본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

혐기성 암모늄 산화 반응기 내 붉은색 입상슬러지의 미생물 군집구조 분석
Analysis on the Microbial Community Structure of Red Granule in the Anaerobic Ammonium Oxidation Reactor

배효관   (한국과학기술연구원 환경공정연구부CC0186926  ); 박경순   (한국과학기술연구원 환경공정연구부CC0186926  ); 정윤철   (한국과학기술연구원 환경공정연구부CC0186926  ); 정진영   (한국과학기술연구원 환경공정연구부CC0186926  );
  • 초록

    본 연구소에서는 혐기성 입상슬러지를 충진한 UASB 반응기와 탄소섬유를 충진한 배양기를 조합하여 아주 느린 성장특성을 가진 혐기성 암모늄 산화균의 배양을 시도하였다. 연속배양 180일 이후, 유입질소부하가 0.6 kg $N/m^3-d$ 였을 때, 평균 질소전환율은 0.54 kg $N/m^3-d$ 로 나타났다. 검은 혐기성 입상슬러지는 연속배양시간이 지남에 따라 갈색과 붉은 색으로 변화되었으며, anammox 반응기는 붉은색 입상슬러지가 많을수록 높은 활성도를 나타내었다. 따라서, 붉은색 입상슬러지를 채취하여 분자생물학적 방법을 이용하여 미생물 군집구조를 분석하였다. 클로닝 및 계통분류학적 분지도 작성 결과, anammox UASB 반응조의 붉은색 입상슬러지에서 발견된 미생물 종류는 anammox 미생물과 더불어 문단위의 4가지 다른 미생물, Proteobacteria, Acidobacteria, Chlorobi와 Chloroflexi로 나타났다. Anammox UASB 반응조내의 붉은색 입상슬러지에서는 clone의 개수를 기준으로 anammox 미생물이 약 25%가 존재하였고 $\beta$ -proteobacteria가 우점하고 있는 양상을 보여주었으며, 본 연구의 클로닝 정보와 AMX368 FISH 탐침자를 이용해 in silico 실험을 수행한 결과 AMX368과 정확히 들어맞는 anammox 미생물 clone 하나와 하나의 염기서열이 변이를 일으킨 11개의 anammox 미생물 clone을 확인할 수 있었다. 사상균 형태의 Chloroflexi는 혐기조건 입상 슬러지의 형성과 관련이 있는 것으로 판단되었다. FISH 수행결과, anammox 미생물은 붉은색 입상 슬러지에 우점하고 있는 것으로 나타났다.


    Extremely slow growing anammox(anaerobic ammonium oxidation) bacteria were cultivated using a combination of UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor seeded with anaerobic granular sludge and carbon-fiber cultivating reactor. After 180 days of continuous cultivation, average nitrogen removal rate showed 0.54 kg $N/m^3-day$ when 0.6 kg $N/m^3-day$ of nitrogen loading was applied. The black granule was changed to brown and red granule as continuous operation, and the red granule was highly dependant on the high anammox activity. Microbial community structure of red granule in the UASB reactor was analyzed by molecular methods such as gene cloning, phylogenetic tree analysis, and FISH(Fluorescence In Situ Hybridization) method. As a result of gene cloning and phylogenetic tree analysis, 5 kinds of phylum were found to be Planctomycetes, Proteobacteria, Acidobacteria, Chlorobi and Chloroflexi. 13 clones were matched to anammox bacteria among 51 clones in the red anammox granule. In-silico test which used cloning information and FISH probe of the AMX368 was conducted to detect the presence of anammox bacteria in the red anammox granule. As a result of in-silico test only one clone was exactly matched to AMX368 but 11 clones was mutated one base among 18 bases representing all 12 clones are anammox bacteria. A filamentous Chloroflexi might be related to the granulation of anammox bacteria. As a result of FISH analysis, anammox bacteria was abundant in the red anammox granule.


  • 주제어

    혐기성 질소산화 .   Anammox UASB 반응조 .   붉은색 입상 슬러지 .   클로닝 .   계통분류학적 분지도.  

