• 상하수도학회지
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• 제8권3호
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• pp.19-25
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• 1994

In this research, characteristics of nitrification and denitrification using the microorganism attached on sponge and plates were examined. The denitrification and nitrification performance were investigated under the anaerobic and aerobic condition for about 2 months. Because the basins of denitrification and nitrification were connected in series, wastewater was flowed from denitrification basin to nitrification one. The 90% of influent flowrate was returned from nitrification basin to denitrification one. Most of organic material was removed in nitrification basin, wherease the only exact amount of organics required in denitrification process was removed in denitrification one. This experiment resulted in that heterotrophic bacteria existing in aerobic basin governed the removal efficiency of organic compounds. In case the influent BOD concentration into nitrification basin was 80mg/l, it did not affect to accumulation of nitrifying bacteria, the balance of heterotrophic bacteria was proved to be an important factor in nitrification/denitrification method such as anaerobic and aerobic cycling type.

• 상하수도학회지
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• 제26권4호
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• pp.591-598
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• 2012

Denitrification is an important biological mechanism in wastewater treatment process because this process is technically to remove nitrogen from water to air. There have been lots of study about denitrification engineering and molecular biological research about denitrifying bacteria, respectively. However, combination of these researches was unusual and rare. This study is about the correlation between quantity of denitrifying bacteria and denitrification potential, and consists of NUR batch test as analysis method of denitrification potential and quantitative molecular analysis for denitrifying bacteria. Three reactors (A/O, MLE and A/O of nitrogen deficiency) are operated to get activated sludge with various denitrification potential. All samples which were acquired from reactors were measured denitrification potential by NUR test and NUiR test. Also, Real-time PCR was conducted for quantification of denitrifying bacteria composition in activated sludge. The various denitrification potentials were measured in the reactors. The denitrifiaction potential was the highest in MLE process and the reactor of the nitrogen deficiency showed the lowest. Genomic DNA of activated sludge was obtained and consequently, real-time PCRuse the primer sets of nirK and nirS　were conducted to quantify genes involving denitrification reductase production. As the result of real-time PCR, nirK gene showed more significant influence on denitrification potential comapred with nirS gene.

• 상하수도학회지
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• 제12권1호
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• pp.52-61
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• 1998

Nitrification and denitrification are important processes in the landfill site as they are deeply related with degradation and stabilization of refuse. Also nitrous oxide ($N_2O$) which is released from both nitrification and denitrification is known as greenhouse gas (GHG). The purpose of this study was to clarify the process by which $N_2O$ produced using $^{15}N$ isotope. Nitrate which was labeled to 10.08% with $^{15}KNO_3$ was used and $N_2O$ was analyzed with GC mass. Results was that even also when $O_2$ of bulk was 15%, $N_2O$ was released from denitrification. And as concentrations of $O_2$ increase, sum of $N_2O$ was released from denitrification. And as concentrations of $O_2$ increase, sum of $N_2O$ and $N_2$ was decreased and ratios of $N_2O$ in the reduced gases were increased. FISH technics also adaped to confirm whether which of nitrifiers existed in the substrates. When NEU was used of which the target was ammonia oxidizing bacteria, nitrifier was not detected at all. So it was confirmed that during the reaction denitrification was dominant process. Total bacteria distributions which were detected by EUB probe explained that as $O_2$ increase the number of bacteria also increase, but between the 10-15% of $O_2$ there was no any differences.

• 한국물환경학회지
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• 제24권3호
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• pp.383-390
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• 2008

Recently, the interests on economical nitrogen removal from wastewater are growing. As a method of the novel nitrogen removal technology, nitrogen removal via nitrite pathway by selective inhibition of free ammonia and free nitrous acid on nitrite oxidizing bacteria have been intensively studied. The inhibition effects of free ammonia and free nitrous acid are low when domestic wastewater is used, however, because of its relatively lower nitrogen concentration than the wastewater from industry and landfill, etc. In this study, a sequencing batch reactor (SBR) is proposed for nitrogen removal to investigate the effect of the low nitrogen concentration on nitrite accumulation. Nitrification efficiency reached almost 100% during the aerobic cycle and the maximum specific nitrification rate ($V_{max,nit}$) reached $17.8mg\;NH_4{^+}-N/g\;MLVSS{\bullet}h$. During the anoxic cycle, average denitrification efficiency reached 87% and the maximum specific denitrification rate ($V_{max,den}$) reached $9.8mg\;NO_3{^-}-N/g\;MLVSS{\bullet}h$. From the analysis the main reason of nitrite accumulation in the SBR was free nitrous acid rather than free ammonia. Nitrite accumulation increased with the decrease of organic content in the wastewater and the mechanism is not well understood yet. From the result of fluorescent in situ hybridization, the distribution of nitrite oxidizing bacteria was in equilibrium with ammonium oxidizing bacteria when nitrite accumulation did not occur.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.971-976
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• 2008

현재 암모늄과 질산이온에 의한 수질 오염은 생태계에 있어 심각한 문제로 떠오르고 있다. 미생물에 의한 생물학적인 제거 공정은 질화 과정과 탈질 과정으로 구분되는데 암모늄이온은 질화 과정에 의해 질산염 이온으로 산화되고 질산염 이온은 다음 단계인 탈질 과정에서 질소 기체로 되어 제거 된다. 천연 제올라이트는 양이온 교환능이 뛰어나 암모늄이온($NH_4{^+}$)의 제거에 우수한 것으로 알려져 있지만 흡착만으로 암모늄과 질산이온($NO_3{^-}$)을 충분히 제거할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제올라이트와 미생물을 이용해 생물학적인 방법으로 암모늄과 질산이온을 동시에 제거하기 위한 실험을 수행하였다. 암모늄이온의 제거는 분말형 Beneficial bacteria(Savio, USA)의 종배양 단계를 거쳐 제올라이트가 충진된 컬럼과 진탕배양을 동시에 하였을 경우에 14시간 후에 완전히 제거되었고 질산이온은 제올라이트에 미생물을 자연 흡착시켜 컬럼 처리시 4시간 후에 100% 제거됨을 확인하였다.

