KR101691048B1 - 미생물제제 제조장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 슬러지 성상에 따라 복합미생물을 조합하고 해당 복합미생물을 수용성 담체에 고정화시킴으로써 다양한 성상의 슬러지를 효과적으로 분해할 수 있는 미생물제제 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 미생물제제 제조장치는 바실러스계열 단백질분해미생물을 배양하는 단백질분해미생물 배양장치와, 바실러스계열 탄수화물분해미생물을 배양하는 단백질분해미생물 배양장치와, 바실러스계열 지방분해미생물을 배양하는 단백질분해미생물 배양장치와, 상기 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 복합미생물을 수용성 담체와 혼합, 교반하여 미생물제제 전구체를 제조하는 미생물제제 교반장치 및 상기 미생물제제 전구체를 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물의 우점화를 유도하는 미생물제제 건조장치를 포함하여 이루어지며, 상기 복합미생물을 구성하는 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 미생물제제 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러지 성상에 따라 복합미생물을 조합하고 해당 복합미생물을 수용성 담체에 고정화시킴으로써 다양한 성상의 슬러지를 효과적으로 분해할 수 있는 미생물제제 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
미생물제제란 미생물 혹은 그 미생물이 만들어내는 유용한 물질을 포함하는 제품을 일컫는다. 일반적으로 미생물제제는 농업분야에서 토양을 개량하거나 유해 미생물, 해충의 생장을 억제하기 위한 목적으로 널리 사용되고 있다. 일 예로, 한국등록특허 제10-664730호에서는 토양개량 및 환경 개선용 미생물제제에 대해 개시되어 있고, 한국등록특허 제10-1098823호는 축사 악취 제거용 미생물제제에 대해 기재하고 있다.
한편, 하수고도처리 공정에서는 필연적으로 슬러지가 발생되는데, 이와 같은 슬러지는 통상 혐기성 소화처리한 후 탈수하여 매립하거나 소각하는 방법으로 처리되고 있다. 그러나, 매립의 경우 토양을 오염시키는 문제점이 있고, 소각 방식은 각종 오염물질을 대기 중에 배출하는 단점이 있다.
하수고도처리 공정에서 발생되는 슬러지는 단백질, 탄수화물, 지방 등 다양한 형태의 유기물을 포함하고 있다. 따라서, 슬러지 처리용도로 미생물제제를 적용하기 위해서는 슬러지에 포함되어 있는 단백질, 탄수화물, 지방의 분해가 가능해야 한다. 그러나, 종래의 농업용 미생물제제는 특정 미생물을 배양하거나 분해하는데 특화되어 있어 다양한 미생물이 포함된 슬러지를 처리하기에는 어려움이 있다.
이와 함께, 종래의 미생물제제는 미생물을 석회, 톱밥, 미강 등의 담체에 흡착시키는 형태로 제조되는데, 석회, 톱밥, 미강 등은 불용성임에 따라 하수고도처리의 슬러지 분해용으로는 적합하지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 슬러지 성상에 따라 복합미생물을 조합하고 해당 복합미생물을 수용성 담체에 고정화시킴으로써 다양한 성상의 슬러지를 효과적으로 분해할 수 있는 미생물제제 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미생물제제 제조장치는 바실러스계열 단백질분해미생물을 배양하는 단백질분해미생물 배양장치와, 바실러스계열 탄수화물분해미생물을 배양하는 탄수화물분해미생물 배양장치와, 바실러스계열 지방분해미생물을 배양하는 지방분해미생물 배양장치와, 상기 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 복합미생물을 수용성 담체와 혼합, 교반하여 미생물제제 전구체를 제조하는 미생물제제 교반장치 및 상기 미생물제제 전구체를 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물의 우점화를 유도하는 미생물제제 건조장치를 포함하여 이루어지며, 상기 복합미생물을 구성하는 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되는 것을 특징으로 한다.
슬러지성상 분석장치 및 분해미생물 공급제어장치가 더 구비되며, 상기 슬러지성상 분석장치는 슬러지 내에 포함되어 있는 유기물의 종류 및 함량을 분석하며, 상기 분해미생물 공급제어장치는 상기 슬러지성상 분석장치에 의한 슬러지성상 분석결과에 근거하여 상기 단백질분해미생물 배양장치, 탄수화물분해미생물 배양장치, 지방분해미생물 배양장치를 제어하여 각 유기물의 함량에 상응하는 미생물들을 상기 미생물제제 교반장치로 공급되도록 제어하는 역할을 한다.
