MBBR에서 부하에 따른 생물막내 미생물종, 개체수 및 산소농도 분포

다공성 메디아를 이용한 유동상 생물막 반응기에서 부하에 따른 생물막내의 미생물 종 분포 및 산소 농도 profile의 변화에 대한 연구를 수행하였다. 폴리우레탄 재질의 다공성 메디아를 4개의 MBBR(moving bed biofilm reactor:완전 혼합형 반응기)에 10% (V/V) 충전하고 HRT를 달리하는 방법으로 유기물 부하를 0.4~1.6 ㎏ COD/㎥/day, NH₄?-N 부하 0.08~0.32 ㎏ NH₄?-N/㎥/day의 범위로 운전하였다. 생물막내의 미생물종 분포를 연구하기 위해 생물막을 3개층으로 절개(slicing)하고 fluorescence in-situ hybridization(FISH) 방법을 사용하여 생물막내의 종속영양균과 질산화균의 공간적 분포를 측정하고 microelectrode를 사용하여 산소 농도 분포의 변화를 살펴보았다.<BR> 연구결과, 부하가 증가할수록 생률막내의 미생물 개체수는 증가하고 생물막 상부층에서 하부층으로 갈수록 Nitrosomonas와 Nitrobacter의 개체수 및 구성 분포비의 증가가 뚜렷하나 저부하에서는 유기물 부하가 낮아져 nitrifier의 경쟁이 유리해져 생물막 상부층과 하부층의 개체수 및 구성 분포비가 거의 동일하였다. 생물막내의 산소농도 분포는 부하가 증가할수록 산소소비속도가 증가하며 부하가 높을수록 농도 구배가 커짐을 확인할 수 있었다.

The microbial species distribution, population and DO concentration profiles were estimated with various loading rates using four MBBRs(moving bed biofilm reactors) packed with polyurethane porous media of 10% v/v. The ranges of organic and NH₄?-N loading rates of 0.4~1.6 ㎏ COD/㎥/day and 0.08~0.32 ㎏ NH₄?-N/㎥/day were manipulated by changing HRT respectively. The biofilm was sliced into three parts in a depth. The microbial species distribution and population were measured by using fluorescence in-situ hybridization(FISH) and DAPI methods, respectively while DO concentration profile by microelectrode technique. The microbial population was increased with higher loading rates and the differences in the microbial distribution and population between Nitrosomonas and Nitrobacter were clearly shown in a lower layer of biofilm. However, they were almost same at lower organic loading rates because nitrifiers were not limited by heterotrophs. It was also concluded that oxygen consuming rate and its gradient in biofilm were increased with the organic loading rate.