생물증강

Bioaugmentation

생물학적 증가는 오염물질의 분해 속도를 높이기 위해 필요한 고고학 또는 박테리아 배양균을 추가하는 것이다.[1] 오염된 지역에서 유래한 유기체들은 이미 폐기물을 분해할 수 있을지 모르지만, 아마도 비효율적이고 천천히 폐기물을 분해할 수 있을 것이다.

생물확장(bioaugmentation)은 바이오시뮬레이션이 가능한지 판단하기 위해 해당 지역에 존재하는 토종 품종을 연구해야 하는 일종의 바이오 매개다. 해당 지역에서 발견된 토착세균을 발견한 뒤 토착세균이 오염물질을 대사시킬 수 있다면 더 많은 토착세균 배양균이 그 자리에 구현돼 오염물질의 퇴화를 촉진할 계획이다. 생물 증식이란 오염물질의 퇴화를 강화하기 위해 더 많은 고고학이나 박테리아 배양균을 도입하는 것이고, 생물 자극은 박테리아의 신진대사를 촉진하기 위해 토착세균을 위한 영양 보충제를 추가하는 것이다. 고유 품종이 교정 과정을 수행할 수 있는 신진대사 능력을 갖추지 못한 경우, 이와 같은 정교한 경로를 가진 외생 품종이 도입된다. 생물증강화의 활용은 미생물 생태학 및 생물학, 고정화, 생물작용제 설계 분야의 발전을 제공한다.[2]

생물증강제는 활성 슬러지 생물반응기를 재가동하기 위해 도시 폐수 처리에서 일반적으로 사용된다. 이용 가능한 대부분의 문화는 미생물 배양균을 포함하며, 이미 필요한 모든 미생물(B. 감초균, B. turingiensis, P. polymxa, B. starothermophilus, Penicillium sp, 아스페르길루스 sp, 플라보박테박테륨, 아스테로박터균, 슈프토모니아, 사카로미세스 등)을 포함하고 있다. 활성 슬러지 시스템은 일반적으로 생분해성 유기 물질을 분해할 수 있는 박테리아, 원생동물, 네마토드, 로티퍼, 곰팡이와 같은 미생물을 기반으로 한다. 생물증강화 사용으로 인해 물질을 분해하는 과정의 효율성과 속도가 향상되고 한 지역의 독성 입자가 감소하는 등 긍정적인 결과가 많다.[3]

적용들

토양 교정조치

추가 정보: 토양 교정

생물확산은 생물분해 과정을 거친 오염된 토양에 유리하지만 여전히 환경적 위험을 내포하고 있다. 원래 환경에 있던 미생물이 오염된 토양의 화학물질을 분해하는 과정에서 생물방사선화 과정에서 임무를 완수하지 못했기 때문이다. 원래 박테리아의 실패는 환경적인 스트레스뿐만 아니라 돌연변이율에 의한 미생물 개체군의 변화로 인해 발생할 수 있다. 미생물이 첨가되면 새로운 오염물질의 성질에 잠재적으로 더 적합할 수 있는 반면, 오래된 미생물은 오래된 오염과 오염과 유사하다.[4] 그러나 이것은 단지 많은 요인 중 하나일 뿐이다. 사이트 크기는 또한 매우 중요한 결정 요인이다. 바이오증강제 시행 여부를 확인하기 위해서는 전반적인 설정을 고려해야 한다. 또한 일부 고도로 전문화된 미생물은 특정 부위 설정에 적응할 수 없다. 특정 미생물 유형의 가용성(생물 매개에 사용)도 문제가 될 수 있다. 비록 생물 증강이 오염된 토양에 대한 완벽한 해결책으로 보일 수 있지만, 그것은 단점을 가질 수 있다. 예를 들어, 잘못된 유형의 박테리아는 잠재적으로 대수층이 막히거나 교정조치 결과가 불완전하거나 불만족스러울 수 있다.[4]

염소계 용제의 생물증강화

테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌 등 토양과 지하수가 염소 처리된 에스테네로 오염된 현장에서는 바이오 증강을 사용해 현장 미생물이 이러한 오염물질을 독성이 없는 에틸렌과 염화물로 완전히 분해할 수 있도록 할 수 있다. BTEX, 클로로테한, 클로로메탄, MTBE를 포함한 다른 화합물을 생분해할 수 있는 잠재력을 가진 신흥 문화권이 있지만, 바이오증강화는 일반적으로 염소 처리된 에테네의 생물 거레화에만 적용된다. 염소 처리된 에스테네에 대한 생물증강제 적용은 TX의 켈리 공군기지에서 처음 보고되었다.[5] 생체확장술은 전형적으로 생물증강문화에서 소염소화 미생물의 성장을 선호하는 지하수의 지질학적 조건을 달성하기 위해 전자공여자(생물역조화)의 추가와 연계하여 행해진다.

