KR20090108306A - 티오설페이트를 이용한 독성탐지장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 티오설페이트(Thiosulfate S203 2-)를 이용한 수중 독성탐지장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 황산화미생물이 담지되고, 외부로부터 공급되는 티오설페이트와 산소가 상기 미생물에 의해 생물학적으로 황산염이온화 되는 반응조; 반응조에 물 시료를 공급하는 물 시료 유입구; 반응조에 산소를 공급하는 공기 유입구; 물 시료의 pH 및 전기전도도 측정을 통해 독성 여부를 판단하는 측정부; 제어부; 및 상기 측정부를 통한 독성검사가 종료된 물 시료를 배출하는 유출구를 포함된 수중 독성탐지장치를 제공한다.
또한 본 발명에 의한 독성탐지방법은 반응조에 일정 농도의 티오설페이트를 투입하는 단계; 미생물이 붙어 자랄 수 있는 담체로 채워진 반응조 내에 미생물을 접종 및 활성화시키는 단계; 유입수의 pH 및 전기전도도를 측정하는 단계; 반응조에 물 시료를 주입하는 단계; 황산염이온이 생성된 상기 물 시료의 pH 및 전기전도도를 측정하는 단계; 및 측정된 상기 pH 및 전기전도도의 값을 기준치와 비교하여 독성 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
티오설페이트, 독성탐지, 황산화미생물, 전기전도도, pH

Description

티오설페이트를 이용한 독성탐지장치 및 방법{A toxic monitoring system by using thiosulfate and the method of thereof}
본 발명은 수중 독성탐지장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 일정 농도의 티오설페이트(전자공여체)가 외부에서 공급되고 미생물이 붙어 자랄 수 있는 담체와 산소(전자수용체)공급장치로 구성된 반응조에 완전독립영양 미생물 또는 일부 임의성독립영양 미생물을 이용하여 하천, 폐수 및 상수원 등과 같은 수질의 독성을 모니터링 할 수 있는 생물학적 수질 독성탐지장치 및 방법에 관한 것이다.
생명체가 살아가는 데에 있어 필수 조건이라 할 수 있는 물이 최근 각종 독성 물질들에 의해 오염되면서 우리 생활에 큰 위협요소로 영향을 끼치고 있다. 이러한 독성 물질들이 강, 하천 등으로 유입됨에 따라 안심하고 식수로써 음용할 수 없게 되었으며, 이로 인해 조속한 조치가 요구되어지는 상황이다.
특히, 상수원 근처의 불법 상업지대와 공장의 난립으로 강, 하천, 호수 및 상수원 오염 정도가 심각해져가고 있다. 그러므로 독성물질의 유입 여부를 빠르고 정확하게 탐지하는 모니터링이 매우 중요하다고 할 수 있다.
독성물질을 탐지하는 방법으로는 물리화학적 방법을 이용해 정성적, 정량적으로 수질을 분석하는 화학적 분석방법과 생물체를 이용하는 생물학적 수질독성탐지방법이 있다. 화학적 분석방법은 개별적인 성분의 종류와 함량을 분석하기 때문에 여러 독성물질이 혼합되어 있을 경우 분석하는 데 많은 시간이 소요된다. 따라서 독성물질의 유입 여부를 신속히 탐지하여 경보를 울려야 하는 독성탐지시스템에 이를 적용하는 데 한계가 있다.
