• Journal of Microbiology
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• 제44권2호
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• pp.155-161
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• 2006

Comparative analysis of microbial communities in a sequencing batch reactor which performed enhanced biological phosphorus removal (EBPR) was carried out using a cultivation-based technique and 16S rRNA gene clone libraries. A standard PCR protocol and a modified PCR protocol with low PCR cycle was applied to the two clone libraries of the 16S rRNA gene sequences obtained from EBPR sludge, respectively, and the resulting 424 clones were analyzed using restriction fragment length polymorphisms (RFLPs) on 16S rRNA gene inserts. Comparison of two clone libraries showed that the modified PCR protocol decreased the incidence of distinct fragment patterns from about 63 % (137 of 217) in the standard PCR method to about 34 % (70 of 207) under the modified protocol, suggesting that just a low level of PCR cycling (5 cycles after 15 cycles) can significantly reduce the formation of chimeric DNA in the final PCR products. Phylogenetic analysis of 81 groups with distinct RFLP patterns that were obtained using the modified PCR method revealed that the clones were affiliated with at least 11 phyla or classes of the domain Bacteria. However, the analyses of 327 colonies, which were grouped into just 41 distinct types by RFLP analysis, showed that they could be classified into five major bacterial lineages: ${\alpha},\;{\beta},\;{\gamma}-$ Proteobacteria, Actinobacteria, and the phylum Bacteroidetes, which indicated that the microbial community yielded from the cultivation-based method was still much simpler than that yielded from the PCR-based molecular method. In this study, the discrepancy observed between the communities obtained from PCR-based and cultivation-based methods seems to result from low culturabilities of bacteria or PCR bias even though modified culture and PCR methods were used. Therefore, continuous development of PCR protocol and cultivation techniques is needed to reduce this discrepancy.

• 한국물환경학회지
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• 제25권2호
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• pp.329-334
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• 2009

Bacterial numbers, such as endospore-formers, and treatment efficiencies were investigated for Rotating Activated Bacillus Contactors (RABC) and other advanced wastewater treatment processes including anaerobic-anoxic-oxic (A2O), sequencing batch reactor (SBR) and biological aerated filter (BAF). Endospore-forming bacterial numbers in the RABC showed 129-fold higher levels than those of the existing advanced systems. RABC process demonstrated the highest bacterial numbers in its bioreactors (paired t-test, p<0.01). RBC biofilms and aeration tanks of the RABC system showed 131- and 476-fold higher than other existing advanced processes, respectively. Mean treatment efficiencies of the existing systems were 83.5% for chemical oxygen demand (COD), 59.1% for total nitrogen (TN) and 76.8% for total phosphorus (TP). However, RABC process removed 96.9% for COD, 96.9% for TN and 91.9% for TP for highly concentrated food wastewater (COD>1,500 mg/L, TN>150 mg/L, TP>50 mg/L). Treatment efficiency was significantly reduced when the numbers of Bacillus genus in the bioreactors decreased below $10^6CFU/mL$. The automated RABC (A-RABC), in which dissolved oxygen concentrations are automatically controlled, showed higher treatment efficiencies compared to the RABC process. The RABC system maintained sufficient bacterial numbers for the effective treatment of highly concentrated food wastewater. Moreover, final effluent was in agreement to water quality standards.

• 미생물학회지
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• 제44권1호
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• pp.29-36
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• 2008

질소는 하수처리과정에서 제거되어야 하는 주요 오염물질 중의 하나이며, 세균 군집을 이용한 고도처리 시스템에서 생물학적 질소제거는 중요한 기술이다. 질산화반응은 생물학적 질소제거 시스템의 첫 단계로 미생물에 의해 진행된다. 암모니아는 암모니아산화세균에 의해 아질산염으로 산화되며, 그 후에 아질산염은 아질산염 산화세균에 의해 질산염으로 산화된다. 실험실 규모의 생물학적 질소제거 시스템인 변형된 eBAF 시스템, Nutrient removal laboratory 시스템과 반추기법을 적용한 rSBR 시스템의 질산화반응조 시료에서 16S rRNA 유전자를 이용한 terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) 방법으로 아질산염 산화세균군집을 분석하였다. 제한효소로 형성된 단편의 클러스터분석에서 Nitrobacter 군집은 각각의 폐수처리 시스템에 따라 군집의 차이가 있음이 나타났다. 그러나 Nitrospira 군집의 클러스터분석에서는 액체와 담체의 서식지 환경 차이에 의해 군집이 구분되었다.

