KR101277841B1 - Culture method of nitrifying bacteria - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질산화 미생물 배양방법에 관한 것으로, 질산화 미생물이 포함된 배양조에 고농도의 암모니아를 함유하는 고로 배출수를 유입시키는 단계; 상기 배양조에 용존산소가 3ppm이상으로 유지되도록 산소를 공급하고, 무기탄소원으로 중탄산나트륨을 배양조 유량 대비 380-450ppm 투입하여 산화/환원 전위가 70mV 이상으로 유지되는 조건하에서 미생물을 배양하는 단계; 및 배양된 미생물 배양물을 배출시키고 그 중 일부는 고로 배출수를 처리하기 위해 상기 배양조로 재순환시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고농도의 암모니아를 함유하는 고로 배출수를 처리하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 고로 배출수와 같이 고농도 암모니아 폐수의 질산화/탈질화 설비에서 빈번하에 발생할 수 있는 질산화 미생물의 활성저하를 사전에 대비하여 빠른 시간내에 질산화 미생물을 대량 배양하여 공급할수 있다.The present invention relates to a method for culturing nitrifying microorganisms, the method comprising: introducing blast furnace effluent water containing a high concentration of ammonia into a culture tank containing nitrifying microorganisms; Supplying oxygen to the culture tank to maintain dissolved oxygen at 3 ppm or more, and culturing the microorganism under the condition that the oxidation / reduction potential is maintained at 70 mV or more by adding 380-450 ppm of sodium bicarbonate as an inorganic carbon source relative to the flow rate of the culture tank; And discharging the cultured microbial culture, a part of which is recycled to the culture tank to treat the blast furnace effluent, wherein the nitric oxide culture method for treating blast furnace effluent containing high concentration of ammonia is provided. .
According to the present invention, it is possible to cultivate and supply a large amount of nitrifying microorganisms in a short time in preparation for the deactivation of nitrifying microorganisms that may occur frequently in the nitrification / denitrification facility of high concentration ammonia wastewater, such as blast furnace wastewater.
Description
본 발명은 제철소에서 발생되는 고로 배출수와 같이 고농도의 암모니아를 함유하는 폐수에서 암모니아성 질소를 질산화시켜 질산성 질소로 전환시키는 미생물 배양방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철소에서 발생되는 고로 배출수중 고농도의 암모니아성 질소를 호기성 상태에서 질산성 질소로 전환시키는 미생물인 질산화균 배양방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for culturing microorganisms to nitrate ammonia nitrogen and convert it to nitrate nitrogen in wastewater containing high concentrations of ammonia, such as blast furnace effluent generated in steel mills, and more specifically, high concentration of blast furnace effluents generated in steel mills. The present invention relates to a method for culturing nitric oxide which is a microorganism which converts ammonia nitrogen of aerobic state into nitrate nitrogen.
일반 생활하수는 대부분의 경우 암모니아 기준 약 50ppm의 농도를 처리하는 폐수처리시설이 운영되고 있으나, 제철소에서 배출되는 폐수, 특히 고로 배출수의 경우 제철 조업 특성상 암모니아 농도가 약 200ppm을 넘는 경우가 많다. 일반 생활 폐수나 고로 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 유입수 조건에 맞는 전처리 후 질산화(NH4 + -> NO3 -)와 탈질화(NO3 - -> N2) 단계를 거쳐 최종산물로서 인체에 무해한 N2 가스로 전환시킨다. 질산화/탈질화 과정에는 각 단계별 탄소원, 온도, 용존산소, pH, 체류시간, 산화/환원 전위 등의 환경요인 인자와 각 과정에 주요한 역할을 하는 미생물들에 의해 질산화/탈질화 반응의 진행이 결정된다.
In general, most of the sewage treatment facilities have a wastewater treatment facility that treats a concentration of about 50 ppm of ammonia. However, wastewater from steel mills, especially blast furnace effluents, often has ammonia concentrations exceeding about 200 ppm due to the nature of the steel industry. After pre-treatment for the inflow conditions in case of processing the normal life waste water or blast furnace wastewater by biological nitrification (NH 4 + -> NO 3 -) and denitrification (NO 3 - -> N 2 ) through step harmless to the human body as a final product Convert to N 2 gas. The nitrification / denitrification process is determined by the environmental factors such as carbon source, temperature, dissolved oxygen, pH, residence time, oxidation / reduction potential, and microorganisms that play a major role in each process. do.
