KR100455643B1 - 고농도의 에틸렌글리콜 분해능력을 가진 신규 미생물슈도모나스 이지-2(Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ. ＥＧ-2)및 이것을 이용한 에틸렌글리콜(ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ)이 함유된 폐수의 처리방법 - Google Patents

고농도의 에틸렌글리콜 분해능력을 가진 신규 미생물슈도모나스 이지-2(Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ. ＥＧ-2)및 이것을 이용한 에틸렌글리콜(ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ)이 함유된 폐수의 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 호기성 및 통성 조건에서 생육이 양호하고, 에틸렌글리콜(ethylene glycol)의 분해능이 우수한 신규 미생물인 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonas sp. EG-2) 및 이를 이용하여 폴리에스터 감량가공공정에 의해서 배출되는 에틸렌글리콜이 함유된 합성폐수를 생물학적으로 처리하는 방법에 관한 것이다.
슈도모나스 이지-2 (Pseudomonas sp. EG-2)는 질소원, 인원, 무기염류를 기본으로 하고 탄소원으로서 에틸렌글리콜이 함유된 배지에서 선별된 미생물로서, 난분해성 물질인 에틸렌글리콜의 혼입에 의한 미생물 증식의 억제가 없으며, 유량 및 BOD부하 변동에 의한 충격부하 현상이 나타나지 않으므로 폴리에스터 감량공정등에서 배출되는 산업폐수에 함유된 에틸렌글리콜을 완전히 분해시킬 수 있는 우수한 신규 미생물이다.
또한, 본 발명의 에틸렌글리콜이 함유된 폐수의 생물학적 처리 공정은, 원수를 중화하는 단계, 상기 중화된 폐수를 폭기조에서 폭기하는 단계, 상기 폭기조를 통과한 폐수를 침전시키는 단계, 상기 침전조를 통과한 폐수를 가압부상하는 단계, 상기 가압부상단계를 통과한 폐수를 다시 침전시키고, 정화된 분리수를 방류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고농도의 에틸렌글리콜 분해능력을 가진 신규 미생물 슈도모나스 이지-2(Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ. ＥＧ-2) 및 이것을 이용한 에틸렌글리콜(ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ)이 함유된 폐수의 처리방법{Pseudomonas sp. EG-2 having a ability to resolve high-density ethylene glycol and a method of waste-water treatment using the same}
본 발명은 에틸렌클리콜 분해 능력이 우수한 미생물 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonas sp. EG-2) 및 이것을 이용한 에틸렌글리콜(ethylene glycol)이 함유된 폐수의 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 호기성 및 통성 조건에서 생육이 양호하고, pH, 온도, 유량 및 생물화학적 산소요구량(BOD)의 변화에 강하며, 고농도의 에틸렌글리콜의 탁월한 분해능을 가진 미생물인 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonas sp. EG-2) 및 이것을 이용하여 에틸렌글리콜이 함유된 폐수를 생물학적으로 처리하는 방법에 관한 것이다.
우리나라의 대표적인 오염산업으로 분류되는 염색관련업체로부터 배출되는 오염부하량은 전체의 약 24%를 차지 하고 있으며, 공공수역에 미치는 영향은 매우 크다고 할 수 있다.
산업폐수에는 생물학적으로 분해되기 쉬운 물질 뿐만 아니라, 폴리에스터(polyster) 감량가공 공정에 의한 에틸렌글리콜과 같은 난분해성 유기물질이 다량으로 배출되고 있으나, 기존의 폐수 처리장에서 처리하고 있는 응집-활성슬러지 공정은 난분해성 유기물질의 유입에 의하여 미생물의 증식이 억제되고, 생물화학적 산소요구량(BOD)부하변동에 의한 충격부하 현상과 운전의 표준화가 이루어지지 않고 있으며, 운전의 자동화가 되지 못하여 경험적인 관리를 하고 있는 실정으로 인해 폭기조내의 벌킹(bulking)과 찌꺼기(scum)등이 발생함에 따라 산업 폐수의 분해효율이 낮아 환경오염의 대표적인 원인물질로 대두되고 있다. 또한, 종래의 전 응집공정에서는 수질변동에 따라 약품주입을 신축적으로 대응하기가 곤란하고 난분해성 물질의 불완전한 제거 및 슬러지 발생량의 과다 등의 문제점이 지적되고 있다.