이에 비하여 생물학적 탐지방법은 물벼룩, 물고기 등의 수중 생물을 이용하는데, 독성이 생물체에 미치는 영향과 생태계에 대한 위해성을 종합적으로 분석하는 방법으로 여러 독성물질이 생물체에 미치는 종합적인 영향을 파악할 수 있다는 장점 때문에 수질의 독성물질분석에 널리 사용되고 있다. 종래의 대표적인 생물학적 수질 독성물질 탐지장치로서는 물고기를 이용한 수질감시 방법과 물벼룩을 이용한 수질 감시방법 , 발광미생물을 이용한 감시방법관련 그리고 미생물 연료전지를 이용한 수질 감시방법 등이 있다. 이 중 미생물 연료전지를 이용한 감시방법에 대해서 살펴보면 대표적으로 등록특허 10-483580(발명의 명칭: 미생물 연료전지를 이용한 수질 내 독극물 감지 장치)를 들 수 있는데 상기 특허는 미생물 연료전지에서 발생하는 전기화학적 신호를 측정하여 시료를 미생물 연료전지에 주입시키고, 상기 미생물 연료전지에서 발생하는 전기화학적 신호의 변화 정도를 측정하여 독성물질의 유입 여부를 탐지하는 방법이다. 그러나 상기 특허는 값비싼 미생물연료전지를 사용하여야 하고 장치의 구성이 복잡할 뿐만 아니라 아직 시험단계에 있으므로 그 효과가 극히 의문시된다.
따라서, 단순히 수중 생물만을 이용한 독성 탐지 방법이 아닌 연관성 있는 분야를 측정함으로써 보다 효율적이고 신속하게 수중의 독성을 탐지할 수 있는 새로운 방안이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 일정 농도의 티오설페이트(전자공여체)가 외부에서 공급되고 미생물이 붙어 자랄 수 있는 담체와 산소 (전자수용체)공급 장치로 구성된 반응조에 완전독립영양 미생물 또는 일부 임의성독립영양 미생물을 이용하여 하천, 폐수 및 상수원 등과 같은 수질의 독성을 모니터링 할 수 있는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치는 미생물이 담지되고, 외부로부터 공급되는 티오설페이트와 산소가 상기 미생물에 의해 생물학적으로 황산염이온화 되는 반응조; 반응조에 물 시료를 공급하는 물 시료 유입구; 반응조에 공기를 공급하는 공기 유입구; 물 시료의 pH 및 전기전도도 측정을 통해 독성여부를 판단하는 측정부; 제어부; 및 측정부를 통한 독성검사가 종료된 물 시료를 배출하는 유출구를 포함한다.
이 때, 반응조의 온도를 일정 온도로 유지하는 항온장치; 반응조 내의 전기전도도 측정값이 기준치를 벗어나면 경보를 발생하는 경보장치; 및 경보와 동시에 정밀분석용 샘플을 채수 및 보존하는 샘플채수장치를 더 포함하는 것이 좋을 수 있다.
여기서 반응조는 연속식 또는 배치(batch)식으로 이루어질 수 있다.
또한, 물 시료 유입구상에 구비되어 하천수를 유입하는 기능을 수행하는 펌프를 더 포함하는 것이 가능하다.
그리고 미생물은 티오바실러스(Thiobacillus) 속인 것이 바람직하다.
여기서 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 미생물은 완전 독립영양미생물 또는 임의성 독립영양미생물인 것이 좋다.
이 때, 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 완전독립영양미생물은 티오바실러스 퍼록시단스(Thiobacillus ferrooxidans), 티오바실러스 알베르티스(Thiobacillus albertis), 티오바실러스 프로스퍼러스(Thiobacillus prosperus) 및 티오바실러스 티오옥시단스(Thiobacillus thiooxidans) 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 임의성 독립영양미생물은 티오바실러스 애시도필러스(Thiobacillus acidophilus) 및 티오바실러스 쿠프리누스(Thiobacillus cuprinus)중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 장치를 이용한 독성 탐지방법은 반응조에 티오설페이트를 투입하는 단계; 미생물이 붙어 자랄 수 있는 담체로 채워진 반응조 내에 미생물을 접종 하여 활성화시키는 단계; 유입수의 pH 및 전기전도도를 측정하는 단계; 반응조에 물 시료를 주입하는 단계; 황산염이온이 생성된 상기 물 시료의 pH 및 전기전도도를 측정하는 단계; 및 측정된 상기 pH 및 전기전도도의 값을 기준치와 비교하여 독성여부를 판단하는 단계를 포함한다.
