OSA 공정의 세포 내 ATP, NAD(H), NADP(H) 농도

Abstract

OSA (oxic-settling-anaerobic)공정은 종래 활성슬러지법(conventional activated sludge)의 잉여슬러지 감량을 목적으로 슬러지 반송라인에 혐기조가 추가된 공정이다. 본 연구에서는 호기조(1)-혐기조-호기조(2)가 순차적으로 구성된 OSA 모의공정의 슬러지 감량원리를 조사하기 위해 각 반응조의 세포 내 에너지 전달물질(ATP, NAD(H), NADP(H)) 변화를 관찰하였다. 시간이 경과함에 따라 호기조 및 혐기조 모두 에너지전달물질이 급격히 감소하였다. 혐기조의 경우 호기조(1)과 (2)보다 낮은 에너지를 함유하는 것으로 나타났으며, 혐기조를 거친 호기조(2)의 경우 호기조(1) 보다 에너지 전달물질이 낮은 수준으로 관찰되었다. 또한, OSA 공정에서 내생호흡을 유도하여 슬러지를 감량하는 혐기조의 화학적 산소요구량 (SCOD), 체류시간 및 온도변화에 따른 호기조(1)과 (2)의 에너지량 차이를 확인한 결과 낮은 농도의 SCOD, 긴 체류시간 및 높은 온도는 호기조(2)의 세포 내 에너지량을 감소시켰다. 혐기조 및 호기조(2)의 세포 내 에너지 수준은 각각 호기조(1)의 57.73% 및 39.12% 수준으로, 두 단계의 호기조 사이에 추가된 혐기조는 OSA 공정의 세포 내 에너지 수준을 낮출 뿐 아니라, CAS 공정보다 적은 양의 슬러지가 생산하였다. 본 연구결과를 토대로, 호기조 사이에 추가된 혐기조의 운전조건에 따라 각 반응조의 세포 내 에너지 수준의 조절뿐만 아니라 잉여슬러지의 생성을 제어할 수 있을 것이라 생각된다. In order to investigate why OSA (oxic-settling-anaerobic) process produces less sludge than CAS (conventional activated sludge) process, sequential cultivation through 1^st aerobic-anaerobic-2^nd aerobic conditions, were carried out. Then, the intracellular concentrations of adenosine triphosphate (ATP), nicotinamide adenine dinucleotide (NAD and NADH), and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP and NADPH) were monitored for these three stages. Results showed that the concentrations of these energy substances rapidly decreased through time in both aerobic and anaerobic conditions but the anaerobic culture contained the lower energy level than aerobic culture. The 2^nd aerobic culture that experienced anaerobic condition showed lower concentration of these energy substances than those of the 1^st aerobic culture. Meanwhile, the anaerobic culture corresponding to the sludge holding stage of OSA was subjected to different soluble chemical oxygen demand (SCOD) levels, detention time, and temperature to evaluate the effects of these variations on the energy level difference between the 1^st and 2^nd aerobic stages. The lower the SCOD concentration, the longer detention time; and the higher temperature in the anaerobic stage tended to further reduce the intracellular level of the 2^nd aerobic culture. On the average, the intracellular energy level of the anaerobic and 2^nd aerobic stage were 57.73% and 39.12% of the 1st aerobic culture, respectively. These indicated that the insertion of an anaerobic stage between two aerobic stages could lower the intracellular energy levels, hence the lower the sludge in OSA than CAS process. Moreover, manipulation of the operating conditions of the intervening anaerobic stage can change intracellular energy levels thereby controlling sludge production.