특히, 1970년대 후반에 직물류의 고급화 기술로서 폴리에스터(polyster) 감량 기술이 급속도로 정착되었다. 종래의 폴리에스터 감량가공공정은 100~110℃의 5% 수산화나트륨(NaOH)수용액에 폴리에스터섬유를 투입하여 반응시키면 테레프탈산(Terephthalic Acid)과 에틸렌글리콜이 가수분해되지만, 감량률은 20~30%정도에 그치기 때문에 대부분은 전량 폐수로 배출된다. 이때 배출되는 감량 폐액은 화학적 산소요구량(COD)이 20,000ppm, 생물화학적 산소요구량(BOD)이 100,000ppm 으로 대단히 농도가 높은 유기성 폐수이다. 따라서 감량가공폐수는 고부하, 다변성의 악성폐수로서 폴리에스터감량공정에서 배출되는 생물학적 난분해성 물질인 에틸렌글리콜을 다량함유 하고 있어, 이를 생물학적 공정으로 처리시 거의 제거되지 않고 배출수에 함유되어 자연환경에 배출되기 때문에 공공수역의 수질에 상당한 악영향을 미치는 폐수이다.
현재까지 국내외적으로 미생물을 이용한 생물공학적 처리방법에 대한 연구가 진행되어왔다. 즉, 특정한 방향족화합물을 분해하는 능력을 가진 균주를 선별하고 이용하는 것으로서 벤젠분해방법(Eric 등, Appl. Environ. Microbiol., Vol. 55, p.3221, 1989), 슈도모나스 푸티다와 크렙토코코스멜리노비를 혼합배양한 후 활성탄에 고정시켜 페놀을 분해하는 방법(Rehm 등, Appl. Microbiol. Biotechnol. Vol. 16, p283. 1987) 및 슈도모나스속을 이용한 나프탈렌분해방법(Kobayshi 등, Environ. Sci. Technol., Vol. 16, p170, 1982)등과 같이 미생물을 이용하여 실제 산업현장의 폐수처리에 응용하려는 연구가 다각도로 진행되었다.
그러나 아직은 일부 국한된 난분해성 물질에 대해서만 분해능력을 가진 미생물이 개발되고 있을 뿐 그 범위가 한정적이었고, 에틸렌글리콜을 분해하는 미생물에 대한 연구는 거의 진행되지 않고 있으며, 또한 실제 폐수처리에서의 분해 효율 및 안정성이 미흡하기 때문에 실제 폐수처리에서도 우수한 분해능이 있는 미생물의 개발이 시급한 실정이었다.
따라서, 에틸렌 글리콜을 분해하는 미생물을 선별하여 폴리에스터 감량폐수의 처리에 응용하는 것이 필요하며 이러한 물질을 분해하는 미생물을 선택하여 분리하기 위해서는 분리원의 선택과 대상물질을 선정하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
대한민국 특허 제142,106호에서는 에틸렌글리콜을 기질로 이용하는 신규 미생물인 슈도모나스 이에이더블유가 제시되었다. 이를 이용하여 폐수를 분해한 경우 CODMn과 CODCr의 제거율이 약 90%정도로 높았지만, 고농도의 에틸렌글리콜의 경우에는 분해능이 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 대한민국 특허공개 제2001-97467호에서는, 에틸렌글리콜을 분해하는 신규미생물 슈도모나스 푸티다 씨제이-이지 에이가 제시되었지만, 본 미생물은 에틸렌글리콜이 1000ppm이하로 함유된 경우에만 분해가능하기 때문에, 1000ppm 이상의 고농도의 에틸렌글리콜을 분해할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 생물학적처리의 처리효율에 있어서 가장 중요하게 작용하는 것은 산업폐수 성분을 분해할 수 있는 미생물인 세균인 점에 착안하고, 다년간 국내의 여러 섬유공장의 폴리에스터 감량공정에서 배출되는 폐수 및 오염원으로부터 시료를 채취하여 에틸렌글리콜 성분을 분해할 수 있는 세균을 분리하여 염색공장폐수의 분해실험을 실시하였으며, 에틸렌글리콜 성분의 분해능이 우수한 종을 선정하여 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonas sp. EG-2)로 동정하였다.
