KR20210062240A - water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism - Google Patents

water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism Download PDF

Info

Publication number
KR20210062240A
KR20210062240A KR1020190150199A KR20190150199A KR20210062240A KR 20210062240 A KR20210062240 A KR 20210062240A KR 1020190150199 A KR1020190150199 A KR 1020190150199A KR 20190150199 A KR20190150199 A KR 20190150199A KR 20210062240 A KR20210062240 A KR 20210062240A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microalgae
water purification
heavy metal
growth
heavy metals
Prior art date
Application number
KR1020190150199A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102393200B1 (en
Inventor
김대근
홍창희
Original Assignee
전북대학교산학협력단
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 전북대학교산학협력단 filed Critical 전북대학교산학협력단
Priority to KR1020190150199A priority Critical patent/KR102393200B1/en
Publication of KR20210062240A publication Critical patent/KR20210062240A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102393200B1 publication Critical patent/KR102393200B1/en

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
    • C02F3/32Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/322Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
    • C02F3/325Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae as symbiotic combination of algae and bacteria
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

The present invention relates to a water purification method and a water purification device for removing heavy metals (Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, Fe) from wastewater by introducing microorganisms (Bacillus sp.) that promote the growth of microalgae. According to the present invention, an effect of continuously removing heavy metals was obtained by using microorganisms that promote the growth of microalgae even in an environment harmful to the growth of microalgae having a high degree of heavy metal contamination. Biomass thus obtained can be utilized as biomass for additional heavy metal treatment.

Description

미세조류와 미생물의 공생에 의한 수질정화방법 및 그 장치{water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism}TECHNICAL FIELD [Water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism]

미세조류는 수계에서 광합성을 통해 질소와 인에 의한 부영양화를 제어하고, 중금속을 제거할 수 있다. 한편, 미생물은 미세조류와 연합하여 수계에서 비타민과 유기물질을 주고받는 것과 같은 상호작용을 진행하여 미세조류의 효과적인 성장을 도우며, 오염된 특정한 환경에서 미세조류와 연합해 오염을 제거하는 것으로 알려져 있다. 하지만 높은 농도의 중금속은 미세조류의 성장을 억제하여 미세조류가 효과적으로 수질을 정화할 수 없도록 한다. Microalgae can control eutrophication by nitrogen and phosphorus through photosynthesis in water and remove heavy metals. On the other hand, microorganisms are known to help the effective growth of microalgae by interacting with microalgae, such as exchanging vitamins and organic substances in the water system, and to remove contamination by association with microalgae in a specific contaminated environment. . However, high concentrations of heavy metals inhibit the growth of microalgae, making it impossible for microalgae to effectively purify the water quality.

종래기술에서 생명체를 이용한 정화는 주로 사멸한 세포의 외부에의 흡착을 이용한 방법을 사용하지만, 이러한 방법은 오염의 정도에 따라서 사용해야 하는 세포의 양이 증가하게 되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 미세조류를 성장시키면서 중금속을 제거하면 추가적인 세포의 투입 없이 연속적인 처리가 가능하지만, 특정한 중금속에 의해 오염된 상황에서 미세조류는 성장이 저해되거나 심하면 사멸하는 등의 어려움이 있다.In the prior art, purification using living organisms mainly uses a method using adsorption of dead cells to the outside, but this method has a disadvantage in that the amount of cells to be used increases depending on the degree of contamination. In order to overcome these shortcomings, if heavy metals are removed while growing microalgae, continuous treatment is possible without the addition of additional cells, but there are difficulties such as inhibiting growth or killing microalgae in severe cases when contaminated with specific heavy metals. .

높은 농도의 중금속을 포함하는 환경에서 미세조류가 중금속을 제거할 수 있게 하는 동시에 미세조류를 효과적으로 성장시키는 미생물을 선별하고, 이러한 미생물과 미세조류를 동시에 배양하여 미세조류가 사멸하지 않고 특정 중금속에 오염된 환경을 효과적으로 처리할 수 있는 기술이 요구된다.In an environment containing high concentrations of heavy metals, microalgae can remove heavy metals and at the same time select microorganisms that effectively grow microalgae, and cultivate these microalgae and microalgae at the same time, so that microalgae do not die and are contaminated with specific heavy metals. There is a need for technology that can effectively handle the environment.

본 발명의 수질정화방법은, 미세조류의 성장을 촉진하는 미생물(Bacillus sp.)을 투입하여 폐수의 중금속(Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, Fe )을 제거하는 방법에 관한 것이다. The water purification method of the present invention relates to a method of removing heavy metals (Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, Fe) from wastewater by introducing microorganisms (Bacillus sp.) that promote the growth of microalgae.

본 발명의 방법은, 상기 미세조류는 녹조류이며, 상기 성장이 촉진된 미세조류의 일부를 수확하며, 나머지 일부를 재사용하는 것을 특징으로 하는 수계 중의 중금속을 연속적으로 제거하는 하는 것을 특징으로 한다. The method of the present invention is characterized in that the microalgae are green algae, and a part of the microalgae whose growth has been promoted is harvested, and the remaining part is reused.

본 발명의 발명은, 상기 미생물이 Bacillus sp., Bacillus altitudinis, 또는 Bacillus aryabhattai 중의 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. The invention of the present invention is characterized in that the microorganism is at least one of Bacillus sp., Bacillus altitudinis, or Bacillus aryabhattai.

본 발명의 방법은, 상기 미세조류가 Haematococcus, Scenedesmus, Chlorella, Coelastrum, Gloeocystis, 또는 Micractinium 중의 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. The method of the present invention is characterized in that the microalgae is at least one of Haematococcus, Scenedesmus, Chlorella, Coelastrum, Gloeocystis, or Micractinium.

본 발명의 방법은, 상기 중금속이 Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, 또는 Fe 중의 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. The method of the present invention is characterized in that the heavy metal is at least one of Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, or Fe.

본 발명의 방법은, 상기 미세조류가 Chlorella이며, 상기 중금속이 Cd , Zn, Pb, Cu, Cr, 또는 Fe 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.The method of the present invention is characterized in that the microalgae is Chlorella, and the heavy metal is at least one of Cd, Zn, Pb, Cu, Cr, or Fe.

본 발명의 방법은, 상기 미세조류가 Micractinium이며, 상기 중금속이 As, Zn, Pb, 또는 Cu 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.The method of the present invention is characterized in that the microalgae is Micractinium, and the heavy metal is any one or more of As, Zn, Pb, or Cu.

본 발명의 방법은, 상기 미세조류가 Coelastrum이며, 상기 중금속이 Cd, Zn, Cu, 또는 Fe 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.The method of the present invention is characterized in that the microalgae is Coelastrum, and the heavy metal is at least one of Cd, Zn, Cu, or Fe.

본 발명의 방법은 상기 미세조류가 Haematococcus인 것을 특징으로 한다.The method of the present invention is characterized in that the microalgae is Haematococcus.

본 발명의 방법은 상기 미세조류가 Haematococcus이며, 상기 중금속이 Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, 또는 Fe 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.The method of the present invention is characterized in that the microalgae is Haematococcus, and the heavy metal is at least one of Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, or Fe.

본 발명의 방법은, 상기 미세조류가 Scenedesmus이며, 상기 중금속이 Cd, Zn, Pb, Cr, 또는 Fe 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.The method of the present invention is characterized in that the microalgae is Scenedesmus, and the heavy metal is at least one of Cd, Zn, Pb, Cr, or Fe.

본 발명의 방법은, 상기 미세조류가 Gloeocystis이며, 상기 중금속이 As, Zn, Pb, 또는 Cu 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. The method of the present invention is characterized in that the microalgae is Gloeocystis, and the heavy metal is any one or more of As, Zn, Pb, or Cu.

본 발명의 방법은, 미세조류 1g/L 기준 미생물의 혼합비율이 0.1g/L 인 것을 특징으로 한다. The method of the present invention is characterized in that the mixing ratio of microorganisms based on 1 g/L of microalgae is 0.1 g/L.