이 때, 측정된 상기 전기전도도 값을 기준치와 비교하여 수질 이상(기준치 미달)이 감지되면, 경보를 울리는 단계; 및 경보와 동시에 정밀 분석용 샘플을 채수 및 보존하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치에 따르면, 전기전도도 값의 재현성이 높고 오차가 적을 뿐만 아니라, 값의 범위가 아주 크기 때문에(0-10000 μS/cm) 황산염이온의 생성을 정확하게 탐지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 강, 하천, 호수 및 상수원의 독성 탐지뿐만 아니라 하수처리장, 폐수처리장에서의 독성탐지에도 사용될 수 있으며, 황입자의 크기 축소에 따라 장치의 소형화가 가능하다는 등의 추가적인 장점도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치는 제어부(100), 측정부(110a, 110b), 유출구(120), 반응조(130), 공기 유입구(140), 항온장치(150), 물 시료 유입구(160) 및 펌프(170) 등을 포함한다.
여기서 제어부(100)는 데이터를 시간별로 저장하고, 펌프(170)의 속도 및 유입되는 공기의 양을 제어하는 역할을 수행하는 것이 가능하다.
측정부(110a, 110b)는 유입수와 유출수의 전기전도도 및 pH에 대한 값을 0.5 ~ 20분 간격으로 측정 및 저장하는 것이 좋을 수 있으며, 이 때 전기전도도 값의 차이의 비(ECDifference ratio)가 설정값(예: 0.3 ~ 0.8범위) 이하로 나오게 되면 자동적으로 경보가 발생될 수 있도록 경보장치( 미도시 )와 연동되어 작동하는 것이 바람직하다.
또한, 물 시료 유입구(160)는 물 시료를 주입하기 위한 수단으로 펌프(170)와 연동되어 작동하는 것이 좋을 수 있다. 이때 공기는 물 시료 유입구(160)을 통해 유입수와 함께 주입될 수 있으며, 또는 반응조(130) 안에서 직접 폭기되도록 공기 유입구(140)를 통해 주입되는 것이 가능하다.
반응조(130)에서 검사를 마친 물 시료는 유출구(120)를 통해 배출되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 미생물에 의해 티오설페이트와 산소의 반응이 이루어지는 반응조(130) 와 pH, 전기전도도의 값을 측정하는 측정부(110a, 110b)의 일정한 환경을 유지하기 위한 수단으로 항온장치(150)를 설치하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 적용될 수 있는 티오설페이트를 산화하는 미생물로는 완전독립영양미생물(obligately autotrophic colorless sulfur bacteria)인 티오바실러스 퍼록시단스(Thiobacillus ferrooxidans), 티오바실러스 알베르티스(Thiobacillus albertis), 티오바실러스 프로스퍼러스(Thiobacillus prosperus) 및 티오바실러스 티오옥시단스(Thiobacillus thiooxidans)와 임의성 독립영양미생물(facultatively autotrophic colorless sulfur bacteria)인 티오바실러스 애시도필러스(Thiobacillus acidophilus) 및 티오바실러스 쿠프리누스(Thiobacillus cuprinus) 등이 적용되는 것이 바람직하다.
이 때, 미생물은 접종을 위해서 위에 나열된 균주(pure culture)를 이용하여 접종하는 것이 가능하며, 또한 황산화미생물이 자랄 수 있는 환경에서 mixed culture를 채취한 후 반응조에 접종함으로써 순화시킬 수도 있다.
여기서 mixed culture로는 토양 미생물, 하천 바닥, 폐수처리장 슬러지 등이 될 수 있다. 접종은 반응조에 pure culture 또는 mixed culture를 충분히 넣어 황입자 표면에 많은 미생물들이 존재할 수 있도록 해주는 것이 좋으며, 이때 산소를 폭기하는 것이 바람직하다. 이러한 미생물을 접종을 하게 되면 대부분 1~2일 내에 순화되어 티오설페이트를 황산염으로 산화시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 황입자를 이용한 수중 독성탐지장치를 이용한 독성탐지방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 독성탐지장치를 이용한 독성탐지방법은 일정농도의 티오설페이트를 반응조에 투입하는 단계, 반응조 내에 미생물 접종 및 활성화시키는 단계, 반응조 내의 티오설페이트량을 측정하여, 1/2 이하 시, 추가적으로 티오설페이트를 넣어주는 단계, 유입수의 pH 값을 측정하는 단계, 반응조에 물 시료를 주입하는 단계; 황산염이온이 생성된 물 시료의 pH 및 전기전도도를 측 정하는 단계; 측정된 상기 pH 및 전기전도도의 값을 토대로 설정값(기준치)를 비교하여 경보 발생 여부를 판단하고, 기준치 미달 시 경보 발생 및 샘플을 채수하는 단계 등을 포함한다.
