표제지
목차
국문초록 10
제1장 서론 12
제1절 연구 배경 12
제2절 연구 목적 14
제2장 이론적 배경 15
제1절 반류수 15
1. 반류수의 정의 및 특징 15
2. 반류수의 처리방법 17
3. 반류수 성상 조사 19
제2절 호기성 그래뉼 슬러지(Aerobic Granular Sludge) 21
1. 호기성 그래뉼의 정의 21
2. 호기성 그래뉼의 구조 및 특성 22
3. 호기성 그래뉼의 발전 24
4. 호기성 그래뉼의 형성 24
5. 호기성 그래뉼의 형성 조건 26
제3절 N-acyl-homoserine Lactone(AHL) 30
1. Quorum Sensing(QS) 30
2. Quorum Quenching(QQ) 32
3. N-acyl-homoserine Lactone(AHL) 33
4. 호기성 그래뉼 슬러지 공정에서의 QS 34
제3장 실험 재료 및 방법 35
제1절 실험 개요 35
제2절 실험 재료 37
1. 식종 슬러지 37
2. 유입 폐수 38
3. N-acyl-homoserine Lactone(AHL) 40
제3절 실험 방법 41
1. N-acyl-homoserine Lactone(AHL) 종류별 배치 실험 41
2. 연속식 반응기 운전 41
3. 운전 조건 43
제4절 분석 항목 및 분석 방법 44
제4장 결과 및 고찰 46
제1절 N-acyl-homoserine Lactone 종류별 배치 실험 46
1. MLSS 및 침강성 변화 46
2. Extracellular Polymeric Substances(EPS) 변화 48
3. 3D Fluorescence excitation-emission matrix 분석 51
4. 외인성 AHL의 종류에 따른 그래뉼의 크기 변화 55
제2절 AGS 시스템의 처리성능 57
1. 반응기 운전 조건 57
2. 유기물(COD) 제거효율 59
3. 질소(T-N) 제거효율 64
4. 인(T-P) 제거효율 66
제3절 Granule의 크기 변화 68
제4절 Extracellular Polymeric Substances(EPS) 변화 72
제5절 미생물 군집 분석 81
제5장 결론 87
1. AHL add-back test (AHL 종류별 배치 실험) 87
2. 연속식 반응기 운전을 통한 그래뉼 안정성 평가 88
참고문헌 90
부록 100
ABSTRACT 101
표 2-1. 하수처리시설의 mainstream 및 sidestream flow. 16
표 2-2. 반류수 유입 유량비, 성상 및 오염부하 증가량. 19
표 2-3. 서울시 J 물재생센터 반류수의 성상. 20
표 2-4. 호기성 그래뉼 슬러지 및 활성 슬러지 비교. 23
표 2-5. AHL의 특성 및 구조. 33
표 3-1. 호기성 그래뉼 슬러지 및 폐활성슬러지의 성상. 37
표 3-2. 반류수 분석 항목 및 분석 방법. 38
표 3-3. G시 반류수 기초성상분석 결과. 38
표 3-4. 유입폐수 조성. 39
표 3-5. Microelement solution 조성. 39
표 3-6. 유입폐수 농도. 40
표 3-7. Phase별 운전 변경 사항. 43
표 3-8. 분석 항목 및 분석 방법. 45
표 4-1. F-EEM에서 특정 유기물의 파장 범위. 51
표 4-2. 미생물 군집 분석 결과(사상균의 증식). 63
표 4-3. AGS 및 WAS의 SEM-EDS 분석 결과. 71
표 4-4. F-EEM에서 특정 유기물의 파장 범위. 75
표 4-5. 그래뉼의 형광 염색에 사용된 염료. 77
표 4-6. 호기성 그래뉼 슬러지의 미생물 다양성 지수. 85
표 4-7. 기능성 박테리아의 비교. 86
그림 1-1. 반류수 미처리에 따른 하수처리장 질소 농도 초과 사례. 13
그림 2-1. 하수처리공정도 및 반류수의 발생계통. 15
그림 2-2. 그래뉼 이미지. 21
그림 2-3. 활성 슬러지(좌) 및 호기성 그래뉼 슬러지(우)의 구조. 23
