KR20130103550A - 피처리수의 생물학적 정화제, 생물학적 정화 시스템 및 생물학적 정화 방법 - Google Patents

Abstract

중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수 안의 중금속 이온을 장기간에 걸쳐 충분히 제거할 수 있는 것과 동시에, 처리수의 유기물 오염을 충분히 억제할 수 있는, 미사용 바이오매스 자원을 이용한 생물학적 정화제 등을 제공한다. 본 발명의 정화제는, 황산 환원균을 보유하는 곡물 껍질을 함유하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 생물학적 정화 시스템은, 상기 정화제가 수용되고, 혐기 상태가 유지된 처리 용기와, 이 처리 용기 내에 상기 피처리수를 공급하는 공급계와, 상기 처리 용기 내에서 상기 정화제에 의해 상기 중금속 이온이 제거된 처리수를 상기 처리 용기로부터 배출하는 배출계를 갖는다. 또한, 본 발명의 생물학적 정화 방법은, 상기 정화제와 상기 피처리수를 혐기 상태에서 접촉시킴으로써, 상기 중금속 이온을 황화물로서 침전시켜서 상기 피처리수로부터 제거한다.

Description

피처리수의 생물학적 정화제, 생물학적 정화 시스템 및 생물학적 정화 방법 {BIOLOGICAL PURIFICATION AGENT, BIOLOGICAL PURIFICATION SYSTEM AND BIOLOGICAL PURIFICATION METHOD FOR WATER TO BE TREATED}

본 발명은, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수 안의 중금속 이온을 제거하기 위한 생물학적 정화제, 생물학적 정화 시스템 및 생물학적 정화 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 금속 광산의 갱폐수(坑廢水)와 같은 광산 유래의 배수나, 공업용 배수 등의 각종 배수에는, 다양한 중금속 이온이 포함되어 있고, 중금속 이온의 안에는 인체나 환경에 유해한 영향을 끼치는 것이 다수 존재한다. 이 때문에, 이들의 중금속 이온을 함유하는 물을 배출할 때에는, 국가별로 정해진 배수 기준을 만족시키기 위한 처리가 필요해진다.

또한 최근에는, 각국이나 지역에 따라 배수 기준을 현상(現狀)보다 더욱 엄격하게 해서 환경 오염을 방지하는 경향이 있고, 피처리수 안에 함유한 중금속 이온 농도를 염가로 극력 저감하는 기술을 개발하는 것이 강하게 요구되고 있다.

한편, 광산 갱폐수나 공업용 배수 등의 각종 배수는, 일반적으로, Fe，Zn，Cu，Pb，Cd，As 등의 중금속 이온을 함유하고, 또한, 황산 이온(SO₄ ^{2 -})도 50∼3000㎎/L 정도 함유하고 있는 것이 있다.

이와 같은 피처리수 안에 포함된 중금속 이온을 제거하는 수단으로서는, 예를 들어, 피처리수 안에 소석회나 탄산칼슘 등의 알칼리제를 첨가함으로써 피처리수를 중화하고, 이에 따라, 중금속 이온을 수산화물이나 탄산화물로서 침전시키는 방법이나, 피처리수에 인위적으로 황화수소 등의 황화제를 첨가하고, 이에 따라, 중금속 이온을 황화물로서 침전시키는 방법 등을 들 수 있다.

그러나, 알칼리제를 첨가하는 방법은, 전기 모터 등으로 교반하면서 피처리수를 중화하는 중화 처리 공정과, 그 후의 중화 처리에 의해 발생한 침전물을 분리하는 고액(固液) 분리 처리 공정이 필요하다. 또한, 처리 대상 원소에 따라서는(특히 Zn，Pb，Cd) 중화제 등 약제가 다량으로 필요해지는 경우가 있다. 또한, 대량의 침전물(슬러지)가 생성되기 때문에, 일상적인 유지 관리나 침전물을 퇴적하기 위한 광대한 토지의 확보 등이 필요하다. 따라서 이들에 관련된 비용, 예를 들어, 약제(알칼리제)의 사용, 전력의 소비 및 고액 분리 작업 등에 따른 비용이 필요해진다고 하는 문제가 있다.

또한, 황화제를 첨가하는 방법은, 유독 가스인 황화수소를 적극적으로 발생시키기 때문에 위험이 따르고, 관리를 엄중히 해야 한다는 결점을 가지고 있다.

이 때문에 최근에는, 환경 친화적인 피처리수의 정화 수단으로서, 이제까지 불용의 산물로서 폐기되어 있던 미사용 바이오매스 자원을 이용한 방법이 주목되고 있다.

미사용 바이오매스 자원을 이용한 방법으로서는, 예를 들어 특허문헌 1에는, 탄화왕겨 또는 은백색 왕겨에, 무기산 및/또는 알칼리를 더해, 가열한 후, 여과, 건조하는 것을 특징으로 하는, 표면적과 흡착 능력이 큰 활성 왕겨의 제조 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 중금속을 함유하는 피처리수를 메밀 껍질과 접촉시켜, 이 피처리수 안의 중금속을 메밀 껍질에 흡착시키는 것을 특징으로 하는 수처리 방법이 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 방법은, 모두 피처리수 안의 중금속 이온을 제거하기 위해 흡착에 착안한 것이고, 이 흡착만으로는 중금속 이온의 제거 능력을 장기간에 걸쳐서 높은 레벨로 유지할 수 없다고 하는 문제가 있고, 그것을 해소하기 위한 비용, 시간 등의 부담도 큰 것으로 되어 있다.

따라서, 흡착에 의하지 않는 중금속 이온의 제거 방법으로서, 근년, 황산 환원균의 작용을 이용하여, 황산 이온을 포함하는 피처리수로부터 중금속 이온을 제거하는 기술이 계속 연구되고 있다.

특허문헌 3에는, 인공 습지에서, 황산 환원균에 의해 황산 이온을 환원하여 황화물 이온을 생성하고, 이 황화물 이온과 중금속을 반응시켜서 중금속의 황화물을 생성하고 침전 분리함으로써, 피처리수로부터 중금속 이온을 제거하는 기술이 기재되어 있다. 이 문헌에서는, 황산 환원균의 에너지원으로서는, 유산, 비료, 배양토 등의 유기물을 인공 습지에 공급하는 것이 기재되어 있다. 또한, 비특허문헌 1에는, 황산 환원균의 에너지원으로서, 건초, 목재 칩, 가축의 변 등을 이용하는 것이 기재되어 있다.

