• 상하수도학회지
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• 제32권6호
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• pp.527-533
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• 2018

Microorganisms detected in the biofilm not only cause secondary pollution of drinking water such as taste, odor and pathogenic disease but also increase the amount of disinfectant due to microbial regrowth during the transportation of tap water. In this work, the influence of C/N ratio in tap water on the characteristics of biofilm growth was examined. The C/N ratio of the tap water sample was controlled at 100:5, 100:10, 100:20, 100:30, and 100:40 by adding appropriate amounts of dextrose and $(NH_4)_2SO_4$. Of the five C/N ratios, heterotrophic plate counts (HPC) was highest at the ratio of 100:10. Following the initial formation in all the five experimental conditions, natural detachment of the biofilm was observed. Extracellular enzyme activity (EEA) analyses showed that the change of the EEA during the experimental period was similar to that of the HPC, demonstrating a positive correlation between HPC and EEA. For TOC concentration in the tap water sample, approximately 75% of the TOC was consumed in 7 days of the experiment and 96% in 28 days. The TOC appeared to be relatively rapidly consumed at the initial phase of the biofilm growth. Consumption pattern of the ammonia nitrogen was different from the TOC consumption pattern showing the different role of ammonia nitrogen on the growth of biofilm.

• 한국환경보건학회지
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• 제28권5호
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• pp.42-52
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• 2002

배수관망에서의 박테리아 재 증식은 큰 현안문제로 대두되고 있으며 이를 억제하기 위한 염소소독 또한 발암성의 부산물인 THMs(trihalomethanes)등을 생성시킬 우려 때문에 미국에서는 오존살균처리 또는 나노여과 (nanofiltration) 법으로 대체해 오고 있다. 그러나 종래의 많은 bench scale 실험결과를 통해 이러한 처리 이후에 잔존하는 미량의 유기물(assimilable organic carbon)이 박테리아 재 증식에 계속하여 영향을 주고 있다는 결과가 AOC(assimilable organic carbon)와 박테리아 재증식의 상관관계를 통하여 밝혀지고 있다. 그러나 현재까지 이러한 연구결과를 full-scale규모의 현장시설에서 직접 검토한 예는 없다. 따라서 본 실험은 미국플로리다주에 위치한 두 지역의 full-scale배수관망 시설을 선정하여 실시하였다. 첫 번째 시설은 오존 살균처리를 그리고 다른 한곳은 나노여과와 석회 연수법 (lime softening)을 병행한 처리법을 사용하고 있다. 박테리아 증식은 R2A 배지를 사용하는 HPC(heterotrophic plate counts)법으로 평가했으며 오존이 공급된 배수관망에서의 HPC 는 각 셈플링 지점의 AOC값을 이용한 지수모델과 높은 상관관계가 있음이 판명되었다($R^2$=0.97). 또한 오존처리는 100%이상의 AOC 농도증가를 나타냈다. 나노여과법과 석회연수법을 병행하고 있는 시설에서도 AOC에 근거한 지수모델과 상관관계를 나타냈다($R^2$=0.75). 그러나 BDOC(biodegradable dissolved organic carbon)는 박테리아 증식에 있어 매우 낮은 상관관계 값을 표시했다($R^2$=0.11). 결과적으로 종래의 많은 bench scale실험결과와 같이 AOC는 배수관망에서의 박테리아 증식과 크게 상관관계를 갖고 있는 것으로 밝혀졌다.

• 한국물환경학회지
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• 제20권3호
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• pp.197-205
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• 2004

