• 대한환경공학회지
• /
• 제37권7호
• /
• pp.418-425
• /
• 2015

본 논문에서는 양돈폐수의 전처리 공정으로 부유성 세라믹 담체로 충진한 Anaerobic Filter (AF)을 이용하여 신재생에너지 메탄가스의 생산 가능성과 전처리 후 유출수의 후속 고도처리 적정성을 평가하였다. 유입 COD 농도가 14,000 mg/L인 양돈폐수를 Anaerobic Filter에 점진적으로 유기물부하(OLR)를 증가시키면서 혹은 수리학적 체류시간을 짧게 유지하면서 $35^{\circ}C$에서 운전한 결과는 다음과 같다. Anaerobic Filter는 HRT 0.5일(OLR 28 g TVS/L-d)에서 최대 메탄발생량 1.74 v/v-d를 달성하였으며, Biogas 기준 TVS 제거효율은 HRT 3일(OLR 4.67 g TVS/L-d)로 운전하였을 때 63%를 얻었다. 반면 유출수 분석에 의한 TCOD 제거효율은 75%를 상회하였다. 유출수의 알카리도는 모든 운전 조건에서 2,050~2,980 mg/L as $CaCO_3$로서 후속 질소제거 시 야기될 수 있는 알카리도 파괴를 상쇄할 수 있을 것이다. HRT 2일 이하의 운전조건에서 Anaerobic Filter 유출수의 COD/TKN 비는 10~35 범위로서 고도처리 시 적정비인 8 이상을 만족하였으며 COD/TP 비는 38~56범위로서 적정비 33 이상 유지가 가능하였다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제24권3호
• /
• pp.174-180
• /
• 1981

농약(農藥)의 사용량(使用量)이 급격(急激)히 증가(增加)함에 따라 농약(農藥)이 자연환경(自然環境)에 미치는 영향(影響)을 살펴보고 농약(農藥)의 안전성(安定性) 평가(評價)에 관(關)한 연구방법(硏究方法)을 정립(鼎立)하기 위하여 우리나라에서 많이 쓰이는 수도용(水稻用) 농약중(農藥中) 살균제(殺菌劑)인 후치왕(Fujione, Isoprothiolane), 살충제(殺蟲劑)인 오트란(Ortran, Acephate) 및 제다제(除茶劑)인 마세트(Machete Butachlor)를 대상(對象)으로 이들 농약(農藥)이 우리나라 논 토양(土壤) 미생물(微生物)에 미치는 영향(影響)에 대(對)하여 살펴 보았다. 토양(土壤) 미생물(徵生物) 수(數)의 변화(變化)를 측정(測定)하였고 미생물(微生物) 활성(活性)에 대(對)한 실험(實驗)으로 $CO_2$생성량(生成量), 질소고정능력(窒素固定能力), 질산화작용(窒酸化作用), 탈수소효소(脫水素酵素)의 역가(力價) 등을 측정(測定)한 결과(結果) 농약(農藥) 사용중(使用中) 부주의(不注意)에 의(依)한 사고(事故)를 제외(除外)하고 일반적인(一般的)인 농약(農藥) 사용(使用) 조건하(條件下)에서는 심각(深刻)한 영향(影響)은 없는 것으로 나타났다. 그러나 농약의 계속적 사용으로 인한 토양미생물 특(特)히 유전(遺傳)변이와 이에 의한 토양환경(土壤環境)의 변화(變化)등에 대(對)하여 지속적인 연구가 필요하다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제43권2호
• /
• pp.86-93
• /
• 2000

An experiment was conducted to obtain the quantitative data on the transformation and loss of applied urea-N in waterlogged soil columns. The soil columns were pre-incubated for 35 days to develop oxidized and reduced soil conditions prior to urea application. After urea application at the rate of $150kg\;N\;ha^{-1}$(29.5 mg N), the amounts of nitrogen which were volatilized, leached, and remained in soil column were measured during 38 days of incubation period. On 2 and 4 days of incubation, 54.1%(15.9 mg N) and 98.4%(29.0mg N) of the applied urea was hydrolyzed, respectively. Most of the applied urea was completely hydrolyzed within 6 days. After urea application, the rates of ammonia volatilization were increased with the floodwater pH when the floodwater pH were higher than 7.0. The maximum rate of ammonia volatilization was $0.3mg\;d^{-1}$ when pH of the floodwater showed maximum value of 7.6. The total amount of volatilized nitrogen was 6.1% (1.8mg N) of the applied urea-N. A 63.2 % (18.6mg N) of the applied urea was remained in soil as $NH_4{^+}-N$ and 28.0% (8.2mg N) of the applied urea was leached as $NH_4{^+}-N$ at the end of the incubation. Amount of $NO_3{^-}-N$ in soil was smaller than 2.0 mg throughout the incubation period. The total amount of $NO_3{^-}-N$ leached was very small, which value was 1.8 mg. It suggested that nitrification process was not significant in waterlogged soil column of this study due to high infiltration rate of urea solution applied to the soil column. Therefore only small amount of $NO_3{^-}-N$ was lost by denitrification and leaching process.