일본국 특개평 6-39277호 공보 일본국 특개 2008-23440호 공보 일본국 특개 2010-269249호 공보

Passive Treatment of Acid Mine Drainage in Bioreactors using Sulfate-Reducing Bacteria : Critical Review and Research Needs，Carmen-Mihaela et al., J. Environ. Qual. 36, 1-16 (2007)

본 발명자들은, 황산 환원균과, 이 황산 환원균의 에너지원이 되는 유기물원을 포함하고, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수와 소정 시간 접촉시키는 것만으로, 중금속 이온을 황화물로서 장기간에 걸쳐 충분히 제거할 수 있는 생물학적 정화제의 탐색, 선정을 해야 하고, 다양한 검사를 행하였다. 그렇다면, 황산 환원균의 에너지원이 되는 유기물원으로서 알려져 있는 것 중에는, 황산 환원균의 작용을 발휘시킬 수 있는 것과, 그렇지 않은 것이 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 황산 환원균이 황산 이온을 환원하여 황화물 이온을 생성하는 반응을 일으키고, 중금속 이온을 황화물로서 제거하기 위해서는, 적절한 유기물원을 선택할 필요가 있었다.

또한, 유기물원의 종류에 따라서는, 피처리수를 정화한 후의 처리수 안에 유기물이 혼입한 결과, 처리수의 화학적 산소 요구량(COD)의 값이 커지는 경우가 있고, 특히 정화 초기의 처리수에서는 이 경향이 현저하고, 착색하는 것도 있는 것이 판명되었다. 이와 같은 유기물원을 포함하는 정화제를 이용하면, 처리수(특히 초기의 처리수)에 대해 별도 유기물 제거 처리를 할 필요가 발생하고, 비용·시간이 든다.

또한, 대량의 피처리수를 처리하는 정화 시스템으로서 실용화하기 위해서는, 상당량의 유기물원이 필요해지기 때문에, 유기물원 자체의 비용도 고려해야 한다. 황산 환원균의 에너지원이 되는 유기물원으로서 이제까지 알려져 있는 건초, 목재 칩, 가축의 변은, 가축 사료, 식물 비료, 연료 등, 그 밖에도 유효한 용도가 있고, 다소라도 입수 비용이 드는 경우도 있기 때문에, 그 대부분이 폐기되어 있는 미사용 바이오매스 자원을 유효 활용하는 것이 바람직하다. 그러나, 대부분 비용이 들지 않고, 용이하게 대량 입수할 수 있는 미사용 바이오매스 자원을, 황산 환원균의 에너지원이 되는 유기물원으로서, 적극적으로 이용한다는 것에 중점을 둔 연구는 현재 되고 있지 않다.

따라서 본 발명은, 상기 과제에 비추어 볼 때, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수 안의 중금속 이온을 장기간에 걸쳐 충분히 제거할 수 있는 것과 동시에, 처리수의 유기물 오염을 충분히 억제할 수 있는, 미사용 바이오매스 자원을 이용한 생물학적 정화제, 및 이 생물학적 정화제를 이용한 생물학적 정화 시스템 및 생물학적 정화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.

본 발명의 피처리수의 생물학적 정화제는, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수로부터 상기 중금속 이온을 황화물로서 제거하기 위한 생물학적 정화제이고, 황산 환원균을 보유한 곡물 껍질을 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 피처리수의 생물학적 정화제는, 상기 곡물 껍질이, 혐기 상태에서 발효된 것이 바람직하고, 곡물 껍질은 왕겨 또는 메밀 껍질로 할 수 있다.

본 발명의 피처리수의 생물학적 정화 시스템은, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수로부터 상기 중금속 이온을 제거하기 위한 생물학적 정화 시스템으로서, 상기의 생물학적 정화제가 수용되고, 혐기 상태가 유지된 처리 용기와, 이 처리 용기 내에 상기 피처리수를 공급하는 공급계와, 상기 처리 용기 내에서 상기 생물학적 정화제에 의해 상기 중금속 이온이 제거된 처리수를 상기 처리 용기로부터 배출하는 배출계를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 피처리수의 생물학적 정화 시스템은, 상기 피처리수가 그 중력에 따라, 상기 공급계, 상기 처리 용기 및 상기 배출계의 순으로 이동할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 피처리수의 생물학적 정화 방법은, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수로부터 상기 중금속 이온을 제거하기 위한 생물학적 정화 방법으로서, 상기의 생물학적 정화제와 상기 피처리수를 혐기 상태에서 접촉시킴으로써, 상기 중금속 이온을 황화물로서 침전시켜 상기 피처리수로부터 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 방법에서, 상기 피처리수는 광산 갱폐수로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수 안의 중금속 이온을 장기간에 걸쳐 충분히 제거할 수 있는 것과 동시에, 처리수의 유기물 오염을 충분히 억제할 수 있는, 미사용 바이오매스 자원을 이용한 생물학적 정화제, 및 이 생물학적 정화제를 이용한 생물학적 정화 시스템 및 생물학적 정화 방법을 제공할 수 있게 되었다.

