KR100202301B1 - 광합성세균을 이용한 축산폐수의 처리방법 및 시스템 - Google Patents

광합성세균을 이용한 축산폐수의 처리방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 축산폐수를 가수분해균, 산생성균과 초산생성균의 배양물과 혼합하여 일차 생분해시키고, 형성된 일차분해상등폐수를 광합성세균이 고정된 생물막에 접촉시켜 이차 생분해시키며, 형성된 이차 분해폐수를 광합성세균과 이의공생균이 혼합된 활성슬러지와 혼합하여 삼차 생분해시킴을 특징으로하여 액상 축산 폐수를 처리하는 방법 및 이를 구현하는 기계시스템에 관한 것이다.

Description

광합성세균을 이용한 축산폐수의 처리방법 및 시스템
본 발명의 목적은 유기물 및 질소등의 영양염류를 고농도로 함유한 축산 폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 개선된 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
축산업이 산업화 및 기업화되면서 축산폐수로 인한 하천 및 호수 등의 오염이 증가되어 축산폐수의 관리 및 처리기술에 대한 관심이 고조되고 있으나, 현재 축산농가의 경우 처리시설의 미설치나 운전미숙등으로 축산폐수처리가 제대로 되고 있지 않은 실정이다. 축산폐수는 생활하수에 비해 10 내지 20배 정도 높은 고농도 유기물을 함유하고 있으며, 또한, 질소 등의 영양염류가 고농도로 존재하므로 철저한 처리 및 관리가 요구된다. 한편, 축산폐수는 배출량이 간헐적이며 고농도이어서 일반 활성슬러지 공정에 의한 처리에 있어 많은 문제점이 지적되고 있으며, 특히 방류수, 질소 및 인에 대한 규제가 강화되므로 적절한 처리방법의 개발이 요구되고 있다. 광합성세균을 폐수처리에 이용하는 경우에 종래에 널리 이용되어온 활성슬러지법에 비하여 고농도의 폐수 및 유해물질의 처리가 가능하고 운전관리가 용이하다는 장점을 갖고 있으며, 잉여슬러지는 광합성세균의 저급 유기산류 및 황화물을 잘 이용하는 성질을 활용하여 고형분의 축산분뇨를 비료화하는데에 함께 섞어줌으로써 퇴비화(compost화) 효율을 높일 수 있다.
기존에 축산분뇨를 처리하는 방법은 여러 가지가 있으며, 각각의 특징과 문제점은 다음과 같다. 고형분 처리는 건조시켜 비료나 에너지로 이용하는 방법과 퇴비화하는 방법이 있다. 건조하는 방법은 에너지가 많이 필요하며 비료로 할 경우 취급이 곤란하다. 퇴비화 기술과 연구는 상당히 진행되고 있고 그 공정은 전처리, 1차 발효, 2차 발효(숙성)로 이루어지는데 고온이 유지되야 하고 강제통기가 필요하며 장기간이 소요된다. 슬러리형태의 처리는 액상으로 퇴비화하여 비료로 이용하거나 메탄발효를 통해 에너지와 비료로 이용하는 방법으로서, 액상 퇴비화는 분뇨를 혼합하여 통기하면서 발효열과 고온미생물을 이용하여 처리하고 처리수를 액체비료로 이용하는 것인데 포기량이 많고 처리수를 이용할 수 농경지를 필요로 한다. 한편, 메탄발효는 메탄가스를 이용하는 점에서는 유효하지만 발효액과 탈리액을 재처리 하여야 한다. 생물학적 처리를 이용한 정화처리는 고액을 분리하여 분리액만을 처리하는 방법으로서 활성슬러지법, 생물막법(살수여과상법, 침지여과상법, 회전원판법), 산화지법등이 있으며 이 중에서 활성슬러지법이 많이 채택되며 표준활성슬러지법 이외에 장기 포기방식, 2단포기방식, 산화구 방식등이 있다. 생물학적처리 장치에 투입할때에는 축산폐수를 희석하여 BOD 1,000mg/l 전후로 조정하여야 하며 질소나 인의 처리를 위해서는 별도로 질소와 인의 제거공정을 도입하여야 한다. 기타 처리방법으로 토양처리법과 증발처리법이 있으며, 토양처리법은 토양중에 매설한 유공관을 통하여 오수를 침투시켜 토양의 생물 화학적 작용을 이용하는 간단한 방법이지만 관이 막히기 쉽고 질소성분이 지하로 유출되기 쉽다. 증발처리법은 태양에너지, 바람에너지, 퇴비화할 때의 열에너지 등을 이용하여 오줌물을 증발 농축시키는 방법으로서 넓은 토지의 필요, 비싼 운전비용, 겨울철의 사용곤란 및 악취방지 대책의 필요등 문제점이 있다.
