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초록
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정수처리 공정에서 생물활성탄(BAC) 공정은 미생물의 유기물 제거능을 극대화시킨 일종의 생물여과 공정이다. 본 연구는 낙동강 원수를 이용하여 재질이 다른 생물활성탄을 사용하고 있는 정수장을 대상으로 세균 군집을 조사하였다. 실험결과 석탄계 재질의 BAC 부착세균 생체량 및 활성도가 각각 $1.20{\sim}34.0{\times}10^7$ CFU/g, 0.61~1.10 mg-C/$m^3{\cdot}h$의 범위를 보여 세균 생체량과 DOC 제거율은 석탄계 재질이 가장 높은 것으로 나타났다. 부착세균을 동정한 결과 Pseudomonas 속이 우점하였으며, 그 다음으로 Chryseomonas 속, Flavobacterium 속, Alcaligenes 속, Acinetobacter 속, Sphingomonas 속 등의 순으로 동정되었다. 그리고 Pseudomonas cepacia는 석탄계 재질, Chryseomonas luteola는 목탄계 재질의 우점세균으로 조사되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The use of biological-activated carbon (BAC) processes in water treatment involves biofiltration, which maximizes the bacteria's capabilities to remove organic matter. In this study, the distribution of the bacterial community was assessed in response to different types of BAC processes applied down...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 3개 정수장에서 사용하고 있는 생물활성탄에 대한 부착세균 연구를 통해 BAC 처리에 의한 유기물 제거효율과 세균과의 상관관계를 비교분석하여 DOC 등 유기물 제거효율과 정수장 및 활성탄 종류별로 부착세균의 군집구조 특성을 조사하였다. 그리고 이 결과를 토대로 고도 정수처리시설의 효율 평가 및 문제점 개선시 기초자료로 활용하고자 하였다.
  • Kihn 등[12]이 1일 최대 100톤 처리 용량의 Pilot-plant을 대상으로 BAC 공정에서 활성탄 재질별로 수질개선 및 부착세균 분포특성을 조사한 결과 BAC 활성탄 종류 및 부착세균의 생체량과 활성도에 따라 유기물 제거농도에 차이를 보이는 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서는 3개 정수장에서 사용하고 있는 생물활성탄에 대한 부착세균 연구를 통해 BAC 처리에 의한 유기물 제거효율과 세균과의 상관관계를 비교분석하여 DOC 등 유기물 제거효율과 정수장 및 활성탄 종류별로 부착세균의 군집구조 특성을 조사하였다. 그리고 이 결과를 토대로 고도 정수처리시설의 효율 평가 및 문제점 개선시 기초자료로 활용하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
활성탄이란? 현재 적용되고 있는 고도처리방법중의 하나인 활성탄 여과 법은 활성탄의 다공성에 의해 수중의 각종 유해물질들이 활성탄에 잘 흡착되므로 기존의 급속여과법에서는 제거되지 않는 용해성 유기물, 미량 유기화합물, 암모니아성 질소, 철, 망간, 이취미 원인 물질, 소독 부산물 등의 제거에 매우 효과적이어서 구미 각국에서도 고도정수처리에 많이 이용하고 있다[17]. 활성탄은 다공성 여재(media)로 목재(wood), 야자각 (coconut), 역청탄(bituminous coal), 갈탄(lignite) 등을 원료로 하여 제조되며, 정수 및 하수처리 공정에서도 흡착제로 널리 이용되고 있고, 보통 탁질이나 유기물 농도부하가 적은 여과 공정 후단에 입상활성탄(granular activated carbon, GAC) 형태로 많이 적용된다[8]. 또한 GAC 공정에서 GAC 파과점을 지나 지속적으로 운전한 결과, GAC 표면에 부착된 미생물의 응집체(aggregation)에 의한 생물학적 분해 작용으로 인하여 용존유기탄소(dissolved organic carbon, DOC)가 제거된다는 보고가 있다[3].
BAC 공정의 장점 두가지는? BAC 공정의 장점으로는 첫째, 수중에 존재하는 다양한 오염물질들에 대한 높은 제거능이고[4,11,15,23], 둘째, BAC 처리 수는 낮은 염소요구량을 나타내어 소독부산물의 생성이 적고, 배․급수관망에서 미생물 재성장능이 낮다[7,21,25]. 또한, 셋째로 흡착능이 소진된 GAC의 효율적인 생물학적 재생으로 인한 GAC의 사용기간 연장이다[10,20]. BAC의 입자 표면은 세균이 부착하는데 아주 적절하고 또한 원수에는 세균의 영양 분이 될 수 있는 각종 유기 및 무기물질이 포함되어 있어 세균의 번식을 가능하게 한다.
생물활성탄 공정에서 세균의 역할은? 세균은 활성탄의 macro pore (500 Å 이상)에 대부분 부착 되며 이곳에서 효소를 생산하며 이 효소들은 micro pore (20Å 이하)에도 쉽게 확산되어 흡착된 기질과 반응하여 각종 유기물들을 분해하는 등 활성탄의 흡착 능력을 재생시키는 역할도 한다. BAC에 부착․서식하고 있는 세균은 낮은 농도의 유기물과 영양염류를 이용하여 생장하고 이 과정에서 체내의 영양염류를 고농도로 축적하게 된다.
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참고문헌 (25)

  1. Adamson, A. W. 1982. Physical Chemistry of Surfaces. 4th Ed. John Wiley & Son Inc. NY, USA. 

  2. Aiken, G. R., McKnight, D. M., Wershaw, R. L. and MacCarthy, P. 1987. Humic Subtances in Soil, Sediment and Water. Wiley-Intersciece. NY, USA. 

  3. Bell, R. T., Ahlgren, G. M. and Ahlgren, I. 1983. Estimating bacterioplankton production by the [ $^3H$ ]thymidine incorporation in a eutrophic Swedish Lake, Appl. Environ. Microbiol. 45, 1709-1721. 

  4. Boley, A., Unger, B., Muller, W. R., Kuck, B. and Deger, A. 2006. Biological drinking water treatment for nitrate and pesticide(endosulfan) elimination. Water Sci. Technol : Water Suppl. 6, 123-127. 

  5. Bouvier, T. and Giorgio, P. A. D. 2003. Factors influencing the detection of bacterial cells using fluorescence in situ hybridization (FISH): a quantitative review of published reports. FEMS Microbiol. Ecol. 44, 3-15. 

  6. Chrzanowski, T. H. and Hubbard, J. G. 1988. Primary and bacterial secondary production in a south-western reservoir. Appl. Environ. Microbiol. 54, 661-669. 

  7. Dussert, B. and Van Stone, G. 1994. The biological activated carbon process for water purification. Water Eng. Manage. 141, 22-24. 

  8. Falkentoft, C. M., Muller, E., Amz, P., Harremoes, H., Wwlderer, P. A. and Wuertz, S. 2002. Population changes in a biofilm reactor for phosphorus removal as evidenced by the use of FISH. Water Res. 36, 491-500. 

  9. Fuhrman, J. A. and Azam, F. 1982. Thymidine incorporation as a measure of heterotrophic bacterio-plankton production in marine surface waters: evaluation and field results. Mar. Biol. 66, 109-120. 

  10. Ghosh, U., Weber, A., Jensen, J. and Smith, J. 1999. Granular activated carbon and biological active carbon treatment of dissolved and sorbed polychlorinated biphenyls. Water Environ. Res. 71, 232-240. 

  11. Graham, N. 1999. Removal of humic substances by oxidation/biofiltration processes-a review. Water Sci. Technol. 40, 141-148. 

  12. Kihn, A., Andersson, A., Laurent, P., Servais, P. and Prevost, M. 2002. Impact of filtration material on nitrification in biological filters used in drinking water production. J. Wat. Suppl.: Res. Technol. Aqua. 51, 35-45. 

  13. Krieg, N. R. and Holt, J. G. 1984. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Williams & Wilins. Baltimore, USA. 

  14. Melin, E., Eikebrokk, B., Brugger, M. and Odegaard, H. 2002. Treatment of humic surface water at cold temperatures by ozonation and biofiltration, Water Sci. Tech.: Wat. Supply 2, 451-457. 

  15. Nerenberg, R., Rittmann, B. E. and Soucie, W. J. 2000. Ozone/biofiltration for removing MIB and geosmin. J. Am. Water Works Assoc. 92, 85-100. 

  16. Park, E. J. 1997. A Study on the Variation of AMWDS after each stage in BAC Pilot-plant. Theme of Master in National Busan University. 

  17. Park, J. Y. 1994. Drinking Water Microbiology. pp. 385-396, Chemical Engineering Research Corporation, Seoul. 

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  19. Rigway, H. F. and Olsan, B. H. 1981. Scanning electron microscope evidence for bacterial colonization of a drinking water distribution system. Appl. Environ. Microbiol. 41, 274-287 

  20. Sakoda, A., Wang, J. and Suzuki, M. 1996. Microbial activity in biological active carbon bed by pulse responses. Water Sci. Technol. 34, 213-222. 

  21. Scholz, M. and Martin, R. 1997. Ecological equilibrium on biological active carbon. Water Res. 31, 2959-2968. 

  22. Servais, P., Billen, G., Ventresque, C. and Bablon, G. P. 1991. Microbial activity in GAC filters at the Choisy-Roi treatment plant. J. Am. Water Works Assoc. 75, 62-68. 

  23. Servais, P., Billen, G., Bouillot, P. and Benezet, M. 1992. A pilot study of biological GAC filtration in drinking-water treatment. Aqua 41, 163-168. 

  24. Stewart, M. H., Wolfe, R. L. and Means, E. G. 1990. Assessment of bacteriological activity in carbon treatment of drinking water. Appl. Environ. Microbiol. 56, 3822-3823. 

  25. Takeuchi, Y., Mochidzuki, K., Matsunobu, N., Kojima, R., Motohashi, H. and Yoshimoto, S. 1997. Removal of organic substances from water by ozone treatment followed by biological active carbon treatment. Water Sci. Technol. 35, 171-178. 

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