본 발명의 수질정화장치는 중금속을 포함하는 유해물질이 성장을 촉진하는 미세조류가 담긴 수조를 포함한다. The water purification apparatus of the present invention includes a water tank containing microalgae in which harmful substances including heavy metals promote growth.

본 발명의 장치는, 상기 수조가 둘 이상이며, 각각의 수조는 높이 차이를 가지며, 상기 수조 사이에 연결부를 갖는 것을 특징으로 한다.The apparatus of the present invention is characterized in that there are two or more water tanks, each tank having a height difference, and having a connection portion between the tanks.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 연결부는 반투과막에 의해 격리된 것을 특징으로 한다.In the device of the present invention, the connection portion is isolated by a semi-permeable membrane.

본 발명의 수질정화장치는, 고농도로 존재하는 중금속을 포함하는 유해물질이 특정 미세조류군의 성장을 억제하지 않도록 상기 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 1단계 미세조류수조;와 고농도로 존재하는 중금속을 포함하는 유해물질이 상기 특정 미세조류를 제외한 다른 미세조류의 성장을 억제하지 않도록 상기 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 2단계 미세조류수조;를 포함하며 상기 미세조류수조의 사이는 반투과막에 의해 분리된다. The water purification apparatus of the present invention includes at least one step 1 microalgal tank for treating harmful substances including heavy metals so that harmful substances containing heavy metals present at a high concentration do not inhibit the growth of a specific microalgae group; and And one or more two-stage microalgae tanks for treating harmful substances including heavy metals so that harmful substances containing heavy metals present do not inhibit the growth of other microalgae except for the specific microalgae; and the microalgae tank of the microalgae tank. The space is separated by a semi-permeable membrane.

본 발명의 장치는, 고농도시 특정 미세조류의 성장을 억제하지 않는 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 3단계 미세조류수조;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The apparatus of the present invention is characterized in that it further comprises one or more three-stage microalgae tanks for treating harmful substances containing heavy metals that do not inhibit the growth of specific microalgae at high concentrations.

본 발명의 장치는, 상기 1단계 미세조류수조의 중금속이 Zn, Cu 또는 Cd 중 어느 하나 이상이고, 이때 중금속의 종류에 따라 미세조류가 각각 Micractinum sp., Coelastrum sp. 또는 Haematococcus sp. 중 어느 하나 이상이며, 상기 2단계 미세조류수조의 중금속이 pb 또는 Cr 중 어느 하나 이상이며, 미세조류가 Scenedesmus sp. Micractinum sp. 또는 Haematococcus sp. 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. In the apparatus of the present invention, the heavy metal of the first stage microalgae tank is at least one of Zn, Cu, or Cd, and at this time, the microalgae are Micractinum sp., Coelastrum sp. Or Haematococcus sp. Any one or more of, and the heavy metal of the second-stage microalgae tank is at least one of pb or Cr, and the microalgae is Scenedesmus sp. Micractinum sp. Or Haematococcus sp. It characterized in that any one or more of.

본 발명의 장치는, 상기 3단계 미세조류수조의 유해물질이 질소 또는 인(phosphorous)중 어느 하나 이상이며, 미세조류가 Chlorella sp., Scenedesmus sp. 또는 Gloeocystis sp.중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. In the apparatus of the present invention, the harmful substance of the three-stage microalgae tank is at least one of nitrogen or phosphorous, and the microalgae are Chlorella sp., Scenedesmus sp. Or it is characterized in that at least one of Gloeocystis sp.

본 발명의 장치는, 상기 미세조류들이 Bacillus sp.와 함께 배양되어 중금속 조건에서도 생존율이 높아지는 것을 특징으로 한다. The device of the present invention is characterized in that the microalgae are cultivated with Bacillus sp. to increase the survival rate even under heavy metal conditions.

본 발명에 의해 높은 중금속 오염도를 갖는 해로운 환경에서도 미세조류의 성장을 촉진시키는 미생물을 활용해 중금속을 제거하는 효과를 얻었다. 이렇게 얻어진 바이오매스는 추가적인 중금속 처리용 바이오매스로 활용할 수 있다. According to the present invention, even in a harmful environment having a high degree of heavy metal contamination, the effect of removing heavy metals was obtained by utilizing microorganisms that promote the growth of microalgae. The biomass thus obtained can be used as biomass for additional heavy metal treatment.

도 1. 세종시 인공 호수에서 자생하는 미세조류 군집에서 미생물 분리 진행
도 2. 미세조류와 공생하는 7종의 미생물을 분리동정
도 3. Chlorella와 혼합한 미생물별 Chlorella의 성장률 차이
도 4. 미세조류를 채집한 폐광산의 유출수
도 5. 미세조류의 선별 및 분리
도 6. Bacillus sp. 와 Chlorella sp. 의 중금속 제거 효율 비교(표준용액은 처음 수치)
도 7. Chlorella 에 Bacillus를 혼합한 경우의 Chlorella의 성장율(미:미생물 추가)
도 8. Micractinium에 Bacillus를 혼합한 경우의 Micractinium의 성장율(미:미생물 추가)
도 9. Coelastrum에 Bacillus를 혼합한 경우의 Coelastrum의 성장율(미:미생물 추가)
도 10. Haematococcus에 Bacillus를 혼합한 경우의 Haematococcus의 성장율(미:미생물 추가)
도 11. Scenedesmus에 Bacillus를 혼합한 경우의 Scenedesmus의 성장율(미:미생물 추가)
도 12. Gloeocystis에 Bacillus를 혼합한 경우의 Gloeocystis의 성장율(미:미생물 추가)
도 13. 미세조류별 중금속 잔류값
도 14. 미세조류별 중금속 감소를 시각화한 이미지
도 15. 미세조류 대비 미생물의 공급농도에 따른 성장율변화
도 16. 중금속 함유 조건에서 미생물혼합 시 성장 촉진 확인
도 17. 경사진 자연적 수로를 모사한 계단식 수조
도 18. 개별 수조 내에서의 처리수 흐름의 예시
도 19. 처리수의 흐름을 따르는 중금속처리 수조의 배치 예시
도 20. 수류 시물레이션
도 21. 빠른 유속에도 반응기 내에 잔류한 미세조류와 미생물 군집
Fig. 1. Separation of microorganisms from microalgae communities that grow naturally in artificial lakes in Sejong City
Figure 2. Separation and identification of 7 kinds of microorganisms that coexist with microalgae
Figure 3. Differences in the growth rate of Chlorella by microorganisms mixed with Chlorella
Figure 4. Effluent water from an abandoned mine where microalgae were collected
Fig. 5. Selection and separation of microalgae
Fig. 6. Bacillus sp. And Chlorella sp. Comparison of heavy metal removal efficiency of (standard solution is the first value)
Fig. 7. Growth rate of Chlorella when Bacillus is mixed with Chlorella (microorganisms added)
Fig. 8. Growth rate of Micractinium when Bacillus is mixed with Micractinium (microorganisms added)
Fig. 9. Growth rate of Coelastrum when Bacillus is mixed with Coelastrum (microorganisms added)
Figure 10. Haematococcus growth rate when Bacillus is mixed with Haematococcus (microorganisms added)
Fig. 11. Growth rate of Scenedesmus when Bacillus is mixed with Scenedesmus (microorganisms added)
Fig. 12. Growth rate of Gloeocystis when Bacillus is mixed with Gloeocystis (mi: added microorganism)
Figure 13. Heavy metal residual value by microalgae
14. Image visualizing the reduction of heavy metals by microalgae
Fig. 15. Changes in growth rate according to supply concentration of microorganisms compared to microalgae
Figure 16. Confirmation of growth promotion when microorganisms are mixed under heavy metal-containing conditions
Fig. 17. Terraced water tank simulating an inclined natural waterway
Fig. 18. Example of flow of treated water in individual tanks
Figure 19. Example of arrangement of a heavy metal treatment tank following the flow of treated water
Figure 20. Water flow simulation
Fig. 21. Microalgae and microbial communities remaining in the reactor even at high flow rates

이하에서는 본 발명의 실험과 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 의하여 정해지며, 아래의 실험과 실시예에 의하여 한정되지 않는다. 따라서, 이러한 실험과 실시예의 변형은 본 발명의 특허청구범위의 해석에 의하여 본 발명의 권리범위에 속한다. Hereinafter, experiments and examples of the present invention will be described. The scope of the present invention is determined by the claims, and is not limited by the following experiments and examples. Accordingly, these experiments and modifications of the examples belong to the scope of the present invention by the interpretation of the claims of the present invention.

