KR102049670B1

KR102049670B1 - 미생물을 이용한 유기물 처리 장치

Info

Publication number: KR102049670B1
Application number: KR1020180062343A
Authority: KR
Inventors: 김준홍; 김영희; 김슬기; 김건우
Original assignee: 김준홍
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2020-01-08
Also published as: WO2019231274A1

Abstract

본 발명은 미생물을 이용한 유기물 처리 장치에 관한 것이다. 상세하게는 미생물의 공동대사산물을 활용하여 오염원을 경제적이고 효율적으로 제거하고, 자동분석측정망(TMS, Telemetry Monitoring System)를 통해 실시간으로 오염도를 모니터링하며, 이러한 모니터링 결과에 따라 구동 및 휴동을 제어할 수 있는 멀티플렉서 시스템을 제공하며, 나아가 장치별 상태 분석, 보고서 작성 등에 이르기까지 제어하는 통합 운영 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 오염수가 유입되고 후 후속되는 조(tank)에 상기 오염수를 투입시키는 유입조(100); 상기 유입조(100)로부터 투입된 오염수에 생물학적 제재를 이용한 반응을 일으키는 제1반응조(200); 상기 제1반응조(200)에 상기 생물학적 제재를 공급하는 증식조(300); 미생물을 저장하고 상기 증식조(300)에 공급하는 제1저장조(400); 상기 증식조(300)에 상기 미생물의 양분을 공급하는 제2저장조(500); 상기 제1저장조(400)로부터 상기 증식조(300)로 상기 미생물의 공급량을 조절하는 제1유량조절펌프(401); 상기 제2저장조로부터 상기 증식조로 상기 양분의 공급량을 조절하는 제2유량조절펌프(501); 및 상기 제1반응조(200)를 거친 오염수를 상류로 역이송하는 역이송관(600);으로 구성된 것으로, 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치에 관한 것이다.

Description

미생물을 이용한 유기물 처리 장치{Organic Material treatment apparatus using microorganisms and the method thereof}

본 발명은 미생물을 이용한 유기물 처리 장치에 관한 것이다. 상세하게는 미생물의 공동대사 작용을 통해 얻어진 대사산물을 활용하여 오염원(T-N, T-P, 유기화합물 등)을 경제적이고 효율적으로 제거하고, 자동분석측정망(TMS, Telemetry Monitoring System)를 통해 실시간으로 오염도를 모니터링하며, 이러한 모니터링 결과에 따라 구동 및 휴동을 제어할 수 있는 멀티플렉서 시스템을 제공하며, 나아가 장치별 상태 분석, 보고서 작성 등에 이르기까지 제어하는 통합 운영 장치에 관한 것이다.

하천의 주변 오염 경로는 농토에서 발생하여 유입된 화학비료 성분, 농약 성분, 축산 폐수, 공공하수 처리장의 배출수, 생활하수 등의 유입으로 인한 고농도의 총질소(T-N), 총인(T-P)이 하천과 저수지로 유입되어 악취를 풍기는 등 오염원으로 작용하고 있다.

수질 정화는 호기성 산화, 질산화, 탈질화, 산발효의 필수적인 과정을 통하여 이루어짐은 일반적이나, 실제 현장(하천, 저수지, 하수처리장 등)에서의 유기 산화-환원을 통해 얻어지는 총질소(T-N), 총인(T-P)의 처리 결과는 미미하여 퇴적층의 유기화합물이 잘 제거되지 않고 있다.

이는 심하게 오염된 다 부패성 구역(poly saprophytic zone)에서의 미생물 활동 및 정화작용이 이루어지기 어렵기 때문이다. 따라서 혐기성 층을 정화할 수 있는 복합 미생물의 조합이 필수적이다.

한편, 선행특허문헌 1, KR 10-2001-0036777 A, 토양미생물을 이용한 축산폐수의 순환처리 방법 및 시스템, (2001. 05. 07).은 축산폐수의 생물학적 처리방법 및 시스템에 관한 것으로 특히 양돈폐수를 토양미생물을 사용하여 분과 뇨의 구분 없이 생분해시키며, 미생물에 의해 생성된 대사산물을 계 내에서 순환시켜 생물활성을 유지토록하여 별도의 종균의 접종이나 배양 없이 연속처리가 가능토록 하며, 처리한 액은 고액 분리하여 고상은 퇴비화하고 액상은 돈사 세척수 등으로 사용하는 것으로 무악취, 무방류를 특징으로 하는 토양미생물을 이용한 축산폐수의 순환처리방법 및 이를 달성하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명과 상기 선행특허문헌 1의 발명을 비교해보면, 상기 선행특허문헌 1은 축산폐수의 생물학적 처리방법 및 시스템에 관한 것으로, 토양 미생물인 스트렙도마이세스(Streptomyces)속, 바실러스(Bacillus) 속, 슈도모나스(Pseudomonas)속의 균주를 사용하여 축산폐수의 질소 및 인을 효과적으로 제거할 수 있는 점에서는 유사한 면이 있으나, 리조븀(Rhizobium)속, 아조스피릴륨속, 플라보박테리움속,페니바실러스속, 아조토박터속 미생물을 포함하지 않는다는 점에서 차이가 있다.

한편, 선행특허문헌 2, KR 10-0443068 B1, 오폐수처리용 미생물제재, (2004. 07. 23.)은 오·폐수처리에 사용되는 미생물제재에 관한 것으로써, 단백질과 지질을 분해하는 미생물로 바실러스 속 (Bacillus sp.)과, 황화수소(H 2 S) 또는 황(S)을 산화시켜 악취를 제거하는 산 생성 미생물로 홍색 유황세균(Purple sulfur bacteria)인 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.), 알칼리제네스 속(Alcaligenes sp.), 플라보박테리움 속(Flavobactrium sp.)과, 탄수화물 및 ABS, 헥산(hexane), 페놀(phenol), 탄화수소(hydrocarbon) 등의 유기화합물과 난분해성 물질을 분해하는 미생물로 홍색 비유황세균(Purple non-sulfur bacteria), 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.), 코마모나스 속(Comamonas sp.)과, 질화 미생물로는 나이트로소모나스 속( Nitrosomonas sp.), 나이트로박터 속( Nitrobacter sp.), 나이트로콕쿠스 속( Nitrococcus sp.)의 10속 27종의 천연미생물로 구성된 것을 특징으로 하는 오·폐수처리용 미생물제재에 관한 것이다.

이를 본 발명과 비교해보면, 바실러스 속, 플라보박테리움 속, 슈도모나스 속을 포함하는 오폐수 처리용 미생물 제재인 점에서 유사하나, 리조븀속, 아조스피릴륨속, 스트렙토마이세스속, 아조토박터속 미생물을 포함하지 않으며, 인 및 질소를 효과적으로 제거할 수 있는 점이 기재되지 아니한 차이가 잇다.

