• 한국환경과학회지
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• 제28권10호
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• pp.851-861
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• 2019

In this study, we performed a sediment elution experiment to evaluate water quality in terms of phosphorus, as influenced by the dissolved oxygen consumed by sediments. Three separate model column treatments, namely, raw, calcined, and sonicated oyster shell powders, were used in this experiment. Essential phosphorus fractions were examined to verify their roles in nutrient release from sediment based on correlation analyses. When treated with calcined or sonicated oyster shell powder, the sediment-water interface became "less anaerobic," thereby producing conditions conducive to partial oxidation and activities of aerobic bacteria. Sediment Oxygen Demand (SOD) was found to be closely correlated with the growth of algae, which confirmed an intermittent input of organic biomass at the sediment surface. SOD was positively correlated with exchangeable and loosely adsorbed phosphorus and organic phosphorus, owing to the accumulation of unbound algal biomass-derived phosphates in sediment, whereas it was negatively correlated with ferric iron-bound phosphorus or calcium fluorapatite-bound phosphorus, which were present in the form of "insoluble" complexes, thereby facilitating the free migration of sulfate-reducing bacteria or limiting the release from complexes, depending on applied local conditions. PCR-denaturing gradient gel electrophoresis revealed that iron-reducing bacteria were the dominant species in control and non-calcined oyster shell columns, whereas certain sulfur-oxidizing bacteria were identified in the column treated with calcined oyster powder.

• 생명과학회지
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• 제23권5호
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• pp.676-681
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• 2013

퍼클로레이트(${ClO_4}^-$)는 지표수 및 토양/지하수에서 검출되는 신규 오염물이다. 퍼클로레이트 환원세균(PRB)은 ${ClO_4}^-$를 무해한 최종산물로 전환시킬 수 있으므로 ${ClO_4}^-$ 제거는 미생물을 이용한 방법이 가장 적절한 것으로 알려졌다. 이전 연구[3]를 통해 원소 황 입자와 활성슬러지를 이용하여 독립영양방식의 ${ClO_4}^-$ 제거가 가능하다는 실험적 증거가 제시되었다. 입자상 황은 비교적 값이 저렴하고, 활성슬러지는 하수처리장으로부터 쉽게 구할 수 있는 장점이 있다. 그래서 본 연구에서는 원소 황을 전자공여체로 사용하였을 때 여러 환경요인이 활성슬러지 미생물의 ${ClO_4}^-$ 분해에 미치는 영향을 회분반응으로 조사하였다. 이 회분반응의 결과를 통해 활성슬러지 미생물에 의한 독립영양방식의 ${ClO_4}^-$ 분해를 위한 최적조건을 도출하였다. 또한 활성슬러지로부터 농화배양된 황산화 PRB는 활성슬러지보다 ${ClO_4}^-$ 제거능이 우수한 것으로 회분반응 결과 나타났다. 그래서 본 연구결과는 최적조건 적용 및 농화배양된 접종균을 통해 원소 황과 활성슬러지를 이용한 독립영양방식의 ${ClO_4}^-$ 제거를 향상할 수 있다는 것을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권11호
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• pp.855-859
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• 2011

원자력산업에서의 지르코늄합금 튜브 제조공정은 튜브 산세 시 질산과 불산을 사용하고 있어 세척 시 발생되는 폐수의 주요 오염물질은 질산성질소와 불소성분으로 이루어져 있다. 오염물질인 불소와 질산성질소의 처리를 위해, 다양한 실험을 거쳐 처리기술을 검토한 결과를 토대로, 당사의 폐수처리공정은 1차 화학응집처리에 의한 불소성분 제거공정, 황산화 탈질반응을 이용한 SOD (Sulfur Oxidation Denitrification)공법에 의한 독립영양탈질공정, 2차 화학응집처리공정으로 구성하여 운영하고 있다. 본 폐수처리공정의 특징은, 질산성질소제거를 위해 황산화 탈질공법(SOD Process)을 적용한 것이다. SOD공법은 기존의 황탈질공법과는 달리 황과 알칼리성물질을 일체화한 충진담체(JSC Pellet)를 사용한 기술로, 유기탄소원이 전혀 없는 무기계폐수의 탈질기술로서 주목받고 있다. 현재까지 폐수처리장의 운영결과를 보면, 유입수의 평균 T-N농도가 설계값인 100 mg/L를 상회하는 147.55 mg/L이었지만, 처리수의 평균 T-N농도는 12.72 mg/L로 91%의 높은 제거율을 안정하게 유지하고 있다. 이상의 결과로, SOD공법이 무기계 산업폐수의 질산성질소제거에 매우 유용한 공법임이 확인되었으며, 신규 개발한 미생물활성화제(특허출원 중)를 사용함에 의해 증식속도가 늦은 독립영양미생물의 활성이 안정적으로 유지되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권9호
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• pp.851-856
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• 2010

