KR100205002B1 - 하수, 분뇨 또는 오폐수처리용 미생물활성제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수, 분뇨 또는 오폐수처리용 미생물활성제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 규조토 10-14%, 제올라이트 2-5%, 황산마그네슘칠수화물 3-4%, 바실러스슬럿지(함수율 70%) 45-50%, 부식토 10-13%, 뉴투런트브로쓰 0.2-0.3%, 포도당 0.2-0.3%, 염화나트륨 0.1-0.2%, 무기물 0.1-0.2% 및 증류수 18-24%의 혼합비를 갖는 미생물활성제를 규조토, 제올라이트, 황상마그네슘칠수화물, 바실러스슬럿지 및 부식토를 혼합기에 넣고 약 10분간 혼합한 후 나머지 재료인 뉴트런트브로쓰, 포도당, 염화나트륨 및 무기물을 증류수에 녹인 액을 첨가하여 다시 10분간 혼합하는 단계와, 수분함향 약 60%정도로 잘 혼합된 시료를 30-35℃에서 3-5일간 양생하는 단계와, 50℃의 건조기에서 수분함량이 30%가 될 때까지 건조하는 단계와, 분쇄기에서 입도가 100메쉬 이상될 때까지 분쇄하는 단계와, 분쇄된 제품을 포장기에서 포장하는 단계로 이루어지는 제조방법으로 제조하여, 하수, 분뇨 또는 오폐수처리 과정에서의 투여시에 활성슬럿지공정의 운전조건하에서도 오폐수를 고효율로 처리 할 수 있는 미생물군인 바실러스균의 포자형성, 발아 및 그 성장ㆍ증식을 촉진시키고, 활성을 현저하게 증진시켜 박실러스균이 고농도로 우점화배양될 수 있도록 한 것이다.

Description

하수, 분뇨 또는 오페수처리용 미생물활성체 및 그 제조방법(A Microbial Activator For Treating Sewage, Night soil or Waste water and It's Manufacturing Process)

본 발명은 하수, 분뇨 또는 오혜수처리용 미생물활성제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 분뇨나 하수 또는 오폐수의 생물학적 처리과정에서 주처리 미생물로서 바실러스균(Bacillus 菌; 桿狀菌)을 이용하는 경우에 상기 바실러스균의포자 형성,발아 및 성장ㆍ증식을 촉진시키고 활성을 현저하게 증진시켜 바실러스균이 우점화배양될 수 있도록 하는 하수, 분뇨 또는 오폐수처리용 미생물활성제 및 그 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로 오폐수는 물과 오염물이 섞여 있는 혼합물이거나 또는 물에 오염물이 녹아 있는 상태라고 말할 수 있으며, 오폐수를 처리한다는 것은 물에 섞여 있거나 녹아 있는 오염물을 여러 가지 방법을 사용하여 물로부터 분리시켜 제거하는 일련의 공정이라고 할 수 있다. 이러한 물과 오염물의 분리에는 여러 가지 복합적이고 종합적인 방법이 사용되고 있으며, 일차적으로 오염물의 입자가 크고 비중이 물과 차이가 많이 나는 것은 여과나 침전 등의 물리적인 방법을 사용하고, 자연상태의 물리적인 방법으로 제거가 곤란한 경우에나 물리적인 방법을 촉진시키고자 하는 경우에는 화학약품을 사용하여 미세한 입자를 응집시키는 등의 화학적인 방법을 사용한다. 그러나, 오염물의 입자가 아주 미세하거나 녹아 있어서 이러한 방법으로는 제거가 불가능할 경우에는 막여과법등 일부 고도 처리법을 이용하여 오염물을 제거하는 방법이 제안되고 있지만, 아직까지는 미생물을 이용하는 생물학적인 처리방법이 가장 경제적이고 안정적인 방법으로 인식되고 있다.

