하·폐수처리장(WWTPs)은 항생제 내성 유전자(ARGs)를 포함하는 상당한 양의 슬러지 폐기물을 생성하며, 이는 중대한 환경 및 공중보건상의 위험을 초래한다. 이러한 우려를 완화하기 위해 슬러지 용해(solubilization)와 동시에 ARG 분해(decomposition)를 가능하게 하는 효율적인 기술이 시급히 요구된다. 본 연구는 향상된 슬러지 용해 및 동시 ARG 분해를 위해 감마 방사선 조건을 최적화하고자 하였다. 반응표면분석(response surface methodology)을 사용하여 두 가지 목적을 위한 서로 다른 최적 조건을 확인하였다. 최대 슬러지 용해는 pH 11, 총고형물(TS) 2.8 %, 선량 18.2 kGy에서 달성되었다. 반면, 최적의 ARG 분해는 중성 pH 7, TS 7 %, 선량 20 kGy의 서로 다른 조건을 필요로 하였다. 용해에 유리한 조건이 ARG 제거를 낮추는 결과를 보였으므로, 이러한 운전상의 상충(trade-off)은 핵심적인 발견이다. 슬러지 용해는 선량에 따라 선형적으로 증가한 반면, ARG 분해는 선량 의존적 한계가 나타나며 11.8 kGy 이후에는 평형(plateau)에 도달하였다. 분해 효율은 ARGs 간에 유의한 차이를 보였는데, tetA에서 50%인 반면 tetQ, vanA 및 sul1에서는 > 75%였다. ARG 분해 속도는 서로 다른 WWTP들 간에 크게 달랐다. 이는 미생물 군집 구조, 슬러지 특성, 생물막(biofilm) 특성 등의 요인이 분해 효율에 결정적으로 영향을 미친다는 것을 시사한다. 본 연구 결과는 하·폐수처리 맥락에서 슬러지 처리 효율과 ARG 완화를 동시에 최적화하기 위해 운전 조건의 균형을 세심하게 맞추는, 맞춤형 감마 방사선 전략에 대한 중대한 필요성을 보여준다. • 감마 방사선은 슬러지 처리와 ARG 분해를 동시에 가능하게 한다. • 슬러지 용해를 위한 최적 조건은 ARG 분해를 위한 최적 조건과 다르다. • 11.77 kGy를 초과하면 보호적 생물막 구조로 인해 ARG 제거가 평형에 이른다. • 현장 특이적 요인으로 인해 WWTP별 처리 효과가 유의하게 달라진다.

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