도 1은 상단 사진이, 왼쪽부터, 쇠똥이 들어있는 바크(bark) 퇴비, 부엽토 및 왕겨를 나타낸 것이고, 하단 사진이, 이들의 각 유기물 : 20mL와, 광산 유래의 피처리수(pH : 5.91，Cd 이온 농도 : 0.1㎎/L，SO₄ ^{2 -} 농도 : 250㎎/L) : 20mL를 혼합하여, 발생한 황화수소 가스 농도를 측정하고 있는 상태를 나타낸 사진이다.
도 2는 도 1의 상태에서 측정한 황화수소 가스 농도의 경시 변화를 도시한 그래프이다.
도 3은 왕겨 : 10mL 및 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 : 10mL의 혼합물과, 광산 유래의 피처리수(pH : 5.91，Cd 이온 농도 : 0.1㎎/L，SO₄ ^{2 -} 농도 : 250㎎/L) : 20mL를 혼합하여, 발생한 황화수소 가스 농도의 경시 변화를 도시한 그래프이다. 또한, 도 3에는, 유기물이, 도 2에 도시한 왕겨 단체(單體) : 20mL의 경우와 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 단체 : 20mL의 경우에 대한 결과도 아울러 도시했다.
도 4(a)는, 규석이나 유기물을 충전하기 전의 칼럼의 상태를 나타낸 사진이고, 도 4(b)는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 생물학적 정화 시스템(100)의 연속 통수(通水) 상태를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5는 실제로 연속 통수를 행하고 있는 상태를 나타낸 사진이다.
도 6(a)∼도 6(d)은, 칼럼으로부터 배출된 처리수의 수질의 경시 변화를 도시한 그래프이고, 세로축을, (a)가 황산 이온(SO₄ ^{2 -}) 농도, (b)가 카드뮴(Cd) 이온 농도, (c)가 아연(Zn) 이온 농도, 그리고, (d)가 화학적 산소 요구량(COD)으로 한 것이다.
도 7은 시험 개시 1주일 후에 칼럼으로부터 배출된 처리수의 색을 나타낸 사진이고, 왼쪽부터, 왕겨와 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비의 혼합물, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 단체 및 왕겨 단체를 각각 유기물로서 이용한 경우를 나타낸다.
도 8은 유기물의 주성분이 메밀 껍질인 경우의 피처리수의 황산 이온(SO₄ ^{2 -}) 농도의 경시 변화를, 유기물의 주성분이 왕겨인 경우와 아울러 표시한 그래프이다.
도 9A는 칼럼으로부터 배출된 각종의 처리수의 수질의 경시 변화를 도시한 그래프이고, 세로축을, (a)가 황산 이온(SO₄ ^{2 -}) 농도, (b)가 카드뮴(Cd) 이온 농도로 한 것이다.
도 9B는 칼럼으로부터 배출된 각종의 처리수의 수질의 경시 변화를 도시한 그래프이고, 세로축을, (c)가 납(Pb) 이온 농도, (d)가 아연(Zn) 이온 농도로 한 것이다.
도 9C는 칼럼으로부터 배출된 각종의 처리수의 수질의 경시 변화를 도시한 그래프이고, 세로축을, (e)가 구리(Cu) 이온 농도, (f)가 화학적 산소 요구량(COD)으로 한 것이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 작용 효과와 함께 보다 상세하게 설명한다.

(피처리수의 생물학적 정화제)

본 발명에 따른 생물학적 정화제는, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수로부터 중금속 이온을 황화물로서 제거하기 위한 것이다. 본 발명이 대상으로 하는 피처리수는, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 금속 광산의 갱폐수와 같은 광산 유래의 배수나, 공업용 배수 등을 들 수 있다. 예를 들어, 일본의 금속 광산의 갱폐수는, 일반적으로, Fe，Zn，Cu，Pb，Ca，As 등의 중금속 이온을 함유하고, 또한, 황산 이온(SO₄ ^2-)도 50∼3000㎎/L 정도 함유하고 있다. 또한, 본 명세서에서「피처리수」는 생물학적 정화제에 의한 정화 처리, 즉 중금속 이온의 제거 처리를 행하기 전의 물을 의미하고,「처리수」는 이 정화 처리 후의 물을 의미한다. 피처리수의 pH는 통상 3.5∼8.0 정도이다.

본 발명자들은, 피처리수 안의 중금속 이온을, 생물학적 정화 작용을 이용하여 장기간, 안정적으로 무해화 제거하기 위한 수단으로서, 황산 환원균(SRB)을 보유하는 유기물을 이용하여 처리하는 방법을 여러 가지 검토했다. 황산 환원균은, 황산 이온의 존재하에서 유기물 성분을 에너지원으로서 활동하는 종속 영양 세균이고, 이하에 도시한 반응식 (1)과 같이 황산을 환원하는 작용을 갖는다. 즉, 황산 환원균은 유기물 성분과 황산 이온을 거두어 들이고, 황화수소 이온을 방출하는 작용을 갖는다.

2CH₂O + SO₄ ^{2 -} = 2HCO₃ ^- + HS^- + H⁺····(1)

단, CH₂O는 유기물 성분

황산 환원균은, 주로 중성역 (pH5∼8)에서 활동하고, 혐기성 세균이고, 유기물 성분을 에너지원으로서 활동하고, 황산을 환원하는 균이면 좋고, 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들어 Desculfovibrio vulgaris 등을 들 수 있다.

상기 반응식 (1)의 환원 반응(반응식 (1)의 오른쪽 방향의 반응)이 진행되면, 황화수소 이온(HS^-)이 생성되고, 이 생성된 황화수소 이온(HS^-)이 피처리수 안의 중금속 이온과 화합하고, 이하에 도시한 반응식 (2)와 같이, 중금속 이온을 황화물로서 침전시켜 무해화할 수 있다.

Me^{2 +} + HS^- = MeS↓ + H⁺····(2)

단, Me는 중금속

이미 설명한 바와 같이, 상기 반응식 (1)의 황산 이온 환원 반응을 충분히 일으키고, 효과적으로 중금속을 황화물로서 석출시키기 위해서는, 황산 환원균의 에너지원이 되는 적절한 유기물원을 선택할 필요가 있는 것을 본 발명자들은 발견하였다. 예를 들어, 뒤에서 설명할 실시예에서 서술한 것처럼, 유기물원으로서 공지의 부엽토를 이용한 경우에는, 부엽토에는 황산 환원균이 존재하지만, 황산 이온의 환원 반응이 일어나지 않았다.

또한, 이것도 뒤에서 설명할 실시예에서 서술한 것처럼, 유기물원으로서 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비와 같은 비료계의 유기물원을 이용한 경우에는, 상기 반응식 (1)，반응식 (2)에 의한 중금속 이온의 제거 효과는 충분히 얻어지지만, 처리수에 유기물이 혼입하고, 특히 정화 초기의 처리수에서는 착색되는 것을 알 수 있었다.

