Acetate, propionate, butyrate are the major soluble volatile fatty acids metabolites of fermented food waste leachates. This work investigate the effects of volatile fatty acid on the growth rate and NH4-N, PO4-P removal efficiency of mixotrophic microalgae Chlorella vulgaris to treat digested food waste leachates. The results showed that acetate, propionate and butyrate were efficiently utilized by Chlorella vulgaris and microalgae growth was higher than control condition. Similar trends were observed upon NH4-N and PO4-P consumption. Volatile fatty acids promoted Chlorella vulgaris growth, and nutrient removal efficiencies were highest when acetate was used, and butyrate and propionate showed second and third. From this work it could be said that using mixotrophic microalgae, in this work Chlorella vulgaris, fermented food waste leachates can be treated with high efficiencies.

화석 연료 사용량 증가로 야기되는 지구 온난화를 비롯한 여러 환경문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체 할 수 있는 연료원이 요구되고 있다. 이에 동식물성 기름으로부터 추출한 바이오디젤은 재생 가능한 연료로 주목을 받았으나 여러 한계를 보였고, 단위면적당 높은 에너지 수율과 빠른 성장속도 및 친환경적 특징을 겸비한 미세조류가 3세대 바이오디젤의 원료로 주목받고 있다. 본 연구는 독립영양과 혼합영양을 가능하게 하는 광 조건이 바이오매스 축적 지질의 지방산 특성 변화와 상관관계를 도출하여 바이오디젤 생산성 향상 방안을 고찰하였다. 본 실험에서 배양한 미세조류는 지질 축적능력이 우수한 Botryococcus braunii 종을 명암주기를 조절하여 광영양 및 혼합영양 조건으로 배양하였고, 회수한 바이오매스를 fatty acid methyl ester (FAME)형태로 지질을 추출하여 FAME 구성 성분과 FAME 수율을 비교 평가하였다. 실험결과는 독립영양과 혼합영양에 상관없이 C16, C18, C20 지방산이 주요 FAME의 구성 성분으로 밝혀져 바이오디젤로써 이용 가능성이 충분함을 확인하였다. 광영양 조건에서 전체 지질의 61.1%가 FAME 형태로 추출되었고 구성성분 중 C16, C18, C20 지방산의 함량이 각각 52.3%를 차지하였으며, FAME 수율(g FAME/g biomass)은 2.4%로 도출되었다. 혼합영양 조건에서 74.3%의 FAME이 추출되었고 C16, C18, C20 지방산의 함량은 73.9%를 차지하였으며, FAME yield는 3.1%로 도출되었다. 이 결과는 폐수로부터 수확한 미세조류 바이오매스가 대체 연료원으로 이용가치가 높음을 보여준다.

2013년 1월 1일에 최종 개정된 수질기준에 의하면, 1일 하수처리용량이 500 m³ 이상인 하수처리장이 I 지역에 처리수를 방류하는 경우의 총 질소 기준은 20 mg˗N/L, 총인 기준은 0.2 mg˗P/L로, 총인 규제농도가 특히 낮다고 할 수 있다. 이러한 방류수 수질기준을 만족시키기 위해 공공하수처리시설에서는 다양한 고도처리 공법들을 시행하고 있는데, 그 중에서 생물학적 고도처리(Biological Nutrient Removal : BNR) 공법이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 대표적인 BNR 공법인 A2O 공법은 혐기조와 무산소조, 호기조를 통해 유기물 뿐 아니라, 질소 및 인까지 동시에 제거 가능하다(Xiang et al. 2014). BNR 공법의 질소 및 인 처리율은 약 70% 정도 밖에 되지 않는다. 기존의 BNR 공법 보다 질소와 인의 제거효율을 높이고, 나날이 강화되는 방류수 수질기준을 만족시킬 수 있는 새로운 기술로써, 미세조류와 박테리아의 공배양(co˗culture)에 대한 연구가 진행되고 있다. 이는 유기물 및 질소와 인에 대한 제거능력이 뛰어나다고 알려진 미세조류를 기존의 박테리아를 이용한 하수처리 공법에 적용함을 의미한다. 미세조류와 박테리아의 공배양은 autotrophic 조건이나 heterotrophic 조건 보다 mixotrophic 조건에서 성장수율이나 N, P 제거율이 우수하다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 mixotrophic 조건에서 미세조류와 박테리아의 co-culture 과정에서 pH의 변화에 따른 N, P 제거능을 알아보고, 최적의 pH를 도출하고자 하였다.

This study aims to increase the organic carbon, nitrogen and phosphorus removal efficiencies than the conventional method and meet higher effluent water quality standards by co-culture with bacteria in activated sludge in the aeration tank. By the co-culture in mixotrophic conditions through metabolic characterization of Scenedesmus dimorphus and bacteria in the aeration activated sludge, assessed how the impact on the organic matter, nitrogen and phosphorus removal rate. In addition, the study was to determine if it is possible to supply the oxygen necessary for the bacteria through the photosynthesis of algae without aeration. To test the synergistic effects of the co-culture, we compared co culture with S. dimorphus - only, Bacteria - only as a controls. In the co-culture condition inoculation ratio is based on the TSS concentration S. dimorphus and bacteria 1 : 5 (w / w), 5 : 5 (w / w) at a ratio. The growth rate of S. dimorphus - only condition was higher, which was 10 times and 2 times lower compared to B : A (5 : 1), B : A (5 : 5) respectively. Organic carbon removal rate of S. dimorphus - only condition was lower than other conditions, the remaining conditions were consumed at a similar rate. In the co-culture of Mixed bacteria and S. dimorphus, ammonium and phosphate removal rate has been high. But, nitrate removal rate showed a tendency to decrease compared to the Bacteria-only condition. When considering the Ammonium, nitrate and phosphate removal rate, N, P removal efficiency which is most excellent in terms of bacteria, such as S. dimorphus ratio (5 : 5) were co-cultured in the conditions. DO was maintained at 3 mg/L or more under all conditions. So, implying co-culture has the potential to decrease aeration costs.