본 발명은 수확 직후 부터 3개월까지의 버섯으로 이루어진 버섯퇴비를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성배수 처리에 사용되는 황산염 환원균의 활성화를 위한 기질물질과, 상부는 황산염 환원균이 포함된 황산염 환원균 서식층으로 이루어지고 하부는 버섯퇴비와 참나무 폐목을 포함하여 혼합한 상기와 같은 기질물질로 이루어진 혐기성 소택지를 포함하는 것을 특징으로 하는 황산염 환원균을 이용한 산성배수 처리 장치에 관한 것으로, 이와 같은 본 발명은 황산염 환원균의 생장에 적합한 조건인 렉테잇(Lacktate) 0.03 ~ 0.04mM을 충족하고, 황화수소함량(H2S)도 증가(황산염 환원균에 의해 생성된 물질) 시킨다.
이는 결국 황산염 환원균이 활성화된다는 의미이고 이로 인해 산성배수 처리의 효율성이 증가 된다.

기술분야

본 발명은 수확 직후 부터 3개월까지의 버섯으로 이루어진 버섯퇴비를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성배수 처리에 사용되는 황산염 환원균의 활성화를 위한 기질물질과, 상부는 황산염 환원균이 포함된 황산염 환원균 서식층으로 이루어지고 하부는 버섯퇴비와 참나무 폐목을 포함하여 혼합한 상기와 같은 기질물질로 이루어진 혐기성 소택지를 포함하는 것을 특징으로 하는 황산염 환원균을 이용한 산성배수 처리 장치에 관한 것이다.

배경기술

그동안 우리나라는 경제발전을 제 1모토로 하여 지속적인 산업화를 추구해옴에 따라, 이에 소모되는 에너지원을 개발하기 위하여 탄광을 지속적으로 개발하였고, 그 이후 경제성 등 여러 가지 이유로 기존에 사용되던 많은 금속광산 및 탄광들이 휴광 또는 폐광되었다.
이렇게 휴·폐광된 광산에서는 오랜 시간동안 갱내부에서 외부로 물이 유출되는데, 이러한 물은 산성이고 철, 알루미늄, 망간 등 여러 가지 중금속이 포함되어 있어 하천에 엘로우보이현상은 물론 인근 지하수나 토지 등에 스며들게 되고, 이로 인하여 환경오염을 유발한다.
휴,폐광된 광산으로 인하여 발생되는 환경오염으로는 지반 침하, 폐석과 광미의 유실로 인한 하천 매몰 및 토양의 중금속오염, 갱구 유출수와 폐석 침출수에 의한 수질오염 등을 들 수 있다. 특히, 금속광산은 물론 석탄광산 갱도 및 폐더미로 부터 나오는 이른바 산성광산배수에 의한 수질오염 문제는 1990년대 중반 이후 상당히 심각하게 대두되기 시작하였다.

산성광산배수는 대기 중에 노출된 황철석, 백철석(FeS2) 등의 황화광물이 공기 중의 산소 및 물과 반응하여 산화되면서 철이온 및 황산 이온이 발생되고 수소 이온으로 인해 형성되며, pH가 낮아 산성을 띠고 있고, 황산염을 비롯한 철, 알루미늄, 망간 등 금속함량이 높은 것이 특징이다.
이러한 산성광산배수는 낮은 pH로 인해 독성 중금속의 이동도가 높아 주변 지표수와 지하수를 오염시켜 수중 생태계를 파괴시킬 뿐만 아니라, 금속 이온들이 산화되어 철, 알루미눔, 망간등의 금속 수산화물로 침전되어 하천바닥에 적갈색(철수산화물, Fe(OH)3) 또는 백색(알루미늄수산화물, Al(OH)3)의 침전물을 발생(yellow boy현상)시켜 미관을 해치게 된다.
이러한 산성광산배수의 정화방법은 크게 적극적 처리법(active treatment)과 소극적 처리법(passive treatment)으로 나뉘어 진다.

