KR101982131B1 - 유용 미생물 발효를 이용한 수산생물 폐사체의 소멸처리 방법 및 이를 위한 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유용 미생물 발효를 이용한 수산생물 폐사체의 소멸처리 방법 및 이를 위한 처리 장치에 관한 것으로, 소멸성이 우수하고 악취 저감 효과가 탁월한 유용 미생물 혼합물의 배양물에 수산생물 폐사체를 투입하여 발효시킴으로써 적체현상 없이 원활하고 친환경적으로 수산생물 폐사체를 처리할 수 있으며, 이로부터 발생한 발효 액비를 식물 영양제로 사용할 수 있어 산업적으로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

Description

유용 미생물 발효를 이용한 수산생물 폐사체의 소멸처리 방법 및 이를 위한 처리 장치{Method for processing aquatic life dead body using effective microorganism fermentation and apparatus for the same}

본 발명은 유용 미생물 발효를 이용한 수산생물 폐사체의 소멸처리 방법 및 이를 위한 처리 장치에 관한 것이다.

어류 양식 과정에서는 적조 유입이나 어병, 산소부족 등 기타 원인에 의해 폐사된 어류(이하, '폐사어'라 함)가 발생한다. 현재 어류 양식 과정에서 약 30~40% 정도가 폐사하고 있으며, 연안의 어시장이나 수산가공업체에서도 수산 부산물이 발생하게 된다. 이는 산업폐기물로 처리되기 때문에 폐사어 및 수산 부산물의 처리 문제가 시급한 현안으로서 대두되고 있다.

수산 양식에 있어 육성사육을 하는 과정에 발생되는 기본 폐사량은 일일 약 0.3% 정도 발생되고 있으며, 지금까지는 발생된 폐사어 및 수산 부산물을 땅에 파묻거나 방치하여 악취 발생과 같은 환경오염 등의 여러 가지 문제가 발생되고 있다. 따라서, 전 세계적으로 수산생물 폐사체 소멸처리는 소각 및 매몰법 보다는 친환경적 재활용 방법을 선호하고 있다.

한편, 본 발명은 어류양식에 있어 질병 감염, 자연재해, 적조현상, 이송 사고 등의 원인으로 폐사한 어류를 소멸성이 우수하고 악취 저감 효과가 탁월한 유용 미생물을 처리하여 배양된 용기에 넣어 발효시킴으로써 폐사체를 적체현상 없이 원활하게 처리할 수 있으며, 폐사체의 동물성 단백질을 유기화하여 농작물에 생육 효과 및 성장효과에 좋은 액화된 발효 액비를 생산할 수 있으므로, 친환경적으로 수산생물 폐사체를 처리할 수 있다. 뿐만 아니라, 토양에 살포하고 옆면 시비할 수 있게 만들어진 발효 액비를 자연 친화적인 순환농법에 사용하여 환경을 살리고, 양식장 주위에 쾌적한 공간을 유지할 수 있다.

한편, 한국등록특허 제1655065호에는 "파쇄·건조식 수산생물 폐사체 처리장치"에 대해 개시하고 있고, 한국등록특허 제1728426호에는 "해상계류식 수산생물 폐사체 처리시스템"에 대해 개시하고 있다. 하지만, 본 발명의 유용 미생물 발효를 이용한 수산생물 폐사체의 소멸처리 방법 및 이를 위한 처리 장치에 대해 아직까지 개시된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 균주(기탁번호: KCTC 13552BP)를 포함하는 유용 미생물 혼합물의 배양물에 수산생물 폐사체를 투입하여 호기적 발효를 수행하였을 때, 폐사체들이 적체현상 없이 원활하게 모두 소멸되어 폐사체 처리 효과가 우수한 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 1) 폐사체 처리기에서 유용 미생물을 배양하는 단계; 및 2) 상기 단계 1)에서 배양된 유용 미생물의 배양물에 수산생물 폐사체를 투입하여 호기적 발효를 수행하는 단계;를 포함하는 친환경 수산생물 폐사체의 처리 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 수산생물 폐사체 및 유용 미생물이 수용되는 배양부(101); 상기 배양부에 수산생물 폐사체 및 유용 미생물을 공급하는 수산생물 폐사체 및 유용 미생물 투입부(102); 상기 배양부에 산소를 공급하는 산소공급부(103); 상기 산소공급부에 공기를 주입하는 브로아(104); 상기 배양부의 온도를 조절하는 온도조절부(105); 및 상기 배양부에 산소가 시간별로 공급되도록 조절하는 시간조절부(106);를 포함하는 수산생물 폐사체 처리기(100);를 제공한다.