  • 참고문헌 (20)

    1. Jetten, M. S. M., Wagner, M., Fuerst, J., van Loosdercht, M. C. M., Kuenen, J. G., and Strous, M., 'Microbiology and application of the anaerobic ammonium oxidation(' anammox') process,' Curr. Opin. Biotech., 12, 283 -288(2001) 
    2. van de Graaf, A. A., Mulder, A., de Bruijn, P., Jetten, M. S., Robertson, L. A., and Kuenen, J. G., 'Anaerobic Anaerobic oxidation of ammonium is a biologically mediated process,' Appl. Environ. Microbiol., 61, 1246-1251(1995) 
    3. Egli, K., Fanger, D., Pedro, J. J. A., Siegrist, H., van der Meer, J. R., and Zehnder, A. J. B., 'Enrichment and characterization of an anammox bacterium from a rotating biological contactor treating ammonium-rich leachate,' Arch. Microbiol., 175, 198-207(2001) 
    4. Toh, S. K., Webb, R. I., and Ashbolt, N. J., 'Enrichment of Autotrophic Anaerobic Ammonium-Oxidizing Consortia from Various Wastewaters,' Microb. Ecol., 43, 154- 167(2002) 
    5. Schmid, M., Twachtmann, U., Klein, M., Strous, M., Juretschko, S., Jetten, M., Metzger, J. W., Schleifer, K. H., and Wagner, M., 'Molecular evidence for genus level diversity of bacteria capable of catalyzing anaerobic ammonium oxidation,' Syst. Appl. Microbiol., 23, 93 - 106 (2000) 
    6. Sekiguchi, Y., Kamagata, Y., Nakamura, K., Ohashi, A., and Harada, H., 'Fluorescence in situ hybridization using 16S rRNA-targeted oligonucleotides reveals localization of methanogens and selected uncultured bacteria in methophilic and thermophilic sludge granules,' Appl. Environ. Microbiol., 65, 1280-1288(1999) 
    7. Van de Graaf, A. A., de Bruijn, P., Robertson, L. A., Jetten, M. S. M., and Kuenen, J. G. 'Autotrophic growth of anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms in a fluidized bed reactor,' Microbiol., 142, 2187-2196(1996) 
    8. van Dongen, D., Jetten, M. S., and van Loosdrecht, M. C., 'The SHARON-Anammox process for treatment of ammonium rich wastewater,' Water Sci. Technol., 44, 153-160(2001) 
    9. Sekiguchi, Y., Takahashi, H., Kamagata, Y., Ohashi, A., and Harada, H., 'In situ detection, isolation, and physiological properties of a thin filamentous microorganism abundant in methanogenic granular sludges: a novel isolate affiliated with a clone cluster, the green non-sulfur bacteria, subdivision I,' Appl. Environ. Microbiol., 67, 5740 - 5749(2001) 
    10. Hellinga, C., Schellen, A. A. J. C., Mulder, J. W., van Loosdrecht, M. C. M., and Heijnen, J. J., 'The SHARON process: an innovative method for nitrogen removal from ammonium-rich waste water,' Water Sci. Technol., 37, 135-142(1998) 
    11. Sekiguchi, Y., Kamagata, Y., Nakamura, K., Ohashi, A., and Harada, H., 'Syntrophothermus lipocalidus gen. nov., sp. nov., a novel thermophilic, syntrophic, fatty-acidoxidizing anaerobe which utilizes isobutyrate,' Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 50, 771 -779(2000) 
    12. Strous, M., Heijnen, J. J., Kuenen, J. G., and Jetten, M. S. M., 'The sequencing batch reactor as a powerful tool to study very slowly growing micro-organisms,' Appl. Microbiol. Biotechnol., 50, 589 - 596(1998) 
    13. Mulder, A, van de Graaf, A. A., Robertson, L. A,, and Kuenen, J. G., 'Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor,' FEMS Microbiol. Ecol., 16, 177- 183(1995) 
