• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.949-957
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• 2000

본 연구는 페놀 분해균주인 P-99를 이용하여 슬러리상 반응기에서 페놀 또는 PNP (p-Nitrophenol)에 오염된 토양을 생물학적으로 복원시키는 방안을 모색하기 위해 수행되었다. 순수미생물에 의한 페놀의 분해는 혼합 미생물간의 경쟁적 상호작용을 배제시켜 활성슬러지의 지체시간보다 3배 정도 짧게 나타났다. 페놀 분해균주인 P-99는 300mg/L의 페놀을 26시간 안에 완전하게 분해하였으며, 페놀 1mg이 제거될 때 0.1457mg의 P-99 미생물이 생성되었다. PNP는 단일기질로 반응기내에 존재할 경우 페놀 분해균주인 P-99에 의한 분해는 일어나지 않았으나, 페놀에 유도된 경우 공대사 작용에 의해 효과적으로 분해할 수 있었으며, 이 때 PNP 분해에 있어서 성자기질인 페놀의 이용도는 0.027mg PNP/mg phenol이었다. 페놀과 PNP가 혼합기질로 반응기내에 존재할 경우 PNP의 농도가 증가할수록 미생물에 대한 저해작용이 증가되어 페놀의 분해속도가 감소하였으며, 슬러리상 반응기에서 미생물에 의한 페놀 및 PNP의 분해는 대상물질의 일부가 액상에서 토양의 표면으로 흡착되고 산소의 전달속도가 상승하여 액상에서 보다 2배 이상 가속화되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권9호
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• pp.926-934
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• 2006

본 연구에서는 TPA 생산부산물의 대체 탄소원으로의 적용가능성을 검토하기 위해 호흡률 실험과 탈질 실험을 수행하고 기질 분해 특성을 평가하기 위해 수행된 실험결과를 활성슬러지 모델(ASM1)이 포함된 GPS-X로 전산모사 하였다. 호흡률 측정 결과 TPA 생산 부산물의 RBDCOD(readily biodegradable COD) 분율이 90% 이상으로 높았다. 탈질실험 결과 비탈질률이 약 8.00 mg ${NO_3^-$-N/g VSS/hr로 상용 외부탄소원과 유사한 높은 탈질능을 나타내었다. ASM1 모델의 heterotrophs 미생물에 관련된 매개변수들의 민감도 분석을 수행하였다. RUN1의 호흡률 실험과 탈질 실험결과를 통해 추정된 ${\mu}_{max,H}$, $K_s$, ${\eta}_g$, $b_H$의 값은 각각 6.60/day, 23.3 mg/L, 0.88, 0.54/day였고 default 값을 사용하였을 때와 비교하여 매개변수 추정을 통해 RMSE(Relative Mean Squared Error)가 40% 감소하였다. 추정된 매개 변수 해들은 호흡률 실험의 높은 최대 비호흡률과 최종 내생비호흡률, 무산소 조건에서의 높은 비탈질률로 나타난 TPA 부산물의 기질 제거 특성을 잘 반영하였다.

• 미생물학회지
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• 제46권1호
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• pp.38-45
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• 2010

본 연구는 부산 환경관리공단 수영사업소 산하 수영공공하수종말처리장 하수로부터 광범위 베타락탐 분해효소(ESBL, extended-spectrum ${\beta}$-lactamase)의 유형을 파악하기 위하여 이루어졌다. 수영공공하수처리시설은 부산광역시의 동북부 생활하수와 수세식변기의 오수가 표준활성슬러지공법으로 처리되며 일 생활하수 처리량은 총 550,000톤이다. 이중디스크 확산 검사, 제 3세대 세파계열 항균제에 대한 최소억제농도 시험을 통하여 14균주를 선별하였다. Indole, methyl-red, Voges-Proskauer, Simmon's citrate, decarboxylase-dihydrolase 시험과 당 발효 시험 등 생화학 검사를 통하여 동정한 결과 Escherichia coli (10균주), Klebsiella pneumoniae (4균주)가 동정되었다. 이를 전달균주로, sodium azide에 내성을 가진 피전달 균주인 E. coli J53에 교차접합을 시켜 11균주 (E. coli 9균주, K.pneumoniae 2균주)가 접합이 이루어졌다. 접합자중 2균주는 ESBL 유전자를 전달받지 못하였고 9균주는 부모로부터 ESBL 유전자를 전달받았다. 등전점, 유전자서열과 단백질서열 분석 등을 통하여 피전달균주인 E. coli J53에 전달된 유전자유형은 TEM형의 모형인 TEM-1과 SHV-12형으로 규명되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.105-114
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• 2018

