KR19980033946A

KR19980033946A - 폐수처리용 활성미생물 배양물질 및 그 사용방법

Info

Publication number: KR19980033946A
Application number: KR1019960051793A
Authority: KR
Inventors: 박덕규
Original assignee: 박덕규
Priority date: 1996-11-04
Filing date: 1996-11-04
Publication date: 1998-08-05
Also published as: KR100237972B1

Abstract

본 발명은 폐수처리용 미생물배양물질 및 그 사용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업폐수, 밀폐식 오수정화조, 혐기성 소화조 정화 및 축산폐수처리에 유용한 활성미생물군을 함유하는 미생물배양물질에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 폐수 및 분뇨내의 유기물질을 분해시키고, 각종 난용성 물질 및 악취제거 능력을 갖는 미생물군을 배양시킨 활성 미생물 배양물질을 제공함에 있다. 본 발명의 또다른 목적은 이러한 활성 미생물 배양물질을 사용하여 효율적이고 경제적으로 유기폐수 및 축산분뇨 폐수를 제거하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 미생물 배양물질은 폐수중의 유기물질 및 각족 난분해성 물질을 분해시키고 유화수소, 메틸메르캅탄과 같은 황화물 및 유기인, 암모니아성 질소와 같은 부영양화의 원인물질의 제거능력을 갖는 미생물군을 배양하여 미생물의 보존성 및 안전성을 유지하면서 활성도를 향상시킨 활성미생물 배양물질로서, 이를 이용하여 효과적인 폐수처리를 할 수 있다.

Description

폐수처리용 활성미생물 배양물질 및 그 사용방법

본 발명은 폐수처리용 미생물 배양물질 및 그 사용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업폐수, 밀폐식 오수 정화조, 혐기성 소화조 및 축산폐수처리에 유용한 활성 미생물군을 함유하는 미생물 배양물질에 관한 것이다.

폐수 및 분뇨내의 유기물을 처리하는 대표적인 방법으로서는 반응조(이하 폭기조라 칭함)를 이용하여 생물학적 처리방법으로, 상기 폭기조내에서 여러종류의 미생물, 즉 활성오니가 작용하여 유기물질을 분해하는 생물학적 활성오니방법등이 이용된다. 폭기조를 이용한 생물학적 처리방법은 다양한 유기물을 분해할 수 있고 처리 효율이 좋으나, 숙련된 관리기술이 필요하고 부하 변동에 따라 처리 효율이 쉽게 저하됨으로, 미생물을 생존시켜 효율적으로 활성화시키기 위해서는 폐수의 pH, 온도 및 유기물 농도를 안정한 범위로 유지시키고 에어레이션을 하여도 미생물이 사멸하고 폐수처리가 정지하는 위험성 뿐만이 아니라 벌킹 현상등이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 이 활성오니법은 수십종의 오니를 폐수 및 분뇨에 배양하여 유기탄소원 및 유기질소원 등을 자화시킴으로써 생물학적 산소요구량(BOD) 및 화학적 산소요구량(COD)를 감소시키는 역할을 하고 있기 때문에 활성 오니법으로 폐수처리시 여러 가지 문제점을 지니고 있다. 그중에서 가장 큰 문제점은 난분해성물질, 악취성 물질(H₂S,CH₃CH등), 유기인 및 암모니아성 질소를 제거하지 못한다는 점이다. 즉, 상기의 물질들을 하천 및 바다에 방류시 악취 및 부영양화의 주원인이 된다.

현재, 국내에서는 상기에서 지적한 폭기조를 이용한 생물학적 처리방법의 문제점을 해결하고자 하는 목적으로 많은 종류의 미생물 제제가 사용되고 있는바, 그 제조방법에 관하여서는 한국 특허공개보 제 92-18406호 (발명의 명칭: 폴리펩티드류), 제 90-14258호(발명의 명칭: 미생물을 이용한 폐수정화제의 제조방법) 및 특허공고공보 제 91-4083호(발명의 명칭: 폐수처리용 미생물 영양인자 조성물의 제조방법) 등에 기재되어 있다.