특히 질산화 반응에 관여하는 질산화 미생물은 무기탄소원으로 사용하는 독립영양 미생물군으로 그 성장속도가 매우 느리고, 또한 환경조건 변화에 의해 매우 쉽게 사멸할 수 있다. 만일 질산화 반응이 제대로 이루어지지 않을 경우, 폐수처리의 후속 공정도 잘 이루어지지 않아 원하는 공정을 유지하기가 어렵다. 그리하여, 대부분의 질산화/탈질화 공정을 가지고 있는 생물학적 폐수처리 설비에서는 질산화 공정의 운전조건 최적화에 많은 노력을 기울이고 있다.
In particular, nitrifying microorganisms involved in nitrification reactions are independent nutrient microorganisms used as inorganic carbon sources, and their growth rate is very slow and can be easily killed by changing environmental conditions. If the nitrification reaction is not performed properly, it is difficult to maintain the desired process because the subsequent process of wastewater treatment is not well done. Thus, biological wastewater treatment plants having most nitrification / denitrification processes have made great efforts to optimize operating conditions of nitrification processes.
고농도의 암모니아를 함유한 하수의 처리설비에서, 특히 고로 배출수의 경우에는 상대적으로 높은 암모니아 농도를 제외하고 미생물 성장에 필요한 무기/유기 탄소원이 매우 부족하다. 고로 배출수의 경우 유입원수량의 증가 등으로 인한 체류시간 부족 현상을 초래하여 이루고자 하는 질산화/탈질화 반응의 효율이 저하되는 현상이 빈번히 발생하고 있다. 따라서, 이러한 점을 감안하면 고로 배출수와 같이 고농도 암모니아 폐수의 처리 효율을 높일 수 있는 방법이 요구되는 실정이다.In sewage treatment plants containing high concentrations of ammonia, especially for blast furnace effluents, except for relatively high ammonia concentrations, there is a very lack of inorganic / organic carbon sources necessary for the growth of microorganisms. In the case of blast furnace effluent, there is a frequent phenomenon that the efficiency of nitrification / denitrification reaction to be achieved is caused by a shortage of residence time due to the increase of inflow water. Therefore, in view of the above, there is a need for a method for improving the treatment efficiency of high concentration ammonia wastewater, such as blast furnace wastewater.
이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 고로 배출수와 같이 고농도 암모니아 폐수의 질산화/탈질화 설비에서 빈번하게 발생할 수 있는 질산화 미생물의 활성저하를 사전에 대비하여 빠른 시간내에 질산화 미생물을 대량 공급할 수 있는 질산화 미생물 배양방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and in advance to quickly prepare for the deactivation of nitrifying microorganisms that can occur frequently in the nitrification / denitrification equipment of high concentration ammonia wastewater, such as blast furnace wastewater. The present invention provides a method for culturing nitrifying microorganisms capable of supplying a large amount of nitrifying microorganisms in time.
본 발명의 일견지에 의하면, 질산화 미생물이 포함된 배양조에 고농도의 암모니아를 함유하는 고로 배출수를 유입시키는 단계; 상기 배양조에 용존산소가 3ppm이상으로 유지되도록 산소를 공급하고, 무기탄소원으로 중탄산나트륨을 배양조 유량 대비 380-450ppm 투입하여 산화/환원 전위가 70mV 이상으로 유지되는 조건하에서 미생물을 배양하는 단계; 및 배양된 미생물 배양물을 배출시키고 그 중 일부는 고로 배출수를 처리하기 위해 상기 배양조로 재순환시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고농도의 암모니아를 함유하는 고로 배출수를 처리하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
According to one aspect of the invention, the step of introducing the blast furnace effluent containing a high concentration of ammonia in the culture tank containing nitrifying microorganisms; Supplying oxygen to the culture tank to maintain dissolved oxygen at 3 ppm or more, and culturing the microorganism under the condition that the oxidation / reduction potential is maintained at 70 mV or more by adding 380-450 ppm of sodium bicarbonate as an inorganic carbon source relative to the flow rate of the culture tank; And discharging the cultured microbial culture, a part of which is recycled to the culture tank to treat the blast furnace effluent, wherein the nitric oxide culture method for treating blast furnace effluent containing high concentration of ammonia is provided. .