본 연구는 단축질소제거(SBNR) 공정의 후속 공정 목적으로 황이용 독립영양탈질을 이용하여 유출수 내 아질산성질소를 제거하고자 황 이용 아질산성질소의 제거특성을 파악하였다. 이를 위하여 알칼리도가 이론적인 양보다 충분한 조건과 부족한 조건에서 아질산성질소와 질산성질소의 황탈질 회분식 실험을 수행하면서 메탄올의 영향을 파악하였다. 충분한 알칼리도와 완전독립영양 조건에서 초기 아질산성질소, 질산성질소 농도가 각각 100 mg N/L에서 배양 27시간 이내에 99% 이상의 질소가 제거 되었다. 탈질 속도는 질산성질소 탈질에 비해 아질산성질소 탈질이 약 1.3배 빨랐다. 아질산성질소 탈질 시 1 g 당 황산염 이온 생성량은 약 4.8 g ${SO_4}^{2-}/g$ ${NO_2}^-$-N 이었고, 질산성질소 탈질의 경우 13.5 g ${SO_4}^{2-}/g$ ${NO_3}^-$-N이었다. 알칼리도가 충분하지 않은 조건에서 아질산성질소는 95% 이상 높은 효율을 보였으나 15시간 정도의 긴 유도기가 관찰되었고, 질산성질소 탈질의 경우 배양기간 동안 전혀 탈질이 이루어지지 않았다. 아질산성질소 탈질에서 제거된 아질산성질소 1 g 당 황산염 이온 생성량은 약 2.6 g이었고 알칼리도 소비량은 1.2 g $CaCO_3$이었다. 모든 알칼리도 조건에서 투여한 메탄올의 아질산성질소 제거 영향은 없었다. 본 연구결과를 바탕으로 황이용탈질의 특성을 파악하여 하수 및 폐수의 특성에 맞게 반응조 운전이 이루어지면 기존 탈질 방법의 단점을 보완한 효율적인 탈질 방법이 될 것으로 판단된다.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권12호
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• pp.956-966
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• 2011

Bioleaching studies of metals from a spent catalyst were conducted using both adapted and unadapted bacterial cultures. The bacterium used in this experiment was Acidithiobacillus ferrooxidans. A comparison of the kinetics of leaching was made between the two cultures by varying the leaching parameters, including the pulp density, particle size and temperature. Both cultures showed similar effects with respect to the above parameters, but the leaching rates of all metals were higher with the adapted compared to the unadapted bacterial cultures. The leaching reactions were continued for 240 h in the case of the unadapted bacterial culture, but only for 40 h in the case of the adapted bacterial culture. The leaching reactions followed first order kinetics. In addition, the kinetics of leaching was concluded to be a diffusion control model; therefore, the product layers were impervious.

• 청정기술
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• 제18권2호
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• pp.209-215
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• 2012

