• Membrane and Water Treatment
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• 제6권4호
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• pp.263-276
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• 2015

This paper deals with the influence of chemical oxygen demand to nitrogen ratio ((COD/N) ratio) on the performance of an membrane bioreactor. We aim at establishing relations between COD/N ratio, organisms' distribution and sludge properties (specific resistance to filtration (SRF) and membrane fouling). It is also essential to define new criteria to characterize the autotrophic microorganisms, as the measurements of apparent removal rates of ammonium seem irrelevant to characterize their specific activity. Two experiments (A and B) have been carried on a 30 L lab scale membrane bioreactor with low COD/N ratio (2.3 and 1.5). The obtained results clearly indicate the role of the COD/N ratio on the biomass distribution and performance of the membrane bioreactor. New specific criteria for characterising the autotrophic microorganisms activity, is also defined as the ratio of maximum ammonium rate to the specific oxygen uptake rate in the endogenous state for autotrophic bacteria which seem to be constant whatever the operating conditions are. They are about 24.5 to 23.8 $gN-NH_4{^+}/gO_2$, for run A and B, respectively. Moreover, the filterability of the biological suspension appear significantly lower, specific resistance to filtration and membrane fouling rate are less than $10^{14}m^{-2}$ and $0.07\;10^{12}m^{-1}.d^{-1}$ respectively, than in conventional MBR confirming the adv < antage of the membrane bioreactor functioning under low COD/N ratio.

• 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.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제30권1호
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• pp.91-97
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• 2002

Removal of malodorous gases from swine manure by a polyurethane biofilter inoculated with heterotrophic and autotrophic bacteria was investigated. Ammonia, hydrogen sulfide and other gases could be efficiently treated at 3~3.6 second of empty bed retention time by the polyurethane biofilter. In the range of SV $200~l,200h^{-1}$ , the average removal efficiency of odor was about 89% when the odor unit of inlet gas was below 4100. Odor elimination capacity of the polyurethane biofilter was$ 1.8$\times$10^{5}$ $~5.0$\times$10^{7}$OUㆍm$^{-3}$ㆍ$h^{-1}$ that were 84~90% of the inlet load. The critical loads of $NH_3$ and $H_2$S, which mean 97% removal with respect to the inlet loads, were 31 and $27 g.m^{-3}$ ㆍ$h^{-1}$ , respectively. The maximum elimination capacities of $NH_3$ and $H_2$S were 56 and $157 gㆍm^{-3}$ ㆍh$^{-1}$ , respectively. Although the removability for$ NH_3$ and $H_2$S was not influenced by $H_2$S$NH_3$ ratio (ppmv/ppmv), the $H_2$S removability was inhibited by high $H_2$S concentration more than 80 ppmv.

• 상하수도학회지
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• 제22권2호
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• pp.259-265
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• 2008

Generally speaking, there are two widely used methods of Nitrogen removal from waste water: 1) nitrification using autotrophic microorganisms, and 2) denitrification using heterotrophic microorganisms. The C/N ratio is an important factor of the denitrification process. In this case, if methanol is added to increase the lacking organic matter, a high economic cost is incurred and methanol is left in the processed water. In an effort to fix these issues, autotrophic denitrification through the use of Hydrogen, Iron and Sulfur is being studied, and among those Sulfur is cheaper and carries out denitrification effectively, and therefore is being studied the most. In this study, after cultivating T. denitrificans, the presence of T. denitrificans was determined and the effectiveness of denitirification via T. denitrificans was studied. In order to find out about the inhibition of T. denitrificans from the loading of organic matter, this shows that the greater the loading of organic matter, the more the denitrification ability of T. denitrificans is hindered. In order to research the hindrance of T. denitrificans resulting from the loading of $NO_3{^-}-N$, these results show that concentrations less than 100mg/L per 100mL of gel volume do not hinder T. denitrificans. In order to research the optimization of denitrification resulting from T. denitrificans, three 500mL samples of Sulfur granules were prepared: 1) one with only T. denitrificans attached (Mode I), 2) one with both T. denitrificans and active sludge attached (Mode II), and 3) one with only active sludge attached (Mode III). The results showed that autotrophic denitrification using S from Mode I was the most active.

