• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.997-1002
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• 2007

본 연구의 목적은 pilot scale ASBF(호기성 침지형 생물막) 반응기를 이용하여 용해성 유기물과 질소화합물의 제거실험을 하였으며, 고정생물막 내에서의 용해성 유기물과 질소화합물 제거를 통한 종속영양미생물 및 독립영양미생물의 동적관계를 이해하고 개선하고자 하였다. 또한, 침지형 생물막 표면에 질산화 박테리아의 성장을 촉진시키기 위해 특별하게 설계한 구조를 라군에 추가하여 폐수처리 효과의 강화 가능성을 조사하였다. 침지형 생물막에 공기 기포가 직접적으로 접촉할 수 있도록 하였으며, 특히 낮은 온도에서 ASBF 실험장치의 용해성 유기물과 암모니아성질소 제거효과를 살펴보기 위해 회분식으로 운전하였다. 본 연구의 ASBF 반응조는 향후 용해성 유기물과 질소화합물의 제거를 위해 기존 폐수처리장 뿐만 아니라 신설 폐수처리장에도 확대 적용될 수 있을 것으로 기대 된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제4권1호
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• pp.33-39
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• 1999

부영양화된 한강기수역에서의 용존산소 및 $NH_4{^+}$ 제거에 있어 조석의 영향 및 질산화의 중요성을 이해하고자 1995년 7월에 강화도 남단에서 만조, 중조 및 소조 시에 해수시료를 채취하였다. 수온과 DO를 제외한 하계 한강기수역의 생물, 화학적 환경을 결정짓는 요인들이 담수의 유입과 수역 내의 심한 조석 변화에 의해 조절되는 것으로 나타났다. 조석상태에 따른 용존산소 및 $NH_4{^+}$ 의 제거율은 만조 시 각각 2.76 ${\mu}M\;O_2\;d^{-1}$ 및 1.76 ${\mu}M\;N\;d^{-1}$이며, 간조 시 각각 5.66 ${\mu}M\;O_2\;d^{-1}$ 및 3.36 ${\mu}M\;N\;d^{-1}$로 최대로 나타나 간조 시 담수와 함께 유입되는 다량의 각종 유기물 및 무기영양염에 대한 미생물의 분해 및 흡수가 활발히 진행되고 있음을 알 수 있다. $NH_4{^+}$-질산화는 간조 시 총 DO 소모량의 약 24%를 차지하며 $NH_4{^+}$-질산화에 의한 $NH_4{^+}$의 회전율도 0.18 $d^{-1}$로 만조 때에 비해 각각 3.7배 및 3배 높게 나타나, 담수성 $NH_4{^+}$-질산화 박테리아가 간조 시 한강기수역으로 유입되면서 DO 및 $NH_4{^+}$의 소모에 중요한 역할을 담당하고 있는 것으로 사료된다. 만조 시 $NH_4{^+}$ 감소율 및 $NH_4{^+}$-질산화가 낮은 것은 염분증가에 따른 담수성 $NH_4{^+}$-질산화 박테리아의 활성이 위축되어 나타난 결과로 보이며, 이상의 결과들은 한강기수역에서 $NH_4{^+}$의 효율적인 생물학적 제거를 위해서는 $NH_4{^+}$를 포함하는 각종 오 폐수가 기수역으로 유입되기 이전에 처리됨이 바람직함을 의미한다. 향후 한강기수역과 같은 대규모 담수의 유입이 일어나는 부영양화된 기수역에서 질소계 원소의 순환을 보다 잘 이해하기 위해서는 $NH_4{^+}$ 및 $N0_2{^-}$를 유일한 화학에너지원으로 이용하는 자가영양 질산화 박테리아에 대한 생태적 연구가 병행되어야 한다.