선행특허문헌 3, KR 10-1231977 B1, 복합 미생물제제를 이용한 하천 또는 호소에서의 녹조 및 악취제거방법, (2013. 02. 04.)은 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(Bacillusamyloliquefaciens) KS-4, 바실러스 아가라다에렌스(Bacillusagaradhaerens) KS-5, 파에니바실러스 렌티모부스(Paenibacilluslentimorbus) KS-6, 바실러스 라에볼락티쿠스(Bacillus laevolacticus) KS-7, 류코노스톡 파라메센테로이드(Leuconostoc paramesenteroides) KS-9, 쿠르시아 시비리카(Kurthia sibirica) KS-13 및 스핑고박테리움 스피리티보럼-GC 서브그룹 B(플라보박테리움)(Sphingobacterium spiritivorum-GC subgroup B(Flavobacterium)) KS-18를 포함하는 복합 미생물제제를 하천 또는 호소에 투입하여 녹조 및 악취를 제거하는 것을 특징으로 하는 하천 또는 호소에서의 녹조 및 악취제거방법을 제공한다.

이를 본 발명과 비교해보면, 바실러스속, 슈도모나스속, 플라보박테리움을 포함하는 오폐수정화 미생물 복합제재를 이용하여 하천의 녹조 및 악취를 제거하여, 총 질소와 총 인 또한 낮아진다는 점에서 유사하나, 리조븀속, 아조스피릴륨속, 스트렙토마이세스속, 슈도모나스속, 아조토박터속을 포함하지 않는 점에서 차이가 있다.

선행특허문헌 4, KR 10-2008-0045355 A, 흡착 및 응집 분해 효과가 우수한 복합 오폐수정화용미생물제 및 그의 제조방법, (2008. 05. 23.)는 오폐수내에 분산/용해되어 있는 유기성 오염물질을 천연 다공성 물질을 이용한 흡착과 응집촉진물질 및 응집/분해미생물을 이용하여 흡착, 분해, 응집하여 오폐수처리의 효율성을 증진시키는 복합 오폐수정화 미생물제에 관한 것이다. 본 발명은 오폐수내의 오염물질을 천연 다공성 물질로 흡착을 한 후 이 오염물질을 미생물{바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 슈도모나스 아에로지노사(Pseudomonas aeruginosa), 코리네박테리움(Corynebacterium spp), 아시네토박터(Acinetobacter spp), 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida), 플라보박테리움(Flavobacterium spp)} 6종이 복합적으로 작용하여 분해를 하며,이에 따라 오염물질은 무해한 물과 이산화탄소등으로 분해가 되고, 미세한 플록과 SS성분은 응집촉진물질과 본 발명의 미생물이 생산하는 생물응집물질에 의하여 응집 침전하도록 하는 것을 특징으로 하는 복합 오폐수정화 미생물제 및 그의 제조방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 복합 오폐수정화 미생물제는 오폐수내의 오염물질을 흡착, 분해, 응집하는 작용을 동시에 이룸으로서 오폐수 오염물질의 처리효율이 우수할 뿐만 아니라 침강성 개선, 탁도 및 색도의 개선효과를 가져와 안정적인 오폐수처리를 할 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명과 비교해보면, 리조븀속, 아조스피릴륨속, 스트렙토미세스속, 페니바실러스속, 아조토박터속 미생물을 포함하지 않으며, 인 및 질소를 효과적으로 제거할 수 있는 점이 전혀 기재되저 있지 않는다.

따라서 본 발명의 혐기성(anaerobic), 호기성(aerobic), 통성혐기성(facultative anaerobic)의 특성을 가지는 토양 환경 미생물을 복합화한 오폐수 처리 미생물 제재는 하천 또는 하수처리장 등의 자정능력을 회복시키고, 녹조, 악취를 제거하며, 단백질 및 지방 등 유기물을 가수분해할 수 있으며, 특히 총 질소와 총 인을 효율적으로 제거할 수 있을뿐더러 천연 토양환경 미생물과 그 효소를 사용함으로써 그 활용성이 매우 크다는 점에서 상기 선행특허문헌 1 내지 4로부터 보다 개선된 기술이다.

KR 10-2001-0036777 A, 토양미생물을 이용한 축산폐수의 순환처리 방법 및 시스템, (2001. 05. 07). KR 10-0443068 B1, 오폐수처리용 미생물제재, (2004. 07. 23.) KR 10-1231977 B1, 복합 미생물제제를 이용한 하천 또는 호소에서의 녹조 및 악취제거방법, (2013. 02. 04.) KR 10-2008-0045355 A, 흡착 및 응집 분해 효과가 우수한 복합 오폐수정화용미생물제 및 그의 제조방법, (2008. 05. 23.)

(없음)

본 발명은 오염된 하천, 저수지, 오염된 토양 및 하/폐수 처리장 등에 미생물을 이용한 유기물 처리 장치로서 원격으로 모니터링하고 데이터를 취득할 수 있는 것을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른, 오염수가 유입되고 후 후속되는 조(tank)에 상기 오염수를 투입시키는 유입조(100); 상기 유입조(100)로부터 투입된 오염수에 (미생물을 접종시킨 후)생물학적 반응을 일으키는 제1반응조(200); 상기 제1반응조(200)에 상기 생물학적 제재를 공급하는 증식조(300); 미생물을 저장하고 상기 증식조(300)에 공급하는 제1저장조(400); 상기 증식조(300)에 상기 미생물의 양분을 공급하는 제2저장조(500); 상기 제1저장조로부터 상기 증식조로 상기 미생물의 공급량을 조절하는 제1유량조절펌프(401); 상기 제2저장조로부터 상기 증식조로 상기 양분의 공급량을 조절하는 제2유량조절펌프(501); 및 상기 제1반응조를 거친 오염수를 상류로 역이송하는 역이송관(600);으로 구성된 것으로, 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치가 상기 과제를 해결하기 위한 일 수단이 될 수 있다.

바람직하게는 상기 유입조(100)에 유입된 오염수의 오염도를 분석하고 상기 분석 결과를 처리부(700)로 송신하는 분석부(101); 및 상기 분석부로부터 수신한 분석 결과에 따라 상기 제1저장조(400)의 미생물 저장 및 공급을 조절하고, 상기 제2저장조(500)의 상기 양분을 조절하는 처리부(700);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치가 상기 과제를 해결하기 위한 일 수단이 될 수 있다.