본 발명은 축산 폐수에 존재하는 고농도의 유기물 및 영양염류를 광합성 세균으로 생분해하여 상기한 종래의 폐수처리에 비하여 처리 효율을 개선 및 향상시키고자 한다.
제1도는 본 발명에 따른 축산 폐수 처리 시스템의 주요구성도이다.
제2도는 본 발명에 따라 한 개의 탱크에 전처리산생성조, 바이오리엑터 및 후처리광합성공생조를 구간별로 나누어 손쉽게 이용할 수 있는 컴팩트 폐수 처리시스템의 정면도이다.
제3도는 본 발명에 따른 컴팩트 폐수 처리시스템에 의해 축산 폐수가 정화되는 흐름을 보여주는 투시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 산생성조 11 : 폐수주입구
12 : 침전영역 13 : 교반기
14 : pH조절펌프 15 : pH전극
16 : 순환폐수주입구 20 : 생물막반응기
21 : 1번컬럼 22 : 2번컬럼
23 : 3번컬럼 24 : 4번컬럼
25 : 순환조 26 : 순환펌프
27 : 교반기 28 : pH조절펌프
29 : pH전극 30 : 광합성세균공생조
31 : 블로워 32 : pH조절펌프
33 : 순환펌프 34 : pH전극
35 : 역류방지판 36 : 침전영역
40 : 컨트롤박스
축산폐수의 배설량은 가축의 종류, 체중, 사료의 종류, 마시는 물의 양, 사육형태, 계절등 조건에 따라 많은 차이가 있으며, 그 농도 또한 축사의 세정수량, 급수 방법, 고액분리의 효율성 등에 따라 달라진다. 일반적인 축산분뇨의 조성 및 구성을 보면 하기 표 1과 같으며 성숙한 가축 한 마리당 발생부하량으로서 돼지는 분뇨량이 6kg/일, BOD 130g/일, 소는 분뇨량 35kg/일, BOD 600g/일로 사람의 분뇨량 1kg/일, BOD 13g/일과 비뇨하면 엄청난 양이다. 축사의 종합폐수는 분(糞)의 분리, 제거방식과 세정수의 사용량에 따라 변하는데 몇군데의 축사에서 측정한 값을 종합해 보면 다음 표 2와 같이 요약할 수 있다.
본 발명자들은 밀폐된 챔버에서 가수분해균, 산생성균 및 초산 생성균에 의해 액상 축산 폐수를 일차 분해시키고, 형성된 일차분해폐수를 광합성세균이 고정된 생물막에 접촉시켜 이차 분해시키며, 형성된 이차분해폐수를 호기성 광합성세균과 공생균이 혼합된 활성슬러지에 접촉시켜 삼차 분해시켰을때, 축산폐수에서 다량의 영양염류 특히 질소 성분의 제거는 물론이고 고농도의 유기물을 안정적으로 처리할 수 있음을 발견하였다.
또한 본 발명자들은 축산 폐수의 일차 분해용 산생성조, 이차 분해용 광합성세균의 고정상 생물막 반응기 및 삼차 분해용 호기성 광합성세균 공생조로 구성된 처리시스템을 개발하여 영양염류를 다량함유하고 있는 고농도의 액상 축산폐수를 안정하고 효율적으로 처리할 수 있었다. 게다가, 본 발명의 시스템은 짧은 시간에 작은 반응기의 용량으로써 외부환경, 즉 고부하, 온도변화, 독성물질 유입등의 변화에도 희석하지 않고 유기산이나 지방산의 축적없이 분해반응을 진행하는 효과를 나타냈다.
