• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권7호
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• pp.1005-1014
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• 2012

The understanding of the relationship between ammonia-oxidizing bacteria (AOB) communities in activated sludge and the operational treatment parameters supports the control of the treatment of ammonia-rich wastewater. The modifications of treatment parameters by alteration of the number and length of aerobic and anaerobic stages in the sequencing batch reactor (SBR) working cycle may influence the efficiency of ammonium oxidation and induce changes in the AOB community. Therefore, in the research, the impact of an SBR cycle mode with alternating aeration/mixing conditions (7 h/1 h vs. 4 h/5.5 h) and volumetric exchange rate (n) on AOB abundance and diversity in activated sludge during the treatment of anaerobic sludge digester supernatant at limited oxygen concentration in the aeration stage (0.7 mg $O_2/l$) was assessed. AOB diversity expressed by the Shannon-Wiener index (H') was determined by the cycle mode. At aeration/mixing stage lengths of 7 h/1 h, H' averaged $2.48{\pm}0.17$, while at 4 h/5.5 h it was $2.35{\pm}0.16$. At the given mode, AOB diversity decreased with increasing n. The cycle mode did not affect AOB abundance; however, a higher AOB abundance in activated sludge was promoted by decreasing the volumetric exchange rate. The sequences clustering with Nitrosospira sp. NpAV revealed the uniqueness of the AOB community and the simultaneously lower ability of adaptation of Nitrosospira sp. to the operational parameters applied in comparison with Nitrosomonas sp.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.939-947
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• 2008

본 연구에서는 PCR-DGGE 기법을 이용하여 DO 농도에 따른 동시 질산화.탈질 반응조 내 미생물 군집 변화 양상을 규명하고자 하였다. DO 농도의 변화에 따른 eubacteria의 군집 변화 해석 실험에서, DO 농도를 2와 1 mg/L로 운전한 반응조 내의 band profile은 거의 유사하게 관찰되었으며 5종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 3종, Bacillus sp. 1종, Uncultured Bacteroidetes sp. 1종)을 포함한 16종의 미생물을 동정할 수 있었다. 그리고 DO 농도 0.5 mg/L로 운전한 반응조 내의 DGGE 결과 7종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 5종, Zoogloea sp. 2종)을 포함한 12종의 미생물을 동정할 수 있었으며, DO 농도 0.1 mg/L로 운전한 반응조의 경우 3종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 1종, Zoogloea sp. 2종)을 포함한 11종의 미생물을 동정할 수 있었다. 반응조 내 DO 농도의 변화에 따른 $\beta$-AOB($\beta$-Ammonia Oxidizing Bacteria)의 군집 변화 해석 실험 결과, 하나의 band를 관찰할 수 있었다. 이 band는 Uncultured Nitrosomonas sp. done DNB Y20와 97%의 유사도를 갖는 것으로 나타났으며 2, 1, 그리고 0.5 mg/L의 DO 농도에서 추출한 sample에서는 선명하게 관측되었으나, 0.1 mg/L DO 농도에서 추출한 sample에서는 선명도가 현저히 감소하였다. 이는 NH$_4{^+}$-N의 질산화 양상과 상관관계가 있음을 보였다. 반응조 내 DO 농도에 따른 탈질 bacteria의 군집 변화 해석실험 결과, 다섯 개의 band(nirS를 함유하는 Uncultured organism 미생물 3종, nirK를 함유하는 Uncultured bacterium 미생물 2종)가 관측되었으며 관측된 band 중 한 band는 DO 농도가 낮아질수록 선명도가 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이 band에 해당하는 미생물은 86%의 유사도를 가진 Uncultured organism clone eS1 cd1 nirS gene, partial cds로, 본 연구의 탈질 반응에 직접적으로 관여 하는 미생물로 사료된다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제17권3호
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• pp.251-260
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• 1994

