• 대한환경공학회지
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• 제28권10호
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• pp.1024-1030
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• 2006

Genus Nitrospira와 Nitrobacter는 폐수 질산화 시스템의 대표적인 아질산 산화균으로 알려져 있다. Genus Nitrospira는 아질산 농도가 매우 낮은 조건에서도 이를 효율적으로 활용하는 K-strategists로 알려져 있는 반면에 Nitrobacter 종은 기질소비와 성장이 빠른 r-strategists로 알려져 왔다. 또한 유기물이나 용존산소도 아질산 산화균의 분포에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 아질산과 유기물, 용존산소가 복합적으로 작용하는 질산화 시스템에서 아질산 산화균의 분포와 경쟁에 어떻게 영향을 받는지를 검토하였다. 이를 위하여 실험실 규모의 질산화 생물반응기와 질산화-탈질을 수행하는 $A_2O$ 계열의 실제 폐수처리장에서 여러 항목과 두 종류의 아질산 산화균 분포를 측정, 비교하였다. 그 결과 아질산 농도는 평균 5 mg-N/L로 유지되며, 호기조건에서 유기물이 매우 낮게 유지되는 실험실 질산화 생물반응기는 Nitrobacter가, 호기-무산소 조건에서 질산화-탈질이 일어나고 아질산이 거의 없는 상태이며 유기물이 비교적 높게 유지되는 $A_2O$ 폐수처리장은 Nitrospira가 우점종으로 분포하였다. 이것은 여러 인자가 복합적으로 작용하는 상태에서는 아질산 산화균의 분포가 유기물과 용존산소 보다는 아질산 농도가 가장 중요한 인자임을 보여주며 기질 친화도가 낮지만 반응속도가 빠른 Nitrobacter가 r-strategist, genus Nitrospira는 기질친화도가 높은 K-strategist인 특성을 보임을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.855-864
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• 2009

본 연구에서는 질산화 반응이 활발히 진행되고 있는 기존 하수처리장 슬러지를 이용하여 3개월 이상 농축 배양한 후에 부착 및 부유성장 상태로 적응시킨 질화균을 이용하여 독성물질에 대한 영향을 조사하였다. 본 실험의 목적은 부유 및 부착성장 질화균을 이용하여 이들의 비표면적에 따른 독성물질의 영향을 상호비교하기 위한 것이다. 이를 위하여 부유 및 부착상태의 농축 질화균의 비표면적을 다르게 하여 각각에 대한 독성물질의 영향을 조사하였다. 연구 결과 부착성장 질화균 및 부유성장 질화균의 경우 비표면적이 클수록 독성에 대한 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 부착상태와 탈착상태의 질화균을 사용한 실험에서, 독성물질에 대한 영향은 탈착상태보다 부착상태에서 독성의 영향을 적게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에는 1.12배, Nitrobacter의 경우에는 1.09배 독성의 영향을 적게 받았다. 부유성장 질화균을 사용한 경우에는 분쇄 전보다 분쇄 후에 독성의 영향을 더 크게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에 1.46배, Nitrobacter의 경우에 1.35배 독성의 영향을 적게 받았다. 또한, 기질에 아질산염을 주입하지 않고 실험한 결과에서도 유사한 결과를 얻었다. 부착상태와 탈착상태의 질화균을 사용한 실험에서, 독성물질에 대한 영향은 탈착상태보다 부착상태에서 독성의 영향을 적게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에는 1.83배, Nitrobacter의 경우에는 1.78배 독성의 영향을 적게 받았다. 부유성장 질화균을 사용한 경우에는 분쇄 전보다 분쇄 후에 독성의 영향을 더 크게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에 1.27배, Nitrobacter의 경우에 1.32배 독성의 영향을 적게 받았다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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• pp.282-286
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• 2005

Biofilm airlift reactor was continuously operated to investigate the competitions between the autotrophs and heterotrophs, ammonia oxidizers and nitrite oxidizers, and Nitrobacter and Nitrospira with real wastewater at a C/N ratio of 0.86. As the reactor achieved complete nitrification microbial distribution was analyzed by FISH/CLSM technique. The results showed that heterotroph was more abundant than nitrifying bacteria. Ammonia oxidizers (17%) and Nitrobacter (7%) prevailed nitrite oxidizers (9%) and Nitrospira (2%), respectively.

• 상하수도학회지
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• 제10권3호
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• pp.55-63
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• 1996

Nitrification reaction consists of two reactions: nitritification which oxidizes ammonia nitrogen to nitrite nitrogen and nitratification which oxidizes nitrite nitrogen to nitrate nitrogen. Each reaction is carried out by Nitrosomonas and Nitrobacter, respectively. The effective maximum growth rates for both bacteria have to be determined to design aeration tank whenever the aeration tanks have to nitrify ammonia nitrogen in influent. And these values are very important to use mathematical models such as IAWPRC model to simulate nitrification in activated sludge. There are several methods to determine these valves, however, the Fed-Batch experiments can determine these values within 72 hours. In this study, the mathematical equations and experimental procedures for Fed-Batch test are presented. Also, the experimental data and reported values are compared. The estimated mean values of maximum specific growth rates for Nitrosomonas and Nitrobacter are $0.5010day^{-1}$ and $0.6704day^{-1}$, respectively.

