Comparison of Methanotrophic Activity at Top and Bottom Layers in Up-flow Biofilters

The methane oxidation characteristics at the top and bottom layers in up-flow biofilters were investigated. Two biofilters were packed with perlite and tobermolite (biofilter A: respectively top and bottom; biofilter B: respectively bottom and top) and then compared. The methane oxidation rate was analyzed with the packed bed of the biofilter layers. The bacterial population in the biofilter was characterized using quantitative real-time PCR. For the methane oxidation rate of the biofilter A column, the perlite top part ($845.16{\pm}64.78{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$) gave a relatively higher value than the tobermolite bottom part ($381.85{\pm}42.00{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$). For the methane oxidation rate of the biofilter B column, the tobermolite top part ($601.25{\pm}37.78{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$) provided a relatively higher value than the perlite bottom part ($411.07{\pm}53.02{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$). The pmoA gene copy numbers, responsible for methanotrophs, in the top layer of biofilter A (1.27E+13 pmoA gene copy number/mg-VSS) was higher than in the bottom layer (3.33E+13 pmoA gene copy number/mg-VSS). However, the population of methanotrophs in biofilter B was not significantly different between the top and bottom layers. These results suggest that although the methane oxidation rates of perlite and tobermolite in the top parts of biofilter A and B were high, methanotroph populations were higher in the bottom parts of both biofilters, with a rapid decline in methane concentrations within the biofilters.

상향식 바이오필터에서 상.하층의 메탄 산화 특성 비교

Perlite와 tobermolite 담체를 각각 상 하단(바이오필터 A) 또는 하 상단(바이오필터 B)으로 충전한 상향식 바이오필터에서 상하단의 메탄산화 특성을 비교하였다. 각 바이오필터에서 상단과 하단 담체를 채취하여 메탄산화속도를 측정하고, 정량적 real time PCR 방법을 이용하여 메탄산화세균수를 정량분석 하였다. 혼합담체의 층적배열 차이에 따른 각 담체의 순수 메탄산화속도를 조사한 결과, biofilter A perlite 상단이 $845.16{\pm}64.78{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$로 tobermolite 하단 $381.85{\pm}42.00{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$에 비하여 상대적으로 높았다(p < 0.005). 또한, biofilter B tobermolite의 상단($601.25{\pm}37.78{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$)이 perlite 하단($411.07{\pm}53.02{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$)에 비하여 메탄산화속도가 높았다(p < 0.005). 바이오필터 A는 상단(1.27E+13 pmoA gene copy number/mg-VSS)보다는 하단(3.33E+13 pmoA gene copy number/mg-VSS) (p < 0.05)에 더 많은 메탄 산화 세균이 존재하였다. 그러나, 바이오필터 B는 상단과 하단간의 메탄 산화 세균수의 차이는 유의하지 않은 것으로 나타났다(p > 0.05). Perlite와 tobermolite로 충진된 각 담체의 순수 메탄산화속도는 상단부에 위치한 담체들이 높았음에도 불구하고 바이오필터내에서 메탄농도 감소폭이 컸던 하단부에서 메탄산화세균이 많이 존재하였다.