본 발명의 일 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 배양조에서 반응물의 체류시간은 12-24시간인 것을 특징으로 하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
In one preferred embodiment of the present invention, in the above method, the residence time of the reactant in the culture tank is provided with a nitrifying microorganism culture method, characterized in that 12-24 hours.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 배양조에서 용존산소는 3-5ppm으로 유지되도록 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
In another preferred embodiment of the present invention, there is provided a nitrifying microorganism culturing method, characterized in that for supplying oxygen so that dissolved oxygen in the culture tank is maintained at 3-5ppm.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 배양조는 pH 7-8로 유지되는 것을 특징으로 하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
In another preferred embodiment of the present invention, in the above method, the culture tank is provided with a method for culturing nitrifying microorganisms, which is maintained at pH 7-8.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 질산화 미생물은 하수처리장 슬러지에 함유된 것을 공급원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
In another preferred embodiment of the present invention, in the above method, the nitrifying microorganism is provided with a nitrifying microorganism culturing method, characterized in that the source contained in the sewage treatment plant sludge as a source.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 질산화 미생물의 공급원으로 하수처리장 슬러지를 사용하고, 하수처리장 슬러지와 고로 배출수를 5 대 95 중량비 내지 15 대 85 중량비의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
In another preferred embodiment of the present invention, in the method, a sewage treatment plant sludge is used as a source of nitrifying microorganisms, and the sewage treatment plant sludge and blast furnace effluent are mixed at a ratio of 5 to 95 weight ratio to 15 to 85 weight ratio. A nitrifying microorganism culturing method is provided.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 고농도 암모니아를 함유하는 고로 배출수는 암모니아 농도 100ppm 이상을 함유한 것을 특징으로 하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
In another preferred embodiment of the present invention, in the above method, the blast furnace effluent containing the high concentration of ammonia is provided with a method for culturing nitrifying microorganism, characterized in that it contains more than 100ppm ammonia concentration.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 배양조에서 산화/환원 전위는 70-110mV 로 유지되는 것을 특징으로 하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.
In another preferred embodiment of the present invention, in the above method, an oxidation / reduction potential in the culture tank is provided, wherein the nitrifying microorganism culture method is maintained.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 배양조에 인산암모늄을 투입하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질산화 미생물 배양방법이 제공된다.In another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for culturing nitric oxide microorganisms, further comprising adding ammonium phosphate to the culture tank.
본 발명에 의하면, 고로 배출수와 같이 고농도 암모니아 폐수의 질산화/탈질화 설비에서 빈번하게 발생할 수 있는 질산화 미생물의 활성저하를 사전에 대비하여 빠른 시간내에 질산화 미생물을 대량 배양하여 공급할수 있다.According to the present invention, it is possible to cultivate and supply a large amount of nitrifying microorganisms in a short time in preparation for the deactivation of nitrifying microorganisms that may frequently occur in nitrification / denitrification facilities of high concentration ammonia wastewater, such as blast furnace wastewater.
도 1은 본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 미생물 배양 공정의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 방법으로 배양한 경우 시간 경과에 따른 총 미생물(좌측 그래프) 및 질산화 미생물(우측 그래프)의 양 변화를 그래프로 나타낸 것이다.1 shows a schematic diagram of a microbial culture process for carrying out the method according to the invention.
