• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권8호
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• pp.1155-1160
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• 2012

Sulfur-utilizing autotrophic denitrification relies on an inorganic carbon source to reduce the nitrate by producing sulfuric acid as an end product and can be used for the treatment of wastewaters containing high levels of nitrates. In this study, sulfur-denitrifying bacteria were used in anoxic batch tests with sulfur as the electron donor and nitrate as the electron acceptor. Various medium components were tested under different conditions. Sulfur denitrification can drop the medium pH by producing acid, thus stopping the process half way. To control this mechanism, a 2:1 ratio of sulfur to oyster shell powder was used. Oyster shell powder addition to a sulfur-denitrifying reactor completely removed the nitrate. Using 50, 100, and 200 g of sulfur particles, reaction rate constants of 5.33, 6.29, and $7.96mg^{1/2}/l^{1/2}{\cdot}h$ were obtained, respectively; and using 200 g of sulfur particles showed the highest nitrate removal rates. For different sulfur particle sizes ranging from small (0.85-2.0 mm), medium (2.0-4.0 mm), and large (4.0-4.75 mm), reaction rate constants of 31.56, 10.88, and $6.23mg^{1/2}/l^{1/2}{\cdot}h$ were calculated. The fastest nitrate removal rate was observed for the smallest particle size. Addition of chemical oxygen demand (COD), methanol as the external carbon source, with the autotrophic denitrification in sufficiently alkaline conditions, created a balance between heterotrophic denitrification (which raises the pH) and sulfur-utilizing autotrophic denitrification, which lowers the pH.

• 한국산림과학회지
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• 제84권2호
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• pp.178-185
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• 1995

여천공단의 대기오염이 산림생태계에 미치는 영향을 파악하기 위하여 공단의 남단에 위치한 남해화학주변과 그 지역에서 2km, 4km, 6km, 8km 및 10km 떨어진 지점을 선정하여 산림토양의 화학적 특성, 탈질균 및 황산환원균 동태와 지의류 출현도를 비교하였다. 여천공단 주변지역의 토양은 적황색 산림토양군(R Y)에 속하는 토양이었으나 같은 산림토양군에 속하는 토양에 비해 pH가 매우 낮았다. 산림토양의 pH가 낮음으로 인해 C/N비가 15~25의 범주에 있음에도 불구하고 유기물의 분해 등 무기화에 관여하는 미생물의 활력이 낮아서 유기물함량이나 전질소함량은 상대적으로 높았다. 공단 인접지역에서 4km 지점에 이르는 곳까지의 토양 화학특성이 6km 이후 지역에 비해 대기오염 피해도가 심하게 나타났으나 탈질균 및 황산환원균의 분포량 차이에 따른 피해도 구분은 어려웠다. 한편, 지의류는 산림토양에 반영된 대기오염도의 차이에 비해 확연한 결과를 나타냈으며, 특히 엽상지의류는 바위에 붙어 사는 지의류에 비해서 더 민감한 반응을 나타냄을 확인할 수 있었다.

• 한국환경농학회:학술대회논문집
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• 한국환경농학회 2011년도 30주년 정기총회 및 국제심포지엄
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• pp.293-293
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• 2011

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권3호
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• pp.455-460
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• 2005

A pilot-scale sulfur particle autotrophic denitrification (SPAD) process for the treatment of municipal wastewater was operated for 10 months at Shihwa, Korea, and higher than $90\%\;NO^{-}_{3}-N$ removal efficiency was observed. Plate counting showed that the lower part of the denitrifying column reactor had the most autotrophic denitrifiers. The biofilm thickness formed on sulfur particles from the SPAD reactor was approximately $25-30\;{\mu}m$, measured by DAPI (4,6-diamidino-2-phenylindole) staining. The presence of bacteria inside the highly porous sulfur particle was also monitored by SEM observation of the internal surfaces of broken sulfur particles. Biofilm extracellular polymeric substances (EPS) analysis showed that the ratio of carbohydrate to protein decreased with the reactor heights at which biofilm-formed sulfur particles were obtained.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.231-239
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• 2006

본 연구에서는 인공 폐수에 포함된 고농도의 ${NO_3}^--N$을 제거하기 위해 황 산화 독립영양 탈질공정으로 sulfur-$CaCO_3$ 복합담체를 이용하여 탈질효율을 평가하였다 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체를 반응기(R4)에 충진하였다. 유입수 중 ${NO_3}^--N$ 부하량이 $200{\sim}1000g/m^3{\cdot}day$일 때 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체를 충진한 반응기의 탈질효율은 95.0% 이상의 높은 탈질효율을 보였다. 특히 ${NO_3}^--N$의 부하량이 $1000g/m^3{\cdot}day$일 때의 R4의 평균 ${NO_3}^--N$ 제거율은 98.7%로 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체를 충진한 반응기가 다른 반응기보다 높은 탈질 효율을 보였다. $Ca^{2+}$와 알칼리도의 분석을 통해, 각 반응기에 충진된 $CaCO_3$에 의한 알칼리도 공급량을 보면 다른 반응기 보다 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체를 충진한 반응기에 존재하는 $CaCO_3$가 매우 효과적으로 해리되면서 알칼리도를 공급하였다는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 효과적으로 알칼리도가 공급되면서 황 산화 독립영양 탈질 과정에서 발생된 $H^+$에 의해 저하된 pH를 보정하고 탈질 미생물의 탄소원을 공급하여 다른 반응기보다 높은 탈질 효율을 보인 것이다. ESEM을 사용하여 Sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체의 표면을 측정한 결과 황담체 표면보다는 sulfur-$CaCO_3$ 복합 담체의 표면에 많은 공극이 존재하여 미생물이 부착 할 수 있는 표면적이 증가되어 많은 미생물이 부착할 수 있어 탈질 효율을 증가시키게 된다. 결론적으로 sulfur-$CaCO_3$ 복합담체를 이용한 황 산화 독립영양 탈질공정은 고농도의 ${NO_3}^--N$을 효과적으로 처리할 수 있었다.

