• 한국물환경학회지
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• 제18권2호
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• pp.201-212
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• 2002

The objective of this study was to investigate the treatment efficiency, kinetics, and morphological characteristics of biofilm in upflow $Biobead^{(R)}$ process, a kind of biological aerated filter(BAF). The $Biobead^{(R)}$ system showed high removal rates of $COD_{Mn}$(76~83%), $BOD_5$(67~88%) and SS(71~91%) for food wastewater with high salt concentration ($>4,000mg/{\ell}$) under short reaction times(2~3hrs). Even at aerobic condition, the system had high treatment efficiency for both T-N (51~63%) and T-P(62~81%). The removal kinetics of $COD_{Mn}$, $BOD_5$, T-N, T-P, and $Cl^-$ in the $Biobead^{(R)}$ system showed a plug-flow pattern with reaction rate constants($hr^{-1}$) of 0.58, 0.63, 0,30, 0.48, and 0.38 respectively. A backwashing process to remove excess biomass and filtered solids was needed at least once during 22-hour operation at $0.5kg\;BOD\;m^{-3}{\cdot}d^{-1}$ loading. At the higher loading($1.0kg\;BOD\;m^{-3}{\cdot}d^{-1}$) the backwashing interval was shorten by 8 hours. The COD, BOD, T-N, and T-P were removed from 43 to 66% only by aerobic biodegradation. The SS was removed over 70% by the filtering of $Biobead^{(R)}$ media in the treatment system. The first one of three serial Biobead reactors showed the highest removal values for $COD_{\alpha}$(52.3%), $COD_{Mn}$(38.8%), BOD(62.5%), and T-N(40.0%). The SS and T-P had the highest removal values(47.5% and 29.2%) at the second one of the serial reactors. The biofilm had non-homogeneous spatial distribution and the colonies were embedded in the sunk area of the Biobead. The thickness of the biofilm was very thin ($5.0{\sim}29.4{\mu}m$) compared to the biofilm thickness($200{\sim}300{\mu}m$) used in other BAF systems.

• 한국물환경학회지
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• 제28권4호
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• pp.505-511
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• 2012

While the existing sewage treatment facilities are mainly being operated by biological processes, winter-time efficiency improvement and additional phosphorus treatment equipment using chemicals have been required to follow the effluent criteria of TP (0.2, 0.3 and 0.5 mg/L for the zone of I, II and III respectively) and $BOD_5$ (5.0 mg/L) which is intensified from 2012 in Republic of Korea. We made an investigation into actual condition of biological treatment process and calculated the optimal chemical input amount by jar test of supernatant of secondary sedimentation tank to evaluate the process improvement for the intensified criteria. Ejector BAF system for removing TP, $BOD_5$ of sewage effluent was suggested. The concentration of TP from biological process is 0.3-0.8 mg/L, and the input amount of optimal chemical coagulant was above Al/P ratio of 3(1.9 mg/L as Al) to meet the criteria of TP for secondary treatment effluent. From the results of this experiment, the best Al/P ratio for Ejector BAF system was about Al/P ratio of 1, and LV of BAF process for intensified criteria of $BOD_5$ and TP was below 1.97m/hr.

• 대한환경공학회지
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• 제28권7호
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• pp.752-756
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• 2006

최근 수계의 총질소(T-N) 규제가 강화되면서 기존 BAF 공정의 개선을 위해 독립적인 무산소조가 추가로 도입되었다. 본 연구에 사용된 공정은 유기물과 질산화 중심으로 개발 된 기술인 $Biobead^{(R)}$공법으로 상용화된 상향류의 BAF공정의 하나이다. 독립적인 무산소조의 도입의 타당성을 검토하기 위해 분자생물학적 방법의 하나인 PCR-DGGE기법이 수행되었다. 두 가지 type의 nitrite reductase genes를 통해 진행되었는데, nirS로 암호화된 cytocrome $cd_1$ nitrite reductase gene과 nirK로 암호화된 Cu를 함유한 nitrite reductase gene이다. 이러한 탈질 기능유전자를 이용하여 PCR-DGGE를 통해 탈질 목적으로 순화된 독립적인 무산소조의 탈질미생물의 군집을 해석하였다. PCR 증폭결과, 탈질을 수행하는 무산소조 내에서는 nirS와 nirK유전자 가운데 nirS유전자만 검출되었고, DGGE 분석결과, 최초 식종원으로 이용된 활성슬러지에서는 상대적으로 많은 band들이 검출되는 반면, 무산소조 내에서는 운전일수와 nitrate 부하량이 증가할수록 단일 band로 우점화 하는 경향을 나타내었다. DGGE band에 대한 염기서열 분석결과, 식종 슬러지의 경우 다양한 uncultured bacteria가 나타났으나, nitrate 제거율이 높은 안정화된 무산소조에서는 alcaligenes faecalis 등 특정 탈질미생물이 우점화 되는 것으로 확인되었다. 결론적으로 이러한 탈질미생물 군집특성을 가지는 무산소조의 도입은 96%이상의 안정적인 탈질을 가능하게 하였으며, BAF 공정 개선을 위한 독립적인 무산소조의 도입은 적절한 것으로 판단되었다.