전기응집 (Electro-coagulation)을 활용한 분리 막 생물반응기 (Membrane Bio-Reactor) 공정의 막 오염 저감 현상을 확인하고 이를 해석하고자 하였다. 전기응집의 주요 운전 인자인 전류밀도와 접촉시간 변화가 활성슬러지 혼합액의 막 여과에 미치는 영향을 관찰하고 전기응집 과정에서 발생하는 수산화금속염이 막 오염에 미치는 역할에 대해 연구하였다. 전류밀도를 $10A/m^2$으로 높게 유지한 경우에는 전기응집 시간이 증가하여도 막 오염 감소 효과가 크지 않은 반면 $2.5A/m^2$의 낮은 전류밀도 하에서는 전기응집 시간이 증가하면 추가적인 막 오염 감소가 관찰되었다. 즉, 막 오염을 감소시키는 전류밀도와 접촉시간의 곱이 전체 막 오염 저감 정도를 지배하고 있음을 확인하였다. 또한 주어진 전류밀도와 인가시간에서 입도분포는 크게 변화하지 않은 것으로 나타나 콜로이드 입자와 막 오염 저감과는 큰 관련성이 없는 것으로 판단되었다. 그러나 전기응집을 통해 생성된 수산화알루미늄 (인산알루미늄)이 막 여과 과정에서 동적 막 (Dynamic Membrane)을 형성하여 막 오염 현상을 완화하는 것으로 확인되었다. 전기응집에서 발생한 수산화금속염이 막 표면에 동적 막을 형성하고 이로 인해 유입수의 입자성분이 직접 막 표면과 내부에 침적되는 것을 방해하고 동적 막에 주로 쌓이게 함으로써 막 오염이 감소된 것이다. 본 연구에서 밝힌 수산화금속염에 의한 동적 막의 역할은 전기응집을 활용한 MBR 공정의 후 막 오염 감소 메커니즘을 해석하는데 중요한 역할을 한다고 결론지을 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권2호
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• pp.169-175
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• 2007

B3(Bio Best Bacillus)와 RABC(Rotating Activated Bacillus Contactor) 공법은 Bacillus를 이용하여 유기물뿐만 아니라 질소와 인도 효율적으로 제거하는 공법이다. 그러나 현 단계에서 폐수처리 시설에 이용되고 있는 Bacillus의 유기물 제거에 대한 미생물학적인 특성을 과학적으로 입증하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 활성슬러지에서 보고되는 균주 Burkholderia cepacia(KCTC 2966)를 대조균으로 하고 Bacillus megaterium(KCTC 3007), Paenibacillus polymyxa(KCTC 3627) 균주와 B3 공법의 분뇨처리장으로부터 분리한 Bacillus속 4개 균주 Bacillus sp.(A12, C21, F12, L1)를 선정하여 0.2% Nutrient Broth, $30^{\circ}C$에서 배양하면서 Burkholderia의 Bacillus의 유기물 제거능력을 비교하였다. 접종량에 따른 개체군 차이로 유기물 제거능력이 영향 받을 수 있지만, Bacillus의 유기물 제거능력이 Burkholderia보다 $2\sim5$배 뛰어남을 알 수 있었다. 또한, Bacillus megaterium과 Bacillus sp.(C21, F12, N12)의 영양세포와 내생포자의 유기물 제거능력의 차이를 알아본 결과 내생포자의 제거능력이 영양세포보다 더욱 뛰어남을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권3호
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• pp.234-240
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• 2010

SBR시스템을 이용한 비염분 폐수와 염분 폐수의 생물학적 처리 시 starvation이전 제올라이트 및 입상활성탄 주입이 starvation 이후 시스템의 재가동시 시스템의 성능회복에 대해 조사하였다. Starvation 이후 시스템의 재가동시, SVI, floc의 크기, fractal dimension, 유기물 지표인 $COD_{Mn}$과 T-N, T-P의 처리효율에 미치는 영향을 알아보고 회복 기간을 도출하고자 하였다. 5일 동안 starvation 후 재가동하였을 때에 초기의 SVI는 증가하였으나 시간이 경과함에 따라 감소하였다. 또한 floc 크기 및 fractal dimension이 클수록, 유기물, T-N 및 T-P 처리효율도 증가하였다. 시스템의 성능회복은 floc 크기 및 fractal dimension에 상관성을 가지고 있었다. Starvation 이후 재가동시 오염물질($COD_{Mn}$, T-N, T-P) 처리효율이 정상상태로 회복하는데 필요한 시간은 담체 주입이 미주입보다 더 짧은 시간이 소요되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권3호
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• pp.302-308
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• 2005

