• 환경위생공학
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• 제16권3호
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• pp.34-41
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• 2001

It is well known that bioassay on the low organic matters in water have developed from the two methods. One is assimilable organic carbon(AOC) that makes use of the maximum growth biomass of the pure strains for the standard substrates, the other is biodegradable dissolved organic carbon(BDOC) that determines the fraction of dissolved organic carbon(DOC) available for microbial utilization. The purpose of this study was to upgrade the measurement method of BDOC in natural water or drinking water. BBOC was determined by means of the bacterial growth and the DOC decrease at the same time. The origin inoculums were used to the suspended bacteria from Han River water, The initial optimum biomass and incubation time for initial DOC were induced by variation of nutrient repression and inoculums. The time reached to minimum DOC was selected as incubation time. The initial optimum biomass for Han river water was about 1000~5000 CFU/mL, respectively. In a sufficient biomass, suitable incubation time was about 3~5 day. It was indirectly calculated BDOC on maximum growth rate by measuring growth yield of indigenous bacteria. But it was difficult to adapt growth yield coefficient because of irregular bacterial growth. The measured 3 day BDOC was close to BDOC calculated with our proposed experimental equation between DOC and BDOC. It shows that the quantification of BDOC with this experimental equation can be used indirectly.

• 상하수도학회지
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• 제32권2호
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• pp.159-168
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• 2018

Climate change is believed to increase the amount of dissolved organic matter in surface water, as a result of the release of bulk organic matter, which make difficult to achieve a high quality of drinking water via conventional water treatment techniques. Therefore, the natural water treatment techniques, such as managed aquifer recharge (MAR), can be proposed as a alternative method to improve water quality greatly. Removal of bulk organic matter using managed aquifer recharge system is mainly achieved by biodegradation. Biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) and assimilable organic carbon (AOC) can be used as water quality indicators for biological stability of drinking water. In this study, we compared the change of BDOC and AOC with respect to pretreatment methods (i.e., ozone or peroxone). The oxidative pretreatment can transform the recalcitrant organic matter into readily biodegradable one (i.e., BDOC and AOC). We also investigated the differences of organic matter characteristics between BDOC and AOC. We observed the decreases in dissolved organic carbon (DOC) and the tryptophan-like fluorescence intensities. Liquid chromatographic - organic carbon detection (LC-OCD) analysis also showed the reduction of the low molecular weight (LMW) fraction (15% removed, less than 500 Da), which is known to be easily biodegradable, and the biopolymers, high molecular weight fractions (66%). Therefore, BDOC consists of a broad range of organic matter characteristics with respect to molecular weight. In AOC, low molecular weight organic matter and biopolymers fraction was reduced by 11 and 6%, respectively. It confirmed that biodegradation by microorganisms as the main removal mechanism in AOC, while BDOC has biodegradation by microorganism as well as the sorption effects from the sand. $O_3$ and $O_3+H_2O_2$ were compared with respect to biological stability and dissolved organic matter characteristics. BDOC and AOC were determined to be about 1.9 times for $O_3$ and about 1.4 times for $O_3+H_2O_2$. It was confirmed that $O_3$ enhanced the biodegradability by increasing LMW dissolved organic matter.

• 한국환경보건학회지
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• 제32권6호
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• pp.539-542
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• 2006

The objective of this paper is to compare the applicability of assimilable organic carbon (AOC) or biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) for quantifying biodegradable organic material (BOM) and bio-stability in distribution systems for a variety of finished waters. The study the data is derived from was part of an AWWARF and Tampa Bay Water tailored collaboration project to determine the effect of blending different waters on distribution system water quality. Seven different finished waters were produced from surface, ground, or brackish water on site and fed 18 independent pilot distribution systems (PDSs), either as single finished water or as a blend of several finished waters. AOC and BDOC have often been used as indicators of bacterial regrowth potential in distribution systems. In this study, AOC was the more useful assay of the two for the BOM concentrations observed in the PDSs. BDOC did not distinguish BOM while AOC did at the low BOM levels from many of the advanced treatments (e.g. RO, $O^3/BAC$). AOC in contrast allowed much more meaningful calculations of the consumption or production of AOC as the blends passed through the PDSs even for very low BOM blends. In addition, meaningful trends corresponding to changes in heterophic plate count (HPC) were observed for AOC but not for BDOC. Moreover, AOC stability was associated with waters produced from advanced membrane treatment.