틈새 피트니스

환경에 더 많은 미생물을 포함시키는 것은 정화 기간 속도에 이롭다. 두 화합물의 상호작용과 경쟁은 원래 미생물이든 새로운 미생물이 가질 수 있는 성능에 영향을 미친다. 이것은 새로운 미생물을 선호하는 토양을 그 지역에 배치하고 그 성능을 살펴봄으로써 시험할 수 있다. 그 결과는 새로운 미생물이 다른 미생물과 함께 그 토양에서 충분한 성능을 발휘할 수 있는지를 보여줄 것이다. 이것은 성능을 최적화하고 공동 메타볼리즘을 창조하기 위해 필요한 미생물 및 토착 물질의 정확한 양을 결정하는 데 도움이 된다.[4]

중국의 코크스 공장 폐수

생물증강제가 환경을 어떻게 개선시켰는지 보여주는 예는 중국의 코크스 공장 폐수에서 볼 수 있다. 중국의 석탄은 주요 에너지원으로 사용되며 오염된 물은 암모니아, 티오시아네이트, 페놀 등 유해한 유독성 오염물질과 단핵질소 함유 방향제, 산소 및 황 함유 헤테로사이클릭, 다핵 방향족 탄화수소 등 기타 유기 화합물을 함유하고 있다. 이 문제를 치료하기 위한 이전의 조치들은 에어로빅-항산화-독성 시스템, 용매 추출, 스트림 박토, 생물학적 치료였다. 생물증강제에서는 3-클로로벤조산염, 4-메틸벤조산염, 톨루엔, 페놀, 염소 처리 용제를 제거하는 것으로 보고되었다.

혐기성 원자로는 플라스틱 고리와 합성 섬유 끈으로 만들어진 반연질 매체로 가득 찼다. 양극성 원자로는 완전 혼합형 원자로인 반면, 난독성 원자로는 폴리우레탄 폼 캐리어를 추가한 하이브리드 생물거품 원자로다. 무산화 원자로, 악취 원자로, 침전 탱크의 물을 사용했으며, .75 농도와 섭씨 28도의 서로 다른 양의 낡고 발달된 미생물을 혼합했다. 오염물질의 분해 속도는 마이크로베의 농도에 따라 결정된다. 강화된 미생물 집단에서 토착 미생물은 피리딘과 페놀 화합물과 같은 콜라 식물 폐수의 오염물질을 분해했다. 토착 이질생성 미생물이 첨가되었을 때, 그들은 많은 큰 분자 화합물을 더 작고 단순한 화합물로 변환시켰고, 이것은 더 생분해성 유기 화합물에서 추출될 수 있었다. 기존 생물학적 처리 시스템에 의해 제대로 제거되지 않는 원치 않는 화합물을 제거하기 위한 도구로 바이오 증강이 이용될 수 있음을 입증하는 대목이다. 코크스 공장 폐수의 처리를 위해 생물 증강을 A1–A2–O 시스템과 결합하면 매우 강력하다.[6]

석유정화

석유업계에서는 유전 굴착 구덩이를 어떻게 처리하느냐가 큰 문제가 있다. 많은 사람들이 단순히 구덩이 위에 흙을 묻히곤 했지만 생물 증강을 사용하는 것이 훨씬 더 생산적이고 경제적으로 유익하다. 첨단 미생물을 사용함으로써 시추업체들은 실제로 폐기물을 주변에 옮기는 대신 유전 구덩이에서 문제를 처리할 수 있다. 구체적으로 다순환 방향족 탄화수소는 일부 박테리아에 의해 대사될 수 있어 시추 활동에 따른 환경 피해를 크게 줄일 수 있다.[7] 적절한 환경조건에 따라, 미생물은 탄화수소를 분해하기 위해 오일펜스에 배치되고, 그 외에도 다른 영양소들이 있다. 치료 전에는 총 석유 탄화수소(TPH) 수치가 44,880ppm으로 47일 만에 TPH가 10,000ppm에서 6486ppm으로 낮아졌다.[8]

고장 및 잠재적 해결책

생물 증식 과정에서 잘못된 유기체를 사용하는 등 결함이 있었던 사례가 많았다.[9] 환경에 대한 생물증강제 시행은 포식, 토착균과 접종균의 영양 경쟁, 불충분한 접종, 대규모 접종으로 인한 생태균형 교란 등의 문제를 일으킬 수 있다.[10] 각각의 문제는 이러한 문제들이 발생할 가능성을 제한하기 위해 다른 기법을 사용하여 해결할 수 있다. 포식은 접종 전에 접종된 세균의 높은 초기 투여량이나 열처리를 통해 예방할 수 있는 반면, 영양 경쟁은 생물 자극으로 해결할 수 있다. 불충분한 접종은 반복 또는 연속 접종으로 치료할 수 있으며, 큰 접종은 모니터링도가 높은 박테리아 용량으로 해결한다.