이 때, 반응조(130) 내에 존재하는 담체는 0.01 ~ 6mm의 것을 채워 작동시킬 수 있으나, 보다 짧은 시간에 황산염의 생성을 보고자 할 때에는 담체의 크기를 줄여 표면적을 넓게 하는 것이 바람직할 수 있다.
또한 반응조(130)내에는 티오설페이트 뿐만 아니라 황산염을 생성하기 위한 조건으로 미생물을 투입시키는 것이 좋다.
이러한 미생물의 생성 및 활성을 촉진하기 위하여 초기에 식종을 실시하는 것이 좋을 수 있으며, 이때 식종제로는 다양한 미생물이 공존하는 하수 또는 하수종말처리장의 호기성 슬러지 등을 식종액으로 이용하는 것이 바람직하다.
또한 미생물에 있어서 30~35℃가 최적온도일 수 있으며, 이때 3일 내지 4일정도 공기를 폭기해주면 담체에 황산화미생물이 붙어 티오설페이트가 산화되는 것이 가능하다.
이 때, 미생물은 접종을 위해서 위에 나열된 균주(pure culture)를 이용하여 접종하는 것이 가능하며, 또한 황산화미생물이 자랄 수 있는 환경에서 mixed culture를 채취한 후 반응조(130)에 접종함으로써 순화시킬 수도 있다.
여기서 mixed culture로는 토양 미생물, 하천 바닥, 폐수처리장 슬러지 등이 될 수 있다. 접종은 반응조(130)에 pure culture 또는 mixed culture를 충분히 넣어 황입자 표면에 많은 미생물들이 존재할 수 있도록 해주는 것이 좋으며, 이때 산 소를 폭기하는 것이 바람직하다. 이러한 미생물을 접종을 하게 되면 대부분 1~2일 내에 순화되어 티오설페이트를 황산염으로 산화시킬 수 있다.
상술된 호기성 미생물의 선택은 당업자에게 자명한 것으로써, 깨끗한 물 또는 일부 BOD가 있는 물에서도 산소와 함께 황을 산화시킬 수 있는 미생물을 사용하는 것이 좋을 수 있음은 당연하다.
참고로 [표 1]은 완전독립영양 미생물과 임의성 독립영양미생물의 분류를 나타낸 것이다.
[표 1]
구 분 탄소원 에너지원
무기물 유기물 무기물 유기물
완전 독립영양 미생물 ＋ － ＋ －
임의성 독립영양 미생물 ＋ ＋ ＋ ＋
무기화학 종속영양 미생물 － ＋ ＋ ＋
종속영양 미생물 － ＋ － ＋
본 발명인 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치에 있어서, 반응조(130)에서 일어나는 황산염의 생성과정을 설명하면 다음과 같다.
온도 등 조건이 일정한 반응조(130) 내에서 티오설페이트의 주변에 부착된 미생물이 자라게 되면서, 황은 일정한 속도로 산화하게 된다. 아래의 식은 이러한 과정을 통해 생성되는 황산이온과 수소이온을 나타낸 것이다.
2Na++S2O3 2 -+ H2O + 2O2 → 2Na++2SO4 2 - + 2H+ △Go'= -818.3 kJ/reaction
상술된 식을 참고하면, 반응조(130)에 존재하는 티오설페이트가 미생물, 유입수 및 산소의 반응을 통해 일정량의 황산염이온을 생성하게 된다. 따라서 독성이 없는 유출수의 경우, 유입수에 비해 황산염이온이 일정량만큼 증가한 결과를 보이며 하천수의 알칼리도는 일반적으로 낮기 때문에 pH 값이 유입수에 비하여 떨어진다.
