• 생명과학회지
• /
• 제25권9호
• /
• pp.1027-1035
• /
• 2015

미생물유래 다당류 생산균주를 분리하기 위해 전국 각지의 토양시료로부터 가장 높은 점성과 다당류 생산성을 나타내는 균주 GP32를 분리하였으며, 분리균주 GP32의 동정을 분리균주의 형태학적, 생리학적 특성을 조사한 결과, Pseudomonas 속 세균으로 확인되었으며 최종적으로 Pseudomonas sp. GP32로 명명하였다. 플라스크 수준에서 Pseudomonas sp. GP32의 다당류 생산을 위한 가장 적합한 탄소원과 질소원은galactose와 (NH₄)₂SO₄를 이용하였을 때 가장 많은 다당류를 생산하는 것으로 확인되었으며, 다당류 생산을 위한 최적의 C/N ratio는 50이었다. 다당류 생산을 위한 최적 pH와 온도는 각각 7.5와 32℃였다. 최적화된 배지를 이용한 fermentor 배양에서 다당류 생산은 배양 70시간에 최고치를 나타내었으며, 이때 다당류 생산량은 15.7 g/l이었다. Pseudomonas sp. GP32로부터 생산된 다당류는 ethanol 침전, cetylpyridimium 침전과 gel permeation chromatography를 통하여 정제하였으며, 정제된 다당류는 Biopol32로 명명하였다. Biopol 32의 분자량은 3×10⁷ datons이었으며, Biopol32가 함유하고 있는 구성당은 galactose : glucose : gulcouronic acid : galactouronic acid 등이 1.85 : 3.24 : 1.00 : 1.42의 몰비로 함유되어있다. Biopol32 용액은 의가소성 성질을 갖는 고분자 화합물로서 Zoogloea ramigera가 생산하는 생물고분자인 zooglan보다 모든 농도에서 높은 점성을 나타내었다. Biopol32의 실제 폐수처리현장에서 응집제로의 사용 가능성을 검토하기 위하여 식품폐수, 섬유폐수와 제지폐수를 대상으로 응집효율을 조사한 결과, 높은 COD 감소율 (58.4~67.3%)과 SS제거율(82.6~91.3%)를 나타내어 실제 산업폐수에서 뛰어난 응집효율을 나타내었다.

• 생태와환경
• /
• 제36권2호통권103호
• /
• pp.124-138
• /
• 2003

본 연구는 호소형과 하천형으로 크게 구분할 수 있는 주요 댐 호의 8년간 수질 및 수문조사자료를 이용하여(1990${\sim}$1998)조류발생 패턴과 수문학적 요인과의 관계를 분석하고자 하였다. 각 댐 호의 수온은 하천형이 호소형보다 계절별 변화폭이 큰 것으로 나타났다. pH는 호소형의 경우 겨울철에 낮고 여름철에 상대적으로 높은 수준을 보였으나, 하천형에서는 대부분 봄철과 가을철에 높고 여름철에 낮은 수준을 나타냈다. COD농도는 호소형 3개 댐 호 및 하천형 댐 호인 팔당호에서 낮고(1 mg/L내외), 금강하구언 및 낙동강하구언에서는 높았다(2${\sim}$3mg/L) 용존산소 농도는 하천형이 호소형보다 높은 값을 보였다. 용존산소포화도의 계절별 변화패턴은 하천형 댐 호의 경우높은 수준(80 ${\sim}$ 100%)을 유지하면서 계절별 변화폭도 그리 크지 않은 반면, 호소형에서는 늦봄 ${\sim}$ 초여름경 최고치 (93%)를 보이다가 겨울철까지 천천히 감소(46${\sim}$66%)하는 패턴을 나타냈으며, 각 호수 저수량의 계절적변화와 반비례하는 경향을 보였다. 총 질소와 총 인 농도는 호소형에서 낮았으며, 호소형은 계절별로 큰 변화가 관찰되지 않은 반면 하천형에서는 상대적으로 유입부하량이 많고 변동폭도 큰 것으로 나타났다. 하천형 호소에서도 팔당호는 금강하구언이나 낙동강하구언보다 매우 낮은 수준을 나타냈다. 연 평균치로 본 N/P 질량비는 호소형에서는 높고, 하천형에서는 낮았다 투명도와 부유물질 농도의 상관관계로 판단할 때 하천형에서의 투명도는 부유물질 농도에 의존하는 경향을 보였다. 클로로필 a 의 연평균 농도로 보았을 때 하천형에서 훨씬 높은 조류발생 패턴을 보였다. 계절별로 보면 호소형은 강우기가 끝난 늦여름에서 초가을 동안에 높은 수준을 보였으나, 하천형에서는 강우기와 겨울철을 제외하고는 불규칙하게 연중 조류발생이 관찰되었다. 호소형에서 강우와 클로로필 a 농도와는 정의 상관관계가 밝혀졌으며, 하천형에서는 유의성이 없었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.570-581
• /
• 2013