한편, 오폐수의 성상에 따라 일차적인 물리화학적인 처리만으로 만족할 만한 처리수를 얻을 수도 있으나 대부분의 처리장에서는 이들 방법이 복합된 종합적인 처리방법이 요구되고 있으며, 특히 최근 이들 처리장의 방류수수질기준이 강화되어 고도처리에 대한 요구가 증대되면서 기존 생물학적인 처리방법의 한계를 탈피하여 고도로 처리할 수 있는 새로운 생물학적 공정의 적용이 요구되고 있다. 이들 생물학적인 처리방법 중에서 가장 오랫 동안 광범위하게 사용되어온 방법으로 폭기조의 충분한 산소하에서 활성미생물의 유기물분해와 자신의 세포합성을 통해 오염물을 제거하는 하수 또는 오폐수처리 공정인 활성슬럿지공정을 들 수 있는데, 이공정에 사용되는 미생물은 충분한 정도의 용존산소가 존재해야만 유기물대사가 가능한 호기성 미생물군으로 세균에서부터 원생동물에 이르기까지 그 종류가 다양하다. 따라서 이 공정은 폭기조내 전체 미생물군을 농도 개념으로 나태내는 MLSS 또는 MLVSS를 포괄적으로 미생물개념으로 증시하여 유입되는 유기물(BOD)과 이들 미생물의 비(F/M)를 주요한 제어수단으로 사용하고 있으며, 용존산소와 온도등이 중요한 영향인자로 취급되고 있고, 폭기조의 상태판단은 조내의 미생물상 특히 나타나는 원생동물의 종류에 많은 부분을 의존하고 있다. 이 공정이 적용된 처리장에서 기대하고 있는 성능은 처리장의 설게시 예상하고 있는 운전조건이 갖추어질 때 가능하며, 현재까지 대부분의 처리장에서 이러한 조건의 조절을 위해 고심하면서 설계치의 방류수 수질을 얻기 위해 노력해 왔다. 그러나, 오랫동안 운전되면서 정착되어온 상기 활성슬럿지공정은 부하변동, 용존산소 및 온도변환등 조건변화에 민감하여 유지관리가 어렵고, 정상적인 운전하에서도 성능에 한계가 있어 최근에는 강화되는 수질기준을 맞출 수 있는 새로운 고도 처리공정에 대한욕구가 팽배하고 있다.

한편, 오폐수중의 유기물과 질소 및 인등 영양성분을 제거하는 미생물로서 바실러스균이 매우 효과적이라는 실험결과 및 실증자료가 제시되고 있지만, 일반적인 하수처리장의 운전조건하에서는 바실러스균보다 여타 잡균의 활동이 우세하여 바실러스균의 농도가 낮게 유지되고 있으며, 바실러스균의 증식을 촉진하기 위해 폭기방법등 운전조건을 변화시켜준다 하더라도 바실러스균의 성장특성 때문에 바실러스균의 우점화배양이 용이하지 않아 이들 처리장에서 바실러스균을 고농도로 유지하는 것은 쉽지 않다. 이와같은 바실러스균은 성장을 위한 호조건의 환경이 조성되었을 때 사상체를 형성하면서 급속도로 성장하나 불리한 환경에서는 포자를 만들어 휴지상태에 들어 가는 등 일반적인 활성슬럿지를 형성하는 호기성 미생물하고는 많은 차이점을 내기 때문에 수 많은 미생물의 혼합배양에 의해 오염물을 제거하는 처리장에서 상기 바실러스균을 이용하여 오폐수를 처리하고자 하는 경우에는 이들 바실러스균의 증식을 촉진시킬 수 있는 적절한 증식촉진제가 요구된다.

