• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.859-863
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• 2008

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.

• 생명과학회지
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• 제27권8호
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• pp.930-936
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• 2017

Pseudomonas sp. GP32가 생산하는 생물고분자응집제 Biopol32의 실제 산업폐수에서의 적용을 위하여 생물고분자 Biopol32의 응집특성을 조사하였다. Biopol32의 응집물질은 polysaccharide로 확인되었다. 음이온성 응집제들은 응집효율을 높이기 위하여 보조응집제로 counter ion을 사용하고 있다. Biopol32의 응집활성은 보조응집제로 $Ca^{2+}$, $Al^{3+}$와 같은 양이온을 첨가 하였을 때 크게 증가하였으며, 보조응집제로서 7.0 mM $CaCl_2{\cdot}2H_2O$을 첨가하였을 때 Biopol32의 응집활성이 가장 높게 나타났다. Kaolin 현탁액에 Biopol32를 1.5 mg/l의 농도로 첨가하였을 때 가장 높은 응집활성을 보였다. Biopol32의 pH와 온도에 따른 응집활성은 현재 폐수처리 현장에서 상업적으로 이용되고 있는 음이온성 유기합성고분자응집제 polyacrylamide와 Zoogloea ramigera로부터 생산된 생물고분자응집제 zooglan과 응집활성을 비교하였다. Biopol32의 응집활성은 pH 5.0에서 8.0의 넓은 범위의 pH에서 높은 응집활성을 보였으며, 또한 온도의 영향에서는 $60^{\circ}C$에서 가장 높은 응집활성을 나타내었으나, $70^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 응집활성이 급격히 감소하는 것으로 나타났다. Jar fermentor를 이용한 batch culture를 통하여 Biopol32의 응집활성과 전하밀도와의 관계를 조사하였다. 음이온성 전하밀도와 겉보기 점도가 높을수록 Biopol32의 응집활성이 높아져, Biopol32의 응집활성과 겉보기점도는 Biopol32의 전하밀도와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제7권3호
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• pp.166-171
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• 1992

생물응집체 개발을 목적으로 Zoogloea ramigera115를 이용하여 균주배양 및 생물고분다 생성실험을 시시하였다. 다당류 최고 생성률을 얻을 수 있는 최적기질로 탄소원으로는 glucose, 질소원으로는 $NaNO_3$ 유기영양원으로는 yeast extract가 선택되었다. 초기 pH가 6일 때 가장 높은 세포성장과 점성을 나타내었다. 생성돈 생물고분자는 ultrasonication과 고속 원심분리를 거친 후 propanol 첨가에 의해 효율적으로 추출되었다. 생물고분자는 jae test에 의한 응집실험에서 높은 침강성을 보여 응집제 사용가능성을 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제11권4호
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• pp.470-475
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• 1996

썩은 나무 잎에서 세포외 생물고분자 응집제를 생 산하는 흰 곰팡이를 분리하여 Pestalotiopsis sp. M01로 동정하였다. 이 균주가 생산하는 생물고분자 응집제의 응집활성에 대한 배양 조건을 무기염 배지인 Czapek-Dox 배지를 기초로 하여 탄소원, 질소 원, 배지의 pH멸, 그리고 옹도별로 조사하였다. 그 결과로서 응집활성 조건은 3 % sucrose, 0.3 % $KN0_3$, pH 7, 그리고 $25^{\circ}C$에서 최대 응집활성을 나타내었다. 반면에 이 균주의 생육 조건은 3% su-crose, 0.3 % $KN0_3$, pH 5, 그리고 $25^{\circ}C$에서 최대 생육을 나타내었다.

