KR100298297B1 - 신규한축산폐수처리미생물균주및그피처리수의생물학적용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 축산폐수처리균주 및 그 처리수의 생물학적 용도에 관한 것으로 상기 균주는 돈사나 우사로부터 유출되는 축산폐수를 정화시키는 균주중에서 우점균을 분리 배양하고 이들 균주를 이용한 축산폐수의 피처리수의 용도를 제공하는바 생산된 피처리수는 탈취제와 비료로서의 용도를 제공한다.

Description

신규한 축산폐수처리 미생물 균주 및 그 피처리수의 생물학적 용도
본 발명은 축산폐수처리에 적합한 신규한 미생물 균주 및 이를 이용하여 처리하고 남은 피처리수의 생물학적 용도에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 종래의 활성오니법과는 달리 축산폐수에 적합한 혼합미생물 균주를 분리하고 이 신규한 균주를 축산폐수에 투입하여 이를 정화하는 기술 및 정화된 피처리수의 탈취제 또는 액비로서의 신규한 용도에 관한 것이다.
종래의 폐수처리방법은 활성오니를 폐수처리조의 폭기조에서 배양하여 폐수의 생물학적 산소요구량(BOD)과 화학적 산소요구량(COD)를 저감시키는 것이 대부분이었으며 처리하고자 하는 폐수도 공장폐수나 생활폐수가 대부분이었다.
따라서, 지금까지 돈사나 우사로부터 유입되는 축산폐수를 처리하는 방법이나 시설은 전무한 실정이어서 이를 자연부패시키게 하거나 하천에 방류하므로서 환경을 엄청나게 오염시켜왔던 것이 사실이다.
본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출한 것으로 축사에서 발생되는 폐수를 집수조에 모아 1차 처리한 후 이를 다시 생물학적 처리를 하는 방법에 관련된 유용하고도 신규한 축산폐수처리 미생물 균주를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명 폐수처리 미생물 균주에 의하여 처리된 축산폐수(이하, "피처리수"라 함)를 재활용하는 방법과 관련하여 피처리수를 탈취제 및 액비로서의 용도를 제공함에 있다.
본 발명의 상기 목적은 토양으로부터 폐수처리균주를 분리하여 이를 동정하고 이 균주를 축산폐수에 처리하여 그 시험결과를 도출하고 상기 폐수를 정화하고 남은 피처리수의 수질을 분석한 후 이를 축사 또는 화장실에 살포하여 탈취효과를 조사하고 액비로서 원예식물에 살포하여 그 생육과정을 조사함으로써 달성하였다.
이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용을 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명 미생물 균주를 각각 보인 사진도이다.
본 발명은 폐수처리균주의 분리동정하는 단계; 이 균주를 이용하여 축산폐수를 처리하는 단계; 피처리수를 축사 또는 화장실에 살포하여 탈취효과를 조사하는 단계; 본 발명 피처리수의 희석액을 원예작물에 사용하여 액비로서의 가치를 평가하는 단계로 구성된다.
이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용을 실시예를 들어 설명하지만 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에만 제한되는 것은 아니다.
실시예 1. 폐수처리균주의 분리동정
본 발명의 폐수처리균주는 돈사에서 채취하여 선발한 세균과 방선균 우점종 중 총 5종의 혼합미생물 균주를 선택하여 이를 축산폐수 또는 인공배지에서 배양하여 분리한 후 동정하여 JSB 98.0으로 명칭하고 이를 한국과학기술원 생명공학연구소 부설 유전자은행에 1998년 9월 28일 기탁번호 KCTC 0524BP로 기탁하였다. 5종의 우점균주는 Micrococcus kristinae HO778(도 1), Corynebacterium glutamicum HO780(도 2), Corynebacterium glutamicum HO777(도 3), Paracocus denitrificans HO779 (도 4) 및 Bacillus mycoides HO781(도 5)로 확인되었다.
