KR100633533B1 - 황화수소 분해균주 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 황화수소 분해균주 및 그 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수처리장에서 채취한 혐기성 소화 슬러지 및 지렁이 분변토로부터 분리한 황화계 악취물질의 분해능이 우수한 슈도모나스 속 SUL4-1 균주(KACC 91089) 및 그 생산방법에 관한 것이다.
본 발명의 슈도모나스 속 SUL4-1 균주는 황화수소의 농도나 유입속도, 담체의 종류 등에 관계 없이 황화수소의 분해능이 우수하며, 특히 광범위한 농도 변화에도 황화수소 제거능이 월등하므로, 이를 황화계 악취물질을 발생하는 산업현장에 적용 시 생물학적 처리로써 악취를 저감할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
황화수소, 황화계 악취가스, 생물학적 탈취, 슈도모나스, SUL4-1
Description
도 1은 본 발명 슈도모나스 속 SUL4-1(Pseudomonas sp. SUL4-1) 균주의 황화수소 제거능 실험 장치를 나타낸 실험실 규모의 반응조 단면도이다.
도 2은 분리 및 동정된 슈도모나스 속 SUL4-1 균주를 나타낸 것이다.
도 3은 슈도모나스 속 SUL4-1 균주의 황화수소 농도변화에 따른 제거효율을 나타낸 것이다.
도 4는 슈도모나스 속 SUL4-1 균주의 담체 특성에 따른 분해능 기간 동안의 pH 변화를 나타낸 것이다.
도 5은 슈도모나스 속 SUL4-1 균주의 담체 특성에 따른 황화수소 농도변화를 나타낸 것이다.
도 6은 슈도모나스 속 SUL4-1 균주의 담체 특성에 따른 황화수소 제거효율을 나타낸 것이다.
도 7은 슈도모나스 속 SUL4-1 균주의 첨가에 따른 유입속도의 함수로서 시간에 따른 제거효율을 나타낸 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
1. 염산 용액 2. 아황산나트륨 용액
3. 연동펌프 4. 공기펌프
5. 유량조절장치 6. 황화수소 발생기
7. 유량조절장치 8. 반응조
9. 수분공급관 10. 유출관
11. 가스 배출구
본 발명은 황화수소 분해균주 및 그 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수처리장에서 채취한 혐기성 소화 슬러지 및 지렁이 분변토로부터 분리한 황화계 악취물질의 분해능이 우수한 슈도모나스 속 SUL4-1 균주(KACC 91089) 및 그 생산방법에 관한 것이다.
악취란 "황화수소, 메르캅탄류, 아민류, 기타 자극성 있는 기체상 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새"로 정의된다. 즉, 악취라 함은 여러 가지 성분이 혼합된 상태로 존재하면서 사람의 후각을 자극하여 인간의 쾌적한 정서생활과 나아가서는 건강에 피해를 주는 나쁜 냄새를 의미한다. 그러나 일반적으로 습관화되지 않은 냄새나 계속적으로 발생하는 냄새는 악취로 느껴지는 경우가 많아 악취에 대한 단정을 내리기는 어려운 점이 있다.
기존의 대기오염물질이 지속적인 배출로 인해 지속적으로 환경에 영향을 주었다면, 악취는 단기간의 배출이 일어나는 경우가 많으며 그로 인해 단기간의 악취오 염 상태를 나타낸다. 공장, 환경 정화시설 등이 지속적으로 악취를 배출하여 그 인근에 지속적인 악취오염 상태를 유지시키는 경우도 있다. 이와 같은 경우 기존의 대기오염물질 관리 방법으로는 관리가 어려운 점이 있다.