따라서 본 발명자들은, 반응식 (1)，반응식 (2)에 의한 중금속 이온의 제거 효과가 충분히 얻어지는 것과 동시에, 처리수의 유기물 오염도 충분히 억제할 수 있는 유기물원을 검토했다. 따라서, 황산 환원균에 에너지원인 유기물 성분을 공급하기 위한 유기물원으로서 곡물 껍질을 이용한 결과, 충분한 효과를 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명에 따르는 생물학적 정화제는, 황산 환원균을 보유하는 곡물 껍질을 함유하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 곡물 껍질은, 본래는 폐기된 바이오매스 자원이고, 대량 입수가 용이하고, 입수 비용도 거의 들지 않는다. 또한, 모양도 입상(粒狀)이고 절단·파쇄 등 가공할 필요가 없고 취급이 간이하고, 재질의 편차도 비교적 적다. 따라서, 본 발명의 정화제는, 대량의 피처리수를 처리하는 대규모의 정화 시스템에 적절히 적용할 수 있다. 곡물 껍질은, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재한 것처럼, 이제까지 중금속 이온의 흡착제로서는 알려져 있었지만, 황산 환원균의 작용에 의한 중금속의 제거 방법에서, 황산 환원균의 에너지원으로서 이용할 수 있는 것은, 본 발명자들이 처음 발견한 놀랄만한 지견(知見)이다.

곡물 껍질을 중금속 이온의 흡착제로서 이용하는 경우, 중금속 이온의 제거 효과는 수시간∼수일 정도이다. 곡물 껍질 안의 흡착 사이트(site)가 중금속 이온을 포획하면, 그 후는 그 흡착 사이트가 흡착 능력을 발휘하지 않기 때문이다. 그러나, 본 발명의 정화제에 의하면, 곡물 껍질을 사료로서 황산 환원균이 활동하는 한, 계속해서 중금속 이온의 제거를 할 수 있다. 따라서, 피처리수 안의 중금속 이온을 보다 장기간, 예를 들어, 적어도 반년 이상, 또는 1년 이상에 걸쳐 제거할 수 있게 된다.

곡물 껍질은 혐기 상태에서 발효된 것이 바람직하다. 이에 따라, 곡물 껍질이 발효, 분해되고, 황산 환원균이 에너지원으로서 섭취 가능한 상태가 되기 때문에, 황산 환원균이 활성화되기 때문이다. 그 결과, 중금속 이온을 제거하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.

여기서, 곡물 껍질로서는, 왕겨, 밀 껍질, 메밀 껍질 등을 들 수 있다. 자연계로부터 채취된 곡물 껍질은, 통상 황산 환원균을 첨가하지 않고 원래 보유하고 있다. 본 발명의 정화제로 이용되는 곡물 껍질은, 황산 환원균을 보유해야 하고, 자연계로부터 채취된 곡물 껍질에 대해 황산 환원균을 사멸시키게 되는 처리(예를 들어 열처리 등)를 해서는 안된다. 즉, 곡물 껍질에 대해, 어떤 처리도 행하지 않는 것이어도 좋을 뿐만 아니라, 헹굼이나 자연 건조를 하는 등, 황산 환원균을 사멸시키지 않을 정도로 처리를 한 것이면 무엇이라도 좋다. 또한, 채취된 곡물 껍질에 대해, 황산 환원균을 더 부가해도 좋다는 것은 말할 것도 없다.

생물학적 정화제로서 곡물 껍질과 혼합하는 다른 유기물로서는, 반응식 (1)，반응식 (2)에 의한 중금속 이온의 제거 효과는 충분히 얻어지는 것이 바람직하고, 예를 들어 위에서 설명한 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 등을 들 수 있다. 이 경우, 곡물 껍질의 혼합 비율은, 바람직하게는 50 체적％ 이상이고, 보다 바람직하게는 75 체적％ 이상이다. 50 체적％ 이상으로 함으로써, 중금속 제거의 효과를 유지하면서, 처리수의 유기물 오염을 보다 충분히 억제할 수 있기 때문이다. 위에서 설명한 본 발명의 효과를 최대로 얻기 위해서는, 정화제를 가공되지 않은 곡물 껍질만으로 구성하는 것이 바람직하다.

다만, pH가 3.5∼5.0 정도의 산성의 피처리수를 정화하는 경우에는, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 등의 pH 조정제를 5∼25 체적%의 적당량 혼합하는 것이 바람직하다. 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비에 의해 피처리수의 pH가 중성에 보다 가까워지고, 또한 같은 재료에 포함되는 황산 환원균이 첨가된 결과, 반응계에서 황산 환원균의 활동이 활발해지고, 중금속의 제거 효과가 높아지기 때문이다. 이와 같은 pH 조정제 및 균원이 되는 것으로서는, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 외에, 부엽토 등을 들 수 있다.

(피처리수의 생물학적 정화 시스템)

이어서, 본 발명의 피처리수의 생물학적 정화 시스템의 실시형태를 설명한다. 예를 들어 도 4(b)에 도시한 것처럼, 본 발명의 일 실시형태에 따른 생물학적 정화 시스템(100)은, 상기의 생물학적 정화제가 수용되고, 혐기 상태가 유지된 처리 용기(10)와, 이 처리 용기(10) 내에 피처리수를 공급하는 공급계(20)와, 처리 용기(10) 내에서 생물학적 정화제에 의해 중금속 이온이 제거된 처리수를 처리 용기(10)로부터 배출하는 배출계(30)를 갖는 것을 특징으로 한다. 이 정화 시스템에 의해, 본래 폐기된 미사용 바이오매스 자원을 이용한 생물학적 정화제를 이용하여, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수 안의 중금속 이온을 황화물로서 석출시킴으로써 장기간에 걸쳐 충분히 제거하고, 또한, 처리수의 유기물 오염도 충분히 억제할 수 있다. 또한, 이 시스템에 따르면, 피처리수를 정화제에 대해 연속적으로 통수할 수 있다.