상기 수용성 담체는 덱스트린, 갈락토스, 수크로스, 전분 중 어느 하나일 수 있다.
단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물 각각은 Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Bacillus thuringiensis, Bacillus licheniformis, Bacillus mycoides, Bacillus alvei 중 어느 하나이다. 또한, 단백질분해미생물은 Bacillus cereus, 탄수화물분해미생물은 Bacillus megaterium, 지방분해미생물은 Bacillus thuringiensis 일 수 있다.
각각의 배양장치에서 미생물제제 교반장치로 공급되는 분해미생물은 배양액의 형태로 공급되며, 상기 수용성 담체 1Kg 당 복합미생물 배양액 1∼5ml로 혼합될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미생물제제 제조장치는 배양된 바실러스계열 단백질분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 단백질계유기물 제거용 미생물제제 전구체를 제조하는 단백질분해미생물 제제 교반장치와, 배양된 바실러스계열 탄수화물분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제 전구체를 제조하는 탄수화물분해미생물 제제 교반장치와, 배양된 바실러스계열 지방분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 지방계유기물 제거용 미생물제제 전구체를 제조하는 지방분해미생물 제제 교반장치와, 단백질계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 지방계유기물 제거용 미생물제제 전구체 각각을 독립적으로 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물의 우점화를 유도하는 미생물제제 건조장치 및 상기 미생물제제 건조장치를 통해 제조된 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 슬러지 성상에 따라 혼합하여 미생물제제를 완성하는 미생물제조 혼합장치를 포함하여 이루어지며, 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되는 것을 다른 특징으로 한다.
슬러지성상 분석장치 및 분해미생물 공급제어장치가 더 구비되며, 상기 슬러지성상 분석장치는 슬러지 내에 포함되어 있는 유기물의 종류 및 함량을 분석하며, 상기 분해미생물 공급제어장치는 상기 슬러지성상 분석장치에 의한 슬러지성상 분석결과에 근거하여 상기 미생물제제 건조장치를 제어하여 각 유기물의 함량에 상응하는 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 상기 미생물제제 혼합장치로 공급되도록 제어한다.
본 발명에 따른 미생물제제 제조방법은 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물을 각각 배양하는 단계와, 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 복합미생물을 수용성 담체와 혼합, 교반하여 미생물제제 전구체를 제조하는 단계 및 상기 미생물제제 전구체를 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물이 우점화된 미생물제제를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 복합미생물을 구성하는 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 미생물제제 제조방법은 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물을 각각 배양하는 단계와, 상기 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물 각각을 수용성 담체와 혼합, 교반하여 단백질계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 지방계유기물 제거용 미생물제제 전구체를 제조하는 단계와, 상기 단백질계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 지방계유기물 제거용 미생물제제 전구체 각각을 독립적으로 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물이 우점화된 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 제조하는 단계 및 상기 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 슬러지 성상에 따라 혼합하여 미생물제제를 완성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되는 것을 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따른 미생물제제 제조장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
포자 형성 특성을 갖는 바실러스계열미생물을 기반으로 하여 미생물제제를 제조함으로써 분해미생물의 순도를 향상시켜 궁극적으로 유기물의 제거효율을 증대시킬 수 있으며, 수용성 담체 내에 바실러스계열미생물이 고정화됨에 따라 수계 환경에서 바실러스계열미생물이 용이하게 활성화될 수 있다. 이와 함께, 슬러지의 성상에 따라 분해미생물이 조합됨에 따라 슬러지 분해효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미생물제제 제조장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미생물제제 제조장치의 구성도.
도 3은 바실러스계열미생물의 단백질, 탄수화물, 지방 분해효율을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미생물제제 제조장치의 구성도.
도 3은 바실러스계열미생물의 단백질, 탄수화물, 지방 분해효율을 나타낸 그래프.
본 발명은 다양한 성상의 슬러지를 분석하여 해당 슬러지를 효과적으로 분해할 수 있는 미생물제제를 제조하는 기술을 제시한다.