폐수정화 미생물제는 주로 고체형이 사용되고 있으며, 고체형 미생물제는 액체 상태의 미생물제에 비해 미생물의 보존성과 안전성이 우수하나, 활성도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명자는 상기한 활성오니처리의 문제점을 해결하기 위하여 공지균주의 각종 유기물질, 난용성물질 및 악취제거 능력을 조사한후, 순수 분리하여 수종의 균주를 동시 배양할 수 있는 복합 발효기술을 개발하여 본 발명을 완성하였다.

또한, 본 발명자는 폐수처리는 살아있는 미생물의 활성도에 의존하고 있는 점을 감안하여 고체형 미생물 제거의 문제점을 해결하고자 연구를 수행하던중, 특정 미생물군을 발효배지에 배양시켜 미생물의 보존성 및 안정성을 유지하면서 활성도를 향상시킨 미생물 배양물질을 이용하여 효과적으로 폐수처리를 할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하게 된 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 폐수 및 분뇨내의 유기물질 및 각종 난분해성 물질을 유화수소, 메틸메르캅탄과 같은 황화물 및 유기인, 암모니아성 질소와 같은 부영양화의 원인물질의 제거능력을 갖는 미생물군을 배양시킨 활성미생물 배양물질을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 활성미생물 배양물질을 사용하여 효율적이고 경제적으로 유기폐수 및 축산분뇨 폐수를 제거하는 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 미생물의 생육과 산소요구량을 나타낸 것이다.

본 발명에 의한 처리제에 함유되어 있는 미생물류는 (1)폐수중의 미분해 단배질, 지질을 분해하는 미생물, (2)섬유질을 분해하는 미생물, (3)탄수화물 및 유기화합물을 분해하는 미생물, (4)공기중 및 물 중의 질소를 고정하는 질화 미생물과 (5)폐수중의 난분해성 물질을 분해하는 미생물이다. 이 미생물들은 그 적용대상에 따라서는 단일종으로 사용될 수 있으나, 통상 여러종류의 미생물이 흡착, 배양되고, 바람직하게는 그것들 모두를 동시에 혼합배양한 미생물 배양물질을 처리제로 사용할 수 있다.

상기 (1)∼(5)의 미생물들은 모두 공지의 균주로서 토양, 강, 하천에 존재하는 박테리아 중에서 폐수처리 분해능력이 우수한 호기성 및 임의성 세균을 순수 분리 및 배양하여 얻은 각각의 미생물이 증식기를 거쳐 생육이 휴지상태에 있는 균주이다. 단백질, 지질 분해 미생물은 바실러스 속(Bacillus sp.)이며, 섬유질을 분해하는 셀룰라제 효소를 함유하는 미생물은 셀룰로모나스 속(Cellulomonas sp.)이고, 탄수화물 및 ABS, 핵산(hexane), 페놀(phenol), 탄화수소(hydrocarbon) 등의 유기화합물을 분해하는 미생물로 슈도모나스 속(Pseudomonas sp), 로드슈도모나스 속(Rhodopseudomonas sp.)이며, 질화 미생물로는 니트로소모나스 속(Nitrosomonas sp.), 니트로박터 속(Nitrobacter sp.) 이고 폐수중에 함유된 난분해성물질(피혁, 레지, 염색폐수)의 분해를 촉진시키기 위하여 엔테로박터 속(Enterobacter sp.), 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.), 마이크로코커스 속(Micrococcus sp.) 등 8종의 미생물군으로 구성되어 있다.

미생물 배양제는 미생물이 장기간 보존을 요할 경우 미생물의 활성저하를 막기위해 공급하는 영양물질로서, 포도당, 가당, 서당 또는 유당동 저급탄수화물이나 아세테이트, 프로피오네이트, 말레이트, 부티레이트 등의 저급지방산이 함유된 물질이 이용된다.

본 발명에 의한 미생물 배양물질의 생균수 측정은 다음과 같다.

시료 1g을 정확히 달아 9ml의 0.7% 생리식염수를 넣고 잘 혼합한다. 상기 혼합액 1ml를 취하여 9ml 생리식염수에 넣는 방법으로 연속 희석한다.

