KR19980056781A

KR19980056781A - 악취 분해능 미생물제의 제조방법

Info

Publication number: KR19980056781A
Application number: KR1019960076051A
Authority: KR
Inventors: 서승원; 권오범
Original assignee: 김인환; 주식회사 효성티엔씨
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1998-09-25

Abstract

본 발명은 악취 분해능이 우수한 미생물제의 제조에 있어서, 티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans), 티오바실러스 티오옥시던스(Thiobacillus thiooxidans), 티오바실러스 페로옥시던스(Thiobacillus ferrooxidans), 하이포마이크로비움(Hypomicrobium) 종(SP)의 4종의 균주를 배양하여 혼합사용하고, 상기 미생물 4종을 0.05내지 5%의 포도당, 0.05 내지 l%황산암모늄, 이스트추출물 0.0l 내지1%, 디메틸설퍼옥사이드(DMSO)가 0.05 내지 0.2% 함유된 배지에 각각 1% 접종하여 자-퍼멘터(Jar-Fermenter)에서 교반배양 시킨후 그 배양액 각각을 건조매체에서 혼합하여 저온건조 시키고 분쇄한 후 각 미생물의 건조물을 동량씩 혼합하여 제조하는 것을 특징으로하는 악취 분해능 미생물제의 제조 방법에 관한 것으로써, 악취원의 배기원이나 원료 집적장, 처리장등에 투여하여 발생하는 황화물 유래의 악취를 신속하고 무해하게 분해시키는 효과가 있다.

Description

악취 분해능 미생물제의 제조방법

본 발명은 악취분해능 미생물제의 제조방법에 있어서, 더욱 상세하게는 크래프트 펄프 제조공장, 생선내장처리공장, 전분 제조공장, 셀로판 제조공장, 쓰레기 처리장, 분뇨처리장, 하수처리장등에서 발생을 하는 주요악취로 황(Sulfur)유래 악취물질인 메틸머캡탄(Merhylmercaptan : CH₃SH), 황화수소(H₂S), 황화메틸(CH₃S) 이황화메틸(CH₃S₂)등을 신속하고 안전하게 분해시키는 악취 제거능이 우수한 미생물제의 제조방법에 관한 것이다.

산업화와 도시화에 따라 각 공장과 도시지역에서 가공 부산물 또는 음식물찌꺼기와 같이 다량 발생하는 부산물 및 이로인한 악취처리에 많은 문제점을 가지고 있고 악취를 제거하기 위하여 악취처리제를 분무하거나, 건식 또는 습식의 스크러바를 사용하여 악취를 포집하여 처리하는 방법등이 사용되고 있다. 그러나 기존의 악취처리제는 악취를 근원적으로 분해시키는 것이 아니라 다른 방향제와 섞어서 악취를 마스킹(Masking)하는 방법으로서 근원적으로 악취를 제거하는 것이 아니기 매문에 오히려 악취의 농도가 높아지는 결과를 초래 할수 있다.

또한, 건식 또는 습식 스크러바를 이용하는 방법은 악취등을 효과적으로 분해 또는 증화시킬수 있으나 이방법은 악취의 포집과정이 필요하기 때문에 밀폐된 공간이나 대형의 포집장치가 필요하다.

따라서, 쓰레기처리장이나 매립장 또는 개방된 형태의 공정이나 공장에서는 적용하기가 곤란하며, 또 운전처리 비용이 많이 들고, 처리방법에 있어서도 숙련이 요구되는 단점이 있다.

악취발생은 공장의 경우 작업자의 건강과 환경에 악영향을 주고, 쓰레기 처리장과 같은 매립지역은 악취로 인한 지역 이기주의 때문에 설치에도 많은 문제점을 가지고 있다. 그중에서 특하 황화물 유래의 악취물질은 불쾌감이 클 뿐만 아니라 독성을 가지고 있어 이를 안전하고 무독하게 처리하는 것이 요구된다.

미생물을 이용한 악취제거 방법은 자연계에 존재하는 현상을 이용한다는 점에서 안정하며, 효율성이 좋고 에너지를 절약할 수 있고, 경제적이며 2차적인 공해를 일으키지 않는다는 장점을 지니고 있다. 이러한 탈취에 사용되는 미생물은 악취물질을 산화분해함으로써 발생하는 에너지를 얻어 증식을 하게된다.

대표적인 황화물유래 악취물질인 황화수소는 주로 티오바실러스(Thiobacillus)속에 속하는 미생물이 분해하는데, 산화분해하면서 동시에 악취를 탈취분해한다.

또한, 메틸머캡탄, 황화메틸, 이황화메틸등의 황화물 유래의 악취는 하이포마이크로비움(Hyphomicrobium) 속 균과 티오바실러스(Thiobacillus)속의 균이 있는데, 이균중에서 하이포마이크로비움(Hyphomicrobium)은 황화메틸과 메틸머캡탄을 분해할수 있지만, 이황화메틸은 분해하지 못하며 티오바실 러스 티오파루스(Thiobacillus Thioparus) 균은 황화메틸, 메틸머캡탄, 이황화메틸, 이황화탄소, 황화수소의 분해효능이 좋은 특징이 있다.

악취제거를 위한 탈취제로는 전술한 방향제 따위가 있지만 이들은 악취제거의 효과가 없는 마스킹(Masking)제이므로 논의할 가치가 없으며, 미생물을 이용한 황화물유래 악취의 악취제거 미생물에 대한 선행기술은 미국특허 4,879,240과 동 4,869,824와 동4,723,968 동4,l79,374 및 카나다 특허2,039,863에 기재가 되어 있다. 이들특허는 티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans)와 티오바실러스 티오옥시던스(Thiobacillus thiooxidans)를 이용한 유화수소의 처리에 관한 것으로 원리는 이러한 미생물들이 설파이드(Sulphide)를 산화하여 설페이트 컴파운드(Sulphate Compound)로 만드는 아래의 생물학적 반응에 기초를 두고 있다.

S^2-+ 2O₂→ SO₄ ^2-

그러나, 이와같은 종래의 기술들은 세가지 점에서 문제점을 가지고 있다.

첫째는, 이 미생물들의 주 활동영역이 산성의 낮은 pH에서만 효율이 높아서 중성영역까지 탈취가 어렵다는 점이다.

둘째로는, 미생물의 배양방법에 있어서 고농도배양 측면만을 강조하는 관계로 미생물의 균수는 높지만 악취의 분해효율이 매우 떨어지고 활성화가 느린 단점이 있다.

세째로, 미생물체를 분말화하는 건조매체를 유기성의 곡물부산물(소맥피, 옥분, 호맥피)을 쓰는 관계로 균 보존성도 떨어지고 악취의 포집에 도움을 주지 못하는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점인 낮은 pH영역에서의 탈취능 보유와 중성영역에서의 악취 분해력저하, 악취를 분해하는 능력및 활성화의 저하문제, 곡물부산물 건조매체의 사용에 의한 악취제거의 미흡등을 해소함으로써 황화물 유래 악취를 안정하게 탈취하는 미생물제의 제조에 관한 것으로 악취 분해능이 우수한 미생물제의 제조에 있어서, 티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans), 티오바실러스 티오옥시던스(Thiobacillus thiooxidans), 티오바실러스 페로옥시던스(Thiobacillus ferrooxidans), 하이포마이크로비움(Hypomicrobium)종(SP)의 4종의 균주를 배양하여 혼합사용하고. 상기 미생물 4종을 0.05 내지 5%의 포도당 0.05 내지 1%황산암모늄, 이스트추출물 0.01 내지1% 디메틸설퍼옥사이드(DMSO)가 0.05 내지 0.2% 함유된 배지에 각각 1%접종하여 자-퍼멘터(Jar-Fermenter)에서 교반배양 시킨후 그 배양액 각각을 건조매체에서 혼합하여 저온건조 시키고 분쇄한 후 각 미생물의 건조물을 동량씩 혼합하여 제조하는 것을 특징으로하는 악취 분해능 미생물제의 제조 방법으로 제공하는 것이다.

본 발명은 상기에서 언급한 문제점등을 해소하기 위해 균주의 구성을 보다 합리적으로 함으로써 황화물 유래의 악취제거능의 제거영역pH를 기존의 산성영역 중심에서 산성영역은 물론 중성영역에서도 악취를 효과적으로 분해 할수있는 미생물의 종을 다양하고 합리적으로 구성하였다.

이러한 조건에 적합한 균주로는 티오바실러스 페로옥시던스(Thiobacillus thiooxidans), 하이포마이크로비움(Hypomicrobium)속의 미생물들이 있다. 이 두 균주는 생육범위가 pH 6.5 내지 9.0 이며 최적생육pH는 7.0에서7.5, 최적생육온도는 30℃이며, 생육배가시간이 8.7시간으로 비교적 짧다. 따라서, 이균들은 황화물유래의 악취를 분해하는데 있어서의 전 pH영역을 커버함으로서 악취의 제거에 유리한 점을 가진다.

둘째문제인 악취 분해 능력 및 활성하의 저하문제를 해결하기 위해 본 발명자들은 황화물 유래의 화합물을 배양중에 적정농도로 첨가함으로써 미생물의 악취제거능의 유지 및 활성화를 기하였다. 이것은 악취제거능을 가진 미생물일지라도 배양중에 악취원에 대한 적응이 없으면 악취제거능이 떨어지고, 또 악취원에 미생물이 접촉했을때 재활성화가 느려지는 점에서 발생된다는 것에 착안을 한 것이다. 여러가지 황화물 유래의 물질을 검토한 결과 디메틸설포옥사이드(DMSO : Dimethyl sulfuroxide)를 배양중에 첨가하면 미생물의 악취분해능 유지와 활성화가 우수하게 된다.

세째로, 미생물의 건조매체로 곡물부산물을 사용함으로써 악취제거효율이 떨어지고 균 보존성도 떨어지는 문제점을 해결하기 위하여, 건조매체를 검토한 결과 질석(Vermiculite)이 공극성도 좋고 균주의 보존에도 유리하기 매문에 건조매체로 사용하였다.

미생물의 배양에 있어서 포도당은 미생물의 증식 영양원으로 사용되며, 0.05%이하에서는 미생물 생육이 효과적이지 못하며 5.0%이상에서는 미생물 생육이 포도당 농도에 비례하여 상승하지 않으므로 5.0%을 사용할 필요가 없다. 황산암모늄은 미생물성장시 질소원으로 이용되며 0.02% 이하에서는 미생물의 성장이 효과적이지 못하고,1%이상에서는 암모니아 발생하여 악취를 발생시키는 원인이 된다.

이스트 추출물은 미생물 생육시 비타민등의 필수 미량 영양원으로 이용되어 성장을 촉진하게 된다. 0.0l%이하에서는 효과가 없으며 l%이상 투여시는 1%투여시와 거의 같은 효과를 나타내므로 이 이상 투여할 필요가 없다.

디메틸설파이드는 전술한 바와같이 황화물유래 악취의 분해 효율을 높이고 활성화물를 촉진하는데 이용이 되는데 0.05%이하에서는 적응배양 효과가 없고 0.2%이상에서는 미생물의 생육을 저해할 뿐만 아니라 오히려 배양액중에 존재하여 악취를 일으키는 원인이 된다.

배양을 종료한후 미생물을 건조하기 위하여 사용하는 건조매체로는 전술한 질석(Vermiculate)을 사용한다. 질석은 공극률이 좋아 내부의 미생물을 포집하여 균주의 보존성을 높이며, 발생되는 악취를 1차로 포집하는 효과도 가지고 있다. 그러나 각 균주별로 건조효율에 좋은 곡물류 부산물도 일부 사용을 함으로써 균주의 활성도를 유지하는 것이 필요하다.

건조매체로써 사용되는 밀기울 및 질석의 혼합비율이 각각 20 내지 80% 범위내에서 혼합됨이 바람직하다.

본 발명의 황화물 유래 악취의 분해능이 우수한 미생물제는 여러산업현장 및 쓰레기처리장, 오수처리장에서 발생되는 황화물 유래 악취인 황화수소와 메틸머캡탄, 황화메틸, 이황화메틸등을 신속하고 안정하게 분해시킴으로써 산업현장및 처리장등에서 발생되는 악취를 제거하는 데 사용되고, 악취를 포집하여 분해시키는 습식의 스크러바에도 여재로 사용함으로써 악취의 처리효율을 높이는데 이용이 가능한 효과가 있다.

이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 설명하고자 한다.

실시예l·비교 예 1

티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans), 티오바실러스 티오옥시던스(Thiobacillus thiooxidans), 티오바실러스 페로옥시던스(Thiobacillus ferrooxidans), 하이포마이크로비움(Hypomicrobium) 종(SP)의 4종균주를 각각 트립틱 소이 부로스(Tryptic Soy Broth)에 100㎖ 접종한 후 30℃에서 24시간 동안 진탕배양하여 각각 100㎖의 전 배양액을 얻는다.