실험예 1: 총균수
잘 흔들어 섞은 시료 1mL에 생존하는 호기성 총세균수를 plate count agar배지에서, 방선균은 Humic acid 배지에서 연속희석법으로 계수한 결과, 총세균수: 1.12 × 108cfu/mL, 충반선균수: 7.1 × 105cfu/mL로 확인되었다.
실험예 2: 우점균의 분리
plate count agar 배지에서 관찰된 미생물은 육안으로 구분할 때 13종 이상이었으며, 이들 각각을 계수하여 총균수 대비 10% 이상의 군집을 가지는 세균 5종을 선택하고 선별된 5종의 세균은 시료 중 미생물 총군집의 10 ~ 20%를 점유하였다.
균주 1: microcolony with cream colony, 20%
균주 2: white and sticky colony, 18%
균주 3: yellow colony, 14%
균주 4: plane brownish colony, 11%
균주 5: rhizoid from colony, 10%
실험예 3: 우점균의 동정
균주 1(HO 778):
(1) 형태 및 배양적 특성
아가상의 콜로니들은 원형, 완성형(entire), 볼록형 및 스무드형이고 희미한 크림색을 나타내고 구형세포, 직경 0.5 ~ 1.1μm, 대부분 4분자이거나 불규칙한 크로스터를 형성하며 그람양성이고, 비운동성이며 포자형성하지 않았다.
(2) 생리 생화학적 및 화학분류학적 특성
＊카탈라제 양성, 옥시데이즈 양성을 나타냈다.
＊동화시험(assimilation test): L-아라비노스(L-arabinose), D-ribose(D-리보스), D-크실로오스(D-xylose), 아세트산, 메틸피루베이트(methyl pyruvate), 모노-메틸 석시네이트(mono-methyl succinate), 프로피온산(propionic acid), 푸트레신(putrescine)(Biolog GP로부터).
세포 지방산 조성: C15:0 anteiso 58.35%
C17:0 anteiso 26.04%
C16:0 iso 13.08%
C16:0 2.53%
(3) 판정
Micrococcus kristinae(신뢰도 98%)
균주 2(HO780) :
(1) 형태 및 배양적 특성
영양아가상의 콜로니는 스무드형, 완성형, 원형, 약간 희미하게 반짝거리고 일반적으로 희미한 노란색을 띄는 흰색을 나타냈다. 브로스배양에 의하면 응집제 침전물에 의한 탁도를 조절하며 짧은 그람 양성 간균 또는 타원균 0.7 ~ 1.0 × 1.0 ~ 3.0μm이고 단독발생 또는 쌍을 이루거나 불균칙한 덩어리를 형성하였다. 후기 세포배양단계에서는 매우 짧았으며 대부분이 타원형 구균이였다. 염색전이 그래뉼(Metachromatic granules)을 형성하였고 자동력이 없으며 엔도스포아(ecdospore)를 형성하지 않았다.
(2) 생리 생화학적 및 화학분류학적 특성
＊카탈라제 양성, 우레아제 양성, 질산환원, 카제인분해 음성, 젤라틴 용해제 음성을 나타냈다.
＊동화시험(assimilation test): D-리보스(D-ribose), D-크실로스(D-xylose), 아세트산(acetic acid), 프로피온산(propionic acid)(Biolog GP)
＊세포 지방산 조성: C18: 1 w9c 65.55%
C16:0 26.61%
C17:0 6.32%
C18:0 1.52%
＊주요 메나퀴논은 MK-9(H2)
(3) 판정
Corynebacterium glutamicum(신뢰도 85%)
균주 3(HO777) :
(1) 형태 및 배양적 특성
영양아가상의 콜로니들은 스무드형, 완성형, 원형 희미하게 약간 반짝이면서 일반적으로 짙은 황색을 띄는 노란색을 나타내고 브로스 배양에 의하면 응집제 침전물에 의해 탁도를 조절하였다.