상기 연속 희석 혼합액 각각을 희석배수 별 0.1ml씩 무균적으로 취하여 뉴트리언트 아가 플레이트(nutrient agar plate; 쇠고기 엑기스 3g, 펩톤 5g, 아가 15g, 증류수 1ℓ, pH 6.8)에 도말한다.

상기 플레이트를 항온기에서 3일간 배양한다.

상기 플레이트에 형성된 군락(콜로니)를 측정한다.

생균수의 환산법은 1:1×10⁸배 희석한 곳에 100개의 군락이 발생되었다면, 아래의 식을 이용할 때 100×10⁸개/g으로 된다.

생균수 = 미생물군락수 × 희석배수 × 10(개/g)

본 발명에 의한 미생물제는 우량균주를 선발하여 혼합한 액체미생물 처리제로서 높은 활성도와 생균수를 유지하고 있어 유통에 따른 미생물의 사멸을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 폐수의 상기 미생물제를 활성화 단계없이 즉시 투여하여 유기물질을 신속히 분해함으로써 하천오염이나 해안오염의 원인이 되고 있는 부영양화물질을 제거하는데 있어 폐수처리 단계에서 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 또다른 특징은 미생물 유도기(lag phase)을 극소화(15초)시켜 폐수에 즉시 활동을 전개하여 최단시간에 폐수처리의 효과를 극대화할 수 있다는 것이다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

[실시예1]

공지된 균주인 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 셀룰로모나스 셀룰란스(Cellulomonas cellulans), 슈도모나스 애루기노사(Pseudomonas aeruginosa), 로드슈도모나스 젤라티노사(Rhodopseudomonas gelatinosa), 니트로소모나스 유로패아(Nitrosomonas europaea), 니트로박터 위노그라드스키(Nitrobacter winogradski), 엔테로박터 에어로지네스(Enterobacter aerogenes), 코리네박테리움 아세토글루타미쿰(Corynebacterium acetoglutamicum), 마이크로코커스 글루타미쿠스(Micrococcus glutamicus)를 뉴트리언트 한천배지상에서 각각 순수분리 및 계대 배양하여 물질분해능이 우수한 균주를 선별하였다. 선별된 미생물군의 물질 분해능력을 측정한 결과를 다음의 표 1과 같다.

++ : 아주양호, + : 양호, - : 분해능력 없음

[실시예 2]

실시예 1에서 분리, 배양한 각각의 미생물액 1㎖과 얻어진 미생물군을 뉴트리언트 배지(nutrient broth)에 12시간 동안 혼합배양한 액체미생물제 1㎖ 및 이 배양액을 열풍건조시킨 분말미생물제 1g을 BOD가 1,000ppm인 폐수에 접종하여 생육활성도를 측정하였다. 그 결과를 다음의 표 2와 같이 나타내었다.

+++ : 아주양호, ++ : 양호, + : 미약, - : 불량, -- : 극히불량

[실시예 3]

실시예 2에서 제조한 액체 미생물제 1ml과 이 배양액을 열풍건조시킨 분말 미생물제 1g을 각각 이스트 말트(Yeast Malt Broth) 배지 100㎖ 플라스크에 접종하여 30℃에서 1일간 배양하면서 시간대별로 상기 배양액의 생균수를 측정하였다. 그 결과를 다음의 표 3과 같이 나타내었다.

상기의 이스트말트 배지의 조성은 다음과 같다.

이스트 엑기스 3g, 말트엑기스 3g, 펩톤 5g, 덱스트로스 10g, 증류수 1ℓ, pH 6.2

[실시예 4]

폐수처리 폭기조에 실시예 1에서 제조한 미생물 배양액을 100ml 투여하여 폭기조내의 pH를 6.5∼7.0으로 조정한 다음, 1일간격으로 7일간 슬럿지량, BOD 및 COD를 측정하였다.