본 발명은 이와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 그 목적은 하수, 분뇨 또는 오폐수를 고도처리하고자 하는 처리상에서 활성슬릿지공정의 비정상적인 운전조건하에서도 오폐수를 고효율로 처리할 수 있는 미생물군인 바실러스균의 포자형성, 발아 및 그 성장·증식을 촉진시키고, 활성을 현저하게 증진시켜 바실러스균이 고농도로 우점화배양될 수 있도록 하는 하수, 분뇨 또는 오폐수처리용 미생물활성제를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 활성슬럿지공정의 비정상적인 운전조건하에서도 오폐수를 고효율로 처리할 수 있는 바실러스균이 고농도로 우점화 배양될 수 있도록 하는 하수, 분뇨 또는 오폐수처리용 미생물활성제의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 미생물활성제는 규조토 10-14%, 제올라이트 2-5%, 황산마그네슘질수화물 3-4%, 바실러스슬릿지(함수율 70%)45-50%, 부식토 10-13%, 뉴트런트브로쓰 0.2-0.3%, 포도당 0.2-0.3%, 염화나트륨 0.1-0.2%, 무기물 0.1-0.2% 및 증류수 18-24%의 혼합비로 제조된 특징을 갖는다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 미생물활성제는 규조토 10-14%, 제올라이트 2-5%, 황산마그네슘칠수화물 3-4%, 활성슬럿지(함수율 70%)40-45%, 부식토 10-14%, 바실러스원액 0.3-0.5%, 뉴트런트브로쓰 0.2-0.3%, 포도당 0.2-0.3%, 염화나트륨 0.1-0.2%, 무기물 0.1-0.2% 및 증류수 18-24%의 혼합비로 제조된 특징을 갖는다. 한편, 상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 미생물활성제의 제조방법은 규조토, 제올라이트, 황산마그네슘칠수화물, 바실러스슬럿지 및 부식토를 혼합기에 놓고 약 10분간 혼합한 후 나머지 재료인 뉴트런트브로쓰, 포도당,염화나트륨 및 무기물을 증류수에 녹인 액을 첨가하여 다시 10분간 혼합하는 단계와, 수분함량 약 60%정도로 잘 혼합된 시료를 30-35℃에서 3-5일간 양생하는 단계와, 50℃의 건조기에서 수분함량이 30%가 될 때까지 건조하는 단계와 분쇄기에서 입도가 100메쉬 이상될때까지 분쇄하는 단계와, 분쇄된제품을 포장기에서 포장하는 단계로 이루어진 특징을 갖는다. 한편, 이와 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 미생물활성제의 제조방법은 규조토, 제올라이트, 황상마크네트칠수화물, 활성슬럿지 및 부식토를 혼합기에 놓고 약 10분간 혼합한 후 나머지재료인 바실러스원액, 뉴트런트브로쓰, 포도당, 염화나트륨 및 무기물을 증류수에 녹인액을 첨가하여 다시 10분간 혼합하는 단계와, 수분함량이 약 60%정도로 잘 혼합된시료를 30-35℃에서 3-5일간 양생하는 단계와, 50℃의 건조기에서 수분함량이 30%가 될 때까지 건조하는 단계와, 분쇄기에서 입도가 100메쉬이상이 될 때까지 분쇄하는 단계와, 분쇄된 제품을 포장기에서 포장하는 단계로 이루어진 특징을 갖는다. 본 발명에서 배양대상 미생물인 바실러스균은 모양이 단간균형태이고, 불리한 환경에서 포자를 만들 수 있는 그람양성 통성균이다. 본 발명의 미생물활성제에 사용한 바실러스균 및 미생물활성제의 사용으로 증식이 촉진되는 바실러스균에는 Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus fastidiosus, Bacillus sphaericus, Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Bacillus macerans등이 있다. 이 균의 우점화 배양 및 고농도 증식은 일반 처리장에서 슬럿지의 팽화현상을 유발한다고 해서 기피하고 있는 사상균체 형성의 수단을 이용한다. 한편, 본 발명에서 사용한 뉴트런트브로쓰는 Difco의 Bacto Nutrient Broth를 사용할 수 있으며, 그 조성성분 및 조성비는 Bacto Beef Extract 3g/L과 Bacto Peptone 5g/L이다. 본 발명에서의 미생물활성제는 바실러스균이 포자를 형성할 때와 포자가 다시 발아할 때 필요한 각종 미네랄성분을 공급하면서 미생물의 성장을 촉진할 수 있는 성분들로 구성되어 있다. 한편, 본 발명에 따른 미생물활성제의 제조시에 상기 각 성분은 정해진 범위내의 혼합비에 따라 혼합되어야만 하며 만일 각 성분의 혼합비가 정해진 범위를 벗어난 상태에서 혼합되는 경우에 바실러스균의 포자생성 및 발아에 영향을 미쳐 활성제의 성능이 저하된다. 이와 같은 본 발명에서 바실러스균 활성제는 재료로 사용하는 슬럿지의 종류에 따라 2종류로 나뉘어지는데, 첫 번째 활성제는 본 발명에서의 활성제를 사용하여, 하수, 분뇨 및 오폐수를 처리할 때 이들 처리장에서 발생되는 슬럿지를 사용하는 경우로서 각 재료의 가장 바람직한 배합비는 표1과 같다.

한편 본 발명에서의 두 번째 활성재는 순수배양한 바실러스균을 사용하는 경우로서 각 재료의 가장 바람직한 배합비는 표2와 같다.

표1 및 표2의 재료를 혼합하여 자연상태 또는 50℃정도로 저온 건조시켜 사용한다.

표1의 재료를 이용한 바실러스균 활성제(I)의 제조방법은 다음과 같다.

1. 표1의 재료중 규조토, 제올라이트, 황산마그네슘칠수화물, 바실러스슬럿지 및 부식토를 혼합기에 넣고 약 10분간 혼합한 후, 나머지 재료인 뉴트런트브로스, 포도당, 염화나트륨 및 무기질을 증류수에 녹인 액을 첨가하여 다시 10분간 혼합한다.

2. 수분함량 60%정도로 잘 혼합된 시료를 30-35℃에서 3-5일간 양생한다.

