KR101439728B1 - 퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물의 농화배양 및 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 연속처리장치 - Google Patents

퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물의 농화배양 및 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 연속처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101439728B1
KR101439728B1 KR1020130004142A KR20130004142A KR101439728B1 KR 101439728 B1 KR101439728 B1 KR 101439728B1 KR 1020130004142 A KR1020130004142 A KR 1020130004142A KR 20130004142 A KR20130004142 A KR 20130004142A KR 101439728 B1 KR101439728 B1 KR 101439728B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
perchlorate
nitrate
present
wastewater
sulfated
Prior art date
Application number
KR1020130004142A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140091997A (ko
Inventor
안영희
김태희
Original Assignee
동아대학교 산학협력단
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 동아대학교 산학협력단 filed Critical 동아대학교 산학협력단
Priority to KR1020130004142A priority Critical patent/KR101439728B1/ko
Publication of KR20140091997A publication Critical patent/KR20140091997A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101439728B1 publication Critical patent/KR101439728B1/ko

Links

Images

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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 지하수 또는 폐수에 포함된 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 제거할 수 있는 농화배양방법 및 상기의 방법으로 제조된 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트 또는 나이트레이트의 연속처리장치에 관한 것이다. 본 발명의 간단한 방법으로 얻은 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 제거하는 황산화 미생물 농화 배양액 및 상기 농화배양액을 이용한 퍼클로레이트 또는 나이트레이트의 연속처리장치는 오염된 지하수 또는 폐수로부터 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 함께 효율적으로 제거하는 것이 가능하므로 경제적으로 공업용수 및 농업용수를 확보하는 것이 가능하다. 본 발명의 방법을 통해 폐수나 오염된 물의 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 황산화 미생물을 사용하여 분석한계(0.62 μg ClO4 -/L; 47.6 μg NO3 --N/L) 이하로 감소시킬 수 있다. 또한 본 발명은 농화배양액에 전자공여체로 황입자를 사용하므로 황입자 자체가 담체로도 작용한다. 그래서 따로 담체가 불필요하고, 기존의 방법보다 간단하고 처리 비용도 적게 드는 효과가 있다.