    14. Kual, L. and Verstraete, W., 'Ammonium removal by the oxygen limited autotrophic nitrification-denitrification system,' Appl. Environ. Microbiol., 64, 4500-4506(1998) 
    15. Strous, M., Fuerst, J. A., Kramer, E. H. M., Logemann, S., Muyzer, G., van de Pas-Schoonen, K. T., Webb, R. I., Kuenen, J. G., and Jetten, M. S. M., 'Missing lithotroph identified as new planctomycete,' Nature, 400, 446-449(1999) 
    16. Jetten, M. S. M., Sliekers, O., Kuypers, M., Dalsgaard, T., van Niftrik, L., Cirpus, I., van de Pas-Schoonen, K., Lavik, G., Thamdrup, B., Le Paslier, D., Op den Camp, H. J. M., Hulth, S., Nielsen, L. P., Abma, W., Third, K., Engstrom, P., Kuenen, J. G., Jorgensen, B. B., Canfield, D. E., Sinninghe Damste, J. S., Revsbech, N. P., Fuerst, J., Weissenbach, J., Wagner, M., Schmidt, I., Schmid, M., and Strous, M., 'Anaerobic ammonium oxidation by marine and freshwater planctomycete-like bacteria,' Appl. Microbiol. Biotechnol., 63, 107- 114(2003) 
    17. Mulder, J. W., van Loosdrecht, M. C. M., Hellinga, C., and van Kempen, R., 'Full scale application of the SHARON process for treatment of rejection water of digested sludge dewatering,' Water Sci. Technol., 43, 127 - 134(2001) 
    18. Schmid, M. C., Maas, B., Dapena, A., van de PasSchoonen, K., van de Vossenberg, J., Kartal, B., van Niftrik, L., Schmidt, I., Cirpus, I., Kuenen, J. G., Wagner, M., Sinninghe Damste, J. S., Kuypers, M., Revsbech, N. P., Mendez, R., Jetten, M. S., and Strous, M., 'Biomarkers for in situ detection of anaerobic ammoniumoxidizing(anammox) bacteria,' Appl. Environ. Microbiol., 71, 1677- 1684(2005) 
    19. Thamdrup, B. and Dalsgaard, T., 'Production of $N_2$ through Anaerobic Ammonium Oxidation Coupled to Nitrate Reduction in Marine Sediments,' Appl. Environ. Microbiol., 68, 1312-1318(2002) 
    20. Strous, M., van Gerven, E., Zheng, P., Kuenen, J. G., and Jetten, M. S. M., 'Ammonium removal from concentrated waste streams with the anaerobic ammonium oxidation(anammox) process in different reactor configurations,' Water Res., 31, 1955-1962(1997) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Park, Kyung-Soon ; Bae, Hyokwan ; Chung, Yun-Chul ; Park, Yong Keun ; Jung, Jin-Young 2007. "Investigation of Microbial Communities in the Anammox Reactor Seeded with Sewage Sludge and Anaerobic Granule" 水質保全 = Journal of Korean Society on Water Quality, 23(3): 397~402     
    2. Bae, Hyo-Kwan ; Jung, Jin-Young 2009. "Qualitative and Quantitative Analysis of Microbial Community Structure in the Sequencing Batch Reactor for Enriching ANAMMOX Consortium" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 31(10): 919~926     

 저자의 다른 논문

  • 배효관 (2)

    1. 2007 "하수 슬러지와 혐기성 입상슬러지를 식종한 혐기성 암모니아 산화 반응기의 미생물 탐색" 水質保全 = Journal of Korean Society on Water Quality 23 (3): 397~402    
    2. 2007 "수질유해물질의 지정 및 배출허용기준 설정 시 고려해야 하는 복합적 요인에 대한 고찰: 위해성 저감을 중심으로" 水質保全 = Journal of Korean Society on Water Quality 23 (5): 766~775    
  • 박경순 (1)

  • 정윤철 (27)

  • 정진영 (17)

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
  • NDSL :
  • 대한환경공학회 : 저널
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠
이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기