• 상하수도학회지
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• 제28권6호
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• pp.691-698
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• 2014

This study investigated the effect of a co-culture of Scenedesmus dimorphus and nitrifiers using artificial wastewater on the removal of ammonium, nitrate and phosphate in the advanced treatment. To test the synergistic effect of the co-culture, we compared the co-culture treatment with the cultures using S. dimorphus-only and nitrifiers-only treatment as controls. After 6 days of incubation, nitrate was removed only in the co-culture treatment and total amount of N removal was 1.3 times and 1.6 times higher in the co-culture treatment compared to those in the S. dimorphus- and nitrifiers-only treatments, respectively. In case of total amount of P, co-culture treatment removed 1.2 times and 12 times more P than the S. dimorphus -and nitrifiers-only conditions, respectively. This indicates that the co-culture improved removal rates for ammonium, nitrate, and phosphate. This further implies that there was no need for denitrification of nitrate and luxury uptake of P processes because nitrate and phosphate can be removed from the uptake by S. dimorphus. In addition, co-culture condition maintained high DO above 7 mg/L without artificial aeration, which is enough for nitrification, implying that co-culture has a potential to decrease or remove aeration cost in the wastewater treatment plants.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1186-1192
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• 2005

간헐폭기시스템에 혐기성 아키아 주입에 따른 질소제거율 변화와 슬러지 발생량변화 및 박테리아의 상관관계를 관찰하기 위해, 표준활성슬러지 공정과 아키아를 주입한 간헐폭기공정과 주입하지 않은 공정을 비교하며 운전하였다. 회분식 실험결과 혐기성 아키아 배양액을 간헐폭기조에 주입한 경우에 유기오염물질 분해율이 향상되었으며, 질산화와 탈질반응 속도가 증가하였다. 특히 표준활성슬러지 공정이나 일반 간헐폭기 시스템에 비해 슬러지 발생량이 매우 낮게 유지되었는데, 이는 혐기성 아키아가 주입됨에 따른 슬러지 생산량이 감소되었기 때문으로 판단된다. 또한, 폭기조에서 용존산소농도를 조절함으로써 혐기성 아키아와 활성슬러지의 공생관계에 따른 효율향상을 간접적으로 확인할 수 있었고 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조에서 비산소소비속도(SOUR)는 $2.9\;mg-O_2/(g-VSS{\cdot}min)$이었으며 비산소소비속도와 질산화 속도는 아키아 배양액을 주입하지 않은 반응조보다 높은 것으로 나타났다. 2) 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조, 주입하지 않은 간헐폭기조와 표준활성슬러지 공정에서의 유기물질($TCOD_{Cr}$)의 제거효율은 각각 93%, 90%와 87%이었다. 3) 각각의 반응조에서 모두 질산화 효율은 높았으나, 탈질속도는 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조에서 비교적 매우 높았다. 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조, 주입하지 않은 간헐폭기조와 표준활성슬러지 공정에서 질소제거효율은 각각 75%, 63%와 33%이었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권1호
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• pp.7-14
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• 2006

본 연구에서는 도시하수를 이용하여 two-sludge 시스템방식의 SBR3 공정의 질소제거 효율 향상능을 평가하기 위해 기존 재래식 SBR 공정(SBR1) 및 분할주입(step-feeding)을 통해 탈질효율 향상을 도모한 SBR2 공정과의 비교 연구를 수행하였다. 도시하수를 대상으로 한 연구결과 two-sludge 시스템 방식으로 질산화 반응이 별도의 반응조에서 진행되며(external nitrification), 질산화된 질산염은 생흡착된 유기물을 이용하여 효과적으로 탈질되는 SBR3 공정이 SBR1 및 SBR2 반응조에 비해 T-N 제거효율면에서 우수함이 관찰되었다. SBR3 공정과 SBR1 및 SBR2 공정의 T-N 제거효율 차이는 낮은 C/N 비에서 더 크게 관찰되었으며 이는 생흡착 기작을 이용하는 SBR3 공정이 SBR1 및 SBR2 공정에 비해 탈질시 유기물 이용을 효율적으로 함을 의미한다. SBR3 공정은 T-N 유입 부하율에 따른 T-N 제거효율 관계에서도 SBR1 및 SBR2 공정에 비해 성능이 우수함을 관찰할 수 있었다. SBR3 공정이 SBR1 및 SBR2 공정에 비해 높은 T-N 부하율에서도 질소제거효율이 높은 원인은 SBR3 공정이 two-sludge 시스템 방식으로 운영됨에 따라 질화박테리아가 독립된 반응조에서 질산화를 수행하므로(external nitrification) 질산화 반응시 소요되는 수리학적 체류시간을 단축시킬 수 있기 때문이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권1호
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• pp.1-8
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• 2009