실험1. 미세조류의 성장을 촉진하는 미생물의 선별Experiment 1. Selection of microorganisms that promote the growth of microalgae

적용한 미세조류는 Haematococcus, Scenedesmus, Chlorella, Coelastrum, Gloeocystis, Micractinium의 6종류 이다. 실험을 위해 사용한 미세조류의 초기 접종량은 약 0.02g/L 수준으로 약 7일 배양 하였으며, 배양 후 최종 바이오매스는 약 0.1~0.3g/L 수준으로 5배에서 15배 수준으로 증가하였다.The applied microalgae were Haematococcus, Scenedesmus, Chlorella, Coelastrum, Gloeocystis, and Micractinium. The initial inoculum of microalgae used for the experiment was cultured for about 7 days at a level of about 0.02 g/L, and the final biomass after cultivation increased from 5 to 15 times at the level of about 0.1 to 0.3 g/L.

배지는 일반적으로 하천에서 나타나는 오염 농도인 질소 10ppm 및 인 1ppm 수준의 오염 환경을 재현하기 위해 증류수에 OHM배지 10%와 LB배지 0.5%를 혼합하여 사용하였다. OHM (Optimal Haematococcus Medium) 배지는 1L 당 KNO3 0.41 g, Na2HPO4 0.03 g, MgSO4·7H2O 0.246 g, CaCl2·2H2O 0.11 g 과 Fe(III)citrate·H2O 2.62 mg, CoCl2·6H2O 0.011 mg, CuSO4·5H2O 0.012 mg, Cr2O3 0.075 mg, MnCl2·4H2O 0.98 mg, Na2MoO4·2H2O 0.12 mg, SeO2 0.005 mg 및 biotin 25 ug, thiamine 17.5 ug, B12 15 ug 함유되어 있으며 LB 배지의 경우 1L당 Tryptone 10 g, NaCl 10 g 및 Yeast extract 5.0 g 함유되어 있다. 중금속 처리 효율을 확인하기 위한 실험에서는 상기 배지 조건에 목적하는 중금속인 Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, Fe 를 각 실험을 조건에 맞게 넣었으며, 농도는 모두 5ppm 수준으로 첨가한 중금속 실험 배지를 사용하였다.The medium was used by mixing 10% OHM medium and 0.5% LB medium in distilled water in order to reproduce the contaminated environment at the level of 10 ppm nitrogen and 1 ppm phosphorus, which are generally polluted concentrations in rivers. OHM (Optimal Haematococcus Medium) medium per 1 L of KNO3 0.41 g, Na2HPO4 0.03 g, MgSO4 7H2O 0.246 g, CaCl2 2H2O 0.11 g and Fe(III) citrate H2O 2.62 mg, CoCl2 6H2O 0.011 mg, CuSO4 5H2O 0.01 mg, Cr2O3 0.075 mg, MnCl2·4H2O 0.98 mg, Na2MoO4·2H2O 0.12 mg, SeO2 0.005 mg and biotin 25 ug, thiamine 17.5 ug, B12 15 ug. It contains 5.0 g of yeast extract. In the experiment to confirm the efficiency of heavy metal treatment, the heavy metals Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, Fe, which are the target heavy metals, were added to the medium conditions according to the conditions, and the concentrations were all added at a level of 5 ppm. Medium was used.

미세조류와 공생하는 7종의 미생물(도 1)을 분류하고 동정(도 2)한 뒤 대표적인 미세조류인 Chlorella와 혼합하여 성장률 비교하였다(도 3). Bacillus sp. 가 미세조류의 성장을 촉진하는 효과가 있는 것으로 나타났고, Bacillus sp.가 151%로 가장 높은 성장 효과를 보였다. 성장을 촉진한 3종류 모두 Bacillus 속이었으며, Chromobacterium sp. 및 Chryseobacterium sp.는 미세조류의 성장을 억제하였다. After classifying and identifying 7 kinds of microorganisms (FIG. 1) that coexist with microalgae, they were mixed with Chlorella, a representative microalgae, and the growth rate was compared (FIG. 3). Bacillus sp. Was found to have the effect of promoting the growth of microalgae, and Bacillus sp. showed the highest growth effect at 151%. All three species that promoted growth were of the genus Bacillus, and Chromobacterium sp. And Chryseobacterium sp. inhibited the growth of microalgae.

실험2. 중금속 처리에 효과적인 미세조류 선별 Experiment 2. Selection of microalgae effective for heavy metal treatment

폐광산에서 발생되는 유출수에는 다량의 중금속이 함유되어 있고, 이것이 유출되는 인근 하천을 방문하여 미세조류를 채집(도 4)한 후, 7종의 미세조류 선별 및 분리(도 5) 하였다. The effluent generated from the abandoned mine contains a large amount of heavy metals, and microalgae were collected (FIG. 4) by visiting a nearby river from which it flowed, and then 7 kinds of microalgae were selected and separated (FIG. 5).

실험3. 미생물의 중금속 제거 효과 비교 Bacillus sp. 와 Chlorella sp 의 중금속 제거 효율을 비교하여 보았다(도6). 우리가 사용한 배지에서는 Bacillus의 성장이 거의 나타나지 않아 중금속을 제거하는 능력이 거의 나타나지 않았다. Chlorella는 효과적으로 성장을 해서 대부분의 중금속이 제거 가능함을 확인하였다. 즉, 수중 중금속 제거를 위해서는 Chlorella(미세조류) 바이오매스의 증가가 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다. Experiment 3. Comparison of microbial removal of heavy metals Bacillus sp. The heavy metal removal efficiency of and Chlorella sp was compared (Fig. 6). In the medium we used, the growth of Bacillus was hardly observed, and the ability to remove heavy metals was hardly observed. Chlorella was able to grow effectively and it was confirmed that most of the heavy metals can be removed. In other words, it is judged that the increase of chlorella (microalgae) biomass plays an important role for the removal of heavy metals in water.

실험4. 다양한 중금속 조건에서 선별한 6종의 미세조류의 성장률 비교(Bacillus 미생물 유무) Experiment 4. Comparison of growth rates of 6 types of microalgae selected under various heavy metal conditions (with or without Bacillus microorganisms)

As, Pb, Fe는 종래기술에서 알려진 바와 같이 미생물이 추가되는지 여부와 관계없이 대조구보다 더 잘 성장한 경우이다. 본 발명에서 주목하는 내용은 특정 중금속이 존재하는 조건에서 잘 못 자라는 미세조류의 성장률이 증가한 실험 결과이다. 도 7의 예를 보면 카드뮴(Cd)이 존재하는 조건에서는 대조구 대비 성장률이 4%로 매우 낮아 성장하지 못하는 상태이지만 미생물과 혼합시 27%로 약 5 내지 6배 증가했고, 아연(Zn)의경우 31%에서 64%로 약 2배 증가, 크롬(cr)의 경우 12%에서 50%으로 약 4배 증가, 카드뮴(Cd)이 4에서 27로 증가했다. 이런 중금속의 경우는 종래기술에서는 미세조류가 죽어서 연속적으로 활용이 안 되지만, 미생물과 함께 배양하면 성장율이 높아지기 때문에 연속으로 배양이 가능해진다. As, Pb, and Fe, as known in the prior art, are the cases where they grow better than the control regardless of whether or not microorganisms are added. What is to be noted in the present invention is an experimental result of an increase in the growth rate of microalgae that are poorly grown in the presence of a specific heavy metal. Referring to the example of FIG. 7, the growth rate is 4% compared to the control in the presence of cadmium (Cd), which is in a state in which growth is not possible. It increased about 2 times from 31% to 64%, about 4 times in the case of chromium (cr) from 12% to 50%, and cadmium (Cd) increased from 4 to 27. In the case of such heavy metals, in the prior art, microalgae dies and cannot be used continuously, but cultivation with microorganisms increases the growth rate, so that continuous cultivation becomes possible.

