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연구보문 : 수질환경 ; 장기 모니터링을 통한 환경친화형 인공습지 하수처리장의 수질정화효율 평가
서동철 ( Dong Cheol Seo ),조인성 ( In Seong Jo ),임석천 ( Seok Cheon Lim ),이병주 ( Byeong Ju Lee ),박성규 ( Seong Kyu Park ),천영석 ( Yeong Seok Cheon ),박종환 ( Jong Hwan Park ),이홍재 ( Hong Jae Lee ),조주식 ( Ju Sik Cho ),허 한국환경농학회 2009 한국환경농학회지 Vol.28 No.2
농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수를 환경친화형 인공습지 하수처리장에서 효과적으로 처리하기 위하여 인공습지 하수처리장을 시공한 후 3년 동안의 수처리 효율을 조사하였다. 하수처리 시기별 오염물질 농도 변화를 조사한 결과 BOD, COD 및 부유물질은 하수원수 농도의 편차가 심하였으나, 호기성조와 혐기성조를 통과하면서 농도가 급격히 감소하여 방류수의 BOD는 0.2~11.8 mg/L, COD는 1.0~41.9 mg/L 및 SS 함량은 1.1~6.5 mg/L이었다. 방류수의 총 질소 농도는 4~60 mg/L범위로 각 조에 유입되는 총 질소 농도에 따라 편차가 심하였고, 방류수의 총 인 농도는 0.02~3.51 mg/L범위이었다. 연차별 BOD, COD 및 부유물질 처리효율은 연차에 따라 큰 차이를 보이지 않았으며, 시공 후 3차년도의 방류수의 BOD, COD, 부유물질의 처리효율은 각각 97, 92 및 99%로 매우 높았다. 연차별 총 질소와 총 인의 처리효율은 호기성조 처리수와 방류수 모두에서 연차가 증가함에 따라 점차 그 처리효율이 증가하는 경향이었으며, 시공 후 3차년도의 방류수 중 총 질소 및 총 인 처리효율은 각각 62 및 73%이었다. 계절별 BOD, COD, 부유물질 및 총 인의 처리효율은 4계절 모두 큰 차이가 없었으며, 방류수의 BOD 처리효율은 97~98%, COD 처리효율은 87~91%, 부유물질 처리효율은 99% 및 총 인 처리효율은 76~86%로 나타났다. 하지만 계절별 방류수의 총 질소 처리효율은 봄과 겨울철이 다른 계절에 비해 처리효율이 약간 감소하였고, 특히 겨울철 방류수의 총 질소 처리효율은 43%로 여름철의 61%에 비해 18%정도 감소하였다. A constructed wetland which was composed of aerobic and anaerobic areas was evaluated for 3 years to effectively treat the sewage produced in farming and fishing communities. For 3 years in a constructed wetland, biochemical oxygen demand(BOD), chemical oxygen demand(COD), suspended solids(SS), total nitrogen(T-N), and total phosphorus(T-P) in effluent were 0.2~11.8, 1.0~41.9, 1.1~6.5, 4~60 and 0.02~3.51 mg/L, respectively. Removal rate of BOD, COD and SS in effluent were 97, 92 and 99%, respectively, in the third year. As time goes by, removal rate of T-N and T-P in treated water in aerobic area and effluent were gradually increased in a constructed wetland. In the third year, removal rate in effluent were 62 and 73%, respectively. By the seasons, removal rate of BOD, COD, SS, T-N and T-P were 97~98, 87~91, 99, 43~61 and 76~86%, respectively. Removal rate of BOD, COD, SS and T-P were not affected by the seasons, but that of T-N in winter and spring were decreased than the other seasons.
