GAC 공정에서의 Sulfonamide계 항생물질 흡착특성

손희종(Hee Jong Son),정종문(Jong Moon Jung),노재순(Jae Soon Roh),유평종(Pyung Jong Yu) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.4

생물활성탄 공정에서의 Sulfonamide계 항생물질 제거특성

손희종(Hee Jong Son),정종문(Jong Moon Jung),노재순(Jae Soon Roh),유평종(Pyung Jong Yu) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.2

생물활성탄 재질별 sulfonamide계 항생물질 5종의 생분해능을 조사한 결과 유입수의 수온 25℃에서 EBCT 변화에 따른 생물분해율을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄은 EBCT 5~20분에서 18~82%, 야자계나 목탄계의 경우는 11~67% 및 4~56%로 나타나 석탄계 재질의 생물활성탄에서 가장 높은 생물분해능을 나타내었다. Sulfonamide계 5종에 대한 물질별 생분해능을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄에서 5~20분의 EBCT에서 SCP, SMT 및 STZ는 30~80%, SDM과 SMX는 18~70% 정도의 생분해율을 나타내어 SDM과 SMX가 다른 3종 보다는 생물분해능이 낮은 것으로 나타났다. 유입수의 수온 상승에 따라 5~20분의 EBCT에서 생물분해율은 크게 증가하였고, 유입수의 수온이 5℃일 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도상수는 0.0094~0.0118 min(-1), 반감기는 58.7~73.7분으로 나타났으며, 수온이 15℃ 및 25℃일 경우는 생물분해 속도상수가 0.0307~0.0397 min(-1) 및 0.0468~0.0718 min(-1)로 나타났고, 반감기 17.5~22.6분 및 9.7~14.8분으로 나타났다. 유입수의 수온이 5℃에서 15℃로 상승할 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도상수는 3.2~3.8배 정도 증가하였으며, 수온이 15℃에서 25℃로 상승할 경우는 1.5~1.9배 정도 증가하는 것으로 나타났다. In this study, the effects of three different biological activated carbon (BAC) materials (each coal, coconut and wood based activated carbons), empty bed contact time (EBCT) and water temperature on the removal of sulfonamide 5 species in BAC filters were investigated. Experiments were conducted at three water temperatures (5, 15 and 25℃) and four EBCTs (5, 10, 15 and 20 min). The results indicated that coal based BAC retained more attached bacterial biomass on the surface of the activated carbon than the other BACs, increasing EBCT or increasing water temperature increased the sulfonamide 5 species removal in BAC columns. In the coal-based BAC columns, sulfachloropyridazine (SCP), sulfamethazine (SMT) and sulfathiazole (STZ) removal efficiencies were 30~80% and sulfadi-methoxine (SDM), sulfamethoxazole (SMX) removal efficiencies were 18~70% for 5~20 min EBCT at 25℃. The kinetic analysis suggested a first-order reaction model for sulfonamide 5 species removal at various water temperatures (5~25℃). The pseudo-first-order reaction rate constants and half-lives were also calculated for sulfonamide 5 species removal at 5~25℃. The reaction rate and half-lives of sulfonamide 5 species ranging from 0.0094~0.0718 min(-1) and 9.7 to 73.7 min various water temperaturs and EBCTs in this study could be used to assist water utilities in designing and operating BAC filters for sulfonamide antibiotic compounds removal.

활성탄 재질 및 사용연수에 따른 Tetracycline계 항생물질 흡착특성

손희종(Hee Jong Son),정종문(Jong Moon Jung),황영도(Young Do Hwang),노재순(Jae Soon Roh),유평종(Pyung Jong Yu) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.9