• KSBB Journal
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• 제10권4호
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• pp.421-427
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• 1995

상하수도 및 폐수처리에 많이 사용되고 있는 무기 및 유기합성 고분자응집제를 미생물 응집제로 대체 하기 위한 연구의 일환으로 토양으로부터 목적 미생물을 분리하여 형태학적, 생리학적 성질을 조사한 결과 Aspergillus sp. JS-42로 명 명 되 었다. 또한 Aspergillus sp. JS-42의 응집제 생산을 위한 최적배지 벚 최적 배양조건은 다음과 같이 설정하였다. 배지 조성은 3.0% glucose, 0.2% yeast ex ttract, 0.1 % $(NH_4)_2S0_4, 0.05% CaCI_2.2H_20$ 의 경우가 응집제 생산에 우수하였으며, lJ~양온도 및 초 기 pH는각각$25^{\circ}C$ 와pH 7.0의 경우가최적이였다. 이 배양조건 하에서 90시간 전후로 배양하였을 때 응집제 생산이 최대가 되었으며 이때는 screenmg시 의 기초배지에 비해 응집활성이 거의 8배 정도로 향 상되었다. 이 물질은 각종 기질에 대해 넓은 작용범 위와 강력한 응집능을 발휘하였으며 pH 및 열처리 에 대해 극히 안정한 물질이였다. 또한 이 물질은 점성이 강한 고분자성인 다당류의 일종인 것으로 판단 되였다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제17권1호
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• pp.29-36
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• 2001

제지공업은 다른 공업에 비해 용수 소비량이 많고 이에 따라 폐수의 배출량도 많은 용수 다소비 산업이다. 제지폐수의 처리는 물리적, 화학적, 처리로 1차 처리를 하고 생물학적 처리로 2차 처리를 한 후, 필요에 따라 고도처리를 행하여 재이용 하거나 방류하는 시스템으로 구성되어 있다. 물리적 처리 중 응집침전법에 의한 처리방법은 생물학적 처리의 전 단계로서 처리가 불량할 경우 생물학적 처리 시스템의 부하량이 높아져 처리율의 저하를 유발한다. 또한 가장 비용이 적게 드는 처리방법이므로 응집침전에서 많은 오염물을 제거하는 것이 비용 면에서도 유리하다고 할 수 있다. 제지공장의 폐수에는 Fiber, Filler, 그 밖의 유기용매가 포함되어 있으며, 폐수량이 많기 때문에 그 만큼의 설비자본과 운영비가 소요된다. 그러므로 폐수의 양을 줄이고 그 안에 함유된 여러 가지 물질들을 적은 비용으로 효율적으로 제거하는 방법이 필요하게 된다. 본 실험은 제지폐수를 보다 효율적으로 여과하는 방법을 찾고자 함에 있어 가압 여과시험을 채택하여 응집제의 종류 및 첨가량 그리고 압력의 변화를 주면서 여과의 특성 실험을 하였다. 폐수내의 섬유나 Filler 등은 미세하게 분산되어 콜로이드성 물질이 되는데 이것은 여과시에 여재 위에 쌓여 여과 조작을 방해한다. 여기에 응집제를 첨가하게 되면 분산된 콜로이드 입자를 응집제가 표면에 사슬처럼 붙어 안정화시킨다. 즉, 침전성과 여과성이 향상되고 SS가 떨어진다. 본실험에 사용된 응집제는 $FeCl_3$, Alum, $CaCl_2$, Polymer 이며, 네 가지 응집제를 0.01g, 0.03g, 0.05g 씩 첨가(폐수 100mL에 대해)하고 압력을 49, 98, 147, 196 kPa로 변화시키면서 실험을 하였다. 이와 같은 여러 변화의 실험을 통하여 각 단위 시간 별로 여과되는 여액량을 측정하여 여과 속도 및 탁도 등을 측정하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제41권6호
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• pp.465-470
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• 1998