• 환경생물
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• 제29권4호
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• pp.362-372
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• 2011

본 논문은 잘피의 성장과 부착생물과의 관계, 그리고 부착생물간의 관계를 이해하고자 실시된 연구로서 여수시 돌산읍 율림리에서 1998년 7월에서 1999년 7월까지 총 13개월 동안 실시되었다. 연구 결과를 토대로 다음과 같은 세 가지 결론을 얻을 수 있었다. 1) 잘피 잎의 면적과 부착 생물의 현존량과는 정상관관계를 나타냄으로써 부착가능 면적이 넓어지게 되면 부착생물의 현존량이 증가함을 확인할 수 있었다. 이것은 해초의 외적인 성장이 증가할수록 부착생물이 부착할 수 있는 시간적 가능성이 증가할 뿐만 아니라 부착이 가능한 면적이 확대되는 기회를 제공해 줄 수 있다. 2) 부착생물의 건중량에 대한 무기물량 및 유기물량의 비율과 엽록소 양과의 상관관계를 살펴볼 때, 부착조류의 경우 석회홍조류나 규조류와 같이 무기물의 비율이 높은 조류의 현존량이 녹조류나 갈조류와 같은 조류보다 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 3) 독립영양지수 (AI, Autotrophic Index)를 통해 살펴본 부착생물의 군집은 약 2개월의 종속영양군집이후 1개월의 독립영양군집이 나타나는 현상을 보였으나, 독립영양생물을 위주로 한 군집의 유지기간이 짧고 지수의 값이 높은 것을 고려할 때, 유기물질 또는 미생물 등을 위주로 한 종속영양생물의 군집이 우점한다고 유추할 수 있었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제16권4호
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• pp.231-236
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• 2011

Biological nitrogen removal, using a continuous flow packed-bed reactor (CPBR) in a consecutive nitrification and denitrification process, was evaluated. An apparent decline in the nitrification efficiency coincided with the steady increase in $NH_4{^+}$-N load. Sustained nitrification efficiency was found to be higher at longer empty bed contact times (EBCTs). The relationship between the rate of alkalinity consumption and $NH_4{^+}$-N utilization ratio followed zero-order reaction kinetics. The heterotrophic denitrification rate at a carbon-tonitrogen (C/N) ratio of >4 was found to be >74%. This rate was higher by a factor of 8.5 or 8.9 for $NO_3{^-}$-N/volatile solids (VS)/day or $NO_3{^-}-N/m^3$ ceramic media/day, respectively, relative to the rates measured at a C/N ratio of 1.1. Autotrophic denitrification efficiencies were 80-90%. It corresponds to an average denitrification rate of 0.96 kg $NO_3{^-}-N/m^3$ ceramic media/day and a relevant average denitrification rate of 0.28 g $NO_3{^-}$-N/g VS/day, were also obtained. Results presented here also constitute the usability of an innovative porous sulfur ceramic media. This enhanced the dissolution rate of elemental sulfur via a higher contact surface area.

• 한국해양학회지:바다
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• 제7권2호
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• pp.78-86
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• 2002

제주도 중문 연안역의 각 크기별 플랑크톤을 영양형에 따라 구분하여 세포수, 탄소량, 엽록소량의 시 ${\cdot}$ 공간 분포 그리고 환경요인간의 상관관계를 1999년 7월부터 2000년 6월까지 조사하였다. 종속영양성 초미세플랑크톤(HPP) 세포수의 연평균은 외해에서 1.4${\times}$$10^{6}$ cells ${\cdot}$ $ml^{-1}$, 해안에서 8.3${\times}$$10^{5}$ cells ${\cdot}$ $ml^{-1}$을 보였고, 독립영양성 초미세플랑크톤(APP)도 외해에서 9.9${\times}$$10^{4}$ cells ${\cdot}$ $ml^{-1}$, 해안에서 7.1${\times}$$10^{4}$ cells ${\cdot}$ $ml^{-1}$을 보여 외해에서 더 많은 분포를 보였으며 우리나라 다른 해역에 비해서도 많았다. 그러나 종속 및 독립영양성 미소플랑크톤(HNP, ANP)은 해안이 외해보다 더 많은 세포수 분포를 보였다. 소형플랑크톤(AMP) 세포수는 해안에서는 규조류의 변동(r=0.962, P${\le}$0.001), 외해에서 와편모조류의 변동 (r=0.868, P${\le}$0.001)에 의해 영향을 받고 있었다. 그러나 영양형과 크기별 구분에 의한 각 그룹간 상관관계에서 포식자와 피식자의 상관성은 보이지 않았다. 탄소량의 공간적인 분포는 세포수와 같았으나 크기별 비율은 전혀 달라 독립영양성 미소플랑크톤(ANP) 탄소량이 가장 높은 비율을 보였다. 크기군에 따라 엽록소량의 계절변동은 달랐으며 초미세플랑크톤(APP)은 2000년 3월에 0.42 ${\mu}g$CHl-${\alpha}$${\cdot}$$1^{-1}$(57.9%)로 가장 높은 비율을 보였고, 미소플랑크톤(ANP)은 2000년 5월에 1.42 ${\mu}g$CHl-${\alpha}$${\cdot}$$1^{-1}$(74.7%)로 가장 높았으며 소형플랑크톤(AMP)은 1999년 7월에 1.51 ${\mu}g$CHl-${\alpha}$${\cdot}$$1^{-1}$(81.8%)로 가장 높았다. 생물인자와 환경요인의 상관성을 주성분 분석에 의한 요인을 추출한 결과 인,규소 증가와 자가영양성 미소플랑크톤(ANP)증가에 미치는 요인이 해안과 외해에서 동일하게 가장 큰 설명력을 보였다. N:P 비도 해안에서 36.4, 외해에서 32.6을 보이고 있어 인이 상당히 부족한 것으로 나타났다. 따라서 조사해역은 인이 식물플랑크톤 성장에 중요한 제한요인으로 작용하고 있다고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1035-1043
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• 2007

