KR100290577B1 - 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법 - Google Patents

황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100290577B1
KR100290577B1 KR1019990005798A KR19990005798A KR100290577B1 KR 100290577 B1 KR100290577 B1 KR 100290577B1 KR 1019990005798 A KR1019990005798 A KR 1019990005798A KR 19990005798 A KR19990005798 A KR 19990005798A KR 100290577 B1 KR100290577 B1 KR 100290577B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heavy metals
heavy metal
strain
thiooxydans
present
Prior art date
Application number
KR1019990005798A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000056460A (ko
Inventor
조경숙
유희욱
이인숙
Original Assignee
조경숙
유희욱
이인숙
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조경숙, 유희욱, 이인숙 filed Critical 조경숙
Priority to KR1019990005798A priority Critical patent/KR100290577B1/ko
Publication of KR20000056460A publication Critical patent/KR20000056460A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100290577B1 publication Critical patent/KR100290577B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/345Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used for biological oxidation or reduction of sulfur compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/20Heavy metals or heavy metal compounds

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 넓은 pH 영역과 고농도의 중금속, 황산염 및 유기물에서 내성을 가지며 중금속으로 오염되어 있는 폐기물로 부터 불용성의 중금속을 이온형태로 수용상으로 효과적으로 용출할 수 있는 능력을 가진 신규한 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주 및 이를 이용하여 중금속으로 오염되어 있는 폐기물로 부터 불용성의 중금속을 이온형태로 수용상으로 효과적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 유리황 및 무기황 화합물을 에너지원으로 이용하여 황산을 생성하고, pH 1.5∼8.0의 넓은 영역과 고농도 중금속 및 황산염 환경하에서 생육과 황산화 활성을 유지하는 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티(Thiobacillus thiooxidans MET) KCTC 8928P 균주 및 이를 이용한 중금속의 생물학적 용출방법을 제공한다.
본 발명에 의한 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주를 활용한 중금속 용출방법은 상온·상압에서 조업하므로 장치가 간단하고 조업이 편리하며, 중금속 용출효율이 높은 장점이 있다.

Description

황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법{Thiobacillus thiooxidans MET and Method for Heavy Metal Bioleaching using Thereof}
본 발명은 수용상에 함유된 중금속을 용출할 수 있는 황산화 세균인 엠이티 균주 및 이 균주를 이용한 생물학적 중금속 용출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 넓은 pH 영역과 고농도의 중금속, 황산염 및 유기물에서 내성을 가지며 중금속으로 오염되어 있는 폐기물로 부터 불용성의 중금속을 이온형태로 수용상으로 효과적으로 용출할 수 있는 능력을 가진 신규한 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주 및 이를 이용하여 중금속으로 오염되어 있는 폐기물로 부터 불용성의 중금속을 이온형태로 수용상으로 효과적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.
산업기술의 발달, 인구의 증가와 함께 각종 산업시설 또는 가정으로 부터 오니, 소각 잔재물, 퇴적오니, 광재, 분진, 하수 등 중금속으로 오염된 많은 폐기물들이 방출되고 있다. 특히 Cd, Cr, Cu, Ni, Pb 및 Zn 등과 같은 독성 중금속은 식물 및 하등동물에 의한 중금속 흡착과 먹이사슬에서의 일련의 축적 작용에 의해 인간을 포함한 동물에게 전달되고, 잠재적으로는 생물체에 치명적인 독소로 작용할 수 있다. 따라서 중금속에 의한 각종 환경오염을 방지하기 위해서는 폐기물의 중금속 함량을 위험선 이하로 줄일 필요가 있기 때문에, 중금속이 함유된 이들 폐기물들은 특별한 관리를 요하는 특정폐기물로 분류되어 관리와 안전하고 완벽한 처리를 요한다.