하수고도처리 공정에서 발생되는 슬러지는 단백질계, 탄수화물계 및 지방계유기물을 포함하며, 해당 유기물들의 슬러지 내 함유 비율은 슬러지의 성상에 따라 달라진다. 이와 같은 슬러지를 분해하기 위해서는 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물이 요구되며, 슬러지 성상 즉, 유기물들의 함유 비율에 대응되도록 분해미생물들이 조합되어야 한다. 또한, 미생물제제를 통해 슬러지를 분해하기 위해서는 수계 내에서 미생물제제의 반응성이 담보되어야 하고, 슬러지 분해효율을 향상시키기 위해서는 특정유기물을 제거하는 분해미생물의 순도가 향상되어야 한다.
본 발명은 분해미생물을 수용성 담체에 고정화시킴으로써 수계 환경에서의 미생물제제의 반응성을 담보함과 함께 분해미생물로서 바실러스계열미생물을 적용하고 바실러스계열미생물의 포자형성 특성을 응용하여 분해미생물의 순도를 높임으로써 슬러지 분해효율을 향상시키는 기술을 제시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 미생물제제 제조장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미생물제제 제조장치는 분해미생물 배양장치(110), 미생물제제 교반장치(120), 미생물제제 건조장치(130) 및 슬러지성상 분석장치(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 분해미생물 배양장치(110)는 슬러지 내 유기물을 분해하는 분해미생물을 배양하는 장치로서, 세부적으로 단백질분해미생물 배양장치(11), 탄수화물분해미생물 배양장치(112), 지방분해미생물 분해장치로 구분된다. 상기 단백질분해미생물 배양장치(11)는 슬러지 내의 단백질계유기물을 분해하는 단백질분해미생물을 배양하는 장치로서, Nutrient 배지, Luria Bertani 배지, Yeast Mold 배지 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 배지(medium) 내에서 배양되는 단백질분해미생물은 바실러스계열미생물을 적용할 수 있다. 상기 탄수화물분해미생물 배양장치(112)는 슬러지 내의 탄수화물계유기물을 분해하는 탄수화물분해미생물을 배양하는 장치이며, 상기 지방분해미생물 배양장치(113)는 슬러지 내의 지방계유기물을 분해하는 지방분해미생물을 배양하는 장치이다. 상기 탄수화물분해미생물 배양장치(112) 및 지방분해미생물 배양장치(113)는 상기 단백질분해미생물 배양장치(11)와 마찬가지로 Nutrient 배지, Luria Bertani 배지, Yeast Mold 배지 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 각 배지 내에서 배양되는 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물은 바실러스계열미생물을 적용할 수 있다.
상술한 바에 있어서, 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물로서 모두 바실러스계열미생물이 이용됨을 기재하였는데, 바실러스계열미생물은 분해 특성에 따라 단백질분해용 미생물, 탄수화물분해용 미생물, 지방분해용 미생물로 구분되며, 단백질분해미생물로는 단백질분해용 바실러스계열미생물이 적용되고, 탄수화물분해미생물로는 탄수화물분해용 바실러스계열미생물이 적용되고, 지방분해미생물로는 지방분해용 바실러스계열미생물이 적용될 수 있다.
일 실시예로, 상기 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물 각각은 Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Bacillus thuringiensis, Bacillus licheniformis, Bacillus mycoides, Bacillus alvei 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 구체적으로 단백질분해미생물로는 Bacillus cereus, 탄수화물분해미생물로는 Bacillus megaterium, 지방분해미생물로는 Bacillus thuringiensis의 적용이 가능하다
상기 미생물제제 교반장치(120)는 상기 단백질분해미생물 배양장치(111), 상기 탄수화물분해미생물 배양장치(112), 지방분해미생물 배양장치(113) 각각으로부터 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물을 공급받아 이들 분해미생물들 즉, 복합미생물을 수용성 담체와 혼합, 교반하여 미생물제제의 전구체를 제조하는 역할을 한다. 여기서, 상기 복합미생물은 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 일컫는다. 배양장치(110)로부터 교반장치(120)로 공급되는 각각의 분해미생물은 배양액의 형태로 공급되는데, 본 발명에서는 설명의 편의상 미생물이 공급되는 것으로 기술한다.