분말활성탄과 제올라이트가 담지된 폴리우레탄 담체를 충진한 파일롯 규모의 바이오필터를 이용하여 암모니아와 황화수소의 처리 성능을 평가하였다. 약 10개월간 하수처리장 슬러지 농축조에서 발생하는 악취를 대상으로 바이오필터 유입 암모니아 농도는 0.1~1.5 $ppm_v$, 황화수소 농도는 2~20 $ppm_v$ 범위에서 운전되었다. 바이오필터의 공탑체류시간 3.6~5초 범위에서 초기 순응기간을 제외하고는 거의 모든 경우 100%에 가까운 악취 제거율을 보여주었다. 바이오필터에서의 기체흐름에 의한 압력손실도 매우 낮아 10개월 동안 최대 31 mm $H_2O$ 정도의 차압이 발생하였다. 이것은 본 연구에 이용된 바이오필터의 막힘이나 담체의 압착 현상이 거의 일어나지 않아 장기간의 운전에도 안정성을 확인할 수 있었다. 담체에 부착하여 서식하는 미생물군집은 바이오필터의 처리 성능에 중요한 영향을 미치는데 특히 암모니아나 황화수소를 제거하기 위한 암모니아 산화균과 황산화균의 분포가 중요하다. FISH (Fluorescence in Situ Hybridization) 방법으로 확인한 결과 질산화를 주관하는 암모니아 산화균인 Nitrosomonas sp.와 황산화균인 Thiobacillus ferroxidans가 검출되었다. 또한 바이오필터의 운전기간이 길어질수록, 그리고 악취의 유입부분이 유출부분에 비해 미생물 분포량이 더 많음을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제32권12호
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• pp.971-978
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• 2022

본 실험은 축산분뇨의 악취제거 활성이 우수한 세균을 분리하기 위하여 돈분뇨와 토양으로부터 황산화균 분리용 배지, 암모늄산화균 분리용 배지 그리고 질소산화균 선택배지를 사용하여 12종의 세균들을 분리하였다. SK2654 균주는 Paenibacillus amylolyticus로, SK2656, SK2658, SK2659 균주들은 각각 Rhodococcus jostii, Rhodococcus qingshengii, Rhodococcus opacus로, SK2657과 SK2672 균주들은 Alcaligenes faecalis로, SK2660과 SK2662 균주들은 Kastia adipata로, SK2665 균주는 Microbacterium oxydans로, SK2673 균주는 Halomonas campisalis로, SK2675 균주는 Acinetobacter oleivorans로, SK2676 균주는 Micrococcus luteus로 동정되었다. 돈분뇨 액상원액에 상기 균주 배양액을 1% 접종하였을 때 발효액의 pH는 전반적으로 8.0을 유지하였다. 총균수는 실험 15일차까지 7.3~7.9 log CFU/ml 수준을 유지하다가 15일차 이후로 5.1~5.5 log CFU/ml 수준으로 급격히 감소하였다. 암모니아태질소 농도는 시험 후반부인 30일차에는 Rhodococcus opacus SK2659 균주를 접종한 처리구가 대조구의 39% 수준을 나타내면서 비교적 높은 암모니아태질소 제거능을 보였다. 실험 100일 후 Rhodococcus opacus SK2659 균주를 접종한 처리구는 대조구와 비교하였을 때에 황화수소 농도는 3.23% 수준으로 악취제거에 가장 효과적이었다. 가스발생량은 대부분의 처리구가 대조구에 비해서 낮았으며 실험기간 중 가스량의 측정 누계량은 대조구의 1/4 수준으로 나타났으며, 그 중 Acinetobacter oleivorans SK2675 균주를 접종한 처리구가 대조구에 비해서 12.39% 수준으로 가장 낮게 나타났다. 돈분뇨의 생물학적 처리시 본 연구에서 분리한 Rhodococcus opacus SK2659와 Acinetobacter oleivorans SK2675 균주들을 혼합하여 사용하면 악취저감 효과가 증대할 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제5권3호
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• pp.75-82
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• 2005

Sewage facilities are positively necessary for environment improvement such as rainwater removal, sewage disposal, preservation of the quality of water and health of the citizens in present-day. Meanwhile, a deterioration of the concrete sewer pipe is increasing rapidly due to the chemical and physical attack and especially biochemical attack that is to say biodeterioration. So, in advanced countries, prediction techniques and corrosion inhibition system for sewer concrete are developed and are being applied. Also, antibiotics were developed already but application of that is low because it is not economical and has no practical use. But, in domestic, countermeasures for the corrosion of sewage concrete are not sufficient and biochemical attack is not reflected in those essentially. In this study, to prevent biochemical corrosion of the sewer concrete, surface of the concrete was spread with liquefied inorganic antibiotics and then its engineering properties were experimentally investigated. As a result, compressive strength of the specimen spread with antibiotics were similar to those of non spread, Both bond strength and abrasion amount of the specimen spread with antibiotics were inferior to non spread. Properties of absorption and air permeability of the specimen spread with antibiotics were superior to non spread. Finally, carbonation depth, chloride ion penetration depth and weight change ration of the specimen spread with antibiotics were smaller than non spread.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제11권6호
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• pp.1046-1054
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• 2001