• 미생물학회지
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• 제44권1호
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• pp.29-36
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• 2008

질소는 하수처리과정에서 제거되어야 하는 주요 오염물질 중의 하나이며, 세균 군집을 이용한 고도처리 시스템에서 생물학적 질소제거는 중요한 기술이다. 질산화반응은 생물학적 질소제거 시스템의 첫 단계로 미생물에 의해 진행된다. 암모니아는 암모니아산화세균에 의해 아질산염으로 산화되며, 그 후에 아질산염은 아질산염 산화세균에 의해 질산염으로 산화된다. 실험실 규모의 생물학적 질소제거 시스템인 변형된 eBAF 시스템, Nutrient removal laboratory 시스템과 반추기법을 적용한 rSBR 시스템의 질산화반응조 시료에서 16S rRNA 유전자를 이용한 terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) 방법으로 아질산염 산화세균군집을 분석하였다. 제한효소로 형성된 단편의 클러스터분석에서 Nitrobacter 군집은 각각의 폐수처리 시스템에 따라 군집의 차이가 있음이 나타났다. 그러나 Nitrospira 군집의 클러스터분석에서는 액체와 담체의 서식지 환경 차이에 의해 군집이 구분되었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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• pp.282-285
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• 2001

질산화 생물여과 시스템 내 생물막 안에 존재하는 ammonia oxidizers 및 nitrite oxidizers의 군집 구조 및 공간적 분포를 조사하였다. FISH 분석 결과 생물막 내 숫적으로 우점종을 이루는 미생물은 ammonia oxidizer인 Nitrosomonas spp.로 나타났으며 nitrite oxidizer 인 Nilrospira spp.에 비해 3 ${\sim}$ 5 정도 더 많이 존재하였다. 이는 실협 기간동안 완전한 질산화를 보였지만 반응기가 2 년 이상 nitrite 축적을 위해 높은 free ammonia 농도 빛 낮은 용존 산소 상태에서 운선되어 nitrite oxidizers에 저해를 주었기 때문인 것으로 사료된다. FISH와 결합된 CLSM 관찰 결과 생물막 전체에 걸쳐 ammonia oxidizer가 분포하는 반면 안쪽으로 갈수록 nitrite oxidizers가 분포함을 보였다. 이는 폐수의 ammonium 을 생물막 내 ammon ia oxidizer가 먼저 nitrite로 산화시키고 이를 nitrite oxidizers가 곧바로 nitrate로 산화시키기 때문이다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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• pp.605-609
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• 2001

Low density ceramic supporter was prepared by using fly ash as a starting material for the application to the biological aerated filter (BAF) system, and the effect of additives and sintering atmosphere on the apparent and bulk density of the carrier was examined. Borax, Na$_2$O and glass powders were added to produce liquid phase. The density of the supporter decreased as the amount of borax increased. The bulk density of 0.79 g/㎤ and the apparent density of 1.10 g/㎤ were obtained when the fly ash with 15% of borax was sintered at 116$0^{\circ}C$ for 15 minutes. The density also decreased as the plate glass powders past through 22${\mu}{\textrm}{m}$ size were mixed. When the fly ash with 12% of grass powder was sintered at 128$0^{\circ}C$ for 10 minutes, the bulk and apparent density were 0.90g/㎤ and 1.00 g/㎤, respectively. Apparent density of 1.6~1.8g/㎤ was obtained when the fly ash was sintered at 120$0^{\circ}C$ in a weak reducing atmosphere. By maintaining the reducing atmosphere and sintering at a high heating rate, the liquid phase was farmed from the reduced composition of fly ash. This resulted in the formation of closed pores that enabled the low apparent density.