어장관리해역으로 지정된 옹진군의 수질 및 퇴적물 환경 특성을 파악하기 위하여 2011년에 4개 도서(장봉도, 자월도, 영흥도, 백령도)를 대상으로 조사를 실시하였다. 수온은 $9.49{\sim}24.14^{\circ}C$로 계절변동 특성을 잘 나타내었고, 염분(23.19~31.49)과 용존산소(5.48~9.36 mg/L)는 수온과 역상관성을 보였으며, 화학적산소요구량(COD)은 평균 1.57 mg/L로 전체적으로 양호한 수준이었다. DIN과 DIP는 각각 0.111~0.666 mg/L, 0.002~0.043 mg/L의 범위로 전 정점에서 낮은 분포를 보였고, 엽록소 a의 농도는 $0.02{\sim}8.07{\mu}g/L$ 범위로 서해의 다른 해역보다 낮았다. 퇴적물의 입도 분포는 모래와 실트가 각각 56.7 %, 34.6 %로 우세하였고, 분급은 불량하였다. 퇴적물의 화학적산소요구량과 강열감량은 각각 $1.00{\sim}11.03mg/g{\cdot}dry$, 0.72~5.29 %의 범위로 시 공간적으로 유사한 경향을 보였다. 총유기탄소와 총질소의 C/N ratio는 8.17~17.97 범위로 하계에 육상기원과 해양기원에 의한 영향이 혼재하는 것으로 나타났다. 표층퇴적물의 미량금속 오염도 평가를 위해 농집지수($I_{geo}$)를 계산한 결과, Cr과 As를 제외한 나머지 금속원소에 의한 오염은 없는 것으로 판단된다. 이러한 연구 결과는 본 연구지역이 전체적으로 양호한 수질을 보이며, 유기물과 금속원소에 의한 표층퇴적물의 오염이 없다는 것을 보여준다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.90-96
• /
• 2008

슬러지 직매립 금지와 런던협약에 따른 해양투기의 금지로 인해 하수슬러지의 처리 대안 연구가 다방면으로 진행되고 있으며 본 연구에서도 슬러지를 안정화시켜 액비로 재활용하는 기술에 대한 실험연구가 수행되었다. 슬러지 가용화를 위해 알칼리 전처리를 도입하였고 전처리된 슬러지를 호기성 소화조의 기질로 투입하여 유기물 및 질소화합물의 성상 변화를 관찰하였다. 또한 pot test를 통해 처리된 슬러지의 액비 이용 가능성을 평가하였다. 그 결과 알칼리 전처리된 슬러지를 호기성 소화조의 기질로 투입할 경우 전처리되지 않은 슬러지를 투입할 경우에 비해 SS 분해율은 57%에서 66%로 VSS 분해율은 59%에서 69%로 증가하였으며, 슬러지를 전처리할 경우 소화조의 체류시간 감소가 예측되었다. 알칼리 전처리와 호기성 소화를 통해 TCOD의 94.1%가 감소되었고, 최종 SCOD는 220$\sim$230 mg/L로 낮아 유기물이 안정화됨을 나타내었다. 소화조에서 질산화와 이로 인한 pH 저하 현상이 발견되었으며 전처리하지 않은 경우(445.4 mgN/L)가 전처리한 경우(223.1 mgN/L)보다 높은 질산농도와 낮은 pH값(최저 3.0)을 보였다. 슬러지를 액비로 이용할 경우 오이 묘목 잎의 성장은 소화 처리된 슬러지, 전처리 및 소화된 슬러지, 처리되지 않은 슬러지, 증류수의 순으로 높았으며 질산성 질소의 농도, 슬러지 투입량은 잎의 성장과 정의 상관성을 보였다. 전처리와 소화를 병행할 경우 처리하지 않은 슬러지보다 잎과 줄기의 생육 모두를 향상시켰으나, 소화만을 거친 슬러지는 처리하지 않은 슬러지보다 잎의 성장은 크게 향상시키고 줄기의 성장은 다소 저하시켰다.