수산물 가공공장 폐수의 생물학적 처리를 위하여 미생물 능동포획방식의 일종인 EMMC(Entrapped Mixed Microbial Cell)공정을 적용하여 유기물 및 질소제거에 대한 동력학적 인자를 산출하였으며 전체 시스템 운전효율에 유출수 재순환이 미치는 영향을 평가하였다. 동력학적 인자 중 유기물의 세포 전환계수 Y의 경우 일반적인 활성슬러지 공정에서 보고된 Y값에 비하여 상당히 낮은 값을 나타내어 활성 슬러지 공정에 비해 슬러지 생성량을 상당히 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다. 내생호흡 계수 $k_e$값 역시 일반적인 활성슬러지법에 있어서의 값과 비교할 때 상당히 낮은 값을 나타내었다. 질산화 미생물의 미생물 전환계수 Y 및 내생호흡계수 $k_e$, 반포화상수 $k_s$ 값을 일반적인 부유성장형 질산화 반응조에서 구한 값들과 비교하였다. Y값은 본 연구에서 구한 값과 유사하였으며 내생호흡 계수는 낮았으며 반포화 상수의 경우는 본 연구에서의 값이 훨씬 높은 값을 나타내었다. 이를 통하여 질산화 박테리아에 있어서도 포괄 고정화 공법이 일반적인 부유성장 반응조에 비하여 기질 친화도가 높은 것을 알 수 있었다. 내부 재순환이 전체 반응조 운전효율에 미치는 영향을 평가하기 위하여 내부 순환율을 1.5Q, 2.0Q, 2.5Q, 3.0Q로 변화시켜가며 운전한 결과 내부 순환을 증가는 질산화보다는 탈질화 효율의 증가에 더 큰 영향을 미치며 내부 순환율의 최적화는 anoxic조의 운전효율 증대에 초점을 맞추어야 하는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제21권3호
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• pp.243-251
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• 2010

연소배가스에 존재하는 질소산화물의 제거를 위해서는 촉매 환원, 흡수, 흡착 등 화학적 기술이 적용되고 있는데, 장기적으로는 환경친화적이고 에너지 소모가 적은 생물학적 공정의 개발 및 이용이 필요하다. 본 논문에서는 연소 배가스에 존재하는 질소산화물을 제거하기 위한 생물학적 공정의 기술동향을 살펴보고 각각의 장단점을 고찰하였다. 질산화와 탈질 기작을 이용하는 박테리아 시스템과 광합성 미세조류를 이용하는 시스템으로 구분하여 기술의 원리와 현재의 기술 수준을 논하였다. 두 경우 모두 처리속도를 높이기 위해서는 불용성의 일산화질소를 일단 적절한 흡수제에 고농도로 포집시킨 후 미생물에 의하여 분해 또는 고정하는 방향이 바람직하며, 배가스 중 $CO_2$와 NOx를 동시에 고정이 가능하고 별도의 탄소원이 요구되지 않는 미세조류의 활용이 기대된다.

• 상하수도학회지
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• 제20권4호
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• pp.595-604
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• 2006

The growth characteristics of Commercially Developed Nitrifying Bacteria (CDNB) were studied in laboratoryscale. CDNB, a pure, artificially isolated bacterium, was cultivated to produce Cultivated Nitrifying Bacterium Group (CNBG). The average ammonia removal rate of CDNB was 0.0234g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr. CNBG was produced in the batch reactor and Specific Nitrification Rate (SNR) was determined at 0.0107g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr. The SNR of CNBG was lower than the SNR of CDNB because the diverse and multi-cultured microbial growth took place during cultivation. The effect of the temperatures and the mixing ratios of sewage and culture solution on the SNR of CNBG was studied. The SNR of CNBG, 0.0107g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr at $27^{\circ}C$, decreased to 0.0048g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr at $15^{\circ}C$, and temperature coefficient (${\Theta}$) was calculated to be 1.07. With the varied sewage mixing ratios, the SNR of CNBG remained unchanged. Activated sludge reactors maintaining an MLSS of 2,000mg/L at HRT of 4 h were operated under conditions in which dosage of Concentrated CNBG Solution (CCNBGS, 10,000mg MLSS/L) and application method of CNBG were varied. The reactor with 20mL of CCNBGS took shorter time to oxidize $NH_4^+-N$ reaching 1mg/L than the reactor with 5mL of CCNBGS showing that higher dosages were associated with greater mass removal of $NH_4^+-N$. However, the total removal was not great. In terms of different methods of CNBG application, reactor seeded with 20mL of CCNBGS took 3days to reach 1mg/L of effluent ammonia concentration while reactor dosed with 20% (v/v) CNBG implanted media took 2days. Both the control reactor and the reactor dosed with 20% (v/v) media only did not reach 1mg $NH_4^+-N/L$ after operating 18days. The reactor with CNBG implanted media had the highest $NH_4^+-N$ removal rate because of maintaining high concentration of Nitrifying Oxidizing Bacteria (NOM), and is regarded as an appropriate method for the activated sludge process.

