• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권6호
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• pp.839-847
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• 2020

In the present study, an anaerobic microbial consortium for the degradation of hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX) was selectively enriched with the co-addition of RDX and starch under nitrogen-deficient conditions. Microbial growth and anaerobic RDX biodegradation were effectively enhanced by the co-addition of RDX and starch, which resulted in increased RDX biotransformation to nitroso derivatives at a greater specific degradation rate than those for previously reported anaerobic RDX-degrading bacteria (isolates). The accumulation of the most toxic RDX degradation intermediate (MNX [hexahydro-1-nitroso-3,5-dinitro-1,3,5-triazine]) was significantly reduced by starch addition, suggesting improved RDX detoxification by the co-addition of RDX and starch. The subsequent MiSeq sequencing that targeted the bacterial 16S rRNA gene revealed that the Sporolactobacillus, Clostridium, and Paenibacillus populations were involved in the enhanced anaerobic RDX degradation. These results suggest that these three bacterial populations are important for anaerobic RDX degradation and detoxification. The findings from this work imply that the Sporolactobacillus, Clostridium, and Paenibacillus dominant microbial consortium may be valuable for the development of bioremediation resources for RDX-contaminated environments.

• 생명과학회지
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• 제24권8호
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• pp.887-894
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• 2014

유기염소계 난분해성 산업폐수처리에 효과적인 미생물제제 개발을 위하여 PCP (pentachlorophenol)와 TCE (trichloroethylene) 등과 같은 유기계 염소화합물이 오염되어있는 토양 및 산업폐수로부터 PCP 분해활성이 높은 GP5, GP19와 TCE 분해활성이 높은 GA6, GA15를 분리하였다. 이들 분리균주 GP5, GP19, GA6, GA15등은 Acetobactor sp., Pseudomonas sp., Arthrobacer sp., Xanthomonas sp.과 유사한 것으로 나타나 최종적으로 Acetobacter sp. GP5, Pseudomonas sp. GP19, Arthrobacer sp. GA6, Xanthomoas sp. GA15로 명명하였다. 유기염소계 산업폐수의 처리를 위한 복합미생물제제 OC17은 PCP와 TCE를 분해하는 4개의 분리 분리균주와 방향족화합물 분해균주인 Acinetobacter sp. KN11, Neisseria sp. GN13의 배양액을 혼합하여 제조하였다. 복합미생물제제 OC17은 $2.8{\times}10^9CFU/g$의 균체수를 갖고 있으며, 밀도는 $0.299g/cm^3$, 수분함량은 26.8%를 나타내었다. 복합미생물 제제 OC17은 PCP 500 mg/l가 포함되어있는 인공폐수를 이용한 실험에서 배양 65시간에 87%의 분해효율을 나타내었고, TCE (300 uM)의 분해효율은 배양 50시간에 90%의 분해효율을 나타내었다. 복합미생물제제 OC17을 이용한 유기 염소계 산업폐수의 처리효율 시험을 위한 연속배양 실험 에서 10일간 처리 하였을 때 91%의 COD 제거효율을 나타내었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제39권3호
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• pp.301-307
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• 2011

