1 / 27

7. 교과서에 나타난 바와 같이 Monod 식을 유도한 후 , 그림들을 이용하여 설명한 후 ,Monod 식 적용예 ( 특히 지배방정식 포함 ) 에 대하여 서술하여라 .

7. 교과서에 나타난 바와 같이 Monod 식을 유도한 후 , 그림들을 이용하여 설명한 후 ,Monod 식 적용예 ( 특히 지배방정식 포함 ) 에 대하여 서술하여라. 20031461 임성희. 지표수에서 전형적인 세포농도는 10~10cell ml 이고 , 지하수에서는 다소 낮다 . 전형적인 환경조건하에서 , 용존 유기물의 농포 (C < 10μg l) 는 Michaelis 의 반포화상수 (K= 0.1~10mg l) 보다 낮다 . 따라서 식은 다음과 같이 된다.

cadman-wilson
Download Presentation

7. 교과서에 나타난 바와 같이 Monod 식을 유도한 후 , 그림들을 이용하여 설명한 후 ,Monod 식 적용예 ( 특히 지배방정식 포함 ) 에 대하여 서술하여라 .

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 7. 교과서에 나타난 바와 같이 Monod식을 유도한 후, 그림들을 이용하여 설명한 후,Monod식 적용예(특히 지배방정식 포함)에 대하여 서술하여라. 20031461 임성희

  2. 지표수에서 전형적인 세포농도는 10~10cell ml이고, 지하수에서는 다소 낮다. 전형적인 환경조건하에서, 용존 유기물의 농포 (C < 10μg l)는 Michaelis의 반포화상수(K= 0.1~10mg l)보다 낮다. 따라서 식은 다음과 같이 된다

  3. 여기서, k=μ̂/YK이고, 본질적으로 생물변환식은 2차 함수이지만, 박테리아 질 량(X)과 화학물질 농도(G)에 대해서는 1차이다. • 질량이 상수로 가정될 수 있다면, 반응동력학은 식 (1)의 kC에 의해 주어진 것처럼 유사 1차이다. 때때로 현탁입자 물질에 흡착되는 유기 화학물질도 용해 가능한 화학물질과 함께 생물분해된다. • 이 경우에 식 (3a)은 용존과 흡착 화학물질 농도로 나누어 다시 정리해야만 한다.

  4. 여기서, C는 총화학물질 농도이고, C는 용존되어 있는 농도, 그리고 C는 입자에 흡착된 농도이다. 기질농도 C가 C ≫K(자연수에서는 아니지만)와 같이 매우 높다면, 미생물은 지수적으로 증가할 것이고, 식 (2)에서의 속도식은 다음과 같이 정리된다.

  5. 생물변환 실험은 회분식, 컬럼, 완전혼합 배양법에 의해 수행된다. 생물분해의 영향을 정확하게 평가하기 위해서는 다른 생성, 소멸의 모든 분해경로(광분해, 가수분해, 휘발)도 밝혀져야 한다. • 생물학적 변환반응에서 분해물질(대사물질)의 종류를 이해하기 위해서는 생성, 소멸과정을 잘 이해해야 한다. • 대사물질은 모체의 화합물보다 좀더 많은 독성을 가질 수 있다. 예로서, 트리클로로에틸렌(TCE)의 혐기성 변환에서, 염화비닐이 형성될 수 있고, 이것은 TCE보다 더 많은 독성을 가지고 있다.

  6. 유기 화학물질의 생물학적 분해경로와 그에 따르는 모든 대사물질은 매우 복잡하다. • 폴리염화비페닐(PCgs)은 많은 이성질체(각각의 유기화학물질의 총수는 209종이다)의 혼합물이다. 구조는 그림 7.3(b)에 나타나 있고, 여기서 x와 y는 바이페닐고리의 다른 위치에서 염소윈자(1에서 5까지)의 조합을 나타낸다. • 각 동종은 다른 종과 상이한 반 응성을 나타내는 독특한 특성을 갖고 있다.

  7. 생물학적 변환속도와 경로는 둘 다 각 동종마다 서로 다를 수 있다 종종 "총 PCBs"로서 과 동종의 농도를 합하여 단순화시키지만, 이는 모델지역과 실제지역이 같은 환경조건하에 있을 때만 적용할 수 있으며. • 같은 동종의 분포를 모사할 때만 의미가 있는 것이다. 이것은 각 종과 대사물질을 시뮬레이 션한 가장 정확한 것이지만, 별로 실용적이지 못하고 반응 데이터도 유용하지 못하다.

  8. 분해 실험에는 몇 개의 기본형태가 있다 호수나 강의 자연수 시료에 유기독성물질을 첨가하여 회분식 실험을 수행하고 독성물질의 소멸은 측정한다. • 유기생체 이물질은 현장조건에서 시뮬레이션하기 위해 물과 침전물의 시료에 첨가하거나, 또는 오염된 침전물 시료만을 유기생체 이물질을 첨가하거나 첨가하지 않고 단독으로 사용할 수 있다.

  9. 1차 하수, 활성 슬러지 또는 소화 슬러지를 생분해 능력을 시험하고, 생체이물의 소멸을 측정하기 위한 식종물로 사용할 수 있다. • 방사성 동위원소로 각인된 유기화학 물질을 이용하여 미생물 내에서 탈기, 합성되는 CO를 측정하여 이화과정을 측정할 수 있다. • 이 실험은 타가영양 홉수실험(heterogrophic uptake)이라 불린다. 이러한 유기물질을 소량 첨가하여 자연상태에 노출될 경우를 시뮬레이션하거나, 생물변환 반응이 가능한가를 검토하기 위해서 유일한 탄소원으로 사용할 수도 있다.