즉, 중금속과 함께 Bacillus sp. 미생물이 첨가된 경우(예: Cd미, As미) Cd , Zn, Pb, Cu, Cr, Fe 환경에서 미생물이 없는 경우보다 바이오매스 성장율이 높아지는 것을 확인 할 수 있다. 특히 바이오매스의 증가의 비율은 Pb를 제외한 나머지 조건에서 2~5배 이상 증가된 것을 확인할 수가 있어 Chlorella의 경우 미생물과의 배양이 중금속 조건에서 성장성을 높이는 것을 확인 할 수 있었다. That is, Bacillus sp. When microorganisms are added (e.g., Cd taste, As taste), it can be confirmed that the biomass growth rate is higher in the Cd, Zn, Pb, Cu, Cr, Fe environment than the case without microorganisms. In particular, it was confirmed that the rate of increase of biomass increased by 2 to 5 times or more under the conditions other than Pb, so in the case of Chlorella, it was confirmed that cultivation with microorganisms increased the growth properties under heavy metal conditions.

Micractinium sp.에 중금속과 함께 Bacillus sp. 미생물이 첨가된 경우 As, Zn, Pb, Cu, Fe 환경에서 미생물이 없는 경우보다 바이오매스 성장이 높아지는 것을 확인 할 수 있다. 특히 바이오매스의 증가의 비율은 As, Zn, Pb, Cu 환경에서 가장 높은것으로 나타나 Micractinium sp.의 경우 상기 중금속의 조건에서 미생물과의 배양이 중금속 조건에서 사멸하지 않고 성장성을 높여주는 것을 확인 할 수 있었다(도 8). Bacillus sp. When microorganisms are added, it can be seen that biomass growth is higher in As, Zn, Pb, Cu, and Fe environments than when there are no microorganisms. In particular, the rate of increase of biomass is the highest in As, Zn, Pb, and Cu environments. In the case of Micractinium sp., it can be confirmed that in the case of Micractinium sp. There was (Fig. 8).

Coelastrum sp에 중금속과 함께 Bacillus sp. 미생물이 첨가된 경우 첨가된 경우 Cd, Zn, Cu, Fe 환경에서 미생물이 없는 경우보다 바이오매스 성장이 높아지는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 Coelastrum sp의 경우 상기 중금속이 첨가된 조건에서 미생물과의 배양이 미세조류가 사멸하지 않고 성장성이 향상되는 것을 확인 할 수 있었다(도 9). Bacillus sp. When microorganisms are added When added, it can be seen that biomass growth is higher than when there are no microorganisms in Cd, Zn, Cu, and Fe environments. Therefore, in the case of Coelastrum sp, it was confirmed that the microalgae did not die and the growth property was improved by culturing with microorganisms under the condition of the heavy metal addition (FIG. 9).

도 10은 Haematococcus 에 Bacillus를 혼합한 경우의 Haematococcus 의 성장율(미:미생물 추가)을 나타내었다. Haematococcus 에 중금속과 함께 Bacillus sp. 미생물이 첨가된 경우 첨가된 경우 Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, Fe 환경에서 미생물이 없는 경우보다 바이오매스 성장이 높아지는 것을 확인 할 수 있었으며, 이는 Haematococcus 가 다른 미세조류들 보다 매우 넓은 제거 범위 및 증가효율을 보인 것이다. 특히 As의 조건에서는 590% 및 Zn의 조건에서 130%, Pb의 경우 390% 및 Cr의 조건에서 140%의 성장을 보여준다. Haematococcus sp의 경우 상기 중금속의 조건에서 미생물과의 배양이 미세조류의 사멸을 방지하고 성장성을 높여주는 것을 확인 할 수 있으며, 분리한 종균중 가장 효율이 높은 것으로 나타났다.10 shows the growth rate of Haematococcus (microorganisms added) when Bacillus is mixed with Haematococcus. Haematococcus in Bacillus sp. When microorganisms were added, it was confirmed that the biomass growth was higher in the Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, Fe environment than when there were no microorganisms when added, and this means that Haematococcus removed much more than other microalgae. It showed the range and increased efficiency. In particular, it shows growth of 130% in the condition of 590% and Zn in the As condition, 390% in the case of Pb, and 140% in the condition of Cr. In the case of Haematococcus sp, it can be confirmed that cultivation with microorganisms under the conditions of the heavy metal prevents the death of microalgae and enhances the growth properties, and it was found to be the most efficient among the isolated seeds.

도 11은 Scenedesmus 에 Bacillus를 혼합한 경우의 Scenedesmus의 성장율(미:미생물 추가)을 나타내며, 중금속 Cd, Zn, Pb, Cr, Fe와 함께 Bacillus sp. 미생물이 첨가된 경우에서 미생물이 없는 경우보다 바이오매스 성장률이 높아지는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 Scenedesmus sp의 경우 상기 중금속이 첨가된 조건에서 미생물과 함께 배양되는 미세조류가 사멸하지 않고 높은 성장률을 보여주는 것을 확인 할 수 있었다.11 shows the growth rate of Scenedesmus when Bacillus is mixed with Scenedesmus (microorganisms added), and Bacillus sp. It can be seen that the biomass growth rate is higher when microorganisms are added than when microorganisms are not present. Therefore, in the case of Scenedesmus sp, it was confirmed that microalgae cultivated together with microorganisms did not die under the conditions in which the heavy metal was added and showed a high growth rate.

도 12는 Gloeocystis 에 Bacillus를 혼합한 경우의 Gloeocystis 의 성장율(미:미생물 추가)을 나타내며, 중금속 As, Zn, Pb, Cu와 함께 Bacillus sp. 미생물이 첨가된 경우에 미생물이 없는 경우보다 바이오매스가 더 많이 성장하는 것을 알 수 있다. 따라서 Gloeocystis sp의 경우 상기 중금속이 추가된 조건에서 미생물과 함께 배양되는 미세조류는 사멸하지 않고 성장율이 높아지는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 실험결과로부터 녹조류와 Bacillus와 함께 배양 시 중금속이 함유된 조건에서 녹조류의 성장률이 증가하는 효과가 있을 것으로 기대된다. 이러한 결과는 다른 미세조류인 Coccomyxa sp., Chlorococcum sp., Gloeothece sp.에서도 확인 되었다.12 shows the growth rate of Gloeocystis when Bacillus is mixed with Gloeocystis (microorganisms added), and Bacillus sp. It can be seen that when microorganisms are added, biomass grows more than when microorganisms are not present. Therefore, in the case of Gloeocystis sp, it was confirmed that the microalgae cultured together with the microorganisms in the condition in which the heavy metal was added did not die and the growth rate was increased. From these experimental results, it is expected that when cultured with green algae and Bacillus, there will be an effect of increasing the growth rate of green algae under conditions containing heavy metals. These results were also confirmed in other microalgae, Coccomyxa sp., Chlorococcum sp., and Gloeothece sp.