Description

퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물의 농화배양 및 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 연속처리장치{Continuous removal of perchlorate and nitrate using enriched sulfur-oxidizing microorganisms}
본 발명은 지하수 또는 폐수에 포함된 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 제거할 수 있는 황산화 미생물의 농화배양방법 및 상기의 방법으로 제조된 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트 또는 나이트레이트의 연속처리장치에 관한 것이다.
폭약 산업, LCD 제조산업 등에서 발생되는 폐수에는 퍼클로레이트 이온, 나이트레이트 이온 등의 오염물질이 다수 포함된다. 이러한 폐수는 하천이나 바다로 흘러들어 하천수나 바닷물의 오염원으로 작용하고 오염된 하천수가 지표면에 스며들어 지하수를 오염시킨다. 이와 같이, 지하수가 퍼클로레이트 이온, 나이트레이트 이온 등의 오염물질로 오염되는 경우 토양 및 지하수 환경이 오염되고 그로인해 농작물의 오염과 지하수를 이용한 용수의 공급에 큰 차질을 빚을 수 있으므로 이러한 오염물질을 처리하는 기술은 산업적으로 매우 중요하다.
퍼클로레이트 이온은 사람의 호흡기, 피부 등을 자극하고 과다 노출 시 갑상선 장애를 일으켜 여러 가지로 몸에 이상 유발할 수 있는 것으로 전해진다. 퍼클로레이트 이온은 염소(Cl)원자 한 개와 네 개의 산소(O)원자가 결합한 것으로서 화학식은 ClO4 -이다. 퍼클로레이트 이온은 자연적으로 발생하기도 하지만 대부분 공업용으로 사용하기 위해 인공적으로 제조된 퍼클로레이트로부터 유래한다. 따라서 퍼클로레이트 이온을 오염물질에 포함시키고 새로운 규제와 기준을 설정하기 위해 퍼클로레이트 이온 오염의 발생, 상수 및 하수처리방법 개발에 관한 광범위한 연구가 진행되고 있다.
퍼클로레이트 이온은 물에 대한 용해도가 높고 화학적으로 안정하여 쉽게 분해되지 않는 특성을 갖는다. 물에 대한 높은 용해도로 인하여 지하수에 오염된 퍼클로레이트는 지하수의 이동과 더불어 광범위한 오염을 초래한다.
퍼클로레이트 이온을 제거하기 위한 방법으로는 이온교환, 막분리 기술, 전기투석, 활성탄을 이용한 저감기술 등의 물리화학적 방법이 주로 이용된다. 하지만 이러한 물리화학적 방법들은 퍼클로레이트를 분해하기 보다는 물에서 다른 매질로 이 오염물을 이동시킬 뿐이며, 활성탄을 이용하는 경우는 흡착력 저하에 따라 활성탄을 주기적으로 교체해야 하는 문제가 있다.
반면 생물학적으로 퍼클로레이트를 제거하는 방법은 퍼클로레이트를 환원하는 세균(perchlorate-reducing bacteria, PRB)을 이용하는 것이다. PRB는 유기물 또는 무기물을 전자공여체로 이용하여 퍼클로레이트를 환원한다. 유기물을 이용하여 퍼클로레이트를 분해하는 종속영양방식의 PRB를 사용하는 퍼클로레이트 제거방법은 유기물을 지속적으로 공급해주어야 하므로 비용이 높고, 과다한 biomass 증가에 따른 반응기의 막힘 현상이 심하여 연속 공정상에 문제를 초래하는 것으로 알려져 있다.
한편 퍼클로레이트가 오염된 대부분의 지역에서는 나이트레이트의 오염이 함께 보고되고 있으나 아직까지 퍼클로레이트 이온과 나이트레이트 이온을 함께 효과적으로 제거할 수 있는 방법에 대한 연구가 미미한 실정이다.
따라서 퍼클로레이트 이온 및 나이트레이트 이온을 효과적으로 함께 제거할 수 있는 시스템을 마련하는 것이 필요하다.
한국등록특허 제0882228호 한국등록특허 제0971588호
이에 본 발명자들은 황 입자와 하수처리에서 발생하는 활성슬러지 속 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거를 할 수 있는 황산화 미생물을 이용한 본 발명의 농화배양액이 폐수 오염의 원인인 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 효과적으로 분해 및 제거할 수 있다는 사실을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 황 입자와 하수처리에서 발생하는 활성슬러지 속 황산화 미생물을 포함하는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거용 농화배양액을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 농화배양액을 이용한 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거용 미생물 농화 배양 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 농화배양액을 이용한 폐수 내의 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거 방법을 제공하는 것이다.