3. 50℃의 건조기에서 수분함량이 30%가 될 때까지 건조한다.

4. 분쇄기에서 입도가 100메쉬이상 될 때까지 분쇄한다.

5. 분쇄된 제품을 포장기에서 포장한다.

한편, 표2의 재료를 이용한 바실러스균 활성제(II)의 제조방법은 다음과 같다.

1. 표1의 재료중 규조토, 제올라이트, 황산마그네슘칠수화물, 활성슬럿지 및 부식토를 혼합기에 넣고 약 10분간 혼합한 후, 나머지 재료인 바실러스원액, 뉴트런트브로쓰, 포도당, 염화나트륨 및 무기물을 증류수에 녹인 액을 첨가하여 다시 10분간 혼합한다.

2. 수분함량 60%정도로 잘 혼합된 시료를 30-35℃에서 3-5일간 양생한다.

3. 50℃의 건조기에서수분함량이 30%가 될 때까지 건조한다.

4. 다시 분쇄기에서 입도가 100메쉬 이상될 때까지 분쇄한다.

5. 분쇄된 제품을 포장기에서 포장한다.

상기 방법으로 제조된 미생물활성제가 바실러스균을 이용하여 하수, 분뇨 및 오폐수 등을 처리하는 처리장에 투여되는 경우에, 처리장내의 영양분이 충분한 상태가 되면서 바실러스균이 급속하게 성장되어 사상체로 형성됨에 따라 종내에는 영양분의 부족상태가 초래되고, 이같은 상태에서 균체량을 반송비의 증가 등을 통해 오히려 늘려주면 사상체를 형성하고 있는 개별균체들은 더욱 심한 영양분 부족상태가 되는데, 이것이 한계점에 도달하면 포자가 형성되면서 상상체가 해체되고 포자를 포함한 균체수는 증가되는 한편, 형성된 포자가 영양분의 공급하에서 발아되어 새로운 균체로 성장되면서 기하급수적으로 증식됨에 따라 바실러스균의 우점하 배양효과가 뚜렷하게 발행하여 BOD 10 이하의 고도처리수를 얻을 수 있었다. 이하 본 발명의 바실러스균 활성체(I)을 실제 오폐수처리장에 투여하면서 오폐수를 처리한 예를 설명한다.

[실시예 1]

바실러스균활성제 투여장소 : R 오폐수처리장,

활성제투여전의 R 오폐수처리장의 조건 : 당초 R 오폐수처리장은 바실러스균을 이용하여 1일 100M²의 오폐수를 처리하는 처리장으로 설계되었으나, 운전자가 자주 교체되면서 바실러스균의 배양에 대한 고려가 무시된 사태에서 운전되어 유량조정 뿐만 아니라 폭기조와 침전조등 전체 처리시설에서 냄새가 발생되고, 폭기조에서는 흰거품이 발생되었으며 침전조의 침강상태가 매우 불량하여 전반적인 처리상태가 매우 저조하였음.

이에 본 발명에 바실러스균 활성제를 폭기조에 투여한 상태에서 3일간 운전한 다음에 원수와 활성제 투여전의 처리수 및 활성재투여후의 처리수의 수질을 표3과 같이 대비하여 나타내었다.

상기 표3에 따르면, 활성제투여후의 처리수의 수질이 원수 및 활성제 투여전의 수질에비하여 현저하게 호전된 것을 알 수 있으며, 활성제를 계속 투여하면서 처리하여 1개월 뒤에 측정한 수질은 BOD 3 이하의 맑은 상태를 유지하였다.

[실시예 2]

바실러스균 활성제 투여장소 : B 오폐수처리장

활성제투여전의 B 오폐수처리장의 조건 : 1일 50M²의 오폐수를 처리하는 B오폐수처리장의 운전상태는 비교적 양호한 편이었고, 역시 바실러스균을 이용하여 오폐수를 처리하고자 시도하고 있었으나, 슬럿지의 침강상태가 다소 불량하고, 처리장이 다소 불안정하였다. 이에 본 발명의 바실러스균 활성제를 투여하여 처리장을 정상화시켰다. 그런다음 바실러스균 활성제 투여전ㆍ후의 처리수의 수질과 원수(유입수)의 수질을 표4에 대비하여 나타내었다.

상기 표4에 따르면, 활성제투여후의 처리수의 수질이 원수 및 활성제 투여전의 수질에 비하여 현저하게 호전된 것을 알 수 있으며, 활성제를 계속 투여하면서 처리하여 1개월 뒤에 측정한 수질은 BOD 3 이하의 맑은 상태를 유지하였다.