• 한국습지학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.60-66
• /
• 2021

도시화와 산업화로 인해 하수처리장으로 유입되는 하수 내 질소 농도가 증가함에 따라 부영양화 발생, 수생태계에 독성을 미치는 등의 악영향의 정도 또한 증가하고 있다. 고농도의 질소가 포함된 하수를 처리하기 위해 생물학적 질소 제거 공정에 대한 연구가 다방면으로 진행되고 있다. 기존의 생물학적 질소 제거 공정에 있어 산소공급과 외부탄소원 보충에 따른 상당한 비용이 요구된다. 이러한 측면에서 경제적인 개선이 이루어진 고도의 질소 제거 공정이 요구됨에 따라 최근 기존의 질산화·탈질 공정 보다 효율적이고 경제적인 혐기성 암모늄 산화 공정(ANaerobic AMMonium OXidation, ANAMMOX)이 제안되었다. 본 연구에서는 수처리공정에서의 ANAMMOX 공정의 안정성을 확인하고, Mainstream ANAMMOX 공정구현을 위한 암모니아성 질소(NH4+) 대비 아질산성 질소(NO2-) 비율을 도출하는데 목적이 있다. 선행연구에서 제시된 기질비율을 바탕으로 산정한 비율을 적용해 실험실 규모의 Mainstream ANAMMOX 반응조를 운전하였다. Initial 구간에서 NH4+ 제거효율은 58~86%, 평균 제거효율은 70%였다. Advanced 구간에서 NH4+ 제거효율은 94~99%, 평균 제거효율은 95%였다. 연구 결과 NH4+/NO2- 비율이 증가함에 따라, Mainstream ANAMMOX 공정의 안정성이 확보되어 NH4+ 제거효율 및 총질소(TN) 제거효율이 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 결과적으로, 본 연구결과는 이후 수처리공정에서의 ANAMMOX 공정 적용과 공정 안정성 확보에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권9호
• /
• pp.939-947
• /
• 2008

본 연구에서는 PCR-DGGE 기법을 이용하여 DO 농도에 따른 동시 질산화.탈질 반응조 내 미생물 군집 변화 양상을 규명하고자 하였다. DO 농도의 변화에 따른 eubacteria의 군집 변화 해석 실험에서, DO 농도를 2와 1 mg/L로 운전한 반응조 내의 band profile은 거의 유사하게 관찰되었으며 5종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 3종, Bacillus sp. 1종, Uncultured Bacteroidetes sp. 1종)을 포함한 16종의 미생물을 동정할 수 있었다. 그리고 DO 농도 0.5 mg/L로 운전한 반응조 내의 DGGE 결과 7종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 5종, Zoogloea sp. 2종)을 포함한 12종의 미생물을 동정할 수 있었으며, DO 농도 0.1 mg/L로 운전한 반응조의 경우 3종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 1종, Zoogloea sp. 2종)을 포함한 11종의 미생물을 동정할 수 있었다. 반응조 내 DO 농도의 변화에 따른 $\beta$-AOB($\beta$-Ammonia Oxidizing Bacteria)의 군집 변화 해석 실험 결과, 하나의 band를 관찰할 수 있었다. 이 band는 Uncultured Nitrosomonas sp. done DNB Y20와 97%의 유사도를 갖는 것으로 나타났으며 2, 1, 그리고 0.5 mg/L의 DO 농도에서 추출한 sample에서는 선명하게 관측되었으나, 0.1 mg/L DO 농도에서 추출한 sample에서는 선명도가 현저히 감소하였다. 이는 NH$_4{^+}$-N의 질산화 양상과 상관관계가 있음을 보였다. 반응조 내 DO 농도에 따른 탈질 bacteria의 군집 변화 해석실험 결과, 다섯 개의 band(nirS를 함유하는 Uncultured organism 미생물 3종, nirK를 함유하는 Uncultured bacterium 미생물 2종)가 관측되었으며 관측된 band 중 한 band는 DO 농도가 낮아질수록 선명도가 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이 band에 해당하는 미생물은 86%의 유사도를 가진 Uncultured organism clone eS1 cd1 nirS gene, partial cds로, 본 연구의 탈질 반응에 직접적으로 관여 하는 미생물로 사료된다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.797-806
• /
• 2000

