KR101050165B1 - 하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 토종미생물을 이용한 탈취장치 - Google Patents

하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 토종미생물을 이용한 탈취장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토종미생물을 이용하여 하수처리장에서 발생하는 악취를 제거할 수 있는 탈취장치에 관한 것으로, 구체적으로 포자 상태의 토종미생물 군집체가 산소와 유기물질이 공급되는 조건에서 포자를 발아하고 증식과정을 거쳐 활성화되며, 2차 탈취조에서 반송되는 토종미생물의 활성화를 더욱 촉진하도록 고안된 토종미생물 활성조; 산소와 활성화된 토종미생물이 연속적으로 공급되는 조건 하에서 토종미생물 활성조를 거친 피처리물로부터 악취물질을 1차로 제거하는 제1 탈취조; 및 산소와 활성화된 토종미생물이 연속적으로 공급되는 조건 하에서 제1 탈취조를 거친 피처리물로부터 악취물질을 완전히 제거하는 제2 탈취조를 포함하는, 하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 토종미생물을 이용한 탈취장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 탈취장치는 토종미생물을 이용하는 친환경적이고 경제적인 방법으로 하수처리장에서 발생하는 1차 슬러지, 2차 슬러지, 분뇨가 포함된 슬러지 등 각종 슬러지로부터 발생하는 악취를 효과적으로 제거할 수 있다.
토종미생물, 바실러스 속, 하수처리장, 슬러지, 탈취장치

Description

하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 토종미생물을 이용한 탈취장치{APPARATUS FOR DEODORIZING SEWAGE TREATMENT PLANT SLUDGE BY USING NATIVE MICROORGANISMS}
본 발명은 토종미생물을 이용하여 하수처리장에서 발생하는 각종 슬러지의 악취를 환경친화적이면서 효과적으로 제거할 수 있는 탈취장치에 관한 것이다.
우리나라 폐기물 관리법에서 수분함량이 95% 미만이거나 고형물 함량이 5% 이상인 것으로 규정된 '슬러지(sludge)'는 도시 생활하수가 주요 발생원일 경우 유입수의 성상이 일정한 범위에 있어 거의 유사한 특성을 가지고 있다. 또한 발생되는 슬러지의 종류는 최초 침전지에서 제거되는 생슬러지와 2차 침전지에서 제거되는 잉여슬러지(활성슬러지)로 구성되며, 하수처리장에 따라서는 분뇨가 유입되어 슬러지와 함께 처리되는 경우가 많다.
하수처리장에서 최종적으로 발생되는 탈수케이크는 슬러지 처리 공정에 따라 다르다. 일반적으로 표준 활성슬러지법의 수처리 공정에서 발생되는 생슬러지(1차 슬러지)와 잉여슬러지(2차 슬러지)의 양은 전체 유입 하수량의 약 1% 정도로 발생하는데, 슬러지 내 고형물의 40∼90%는 유기물로 구성되어 있고 97∼99%의 함수율 을 나타내어 폐기 처분하는데 많은 문제점이 있다. 즉, 슬러지 중에 다량 포함된 유기물은 극히 불안정하여 부패하기 쉽고 부패 시 악취가 발생함은 물론 인체와 생태계에 유해한 물질로 변질될 수 있으며, 위생상의 문제를 유발할 수 있다.
특히 악취는 다성분의 복잡한 물질로 구성되어 발생하는 것이 일반적이기 때문에, 어떤 종류의 악취가 얼마나 인체에 영향을 미치는가를 악취의 강도만으로 단정하기는 어렵다. 하수처리장에서 발생하는 악취가 인근지역 주민들에게 호흡기계, 순환기계, 소화기계, 생식기계, 내분비계를 포함한 신체적 상태와 정신 상태 모두에 다양한 양상으로 부정적인 영향을 미친다는 것이 보고된 바 있다. 따라서 하수처리장 슬러지의 악취를 효과적으로 제어함으로써 하수처리장이 혐오 시설이라는 오명을 벗고 지역 주민들에게 환경친화적인 시설이라는 인식을 심어줄 계기가 필요하다.
우리나라는 1990년대 초 「맑은 물공급 종합대책」 등의 수립, 추진과 더불어 인구가 밀집된 도시지역을 중심으로 공공하수처리시설 설치사업을 본격적으로 추진하여 생활오수의 약 83.5%(2005년 말 기준)를 공공하수처리시설에서 처리하고 있다. 2005년 말 현재 우리나라에 설치된 공공하수처리시설은 모두 294개소로, 시설용량은 22,568천 톤에 달한다. 우리나라의 하수 슬러지 발생량은 일반적으로 하수 1 ㎥당 0.3 ㎏으로, 함수율은 78% 정도이고 유기물 함량은 47% 정도로, 이를 1일 발생량으로 환산하면 6,770톤의 하수 슬러지가 발생한다.
최근에 미국을 비롯한 선진국에서는 미생물에 의한 효소작용으로 악취물질(주로 유기물질)을 분해하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 악취물질 의 생물학적 분해에 사용될 수 있는 미생물은 크게 독립영양(autotrophic) 세균과 종속영양(heterotrophic) 세균으로 구분될 수 있다. 독립영양 세균은 전적으로 무기물에 의해서만 성장할 수 있는 미생물로, 예컨대 황세균은 황과 소량의 무기염류, 물, 이산화탄소만 있으면 필요한 복합 유기물을 합성할 수 있다. 따라서 독립영양 세균은 무기물질의 전환에 유용하게 사용될 수 있다. 그러나 독립영양 세균은 느린 에너지 전환과정으로 인해 성장률이 매우 낮기 때문에 아직까지 무기물질의 전환에 이들을 성공적으로 적용한 예는 보고되지 않았다. 더구나 몇 가지의 단순한 공정에 대해서만 이 세균이 적용될 수 있다고 알려져 있다.
한편, 종속영양 세균은 유기체 형태의 탄소원과 다른 유기물을 분해하여 성장에 필요한 영양분과 에너지를 얻는 미생물이다. 이러한 종속영양 세균은 유기오염물의 전환에 특히 잘 적응하지만, 이 경우에 특정 오염물의 최적 전환을 위한 세균을 일일이 열거하기는 대단히 힘들다. 그러나 이들에 의한 전환공정은 독립영양 세균에 의해 수행되는 것보다 훨씬 더 빠르게 이루어진다. 종속영양 세균에 의한 유기화합물의 전환은 산소를 요구하기 때문에, 대부분의 경우에서 산소와 세균의 도입이 제한 단계로 작용한다.
이러한 사실에 근거할 때, 하수처리장의 슬러지에서 발생하는 악취 제거에는 미생물을 이용한 생물학적 방법이 가장 경제적이고, 2차 오염이 없는 환경친화적인 방법인 것으로 판단된다. 이에 본 발명자들은 하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 토종미생물을 이용한 탈취장치를 개발하여 하수처리장에서 발생하는 1차 슬러지, 2차 슬러지, 분뇨가 포함된 1차 슬러지 등과 하수처리장의 농축조, 탈수기, 탈수케이크 등에서 발생하는 악취문제를 해결하고자 하였다.
따라서 본 발명의 목적은 환경친화적인 방법으로 하수처리장의 슬러지에서 발생하는 악취를 효과적으로 제거하기 위해 토종미생물을 이용한 탈취장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 토종미생물을 이용하여 하수처리장에서 발생하는 1차 슬러지, 2차 슬러지, 분뇨 슬러지 등의 각종 슬러지와 이들이 혼합되는 농축조, 탈수기 및/또는 탈수케이크의 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 탈취장치를 제공한다.
본 발명에 따른 하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 토종미생물을 이용한 탈취장치는 하수처리장에서 발생하는 1차 슬러지, 2차 슬러지, 분뇨 슬러지 등의 각종 슬러지와 이들이 혼합되는 농축조, 탈수기 및/또는 탈수케이크의 악취를 토종미생물을 이용하여 환경친화적인 방법으로 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치는 토종미생물을 활성화하여 하수처리장 슬러지의 악취를 제거하는 장치로서, 바실러스 속(Bacillus sp.) 미생물을 배양하여 포자상태로 만든 군집체가 산소와 유기물질이 공급되는 조건에서 포자를 발아하고 증식과정을 거쳐 활성화되며, 2차 탈취조에서 반송되는 토종미생물 의 활성화를 더욱 촉진하도록 고안된 토종미생물 활성조; 산소와 활성화된 토종미생물이 연속적으로 공급되는 조건 하에서 토종미생물 활성조를 거친 피처리물로부터 악취물질을 1차로 제거하는 제1 탈취조; 및 산소와 활성화된 토종미생물이 연속적으로 공급되는 조건 하에서 제1 탈취조를 거친 피처리물로부터 악취물질을 완전히 제거하는 제2 탈취조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 토종미생물을 이용한 탈취장치를 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위해 고안된 토종미생물을 이용한 탈취장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치(1)는 토종미생물 활성조(2), 제1 탈취조(3) 및 제2 탈취조(4)로 구성된 3개의 반응조를 포함하고, 미생물 활성조(2) 내에 토종미생물 활성기(5)가 설치된다.