식품가공공장, 종이 및 펄프 제조공장, 폐기물 소각장 및 가축농장과 같은 산업장에서 다량으로 발생하는 악취 가스는 인체에 유해하고 대기 또는 환경오염을 일으키는 동시에 불쾌감이나 혐오감을 유발시키므로 악취가스 제거에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 악취가스는 유화수소, 메르캅탄, 암모니아, 아민 및 저급 지방산류 등이며, 퇴비화에서 발생하는 악취가스는 유화수소, 암모니아, 아민류 등이 대표적이다. 퇴비화 시설에서 악취가스 제거 방법에는 연소법, 흡착법, 흡수법이 있으며, 주로 사용하는 방법은 미생물을 이용한 토양 탈취법 및 생물학적 처리법이 있다. 상기에 언급된 방법으로 처리되는 종래의 탈취방법의 단점은 다음과 같다. 연소법은 대기 오염을 일으킬 수 있고, 활성탄을 사용한 흡착법은 고가이므로 비경제적이며, 미생물을 이용한 생물학적 방법은 많은 양의 가스처리가 어렵고 운전조건이 불편하다는 점이 있어왔다. 최근에는 화학공장에서 발생하는 폐가스 및 악취가스를 촉매가 녹아있는 용액에 흡수시켜 액상에서 반응하게 하는 액상촉매 산화법이 악취가스 제거에 응용되고 있다.
악취 처리를 위해서는 복합적인 악취 물질을 동시에 취기 농도 이하로 처리할 수 있는 방법이 필요하다. 현재 악취의 제어를 위해 많은 대기오염 방지기술이 사용되고 있다. 그러나 대부분이 기존의 대기오염물질(VOCs, SOx, NOx 등) 처리를 위한 물리 화학적 공정들로서 흡수, 흡착시스템, 소각, 열분해 등의 공정들이다. 이 공정들은 다양한 부하에서도 높은 효율을 유지하는 장점이 있다.
그러나 악취는 복합악취의 형태로 배출되는 경우가 많아 물리 화학적 공정에 저해를 줄 수 있는 물질이 함유되어 있는 경우가 많다. 그리고 악취는 대부분이 낮은 농도 범위에서 배출되는데 반해 물리 화학적 공정들은 설계 자체가 고농도 처리에 적합한 형태로 되어 있어 처리 효율 및 유지, 관리비의 지출이 매우 심하다. 또한 대부분의 물리 화학적 공정은 단지 오염물질을 공기 중에서 액상 또는 고체상으로 전환시킬 뿐 분해가 되지 않으며 이들의 2차 처리가 같이 수행되어야 하는 중복처리의 문제가 있다. 마지막으로 물리 화학적 공정들은 오염물질의 회수시 사용되는 용질, 용매의 2차 환경오염 문제가 유발된다.
최근 들어 악취처리를 위한 공정으로 주목을 받고 있는 생물학적 탈취 (biofiltration), 특히 biofilter(생물학적 탈취장치)는 상기 물리 화학적 공정의 문제점을 보완할 수 있는 기술이다. 높은 효율은 물론이고 악취물질의 미생물에 의한 분해로서 2차 처리 공정이 필요하지 않으며, 2차 환경오염의 문제도 없는 청정기술이다. 그리고 초기 설치비가 비교적 저렴하여 담체의 교환 이외에는 운전비의 지출이 매우 적다. 그러나 미생물을 이용한다는 점에서 고농도 부하에 약할 수 있으며 운전조작이 다른 공정에 비해 다소 까다롭다는 단점이 있다.
미생물을 이용한 생물학적 탈취 방법에 대한 선행 특허로는, 한국등록특허 제0290716호, 제0290579호, 한국특허출원 제2001-84983호 등에서 티오바실러스 속 균주를 황화수소 분해균주로서 제시한 바 있고, 등록특허 제0170603호에서 슈도모나스 속 균주 외 6종의 미생물을 이용한 악취 제거 미생물제를 제시한 바 있으나, 현재까지 단독으로 뛰어난 황화수소 제거능 및 악취 제거 효과를 나타내는 슈도모나스 속 균주에 대한 것은 없었다.
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 인식하고, 향후 국내 현장의 복합적인 악취물질을 처리할 수 있도록, 황화수소의 농도나 유입속도의 변화, 시간의 경과, 담체 등에 관계 없이 탁월한 황화수소 제거능을 나타내는 슈도모나스 속 균주를 개발하고자 하였으며, 이를 위하여 본 연구를 수행하였다.
본 발명자들은 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 하수처리장에서 채취한 혐기성 소화 슬러지 및 지렁이 분변토로부터 황화수소 분해능이 우수한 슈도모나스 속 SUL4-1 균주(수탁번호: KACC91089)를 선별하였고, 상기 균주가 황화수소 및 황화계 화합물을 신속하게 분해하며 지속적인 제거효과가 있음을 발견함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다. 이하, 본 발명의 구성을 설명한다.