나아가 본 발명은 폐수로부터 퍼클로레이트 및 나이트레이트를 효율적으로 제거할 수 있는 연속처리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 황 입자; 활성슬러지; 퍼클로레이트; 및 1.647 mg MgCl2·6H2O, 47 mg K2HPO4, 27 mg NaH2PO4·H2O, 16 mg NH4H2PO4,1 g NaHCO3을 함유한 최소배지를 포함하는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거용 농화배양액을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 황 입자는 50 ~ 70g/L의 양으로 함유된 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 활성슬러지는 황산화 미생물을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 상기의 농화배양액에 N2 가스를 이용하여 산소를 제거하고, 25℃의 암 조건에서 150 rpm의 속도로 진탕 배양하는 것을 특징으로 하는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거 활성을 갖는 황산화 미생물 배양 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 농화배양액을 이용한 폐수 내의 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 검출한계 이하(0.62 μg ClO4 -/L; 47.6 μg NO3 --N/L)로 감소시키는 것을 특징으로 하는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거 방법을 제공한다.
나아가 본 발명은,
유입수가 저장되는 저수조;
반응기를 작동시킬 수 있는 펌프; 및
퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해시킬 수 있도록 황입자로 충진된 반응기;로 구성된 황산화 미생물을 이용한 퍼클로레이트 및 나이트레이트 연속처리장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 반응기는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거 황산화 미생물 농화배양액을 식종하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 황산화 미생물 농화배양액은 0.2 ~ 0.6 g VSS/L의 농도가 되도록 연속반응기에 식종한 것일 수 있다.
본 발명의 간단한 방법으로 얻은 황산화 미생물 농화 배양액 및 상기 농화배양액을 이용한 퍼클로레이트 또는 나이트레이트의 연속처리장치는 오염된 지하수 또는 폐수로부터 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 함께 효율적으로 제거하는 것이 가능하므로 경제적으로 공업용수 및 농업용수를 확보하는 것이 가능하다. 본 발명의 방법은 퍼클로레이트 또는 나이트레이트로 오염된 폐수나 지하수를 황산화 미생물 농화배양액을 사용하여 분석한계(0.62 μg ClO4 -/L; 47.6 μg NO3 --N/L) 이하로 감소시킬 수 있다. 또한 본 발명은 농화배양액에 전자공여체로 황입자를 사용하므로 황입자 자체가 담체로도 작용한다. 그래서 따로 담체가 불필요하고, 기존의 방법보다 간단하고 처리 비용도 적게 드는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라서 본 발명의 농화배양액에 퍼클로레이트 및 나이트레이트를 주입하였을 때 분해 결과를 나타낸 결과이다.
도 2는 본 발명의 황산화 미생물을 배양할 수 있는 농화배양기를 도시화한 것이다.
도 3은 본 발명의 연속처리장치에서 약 20 mg ClO4 -/L를 포함하는 폐수를 연속 처리 시 체류시간에 따른 퍼클로레이트 제거 효율을 측정한 결과이다.
도 4는 본 발명의 연속처리장치에서 약 50 mg NO3 --N/L를 포함하는 폐수를 연속 처리 시 체류시간에 따른 나이트레이트 제거 효율을 측정한 결과이다.
본 발명은 지하수 또는 폐수에 포함된 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 제거할 수 있는 농화배양방법 및 상기의 방법으로 제조된 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트 또는 나이트레이트의 연속처리장치를 제공함에 그 특징이 있다.
퍼클로레이트(perchlorate, ClO4 -)는 지표수, 지하수 및 토양의 주요 오염물로서, 퍼클로레이트는 대부분 일상생활에 사용되는 제품(예: 성냥, 건전지, 자동차 에어백, 페인트, 의약품, 비료 제조 등)이나 화약류 제조공정에서 생성된다. 우리나라에서는 퍼클로레이트의 오염원으로서 주로 LCD 제조공정의 세정제나 아연제련 공정에서 배출되는 폐수가 보고되었다. 2008년부터 퍼클로레이트가 수질오염물질로 신규 지정되었고, 퍼클로레이트의 배출허용기준은 검토 중에 있는 실정이다. 2010년에는 퍼클로레이트가 먹는 물 수질감시항목으로 지정됨에 따라 권고기준 15μg ClO4 -/L이 설정되어 먹는 물의 퍼클로레이트 농도 검사를 실시하기 시작하였다.
