• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제19권12호
• /
• pp.1656-1664
• /
• 2009

Bioaugmentation of bioreactors focuses on the removal of numerous organics, with little attention typically paid to the maintenance of high and stable nitrite accumulation in partial nitrification. In this study, a bioaugmented membrane bioreactor (MBR) inoculated with enriched ammonia-oxidizing bacteria (AOB) was developed, and the effects of dissolved oxygen (DO) and temperature on the stability of partial nitrification and microbial community structure, in particular on the nitrifying community, were evaluated. The results showed that DO and temperature played the most important roles in the stability of partial nitrification in the bioaugmented MBR. The optimal operation conditions were found at 2-3 mgDO/l and $30^{\circ}C$, achieving 95% ammonia oxidization efficiency and nitrite ratio ($NO_2^-/{NO_x}^-$) of 0.95. High DO (5-6 mg/l) and low temperature ($20^{\circ}C$) had negative impacts on nitrite accumulation, leading to nitrite ratio drop to 0.6. However, the nitrite ratio achieved in the bioaugmented MBR was higher than that in most previous literatures. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and fluorescence in situ hybridization (FISH) were used to provide an insight into the microbial community. It showed that Nitrosomonas-like species as the only detected AOB remained predominant in the bioaugmented MBR all the time, and coexisted with numerous heterotrophic bacteria. The heterotrophic bacteria responsible for mineralizing soluble microbial products (SMP) produced by nitrifiers belonged to the Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides (CFB) group, and $\alpha$-, $\beta$-, and $\gamma$- Proteobacteria. The fraction of AOB ranging from 77% to 54% was much higher than that of nitrite-oxidizing bacteria (0.4-0.9%), which might be the primary cause for the high and stable nitrite accumulation in the bioaugmented MBR.

• Fisheries and Aquatic Sciences
• /
• 제20권11호
• /
• pp.30.1-30.10
• /
• 2017

Small-scale fish farmers in developing countries are faced with challenges owing to their limited information on aquaculture management. Nile tilapia farmers in Teso North Sub-County recorded lower yields than expected in 2009 despite having been provided with required inputs. Water quality was suspected to be the key factor responsible for the low yields. This study sought to assess the effects of earthen pond water physico-chemical parameters on the growth of Nile tilapia in six earthen fish ponds under semi-intensive culture system in Teso North Sub-County. The study was longitudinal in nature with pond water and fish being the units of analysis. Systematic sampling was used to select five ponds while a control pond was purposively selected based on its previously high harvest. Four ponds were fed by surface flow and two by underground water. Each pond was fertilized and stocked with 900 fry of averagely 1.4 g and 4.4 cm. Physico-chemical parameters were measured in-situ using a multi-parameter probe. Sixty fish samples were randomly obtained from each pond fortnightly for four months using a 10 mm mesh size and measured, weighed and returned into the pond. Mean range of physico-chemical parameters were: dissolved oxygen (DO) 4.86-10.53 mg/l, temperature $24-26^{\circ}C$, pH 6.1-8.3, conductivity $35-87{\mu}S/cm$ and ammonia 0.01-0.3 mg/l. Temperature (p = 0.012) and conductivity (p = 0.0001) levels varied significantly between ponds. Overall Specific Growth Rate ranged between 1.8% (0.1692 g/day) and 3.8% (1.9 g/day). Ammonia, DO and pH in the ponds were within the optimal levels for growth of tilapia, while temperature and conductivity were below optimal levels. As temperature and DO increased, growth rate of tilapia increased. However, increase in conductivity, pH and ammonia decreased fish growth rate. Temperature and DO ranging between 27 and $30^{\circ}C$ and 5-23 mg/l, respectively, and SGR of 3.8%/day and above are recommended for higher productivity.

