서 분리된 페놀 분해 미생물에 의한 PAHs 분해에 관한 kinetic study 및 적절한 반응기 개발을 통한 효율적인 처리방안을 모색하였다. 그리고 위에서도 언급되어 있듯이 토양 질산화 미생물 N. europaea 를 이용한 PAHs 분해 가능성을 검증하 였으며, 구조상으로 PAH와 유사한 형태를 가지고 있는 dibenzofuran, dibenzo- p- dioxin 등을 포함한 aryl ether 화합물의 분해 가능성을 조사하였다. PAH 분해 결과와 유사하게 aryl ether 화합물을 완전하게 무해한 물질로 분해하지는 못하지만, AMO에 의해 OH(hydroxy-)기를 붙여줌으로써 토양에서의 용해도를 증가시켜 주고, 이로 인해 토양에 흡착이 쉽게 되는 물질의 유동성을 띄도록 만들어 주며 다른 미생물에 의한 분해가능서을 높여 줄 수 있다.

키워드

생물학적 처리,   폐수,   수질