생물학적 정화제의 효과를 발현시키기 위해서는, 피처리수를 통수 처리하기 전에 정화제에 포함된 유기물을 충분히 혐기 발효시켜 분해하고, 상기 정화제에 부착되어 있는 황산 환원균을 배양하고 활성화시킬 필요가 있다. 구체적인 방법으로서는, 정화제가 되는 곡물 껍질을 반응조(槽)와 같은 밀폐계의 처리 용기(10)에 충전하고, 피처리수에 의해 수봉(水封) 및 정치(靜置)한다. 이렇게 함으로써, 유기물이 혐기 발효 분해되고, 황산 환원균에 필요한 영양원이 효과적으로 공급되게 된다. 또한 피처리수에는, 황산 이온이 포함되어 있기 때문에, 같은 성분과 상기의 영양원에 의해, 정화제에 부착된 황산 환원균이 반응조 내에서 배양되고 활성화된다. 또한, 상기 배양은 주변 온도가 15℃ 이상 30℃ 이하의 환경에서 행하고, 정치 기간은 2주∼4주 확보하는 것이 바람직하다. 또한, 기본적으로 수봉에는 황산 이온이 포함된 피처리수, 영양원에는 생물학적 정화제에 포함된 유기물을 이용하는 것만으로, 정화제의 계속적인 처리 효과가 예상된다.

공급계는 예를 들어 피처리수를 처리 용기에 공급하기 위한 펌프(도시하지 않음)나, 처리 용기의 상부에 있는 도입구(11)와 연결되는 배수관(도 4(b))을 포함한다. 또한, 배수계(30)는 처리 용기의 하부에 있는 배출구(12)와 연결되는 배수관(도 4(b))을 포함한다.

처리 용기(10)는, 칼럼(column) 시험을 행하는 경우에는 칼럼으로 하고, 비교적 대규모로 처리를 하는 경우에는, 예를 들어 1000 ㎥ 정도의 크기의 반응조 또는 인공 습지로 할 수 있다. 즉, 본 발명의 정화 시스템은 온 사이트(실지) 시스템에 적용할 수 있다.

본 정화 시스템은, 피처리수가 그 중력에 따라, 공급계, 처리 용기 및 배출계의 순으로 이동할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 공급계 또는 배출계에 피처리수를 이동시키기 위한 펌프를 이용할 필요가 없고, 시스템 비용을 저감할 수 있다.

이와 같은 실시형태의 일례로서, 도 4(b)에 도시한 것처럼, 공급계(20)가 처리 용기(10)의 상부와 연결되고, 배출계(30)가 처리 용기(10)의 하부와 연결됨으로써, 피처리수가 중력에 따라 처리 용기(10) 내를 이동하는 정도로, 중금속 이온의 제거를 행할 수 있는 구성이 바람직하다. 이에 따라, 처리 용기(10) 내의 막힘을 피할 수 있고, 또한, 보다 혐기적 환경인 하부에 직접 도수하는 것에 의한 반응장에서의 황산 환원균의 활동 저하를 막을 수 있다.

처리 용기(10)를 인공 습지 또는 대형 탱크로 하는 경우는, 혐기 환경 유지를 위해, 공급계(20)를 처리 용기의 하부와 연결하고, 처리 용기(10) 내를 복류(伏流)시키는 구성으로 할 수도 있다. 공급계(20)의 피처리수의 도입구를 처리 용기(10)보다 높은 위치에 설치하면, 공급계(20)의 처리 용기와의 연결 부분의 위치에 상관없이, 중력을 이용하여 처리 용기 내에 피처리수를 공급할 수 있다. 또한, 처리 용기(10)를 지하 매설된 투과성 반응벽으로 하고, 피처리수를 지하수로 하는 경우는, 공급계(20) 및 배출계(30)에는 지하수류를 이용할 수 있다.

처리 용기(10) 내에서의 피처리수의 체류 시간, 피처리수의 양(量)에 대한 정화제의 양 등은, 피처리수가 포함된 중금속 이온의 농도, 목표로 하는 중금속 이온의 농도 등에 따라 적절히 설정할 수 있다.

(피처리수의 생물학적 정화 방법)

이어서, 본 발명에 따른 피처리수의 생물학적 정화 방법의 실시형태에 대해 이하에서 설명한다.

본 발명의 피처리수의 생물학적 정화 방법은, 상기의 생물학적 정화제와 피처리수를 혐기 상태에서 접촉시킴으로써, 중금속 이온을 황화물로서 침전시켜 피처리수로부터 제거하는 것을 특징으로 한다. 이 정화 방법에 의해, 본래 폐기된 미사용 바이오매스 자원을 이용한 생물학적 정화제를 이용하여, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유한 피처리수 안의 중금속 이온을 황화물로서 석출시킴으로써 장기간에 걸쳐 충분히 제거하고, 또한, 처리수의 유기물 오염도 충분히 억제할 수 있다.

황산 환원균을 보유한 곡물 껍질을 함유하는 정화제와, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수를 접촉시킴으로써, 상기 곡물 껍질을 유기 성분으로 분해하고, 분해된 유기물 성분을 에너지원으로서 섭취하는 상기 황산 환원균의 작용하에서, 상기 유기물 성분과 상기 황산 이온을 반응시켜 황화수소 이온을 생성시키고, 상기 중금속 이온을, 생성된 상기 황화수소 이온과의 반응으로 황화물로서 석출·침전시켜 상기 피처리수로부터 분리함으로써, 상기 피처리수를 상기 정화제와의 접촉만으로 자연 정화한다.

상기 피처리수 안에 함유된 황산 이온의 농도는, 1㎎/L 이상, 바람직하게는 50㎎/L 이상인 것이, 피처리수 안의 중금속 이온을 황화물로서 충분히 침전시키는 것이 바람직하다.

중금속로서는, Fe，Zn，Cu，Pb，Cd，As 등을 들 수 있지만, 상기 반응식 (2)에 따라 황화물로서 석출시킬 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 일본에서 중금속 이온의 배수 기준은, 수질 오탁 방지법(평성 23년 8월 30일 법률 제105호) 및 배수 기준을 정한 성령(평성 23년 10월 28일 환경 성령 제28호)으로 정해져 있다. 이 기준치는 예를 들어, Cd 이온 : 0.1㎎/L，Pb 이온 : 0.1㎎/L，Zn 이온 : 2㎎/L，Cu 이온 : 3㎎/L이다. 본 발명자들의 검토에 따르면, Cd 이온 : 0.35㎎/L，Pb 이온 : 1.6㎎/L，Zn 이온 : 21㎎/L，Cu 이온 : 15㎎/L 정도의 함유량의 피처리수이면, 본 발명에 따라 기준치 이하의 중금속 이온을 포함한 처리수로 정화할 수 있다.