• 환경생물
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• 제19권4호
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• pp.321-324
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• 2001

일반적으로 지하수환경은 세균의 수가 적기 때문에 세균의 핵산을 추출하기 위해서는 지하수 시료의 여과를 통하여 대량의 세균을 획득하는 것이 우선적으로 요구되어왔다. 그러나 이러한 여과법은 많은 시간과 인력의 낭비 뿐만 아니라 실험 과정의 특수성으로 인하여 오염의 위험성이 높다. 따라서 본 논문에서는 구아니딘 열탕법을 이용하여 소량의 지하수 시료로부터 핵산증폭실험에 적용할 수 있는 충분한 양의 핵산의 추출을 시도하였다. 지하수 시료는 서울시 내의 질소화합물 요염지역, 오염 예상지역, 청정지역으로 구분하여 각각 2개의 정점을 선별하여 총 6개의 정점으로부터 채수하였다. 구아니딘 열탕법을 이용하여 얻은 핵산으로 지하수에서 탈질화세균의 존재 여부를 검정한 결과 청정지역을 제외한 4개의 정점에서 탈질화 세균의 존재를 확인하였다.

• 상하수도학회지
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• 제12권1호
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• pp.62-69
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• 1998

To remove nitrogen from wastewater, ammonia nitrogen has to be oxidized to nitrate nitrogen before denitrification reaction which converts nitrate nitrogen to nitrogen gas. In order to understand nitrification, several mathematical models had been proposed and Monod type model has been accepted internationally. Since Monod type model consists of maximum substrate utilization rate, substrate concentration and half-saturation coefficient, these values have to be addressed before using Monod type model. Several experimental procedures to determine half-saturation coefficient have been developed, however, Infinite dilution method was known to be time saving procedure. In this study, the mathematical equations and experimantal procedures for Infinite dilution method are presented and this method is used to determine half-Saturation coefficient for nitrifying bacteria. As results, Infinite dilution method is proved that this coefficient can be determined within 8 hours and the values of half-saturation coefficient has a range of 0.728 and $0.455gNH_4{^+}-N/m^3$ and the average has $0.580gNH_4{^+}-N/m^3$ through 5 sets of experiments.

• 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.

• 생태와환경
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• 제50권4호
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• pp.459-469
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• 2017

본 연구는 박테리아 탈질법을 이용하여 질산성 질소의 질소 및 산소의 안정동위원소 분석법을 연구하였으며, 시료 농도, 미생물 배양시간에 따른 분석값의 변화에 대하여 고찰하였다. 탈질미생물법을 이용하여 시료 내 질산염 농도가 $0.1mg\;L^{-1}$까지 질산성 질소의 산소 및 질소 동위원소 분석이 가능하였고, 0.2‰까지 정확도를 확보하였다. 환경시료(지하수) 내 질산염의 기원을 추적하기 위하여 잠재적 질소 오염원(합성비료, 축산비료)의 동위원소비를 조사한 결과, 합성비료(${\delta}^{15}N-NO_3$ -5~10‰, ${\delta}^{18}O-NO_3$ 0~15‰)는 축산비료(${\delta}^{15}N-NO_3$ 10~23‰, ${\delta}^{18}O-NO_3$ 0~20‰)와 동위원소비가 현격한 차이를 보였다. 연구지역 지하수 동위원소비와 비교한 결과, 계절별로 서로 다른 질소 오염원의 영향을 받는 것으로 여겨진다. 과거 질산염의 안정동위원소를 분석하기 위해서 다양한 방법이 시도되었다. Revesz et al. (1997)은 양이온 교환 수지를 이용한 분리법을 보고하였으며, Silva et al. (2000)와 Fukada et al. (2003)은 음이온 교환 수지를 이용한 분리법을 보고하였고, McIlvin and Altabet (2005)는 카드뮴을 이용한 화학적 변환 방법을 보고하였다. 하지만 이러한 방법에 사용되는 시약은 독성이 강하고 복잡한 전처리 과정으로 인한 긴 전처리 시간을 소요함으로 인하여 분석비용이 비싸다는 단점이 있었다. 하지만 탈질미생물법은 소량의 질산염을 이용하기 때문에 기존 방법에 비해 분석에 사용되는 시료의 부피를 1/100까지 감소시켜 과거 분석이 어려웠던 빙하, 공극수, 해수 등에 대한 분석이 가능한 장점이 있다. 수생태계로 유입되는 다양한 질소 기원을 파악하기 위하여 탈질미생물법으로 분석된 안정동위원소비를 활용한다면 효율적인 수질 관리를 위한 해석기능을 제공할 것이다. 또한, 국내 최초로 지하수 환경시료에 적용함으로써 오염 기원 추적 기법을 확립하는 데 목적을 두고 있으며, 추후 정립된 분석기법을 토대로 환경분야에서 질산성 질소의 오염 인자 판별 연구에 널리 활용되기를 기대한다.

• 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.