Figure 2 is a graph showing the change in the amount of total microorganisms (left graph) and nitrifying microorganisms (right graph) over time when cultured by the method according to the present invention.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
제철소에서 발생되는 고로 배출수중 고농도의 암모니아성 질소를 효과적으로 처리할 수 있는 미생물(질산화균)을 배양하기 위해, 먼저 질산화 미생물이 포함된 배양조에 고농도의 암모니아를 함유하는 고로 배출수를 유입시킨다. 이때, 상기 질산화 미생물은 하수처리장 슬러지에 함유된 것을 공급원으로 사용할 수 있으며, 상기 질산화 미생물의 공급원으로 하수처리장 슬러지를 사용할 경우, 하수처리장 슬러지와 고로 배출수를 5 대 95 중량비 내지 15 대 85 중량비의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 질산화 미생물의 공급원으로 사용하는 하수처리장 슬러지와 고로 배출수를 약 10 대 90 중량비로 혼합한다. 본 발명자들은 질산화 미생물의 공급원인 하수처리장 슬러지와 고로 배출수를 상기와 같은 비율로 혼합하는 것이 질산화 미생물을 배양하는데 가장 효율적인 것으로 실험적으로 알 수 있었다. 본 발명에서는 상기 질산화 미생물을 대량으로 배양할 수 있으며, 예를 들어 질산화 미생물의 공급원으로 사용하는 하수처리장 슬러지와 고로 배출수를 각각 약 1톤과 90톤으로 혼합할 수 있다.In order to cultivate microorganisms (nitrifiers) that can effectively treat high concentrations of ammonia nitrogen in blast furnace effluents generated in steel mills, blast furnace effluents containing high concentrations of ammonia are first introduced into a culture tank containing nitrification microorganisms. In this case, the nitrifying microorganism may be used as a source that is contained in the sewage treatment plant sludge, and when using the sewage treatment plant sludge as a source of the nitrification microorganism, the ratio of the sewage treatment plant sludge and
본 발명에서 상기 고농도 암모니아를 함유하는 고로 배출수는 암모니아 농도 100ppm 이상을 함유하는 것을 가리킨다. 바람직하게 상기 고농도 암모니아를 함유하는 고로 배출수는 암모니아 농도 120-150ppm인 것이다. 하지만, 상기 고로 배출수는 암모니아 농도 200ppm이상과 같이 보다 높은 농도의 암모니아를 함유한 것일 수 있다.In the present invention, the blast furnace effluent containing the high concentration of ammonia refers to containing 100 ppm or more of ammonia concentration. Preferably the blast furnace effluent containing the high concentration ammonia is ammonia concentration 120-150ppm. However, the blast furnace effluent may contain ammonia of a higher concentration, such as ammonia concentration of 200ppm or more.
한편, 상기 배양조는 제철소의 고로 설비에서 배출되는 고로 배출라인과 직접 연결될 수 있다.
On the other hand, the culture tank may be directly connected to the blast furnace discharge line discharged from the blast furnace installation of the steel mill.
그 다음, 상기 배양조에 용존산소가 3ppm이상으로 유지되도록 산소를 공급하고, 무기탄소원으로 중탄산나트륨을 배양조 유량 대비 380-450ppm 투입하여 산화/환원 전위가 70mV 이상으로 유지되는 조건하에서 미생물을 배양한다. 이때 상기 용존산소는 3ppm미만으로 저하될 경우 배양속도가 급격히 저하될 수 있으며, 바람직하게 용존산소는 3-5ppm으로 유지한다. 만일 용존산소가 5ppm을 초과하는 경우에는 미생물 배양에는 문제를 야기하지 않으나 동력비가 증대될 수 있다. 또한, 상기 중탄산나트륨은 질산화 미생물에 직접적인 탄소원으로 작용을 하며, 만일 380ppm미만으로 저하될 경우 탄소원 부족 현상으로 미생물의 성장이 완전히 이루어지지 않고, 450ppm을 초과할 경우에는 질산화 미생물 성장은 이루어지나, 추가적인 비용이 발생 할 수 있다. 그리고, 이때 배양조의 산화/환원 전위가 70mV미만으로 저하될 경우에는 질산화가 잘 이루어지지 않아 배양속도가 저하될 수 있으며, 바람직하게 산화/환원 전위는 70-110mV로 유지한다. 산화/환원 전위가 너무 높을 경우에는 산소과잉 공급 현상으로 볼 수 있고 미생물성장에 오히려 방해가 되는 요인이 된다.
Then, oxygen is supplied to the culture tank so that dissolved oxygen is maintained at 3 ppm or more, and sodium bicarbonate is added as an inorganic carbon source to 380-450 ppm relative to the flow rate of the culture tank, and microorganisms are cultured under the condition that the oxidation / reduction potential is maintained at 70 mV or more. . At this time, if the dissolved oxygen is lowered to less than 3ppm, the culture rate may be sharply lowered, preferably dissolved oxygen is maintained at 3-5ppm. If the dissolved oxygen exceeds 5ppm, the microbial culture does not cause a problem, but the power cost can be increased. In addition, the sodium bicarbonate acts as a direct carbon source to the nitrifying microorganisms, if it is lowered below 380ppm, the growth of the microorganisms is not completely achieved due to the lack of carbon source, if it exceeds 450ppm the nitrifying microorganisms growth, but additional There may be a cost. In this case, when the oxidation / reduction potential of the culture tank is lowered to less than 70 mV, nitrification may not be performed well, and the culture rate may be lowered. Preferably, the oxidation / reduction potential is maintained at 70-110 mV. If the oxidation / reduction potential is too high, it may be regarded as an oxygen oversupply phenomenon and rather an obstacle to microbial growth.