이들 폐기물을 안전하게 폐기하기 위하여 다양한 종류의 방법과 공정들이 사용되고 있는데, 이중 육상매립, 해양투기 및 소각등이 일반적으로 적용된다. 그러나 이중 가장 일반적이고 손쉬운 방안의 하나인 육상매립법은 매립지의 확보가 점점 어려워지고, 중금속을 다량 함유한 폐기물을 전처리 없이 매립하게 되면 매립지 주면의 토양, 하천 및 지하수 등이 침출수에 의해 2차적으로 오염되는 문제가 발생하게 된다. 또한 매립지의 감소와 규제가 강화되어 매립비용이 급격하게 증가되고 있어 폐기물의 재활용이 불가피한 상황이다.
또한 해양투기의 경우도 국제적으로 증대되고 있는 환경보호 흐름에 역행할 뿐 아니라 장기적으로는 해양오염이라는 2차적 문제를 유발한다. 소각법의 경우 소각을 위한 고비용의 장치설비가 있어야 하며, 운영에 적지않은 비용이 소요되며, 역시 대기오염이라는 문제가 발생하기 때문에 근본적인 처리방안이 되기 어렵다.
최근 들어서 폐기물을 토양에 환원하거나 퇴비화하여 자원으로 재활용할 수 있는 방안, 예컨데 폐기물을 1차 처리한 뒤 비료 등으로 재활용하는 것 등이 시도되고 있다. 그러나 이들 방법 역시 폐기물에 함유된 중금속을 반드시 제거해야 한다는 점에서 제약을 받고 있다.
궁극적으로 슬러지 등 폐기물을 최종 폐기하거나 자원화, 특히 비료화하기 전에 중금속을 제거하는 것이 필수적이다. 슬러지 등 폐기물에 함유되어 있는 중금속을 제거하기 위한 종래의 전통적인 방법은 pH 1.5∼2.0이 되도록 황산, 염산, 질산 등 산을 처리하여 중금속을 용출시키는 방법과, 염소처리 (chlorination), 이온교환, 착화합물(chelating agent)의 이용 등의 방법이 있다.
그러나 이러한 화학적 처리방법들은 고비용, 운전상의 문제, 중금속 제거효율의 저조 등의 문제가 있어 상용화시키는데 어려움이 있기 때문에 상온·상압에서 효율적으로 적용할 수 있는 생물학적 용출방법이 개발된 바 있다. 중금속의 생물학적 용출을 위하여 종래 티오바실러스 페로옥시단스(Thiobacillus ferrooxidans)가 많이 이용되어 왔으나, 이 균종의 활성은 유기물에 의해 저해받기 때문에 1.3∼4.0% 범위의 고형물 농도가 낮은 슬러지에서만 적용이 가능한 문제가 있다. 생물학적 중금속 제거공정의 경우 관련 장치의 소형화, 운전비용의 절감, 2차 오염물질 발생량의 최소화 등을 위하여 처리되는 고형물의 함량이 높게 하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 슬러지 등 폐기물에 함유된 유기물이나 기타 저해물질 등의 영향을 적게 받으면서도 용출효율이 우수한 새로운 균주의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 슬러지 등 폐기물에 함유된 불용성의 중금속 화합물을 생물의 직접적인 대사작용이나 대사산물에 의해 가용성의 중금속 화합물의 형태로 용출시켜 제거하는 데 적용되는 신규 미생물균주 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법을 제공한다.
도 1은 황산화 세균 배양배지에서 본 발명의 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 생장에 따른 유리황의 산화를 나타내는 도표.
도 2는 pH 변화에 따른 본 발명의 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 황산화 능력을 나타내는 도표.
도 3은 황산염의 농도 변화에 따른 본 발명의 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 황산화 능력을 나타내는 도표.
도 4는 본 발명의 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주에 의한 중금속 제거과정의 pH, 황산염 농도, 산화환원전위, 구리 및 아연의 용출량 등의 변화를 나타내는 도표.