실험5. 중금속의 제거 효율(ICP 분석) Experiment 5. Heavy metal removal efficiency (ICP analysis)

도 13은 미세조류별 중금속 잔류값을 나타내며, 도 14는 미세조류별 중금속 감소를 시각화한 이미지이다. 미세조류는 미생물 사용 유무와 상관없이 비소를 제외한 모든 중금속을 효과적으로 제거하는 것을 확인하였다. 다만 미세조류를 이용해서 폐수를 일주일간 처리시 중금속이 없는 조건에서는 초기 바이오매스 보다 약 5배정도 성장하게 되는데, 이때 중금속을 처리한 실험구의 경우 성장률이 떨어지게 된다(도7~12). 이때 성장률이 대조구 대비 20%가 안되는 경우 세포의 성장이 전혀 이루어졌다고 볼 수 없다(중금속이 없는 조건이 동기간 5배 성장 한 것에 대비해서 20% 수준으로 계산하면 거의 초기 접종량 그대로인 상태가 됨). 이런 경우 세포가 성장하지 않고 사멸한 것으로 세포가 사멸한 경우에도 사멸한 세포에 중금속이 흡착되어 처음의 1회의 제거는 가능하지만 이렇게 중금속을 처리한 동일 세포를 재활용해서 연속적으로 처리하는 것은 중금속이 더 이상 부착하지 못하므로 어렵다. 따라서 중금속 조건에서 성장률을 적어도 40% 이상 수준으로 높이는 것은 연속적인 처리를 위해서 꼭 필요한 과정이며(50% 회수 및 50% 재사용 가능), Bacillus sp. 종균을 활용하여 이러한 결과를 얻을 수 있다. 따라서 성장한 바이오매스를 회수해서 다시 중금속을 처리하는 것이 가능하다. 13 shows the residual value of heavy metals by microalgae, and FIG. 14 is an image visualizing the reduction of heavy metals by microalgae. It was confirmed that microalgae effectively remove all heavy metals except arsenic regardless of the use of microorganisms. However, when the wastewater is treated with microalgae for a week, the growth rate is about 5 times higher than that of the initial biomass under heavy metal-free conditions, and in this case, the growth rate decreases in the case of the experimental zone treated with heavy metals (Figs. 7 to 12). At this time, if the growth rate is less than 20% compared to the control, it cannot be considered that the growth of the cells has been achieved at all (when calculated at a level of 20% compared to the five-fold growth in the same period under heavy metal-free conditions, the initial inoculation amount is almost the same). In this case, the cells did not grow and died, and even if the cells died, heavy metals were adsorbed to the dead cells, so that the first one can be removed.However, it is possible to recycle the same cells treated with heavy metals and continuously treat them. It is difficult because it cannot be attached anymore Therefore, raising the growth rate to a level of at least 40% or more under heavy metal conditions is a necessary process for continuous treatment (50% recovery and 50% reuse), Bacillus sp. These results can be achieved by using the spawn. Therefore, it is possible to recover the grown biomass and treat heavy metals again.

실험6. 미세조류의 성장에 효과를 주는 미생물의 공급 농도 Experiment 6. Supply concentration of microorganisms that have an effect on the growth of microalgae

미세조류 대비 미생물의 최적 공급 비율을 확인하기 위해 Chlorella 미세조류 농도 0.02g/L 접종량 대비 미생물을 각기 0, 5, 40, 200ul를 공급해 주었다(각각 미세조류 접종 중량 대비 0, 0.0125, 0.1, 0.5배 미생물 접종량 수준 40ul 공급시 미세조류 1g/L 기준 미생물 0.1g/L 기준). 실험결과 As는 5ul 공급 실험구가, Fe는 200ul 공급 실험구가 가장 높게 나타났으나 이를 제외한 나머지 중금속은 모두 40ul에서 가장 높은 성장율을 보였다(도 15). In order to confirm the optimal supply ratio of microalgae to microalgae, 0, 5, 40, and 200ul of microbes were supplied respectively to the inoculation amount of 0.02g/L of Chlorella microalgae (0, 0.0125, 0.1, 0.5 times the weight of microalgae inoculation, respectively. Microalgae 1g/L standard microalgae 0.1g/L standard when supplying 40ul microbial inoculum level). As a result of the experiment, As for the 5 ul supply test group and Fe at the 200 ul supply test group, the highest growth rate was shown in all other heavy metals at 40 ul (FIG. 15).

실험7. 생산한 미세조류 바이오매스의 재접종 Experiment 7. Re-inoculation of produced microalgal biomass

미세조류를 활용해 중금속을 제거하면 대부분의 미세조류는 중금속 조건에서 세포가 사멸하게 되어, 단순 흡착에 의한 제거로 재사용하기 어렵다. 미생물과 함께 배양한 미세조류는 이러한 악 조건에서도 완만한 성장이 진행되는 것으로 확인 되었다. When heavy metals are removed using microalgae, most of the microalgae die under heavy metal conditions, making it difficult to reuse due to removal by simple adsorption. It was confirmed that microalgae cultivated with microorganisms proceeded with gentle growth even under these adverse conditions.

도 16은 중금속 함유 조건에서 미생물을 혼합하여 사용 시 성장이 촉진되는 것을 보여준다. 오른쪽 아래 붉은 네모칸 안 조건이 미생물이 함유된 조건이며, 왼쪽 아래는 미생물 없는 조건으로 성장을 거의 하지 못해 색이 없다. 위에 보여지는 상태가 중금속이 없는 대조구이며, 미생물 함유시 대조구 만큼 잘 자라는 것을 알 수 있다. 16 shows that growth is promoted when microorganisms are mixed and used under heavy metal-containing conditions. The condition inside the red square in the lower right is a condition that contains microorganisms, and the condition in the lower left is the condition that it hardly grows without microorganisms, so there is no color. The condition shown above is a control without heavy metals, and it can be seen that when microorganisms are contained, it grows as well as the control.

이러한 수질정화방법을 수질정화장치에 구현하였다. 본 발명의 수질정화장치는 중금속을 포함하는 유해물질이 성장을 촉진하는 미세조류가 담긴 수조를 포함한다. 이러한 수질정화장치는 상기 수조가 둘 이상이며, 각각의 수조는 높이차이를 가지며, 상기 수조 사이에 연결부를 가질 수 있다. 또한, 상기 연결부는 반투과막에 의해 격리될 수 있다.This water purification method was implemented in a water purification device. The water purification apparatus of the present invention includes a water tank containing microalgae in which harmful substances including heavy metals promote growth. In such a water purification apparatus, there are two or more water tanks, each of which has a height difference, and may have a connection part between the water tanks. In addition, the connection portion may be isolated by a semi-permeable membrane.

본 발명의 수질정화장치의 실시예는 중금속을 포함하는 유해물질이 성장을 촉진하는 미세조류가 담긴 수조를 포함하는 셋 이상의 수조; 각각의 상기 수조 사이에 형성된 높이차;와 인접하는 상기 수조사이에 형성된 연결부;를 포함하며, 각각의 연결부는 다른 연결부와 마주보지 않는 형태로 설치되어 상기 각각의 수조 내에서 수류가 정체하는 시간을 연장시키며, 미세조류가 부유하지 않고 가라앉아 체류되는 지점을 유도하는 것을 특징으로 한다. An embodiment of the water purification apparatus of the present invention includes three or more water tanks including a water tank containing microalgae for promoting growth of harmful substances including heavy metals; A height difference formed between each of the water tanks; and a connection part formed in the adjacent water irradiation tooth, wherein each connection part is installed in a form that does not face the other connection part, so that the water flow is stagnant in each of the water tanks. It is characterized in that it induces the point where the microalgae does not float but sinks and stays.

이러한 본 발명의 수질정화장치에 있어서, 수류가 정체하는 지점에 미세조류의 부착을 돕는 표면이 거친 매질(예시: 펄프 또는 부직포)을 설치해 미세조류가 부유하지 않고 모이도록 유도할 수 있다. 도 17은 경사가 있는 자연적인 형태의 수로를 모사 하여 만든 계단 형태의 수로를 보여준다. 도 17에 표시된 반투과막은 각 수조에서의 처리수의 최소한의 체류 시간을 보장하기 위해서 처리수가 흘러가는 출구를 수조연결부마다 서로 먼 거리에 대각선으로 설치(지그재그) 하여 와류를 유도하였으며 각 연결부마다 반투과막(170)을 배치해 미세조류 세포가 하류쪽의 수조와 섞이지 않도록 하였다. 이러한 반투과막은 설치면적과 설치위치에 다양한 변화를 줄 수 있다(174, 175). In the water purification apparatus of the present invention, a medium with a rough surface (for example, pulp or nonwoven fabric) that helps the attachment of microalgae to the point where the water flow is stagnant can be installed to induce the microalgae to gather without floating. 17 shows a staircase-shaped waterway made by simulating a natural waterway with a slope. The semi-permeable membrane shown in FIG. 17 induces eddy current by installing (zigzag) the outlet through which the treated water flows at a distance from each other in a diagonal to ensure the minimum residence time of the treated water in each tank. The permeable membrane 170 was disposed so that the microalgal cells were not mixed with the water tank on the downstream side. Such a semi-permeable membrane can give various changes to the installation area and installation location (174, 175).

도 18에 나타낸 유체흐름을 처리수가 따라 흘러내려가다 이 흐름에서 벗어나 정체하게 되는 장소(수조내의 171, 172, 173)에서는 각 장소별로 각기 다른 중금속 처리에 효과가 있는 미세조류를 배치할 수 있다. 또는 도 19에서 보여지는 바와 같이 처리수에 함유된 중금속의 종류에 따라 통과할 미세조류 처리 지역(zone)을 설정하는 형태의 처리 시스템이 만들어 질 수 있다. 다만 미세조류에 따라 대부분의 종류에서 성장이 억제되는 중금속을 우선적 처리 존으로 배치 할 수 있다. 예를 들어 Fe, Pb, Zn이 존재하는 처리수라면 첫 단계에서 Zn에서 생존율이 높은 Micractinium 존을 먼저 통과시킨 뒤 이어서 Cr, Pb 처리 효율 및 생존율이 높은 Haematococcus 종균 존을 통과시킨다. 그리고 마지막으로 위험도가 낮은 Fe를 처리하는 Scenedesmus 종균 존 또는 잔존 질소와 인 제거를 위해 Chlorella 존을 통화시키다. 이때 체류 시간은 짧게는 수분에서 길게는 10일 이상도 처리수의 상태 및 처리 지역에 따라 달라질 수 있다. In a place (171, 172, 173 in the water tank) where the fluid flow shown in FIG. 18 flows down along with the treated water and becomes stagnant (in the water tank 171, 172, 173), microalgae that are effective for treating different heavy metals can be disposed for each location. Alternatively, as shown in FIG. 19, a treatment system in the form of setting a treatment zone for microalgae to pass through according to the type of heavy metal contained in the treated water may be made. However, depending on the microalgae, heavy metals whose growth is inhibited in most types can be placed as a preferential treatment zone. For example, in the case of treated water containing Fe, Pb, and Zn, in the first step, the Micractinium zone, which has a high survival rate in Zn, is first passed, and then the Haematococcus seed zone, which has high treatment efficiency and survival rate of Cr, Pb, is passed. And finally, the Scenedesmus seed zone, which treats low-risk Fe, or the Chlorella zone, is called to remove residual nitrogen and phosphorus. At this time, the residence time may vary depending on the condition of the treated water and the treatment area from as little as several minutes to as long as 10 days or more.

도 19의 장치에 의한 수질정화방법의 실험결과를 실시예로 표현하면 다음과 같다. 본 발명의 수질정화장치의 실시예는 고농도로 존재하는 Cd, Zn, 또는 Cu 중 하나 이상의 중금속을 포함하는 유해물질이 하나 이상의 미세조류의 성장을 억제하지 않도록 상기 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 1단계 미세조류수조;와 고농도로 존재하는 Cr 또는 Pb 중 하나 이상의 중금속을 포함하는 유해물질이 하나 이상의 미세조류의 성장을 억제하지 않도록 상기 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 2단계 미세조류수조;를 포함하며 상기 미세조류수조의 사이는 반투과막에 의해 분리된다. The experimental results of the water purification method using the apparatus of FIG. 19 are expressed as examples as follows. An embodiment of the water purification apparatus of the present invention is to treat the toxic substances containing the heavy metals so that the toxic substances containing one or more heavy metals among Cd, Zn, or Cu present in a high concentration do not inhibit the growth of one or more microalgae. At least one step 1 microalgal tank; and at least one second step of treating the hazardous substances containing the heavy metals so that the hazardous substances containing at least one heavy metal among Cr or Pb present in a high concentration do not inhibit the growth of at least one microalgae And a microalgal tank, and the microalgal tank is separated by a semi-permeable membrane.

상기 미세조류는 Haematococcus, Scenedesmus, Chlorella, Coelastrum, Gloeocystis, 또는 Micractinium 중 어느 하나 이상이며, 이러한 6종의 미세조류 모두가 Cd 조건에서는 생존율 40% 이하, Zn 조건에서 생존율 42% 이하, Cu 조건에서는 25% 이하로 실험에 사용한 미세조류 6종 전부의 성장을 저해하는 조건의 중금속은 Cd, Zn, 또는 Cu 이다. 실험에 사용한 6종의 미세조류 중 Cr 조건에서는 Haematococcus(80%), Scenedesmus(71%), Chlorella(12%), Gloeocystis(79%),의 생존율이 저해되고, Pb 조건에서는 Coelastrum(70%), Gloeocystis(11%) 의 생존율이 저해되어, 미세조류 4종의 성장을 저해하는 조건의 중금속은 Cr 또는 Pb 이다. The microalgae is any one or more of Haematococcus, Scenedesmus, Chlorella, Coelastrum, Gloeocystis, or Micractinium, and all of these 6 species have a survival rate of 40% or less under Cd conditions, a survival rate of 42% or less under Zn conditions, and 25 under Cu conditions. The heavy metal under conditions that inhibit the growth of all 6 species of microalgae used in the experiment in% or less is Cd, Zn, or Cu. Among the six microalgae used in the experiment, the survival rate of Haematococcus (80%), Scenedesmus (71%), Chlorella (12%), Gloeocystis (79%), and Coelastrum (70%) under the Cr condition was inhibited. , Gloeocystis (11%) is a heavy metal under conditions that inhibit the growth of four species of microalgae by inhibiting the survival rate of Cr or Pb.

본 발명의 수질정화장치는 고농도시 특정 미세조류의 성장을 억제하지 않는 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 3단계 미세조류수조;를 더 포함할 수 있다. The water purification apparatus of the present invention may further include one or more three-stage microalgae tanks for treating harmful substances including heavy metals that do not inhibit the growth of specific microalgae at high concentrations.

본 발명의 수질정화장치의 실시예는, 상기 1단계 미세조류수조 의 중금속은 Zn, Cu 또는 Cd 중 어느 하나 이상이며, 이때 중금속의 종류에 따라 미세조류가 각각 Micractinum sp., Coelastrum sp. 또는 Haematococcus sp. 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. In an embodiment of the water purification apparatus of the present invention, the heavy metal of the first-stage microalgae tank is at least one of Zn, Cu, or Cd, and at this time, the microalgae are Micractinum sp., Coelastrum sp. Or Haematococcus sp. It characterized in that any one or more of.

본 발명의 수질정화장치의 실시예는, 상기 2단계 미세조류수조의 중금속이 pb 또는 Cr 중 어느 하나 이상이며, 미세조류가 Scenedesmus sp., Micractinum sp. 또는 Haematococcus sp. 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. In an embodiment of the water purification apparatus of the present invention, the heavy metal of the two-stage microalgae tank is at least one of pb or Cr, and the microalgae are Scenedesmus sp., Micractinum sp. Or Haematococcus sp. It characterized in that any one or more of.

본 발명의 수질정화장치의 실시예는, 상기 3단계 미세조류수조의 유해물질이 질소 또는 인(phosphorous) 중 어느 하나 이상이며, 미세조류가 Chlorella sp., Scenedesmus sp. 또는 Gloeothece sp. 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. In an embodiment of the water purification apparatus of the present invention, the harmful substance of the three-stage microalgae tank is at least one of nitrogen or phosphorous, and the microalgae are Chlorella sp., Scenedesmus sp. Or Gloeothece sp. It characterized in that any one or more of.

본 발명의 수질정화장치의 실시예에서, 상기 미세조류들은 Bacillus sp.와 함께 배양되어 중금속 조건에서도 생존율이 높아지는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the water purification apparatus of the present invention, the microalgae are cultured with Bacillus sp., so that the survival rate is increased even under heavy metal conditions.

도 20은 처리수가 계단식 수조를 따라 흘러내리는 과정을 시뮬레이션한 이미지로서, 수류의 흐름(녹색)과 수류의 흐름에서 벗어 낫지만 유량이 상대적으로 많은 와류형성지점과 정체지점(짙은 푸른색)을 보여준다. FIG. 20 is an image that simulates the process of flowing down the treated water along the stepped water tank, showing the flow of water (green) and the vortex formation point and the stagnation point (dark blue) where the flow rate is relatively high. .

도 21은 본 발명이 수질정화장치가 작동되어 수조 내에 물이 흐를 때 형성되었던 와류 지점에 부유하여 수류를 따라 흐르지 않고 바닥에 모여 있던 미세조류 및 미생물 군집이 물이 흐르는 과정 중에 나타난 모습을 보여준다. 이는 도 20의 시뮬레이션에서 와류의 형성에 따라 정체되는 물의 흐름이 보여지는 결과와 일치한다. 이렇게 와류를 형성함을 통해 미세조류와 미생물의 군집이 수질정화장치의 수조 외부로 쓸려 내려가는 것을 막아주며, 동시에 의도한 목적 지점에 고정 되도록 도와 수질정화처리의 효율이 높아진다. FIG. 21 shows a state in which microalgae and microbial communities gathered at the bottom, which are floating at the vortex point formed when the water purification device of the present invention is operated and water flows in the water tank, do not flow along the water current, but appear in the process of flowing water. This is consistent with the result of showing a stagnant water flow according to the formation of a vortex in the simulation of FIG. 20. By forming a vortex in this way, the microalgae and microbial communities are prevented from being swept to the outside of the water tank of the water purification device, and at the same time, the efficiency of the water purification treatment is enhanced by fixing it at the intended destination point.

이상에서 실험과 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실험과 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 위에서 실험되거나 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실험과 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이므로 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above description has been made focusing on experiments and examples, these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs are not departing from the essential characteristics of the experiment and the examples above. It will be appreciated that various modifications and applications that have not been tested or illustrated are possible. That is, since each component specifically shown in the experiment and the examples can be modified and implemented, differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

170 지그재그로 설치된 반투과막
171 수조1
172 수조2
173 수조3
174 반투과막이 형성될 수 있는 위치1
175 반투과막이 형성될 수 있는 위치2
176 유체흐름
177 정체구역
190 중금속 처리수조의 배치기준 예시
191 고농도시 많은 미세조류 성장 억제 중금속 처리존
192 고농도시 특정 미세조류 성장 억제 중금속
193 고농도에도 대부분의 미세조류 성장 억제 안하는 중금속
194 처리순서
195 중금속별 처리수조의 배치와 흐름방향 예시
200 계단식 수조를 옆에서 본 시뮬레이션 이미지
201 와류 또는 정체 지점 1
202 와류 또는 정체 지점 2
203 반투과막 설치위치
204 계단식 수조를 위에서 본 시뮬레이션 이미지
170 Zigzag installed semi-permeable membrane
171 Tank 1
172 Tank 2
173 Fish Tank 3
174 Where the semi-permeable membrane can be formed 1
175 Where a semi-permeable membrane can be formed 2
176 Fluid Flow
177 Congestion Area
190 Example of arrangement standard for heavy metal treatment tank
191 Heavy metal treatment zone that inhibits the growth of many microalgae in high concentration cities
192 Heavy metals that inhibit the growth of specific microalgae in high concentrations
193 Heavy metals that do not inhibit the growth of most microalgae even at high concentrations
194 Processing order
195 Example of arrangement and flow direction of treatment tanks for each heavy metal
Simulated image of 200 cascading tanks viewed from the side
201 Vortex or congestion point 1
202 Vortex or congestion point 2
203 Semi-permeable membrane installation location
Simulated image of 204 cascading tank from above

Claims (21)

미세조류의 성장을 촉진하는 미생물을 투입하여 폐수의 중금속을 제거하는 수질정화방법.A water purification method that removes heavy metals from wastewater by introducing microorganisms that promote the growth of microalgae. 제1항에 있어서,
상기 미세조류는 녹조류이며,
상기 성장이 촉진된 미세조류의 일부를 수확하며, 나머지 일부를 재사용하는 것을 특징으로 하는 수계중의 중금속을 연속적으로 제거하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The microalgae are green algae,
A water purification method for continuously removing heavy metals in water, characterized in that a part of the microalgae whose growth has been promoted is harvested and the remaining part is reused.
제1항에 있어서,
상기 미생물이 Bacillus sp., Bacillus altitudinis, 또는 Bacillus aryabhattai 중의 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The water purification method, characterized in that the microorganism is at least one of Bacillus sp., Bacillus altitudinis, or Bacillus aryabhattai.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Haematococcus, Scenedesmus, Chlorella, Coelastrum, Gloeocystis, 또는 Micractinium 중의 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The water purification method, characterized in that the microalgae is at least one of Haematococcus, Scenedesmus, Chlorella, Coelastrum, Gloeocystis, or Micractinium.
제1항에 있어서,
상기 중금속이 Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, 또는 Fe 중의 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
Water purification method, characterized in that the heavy metal is at least one of Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, or Fe.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Chlorella이며, 상기 중금속이 Cd , Zn, Pb, Cu, Cr, 또는 Fe 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The microalgae is Chlorella, and the heavy metal is Cd, Zn, Pb, Cu, Cr, or a water purification method, characterized in that at least one of Fe.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Micractinium이며, 상기 중금속이 As, Zn, Pb, 또는 Cu 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The water purification method, characterized in that the microalgae is Micractinium, and the heavy metal is any one or more of As, Zn, Pb, or Cu.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Coelastrum이며, 상기 중금속이 Cd, Zn, Cu, 또는 Fe 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The water purification method, characterized in that the microalgae is Coelastrum, and the heavy metal is at least one of Cd, Zn, Cu, or Fe.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Haematococcus인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
Water purification method, characterized in that the microalgae is Haematococcus.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Haematococcus 이며, 상기 중금속이 Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, 또는 Fe 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The water purification method, characterized in that the microalgae is Haematococcus, and the heavy metal is at least one of Cd, As, Zn, Pb, Cu, Cr, or Fe.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Scenedesmus이며, 상기 중금속이 Cd, Zn, Pb, Cr, 또는 Fe 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The microalgae is Scenedesmus, and the heavy metal is Cd, Zn, Pb, Cr, or a water purification method, characterized in that at least one of Fe.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Gloeocystis이며, 상기 중금속이 As, Zn, Pb, 또는 Cu 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The microalgae is Gloeocystis, and the heavy metal is any one or more of As, Zn, Pb, or Cu.
제1항에 있어서,
상기 미세조류가 Gloeocystis이며, 상기 중금속이 As, Zn, Pb, 또는 Cu 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
The method of claim 1,
The microalgae is Gloeocystis, and the heavy metal is any one or more of As, Zn, Pb, or Cu.
중금속을 포함하는 유해물질이 성장을 촉진하는 미세조류가 담긴 수조를 포함하는 수질정화장치.A water purification device including a tank containing microalgae that promotes the growth of harmful substances including heavy metals. 제14항에 있어서,
상기 수조가 둘 이상이며 ,
각각의 수조는 높이 차이를 가지며,
상기 수조 사이에 연결부를 갖는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
The method of claim 14,
There are two or more of the above tanks,
Each tank has a height difference,
Water purification apparatus, characterized in that having a connection between the water tank.
제15항에 있어서,
상기 연결부는 반투과막에 의해 격리된 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
The method of claim 15,
The water purification apparatus, characterized in that the connection portion is isolated by a semi-permeable membrane.
고농도로 존재하는 중금속을 포함하는 유해물질이 특정 미세조류군의 성장을 억제하지 않도록 상기 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 1단계 미세조류수조;와
고농도로 존재하는 중금속을 포함하는 유해물질이 상기 특정 미세조류를 제외한 다른 미세조류의 성장을 억제하지 않도록 상기 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 2단계 미세조류수조;를 포함하며
상기 미세조류수조의 사이는 반투과막에 의해 분리되는 수질정화장치.
One or more first-stage microalgae tanks for treating harmful substances containing heavy metals so that harmful substances containing heavy metals present at a high concentration do not inhibit the growth of specific microalgae groups; And
And one or more two-stage microalgae tanks for treating harmful substances containing heavy metals so that harmful substances containing heavy metals present at a high concentration do not inhibit the growth of other microalgae except for the specific microalgae; and
A water purification device separated by a semi-permeable membrane between the microalgae tanks.
제17항에 있어서,
고농도시 특정 미세조류의 성장을 억제하지 않는 중금속을 포함하는 유해물질을 처리하는 하나 이상의 3단계 미세조류수조;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
The method of claim 17,
One or more three-stage microalgae tanks for treating harmful substances containing heavy metals that do not inhibit the growth of specific microalgae in high concentrations; water purification apparatus further comprising.
제17항에 있어서,
상기 1단계 미세조류수조 의 중금속은 Zn, Cu, 또는 Cd 중 어느 하나 이상이며, 이때 중금속의 종류에 따라 미세조류가 각각 Micractinum sp., Coelastrum sp. 또는 Haematococcus sp.중 어느 하나 이상이며,
상기 2단계 미세조류수조의 중금속이 pb 또는 Cr 중 어느 하나 이상이며, 미세조류가 Scenedesmus sp., Micractinum sp.또는 Haematococcus sp.중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
The method of claim 17,
The heavy metal of the first stage microalgae tank is one or more of Zn, Cu, or Cd, and at this time, depending on the type of heavy metal, the microalgae are Micractinum sp., Coelastrum sp. Or any one or more of Haematococcus sp.,
A water purification apparatus, characterized in that the heavy metal of the second-stage microalgae tank is at least one of pb or Cr, and the microalgae is at least one of Scenedesmus sp., Micractinum sp., or Haematococcus sp.
제18항에 있어서,
상기 3단계 미세조류수조의 유해물질이 질소 또는 인(phosphorous) 중 어느 하나 이상이며, 미세조류가 Chlorella sp., Scenedesmus sp. 또는 Gloeocystis sp. 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
The method of claim 18,
The toxic substance in the three-step microalgae tank is at least one of nitrogen or phosphorous, and the microalgae are Chlorella sp., Scenedesmus sp. Or Gloeocystis sp. Water purification device, characterized in that at least one of.
제17항에 있어서,
상기 미세조류들은 Bacillus sp.와 함께 배양되어 중금속 조건에서도 생존율이 높아지는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
The method of claim 17,
The microalgae are cultured with Bacillus sp., so that the survival rate is increased even under heavy metal conditions.
KR1020190150199A 2019-11-21 2019-11-21 water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism KR102393200B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190150199A KR102393200B1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190150199A KR102393200B1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210062240A true KR20210062240A (en) 2021-05-31
KR102393200B1 KR102393200B1 (en) 2022-04-29