입상활성탄 재질별 신탄 및 사용탄에서의 tetracycline계 항생물질 4종에 대한 파과특성의 경우 석탄계 활성탄이 가장 늦게 파과에 도달하였으며, 다음으로 야자계, 목탄계 순으로 조사되었다. 또한, 물질별 활성탄에서의 파과특성을 살펴보면 tetracycline(TC)의 파과시점이 가장 늦은 것으로 나타났으며, 다음으로 oxytetracycline(OTC), chlortetracycline(CTC), minocycline(MNC)으로 나타났다. 활성탄 g당 tetracycline계 항생물질 4종에 대한 최대 흡착량(X/M)은 석탄계 활성탄이 가장 높은 것으로 나타났으며, 다음으로 야자계와 목탄계 순으로 나타났다. tetracycline계 항생물질 4종에 대한 석탄계 활성탄의 최대 흡착량(X/M)은 야자계와 목탄계 활성탄에 비해 각각 1.27∼1.36배 및 1.69∼1.84배 정도 높은 것으로 조사되었다. 활성탄 사용율(carbon usage rate, CUR)은 tetracycline의 경우 석탄계 재질의 활성탄이 2.96 g/일, 야자계나 목탄계 활성탄은 각각 3.40 g/day 및 4.53 g/day의 활성탄을 사용하여야만 제어가 가능한 것으로 조사되어 석탄계 활성탄이 다른 재질의 활성탄들에 비해 적은 양으로도 tetracycline계 항생물질을 제어할 수 있는 것으로 나타났으며, 나머지 tetracycline계 항생물질 3종에서도 이와 유사한 결과를 나타내었다. 또한, 석탄계 활성탄 신탄과 사용탄에 대한 CUR을 비교해보면 tetracycline의 경우 신탄을 사용하였을 경우 보다 1.3년 사용탄 및 3.1년 사용탄을 사용하였을 경우가 CUR이 1.96배 및 2.53배 정도 높은 것으로 나타났다. Adsorption performance of tetracycline antibiotic compounds such as tetracycline(TC), oxytetracycline(OTC), chlortetracycline(CTC) and minocycline(MNC) on granular activated carbon(GAC) was evaluated in this study. The coal-based activated carbon was found to be more effective than other carbons in adsorption of tetracycline antibiotic compounds. The wood-based activated carbon was less effective than coconut- and coal-based carbon in adsorption nevertheless having larger pore volume and specific surface area than others carbons. The maximum adsorption capacities(X/M) of coal-based activated carbon for the four tetracycline species was 1.27∼1.36 and 1.69∼1.84 times larger than coconut- and wood-based activated carbon, respectively. Carbon usage rates(CUR) of coal-, coconut- and wood-based activated carbons for tetracycline(TC) were 2.96 g/day, 3.40 g/day and 4.53 g/day, respectively. Similar results were obtained in the adsorption of the rest three tetracycline species. It is concluded that coal-based activated carbon could removed the tetracycline antibiotic compounds better than other material-based activated carbons.

오존과 과산화수소를 이용한 이취미 물질 산화 제거

이화자(Hwa Ja Lee),손희종(Hee Jong Son),노재순(Jae Soon Roh),이상원(Sang Won Lee),지기원(Ki Won Ji),유평종(Pyung Jong Yu),강임석(Lim Seog Kang) 大韓環境工學會 2006 대한환경공학회지 Vol.28 No.12

배양적 및 비배양적 방법에 의한 생물활성탄 부착세균 군집 특성

박홍기,정은영,정미은,정종문,지기원,유평종,Park, Hong-Ki,Jung, Eun-Young,Jung, Mi-Eun,Jung, Jong-Moon,Ji, Ki-Won,Yu, Pyung-Jong 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.9

정수처리 공정에서 생물활성탄 (BAC) 공정은 미생물의 유기물 제거능을 극대화시킨 일종의 생물여과 공정이다 BAC 공정은 유기물과 미생물 재성장능을 효과적으로 제거한다. BAC 공정은 그 수계에 존재하는 미생물들이 활성탄에 부착 ${\cdot}$ 서식하며 수중의 천연유기물질을 기질로 이용하기 때문에 그 수계에 서식하는 미생물 종들에 매우 의존적이다. 본 연구는 낙동강 하류의 배리취수장 원수를 사용하여 생물활성탄에 의한 pilot-plant 공정을 운전하면서 SAC 공정에서의 활성탄 재질별로 배양작 (평판배양법) 및 비배양적 방법 (FISH)을 이용하여 SAC 부착세균의 군집구조 특성을 조사하였다. 실험결과 석탄계 재질의 부착세균 HPC 및 생산력이 각각 $1.20{\times}l0^7{\sim}56.2{\times}l0^7$ CFU/g, $1.2{\sim}3.7\;mg-C/m^3{\cdot}h$ 의 범위를 보여 세균 생체량과 DOC 제거율은 석탄계 재질이 가장 높은 것으로 나타났다. 배양적 방법으로 활성탄 재질별 부착세균을 동정한 결과 Pseudomonas 속이 우접하였고, 그 다음으로 Flavobacterium 속, Alcaligenes 속, Acinetobacter 속, Sphingomonas 속 등의 순으로 동정되었다. 또한, Pseudomonas 속 중 석탄계와 야자계 BAC에서는 Pseudomonas vesicularis, 목탄계 BAC에서는 Pseudomonas cepacia가 우점종으로 분포하였다. 비배양적 방법인 FISH 법을 이용한 세균 군집구조 조사결과 활성탄 재질별로 ${\alpha}$군집 27.0 ${\sim}$ 43.0%, ${\gamma}$ 군집 11.3 ${\sim}$ 28.6%, ${\beta}$ 군집 7.1 ${\sim}$ 22.0% 비율로 나타나 유기물 제거효율은 주로 ${\alpha}$ 군집에 의해 조절되어짐을 알 수 있었다. The Biological Activated Carbon (BAC) process in the water treatments represents a kind of biofiltration process which capabilities of bacteria to remove organic matters are maximized. It enables to eliminate organic matters and effectively reduce microbial regrowth potentials. As attached bacteria employ natural organic matter as a substrate, they are significantly dependent on indigenous microorganisms. In this study, characteristics of bacterial community by culturable and unculturable Methods have been conducted in a pilot plant using SAC in water treatment process at the downstream of the Nakdong River. Based on the results, HPC and bacterial- production for coal-based activated carbon material were $1.20{\sim}56.2{\times}l0^7$ cfu/g and $1.2{\sim}3.7\;mgC/m^{3}h$, respectively, in the SAC process. The highest level of attached bacteria biomass and organic carbon removal efficiency was found in the coal-based activated carbon. The genera Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Acilzetobacter, and Spingomonas were identified for each activated carbon material. Pseudomonas vesicularis was the dominant species in the coconut- and coal-based materials, where as Pseudomonas cepacia was the dominant species in the wood-based material. The Scanning Electron Microscope (SEM) observation of the activated carbon surface also found the widespread distribution of rod form and coccus. The community of attached bacteria was investigated by performing Fluorescent in situ hybridization (FISH) analysis. a group was dominant in coal, wood and coccunt-based materials, ${\alpha},\;{\beta}\;and\;{\gamma}$ group ranged from 27.0 ${\sim}$ 43.0%, 7.1 ${\sim}$ 22.0%, 11.3 ${\sim}$ 28.6%, respectively. These results suggest that a group bacterial community appears to be regulated removal efficiency of organic material in water treatment process.