상기한 첫 번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 유리황 및 무기황 화합물을 에너지원으로 이용하여 황산을 생성하고, pH 1.5∼8.0의 넓은 영역과 고농도 중금속 및 황산염 환경하에서 생육과 황산화 활성을 유지하는 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티(Thiobacillus thiooxidans MET) KCTC 8928P 균주를 제공한다.
본 발명의 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티는 황화합물인 유리황과 티오황산염 등의 무기황 화합물을 에너지원으로 이용하여 최종 대사 산물로 황산을 생산한다. 또한 상기 균주는 pH 1.5∼8.0의 넓은 영역과 고농도의 중금속 및 황산염에서 생육과 황산화활성을 유지하는 등 고농도의 중금속, 황산염 및 유기물에 대한 내성을 가지기 때문에 중금속으로 오염된 각종 폐기물들로 부터 중금속을 용출·제거하는데 활용할 수 있다.
티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 분리·동정
본 발명의 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주는 하수처리장의 혐기 소화 슬러지로부터 황산화 세균 배양배지를 이용하여 유리황 산화능과 폐기물의 중금속을 용출할 수 있는 능력을 보이는 균주들의 집식배양으로 부터 선별 과정을 거쳐 분리하였다.
집식 배양은 황산화 세균 배양배지(KH2PO43.0g, MgSO4·7H2O 0.5g, CaCl2·2H2O, 0.3g, NH4Cl 0.4g, FeSO4·7H2O 0.01g, 에너지원인 유리황 10.0g, 증류수 1 리터, pH 4.0) 100mL에 하수처리장에서 수거한 혐기소화 슬러지 시료 10g(건조중량)넣어 30℃, 180 rpm에서 진탕 배양하였고, 배지 성분 중 유리황의 산화산물인 황산염(SO4 2-)이 배양액 중에 6000ppm이상 검출되고 pH가 2.0 이하로 떨어지면 새 황산화 세균 배양배지에 상기 배양액을 10%(v/v) 재접종하여 배양하였다.
이러한 과정을 약 20회 반복하여 얻은 순치 배양액을 한천이 함유된 황산화 세 균배양용 고체배지에 도말·배양하여 수 종의 균주들을 얻었고, 이들 균주들의 생장과 황산화능에 미치는 pH, 중금속, 황산염 및 유기물 등에 대한 내성평가를 통하여 가장 우수한 내성을 나타내는 하나의 균주를 분리하였다.
상기 방법으로 분리한 균주에 대하여 일반적인 실험방법(Pelczar과 Chan, 1977)에 의거하여 그람염색, oxidase, catalase, 유기물의 이용, 최적 pH, 환원철(Fe2+)의 산화, 질산 호흡 등 생화학적 특성을 조사하였다. 또한 균주의 세포벽 성분의 유기산 및 퀴논(quinone) 성분의 분석은 한국과학기술연구원 부설 생물공학연구소내의 유전자은행(KCTC)에 의뢰하여 분석하였다. 분석결과 분리균은 티오바실러스 티오옥시단스(Thiobacillus thiooxidans)에 속하는 신균주로 동정되었고, 한국과학기술연구원 부설 생물공학연구소내의 유전자은행(KCTC)에 1999년 2월 1일 기탁하여 균주번호 KCTC 8928P를 부여받고 그 명칭을 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티로 정하였다.
분리된 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티는 길이가 1㎛ 가량의 단간균으로 운동성이 있고 그람음성이다. 황산화세균 배양배지에서의 콜로니의 색은 불투명한 흰색이고 노쇠한 균은 진한 노란색을 띤다. 시토크롬(cytochrome) oxidase와 catalase 활성 test에 대하여 각기 음성 및 양성이다. 2가 철이온의 산화반응을 수행능력 및 질산 호흡능력이 없는 독립 영양세균이다. 전자전달계의 조효소(coenzyme)으로 유비퀴논(ubiquinone) 8을 가지며, 세포벽 지방산의 주요성분은 non-hydroxy 16:0과 hydroxy 3-OH 14:0이다. 지방산과 유비퀴논 성분, 질산 호흡 및 철산화능 여부 등 분리균은 티오바실러스 티오옥시단스(Thiobacillus thiooxidans)로서의 특성을 보인다.