연구보문 : 생태환경 ; 단일 통풍형과 이중 통풍형 인공습지시스템의 하수처리 효율 비교
서동철 ( Dong Cheol Seo ),임석천 ( Seok Cheon Lim ),조인성 ( In Seong Jo ),이병주 ( Byeong Ju Lee ),이홍재 ( Hong Jae Lee ),김상돈 ( Sang Don Kim ),이준배 ( Jun Bae Lee ),조주식 ( Ju Sik Cho ),허종수 ( Jong Soo Heo ) 韓國環境農學會 2009 한국환경농학회지 Vol.28 No.3
농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수처리를 위한 환경 친화형 자연정화공법인 인공습지 하수처리장 개발을 위하여 수직흐름조(VF)-수평흐름조(HF) 인공습지 시스템을 수직흐름조는 현행 단일 통풍 구조에서 이중 통풍 구조로, 수평흐름조는 깊이를 현행 1.0 m에서 1.3 m로 하여 체적은 같으면서 표면적을 줄여 시공한 다음, 수직흐름조 통풍방법별, 수평흐름조 깊이별 및 하수부하량에 따른 수처리 효율을 조사하였다. 수직흐름조 통풍 방법에 따른 수처리 효율을 조사한 결과 BOD 및 COD는 이중 통풍형 구조가 단일 통풍형 구조에 비해 높은 처리효율을 보였다. 하지만 총 질소와 총 인은 두 통풍형 구조 모두 큰 차이 없이 유사한 결과를 보였다. 따라서 수직흐름조의 최적 통풍방법은 이중통풍형 구조이었다. 수평흐름조 깊이에 따른 수처리 효율을 조사한 결과 BOD, COD, 총 질소 및 총 인 함량은 수평흐름조 깊이에 따라 별 차이가 없었지만, 수평흐름조 깊이 1.3 m의 경우 인공습지 하수처리장의 시공시 부지면적을 감소시킬 수 있을 것으로 판단되므로 깊이 1.0 m에 비해 경제성과 유지관리면에서 바람직할 것으로 생각된다. 따라서 수평흐름조의 최적 깊이는 1.3 m이었다. 농어촌 지역에서 소규모로 발생하는 하수의 하수부하 변동에 대한 대응성을 조사하기 위하여 하수부하량에 따른 수처리 효율을 조사한 결과 BOD처리율은 하수부하량이 적을수록 약간 높았으며, COD 및 SS는 하수부하량에 따라서 별 차이가 없었고, 동일한 하수부하량에서는 이중 통풍형 공법이 대조구인 단일 통풍형 공법에 비해 높은 처리효율을 보였다. 총 질소 및 총 인 처리효율도 하수부하량이 증가함에 따라 처리효율이 점점 감소되는 경향이었고, 동일한 부하량에서는 이중 통풍형 공법이 단일 통풍형 공법에 비해 처리율이 약간 높았다. 따라서 하수처리장 공법별 및 하수부하량에서의 하수처리효율과 경제성 및 유지 관리비를 고려해 볼 때 농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수를 효과적으로 처리하기 위한 인공습지 하수처리장은 수직흐름조 통풍방법이 이중 통풍형 구조이며 수평흐름조의 깊이가 1.3 m인 이중 통풍형 공법이 되어야 할 것으로 판단된다. To develop environmentally friendly constructed wetlands(CWs) for treating domestic sewage which was produced in farming and fishing village, the efficiency of water treatment at different ventilation systems in the vertical bed, depths of horizontal bed, and sewage loads was investigated. In the vertical bed, BOD and COD by duplex ventilation system were lower than those by single ventilation system. But T-N and T-P concentrations by both ventilation systems in the vertical bed were little different. In the horizontal bed, BOD, COD, T-N and T-P in 1.0 m and 1.3 m depths were little different. To reduce the CWs` area and to improve the pollutant removal efficiencies, the optimum depth of horizontal bed was 1.3 m. In single and duplex ventilation CWs, the removal rate of BOD, COD, SS, T-N and T-P decreased slightly with the sewage load increases. In same sewage load conditions, the removal rates of BOD, COD, SS, T-N and T-P by duplex ventilation CWs were higher than those by single ventilation CWs. In summary, to effectively treat domestic sewage from farming and fishing village, the optimum constructed wetlands would be the duplex ventilation CWs.
연구보문 : 수질환경 ; 시설하우스 폐양액 주입방법 및 여재 특성에 따른 인공습지에서 수질오염물질의 처리효율
서동철 ( Dong Cheol Seo ),박종환 ( Jong Hwan Park ),천영석 ( Yeong Seok Cheon ),박성규 ( Seong Kyu Park ),김아름 ( Ah Reum Kim ),이원규 ( Won Gyu Lee ),이상원 ( Sang Won Lee ),이성태 ( Seong Tae Lee ),조주식 ( Ju Sik Cho ),허종수 한국환경농학회 2010 한국환경농학회지 Vol.29 No.2
In order to improve T-N and T-P removal in HF (horizontal flow)-HF hybrid constructed wetlands by natural purification method for treating the hydroponic wastewater in greenhouses, the efficiency of water treatment as affected by the injection method of hydroponic wastewater, the addition of special filter media, the particle size of filter media, and the injection ratio of hydroponic wastewater in 1st HF and 2nd HF beds were investigated in small-scale HF-HF hydroponic wastewater treatment apparatus. Removal rate of T-P in the water in HF-HF hydroponic wastewater treatment apparatus with calcite as affected by addition method of special filter media was higher than that in HF-HF hydroponic wastewater treatment apparatus with other filter media. Removal rate of BOD, COD, SS, T-N and T-P in the water in mixed filter media with calcite were 86, 84, 87, 50 and 97%, respectively. Removals of pollutants except for T-P in the water were slightly different. Therefore, it should be considered that the removal rate of T-P was good for calcite in HF-HF hydroponic wastewater treatment apparatus. To improve T-N and T-P removal, the optimum particle size of filter media was 1.2 mm, and the optimum injection ratio (1st HF bed:2nd HF bed) of hydroponic wastewater was 60:40.
토양으로부터 분리한 Bacillus licheniformis KJ 9의 특성
Dong-Cheol Seo(서동철),Jeong-Ae Ko(고정애),Sang-Won Gal(갈상완),Sang-Won Lee(이상원) 한국생명과학회 2010 생명과학회지 Vol.20 No.3
고품질의 발효퇴비를 생산할 목적으로 자연계로부터 효소활성이 높고 식물병원성 균주에 대한 항균활성이 우수한 미생물을 순수분리 하여 배양학적 특성을 검토하였다. 부엽토 등으로부터 CMCase, protease 및 chitinase 활성이 높고 식물병원성 균주에 대하여 항균활성이 우수한 KJ-9균주를 분리한 다음 형태학적 및 생화학적 특성을 검토하고 Bergey's Mannual of Systematic Bacteriology의 방법과 ATB (Automated Identification) computer system (Bio Merieux, France)을 이용한 API 50 CHL Carbohydrate Test Kit(Bio Merieux, France)를 통하여 동정한 결과 Bacillus licheniformis로 밝혀졌다. B. licheniformis KJ-9의 최적배지 성분을 검토한 결과 탄소원은 1.5% soluble starch, 질소원은 0.5% yeast extract, 무기염은 0.05% MgSO₄ㆍ7H₂O 이었으며, 배지의 초기 pH는 7.0, 배양온도는 50oC 그리고 진탕속도는 180 rpm으로 밝혀졌다. 최적배양 조건으로 B. licheniformis KJ-9를 배양하였을 때 36~60hr째의 배양액은 잿빛 곰팡이병을 유발하는 Botrytis cinerea, 잎마름병의 원인균인 Corynespora cassicola, 시들음병을 유발하는 Fusarium oxysporum, 잘록병의 원인균인 Rhizoctonia solani의 식물병원성 미생물 균사생장을 효과적으로 억제하였다. In order to produce high-quality fermenting composts, a microorganism was isolated from the natural world. The bacterium has not only in high enzyme activities but also had good antimicrobial activities against phytopathogenic microorganisms. Its cultivating characteristics were then investigated. Bacterium KJ-9, which contains high CMCase, protease and chitinase activities and excellent antimicrobial activities against phytopathogenic microorganisms, was separated from leaf mold and identified as Bacillus licheniformis by two methods: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology and API 50 CHL Carbohydrate Test Kit (Bio Merieux, France) using an ATB (Automated Identification) computer system (Bio Merieux, France). Optimal medium for cultivation of B. licheniformis was 2% soluble starch as a carbon source, 0.5% yeast extract as a nitrogen source and 0.05% MgSO₄ㆍ7H₂O. Optimal growth conditions of pH, temperature and shake speed were pH 7.0, 50℃and 180 rpm, respectively. Culture broth of B. licheniformis KJ-9 cultured for 36~60 hr was effective in fungicidal activities against plant pathogens including Botrytis cinerea, Corynespora cassicola, Fusarium oxysporum, and Rhizoctonia solani.