• 한국산림과학회지
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• 제87권1호
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• pp.106-112
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• 1998

본 연구는 토양의 화학적 특성과 탈질소, 황 환원에 관여하는 세균류 및 탈수소효소 활성의 관계를 살펴보고, 궁극적으로는 산림 토양생태계의 동태를 평가하는 도구로 탈수소효소를 활용할 수 있는지에 대하여 고찰한 것이다. 오염지역으로 여겨지는 온산공단 주변과 해안의 청정지역인 강화도 마니산에서 각각 침엽수림과 활엽수림을 산정, 총 4개 임분을 대상으로 본 연구를 수행하였는데, 마니산 토양은 온산공단 주변에 비하여 상대적으로 유기물, 질소, 유효인산 등의 함량이 높아 미생물의 활동에 유리한 것으로 여겨졌다. 한편, 탈질균이나 황산환원균은 지역간 차이가 없었던 반면, 탈수소효소의 활성은 지역이나 시기에 따른 변화를 뚜렷이 나타내어 두 종류의 미생물 정량기법에 비하여 훨씬 민감하게 나타났다. 또한, 탈수소효소는 미생물의 활성과 깊은 관계가 있는 것으로 여겨지는 유기물함량(r=0.53. p=0.004), 전질소(r=0.41. p=0.008)나 C/Ava. P 비율(r=-0.52. p=0.001) 등과 비교적 높은 상관관계를 나타내었다. 따라서, 비슷한 토성을 지녀야 비교가 가능하다는 다른 연구자들의 지적을 감안하여 수행한다면, 토양생태계의 동태를 파악하는 지표로서 탈수소효소를 활용할 수 있을 것으로 여겨진다.

• 한국산림과학회지
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• 제86권1호
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• pp.98-104
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• 1997

대기오염의 장기화에 따라 토양오염이 심화된 것으로 추측되는 서울 남산의 토양을 대기오염이 심하지 않은 것으로 판단되는 계방산 토양의 화학적 특성과 비교하여 남산토양의 오염도를 평가하며, 질소 및 황의 무기화에 관여하는 미생물을 동시에 정량하여 질소 및 황의 무기화에 관여하는 미생물군을 토양오염도 평가기준으로 활용할 수 있는지 알아보았다. 남산의 토양은 계방산에 비하여 10배 이상 수소이온의 농도가 높아 토양 산성화가 상대적으로 심하였다. 특히, 남산토양은 양이온의 용탈이 심하고 치환성 알루미늄은 많아져 남산지역 토양 생태계에 큰 문제가 발생하였음을 나타냈다. 토양 산성화의 주요인은 황산화물의 집적으로 추정되지만 황산환원균의 활성은 지역간에 유의차를 발견할 수 없어서 미생물 동태가 단순한 인자만이 아닌 복합적인 요인에 의하여 조절됨을 짐작할 수 있었다. 반면, 탈질기작에 관여하는 세균의 동태는 남산의 소나무림에 비하여 계방산의 소나무림에서 활발한 것으로 평가되어 토양생태계의 전반적인 미생물 활성도나 건전도의 지표로 질소의 무기화에 관여하는 미생물의 정량기법을 검토해 볼만하다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권6호
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• pp.409-414
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• 2006

황산화 미생물인 Genus Thiobacillus 중 몇 종류의 탈질균은 여러 종류의 황 화합물($S^{2-}$, So, $S_2O{_3}^{2-}$, $S_4O{_6}^{2-}$, $SO{_3}^{2-}$)을 황산염이온으로 산화시키면서 동시에 질산성질소를 질소 가스 형태로 전환시킨다. 이는 독립영양 미생물이므로 외부 탄소원이 필요치 않으며, C/N비가 낮은 폐수에 에탄올 대신 값이 싼 황 입자의 투입으로 경제적이며 효과적인 탈질화를 유도할 수 있다. 후탈질시 인위적인 유기물의 투입대신 값 싼 황입자를 사용하여 질소를 제거하며, 처리효율이 안정적이고, 운전이 쉬워, 최근 이 공정은 세계적으로 많이 연구되고 있다. 그러나 탈질시 알칼리도가 파괴되어 특히 알칼리도가 낮은 폐수의 경우 고농도 탈질시 pH가 떨어져 탈질이 더 이상 진행되지 않으며, 고농도의 질산성질소를 처리할 경우 부산물로서 고농도의 황산염이온이 생성된다는 부수적인 단점을 안고 있다. 본 연구에서는 MCR로부터 독립영양 미생물을 분리 characterization 및 미생물 동정을 하였다. MCR내에는 주로 Paracoccus denitrificans and Paracoccus versutus (formerly Thiobacillus versutus)가 주종을 이루었으며 이들 미생물들은 유기물도 에너지원으로 이용할 수 있는 facultative autotrophic denitrifier이었다. 이들 미생물을 탈질에 이용할 시 유기물이 있는 조건에서도 성장하기 때문에 유입 폐수 내 유기물 농도에 영향을 받지 않고 또는 인위적으로 소량의 유기물을 넣어 독립영양탈질과 종속영양탈질을 동시에 일어날 수 있도록 함으로서 독립영양탈질의 단점인 높은 황산염이온 생성 및 알칼리도 파괴를 막을 수 있을 것으로 사료된다.