또한 바람직하게는 상기 유입조(100)로부터 유입된 오염수에 화학적 제재를 이용한 반응을 일으키는 제2반응조(900);를 더 포함하되, 상기 제2반응조로부터는 미세 기포가 생성되고, 상기 미세 기포는 상기 제1반응조(200) 및 상기 증식조(300)에 간헐적으로 공급되며, 타이머에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치가 상기 과제를 해결하기 위한 일 수단이 될 수 있다.

또한 바람직하게는 상기 미생물은 호기성 독립 영양미생물군, 호기성 종속영양미생물군, 통성혐기성 미생물군 또는 혐기성 미생물군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 미생물군을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치가 상기 과제를 해결하기 위한 일 수단이 될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 오염수가 유입되는 제1단계; 유입된 오염수에 생물학적 제재를 이용하여 반응을 일으키는 제2단계; 상기 반응을 거친 오염수를 상류로 역이송하는 제3단계; 상기 제1단계의 유입된 오염수로부터 오염도를 측정하는 제4단계; 및 상기 제4단계에 의해 측정된 오염도에 따라 양분과 미생물의 투입량을 조절하고 증식시키는 제5단계;를 포함하는 것으로서, 상기 제1단계 내지 제3단계는 순차적으로 실시되고, 제4단계 및 제5단계는 제1단계 내지 제3단계와 독립적으로 병행실시되며; 상기 1단계 내지 제3단계를 1회 이상 반복 실시되는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기 처리 방법이 상기 과제를 해결하기 위한 일 수단이 될 수 있다.

본 발명의 제1효과는, 미생물을 배양하고 미생물의 공동대사 산출물, 이를테면 효소와 독성물질에서 미생물을 보호할 수 있도록 하기 위하여 생물성계면활성제를 도입하였다는 점에서 여타 기술들과 구별된다.

기존에는 미생물에서 분비된 효소가 오염물질의 일 측면에만 접하여 반응이 일어나기 때문에 덜 효과적이고 반응 속도도 느려 정화 속도가 빠르지 못하였다. 그러나 본 발명에 따라 생물성계면활성제에 유화제를 함께 도입하는 경우 오염물질의 물리적 분해 결과 크기가 작은 조각으로 분해되고, 표면적이 증가하게 되어 상기 효소의 반응 속도가 빨라지게 되며, 결국 정화 속도도 빨라지게 된다.

본 발명의 제2효과는, 오염된 하천이나 저수지, 하수처리장 또는 축산 폐수 처리장의 오염도가 변해가는 과정을 실시간으로 모니터링 하고 자동분석측정망(TMS)을 이용하여 적정량의 원재료가 사용되도록 하여 경제성과 효율성을 달성하는 점에서 여타 기술들과 구별된다.

본 발명의 제3효과는, 시스템의 구동에서부터 휴동에 이르기까지 원격조정으로 운전이 가능한 멀티플렉서 시스템(Multiplexer System)을 구현하였다는 점에서 여타 기술들과 구별된다.

본 발명의 제4효과는, 시스템의 운영자가 PC를 통해 실시간으로 모니터링할 수 있게끔 장치별 상태를 분석하고, 보고서 작성 등까지 통합적으로 운영되는 체계를 구성하였다는 점에서 여타 기술들과 구별된다.

도 1은 미생물을 이용한 유기물 처리 장치에 관한 개략도이다.
도 2는 오염도 분석 및 미생물과 양분 조절 시스템이 구비된 미생물을 이용한 유기물 처리 장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 3은 제2반응조를 더 포함하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 미생물을 이용한 유기 처리 방법의 순서도이다.
도 5는 하수처리장에서의 시뮬레이션 결과 중 하나를 도시한 것이다.
도 6은 하수처리장에서의 시뮬레이션 결과 중 하나를 도시한 것이다.
도 7는 하천에서의 시뮬레이션 결과 중 하나를 도시한 것이다.
도 8는 하천에서의 시뮬레이션 결과 중 하나를 도시한 것이다.
도 9는 하천에서의 시뮬레이션 결과 중 하나를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 적용될 수 있는 멀티플렉서 시스템의 모식도이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명인 미생물을 이용한 유기물 처리 장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 거쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

1. 생분해의 개요 및 본 발명의 효과

생분해는 화합물의 복합성을 생물학적으로 촉매 분해하는 것을 말하는 것으로, 구체적으로는 유기물을 미생물에 의해 분해하는 것을 말한다. 그리고 생분해 과정이 완료될 시, 이를 무기화라고 일컫는다.

한편, 미생물은 생물학적 활성 또는 그 활성의 중간생성물 또는 결과물 등(효소 등을 말함)을 통해 기질에 반응을 일으켜 화학적 변화를 일으킨다.

이 과정에서 미생물은 성장과 공동대사(co-metabolism)를 하게 된다. 즉, 성장은 유기물을 탄소와 에너지원으로 사용하며, 공동대사는 탄소와 에너지원으로 사용될 수 있는 유기물이 존재하는 상태에서 미생물의 생장에 사용되지 않는 화합물을 변형하는 것을 말하는데, 이를 통해 유기물의 무기화가 달성된다.

위와 같은 생분해과정은, 산소 조건 하(aerobic)에서 또는 무산소 조건 하(anaerobic)에서 일어나게 된다.

다른 한편, 오염된 하천의 경우 퇴적층에 쌓인 유기물질은 혐기성 층으로 변화되어 하천의 자정능력을 상실케 하며, 이는 거의 영구적으로 회복하기가 어렵게 된다.

더욱이 오염된 하천 등지에서 발생하는 녹조 또는 적조에 대해서 화학적 요법으로 발생한 조류를 죽임으로써 개체수를 떨어뜨려 정화하는 방법이 사용된다. 하지만 녹조 또는 적조도 유기물인 이상 화학적 요법에 의해 개체 수는 줄어들지라도 그 아래에 퇴적층에는 계속해서 유기물질이 쌓이게 되는 것이어서, 자정능력의 회복은 더더욱 어렵게 된다.

이에, 퇴적층에 쌓인 유기물 층을 분해하고 정화하여 자정능력이 회복되게끔 하기 위하여 본 발명은, 미생물을 이용하여(구체적으로는 미생물의 성장과 공동대사를 통하여) 하천이나 저수지, 하수처리장 또는 축산 폐수 처리장의 유기물을 효율적이고 경제적으로 처리하기 위한 시스템을 제공한다.

구체적으로는 미생물을 이용하여 호기성 산화, 질산화, 탈질화, 산발효 작용을 복합적으로 이뤄지게끔 하여 단 시간에 유기물의 산화-환원 반응을 일으키는 것이다.

보다 구체적으로는 질산화 미생물을 이용하여 유기물질로부터 아질산염(NO₂ ^-),질산염(NO₃ ^-)을 생성해내고, 다시금 탈질화 미생물은 이를 전자수용체로 이용하여 최종산물로서 질소가스(N₂), 이산화탄소 및 물로 변화시키는 유기 산화-환원 반응을 통해 난분해성 유기물을 분해하여 최종적으로 총질소(T-N), 총인(T-P) 수치를 최소화시키는 것이다.

