• 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.

• 한국물환경학회지
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• 제31권4호
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• pp.399-406
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• 2015

A sequencing batch reactor was operated under different pH conditions to see the influence of free ammonia (FA) and free nitrous acid (FNA) to microbial community on ammonium partial nitrification. Long-term influences of FA and FNA were evaluated by polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis and fluorescence in situ hybridization. Nitrite accumulation was successfully achieved at pH 8.2 and 6.3. The shifts in the microbial community were observed when influent ammonia concentration increased to 1 g $NH_4$-N/L at pH 8.2, and then when pH was dropped to 6.3. Both Nitrosomonas and Nitrosospira were selected during the startup of the reactor, and eventually became dominant members as ammonia-oxidizing bacteria. The results of molecular microbiological analysis strongly suggested that the composition of microbial community was changed according to the method used to control nitrite-oxidizing bacteria.

• 한국물환경학회지
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• 제24권2호
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• pp.214-220
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• 2008

Nitrifying bacteria were detected by fluorescent in situ hybridization (FISH) method at 6 sampling sites with different eutrophication degree in the Nak-Dong River and their tributaries. And conventional physico-chemical parameters including $NH_4-N$, $NO_3-N$, and TN were determined concurrently. In rainy period (July), there was no noticeable difference between the number of ammonia/nitrite-oxidizing bacteria detected at each site except Sang-Ju and the ratio of nitrifying bacteria to total counts stained by DAPI varied in 6~33%. By contrast, in the dry period (October), both of bacterial population was increased differently and the ratio of nitrifying bacteria to total counts ranged more widely from 6% in heavily polluted water zone, Hwa-Won to 60% in upper tributary with high agricultural land use. Byung-Sung-Chun. In January, the numbers of ammonia-oxidizing bacteria was reduced up to one tenth, while those of nitrite-oxidizing bacteria was apparently increased maybe due to high DO and low DOC.

• 유기물자원화
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• 제8권2호
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• pp.146-153
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• 2000

우분에 사과박을 혼합해 만든 퇴비화에서의 세균군집 특히, 질화세균의 천이를 rRNA targeted oligonucleotide probes을 사용하는 FISH(fluorescent in situ hybridization)법으로 규명하였다. 암모니아산화 세균수는 $3,3{\sim}13.4{\times}10^6cells/g$ dw의 범위에서 변화하였으며 퇴비화 26일 후에 그 최고치를 나타냈다. 반면에 아질산 산화세균은 $6.0{\sim}17.2{\times}10^6cells/g$ dw의 범위에서 변화하면서 퇴비화 7일 후에 그 최고치를 보였다. 암모니아산화세균수가 아질산산화세균수 보다 크게 나타나는 경향과 최고치를 나타내는 시점이 이들 세균군의 진정세균에 대한 비율을 측정했을 때에도 동일하였다. 암모니아산화 세균수가 아질산산화세균수보다 늦게 늦게 그 최고치를 나타내는 것은 휘발성의 암모니아가스가 퇴비화과정 초기에 고갈되었기 때문일 가능성이 크다. 아울러 본 연구결과는 FISH법이 생장이 더딘 질화세균의 검출에 유용한 도구임을 시사해 준다.

• Environmental Engineering Research
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• 제13권3호
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• pp.125-130
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• 2008

Free ammonia ($NH_3$-N) inhibition of nitrite-oxidizing bacteria (NOB) has been widely studied for partial nitrification (or nitrite accumulation) and denitrification via nitrite ($NO_2^-$-N) as a low-cost treatment of ammonium containing wastewater. The literature on $NH_3$-N inhibition of NOB, however, shows disagreement about the threshold $NH_3$-N concentration and its degree of inhibition. In order to clarify the confusion, a simple and cheap respirometric method was devised to investigate the effect of free ammonia inhibition of NOB. Sludge samples from an autotrophic nitrifying reactor were exposed to various $NH_3$-N concentrations to measure the maximum specific nitrite oxidation rate ($\hat{K}_{NO}$) using a respirometer. NOB biomass was estimated from the yield values in the literature. Free ammonia inhibition of nitrite oxidizing bacteria was reversible and the specific nitrite oxidation rate ($K_{NO}$) decreased from 0.141 to 0.116, 0.100, 0.097 and 0.081 mg $NO_2^-$-N/mg NOB h, respectively, as the $NH_3$-N concentration increased from 0.0 to 1.0, 4.1, 9.7 and 22.9 mg/L. A nonlinear regression based on the noncompetitive inhibition mode gave an estimate of the Inhibition concentration ($K_I$) of free ammonia to be 21.3 mg $NH_3$-N/L. Previous studies gave $\hat{K}_{NO}$ of Nitrobacter and Nitrospira as 0.120 and 0.032 mg/mg VSS h. The free ammonia concentration which inhibits Nitrobacter was $30{\sim}50\;mg$ $NH_3$-N/L and Nitrospira was inhibited at $0.04{\sim}0.08\;mg$ $NH_3$-N/L. The results support the fact that Nitrobacter is the dominant NOB in the reactor. The variations in the reported values of free ammonia inhibition may be due to the different species of nitrite oxidizers present in the reactors. The respirometric method provides rapid and reliable analysis of the behavior and community of the nitrite oxidizing bacteria.