본 발명은 광합성세균을 이용하여 돼지 및 소의 축산폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는 본 발명은 (a)축산폐수를 가수분해균, 산생성균 및 초산생성균으로 이루어진 배양물과 혼합하여 일차 생분해시키고, (b)그로부터 생성된 상동물을 광합성 세균이 고정된 생물막에 접촉시켜 이차 생분해시키며, (c)이에따라 형성된 현탁액을 광합성균과 이의 공생균이 혼합된 활성 슬러지와 홉합하여 삼차 생분해시킴을 특징으로하여 축산 폐수를 정화하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 축산 폐수를 일차로 생분해하는 가수분해균, 산생성균 및 초산생성균으로 이루어진 배양물이 함유된 탱크(이하 산생성조라 한다). 이 산생성조로부터 유입된 상등물을 이차로 생분해하는 광합성세균이 고정된 생물막이 내재된 탱크(이하 생물막반응기라 한다) 및 이 생물막 반응기로부터 유입된 현탁액을 삼차로 생분해하는 광합성균과 이의 공생균이 혼합된 활성슬러지를 함유한 탱크(이하 광합성세균공생조라 한다)로 구성된 처리시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따라 영양염류가 다량 함유된 돼지 및 소의 액상 축산폐수를 처리한 시스템은 산생성조에서 가수분해균과 산생성균에 의해 복합유기물이 유기산으로 분해되고 초산생성균에 의해 프로피온산이나 사슬형 지방산이 초산으로 분해되며, 광합성세균의 고정상 생물막반응기를 거치면서 단당류, 아미노산류, 유기산류, 질소성분등이 처리된다. 마지막으로, 광합성세균 공생조에서 잔류 유기물을 완전히 분해하여 처리수로서 방류하게 된다.
본 발명의 방법에 따른 축산 폐수의 정화를 위한 처리시스템의 구성요소는 제1도에 도해되어 있다. 축산 폐수가 산생성조(10)의 상부에 위치한 입구(11)로 유입된다. 축산 폐수는 산생성조로 유입하기 전에 부유물등을 사전에 제거하여 두는 것이 바람직하며, 이러한 사전 처리는 여과처리에 의해 간단히 해결할 수 있는 본 발명의 요지에 중요한 영향을 미치는 것은 아니다. 본 발명의 산생성조는 밀폐된 원통형 반응기를 연속교반 반응기(continuous stirred tank reactor, CSTR)로 하여 사용할 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 형태로 한정될 필요는 없으며, 본 분야 전문가라면 다양하게 변형할 수 있을 것으로 기대된다. 산생성조에 유입된 폐수는 3 내지 6일정도 체류시키며 이때 폐수를 교반기(13)에 의해 계속 교반시킨다. 산생성조의 바닥으로부터 약 10분의 1영역은 바닥에 침전할 수 있는 고형물이 생물막반응기(20)로 유입되는 것을 방지하는 공간으로 활용되고 산생성조의 나머지 영역에서 처리된 상등물은 생물막반응기(20)의 상부로 유입된다.
본 발명에 따른 고정상 생물막반응기(2)는 고정된 담체에 미생물을 부착시켜 생물막(21, 22, 23, 24)을 형성할 수 있는 칼럼형의 충진형 반응기(pcaked-bed reactor, PBR)를 사용할 수 있다. 담체로는 활성탄, 세라이트, 알루미나, 실리카, 다공성세라믹, 제오라이트 등의 무기담체, 바람직하게는 활성탄과 다공성세라믹을 사용하여 회분식 또는 연속식으로 담체표면에 광합성세균을 부착시켜 생물막을 형성한다. 생물막반응기에는 광조사장치(L), pH조절장치(28) 및 순환조(25)가 설치된다. 산생성조에 처리된 폐수는 생물막반응기로 유입되어 생물막(21, 22, 23, 24)과 접촉하고 순환펌프(26)에 의해 순환조로 유입되고 다시 생물막반응기를 경유한다. 생물막반응기에서의 폐수의 체류시간은 2내지 4일로하며 순환속도는 시간당 0.15m로 일일 9 내지 10회가 바람직하다. 이때 폐수의 pH는 7.2 내지 8.5로 조절하면서 광을 계속 조사하여 줌으로써 광합성 세균의 증식을 양호하게 한다.