Family

ID=76150273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190150199A KR102393200B1 (en) 2019-11-21 2019-11-21 water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102393200B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113215065A (en) * 2021-06-23 2021-08-06 韩山师范学院 Bacillus aryabhattai resistant to heavy metal copper and application thereof
CN116574661A (en) * 2023-06-20 2023-08-11 河北大学 Bacillus capable of tolerating high concentration cadmium and application thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000343092A (en) * 1999-06-02 2000-12-12 Shigehisa Ishihara Method and device for purifying water
KR20010103199A (en) * 2000-05-04 2001-11-23 복성해 Bioflocculant Produced by Paenibacillus polymixa KCTC 0766BP for Microalgae Harvesting
KR20090100514A (en) * 2008-03-20 2009-09-24 이건주 Apparatus and method of intensified treatment for the wastewater containing excreta with highly concentrated nitrogen and cod
KR20140032886A (en) * 2012-09-07 2014-03-17 한국생명공학연구원 Terrimonas ferruginea strain having the ability of promoting growth and flocculation activity of microalgae and uses thereof
KR20150004665A (en) * 2013-07-03 2015-01-13 한국화학연구원 Methods for Purifying Water in a Biological Manner Using Freshwater Alga Genus Hydrodictyon
KR20180092545A (en) * 2017-02-10 2018-08-20 충북대학교 산학협력단 Removal of Nutrients and Heavy Metals from Swine Wastewater by Microalgae, Ankistrodesmus bibraianus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000343092A (en) * 1999-06-02 2000-12-12 Shigehisa Ishihara Method and device for purifying water
KR20010103199A (en) * 2000-05-04 2001-11-23 복성해 Bioflocculant Produced by Paenibacillus polymixa KCTC 0766BP for Microalgae Harvesting
KR20090100514A (en) * 2008-03-20 2009-09-24 이건주 Apparatus and method of intensified treatment for the wastewater containing excreta with highly concentrated nitrogen and cod
KR20140032886A (en) * 2012-09-07 2014-03-17 한국생명공학연구원 Terrimonas ferruginea strain having the ability of promoting growth and flocculation activity of microalgae and uses thereof
KR20150004665A (en) * 2013-07-03 2015-01-13 한국화학연구원 Methods for Purifying Water in a Biological Manner Using Freshwater Alga Genus Hydrodictyon
KR20180092545A (en) * 2017-02-10 2018-08-20 충북대학교 산학협력단 Removal of Nutrients and Heavy Metals from Swine Wastewater by Microalgae, Ankistrodesmus bibraianus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.Lutfi et al., Nature Environ. and Pollution Technol., 18, 1, 167-173(2019.03)* *
Naselli-Flores, L. et al., Green Algae. Encyclopedia of Inland Waters, 166~173(2009)* *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113215065A (en) * 2021-06-23 2021-08-06 韩山师范学院 Bacillus aryabhattai resistant to heavy metal copper and application thereof
CN116574661A (en) * 2023-06-20 2023-08-11 河北大学 Bacillus capable of tolerating high concentration cadmium and application thereof
CN116574661B (en) * 2023-06-20 2023-09-12 河北大学 Bacillus capable of tolerating high concentration cadmium and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR102393200B1 (en) 2022-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Safonova et al. Biotreatment of industrial wastewater by selected algal‐bacterial consortia
Sen et al. Relationship of algae to water pollution and waste water treatment
Mahapatra et al. Waste Stabilization Pond (WSP) for wastewater treatment: A review on factors, modelling and cost analysis
Abdel-Raouf et al. Microalgae and wastewater treatment
Worku et al. Reduction of heavy metal and hardness from ground water by algae
Ahmad et al. Comparative phycoremediation of sewage water by various species of algae
Qari et al. Removal of pollutants from waste water using Dunaliella Algae
KR20210062240A (en) water purification method and system thereof using symbiosis of microalgae and microorganism
Mahesh et al. Advances in biotechnological tools for bioremediation of wastewater using bacterial–algal symbiotic system
CN110589978A (en) Freshwater algae domestication method and process beneficial to freshwater algae for treating sewage
Ogundele et al. Phycoremediation: Algae as an Effective Agent for Sustainable Remediation and Waste Water Treatment.
Abdukadirova et al. Evaluation of the effectiveness of the technology of biological treatment of wastewater at the Salar aeration station.
Yaser et al. Sewage treatment in campus for recycling purpose: a review
Razak et al. The potential of phycoremediation in controlling eutrophication in tropical lake and reservoir: A review
Sangma et al. Life cycle assessment of wastewater treatment by microalgae
KR101893249B1 (en) Continuous Flow Type Microalgae Culture Device Used to Purify Sewage and to Produce Biomass
CN103043797A (en) Novel bed sewage ecological restoration technology
Singh et al. Eco-friendly and eco technological approaches in treatment of wastewater by different algae and cyanobacteria
Aulenbach et al. Algae removal by flotation
JPH01228598A (en) Water treatment apparatus by aquatic plant
Ugya et al. A review on the pollution and phytoremediation of Romi stream
Paramasivam et al. Removal of Heavy Metals from Petroleum Industry Wastewater Using Indigenous Microalgae Scenedesmus sp
WO1996013970A1 (en) Algal turf water purification method
Priya et al. 9 Phycoremediation of
Priya et al. Phycoremediation of Heavy Metals in Wastewater: Strategy and Developments

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant