• 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.

• 한국토양비료학회지
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• 제28권4호
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• pp.356-362
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• 1995

1979년 이래 유기물(有機物)을 연용(連用)한 논토양에 있어서 미생물상(微生物相)의 이절적(李節的) 변화(變化)를 구명(究明)하고자 호남지역 전북통인 논토양에 유기물(有機物)로써 무시용, 볏짚 및 퇴비를 그리고 질소수준으로써 무시용, 150kg/ha를 처리하여 표토(表土)로부터 15cm깊이토양의 미생물상(微生物相) 변화(變化)를 검토(檢討)하였다. 전세균수(全細菌數)는 수도이앙전(水稻移秧前)인 담수직후(湛水直後)부터 유수형성기(幼穗形成期)까지 점진적인 증가 후 수확기까지 감소(減少)하였으며 방선균(放線菌), 사상균(絲狀菌) 및 셀루로스분해균수(分解菌數)은 유수형성기(幼穗形成期)까지 미약한 변화를 보였으나 그 이후 수확기까지 증가(增加)하였다. 또한 대부분의 미생물수(微生物數)는 유기물과 질소의 장기혼용구(長期混用區)에서 높았으나 셀루로스분해균만은 유기물 단독시용구에서 높았다. 질소순환미생물중 암모니아 산화균수는 수확기에, 질산산화균수와 질산환원균수는 유수 형성기에 그리고 탈질균수는 분얼초기에 높았으나 암모니아 화성균수는 유기물 또는 질소(窒素)시용 여부에 따라 달랐다. 이들 미생물들은 유기물(有機物)이나 질소의 단독시용구에 비하여 유기물과 질소혼용구(窒素混用區)에서 높았으며, 특히 탈질균은 유기물(有機物)중 볏짚시용구에서 높았으나 그 외는 차이가 없었다.

• KSBB Journal
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• 제17권1호
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• pp.80-87
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• 2002

유기물 제거뿐만 아니라 안정적으로 질소와 인의 동시 제거를 위한 순환식 생물막 반응기를 제작, 운전하여 최적의 운전 인자를 도출하고, 질소 제거의 텃 번째 단계인 질산화 및 뒤이은 탈질에 관여하는 미생물들의 군집 구조 분석을 수행하였다. 유기물 제거와 질소와 인의 동시 제거를 위한 순환식 생물막 반응기는 143일 동안 운전되었다. 이 결과 $COD_{cr},\;BOD_5$, SS의 경우 각각 88, 88, 97%의 평균 제거효율을 보였다 이 기간 중 질산화율은 약 96% 정도로 유입 ${{NH_4}^{+}}_{-}N$의 대부분이 제거됨을 보였다. 하지만 탈질율은 평균 45% 정도로 나타났다. 반응기로 유입되는 총 인의 경우 약 44%가 제거되었다. 질소제거의 첫 번째 단계인 질산화가 일어나는 호기성 반응조 내 질산화 미생물의 경우 FISH 관찰 결과, 주요 암모니아 산화균 및 아질산 산화균으로는 Nitrosomonas spp.와 Nitrospira sap.가 관찰되었다. 또한 탈질 반응이 일어나는 준혐기성 반응조에서는 Rhodobacter, Rhodovulum, Roseebacter 그리고 Paracoccus 속에 속하는 탈질 미생물들이 전체 미생물의 약 10~20% 정도를 차지하며 분포하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제12권2호
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• pp.112-120
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• 1993

추파 대맥포장에서 기비(基肥)로 시용한 요소(尿素)의 토양중 질산화율(窒酸化率)과 월동기간중 보리의 고사체(枯死體)함유된 질소의 양(量)과 작토층에서 소실(消失)된 질산태질소의 양(量) 및 월동 후 토양에 잔존하고 있는 질소의 양(量)을 추정하고자 실시되었다. 보리 품종 올보리를 공시하고 작물시험장 맥류포장에서 기비 사용량을 0, 40, 80 및 120kg/ha을 요소(尿素)로 시용하였다. 파종은 10월 12일에 하였고 이듬해 3월 17일까지 조사하였으며, 월동기간은 12월 15일부터 3월 17일까지로 하였다. 또한 같은 토양을 이용하여 질산화작용에 미치는 온도의 영향을 밝히기 위하여 5, 10 및 $15^{\circ}C$ 조건에서 4, 8, 16 mg N/100g soil 수준으로 배양(培養)하였다. 1. 토양의 $NH^+\;_4-N$ 및 $NO^-\;_3-N$ 함량의 변화는 요소(尿素) 시용 후 40일경을 기점으로, 40일경까지는 $NH^+\;_4$가, 그리고 그 이후에는 $NO^-\;_3$ 가 각각 가급태(可給態) 질소(窒素)의 주(主)를 이루었다. 2. 토양에 시용된 요소(尿素)의 질산화는 요소(尿素) 시용량이 많을수록, 그리고 온도가 낮을수록 완만하게 진행되었는데, $5{\circ}C$는 $15{\circ}C$에서의 질산화율(窒酸化率) $40{\sim}50%$가 일어났다. 3. 질산화작용(窒酸化作用) 관여하는 ammonia oxidizing bacteria 와 nitrite oxidizing bacteria의 수는 요소(尿素) 용량의 증가에 따라 거의 직선적으로 증가(增加) 하였다. 4. 월동 후 생존한 보리에 함유된 질소량(窒素量)은 기비량(基肥量)의 10% 미만이었고, 작토층에 잔류한 가급태질소(可給態窒素)의 함량은 기비량의 약 $24{\sim}26%$ 이었으며, 월동기간중 보리의 고사체에 함유되어 유기태질소로 소실(消失)된 양(量)은 기비량의 약 50%였고, 질산태질소의 용탈양(溶脫量)은 약 $17{\sim}20%$에 달하였다. 월동기간중 질산태질소의 용탈량은 기비사용량 80 및 120kg/ha에서 각각 ha당 16kg 및 20kg 정도로 추정되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제17권2호
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• pp.82-89
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• 1984

논토양(土壤)에 볏짚을 시용(施用)하고 투수조건(透水條件)으로 수도(水稻)를 재배(栽培)하면서 경시적(經時的)으로 질소대식(窒素代識)에 관여(關與)하는 미생물(微生物)의 소장(消長)과 토양성분(土壤成分)의 변화(變化)를 조사(調査)하여 얻어진 결과(結果)는 다음과 같다. 토양중(土壤中) Eh는 경시적(經時的)으로 저하(低下)했으며 볏짚시용구(施用區)의 Eh가 더욱 낮다. pH는 상층(上層)이 하층(下層)보다 약간 높았다. 이가철(二價鐵)은 함량(含量)이 볏짚시용(施用)으로 증가(增加)되었으며 경시적(經時的)으로 증가(增加)하는 경향(傾向)이었다. $NH_4$-N는 생육초기(生育初期)에 볏짚시용구(施用區)가 함량(含量)이 낮고 $NO_3$-N는 거의 검출(檢出)되지 않았다. 탈실균(脫室菌)은 담수초기(湛水初期)에 상층(上層)에서 높았으며 볏짚시용(施用)으로 생육초기(生育初期)에 약간 균수증가(菌數增加)가 있었다. 경시적(經時的)으로 탈질균(脫窒菌)은 감소(減少)하는 경향(傾向)이었으며 질산환원균(窒酸還元菌)은 증가(增加)하였다. 암모니아 산화균(酸化菌)은 상층(上層)의 균수(菌數)가 하층(下層)보다 많았다. 아질산산화균(亞窒酸酸化菌)은 경시적(經時的)으로 감소(減少)하고 볏짚시용(施用)으로 균수(菌數)가 더욱 감소(減少)되었다. 토양중(土壤中) 이가철함량(二價鐵含量)과 탈질균(脫窒菌)과는 부(負)의 상관(相關)이 비교적 높으며 질산환원균(窒酸還元菌)과는 정(正)의 상관(相關)은 있으나 유의성(有意性)은 없었다. 암모니아산화균(酸化菌)과 그 이가철함량(二價鐵含量)과는 일정(一定)한 상관관계(相關關係)를 나타내지 못하고 있으며 $NH_4$-N 함량(含量)과도 뚜렷한 유의상관(有意相關)이 없었다.