상기 배양조에서 반응물의 체류시간은 12시간이상, 바람직하게는 12-24시간으로 한다. 배양조에서 반응물의 체류시간이 최소한 12시간이 경과하였을때, 즉 배양 12시간 후 가장 높은 미생물 증식량을 나타나는 것으로 실험적으로 알 수 있었으며, 배양 24시간 후에는 더 이상 미생물 증식이 일어나지 않아 배양 시간은 12-24시간이 바람직하다.
The residence time of the reactants in the culture tank is 12 hours or more, preferably 12-24 hours. It was found experimentally that the residence time of the reactants in the culture tank was at least 12 hours, that is, the highest microbial growth after 12 hours of incubation, and after 24 hours of incubation, no further microbial growth occurred. 12-24 hours are preferred.
또한, 상기 배양조는 pH 7-8로 유지되는 것이 바람직하다. 만일 배양조의 pH가 7미만으로 저하될 경우에는 미생물 발육에 지장을 초래하여 미생물 배양속도가 반감되며, 8을 초과할 경우에는 미생물 배양속도에는 큰 차이가 없으나 약품이 손실될 수 있다.
In addition, the culture tank is preferably maintained at pH 7-8. If the pH of the culture vessel is lowered to less than 7, the microbial culture rate is halved by hindering the growth of microorganisms, and if it exceeds 8, there is no significant difference in the microbial culture rate, but the drug may be lost.
또한, 보다 농축된 질산화 미생물 배양물을 얻고자 할 경우에는, 배양조의 반응물내 암모니아가 소비되어 감소되었을 때 인산암모늄을 투입해 추가적인 암모니아를 제공하는 것이 바람직하다.
In addition, in order to obtain a more concentrated nitrification microorganism culture, it is preferable to add ammonium phosphate to provide additional ammonia when ammonia in the reaction product of the culture vessel is consumed and reduced.
그 다음, 배양된 미생물 배양물을 배출시키고 그 중 일부는 고로 배출수를 처리하기 위해 상기 배양조로 재순환시킨다.
The cultured microbial culture is then drained and some of it is recycled to the culture vessel to treat the blast furnace effluent.
이하 실시예를 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples.
<실시예>
<Examples>
본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 미생물 배양 공정의 개략도를 도 1에 나타내었다.A schematic diagram of a microbial culture process for carrying out the method according to the invention is shown in FIG. 1.
본 실시예에서 질산화 미생물의 경우 광양시 중마동 하수처리장 슬러지를 미생물의 공급원으로 이용하였고, 약 10톤의 상기 슬러지와 약 90톤의 고로 배출수를 혼합하여 반응조(1)에 공급하였다. 지속적인 폭기를 통해 용존산소를 약 3ppm이상으로 유지시키고, pH 7-8을 유지할 수 있도록 무기탄소원으로 중탄산나트륨을 총 반응조에 400ppm 투입하여 산화/환원 전위를 70mV로 유지하였다. 12시간 배양후 유출라인을 통해 재순환(반송)시켜 실설비 질산화 반응조에 약 90톤의 미생물 배양물을 제공하도록 하였다. 12시간 후에는 보통 초기 암모니아 농도의 약 50%가 감소하고 미생물의 농도가 최대가 되는 것으로 나타났다. 초기 암모니아 농도는 고로 배출수(실설비 반응조 용액)에 함유된 암모니아 농도를 칭하며, 대략 120-150ppm 농도범위를 보이며, 본 실시예에서 초기 암모니아 농도는 100ppm이었다.
In the present embodiment, the nitrification microorganism was used as a source of microorganism as a source of microorganism sludge in the Gwangyang-dong sewage treatment plant, and about 10 tons of the sludge and about 90 tons of blast furnace effluent were mixed and supplied to the reactor 1. Dissolved oxygen was maintained at about 3 ppm or more through continuous aeration, and 400 ppm of sodium bicarbonate was added to the total reactor as an inorganic carbon source to maintain pH 7-8, thereby maintaining the oxidation / reduction potential at 70 mV. After 12 hours of incubation, it was recycled (returned) through the outflow line to provide about 90 tons of microbial culture to the actual facility nitrification reactor. After 12 hours it was found that about 50% of the initial ammonia concentration usually decreased and the concentration of microorganisms reached its maximum. The initial ammonia concentration refers to the ammonia concentration contained in the blast furnace effluent (full facility reactor solution), and showed an approximately 120-150 ppm concentration range. In this example, the initial ammonia concentration was 100 ppm.