그림 2-4. 호기성 그래뉼의 형성 과정. 25
그림 2-5. 호기성 그래뉼의 형성 과정과 각 단계와 관련된 메커니즘 개략도. 26
그림 2-6. 그래뉼화 과정에서 EPS의 역할. 29
그림 2-7. 그람음성 박테리아에서 발견된 LuxI/LuxR 정족수 감지 시스템. 30
그림 2-8. 정족수 감지 시스템에서 이용되는 대표적인 신호전달물질의 종류. 31
그림 2-9. AHL의 QS 억제를 위한 3가지 전략. 32
그림 3-1. AHL 종류별 add-back test 개요. 35
그림 3-2. 연속식 반응기 실험 개요. 36
그림 3-3. 연속식 반응기 운전 모식도. 42
그림 3-4. 실험 사진(좌 : AHL 종류별 배치실험, 우 : 연속식 반응기). 42
그림 3-5. 분석에 사용된 기기. 45
그림 4-1. 각 AHL 종류별 MLSS 결과. 47
그림 4-2. 각 AHL 종류별 SVI30 비교.[이미지참조] 47
그림 4-3. AHL 종류별 SMP-EPS 함량 비교. 48
그림 4-4. AHL 종류별 LB-EPS 함량 비교. 50
그림 4-5. AHL 종류별 TB-EPS 함량 비교. 50
그림 4-6. SMP-EPS 용액에서 F-EEM 분석 결과. 52
그림 4-7. TB-EPS 용액에서 F-EEM 분석 결과. 53
그림 4-8. SMP-EPS 용액에서 형광 강도 비교. 54
그림 4-9. TB-EPS 용액에서 형광 강도 비교. 54
그림 4-10. AHL 종류별 입도 분석 결과. 55
그림 4-11. AHL 종류별 현미경 사진. 56
그림 4-12. Granule image 분석 결과. 56
그림 4-13. 전체 운전 기간 MLSS 변화. 57
그림 4-14. 전체 운전 기간 DO 변화. 58
그림 4-15. 전체 운전 기간 pH 변화. 58
그림 4-16. 전체 운전 기간 유출수의 COD 농도. 59
그림 4-17. 전체 운전 기간 COD 제거효율. 60
그림 4-18. Phase Ⅲ에서 Tubifex 현미경 사진 및 Tubifex image. 61
그림 4-19. Phase Ⅲ에서 사상균 현미경 사진. 63
그림 4-20. 전체 운전 기간 유출수의 T-N 농도. 65
그림 4-21. 전체 운전 기간 T-N 제거효율. 65
그림 4-22. 전체 운전 기간 유출수의 T-P 농도. 67
그림 4-23. 전체 운전 기간 T-P 제거효율. 67
그림 4-24. 전체 운전 기간 입도 분석 결과. 69
그림 4-25. 운전 기간별 granule 변화. 69
그림 4-26. 운전 기간별 granule 현미경 사진. 70
그림 4-27. AGS의 SEM image. 71
그림 4-28. TB-EPS(mg/g VSS) 함량 비교. 73
그림 4-29. LB-EPS(mg/g VSS) 함량 비교. 74
그림 4-30. Reactor A 및 Reactor B의 F-EEM 분석 결과. 76
그림 4-31. Reactor A 및 Reactor B의 형광 강도 비교. 77
그림 4-32. 느슨한 그래뉼의 형광 현미경 분석. 78
그림 4-33. 성숙한 그래뉼의 형광 현미경 분석. 78
그림 4-34. 성숙한 그래뉼 단면의 형광 현미경 분석. 79
그림 4-35. Crystal violet 염색 방법을 적용한 그래뉼의 현미경(40배율) 사진. 80
그림 4-36. 운전 종료 지점에서 문 수준 미생물 군집 분석 결과. 82
그림 4-37. 운전 종료 지점에서 속 수준 미생물 군집 분석 결과. 82
그림 4-38. 운전 기간별 문 수준 미생물 군집 분석 결과 (Reactor A). 83
그림 4-39. 운전 기간별 문 수준 미생물 군집 분석 결과 (Reactor B). 83
그림 4-40. 운전 기간별 속 수준 미생물 군집 분석 결과 (Reactor A). 84
그림 4-41. 운전 기간별 속 수준 미생물 군집 분석 결과 (Reactor B). 84