• Ocean and Polar Research
• /
• 제25권3호
• /
• pp.277-286
• /
• 2003

Nitrification performance of fixed film biofilters using coarse sand, loess bead, or styrofoam beads in biofilter columns 1 meter high and 30cm in diameter were studied at different hydraulic and organic matter loading rates. Synthetic wastewater was supplied to the culture tank in order to maintain desired TAN concentrations in inlet water to biofilters. All the biofilters were conditioned 5 months before start of sampling. TAN and $NO_2-N$ conversion rates increased with an increase in the hydraulic loading rate (HLR). However, the improvement in biofilter performance was not linearly correlated to HLR in styrofoam bead filters. This is mainly due to the characteristics of the styrofoam beads used. TAN conversion rates of sand filters increased with the increase of HLR up to $200m^3/m^2$. per day. No increase in the TAN conversion rate was observed at the highest HLR since flooding on the media surface took place. HLR had a significant impact on the TAN conversion rates in loess bead filter up to the highest HLR tested (P<0.05). TAN conversion rates were much less at organic matter loading rates of 9 and 18kg $O_2/m^3$ per day than those without the addition of organic matter in styrofoam bead filters. The addition of glucose resulted in a reduction of the TAN conversion rate from 540 to 284g $TAN/m^3$ per day. No significant difference of TAN conversion rates between the two organic matter loading rates was found (p<0.05). This indicates that the impact of organic matter on nitrification becomes less and less sensitive with an increase in the COD/TAN ratio. At an organic matter loading rate of 9kg $O_2/m^3$. per day, a great reduction of TAN conversion rates was observed in sand filters and loess bead filters. Clearly, organic matter can be one of the most Important Impacting factors on nitrification. $NO_2-N$ conversion rates showed a similar trend for TAN. Based on the TAN and nitrite conversion rates, styrofoam beads showed the best performance among the three filter media tested. Also, the low gravity and price of styrofoam beads make the handling easier and more cost-effective for commercial application. The results obtained at the highest organic matter loading rates can be used in the biofilter design in recirculating aquaculture system.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권10호
• /
• pp.992-998
• /
• 2008

SND 공정은 최근에 하수내 질소제거를 위한 새로운 공법으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 이에 본 연구는 무산소조, 혐기조 및 담체를 충진한 포기조로 구성된 DMR(Daiho Microbic Revolution)공정을 이용하여 포기량을 2.0, 1.0, 0.5, 0.4 및 0.2 L/min으로 변화시키면서 영양염류 제거효율과 동시 질산화/탈질 효율을 검토하였다. 유기물제거율은 포기량에 차이를 보이지 않았으며 모든 조건에서 93%의 제거율을 얻을 수 있었다. T-N 제거효율은 포기량이 적어짐에 따라 높아져 0.2 L/min의 조건에서 80%의 효율을 얻었으며, SND효율 또한 각 조건에서 62, 65, 72 및 78%를 나타내어 포기량 조절만으로 높은 질소제거율을 얻을 수 있었다. T-P는 포기량에 따라 75$\sim$96%의 제거율을 보였지만, 0.2 L/min의 조건에서는 2차 인방출이 발생하였다. 0.5 L/min의 조건에서 슬러지의 poly-P함량은 5.08%였으며 소모된 유기물 양과 방출된 인 농도의 비는 0.72 mg P/mg HAc였다.

