세균성장과 에너지론

 

미생물 성장 측정 : volatile suspended solids (VSS), particulate COD (TCOD - SCOD).

It should be noted that the VSS measured includes other particulate organic matter in addition to biomass.

Most wastewaters contain some amount of nonbiodegradable VSS and possibly influent VSS that may be degraded slowly in the biological reactor. These solids are included with biomass in the VSS measurement. Nevertheless the VSS measurement is used as an apparent indicator of biomass production and also provides a useful measurement of reactor solids in general.

 

[ 정리 ]  다른 성장조건에 대한 미생물 합성계수 

성장조건	전자공여체	전자수용체	합성계수
호기성	유기화합물	산소	0.45 g VSS/g COD
호기성	암모니아	산소	0.12 g VSS/g NH4-N
무산소	유기화합물	질산염	0.30 g VSS/g COD
혐기조	유기화합물	유기화합물	0.06 g VSS/g COD
혐기조	아세테이트(초산)	이산화탄소	0.05 g VSS/g COD

 

 

화학양론으로부터 미생물 수율과 산소요구량 평가

 

※ 포도당 COD = 1.07 g O2/g glucose

 

 

※ 미생물 COD

 

 

이용된 기질 COD = 세포 COD + 산화된 기질 COD

소비된 산소량 = 산화된 기질 COD

소비된 산소량 = 이용된 기질 COD - 세포 COD

 

 

0.56 g cells as COD/g COD used + 0.44 g energy yielding oxidation / g COD used =  1.0 g COD/g COD used

 

 

생물학적 시스템의 반쪽반응 ( Gibbs Free Energy )

                                                                                                                             pH 7, 25℃ 기준

 

생물에너지 분석

1. 전자공여체와 전자수용체 확인
2. 박테리아 산화/환원 반응으로 부터 생성된 에너지 측정
3. 성장 탄소원이 세포물질로 전환되는데 필요한 에너지량 측정
4. 생성된 에너지와 세포수율에 필요한 에너지간의 수지에 기초한 세포수율 계산

세포합성에 필요한 에너지량은 성장에 사용될 수 있는 탄소와 질소의 종류와 양에 의한다.

 

ΔGc  131.41 kJ/e- eq of cells

ΔGn    NO3 117.46 kJ/e- eq of cells

          NO2 113.61

          N2 115.85

          NH4 0.00 

 

 

이용가능한 에너지 = 세포성장에 쓰이는 에너지

 

 

Oxygen as the electron acceptor

 

 

Carbon dioxide as the electron acceptor

 

생물학적 반응의 양론