질산성 질소는 강변여과수에서 가장 흔히 발견되는 오염물질 중의 하나이다. 본 연구에서는 황을 이용한 독립영양탈질 공정을 강변여과수의 질산성 질소제거를 위한 반응벽체 기법에 도입하였다. 본 연구의 목적은 현장에서의 실제 강변여과수를 이용한 주 파일럿 실험을 통해 반응벽체 시스템에서 미생물 접종의 영향과 대체 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 영향을 알아보고, 유량변화 및 체류시간 변화에 따른 질산성 질소 제거효율을 평가하는 것이다. 황과 석회석 또는 굴패각으로 구성된 준 파일럿 규모의 투수성 반응벽체(PRB) 6기를 경남 낙동강 유역 강변여과수 취수 현장에 설치하여 운전한 결과, 하수처리장의 혐기 소화 슬러지로부터 분리배양된 황탈질미생물 콘소시움 뿐만 아니라 굴패각의 자생미생물의 활성에 의해서 강변여과수의 질산성 질소가 제거됨을 확인하였고 석회석뿐만 아니라 굴패각도 시스템의 pH 조절을 위한 알칼리도 공급원으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 이용은 높은 황산이온의 농도와 고형물의 농도를 야기하였다. 80 cm의 반응벽체 두께에서, 유량을 66에서 132 mL/min까지 증가시킴으로써 체류시간을 15에서 7.5시간으로 감소시킴에 따라 질산성 질소 제거효율은 75에서 58%로 감소하였다.

• KSBB Journal
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• 제16권6호
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• pp.573-578
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• 2001

직경 0.613mm 활성탄 입자를 생물입자 담체로 사용한 공기리프트 생물막 반응기를 폐수 질화에 적용하여 생물막을 형성시켰다. 공기유속과 암모니움 부하속도(유입수 유량)를 순차적으로 증가시키어 반응기 운전 약 130일 만에 140um 두께의 생물막을 형성시켰다. 온도 3$0^{\circ}C$ 및 상승관 공기유속 6.3cm/s에서 5.0 kg N/㎥.d의 암모니움 산화속도를 얻었다. 생물막 형성 초기에는 암모니움 산화 균주가 주로 형성되어 아질산 축적이 발생하였으며 아질산 완전 산화되었다. 유기물 부하율을 증가시킴에 따라 COD 제거속도는 증가하여 26.6 kg COD/㎥.d의 부하율에서 25.0 kg COD/㎥.d의 제거속도를 보여 94%의 제거효율을 보였다. 반면에 COD 제거속도가 증가함에 따라 암모니움 및 아질산 산화속도는 감소하였다. 특히 약 11 kg/㎥.d 이상의 COD 제거속도에서 많은 종속영양균주 과잉 슬러지가 반응기 액상에서 관찰되었으며 암모니움 및 아질산 산화속도는 COD 제거속도가 증가함에 따라 급격히 감소하였다. 용존산소가 물질확산 저항을 적게 받는 반응기 액상 부유 유기물 산화 균체에 의해 우선적으로 이용되어 반응기 액상 농도가 낮은 값을 보여서 물질확산 저항이 크게 작용하는 생물막에 주로 존재하는 질화균체에 의해 적게 사용된 것으로 생각된다. 이러한 결과는 종속영양균주의 반응기 액상 부유 생장이 생물입자 생물막에서의 독립영양균주 생장에 의한 질화에 유리하다는 제안과 일치하지 않는다. 용존산소 농도를 증가시킴에 따라 순수질화에서 암모니움 및 아질산 산화속도는 증가하였으며, 순산소를 사용할 경우 공기를 사용한 경우에 비하여 약 5배의 높은 암모니움 산화속도를 보였다.