본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치(1)는 하수처리장에서 발생되는 다양한 슬러지, 즉 표준 활성 슬러지법의 수처리 공정에서 최초 침전지에서 발생되는 1차 슬러지(생슬러지), 여기에 하수처리장에 병합 처리하기 위하여 유입되는 분뇨가 함유된 1차 슬러지, 및 생물학적 미생물이 주를 이루는 2차 슬러지(활성슬러지)에서 발생하는 악취를 토종미생물을 이용하여 효과적으로 처리하도록 고안된 장치이다.
먼저 하수처리장에서 발생되는 각종 슬러지는 원수 유입구(10)를 통해 본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치(1)의 토종미생물 활성조(2)로 유입된다. 토종미생물 활성조(2) 내에는 토종미생물 군집체(6)가 충진된 토종미생물 활성기(5)가 설치된다. 본 발명에서 토종미생물 군집체(6)는 토종미생물로서 청국장으로부터 분리, 동정된 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) BSDL1(기탁번호: KFCC-11399P) 및 부엽토로부터 분리, 동정된 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium) DSM3(기탁번호: KFCC-11402P)을 배양하여 포자 상태로 제조한 것이다.
이들 바실러스 속 미생물은 폐수 중의 유기물질 및 영양소, 특히 질소를 효율적으로 제거하고 그 과정에서 발생하는 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 미생물로서 우수한 질산화 및 탈질화 작용을 나타낸다. 또한 이들은 대상 폐수 내에 존재하는 토착 미생물 군집을 활성화시켜 이들 스스로 자체적인 폐수 처리가 가능한 환경을 조성해 주기 때문에, 폐수 처리공정에서 발생하는 악취의 보다 효과적인 제거를 기대할 수 있다.
본 발명에 따른 토종미생물 군집체(6)는 우수한 질산화 및 탈질화 작용을 나타내는 바실러스 서브틸리스 BSDL1 및 바실러스 메가테리움 DSM3을 대량으로 배양한 후 그 배양액을 농축하고 소성하여 포자 상태로 제조한 것이다. 구체적으로 상기 균주들을 세포 증식용 영양배지에 접종하여 24 내지 26℃에서 24 내지 48시간 동안 배양한 후 이 종균 배양액을 발효용 영양배지에 접종하여 배양 온도 24 내지 26℃, pH 6.6 내지 7.0, 용존 산소농도는 180 내지 200 rpm의 진탕기에서 포화 값이 10 내지 60이 유지될 수 있도록 조절하면서 내생포자가 완전히 형성될 때까지 배양한다. UV 분광광도계(spectrophotomoter)를 이용하여 대수생장기(증식기)에서 정지기까지 미생물의 O.D(optical density) 값이 0.5 내지 1.8이 되도록 상기 미생 물 배양액을 농축하였다. 이 농축 배양액을 액상상태로 미생물 생육에 필요한 각종 무기물질과 함께 혼합한 후 소성하여 미생물 군집체를 제조한다. 이렇게 제조된 토종미생물 군집체는 바실러스 서브틸리스 BSDL1 및 바실러스 메가테리움 DSM3의 농축 배양액을 무기물의 중량을 기준으로 5 내지 6% 포함한다.
본 발명에 따른 토종미생물 군집체(6)는 토종미생물이 포자 상태로 존재하기 때문에 유입되는 슬러지의 극한 환경에 잘 적응하여 생존할 수 있고 이후 공급되는 산소와 유기물질에 의해 활성화되어 포자를 발아하고 증식을 통해 활성화될 수 있을 뿐만 아니라, 슬러지 내에 함유된 미생물의 활성화를 도모할 수 있어 하수처리장의 슬러지로부터 발생하는 악취 제거에 효과적으로 사용될 수 있다.