그 결과 분해된 유기물은 퇴적층으로부터 부력에 의해 수면으로 떠오르게 되고 부스러지면서 유기물이 줄어들게 되어, 하천 등지에서의 자정능력이 회복하게 된다.

상기 생물성계면활성제는 람노리피드(Rhamnolipids)로서, 독성물질을 차폐(masking)하므로 사전에 투입하게 되는데, 미생물이 반응하는 과정에서 슈도모나스(Pseudomonas) 속 미생물에 의해 생산된다.

상세하게는 상기 생물성계면활성제인 람노리피드는 양친매성(amphipathic)의 L-람노오스와 β-하이드록실 지방산을 포함하는 당지질이다. 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에 의해 생산된 당 지질의 부류로서, 세균성계면활성제로서 흔히 인용되고 있다. 이러한 람노리피드는 글리코실 머리 그룹(glycosyl head group), 람노오스 잔기(rhamnose residue) 및 3-하이드록시데칸산(3-hydroxydecanoic acid)과 같은 3-(하이드록시알카노일옥시)알칸산{3-(hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acid}, 지방산 꼬리를 갖는 특징이 있다.

람노리피드는 유기 오염물질과 중금속 오염 물질의 생물학저 정화에 효과적이며, 또한 슈도모나스에 의한 원유 및 식물성 기름과 같은 폐탄화수소의 분해를 촉진한다.

특히, 슈도모나스 미생물은 탄소원과 에너지원으로 80여가지 물질을 수용하는 우수성을 지니고 있고, 100여가지 난분해성 물질을 분해하는 미생물로 유명하며, 저온성(4℃이하) 미생물로 알려져 있다.

람노리피드는 구체적으로 두 가지 종류의 지질이 있다. 하나 또는 두 개의 람노오스 그룹으로 각각 구성되는 모노 람노리피드(mono-rhamnolipids)와 디람노리피드(di-rhamnolipis)는 배지와 환경 조건에 따라 다양하게 작용한다.

이와 같은 람노리피드계 생물성계면활성제는 녹농균에서 정제되었으며, 다양한 꼬리 길이의 지방산과 지질의 혼합물을 함유하고 있어 생분해성 및 무독성이며 재생도 가능하다.

이러한 람노리피드계 생물성계면활성제는 우수한 세척력, 풍부한 거품 발생, 습윤성, 안정적인 마이크로에멀전(Microemulsion)을 형성 및 고 알칼리성 하에서 높은 용해도를 제공한다. 따라서 이와 같은 람노리피드계 생물성계면활성제는 인공적인 합성 계면 활성제보다 성능이 우수한데, 균괴법(clump microscopic count, CMC)에서 인공적인 합성 계면 활성제보다 10-100 배 정도 낮고, 표면/계면 장력 감소에 필요한 재료가 훨씬 적게 들어 경제적, 효율적이며, 매우 낮은 독성(높은 EC₅₀값을 가짐)으로 쉽게 생분해 되며, 온도, pH에 영향을 받지 않는다는 점이 있다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 설명한다.

2. 미생물을 이용한 유기물 처리 장치

본 발명에 따른 일 실시예는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치를 제공하는 것이며, 이는 도 1에서 본 발명인 미생물을 이용한 유기물 처리 장치에 관한 개략도를 도시하였다.

상기 미생물을 이용한 유기물 처리 장치는, 오염수가 유입되고 후 처리공정에상기 오염수를 투입시키는 유입조(100); 상기 유입조(100)로부터 투입된 오염수에 생물학적 제재를 이용한 반응을 일으키는 제1반응조(200); 상기 제1반응조(200)에 상기 생물학적 제재를 공급하는 증식조(300); 미생물을 저장하고 상기 증식조(300)에 공급하는 제1저장조(400); 상기 증식조(300)에 상기 미생물의 양분을 공급하는 제2저장조(500); 상기 제1저장조(400)로부터 상기 증식조(300)로 상기 미생물의 공급량을 조절하는 제1유량조절펌프(401); 상기 제2저장조(500)로부터 상기 증식조(300)로 상기 양분의 공급량을 조절하는 제2유량조절펌프(501); 및 상기 제1반응조(200)를 거친 오염수를 상류로 역이송하는 역이송관(600);으로 구성된 것으로, 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1반응조(200)는 생물학적 제재가 투입된 후, 상기 생물학적 제재가 상기 오염수에 순응할 수 있도록 시간(순응시간; acclimation period)을 가지도록 하고, 적응기로 유도하게끔 한다. 그리고 이를 위해 송풍기(blower)와 타이머를 구비할 수 있다. 또한, 상기 증식조는 고밀도 폴리에틸렌 재질의 600L의 부피를 가질 수 있으나, 이에 한하지 않는다.

한편, 상기 순응시간은 생물학적 제재가 투입된 이후 30분 내지 2시간이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1시간이다. 상기 순응시간이 30분 미만인 경우 상기 생물학적 제재가 목표하는 수준에 달하지 못하고, 2시간을 초과하게 되면 투입 대비 효과의 효율이 떨어지며, 1시간이 투입 대비 최적의 효율을 나타낸다.

상기 증식조(300)는 상기 미생물 배양에 필요한 양분이 제2저장조(500)로부터 공급되고, 제1저장조(400)로부터 상기 미생물을 공급받아 배양하며, 나아가 배양된 상기 미생물의 대사산물을 저장한다.

상기 증식조(300)는 송풍기, 타이머, 30 내지 50m 길이로 25 내지 30A 크기의 PVC 파이프, 30 내지 50m 길이의 볏짚로프, 섬유소 또는 전분 분해 미생물, 호기성 산화 미생물, 질산화 미생물, 탈질화 미생물, 유기산 발효 미생물, 고분자 유기화합물을 가수분해하는 미생물, 인 흡수 또는 질소고정에 필요한 미생물 등을 포함하여 이러한 다양한 미생물을 증식시킨다. 또한, 상기 증식조는 고밀도 폴리에틸렌 재질의 200L의 부피를 가질 수 있으나 이에 한하지 아니한다.

상기 증식조(300)는 경제성과 효율성을 최대화하기 위한 것으로, 상기 미생물의 세대시간(generation time)을 20분이라고 가정할 경우 12시간 후 증식된 미생물 수는 2의 36제곱으로, 6.9 × 10₁₀으로 증식하게끔 유도할 수 있다.

또한 상기 증식조(300)는 상기 제1저장조(400)와 상기 제2저장조(500)로부터 양분과 미생물이 접종되어 12시간 동안 미생물을 증식시킨 뒤 상기 제1반응조(200)에 투입한다.