• 한국물환경학회지
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• 제20권6호
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• pp.664-669
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• 2004

An upflow BAF(Biological Aerated Filter) equipped with an expanded clay media was applied to reuse weaving wastewater of water jet loom. The performance of lab-scale biofilter was investigated by the adjustment of EBCTs(Empty Bed Contact Time) and the packing ratio of media, which were changed 1.1 to 3.7hr and 38 to 63%, respectively. In most conditions except 1.1hr of EBCT, BOD, CODcr, SS and Turbidity of the effluent were 1~4mg/L, 7~16mg/L, 1~5mg/L and 5~14NTU, where their removal efficiencies were 76~95%, 82~93%, 63~94% and 59~81%, respectively. From the observation of SEM(Scanning Electron Microscope) photographs of porous clay media, it was revealed that this media provided good performance of retaining microbes effectively. In addition, $0.44~0.49kgVSS/kgBOD_{rem}$. of low sludge reduction was expected. The most efficient back washing cycle and procedure were once per 4 to 9 days and air including collapse-pulsing method, respectively. Therefore, this system can be of use as an weaving wastewater treatment for reuse.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.343-346
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• 2000

본 BAF 반응기 연구에서의 C/N비의 증가는 산소의 친화도가 큰 호기성 종속영양 미생물에게 유리한 조건을 형성하여 질산화의 효율을 감소시켰으나 공기양의 증가로 인해 질산화 미생물의 활성도는 다시 증가하였다. 총 질소의 제거율은 동일한 C/N비에서 공기량을 증가하여 많은 양의 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화될 때 증가하였으며 이 결과는 무산소조에서 많은 다공성의 여재에 미생물이 두꺼운 생물막을 형성하여 생물막 안쪽으로 용존산소가 쉽게 전달되지 않아 탈질에 큰 영향을 미치지 않은 결과라고 볼 수 있다.

• 한국물환경학회지
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• 제25권2호
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• pp.329-334
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• 2009

Bacterial numbers, such as endospore-formers, and treatment efficiencies were investigated for Rotating Activated Bacillus Contactors (RABC) and other advanced wastewater treatment processes including anaerobic-anoxic-oxic (A2O), sequencing batch reactor (SBR) and biological aerated filter (BAF). Endospore-forming bacterial numbers in the RABC showed 129-fold higher levels than those of the existing advanced systems. RABC process demonstrated the highest bacterial numbers in its bioreactors (paired t-test, p<0.01). RBC biofilms and aeration tanks of the RABC system showed 131- and 476-fold higher than other existing advanced processes, respectively. Mean treatment efficiencies of the existing systems were 83.5% for chemical oxygen demand (COD), 59.1% for total nitrogen (TN) and 76.8% for total phosphorus (TP). However, RABC process removed 96.9% for COD, 96.9% for TN and 91.9% for TP for highly concentrated food wastewater (COD>1,500 mg/L, TN>150 mg/L, TP>50 mg/L). Treatment efficiency was significantly reduced when the numbers of Bacillus genus in the bioreactors decreased below $10^6CFU/mL$. The automated RABC (A-RABC), in which dissolved oxygen concentrations are automatically controlled, showed higher treatment efficiencies compared to the RABC process. The RABC system maintained sufficient bacterial numbers for the effective treatment of highly concentrated food wastewater. Moreover, final effluent was in agreement to water quality standards.

• 자원리싸이클링
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• 제9권2호
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• pp.33-39
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• 2000

생물여과법에 의한 유해성 유기물 제거용 저밀도 담체로 사용하기 위하여 석탄회를 출발물질로 이용하여 세라믹 담체를 제조하였다. 석탄회에 기공 조절용 및 탄소함량 조절용으로 밀가루를 첨가하여 약환원성 분위기를 유지하여 $1200^{\circ}C$에서 소결한 결과 1.6~1.8 g/$\textrm{cm}^3$의 겉보기 밀도를 얻을 수 있었다. 소결 시 공기를 차단하고 급속히 승온하여 시편 조성의 일부를 환원시킴으로써 액상을 형성할 수 있었으며, 이렇게 형성된 액상은 시편의 표면부근에 폐기공을 형성하여 밀도를 낮추었다.