일반처리법인 활성오니법과 비교하여 다음의 표 3에 나타내었다.

a: 원수

b: 활성오니법

c: 본 발명에 의한 방법

[실시예 5]

분뇨페수로부터 100㎖의 분을 채취하여 인공폐수와 혼합한 뒤 400㎖의 인공인분 혼합물을 만든다음, 2일간 호기적으로 처리하였다. 이중 50g을 실시예 1에서 제조한 미생물 배양액 10㎖(5×10⁸cell/㎖)로 접종한 뒤 100㎖의 플라스크에 넣거 혐기적 조건하에서 35℃로 배양을 실시하였다.

미생물 배양액을 접종한 플라스크와 접종하지 아니한 플라스크 속의 악취성분인 유화수소(H₂S), 메틸메르캅탄(CH₃SH)을 검지관으로 매일측정한 결과는 다음의 표 4와 같다.

N.D: 검출불가

[실시예 6]

실시예 5와 동일하게 실시하여 부영양화의 원인물질인 유기인과 암모니아성 질소를 분석한 결과를 다음의 표 6과 같다.

N.D: 검출불가

본 발명의 처리제는 제조가 용이하고 값싸게 제공될 뿐 아니라, 종래의 활성오니법 보다 강력한 수질정화제로서 작용하여 하수, 산업폐수, 생활배수 등에 의한 오염된 유기물이 부영양화 물질을 만들어 말류나 플랑크톤의 생태계를 파괴하여 일어나는, 혹은 적조현상이나 중금속에 의한 오염을 쉽게 해결하여 법적 기준치 이하로 수질을 효과적으로 정화할 수 있다.

또한 본 발명의 처리제는 표 2 및 표 3에서 보는 바와같이 미생물 생장의 유도기 (lag phase)를 극도화시켜 액체 미생물 배양물질을 폐수에 즉시 처리하여 최단시간에 폐수처리 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 의한 배양물질 중의 미생물은 호기적 상태에서도 생육이 가능하므로 분뇨의 유해 악취물질을 계속 분해하여 악취를 제거하게 된다. 특히 가축배설물로부터의 악취물질은 혐기조건에서 혐기적 세균에 의해 부패, 분해되는 대사산물로 이러한 대사산물을 광합성 세균이 섭취하면서 생육하게 된다. 특히 주요악취 원인인 저급지방산류는 미생물의 탄소원으로 이용되는 물질로 호기상태에서는 2∼3일, 혐기상태에서는 5일정도 지나면 완전히 제거되어 이러한 물질을 영양원으로 이용하는 혐기적 세균의 증식을 완전히 억제하여, 결국 표 5 및 표 6에서 보는 바와같이 유화수소, 메틸메르캅탄과 같은 황화물 및 유기인, 암모니아성 질소와 같은 부영양화 원인물질의 발생이 억제되는 것이다.

또한 산업폐수, 축산폐수 등을 정화하기 위하여 폐수처리장치에서 전력사용량이 막대하여 처리시간을 단축하여 전력사용량을 절감하고자 하는 노력이 요구되고 있는데, 본원발명은 미생물이 액체상태이기 때문에 쉽게 폐수중의 난분해성 물질을 분해하므로 처리시간을 단축하는 효과가 대단히 크다.

Claims

단백질, 지질 분해 미생물은 바실러스 속(Bacillus sp.), 섬유질분해 미생물로 셀루로모나스 속(Cellulomonas sp.)이고, 탄수화물 분해 미생물로 슈도모나스 속(Pseudomonas sp), 또는 로드슈도모나스 속(Rhodpseudomonas sp.), 질화미생물로 니트로소모나스 속(Nitrosomonas sp.) 또는 니트로박터 속(Nitrobacter sp.) 폐수중의 난분해성물질 분해 미생물로 엔테로박터 속(Enterobacter sp.), 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.) 또는 마이크로코커스 속(Micrococcus sp.) 등으로 구성된 미생물을 각각 또는 혼합하여 배양시킨 활성미생물 배양물질.
제 1항에 있어서, 미생물 배양물질을 산업폐수처리, 밀폐식 정화조, 혐기성 소화조의 정화 및 악취제거, 축산폐수처리 또는 부영양화 원인물질의 제거에 사용함을 특징 으로 하는 활성미생물배양물질.