또한, 상기 피처리수는 광산 갱폐수인 것이, 본 발명의 효과를 현저하게 나타내는 점에서 바람직하다.

또한, 위에서 설명한 것은, 이 발명의 실시형태의 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 청구의 범위에서 다양한 변경을 더할 수 있다. 또한, 본 발명의 정화제, 정화 시스템 및 정화 방법은 어느 것도, 온 사이트(실지)에 적용할 수 있다.

본 발명의 효과를 보다 명확히 하기 위해, 이하의 실시예 및 비교예에 관한 실험을 행하였다.

(실시예 1 : 생물학적 정화 작용의 유무의 검토)

발명자들은, 다양한 유기물, 구체적으로는 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비(비교예), 부엽토(비교예) 및 왕겨(본 발명예의 생물학적 정화제)의 3종류의 유기물에 대해, 이들의 생물학적 정화 작용의 유무를 검토했다.

도 1의 상단 사진은, 왼쪽부터, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비, 부엽토 및 왕겨를 도시한 것이고, 어떠한 처리도 행하지 않았다. 또한, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비, 부엽토 및 왕겨는 어느 것도, 황산 환원균(SRB)을 첨가하지 않아도, 그들 자체가 황산 환원균(SRB)을 보유하고 있다. 또한, 도 1의 하단 사진은, 이들의 각 유기물 : 20mL와, 광산 유래의 피처리수(pH : 5.91，Cd 이온 농도 : 0.1㎎/L，SO₄ ^{2 -} 농도 : 250㎎/L) : 20mL를, 100mL의 바이알 병(vial bottle)에 넣어 혼합하고, 질소 퍼지(purge) 후 30℃의 환경하에서 정치하고, 기체 채취기(가스텍 사 제(製), 제품 번호 : GV-100)를 이용하여 바이알 병 내로부터 채취된 기체를, 측정 범위가 다른 황화수소 검지관(가스텍 사 제, 제품 번호 : 4LL, 4L , 4M 및 4HM의 4종의 어느 것)에 도입하고, 바이알 병 내에서 발생한 황화수소 가스 농도를 측정하고 있는 상태를 나타낸 것이다. 여기서 측정된 황화수소 가스의 농도가 높을수록, 유기물 안의 황산 환원균의 활동이 활발하고, 피처리수 안에 포함된 중금속 이온을, 황화물로 하여 침전시키는 반응이 발생하기 쉬운 것을 간접적으로 나타낸 것이다.

도 2는, 세로축을 황화수소 가스 농도, 가로축을 경과일수로 하고, 3종류의 유기물, 즉, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비(도 2에서는 단순히 「바크 퇴비」로 기재), 부엽토 및 왕겨(도 2에서는「왕겨」로 기재)에 대해 측정 결과를 나타낸 것이다.

도 2의 결과로부터, 3종류의 유기물 중, 왕겨에서 황화수소(H₂S) 가스의 발생은, 시험 개시로부터 10일 후가 가장 빠르고, 그 후도 높은 농도로 황화수소 가스가 발생했다. 한편으로, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 및 부엽토에서는, 어느 것도 시험 개시로부터 14일 후이고, 왕겨보다 4일이 더 경과한 후에 황화수소 가스가 발생하고, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비에서는, 그 후도 황화수소 가스의 발생이 계속해서 발견되었지만, 부엽토에 대해서는 그 후 거의 발생하지 않았다. 또한, 시험기간 중, 왕겨의 황화수소(H₂S) 농도는, 다른 것과 비교해서 높은 수준으로 추이하고 있고, 피처리수 안의 중금속 이온을 황화물로서 침전시키는 반응이 보다 발생하고 있는 것으로 추측된다.

이것으로부터, 황산 이온의 환원 반응을 충분히 발생시키기 위한 유기물원으로서, 왕겨는 매우 적합한 한편, 부엽토에서는 황산 이온의 환원 반응이 거의 발생하지 않고, 또한, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비에서도 황산 이온의 환원 반응은 왕겨보다 불충분한 것을 알 수 있었다.

이어서, 도 3은, 왕겨 : 10mL 및 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 : 10mL의 혼합물(본 발명예의 생물학적 정화제, 도 3에서는 왕겨/바크 퇴비 혼합물로 기재)과, 광산 유래의 피처리수(pH : 5.91，Cd 이온 0.1㎎/L，SO₄ ^{2 -} 농도 : 250㎎/L) : 20mL를, 100mL의 바이알 병 내에 넣어서 혼합하고, 질소 퍼지 후 30℃의 환경하에서 정치하고, 가스 검지관에서 발생한 황화수소 가스 농도를 측정한 결과를 도시한다. 또한, 도 3에는, 유기물이 도 2에 도시한 왕겨 : 20mL의 혼합과 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비(바크 퇴비) : 20mL의 경우에 대한 플롯(plot)도 아울러 도시했다.

도 3의 결과로부터, 유기물로서 왕겨와 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비를 체적비 1:1로 혼합한 혼합물을 이용한 경우에는, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 단체의 경우와 비교해서, 황화수소(H₂S) 가스의 발생이 1주일 정도 빨라졌다. 또한, 황화수소 농도는 현저하게 높아지고, 왕겨 단체와 거의 같은 정도의 황화수소 농도가 확인되었다. 이것으로부터, 왕겨를 함유하는 정화제에서는 황산 이온의 환원 반응을 충분히 발생시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.

(실험예 2 : 칼럼 시험)

이어서, 실제의 금속 광산의 갱폐수 안에 함유된 중금속(Cd，Zn) 이온을 피처리수 안으로부터 제거하는 시험을 행하였기 때문에 이하에서 설명한다. 생물학적 정화제는 이하의 3종류를 이용했다. 즉, 본 발명예의 생물학적 정화제로서, 왕겨 단체의 정화제와, 왕겨와 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비를 1:1의 체적 비율로 혼합한 정화제를 이용하고, 비교예의 생물학적 정화제로서, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 단체의 정화제를 이용했다.