본 발명은 소멸성이 우수하고 악취 저감 효과가 탁월한 유용 미생물 혼합물의 배양물에 수산생물 폐사체를 투입하여 발효시킴으로써 적체현상 없이 원활하고 친환경적으로 수산생물 폐사체를 처리할 수 있으며, 이로부터 발생한 발효 액비를 식물 영양제로 사용할 수 있어 산업적으로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 수산생물 폐사체 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 종단면를 나타낸 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 폐사체 처리기에서 유용 미생물을 배양하는 단계; 및 2) 상기 단계 1)에서 배양된 유용 미생물의 배양물에 수산생물 폐사체를 투입하여 호기적 발효를 수행하는 단계;를 포함하는 친환경 수산생물 폐사체의 처리 방법을 제공한다.

본 발명의 친환경 수산생물 폐사체의 처리 방법에서, 상기 단계 1)의 유용 미생물은 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 균주(기탁번호: KCTC 13552BP)를 단독으로 사용하거나, 상기 바실러스 코치 균주에 바실러스 사이크로듀란스(B. psychrodurans), 스타필로코쿠스 파스테우리(Staphylococcus pasteuri), 바실러스 벨레젠시스(B. velezensis), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus stearothermophilus) 및 바실러스 진센기후미(B. ginsengihumi)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주를 더 포함하는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 바실러스 코치 균주에 바실러스 사이크로듀란스, 스타필로코쿠스 파스테우리, 바실러스 벨레젠시스, 지오바실러스 스테아로써모필러스, 바실러스 진센기후미, 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B. amyloliquefaciens), 바실러스 리체니포미스(B. licheniformis), 바실러스 메틸로트로피쿠스(B. methylotrophicus), 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis), 바실러스 서틸리스(B. subtilis), 아세토박터 로바니엔시스(Acetobacter lovaniensis) 및 바실러스 테킬렌시스(B. tequilensis)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주를 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 단계 1)에서 유용 미생물 균주는 당밀, 소금 및 감자추출물을 포함하는 배지에 접종하여 23~35℃에서 92~240시간 동안 배양하여 1×10^6~8 CFU/ml 이상 농도의 배양물로 준비하는 것이 특징이며, 보다 바람직하게는 상기 배지에 본 발명의 유용 미생물 균주들을 모두 동량 접종한 다음 20~35℃에서 100~120시간 동안 0.05 내지 0.4 vvm(vol/vol/min.)의 통기량과 교반속도 100 내지 200 rpm, 내압 0.1 내지 1 kgf/㎠의 조건으로 배양할 수 있으며, 상기 배지의 pH는 6.0 내지 9.0인 것이 가장 적합하다.

또한, 상기 단계 1)에서 유용 미생물을 배양하기 전에, 배양부(101)에 300㎖의 물 및 0.2%(v/v) 이산화염소를 투입하고 24시간 후에 공기를 주입하여 공기 중에 이산화염소를 날리는 단계를 추가로 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 단계 2)에서 호기적 발효는 43~47℃의 온도 조건으로 일정하게 유지시켜 산소를 공급하되, 1단계로 6시간 동안 산소를 공급하고, 2단계로 1시간마다 10분씩 산소를 공급하도록 자동으로 연속 진행되는 것을 특징으로 한다. 상기 산소 공급 단계의 특징으로 인해 브로아 장치의 과열을 방지할 수 있고, 발효부 내부에 많은 양의 산소가 주입되었을 때 거품발생 및 압력 상승을 감소시킬 수 있다.

본 발명에서, 용어 '배양물'은 특정 미생물을 배양 배지 또는 배양액에서 배양한 것을 의미하며, 상기 배양물은 그 제형이 액체 또는 고체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명은

수산생물 폐사체 및 유용 미생물이 수용되는 배양부(101);

상기 배양부에 수산생물 폐사체 및 유용 미생물을 공급하는 수산생물 폐사체 및 유용 미생물 투입부(102);

상기 배양부에 산소를 공급하는 산소공급부(103);

상기 산소공급부에 공기를 주입하는 브로아(104);

상기 배양부의 온도를 조절하는 온도조절부(105); 및

상기 배양부에 산소가 시간별로 공급되도록 조절하는 시간조절부(106);를 포함하는 수산생물 폐사체 처리기(100)를 제공한다.

본 발명의 수산생물 폐사체 처리기에서, 상기 온도조절부(105)는 유용 미생물의 증식 및 활성을 위해 배양부(101) 내부에 열매체 온수관을 설치함으로써 45℃의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 일반 발열이 높은 히터봉이나 외부 온도가 높은 열호스는 수산생물 폐사체가 닿으면 이물질에 타는 현상이 있어 기계장치 고장으로 사고가 발생할 수 있으므로, 2중 열장치와 같은 열매체 온수관을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시간조절부(106)는 산소공급부(103)에서 1단계로 6시간 동안 산소가 공급되고, 2단계로 1시간마다 10분씩 산소가 공급되는 것을 자동으로 연속 수행하도록 설정된 것을 특징으로 한다. 상기 산소 공급은 유용 미생물의 증식이 증가되어 호기성 발효 효과를 증진시키며, 수산생물 폐사체가 혼합되면서 분해되어 소멸처리에 시간을 단축시키는 효과가 있다.