Batch test methods have developed for a long time to measure kinetic and stoichiometric parameters which are required to perform steady state design and mathematical modelling of activated sludge processes. However, at various So/Xo ratios, abnormal behaviors of ordinary heterotrophic organism in batch tests have been reported in many researches. Thus, in this research, abnormal behaviors of heterotrophs in batch tests were investigated at various So/Xo conditions by measuring and interpreting oxygen utilization rate. As So/Xo ratio increased, the calculated values of maximum specific growth rates, ${\mu}_{H,max}$ and $K_{MP,max}$, increased. However, at a certain point of So/Xo (around 10mgCOD/mgMLAVSS), ${\mu}_{H,max}$ and $K_{MP,max}$ values started to decrease. According to this observation, three prominent behaviours of heterotrophs were identified at various So/Xo conditions. (1) At low So/Xo region (below 5 mgCOD/mgMLAVSS), the oxygen utilization rate of heterotrophs in batch tests were almost stable and consequently yielded lower maximum specific growth rate. (2) At high So/Xo region (up to 5~10 mgCOD/mgMLAVSS), oxygen utilization rate incresed sharply with time and indicated more upward curvature than the predicted OUR with conventional activated sludge model, which consists of single hetetrotrophs group. Thus, in this region, competition model of two organisms, fast-grower and slow-grower, seemed to be appropriate. (3) At extremely high So/Xo region (over 10mgCOD/mgMLAVSS), significant oxygen utilization rate was still observed even after depletion of readily biodegradable COD. This might be caused by retarded utilization of intermediates which were generated by self inhibition mechanism in the process of RBCOD uptake.

• 환경생물
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• 제33권4호
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• pp.403-411
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• 2015

본 연구는 외부 해수가 계속적으로 유입되는 개방형 인공생태계와 해수의 유입이 없는 폐쇄형 인공생태계에서 미소생태계의 변화를 파악하고자 실험실 내에서 100 L 크기의 인공해양소형생태계 연구를 수행하였다. 수온은 폐쇄형 및 개방형 인공생태계에서 큰 차이가 없었다. 염분은 폐쇄형 생태계에서 수체의 증발에 따라 증가를 보였고 용존산소 및 용존무기질소 농도는 폐쇄형에서 감소하는 반면, 개방형에서는 초기농도와 큰 차이를 보이지 않았다. 용존무기인 및 용존규소는 두 시스템에서 차이가 없었다. 식물플랑크톤은 폐쇄형에서 감소를 하였던 반면, 개방형에서는 증가 양상을 보였으나 Autotrophic nanoflagellates는 식물플랑크톤 개체수의 변동과 반대되는 양상을 보였다. 타가영양세균은 폐쇄형에서 증가하는 양상을 보였고, 이와 함께 heterotrophic nanoflagellates 및 섬모충이 시간차를 두어 증가하는 양상을 보였다. 그러나, 개방형 인공생태계에서는 특이한 변화를 나타내지 않았다. 결론적으로, 폐쇄형 인공생태계와 개방형 인공생태계에서 미소생물상 및 환경요인들의 변화의 연구는 향후 연구자들이 인공생태계 연구에 있어서 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대하며, 신뢰성 있는 인공생태계 연구를 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권10호
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• pp.1460-1471
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• 2013

Microalgal biofuel production from wastewater has economic and environmental advantages. This article investigates the lipid production from high chemical oxygen demand (COD) bioethanol wastewater without dilution or additional nutrients, using a newly isolated heterotrophic microalga, Chlorella vulgaris LAM-Q. To enhance lipid accumulation, the combined effects of important operational parameters were studied via response surface methodology. The optimal conditions were found to be temperature of $22.8^{\circ}C$, initial pH of 6.7, and inoculum density of $1.2{\times}10^8cells/ml$. Under these conditions, the lipid productivity reached 195.96 mg/l/d, which was markedly higher than previously reported values in similar systems. According to the fatty acid composition, the obtained lipids were suitable feedstock for biodiesel production. Meanwhile, 61.40% of COD, 51.24% of total nitrogen, and 58.76% of total phosphorus were removed from the bioethanol wastewater during microalgal growth. In addition, 19.17% of the energy contained in the wastewater was transferred to the microalgal biomass in the fermentation process. These findings suggest that C. vulgaris LAM-Q can efficiently produce lipids from high-concentration bioethanol wastewater, and simultaneously performs wastewater treatment.