퍼클로레이트는 물에 대한 높은 용해도 및 화학적 안정성으로 인하여 오염이 광범위하게 발생하며, 대부분의 경우 나이트레이트와 동시에 존재하는 경우가 많다. 퍼클로레이트가 인체에 흡수되면 갑상선에 요오드가 흡수되는 것을 막아 갑상선호르몬 생성을 방해하고 성장과 물질대사를 저해하므로 인체에 전반적인 영향을 미친다.
퍼클로레이트의 처리에는 전기분해 및 이온 교환과 같은 물리, 화학적 처리가 사용되어 왔으나 최근에는 생물학적 환원을 통한 처리도 연구되고 있다. 퍼클로레이트는 미생물에 의해 ClO4 - -> ClO3 - -> ClO2 - -> Cl- + O2의 경로를 거쳐 환원되며, 속도 제한 단계는 퍼클로레이트(과염소산 이온)가 클로레이트(염소산 이온)으로 환원되는 단계이다.
지하수에 포함된 나이트레이트 이온의 처리방법으로는 암모니아 탈기법, 파괴점 염소처리법, 이온교환법 등 여러 가지 방법에 있지만 경제성, 기술적 한계 등의 이유로 미생물을 이용한 생물학적 질소제거방법이 주로 이용되고 있다.
생물학적 퍼클로레이트 및 나이트레이트 이온의 제거방법에는 조류(algae) 배양법, 수생식물 재배법, 미생물에 의한 탈질 방법 등이 사용되고 있으나, 공정이 간단하지 않고 제거 효율도 낮다. 또한 퍼클로레이트 이온을 다량 발생시키는 산업용 폐수에는 나이트레이트 이온이 함께 포함되기 때문에 퍼클로레이트 이온과 나이트레이트 이온을 함께 제거할 수 있는 시스템을 마련하는 것이 시급한 실정이나 아직까지 퍼클로레이트 이온과 나이트레이트 이온을 함께 제거할 수 있는 연속처리장치에 대한 연구는 드물다.
이에 본 발명자들은 퍼클로레이트와 나이트레이트를 간단하면서도 효율적으로 제거할 수 있는 방법을 찾기 위하여 노력을 하던 중 전자공여체로 황입자를 사용하는 황산화 미생물을 사용하였을 때 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 분해할 수 있는 농화배양액을 얻을 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
현재 생물학적으로 퍼클로레이트를 제거하는 방법 중 가장 상용화 된 기술은 퍼클로레이트를 환원하는 세균(perchlorate-reducing bacteria, PRB)을 이용하는 것이다. PRB는 유기물 또는 무기물을 전자공여체로 이용하여 퍼클로레이트를 환원한다. 이러한 종속영양 방식으로 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 제거하기 위해서는 유기물을 지속적으로 공급해주어야 하므로 경제성이 낮고, 반응기를 운전할 경우 반응기내에 PRB 또는 NRB가 부착할 수 있는 담체를 넣어주어야 하며, 슬러지발생량이 많아 막힘 현상이 발생하여 반응기 효율을 저감시킨다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 전자공여체로 H2를 사용하는 독립영양 방식의 PRB 또는 NRB로 퍼클로레이트 및 나이트레이트를 처리하는 법을 사용하기도 하나 H2가 취급과 저장에 위험성이 있어 실규모 반응기를 운전하는 데는 한계가 있다.
따라서 본 발명은 상기의 단점을 극복하고자 활성슬러지를 이용하여 전자공여체로 황입자를 사용하는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거용 농화배양액을 얻을 수 있었다. 이 농화배양액을 이용하면 폐수 중의 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 검출한계 이하로 감소시킬 수 있다. 본 발명의 농화배양액에 주입된 황입자는 비교적 가격이 저렴하며 황입자 자체가 담체로 작용하므로 따로 담체가 불필요하다는 점에서 간편하고 경제적이라는 특징이 있다.
본 발명에서 상기 “활성슬러지”란 활성슬러지공법에 의한 폐수처리공정에 사용되는 침강성 혼합미생물을 말한다.
또한, “활성슬러지공법”이란 폐수처리에 사용되는 생물학적 방법으로 폐수와 활성슬러지와 혼합물을 혼합시켜 공기를 불어 넣음으로써 생물학적으로 폐수를 처리하는 방법을 말한다.
본 발명의 농화배양은 유가배양(Fed-batch culture)방식으로 진행되었으며, 황 입자, 활성슬러지, 최소배지 및 퍼클레이트로 구성된다.
또한 상기 활성슬러지는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 제거하는 활성을 가지고 있는 항산화 미생물을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기의 농화배양액을 이용하면 폐수 중의 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 검출한계 이하로 감소시킬 수 있다. 본 발명의 농화배양액에 주입된 황입자는 비교적 가격이 저렴하며 황입자 자체가 담체로 작용하므로 따로 담체가 불필요하다는 점에서 간편하고 경제적이라는 특징이 있다.