토종미생물 군집체(6)가 충진되는 토종미생물 활성기(5)는 토종미생물 활성조(2) 내로 유입되는 산소와 유기물질이 토종미생물 군집체(6) 내 포자 상태로 소성된 토종미생물과 원활하게 공급되어 이들이 포자를 발아하고 성장과 증식 과정을 통해 활성화될 수 있도록 다수 개의 구멍이 형성된 구조와 화학적으로 안정된 스테인레스(stainless) 재질인 것이 바람직하다. 이렇게 활성화된 토종미생물은 토종미생물 활성조(2) 내로 용해되어 원수 유입구(10)를 통해 유입된 슬러지와 혼합되면서 유기물질을 공급받게 된다.
토종미생물 활성조(2)에는 송풍기(8)와 산기관(9)을 통해 산소가 공급되는데, 이때 토종미생물 활성조(2) 내 용존산소량(dissolved oxygen, DO)은 0.5 내지 0.6 ㎎/ℓ 정도를 유지하는 것이 바람직하다. 용존산소량이 0.5 미만일 경우에는 미생물의 활성이 방해를 받을 수 있는 반면, 0.6을 초과하면 미생물 활성에는 도움 이 될 수 있지만 유지관리비가 많이 소요되므로 경제적이지 않다.
토종미생물 활성기(5)에 충진된 토종미생물 군집체(6) 내 바실러스 서브틸리스 BSDL1 및 바실러스 메가테리움 DSM3은 유기물질과 산소의 공급에 의하여 포자가 발아되고 성장과 증식 과정을 거쳐 활성화된다. 또한, 토종미생물 활성조(2)에는 토종미생물 활성기(5)에서 활성화된 토종미생물과 제2 탈취조(4)에서 반송라인(7)을 통해 반송되는 활성화된 토종미생물이 다량 존재하게 된다.
토종미생물 활성조(2)를 거친 피처리물은 제1 탈취조 유입구(11)를 통해 제1 탈취조(3)로 유입된다. 제1 탈취조(3)는 송풍기(8)에서 산기관(9)을 통해 연속적으로 공급되는 산소를 이용하여 토종미생물 활성조(2)에서 활성화된 토종미생물이 슬러지로부터 악취성분을 1차로 제거하는 반응조이다. 제1 탈취조(3)의 용존산소량은 0.4 내지 0.5 ㎎/ℓ를 유지하는 것이 바람직하다.
제1 탈취조(3)를 거친 피처리물은 제2 탈취조 유입구(12)를 통해 제2 탈취조(4)로 유입된다. 제2 탈취조(4)는 송풍기(8)에서 산기관(9)을 통해 연속적으로 산소가 공급되는 조건 하에서 활성화된 토종미생물이 1차 처리과정을 거친 슬러지에 남아있는 악취성분을 2차로 제거하는 반응조이다. 제2 탈취조(4)의 용존산소량은 0.3 내지 0.4 ㎎/ℓ를 유지하는 것이 바람직하다.
제2 탈취조(4)에는 활성화된 토종미생물을 토종미생물 활성조(2)에 연속적이고 지속적으로 공급하기 위하여 반송라인(7)을 통하여 제2 탈취조(4) 내 피처리물의 10 내지 25%를 토종미생물 활성조(2)로 반송하고 있다. 이때, 1차 슬러지와 2차 슬러지만이 포함된 하수처리장 슬러지일 경우에는 반송율을 유입 유량대비 10 내지 15%가 되도록 하고 분뇨가 포함된 1차 슬러지와 2차 슬러지가 함유된 하수처리장 슬러지일 경우에는 반송율을 유입 유량대비 20 내지 25%가 되도록 고안한다. 또한, 반송라인(7)에는 필터가 설치되어 있어 슬러지 등의 고형물은 걸러지고 활성화된 토종미생물만을 포함하는 여액이 토종미생물 활성조(2)로 반송되도록 고안한다.
본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치는 토종미생물 활성조(2)로 슬러지가 유입되는 원수 유입구(10), 제1 탈취조(3) 내로 활성화된 토종미생물 및 슬러지가 유입되는 제1 탈취조 유입구(11), 제2 탈취조(4) 내로 활성화된 토종미생물 및 슬러지가 유입되는 제2 탈취조 유입구(12), 및 제2 탈취조(4)로부터 완전히 악취가 제거된 슬러지를 배출하는 탈취조 방류구(13)를 추가로 포함할 수 있고, 이들은 피처리물이 토종미생물을 이용한 탈취장치(1)의 반응조 전체 면적을 효과적으로 이용하도록 서로 대각선을 기준으로 지그재그 형태로 배치되도록 고안된다.