높이 400mm, 직경 100mm의 칼럼(반응조) 내에, 황산 환원균의 영양원이 되는 유기물(본 발명예 또는 비교예의 정화제)과 칼럼 내의 공극을 확보하기 위한 규석을 1:1의 체적 비율로 혼합한 것을 충전하고, 피처리수를 도입하고, 황산 환원균을 번식시키기 위해 3주간 정치했다. 그 후, 피처리수를 체류 시간이 50시간이 되도록, 칼럼 상방으로부터 하방으로 연속 통수하고, 칼럼으로부터 배출된 처리수의 수질 변화를 조사했다. 또한, 피처리수는, 표 1에 도시한 수질의 광산 침투수(갱폐수)를 이용했다. 도 4(a)는 규석이나 유기물을 충전하기 전의 칼럼의 상태를 나타낸 사진이고, 도 4(b)는 연속 통수 상태를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 5는, 실제로 연속 통수를 행하고 있는 상태를 나타낸 사진이다.

수질 오탁 방지법(평성 23년 8월 30일 법률 제105호) 및 배수 기준을 정한 성령(평성 23년 10월 28일 환경 성령 제28호)에 따라 제정된 중금속의 폐수 기준치는 Cd 이온 : 0.1㎎/L，Pb 이온 : 0.1㎎/L，Zn 이온 : 2㎎/L，Fe 이온 : 10㎎/L 이기 때문에, 이 피처리수는 Cd 이온 및 Zn 이온의 함유량이 기준치를 넘고 있다. 따라서, 이 2종류의 중금속 이온의 농도를 측정했다. 아울러, 황산 이온(SO₄ ^{2 -}) 농도 및 화학적 산소 요구량(COD)도 측정했다. 황산 이온이 감소하는 것은 황산 이온의 환원이 발생하고, 황화수소 이온이 발생하고 있는 것을 나타낸 것이고, COD가 낮은 것은 처리수의 유기물 오염이 적은 것을 나타낸 것이다. 도 6(a)∼도 6(d)은, 칼럼으로부터 배출된 처리수의 수질의 경시 변화를 나타낸 것이고, 세로축을, (a)가 황산 이온(SO₄ ^{2 -}) 농도, (b)가 카드뮴(Cd) 이온 농도, (c)가 아연(Zn) 이온 농도, 그리고, (d)가 화학적 산소 요구량(COD)으로 한 것이다. 또한, 도 6(a)∼도 6(c)에는, 비교를 위해, 유기물 충전이 없는 데이터 값에 대해서도 아울러 파선으로 도시했다.

도 6(a)의 결과로부터, 3종류의 어느 것의 정화제의 경우에도, 처리수의 황산 이온 농도는 저하되는 경향이 있지만, 본 발명예인 왕겨를 포함한 2종류의 정화제의 경우에 특히 저하되는 경향이 있고, 중금속 이온을 황화물로서 제거하기 위해 필요한, 황산 이온을 환원하는 반응이 충분히 진행되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6(a)에서는, 경과일수와 함께 황산 이온 농도가 증감 변동하는 현상이 인정되지만, 이 현상은, 칼럼 내에 존재하는 황산 환원균의 활동 상태가 경시적으로 변동하는 등의 이유에 의한 것이라고 생각된다.

도 6(b) 및 도 6(c)의 결과로부터, 3종류 중 어느 정화제의 경우에도, 처리수에서 Cd 이온, Zn 이온의 농도는 검출 한계 이하까지 저하되는 것을 알 수 있다.

그러나, 도 6(d)의 결과로부터, 본 발명예인 왕겨를 포함한 2종류의 정화제의 경우에는, 비교예의 정화제에 비해 초기의 처리수의 COD 값이 낮은 값으로 추이하고 있고, 칼럼 내 유기물에 의한 오염이 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명예의 정화제에서도 왕겨만으로 이루어진 정화제의 경우에, 가장 COD 값이 낮고, 유기물 오염이 억제되었다. 이들의 경향은 특히, 시험 개시 직후(경과일 수 : 0일)에서 현저하게 나타났다. 또한, 도 7은 시험 개시로부터 1주일 후에 칼럼으로부터 배출된 처리수의 색을 나타낸 사진이고, 왼쪽부터, 정화제가 각각, 왕겨와 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비의 혼합물, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 단체(單體), 및 왕겨 단체인 경우를 나타내고 있지만, 바크 퇴비가 포함된 칼럼에서의 처리수는, 왕겨 단체에 비해 현저하게 탁색되어 있는 것을 알 수 있다.

이상의 결과로부터, 본 발명예의 정화제에 따르면, 중금속 이온의 제거 효과는 충분히 얻을 수 있고, 또한, 처리수의 유기물 오염(COD 값 및 착색)도 충분히 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.

(실험예 3 : 메밀 껍질의 생물학적 정화 작용의 측정)

왕겨 이외의 곡물 껍질로서 메밀 껍질의 생물학적 정화 작용을 이하의 시험에 의해 확인하였다.

메밀 껍질과 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비의 체적비가 95:5가 되도록 혼합된 정화제 15g과, 뒤에서 설명할 표 2 「실험예 3」의 란에 나타낸 광산 유래의 피처리수 150mL를 250mL의 플라스틱 병 내에 넣어서 혼합하고, 질소 퍼지 후 30℃의 환경 하에서 정치했다. 피처리수 안의 황산 이온 농도의 경시 변화를 이온 크로마토그래프(chromatograph)(TOA-DKK 제，ICA-2000)로 측정했다. 황산 이온 농도가 감소할수록, 황산 환원균의 활동이 활발하고, 중금속 제거가 발생하기 쉬운 상태에 있는 것을 나타낸다.

메밀 껍질을 왕겨로 대체한 것 이외는 상기와 같은 실험을 아울러 행하였다.

도 8에 도시한 것처럼, 메밀 껍질을 포함한 정화제의 경우도 왕겨를 포함한 정화제와 마찬가지로, 시간이 지남에 따라 황산 이온 농도가 현저하게 감소한 것으로부터, 황산 이온이 환원되어 황화수소 이온이 발생하고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 각각의 피처리수에 대해, ORP계(TOA-DKK 제, RM-20P)를 이용하여 ORP 값(㎷)을 측정하였다. ORP 값은 감소할수록 피처리수가 혐기 상태로 되어 있고, 황산 환원균이 활동하기 쉬워지는 것을 나타낸다. 그 결과, 피처리수의 원래의 ORP 값은 220㎷였지만, 역시 날이 지남에 따라 감소하여, 7일째에는 -200㎷ 전후에 도달하고, 그 후도 같은 정도를 유지하는 결과가 되었다.