또한 본 발명은 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거를 위한 생물학적 방법에 본 발명에 따른 상기 농화배양액을 식종균으로 제공할 수 있다는 점에 특징이 있다.
이러한 사실은 본 발명의 일실시예를 통해 확인할 수 있었는데, 본 발명의 농화배양방법을 이용하여 회분배양 시 시간에 따른 퍼클로레이트 및 나이트레이트의 잔류농도를 측정한 결과, 퍼클로레이트 주입 19시간 이후 퍼클로레이트가 검출한계 이하로 감소함을 알 수 있었고, 퍼클로레이트의 완전한 분해를 확인한 뒤 나이트레이트를 주입하여 나이트레이트 잔류농도도 확인한 결과 나이트레이트 주입 12시간 이후 나이트레이트의 잔류농도 역시 검출한계 이하로 감소되었음을 알 수 있었다(도 1 참조).
나아가 본 발명자들은 폐수를 연속적으로 처리할 수 있는 연속처리장치에 대한 연구도 계속 진행하여 폐수를 연속적으로 처리할 수 있는 연속처리장치를 개발하였다.
본 실시예에 따른 퍼클로레이트 및 나이트레이트를 연속적으로 처리할 수 있는 연속처리장치는 저수조, 펌프 및 반응기를 기본 구성으로 할 수 있다.
상기 저수조는 퍼클로레이트 및 나이트레이트가 포함된 폐수가 유입되어 수용되는 부분이고, 펌프는 반응기를 작동시킬 수 있는 부분이며, 반응기에는 전자공여체인 황입자를 충진하고, 황산화 미생물 농화배양액을 식종하여 퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해시킬 수 있는 부분이다.
본 발명의 연속처리장치의 반응기에는 농화배양된 황산화 미생물을 0.2 ~ 0.6 gVSS/L의 농도가 되도록 식종할 수 있는데 본 발명에서 황산화 미생물을 0.2 g VSS/L 이하의 농도로 주입하였을 때는 식종 후 분해능을 나타낼 때까지 잠복기가 길고, 황산화 미생물을 0.6 g VSS/L 이상의 농도로 주입하였을 때는 식종해야할 농화배양액이 많이 소모 되어 경제적이지 않다.
특히, 본 발명의 연속처리장치는 황입자 자체가 담체로 작용하므로 따로 담체가 불필요하고, 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 분석한계(0.62 μg ClO4 -/L; 47.6 μg NO3 --N/L) 이하로 제거할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
본 발명에 따른 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거 황산화미생물의 농화배양방법
본 발명의 발명자들은 폐수의 원인이 되는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 효과적으로 제거하기 위하여 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물을 보다 간편하게 농화배양하는 방법을 제공하고자 하기의 방법을 사용하였다.
황산화 미생물의 농화배양은 1000 ml Wheaton bottle로 된 반응기를 사용하였으며, 반응기에 주입한 황은 그 농도가 60 g/L가 되게 하여 반응기 set-up 시 한번만 주입해 주었다. 최소배지 조성(L 당)은 1.647 mg MgCl2· 6H2O, 47 mg K2HPO4, 27 mg NaH2PO4·H2O, 16 mg NH4H2PO4, 1 g NaHCO3과 같으며, 탈염소된 수돗물로 1L를 조제했다. 또한 식종균은 하수처리장에서 채취한 잉여 슬러지를 0.4 gVSS/L 만큼 주입했다.
농화배양은 유가배양(Fed-batch) 형식으로 진행하였으며, 반응기내의 반응액의 부피는 1,000 ml 이었다. 초기에는 배양액의 퍼클로레이트 농도를 20mg/L가 되도록 농화배양액에 주입하였고, 2주일에 1번씩 반응기로부터 400 ml의 배지를 제거하고 새 배지 400 ml을 주입하였다. 반응기 내부는 N2 gas(순도, 99.99%)로 2분간 배출(purge)하여 O2를 제거하였고 25℃의 어두운 곳에서 150 rpm으로 진탕배양 하였다. 농화 배양하는 동안 주입한 퍼클로레이트의 농도가 검출한계(0.62 μg ClO4 -/L)미만으로 감소할 때마다 다시 퍼클로레이트를 주입해주었다.
상기와 같이 퍼클로레이트(ClO4 -)를 분해하는 황산화미생물을 확보한 후에는 농화배양된 황산화미생물이 나이트레이트(NO3 -)도 분해할 수 있는지 확인하였다. 퍼클로레이트 대신 나이트레이트를 약 45 mg NO3 --N/L이 되도록 농화배양액에 주입하여 농도감소를 확인하였고 완전 분해가 확인되면 나이트레이트를 다시 반복 주입하여 NO3 - 분해를 확인하였다.
그 결과, 본 발명의 배양액에서 퍼클로레이트가 주입 1 ~ 2일 안에 검출한계 이하로 감소됨을 알 수 있었으며, 또한 나이트레이트도 완전히 분해시킴을 알 수 있었다(도 1 참조).
< 실시예 2>
본 발명의 연속처리장치를 이용하여 측정한 퍼클로레이트 나이트레이트 제거 효율 측정