Bioleaching is the process in which insoluble metal sulfide is oxidized by specialized iron- and/or sulfur-oxidizing lithotrophic bacteria in acidic, metal-rich environments. Most of these processes are carried out by the genus Thiobacillus. Three novel Thiobacillus strains (Thiobacillus thiooxidans AZ11, Thiobacillus thiooxidans MET, and thiobacillus thiooxidans TAS) associated with bioleaching have been isolated from soil and sludge (Korean patent No. 1999-0073060 for T. thiooxidans AZ11, Korean patent No. 1999-0005798 for T. thiooxidans MET, and Korean patent No. 1999-0073059 for T. thiooxidans TAS). A partial sequence of 16S ribosomal RNA gene (16S rDNA) and the entire sequence of 16S/23S intergenic spacer region (ISR) were determined in the three above novel strains and in Thiobacillus ferrooxidans ATCC19859 as a reference strain. When phylogenetic analysis was performed based on G+C contents and sequence alignments, T. ferroxidans ATCC19859 was found to be closely related to previously registered T. ferrooxidans strains in a monophyletic manner, while the three novel T. thiooxidans strains were classified in a paraphyletic manner. Close examination on the base composition of 16S/23S ISR revealed that the 5\` part (nucleotide residues 21-200) was specific for the genus Thiobacillus. On the other end, the 3\` part (nucleotide residues 201-520) showed specificity in T. ferrooxidans strains, but not in T. thiooxidans strains. These results suggest that the proximal and distal halves of 16S/23S could be used as a genetic marker for the identification of the genus Thiobacillus and the species T. ferrooxidans, respectively.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권8호
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• pp.1459-1469
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• 2008

Using a rotating biological contactor modified with a sequencing bath reactor system (SBRBC) designed and operated to remove phosphate and nitrogen [58], the microbial community structure of the biofilm from the SBRBC system was characterized based on the extracellular polymeric substance (EPS) constituents, electron microscopy, and molecular techniques. Protein and carbohydrate were identified as the major EPS constituents at three different biofilm thicknesses, where the amount of EPS and bacterial cell number were highest in the initial thickness of 0-100${\mu}m$. However, the percent of carbohydrate in the total amount of EPS decreased by about 11.23%, whereas the percent of protein increased by about 11.15% as the biofilm grew. Thus, an abundant quantity of EPS and cell mass, as well as a specific quality of EPS were apparently needed to attach to the substratum in the first step of the biofilm growth. A FISH analysis revealed that the dominant phylogenetic group was $\beta$- and $\gamma$-Proteobacteria, where a significant subclass of Proteobacteria for removing phosphate and/or nitrate was found within a biofilm thickness of 0-250${\mu}m$. In addition, 16S rDNA clone libraries revealed that Klebsiella sp. and Citrobacter sp. were most dominant within the initial biofilm thickness of 0-250${\mu}m$, whereas sulfur-oxidizing bacteria, such as Beggiatoa sp. and Thiothrix sp., were detected in a biofilm thickness over 250${\mu}m$. The results of the bacterial community structure analysis using molecular techniques agreed with the results of the morphological structure based on scanning electron microscopy. Therefore, the overall results indicated that coliform bacteria participated in the nitrate and phosphorus removal when using the SBRBC system. Moreover, the structure of the biofilm was also found to be related to the EPS constituents, as well as the nitrogen and phosphate removal efficiency. Consequently, since this is the first identification of the bacterial community and structure of the biofilm from an RBC simultaneously removing nitrogen and phosphate from domestic wastewater, and it is hoped that the present results may provide a foundation for understanding nitrate and phosphate removal by an RBC system.