• KSBB Journal
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• 제16권4호
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• pp.351-355
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• 2001

호흡율 측정법을 이용하여 하수의 유기물 성분을 ASM No.1에서 제안한 네 가지 성분으로 구분하였다. Ss의 경우 전체 TCOD의 10-16%, Xs의 경우 32-50%, S$_1$의 경우 8-1% 정도를 차지하는 것으로 나타났으며, X$_1$의 경우 2-47% 정도를 차지하는 것으로 관찰되었다. 그리고 이 결과는 외국의 결과와 비교해 볼 때 Ss 성분이 10% 작을 반면 X$_1$ 성분은 10% 정도 큰 것으로 비교되었다. 하수의 미생물 농도를 분석한 결과, active heterotrophic biomass가 TCOD의 10-23% 정도를 차지하고 있었으며, active autotrophic biomass는 검출되지 않았다. 본 실험은 현재 TCOD, SCOD로 구분하는 하수의 유기물 성분을 미생물의 이용 정도를 나타내는 호흡률 측정법으로 세분화함으로서, 본 실험 방법을 이용하여 유기물 분해 과정 및 탈질화 그리고 인 제거 기작에 사용되는 유기물에 대한 정보를 구체적으로 제공할 수 있음을 보여 주었다.

• ALGAE
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• 제31권3호
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• pp.189-204
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• 2016

Microalgal bioremediation of CO₂, nutrients, endocrine disruptors, hydrocarbons, pesticides, and cyanide compounds have evaluated comprehensively. Microalgal mitigation of nutrients originated from municipal wastewaters, surface waters, and livestock wastewaters has shown great applicability. Algal utilization on secondary and tertiary treatment processes might provide unique and elegant solution on the removing of substances originated from various sources. Microalgae have displayed 3 growth regimes (autotrophic, heterotrophic, and mixotrophic) through which different organic and inorganic substances are being utilized for growth and production of different metabolites. There are still some technology challenges requiring innovative solutions. Strain selection investigation should be directed towards identification of algal that are extremophiles. Understanding and manipulation of metabolic pathways of algae will possible unfold solution to utilization of algae for mitigation of dissolve organic nitrogen in wastewaters.

• ALGAE
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• 제37권2호
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• pp.149-161
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• 2022

Noctiluca scintillans is a heterotrophic dinoflagellate that causes red-colored oceans during the day (red tides) and glowing oceans at night (bioluminescence). This species feeds on diverse prey, including phytoplankton, heterotrophic protists, and eggs of metazoans. Thus, many scientists have conducted studies on the ecophysiology of this species. It is easy to cultivate N. scintillans at a scale of <1 L, but it is difficult to cultivate them at a scale of >100 L because N. scintillans cells usually stay near the surface, while prey cells stay below the surface in large water tanks. To obtain mass-cultured N. scintillans cells, we developed an automatic system for cultivating N. scintillans on a scale of 100 L. The system consisted of four tanks containing fresh nutrients, the chlorophyte Dunaliella salina as prey, N. scintillans for growth, and N. scintillans for storage, respectively. The light intensities supporting the high growth rates of D. salina and N. scintillans were 300 and 20 µmol photons m^-2 s^-1, respectively. Twenty liters of D. salina culture from the prey culture tank were transferred to the predator culture tank, and subsequently 20 L of nutrients from the nutrient tank were transferred to the prey culture tank every 2 d. When the volume of N. scintillans in the predator culture tank reached 90 L 6 d later, 70 L of the culture were transferred to the predator storage tank. To prevent N. scintillans cells from being separated from D. salina cells in the predator culture tank, the culture was mixed using an air pump, a sparger, and a stirrer. The highest abundance of N. scintillans in the predator culture tank was 45 cells mL^-1, which was more than twice the highest abundance when this dinoflagellate was cultivated manually. This automatic system supplies 100 L of N. scintillans pure culture with a high density every 10 d for diverse experiments on N. scintillans.

• 한국환경과학회지
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• 제19권5호
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• pp.647-653
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• 2010