유입된 세균이 토양 내 열화를 강화하지 못하고,[11] 생체증강 실험은 실험실 규모에서는 실패하지만 대규모로 성공하는 것이 그 예다.[12] 이러한 문제들 중 많은 것들이 생물증강 성과를 지도화하기 위해 미생물 생태 문제를 고려하지 않았기 때문에 발생했다. 미생물 집단의 조건을 견딜 수 있는 미생물들의 능력을 고려하는 것이 중요하다. 실패한 많은 경우에서, 단지 미생물의 화합물 분해 능력만 고려되었고, 기존 공동체에서의 적합성과 그에 따른 경쟁적 스트레스도 덜했다.[13] 오염물질을 분해하는 데 필요한 균주를 살펴보기 전에 기존 공동체를 파악하는 것이 좋다.[14]


참고 항목

참조

  1. ^ Morganwalp, David W. "Scientists Discover Analog for Extraterrestrial Life in Idaho Hot Spring". toxics.usgs.gov. Retrieved 2015-09-11.
  2. ^ Herrero, M; Stuckey, D.C. (2015). "Bioaugmentation and its application in wastewater treatment: A review". Chemosphere. 140: 119–128. Bibcode:2015Chmsp.140..119H. doi:10.1016/j.chemosphere.2014.10.033. hdl:10044/1/19478. PMID 25454204 – via Elsevier Science Direct.
  3. ^ Huban, C.M. [Betz-Dearborn Inc.], R.D. [Sybron Chemicals Grawman, "Bioaugmentation: 미생물을 작용시켜라." 화학 공학 104.3", (1997): n. 페이지. 인쇄하다
  4. ^ a b c Vogel, Timothy M. (1996). "Bioaugmentation as a soil bioremediation approach". Current Opinion in Biotechnology. 7 (3): 311–316. doi:10.1016/s0958-1669(96)80036-x. PMID 8785436.
  5. ^ Major, D.W., M.L. McMaster, E.E. Cox, E.A. Edwards, S.M. Dworatzek, E.R. Hendrickson, M.G. Starr, J.A. Payne, and L.W. Buonamici (2002). "Field Demonstration of Successful Bioaugmentation to Achieve Dechlorination of Tetrachloroethene to Ethene". Environmental Science and Technology. 36 (23): 5106–5116. Bibcode:2002EnST...36.5106M. doi:10.1021/es0255711. PMID 12523427.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  6. ^ Jianlong Wang; et al. (2002). "Bioaugmentation as a tool to enhance the removal of refractory compound in coke plant wastewater". Process Biochemistry. 38 (5): 777–781. doi:10.1016/S0032-9592(02)00227-3.
  7. ^ Fanelli, Alex (2016). "Bioaugmentation". Soil Bioremediation. Retrieved 26 December 2017.
  8. ^ 바버, T. P., "유전 시추 폐기물 처리를 위한 생물 확대", 펜웰 컨퍼런스 및 전시회, 휴스턴, TX(미국), 1997년
  9. ^ Oerther DB, Danalewich J, Dulekgurgen E, Leveque E, Freedman D, Raskin L (1998). "Bioaugmentation of sequencing batch reactors for biological phosphorus removal: comparative rRNA sequence analysis and hybridization with oligonucleotide probes". Water Science and Technology. 37 (4–5): 469–473. doi:10.1016/S0273-1223(98)00148-6.
  10. ^ Raper, E; Stephenson, T; Anderson, D.R. (2018). "Industrial Wastewater Treatment through Bioaugmentation". Process Safety and Environmental Protection. 118: 178–187. doi:10.1016/j.psep.2018.06.035 – via Elsevier Science Direct.
  11. ^ Goldstein RM, Mallory LM, Alexander M (1985). "Reasons for possible failure of inoculation to enhance biodegradation". Appl Environ Microbiol. 50 (4): 977–83. doi:10.1128/AEM.50.4.977-983.1985. PMC 291779. PMID 4083891.
  12. ^ Stephenson D, Stephenson T (1992). "Bioaugmentation for enhancing biological wastewater treatment". Biotechnol. Adv. 10 (4): 549–59. doi:10.1016/0734-9750(92)91452-k. PMID 14543705.
  13. ^ Smith RC, Saikaly PE, Zhang K, Thomas S, Oerther DB (2008). "Ecological engineering of bioaugmentation from side-stream nitrification". Water Science and Technology. 57 (12): 1927–1933. doi:10.1016/S0273-1223(98)00148-6. PMID 18587180.
  14. ^ Thompson Ian P.; et al. (2005). "Bioaugmentation for bioremediation: the challenge of strain selection". Environmental Microbiology. 7 (7): 909–915. doi:10.1111/j.1462-2920.2005.00804.x. PMID 15946288.