• 대한환경공학회지
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• 제29권2호
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• pp.205-213
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• 2007

입상활성탄 및 생물여과 공정에서 활성탄 종류별 DOC(dissolved organic carbon) 흡착능은 석탄계가 가장 우수한 것으로 나타났고, 다음으로 야자계, 목탄계 순으로 조사되었으며, 활성탄 종류별 부착 미생물의 생체량과 활성도는 석탄계에서 가장 높게 나타났으며, 다음으로 목탄계, 야자계, 안트라사이트 순으로 나타났다. 안트라사이트를 이용한 생물여과 공정에서 OM(natural organic matters)의 생분해율은 15분 이상의 EBCT(empty bed contact time)가 주어져야 bed volume에 따라 평균 $10\sim17%$, 최대 $18\sim24%$ 정도의 생분해율을 얻을 수 있었다. NOM의 활성탄 흡착은 주로 친수성 보다 소수성 유기물질과 10,000 Da 이하의 유기물질의 제거가 용이하였으며 HAA5FP(haloacetic acid 5 formation potential) 보다 THMFP(trihalomethane formation potential), BDOC(biodegradable dissolved organic carbon)$_{rapid}$ 보다는 $BDOC_{slow}$의 제거가 용이한 것으로 조사되었다. 생물여과 공정에 의한 유기물질 제거 특성은 주로 친수성과 1,000 Da 이하의 유기물질 제거가 용이하였으며, THMFP 보다는 HAASFP, $BDOC_{slow}$ 보다는 $BDOC_{rapid}$의 제거가 용이한 것으로 조사되었다.

• 한국환경과학회지
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• 제23권6호
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• pp.1101-1109
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• 2014

In this study we followed biofilm formation and development in a granular activated carbon (GAC) filter on pilot-scale during the 12 months of operation. GAC particles and water samples were sampled from four different depths (-5, -25, -50 and -90 cm from surface of GAC bed) and attached biomass were measured with adenosine tri-phosphate (ATP) analysis and heterotrophic plate count (HPC) method. The attached biomass accumulated rapidly on the GAC particles of top layer throughout all levels in the filter during the 160 days (BV 23,000) of operation and maintained a steady-state afterward. During steady-state, biomass (ATP and HPC) concentrations of top layer in the BAC filer were $2.1{\mu}g{\cdot}ATP/g{\cdot}GAC$ and $3.3{\times}10^8cells/g{\cdot}GAC$, and 85%, 83% and 99% of the influent total biodegradable dissolved organic carbon ($BDOC_{total}$), $BDOC_{slow}$ and $BDOC_{rapid}$ were removed, respectively. During steady-state process, biomass (ATP and HPC) concentrations of middle layer (-50 cm) and bottom layer (-90 cm) in the BAC filter were increased consistently. Biofilm development (growth rate) proceed highest rate in the top layer of filter (${\mu}_{ATP}=0.73day^{-1}$; ${\mu}_{HPC}=1,74day^{-1}$) and 78%~87% slower in the bottom layer (${\mu}_{ATP}=0.14day^{-1}$; ${\mu}_{HPC}=0.34day^{-1}$). This study shows that the combination of different analytical methods allows detailed quantification of the microbiological activity in drinking water biofilter.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.909-918
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• 2009

