• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1186-1192
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• 2005

간헐폭기시스템에 혐기성 아키아 주입에 따른 질소제거율 변화와 슬러지 발생량변화 및 박테리아의 상관관계를 관찰하기 위해, 표준활성슬러지 공정과 아키아를 주입한 간헐폭기공정과 주입하지 않은 공정을 비교하며 운전하였다. 회분식 실험결과 혐기성 아키아 배양액을 간헐폭기조에 주입한 경우에 유기오염물질 분해율이 향상되었으며, 질산화와 탈질반응 속도가 증가하였다. 특히 표준활성슬러지 공정이나 일반 간헐폭기 시스템에 비해 슬러지 발생량이 매우 낮게 유지되었는데, 이는 혐기성 아키아가 주입됨에 따른 슬러지 생산량이 감소되었기 때문으로 판단된다. 또한, 폭기조에서 용존산소농도를 조절함으로써 혐기성 아키아와 활성슬러지의 공생관계에 따른 효율향상을 간접적으로 확인할 수 있었고 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조에서 비산소소비속도(SOUR)는 $2.9\;mg-O_2/(g-VSS{\cdot}min)$이었으며 비산소소비속도와 질산화 속도는 아키아 배양액을 주입하지 않은 반응조보다 높은 것으로 나타났다. 2) 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조, 주입하지 않은 간헐폭기조와 표준활성슬러지 공정에서의 유기물질($TCOD_{Cr}$)의 제거효율은 각각 93%, 90%와 87%이었다. 3) 각각의 반응조에서 모두 질산화 효율은 높았으나, 탈질속도는 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조에서 비교적 매우 높았다. 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조, 주입하지 않은 간헐폭기조와 표준활성슬러지 공정에서 질소제거효율은 각각 75%, 63%와 33%이었다.

• 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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• 제33권7호
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• pp.485-491
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• 2011

본 연구는 2개의 간헐혐기조, 막분리호기조 및 슬러지 가용화로 구성된 유로변경형 membrane bioreactor의 운영을 통하여 도시 하수의 영양염류 제거 특성을 규명하였다. 수리학적 체류시간(HRT)과 운영 여과 플럭스의 평균값은 각각 6.5 시간과 $20.4L/m^2{\cdot}hr$ (LMH)이었으며, 공정을 운전한 결과, $COD_{Cr}$, SS, TN 및 TP의 평균 제거율은 각각 94.0%, 99.3%, 99.9%, 69.9%와 66.9%이었다. 슬러지 생산계수, SDNR, SNR, SPPR 및 SPUR은 각각 0.34 kg VSS/kg BOD d, $0.067mg\;NO_3-N/mg\;VSS{\cdot}d$, $0.028mg\;NH_4-N/mg\;VSS{\cdot}d$, 16.0 mg P/g VSS d 및 2.1 mg P/g VSS d였다. 또한, 생산된 슬러지의 평균 질소 및 인 함량은 각각 8.9%와 3.5%였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권2호
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• pp.109-113
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• 2009

본 연구는 혐기조, 안정화조, 무산소조, 막분리호기조로 구성된 membrane bioreactor의 운영을 통하여 도시 하수의 영양염류 제거 특성을 규명하였다. 수리학적 체류시간(HRT)과 슬러지 체류시간(SRT) 및 운영 여과 플럭스의 평균값은 각각 6.2시간, 34.1일과 19.6 L/$m^2$/hr (LMH)이었으며, 공정을 운전한 결과, $COD_{Cr}$, SS, TN 및 TP의 평균 제거율은 각각 94.3%, 99.9%, 69.4% 및 74.6%이었다. 슬러지 생산계수, SDNR, SNR, SPPR 및 SPUR은 각각 0.653 kgVSS/kgBOD/d, 0.044 $mgNO_3$-N/mgVSS/d, 0.035 $mgNH_4$-N/mgVSS/d, 51.0 mgP/gVSS/d 및 5.4 mgP/gVSS/d였다. 또한, 생산된 슬러지의 평균 질소 및 인 함량은 각각 8.86%와 3.5%였다.