광합성세균 공생조(30)는 일반적인 활성슬러지에 광합성세균과 공생균이 혼합되어 있는 반응기로 생물막반응기(2)로부터 유입된 정화 폐수는 1.5 내지 3일간 체류된다. 이때, 공생조의 바닥에 설치된 블로워(31)에 의해 폭기된다. 공생조는 유기물 처리능력 및 슬러지의 침강성을 증가시켜주며 폐수의 부하변동에 안정성을 나타낸다.
본 발명의 방법을 수행하는데 필요한 기계적 시스템은 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이 컴팩트 유형으로 제작할 수 있다.
제2도 및 제3도에 도시된 본 발명의 폐수처리 장치는 한 개의 탱크에 산생성조, 생물막반응기 및 광합성균공생조가 구간별로 나누어져 있는 소형처리장치이다. 이 탱크의 용적은 6,000 리터(1,200 3,600 1,500 H)로 재질은 FRP를 사용하는 것이 바람직하며, 이를 각각 2,000 리터(1,200 1,200 1,500 H)로 나누어 산생성조, 생물막반응기 및 광합성세균공생조로 사용하였다.
산생성조(10)는 2,000 리터중 바닥으로부터 200 리터를 침전구간으로 나누어 입구(11)로 주입된 폐수중의 고형분이 생물막반응기로 유입되는 것을 방지하기 위한 침전영역(12)으로 활용하였으며, 교반기(13)를 설치하여 60rpm 정도의 저속교반을 유지할 수 있도록 하였고 pH는 pH조절펌프(14)에 의해 5.5로 조절하였다.
생물막반응기(20)는 2,000 리터를 500 리터씩 나누어 4개의 칼럼을 직렬로 배치하여 충진탑의 효과를 얻을 수 있게 하였으며, 충진물로는 정육면체의 폴리우레탄폼(Polyurethane Foam; PUF, 20 20 20)을 지름 70mm의 구형 플라스틱 용기에 넣어 500 리터의 각 구간마다 약 1,400 내지 1,500개 정도를 충진시켰다. 산생성조(10)로부터 생물막반응기(20)로 유입된 상등물은 1번컬럼(21)을 통해 아래로 흐르면서 생물막과 접촉하고, 다시 2번컬럼(22)을 통해 위로 상승하면서 생물막과 접촉하고, 다시 3번컬럼(23)을 통해 하강하면서 생물막과 접촉하고, 다시 4번컬럼(24)을 통해 상승하면서 생물막과 접촉하면서 생분해된다. 4번컬럼(24)를 지나 정화된 폐수는 광합성공생조(30)으로 유입하거나 생물막반응기(20)의 상부에 별도로 설치한 순환조(25)(1,0001,200200 H, 용적 240 리터)로 순환 펌프(26)에 의해 강제로 유입된다. 4번컬럼으로부터 순환조로 유입된 정화폐수는 1번컬럼부터 4번컬럼을 재경유하면서 다시 생분해된다. 이때의 적합한 순환속도는 1일에 약 12회로 한다. 순환조내의 폐수는 순환조의 상부에 설치된 교반기(27)에 의해 약 120rpm으로 계속 교반된다. 순환조내의 pH는 광합성세균공생조(30)의 상부좌측에 설치된 pH순환펌프(28)에 의해 7.5 내지 8.0으로 조절한다.