본 발명은 황화수소 분해균주 및 그 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수처리장에서 채취한 혐기성 소화 슬러지 및 지렁이 분변토로부터 분리한 황화계 악취물질의 분해능이 우수한 슈도모나스 속 SUL4-1 균주(KACC 91089) 및 그 생산방법에 관한 것이다.
본 발명은 하수처리장에서 채취한 혐기성 소화 슬러지 및 지렁이 분변토를 농화 배양하고 상기 농화 배양된 소화 슬러지/분변토 혼합물을 에너지원으로서 황이 함유된 영양배지에서 배양한 후 상기 배양액으로부터 황화수소 분해균주를 분리 하는 단계;
상기 단계의 분리 균주를 동정하고 이를 슈도모나스 속 SUL4-1(Pseudomonas sp. SUL4-1)으로 명명한 다음 균주를 기탁하는 단계;
상기 단계의 본 발명 슈도모나스 속 SUL4-1(Pseudomonas sp. SUL4-1) 균주의 황화수소 농도 및 시간 경과에 따른 분해능을 조사하는 단계;
상기 단계의 본 발명 슈도모나스 속 SUL4-1 균주의 담체의 특성에 따른 황화수소 분해능을 조사하는 단계; 및
상기 단계의 본 발명 슈도모나스 속 SUL4-1 균주의 황화수소 유입속도에 따른 분해능을 조사하는 단계로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.) SUL4-1 균주는 황화수소의 농도가 증가하여도 제거효율이 떨어지지 않고 장기간에 걸쳐 황화수소를 지속적으로 제거하는 효과를 나타내었고, 무기성 담체 또는 유기성 담체 등 담체의 종류에 상관없이 높은 제거효율을 나타내었으며, 황화수소 가스의 유입속도가 증가하여도 제거율에 큰 영향을 나타내지 않았는 바, 상기 균주를 이용한 생물학적 처리에 의해 황화계 악취물질을 저감할 수 있는 뛰어난 효과가 있음을 확인하였다.
본 발명 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.) SUL4-1 균주를 이용하여 황화수소를 저감하기 위하여, 상기 균주는 KH2PO4 2.0g, K2HPO4 2.0g, NH4Cl 0.4g, MgCl·6H2O 0.2g, FeSO4·7H2O 0.01g, Na2S2O3·
2H2O 8g 과 효모 추출물(Yeast extract) 5g 을 용해시킨 1L의 수용액 배지에서 배양한다. 배양된 균 농도는 mL당 105~107개로 한다. 상기 균주의 배양 최적 조건은 온도 20~30℃, pH 5~7이며, 바람직한 생장 조건은 25℃의 온도, pH 7의 조건으로 2일간 배양하는 것이다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
실시예 1: 황화수소 분해균주의 분리
황화수소 분해미생물을 농화 배양하기 위해 도 1과 같이 황화수소 탈취장치와 황화수소 발생장치를 연결하고 제거장치인 아크릴 컬럼에 용인의 하수처리장에서 채취한 혐기성 소화 슬러지와 지렁이 분변토를 무게비 1:1로 혼합하여 채웠다. 황화수소 가스는 발생장치의 상단으로부터 일정한 농도의 HCl(0.5N) 용액과 Na2S(0.25N) 용액을 부피비 2:1의 농도로 각각 동일 유량으로 주입하여 화학반응( 2HCl + Na2S -> 2NaCl + H2S )을 일으켜 제조하였다. 공기를 주입하여 발생시킨 황화수소 가스를 황화수소 제거장치로 통과하게 하였으며, 이때 발생장치 안에는 유리구슬을 채워 기·액 접촉이 용이하도록 하였다.