유류로 오염된 토양을 토양미생물 복원제를 첨가한 후 다양한 조건에서20일 동안의 유류저감효과를 알아보았다. 실험조건은 유류로만 오염된 토양(DS), 토양미생물 복원제를 20%(w/w)가 되도록 첨가한 유류로 오염된 토양(DSP), 토양 미생물 복원제를 넣은 후 pH를 중성으로 보정한 유류로 오염된 토양(DSP-1), 토양미생물 복원제와 촉진제를 넣은 유류로 오염된 토양(DSP-2), 토양미생물 복원제와 촉진제를 넣은 후 pH를 중성으로 보정한 유류로 오염된 토양(DSP-3)을 설정하였다. 실험 결과 pH를 보정한 토양미생물 복원제를 첨가한 유류오염토양은 탈수소 효소 활성과 TPH 저감에서의 효능이 우수하였다. 실험이10일 경과되었을 때 탈수소 효소 활성이 가장 높은 DSP-1 토양이 TPH 역시 가장 활발히 분해했다. 결과적으로 초기 10일의 배양기간 동안 토양미생물 복원제를 첨가한 토양은 대조군에 비해 38% 가량의 TPH 저감상승효과를 볼 수 있다. 토양미생물 복원제의 첨가를 통해 초기 저감속도를 올려줄 수 있으며, 최종적으로도 비 첨가군에 비해 높은 저감효율을 기대할 수 있다. 토양미생물 복원제를 유류오염토양을 복원한다면 초기 오염물질을 빠르게 처리할 수 있지만 미생물 활성은 pH, 온도 등 환경 인자에 많은 영향을 받으므로 토양미생물 복원제의 효율을 최대화하기 위해서는 환경 인자를 분석하여 이를 바탕으로 복원을 진행한다면 오염물질 정화 효율을 향상시킬 수 있을 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권1호
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• pp.36-39
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• 2013

We introduce a high-performance microbial fuel cell (MFC) that was operated using a 0.1M bicarbonate buffer as the cathodic electrolyte. The MFC had a 136.42 $mW/m^2$ maximum power density under continuous feeding of 5 mM acetate as fuel. Results of the electrode potential measurements showed that the cathode potential of the bicarbonate-buffered condition was higher than the phosphate-buffered condition, although the phosphate condition had less interfacial resistance between the membrane and electrolyte. Therefore, we posit here that the increased power of the bicarbonate-buffered MFC may be caused by the higher cathode potential rather than by the interfacial membrane-electrolyte resistance.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권4호
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• pp.283-294
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• 2020

This work aims at studying the feasibility of continuous removal of mixed heavy metal ions from simulated zinc plating wastewaters by coupling a microbial fuel cell and a microbial electrolysis cell in batch and continuous modes. The discharging voltage of MFC increased initially from 0.4621 ± 0.0005 V to 0.4864 ± 0.0006 V as the initial concentration of Cr⁶⁺ increased from 10 ppm to 60 ppm. Almost complete removal of Cr⁶⁺ and low removal of Cu²⁺ occurred in MFC of the MFC-MEC-coupled system after 8 hours under the batch mode; removal efficiencies (REs) of Cr⁶⁺ and Cu²⁺ were 99.76% and 30.49%. After the same reaction time, REs of nickel and zinc ions were 55.15% and 76.21% in its MEC. Cu²⁺, Ni²⁺, and Zn²⁺ removal efficiencies of 54.98%, 30.63%, 55.04%, and 75.35% were achieved in the effluent within optimum HRT of 2 hours under the continuous mode. The incomplete removal of Cu²⁺, Ni²⁺ and Zn²⁺ ions in the effluent was due to the fact that the Cr⁶⁺ was almost completely consumed at the end of MFC reaction. After HRT of 12 hours, at the different sampling locations, Cr⁶⁺ and Cu²⁺ removal efficiencies in the cathodic chamber of MFC were 89.95% and 34.69%, respectively. 94.58%, 33.95%, 56.57%, and 75.76% were achieved for Cr⁶⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ and Zn²⁺ in the cathodic chamber of MEC. It can be concluded that those metal ions can be removed completely by repeatedly passing high concentration of Cr⁶⁺ through the cathode chamber of MFC of the MFC-MEC-coupled system.

• 한국물환경학회지
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• 제27권2호
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• pp.188-193
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• 2011

The effects of coagulants on the microorganisms when they are injected directly into the biological treatment facility for T-P removal have been easily observed from the results of past experiments. As such this study is set out to derive the effective plans for the coagulant dosage by analyzing the effects of the injected coagulant on the microbial activity during the chemical treatment for T-P removal. The research methods entailed the assessment of removal efficiency of T-P according to the coagulant dosage while changing the molar ration between Alum and influent phosphorus. At the same time Specific Oxygen Uptake Rate (SOUR) according to the coagulant dosage was measured. SOUR was used as a method for indirect assessment of the microbial activity according to the coagulant dosage. The results from the study showed that with the increase in the alum dosage, the removal efficiency T-P tended to increase. On the other hand, the increase in coagulant dosage resulted in the decrease in SOUR, which indicates the decrease in the microbial activity. Such reduction in the activity could be explained by the increase in the concentration of removal efficiency of $TBOD_5$. Based on experiment results from the study, it is determined that coagulant dosage affects the microbial activity. Moreover, the indirect assessment on the microbial activity using SOUR is considered possible.