본 연구는 탄소원으로서 페놀과 공동기질로서 글루코스를 합유한 인공합성폐수를 만들어 실험실 규모의 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) - PBR(Packed Bed Reactor) 공정을 운전하면서 페놀의 유일한 탄소원으로서의 이용특성과 공동기질로서 글루코스를 주입한 경우의 이용특성, 미생물의 활성도 및 질소의 동시제거 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 실험결과 페놀올 유일한 탄소원으로 주입한 경우 페놀유입농도 600 mg/L에서도 페놀제거율 99% 이상, SCOD 2100 mg/L 농도에서 제거율 93% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.112g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.351g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.115L/g\;VSS{\cdot}d$, 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 공동기질로 페놀파 글루코스를 주입한 경우 페놀유입농도 760 mg/L하에서 페놀제거율 98% 이상, SCOD 4300 mg/L 농도에서 제거율 90% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.135g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.696g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.257L/g\;VSS{\cdot}d$. 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 회분실험결과 페놀농도 1600 mg/L 이상의 농도에서 활성의 저해를 받았으며 메탄화반응과 탈질반응이 동시에 일어나는 것으로 관찰되었다. 질산화는 수리학적 체류시간 24시간으로 하여 암모니아성 질소 $0.038kg\;NH_4-N/m^3-media{\cdot}d$ 부하조건과 유입수내 페놀농도 10~12 mg/L, SCOD 200~500 mg/L 조건하에서 저해를 받지 않고 90% 이상의 질산화율을 보였고 페놀의 제거효율은 98% 이상을 보였다.

• 청정기술
• /
• 제28권1호
• /
• pp.63-78
• /
• 2022

첨단 전자산업 폐수 처리시설에서 발생되는 유기 폐수는 고농도의 유기물질 및 20가지 이상의 유독 난분해성 물질을 포함하고 있으며, 이를 효율적으로 처리하는 것은 첨단 전자산업의 당면 과제이다. 따라서, 첨단 전자산업 유기폐수 처리시설을 CPS (Cyber physical system)상 Water digital twin으로 구축하여 COD (Chemical Oxygen Demand), TN (Total Nitrogen), TP (Total Phosphorous) 및 TMAH (Tetramethylammonium hydroxide) 등 유기 오염물질의 제거 효율 평가가 가능한 전자산업 폐수 특화 모델 개발이 필요하다. 본 연구에서는 첨단전자산업 유기폐수 제거 메커니즘에 대한 분해 미생물의 성장과 사멸의 이론적인 반응속도식에 기반한 첨단 전자산업 폐수 특화 활성슬러지 모델(Electronics industrial wastewater activated sludge model, e-ASM)을 개발하였다. 개발한 e-ASM은 전자산업 폐수처리공정에서 발생하는 유기물 산화, 질산화, 및 탈질화 과정뿐만 아니라 TMAH 등 난분해성 유기물질의 분해과정 중 발생하는 질산화미생물의 저해(Inhibition) 작용 등 복잡한 생물학적 분해 메커니즘이 모사 가능하다. 이를 활용하여 실제 전자산업 유기폐수 처리시설을 Water Digital Twin으로 구현하여 CPS (Cyber physical system) 상에서 전자산업 폐수처리장에 폐수 유입 성상에 따라 공정 모델링, 유출수 예측, 공법 선정, 설계 효율 평가 등 다양한 목적으로 활용될 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제44권2호
• /
• pp.200-206
• /
• 2006