황화수소 분해미생물의 농화 배양 조건은 온도를 20~30℃로 유지하였으며, pH를 5~7이 유지되도록 하였다. 15일 이상 농화 배양된 소화슬러지/분변토 혼합물에서 황화수소 분해균주를 분리하기 위하여 혼합물의 일부를 황 원소(sulfur elemental) 10g, KH2PO4 3g, MgSO4·7H2O 0.5g, (NH4
)2SO4 0.3g, CaCl·2H2O 0.25g, FeCl3·6H2O 0.02g 을 증류수 1L에 용해시킨 황 (Sulfur) 영양배지와 KH2PO
4 2.0g, K2HPO4 2.0g, NH4Cl 0.4g, MgCl·6H2O 0.2g, FeSO4·
7H2O 0.01g, Na2S2O3·2H2O 8g 과 효모 추출물 (Yeast extract) 5g 을 증류수 1L에 용해시킨 티오바실러스 (Thiobacillus) 영양배지를 250mL 삼각플라스크에 100mL 씩 넣고 접종한 후, 25℃에서 150rpm의 조건을 유지하는 배양기에서 2주간 진탕 배양하였다. 2주간 배양 한 후 배양액을 각각 황(Sulfur) 한천배지와 티오바실러스(Thiobacillus) 한천배지에 도말하고 25℃ 배양기에서 1주간 배양하여 평판에 우점균주인 SUL4-1 균주를 분리하였다.
실시예 2: 본 발명 황화수소 분해균주의 동정
상기 실시예 1에서 분리된 균주를 동정하였다. 상기 분리 균주는 Sherlock system을 이용하여 동정하였으며, 균주의 동정을 위하여 TSBA(Trypticase soy broth 30g, Granulated agar 15g, D.W 1 liter) 배지에서 24시간 배양 후 배양된 균주를 GC MIDI(Microbial Identification System, Microbial ID Inc., Newark, Del.)법에 의해 지방산을 추출하였다.
실험 결과, 본 발명 분리균주는 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)으로 동정되었고 이를 슈도모나스 속 SUL4-1 균주로 명명하였다(도 2 참조).
본 발명에서 하수 처리장의 혐기성 소화 슬러지와 지렁이 분변토를 혼합한 생물학적 탈취장치로부터 순수 분리한 상기 슈도모나스 속 SUL4-1 균주는, 농업생명공학연구원의 한국농용미생물보존센터(KACC)에 2003년 12월 24일자로 기탁하여 기 탁번호 KACC 91089를 부여받았다.
실시예 3: 본 발명 황화수소 분해균주의 황화수소 농도에 따른 분해능 조사
분리균주의 황화수소 악취가스의 분해 특성을 평가하기 위하여 분리된 균주 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.) SUL4-1을 호기성 퇴비화에서 생산된 퇴비 담체에 접종하여 분리된 균주의 황화수소 제거효율을 실험실 규모의 생물학적 탈취장치를 제작하여 조사하였다(도 1 참조). 티오바실러스(Thiobacillus) 영양배지를 5L의 발효기에서 배양한 후 배양액 1L을 1kg의 퇴비 담체와 잘 혼합하여 배양된 균주가 퇴비에 고정화되도록 하였다. 고정화된 담체를 지름이 100mm이고 높이가 400mm인 원통형의 아크릴 칼럼에 충전하였다. 배양된 SUL4-1의 균수는 5x105 cell/mL 이었으며, 24시간 간격으로 무기염 배지를 200mL 공급하였다. 배지의 공급방법은 컬럼 상층부로부터 분무하였으며, 지속적인 무기염 배지를 공급함으로써 담체 내 수분함량을 60~70%로 조절하였다. 퇴비 담체의 충진부피와 공극률은 각각 1.5L, 70%이었다. 황화수소 가스는 발생장치의 하단으로부터 공기를 주입, 포집관을 거치면서 컬럼내로 공급하였다. 유입되는 황화수소 가스의 유속과 공간속도는 3L/min과 118.4hr-1이였다. 황화수소 발생장치에서 생성된 가스의 유입농도는 33~77ppmv로 공급하였다. 유입가스의 농도는 유입구와 컬럼 배출구에서 직접 흡입하여 측정하였다. 황화수소 농도는 Multi RAE plus(RAE, USA)를 이용하여 분석하였다.