그러나 독성 물질을 포함하는 유입수의 경우에는 담체에 부착되어 있는 미생물의 활성이 떨어져 티오설페이트를 산화시키지 못해, 결과적으로 황산을 만들지 못하므로 유입수와 유출수의 황산염이온농도의 차이는 비슷해지게 된다.
이때 측정부(110a, 110b)는 유입수와 유출수의 pH를 측정하기 위한 장치를 구비하는 것이 좋을 수 있으며, 이를 통해 유입수의 pH를 모니터링을 실시하는 것이 바람직하다. 참고로 유출수의 pH는 통상적으로 떨어지나, 유입수의 버퍼능이 커지게 되면 유출수의 pH가 떨어지지 않을 수도 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 미생물은 산성조건에 잘 자라는 미생물을 사용하는 것이 좋을 수 있다.
일반적으로 황산염이온을 분석하기 위한 수단으로 이온크로마토그래피 등의 기기를 사용하나, 본 발명에서는 전기전도도(electric conductivity, EC)를 이용한 측정방법을 통해 황산염이온의 농도 변화를 간접적으로 측정할 수 있다.
이러한 전기전도도를 이용한 측정방법은 수중에 녹아있는 염 또는 이온의 양을 예측할 수 있기 때문에, 이를 이용하여 전기전도도(EC)의 변화를 통한 황산염이온농도의 변화를 측정하는 것이 가능하다.
이하, 상술된 전기전도도의 변화를 통해 황산염이온 농도변화를 측정하는 방 법을 나타낸 식이다.
EC 유출수 - EC 유입수 = EC Difference
EC Difference ratio =
Figure 112008025968912-PAT00001
위의 식은 유입수와 유출수의 전기전도도 차이에 대한 비이다. 이때, 유입수에 독성이 없으면 전기전도도 차이의 비는 1에 근접한 값을 가지며, 이에 반해 유입수의 독성이 상당히 강한 경우 전기전도도 차이의 비는 0에 근접하게 된다.
독성이 없는 유입수의 전기전도도 값은, 미리 독성이 없는 전자공여체와 전자수용체가 없이 조제된 medium 또는 하천수를 준비하여 반응조에 주입 후 전기전도도의 차이를 구해두며 주기적으로 행하는 것이 바람직하다.
또한, 일반 유입수를 주입할 때는 1~5분 간격으로 pH와 전기전도도를 측정하는 것이 좋으며, 이때 위의 식을 이용하여 30분 또는 100분 등의 평균값 비를 구할 수 있다.
유입수와 유출수의 pH와 전기전도도는 투라인밸브(two line valve)를 이용하여 일정한 인터벌로 측정하는 것이 바람직하다. 또한 pH의 영향도 있을 수 있으므로 유입수 및 유출수의 pH를 모니터링하여 종합적으로 판단하는 것이 좋을 수 있다.
이와 같은 방법을 반복적으로 수행하다보면, 반응조의 황입자가 산화됨에 따 라 부피가 감소될 수 있다. 이러한 이유로 반응조 내의 황입자의 부피가 전체의 1/2 이하로 줄어들게 되면, 티오설페이트를 채워주는 단계를 실시하는 것이 바람직하며, 이때 미생물들은 추가적으로 접종해주지 않아도 된다.
참고로, 공지된 전기전도도(electric conductivity, EC)의 측정원리를 설명하면 다음과 같다.
우선 두 개의 백금과 같은 전극을 정확하게 1cm 간격을 두어 위치시킨 다음 떨어져 있게 위치시키고, 이온성분이 있는 수중에 넣어 일정 전압을 걸어주고 생성되는 전류를 측정하여 전기전도도를 측정한다. 이때, 초순수의 전기전도도 값은 0μS/cm에 가까우며, 한강 상류 및 하류 하천수 지표수의 전기전도도는 60 ~ 1300μS/cm이나, 주로 100 ~ 300μS/cm의 범위를 보인다.
이러한 전기전도도 측정방법은 수치의 오차가 적고, 값의 범위가 크기 때문에 황산염이온의 생성을 탐지하는 데 용이하다.