급수시스템에서 박테리아 재성장의 영양원이 되는 DOC를 정수처리 공정에서 효과적으로 저감시키기 위하여 생분해와 흡착으로 구분하여 네 종류의 DOC로 분획하였고 각각의 제거특성을 연구하였다. 네 종류의 분획 DOC는 흡착성을 가지면서 생분해성이 없는 AnBDOC, 흡착성이 없고 생분해성만이 있는 nABDOC, 흡착과 생분해성을 동시에 나타내는 ABDOC, 흡착과 생분해가 되지 않는 nAnBDOC로 구분하여 분석하였다. 낙동강 중류에 위치한 정수처리장 원수의 조사결과, ADOC가 BDOC보다 약간 높은 비율로 존재하고 있으며, 오존산화 후에는 분획 DOC 중에서 AnBDOC 농도가 가장 많이 제거되었으며, 제거율은 nAnBDOC가 49.5%로 가장 높았다. BAC 공정으로 제거된 분획 DOC 중에는 ADOC가 약 91%를 차지하고 있으므로 흡착에 의한 제거가 우수한 것으로 나타났고, 잔류하는 TDOC 0.50 mg/L 중에는 ADOC가 0.46 mg/L(67.7%)을 차지하고 있으므로 배수관내 미생물 증식 및 소독부생성물의 생성 방지를 위하여 BAC 공정상에서 EBCT증가, 재생주기 등의 운전조건을 개선해야 하는 것으로 나타났다. 정수처리 공정에서 DOC분획 결과로부터 흡착이나 생분해 등으로 제거 가능량을 파악할 수 있으므로 정수처리 공정에 유용한 것으로 나타났다. 염소처리하는 정수처리 공정에서 DOC분획 농도와 밀접한 관계를 가지는 AOX의 분석결과, AOX 7.1 ${\mu}g$/L은 오존산화와 활성탄흡착 공정으로 0.51 ${\mu}g$/L까지 충분히 제거되었다.

• 한국환경보건학회지
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• 제28권5호
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• pp.42-52
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• 2002

배수관망에서의 박테리아 재 증식은 큰 현안문제로 대두되고 있으며 이를 억제하기 위한 염소소독 또한 발암성의 부산물인 THMs(trihalomethanes)등을 생성시킬 우려 때문에 미국에서는 오존살균처리 또는 나노여과 (nanofiltration) 법으로 대체해 오고 있다. 그러나 종래의 많은 bench scale 실험결과를 통해 이러한 처리 이후에 잔존하는 미량의 유기물(assimilable organic carbon)이 박테리아 재 증식에 계속하여 영향을 주고 있다는 결과가 AOC(assimilable organic carbon)와 박테리아 재증식의 상관관계를 통하여 밝혀지고 있다. 그러나 현재까지 이러한 연구결과를 full-scale규모의 현장시설에서 직접 검토한 예는 없다. 따라서 본 실험은 미국플로리다주에 위치한 두 지역의 full-scale배수관망 시설을 선정하여 실시하였다. 첫 번째 시설은 오존 살균처리를 그리고 다른 한곳은 나노여과와 석회 연수법 (lime softening)을 병행한 처리법을 사용하고 있다. 박테리아 증식은 R2A 배지를 사용하는 HPC(heterotrophic plate counts)법으로 평가했으며 오존이 공급된 배수관망에서의 HPC 는 각 셈플링 지점의 AOC값을 이용한 지수모델과 높은 상관관계가 있음이 판명되었다($R^2$=0.97). 또한 오존처리는 100%이상의 AOC 농도증가를 나타냈다. 나노여과법과 석회연수법을 병행하고 있는 시설에서도 AOC에 근거한 지수모델과 상관관계를 나타냈다($R^2$=0.75). 그러나 BDOC(biodegradable dissolved organic carbon)는 박테리아 증식에 있어 매우 낮은 상관관계 값을 표시했다($R^2$=0.11). 결과적으로 종래의 많은 bench scale실험결과와 같이 AOC는 배수관망에서의 박테리아 증식과 크게 상관관계를 갖고 있는 것으로 밝혀졌다.

• 한국환경과학회지
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• 제8권6호
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• pp.725-730
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• 1999

The advanced oxidation process (AOP) using ozone combined with hydrogen peroxide and ultraviolet treatment were evaluated for biodegradable dissolved organic carbon (EDOC) formation and dissolved organic carbon (DOC) removal. Oxidation treatment were conducted alone or combination with ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet processes. Ozone dosage of ozone process was varied from $0.5mg/l{\ell}\cdot}min$ to $5mg/{\ell}{\cdot}min$. Ozone/hydrogen peroxide process was done using $20mg/{\ell}{\cdot}min$ of hydrogen peroxide concentration. Ozone/ultraviolet process was irradiated with $12mW/cm^2$ of density and 254nm. Ozone dosage was varied from $0.5mg/{\ell}{\cdot}min$ to $5mg/{\ell}{\cdot}min$ at the ozone/hydrogen peroxide and ozone/ultraviolet processes too. Contact time of all the process was 20 minutes. Oxidation treatment were performed on microfiltration effluent samples. BDOC formation was reached to an optimum at ozone dosage of $1.5mg/{\ell}{\cdot}min$ in the ozone/hydrogen peroxide process and $1mg/{\ell}{\cdot}min$ in ozone/ultraviolet process, after which BDOC formation was decreased at higher ozone dosages. But BDOC formation was increased with ozone dosages increasing in ozone process. The efficiency of DOC removal was higher AOPs than ozone process. Ozone/ultraviolet proces was the highest for DOC removal efficiency in each process. THMFP. removal efficiency by ozone/ultraviolet process was higher than that by each of ozone process and ozone/hydrogen peroxide process.