티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 유리황 산화능력
본 발명에 의한 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주는 pH 1.5∼8.0의 넓은 범위에서 1일 1리터 배양액당 0.5∼0.4g의 유리황 산화능력을 갖고 있는 특징이 있으며, 생장과 유리황 산화능을 위한 최적 pH는 4이다(도 2). 또한, 상기 균주는 유리황 산화 산물인 황산염의 농도가 50g/L의 고농도 황산염에서도 생장(도 1)과 0.8∼2.3g/L·d의 유리황 산화능의 유지(도 3)가 가능하다. 또한 상기 균주는 알루미늄 5,000ppm, 아연 500 ppm, 구리 70ppm, 니켈 100ppm, 카드늄 200ppm 범위 까지도 1일 1리터 배양액당 0.5∼1.4g/L·d 이상의 유리황 산화능력을 유지하는 등 중금속에 대한 내성이 강한 특성이 있다.
하기 실시예에 언급되는 바와 같이, 본 발명의 황산화 세균인 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주는 대표적인 중금속 오염 폐기물인 하수처리장에서 발생되는 혐기소화 슬러지액에, 에너지원으로 유리황을 첨가하여 배양할 경우 유리황을 황산염으로 산화시키게 되며 이에 따라 배양액의 pH는 1.5∼2.5로 낮아지게 된다. 배양액의 낮은 pH는 상기 폐기물에 함유된 불용성 중금속을 수용성인 이온형태로 수용상에 용해되도록 함으로써, 상기 중금속을 용출시키게 된다.
티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주를 이용한 중금속의 용출
상기한 두 번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 중금속이 함유된 폐기물 슬러리에 유리황을 첨가하고, 황산화 세균인 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 KCTC 8928P 배양균을 접종하고, 상기 폐기물 슬러리의 pH가 1.5∼2.5로 될 때까지 배양함으로써 상기 중금속이 함유된 폐기물로 부터 중금속을 용출시키는 것을 특징으로 하는 생물학적인 중금속의 용출 방법을 제공한다. 즉, 중금속을 함유하고 있는 고형 폐기물에 물을 가하여 슬러리화하거나, 슬러리형 액상 폐기물에 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 배양균을 접종한 후 에너지원으로 유리황 및 무기영양분으로 약간의 무기염들을 첨가하고, 이를 생물반응기에서 공기주입하에서 교반하면서 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티이 유리황 산화 작용에 의해 생성된 황산에 의해 폐기물액의 pH가 1.5∼2.5 이 될때 까지 배양하면서 폐기물로 부터 중금속을 생물학적 용출작용에 의해 액상으로 녹여내고, 그 결과로 처리된 폐기물 슬러리로 부터 고형 폐기물을 걸러내어 폐기물로부터 중금속을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적용시, 중금속을 제거하는 과정에서 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 생장에 필요한 필수 영양소들은 폐기물 자체로 부터 섭취 가능하므로 별도의 공급이 필요없지만, 폐기물의 종류에 따라 액상 폐기물 1리터 당 KH2PO43.0g, MgSO4·7H2O 0.5g, CaCl2·2H2O, 0.3g, NH4Cl 0.4g, FeSO4·7H2O 0.01g을 각각 첨가할 수도 있다.
본 발명에 의해 제공되는 신균주인 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스는 성장을 위한 에너지원을 얻기 위해 아래의 반응에 의해 유리황을 황산으로 산화하게 되는데, 이 반응에 의한 대사 부산물인 황산이 폐기물의 pH를 감소시켜 폐기물 중에 고체상태의 불용성 형태로 존재하는 중금속을 수용상으로 용출함으로서 폐기물의 중금속을 제거하는 것이다.