광합성세균공생조(30)의 상부안쪽에는 직사각형의 판(35)이 설치되어 생물막의 4번컬럼으로부터 공생조로 유입된 정화폐수가 4번컬럼으로 역류하는 것을 방지한다. 공생조는 2,000 리터 중 300리터를 침전구간으로 하여 침전조로 활용하고 나머지 1,700 리터는 폭기구간으로 나누어 사용하였다. 폭기구간은 공생조의 바닥에 위치한 블로워(31)에 의해 0.5m3/분 내지 1m3/분으로 공기를 주입하여 DO를 2 내지 4ppm으로 유지하고 pH를 공생조의 상부 우축에 위치한 pH조절펌프(32)에 의해 6.5 내지 7.5으로 유지한다. 질소성분을 완전히 처리하기 위해 공생조의 상등물을 순환펌프(33)로 산생성조의 별도의 주입구(16)를 통해 재순환시킨다. 재순환되는 상등물의 양은 최초유입폐수의 양에 1 내지 2배로하는 것이 적합하다.
pH전극 15, 29, 34, 교반기 13, 27, pH조절펌프 14, 28, 32 순환펌프 26, 33 및 블로워 31은 컨트롤박스 40에 의해 자동적으로 조작된다.
본 발명에서 사용되는 광합성세균은 폐수처리에 광범위하게 이용되는 홍색 비유황세균(Purple non-sulfur bacteria)인 아티오로다세과(Athiorhodaceae)의 로도슈도모나스 속(Rhodopseudomonas), 및 로도스피릴룸 속(Rhodospirillum)의 균주로서, 이들 균주는 미생물 많은 기탁기관이나 연구소 등에서 쉽게 입수할 수 있으며, 통상적으로 토양으로는 다음과 같이 분리할 수 있다. 배지 1 리터에 황산암모늄 1.0g, MgSO4 7H2O 0.2g, CaCl2 2H2O 0.075g, 말산 4.0g, K2HPO40.9g, KH2PO40.6g, EDTA 20mg, FeSO47H2O 12mg, 티아민 1.0mg, 비오틴 15mg, 미량원선 1 ml (미량원소는 H3BO3700mg, MnSO4H2O 398mg, Na2MoO4 2H2O 188mg, ZnSO4 7H2O 60mg, Cu(NO3)2 3H2O 10mg, CoCl2 6H2O 50mg를 중류수 250ml에 녹인 것이다)가 포함된 배지 25ml를 250ml 삼각플라스크에 넣고 토양에서 채취한 시료를 첨가한 후 플라스크에 질소가스를 1내지 2분간 주입하고 마개를 막은 후 28내지 32에서 평균 약 5,000Lux되는 텅스텐 램프하에서 3 내지 5일간 배양한다. 이 배양액으로부터 평판배지를 이용하여 단일 콜로니를 분리하여 광합성세균을 얻고, 광합성세균의 배양은 초산나트륨 3g, 황산암모늄 0.3g, 인산제2수소칼륨 0.5g, 황산마그네슘 0.2g, 염화나트륨 0.1g, 염화철6수화물 5mg, 염화칼슘2수화물 50mg, 효모추출물 10mg을 물 1리터에 가하여 만든 배지에 전체부피의 5%되게 광합성세균을 접종하고 빛을 쪼여주면서 균체가 충분히 증식하도록 3 내지 5일간, 28 내지 32˙C에서 배양한다.
몇몇 축사에서 수거한 소와 돼지의 폐수를 본 발명의 컴팩트 폐수처리시스템에서 처리했을 때 각 처리공정별 처리특성을 표시하면 표 3과 같다.
본 발명에서 시료분석 방법으로, 생물화학적 산소요구량(biochemical oxygen demand, BOD), 화학적 산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 질소, 인, 부유물질등은 표준방법(Stnadard Methods for the Examination of Water and Wastewater, APHA, AWWA, WPCF, Washington D.C., 17th Ed. (1989))을 기준으로 행하였고, 생물막반응기내의 균체량(biomass)의 농도는 반응기 중간지점에서 시료(폐수+부유균체+생물막담체)를 채취하여 1.0% NaOH 용액을 일정량 섞은 후 교반기로 맹렬교반하여 담체와 균체를 완전 분리시킨 다음 표준방법에 의해 측정하였다.