본 발명은 호기성 및 통성 조건하에서 생육이 양호한 미생물로써, 실제 감량폐수처리에서도 고농도의 에틸렌글리콜을 완전히 분해시키는 에틸렌글리콜의 분해능이 우수한 미생물 및 이 미생물을 이용하여 에틸렌글리콜이 함유된 산업폐수를 생물학적으로 처리하는 효과적인 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 에틸렌글리콜등 난분해성 물질의 혼입에 의한 미생물 증식의 억제가 없으며, 유량 및 BOD 부하 변동에 의한 충격부하현상이 나타나지 않기때문에, 사전 응집처리에 의하여 부하를 낮추는 공정이 필요없는, 본 발명인 신규 미생물을 이용한 폐수의 처리방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 슈도모나스 이지-2가 접종된 방류수의 에틸렌글리콜의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 운전 시간(operation time)에 따른 슬러지 부피의 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)함유 최소배지에서 분리된 균을 접종하여 배양시간별 에틸렌글리콜 함량을 기체크로마토그래피(Gas Chromatography)를 이용하여 분석한 결과에 대한 그래프이다.
도 4는 슈도모나스의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)사진이다.
도 5는 기존의 폐수처리 공정과 본 발명의 슈도모나스 이지-2를 이용한 폐수처리 공정의 비교를 도시한 것이다.
본 발명은 호기성 및 통성 조건에서 에틸렌글리콜 분해능이 우수한 신규 미생물인 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonas sp. EG-2) 및 이를 이용한 에틸렌글리콜(ethylene glycol)이 함유된 폐수의 처리방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 호기성 또는 통성 조건에서 생육이 양호하고, pH, 온도, 유량 및 생물화학적 산소요구량(BOD)의 변화에 강하며, 고농도의 에틸렌글리콜의 탁월한 분해능을 가진 미생물인 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonas sp. EG-2)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 미생물을 이용하여 에틸렌글리콜이 함유된 폐수를 생물학적으로 처리하는 방법에 관한 것이다.
본 발명자들은 대구지역의 섬유공장 주변 하천의 토양(오염원)을 채취하였다. 본 발명의 신규 미생물은 질소원, 인원, 무기염류를 기본으로 하고, 유일 탄소원으로서 에틸렌글리콜을 함유하는 최소배지를 사용하여 에틸렌글리콜을 탄소원으로 이용할 수 있는 세균들로 분리된 후, 에틸렌글리콜 분해능이 가장 우수한 균주로 선별된 것이다. 상기 최소배지를 보다 상세하게 설명하면, 황산암모늄, 인산이수소칼륨, 염화나트륨 및 황산마그네슘을 기본으로 하고, 유일탄소원으로서 에틸렌글리콜을 함유하고 있다.
본 발명에 따른 신규 미생물의 성상은 다음과 같다.
분리균주의 전자현미경 사진(SEM : Scanning Electron Microscope)은 도 3 와 같으며 형태학적, 생리학적 특징을 조사한 결과는 하기 표 1 및 표 2 와 같다. 분리균주는 그람(Gram)음성, 간균으로서 운동성을 가지고 있었다. 또한, 배양학적 성질을 조사한 결과 카탈라아제 테스트(catalase test), 젤라틴(gelatin) 액화능, 시트르산(citrate) 이용성 및 황화수소 생산물(H2S production)은 모두 양성을 나타내었으며, 메틸레드 테스트(Methyl Red test), V-P 테스트, 인돌(indol) 생성능 및 전분 유사물질 생성능은 음성있으며 포도당으로부터 이산화탄소를 생성하지 않았다. 탄수화물 이용가능성은 글루코오스(glucose), 프록토스(fructose), 크실로오스(xylose). 갈락토오스(galactose), 이노시톨(inositol), 소르보오스(sorbose), 라피노오스(raffinose)를 이용하였으며 그 외의 탄수화물은 이용하지 못하거나 미약하였다. 따라서, 분리된 균주의 형태학적, 배양학적 및 생리학적 특성에 따라 Bergeys Manual of determinative bacteriology (10th ed.) 와 Manual for the Identification of medical bacteria(2nd ed.)등에 준하여 동정한 결과 슈도모나스(Pseudomonas)속 으로 동정되어, 분리균을 슈도모나스 이지-2(Pseudomonas sp. EG-2)로 명명하고, 2002년 7월 20일 자로 한국종균협회 부설 한국 미생물보존센터에 기탁번호 KFCC - 11310로 기탁하였다.
