Reduction of Hexavalent Chromium by Leachate Microorganisms in a Continuous Suspended Growth Culture

연속배양 체제에서의 침출수 미생물에 의한 6가 크롬이온의 환원

Reduction of hexavalent chromium to its trivalent form by leachate microorganisms was studied in batch and bench-scale continuous stirred tank reactor. The inoculum was a culture of microorganisms in leachate and capable of providing up to 90% chromate reduction during 72 h batch assay with $20mg\;Cr(VI)\;L^{-1}$ in minimal media containing different levels of leachate (10 to 60%) and glucose (50 to 200 mM). Addition of glucose increased the efficiency of chromate reduction, but adverse effect was observed with increase of leachate probably due to the competitive inhibition between chromate and sulfate ions. The continuous culture experiment was conducted for 124 days using synthetic feed containing different levels of chromate (5 to $65mg\;L^{-1}$) at room temperature. With a hydraulic retention time of 36 h, chromate reduction efficiency was mostly 100% when Cr(VI) concentrations in the reactor were in the range of 5 to $50mg\;L^{-1}$ Specific rate of Cr(VI) removal was calculated as $3.492mg\;g^{-1}\;protein\;h^{-1}$ during the period of 101~124 days from the start-up which showed 81.2% of average reduction efficiency. The results indicate the potential application of using leachate microorganisms for detoxification of hexavalent chromium in various chromium-contaminated wastewater from landfill or tannery sites.

침출수 미생물에 의한 크롬 6가이온의 3가이온으로의 환원을 회분식 배양 및 실험실 규모의 연속배양체제에서 연구하였다. 회분식 배양에 있어서 다양한 범위는 침출수 (10~60%)와 glucose (50~200 mM)를 첨가한 최소배지에서 초기 농도 $20mg\;L^{-1}$의 크롬(VI)을 첨가한 경우 72시간내에 최대 90%의 크롬(VI)이 침출수 미생물에 의하여 환원되었다. 이때 glucose의 첨가는 크롬환원을 촉진시켰으나, 배지내 침출수 비율의 증가는 오히려 크롬환원을 저해하였다. 후자의 경우는 침출수에 존재하는 황산이온이 크롬이온과 경쟁적 저해를 일으키기 때문인 것으로 추정되었다. 연속배양 실험은 124일간 상온에서 크롬(VI)의 농도를 $5{\sim}65mg\;L^{-1}$로 증가시키면서 수행하였으며, 수리학적 체류시간이 36시간일 때 $5{\sim}50mg\;L^{-1}$의 크롬농도 범위에서의 환원은 거의 100%에 달하는 것으로 나타났다. 평균 81.2%의 환원효율을 보인 101~124일 구간에서 계산된 specific reduction rate는 $3.492mg\;g^{-1}\;protein\;h^{-1}$였다. 이상의 결과는 침출수에 존재하는 미생물이 크롬은 함유한 다양한 침출수 또는 피혁폐수의 크롬 무독화과정에 유용하게 쓰일 수 있다는 가능성을 제시해 주는 것이다.