황화수소 농도에 따른 제거능 실험은 약 360시간(15일) 동안 진행하였으며, 제거능에 대한 결과는 도 3에 나타내었다. 초기 유입농도는 60~72ppmv를 유지하였으며, 65시간까지는 황하수소 제거율이 52~65%를 나타내었다. 실험 초기 황화수소의 제거기작은 미생물에 의한 분해보다 담체 내 흡착에 의하여 제거율이 증가되었다고 볼 수 있다. 컬럼 내의 온도가 20℃ 이하로 유지되면서 미생물 활성에는 큰 영향을 나타내지 않았다.
65시간 이후부터 유입농도를 52~60ppmv로 공급하였으며, 컬럼 내의 온도도 25℃로 조절하였다. 첨가된 균주가 안정화되어지고, 고정화되어지는 시간 이후부터는 정상적으로 미생물의 분해기작에 의한 황화수소 제거 양상을 나타내었다. 황화수소의 제거율이 급격하게 증가하여 제거율이 98%까지 향상되었다.
313시간까지는 유입농도에 따라 황화수소의 제거율이 다소 저하되면서 증가와 감소가 지속되었지만, 균주를 재접종(10% w/v)한 313시간 이후부터는 황화수소 가스의 제거율이 신속하게 증가하였다. 359시간 이후부터는 황화수소의 농도가 43ppmv에서 77ppmv까지 급격하게 상승하였다. 이와 같은 일시적인 농도 증가에도 황화수소의 제거효율은 100%에 이르렀다. 본 제거능 실험으로부터, 분리균주 슈도모나스 속 SUL4-1 균주가 담체 내에 고정화되어 안정화된 이후부터는 고농도의 황화수소가 유입되는 환경에서도 적응 가능한 균주로서, 생물학적인 탈취장치에 적용하였을 때 황화수소 가스의 고농도 노출에도 장기간에 걸쳐 효과적으로 제거할 수 있는 우수한 균주임을 확인할 수 있었다. 이상에서 설명하고 입증한 바와 같이, 본 발명은 황화수소와 같은 악취 원인물질을 일시적으로 흡착 탈취하는 것이 아니라, 미생물 균주에 의하여 분해 제거되어지고 그 제거능의 효과가 지속적으로 유지되는 것으로 확인되어 악취 발생 공장과 같은 현장에 동일한 효과가 있을 것으로 기대되었다.
실시예 4: 본 발명 황화수소 분해균주의 담체 특성에 따른 분해능 조사
황화수소 분해미생물은 에너지원으로 H2S를 사용하며, 황화수소의 분해는 SO4
2-, S2O3
2-, SO3
2-, So의 여러 가지 생성물의 생성을 의미한다. 이 생성물의 발생량은 황화수소의 용적부하율에 따라 그 발생량에 차이를 보인다. 발생비율은 So가 50% 정도의 생성을 보이며, 다음으로는 SO4
2-가 15% 정도 생성한다. 이 중 문제가 되는 것은 SO4
2-로서 담체 내에 축적하게 되면 pH 저하의 원인으로 작용하여 미생물 활성에 저해요소로 작용하기 때문에 결과적으로 제거능(elimination capacity)의 감소를 가져온다고 보고되었다. 제거된 황화수소와 pH 변화 사이에서의 상관관계에 대하여 알아보면, 만일 분해된 황화수소의 양이 크면 pH의 감소율이 극감하게 되고, 만일 분해된 황화수소의 양이 적다면 pH의 감소폭이 적을 것이다. 본 발명에 대한 황화수소 분해능 실험에서는 pH 저하에 대한 미생물 활성의 영향을 배제하기 위하여 5%(w/v)의 Na2CO3을 반응조 내부에 첨가하였으며, pH가 5~7이 되도록 조정하였다. 컬럼에 유입되는 황화수소 농도는 7~15ppmv 범위내에서 주입하였으며, 유입가스의 유속은 10~30L/min으로 공급하였다. 미생물 활성의 최적 온도는 25℃로 알려져 있으며, 실제 컬럼 내부의 온도는 20~28℃를 유지하도록 보온처리 하였다. 본 황화수소 분해능 조사에서 무기물 담체로는 암면(Rockwool)을 사용하였으며, 유기물 담체로는 경질목(Hardwood) 담체를 특성에 따른 제거효율을 비교하였다.