• 대한환경공학회지
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• 제30권6호
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• pp.601-608
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• 2008

본 연구의 목적은 파일롯 규모의 입상활성탄지에서 흡착과 생물학적 제거 기작이 진행되는 장기간의 운전동안 전처리공정으로서 오존처리의 영향을 평가하는 것이다. 공정별로 용존 또는 생분해성 유기물질의 제거, DOM의 성상과 특성변화와 미생물의 증식의 변화를 평가하였다. 오존공정이 존재하는 입상활성탄 공정(전오존처리+활성탄 여과지; Pre O$_3$ + F/A, 후오존처리 + 활성탄 흡착지; Post O$_3$ + GAC)은 오존의 위치(전오존 후오존)에 상관없이 입상활성탄 단독공정(활성탄 여과지; F/A, 활성탄 흡착지; GAC)에 비해 생물학적 제거능이 활성화된 장기간 운영 후에 DOC, 친수성 용존유기물(HPI), BDOC와 AOC의 제거율이 10$\sim$20% 정도로 높았다. 오존공정은 전반적인 DOC 제거에는 큰 영향을 주지는 못했지만, AOC를 약 20% 정도로 감소시켜 관로내 미생물의 재증식을 저감하는데 기여할 것으로 생각된다. 활성탄 여재에 고정된 미생물의 생체량인 Biomass는 전처리로서 오존처리의 유.무에 상관없이 공정별로 큰 차이를 보이지 않은 반면에, 유출수에서의 HPC는 F/A나 GAC에 비해 Post O$_3$ + GAC에서 매우 낮았다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권8호
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• pp.533-540
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• 2012

BAC 공정 운전초기부터 부착 박테리아들의 생체량이 정상상태(steady-state)에 도달한 이후까지 $BDOC_{total/rapid/slow}$ 제거율의 변화와 DGGE와 ATP 분석을 통하여 부착 박테리아들의 군집과 생체량을 평가하였다. 용존 유기물질 제거율 평가에 따른 BAC 공정의 정상상태 도달 여부 평가결과를 보면 DOC의 경우 운전 bed volume 27,500 부근에서 BAC 공정이 정상상태에 도달하였고, $BDOC_{rapid}$와 $BDOC_{total/slow}$의 경우는 각각 운전 bed volume 15,000 부근과 32,000 부근에서 정상상태에 도달하였다. BAC 공정의 운전기간 증가에 따른 HPC 및 ATP 농도 분석을 통한 부착 박테리아들의 생체량 평가결과 bed volume 22,500 이후로 거의 일정한 생체량을 유지하였으며, 이 때 HPC와 ATP 농도는 각각 $3.3{\times}10^8$ cells/g 및 $2.14{\mu}g/g$ 정도로 나타났다. DGGE를 이용하여 운전기간 증가에 따른 BAC 부착 박테리아들의 군집분석 결과 운전초기(bed volume 8,916)의 경우 분석가능한 DGGE band 개수가 5개였으나 운전기간 증가에 따라 분석가능한 DGGE band 개수는 최대 11개로 증가하였다. 또한, DGGE를 이용한 박테리아 군집분석 결과 BAC 운전기간의 증가에 따라 다양한 박테리아 그룹들이 존재하였고, Pseudomonas fluorescens, Acinetobacteria와 유사한 uncultured bacterium, uncultured Novosphingobium sp. 및 Flavobacterium frigidarium은 운전초기 단계부터 지속적으로 부착 박테리아 군집을 형성하였고, 전체적으로 Proteobacteria 그룹이 비교적 높은 비율로 우점하였다.