또한, 피처리수의 pH를 pH계(HORIBA 제，D-54)로 측정한 결과, 당초 3.87이었던 pH는 실험개시 후 바로 6∼7 부근까지 상승하고, 그 후도 같은 정도를 유지했다. 이것은, 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비의 pH 완충 효과에 의해, 피처리수가 중성에 가까워졌기 때문이라고 생각된다.

이상의 결과로, 메밀 껍질도 왕겨와 마찬가지로, 중금속 이온을 제거하는 효과를 충분히 가지고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 메밀 껍질은 왕겨와 마찬가지로 비료 성분을 포함하지 않기 때문에, 처리수에 유기물이 혼입되지 않고, 처리수의 유기물 오염은 적다고 예상된다.

(실험예 4 : 칼럼 시험)

다양한 피처리수, 특히 산성의 피처리수에 대해, 본 발명의 정화제가 중금속 제거 효과를 발휘하는 것을 나타내기 위해, 이하의 실험을 행하였다.

3L의 칼럼 내에, 왕겨 0.75L 및 쇠똥이 들어있는 바크 퇴비 0.75L의 혼합물로 이루어진 정화제와, 규석 1.5L를 충전하고, 표 2에 도시한 피처리수를 도입하고, 황산 환원균을 번식시키기 위해 3주간 정치했다. 그 후, 피처리수를 체류 시간이 50시간이 되도록, 칼럼의 상방으로부터 하방으로 연속 통수하고, 칼럼으로부터 배출된 처리수의 수질 변화를 조사했다. 또한, 피처리수는 채취하는 광산이나 시기를 바꾼 6종류의 광산 침투수(갱폐수)를 이용하고, 각각 다른 6개의 칼럼에서 시험을 행하였다. 표 2에는, 기술의 중금속 이온의 배수 기준치도 아울러 도시한다.

각각의 피처리수에 대해, 기준치를 넘은 중금속 이온의 농도의 경시 변화를 측정했다. 아울러, 황산 이온(SO₄ ^{2 -}) 농도 및 화학적 산소 요구량(COD)도 측정했다. 결과를 도 9(a)∼도 9(f)에 나타냈다. 또한, 도 9(b)∼도 9(f)에는, 배수 기준치를 아울러 파선으로 도시했다.

도 9(a)의 결과로부터, 시험 개시부터 반년 이상 일관하여, 황산 이온 농도는 도입했을 때와 같은 정도 또는 그것보다 낮은 수준을 유지하고, 황산 환원균에 의한 황산 이온의 환원이 발생하고 있는 것이 추측된다. 또한, 도 9(b)∼도 9(e)의 결과로부터, 모든 칼럼에서 처리수에서는 배수 기준치 이상의 중금속은 검출되지 않았다. 따라서, 본 실시예의 정화제에 따르면, 다양한 피처리수에 대해서도, 적어도 반년 이상의 장기간에 걸쳐 중금속 제거의 효과를 유지할 수 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 도 9(f)의 결과로부터 COD 값은 시험 개시 직후를 제외하고 배수 기준치(120㎎/L)을 밑돌고 있고, 유기물 오염도 충분히 억제되고 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명에 따르면, 중금속 이온 및 황산 이온을 함유한 피처리수 안의 중금속 이온을 장기간에 걸쳐 충분히 제거할 수 있음과 동시에, 처리수의 유기물 오염을 충분히 억제할 수 있는, 미사용 바이오매스 자원을 이용한 생물학적 정화제, 및 이 생물학적 정화제를 이용한 생물학적 정화 시스템 및 생물학적 정화 방법을 제공할 수 있게 되었다. 곡물 껍질은 이제까지 불용의 폐기물로 여겨져 왔던 미사용 바이오매스 자원이고, 이것을 유효하게 이용하는 것은 환경에도 좋고, 게다가, 정화제의 원료 비용도 들지 않기 때문에, 산업상의 이용 가능성은 매우 높다. 또한, 본 발명의 생물학적 정화 방법은, 생물학적 정화제를 구성하는 곡물 껍질을 소정 기간마다 보급하는 것만으로, 자연 정화 작용을 유지·관리하는 것이 용이하다.

100 : 생물학적 정화 시스템
10 : 칼럼(처리 용기)
11 : 도입구
12 : 배출구
20 : 공급계
30 : 배출계

Claims (7)

1. 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수로부터 상기 중금속 이온을 황화물로서 제거하기 위한 생물학적 정화제로서,
   황산 환원균을 보유하는 곡물 껍질을 함유하는 것을 특징으로 하는 피처리수의 생물학적 정화제.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 곡물 껍질이, 혐기 상태에서 발효된 것인 피처리수의 생물학적 정화제.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 곡물 껍질이 왕겨 또는 메밀 껍질인 피처리수의 생물학적 정화제.
4. 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수로부터 상기 중금속 이온을 제거하기 위한 생물학적 정화 시스템으로서,
   제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 생물학적 정화제가 수용되고, 혐기 상태가 유지된 처리 용기와,
   이 처리 용기 내에 상기 피처리수를 공급하는 공급계와,
   상기 처리 용기 내에서 상기 생물학적 정화제에 의해 상기 중금속 이온이 제거된 처리수를 상기 처리 용기로부터 배출하는 배출계를 갖는 것을 특징으로 하는 피처리수의 생물학적 정화 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 피처리수가 그 중력에 따라, 상기 공급계, 상기 처리 용기 및 상기 배출계의 순으로 이동할 수 있게 구성된 피처리수의 생물학적 정화 시스템.
6. 중금속 이온 및 황산 이온을 함유하는 피처리수로부터 상기 중금속 이온을 제거하기 위한 생물학적 정화 방법으로서,
   제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 생물학적 정화제와 상기 피처리수를 혐기 상태에서 접촉시킴으로써, 상기 중금속 이온을 황화물로서 침전시켜 상기 피처리수로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 피처리수의 생물학적 정화 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 피처리수는, 광산 갱폐수인 피처리수의 생물학적 정화 방법.
   

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