• 상하수도학회지
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• 제32권6호
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• pp.535-550
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• 2018

Total organic carbon (TOC) will replace chemical oxygen demand ($COD_{Mn}$) as an effluent water quality standard in public sewage treatment works (PSTWs) from 2021 in Korea. To ensure effective control of TOC in the effluent, investigation was carried out into TOC levels and sewage treatment operation factors in five target PSTWs using anaerobic-anoxic-aerobic ($A_2O$) processes, media, membrane, and sequencing batch reactor (SBR) technologies. TOC removal efficiencies appeared to be 93-96% on average. As a fraction of TOC, biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) was reduced from 64% in the influent to 9% in the effluent in these PSTWs. During the investigation, biological treatment processes were applied flexibly for operation factors such as HRT, SRT, MLSS, F/M ratios and BOD volume loads, based on the influent characteristics and design conditions. As a result, we suggest efficient operating conditions in PSTWs by evaluating relationships between TOC removal and operation factors.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제49권2호
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• pp.279-286
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• 2007

반응물을 연속적으로 내부 순환시키는 생물막 연속회분식모래여과 공정을 고안하고 외부 탄소원이 전혀 사용되지 않는 조건하에서의 돈사폐수 처리특성을 평가하였다. 수직형과 경사형 모래여과조에서의 NOx-N 부하량에 따른 탈질율은 각각 19%와 3.8%로 수직형에서 5배 정도 높은 효율을 보임에 따라 수직형태의 모래여과조를 생물막 연속회분식 공정과 연계하여 운전하였다. 처리공정을 HRT 15일, 내부순환율 105L/hr.m3, 평균 암모니아성 질소 부하량 54g/m3.d 조건에서 운전하였을 때 STOC, NH4- N, TN의 처리효율은 각각 75%, 97%, 85%이었다. 생물막 연속회분식 반응조와 모래여과조간의 내부순환으로 TN의 제거효율이 약 14%증진되는 것으로 나타났으며 얻어진 질소제거효율 증진은 주로 모래여과조에서의 탈질에 의한 것으로 밝혀졌다. 또한 용해성 인의 경우 내부순환이 수행되지 않았을 시에는 유출수내 농도가 오히려 증가하였으나 내부순환시에는 약 57% 정도가 제거되는 것으로 나타남에 따라 반응물의 내부순환이 용해성 인의 제거효율 증진에도 기여함을 알 수 있었다. 시스템에서의 질소제거 양상을 분석해본 결과 최종 유출수내의 NH4-N은 부하량 60g/m3.d 수준에서 약 20mg/L 이하로 비교적 일정하였고 부하량이 100g/m3.d. 이상의 수준으로 상승함에도 80% 이상의 질소 제거효율을 보였다. 그러나 부하량 100g/m3.d 수준 이상에서부터 처리효율이 감소하는 것으로 나타나 외부탄소원이 전혀 사용되지 않는 운전조건에서의 질소의 적정 부하량은 약 100g/m3.d 정도인 것으로 판단되었다.

• 미생물학회지
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• 제53권3호
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• pp.200-207
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• 2017

SA-TSA 복합구를 이용해 폐활성슬러지로부터 VFAs를 생산하고, 이를 발효 기질로 이용해 PHA를 생산하기 위한 실험을 수행하였다. 30%의 SA-TSA 복합구를 처리하였을 때 폐활성슬러지의 가용화 효율이 가장 효과적으로 일어나서 약 3,900 mg/L의 SCOD값을 얻었으며, acetic acid, propionic acid, iso-butyric acid 및 butyric acid를 주성분으로 하는 2,961 mg/L 농도의 VFAs를 얻었다. VFAs를 외부탄소원으로 이용하는 SBR 공정을 통해 PHA를 생합성하는 미생물을 농화배양하는 실험을 수행하고 PCR-DGGE로 분석한 결과, 우점 미생물로 Vibrio spp.와 Corynebacterium glutamicum이 확인되었다. 폐활성슬러지로부터 얻은 VFAs를 탄소원으로 사용하여 농화된 혼합미생물배양체를 회분배양한 결과, 건체량의 25.9%에 달하는 PHB를 얻었다. 본 연구결과는 SA-TSA 복합구를 이용하여 폐활성슬러지로부터 VFAs를 얻음으로써 폐슬러지 감량화 효과를 얻고, 또 혼합미생물배양체를 이용하여 VFAs를 바이오폴리머로 전환함으로써 경제성을 확보할 수 있는 새로운 생물공정의 가능성을 보여준다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1281-1286
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• 2008

하수처리과정에서 온실가스인 N$_2$O가 발생하는데, N$_2$O의 지구온난화 기여율은 CO$_2$의 310배에 달한다. 본 연구에서는 하수처리공정에 따라 온실가스 배출계수가 어떤 차이를 보이는지를 분석하기위해 운전 중인 4개의 하수처리공정을 대상으로 조사하였다. 배출계수 산정을 위한 시료채취는 Flux Chamber를 이용하였으며, N$_2$O 정량은 6 port gas sampling valve가 장착된 Agilent사의 GC로 분석하였으며, 검출기는 ECD를 사용하였다. 하수처리공정별 오염물질 유입 부하에 대한 N$_2$O 배출계수 산정결과 5-stage공정은 0.94 g-N$_2$O/kg-TN으로 가장 낮았으며, 다음으로 활성슬러지공정이 2.65 g-N$_2$O/kg-TN, Denipho공정이 9.30 g-N$_2$O/kg-TN, 그리고 SBR공정이 26.73 g-N$_2$O/kg-TN으로 가장 높게 나타났다. 하수처리에서 N$_2$O 배출량 감소를 위해서는 조사대상 시설 중 5-stage 공정이 가장 적절한 것으로 평가하였다.