짧은 그람양성 간균 또는 0.7 ~ 1.0 × 1.0 ~ 3.0 크기 타원형 구균, 단독 발생, 한쌍을 이루거나 불규칙한 덩어리를 형성하고 세포배양 후기단계에서 매우 짧았고, 타원형은 대부분 구균이였다. 염색전이 그래뉼을 형성하였고 자동력이 없으며 엔도스포아를 형성하지 않았다.
(2) 생리 생화학적 및 화학분류학적 특성
＊카탈라아제 양성, 우레아제 양성, 질산환원, 카제인분해 음성, 젤라틴 용해제 음성을 나타냈다.
＊동화시험(assimilation test): β-사이클로덱스트린(β-cyclodextrin), 셀로비오세(cellobiose), D-프럭토스(D-fructose), α-D-글루코스(α-D-glucose), 말코트리오스(maltotriose), D-만노스(D-mannose), 3-메틸 글루코스(3-methyl glucose), 팔라티노스(palatinose), D-프시코스(D-psicose), D-리보스(D-ribose), 슈크로스(sucrose), 투라노스(turanose), D-크실로스(D-xylose), 아세트산, L-말산(L-malic acid), L-아스파라긴(L-asparagine), L-글루타민산(L-glutamic acid), 우리딘(uridine)(Biolog GP로부터)
＊세포지방산 조성: C18:1 w9c 57.46%
C16:0 38.01%
C18:0 1.45%
C15:0 1.06%
＊주요 메나퀴논은 MK-9(H2)
(3) 판정
Corynebacterium glutamicum (신뢰도 99%)
균주 4(HO779) :
(1) 형태 및 배양적 특성
영양아가상의 콜로니는 직경이 2 내지 3mm이고 대부분 원형, 스무드형, 완성형이고, 반짝임이 있으며, 희미한 갈색을 띄는 흰색을 나타냈다. 구형 세포(직경 0.5 ~ 0.9 μm) 또는 짧은 간균(0.9 ~ 1.2μm 길이)를 나타내고 단독발생, 한쌍을 이루거나 크러스트를 형성하고 휴지기가 없으며 그람음성이고 자동력이 없었다.
(2) 생리 생화학적 및 화학분류학적 특성
＊카탈라제 양성, 옥시다제 양성, 질산을 혐기성 조건하에서 질소산화물과 질소분자로 환원시키고 에스쿠린, 전분, 젤라틴 및 Tween 80 가수분해는 음성, 포스파타제와 우레아제 음성을 나타냈다.
＊동화시험(assimilation test): L- 리보스(L-ribose), D-리보스(D-ribose), D-크실로스(D-xylose), β-하이드록시부틸산(β-hydroxybutyric acid), D-락트산메틸에스테르(D-lactic acid methyl ester), L-락트산(L-lactic acid), 메틸피루베이트(methyl pyruvate), 모노-메틸석시네이트(mono-methyl succinate)
＊세포 지방산 조성: C18:1w7c/w9t/w12t 82.98%
C10:0 3OH 5.93%
C16:1 iso I/C14:0 3OH 3.29%
C18:0 2.50%
C20:1 w9t 1.65%
C17:0 1.30%
C19:0 1.27%
(3)판정
Paracoccus denitrificans (신뢰도 85%)
균주 5(HO781) :
(1) 형태 및 배양적 특성
아가상에 형성된 특유의 근부 콜로니를 형성하였고 체인형상의 간균을 발생하였으며 콜로니들은 단조로운 형태이거나 결빙유리모양을 나타냈다. 그람양성이고 운동성이 없으며 포자는 타원체이고 세포의 중앙부분에 위치해 있다.
(2) 생리 생화학적 및 화학분류학적 특성
＊동화시험(assimilation test): L-arabinose(L-아라비노스), D-arabitol(D-아라비톨), D-ribose(D-리보스), D-alanine(D-알라닌), 아데노신(adenosine), 아데노신-5'-모노포스페이트(adenosine-5'-monophosphate)(Biolog GP).
＊세포 지방산 조성: C15:0 iso 20.71%
C15:0 iso 2OH/C16:1 w7c 14.98%
C13:0 iso 11.25%
C17:0 iso 8.64%
C12:0 iso 6.24%
C14:0 6.02%
Iso C17:1 w5c 5.16%
균주5(H0781)의 생화학적 특성
특 성 결 과
카탈라제 +
혐기성 성장 +
보그스-프로스카우어 시험 -
산 유래 D-글루코스 +
L-아라비노스 -
D-크실로오스 -
D-만니톨 -
카제인 가수분해 +
전분 가수분해 +
프로피온산 이용 -
시트르산 이용 +
아질산염으로 환원되는 질산염 +
인돌 형성 -
성장 pH 6.8 영양 브로스 +
5.7, SDA +
NaCl 성장 2% +
5% +
7% -
10% -
성장온도 30℃ +
37℃ +
50℃ -
55℃ -
(3) 판정
Bacillus mycoides (신뢰도 90%)
실험예 4
Differential Interference Microscopy(× 1000)에서의 우점균의 사진은 도 1 내지 도 5와 같다.
실시예 2. 축산폐수의 처리
축사에서 나오는 폐수를 집수조에 모아 이를 실시예 1에서 분리배양된 혼합미생물 균주 처리조에 차례로 유입시키고 처리조 하부에서는 BLOWER에 의하여 용존산소량이 2ppm 이상 유지되도록 산소를 공급하고 폭기시간은 18시간/일을 유지하였다.
본 실시예는 1998. 6. 28.부터 1998. 7. 6.까지 서울시 보건환경연구원에서 3회 반복하여 실험한 결과 다음 표 2과 같은 성적을 얻었다.
축산폐수 처리성적
검사항목 검사결과(mg/L) 판 정
BOD 24.0 합 격
SS 52.5 합 격
주 : 1998. 7. 6. 서울시립보건환경연구원
실시예 3. 축산폐수의 처리결과 얻은 피처리수의 수질분석
본 발명의 실시예 2에 따라 생산되는 피처리수의 양은 대체로 유입수의 양과 일치한다. 본 발명에 따라 생산된 피처리수의 용도를 조사하기 위하여 그의 미생물학적 및 이화학적 검사를 수행한 결과 다음 표 3와 같은 수질검사결과를 얻었다.
본 발명의 피처리수의 수질검사 결과 (1998. 8. 20. 대상(주) 축산과학연구소)
시료 아질산태질소 질산태질소 총경도 Fe pH 대장균 일반세균
기준치(식수) NT 10ppm이하 300ppm이하 0.3ppm이하 5.8∼8.0 NT/500cc 100이하/1cc
본발명품(피처리수) 0.07 0.12 129.56 0.14 7.87 3,500 370
주 : NT = Not Detected(검출안됨)
실험결과에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 피처리수는 이화학적 성질에 있어서는 식수로서도 손색이 없으나 미생물학적 성질에 있어서는 세균이 기준치보다 높은 것을 알 수 있었다.
한편, 본 발명 피처리수의 시료에 대한 무기질 비료로서의 용도를 확인하기 위하여 무기성분의 정량분석을 수행한 결과는 다음 표 4과 같아 그 가치가 있는 것으로 평가되었다.
무기성분의 정량분석 결과 (기초과학지원연구소)
성 분 함량(ppm) 성 분 함량(ppm)
Na 314 Ca 29.5
K 710 Fe 0.4
Mg 29.9 Cu 0.5
P 27.1 Zn 0.2
(주) 1 : 1998. 10. 19. 분석결과임2 : 시료중 Mn, Al, Cr, Cd, Pb, As, Hg는 불검출
실시예 4. 본 발명에 따른 부산물 피처리수의 용도조사
본 발명에 따라 얻어진 부산물 피처리수의 용도를 조사하였다.