표 1. 분리된 균의 형태학적 및 생리학적 특성
특성(Characteristics) 슈도모나스 EG-2
그람염색(Gram staining)세포형태(Shape)크기(Size)운동성(Motility)포자 생성(Spore formation)카탈라아제 테스트(Catalase test)메틸레드 테스트(Methyl red test)V-P테스트(V-P test)인돌형성(Indol production)녹말가수분해(Starch hydrolysis)젤라틴액화(Gelatin liquefaction)구연산 이용성(Utilization citrate)황화수소생성(Hydrogen sulfid production)Gas from glucose우라아제 테스트(Urease Test)옥시다아제 테스트(Oxidase test)색소생성(Pigment production)광성장온도(Optimum growth temperature)pH염화나트륨하에서의 생장(Growth in NaCl) -간상형(Rod)0.4 ∼ 0.6 ×2.5 ∼ 1.8㎛운동가능(Motile)-+----+++--+-25 ∼ 30℃4.0 ∼ 10.00 ∼ 9%
+, 양성 ; -, 음성
표 2. 분리된 균의 탄소원 이용성
탄소원(Carbon sources) 슈도모나스 EG-2 탄소원(Carbon sources) 슈도모나스 EG-2
글루코오스(Glucose)프록토스(Fructose)크실로오스(Xylose)갈락토오스(Galactose)이노시톨(Inositol)소르보오스(Sorbose)소르비톨(Sorbitol)락토오스(Lactose)수크로오스(Sucrose)말토오스(Maltose)아라비노오스(Arabinose)덱스트린(Dextrin) +++++++----+ 글루콘산(Gluconic acid)펩틴(Pectin)가용성전분(Soluble starch)라피노오스(Raffinose)만노오스(Mannose)글리세린(Glycerin)N-아세틸-글루탐사민(N-acetyl-glucosamine)카프레이트(Caprate)아디페이트(Adipate)말레이트(Malate)페닐아세테이트(Phenylacetate) ww-+-w---+-
+, 양성 ; -,음성; w,미약함
폴리에스터 폐수에는 생물학적으로 분해되기 쉬운 물질뿐만 아니라 난분해성 물질이 다량 배출되고 있으나 기존처리장에서는 응집공정으로 전 처리한 후 활성슬러지공정으로 후처리하고 있어 폭기조내의 용존산소가 낮고 슬러지벌킹등의 발생에 의하여 종합처리를 하는데 어려움이 많다. 기존 처리장에서 응집처리를 제일먼저 하는 이유는 폭기조 내의 생물화학적 산소요구량(BOD) 부하가 높아 폐수처리가 잘 되지 않기 때문에, 응집공정으로 전 처리 하여 BOD부하를 낮추기 위하여 응집처리를 하는 것이다.
또한 염색폐수는 성분조성이 복잡하고 수질변동이 크기 때문에 여러 가지 처리법과 그에 대한 조합이 검토되어 왔으나 아직도 정확한 폐수처리시스템이 정착되지 않고 있는 실정이다. 그러므로 기존 처리장에서는 유량 및 부하 변동에 의한 충격부하로 인하여 폐수처리효율이 저하하고 벌킹현상이 일어남에 따라 BOD 부하를 낮추기 위하여 전처리로서 응집처리를 하고 있는 것이다.
그러나 본 발명에서 분리된 세균은 pH 및 온도의 변화에 강하고, 난분해성물질의 혼입에 의한 미생물의 증식의 억제가 없으며, 유량 및 BOD부하 변동에 의한 충격부하현상이 없으므로, 기존의 처리공정과 같은 응집처리에 의하여 부하를 낮추는 공정이 필요 없이 바로 폐수를 유입시킬 수 있다.
상기와 같은 이유로 본 발명의 슈도모나스 이지-2를 이용하여 폐수를 처리하는 공정은, 원수-중화-폭기조-침전조-가압부상조-침전조-방류와 같은 처리공정으로 처리를 하여도 처리효율이 증가되는 것으로 나타났다.
슈도모나스 이지-2를 이용하여 에틸렌글리콜이 함유된 폐수를 처리하는 공정은, 원수를 중화하는 단계, 상기 중화된 폐수를 폭기조에서 폭기하는 단계, 상기 폭기조를 통과한 폐수를 침전시키는 단계, 상기 침전조를 통과한 폐수를 가압부상하는 단계, 상기 가압부상 단계를 통과한 폐수를 다시 침전시키고, 정화된 폐수를 방류하는 단계를 포함한다. 이하에서 단계별로 보다 상세히 설명한다.
원수인 염색공정의 폐수는 pH 12 정도의 강알칼리 폐수 이다. 따라서, 생물학적 처리를 위하여는 본 균의 최적 pH로 조성해야 하는데, 본 균의 최적 pH는 6~8인 것으로 조사되었으므로, 본 균의 최적 pH를 맞추기 위하여, 황산등의 산을 원수에 첨가하여 pH 6~8이 되도록 조절하는 중화 공정이 필요하다.
폭기조 단계에서는 본 발명인 미생물을 배양하여 폭기조에 투입시킴으로써, 난분해성 물질을 분해하는 작용이 이루어진다.
침전조 단계에서는 폭기조 내의 미생물과 처리수를 분리하고, 미생물의 농도를 조절하는 작용을 한다.
가압부상조 단계에서는 침전조의 상등액에 남아있는 유기물을 가압부상조에서 완전히 제거하고, 상기 가압부상단계를 통과한 폐수를 다시 침전시키고, 마지막으로 상기 공정에 의하여 정화된 분리수를 방류하는 단계로 완결된다.
다음의 실시예는 본 발명을 좀더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 하기 실시예에 한정하는 것은 아니다.
(실시예 1) : 에틸렌글리콜 분해 균주의 선별
에틸렌글리콜의 분해능력과 생육이 우수한 미생물을 분리하고자, 대구지역섬유공장의 폐수처리장에서 폐수가 유출되는 하천 주변의 오염원(물과 토양)을 채취하여 일정기간 순응시킨 후, 순응된 미생물을 멸균 생리식염수에 현탁하여 에틸렌글리콜함유 최소배지(에틸렌글리콜 2%, 황산암모늄 0.2%, 인산이수소칼륨 0.1%, 염화나트륨 0.1%, 황산마그네슘 0.05%)의 평판배지에 도말하였다.
도말한 평판배지를 30℃의 배양기에서 3일간 배양하여 평판 배지상에서 우수한 성장을 보이는 20여종의 단일군락 미생물을 분리하였다.
분리된 매생물에 대한 에틸렌 글리콜의 분해능력을 측정하기 위하여 상기 에틸렌글리콜 함유 최소배지에 각각의 단일 군락 미생물을 접종한 후, 30℃에서 48시간 진탕배양하여 균의 생육도 및 에틸렌글리콜의 분해능력이 우수한 1개의 균주를 선택하였다.
(실험예 1)
실시예 1에 의하여 분리된 슈도모나스 이지-2 의 생육에 미치는 에틸렌글리콜(ethylene glycol)농도의 영향을 조사하기 위하여 에틸렌글리콜 농도를 0.01 ∼1.0% 로 조정하여 36시간 진탕배양한 결과는 하기 표 3과 같다.
에틸렌글리콜 농도가 증가할수록 균의 생육도도 비례하여 증가하였으며, 폐수에 에틸렌글리콜 농도가 1% 까지 함유된 점으로 미루어 볼 때 본 균에 의한 폐수처리시 에틸렌글리콜은 균의 생육에 미치는 영향이 없이 완전히 분해되는 것으로 나타났다.
또한, 에틸렌글리콜의 농도가 2.0%이상일 경우에는 에틸렌글리콜의 분해시간이 길어지는 것으로 관찰되었으며, 에틸렌글리콜의 농도가 2.0%이하일 경우에는 짧은 시간(24시간)내에 에틸렌글리콜이 완전히 분해되는 것으로 나타났으며, 에틸렌글리콜의 농도가 2.0%인 경우에도 우수한 분해능을 보이는 것으로 나타났다.
표 3. 에틸렌글리콜의 농도에 따른 슈도모나스 이지-2의 생육도
EG농도(%) 균생육도 (O.D 660㎚)
00.010.250.050.10.20.51.02.0 0.0110.1240.2340.3220.3920.5110.5780.6250.837
(실시예 2) : 에틸렌글리콜이 함유된 폐수처리
상기 실시예 1의 슈도모나스 이지-2를 이용하여 에틸렌글리콜이 함유된 폐수를 처리하기 위하여 다음과 같은 처리를 하였다.
염색공장의 폐수인 원수는 pH 12정도의 강알칼리 폐수이므로, 생물학적 처리를 위하여는, 원수의 pH를 실시예 1에 의하여 분리된 본 발명인 슈도모나스이지-2의 최적 pH에 맞추기 위하여 황산등의 산을 첨가하여 pH를 7이 되도록 조절한다.