• Environmental Engineering Research
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• 제9권3호
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• pp.130-142
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• 2004

• KSBB Journal
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• 제14권1호
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• pp.76-81
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• 1999

Wmogradsky column을 이용하여 자연계 및 폐수처리장 등 10 개소로부터 순수 분리한 균주에 대하여 암모니아성 질소와 아질산성 질소 산화능 및 특성을 조사하였다. 암모니아성 질소의 경우 가장 성능이 우수한 균주는 K회사 폐수처리장에서 분리된 Nitrosomonas KBI이었고 배양 4일 후 91%의 산화력을 보여주었다. 아질산성 질소의 산화능이 가장 우수한 균주는 K회사 폐수처리장에서 분리된 Nitrobacten KB2이었고, 배양 4일후 91%의 산화력을 보여주었다 Nitrobacten KB1의 최적 성장 온도는 $28^{\circ}C$,pH는 7이었다. 초기 배지의 암모니아성 질소의 농도를 조절해 산화 속도를 비교해 본 결과 100mg/L미만일 경우에는 6.7mg/day까지 상승하다가 100mg/L 이상에서는 $28^{\circ}C$,pH는 7이었다. Nitrobacten KB2의 최적 성장 온도는 $28^{\circ}C$,pH는 7이었다. Nitrobacten KB2 균주를 대상으로 초기 아질산성 질소의 농도를 변화시켜 산화 속도를 비교해 본 결과 아질산성 질소의 농도가 증가할수록 산화속도가 증가하였으며, 20mg/L 이상에서는 약 4.2mg/day로 산화속도를 유지되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제34권3호
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• pp.257-264
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• 2006

침지형 막/생물반응기에 암모니움 합성폐수를 공급하여 약 350일 동안 운전하면서 질산화 특성 및 미생물의 분포 변화를 살펴보았다. 원수의 암모니움 농도는 500-1000 $mgNH_4-N/L$, 질소 부하는 $1-2\;kgN/m^3{\cdot}d$로 공급하였고, 용존산소(DO)농도, 슬러지 체류시간(SRT), 온도 변화에 따른 질산화 효율, 아질산성 질소의 비율, 슬러지 농도, sludge volume index(SVI)변화를 모니터링 하였다. DO 농도, 온도, SRT 증가에 따라 암모니움 산화율은 증가하였으며, 이와 같은 암모니움 산화율의 감소로 MBR 내에서 free ammonia($NH_3-N$)농도가 증가할 경우 처리수에서 아질산성 질소의 비율이 높아졌다. 운전 기간 중 원인이 뚜렷하지 않은 질산화 효율의 급격한 감소가 관찰되었는데, 이때 슬러지 벌킹 및 SVI 값의 증가가 동시에 수반되었다. 운전 후반부에 질산화균이 우점된 MBR에 추가로 유기물을 공급하면, SVI 값이 2배로 증가하였고 암모니움 산화율은 감소하였다. FISH 분석에서 나타난 MBR내의 미생물 분포는 암모니아 산화균의 경우 Nitrosomonas가 우점하였으나 운전 후반부로 갈수록 Nitrosospira의 비율이 Nitrosomonas와 비슷할 정도로 증가하였다. 아질산 산화균은 Nitrospira가 우점하였지만 Nitrobacter 역시 운전기간 내내 관찰되었는데, 이는 MBR 내에서 높게 유지된 아질산성 질소가 Nitrobacter의 성장에 도움을 준 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.138-144
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• 2005

본 연구는 질화작용에 관여하는 Nitrosomonas sp. 등의 암모니아산화세균과 Nitrobacter sp. 등 아질산산화세균이 $A^2/O$ Pilot 장치의 혐기조, 무산소조, 호기조에서 어떤 양상으로 변화하는지를 조사하는데 있다. 혼합액의 부유 질화세균군과 폐타이어로 성형 제조된 입상담체에 부착된 질화세균군은 FISH법으로 분석하였다. Pilot 장치의 질산화속도는 $1.97{\sim}2.98mg\;N/g\;MLVSS{\cdot}hr$의 값을 보였다. 각 반응조에서 총 부유 세균수중 암모니아 산화세균군 (NSO로 검출된 세균군)이 차지하는 비율은 호기조 < 무산소조 < 혐기조 순이었으나, 이와 반대로 아질산 산화세균(NIT로 검출된 세균)이 차지하는 비율은 혐기조 < 무산소조 < 호기조 순이었다. 생물막의 두께와 건조밀도 및 담체 무게당 부착된 미생물량은 각각 $180{\sim}188\;{\mu}m$, $38.5{\sim}43.9\;mg/cm^3$, $29.4{\sim}32.5\;mg/g$ 이었고, 담체에 부착된 총세균수 중 질화세균이 차지하는 비율은 NSO(3.2%)와 NIT(2.8%)가 거의 비슷하였으나, 각 반응조에 존재하는 부유성 질화세균, 즉 NSO($22.8{\sim}28.4%$)와 NIT($17{\sim}26%$)에 비해서는 부착성 질산화 세균의 비가 현저히 낮았다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1789-1797
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• 2000

질산화에 요구되는 산소량과 탈질소화에 요구되는 탄소원의 양을 감소시킬 수 있는 암모니아성 질소의 아질산성 질소로의 부분적 질산화 반응을 유도하기 위해 생물막 반응기를 이용하여 고농도 암모니아성 질소를 함유하고 있는 혐기성 소화슬러지 탈수여액을 대상으로 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비, pH, FA(free ammonia), 온도변화에 따른 아질산성 질소의 축적현상에 대한 연구를 수행하였다. 실험결과 유입수의 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비를 증가시킴에 따라 유출수의 아질산성 질소의 축적도 증가하였으며, 이는 알칼리도의 농도가 증가함에 따라 반응기내의 pH가 높게 유지됨으로서 FA의 농도가 증가하게 되어 Nitrobacter의 성장을 선택적으로 저해시키기 때문인 것으로 판단된다. 일정한 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비 조건에서 온도가 증가할수록 아질산성 질소의 축적도 증가하였다.