상기 미생물제제 교반장치(120) 내에서 혼합되는 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물의 혼합비율은 슬러지 성상에 대응된다. 즉, 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 비율에 대응하여 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물의 혼합비율이 결정된다. 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 비율은 상기 슬러지성상 분석장치(140)에 의해 분석되며, 분석된 슬러지성상 분석정보를 기반으로 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물의 혼합비율이 결정된다.
상기 슬러지성상 분석장치(140)는 슬러지 시료를 대상으로 슬러지 내에 포함되어 있는 유기물의 종류 및 함량을 분석하는 역할을 한다. 단백질계유기물의 경우, 로우리 방법과 BCA 방법 등으로 분석될 수 있는데, 일 예로 BSA(bovine serum albumin)을 기준 시약으로 사용하여 각각 750, 562nm 파장에서 흡광도를 측정하는 발색방법을 통해 분석될 수 있고, 탄수화물계유기물의 경우, Dubois 방법과 Anthrone 방법 등으로 분석될 수 있는데, 일 예로 포도당(glucose)을 기준 시약으로 사용하여 각각 490, 625nm 파장에서 흡광도를 측정하는 발색방법을 통해 분석될 수 있으며, 지방계유기물의 경우 속실렛 추출장치를 이용하여 헥산 등의 유기용매에 용출(1시간 끓임 + 2시간 헹굼)하여 중량을 측정하는 방법을 통해 지방량을 분석하거나 휘발성 지방산(VFA : volatile fatty acid)의 경우 기체 크로마토그래피 분석법에 의해 분석될 수 있다. 상술한 바와 같은 각각의 유기물에 대한 분석장치가 개별적으로 구비되어 슬러지성상 분석장치(140)를 구성하거나 하나의 슬러지성상 분석장치(140)를 통해 제반 유기물에 대한 분석이 진행될 수도 있다.
상기 슬러지성상 분석장치(140)에 의해 분석된 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물의 혼합비율에 따라, 단백질분해미생물 배양장치(11), 탄수화물분해미생물 배양장치(112), 지방분해미생물 분해장치로부터 각각 단백질분해미생물, 탄수화물분해미생물, 지방분해미생물이 상기 미생물제제 교반장치(120)로 공급된다. 이 때, 분해미생물 공급제어장치(150)가 더 구비될 수 있으며, 상기 분해미생물 공급제어장치(150)는 상기 슬러지성상 분석장치(140)에 의한 슬러지성상 분석결과 즉, 슬러지 내에 포함되어 있는 유기물의 종류 및 함량에 근거하여 상기 단백질분해미생물 배양장치(11), 탄수화물분해미생물 배양장치(112), 지방분해미생물 배양장치(113)를 제어하여 각 유기물의 함량에 상응하는 미생물들을 상기 미생물제제 교반장치(120)로 공급되도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 미생물제제 교반장치(120)는 전술한 바와 같이 복합미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 미생물제제의 전구체를 제조하는데, 상기 수용성 담체는 복합미생물이 담지되는 공간을 제공함과 함께 수계 환경에서 물에 녹아 복합미생물이 활성화되도록 보조하는 역할을 한다. 이와 같은 수용성 담체는 덱스트린, 갈락토스, 수크로스, 전분 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 상기 복합미생물과 수용성 담체는 수용성 담체 1Kg 당 복합미생물 배양액 1∼5ml로 혼합되는 것이 바람직하다. 복합미생물 배양액이 1ml 미만인 경우 슬러지 유기물 분해효율이 저하되며, 복합미생물 배양액이 5ml를 초과하면 미생물제제의 성형에 문제점이 발생된다. 한편, 상기 복합미생물과 수용성 담체의 혼합물에 바실러스계열미생물의 영양분이 추가적으로 혼합될 수 있으며, 영양분으로는 당밀, 포도당, 당밀 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
상기 미생물제제 건조장치(130)는 상기 미생물제제 교반장치(120)에 의해 제조된 미생물제제 전구체를 60∼80℃로 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물의 우점화를 유도하는 역할을 한다. 분해미생물배양장치에서 바실러스계열미생물을 배양하더라도 기생하는 미생물이 함께 배양될 수 있으며, 이와 같은 기생 미생물은 슬러지 유기물을 분해하는데 방해가 되며, 상기 미생물제제 건조장치(130)를 통해 기생 미생물이 제거될 수 있다. 한편, 바실러스계열미생물은 60℃ 이상의 온도에서는 포자를 형성하여 생존하는 특성을 갖고 있으며, 바실러스계열미생물이 우점화됨에 따라 특정 유기물을 분해하는 분해미생물의 순도가 증대되며, 이는 슬러지 분해효율 향상을 의미한다. 포자 상태의 바실러스계열미생물은 상온의 수계 환경에 노출되면 활성화되어 슬러지 내 유기물을 분해한다.