• 대한환경공학회지
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• 제29권8호
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• pp.922-929
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• 2007

암모니아의 질산염으로의 산화는 2개의 산화과정으로 구분된다. 나이트로좀머나스(Nitrosomonas)에 의한 암모니아의 아질산염으로의 산화와 나이트로박터(Nitrobacter)에 의한 아질산염의 질산염으로의 산화이다. 아질산염 축적 과정을 거치는 질소의 제거는 포기를 위한 에너지의 절약, 탈질과정에서 투입되는 유기물의 절약 및 발생되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있는 다양한 장점들을 가지고 있다. 본 연구에서는 아질산염 축적의 조건들을 찾기 위해 막분리 장치를 장착한 생물분리막 반응조(MBR)가 사용되었다. 생물 분리막 반응조는 성장속도가 늦어 쉽게 유실되어질 수 있는 독립영양 질산화 박테리아를 반응조내 충분히 유지시키는데 중요한 역할을 한다. 반응조내 용존산소와 암모니아의 농도를 변화시키며 아질산염 축적의 영향인자들을 조사하였다. 연구의 결과로 반응조내 높은 암모니아 농도는 아질산염 축적을 시작하는데 매우 효과적이었으며, 이러한 효과는 반응조내 낮은 용존산소 농도가 동시에 존재할 시 더욱 강화되었다. 낮은 용존산소 농도 $c'_{O2}<0.3$ $mgL^{-1}$ $O_2$와 높은 암모니아 농도 $c_{NH3}=6.3\sim14.9$ $mgL^{-1}$ $NH_3N$에서 아질산염 축적율 74%에 달성될 수 있었다. 특히 아질산염 축적이 많은 연구자들이 제시하는 것처럼 생물막 반응조에서 뿐만 아니라, MBR 반응조에서도 일어날 수 있음을 밝힌 것은 본 연구의 중요한 성과라 할 것이다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제66권
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• pp.394-403
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• 2023

지속 가능하고 친환경적인 농업 관행을 추구하기 위해 우리는 40년이 넘는 장기간 동안 화학 비료를 사용하지 않은 토양에 서식하는 근권 박테리아에 대한 광범위한 연구를 수행하였다. 이번 조사를 통해 식물생장촉진 근권박테리아 총 80종을 분리하고 이들의 식물생장 증진 가능성을 평가했다. 이러한 분리균중에서 Burkholderia cepacia CD2는 가장 우수한 식물 성장촉진 활성과 생장능을 나타내어 추가 분석을 위한 최적의 후보균주로 선정되었다. Burkholderia cepacia CD2는 인 가용화 능력, 사이드로포어 생산, 탈질화 능력, 아질산 이온 활용능력 및 요소분해효소 활성을 포함하여 식물 성장에 도움이 되는 다양한 유익한 특성을 나타내었다. 이러한 특성은 식물의 성장과 발달에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있다. 균주의 분류학적 분류를 검증하기 위해 16S rRNA 유전자 서열분석을 통해 Burkholderia 속 내 위치를 확인하여 계통발생 관계에 대한 추가 통찰력을 제공하였다. 식물 생장 촉진 특성의 기본 메커니즘을 더 깊이 조사하기 위해 우리는 CD2에서 식물 생장촉진과 관련된 특정 유전자의 존재를 확인하려고 하였다. 이를 달성하기 위해 옥스포드 나노포어를 활용하여 전장 유전체 시퀀싱을 수행하였다. CD2 게놈에 대한 전장유전체 분석을 통해 식물 생장 개선에 중추적 요인으로 생각되는 하위 시스템 기능을 확인하였다. 이러한 발견을 바탕으로 Burkholderia cepacia CD2는 미생물 비료로 작용하여 화학 비료에 대한 지속 가능한 대안을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다는 결론을 내릴수 있다.