상기 방법으로 배양한 경우 시간 경과에 따른 총 미생물(좌측 그래프) 및 질산화 미생물(우측 그래프)의 양 변화를 측정하여 그 결과를 도 2에 그래프로 나타내었다.
When cultured by the above method, the amount of total microorganisms (left graph) and nitrifying microorganisms (right graph) was measured over time, and the results are shown graphically in FIG. 2.
본 실시예에 사용된 총 미생물 측정방법은 다음과 같다.The total microbial measurement method used in this example is as follows.
DNA 추출: 게노믹 DNA 추출 키트(Intron co.)를 이용하여 시료로부터 DNA를 추출한 후 Spectro-Photometer(NanoDrop Technologies, Wilmington, USA)를 이용하여 DNA 농도를 측정하였다.
DNA Extraction: Spectro - Photometer (NanoDrop) after DNA extraction from sample using Genomic DNA Extraction Kit (Intron co.) Technologies, Wilmington, USA) was used to measure DNA concentration.
PCR-DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis): 시료내 미생물군집을 조사하기 위하여 bacterial universal primer 27F(5'-AGAGTTTGATC(AC)TGGCTCAG-3'), 1541R(5'-AAGGAGGTGWTCCARCC-3), 341F-gc(5'-CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG-3'), 및 786R(5'-CTACCAGGGTATCTAATC-3')을 이용하여 PCR을 수행하였다. PCR 조건은 95 oC 5분, [95 oC 45초, 65 oC 45초, 72 oC 45초] 20싸이클(-0.5 oC/싸이클 감소), [95 oC 45초, 65 oC 45초, 72 oC 45초] 15싸이클, 72 oC 5분, 25 oC 10분(종료)으로 설정되었다. PCR-DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis) : bacterial universal primer 27F (5'-AGAGTTTGATC (AC) TGGCTCAG-3 '), 1541R (5'-AAGGAGGTGWTCCARCC-3), 341F-gc ( PCR was performed using 5'-CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG-3 '), and 786R (5'-CTACCAGGGTATCTAATC-3'). PCR conditions were 95 o
그 다음, D-Code 16/16-cm gel system(Bio-Rad)을 이용하여 110 V, 20 h 동안 전기영동을 수행하였다. 이때, 겔은 10% 아크릴아미드를 함유하고 있었으며, 40%-70%의 구배를 이루도록 우레아와 포름아미드의 양을 조절하였다. 20 시간 후 겔을 에티디움 브로마이드로 10 분간 염색 후 관찰하였다. Then, electrophoresis was performed for 110 V and 20 h using a D-Code 16 / 16-cm gel system (Bio-Rad). At this time, the gel contained 10% acrylamide, and the amount of urea and formamide was adjusted to form a gradient of 40% -70%. After 20 hours the gel was observed after staining with ethidium bromide for 10 minutes.
변성 구배겔상에서 다른 위치에 존재하는 DNA 단편들을 회수하기 위하여 각각의 밴드를 선택한 후, 잘라내어 3차 DW 50μl를 첨가하고 4℃에서 하룻밤 동안 방치하여 상등액을 취하였다. 밴드에서 회수한 DNA를 주형으로 341F-GC와 786R 프라이머를 이용하여 재증폭을 수행했으며, PCR 산물은 PCR 정제 키트(QIAGEN, Germany)로 정제한 후 T-blunt vector(Solgent, Korea)에 클로닝하여 염기서열을 결정하였다. 결정된 염기서열은 NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov)의 GenBank 데이터베이스를 이용하여 BLAST 서치를 통해 분석하였다.
Each band was selected to recover DNA fragments present at different positions on the modified gradient gel, then cut and added to 50 μl of the third DW and left at 4 ° C. overnight to take supernatant. The DNA recovered from the band was re-amplified using 341F-GC and 786R primers as templates, and the PCR product was purified by PCR purification kit (QIAGEN, Germany) and cloned into T-blunt vector (Solgent, Korea). The base sequence was determined. The determined nucleotide sequences were analyzed through BLAST search using GenBank database of NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov).