세라믹 담체가 충진된(공극률 32％) 생물여과 반응기(BAF)를 이용하여 암모니아성 질소폐수를 처리할 때, 수리학적 체류시간(HRT) 및 폭기량의 변화가 아질산 축적에 미치는 영향에 대해서 고찰하였다. 암모니아성 합성 폐수 및 석유화학 실폐수를 $1.6kgNH_4^+-N/m^3{\cdot}d$ 내외의 질소 부하로 BAF에 공급하였을 때, 암모니아성 질소의 제거율은 폭기량 증가에 비례하였으나 아질산 축적률은 폭기량 외에도 HRT의 영향을 받았다. 0.23시간의 HRT에서(공탑 체류시간 기준 0.7시간)는 0.23, 0.45, 0.56 cm/s로 공기 선속도를 증가시키면, 암모니아성 질소 제거율은 각각 73, 90, 92％로 증가하였으나 아질산 축적비($NO_2-N/NO_x-N$)는 0.92, 0.82, 0.48로 점차 감소하였다. 반면에 HRT 0.9시간, 공기 선속도 0.34~0.45 cm/s 범위에서는 암모니아성 질소 제거율 89％, 아질산 축적비 0.13 내외로 아질산 축적률이 급격하게 감소하였다. 공기 선속도 0.34 cm/s, HRT 1.4시간에서는 암모니아성 질소 제거율의 감소로 free ammonia(FA, $NH_3-N$) 농도가 상승하였고, 이후 약 50일에 걸쳐 아질산 축적비는 0.95 이상까지 점차 증가하였다. 본 연구에서는 HRT 0.23시간에서의 FA 농도 및 폭기 조건이 HRT 0.9시간 조건에 비해 아질산 축적에 더 불리했음에도 HRT 0.23시간에서의 아질산 축적률이 더 높게 나타났다. 따라서 FA 농도, 폭기 조건 외에도 HRT, 질소 부하 조건에 따라 BAF에서 아질산 축적량이 영향을 받았다. 반면에 FA 농도가 매우 높게(FA 5~15 mgN/L) 유지되는 조건에서는 운전 조건에 상관없이 아질산 축적이 안정하게 일어났으며 이 경우는 암모니아성 질소 제거율이 감소하였다.

• Journal of Microbiology
• /
• 제45권2호
• /
• pp.113-121
• /
• 2007

The bacterial diversity inherent to the biofilm community structure of a modified rotating biological contactor wastewater treatment process, referred to as the Rotating Activated Bacillus Contactor (RABC) process, was characterized in this study, via both culture-dependent and culture-independent methods. On the basis of culture-dependent methods, Bacillus sp. were found to exist in large numbers on the biofilm (6.5% of the heterotrophic bacteria) and the microbial composition of the biofilms was quite simple. Only three phyla were identified-namely, the Proteobacteria, the Actinobacteria (High G+C Gram-positive bacteria), and the Firmicutes (Low G+C Gram-positive bacteria). The culture-independent partial 16S rDNA sequence analysis revealed a considerably more diverse microbial composition within the biofilms. A total of eight phyla were recovered in this case, three of which were major groups: the Firmicutes (43.9%), the Proteobacteria (28.6%), and the Bacteroidetes (17.6%). The remaining five phyla were minor groups: the Planctomycetes (4.4%), the Chlorobi (2.2%), the Actinobacteria (1.1%), the Nitrospirae (1.1%), and the Verrucomicrobia (1.1%). The two most abundant genera detected were the endospore-forming bacteria (31.8%), Clostridium and Bacillus, both of which are members of the Firmicutes phylum. This finding indicates that these endospore-forming bacteria successfully colonized and dominated the RABC process biofilms. Many of the colonies or clones recovered from the biofilms evidenced significantly high homology in the 16S rDNA sequences of bacteria stored in databases associated with advanced wastewater treatment capabilities, including nitrification and denitrification, phosphorus accumulation, the removal of volatile odors, and the removal of chlorohydrocarbons or heavy metals. The microbial community structures observed in the biofilms were found to correlate nicely with the enhanced performance of advanced wastewater treatment protocols.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.124-130
• /
• 2004

Lysine을 추출한 후 발생되는 농축당밀용액 (CMS)을 포장용수량의 60-70%인 수분불포화토양과 시용량을 달리하여 혼화처리한 후 $25^{\circ}C$의 항온조건에서 7주 동안 항온배양하면서 토양의 이화학성, 질소의 무기화 및 미생물상의 변화를 조사하였다. CMS를 경토중량의 0.3%에서 1.5%까지 혼화처리했을 때 T-N 함량은 7주 동안 일정한 양을 유지하였으며, CMS 시용량과 비례하여 증가하였다. $NH_4-N$는 시간경과에 따라 전체적으로 감소하였으며, 시용량이 적을수록 감소 폭은 커졌다. 반면, $NO_3-N$ 함량은 시간이 경과함에 따라 지속적으로 증가하여 수분불포화 조건에서 CMS를 처리하면 초기부터 질산화가 촉진되었으며 시용량이 적은 0.3%와 0.6% 처리구에서 $NO_3-N$의 증가폭이 컸다. CMS를 처리한 토양의 pH는 낮아지고 염농도 및 유기물 함량은 증가되었으나 유효인산의 함량에는 영향을 미치지 않았다. CMS 처리로 토양 미생물의 밀도는 무처리에 비하여 현저하게 증가하였으며, 특히 방선균은 배양 7주 동안 지속적인 밀도 증가를 나타내었고, 질소순환과 관계되는 미생물상의 밀도 변화도 무처리에 비하여 증가하는 경향이었다.