• Environmental Engineering Research
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• 제14권1호
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• pp.19-25
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• 2009

In this study, total bacteria, enteric members of the $\gamma$-proteobacteria, and microbial communities in seawater were analyzed as indirect indicators for quantifying biofouling. Biomass in seawater can significantly affect feed water pretreatment and membrane biofouling of reverse osmosis desalination processes. The purpose of this paper is to investigate microbiological quantity and quality of seawater at the potential intake of a desalination plant. For this analysis, the total direct cell count (TDC) using 4'-6-diamidino-2-phenylindole (DAPI)-staining and DNA-based real-time PCR were used to quantify the total bacteria and relative content of enteric members of $\gamma$-proteobacteria in seawater, respectively. In addition, microbial communities were examined using 16S rRNA gene cloning and bacterial isolation to identify the most abundant bacteria for a further biofouling study. The experimental results of this study identified about $10^6$ cells/mL of (total) bacteria, $10^5$ 16S rRNA gene copies/mL of enteric $\gamma$-proteobacteria, and the presence of more than 20 groups of bacteria.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제39권5호
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• pp.220-228
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• 2018

The internal resistance of microbial fuel cell (MFC) using stainless steel skein for oxidizing electrode was investigated and the factors affecting the voltage generation were identified. We also investigated the effect of power management system (PMS) on the usability for MFC and the removal efficiency of organic pollutants. The performance of a stack microbial fuel cell connected with (PMS) or PMS+LED was analyzed by the voltage generation and organic matter reduction. The maximum power density of the unit cells was found to be $5.82W/m^3$ at $200{\Omega}$. The maximum current density was $47.53A/m^3$ without power overshoot even under $1{\Omega}$. The ohmic resistance ($R_s$) and the charge transfer resistance ($R_{ct}$) of the oxidation electrode using stainless steel skein electrode, were $0.56{\Omega}$ and $0.02{\Omega}$, respectively. However, the sum of internal resistance for reduction electrode using graphite felts loaded Pt/C catalyst was $6.64{\Omega}$. Also, in order to understand the internal resistance, the current interruption method was used by changing the external resistance as $50{\Omega}$, $300{\Omega}$, $5k{\Omega}$. It has been shown that the ohm resistance ($R_s$) decreased with the external resistance. In the case of a series-connected microbial fuel cell, the reversal phenomenon occurred even though two cells having the similar performance. However, the output of the PMS constantly remained for 20 hours even when voltage reversal occurred. Also the removal ability of organic pollutants (SCOD) was not reduced. As a result of this study, it was found that buffering effect for a certain period of time when the voltage reversal occurred during the operation of the microbial fuel cell did not have a serious effect on the energy loss or the operation of the microbial fuel cell.

• 미생물학회지
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• 제48권4호
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• pp.254-261
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• 2012