그러나, 본 발명에서는 전극을 반드시 1cm로 유지하지 않아도 되며, 보다 큰 수치가 요구되어질 때에는 전극 간의 간격을 줄이는 것이 바람직하다.
이와 같은 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치는 유입수의 체류시간(HRT)을 1분에서 30분까지 조절하는 것이 가능하다.
또한, 공기 주입은 무조건 많은 양을 주입하는 것보다 상황에 따른 적절한 양을 주입하는 것이 좋을 수 있으며, 이때 공기방울의 크기는 작게 하는 것이 효과적일 수 있다.
반응 후 생성된 황산염이온의 농도가 높을수록 정확한 독성 여부를 판단하기 가 용이하며, 이를 위해서는 공기를 지속적으로 주입해주는 것이 좋을 수 있다. 그러나 폭기없이 대기 중의 산소가 계속 유입되는 것이 가능하다면, 공기를 지속적으로 주입시킬 필요는 없다.
이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
회분식 실험
미디엄은 증류수를 이용하여 NaHCO3 (3.13g/L), NH4Cl (0.31g/L), NaH2PO4ㆍH2O (0.75g/L), KCl (0.13 g/L), Na2HPO4 (4.22 g/L), Na2HPO4 (2.75 g/L)과 metal 용액(12.5mL), vitamin 용액(12.5mL)가 함유되도록 조제하고 NaOH 또는 HCl를 이용하여 pH 7로 만들었다. 모든 실험은 30°C 항온실에서 실시되었다. 인공하천수는 위의 미디엄을 증류수로 100배 희석하여 250 mL로 만들어 일반적인 하천수의 EC와 비슷한 110 uS/cm가 되도록 하였다. 10mL의 활성슬러지를 넣어 식종하였고 sodium thiosulfate를 0.5g/250mL을 넣어 전자 공여체로 하고 공기를 폭기하여 주었다. sodium thiosulfate를 0.5g을 넣었을 때 EC 값은 2.5mS/cm이었고 초기 pH는 7이었으며 시간에 따라 pH와 EC를 측정하였다. 도 2와 도 3을 참조하면 EC 값의 변화는 초기 2.5mS/cm에서 5mS/cm로 80시간 사이에 2배 가량 증가함을 볼 수 있고 pH 값은 pH 7에서 2.5로 떨어졌다.
아래의 식에서 알 수 있듯이 1몰의 티오설페이트 이온이 산소와 반응하여 황산화미생물에 의해 2몰의 황산염이온과 2몰의 수소이온이 생성되면서 EC값이 증가하고 pH 값이 감소함을 예측할 수 있다.
S2O3 2 - + H2O + 2O2 --> 2SO4 2 - + 2H+ △Go'=-818.3 kJ/reaction
독성이 없는 상태에서 티오설페이트와 산소가 있는 조건에서 자란 미생물을 멤브레인 필터로 걸러낸 후 필터와 필터위에 있는 미생물을 회분식 반응조에 넣고, 독성을 알고자 하는 1ppm Cd2+의 인공하천수를 넣고 2g/L가 되도록 sodium thiosulfate를 넣고 공기로 폭기한 결과 4mS/cm 값을 보였으며 독성이 없는 용액을 검사하였을 때(control)는 5mS/cm를 나타내었다.