상기 미생물제제 건조장치(130)를 통해 바실러스계열미생물이 우점화된 미생물제제가 완성되며, 필요에 따라 제조된 미생물제제를 분말화할 수 있다.
이상, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미생물제제 제조장치를 설명하였는데, 제 1 실시예를 변형한 제 2 실시예도 가능하다. 제 1 실시예는 여러 종류의 분해미생물이 조합된 복합미생물을 수용성 담체와 혼합, 교반하고 최종적으로 건조하여 미생물제제를 완성함에 반해, 제 2 실시예는 각각의 분해미생물을 수용성 담체와 혼합, 교반, 건조하여 특정유기물 제거용 미생물제제를 제조한 후 슬러지 성상에 따라 특정유기물 제거용 미생물제제를 혼합하여 미생물제제를 완성하는 방식이다. 제 2 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미생물제제 제조장치는 분해미생물 배양장치(210), 미생물제제 교반장치(220), 미생물제제 건조장치(230), 미생물제제 혼합장치(240) 및 슬러지성상 분석장치(240)를 포함하여 이루어진다.
상기 분해미생물배양장치는 제 1 실시예와 마찬가지로, 단백질분해미생물 배양장치(211), 탄수화물분해미생물 배양장치(212), 지방분해미생물 배양장치(213)로 구분되며, 제 1 실시예와 동일한 기능을 수행한다.
반면, 상기 미생물제제 교반장치(220)는 제 1 실시예와 달리 3개의 미생물제제 교반장치(220) 즉, 단백질분해미생물 제제 교반장치(221), 탄수화물분해미생물 제제 교반장치(222), 지방분해미생물 제제 교반장치(223)로 구분된다. 상기 각각의 교반장치는 전단의 특정 분해미생물 배양장치(210)로부터 특정 분해미생물을 공급받아 특정 분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 특정유기물 제거용 미생물제제의 전구체를 제조하는 역할을 한다. 즉, 단백질분해미생물 제제 교반장치(221)는 단백질분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 단백질계유기물 제거용 미생물제제의 전구체를 제조하고, 탄수화물분해미생물 제제 교반장치(222)는 탄수화물분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제의 전구체를 제조하고, 지방분해미생물 제제 교반장치(223)는 지방분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 지방계유기물 제거용 미생물제제의 전구체를 제조한다.
상기 미생물제제 건조장치(230)는 미생물제제 교반장치(220)와 마찬가지로, 단백질분해미생물 제제 건조장치(231), 탄수화물분해미생물 제제 건조장치(232), 지방분해미생물 제제 건조장치(233)로 구분되며, 각각의 건조장치는 단백질계유기물 제거용 미생물제제의 전구체, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제의 전구체, 지방계유기물 제거용 미생물제제의 전구체를 선택적으로 건조한다. 각각의 건조장치는 제 1 실시예의 미생물제제 건조장치(230)와 마찬가지로 미생물제제 전구체를 60∼80℃로 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물의 우점화를 유도하는 역할을 한다.
상기 미생물제제 혼합장치(240)는 단백질분해미생물 제제 건조장치(231), 탄수화물분해미생물 제제 건조장치(232), 지방분해미생물 제제 건조장치(233)를 통해 제조된 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 슬러지 성상에 따라 혼합하여 최종적으로 미생물제제를 완성하는 역할을 한다.
단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제의 혼합비율은 슬러지 성상 즉, 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 비율에 대응하여 결정되며, 슬러지 성상은 상기 슬러지성상 분석장치(240)에 의해 분석된다.