  10. 생분해는 생물의 성장에 영향을 주는 여러 가지 인자들에 의해 영향을 받는다. - 온도(Temperature) : 독성물질의 생분해에 영향을 주는 온도는 Arrhenius 형태에 따르는 산소요구량(BOD)의 경우와 유사하다. - 영양염류(Nutrients) 영양염류는 성장을 위해 필요하고 종종 성장률을 제한한다. 다른 유기화합물은 일차 기질로 사용되어 대상 화학물질이 상호 신진대사나 일차기질로서 사용될 수 있게 된다.

  11. 순화(Acclimation) : 적응은 억제된 효소를 활성화시키고, 미생물을 독성물질에 점차적으로 노출시켜 독성물질을 분해할 수 있도록 유도하기 위해 필요하다. 점차적으고 노출된다면 적응될 수 있지만 독성물질의 충격부하는 배양균을 사멸시키게 될 것이다. 반면에 어떤 독성 유기물질(패놀이나 톨루엔)의 존재는 때때로 주어진 유기 화학물질을 분해시키는 데 도움을 주는 효소를 이끌어 낸다. - 개체밀도와 미생물농도(Population density or biomass concentration) : 미생물은 독성물질을 잘 분해할 만큼의 충분한 수가 있어야 한다(유기물질이 너무 없으면 종종 분해를 지연시킨다).

  12. 생성물 XL는 단위 표면적당(M) 생체량의 축적물과 같으며, 또XL 는 단위 반응기 체적당 (M) 점착된 생체량과 같다. • S보다 큰 기질의 농도에 대해, 결과적으로 정상상태 생물막은 표면의 축적물을 가지며 존재한다 XL=YJB (64) 여기서, J는 정상상태 기질흐름(MT)이고, r/a와 같다.

  13. 포화에 대해 1차원 모델에 생물막의 동력학을 보면 다음과 같은 두 개의 식이 연결된다. • 모든 다른 매개변수는 식(59)에서부터 (64)까지 앞에서 정의되었다.

  14. 위의 식들은 생체량이 다공성 매체의 기질흡착에 의한 지연이나, 또한 1차 기질로서 유기 화학물질을 이용하는 것 이외의 다른 것에 의한 분해반응을 포함하고 있지 않다. • 식(65)는 생체량이 이동되지 않기 때문에 일반적인 미분방정식이다. • 식 (66)은 용해된 기질에 관한 전달 방정식이며 수치해석에 의하여 대부분 쉽게 해결된다. 전달 부분은 공간을 적분하는 경우 GALERKIN 유한요소법에 의하고 시간을 적분하는 경우 유한 차분법에 의해 해결될 수 있다. • 반응항은 반복 예측수정자법으로 해결된다.

  15. 2차 기질이용 • 지하수에서 유기 화학물질의 미생물에 이한 생분해는 항상 생물막에 성장 에너지를 공급하는 것은 아니다. • 조종 유기 화학물질 농도는 Smin값보다 낮으며 2차 기질로 이용된다(즉, 박테리아가 생존하기에 농도가 너무 낮지만, 화학물질은 표소에 의해 분해된다).

  16. 이러한 경우에 생체성장에 개해 2차 기질이 에너지를 공급하지는 않는 것을 제외하면 관련된 미생물의 동력학은 식(59)와 (60)에 의한다.

  17. 이러한 동력학[식(67)]은 식(65)와 (66)과 비슷한 이동 모델에서 가용될 것이다. 표 9.12는 1차와 2차 기질을 2차 반응 이용 속도 상수 qm/Ks을 보여 주며, 이것은 S<<Ks일 때 적용한다. • 이러한 속도상수는 지하수 현장과 컬럼 연구로부터 Fry 와 lstok의해 정리되었다. 물론 속도상수는 지하수 화학과 미생물에 의해 변할 수 있으며 경험 인 값이다.

  18. 예제 9.9 지하수에서 생물막 동력학 • a. 호기성의 포화된 지하수에서 초산염과 클로르벤젠에 대한 다음의 데이터로부터, Smin 값을 수하고 첫 번째 기질로써 초산염을 이용하는 연속적인 생물막이 있는지 결정하라. 0.38mg ⁻d⁻의 초산염 소멸 속도는 칼럼 연구로부터 얻어졌으며, b'=0.01day⁻로 가정하라.

  19. BET표면적은 1.0m g⁻이고 건조 체적밀도는 1.7kg ⁻이며, 이것은 연속적인 생물막에 대한 비표면적을 추정할 수 있다. • b. Ss의 값은 얼마인가? 두께가 60 m일 때 생물막은 계속되겠는가?

  20. 풀이 a. 지하수 농도는 초산염과 클로르벤젠의 Ks값 이하로 간주하면 초산염과 클로르벤젠의 Smin은 각각 0.0075, 0.027 mg 이다. 초산염은 지하수에서 Smin값 보다 크므로 1차 기질로서 작용하며 , 클로르벤젠은 그러 하지 않다. b. 액체막을 통과한 후의 생물막과 물의 경계면에서 Ss의 농도는 식(63)에 의하여 주어진다. 분자 환산계수는 1 ×10⁻⁶cm s로 가정하고, a는 대략 1.7×10⁶ mm이다.

  21. 이러한 낮은 농도에서, 질량전단 한계는 없으며 연속적이 생물막은 존재 하지 않는다.

More Related