• KSBB Journal
• /
• 제14권3호
• /
• pp.284-290
• /
• 1999

우수한 셀룰로오스 생산 균주인 Acetobacter xylinum BRC5의 교반배양에 의한 셀룰로오스 생산성을 향상시키기 위하여 fed-batch 배양을 하였으며, 기질공급속도, 기질 공급량 및 용존 산소의 영향을 검토하였다. 초기 glucose 양을 변화시켜 회분배양하였을 때 glucose 농도가 10 및 20 g/L인 경우 셀룰로오스 생산량은 각각 2.05와 4.10 g/L이였으며 glucose에 대한 셀룰로오스 수율 (Yp/s)은 0.21이었다. 초기 glucose 농도 40g/L일 때 셀룰로오스 수율을 향상시키기 위해서 초기 glucose 농도 20 g/L에서 회분배양을 시작하여 glucose가 gluconic acid로 완전히 전환된 시점부터 추가적으로 glucose를 공급하여 fed-batch 배양기간에 glucose 공급속도는 셀룰로오스 생산성에 큰 영향을 미쳐 20g/L의 glucose를 2.22 g/L.h의 속도로 9시간 첨가하여 fed-batch 배양한 결과 셀룰로오스 생성량이 10 g/L로 가장 우수하여 초기 glucose 농도 20 g/L로 회분배양하였을 때 비하여 약 2배 증가하였으며, $Y_{P/S}$도 0.26으로 현저히 향상되었다. 또한 동일조건으로 fed-batch 배양하면서 glucose 공급량을 증가시켜 40g/L의 glucose를 추가적으로 첨가한 경우 셀룰로오스 생산량은 10.7g/L는 거의 증가되지 않았으며, $Y_{P/S}$가 0.18로 감소하였다. 이는 셀룰로오스 농도가 증가함에 따라 산소 공급이 부족하기 때문이므로 용존산소(DOT)를 2~15% 포화범위에서 조절하여 fed-batch 배양했을 때 DOT를 10% 수준으로 유지하면서 fed-batch 배양기간에 40g/L의 glucose를 추가공급 했을 때 셀룰로오스 생성량은 15.3 g/L로 증가되었고 이때 $Y_{P/S}$는 0.26로 향상되었다. 이는 DO를 제어하지 않는 경우에 비하여 셀룰로오스 생성량이 1.5배 증가한 결과이다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제38권7호
• /
• pp.565-574
• /
• 2005

평창강 수질자동측정망 실시간 자료를 이용하여 강우시와 무강우시로 구분하여 분석하였다. 강우시에 측정된 TOC 자료는 무강우시 측정된 자료에 비해 평균값, 최대값, 표준편차가 크게 나타났으며, 강우시의 DO 자료는 무강우시에 측정된 자료보다 낮아 유량이 수질변화에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 신경망 모형과 뉴로-퍼지 모형으로 수질예측 모형을 구성하고, 적용하였다. LMNN, MDNN, ANFIS 모형은 TOC 모의에서 DO 예측에서는 LMNN, MDNN 모형이 ANFIS 모형보다 좋은 결과를 보였으며, 정량적 자료에 정성적 자료인 시간을 학습한 MDNN 모형이 가장 작은 오차를 보였다. 하천의 실시간적 관리를 위해서는 유량과 수질의 측정이 동일한 지점에서 동시간적으로 이루어져야 보다 효과적이다. 그러나 수질자동측정망 지점과 T/M 수위관측소가 원거리에 위치한 경우들이 있으며, 평창강 수질자동측정망 지점이 그 중 하나이다. 연구에서는 평창강 수질자동측정망 지점의 유출예측을 위한 신경망 모형을 구성하여 수질예측 모형과 연계하였으며, 연계된 모형은 수질예측에 개선된 결과를 보였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권2호
• /
• pp.101-108
• /
• 2013