황화수소 분해능 실험기간동안 pH 변화는 무기염 배지를 살포한 후 담체 하단부로 흘러 배출되어지는 배지를 5일에 한번 씩 채취하여 분석하였다. 분해능 실험을 진행하는 동안 pH 변화는 도 4에 나타내었다. 황화수소의 분해능이 조사되는 동안 수분함량을 50~70%로 유지하였으며, 부족한 무기염을 공급하기 위하여 무기염 영양배지를 지속적으로 반응조 상층부에서 분무하여 주입하였다. 분해능 조사에서 충진물 즉, 담체의 선별은 매우 중요한 부분으로 작용한다. 그 이유는 유기물이나 무기물의 담체를 결정하는 것은 분해능 조사를 위한 담체의 물리·화학적 특성에 따라 흡수 공정에 영향을 미치거나 분해 미생물의 탄소원으로 작용할 수 있는 중요한 요소로 작용하기 때문이다. 실험 초기 배양된 황산화박테리아는 105cells/mL이었다. 60일 경과 후 담체 내에 존재하는 황산화박테리아는 경질목(hardwood) 담체에서 107cells/g-건조중량, 암면(rockwool) 담체내에서 108cells/g-건조중량으로 조사되었으며, 담체 종류에 따른 황산화박테리아의 증식상태는 큰 차이를 나타내지 않았으며, 분해능 조사기간 동안 무기염의 영양공급만 원활하게 이루어진다면 증식은 유사한 경향을 나타내었다.
담체 특성에 따른 제거효율은 도 5에 나타내었다. 본 연구에서 담체 특성에 따른 황화수소 제거율을 37일간 조사하였으며, 황화수소의 유입농도는 7~15ppmv을 유지하였다. 유입 초기 13일 동안 황화수소 가스의 제거율은 큰 차이를 나타내지 않았다. 이러한 결과는 반응조 내부 온도가 20℃ 이하로 낮게 유지되었기 때문에 미생물 성장과 활성이 저하되어 황화수소 제거에 큰 영향을 나타내지 않았다고 사료되었다. 컬럼 내부 온도를 20~28℃로 유지하는 13일 이후부터 황화수소의 제거효율이 85%까지 급격하게 상승하였으며, 미생물이 담체에 고정화되어 적응시간을 거친 15일 이후부터는 미생물 균주에 의하여 황화수소가 제거되는 양상을 나타내었다(도 6 참조). 미생물의 활성에 온도변화는 민감하게 작용하며, 분해능 실험이 시작한 초기의 온도변화와 황화수소 제거율과의 상관관계가 밀접한 관계가 있음을 보여주고 있었다.
황화수소 제거능에 사용된 암면과 경질목에서 비슷한 제거효과가 지속되었으며, 암면의 경우 황화수소의 제거율이 80% 이상을 유지하였으며, 경질목의 경우에는 75% 이상의 제거율을 유지하였다. 26일부터는 유입농도를 8ppmv에서 15ppmv까지 급격하게 증가시켰지만, 황화수소의 제거율의 감소 없이 두 담체 모두 83% 이상을 유지하였다. 이후부터 제거능 실험이 종결하는 37시간까지 암면과 경질목 모두에서 90% 이상의 높은 제거효율을 나타내었다.
본 연구에서 분리된 균주 슈도모나스 속 SUL4-1(수탁번호: KACC 91089)을 다양한 담체에 적용한 실험에서 암면(Rockwool)과 경질목(Hardwood)의 경우에도 황화수소의 제거 효율이 90% 이상의 결과를 나타내었다. 이로써 슈도모나스 속 SUL4-1 균주는 무기성 담체 및 유기성 담체와 같은 다양한 담체에 적용 가능함을 확인하였 다.