상기 실시예 1의 결과로 본 발명자들은 본 발명의 황산화미생물이 폐수의 원인이 되는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였으며, 지속적인 연구를 계속하여 퍼클로레이트 및 나이트레이트를 더욱 쉽고 간편하게 처리할 수 있는 연속처리장치를 개발하였다.
본 발명의 연속처리장치는 도 2와 같으며, 실험실 규모 연속처리장치는 cylindrical glass column(2.5 cm ID X 13.5 cm/L; working vol., 34.3 ml) 형태로 상향식으로 25℃로 온도가 유지되는 배양기 내에 설치하였다. 황 입자를 반응기 바닥부터 11 cm까지 채워 넣었으며 농화배양된 황 입자와 농화배양 반응기에 부유되어 있는 미생물을 주입하였다. 반응기 내의 황 입자와 미생물의 부피는 34.3 ml이다. 유입수의 퍼클로레이트의 농도는 약 20 mg/L로 일정하게 유지시켜 주었고, 유량은 펌프를 이용하여 1.0 ml/h로부터 서서히 증가시킴으로써 HRT와 퍼클로레이트의 면적 부하량 (Areal perchlorate-loading rate)을 조절하였다.
연속처리장치로 퍼클로레이트의 연속 제거를 확인한 후에 나이트레이트의 연속 제거 실험을 하였다. 실험방법은 퍼클로레이트의 연속제거와 같이 유입수의 NO3 --N의 농도는 약 50 mg/L로 일정하게 유지시켜 주었고 유량을 서서히 증가시킴으로써 HRT와 퍼클로레이트의 면적부하량 (Areal perchlorate loading rate)을 조절하였다.
본 발명의 황을 전자공여체로한 연속처리장치에서 체류시간에 따른 퍼클로레이트 또는 나이트레이트의 제거효율을 측정한 결과, 3.18 시간부터 퍼클로레이트의 제거효율이 99% 이상으로 나타나 2008년도에 입법예고된 퍼클로레이트에 대한 배출허용기준인 0.2 mg/L를 만족시키는 높은 제거 효율을 보였으며(도 3 참조), 1.72 시간에는 나이트레이트 제거 효율이 47.36%로 나타났고 2.07시간 이후부터는 99% 이상으로 나타나 높은 효율을 보임을 알 수 있었다(도 4 참조).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 50 ~ 70g/L의 양으로 함유된 황 입자; 황산화 미생물이 포함된 활성슬러지; 퍼클로레이트; 및 1.647 mg /L MgCl2·6H2O, 47mg/L K2HPO4, 27mg/L NaH2PO4·H2O, 16mg/L NH4H2PO4, 1g/L NaHCO3을 함유한 최소배지를 포함하는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거용 농화배양액에 있어서,
    황산화 미생물은 상기 농화배양액에 N2가스를 이용하여 산소를 제거하고, 25℃의 암 조건에서 150 rpm의 속도로 진탕 배양한 것이고, 상기 농화배양액은 폐수 내의 퍼클로레이트 또는 나이트레이트를 검출한계인 0.62 μg ClO4 -/L;47.6μg NO3 --N/L이하로 감소시키는 것을 특징으로 하는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거용 농화배양액.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 활성슬러지는 황산화 미생물을 0.2 ~ 0.6g VSS/L의 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거용 농화배양액.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020130004142A 2013-01-14 2013-01-14 퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물의 농화배양 및 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 연속처리장치 KR101439728B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130004142A KR101439728B1 (ko) 2013-01-14 2013-01-14 퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물의 농화배양 및 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 연속처리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130004142A KR101439728B1 (ko) 2013-01-14 2013-01-14 퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물의 농화배양 및 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 연속처리장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140091997A KR20140091997A (ko) 2014-07-23
KR101439728B1 true KR101439728B1 (ko) 2014-09-12