경인아라뱃길은 한강하류와 서해를 잇는 국내 첫 인공운하이다. 아라뱃길 내에는 한강갑문으로부터 유입되는 담수와 서해갑문으로부터 유입되는 해수가 혼합됨으로써 염분 분포 및 성층특성이 발달되면서 복잡한 수리동역학적 특성을 나타낼 수 있으며 그에 따라 수질 특성도 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 운하 내의 염분 및 수온을 고려하여 3차원적인 수리동역학적 특성을 예측할 수 있는 EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code)모델과 이에 따른 수질현상을 고려할 수 있는 WASP (Water Quality Analysis and Simulation Program)모델을 연계하여 사용함으로써 갑문 운영에 따른 3차원 시공간적 수리 및 수질특성을 예측할 수 있는 시스템을 구축하였다. 해수가 유입되는 서해갑문 측의 수질은 대체적으로 양호한 것으로 나타났으나 한강갑문 방향으로 이동할수록 수질은 점점 악화되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 봄철 및 가을철에 경인아라뱃길 주운수로 내에서는 DO가 2 mg/L 이하로 감소되는 등 빈 산소층이 형성되었으며, 체류시간 증가에 의한 BOD에 의한 DO소모가 가장 큰 원인으로 작용하는 것으로 추정된다. 따라서 운하 내의 빈산소 현상을 제어하기 위해서 자체적으로 BOD 농도를 개선하기 어려운 경우 수체의 체류시간을 단축시켜서 운영하는 방법을 선택하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 미생물학회지
• /
• 제49권1호
• /
• pp.30-37
• /
• 2013

본 연구에서는 태화강 하류에서 조수 및 조사 지점에 따른 태화강 수질 특성을 알아보고, 겨울 조류 발생에 영향을 주는 환경요인을 분석하고자 하였다. 2010년 5월에서 2011년 1월까지 태화강 하류의 신삼호교, 구삼호교, 명정천, 태화교, 명촌교 등 5개 지점에서, 사리의 만조와 간조에 시료를 채취하였다. 염분도, 용존산소(DO), 생물학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD), 엽록소 a(Chl a), 여러 영양염류 등의 환경변수를 측정하였다. 염분도는 하류 방향으로 갈수록 증가하였으며, Chl a의 지점별 평균값은 만조 $10-26mg/m^3$, 간조 $11-53mg/m^3$였다. 특히 태화교의 경우 11월 21일-12월 22일에 Chl a 농도가 $138-296mg/m^3$로 급격히 증가하였으며, Cryptophyceae의 Rhodomonas lacustris가 우점하는 식물플랑크톤이었다. 태화교에서 Chl a 농도는 염분도, BOD, DO, COD, pH, T-N와 양의 상관관계, 수온, 기온, $NO_3{^-}$-N과는 음의 상관관계가 있었다. 반면 명촌교의 경우 Chl a 농도는 8월 25일에 $55mg/m^3$로 최고값을 보였으며, Chl a 농도는 $NH_3$-N, T-N, $PO_4{^{3-}}$-P, T-P, 일반세균과 양의 상관관계를 나타내었다. 연구의 결과는 태화강 하류에서 조사 지점에 따른 수질의 변동폭이 매우 크며, 조류 발생의 양상도 태화교와 명촌교 사이에 차이가 있음을 보여준다.