The objectives of this research are to evaluate and compare the oxygen transfer coefficients($K_{La}$) in both a general bubbles reactor and a micro-nano bubbles reactor for effective operation in sewage treatment plants, and to understand the effect on microbial kinetic parameters of biomass growth for optimal biological treatment in sewage treatment plants when the micro-nano bubbles reactor is applied. Oxygen transfer coefficients($K_{La}$) of tap water and effluent of primary clarifier were determined. The oxygen transfer coefficients of the tap water for the general bubbles reactor and micro-nano bubbles reactor were found to be 0.28 $hr^{-1}$ and 2.50 $hr^{-1}$, respectively. The oxygen transfer coefficients of the effluent of the primary clarifier for the general bubbles reactor and micro-nano bubbles reactor were found be to 0.15 $hr^{-1}$ and 0.91 $hr^{-1}$, respectively. In order to figure out kinetic parameters of biomass growth for the general bubbles reactor and micro-nano bubbles reactor, oxygen uptake rates(OURs) in the saturated effluent of the primary clarifier were measured with the general bubbles reactor and micro-nano bubbles reactor. The OURs of in the saturated effluent of the primary clarifier with the general bubbles reactor and micro-nano bubbles reactor were 0.0294 mg $O_2/L{\cdot}hr$ and 0.0465 mg $O_2/L{\cdot}hr$, respectively. The higher micro-nano bubbles reactor's oxygen transfer coefficient increases the OURs. In addition, the maximum readily biodegradable substrate utilization rates($K_{ms}$) for the general bubbles reactor and micro-nano bubbles reactor were 3.41 mg COD utilized/mg active VSS day and 7.07 mg COD utilized/mg active VSS day, respectively. The maximum specific biomass growth rates for heterotrophic biomass(${\mu}_{max}$) were calculated by both values of yield for heterotrophic biomass($Y_H$) and the maximum readily biodegradable substrate utilization rates($K_{ms}$). The values of ${\mu}_{max}$ for the general bubbles reactor and micro-nano bubbles reactor were 1.62 $day^{-1}$ and 3.36 $day^{-1}$, respectively. The reported results show that the micro-nano bubbles reactor increased air-liquid contact area. This method could remove dissolved organic matters and nutrients efficiently and effectively.

• 생태와환경
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• 제33권2호통권90호
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• pp.128-135
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• 2000

수화의 소멸과정에서 수계에 분포하는 세균의 역할을 확인하기 위하여 대청호의 주요 정점에서 환경요인과 종속영양세균 군집, Anabaena cylindrica 생장억제세균의 수층별 연중 변화를 조사하였다. 평균수심은 정점 1에서 25.5m, 정점 2에서 15.0m, 정점 3에서는 12.3m였다. 모든 정점에서 수층별 온도는 하절기를 중심으로 하는 온대지방 수계에서의 전형적인 변화를 나타내었다. 용존산소량은 하절기에 불규칙하게 변화하긴 했지만 수온과 비교적 반비례적인 양상으로 변화하였다. 대체적으로 모든 정점에서 5월 초순까지 점차 감소하던 용존산소량은 이후에는 급격한 변화를 나타내다가 9월 중순 이후에는 점차 증가하는 양상을 보였으며, 특히 이러한 변화양상은 표층에서 더욱 뚜렷하였다. 용존산소량이 불규칙적으로 큰 변화를 보이는 하절기에는 다른 수층에 비하여 표층에서 용존산소량이 매우 높았다. 표층에서의 클로로필 a농도는 하절기에 변동폭이 크게 나타났으며, 용존산소량이 높은 시기에 비교적 높은 수치를 나타내었다. 종속영양세균의 분포도는 모든 수층에서 봄부터 가을까지는 대체로 높게 유지되다가 수온이 급격히 하락하는 9월 이후에는 매우 낮은 개체군 크기를 보였다. 특히 모든 표층에서 이러한 변화는 두르러졌다. Anabaena cylindrica 생장억제세균은 6월 이전에는 거의 분포하지 않다가 7월에 분포도가 큰 폭으로 증가하였고, 이후부터는 정점별로 상이한 분포 변화를 보였다. 모든 정점에서 A. cylindrica생장억제세균의 분포값이 높았던 7월과 10월에는 표층보다는 중층과 하층에서 더 많은 생장억제세균이 검출되었는데, 이러한 결과는 숙주인 A. cylindrica의 활력이 상대적으로 떨어질 때 억제세균의 활성이 높아지는 것을 암시한다. 이상의 결과로부터 자연수계에서 세균은 남조세균 분포에 대한 조절자로서의 역할을 하며, 특히 남조세균의 활력이 떨어질 때 그 역할이 더욱 두드러진다는 사실을 알 수 있었다.