• 한국물환경학회지
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• 제24권3호
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• pp.383-390
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• 2008

Recently, the interests on economical nitrogen removal from wastewater are growing. As a method of the novel nitrogen removal technology, nitrogen removal via nitrite pathway by selective inhibition of free ammonia and free nitrous acid on nitrite oxidizing bacteria have been intensively studied. The inhibition effects of free ammonia and free nitrous acid are low when domestic wastewater is used, however, because of its relatively lower nitrogen concentration than the wastewater from industry and landfill, etc. In this study, a sequencing batch reactor (SBR) is proposed for nitrogen removal to investigate the effect of the low nitrogen concentration on nitrite accumulation. Nitrification efficiency reached almost 100% during the aerobic cycle and the maximum specific nitrification rate ($V_{max,nit}$) reached $17.8mg\;NH_4{^+}-N/g\;MLVSS{\bullet}h$. During the anoxic cycle, average denitrification efficiency reached 87% and the maximum specific denitrification rate ($V_{max,den}$) reached $9.8mg\;NO_3{^-}-N/g\;MLVSS{\bullet}h$. From the analysis the main reason of nitrite accumulation in the SBR was free nitrous acid rather than free ammonia. Nitrite accumulation increased with the decrease of organic content in the wastewater and the mechanism is not well understood yet. From the result of fluorescent in situ hybridization, the distribution of nitrite oxidizing bacteria was in equilibrium with ammonium oxidizing bacteria when nitrite accumulation did not occur.

• 한국환경과학회지
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• 제21권12호
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• pp.1455-1462
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• 2012

The vertical distributions of nitrifying bacteria in aerobic fixed biofilm were investigated to evaluate the relationship between nitrification performance and microbial community at different HRT. Fluorescent in situ hybridization (FISH) and portable ion selective microelectrode system were adopted to analyze microbial communities and ions profiles according to the biofilm depth. Cilia media packed MLE (Modified Ludzack-Ettinger) like reactor composed of anoxic, aerobic I/II was operated with synthetic wastewater having COD 200 mg/L and $NH_4{^+}$-N mg/L at HRT of 6 hrs and 4 hrs. Total biofilm thickness of aerobic I, II reactor at 4 hrs condition was over two times than that of 6 hrs condition due to the sufficient substrate supply at 4 hrs condition (6 hrs; aerobic I 380 ${\mu}m$ and II 400 ${\mu}m$, 4 hrs; aerobic I 830 ${\mu}m$ and II 1040 ${\mu}m$). As deepen the biofilm detection point, the ratio of ammonia oxidizing bacteria (AOB) was decreased while the ratio of nitrite oxidizing bacteria (NOB) was maintained similar distribution at both HRT condition. The ratio of AOB was higher at 4 hrs than 6 hrs condition and $NH_4{^+}$-N removal efficiency was also higher at 4 hrs with 89.2% than 65.4% of 6 hrs. However, the ratio of NOB was decreased when HRT was reduced from 6 hrs to 4 hrs and $NO_2{^-}$-N accumulation was observed at 4 hrs condition. Therefore, it is considered that insufficient HRT condition could supply sufficient substrate and enrichment of AOB in all depth of fixed biofilm but cause decrease of NOB and nitrite accumulation.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제35권1호
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• pp.57-63
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• 2013

고농도 질소를 함유한 하 폐수를 아질산염 축적 경로를 통하여 처리하고자 생물막공정과 연속혼합반응조의 탈질공정을 결합하여 운전하였다. 생물막 반응조의 폴리에틸렌 담체 표면에 아질산염 산화균에 비해서 암모늄 산화균의 성장을 촉진하여 아질산염을 선택적으로 축적하고자 반응조 온도를 $35^{\circ}C$로 유지하면서 석달 이상 장기간 운전하였음에도 불구하고 유입수 암모늄(500 mg-N/L)의 일부만 아질산염(240 mg-N/L)으로 전환되었다. 하지만 pH를 7.5에서 8.0으로 증가시켰을 때, 아질산염 산화균들이 높은 암모니아 농도에 성장 저해를 받아 생물막 공정에서 아질산염 축적을 성공적으로 이끌어낼 수 있었다. 생물막 공정의 수리학적 체류시간을 12시간으로 운전하였을 때, 반응조의 성능이 급격하게 저하되어 유입수의 암모늄이 완전히 산화되지 않았다. 하수슬러지의 생분해성을 높이기 위해서 다양한 가용화 기술을 적용한 결과, 알칼리와 초음파 처리를 순차적으로 병합하였을 때, 가장 높은 가용화율(58%)을 얻을 수 있었으며, 이를 탈질반응조의 외부탄소으로 사용하였다. FISH 분석결과로부터 담체표면에 암모늄 산화균인 Nitrosomonas와 Nitrospirar계열의 미생물들이 우점종이었으며 일부 아질산염 산화균인 Nitrobacter 계열의 미생물도 소량이지만 관찰되었다.

• 유기물자원화
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• 제18권1호
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• pp.73-80
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• 2010

음식물류폐기물 혐기소화액으로부터 아질산성 질소를 산화하는 세균 2종, NOB1 과 NOB2를 분리하여 이들의 아질산성 질소산화능 및 온도, pH, 용존산소의 농도에 따른 생장특성을 조사하였다. 분리된 두 균주 모두 최적의 생장조건은 pH 7.0과 배양온도 $35^{\circ}C$로 나타났으며 용존산소의 농도가 높을수록 생장율이 상승하는 것으로 나타났다. 두 균주의 생장을 억제하는 요인으로는 pH와 용존산소가 효과적인 것으로 나타났는데, pH 5.0 및 9.0에서, 용존산소 1.0 ppm 이하에서 생장율이 현저히 감소하는 결과를 보여주었다. 특히, 아질산성 질소의 산화능력은 1.0 ppm 이하의 농도에서 1.0 ppm 이상에서 보다 약 50% 감소하는 것으로 나타났다. 두 균주의 생성율 및 질소산화능은 NOB2가 NOB1에 비해 약 2배 이상 높은 것으로 조사되었다.