본 연구는 침출수 재순환 공법과 산소요구량과 탄소요구량의 절감이 가능한 단축질소제거공법(shortcut biological nitrogen removal: SBNR)을 병합하여 침출수중의 암모니아와 유기물을 효과적으로 제거하는 방안에 대해 부피 약 200 $m^3$의 pilot 규모 매립지를 만들어 연구하였다. 매립지에서 발생한 침출수는 연속회분식반응기(sequencing batch reactor: SBR)형태의 on-site reactor에서 암모니아성 질소를 아질산으로 부분질산화 시킨 후 매립지로 재유입 시켜 지중탈질(in-situ denitrification)을 유도하였다. 침출수는 매립면적에 따른 년평균 강우량을 기준으로 약 221 L/cycle을 주당 3회 재순환 하였다. 그 결과 반응시간은 약 6시간으로 운전하였을 때 $NO_2^{-}-N/NO_x-N$의 비는 약 0.8에 이르러 효과적인 아질산 축적을 이룰 수 있었으며 온도저하로 인해 질산화의 저해가 일어나기 이전의 질산화 효율은 약 80%에 달하여 단축질소제거공정을 위한 아질산 축적이 가능함을 보여주었다. 이와 같이 SBR을 통해 질산화하여 재순환한 침출수의 $NO_x$-N는 모형 매립지 내에서 모두 제거할 수 있었으며, 침출수에 비교적 높은 농도의 황산염이 존재하여 황산염환원 및 황을 이용한 독립영양탈질반응이 매우 중요한 반응기전이 되는 것으로 나타났다. 따라서 침출수 재순환 공법과 단축질소제거공법을 병합한 조기안정화 기술은 매립지의 조기안정화와 침출수의 질소제거에 효과적인 공법으로 사용할 수 있을 것이라 사료된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제13권1호
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• pp.51-55
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• 2004

식물의 조직배양에서 가장 널리 이용되는 MS 배지 등의 무기성분은 종속영양에 적합하도록 조성되었다. 그러므로 이들 배지가 혼합영양이나 독립영양 배양에는 부적합 할 수 도 있다. 광혼합영양 미세증식에서 배지에 첨가되는 당의 수준은 낮추고 배양기의 광과 $CO_2$ 수준은 올리며, 광합성의 의한 탄소의 획득을 증진시키기 위해 열록소가 있는 절편체를 이용한다. Factorial 실험에서 유기물 (OM, $m^{-3}$ 배지당 각각 0.5g의 thiamine, nicotinic acid 및 pyridoxine과 100g ${\cdot}$ $m^{-3}$ myo-inositiol)의 첨가(+)와 생략(_) 및 세 가지 수준의 당(0, 15 및 30 kg ${\cdot}$ $m^{-3}$)이 감자 소식물체의 생장에 미치는 영향을 조사하였다. 단엽단절 절편체를 0.1${\times}$$10^{-4}m^{-3}$의 MS 아가(8 kg ${\cdot}$ $m^{-3}$) 배지(증기소독 전 pH 5.80)배지가 담긴 유리 시험관(100mm${\times}$25mm)에 치상하여 직경 6mm의 가스투과 필터(5.1 air exchanges ${\cdot}$$h^{-1}$)가 부착된 투명한 필름으로 봉하여 배양하였다. 배양체는 27일간 $23^{\circ}C$, 50% RH에서 16 h ${\cdot}$ $d^{-1}$의 명기 동안에 cool white 형광등으로 130${\mu}mol\;{\codt}\;m\;{\codt}\;s^{-1}$ PPFD의 광과 350-450${\mu}mol\;{\codt}\;mol^{-1}의CO_2$가 공급되는 배양실에서 배양되었다. 유기물이 공급된 처리(+OM)와 공급되지 않은 처리(-OM)에서 감자 소식물체의 생육은 유사하였으나 배지의 pH는 후자에서 0.2 더 낮았다. 배지에 첨가된 당의 수준이 증가할수록 건물중, % 건물율 및 경경은 증진된데 반해 신초와 뿌리의 건물중 비율, 엽면적, 건물중당 엽록소 함량 및 배지의 pH는 감소하였다. 유기물과 당 수준간의 상호작용도 신초길이와 배지 pH에서 관찰되었다. 이상의 결과로부터 광도와 $CO_2$농도를 높인 광혼압영양배양에서 감자 소식물체의 생장에는 배지에 첨가되는 당은 유익하지만 그 이외의 유기물은 첨가하지 않아도 악영향이 없다는 것은 나타낸다.