Pseudotsuga menziesii 임상에서 질화작용의 억제제로서의 monoterpenoids의 역할을 연구하고자 토양에서의 질화작용과 식물체잎, 낙엽 및 무기토양에서의 monoterpenoids의 함량을 분석하였다. Pseudotsuga menziesii잎이나 임상에서 분석된 monoterpenoids는 대략 16종 이었으며, 그 중 ${\alpha}$-pinene, ${\beta}$-pinene, ${\gamma}$-terpinene 그리고 terpenolene이 대표적인 것들이었다. 임상에 있는 monoterpenoids의 양은 무기토양층에 비해 항상 많았으며, 계절적 변이가 있었으나 토양층은 항상 일정하였다. 질화작용 과정 중 ammonium oxidation 과정은 낙엽층이 보다 더 많은 저해를 받았으나, nitrite oxidation 과정은 두층별간 별 차이가 없었다. 또한 4가지 monoterpenoids(${\alpha}$-pinene, ${\beta}$-pinene, ${\gamma}$-terpinene, terpenolene)를 인위적으로 첨가한 토양에서의 질화작용에 역시 am-monium oxidation 과정은 심히 저해를 받는 반면 nitrite oxidation 과정은 저해를 받지 않는 것으로 나타났다. 이 같은 모든 결과들은 Pseudotsuga menziesii 임상에 있는 monoterpenoids의 영향으로 질화작용에 관여하는 미생물, 특히 Nitrosomonas europaes의 증식이 억제되어 am-monium oxidation 과정이 저해되었음을 시사한다.

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

• 대한환경공학회지
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• 제31권11호
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• pp.983-988
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• 2009

본 연구는 산업단지 폐수종말처리 시설내로 유입되는 니켈폐수의 독성평가 및 이의 효과적 처리방안을 도출하기 위하여 수행되었다. 처리장내로 유입되는 폐수를 24시간 동안 1시간 간격으로 시료를 채취하여 니켈 농도를 분석한 결과 0.33 mg/L~116.0 mg/L의 농도범위로 조사되었으며, 평균 24.0 mg/L로 조사되었다. 본 대상폐수의 농축질화균을 이용한 니켈의 독성도 조사 결과 Nitrosomonas와 Nitrobacter에 대한 $IC_{50}$값이 각각 5.5 및 4.9 mg/L인 것으로 나타났으며, 이는 본 유입폐수를 5배 희석하여 주입하여도 질산화 미생물의 50%를 사멸시킬 수 있는 농도인 것으로 나타났다. 또한 Nickel hydroxide형성에 의한 니켈 제거효율 실험결과 응집 pH에 따라 잔류 니켈 농도는 pH 11에서 1.7 mg/L, pH 12에서 0.6 mg/L로 나타났으며, 이는 상기 니켈 함유 폐수의 $NH_4$-N 및 $NO_3$-N에 대한 $IC_{50}$ 독성농도 조사 결과와 비교시 69.1~89.1% 및 65.3~87.8%의 독성도가 제거될 것으로 판단된다. 따라서 pH 10~11 이상으로 니켈 함유폐수를 응집처리 후 생물학적 처리를 수행한 결과 83.8%~99.4%의 범위로 평균 97.6%의 질산화 반응효율을 얻을 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제28권4호
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• pp.428-434
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• 1995

생선 횟집의 활어용 수조수에 대한 위생 대책 수립의 일환으로 자외선을 이용한 제균 효과를 검토하였다. 1. 물 두께 10mm (유수량: 730ml/sec, 등; 5조, 통과 시간: 2.4초)와 자외선 조사량 75W의 조건에서 자외선 등 통과 직후의 해수에서의 생균수 감소율은 평균 $85.0\%$였다. 2. 장염 비브리오균의 경우, 자외선 조사 후 1시간만에 3 log cycle 감소하였으며, 그 이후 큰 변화가 없었다. 3. 한편 쥐치에 같은 조건으로 72시간 처리했을 때 내장 세균의 감소는 거의 없었으나, 돌돔 및 쥐치의 표피와 아가미에서의 생균수 감소율은 약 2log cycle이었다. 4. 패류의 여수율을 좋게 하기 위하여 수조수의 온도를 $20-23^{\circ}C$로 조절한 수조에서 홍합과 굴을 같은 조건으로 처리했을 때 24시간 후에 생균수의 감소율은 홍합과 굴에서 각각 2 log cycle 정도였으며, 분변계 대장균의 경우는 각각 3 log cycle, 1.5 log cycle 정도 감소하였다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제29권4호
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• pp.452-459
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• 2007