상기와 같이 토종미생물 활성조(2), 제1 탈취조(3) 및 제2 탈취조(4)로 구성된 본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치(1)에서, 1차 슬러지와 2차 슬러지만이 포함된 하수처리장 슬러지를 대상으로 하는 경우에는 전체 반응조의 체류시간을 5 내지 6시간으로 조절하고, 분뇨가 포함된 1차 슬러지와 2차 슬러지가 포함된 하수처리장 슬러지를 대상으로 하는 경우에는 전체 반응조의 체류시간을 7 내지 8시간으로 조절하는 것이 바람직하다. 각 반응조의 용량은 토종미생물 활성조(2):제1 탈취조(3):제2 탈취조(4)를 1:6:3으로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치는 질산화 및 탈질화 작용이 우수한 바실러스 서브틸리스 BSSL1과 바실러스 메가테리움 DSM3을 이용하기 때문에 하수처리장의 처리 과정에서 발생하는 슬러지의 악취에 대한 탈취효과가 우수하여 하수, 오수, 분뇨, 축산폐수 또는 산업폐수 등의 처리에 매우 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
실시예 1: 토종미생물 군집체의 제조
하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위해 고안된 본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치에 적용하기 위하여 토종미생물 군집체를 하기와 같이 제조하였다.
먼저 발효용 영양배지(nutrient broth; beef extract 3 g, enzymatic digest of gelatin 5 g, pH 6.8± 0.2) 2,000 ℓ를 만들어 3,000 ℓ 용량의 발효조에 채운 후 고압증기로 121℃에서 15분간 멸균하여 준비하였다. 바실러스 서브틸리스 BSDL1(KFCC-11399P) 및 바실러스 메가테리움 DSM3(KFCC-11402P)을 세포 증식용 영양배지에서 24시간 동안 배양한 후 이 배양액을 상기 발효조에 접종하고 배양온도 24 내지 26℃, pH 6.6 내지 7.0, 용존 산소농도는 포화 값이 10 내지 60이 유지될 수 있도록 통기량과 교반속도를 조절하면서 내생포자가 완전히 형성될 때까지 배양을 실시하였다. 각각의 미생물 배양액을 UV 분광광도계(spectrophotomoter)를 이 용하여 대수생장기(증식기)에서 정지기까지 미생물의 O.D(optical density) 값이 0.5 내지 1.8이 되도록 농축하여 미생물 배양 농축액을 액상상태로 미생물 생육에 필요한 각종 무기물질과 함께 소성하여 미생물 군집체를 제조한다. 이렇게 제조된 토종미생물 군집체는 바실러스 서브틸리스 BSDL1 및 바실러스 메가테리움 DSM3의 농축 배양액을 무기물질의 중량을 기준으로 5 내지 6% 포함한다.
실시예 2: 인공폐수를 이용한 탈취효과 확인
하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위해 고안된 본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치의 탈취효과를 확인하기 위하여, 먼저 실험실 규모로 각종 악취물질을 포함하는 인공폐수에 대한 악취제거 실험을 수행하여 토종미생물 군집체의 탈취 성능을 조사하였다.