상기 제2저장조(500)는 상기 미생물의 배양에 필요한 양분을 저장하는 것으로, 천연미네랄, 아미노산 및 생물성계면활성제를 포함한다. 상기 천연미네랄은 바닷물에서 취득할 수 있다..

또한 상기 제2저장조(500)는 100 내지 200L 부피를 갖는 것으로, 철 킬레이이트, 인 흡수 촉진제, 유해 세균 번식 억제제, 혐기성 조건에서 질화작용 및 난분해성 물질 분해 촉진제 및 기타 미생물 증식 효소를 포함한다. 바람직하게는, 상기 철 킬레이트는 시데로포어(sideropore), 상기 인 흡수 촉진제는 IAA(indole-acetic acid), 상기 유해세균 번식 억제제는 Chaetoglobosin A, 상기 혐기성 조건에서 질화작용 및 난분해성 물질 분해 촉진제는 미코수브틸린(mycosubtilin) 또는 수팩틴(surfactin)이다.

상기 제1저장조(400)는 상기 미생물을 저장하는 것으로, 상기 미생물은 호기성 독립 영양미생물군, 호기성 종속영양미생물군, 통성혐기성 미생물군 또는 혐기성 미생물군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 미생물군으로 조합된다. 바람직하게는 바실러스(Bacillus spp.), 아조토박터(Azotobacter), 리조븀(Rhizobium), 슈도모나스(Pseudomonas), 아조스피릴륨(Azospirillum), 플라보박테리움(Flabobacterium), 스트렙토마이스(Streptomyces), 페니바실러스(Penibacillus) 등을 포함하며, 상기 바실러스(Bacillus spp.)는 구체적으로 고초균(B.subtilis), 바실러스 리체니포르미스(B.licheniformis), 바실러스 투링기엔시스(B.thuringiensis), 바실러스 파스티디오수스(B.fastidiosus) 등을 포함하되, 이에 한하지 아니하며, 보다 바람직하게는 슈도모나스인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 증식조(300)에서는 상기 제1저장조(400)로부터 투입된 상기 미생물들이 상기 제2저장조(500)로부터 투입된 상기 양분을 접하면서 활성시간(activation time) 및 순응시간(acclimation period)을 가지게 되는데, 이 때 상기 미생물의 증식이 이루어지면서 람노리피드(Rhamnolipids)가 생성된다.

상기 람노리피드는 생물성계면활성제로서 유류 또는 유기화합물에 의해 오염된 토양에서도 상기 미생물들이 생육할 수 있도록 하는, 정화환경을 조성해주는 역할을 한다.

한편, 상기 슈도모나스는 항곰팡이성 항생물질을 생성하며 특히 상기 항곰팡이성 항생물질 중 하나가 바로 람노리피드인데, 이러한 람노리피드는 미생물(특히 슈도모나스)이 난분해성 물질과 접하였을 때에는 그 미생물과 합성된 분해효소들과 함께 독성물질 대부분을 카테콜(catechol) 등으로 변환케 하고 연속 산화 작용을 통해 분해되게끔 하는 촉매제 역할을 하게 된다. 그러므로 상기 람노리피드는 상기 미생물의 대사작용에 의해 생성되며, 오염 현장에서 독성 물질을 분해하는 데 상당히 기여할 수 있다.

참고로 상기 나열된 미생물을 비롯하여 본 발명에서 사용되는 미생물들은 종류별로 대사 작용을 달리 하여 수백가지 효소를 생산해내고, 고분자 유기물인 지방, 탄수화물, 단백질을 가수분해하고, 질소고정작용과 질산화, 탈질화, 인을 용해성 인산염으로 전환, 유해세균 번식 억제, 철의 킬레이트화 단백질 생성 등 다양한 역할을 수행할 수 있다. 특히 호기성 미생물의 호흡에서 니트로게나아제(nitrogenase; 질소를 환원하여 암모니아화하는 효소)의 활성은 레그-헤모글로빈(leg-hemoglobin; 근립 헤모글로빈, 질소 고정에 관여함)의 합성에 의해 가능한데, 상기 레그-헤모글로빈은 산소와의 높은 친화도로 산소와 빠르고 가역적인 결합을 하여 상기 니트로게나아제가 기능할 수 있도록 낮은 산소 분압을 유지하면서도 산소를 연속해서 공급할 수 있도록 한다.

한편, 상기 상류는 하천의 경우 오염물질이 유입되고 있는 하천의 윗 지역을 의미하고, 하수처리장이라면 하수처리 전 오염수가 유입되는 유입조절조를 의미하나, 이에 한하지 아니하며 위 뜻과 부합되는 것을 모두 포함한다.

상기 제1반응조(200)를 거친 오염수 일부는 상기 역이송관(600)을 통해 상기 상류로 이송되며, 다시금 상기 상류에서 하류로 흘러내려오면서 각종 미생물 및 그 대사산물의 결과로 정화가 일어난다. 또한, 다시금 상기 유입조(100)로 흘러들어오면서 다시금 상기 미생물을 이용한 유기물 처리 장치를 거치게 되면서 점차 목표하는 오염도로 조절이 가능해지고 자정능력의 회복을 돕는다.

상기 증식조(300)는 상기 PVC 파이프가 내부 벽면을 따라 코일처럼 감겨 있다.

상기 PVC 파이프의 일 끝단은 상기 제1저장조(400) 및 제2저장조(500)로부터 미생물 배양에 필요한 미생물과 양분이 유입되고, 상기 PVC 파이프의 다른 끝단은 상기 증식조의 바닥면에 개봉되어 있어 상기 미생물의 대사산물이 유출되어 상기 증식조에 쌓이게 된다. 그리고 이와 같이 미생물의 대사산물이 쌓이는 것을 측정하고자 수준측량기(leveling)가 구비되어 있다.

상기 PVC 파이프 내부에는 상기 볏짚로프가 삽입되어 있고, 상기 볏짚로프에는 상기 섬유소 또는 전분 분해 미생물, 호기성 산화 미생물, 질산화 미생물, 탈질화 미생물, 유기산 발효 미생물, 고분자 유기화합물을 가수분해하는 미생물, 인 흡수 또는 질소고정에 필요한 미생물 등을 포함하여 이러한 다양한 미생물 등이 배양된다.

상기 제1저장조(400)로부터 상기 증식조로 저장된 미생물이 이동할 때에는, 상기 제1유량조절펌프(401)를 경유하게 되고, 상기 제2저장조(500)로부터 상기 증식조(300)로 저장된 양분이 이동할 때에는 상기 제2유량조절펌프(501)를 경유하게 되며, 상기 제1유량조절펌프(401) 및 상기 제2유량조절펌프(501)를 지난 각 양분 및 미생물은 상기 증식조(300)로 혼합되어 투입된다.