상기 슬러지성상 분석장치(250)는 상기 제 1 실시예의 슬러지성상 분석장치와 동일한 기능을 수행하며, 제 1 실시예의 분해미생물 공급제어장치가 제 2 실시예에도 구비될 수 있으며, 상기 분해미생물 공급제어장치(260)는 상기 슬러지성상 분석장치(240)에 의한 슬러지성상 분석결과 즉, 슬러지 내에 포함되어 있는 유기물의 종류 및 함량에 근거하여 상기 단백질분해미생물 제제 건조장치(231), 탄수화물분해미생물 제제 건조장치(232), 지방분해미생물 제제 건조장치(233)를 제어하여 각 유기물의 함량에 상응하는 미생물들을 상기 미생물제제 혼합장치(240)로 공급되도록 제어할 수 있다.
다음으로, 바실러스계열미생물을 대상으로 단백질, 탄수화물, 지방 분해 실험을 실시한 결과에 대해 설명하기로 한다. Yeast extract 5g, NaCl 10g, tripton 10/L이 혼합된 LB broth를 10개를 준비하고 각각의 LB broth에 바실러스계열미생물 Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Bacillus thuringiensis, Bacillus licheniformis, Bacillus mycoides, Bacillus alvei 를를 각각 넣고 3일간 배양하여 단백질, 탄수화물, 지방의 분해 특성을 살펴보았다.
도 3을 참고하면, 단백질의 경우 Bacillus cereus 가 61.8%의 제거효율을 나타내 가장 높은 단백질 분해효율을 갖고 있음을 알 수 있고, 탄수화물은 Bacillus megaterium 가 67.4%로 가장 높은 분해효율을 나타내고 있으며, 지방의 경우 Bacillus thuringiensis 가 81.8%의 지방 분해효율을 나타냄을 확인할 수 있다.
110 : 분해미생물 배양장치
111 : 단백질분해미생물 배양장치
112 : 탄수화물분해미생물 배양장치
113 : 지방분해미생물 배양장치
120 : 미생물제제 교반장치 130 : 미생물제제 건조장치
140 : 슬러지성상 150 : 분해미생물 공급제어장치
111 : 단백질분해미생물 배양장치
112 : 탄수화물분해미생물 배양장치
113 : 지방분해미생물 배양장치
120 : 미생물제제 교반장치 130 : 미생물제제 건조장치
140 : 슬러지성상 150 : 분해미생물 공급제어장치
Claims (16)
- 바실러스계열 단백질분해미생물을 배양하는 단백질분해미생물 배양장치;
바실러스계열 탄수화물분해미생물을 배양하는 탄수화물분해미생물 배양장치;
바실러스계열 지방분해미생물을 배양하는 지방분해미생물 배양장치;
상기 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 복합미생물을 수용성 담체와 혼합, 교반하여 미생물제제 전구체를 제조하는 미생물제제 교반장치; 및
상기 미생물제제 전구체를 60∼80℃로 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물의 우점화를 유도하는 미생물제제 건조장치를 포함하여 이루어지며,
상기 복합미생물을 구성하는 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되며,
단백질분해미생물은 Bacillus cereus, Bacillus polymyxa, Bacillus alvei 중 어느 하나이고, 탄수화물분해미생물은 Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis 중 어느 하나이며, 지방분해미생물은 Bacillus thuringiensis, Bacillus mycoides 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 슬러지성상 분석장치 및 분해미생물 공급제어장치가 더 구비되며,
상기 슬러지성상 분석장치는 슬러지 내에 포함되어 있는 유기물의 종류 및 함량을 분석하며,
상기 분해미생물 공급제어장치는 상기 슬러지성상 분석장치에 의한 슬러지성상 분석결과에 근거하여 상기 단백질분해미생물 배양장치, 탄수화물분해미생물 배양장치, 지방분해미생물 배양장치를 제어하여 각 유기물의 함량에 상응하는 미생물들을 상기 미생물제제 교반장치로 공급되도록 제어하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 수용성 담체는 덱스트린, 갈락토스, 수크로스, 전분 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조장치.
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- 제 1 항에 있어서, 각각의 배양장치에서 미생물제제 교반장치로 공급되는 분해미생물은 배양액의 형태로 공급되며, 상기 수용성 담체 1Kg 당 복합미생물 배양액 1∼5ml로 혼합되는 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조장치.