탈취실험은 회분식(batch) 공정으로 실시하였는데, 100 ㎖의 플라스크 2개에 암모니아(NH3), 황화수소(H2S), 메틸머캅탄(CH3SH) 및 황화메틸((CH3)2S)을 각각 1.12 ppm, 12.6 ppb, 1.2 ppb 및 7.2 ppb 농도로 함유하는 인공 폐수를 조성한 후 한 플라스크에는 상기 실시예 1에서 준비된 토종미생물 군집체를 넣고 다른 플라스크에는 이를 넣지 않은 상태로 밀봉하였다. 각각의 플라스크에서 발생하는 악취를 1일 2회씩 포집하여 가스 크로마토그래피(gas chromatography, GC)로 분석하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
항목 대조실험 배출 허용기준
토종미생물 미적용 토종미생물 적용
암모니아(NH3) 1.12 ppm 0.45 ppm < 1.0 ppm
황화수소(H2S) 12.6 ppb 5.9 ppb < 20 ppb
메틸머캅탄(CH3SH) 1.2 ppb 0.4 ppb < 2.0 ppb
황화메틸((CH3)2S) 7.2 ppb 1.45 ppb < 10 ppb
상기 표 1은 탈취실험 6일 후의 가스 크로마토그래피 결과를 나타낸 것이다. 하수처리장에서 악취의 원인으로 작용하는 암모니아(NH3), 황화수소(H2S), 메틸머캅탄(CH3SH)과 황화메틸((CH3)2S)의 복합물에 대해 본 발명에 따른 토종미생물 군집체가 매우 우수한 탈취효과를 나타내는 것으로 확인되었다. 구체적으로, 실험 6일 후, 토종미생물 군집체 미적용 플라스크에 비하여 토종미생물 군집체 적용 플라스크에서, 최초 농도에 비해 암모니아는 60%, 황화수소는 53%, 메틸머캅탄은 67%, 황화메틸은 80%가 제거되어 배출 허용기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
실시예 3: 분뇨 함유 슬러지를 이용한 탈취효과 확인
상기 실시예 1에서 제조된 토종미생물 군집체의 실제 슬러지에 대한 악취 제거효과를 조사하기 위하여 분뇨가 함유된 1차 슬러지와 2차 슬러지를 원수로 하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
구체적으로, 하기 표 2에 나타난 바와 같은 용량과 재원을 갖는 토종미생물 활성조, 제1 탈취조 및 제2 탈취조로 구성된 반응기를 아크릴로 제작하였고, 토종미생물 활성조에 실시예 1에서 제조된 토종미생물 군집체가 충진된 토종미생물 활성기를 장착하였다. 분뇨가 함유된 1차 슬러지와 2차 슬러지를 대상으로 처리공정에 본 발명의 토종미생물 군집체를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우의 슬러지 내 황화메틸((CH3)2S)의 함량을 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 이때 전체 반응조의 체류시간은 8시간으로 조절하였고, 시간별로 유출수를 재취하여 분석하였다. 이전의 선행 연구에서 토종미생물 군집체 내에 포자 상태로 접종된 바실러스 속 미생물이 완전히 활성화되기까지는 48시간이 소요된다는 결과를 토대로 48시간 동안 추적 탈취실험을 수행하였다.
반응기 및 기기 규격 비고
토종미생물 활성조 5.0 L(L=6.2 ㎝ B=20 ㎝, H=40 ㎝) 구형
제1 탈취조 30 L(L=40 ㎝, B=20 ㎝, H=40 ㎝) 구형
제2 탈취조 15 L(L=20 ㎝, B=20 ㎝, H=40 ㎝) 구형
토종미생물 활성기 0.2 L(L=5 ㎝, B=5 ㎝, H=10 ㎝) 구형
pH, 온도측정기 Orione 250A pH, 온도측정
이송펌프 Master-flex pump 정량펌프
송풍기 SPP-200GJ-H 40 L/분
시간
항목		 원수 3 6 9 12 24 48
황화메틸
(CH3)2S
(ppb)		 토종미생물 미적용 30.24 10.6 7.81 6.72 6.33 3.94 3.52
토종미생물 적용 6.94 5.01 3.54 0.54 0.31 0.15
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 8시간의 체류시간 동안에 토종미생물에 의한 악취 제거효율은 시간이 경과하면서 토종미생물의 활성도가 증가하고 그에 비례하여 제거효율이 증가하였다. 특히 12시간이 경과하면서 황화메틸((CH3)2S)의 농도가 0.54 ppb로 감소하고 제거효율이 98.2%로 나타나 악취물질이 완전히 제거되는 것을 확인하였다. 관능실험에서도 12시간 경과 후부터는 슬러지에서 악취는 사라지고 미생물 냄새만이 나는 것으로 조사되었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
도 1은 하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 고안된 본 발명에 따른 토종미생물을 이용한 탈취장치의 구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 하수처리장 슬러지의 토종미생물을 이용한 탈취장치
2: 토종미생물 활성조, 3: 제1 탈취조
4: 제2 탈취조, 5: 토종미생물 활성기
6: 토종미생물 군집체, 7: 반송라인
8: 송풍기, 9: 산기관
10: 원수 유입구, 11: 제1 탈취조 유입구