2S0+ 3O2+ 2H2O →2H2SO4
본 방법에 있어서, 에너지원인 유리황의 첨가량은 고형 폐기물 건조중량의 5∼10%인 것이 바람직하며, 배양시 호기적 조건을 유지해주기 위해 공기를 통기속도 0.5∼1.0 vvm(분당 액상 체적의 1 배)로 주입하는 것이 바람직하다. 또한 유리황 산화 작용에 의해 생성된 황산에 의해 폐기물액의 pH가 1.5∼2.0 정도에 이를 때 까지 배양하는 것이 중금속 제거 효율을 높일수 있다(도 1).
본 발명에 의한 폐기물의 처리과정에서 초기에 pH가 7.0 이상으로 상승할 경우 황산, 염산, 질산과 같은 산을 가하여 pH가 7.0 이하로 조절해주는 것이 바람직하다.
본 발명의 용출방법에 따라 생물학적으로 처리된 폐기물은 탈수공정을 거쳐 고형폐기물과 중금속을 다량함유한 폐액으로 분리되고, 탈수된 폐기물은 석회석으로 중화하여 중금속이 제거된 폐기물을 얻는다. 또 폐액에 함유된 중금속은 중화처리를 거쳐 불용성 물질로 침전·제거된다.
이러한 본 발명에서 제공되는 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주를 이용한 폐기물의 중금속 제거 방법은 특정한 폐기물의 처리에만 국한되는 것이 아니라 하수처리장에서 발생되는 혐기·호기 소화슬러지 및 활성오니, 하천과 호수의 퇴적 오니, 소각재, 중금속으로 오염된 각종 토양, 각종 산업장에서 발생되는 중금속 함유 폐기물 등에 적용이 가능하다.
상기한 바와 같이 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주를 이용한 폐기물의 중금속 제거방법에 의해 페기물와 중금속의 함량에따라 중금속의 제거 효율은 달라질 수 있으나, 폐기물로 부터 중금속을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하는 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 기술적 사상이나 발명의 범위가 영향받는 것은 아니다.
실시예 1 : 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 황산화능 측정
황산화 세균 배양배지(KH2PO43.0g, MgSO4·7H2O 0.5g, CaCl2·2H2O, 0.3g, NH4Cl 0.4g, FeSO4·7H2O 0.01g, 에너지원인 유리황 10.0g, 증류수 1 리터, pH 4.0) 100mL에 본 발명에 의한 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 종균 배양액 5 mL를 접종한 후 30℃, 180 rpm에서 진탕 배양하면서 배양기간에 따른 황산화능을 측정하였다(황산염의 농도는 이온크로마토그라피를 이용하여 분석). 도 1에서 보듯이 배양기간 동안 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 유리황 산화작용에 의해 황산염(SO4 2-)이 거의 선형적으로 증가하여 배양 20일 경과후에 약 35g/L 황산염이 생성되었다. 산화작용에 의해 생성된 황산염에 의해 배지의 pH가 초기 4.3에서 배양 4일 만에 2.0 이하로 급격하게 감소하였고, 22일 경과후에는 0.7까지 감소하였다.
실시예 1에 의하여 본 발명의 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주는 높은 황산염 농도 및 낮은 pH 환경하에서도 생장하면서 황산염화 반응을 수행할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 2 : pH에 따른 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 황산화능과 생장능력 측정
pH를 2∼8로 다양화시킨 상기 황산화 세균 배양배지 100mL에 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 종균 배양액 5 mL를 접종한 후 30℃, 180 rpm에서 진탕 배양하면서 생장과 황산화 특성을 확인하였다. 도 2에서 보듯이 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 황산화능은 pH 4.0에서 약 0.6g-S/L·d로 가장 우수하였지만, pH 1∼8의 넓은 영역에서 황산화(0.38∼0.50g-S/L·d)와 생장이 가능한 균주임을 확인하였다.