실시간 PCR: 실시간 PCR은 DNA Engine Opticon continuous florescence detection system(MJ research, USA)을 사용하여 수행되었다. 이때 PCR 조건은 다음과 같다. Real Time PCR: Real time PCR was performed using a DNA Engine Opticon continuous florescence detection system (MJ research, USA). The PCR conditions are as follows.
1. 94.0 oC에서 5분간 배양 1.Incubate for 5 min at 94.0 o C
2. 94.0 oC에서 30초간 배양 2. Incubate for 30 seconds at 94.0 o C
3. 69.0 oC에서 30초간 배양 3. Incubate for 30 seconds at 69.0 o C
4. 72.0 oC에서 30초간 배양 4. Incubate for 30 seconds at 72.0 o C
5. 플래이트 리드 5. Plate lead
6. 상기 2-4 44싸이클이상 반복수행6. Repeat the above 2-4 44 cycles
7. 72.0 oC에서 5분간 배양 7. Incubate at 72.0 o C for 5 min
8. 95.0 oC에서 1초간 배양 8. Incubate 1 sec at 95.0 o C
9. 60.0-95oC에서 용융 곡선을 구함, 0.1oC마다 1초간 홀딩하여 리딩9. Obtain melt curve at 60.0-95 o C, hold for 1 second every 0.1 o C
10. 72.0 oC에서 5분간 배양 10. Incubate at 72.0 o C for 5 min
11. 25.0 oC 에서 10분간 배양 11.Incubate for 10 min at 25.0 o C
12. 종료
12. Termination
총 박테리아의 검출은 1055F(5'-ATG GCT GTC GTC AGC T-3' ) 및 1392R(5'-ACG GGC GGT GTG TAC-3')을 이용하여 실시간 PCR 검출법에 의해 수행되었다. 실시간 PCR을 수행할 때, E.coli 클론을 사용하여 함께 PCR하여 스탠다드 클론의 곡선을 통해 카피수를 구할 수 있다. 자세한 방법은 다음과 같다.Detection of total bacteria was performed by real time PCR detection using 1055F (5'-ATG GCT GTC GTC AGC T-3 ') and 1392R (5'-ACG GGC GGT GTG TAC-3'). When real-time PCR is performed, PCR can be performed together using E. coli clones to obtain copy numbers through the curves of standard clones. The detailed method is as follows.
1. 스탠다드 클론의 ct(cycle threshold)값과 측정하고자하는 시료의 ct 값을 PCR 실험결과로부터 얻는다. 1. Obtain the ct (cycle threshold) value of the standard clone and the ct value of the sample to be measured from the PCR test results.
2. 스탠다드 클론의 ct 값을 통해서 스탠다드 곡선 식을 구한다.
2. Find the standard curve using the standard clone's ct value.
증폭된 산물의 정량 측정을 위하여 SYBR Green(Molecular Probes)을 사용하였다.
SYBR Green (Molecular Probes) was used for quantitative measurement of the amplified products.
또한, 질산화 미생물을 측정하기 위해, 질산화 미생물이 가장 많이 가지고 있는 대표적인 암모니아 산화 효소인 암모늄 모노옥시게나아제(amoA)를 측정하였다. 본 실시예에 사용된 암모늄 모노옥시게나아제(amoA)의 측정방법은 다음과 같다.In addition, in order to measure the nitrifying microorganism, ammonium monooxygenase (amoA), which is the representative ammonia oxidase which the nitrifying microorganism has the most, was measured. The measurement method of ammonium monooxygenase (amoA) used in this Example is as follows.
암모늄 모노옥시게나아제(amoA)는 시료로부터 Nitrosomonas europaea amo 유전자를 증폭함으로써 정량하였으며, 이때 사용한 프라이머는 amo598f GAA TAT GTT CGC CTG ATT G), amo718r (CAA AGT ACCA CCA TAC GCA G)이었다(AEM.68.24). 증폭된 산물의 정량 측정을 위하여 SYBR Green(sigma)를 사용하였다. 이때 PCR 조건은 다음과 같다.Ammonium monooxygenase (amoA) was quantified by amplifying the Nitrosomonas europaea amo gene from the sample, and the primers used were amo598f GAA TAT GTT CGC CTG ATT G) and amo718r (CAA AGT ACCA CCA TAC GCA G) (AEM.68.24. ). SYBR Green (sigma) was used for quantitative measurement of the amplified product. The PCR conditions are as follows.