12: 제2 탈취조 유입구, 13: 탈취조 방류구

Claims (15)

  1. 토종미생물 활성조, 제1 탈취조 및 제2 탈취조로 구성되고, 상기 토종미생물 활성조에 토종미생물 군집체가 충진된 토종미생물 활성기가 장착되고, 상기 토종미생물이 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) BSDL1 및 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium) DSM3인 것인, 하수처리장 슬러지의 악취를 효과적으로 제거하는 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  2. 제1항에 있어서,
    슬러지가 유입되고, 그 내부에 장착된 토종미생물 활성기에서 포자 상태의 토종미생물 군집체가 산소와 유기물질이 공급되는 조건에서 포자를 발아하고, 증식과정을 거쳐 활성화되는 토종미생물 활성조;
    산소와 활성화된 토종미생물이 연속적으로 공급되는 조건 하에서 토종미생물 활성조를 거친 피처리물로부터 악취물질을 1차로 제거하는 제1 탈취조; 및
    산소와 활성화된 토종미생물이 연속적으로 공급되는 조건 하에서 제1 탈취조를 거친 피처리물로부터 악취물질을 완전히 제거하는 제2 탈취조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 토종미생물 활성조, 제1 탈취조 및 제2 탈취조 각각에 송풍기와 산기관이 연결되어 있어 산소가 공급되는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  4. 제1항에 있어서,
    토종미생물 활성조, 제1 탈취조 및 제2 탈취조에 서로 대각선을 기준으로 지그재그 형태로 배치되도록 고안된, 상기 토종미생물 활성조로 슬러지가 유입되는 원수 유입구, 상기 제1 탈취조 내로 활성화된 토종미생물 및 슬러지가 유입되는 제1 탈취조 유입구, 상기 제2 탈취조 내로 활성화된 토종미생물 및 슬러지가 유입되는 제2 탈취조 유입구, 및 상기 제2 탈취조로부터 완전히 악취가 제거된 슬러지를 배출하는 탈취조 방류구를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 토종미생물 군집체가 바실러스 서브틸리스 BSDL1 및 바실러스 메가테리움 DSM3을 포자 상태로 배양하고, 그 배양액을 농축하고 무기물질과 혼합한 후, 소성하여 제조된 것임을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 토종미생물 군집체가 바실러스 서브틸리스 BSDL1 및 바실러스 메가테리움 DSM3의 배양 농축액을 무기물질의 중량을 기준으로 5 내지 6%로 포함하는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 토종미생물 활성조 내 용존산소량(dissolved oxygen, DO)이 0.5 내지 0.6 ㎎/ℓ의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탈취조 내 용존산소량이 0.4 내지 0.5 ㎎/ℓ의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 탈취조 내 용존산소량이 0.3 내지 0.4 ㎎/ℓ의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탈취장치가 하수처리장에서 발생하는 생슬러지인 1차 슬러지, 활성슬러지인 2차 슬러지, 분뇨가 포함된 1차 슬러지, 하수처리장의 농축조, 농축기 및 슬러지케이크 중의 어느 하나에서 발생하는 악취를 제거하기 위한 것임을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 탈취조에서 반응이 종결된 처리물 내 활성화된 토종미생물의 10 내지 20%가 반송라인을 통해 토종미생물 활성조로 반송되는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  13. 제12항에 있어서,
    슬러지가 1차 슬러지와 2차 슬러지의 혼합물인 경우에는, 상기 제2 탈취조에서 토종미생물 활성조로 반송되는 토종미생물의 반송율이 10 내지 15%이고, 슬러지가 분뇨 함유 1차 슬러지와 2차 슬러지의 혼합물인 경우에는, 상기 제2 탈취조에서 토종미생물 활성조로 반송되는 토종미생물의 반송율이 20 내지 25%인 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  14. 제1항에 있어서,
    슬러지가 1차 슬러지와 2차 슬러지의 혼합물인 경우에는, 유입된 슬러지의 탈취장치 내 체류시간이 5 내지 6시간이고, 슬러지가 분뇨 함유 1차 슬러지와 2차 슬러지의 혼합물인 경우에는, 유입된 슬러지의 탈취장치 내 체류시간이 7 내지 8시간인 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
  15. 제1항에 있어서,
    반응조의 용량이 토종미생물 활성조:제1 탈취조:제2 탈취조를 1:6:3으로 구성하는 것을 특징으로 하는, 토종미생물을 이용한 탈취장치.
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