• 한국양식학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.25-32
• /
• 2006

본 연구는 상업적 규모의 대형 탱크에서 볼락 종묘 생산 기간 동안 사육 시스템 내 일어나는 수질 환경 변화를 알아보았다. 3개의 원형 수조(지름 6.5 m, 높이 2 m,수량 50톤)에 볼락 친어를 10마리씩(평균 무게 363.3 g, 수용밀도 $0.061kg/m^3$) 수용하여 종묘 생산을 하였으며, 실험 기간 동안 수온은 $14.2{\sim}16.1^{\circ}C$를 유지하였다. 먹이는 출산 1일부터 9일까지 로티퍼만, 출산 10일부터 20일까지 로티퍼와 알테미아를 병행하여, 출산 21일 부터 35일까지 알테미아만, 출산 36일부터 80일까지 알테미아와 배합 사료를 병행하여 그리고 출산 81일부터 조사가 끝난 85일까지 배합사료만 공급하였다. 종묘 생산 기간 동안과 각 먹이 공급에 따른 일간 수질 변화를 조사하기 위하여 용존 산소, pH, $NH_4^+-N,\;NO_2^--N,\;NO_3^--N$, 그리고 $PO_4^{3-}-P$ 농도를 조사하였다. 볼락 치어는 85일령에 0.88 g까지 성장하였고, 체중의 일간 성장률은 8.0%일이었다. 배합 사료 공급양이 많아질수록 사육수의 평균 용존 산소$(24.4{\sim}13.0mg/L)$와 pH $(8.1{\sim}7.4)$ 농도는 감소하였고, $NH_4^+-N\;(4.5\;to\;76.3{\mu}M),\;NO_2^--N\;(0.02\;to\;0.06{\mu}M),\;NO_3^--N\;(3.0\;to\;5.9{\mu}M)$, 그리고 $PO_4^{3-}-P\;(0.41\;to\;0.59{\mu}M)$ 농도는 지속적으로 증가하였다. 일간 $NH_4^+-N$ 농도 변화가 가장 컸으며, 로티퍼의 경우 $3.0{\mu}M$에서 $9.1{\mu}M$까지, 알테미아 경우 $16.13{\mu}M$에서 $45.8{\mu}M$까지, 그리고 배합 사료 공급시에는 $36.5{\mu}M$에서 $120.1{\mu}M$까지 상승하였다. 일간 수질 변화에 따른 용존 무기 질소(로티퍼; 7.0 g/일, 알테미아; 24.7 g/일, 배합 사료; 140.9 g/일)와 인(로티퍼; 0.7 g/일, 알테미아; 0.7 g/일, 배합 사료; 2.2 g/일) 배출량은 배합 사료 공급 시기에 유의적으로 높았다(P<0.05). 이와 같은 결과는 상업적 볼락 대량 종묘 시설에서 사육 시스템 내 수질 및 사육 관리를 위한 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국해양학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.15-25
• /
• 1979

A study on field bioassay test using four species of commercially important shellfish was carried out to assess the effect of pollutants and determine the extent of marine environmental pollution of the Masan Bay from 9 to 15 August 1978. Water quality analysis and planktological examination of sea water were made during the experiment and the examination gave the following results. The water temperature was so high at 31.7$^{\circ}C$ in maximum and rather subject to change on weather condition of the land than on the effect of the water mass from outer bay. The range of DO,COD and SS at the stations were 0.3-7.08cc/l, 0.07-3.31ppm and 5.5-117ppm, respectively with the high values of COD and SS at the stations 7 and 1. The concentrations of the dissolved inorganic nitrogen in sea water, NH$\sub$4/-N, NO$\sub$2/-N, NO$\sub$3/-N, and PO$\sub$4/-P were 18.90-99.80, 2.48- 19.60, 13.00-39.00 and 1.04-14.0$\mu\textrm{g}$ at/l, respectively with decrease of their values in the outer part of the Bay. The high values mentioned above were caused by the sewage and industrial activities. The effects of organic waste are increased oxygen demand, nutrient concentration, turbidity and a higher input of pathogens, leading to structural changes in the marine ecosystems and to a considerable hazard to public health. The percentage composition of phytoplankton standing crop between diatom and dinoflagellate was characterized by making a difference between the two groups in respect of location: a decrease of diatom and a increase of dinoflagellate in numerical abundance toward inner part from outer part of the bay. Namely phytoplankton organisms were composed of 80% of diatom and 20% of dinoflagellate in outer bay, on the contrary, only 4% of diatom and 96% of dinoflagellate occupied by 94% of prorocentrum micans known as tolerant species to polluted reaas in the inner bay. On the occurrence and composition of zooplankton, there are two significant communities in the bay:one is characterized by the predominance of Oithona nana and the other by Favella sp They were composed of a range from 84% to 90% of the total organisms and monotonously constituted of themselves only at most inner station 3 even small numbers. From the results mentioned above, Oithona nana, Favella and prorocentrum micans recommed themselves as valuable indicators for judging the extent of the marine pollution.During the period of the biossays Mytilus edulis showed the highest mortality and Tapes japonica the lowest one between the four test species. The highest death rate by stations was found at most inner stations 3'and 4near Masan Free Export Zone with the most sensitive response and the lowest one occured at outer station 13 where no death specimen of oyster and arkshell was found during the whole test period.As for mussel,85 percent death rate appeared after 72 hours and 100percent rate after 120hours at station 4. It was found that the significant high mortality of the test shellfish mentioned above was caused by severe pollution with mainly organic pollutants from domestic sewage and industrial wastes from the results of too much higher concentrations of dissolved inorganic nitrogen especially ammonia-N,COD,SS and lack of dissolved oxygen,and furthermore occurrence and abundance composition of Prorcentrum,Favella and Oithona nana by stations, valuable indicator species of coastal pollution by orgnic and boilogical pollutants.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.355-361
• /
• 2006