[실시예 3]

바실러스균 활성제 투여장소 : K 분뇨처리장

활성제투여전의 K 분뇨처리장의 조건 : 1일 50M²의 분뇨를 처리하는 K 분뇨처리장은 호기성소화와 슬럿지공정을 병행하여 처리하는 대표적인 분뇨처리장의 하나로서, 본 발명의 활성제투여직전에 바실러스균을 적용하여 분뇨를 처리할 수 있는 공정으로 일부시설을 개조하고 운전방법을 변경하였는 바, 변경전 운전은 호기성소화 후 20배로 희석하여 다음의 슬럿지공정으로 이어지는 것으로 되어 있었으나 변경후는 3배의 희석수만을 사용하였다. 이에 본 실시예는 이 처리장의 변경된 운전에서부터 활성제를 투여하였으며, 그 결과, 고농도의 생분뇨를 처리함에 있어서도 냄새없이 고도의 처리수를 얻을 수 있었다. 이와 같이 생분뇨를 처리한 다음에 활성제투여전, 즉, 기존공정에서의 운전결과와 활성제를 투여하면서 개선된 공정으로 운전한 결과를 표5에 대비하여 나타내었다.

표5에 따르면, 활성제투여후의 처리수의 수질이 원수 및 활성제 투여전의 수질에 비하여 호전되어 BOD 2ppm이하의 맑은 상태로 유지되는 것을 알 수 있었다.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 하수, 분뇨 또는 오폐수처리과정에서 투여된 바실러스균활성제의 작용에 의하여 바실러스균의 포자형성, 발아 및 성장ㆍ증식이 촉진되고, 활성이 현저하게 증진됨에 따라 바실러스균의 우점화 배양이 가능하게 되어 활성슬럿지공정의 비성장적인 운전조건하에서도 하수, 분뇨 또는 오폐수의 고도처리가 가능하게 된다는 뚜렷한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 규조토 10-14%, 제올라이트 2-5%, 황산마그네슘칠수화물 3-4%, 바실러스슬럿시(함수율 70%) 45-50%, 부식토 10-13%, 뉴트런트브로쓰 0.2-0.3%, 포도당 0.2-0.3%, 염화나트륨 0.1-0.2%, 무기물 0.1-0.2% 및 증류수 18-24%의 혼합비로 제조되는 것을 특징으로 하는 하수, 분뇨 또는 오폐수처리용 미생물활성제.
2. 규조토 10-14%, 제올라이트 2-5%, 황산마그네슘칠수화물 3-4%, 활성슬럿시(함수율 70%) 45-50%, 부식토 10-14%, 바실러스원액 0.3-0.5%, 뉴트런트브로쓰 0.2-0.3%, 포도당 0.2-0.3%, 염화나트륨 0.1-0.2%, 무기물 0.1-0.2% 및 증류수 18-24%의 혼합비로 제조되는 것을 특징으로 하는 하수, 분뇨 또는 오페수처리용 미생물활성제.
3. 1)규조토, 제올라이트, 황산마그네슘칠수화물, 바실러스슬럿지 및 부식토를 혼합기에 넣고 약 10분가 혼합한 후 나머지 재료인 뉴트런트브로쓰, 포도당, 염화나트륨 및 무기질을 증류수에 녹인 액을 첨가하여 다시 10분간 혼합하는 단계와;

   2) 수분함량 약60%정도로 잘 혼합된 시료를 30-35℃에서 3-5일간 양생하는 단계와;

   3) 50℃의 건조기에서 수분함량이 30%가 될 때까지 건조하는 단계와;

   4) 분쇄기에서 입도가 100메쉬 이상될 때까지 분쇄하는 단계와;

   5) 분쇄된 제품을 포장기에서 포장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수, 분뇨 또는 오폐수처리용 미생물활성제의 제조방법.
4. 1) 규조토, 제올라이트, 황산마그네슘칠수화물, 활성슬럿지 및 부식토를 혼합기에 넣고 약 10분간 혼합한 후 나머지재료인 바실러스원액, 뉴트런트브로쓰, 포도당, 염화나트륨 및 무기물을 증류수에 녹인액을 첨가하여 다시 10분간 혼합하는 단계와;

   2) 수분함량이 약 60% 정도로 잘 혼합된 시료를 30-35℃에서 3-5일간 양생하는 단계와;

   3) 50℃의 건조기에서 수분함량이 30%가 될 때까지 분쇄하는 단계와;

   4) 분쇄된 제품을 포장기에서 포장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수, 분뇨 또는 오폐수처리용 미생물활성제의 제조방법.