• 한국양식학회지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.87-99
• /
• 2000

거금수도의 수질환경과 엽록소 양의 계절변동 특성을 파악하기 위한 현장조사를 1993년 2월, 4월, 8월과 10월 4회에 걸쳐 계절별로 수로내 25개 관측점의 표층과 저층해수를 대상으로 실시하였다. 대상 환경요인은 물리.화학적 환경요인으로 수온염분, 현장밀도, 투명도, 용존산소량(산소포화도와 겉보기 산소소비 포함), 화학적 산소요구량, 영양염류(암모니아염, 아질산염, 질산염, 인산염 그리고 규산염), N/P 비 그리고 총 부유물질량이고, 생물학적요인으로서 엽록소량을 측정, 분석하였다. 결과, 거금수도 해역은 빠른 유속과 조석혼합 등으로 성층의 발달은 보여지지 않았으며, 일부 계절과 항목을 제외하고는 표층과 저층의 관측 값에 차이를 나타내고 있지 않았다. 또한, 수로적 특성으로 저층의 풍부한 영양염류가 표층으로 원활이 공급되어, 해조류 양식장 등으로서 최적의 조건을 구비하고 있으나, 높은 부유물질량에 의해 서식생물에의 나쁜 영향도 우려되었다. 영양염류는 연가 기초생물의 생산활동을 영위할 수 있는 충분한 농도가 용존 하고 있고, 질소와 인의 농도는 비교적 높은 반면, 규산염의 농도가 매우 낮은 특성을 나타내었다. 특히, 거금수도의 영양염류 공급원은 육상으로부터의 담수유입에 의한 비율보다 해역 내 유기물 분해에 의한 영양염류의 재순환과 비교적 높은 영양염류를 포함하는 남해 연안수의 유입에 의한 비가 높은 것으로 판단되었다. 식물플랑크톤의 생물량은 복잡한 물리.화학적 환경요인에 의해 변동되는 특성을 나타내나, 영양염류만을 고려할 때, 여름에는 인산염의 용존량에 의해, 기타 계절은 용존 질소의 용존량에 의해 성장이 지배되는 것으로 나타났다. 거금수도는 현재 부영양화의 초기단계 수준으로 높은 생물생산이 가능하나, 영양염류의 불균형, 해저 퇴적물에 유기물의 축적현상 등으로, 현재의 높은 생물생산을 오랜 기간 지속시키기 위해서는 효율적인 해역의 이용과 관리 방안이 시급히 마련되어야 할 것으로 판단되었다.

• 한국대기환경학회지
• /
• 제34권4호
• /
• pp.554-566
• /
• 2018

The rice husk contains nutrients which can be easily utilized by microorganisms, and also has a water retaining ability, which played a crucial part in enabling it to become a biofilter media. In this study, we evaluated the applicability of rice husk pellet bio-scrubber as a microbiological carrier. The pelletization experiment of rice husk as a biological media was performed using PVA and EVA binder. Also, the feasibility tests of rice husk as a biological media for odor removal were carried out in order to know whether rice-husk contains useful components as a media for microbiological growth or not. Lastly, a combined test for odor gas absorption and biological oxidation was conducted using a lab scale bio-filter set-up packed with rice-husk pellets as wet-scrubber. The major components of the rice husk were carbon, hydrogen, nitrogen, and oxygen, while carbon acted as the main ingredient which comprised up to 23.00%. The C : N : P ratio was calculated as 45 : 1 : 2. Oxygen uptake rate, yield and decay rate of the rice husk eluent was calculated to be $0.0049mgO_2/L/sec$, 0.24 mgSS/mgCOD and 0.004 respectively. The most stable form of rice husk pellets was produced when the weight of the rice husk, EVAc, PVAc, and distilled water was 10 : 2 : 0.2 : 10. The prepared rice husk pellets had an apparent density of 368 g/L and a porosity of 59.00% upon filling. Dry rice husks showed high adsorption capacity for ammonia gas but low adsorption capacity for hydrogen sulfide. The bio-filter odor removal column filled with rice husk pellets showed more than 99.50% removal efficiency for NH3 and H2S gas. Through the analysis of circulation water, the prime removal mechanism is assumed to be the dissolution by water, microbial nitrification, and sulfation. Finally, it was confirmed that the microorganisms could survive well on the rice husk pellets, which provided them a stable supply of nutrients for their activity in this long-term experiment. This adequate supply of nutrients from the rice husk enabled high removal efficiency by the microorganisms.