- 배양된 바실러스계열 단백질분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 단백질계유기물 제거용 미생물제제 전구체를 제조하는 단백질분해미생물 제제 교반장치;
배양된 바실러스계열 탄수화물분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제 전구체를 제조하는 탄수화물분해미생물 제제 교반장치;
배양된 바실러스계열 지방분해미생물과 수용성 담체를 혼합, 교반하여 지방계유기물 제거용 미생물제제 전구체를 제조하는 지방분해미생물 제제 교반장치;
단백질계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 지방계유기물 제거용 미생물제제 전구체 각각을 독립적으로 60∼80℃로 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물의 우점화를 유도하는 미생물제제 건조장치; 및
상기 미생물제제 건조장치를 통해 제조된 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 슬러지 성상에 따라 혼합하여 미생물제제를 완성하는 미생물제제 혼합장치를 포함하여 이루어지며,
단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되며,
단백질분해미생물은 Bacillus cereus, Bacillus polymyxa, Bacillus alvei 중 어느 하나이고, 탄수화물분해미생물은 Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis 중 어느 하나이며, 지방분해미생물은 Bacillus thuringiensis, Bacillus mycoides 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조장치.
- 제 7 항에 있어서, 슬러지성상 분석장치 및 분해미생물 공급제어장치가 더 구비되며,
상기 슬러지성상 분석장치는 슬러지 내에 포함되어 있는 유기물의 종류 및 함량을 분석하며,
상기 분해미생물 공급제어장치는 상기 슬러지성상 분석장치에 의한 슬러지성상 분석결과에 근거하여 상기 미생물제제 건조장치를 제어하여 각 유기물의 함량에 상응하는 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 상기 미생물제제 혼합장치로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 수용성 담체는 덱스트린, 갈락토스, 수크로스, 전분 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조장치.
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- 제 7 항에 있어서, 각각의 배양장치에서 미생물제제 교반장치로 공급되는 분해미생물은 배양액의 형태로 공급되며, 상기 수용성 담체 1Kg 당 복합미생물 배양액 1∼5ml로 혼합되는 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조장치.
- 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물을 각각 배양하는 단계;
바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 복합미생물을 수용성 담체와 혼합, 교반하여 미생물제제 전구체를 제조하는 단계; 및
상기 미생물제제 전구체를 60∼80℃로 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물이 우점화된 미생물제제를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지며,
상기 복합미생물을 구성하는 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되며,
단백질분해미생물은 Bacillus cereus, Bacillus polymyxa, Bacillus alvei 중 어느 하나이고, 탄수화물분해미생물은 Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis 중 어느 하나이며, 지방분해미생물은 Bacillus thuringiensis, Bacillus mycoides 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 수용성 담체는 덱스트린, 갈락토스, 수크로스, 전분 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조방법.
- 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물을 각각 배양하는 단계;
상기 바실러스계열 단백질분해미생물, 바실러스계열 탄수화물분해미생물, 바실러스계열 지방분해미생물 각각을 수용성 담체와 혼합, 교반하여 단백질계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 지방계유기물 제거용 미생물제제 전구체를 제조하는 단계;
상기 단백질계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제 전구체, 지방계유기물 제거용 미생물제제 전구체 각각을 독립적으로 60∼80℃로 건조하여, 바실러스계열미생물을 제외한 미생물제제 전구체에 잔류하는 미생물이 사멸되도록 함과 함께 바실러스계열미생물의 포자가 형성되도록 하여 바실러스계열미생물이 우점화된 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 제조하는 단계; 및
상기 단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제를 슬러지 성상에 따라 혼합하여 미생물제제를 완성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
단백질계유기물 제거용 미생물제제, 탄수화물계유기물 제거용 미생물제제, 지방계유기물 제거용 미생물제제의 혼합비율은 슬러지 내에 포함되어 있는 단백질계유기물, 탄수화물계유기물, 지방계유기물의 함량비에 대응되며,
단백질분해미생물은 Bacillus cereus, Bacillus polymyxa, Bacillus alvei 중 어느 하나이고, 탄수화물분해미생물은 Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis 중 어느 하나이며, 지방분해미생물은 Bacillus thuringiensis, Bacillus mycoides 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 수용성 담체는 덱스트린, 갈락토스, 수크로스, 전분 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제 제조방법.
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