[실시예 2]
연속 실험
연속 독성 모니터링 시스템에서 독성을 알고자 하는 인공폐수(위에 서술된 미디엄을 100배 희석)에 3 g Na2S2O3/L로 만들고 50mL 반응종 안에 입상활성탄(GAC) 40mL를 채우고 10mL 의 호기성 슬러지를 넣고 반응조 안을 공기로 연속적으로 폭기 하였다. 연속운전을 위하여 페리스텔틱 펌프를 이용하였으며 접촉시간(EBCT)는 1시간으로 맞추었다. 도 4에서 확인되듯이 반응조에 식종을 하고 시간에 따라 EC와 pH가 어떻게 변하는지 알 수 있으며 미생물이 활성탄에 부착하여 고정화됨을 확인하였다. EBCT를 1시간으로 계속 고정하고 Cd2+를 1ppm으로 맞추어 운 전한 결과 EC의 값은 8mS/cm정도로 10mS/cm보다 낮게 나옴을 확인하였다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 실시예 1에 따른 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지실험에서 시간에 따른 전기전도도 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1에 따른 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지실험에서 시간에 따른 pH 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2에 따른 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지실험에서 시간에 따른 전기전도도 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
[도면의 주요부에 대한 설명]
100 : 제어부 110a, 110b : 측정부
120 : 유출구 130 : 반응조
140 : 공기 유입구 150 : 항온장치
160 : 물 시료 유입구 170 : 펌프
180 : 티오설페이트 유입구

Claims (14)

  1. 담체에 미생물이 담지되고, 외부로부터 공급되는 티오설페이트와 산소가 상기 미생물에 의해 황산염이온화 되는 반응조;
    상기 반응조에 물 시료를 공급하는 물 시료 유입구;
    상기 반응조에 일정 농도의 티오설페이트 용액을 공급하기 위한 유입구;
    상기 반응조에 산소를 공급하는 공기 유입구;
    상기 물 시료의 pH 및 전기전도도 측정을 통해 독성여부를 판단하는 측정부;
    제어부; 및
    상기 측정부를 통한 독성검사가 종료된 물 시료를 배출하는 유출구를 포함하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조의 온도를 일정 온도로 유지하는 항온장치;
    상기 반응조 내의 전기전도도 측정값이 기준치를 벗어나면 경보를 발생하는 경보장치; 및
    상기 경보와 동시에 정밀분석용 샘플을 채수 및 보존하는 샘플채수장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조는 연속식 또는 배치(batch)식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 시료 유입구상에 구비되어 하천수를 유입하는 기능을 수행하는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 미생물은 티오바실러스(Thiobacillus) 속인 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 미생물은 완전 독립영양미생물 또는 임의성 독립영양미생물인 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 완전독립영양미생물은 티오바실러스 퍼록시단스(Thiobacillus ferrooxidans), 티오바실러스 알베르티스(Thiobacillus albertis), 티오바실러스 프로스퍼러스(Thiobacillus prosperus) 및 티오바실러스 티오옥시단스(Thiobacillus thiooxidans) 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 임의성 독립영양미생물은 티오바실러스 애시도필러스(Thiobacillus acidophilus) 및 티오바실러스 쿠프리누스(Thiobacillus cuprinus)중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지장치.
  9. 반응조에 미생물이 붙어 자랄 수 있는 담체를 투입하는 단계;
    일정 농도의 티오설페이트를 투입하는 단계;
    상기 반응조 내에 미생물을 접종하고 및 활성화시키는 단계;
    유입수의 pH 및 전기전도도를 측정하는 단계;
    상기 반응조에 물 시료를 주입하는 단계;
    황산염이온이 생성된 상기 물 시료의 pH 및 전기전도도를 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 pH 및 전기전도도의 값을 기준치와 비교하여 독성여부를 판단하는 단계를 포함하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    측정된 상기 전기전도도 값을 기준치와 비교하여 수질이상(기준치 미달)을 감지했 을 시, 경보를 울리는 단계; 및
    상기 경보와 동시에 정밀분석용 샘플을 채수 및 보존하는 단계를 더 포함하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 미생물은 티오바실러스(Thiobacillus) 속인 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 미생물은 완전 독립영양미생물 또는 임의성 독립영양미생물인 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 완전독립영양미생물은 티오바실러스 퍼록시단스(Thiobacillus ferrooxidans), 티오바실러스 알베르티스(Thiobacillus albertis), 티오바실러스 프로스퍼러스(Thiobacillus prosperus) 및 티오바실러스 티오옥시단스(Thiobacillus thiooxidans) 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 티오바실러스(Thiobacillus) 속의 임의성 독립영양미생물은 티오바실러스 애시도필러스(Thiobacillus acidophilus) 및 티오바실러스 쿠프리누스(Thiobacillus cuprinus)중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 티오설페이트를 이용한 수중 독성탐지방법.
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