미생물이 생산하는 유기폐수처리용 생물응집제를 개발하기 위하여 보관균주 및 자연계로부터 100 units/ml 이상의 응집활성을 나타내는 응집제 생산균주를 1차로 분리하고 돈분폐수에서 가장 높은 제거율을 보인 KH-54를 최종 선별하였다. 선별된 균주는 Aeromonas hydrophila로 동정되었으며 응집제 생산을 위한 최적 배양조건은 2.0% mannitol, 0.05% ammonium chloride, 0.02% $KH_2PO_4$, 0.01% $MgSO_4{\cdot}7H_2O$, 0.05% yeast extract 조성의 배지와 초기 pH 7.0, 배양온도 $25^{\circ}C$ 및 교반속도 150 rpm 의 환경인자들이었다. 상기의 조건으로 4일 배양하였을 때 770 units/ml의 응집활성과 81%의 높은 nephelometer turbidity unit(NTU) 제거율을 나타내었으며 이 응집물질은 돈분폐수 이외 두부공업폐수 92%, 제당폐수 78%, 주정공업폐수 68% 및 항생물질 발효공업폐수 36%의 NTU 제거율을 각각 나타내었다.

• 생명과학회지
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• 제29권3호
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• pp.362-368
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• 2019

Pseudomonas sp. GP32가 생산하는 생물고분자 응집제 Biopol32의 실제 응용, 개발을 위하여 식품폐수, 도축폐수, 염색폐수에 대하여 응집효과를 검토하였다. 식품폐수의 경우 pH 6.0에서 70%의 화학적산소요구량(COD) 감소율과 49%의 부유고형물(SS) 제거율을 나타내었다. 도축폐수에서는 pH 4.0에서 61%의 화학적산소요구량 감소율과 91%의 부유고형물 제거율을 보였으며, 염색페수의 경우 pH 5.0에서 72%의 화학적산소요구량 감소율과 92%의 부유고형물 제거율을 보였다. 응집과정에서 형성되는 floc의 크기는 Biopol32 용액을 최종농도 20 ppm으로 첨가하였을 때 10 mm였고 이때 탈수효율은 62%였다. 생물응집제 Biopol32 첨가구와 합성응집제 PAA 첨가구에서 탈수효율이 전반적으로 가장 좋은 응집제 첨가 농도는 20 ppm으로 나타났으며, 또한 이때 자연한계함수율(78.1%)에 이르는 최단의 여과시간을 얻을 수가 있었다.

• 환경생물
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• 제19권2호
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• pp.129-135
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• 2001

부영양화된 연못에서 규산질다공체(CelICaSi)와 미생물응집제를 이용한 녹조제어의 효과를 조사하였다. 녹조 발생 남조류인 Microcystis aeruginosa에 대한 응집능이 우수한 S-2 균주가 생산한 미생물응집제를 선정하여 현장의 조류응집에 적용하였다. 초기의 인산염농도는 대조구에서 $131\mu{g}\ell^{-1}$를 기록하였음에 비해서, CelICaSi가 첨가된 3개의 처리구에서는 $1-14\mu{g}\ell^{-1}$를 기록하며 크게 감소하였다. 엽록소$-\alpha$ 농도는 현장에 설치한 en-closure에서 초기에 $215\mu{g}\ell^{-1}$ 이었으나 CellCaSi $(1g\ell^{-1}$, 미생물응집제 $(2ml\ell^{-1})$, 보조응집제 $(1g\ell^{-1})$, 염화제이철 $(2mg\;Fe\ell^{-1})$을 함께 처리한 처리구에서 $59\mu{g}\ell^{-1}$로 가장 많이 감소하였다. 실험용 쥐 및 금붕어를 이용한 독성실험에서 녹조제거에 이용되는 성분들과 미생물응집제에 대한 독성은 없는 것으로 조사되었다. 따라서, CellCaSi와 미생물응집제는 인 제거 및 엽록소-$\alpha$ 농도 감소에 의한 녹조제거에 효과적인 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권1호
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• pp.16-22
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• 2012

Alum은 단분자성 알루미늄이 주종이었고, PAC는 고분자성 알루미늄을 함유하고 있었다. Alum과 PAC 모두 응집제 주입에 따른 총인 제거는 향상되었다. 응집제 사용은 미생물 활성도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. Alum에 비해 PAC가 미생물 활성도에 대한 영향을 적게 미치는 것으로 나타났다. 그리고 슬러지 반송에 따른 미생물 활성도와 개체수에 대한 영향은 미미한 것으로 나타났다.