부착세균 생체량, DOC 흡착능은 모두 석탄계 재질 활성탄에서 높게 나타난다. 또한 FISH법을 이용한 부착세균의 군집 구조 변화는 활성탄 재질별로 다르게 나타나는데 그 이유는 세공의 크기 및 용적의 차이에서 나타난다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>활성탄 재질별 DOC 제거능</h2> <p>수중에 존재하는 용존 유기탄소 즉 DOC는 주로 수계에 존재하는 세균의 물질대사작용에 의하여 많이 제거되므로 수중 미생물이 많이 부착 서식하고 있는 BAC에 의해 어느정도 제거되는지를 조사하였다. 조사기간 동안 BAC 유입수인 후오존수의 평균 DOC는 \( 1.63 \mathrm{mg} / \ell \)이였으며 BAC의 DOC에 대한 제거율은 대략 \( 20 \% \) 전후로 비슷하게 나타났으나 석탄계 BAC를 거친 유출수가 약 \( 25.2 \% \)로 다른 BAC 유출수 보다 약간 높은 것으로 나타났다. DOC 흡착능은 석탄계 재질의 활성탄이 가장 우수하였고, 다음으로 야자계, 목탄계 순으로 나타났다.</p> <h2>활성탄 재질별 부착세균의 생체량 및 생산력 분포</h2> <p>FISH는 특정 염기서열에만 특이하게 결합하는 gene probe를 이용하여 세포형태를 그대로 유지하면서 원하는 세포를 관찰할 수 있고, 정량적 분석이 가능한 특징을 가지고 있는 방법이다. 이러한 FISH를 이용한 eubbacteria(EUB), 기존 평판배양법인 HPC를 이용하여 활성탄 재질별 운전기간에 따른 부착세균의 생체량 변화를 Table 5에 나타내었다. 먼저 석탄계 재질 활성탄의 경우, HPC는 \( 1.20 \times 10^{7} \sim 56.2 \times 10^{7} \) \( \mathrm{CFU} / \mathrm{g} \) 범위를 나타내었으며, EUB는 \( 4.1 \times 10^{8} \sim 131.0 \times 10^{8} \mathrm{cells/g}\)의 범위를 나타내어 HPC 보다 EUB에 의한 부착세균의 생체량이 100배 정도 높은 결과를 나타내었다. 또한, 운전 기간에 따른 증가추세는 HPC나 EUB 모두 bed volume 20,000 부터 증가하는 경향을 보였다.</p> <p>다음으로 야자계와 목탄계 재질의 활성탄을 살펴보면 먼저 HPC의 경우 야자계 재질 활성탄에서는 \( 0.19 \times 10^{7} \sim \) \( 15.1 \times 10^{7} \mathrm{CFU} / \mathrm{g} \), 목탄계 재질의 활성탄에서는 \( 0.9 \times 10^{7} \sim \) \( 28.2 \times 10^{7} \mathrm{CFU} / \mathrm{g} \)으로 나타났으며, EUB 경우 야자계는 \( 1.0 \times 10^{8} \sim 49.0 \times 10^{8}\mathrm{cell/g} \)으로 목탄계는 \( 5.1 \times 10^{8} \sim 98.4 \times 10^{8}\mathrm{cell/g}\)으로 나타났다. 활성탄 재질별 운전기간에 따른 세균 생산력(bacterial production)의 변화 결과를 살펴보면 석탄계 재질의 활성탄의 경우는 \( 1.2 \sim 3.7 \mathrm{mg}\)-\(\mathrm{C} / \mathrm{m}^{3} \cdot \mathrm{h} \)의 범위로 나타났으며, bed volume 30,000 부근에서 가장 높게 나타났다. 야자계와 목탄계 활성탄의 경우 \( 0.9 \sim 2.0 \mathrm{mg}\)-\(\mathrm{C}/\mathrm{m}^{3}\cdot\mathrm{h} \), 목탄계 \( 0.8 \sim 3.1 \mathrm{mg}\)-\(\mathrm{C} / \mathrm{m}^{3} \cdot \mathrm{h} \)로 나타났다. 따라서, 활성탄 종류별 부착세균 생체량은 HPC, EUB 모두 석탄계 재질 활성탄에서 가장 높은 것으로 나타났고, 다음으로 목탄계, 야자계활성탄 순으로 조사되었다.</p> <h2>활성탄 재질별 부착세균의 군집 구조 변화</h2> <p>세균(bacteria)계 내에는 여러 문(Phylum)들이 존재하지만 Gram \( (+) \) bacteria와 Cyanobacteria 그리고 Proteobacteria가 많은 부분을 차지하고 있다. 그 중 Proteobacteria는 Gram \( (-) \) bacteria 중 가장 규모가 크며, 생리학적으로 다양한 eu-bacteria 그룹으로 종속영양세균의 대부분을 차지하고 있다. Eubacteria 그룹 중 \(\alpha\) 그룹은 다양한 물질대사능과 다양한 형태를 가진 세균군을 포함하며 저농도의 유기물 이용능력이 다른 세균군에 비하여 높은 것으로, \( \beta \) 그룹은 빈영양 상태의 호수, 저온의 수계에서 우점한다고 보고되었다. \( \gamma \) 그룹은 분해가 용이한 유기물질을 이용하여 빠른 성장능을 가진 그룹이고, CF 그룹은 심수층에 존재하는 다양한 고분자 물질의 분해에 관여하는 것으로 알려져 있다.</p> <p>이번 BAC 공정에서 활성탄 재질별 세균군집 구조변화를 FISH로 조사한 결과는 Fig. 2와 같다. BAC 정상상태 도달 후인 bed volume 20,000을 기준으로 살펴 보았을 때 먼저 석탄계는 \( \alpha \) 군집 \( 29.0 \%\), \(\beta \) 군집 \( 4.2 \% \) 그리고 \( \gamma \) 군집 \( 17.5 \% \)의 비율을 보여 운전기간이 경과할수록 \( \alpha \) 군집이 우점하는 것으로 나타났다. 그리고 야자계와 목탄계 활성탄의 경우에는 운전기간이 경과할수록 other bacteria의 우점비율이 감소하는 것으로 나타났으며 \( \alpha \) 군집의 경우에는 석탄계 재질과는 반대로 bed volume이 증가할수록 우점비율이 증가하여 각각 \( 36.9 \%\), \(43.0 \% \)의 비율을 나타내었다. 또한 \( \beta \) 군집과 \( \gamma \) 군집은 석탄계 재질과 같이 운전기간이 경과할수록 우점비율이 증가하는 것으로 나타났다.</p> <p>실험결과를 종합적으로 판단하였을 때 비배양적 방법인 FISH법을 이용한 세균 군집구조는 총세균수에 대해 활성탄 재질별로 각각 \( \alpha \) 군집 \( 27.0 \sim 43.0 \%\), \(\gamma \) 군집 \( 11.3 \sim 28.6 \%\), \(\beta \) 군집 \( 7.1 \% \) ~\( 22.0 \% \) 순으로 조사되었다. 이렇게 활성탄 재질별로 세균군집 분포에 차이가 나는 이유는 각 활성탄별 유기물 홉착능과 세균들이 서식할 수 있는 세공의 크기 및 용적의 차이에서 기인되는 것으로 판단되며, 타 군집보다는 \( \alpha \) 군집이 3가지 모든 활성탄에서 우점하는 것으로 나타나 유기물 이용능력, 즉 유기물 제거는 주로 \( \alpha \) 그룹에 의해 조절되어짐을 알 수 있었다.</p>