고정상 생물여과지(biofiiter)에서 유입 C/N(COD/Nitrate)비와 용존산소(DO) 농도가 지하수로부터 질산성 질소를 제거하는데 미치는 영향을 관찰하였다. 유입 C/N비 10과 4.0에서 30 mg/L로 유입된 질산성 질소는 생물학적 탈질반응에 의해 완전히 제거되었다. 반면, 유입 C/N비 2.0에서는 전자공여체가 부족하였기 때문에 5.0 mg/L의 질산성 질소가 유출되었다. 게다가, 유입 C/N비가 2로 감소함에 따라 5.0 mg/L에 달하는 아질산성 질소가 발생하였다. 유입 C/N비 5에서 DO 농도의 증가는 탈질반응을 저해하였으며, 질산성 질소제거효율을 감소시켰다. 아황산나트륨($Na_2SO_3$)을 이용하여 유입 DO농도를 조절할 경우, 0.3 mg/L의 낮은 DO에도 불구하고 유출수 중 3.6 mg/L의 아질산성 질소가 잔류하였다. 반면, 질소가스를 이용하여 DO농도를 0.3 mg/L로 조절한 경우, 유입된 질산성 질소는 완전히 제거되었으며, 아질산성 질소는 검출되지 않았다. 생물여과지에서 유입된 질산성 질소를 제거하는데 소비된 유기물은 $3.0{\sim}3.5gSCOD/g{NO_3}^--N$의 범위이었으나, DO 농도가 5.5 mg/L로 증가함에 따라 소비된 그 양은 증가하였다. 높은 DO 농도 및 낮은 유입 C/N비와 함께 아황산나트륨을 이용한 DO 농도 조절은 생물학적 탈질반응에 영향을 주었으며, 질산성 질소제거효율을 감소시키고 아질산성 질소가 축적되었다.

• 공업화학
• /
• 제31권1호
• /
• pp.7-12
• /
• 2020

충북의 북부지역에서 한약재 부산물로서 황기 줄기가 대량 생산되고 있으나, 이러한 부산물들은 특별한 수요처가 없이 밭에 폐기물로 버려지고 있다. 본 연구에서는 이 폐기물을 재활용하고자, 황기 줄기를 사용하여 바이오차를 제조하였다. 이 바이오차를 사용하여 물속에 용해된 카드뮴과 망간 이온의 제거특성을 고찰하였다. 50과 100 mg/L 카드뮴 이온을 처리하기 위하여 흡착 평형 실험이 이루어졌을 때, 카드뮴의 제거효율은 각각 100과 95%를 나타내었다. 또한, 50과 100 mg/L 망간 이온을 제거하기 위하여 5 h의 반응이 이루어졌을 때, 각각 36.1과 37.9 mg/g 최대 흡착량을 얻을 수 있었다. 위의 실험 결과, 카드뮴과 망간 이온의 제거공정에서 황기 줄기 바이오차는 활성탄보다 4배 이상의 흡착량을 나타내었다. 그리고 황기 줄기 바이오차와 활성탄 표면의 화학 구조를 관찰하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 분석한 결과, 황기 줄기 바이오차는 활성탄과 비교하여 산소 함량과 O/C의 비율이 각각 2.1과 2.4배 증가함을 알 수 있었다. 또한, 망간 이온의 제거능력을 향상시키기 위하여 온도 변화에 의한 운전이 이루어졌으며, 45 ℃로 4 h에서 흡착 평형에 도달하였으며 50과 100 mg/L 망간 이온은 각각 92, 53%의 제거효율을 나타내었다. 결과적으로 이러한 실험 결과들은 물속에 용해된 카드뮴과 망간 이온을 친환경적이며 경제적으로 처리하는 새로운 제거 기술에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.