폐미역을 이용한 생물흡착제의 중금속 제거능력을 조사하기 위해 lab-scale의 생물흡착시스템에서 최적조건을 구명하고, lab-scale의 생물흡착시스템의 최적조건하에서 large-scale PBCC 시스템의 중금속 제거능력을 조사하였다. Lab-scale 생물흡착시스템별 중금속 제거능력은 PBCC보다 CSTR이 뛰어났지만 CSTR은 폐수유입속도가 48 L/day이상에서 완전혼합상태를 유지하지 못하여 안정적인 운전이 가능한 PBCC가 적합하였다. Cu용액의 유입속도 및 농도별 Cu 제거능력은 유입속도 12 L/day 및 유입농도 10 mg/L일 때 Cu용액 처리량이 가장 뛰어났으나 경제적인 부분을 검토한 결과 유입속도 24 L/day 및 유입농도 100 mg/L가 적절할 것으로 판단되었다. 처리단계별 Cu 제거능력은 컬럼을 연속식으로 배열하는 것이 Cu 제거효율이 높았다. 중금속 종류별 제거능력은 Pb, Cr의 처리효율이 높았고 Cu용액 이외의 다른 중금속 용액들도 Cu와 동등한 수준 이상의 처리효율을 나타내었다. Lab-scale의 PBCC 시스템을 27배 규모로 scale-up한 large-scale PBCC 시스템의 Cu 제거능력은 138 L로 lab-scale의 5 L와 비교하였을 때 동등한 수준을 유지하였다. 따라서 중금속 처리를 위한 최적 폐미역 활용 생물흡착시스템은 PBCC 시스템인 것으로 판단되나, 실제 중금속 폐수에 본 최적시스템을 적용하기 위해서는 중금속 폐수 특성에 따른 적용성 연구가 추가로 진행되어야 할 것으로 판단된다.
BACKGROUND: Heavy-metal pollution represents an important environmental problem due to the toxic effects of metals, and their accumulation throughout the food chain leads to serious ecological and health problems. METHODS AND RESULTS: Optimum conditions in continuous-flow stirred tank reactor (CSTR) and packedbed column contactor (PBCC) using brown seaweed biosorbent were investigated. Under optimum conditions from both lab-scale biosorbent systems, removal efficiency of copper (Cu) in a large-scale PBCC system was investigated. Removal capacity of Cu using brown seaweed biosorbent in a lab-scale CSTR system was higher than that in a lab-scale PBCC system. On the other hand, over 48 L/day of flow rate in Cu solution, removal efficiency of Cu in a lab-scale PBCC system was higher than that in a lab-scale CSTR system. Optimum flow rate of Cu was 24 L/day, optimum Cu solution concentration was 100 mg/L. Removal capacity of Cu at different stages was higher in the order of double column biosorption system > single column biosorption system. Under different heavy metals, removal capacities of heavy metal were higher in the order of Pb > Cr > Ni > Mn ${geq}$ Cu ${geq}$ Cd ${fallingdotseq}$ Zn ${geq}$ Co. Removal capacity of Cu was 138 L in a large-scale PBCC system. Removal capacity of Cu a large-scale PBCC system was similar with in a lab-scale PBCC system. CONCLUSION(s): Therefore, PBCC system using brown seaweed biosorbent was suitable for treating heavy metal wastewater.