본 발명에 따른 산생성조, 광합성세균 생물막반응기 및 광합성 세균 공생조로 구성된 처리시스템에 의해 돼지 및 소의 액상 축산폐수를 처리하여 다량의 영양염류 특히 질소성분의 제거는 물론이고 고농도의 유기물을 안정적으로 처리 가능하다. 즉, 짧은 시간에 작은 반응기의 용량으로써 외부환경(고부하, 온도변화, 독성물질 유입등)의 변화에도 유기산이나 지방산의 축적없이 분해반응을 진행한다. 아울러 잉여슬러지를 축산 고형물과 혼합하여 퇴비화에 이용하여 토양 및 식물에 유용한 비료를 효율적으로 생성할 수 있다.
다음의 실시예 및 비교실시예로 본 발명인 광합성세균을 이용한 축산폐수의 처리방법을 좀 더 구체화한다. 그러나, 이들 실시예로 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다.
[실시예 1]
광합성세균 배양물
한국종균협회에서 얻은 광합성세균 로도슈도모나스 종을 초산나트륨 3g, 황산암모늄 0.3g, 인산제2수소칼륨 0.5g, 황산마그네슘 0.2g, 염화나트륨 0.1g, 염화철6수화물 5mg, 염화칼슘2수화물 50mg, 효모추출물 10mg을 물 1 리터에 가하여 만든 배지를 사용하여 5% 되게 접종하고 빛을 쪼여주면서 균체가 충분히 증식하도록 3 일간, 32˙C에서 배양하였다.
광합성세균의 생물막 형성
다공성 세라믹비드를 충진시킨 충진형반응기(60( ) 400(H)mm, 용적 = 1130)에 의해 배양액과 합성폐수 I (포도당 3, 황산암모늄 1.5g, 인산제2수소칼륨 0,5g. 황산마그네슘 0.2g, 염화나트륨 0.1g, 염화철6수소화물 5mg, 염화칼슘2수화물 50mg, 효모추출물 10mg을 물 1 리터에 가하여 만든 COD 농도 3,000mg/인 합성폐수)을 1:1로 혼합하여 체류시간 1일로 1일간 연속 유입한 다음 3일간은 합성폐수I만을 유입시키면서 1차적으로 생물막을 형성시켰다. 같은 조건으로 다음 10일간은 합성폐수(포도당 20g, 황산암모늄 10g, 인산제2수소칼륨 0.5g, 황산마그네슘 0.2g, 염화나트륨 0.1g, 염화철6수화물 5mg, 염화칼슘2수화물 50mg, 효모추출물 10mg을 물 1 리터에 가하여 만든 COD농도 20,000mg/인 합성폐수)를 유입시켜서 광합성세균의 생물막을 형성시켰다. 그리고 축산폐수의 산생성조 처리수를 동일한 조건으로 10일간 유입시키며 생물막의 성장 및 폐수에의 적응을 진행하였다.
광합성세균을 이용한 축산폐수의 처리
영양염류가 다량 함유된 BOD5 10.500mg/정도의 돼지 및 소의 액상 축산폐수를 채취하여 7.0으로 pH조정하고 제2도에 도시된 폐수처리시스템의 산생성조로 유입하여 체류시간을 3일로하여 처리하였다. 침전조에서 고형분이 분리된 상등액을 광합성세균의 고정상 생물막반응기로 유입하여 체류시간 3일로 유지시키며 처리하였다. 생물막반응기는 원활한 물질전달과 생물막유지를 위해서 선속도 0.15m/hr로 자체 순환시키고 순화조에서 6시간 정도 체류시키면서 빛을 공급하여 pH를 7.2로 조절하여 광합성세균의 증식을 양호하게 하였다. 생물막반응기의 처리수는 광합성세균이 포함되어 있고 이를 호기성 광합성세균 공생조로 유입하여 활성슬러지와 광합성 세균 및 공생균에 의해서 잔류 유기뮬을 분해하였다. 공생조의 공기유입속도는 0.83m3/분, pH는 6.9로 고정하였다. 이상의 각 공정에서의 처리농도 및 처리효율을 표 4에 나타낸 바와 같다.