실시예 3 : 황산염 농도에 대한 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 내성 측정
실시예 1과 같은 방법으로 황산화 세균 배양배지에 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주를 진탕 배양하면서 유리황 산화작용에 의해 생성된 황산염 농도 변화에 따른 유리황 산화속도를 측정하였다. 도 3에 도시한 바와 같이 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주는 황산염의 농도가 약 50g/L에 이를 때까지도 황산화능이 약 0.6g-S/L·d정도로 유지 가능함을 확인하였다. 이는 본 발명에 의해 제공되는 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주가 황산염에 강한 내성을 가진 균주임을 확인하는 것이다.
실시예 4 : 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 폐기물의 중금속 용출능력 측정
티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 폐기물의 중금속 용출능력을 측정하기 위하여 대표적인 중금속 함유 폐기물 중 하나로 하수처리장의 혐기소화 슬러지를 처리 대상으로 선정하였다. 30리터 용량의 에어리프트형 교반 반응기에 고형물 농도가 50g/L(5 중량%)인 슬러지 용액 20리터를 채우고, 황산화 세균 배지에서 약 6일동안 배양한 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주 배양액 2 리터를 접종하였다. 1 리터의 슬러지 용액당 무기염 배지(KH2PO43.0g, MgSO4·7H2O 0.5g, CaCl2·2H2O, 0.3g, NH4Cl 0.4g, FeSO4·7H2O 0.01g)와 유리황 10g을 첨가한 후 공기를 통기속도 0.5∼1.0 vvm 가량 통기시켜 교반하면서 배양하였다. 배양과정에서 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 유리황 산화 작용에 의한 황산염 생산, pH 저하, 중금속 용출량을 도 4에 나타내었다. 도 4에서 보는 바와 같이 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주의 황산화 작용에 의해서 슬러지액의 pH가 감소함에 따라 배양 0.5일부터 구리와 아연이 용출되었고, 아연과 구리는 각각 1일과 3일 처리로 대부분이 용출되었다. 약 6일간 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주처리에 의해 용출된 구리와 아연양은 각각 2.1과 3.0g/L로 각각 62%와 69%의 제거율을 나타내었다. 따라서, 본 발명에 의해 폐기물로 부터 중금속을 신속하게 제거할 수 있음을 확인 하였다.
본 발명에 의한 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주는 고농도의 중금속, 황산염 및 유기물에 대한 내성을 가지기 때문에 중금속으로 오염된 각종 폐기물들로 부터 중금속을 용출·제거하는데 활용할 수 있다. 그리고 이상과 같은 폐기물의 생물학적 중금속 제거방법에 의하면 수 개월 동안 연속적으로 조업하여도 박테리아의 활성이 저하되지 않아, 높은 중금속 제거 효율이 유지할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 의한 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 균주를 활용한 중금속 용출방법은 상온·상압에서 조업하므로 장치가 간단하고 조업이 편리하고 효율적이다.

Claims (3)

  1. 유리황 및 무기황 화합물을 에너지원으로 이용하여 황산을 생성하고, pH 1.5∼8.0의 넓은 영역과 고농도 중금속 및 황산염 환경하에서 생육과 황산화 활성을 유지하는 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티(Thiobacillus thiooxidans MET) KCTC 8928P.
  2. 중금속이 함유된 폐기물 슬러리에 유리황을 첨가하고, 황산화 세균인 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 KCTC 8928P 배양균을 접종하고, 상기 폐기물 슬러리의 pH가 1.5∼2.5로 될 때까지 배양함으로써 상기 중금속이 함유된 폐기물로부터 중금속을 용출시키는 것을 특징으로 하는 생물학적 중금속 용출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 중금속이 함유된 폐기물은 혐기·호기 소화슬러지 및 활성오니, 하천과 호수의 퇴적 오니, 소각재 및 중금속으로 오염된 토양과 산업장에서 발생되는 폐기물인 것을 특징으로 하는 생물학적 중금속 제거방법.