본 연구의 목적은 포도당을 자연의 저질기반 미생물연료전지에 주입할 경우 전기생산을 최적화하기 위한 것이며, 이 때 관련된 미생물의 군집을 분석하고 관련미생물의 역할을 검토하고자 하였다. 1,000 mg/L의 포도당이 주입되었을 때 생성되는 전류가 약 3배 가량 증가하였다. 이러한 증가는 주로 발효세균과 전기생성세균의 상호작용에 기인하는 것으로서, 이는 발효미생물에 의해 생성된 유기산이 전기생성 미생물에 의해서 분해되므로 유기산의 축적을 방지하여 되먹임저해(feedback inhibition) 현상을 감소 시키는데 그 원인이 있는 것으로 보인다. 반면, 더 높은 농도의 포도당이 주입되었을 시에는 전류가 떨어지거나 큰 증가가 일어나지 않았다. 만약 적절한 농도의 포도당이 주입될 시, 전기생성 미생물과 발효미생물이 동시에 포도당을 분해하면서 피드백을 제거하며 전류생성이 증가함을 알 수 있었다. 포도당을 토양에 주입하였을 시에 Clostridium sp.과 같은 발효미생물이 많이 나타났다. 포도당의 발효는 전기생성에 있어서 긍정적 영향과 부정적 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌다. 즉 발효산물이 전기생성미생물에 의해서 분해되어서 사용된다면 전기생성이 증가한다. 하지만, 발효산물이 전기생성미생물에 의해서 분해되지 못한다면 여러 전기생성을 억제하는 화학적반응(pH 저하, 메탄생성, 유기산 축적 등)이 일어나고 미생물연료전지와 관계없는 미생물들이 주입된 유기물을 대부분 분해하여 전기생성이 저하될 수 있음이 밝혀졌다. 적절한 농도의 포도당 주입을 통한 발효세균(Clostridium sp. 등)과 전기발생균(Geobacter sp. 등)의 적절한 조합은 자연상태에서의 혼합미생물존재 환경에서의 전기생산을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 미생물학회지
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• 제53권2호
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• pp.83-96
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• 2017

부산시 영도구의 혁신지구의 인공해수천은 높아진 하상과 조류의 특성으로 인해 물이 순환되지 않고 더구나 주위의 오수가 유입되고 있어서 수질이 나빠지고 악취를 발생하고 있다. 이 문제를 해결하기 위한 방안으로 가장 오염되고 조류이동을 감안한 하천의 지점에 생물증강법을 적용하여 친환경적, 효율적으로 하천을 정화하고자 하였다. 현장에서 활성화된 복합미생물을 가장 오염된 지점(Site 2)에 7~10일 간격으로 투입하여, 수질의 pH, 온도, DO, ORP, SS, COD, T-N, 및 T-P를 측정하였고 또한 하상퇴적토의 COD 및 미생물군집을 분석하였다. 13개월 후 Site 2의 수질 SS, COD, T-N 및 COD (퇴적토)의 처리효율은 각각 51%, 58%, 27% 및 35%으로 나타났으나 T-P는 오히려 47% 증가를 보였다. 대부분의 측정지점에서 황산염환원세균(sulfate reducing bacteria)그룹 (Desulfobacteraceae_uc_s, Desulfobacterales_uc_s, Desulfuromonadaceae_uc_s, Desulfuromonas_g1_uc and Desulfobacter postgatei)과 Anaerolinaeles의 밀도는 대체적으로 생물증강에 의한 정화가 진행될수록 감소하였으며, 반면에 Gamma-proteobacteria (NOR5-6B_s and NOR5-6A_s), Bacteroidales_uc_s, 및 Flavobacteriales_uc_s의 밀도는 증가하는 경향이었다. 상대적으로 COD가 낮고 DO가 높은 청정지점인 St. 4에서는 호기성미생물인 Flavobacteriaceae_uc_s가 우점하였다. 이러한 미생물군은 하천의 정화과정을 추적할 수 있는 지표미생물로 활용될 수 있을 것으로 판단되었다. 생물증강 시행 후의 대표적 시점 퇴적토시료의 미생물군집 alpha diversity 지수(OTUs, Chao1 및 Shannon 지수)는 시행 전에 비해 감소하는 경향을 보였으며, 또한 beta diversity 분석기법(fast unifrac 분석)으로 분석한 결과 정화 전이나 초기에 비해서 정화가 진행될수록 전반적으로 시료에 무관하게 미생물군집의 유사성을 보여 생물증강이 현장 토착 미생물의 군집구조를 변화시키고 있음을 확인하였다. 이러한 사실로 보아 본 복합미생물에 의한 현장 생물증강법은 brine water 및 담수로 이루어진 오염된 하천을 환경친화적, 경제적으로 정화할 수 있는 대안으로 판단이 되었다.