처리수의 BOD와 COD농도를 보면 99% 이상으로 거의 처리하였으며 질소성분의 경우 94% 정도, 인성분은 그보다 다소 떨어지지만 90% 이상을 제거하였다. 이는 광합성세균에 의한 축산폐수의 처리는 유기물뿐만 아니라 질소 및 인의 효과적인 처리도 가능함을 보여주는 것이다.
비교실시예 1
원통형 반응기(140( ) 200(H), 용적=3077ml)를 혐기성 CSTR로 사용하여 충분한 적응기간(약60일)을 거친 후 실시예1에서와 동일한 축산폐수를 유입하면서 체류시간 30일로 처리하였다. 혐기성 처리수를 기존에 축산폐수처리에 사용되는 방법들로서 활성슬러지법, 활성슬러지+산화지법 및 산화구법을 적용하여 유입하면서 재처리하여 처리성을 각각 비교하여 그 결과를 표5에 나타내었다.
[실시예 2]
부하량에 따른 처리성을 살펴보기 위해서 실시예1의 처리시스템에 유입되는 축산폐수의 유입량과 농도만을 변화시키면서 유기물 부하량(BOD loding rate)을 달리하여 유출수의 BOD농도와 BOD제거효율을 측정하였다. 결과는 표6과 같으며, 유기물 부하량이 증가함에 따라 처리된 유출수의 BOD농도가 증가하여 BOD제거효율이 감소하였으나 BOD부하 10kg BOD/m3일에서도 유출수의 BOD농도는 100mg/l 이하로서 BOD 제거효율은 99% 이상을 유지하였다.
BOD 12,000 내지 15,000mg/l의 축산폐수를 본 발명의 처리시스템에 유입하여 처리한 결과 산생성조에서는 BOD농도가 6,000 내지 7,500 mg/l로 낮아졌으며 산생성조에서 처리된 폐수는 다시 생물막반응기에 의해 BOD가 450 내지 600 mg/1로 낮아졌으며 최종처리인 광합성균 공생조를 거치면서 BOD농도가 40 내지 65 mg/1인 처리수를 얻을 수 있었다. 그러므로 BOD처리율은 99.5% 정도이며 질소제거율은 상등수 반송율에 따라 약간의 차이는 있으나 유입유량의 1 내지 2배로 운정할 경우 모두 90% 이상의 높은 처리효율을 보였다.

Claims (7)

  1. 축산폐수를 가수분해균, 산생성균과 초산생성균의 배양물과 혼합하여 일차 생분해시키고, 형성된 일차분해상등폐수를 광합성세균이 고정된 생물막에 접촉시켜 이차 생분해시키며, 형성된 이차분해폐수를 광합성세균과 이의공생균이 혼합된 활성슬러지와 혼합하여 삼차 생분해시킴을 특징으로 하여 액상 축산 폐수를 처리하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 이차 분해 단계에서의 생물막에 고정된 광합성세균이 아티오로다세 과(Athiorhodaceae)의 로도슈도모나스 속(Rhodopseudomonas) 또는 로도스피릴룸 속(Rhodospirillum)의 균주인 방법.
  3. 축산 폐수를 일차로 생분해하는 가수분해균, 산생성균 및 초산 생성균으로 이루어진 배양물이 함유된 산생성조, 이 산생성조로부터 유입된 상등물을 이차로 생분해하는 광합성세균이 고정된 생물막이 내재된 생물막반응기 및 이 생물막 반응기로부터 유입된 현탁액을 삼차로 생분해하는 광합성균과 이의 공생균이 혼합된 활성슬러지를 함유한 광합성세균공생조로 구성된 축산폐수처리시스템.
  4. 제3항에 있어서, 산생성조가 밀폐된 원통형 연속교반 반응기인 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 광합성세균 고정상 생물막반응기가 고정된 컬럼형의 충진형 반응기인 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 광합성세균이 로도슈도모나스 속 또는 로드스피릴룸 속의 균주인 시스템.
  7. 제5항 또는 6항에 있어서, 유입폐수를 0.15m/시간의 선속도로 자체순환시키며 6시간 체류하고 광을 조사하는 광조사 순환조를 갖는 시스템.
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