유전자 검색법을 이용한 상수원수와 정수처리 공정중의 병원성 미생물 검출 및 분포특성

박홍기(Hong Ki Park),정은영(Eun Young Jung),정종문(Jong Moon Jung),유평종(Pyung Jong Yu) 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.10

유전자 검색법(PCR)은 환경시료중의 병원성 미생물을 검출하는데 있어서 전통적인 배양법이 가지고 있는 문제점을 보완할 수 있는 장점을 지니고 있다. 이러한 PCR을 이용하여 부산시 취수원과 정수공정별 지점을 대상으로 병원성 미생물의 검출과 분포특성에 대해 조사하였다. 2004년 8월에서 2005년 10월까지의 실험 결과에 의하면 상수원수의 92개 시료중 80개 시료에서(87.0%) 병원성 미생물이 검출 되었고, Shigella spp. 46.2%, Yersinia spp. 40.7%, Legionella spp. 17.6% 그리고 Salmonella spp. 9.9%의 검출율을 각각 보였다. 원수중의 병원성 미생물은 늦은 가을에서 겨울에 걸쳐 주로 분포하는 특징을 보였으며, 지점별로는 매리 원수가 물금 원수보다 높게 검출되었다. 정수처리 공정별 실험에서는 Shigella의 검출빈도가 높았으나 모든 병원성 미생물은 후오존 처리 공정 단계에서 완전히 제거되는 것으로 나타났다. 따라서 부산시 정수장은 병원성 미생물에 대해 안전함을 알 수 있었다. The development of polymerase chain reaction (PCR) technology has the potential to solve for isolating pathogenic microorganisms from environmental samples than traditional plate counting methods. We have been detected pathogenic bacteria from raw water and water treatment process in Busan metropolitan city by PCR method. According to the result of survey from July 2004 to October 2005, 80 out of 92(87.0%) were positive for bacterial pathogens in raw water samples and positive rate of Shigella spp., Yersinia spp., Salmonella spp. and Legionella spp. were 46.2%, 40.7%, 17.6% and 9.9%, respectively. Pathogenic bacteria in raw water was mainly distributed through the lately Autumn to the winter and more highly detected Maeri than Mulgum region. During the period of survey in water treatment process, Shigella spp. was highly detected but all of bacterial pathogens were entirely removed after in post-ozonation step. These suggest that waters supplied in Busan metropolitan city may be safe against the pathogenic bacteria.

다변량 통계분석을 이용한 낙동강 상수원수의 수질변화 특성 조사

김경아 ( Gyung Ah Kim ),김예진 ( Ye Jin Kim ),송미정 ( Mi Jeong Song ),지기원 ( Kee Won Ji ),유평종 ( Pyung Jong Yu ),김창원 ( Chang Won Kim ) 한국물환경학회 2007 한국물환경학회지 Vol.23 No.6