Family

ID=51738857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130004142A KR101439728B1 (ko) 2013-01-14 2013-01-14 퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물의 농화배양 및 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 연속처리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101439728B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105174664A (zh) * 2015-10-30 2015-12-23 朱忠良 一种农业污水的处理工艺

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101581639B1 (ko) 2015-07-10 2015-12-31 성균관대학교산학협력단 신규한 균주 아조스피라 속(Azospira sp.) PMJ 및 이의 용도
KR102440489B1 (ko) 2020-12-03 2022-09-05 지에스건설 주식회사 오폐수 처리용 미생물 배양장치 및 이를 이용한 배양방법
CN117003402B (zh) * 2023-08-30 2024-08-06 中国环境科学研究院 硫自养型耦合异养型还原菌处理废水中高氯酸盐的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070262019A1 (en) 2005-12-23 2007-11-15 Sukalyan Sengupta Process for autotrophic denitrification using elemental sulfur and mollusk shells
US20070267346A1 (en) * 2005-12-23 2007-11-22 Sukalyan Sengupta Process for autotrophic perchlorate reduction using elemental sulfur and mollusk shells

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070262019A1 (en) 2005-12-23 2007-11-15 Sukalyan Sengupta Process for autotrophic denitrification using elemental sulfur and mollusk shells
US20070267346A1 (en) * 2005-12-23 2007-11-22 Sukalyan Sengupta Process for autotrophic perchlorate reduction using elemental sulfur and mollusk shells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105174664A (zh) * 2015-10-30 2015-12-23 朱忠良 一种农业污水的处理工艺
CN105174664B (zh) * 2015-10-30 2017-08-11 曹炜 一种农业污水的处理工艺

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140091997A (ko) 2014-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liang et al. Application of a heavy metal-resistant Achromobacter sp. for the simultaneous immobilization of cadmium and degradation of sulfamethoxazole from wastewater
JPH07102309B2 (ja) 逆浸透膜の生物汚染防止法
KR101439728B1 (ko) 퍼클로레이트와 나이트레이트를 분해하는 황산화미생물의 농화배양 및 농화배양미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 연속처리장치
KR20140099772A (ko) 내염성 미생물을 이용한 퍼클로레이트와 나이트레이트의 제거방법 및 연속처리장치
KR20150083435A (ko) 폐수 처리 장치의 운전 방법
KR20130103550A (ko) 피처리수의 생물학적 정화제, 생물학적 정화 시스템 및 생물학적 정화 방법
KR101432076B1 (ko) 내염성 퍼클로레이트 또는 나이트레이트 제거 미생물의 농화배양방법
Lampe et al. Evaluation of sulfur-based autotrophic denitrification
CN103951054A (zh) 一种连续流厌氧生物反应器处理无机水体中高氯酸盐的方法
JP4288198B2 (ja) 汚染土壌の浄化方法
JP2016112556A (ja) 好気性流動床による被処理水の生物学的処理方法
US6562585B1 (en) Beneficial bacterial preparation and method
Saeedi et al. Denitrification of drinking water using a hybrid heterotrophic/autotrophic/BAC bioreactor
JP5612364B2 (ja) 環境水の水質浄化方法
KR101149296B1 (ko) 지하수의 퍼클로레이트 이온 및 나이트레이트 이온을 제거하는 방법
Hasegawa et al. Nitrate removal with low N2O emission by application of sulfur denitrification in actual agricultural field
Mohammadi et al. Drinking water denitrification with autotrophic denitrifying bacteria in a fluidized bed bioreactor (FBBR)
KR20090108306A (ko) 티오설페이트를 이용한 독성탐지장치 및 방법
Al-Hashimi et al. Pharmaceutical Wastewater Treatment-A review
WO2014143604A1 (en) Biological and chemical denitrification method and system for removing nitrates from water
KR101376364B1 (ko) 화약물질 생분해용 전분 환 및 이를 이용한 토양 내 화약물질 분해방법
JP2009154152A (ja) 汚染土壌又は地下水の浄化方法
CN113307448A (zh) 一种零价铁自养反硝化耦合生物炭prb地下水脱氮方法及反应器
Lee Investigation of a commercial product (BiOWiSHTM) for nitrogen management
Yapıcı et al. A combo technology of autotrophic and heterotrophic denitrification processes for groundwater treatment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170904

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190903

Year of fee payment: 6