KR1019990005798A 1999-02-22 1999-02-22 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법 KR100290577B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990005798A KR100290577B1 (ko) 1999-02-22 1999-02-22 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990005798A KR100290577B1 (ko) 1999-02-22 1999-02-22 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000056460A KR20000056460A (ko) 2000-09-15
KR100290577B1 true KR100290577B1 (ko) 2001-05-15

Family

ID=19574747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990005798A KR100290577B1 (ko) 1999-02-22 1999-02-22 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100290577B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100923733B1 (ko) * 2007-09-14 2009-10-27 강원대학교산학협력단 황입자를 이용한 수중 독성탐지장치 및 방법
KR101109882B1 (ko) * 2010-06-15 2012-02-15 강원대학교산학협력단 황산화 미생물을 이용한 토양의 독성 측정 장치 및 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102528342B1 (ko) * 2017-09-13 2023-05-03 에스케이이노베이션 주식회사 이산화탄소 및 금속함유 분진의 저감방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100923733B1 (ko) * 2007-09-14 2009-10-27 강원대학교산학협력단 황입자를 이용한 수중 독성탐지장치 및 방법
KR101109882B1 (ko) * 2010-06-15 2012-02-15 강원대학교산학협력단 황산화 미생물을 이용한 토양의 독성 측정 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000056460A (ko) 2000-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Blais et al. Bioleaching of metals from sewage sludge by sulfur-oxidizing bacteria
US6303367B1 (en) Method for purifying matter contaminated with halogenated organic compounds
Wong et al. Bioleaching of heavy metals from anaerobically digested sewage sludge using FeS2 as an energy source
White et al. Microbial solubilization and immobilization of toxic metals: key biogeochemical processes for treatment of contamination
Liu et al. Bioleaching of heavy metals from mine tailings by indigenous sulfur-oxidizing bacteria: effects of substrate concentration
Johnson Acidophilic microbial communities: candidates for bioremediation of acidic mine effluents
Bosecker Leaching heavy metals from contaminated soil by using Thiobacillus ferrooxidans or Thiobacillus thiooxidans
Liu et al. Effect of solids concentration on removal of heavy metals from mine tailings via bioleaching
Wakao et al. Microbial oxidation of arsenite and occurrence of arsenite‐oxidizing bacteria in acid mine water from a sulfur‐pyrite mine
Wong et al. pH requirement for the bioleaching of heavy metals from anaerobically digested wastewater sludge
Sen et al. Acidophilic sulphate-reducing bacteria: candidates for bioremediation of acid mine drainage
Gu et al. Bioleaching of heavy metals from sewage sludge for land application
Lombardi et al. An evaluation into the potential of biological processing for the removal of metals from sewage sludges
Johnson et al. The microbiology of acid mine drainage: genesis and biotreatment
EP0436254A1 (en) Treatment of aqueous waste streams
Blais et al. Metals removal from sewage sludge by indigenous iron‐oxidizing bacteria
NareshKumar et al. Changes in nutrient profile of soil subjected to bioleaching for removal of heavy metals using Acidithiobacillus thiooxidans
DeFilippi Bioremediation of hexavalent chromium in water, soil, and slag using sulfate-reducing bacteria
AU693512B2 (en) Process for the treatment of contaminated material
US5366891A (en) Biochemical solubilization of toxic salts from residual geothermal brines and waste waters
Stott et al. Thiocyanate removal from saline CIP process water by a rotating biological contactor, with reuse of the water for bioleaching
Zagury et al. Adaptation of indigenous iron‐oxidizing bacteria for bioleaching of heavy metals in contaminated soils
Couillard et al. Bacterial leaching of heavy metals from aerobic sludge
US5681739A (en) Method for in situ or ex situ bioremediation of hexavalent chromium contaminated soils and/or groundwater
KR100290577B1 (ko) 황산화 세균 티오바실러스 티오옥시단스 엠이티 및 이를 이용한 생물학적 중금속 용출방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
N231 Notification of change of applicant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120228

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130304

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee