축산폐수의 처리에서 복합효소 첨가의 영향
Effect of the addition of complex enzyme mixtures on the livestock waste water treatment
- 주제(키워드) 축산폐수 , 복합효소 , 배양배지
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이평천
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 공학대학원 화학생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000028038
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
돼지축사의 폐수는 그 특성상 일반 오수 및 폐수와 달리 고농도의 유기성 오염물과 영양염류를 함유하고 있다. 이러한 축산폐수에서 미생물의 성장에 영향을 미치는 요인은 매우 다양하여 쉽게 그 특성을 파악하기 어렵다. 이때 복합효소를 처리하여 유기물질의 분해가 빠르게 일어난다면, 미생물의 성장이 촉진되면서 유기물질 및 질소와 인의 제거가 향상되어, 폐수의 처리 효율이 향상될 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 축산폐수처리에서 복합효소 첨가에 대한 영향을 검토하였다. 이를 위하여 먼저 효소들의 일반적인 특성들을 살펴본 결과 복합효소인 Enzymatic-S(ES)와 Enzymatic-L(EL)에 존재하는 amylases, cellulases, proteases의 활성도는 상업적으로 판매되고 있는 각각의 amylases, cellulases, proteases의 활성도에 비하여 amylases는 약 500배, cellulases와 proteases는 약 10배 이상 낮았다. 복합효소 및 상업용 효소의 pH와 최적 반응온도 및 열안정성에 대한 실험에서는 최적 pH가 7.0부근이고, 모든 효소가 50℃까지는 열에 대하여 안정하고, 최적 반응온도가 50℃ 이상이었다. 이러한 결과는 효소를 이용한 폐수처리에서 pH와 온도가 효소의 활성변화에는 영향이 없을 것으로 예상되었다. 복합효소와 상업용 효소들의 오염지수(BOD, COD, T-N, T-P)를 측정한 실험결과 효소용액들의 오염지수 값들이 매우 높았는데, 이는 효소용액에 존재하는 배지성분과 효소의 안정화를 위한 유화제 등의 첨가에 의한 것으로 사료되었다. 시료로 사용한 돼지축사 폐수의 오염지수는 일반적으로 보고된 값들과 유사하였다. 축산 폐수처리에 효소용액들의 첨가에 대한 영향을 검토한 결과 폐수의 처리효율에는 큰 영향을 미치지 못하였으며, 오히려 효소용액을 첨가하는 경우에 T-N과 T-P 값은 증가하였다. 반면에 축산폐수처리에 미생물 배양배지를 첨가한 경우에는 효소용액을 첨가한 경우보다 BOD, COD, T-N 값들이 크게 감소하여 국가고시 방류수기준 이하가 되었다. 결론적으로 축산폐수 처리에서는 복합효소의 첨가로 생체고분자 물질들의 분해에 의한 미생물의 성장촉진 보다는 배양배지의 첨가에 의한 미생물들의 성장촉진이 더 우수하여 미생물 배양배지 첨가가 축산폐수 처리에 더 효과적임을 알 수 있었다.
more목차
국문요약 I
목차 II
표 차례 V
그림 차례 VI
Ⅰ. 서론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.2 국내 • 외 축산폐수의 관리현황 3
1.3 축산폐수의 발생량 및 성질 3
1.4 축산폐수의 처리현황 6
1.4.1 퇴비화 7
1.4.2 액비화 8
1.4.3 축산분뇨의 고도 처리방법 8
1.5 복합효소 처리현황의 사례 10
1.6 효소(Enzymes) 15
1.6.1 Amylases 15
1.6.2 Proteases 16
1.6.3 Lipases 17
1.6.4 Cellulases 17
1.7 연구 목적 및 배경 18
Ⅱ. 실험재료 및 방법 19
2.1. 실험재료 19
2.1.1 종균 19
2.1.2 효소 19
2.1.3 축산분뇨 19
2.1.4 시약 19
2.2. 분석방법 20
2.2.1 효소의 활성측정 20
2.2.1.1 Cellulases의 활성측정 20
2.2.1.2 Amylases의 활성측정 20
2.2.1.3 Proteases의 활성측정 20
2.2.2 총 당 및 단백질 정량 21
2.2.2.1 총 당의 정량 21
2.2.2.2 환원당 정량 21
2.2.2.3 단백질 정량 21
2.2.3 미생물 농도 측정 22
2.2.4 오염지수 측정 22
2.2.4.1 생화학적 산소요구량(BOD) 22
2.2.4.2 화학적 산소요구량(COD) 23
2.2.4.3 총 질소(T-N) 측정 24
2.2.4.4 총 인(T-P) 측정 24
2.3. 실험방법 25
2.3.1 종균배양 25
2.3.2 양돈폐수에 복합효소의 처리 실험 25
2.3.3 양돈폐수에 상업용 효소의 처리 실험 25
2.3.4 양돈폐수에 배지첨가의 영향 26
Ⅲ. 연구결과 및 고찰 27
3.1 효소용액의 특성연구 27
3.1.1 복합효소 Enzymatic-S(ES)와 Ezymatic-L(EL)의 활성도 27
3.1.2 상업용 효소들의 활성도 28
3.1.3 복합효소 ES 및 EL과 상업용 효소들의 최적 pH 29
3.1.4 복합효소 ES 및 EL와 상업용 효소들의 최적 온도와 열안정성 33
3.2 효소용액 및 돼지축사 폐수의 오염지수 39
3.2.1 복합효소 ES와 EL의 오염지수 39
3.2.2 상업용 효소들의 오염지수 40
3.2.3 돼지축사 폐수의 오염지수 41
3.3 축사폐수 처리에 효소첨가의 영향 42
3.3.1 축사폐수에 Enzymatic-S 첨가의 영향 42
3.3.2 축사폐수에 Enzymatic-L 첨가의 영향 48
3.3.3 축사폐수 처리에 상업용 amylases와 proteases에 대한 영향 54
3.4 축산폐수처리에 배지성분 첨가의 영향 59
Ⅳ. 결론 65
Ⅴ. 참고문헌 67
Abstract 69