폭기조의 유효용량은 13.8ℓ 이며 두께 5mm의 아크릴 수지로 제작하였다. 반응조의 온도 유지를 위하여 물자켓(water jacket)을 이용하여 반응기내 온도를 30±2℃로 유지하였다.
반응조의 원수공급과 오니 반송을 위하여 정량펌프를 이용하여 연속공급하였으며, 송풍기(air blower)를 이용하여 반응기의 용존산소 농도를 1.0~2.0 mg/ℓ 로유지하였다. 또한, 유입수의 씨엔피 균형(CNP Balance)를 유지하기 위하여 요소와 인산을 이용하여 화학적산소요구량(COD) : 질소(N) : 인(P)이 100 : 5 : 1 으로 유지되도록 영양염류를 주입하였으며, 반응조의 수리학적 체류시간을 30~35시간으로 유지하였다.
그리고, 폭기조에는 본 발명인 슈도모나스 이지-2을 배양하여 폭기조에 첨가한 후, 침전조에서는 폭기조 내의 미생물과 처리수를 분리하고, 미생물의 농도를 조절하였다. 가압부상조에서는 침전조의 상등액에 남아있는 유기물을 완전히 제거하고, 다시 침전조를 통한 후, 마지막으로 이(분리수)를 방류함으로써 폐수의 처리는 완료된다.
상기 실시예 2에서 사용한 폐수는 염색공단에서 발생하는 염색폐수로 폐수의 pH는 11.8∼12.3이었으며, CODMn은 480∼1103㎎/ℓ 이었으며, 부유물질은 150∼300㎎/ℓ인 염색폐수를 폐수의 pH와 영양조성비를 조절하고 본 실험에서 분리한 슈도모나스 이지-2를 첨가하여 활성슬러지법으로 처리하였다(표 4).
그 결과 처리수의 수질에는 큰 변화가 없이 방류수의 화학적 산소요구량(COD)이 20.1~33.5 mg/ℓ 이고, 생물화학적 산소요구량(BOD)은 0.4~3.5 mg/ℓ 정도인 처리수를 반복적으로 얻을 수 있었다. 또한, 에틸렌글리콜의 농도는 원수에서 139~231 mg/ℓ 로 평균 179.2 mg/ℓ 로 분석되었다. 그러나, 도 1에 나타난 바와 같이 폭기조와 방류수에서 에틸렌글리콜이 전혀 검출되지 않아 본 처리 공정을 통해 에틸렌글리콜은 100% 완전히 제거되는 것으로 나타났다.
표 4. 분리된 균에 의한 염색폐수처리효과
항목 원수 처리수
CODMn 481 ∼ 1103 ㎎/ℓ 20.1 ∼ 33.5㎎/ℓ
CODCr 904 ∼ 3357 ㎎/ℓ 35.1 ∼ 49.2㎎/ℓ
BOD5 863 ∼ 3122 ㎎/ℓ 0.4 ∼ 3.5㎎/ℓ
총 유기탄소(TOC) 912 ∼ 1440 ㎎/ℓ 21.4 ∼ 31.73㎎/ℓ
에틸렌글리콜(EG) 139 ∼ 231 ㎎/ℓ 불검출
부유물질(SS) 150 ∼ 300 ㎎/ℓ 5 ∼ 20㎎/ℓ
pH 11.8 ∼ 12.3 7.5 ∼ 8.2
도 2는 운전시간에 따른 슬러지 부피(Sludge Volume : SV)의 변화를 나타낸 것이다. 활성슬러지가 침전조 단계에서 고액분리되는 것은 슬러지의 부피와 밀접한 관계가 있다. 또한, 슬러지의 부피는 유량 및 BOD부하 변동에 의한 충격부하 현상이 일어나는 지를 알 수 있는 지표가 되는 활성슬러지의 효율과 직결되는 중요한 인자가 된다.
도 2에서 나타난 바와 같이, SV30은 운전 3 일째 최저치인 33%를 보인 경우를 제외하고는 42~55%의 범위를 보였으며, 평균 51.2%의 슬러지부피를 나타내었고, SV60는 운전 3일째 최저치인 28%를 보인 이후 33~43%의 범위로 조사되었으며, 평균 32.8%를 보여 슬러지의 침강성이 매우 좋은 것으로 나타났다. 이와 같이, 본 발명인 슈도모나스 이지-2는 유량 및 BOD 부하변동에 의한 충격부하현상이 일어나지 않는다.
