Experiments were directed towards the metabolic characteristics of biological denitrification in the culture of methane-utilizing mixed bacteria, and the investigation of the possibility of replacing methanol by methane as the reducing agent.
Appreciable wastage of methane was prevented by gas-phase recirculation.
In batch culture with continuous gas supply, the reduction of nitrite, an intermediate in denitrification, was slower than the nitrate reduction in the nitrate-reducing system using methane-utilizing mixed bacteria. The rate of nitrate reduction was almost constant irrespective of initial nitrate concentration.
In the continous cultures, the rate of nitrogen evolution and nitrite accumulation were higher in the oxygen-limited culture than in the methane-limited culture. Growth yield on nitrate was higher in the methane-limited culture than in the oxygen-limited culture. Also from the nitrogen balance, the amount of nitrate incorporated into cellular organic nitrogen was higher in the methane-limited culture than in the oxygen-limited culture. From the above results, it is suggested that under the oxygen-limited culture the reduction of nitrate was consumed for energy source, which leads to dissimilatory reduction of nitrate, and under the methane-limited culture it was consumed for cell synthesis via ammonia.
As the amount of gas-phase recirculation in this fermentor ( N. B. S. C-30, 2 1 ) is increased, cell concentration becomes higher, but no increase in the specific denetrifidation rate is resulted.
Specific denitrification rate in the oxygen- and methane-limited culture are 34.1 and 21.66 ( mg $NO_3^{-}$-N/ g cell, hr ), respectively. By the comparision of denitrification with others experiments using methane or methanol as the carbon source, we may conclude that biological denitrification by methane-utilizing mixed bacteria used in this study may be, economically and efficiently, applicable to wastewater treatment.
서울 중량천 종말처리장의 활성 슬럿지에서 분리한 메탄올 이용 하는 혼합균을 이용하여 산소부족 조건과 메탄 부족 조건에서의 생물학적 탈질화의 특성에 관하여 연구하였다.
이들 혼합균에는 세가지 이상의 균 : 메탄을 이용하는 균, 메탄올을 이용하는 균, 구연산을 이용하는 균 등으로 구성되어 있음이 확인되었다.
이 혼합균은 온도 45, PH 6.8-7.1 에서 잘 자라고 과량의 메탄올 (0.5ppm 이상)과 구연산(25ppm 이상)에서 억제를 일으킴을 알았다. 회분식 실험에서 메탄을 이용하는 혼합균에 의한 탈질화에 대해 nitrate-reducing system 이 탈질화에서 중간물질로써 축적된 nitrite-reducing system 보다 훨씬 더 활발함이 확인되었다. 연속식 교반조 실험에서 산소 부족 조건에서는 메탄 부족 조건에서 보다 많은 량의 nitrite 가 축적되고 많은 량의 질소 가스가 발생한 점으로 보아 nitrate 감소는 에너지를 제공하기 위해 이용 즉 이화 nitrate 감소작용을 하고 메탄 부족 조건에서는 nitrate 에 대한 성장 수율이 산소부족 조건에 비해 크므로 nitrate 감소는 암모니아를 걸쳐 cell 합성을 위해 이용 즉 동화 nitrate 감소작용을 한다고 제안할 수 있다.
위와 같은 사실은 질소수지식에서도 확인되었다.
이 실험에서 사용된 연속 교반조(N,B.S. C-30 2 1)에서 가스상을 순환시킨 량에 따라 산소부족 조건에서는 cell성장이 증가하나 3.7 l/ min 이상에서는 축적된 nitrite 가 cell성장에 억제를 일으키므로 오히려 감소하고 메탄 부족 조건에서는 포화상태까지 증가한다. 또한 가스상을 순환시킨 량에 따라 탈질화 성능은 거의 변화가 없다.
이 연구에서 얻어진 탈질화 성능은 산소 부족 조건에서 $34.1 mg NO_3^{-} -N/g cell,hr$ 이고 메탄 부족 조건에서 $21.66 mg NO_3^{-} -N/g cell,hr$이다. 그런데 산소 부족 조건에서는 상당한 량의 nitrate가 축적된다. 그 값은 $5.44 mg NO_2^{-} -N/g cell,hr$ 이다.
탄소원으로 메탄 또는 메탄올을 사용한 탈질화에 대한 다른 실험과 비교하여 보았을 때 이 실험에서 사용한 메탄을 이용하는 혼합균에 의한 탈질화가 경제적이며 효율적으로 폐수처리공정에 적용될 수 있을 것으로 여겨진다.