• Geosystem Engineering
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• 제21권5호
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• pp.243-250
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• 2018

This study investigated nitrite ($NO_2{^-}$) accumulation due to FA (Free Ammonia: $NH_3$) inhibition in an anaerobic-aerobic-anoxic (AOA) process reactor to mainly treat wastewater containing 302-610 mg/L of $NH_3/NH_4{^+}-N$. Based on an experimental operation focusing on the nitrification, it was observed that $NO_2{^-}$ was accumulated in the aerobic nitrification zone as pH increased, due to inhibition of $NO_2{^-}$ conversion to $NO_3{^-}$ by FA. This result implied FA inhibition to NOB ($NO_2{^-}$-Oxidizing Bacteria) for converting $NO_2{^-}$ to $NO_3{^-}$. The objective of this study is to develop a feasible monitoring procedure for early detection of the FA inhibition toward $NO_2{^-}$ accumulation and poor nitrification. Thus, in order to rapidly assess FA concentrations, an $NH_3$ probe was utilized to measure $NH_3$ concentrations together with applying a simple model prediction using the measured $NH_4{^+}$ concentrations, the Henry's law constant of $NH_3$ and measured pH. The predictive model $NH_3$ levels were verified by a good correlation (89%) with the corresponding measured data, but the model prediction underestimated FA concentrations at less than 7.4 and a little overestimated at pH above 7.5. Interestingly, accumulated $NO_2{^-}$ levels were roughly correlated with FA levels that were observed at delayed time points. This reflects the detected FA levels can be good indicators of $NO_2{^-}$ levels with some delayed time. $NO_2{^-}$ accumulation started at measured FA concentrations of higher than approximately 3 mg/L and ceased below that FA level.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권7호
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• pp.1140-1151
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• 2010

Differences in DNA banding patterns, obtained by ribosomal intergenic spacer analysis (RISA), and nitrification were followed in a moving-bed biofilm reactor (MBBR) receiving municipal landfill leachate. Complete nitrification (>99%) to nitrate was obtained in the two-stage MBBR system with an ammonium load of 1.09 g N-$NH_4/m^2{\cdot}d$. Increasing the ammonium load to 2.03 g N-$NH_4/m^2{\cdot}d$or more caused a decline in process efficiency to 70-86%. Moreover, at the highest ammonium load (3.76 g N-$NH_4/m^2{\cdot}d$), nitrite was the predominant product of nitrification. Community succession was evident in both compartments in response to changes in ammonium load. Nonmetric multidimensional scaling (NMDS) supported by similarity analysis (ANOSIM) showed that microbial biofilm communities differed between compartments. The microbial biofilm was composed mainly of ammonia-oxidizing bacteria (AOB), with Nitrosomonas europeae and N. eutropha being most abundant. These results suggest that high ammonium concentrations suit particular AOB strains.

• 청정기술
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• 제18권4호
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• pp.398-403
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• 2012

폐수로부터 안정적이며 경제적으로 질소 성분을 제거하기 위하여 선택적 질산화와 슬러지 그래뉼화를 파일럿 규모의 공기 유동 연속회분반응기(sequencing batch reactor, SBR)에서 수행하였다. 연속회분반응기 유입 암모니아 부하가 1.0 kg ${NH_4}^+-N/m^3{\cdot}d$까지는 거의 100%에 가까운 높은 질산화율을 보였고, 1.0~2.0 kg ${NH_4}^+-N/m^3{\cdot}d$에서는 거의 90%, 2.0 kg ${NH_4}^+-N/m^3{\cdot}d$ 이상에서는 질산화율이 90% 아래로 떨어짐을 확인할 수 있었다. 암모니아 저해와 용존산소 제한에 의한 아질산 산화균의 선택적 저해는 폐수 질산화에서 아질산 축적을 유도할 수 있다. 본 실험에서 연속회분반응기의 pH를 8.0 이상으로 그리고 용존산소를 1.5 mg/L 이하로 유지했을 때 모두 0.95 이상의 아질산 비율을 얻었다. 또한 공기 유동 연속회분반응기의 침전시간을 5분으로 짧게 유지하여 침전성이 좋지 않은 슬러지를 반응기에서 배제하고 침전성이 좋은 슬러지를 선택적으로 배양하였다. 그 결과 슬러지 침전성이 향상되면서 그래뉼 형성이 촉진되었으며 슬러지 침강계수(sludge volume index, SVI)는 60일 이후부터 75 이하로 안정되게 유지되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권6호
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• pp.332-339
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• 2015