적극적 처리법은 중화제와 같은 화공약품을 이용한 pH조절, 응집, 침전 등의 공정을 말하며, 대표적인 적극적 처리법으로는 물리화학적 처리법이 있다.
그러나 적극적 처리법은 처리효율은 좋지만 기계설비, 화학약품, 인력, 동력 등이 지속적으로 투입되어야 하므로 운영·유지비용이 지속적으로 많이 든다는 문제가 있으므로, 시설투자비와 유지비가 적극적 처리법에 비하여 매우 적게 소모되는 소극적 처리법이 많이 이용되고 있다.

소극적 처리법으로는 ALDs(anoxic limestone drains), OLD(oxic limestone drains) 등의 석회석을 이용한 중화처리방식과 호기성 및 혐기성 인공 소택지방식, 그리고 이들의 혼합형인 SAPS(successive alkalinity-producing systems) 또는 RAPS 등이 있다.
상기 SAPS는 산성광산배수의 배출 경로상에 커다란 웅덩이 형태의 조(槽)를 형성하고, 이 조의 하부에 석회석 층을 깔고 이석회석 층의 상부에 유기물 층을 적층하여 ALD와 인공소택지를 혼합한 구조이다. 이러한 유기물로는 버섯퇴비, 참나무 폐목, 톱밥 또는 하수슬러지 등이 사용되는데, 이러한 유기물 층에는 황산염 환원균(SRB: sulfate reducing bacteria)이 내포되어 있다.

황산염 환원균은 우리 주변의 황산염과 유기물이 충분히 있는 환원환경에서 흔히 볼 수 있는 미생물로써 신선한 소의 대변에 양질로 다량 포함되어 있고 이러한 황산염 환원균은 기질물질인 버섯퇴비, 참나무 폐목들에게서 영양분을 섭취하게 하여 산성 광산배수에서 중금속을 제거한다.
그러나 황산염 환원균을 이용한 산성배수 처리법은 하부에 설치한 석회암이 침전되는 금속 황화물(metal sulfide)에 의하여 둘러 쌓임(clogging) 현상이 일어나지 말아야 하고, 기질물질과 황산염 환원균의 활성도가 좋아야 하지만 이 중에서도 황산염 환원균이 오래, 그리고 건강하게(왕성하게) 생장시키기 위한 기질 물질 자체에 대한 기술은 현재까지 부족한 실정이다.
또한, 구체적인 기질물질에 대한 SRB와의 반응실험과 최선의 기질물질에 대한 기술이 부재하다.

문제점

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산성배수 처리에 사용되는 황산염 환원균이 오랫동안 그리고 왕성하게 생장할 수 있도록 하는 기질물질을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 기질물질을 이용한 산성배수 처리 장치을 제공하는데 있다.

해결과제

상기와 같은 본 발명의 목적은 수확 직후부터 3개월까지의 버섯으로 이루어진 버섯퇴비를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성배수 처리에 사용되는 황산염 환원균의 활성화를 위한 기질물질에 의해 달성되고, 본 발명의 또 다른 목적은 상부는 황산염 환원균이 포함된 황산염 환원균 서식층(10)으로 이루어지고, 하부는 버섯퇴비와 참나무 폐목을 포함하여 혼합한 기질물질(20)로 이루어진 혐기성 소택지를 포함하는 것을 특징으로 하는 황산염 환원균을 이용한 산성배수 처리 장치에 의해 달성된다.

효과

본 발명에 따른 산성배수 처리에 사용되는 황산염 환원균의 활성화를 위한 기질물질 및 이를 이용한 산성배수 처리 장치에 의하면, 황산염 환원균의 생장에 적합한 조건인 렉테잇(Lacktate) 0.03 ~ 0.04mM을 충족하면서도 황화수소함량(H<sb>2</sb>S)도 증가(황산염 환원균에 의해 생성된 물질) 시킨다. 이는 결국 황산염 환원균이 활성화된다는 의미이고 이로 인해 산성배수 처리의 효율성이 증가 된다.