• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권8호
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• pp.1155-1160
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• 2012

Sulfur-utilizing autotrophic denitrification relies on an inorganic carbon source to reduce the nitrate by producing sulfuric acid as an end product and can be used for the treatment of wastewaters containing high levels of nitrates. In this study, sulfur-denitrifying bacteria were used in anoxic batch tests with sulfur as the electron donor and nitrate as the electron acceptor. Various medium components were tested under different conditions. Sulfur denitrification can drop the medium pH by producing acid, thus stopping the process half way. To control this mechanism, a 2:1 ratio of sulfur to oyster shell powder was used. Oyster shell powder addition to a sulfur-denitrifying reactor completely removed the nitrate. Using 50, 100, and 200 g of sulfur particles, reaction rate constants of 5.33, 6.29, and $7.96mg^{1/2}/l^{1/2}{\cdot}h$ were obtained, respectively; and using 200 g of sulfur particles showed the highest nitrate removal rates. For different sulfur particle sizes ranging from small (0.85-2.0 mm), medium (2.0-4.0 mm), and large (4.0-4.75 mm), reaction rate constants of 31.56, 10.88, and $6.23mg^{1/2}/l^{1/2}{\cdot}h$ were calculated. The fastest nitrate removal rate was observed for the smallest particle size. Addition of chemical oxygen demand (COD), methanol as the external carbon source, with the autotrophic denitrification in sufficiently alkaline conditions, created a balance between heterotrophic denitrification (which raises the pH) and sulfur-utilizing autotrophic denitrification, which lowers the pH.

• Environmental Engineering Research
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• 제19권3호
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• pp.293-298
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• 2014

An anaerobic photosynthetic treatment process utilizing purple non-sulfur photosynthetic bacteria (PNSB) was applied to the recovery of organic carbon from food processing wastewater. PNSB cells, by-product from the treatment, have high nutrition such as proteins and vitamins which are a good alternative for fish feed. Effects of light source on performance of anaerobic photosynthetic process were investigated in this study. Two bench-scale photo-bioreactors were lighted with infrared light emitting diodes (LEDs) and tungsten lamps covered with infrared transmitting filter, respectively, aiming to supply infrared light for photosynthetic bacteria growth. The photo-bioreactors were operated to treat noodle-processing wastewater for 323 days. Hydraulic retention time (HRT) was set as 6 days. Organic removals in the photo-bioreactor lighted with infrared LEDs (91%-95%) was found higher than those in photo-bioreactor with tungsten lamps with filter (79%-83%). Biomass production in a 150 L bench-scale photo-bioreactor was comparable to a 8 L small-scale photo-bioreactor in previous study, due to improvement of light supply efficiency. Application of infrared LEDs could achieve higher treatment performance with advantages in energy efficiency and wavelength specifity.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권6호
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• pp.409-414
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• 2006

황산화 미생물인 Genus Thiobacillus 중 몇 종류의 탈질균은 여러 종류의 황 화합물($S^{2-}$, So, $S_2O{_3}^{2-}$, $S_4O{_6}^{2-}$, $SO{_3}^{2-}$)을 황산염이온으로 산화시키면서 동시에 질산성질소를 질소 가스 형태로 전환시킨다. 이는 독립영양 미생물이므로 외부 탄소원이 필요치 않으며, C/N비가 낮은 폐수에 에탄올 대신 값이 싼 황 입자의 투입으로 경제적이며 효과적인 탈질화를 유도할 수 있다. 후탈질시 인위적인 유기물의 투입대신 값 싼 황입자를 사용하여 질소를 제거하며, 처리효율이 안정적이고, 운전이 쉬워, 최근 이 공정은 세계적으로 많이 연구되고 있다. 그러나 탈질시 알칼리도가 파괴되어 특히 알칼리도가 낮은 폐수의 경우 고농도 탈질시 pH가 떨어져 탈질이 더 이상 진행되지 않으며, 고농도의 질산성질소를 처리할 경우 부산물로서 고농도의 황산염이온이 생성된다는 부수적인 단점을 안고 있다. 본 연구에서는 MCR로부터 독립영양 미생물을 분리 characterization 및 미생물 동정을 하였다. MCR내에는 주로 Paracoccus denitrificans and Paracoccus versutus (formerly Thiobacillus versutus)가 주종을 이루었으며 이들 미생물들은 유기물도 에너지원으로 이용할 수 있는 facultative autotrophic denitrifier이었다. 이들 미생물을 탈질에 이용할 시 유기물이 있는 조건에서도 성장하기 때문에 유입 폐수 내 유기물 농도에 영향을 받지 않고 또는 인위적으로 소량의 유기물을 넣어 독립영양탈질과 종속영양탈질을 동시에 일어날 수 있도록 함으로서 독립영양탈질의 단점인 높은 황산염이온 생성 및 알칼리도 파괴를 막을 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권9호
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• pp.851-856
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• 2010

본 연구는 단축질소제거(SBNR) 공정의 후속 공정 목적으로 황이용 독립영양탈질을 이용하여 유출수 내 아질산성질소를 제거하고자 황 이용 아질산성질소의 제거특성을 파악하였다. 이를 위하여 알칼리도가 이론적인 양보다 충분한 조건과 부족한 조건에서 아질산성질소와 질산성질소의 황탈질 회분식 실험을 수행하면서 메탄올의 영향을 파악하였다. 충분한 알칼리도와 완전독립영양 조건에서 초기 아질산성질소, 질산성질소 농도가 각각 100 mg N/L에서 배양 27시간 이내에 99% 이상의 질소가 제거 되었다. 탈질 속도는 질산성질소 탈질에 비해 아질산성질소 탈질이 약 1.3배 빨랐다. 아질산성질소 탈질 시 1 g 당 황산염 이온 생성량은 약 4.8 g ${SO_4}^{2-}/g$ ${NO_2}^-$-N 이었고, 질산성질소 탈질의 경우 13.5 g ${SO_4}^{2-}/g$ ${NO_3}^-$-N이었다. 알칼리도가 충분하지 않은 조건에서 아질산성질소는 95% 이상 높은 효율을 보였으나 15시간 정도의 긴 유도기가 관찰되었고, 질산성질소 탈질의 경우 배양기간 동안 전혀 탈질이 이루어지지 않았다. 아질산성질소 탈질에서 제거된 아질산성질소 1 g 당 황산염 이온 생성량은 약 2.6 g이었고 알칼리도 소비량은 1.2 g $CaCO_3$이었다. 모든 알칼리도 조건에서 투여한 메탄올의 아질산성질소 제거 영향은 없었다. 본 연구결과를 바탕으로 황이용탈질의 특성을 파악하여 하수 및 폐수의 특성에 맞게 반응조 운전이 이루어지면 기존 탈질 방법의 단점을 보완한 효율적인 탈질 방법이 될 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권3호
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• pp.221-226
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• 2010

축산폐수는 고농도의 유기물 및 질소를 함유하고 있으므로 적절한 처리 방법이 요구된다. 본 연구는 황을 이용한 독립영양 탈질 방법으로 질산성 질소에서 질소가스로의 탈질이 아닌 아질산성질소에서의 황산화 탈질을 연구하였으며 탈질 미생물의 최적 성장 조건을 찾고자 하였다. 초기 알칼리도가 충분한 조건에서는 아질산성질소 탈질 저해가 관찰되지 않았으며 실험온도가 $20^{\circ}C$인 경우에도 $30^{\circ}C$와 비교할 때 큰 저해 없이 탈질이 진행되었다. 하지만 초기 아질산성질소의 농도 300 mg/L 이상에서 lag phase가 늘어나 기질저해가 나타났다. 알칼리도가 충분하지 않은 조건에서 질산성질소의 탈질효율은 10%인 반면 아질산성질소의 탈질의 95% 이상이었다. 산소가 존재할 경우 산소를 이용하여 탈질이 이루어지지 않았음에도 불구하고 황산화 미생물이 산소를 이용하여 황산염의 농도가 증가하였다. 아질산성질소 탈질 시 알칼리도의 소모가 관찰되었으나 질산염 탈질시 보다 알칼리도의 소모가 적었으며 황산염 생성 또한 적었다. 황이용 아질산성 질소 탈질은 외부탄소원의 추가적인 주입 없이 저렴한 황입자를 이용하며 질산성질소 황산화 탈질의 단점인 알칼리도 파괴, 황산염이온 생성의 단점을 보완할 수 있는 효과적인 탈질 방법이 될 것으로 기대된다.