• 청정기술
• /
• 제28권1호
• /
• pp.79-93
• /
• 2022

본 연구에서는 Part I에서 제안한 첨단 전자산업 폐수처리시설 특화 Water Digital Twin모델인 e-ASM을 이용하여 랩-파일럿 처리장 데이터를 바탕으로 모델 보정(Calibration), 유입 성상에 따른 제거 효율, 유출수 예측 및 최적 공법 선정을 수행하였다. 첨단 전자산업 폐수처리시설의 특화 모델링을 위하여, 민감도 분석을 통해 e-ASM 모델의 정합성과 상관성이 높은 동역학적 파라미터를 선정하였고, 다중반응표면분석법 (Multiple response surface methodology, MRS)을 이용하여 동역학적 파라미터를 보정하였다. e-ASM 모델의 보정 결과, Lab-scale, Pilot-scale 단위의 실험데이터와 90% 이상의 높은 정합성을 보였다. 그리고 4가지 유기폐수 처리처리공법인 MLE, A2/O, 4-stage MLE-MBR, Bardenpho-MBR을 제안한 Water Digital Twin으로 구현하여 유입 폐수의 성상별 운전조건에 따라 제거효율을 분석하였으며, Bardenpho-MBR이 C/N ratio 변화에서도 안정적으로 COD (Chemical oxygen demand)를 90% 이상 제거하며 높은 총 질소 제거 효율을 보였다. 그리고 유입 폐수의 조건별 Bardenpho-MBR공정의 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT)이 3일 이상일 때 1,800 mg L-1의 고농도 TMAH 폐수를 98% 이상 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 연구에서 개발한 e-ASM은 전자산업 제조시설별, 유입 폐수의 성상별 특화 모델링을 통해 높은 정합성을 가진 전자산업 폐수처리공정의 Water Digital Twin를 구현할 수 있고, 최적운전, Water AI, 최적가용기법 선정 등의 응용 가능성을 바탕으로 지속 가능한 첨단전자 산업을 위해 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 환경생물
• /
• 제31권4호
• /
• pp.429-439
• /
• 2013

축산과 농경배수가 주요 오염원인 소규모 농업용 저수지, 전대저수지에서 2011년 3월부터 2013년 10월까지의 모니터링 결과를 바탕으로 수환경 변화와 조류발생 특성을 분석함으로써, 부영양화된 소형저수지에서의 수환경과 조류발생 (Algal bloom)과의 관계를 규명하고자 하였다. 2013년의 경우 전년에 비해 강우가 적은 사실을 제외하면 기상의 큰 변화는 없었다. 전대저수지의 TN, TP등 영양염류농도는 농업용수 수질기준을 초과하고 있으며 발생원인이 상이하였다. 조류발생과 수환경요인간의 상관관계가 많은 항목에서 중상관($r{\geq}0.25$)의 관계를 보여주어 부영양 호소에서 COD 발생과 조류발생이 매우 복합적으로 이루어짐을 짐작케 했다. 전대저수지에서 출현한 식물플랑크톤은 총 6과 40속 62종이었으며, 현존량은 $1.3{\times}10^4{\sim}2.8{\times}10^6$ cells $mL^{-1}$로 TN, TP의 농도 감소와 함께 식물플랑크톤의 현존량도 연차별로 점차 감소하였다. 주요 우점종은 남조류인 Anabaena sp., Oscillatoria sp., Microcystis sp. 등이었으며, Oscillatoria sp.의 우점빈도가 가장 높았다. 수온이 증가하면서 Anabaena sp., Microcystis sp., Oscillatoria sp. 순으로 우점종이 변화하였으며, TN이 높은 경우 Anabaena sp., TP가 높은 경우 Microcystis sp.가, TN과 TP가 낮은 경우 Oscillatoria sp.가 우점하였다. N/P ratio는 Anabaena sp. 우점시 가장 높았고, Oscillatoria sp. 우점시 가장 낮았다. Chl-a 농도는 Oscillatoria sp. 우점시 높게 나타나고, 식물플랑크톤 현존량은 Anabaena sp. 우점시 높게 나타났으며, Microcystis sp. 우점시에는 Chl-a와 현존량 모두 낮았다. 이를 통해, 오염이 심각한 소형저수지에서는 Microcystis sp.보다 Anabaena sp.와 Oscillatoria sp.에 의한 대발생이 주로 문제가 됨을 알 수 있었다. Anabaena sp.가 우점할 때는 수환경 요인간의 상관계수가 높아 예측과 관리에 활용이 가능한 반면 Oscillatoria sp. 우점시에는 Chl-a 상관성이 낮게 나타나는 등, 조류대발생을 신속하게 예측하고, 예방, 관리하기 위해서는 조류발생 환경과 원인종의 관계를 규명하고 이를 활용하는 방안이 필요할 것으로 사료된다.