• 한국물환경학회지
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• 제24권6호
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• pp.659-669
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• 2008

Two sets of four parallel activated sludge reactors (ASRs) maintaining an MLSS of 3000 mg/L were operated to investigate the effect of DO, HRTs and bio-contact media (BCM) packing ratios on the removal efficiency of organic matters and nitrogen. Packing ratios of BCM to BCM-ASR systems 1, 2, 3, and 4 were 0% (suspended growth only), 10%, 15% and 20%, respectively. All systems were operated at an HRT of 4 hr, 6 hr, and 8 hr, respectively; DO concentration was maintained 0.5~1.0 mg/L and 1.5~2.0 mg/L for each HRT condition. In terms of TSS, TCODcr and SCODcr removal efficiency, all systems had a similar level of the removal efficiency under varied HRTs, and DO. But organic removal efficiency of systems with BCM was approximately 3~5% higher than systems without BCM at the same HRT and the DO. About the nitrification efficiency, with high DO (1.5~2.0 mg/L), as HRT (4 hr, 6 hr, 8 hr) or BCM packing ratio increased, the slight increment of nitrification efficiency was observed. However, under the low DO (0.5~1.0 mg/L), increase of BCM packing ratio and HRT resulted in large increase of the nitrification efficiency. At the same HRT and BCM packing ratio, the nitrification efficiency increased greatly with up to 15% as DO increased. When the HRT increased from 4hr to 8hr, the denitrification efficiency slightly increased by 5~10% only, under all DO conditions. Systems with BCM had higher denitrification efficiency, ranged 62.7~91.1% than systems without BCM showed 32.1~65.6%. And the increase in BCM packing ratio from 10% to 20% resulted in about 14~16% denitrification efficiency increment. BCM packing ratio showed great effect on the denitrification. The increase of the DO (from 0.5~1.0 mg/L to 1.5~2.0 mg/L) at the same HRT and BCM packing ratio resulted in slight decrease of denitrification efficiency with up to 7% for systems with BCM. But for systems without BCM, the denitrification efficiency decreased with up to 28%. In all system, the denitrification efficiency had more influence on the TN removal efficiency than nitrification efficiency. So, BCM packing ratio (0%, 10%, 15%, 20%) has greater effect on the TN removal than HRT and DO. The TN removal efficiency increased as packing ratio of BCM increased with up to 45%. As a result, the highest TN removal efficiency was observed 73.7% at the condition showed the highest denitrification efficiency that DO of 0.5~1.0 mg/L, an HRT of 8 hr, and 20% of BCM packing ratio was maintained.

• 상하수도학회지
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• 제20권4호
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• pp.595-604
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• 2006

The growth characteristics of Commercially Developed Nitrifying Bacteria (CDNB) were studied in laboratoryscale. CDNB, a pure, artificially isolated bacterium, was cultivated to produce Cultivated Nitrifying Bacterium Group (CNBG). The average ammonia removal rate of CDNB was 0.0234g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr. CNBG was produced in the batch reactor and Specific Nitrification Rate (SNR) was determined at 0.0107g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr. The SNR of CNBG was lower than the SNR of CDNB because the diverse and multi-cultured microbial growth took place during cultivation. The effect of the temperatures and the mixing ratios of sewage and culture solution on the SNR of CNBG was studied. The SNR of CNBG, 0.0107g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr at $27^{\circ}C$, decreased to 0.0048g $NH_4^+-N/g$ MLSS/hr at $15^{\circ}C$, and temperature coefficient (${\Theta}$) was calculated to be 1.07. With the varied sewage mixing ratios, the SNR of CNBG remained unchanged. Activated sludge reactors maintaining an MLSS of 2,000mg/L at HRT of 4 h were operated under conditions in which dosage of Concentrated CNBG Solution (CCNBGS, 10,000mg MLSS/L) and application method of CNBG were varied. The reactor with 20mL of CCNBGS took shorter time to oxidize $NH_4^+-N$ reaching 1mg/L than the reactor with 5mL of CCNBGS showing that higher dosages were associated with greater mass removal of $NH_4^+-N$. However, the total removal was not great. In terms of different methods of CNBG application, reactor seeded with 20mL of CCNBGS took 3days to reach 1mg/L of effluent ammonia concentration while reactor dosed with 20% (v/v) CNBG implanted media took 2days. Both the control reactor and the reactor dosed with 20% (v/v) media only did not reach 1mg $NH_4^+-N/L$ after operating 18days. The reactor with CNBG implanted media had the highest $NH_4^+-N$ removal rate because of maintaining high concentration of Nitrifying Oxidizing Bacteria (NOM), and is regarded as an appropriate method for the activated sludge process.