그러나 상기 증식조(300)로 상기 미생물 및 상기 양분이 투입될 때 개별적으로 투입될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.

한편, 상기 증식조(300)에 쌓인 상기 미생물 대사산물은 상기 제1반응조(200)로 투입되며, 이 과정에서 유입펌프를 사용할 수 있다. 상기 유입펌프는 다양한 출력을 가진 펌프를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 60W 이하의 정량펌프(feeder)또는 0.75마력 이하의 순환펌프가 적합하다.

3. 오염도 분석 및 미생물과 양분 조절

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유입조(100)에 유입된 오염수의 오염도를 분석하고 상기 분석 결과를 처리부(700)로 송신하는 분석부(101); 및 상기 분석부로부터 수신한 분석 결과에 따라 상기 제1저장조(400)의 미생물 저장 및 공급을 조절하고, 상기 제2저장조(500)의 상기 양분을 조절하는, 처리부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

도 2는 오염도 분석 및 미생물과 양분 조절 시스템이 구비된 미생물을 이용한 유기물 처리 장치의 개략도를 도시한 것이다.

상기 분석부(101)는 상기 유입조(100)에 유입된 오염수의 오염도를 자동적으로 분석하기 위한 것으로, 상기 오염도의 항목은 총질소(T-N), 총인(T-P), 암모늄태 질소(NH₄ ⁺-N), 화학적산소요구량(COD), 산화-환원 전위(Oxidation-Reduction Potential; ORP), 용존산소량(DO), pH, 미생물 개체 수 등이 있으며, 이에 한정되지 아니한다.

또한 상기 분석부(101)는 상기 제1반응조(200)를 거친 오염수를 상류로 역이송하는 역이송관(600)을 거쳐 수회 반복되는 동안 유입수의 오염도를 계속해서 추적하여 실시간 변동 상황을 모니터링할 수 있다. 이와 같이 구동될 경우 실시간으로 오염도에 따른 본 발명의 구동률 등(이를테면, 미생물의 양이라던지 체류 시간이라던지 등을 말함)을 시시각각 조절할 수 있는 장점이 있다.

4 . 화학적 제재를 이용한 탈색, 탈취 및 난분해성물 산화

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1. 항 또는 2. 항의 상기 유입조(100)로부터 유입된 오염수에 화학적 제재를 이용한 반응을 일으키는 제2반응조(900);를 더 포함하되, 상기 제2반응조로부터는 미세 기포가 생성되고, 상기 미세 기포는 상기 제1반응조(200) 및 상기 증식조(300)에 간헐적으로 공급되며, 타이머에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치를 제공한다.

도 3는 이러한 제2반응조를 더 포함하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치의 개략도이다.

상기 제2반응조(900)에서는, 산화력을 높이고, 탈취, 탈색 및 난분해성 산화 반응이 진행되고, 이러한 반응은 축산 폐수나 염색 폐수 처리에 효과적이다.

상기 화학적 제재는 OH 라디칼(OH radical)이 적합하다.

상기 제2반응조(900)에는 유입조(100)로부터 유입된 오염수의 용존 산소량을 20ppm 이상 높여 호기조에 투입한다.

또한, 상기 제2반응조로부터는 미세 기포가 생성되고, 상기 미세 기포는 상기 제1반응조(200) 및 상기 증식조(300)에 간헐적으로 공급되며, 타이머에 의해 조절된다.

이러한 화학적 처리 및 용존산소량을 높이기 위한 미세 기포의 공급은 인 흡수 미생물의 인 흡수 능력을 극대화할 수 있다.

5. 미생물을 이용한 유기물의 처리 방법

본 발명에 따른, 일 실시예로서, 미생물을 이용한 유기물의 처리 방법이 제공되며, 도 4는 본 발명에 따른 미생물을 이용한 유기 처리 방법의 순서도를 도시한 것이다.

상세하게는 오염수가 유입되는 제1단계; 유입된 오염수에 생물학적 제재를 이용하여 반응을 일으키는 제2단계; 상기 반응을 거친 오염수를 상류로 역이송하는 제3단계; 상기 제1단계의 유입된 오염수로부터 오염도를 측정하는 제4단계; 및 상기 제4단계에 의해 측정된 오염도에 따라 양분과 미생물의 투입량을 조절하고 증식시키는 제5단계;를 포함하는 것으로서, 상기 제1단계 내지 제3단계는 순차적으로 실시되고, 제4단계 및 제5단계는 제1단계 내지 제3단계와 독립적으로 병행실시되며; 상기 1단계 내지 제3단계를 1회 이상 반복 실시되는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기 처리 방법이다.

6. 실시예

본 발명은 도시 생활하수처리장에서 적용이 가능하고 그 실시예는 다음과 같다. 통상 도시 생활하수처리장에 유입되는 오염도가 총질소(T-N) 40 내지 70mg/L이다. 미생물은 초기 개체수 CFU 5.7 × 10⁶/ml를 1톤의 유입수에 투입한다. 법적 방류수질은 총질소 20mg/L로 줄이게 되는데, 본 발명을 수회 반복하면서 TMS를 통해 측정된 총질소가 15mg/L 이하 또는 요구 조건의 측정 값 이하로 유지될 경우 자동으로 제어시스템에 전달되어 미생물의 개체 수를 조절하여 1ml/톤 이하로 한다.

가. 본 발명의 하수처리장에서의 시뮬레이션 결과

본 발명자는 일 처리용량 1000톤의 하수처리장에서 본 발명의 적용 여부에 따른 월별 처리 효율을 시뮬레이션하였다.

본 발명에 의하지 않고 종래 기술을 적용하였을 때, 총질소(T-N)에 대하여 연평균 78.96%의 효율을 보였으나, 본 발명에 의할 경우 총질소에 대하여 연평균 95.4%의 효율을 보였다(도 5 참조)(게다가 본 발명이 적용될 경우 총인(T-P)에 대하여 98.8%의 효율을 보였다).

또한, 본 발명이 적용됨에 따라 방류수의 총질소 농도가 눈에 띄게 낮아짐을 알 수 있었으며, 각 조(tank)별 총질소 및 총인의 농도를 비교한 바에 따르면, 유입수에서 총질소 및 총인의 양이 폭발적으로 증가하더라도 방류수에서의 농도는 매우 낮은 상태를 유지하였다.