우선, 피처리수 1L를 조루에 담아 돈사와 우사 및 화장실에 각각 1일 3회 살포한 결과 돈분과 우분 및 인분의 냄새가 완전히 제거되었다. 이는 본 발명에 따른 부산물 피처리수의 탈취효과가 매우 강력함을 나타내었다.
한편, 본 발명에 따른 부산물 피처리수의 액비로서의 용도를 확인하기 위하여, 피처리수 50∼100배 의석액을 인근 농가의 비닐하우스와 골프장 잔디에 일 3회 스프링 쿨러로 살포한 실험구와 일반 지하수만을 살포한 대조구를 비교 실험한 결과 다음 표 5 및 표 6와 같은 실험결과를 얻었다.
식물재배시험결과(고추)
구 분 Control 50×액 100×액 150×액 비 고
Pn 23.7 25.7 24.8 24.2
Chl 2.10 2.78 2.92 2.73
Cs 3.24 4.54 4.72 4.48
Growth 7.9 90.5 88.5 87.7
Products 34.7 48.4 47.2 45.8
주 : Pn : 광합성율(단위 : μmol CO2m-2S-1)Chl : 엽록소 함량(단위 : mg/g)Cs : 기공컨덕턴스(단위 : cm/s)Growth : 길이생장(단위 : cm)Products : 총결실량(단위 : 개수)
상기 실험결과에서 보는 바와 같이 광합성율, 엽록소함량, 기공컨덕턴스, 길이생장 및 총결실량에 있어서 대조구에 비하여 현저히 향상됨을 알 수 있다.
잔디생육시험결과
구 분 Control 50×액 100×액 150×액
Pn 5.22 4.30 9.28 8.82
Cs 0.30 0.82 0.73 0.68
Tr 4.8 10.8 9.72 8.92
주 : Pn : 광합성율(단위 : μmol CO2m-2S-1)Cs : 기공컨덕턴스(단위 : cm/s)Tr : 증산작용(단위 : mg H2O/m2/sec)
상기 실험결과에서 알 수 있듯이, 본 발명 피처리수 50×액을 액비로 처리한 실험구가 대조구에 비하여 광합성율과 증산작용이 각각 50% 정도 향상되었다.
이상 실시예와 실험예를 통하여 명백한 바와 같이 본 발명은 축산폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 신규한 혼합균주를 제공하는 효과가 있다. 그 뿐만 아니라, 본 발명 신규한 균주에 의하여 처리된 피처리수는 탈취효과 및 식물의 성장촉진효과가 뛰어나므로 탈취제 또는 액비를 제공하는 효과가 있으므로 환경보전 및 비료산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

  1. 축산폐수처리에 유용한 균주1(Micrococcus kristinae H0778), 균주2(Corynebacterium glutamicum H0780), 균주3(Corynebacterium glutamicum H0777), 균주4(Paracocus denitrificans H0779) 및 균주5(Bacillus mycoides H0781)의 우점균으로 조성된 것이 특징인 신규한 혼합미생물 균주 JSB-98.0(KCTC 0524BP).
  2. 제 1 항 기재의 혼합미생물 균주 JSB-98.0(KCTC 0524BP)를 축산폐수처리조에 차례로 유입시키고 상조 처리조 하부에서 블로와(Blower)에 의해 용존산소량이 2ppm이 유지되도록 산소를 공급하고 폭기시간을 18시간/일 유지함을 특징으로 하는 축산폐수 처리방법.
  3. 제 2 항 기재의 축산폐수처리방법에 의해 얻을 수 있는 축산폐수처리수를 유효성분으로 하는 액비.
KR1019980046275A 1998-10-30 1998-10-30 신규한축산폐수처리미생물균주및그피처리수의생물학적용도 KR100298297B1 (ko)

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