• 상하수도학회지
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• 제20권4호
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• pp.595-604
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• 2006

The growth characteristics of Commercially Developed Nitrifying Bacteria (CDNB) were studied in laboratoryscale. CDNB, a pure, artificially isolated bacterium, was cultivated to produce Cultivated Nitrifying Bacterium Group (CNBG). The average ammonia removal rate of CDNB was 0.0234g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr. CNBG was produced in the batch reactor and Specific Nitrification Rate (SNR) was determined at 0.0107g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr. The SNR of CNBG was lower than the SNR of CDNB because the diverse and multi-cultured microbial growth took place during cultivation. The effect of the temperatures and the mixing ratios of sewage and culture solution on the SNR of CNBG was studied. The SNR of CNBG, 0.0107g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr at $27^{\circ}C$, decreased to 0.0048g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr at $15^{\circ}C$, and temperature coefficient (${\Theta}$) was calculated to be 1.07. With the varied sewage mixing ratios, the SNR of CNBG remained unchanged. Activated sludge reactors maintaining an MLSS of 2,000mg/L at HRT of 4 h were operated under conditions in which dosage of Concentrated CNBG Solution (CCNBGS, 10,000mg MLSS/L) and application method of CNBG were varied. The reactor with 20mL of CCNBGS took shorter time to oxidize $NH_4^+-N$ reaching 1mg/L than the reactor with 5mL of CCNBGS showing that higher dosages were associated with greater mass removal of $NH_4^+-N$. However, the total removal was not great. In terms of different methods of CNBG application, reactor seeded with 20mL of CCNBGS took 3days to reach 1mg/L of effluent ammonia concentration while reactor dosed with 20% (v/v) CNBG implanted media took 2days. Both the control reactor and the reactor dosed with 20% (v/v) media only did not reach 1mg $NH_4^+-N/L$ after operating 18days. The reactor with CNBG implanted media had the highest $NH_4^+-N$ removal rate because of maintaining high concentration of Nitrifying Oxidizing Bacteria (NOM), and is regarded as an appropriate method for the activated sludge process.

• 대한환경공학회지
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• 제30권5호
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• pp.507-516
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• 2008

폐타이어 담체 유 무에 따른 질소 제거 효과와 담체를 충진한 유동상 생물막 공정의 질소제거 특성을 알아보고자 실험을 수행하였다. 하수처리장 유입하수를 이용해 폐타이어 담체 유 무에 따른 질소 제거 정도는 실험실 규모 회분식 실험을 이용하고, 온도가 질소제거에 미치는 영향은 담체를 15% 충진한 파일럿 규모 유동상 생물막 공정을 약 370일 동안 장시간 운전을 통해 알아보았다. 폐타이어 담체 유 무에 따른 질산화율은 3.4 및 1.7 mg NH$_4^+$-N/g Mixed-Liquor Volatile Suspended Solid(MLVSS)$\cdot$hr로 담체를 투입한 경우 질소 제거가 더 효과적이었다. 온도범위가 9$\sim$10$^{\circ}C$에서 20$\sim$24$^{\circ}C$로 증가하였을 때 총 질소제거효율은 53 $\pm$ 8%에서 76 $\pm$ 5%까지 증가하였다. 온도가 9$\sim$10$^{\circ}C$, 10$\sim$20$^{\circ}C$, 20$\sim$24$^{\circ}C$에서 질산화율은 0.8 $\pm$ 0.5, 3.1 $\pm$ 1.9, 3.4 $\pm$ 2.1 mg NH$_4^+$-N/g MLVSS$\cdot$hr로, 탈질율은 0.6 $\pm$ 0.2, 1.1 $\pm$ 0.6, 1.4 $\pm$ 0.6 mg NO$_3^-$-N/g MLVSS$\cdot$hr로 나타났으며, 전체미생물 중 부착미생물은 17 $\pm$ 7, 20 $\pm$ 6, 22 $\pm$ 6%로 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 미생물 총괄활성도는 온도가 9$\sim$10$^{\circ}C$에서 20$\sim$24$^{\circ}C$으로 증가함에 따라 혐기조, 무산소조, 호기조에서 22, 20, 15% 증가하였고 질산화 미생물인 Nitrosomonas와 Nitrobacter 활성분율도 증가하였다.

• Fisheries and Aquatic Sciences
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• 제14권4호
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• pp.371-378
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• 2011

Juvenile red seabream (mean body weight 29.0 g) were reared in recirculating culture systems with three different biofilter media, sand (SF), polystyrene microbeads (PF), and Kaldnes beads (KF). The efficiencies of the three different biofilter media were also tested. The SF was fluidized, and the PF and KF were trickled. All treatments were duplicated. The volumetric removal rates of total ammonia nitrogen by SF, PF, and KF were 193.8, 183.9, and 142.6 g $m^{-3}day^{-1}$, respectively, and those of nitrite nitrogen ($NO_2$-N) were 113.4, 105.9, and 85.8 g $m^{-3}day^{-1}$, respectively. The TAN and $NO_2$-N removal rates of KF were lower than those of SF and PF (P < 0.05), but there was no significant difference in these rates between SF and PF (P > 0.05). Among the biofilters used, only KF showed total suspended solid (TSS) removal capacity. The TSS removal efficiencies of SF and PF were negative. The growth rates of fish in SF were significantly higher than those in KF but not higher than those in PF. There was no difference in growth rate between fish in PF and KF. The specific growth rate and feed conversion efficiency of red seabreams in KF were lower than those in SF and PF, but there were no significant differences between SF and PF. These results indicate that sand and polystyrene microbeads are recommended for red seabream culture in a recirculating system.