1. 94.0 oC에서 5분간 배양 1.Incubate for 5 min at 94.0 o C
2. 94.0 oC에서 30초간 배양 2. Incubate for 30 seconds at 94.0 o C
3. 69.0 oC에서 30초간 배양 3. Incubate for 30 seconds at 69.0 o C
4. 71.0 oC에서 30초간 배양 4. Incubate for 30 seconds at 71.0 o C
5. 플래이트 리드 5. Plate lead
6. 상기 2-4 44싸이클이상 반복수행6. Repeat the above 2-4 44 cycles
7. 72.0 oC에서 5분간 배양 7. Incubate at 72.0 o C for 5 min
8. 95.0 oC에서 1초간 배양 8. Incubate 1 sec at 95.0 o C
9. 60.0-95oC에서 용융 곡선을 구함, 0.1oC마다 1초간 홀딩하여 리딩9. Obtain melt curve at 60.0-95 o C, hold for 1 second every 0.1 o C
10. 72.0 oC에서 5분간 배양 10. Incubate at 72.0 o C for 5 min
11. 25.0 oC 에서 10분간 배양 11.Incubate for 10 min at 25.0 o C
12. 종료
12. Termination
그 결과, 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 약 12시간 배양 후에 총 미생물 및 질산화 미생물의 개체수가 최대가 되는 것으로 나타났으며, 따라서 배양조에서 12시간 배양 후 미생물 배양물을 고로 폐수 배출라인에 반송하기에 적절함을 알 수 잇다.As a result, as shown in Figures 1 and 2, the total number of microorganisms and nitrifying microorganisms after the cultivation for about 12 hours was found to be the maximum, so after 12 hours incubation in the culture tank microbial culture to the blast furnace wastewater discharge line It can be seen that it is appropriate to return.
1: 반응조 2: 폭기라인
3: 수중펌프 4: 홀딩조
5: 배양물 1: reactor 2: aeration line
3: submersible pump 4: holding tank
5: culture
Claims (9)
상기 배양조에 용존산소가 3 내지 5ppm으로 유지되도록 산소를 공급하고, 무기탄소원으로 중탄산나트륨을 배양조 유량 대비 380-450ppm 투입하여 산화/환원 전위가 70 내지 110mV로 유지되는 조건하에서 미생물을 배양하는 단계; 및
배양된 미생물 배양물을 배출시키고 그 중 일부는 고로 배출수를 처리하기 위해 상기 배양조로 재순환시키는 단계
를 포함함을 특징으로 하는 암모니아를 함유하는 고로 배출수를 처리하는 질산화 미생물 배양방법.
Introducing blast furnace effluent water containing ammonia into a culture tank containing nitrifying microorganisms;
Supplying oxygen to maintain the dissolved oxygen in the culture tank at 3 to 5 ppm, and incubating microorganisms under conditions in which the oxidation / reduction potential is maintained at 70 to 110 mV by adding 380-450 ppm of sodium bicarbonate as an inorganic carbon source relative to the flow rate of the culture tank. ; And
Draining the cultured microbial culture, some of which are recycled to the culture vessel to treat the blast furnace effluent
Nitrifying microorganism culture method for treating blast furnace effluent containing ammonia characterized in that it comprises a.
The method of culturing nitrifying microorganisms according to claim 1, wherein the residence time of the reactants in the culture tank is 12-24 hours.
The method of culturing nitrifying microorganisms according to claim 1, wherein the culture tank is maintained at pH 7-8.
The method of claim 1, wherein the sewage treatment plant sludge is used as a source of the nitrifying microorganisms, and the sewage treatment plant sludge and the blast furnace waste water are mixed at a ratio of 5 to 95 weight ratio to 15 to 85 weight ratio.
The method of claim 1, wherein the blast furnace effluent containing ammonia contains ammonia concentration of 120 to 150ppm.
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|---|---|---|---|---|
| KR20160140090A (en) | 2015-05-29 | 2016-12-07 | 주식회사 씨디아이 | Method of culturing nitrifying bacteria and apparatus of culturing the same |
| KR20200084608A (en) | 2019-01-03 | 2020-07-13 | 주식회사 씨디아이 | Wastewater treatment apparatus for nitrogen and operation method for wastewater treatment using the thereof |
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2011
- 2011-08-22 KR KR1020110083336A patent/KR101277841B1/en active IP Right Grant
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