포도당250g, 황산암모늄50g, 이스트추출물30g, DMSO 8.0㎖을 10리터의 물과 함께 자-퍼멘터(Jar-Fermenter)에 넣고 121℃, 15분간 증기 멸균한후 상온으로 식히고, 상기 전 배양액100㎖을 균주별로 각각 접종하여 온도30℃, 공기공급량을 0.15∼0.21/분의 조건하에서 48시간 교반배양 한다. 배양이 종료된 후 이 배양액을 균주에 따라 밀기울과 질석이 동량 혼합된 건조매체와 1 : 1로 혼합 후 저온의 건조기에 건조시킨후 분쇄하고, 각 미생물 건조물을 동량씩 혼합하면 본 발명이 황화물 유래 악취의 분해능이 우수한 미생물제가 제조된다.

비교예로는 미생물의 배양은 같이하되 비교예(1)의 제품에는 미생물이 티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans), 티오바실러스 티오옥시던스(Thiobacillus thiooxidans)의 2종으로만 구성된 미생물 제품을 사용하여 미생물 종류에 따른 동일한 악취원에 대한 분해능을 비교해 본 결과는 표 l과 같다.

첨가량은 1% 용액(Solution)으로 하여 악취원에 l톤당 2리터를 분무하였다.

실시예2·비교예2

실시예 1에서 얻어진 황화물 유래 악취의 분해능이 우수한 미생물체를 횡화수소 및 메틸머캡탄을 발생하는 악취원에 처리하고, 비교예로는 미생물 종류는 같이 4종으로 하되, 비교예(2)의 제품은 사용하는 미생물 배양을 배양배지중의 DMSO를 제외하고 배양을 하였고, 나머지의 제조방법은 동일 하였다.

배양 방법의 차이에 따른 동일한 악취원에 대한 분해능을 비교해 본 결과는 표.2와 같다

첨가량은 l% 용액(Solutio)으로 하여 악취원에 l톤당 2리터를 분무하였다.

실시예3·비교예3

실시예l에서 얻어진 황화물 유래 악취의 분해능이 우수한 미생물제를 황화수소 및 메틸머캡탄 발생을 하는 악취원에 처리하고, 비교예로는 미생물 종류는 같이 4종, 배양방법도 동일하게 하되, 건조매체를 비교예(3)의 제품은 기존에 사용하는 곡물부산물인 밀기울과 탈지강, 옥분을 이용하였고, 나머지의 제조방법은 동일하였다. 건조매체의 구성에 따라 악취제거능과 함께 1개월후의 제품내 균주생존도가 차이가 났다. 건조매체의 차이에 따른 동일한 악취원에 대한 분해능을 비교해 본 결과는 표3 과 같으며, 제품의 보존성 비교는 표 4와 같다. 처리방법은 비교예 l,2와 동일하였다.

상기 표.1,2,3 에서의 MM은 메틸머캡탄을 나타낸다.

Claims

악취 분해능이 우수한 미생물제의 제조에 있어서, 티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans), 티오바실러스 티오옥시던스(Thiobacillus thiooxidans), 티오바실러스 페로옥시던스(Thiobacillus ferrooxidans), 하이포마이크로비움(Hypomicrobium)종(SP)의 4종의 균주를 배양하여 혼합사용하고, 상기 미생물 4종을 0.05내지 5%의 포도당,0.05 내지 l%황산암모늄, 이스트추출물 0.01 내지 1%, 디메틸설퍼옥사이드(DMSO)가 0.05 내지 0.2% 함유된 배지에 각각 1% 접종하여 자-퍼멘터(Jar-Fermenter)에서 교반배양 시킨후 그 배양액 각각을 건조매체에서 혼합하여 저온건조 시키고 분쇄한 후 각 미생물의 건조물을 동량씩 혼합하여 제조하는 것을 특징으로하는 악취 분해능 미생물제의 제조 방법.
제 l항에 있어서, 상기 건조매체로 사용되는 밀기울 및 질석(Vermiculite)의 혼합비율이 각각 20 내지 80% 범위내에서 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 악취 분해능 미생물제의 제조방법.