Bacillus licheniformis KJ-9를 이용한 항균발효퇴비의 생산
Dong-Cheol Seo(서동철),Jeong-Ae Ko(고정애),Sang-Won Lee(이상원) 한국생명과학회 2010 생명과학회지 Vol.20 No.9
환경친화적인 항균발효퇴비를 생산할 목적으로 식물병원성 균주에 대하여 항균활성이 우수한 B. licheniformis KJ-9를 톱밥우분에 접종하여 고품질의 항균발효퇴비(B. licheniformis KJ 9 fermented compost, BLC)의 개발을 행하였다. B. licheniformis KJ-9가 생산한 물질의 온도 안정성은 100℃, 10분간 열처리하여도 약 60% 이상의 항균활성을 유지하였으며, pH 안정성은 산성보다는 pH 7.0 이상의 중성 및 알칼리성 영역에서 높은 항균활성을 유지하였다. 퇴비를 제조하는 과정에서 BLC의 경우는 우분 냄새가 확실히 줄어들었으며 또한 퇴비의 발효시간도 3일 정도 단축되었다. 고추의 pot실험 결과 BLC를 첨가한 시험구 이외의 다른 시험구에서는 고추 잎이 마르고 약간의 황색반점이 발생하였다. 그리고 BLC를 이용한 시험구는 밭 흙만을 사용한 시험구 및 밭 흙에 기존의 판매퇴비(commercial available compost, CC)를 혼합한 시험구보다 잎의 수가 많고(1.5~2배), 줄기 및 뿌리의 성장이 빠르며, 줄기가 굵은(1.5~3배) 것으로 나타났다. 마늘 및 들깨를 재배한 현장적용 실험결과 두 시험구 모두 자연발생적인 병충해의 피해는 없었지만 BLC를 사용한 밭에서 마늘 및 들깨의 생육이 현저하게 빠른 것을 관찰할 수 있었다. In order to produce environmental-friendly fermented compost, a cattle manure-sawdust compost (antifungal compost) was developed by inoculation of B. licheniformis KJ-9 to cattle manure-sawdust. The thermal stability of the antifungal substance produced by B. licheniformis KJ-9 maintained more than 60% antifungal activity with heat treatment at 100℃ for 10 min, and the optimum pH of antifungal activity of the substance was 7.0. In a pot experiment with red pepper, the antifungal compost increased 1.5~2 times in leaf number and stem and root growth rate compared to those of commercial compost. Also, the diameter of stems increased 1.5-3 times in the antifungal compost treated group. The amount of microbes increased markedly in soil supplemented with antifungal compost compared to the control. In the field experiment for cultivation of garlic and Perilla japonica, the growth of both crops was significantly enhanced in the field treated with antifungal compost as compared to the commercial compost.