(실험예 2)
슈도모나스 이지-2(Pseudomonas sp EG-2)의 에틸렌글리콜(ethylene glycol)분해능을 확인하기 위하여 초기의 에틸렌글리콜의 농도를 1700ppm으로 조정한 액체배지에 균주를 30℃에서 120rpm으로 배양하면서 경시적으로 균의 생육도와 에틸렌글리콜의 농도를 기체크로마토그래피(Gas Chromatography) 로 분석한 결과는 하기 도 3 및 표 5과 같다. 균의 생육도는 24시간 일 때부터 급격히 증가하였으며 에틸렌글리콜(ethylene glycol)의 농도는 배양 60시간 일 때에는 거의 검출되지 않았다. 따라서 슈도모나스 이지-2를 감량폐수처리에 적용하면 감량폐수에 함유되어 있는 에틸렌글리콜을 완전히 분해할 수 있는 것으로 나타났다.
표 5. 에틸렌글리콜 함유 최소배지에서 분리된 균을 접종하여 배양시간별 균의 생육도와 에틸렌글리콜 분해능 측정결과
배양시간(hr) 에틸렌글리콜농도(ppm) 균생육도(OD)
0 1700 0.012
17 1358 0.289
24 1130 0.682
40 330 1.409
48 46 1.397
60 0 1.349
상기 설명에서 확인 할 수 있는 바와 같이, 본 발명인 신규한 슈도모나스 이지-2(Pseudomonas sp. EG-2)는 질소원, 인원, 무기염류를 기본으로 하고 탄소원으로서 에틸렌글리콜이 함유된 배지에서 선별된 미생물로서, 에틸렌글리콜 등 난분해성 물질의 혼입에 의한 미생물 증식의 억제가 없으며, 유량 및 BOD부하 변동에 의한 충격부하 현상이 나타나지 않으므로, 유기물의 부하가 높은 경우 기존의 처리공정에서와 같이 사전 응집처리에 의하여 부하를 낮추는 공정이 필요 없으므로, 응집처리에 의한 응집제의 사용량을 줄이는 효과가 있다.
또한, 폴리에스터 감량공정등에서 배출되는 산업폐수에 함유된 20,000ppm 이하의 에틸렌글리콜을 짧은 시간(24시간)내에 완전히 분해시킬 수 있는 우수한 효과를 보인다.
또한, 본 발명은 미생물에 의하여 염색폐수를 처리함으로써 염색폐수에 함유된 특정의 난분해성 유기화합물을 광물화 시켜 생육을 위한 탄소원 내지는 에너지 원으로 이용하거나, 또는 독성 오염물질을 자화하지는 못하더라도 화학구조의 변화를 일으켜 무독물질로 변화시킴으로써 결과적으로 환경정화에 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 호기성 및 통성 조건에서 생육이 양호하며 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)의 분해능을 갖는 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonassp. EG-2).
  2. 질소원, 인원 및 무기염류를 기본으로 하고 유일 탄소원으로 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)을 함유하는 최소배지에서 에틸렌글리콜의 분해능력을 가진 미생물로서 선별된 것을 특징으로 하는 미생물 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonassp. EG-2).
  3. 제1항 또는 제2항의 슈도모나스 이지-2 (Pseudomonassp. EG-2) 를 이용하여 에틸렌글리콜이 함유된 폐수를 처리하는 방법.
  4. 에틸렌글리콜이 함유된 원수를 중화하는 단계, 제1항 또는 제2항의 슈도모나스 이지-2(Pseudomonassp. EG-2)를 상기 중화된 폐수와 함께 폭기조에서 폭기하는 단계, 상기 폭기조를 통과한 폐수를 침전시키는 단계, 상기 침전조를 통과한 폐수를 가압부상하는 단계, 상기 가압부상단계를 통과한 폐수를 다시 침전시키고 정화된 분리수를 방류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에틸렌글리콜이 함유된 폐수처리 방법.
  5. 제3항에 있어서, 에틸렌글리콜이 함유된 폐수는 에틸렌 글리콜이 20,000ppm 이하로 함유된 것을 특징으로 하는 에틸렌글리콜이 함유된 폐수의 처리 방법.
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