아울러 본 발명에 따른 고도처리 전 총질소 및 총인의 효율을 비교해보면, 고도처리 전까지 총질소 효율은 무려 94.14%, 97.17%, 97.52%, 93.10%, 98.15%, 총인 효율은 79.49%, 85.40%, 91.30%, 93.92%, 86.22%의 높은 효율을 보였다. 이 때, 고도처리 후의 총질소 효율은 90.43%, 96.43%, 98.09%, 93.10%, 98.92%, 총인 효율은 99.30%, 98.20%, 99.11%, 99.57%, 97.74%의 효율을 보였는 바, 고도처리를 거치지 않아도 총질소는 약 95%전후, 총인은 90%전후의 높은 효율을 유지하였다.

[표 1] 총질소 고도처리 전, 후 효율 변화

[표 2] 총인 고도처리 전, 후 효율 변화

한편, 본 발명자는 일 처리용량 250톤의 하수처리장에서 본 발명의 적용 여부에 따른 총질소 및 총인의 제거 효율을 시뮬레이션하였다.

아래 표3에서 보는 바와 같이, 적용 전 유입수 내 총질소의 농도는 37.0ppm, 방류수 내 총질소의 농도는 16.1ppm으로 그 제거효율은 56.5% 수준에 불과하였으나, 본 발명을 적용한 뒤에는 유입수 내 총질소 34.6ppm, 방류수 내 총질소 9.83ppm으로 그 제거효율은 71.6%로 확연히 증가하였다. 또한, 적용 전 유입수 내 총인의 농도는 4.14ppm, 방류수 내 총인의 농도는 0.31ppm으로 제거 효율은 92.6%였으나 본 발명을 적용한 결과 유입수 내 총인의 농도는 4.13ppm에서 방류수는 0.31ppm으로 제거효율은 92.5%를 보였다.

[표 3] 적용 전/후에 따른 총질소 및 총인의 농도 및 그 효율

한편, 본 발명자는 일처리용량 230톤의 하수처리장에서 본 발명의 적용여부에 따른 총질소 및 총인의 제거 효율을 시뮬레이션하였다.

본 발명 적용 전 54.70%의 제거효율은 적용 후 92.78%로 대폭 상승하였으며, 총인의 제거효율은 적용 전 73.38%에서 90.95%로 크게 증하였다(도 6 참조).

나. 하천에서의 시뮬레이션 결과

본 발명자는 전국의 하천 세 곳에서 본 발명의 적용 여부에 따른 처리 효율을 시뮬레이션하였다.

길이 약 1.45km에 달하는 하천에서 본 발명을 적용한 결과 약 1개월 뒤 총질소는 62%, 총유기탄소(TOC, total organic carbon)는 77%, 총인은 68%가 감소되는 효율을 보였다(도 7 참조).

3.42km에 달하는 하천에서 본 발명을 적용한 결과 약 1개월 뒤 총질소는 21%, 총인은 50%가 줄어드는 효율을 보였다(도 8 참조).

1.65km에 달하는 하천에서는 본 발명을 적용한 결과 약 1개월 뒤 총질소는 45%, 총인은 66%로 감소되는 효율을 보였다(도 9 참조).

다. 소결

상기 가. 및 나. 항에 따라, 하수처리장 및 하천에서 본 발명의 적용 후 총질소 및 총인의 제거 효율이 상승(특히 총질소 제거 효율의 상승폭이 매우 큼)하는 것을 알 수 있었다.

7. 멀티플렉서 시스템과의 연계

본 발명자는 본 발명의 구동 및 휴동을 제어하고 실시간 모니터링이 가능한 멀티플렉서 시스템(정보통신분야에서 사용되는 용어로서 각 통신로의 필요성분을 재배치하는 장치, 즉 다중화장치라고도 함)의 단초를 제공한다.

이를테면, 상기 멀티플렉서 시스템은 총인, 총질소, 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), pH, 용존산소량(dissolved oxygene, DO)등의 오염 항목을 측정하고 제1 및 제2유량조절펌프 등을 제어하며, 측정된 데이터를 관리하고 저장, 분석하는 데이터베이스 서버를 가지고, 운영자 PC에 실시간으로 데이터를 전송하여 모니터링하게끔 한다거나 과거 저장된 데이터로부터 분석보고서를 출력하여 제공한다(도 10 참조).

8. 본 발명자의 특유한 미생물제재의 환경영향시험예

본 발명자는 상기 호기성 독립 영양미생물군, 호기성 종속영양미생물군, 통성혐기성 미생물군 또는 혐기성 미생물군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 미생물군으로 조합한 특유한 미생물제재로서 SUBION S-BR 제품(이하, “특유미생물제재”라고 한다)에 대하여 한국화학융합시험연구원(KTR)에 환경영향시험을 실시의뢰하였다.

상기 특유미생물제재를 물벼룩(Daphnia magna)에 대한 영향시험을 실시하였는데, 농촌진흥청 고시 제2015-4호(2015-04-03), “농약 및 원제의 등록기준”, [별표13] 환경생물독성시험기준과 방법, 13-2-2, 담수무척추동물영향시험 방법에 따라 수행되었다.

시험조건은 21일동안 시험용액을 교체하는 반지수식으로 설정하였고, 시험농도(norminal concentration)는 1.0 x 10⁷cfu/ml로 하여 시험을 실시하였으며, 시험농도에 대한 분석은 수행하지 아니하였다.

시험기간 중 음성대조군 및 약제처리군에서 일반중독증상 및 특이증상은 관찰되지 않았으며, 시험용액의 pH는 평균 7.85(7.52-8.11)이었고, DO는 평균 7.93mg/L(7.19-8.64mg/L)였으며, 포화농도는 평균 91.6%(83.0-99.8%)였으며, 수온은 평균 20.2℃였다.

시험결과는 다음 표 4와 같다.

[표 4] 특유미생물제재의 물벼룩 영향시험 결과

또한, 상기 특유미생물제재를 담수어류(잉어, Cyprinus carpio)에 대한 영향시험을 실시하였는데, 농촌진흥청 고시 제2015-4호(2015-04-03), “농약 및 원제의 등록기준”, [별표13] 환경생물독성시험기준과 방법, 13-2-1, 담수어류영향시험 방법에 따라 수행되었다.

시험조건은 30일 동안 시험용액을 일정하게 공급하는 유수식(continous flow-through system)으로 실시하였고, 기간 중 시험용액에서 시험물질의 농도에 대한 별도의 분석은 시행하지 않았다.

시험기간 동안 음성대조군 및 처리군에서 치사 및 이상 증상이 관찰되지 아니하였다.

시험용액의 pH는 평균 7.43(6.90~7.87), DO는 평균 7.93mg/L(7.07~8.39mg/L), 포화농도 평균 91.6%(81.6~96.9%), 수온 평균 22.6℃(21.9~23.2℃)였다.

음성대조구에서 체중은 시험시작전 평균 (1.17± 0.17)g, 전장은 평균 (4.11± 0.18)cm이었고 시험종료 후 평균 체중은 (2.03± 0.15)g이었다.