실시예 5: 유입 유속에 따른 황화수소 제거효율 조사
황화수소 가스의 유입속도와 시간에 따른 황화수소 제거효율을 조사하였으며, 부숙퇴비 담체에 슈도모나스 속 SUL4-1 균주를 첨가하여 황화수소 제거율을 조사한 실험에서 유입속도의 함수로서 시간에 따른 제거효율을 도 7에 나타내었다. 황화수소 가스의 유입속도는 3, 4, 5 L/min으로 주입하였다. 황화수소의 유입농도는 50~52 ppmv로 주입하였으며, 컬럼 내부의 온도를 20~28℃를 유지하여 균주의 활성이 최적화되도록 하였다. 황화수소의 제거효율은 유입농도와 배출농도의 차이로부터 계산하였다. 황화수소 분해능을 조사하는 동안 수분공급과 부족한 영양분은 무기염 영양배지를 상층부에서 분무하였으며, 담체내 수분함량이 50~70%를 유지하도록 지속적으로 공급하였다. 담체로 사용된 부숙퇴비에 미생물의 영향을 배제하기 위하여 121℃에서 30분간 멸균을 수행하였으며, 멸균작업은 3회 실시하였다. SUL4-1 균주 첨가는 10% w/v범위 내에서 이루어졌으며, 초기 배양된 균주의 수는 담체로 사용된 부숙퇴비에 SUL4-1 균주를 첨가하지 않은 황화수소 제거율 실험에서 유입속도를 3, 4, 5L/min으로 주입하였을 때 황화수소의 제거율은 69% 이상의 제거율을 나타내었다. 황화수소가 4L/min으로 주입된 경우 3분이 지난 이후에 100%의 신속한 제거효율을 나타내었다. 미생물의 빠른 적응으로 황화수소 제거에 신속하게 반응하였다. 그리고 유입속도가 증가하였을 때는 제거율이 감소되었다. 황화수소의 유입속도가 3L/min와 4L/min에서는 제거율이 큰 차이를 보이지 않았지만 4L/min의 유입 속도로 주입한 경우에는 3L/min보다 현저하게 빠른 적응시간을 보였다. 하지만 5L/min으로 유입속도를 증가하였을 때 제거율이 93%를 유지하며 더 이상의 증가는 나타나지 않았다. 3L/min으로 주입된 경우는 100%의 제거효율이 10분이 지난 후에 나타났는데 이는 균주의 반응시간이 4L/min보다 다소 낮은 것으로 사료되었다. 제거양상이 3분 까지는 부숙퇴비의 흡착에 의하여 제거율이 증가되었고, 황화수소가 유입되고 3분 이후부터 첨가한 균주의 적응시간을 거쳐 균주에 의한 황화수소 제거 양상을 보였다. 하지만 초기 황화수소가 유입되는 3분 동안은 제거율이 93~97%를 보였다. 이 시기는 유입되는 황화수소가 부숙퇴비 내에 흡착되어지고 슈도모나스 속 SUL4-1 균주가 적응하는 시간으로 예측되며, 3분 이후 유입속도를 4L/min으로 주입한 경우 황화수소 제거율이 100%까지 증가하는 급격한 제거 효율을 보였다.
정리하면, 3L/min의 속도로 유입한 경우에는 10분 이후에 100%의 황화수소 제거율을 보였고, 4L/min로 유입하였을 때는 3분 이후에 100%의 제거율을 보였으며, 5L/min으로 유입하였을 때는 유입 직후부터 계속적으로 93%의 제거율을 나타냈다. 또한 모든 유입속도에서, 이후 실험이 진행되는 60분 동안 계속 동일한 황화수소 제거율을 유지하였다. 따라서 본 발명의 균주는 유입 유속에 관계없이 높은 황화수소 제거능을 나타냄을 확인하였다.
상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.) SUL4-1 균주는 악취물질인 황화수소 분해균주이며, 상기 균주는 황화수소의 농도가 증가하여도 제거효율이 떨어지지 않고 장기간에 걸쳐 황화수소를 지속적으 로 제거하는 효과를 나타내었고, 무기성 담체 또는 유기성 담체 등 담체의 종류에 상관없이 높은 제거효율을 나타내었으며, 황화수소 가스의 유입속도가 증가하여도 제거율에 큰 영향을 나타내지 않았는 바, 이는 황화계 악취물질을 발생하는 산업현장에 적용하여 생물학적 처리에 의해 악취를 저감할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로, 환경산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
Claims (3)
- 삭제
- 황화수소 분해능을 갖는 슈도모나스 속 SUL4-1 (Pseudomonas sp. SUL4-1) KACC-91089.
- 제2항의 슈도모나스 속 SUL4-1 (Pseudomonas sp. SUL4-1)을 이용하여 황화수소로 인한 악취를 제거하는 방법.
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