부유 및 부착성장 미생물을 이용한 접촉안정형 영양염류처리 하이브리드공정은 질산화 반응조내에 EPS(Expanded Poly-Styrene) 여재를 충진하여 autotrophs와 heterotrophs의 분리성장과 질산화균의 우점화를 도모함으로써 수리학적체류시간 6시간 이내에서도 양호한 처리수질을 얻을 수 있는 공정이다. 본 공정의 운전결과 방류수의 $BOD_5,\;COD_{Mn}$, SS의 평균농도는 5.2 mg/L, 7.3 mg/L, 4.9 mg/L이었으며, T-N 및 T-P농도는 6.8 mg/L 및 0.6 mg/L로서 양호한 처리 결과를 얻을 수 있었다. 또한 본 공법의 평균 제거효율은 $BOD_5,\;COD_{Mn}$, SS의 경우 94.6%, 79.8%, 94.9%이었으며, T-N 및 T-P로서 70.8% 및 76.9%로 나타났다. EPS 여재에 부착된 부착미생물 군집의 16S-rRNA 분석결과 ammonia-oxidizing bacteria로 알려진 Nitrosomonas속, Nitrosoccus속, Gallionella속이 포함된 cluster가 EPS 여재에 부착된 biofilm의 6% 정도인 것으로 조사되었다. 결과적으로 질산화미생물의 우점화를 통해 질산화 반응시간을 단축시킴으로서 6시간 이내의 짧은 수리학적 체류시간에서도 T-N 및 T-P농도를 10 mg/L 및 1.0 mg/L 이하로 처리할 수 있었던 것으로 사료된다.

• 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.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권2호
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• pp.253-261
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• 2007

Molecular and cultivation techniques were used to characterize the bacterial communities of biobead reactor biofilms in a sewage treatment plant to which an Aerated Up-Flow Biobead process was applied. With this biobead process, the monthly average values of various chemical parameters in the effluent were generally kept under the regulation limits of the effluent quality of the sewage treatment plant during the operation period. Most probable number (MPN) analysis revealed that the population of denitrifying bacteria was abundant in the biobead #1 reactor, denitrifying and nitrifying bacteria coexisted in the biobead #2 reactor, and nitrifying bacteria prevailed over denitrifying bacteria in the biobead #3 reactor. The results of the MPN test suggested that the biobead #2 reactor was a transition zone leading to acclimated nitrifying biofilms in the biobead #3 reactor. Phylogenetic analysis of 16S rDNA sequences cloned from biofilms showed that the biobead #1 reactor, which received a high organic loading rate, had much diverse microorganisms, whereas the biobead #2 and #3 reactors were dominated by the members of Proteobacteria. DGGE analysis with the ammonia monooxygenase (amoA) gene supported the observation from the MPN test that the biofilms of September were fully developed and specialized for nitrification in the biobead reactor #3. All of the DNA sequences of the amoA DGGE bands were very similar to the sequence of the amoA gene of Nitrosomonas species, the presence of which is typical in the biological aerated filters. The results of this study showed that organic and inorganic nutrients were efficiently removed by both denitrifying microbial populations in the anaerobic tank and heterotrophic and nitrifying bacterial biofilms well-formed in the three functional biobead reactors in the Aerated Up-Flow Biobead process.