이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

제조예 1. 유용 미생물 배양물 제조

유용 미생물을 배양하기 전에, 수산생물 폐사체 처리기(100)의 배양부(101)에 300㎖의 음용수 및 0.2%(v/v) 이산화염소를 투입하고 24시간 후에 공기를 주입하여 공기 중에 이산화염소를 날리는 단계를 수행하였다. 이후에, 당밀, 소금 및 감자 추출물로 구성된 배양 배지에 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 (기탁번호: KCTC 13552BP), 바실러스 사이크로듀란스(Bacillus psychrodurans), 스타필로코쿠스 파스테우리(Staphylococcus pasteuri), 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus stearothermophilus), 바실러스 진센기후미(Bacillus ginsengihumi), 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 메틸로트로피쿠스(Bacillus methylotrophicus), 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis), 바실러스 서틸리스(Bacillus subtilis), 아세토박터 로바니엔시스(Acetobacter lovaniensis) 및 바실러스 테킬렌시스(Bacillus tequilensis)의 유용 미생물들을 동량으로 혼합한 후, 23~35℃에서 90~240시간 동안 배양하여 1×10^6~8 CFU/ml의 배양물을 준비하였다.

실시예 1. 본 발명의 유용 미생물 발효를 이용한 수산생물 폐사체의 분해능 확인

상기 제조예 1에서 개시한 바와 같이 수산생물 폐사체 처리기(100)의 배양부(101)에서 배양한 유용 미생물의 배양물에 수산생물 폐사체를 투입하여 1일 동안 폐사체의 발효 소멸 과정을 진행하였으며(도 1), 발효 이후에 폐사체를 100~200 메쉬(mesh)에 거른 후 메쉬에 남아있는 잔류랑을 측정하였다. 이때, 유용 미생물의 증식 및 활성을 위해 45℃의 온도 조건으로 일정하게 유지시켜 산소를 공급하되, 1단계로 6시간 동안 산소를 공급하고, 2단계로 1시간 마다 10분씩 산소를 공급하는 과정을 자동으로 연속 진행되도록 시간조절부(106)를 설정하였다. 그 결과, 하기 표 1에 개시한 바와 같이 본 발명의 유용 미생물 배양물을 처리하지 않은 경우에 잔류물이 대부분 그대로 남아있었지만, 본 발명의 유용 미생물의 배양물을 처리하였을 때에는 폐사체가 대부분 발효 소멸되어 잔류물이 거의 남아 있지 않은 것을 확인할 수 있었다(표 1).

본 발명의 유용 미생물 발효를 이용한 수산생물 폐사체 처리 결과

유용 미생물의 처리 유무	폐사체 투입량(kg)	잔류량(kg)
무처리	250	150
처리(본 발명)	250	34

100 : 수산생물 폐사체 처리기
101 : 배양부
102 : 투입부
103 : 산소공급부
104 : 브로아
105 : 온도조절부
106 : 시간조절부

한국생명공학연구원 KCTC13552BP 20180620

Claims (8)

1) 폐사체 처리기에서 유용 미생물을 당밀, 소금 및 감자추출물을 포함하는 배지에서 23~35℃의 조건으로 90~240시간 동안 배양하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 배양된 유용 미생물의 배양물에 수산생물 폐사체를 투입하여 43~47℃의 온도 조건으로 일정하게 유지시켜 산소를 공급하되, 1단계로 6시간 동안 산소를 공급하고, 2단계로 1시간마다 10분씩 산소를 공급하는 호기적 발효를 수행하는 단계;를 포함하는 친환경 수산생물 폐사체의 처리 방법으로서,
상기 유용 미생물은 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 균주(기탁번호: KCTC 13552BP), 바실러스 사이크로듀란스(Bacillus psychrodurans), 스타필로코쿠스 파스테우리(Staphylococcus pasteuri), 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus stearothermophilus), 바실러스 진센기후미(Bacillus ginsengihumi), 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 메틸로트로피쿠스(Bacillus methylotrophicus), 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis), 바실러스 서틸리스(Bacillus subtilis), 아세토박터 로바니엔시스(Acetobacter lovaniensis) 및 바실러스 테킬렌시스(Bacillus tequilensis)로 이루어지고,
상기 폐사체 처리기는
수산생물 폐사체 및 유용 미생물이 수용되는 배양부(101);
상기 배양부에 수산생물 폐사체 및 유용 미생물을 공급하는 수산생물 폐사체 및 유용 미생물 투입부(102);
상기 배양부에 산소를 공급하는 산소공급부(103);
상기 산소공급부에 공기를 주입하는 브로아(104);
상기 배양부의 온도를 조절하는 온도조절부(105); 및
상기 배양부에 산소가 시간별로 공급되도록 조절하는 시간조절부(106);를 포함하는 수산생물 폐사체 처리기(100)인 것을 특징으로 하는 친환경 수산생물 폐사체의 처리 방법.

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