약제처리구에서 체중은 시험시작전 (1.12± 0.16)g, 전장은 평균 (4.09± 0.17)cm이었고, 시험종료후 평균 체중은 (2.09± 0.15)g이었다.

시험결과는 다음 표 5와 같다.

[표 5] 특유미생물제재의 잉어 영향시험 결과

100: 유입조
200: 제1반응조
300: 증식조
400: 제1저장조
401: 제1유량조절펌프
500: 제2저장조
501: 제2유량조절펌프
600: 역이송관
700: 처리부
800: 분석부
900: 제2반응조

Claims

오염수가 유입되고 후 후속되는 조(tank)에 상기 오염수를 투입시키는 유입조(100);
상기 유입조(100)로부터 투입된 오염수와 생물학적 제재가 혼합되어 반응을 일으키는 제1반응조(200);
볏짚로프가 삽입된 PVC 파이프가 내부 벽면을 따라 코일처럼 감겨져 있고 생물학적제재를 저장하였다가 제1반응조로 공급하는 증식조(300)로서, 상기 PVC 파이프 내부에서는 상기 PVC 파이프의 일단으로부터 유입된 전분 분해 미생물, 호기성 산화 미생물, 질산화 미생물, 탈질화 미생물, 유기산 발효 미생물, 고분자 유기화합물을 가수분해하는 미생물, 인을 흡수하는 미생물 및 질소고정에 필요한 미생물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 미생물이 포함된 미생물 배양액과 상기 PVC 파이프의 일단으로부터 유입된 천연 미네랄, 아미노산, 생물성 계면활성제, 유화제, 시데로포어(sideropore), IAA(indole-acetic acid) 및 미생물 증식효소를 포함하는 미생물 증식용 영양성분을 포함하는 미생물 영양액이 혼합되고 활성 시간 및 순응시간을 가진 후 12시간동안 배양되어 상기 미생물의 수 및 상기 미생물에 의한 정화효율을 향상시키는 미생물 대사산물의 농도가 향상된 생물학적 제재가 제조되며 상기 미생물의 수 및 상기 미생물에 의한 정화효율을 향상시키는 미생물 대사산물의 농도가 향상된 생물학적 제재는 상기 PVC 파이프의 다른 일단을 통해 상기 증식조(300)의 하부로 배출되어 저장되었다가 상기 제1반응조로 공급하는 증식조(300);
전분 분해 미생물, 호기성 산화 미생물, 질산화 미생물, 탈질화 미생물, 유기산 발효 미생물, 고분자 유기화합물을 가수분해하는 미생물, 인을 흡수하는 미생물 및 질소고정에 필요한 미생물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘이상의 미생물이 포함된 미생물 배양액을 저장하고 상기 증식조에 공급하는 제1저장조(400);
천연 미네랄, 아미노산, 생물성계면활성제, 유화제, 시데로포어(sideropore), IAA(indole-acetic acid) 및 미생물 증식효소를 포함하는 미생물 증식용 영양성분을 포함하는 미생물 영양액을 저장하고 상기 증식조에 공급하는 제2저장조(500);
상기 제1저장조로부터 상기 증식조로 공급되는 상기 미생물 배양액의 공급량을 조절하는 제1유량조절펌프(401);
상기 제2저장조로부터 상기 증식조로 공급되는 상기 미생물 영양액의 공급량을 조절하는 제2유량조절펌프(501); 및
상기 제1반응조를 거친 오염수를 상류로 역이송하는 역이송관(600);으로 구성된 것으로, 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리
장치.
제1항에 있어서,
상기 유입조(100)에 유입된 오염수의 오염도를 분석하고 상기 분석 결과를 처리부(700)로 송신하는 분석부(101); 및
상기 분석부로부터 수신한 분석 결과에 따라 상기 제1저장조(400)의 미생물 배양액의 저장 및 공급을 조절하고, 상기 제2저장조(500)의 상기 미생물 영양액을 조절하는 처리부(700);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유입조(100)로부터 유입된 오염수에 화학적 제재를 이용한 반응을 일으키는 제2반응조(900);를 더 포함하되, 상기 제2반응조로부터는 미세 기포가 생성되고, 상기 미세 기포는 상기 제1반응조(200) 및 상기 증식조(300)에 간헐적으로 공급되며, 타이머에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기물 처리 장치.
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오염수가 유입되는 제1단계;
유입된 오염수와 생물학적 제재가 혼합되어 반응을 일으키는 제2단계;
상기 반응을 거친 오염수를 상류로 역이송하는 제3단계;
상기 제1단계의 유입된 오염수로부터 오염도를 측정하는 제4단계; 및
상기 제4단계에 의해 측정된 오염도에 따라 생물학적 제재가 증식되는 증식조에 미생물 배양액과 미생물 영양액의 투입량을 조절하고 증식시키는 제5단계;를 포함하는 것으로서, 상기 제1단계 내지 제3단계는 순차적으로 실시되고, 제4단계 및 제5단계는 제1단계 내지 제3단계와 독립적으로 병행실시되며;
상기 제1단계 내지 제3단계를 1회 이상 반복 실시되며;
상기 증식조는 볏짚로프가 삽입된 PVC 파이프가 내부 벽면을 따라 코일처럼 감겨져 있고 생물학적제재를 저장하였다가 제1반응조로 공급하는 증식조(300)로서 상기 PVC 파이프 내부에서는 상기 PVC 파이프의 일단으로부터 유입된 전분 분해 미생물, 호기성 산화 미생물, 질산화 미생물, 탈질화 미생물, 유기산 발효 미생물, 고분자 유기화합물을 가수분해하는 미생물, 인을 흡수하는 미생물 및 질소고정에 필요한 미생물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 미생물이 포함된 상기 미생물 배양액과 상기 PVC 파이프의 일단으로부터 유입된 천연 미네랄, 아미노산, 생물성계면활성제, 유화제, 시데로포어(sideropore), IAA(indole-acetic acid) 및 미생물 증식효소를 포함하는 미생물 증식용 영양성분을 포함하는 상기 미생물 영양액이 혼합되고 활성 시간 및 순응시간을 가진 후 12시간동안 배양되어 상기 미생물의 수 및 상기 미생물에 의한 정화효율을 향상시키는 미생물 대사산물의 농도가 향상된 생물학적 제재가 제조되고 상기 미생물의 수 및 상기 미생물에 의한 정화효율을 향상시키는 미생물 대사산물의 농도가 향상된 생물학적 제재는 상기 PVC 파이프의 다른 일단을 통해 증식조의 하부로 배출되어 저장되었다가 상기 제1반응조로 공급하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 유기 처리 방법.