• 대한환경공학회지
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• 제34권2호
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• pp.79-85
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• 2012

본 연구는 역삼투공정에서 발생하는 농축수의 생물학적 처리에 관한 것으로, SBR공정의 처리성능 및 부하변동과 온도변화에 따른 효율을 평가하였다. SBR공정의 cycle당 HRT가 각각 8시간과 12시간으로 2가지 형태로 공정운전이 이루어졌으며, RO농축수의 낮은 C/N비 때문에 효과적인 탈질을 위해 메탄올을 주입하였다. 유량과 온도의 변화에도 SBR공정의 질소제거 효율은 비교적 안정적인 것으로 나타났다. SBR공정의 최적 time cycle은 2 cycle/day이지만, 3 cycle/day 조건에서도 방류수 TN 농도가 수질기준 이하로 나타났다. 평가결과 RO 농축수 처리를 위한 SBR공정의 적용은 효과적이었으며, 폐수처리장 설계에 활용이 가능할 것이다. SNR과 SDNR은 각각 $0.043{\sim}0.066kg\;NH_3-N/kg\;MLVSS{\cdot}day$와 $0.096{\sim}0.287kg\;NH_3^--N/kg\;MLVSS{\cdot}day$로 나타났다. 도출된 동역학적인자는 RO농축수 처리에서 포기조와 무산소조 설계에 적용이 가능할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.677-686
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• 2006

본 연구의 목적은 기존 정수처리 공정에 하향류식 호기성 생물여과 공정을 설치하였을 때 적정 위치를 선정하고자, 응집/침전 전(Mode A)에 BAF 공정을 설치하였을 때와 응집/침전 후(Mode B)에 BAF 공정을 설치하였을 때의 부유성 입자물질, 유기물, 암모니아성 질소 제거효율을 비교하고자 하였다. 운전결과 입자성물질(turbidity, SS)의 제거효율은 모든 EBCT에 걸쳐 Mode A, B 모두 약 80% 정도의 효율을 보였으며 Mode A에서의 효율이 다소 높은 것으로 조사되었다. 유기물질($BOD_5$) 제거 및 질산화 효율도 90% 이상으로 나타났으며 Mode A에서 의 효율이 더 좋은 것으로 나타났다. 생물막 두께 및 양은 EBCT가 증가할수록 커졌으며, 기질이 유입되는 상부에서 하부에 비해 약 30% 이상 미생물량이 많았다. 비산소소비속도(SOUR)는 기질이 유입되는 반응기 상부, Mode A에서 증가하는 경향을 나타내었으며 약품주입량 비교 시 Mode A가 경제적인 것으로 나타났다. 기존상수처리공정과 Mode A에 대한 경제성 분석결과 연간 응집제를 67%, 염소주입량을 95% 가량 절감할 것으로 조사되었다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제51권6호
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• pp.262-271
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• 2008

Natural abundances of stable isotopes of nitrogen and carbon (${\delta}^{15}N$ and ${\delta}^{13}C$) are being widely used to study N and C cycle processes in plant and soil systems. Variations in ${\delta}^{15}N$ of the soil and the plant reflect the potentially variable isotope signature of the external N sources and the isotope fractionation during the N cycle process. $N_2$ fixation and N fertilizer supply the nitrogen, whose ${\delta}^{15}N$ is close to 0%o, whereas the compost as. an organic input generally provides the nitrogen enriched in $^{15}N$ compared to the atmospheric $N_2$. The isotope fractionation during the N cycle process decreases the ${\delta}^{15}N$ of the substrate and increases the ${\delta}^{15}N$ of the product. N transformations such as N mineralization, nitrification, denitrification, assimilation, and the $NH_3$ volatilization have a specific isotope fractionation factor (${\alpha}$) for each N process. Variation in the ${\delta}^{13}C$ of plants reflects the photosynthetic type of plant, which affects the isotope fractionation during photosynthesis. The ${\delta}^{13}C$ of C3 plant is significantly lower than, whereas the ${\delta}^{13}C$ of C4 plant is similar to that of the atmospheric $CO_2$. Variation in the isotope fractionation of carbon and nitrogen can be observed under different environmental conditions. The effect of environmental factors on the stomatal conductance and the carboxylation rate affects the carbon isotope fractionation during photosynthesis. Changes in the environmental factors such as temperature and salt concentration affect the nitrogen isotope fractionation during the N cycle processes; however, the mechanism of variation in the nitrogen isotope fractionation has not been studied as much as that in the carbon isotope fractionation. Isotope fractionation factors of carbon and nitrogen could be the integrated factors for interpreting the effects of the environmental factors on plants and soils.