질소화합물은 부영양화 등 수질을 악화시키는 결과를 초래하므로 질소 제거는 수처리에 있어 가장 중요한 문제들 중 하나이다. 본 연구에서는 독립영양탈질 공정인 CANON (Completely Autotrophic Nitrogen-removal Over Nitrite)을 이용하여 암모니아성 질소 제거 효율을 평가하고, 미생물 군집 분석을 수행하였다. AOB (Ammonium Oxidizing Bacteria)와 ANAMMOX(ANaerobic AMMonium OXidation)균을 동시에 식종하고, $37^{\circ}C$에서 유입 암모니아성 질소농도 100 mg-N/L와 아질산성 질소 농도 100 mg-N/L 조건으로 운전한 결과, 성공적인 CANON 반응이 유도되었다. 유입수에서 아질산성 질소를 제외시키고 암모니아성 질소(100 mg-N/L)만을 공급하였을 때, DO농도 0.4 mg/L 이상에서는 CANON의 성능이 악화되었지만, DO농도를 0.3 mg/L으로 낮추자 71.3%의 총 질소제거효율을 나타내었다. 유입 암모니아성 질소 농도를 50 mg-N/L로 낮추었을 때, 질소 제거효율이 급격히 악화되었다. 그러나 유입농도를 다시 100 mg-N/L로 증가시키자 14일 만에 이전의 질소제거성능을 회복하였고, 이후 $76.1{\pm}4.9%$의 총 질소제거효율을 나타냈다. 온도를 상온($20{\pm}1^{\circ}C$) 조건으로 전환하자 초기에는 불안정한 CANON 반응이 일어났지만, 23일 이후에는 안정적인 총 질소제거효율($70.0{\pm}2.6$%)을 유지하였다. PCR-DGGE를 이용한 미생물군집 분석 결과, 식종원과 CANON의 미생물군집은 확연한 차이를 나타냈지만, CANON의 각 조건에 따른 미생물군집은 크게 다르지 않았다. 따라서 질소제거 성능의 악화는 미생물군집을 구성하는 미생물종의 변화에 기인하기 보다는 구성 미생물종들의 질소제거 활성의 저하에 기인하는 것으로 생각된다. 이러한 결과는 AOB와 ANAMMOX균을 식종하여 CANON 반응을 성공적으로 유도한다면, 이후 농도나 온도의 변화에도 안정적인 미생물군집을 유지할 수 있다는 것을 의미한다.

• 미생물학회지
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• 제49권2호
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• pp.137-145
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• 2013

유기성 오염원(생활하수 처리시설 방류수) 유무에 따른 질화 세균의 변화를 알아보기 위해 낙동강의 2 조사수역에서 다양한 형태의 질소(T-N, $NH_4$-N, $NO_2$-N, $NO_3$-N) 농도를 측정하였고 조사 수역에 있는 질화세균 종류를 확인한 후, fluorescent in situ hybridization (FISH)법으로 질화세균 수를 정량 평가하였다. 즉 암모니아 산화세균의 종류는 amoA 유전자, 그리고 아질산 산화 세균인 Nitrobacter sp.는 SSU 16S rDNA 특정 기호서열을 목표로 한 PCR-DGGE를 수행한 후 염기서열 분석으로 그들이 각각 Nitrosomonas sp., Nitrobacter sp.임이 확인됨에 따라 그에 상응하는 gene probe, NSO190와 NIT3을 사용해 FISH법을 수행하여 각 수역의 질화세균수를 비교하였다. 아울러 전반적인 세균학적 수질을 모니터링하기 위해 수계에 많은 ${\alpha}{\cdot}{\beta}{\cdot}{\gamma}$-Proteobacteria도 FISH법으로 검출하였다. ${\alpha}{\cdot}{\beta}{\cdot}{\gamma}$-Proteobacteria 분포도와 모든 유형의 질소 측정 결과에 따르면 정점 1 보다 정점 2의 유기물 오염도가 높다고 할 수 있었다. 이에 상응해 NSO160과 NIT3로 검출한 평균 질화세균수도 정점 1 (암모니아산화세균, $7.8{\times}10^5$; 아질산산화세균, $0.8{\times}10^6$ cells/ml)보다 정점 2 (암모니아산화세균, $9.3{\times}10^5$; 아질산산화세균, $1.6{\times}10^6$ cells/ml)에 더 많았고 그들이 총세균수에서 차지하는 평균 비율(%) 역시 정점 1 (NSO190, 18%; NIT3, 23%)에 비해 정점 2 (NSO190, 27%; NIT3, 34%)에서 높았다. 따라서 유기오염도가 낮은 상수원수 취수장 인근 수역인 정점 1 보다 생활하수처리시설 방류수로 인해 유기성 오염원이 상존하는 정점 2에서의 질화작용이 더 활발하다고 결론지을 수 있었다.