KR20010088571A - 미생물 Bacillus spec' M1, M2, M3을 이용한오·폐수처리시스템 및 탈취장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청국장에서 가장 활동적이고 강력한 미생물류 만을 스크린 하여 채취한 바실러스 계열의 신규 미생물로서 그 크기가 매우 작고 혐기상태나 호기상태에서 잘 활동하는 미생물로서 변종이 발생하지 아니하며 특히 염분농도에 강한 내성을 가진 미생물을 이용하여 현재 미생물 처리 설비의 단점인 슬러지가 많이 나오는 현상과 생물학적 산소 요구 량을 저감시키기 위한 한계를 돌파하고, 미생물 처리시 발생되는 악취가 없으며 고농도의 염분을 함유한 오·폐수도 만족할 만큼 제거가 되며, 폭기용 블로워에 담체를 이용하여 본 미생물을 끊임없이 투여함으로써 미생물 보충은 물론 오니 반송 설비가 필요 없고, 미생물 처리 전문가가 아닌 비전문인도 운전할 수 있게 발명된 것으로서 특이한 배양방법과 현재의 미생물처리의 수단들을 획기적으로 개선하기 위한 방법과 담체를 넣은 바이오 챔버를 가지고 자연 친화적인 탈취를 하여 처리하는 것이 특징이다.

Description

미생물 Bacillus spec' M1, M2, M3을 이용한 오·폐수처리시스템 및 탈취장치{omitted}

본 발명은 미생물을 사용한 오·폐수 처리 시스템중 미생물에 관한 것이다. 종래의 오·폐수의 처리에 사용되어지는 대부분의 미생물들은 광학 현미경 400배에서 600배 확대비율 사이에서 쉽게 볼 수 있는 정도의 크기로서 본 발명의 미생물에 비해서 비교가 되지 않을 만큼 그 크기가 컸다. 따라서 미생물이 성장하고 개체를 증식하는 과정에서 적당한 먹이가 박테리아보다 많아서도 안되고 또 먹이가 박테리아보다 적어서는 절대로 안 되는 매우 까다로운 관리가 필요했었다. 이 관리는 전문가라야만 가능하고 일반인이나 현장 경험을 충분히 숙지하지 못한 사람이라면 어려운 관리방법중 하나였다. 뿐만 아니라 원수의 산도(PH), 용존산소량 그리고 까다롭고 기술적으로도 정확히 기술 매뉴얼(T.M)화하기 곤란한 다분히 경험적 요소가 많이 산재했었다. 이런 기술들은 유기물을 분해시키는 미생물이 주된 특성에 따라서 그 양상이 달라진다. 본 발명은 사용되는 미생물의 크기가 0.4미크론 정도의 크기로 바이러스에 준하는 극히 작은 미생물을 사용하여 발명을 완성하였다. 그람양성균에 상당하는 크기가 4㎛에 상당하는 바실러스 계열의 spec' M1, M2, M3은 그 형상의 크기와 무게가 극히 작고, 적은 관계로 먹이의 관계가 까다롭지 않다. 먹이가 전혀 없어도 생존에는 지장이 없다. 전혀 먹이가 없다면 M1, M2, M3은 죽지 않고 휴면을 취한다. 또 먹이가 많다면 개체 증식을 왕성히 증가시키며 극히 적은 수분 속에서도 왕성한 활동을 보이며 산도(PH)에 그 저항성이 대단히 강하다. 산소요구량도 적어서 산소가 조금이라도 존재한다면 호기성 상태로, 산소가 용존되지 않았다면 혐기의 상태로 그 생명력을 존속시킨다. 이런 특징적인 장점으로 본 발명의 미생물을 폭기조에다 사용하면 종래의 미생물 관리처럼 까다로운 공정관리가 요구되지 않는다. 그러므로 전문인이 폭기조를 관리할 필요가 없어졌으며, 일반인 누구나 미생물 처리 조를 운영할 수 있을 것이다. 탈취장치는 종래는 천연 향의 향기로 냄새를 마스킹 하여 냄새를 느끼지 못하도록 하는 방법과 약품을 사용하는 방법들이 있다. 본 발명은 이와 같이 강력한 향으로 냄새를 덮거나, 약품을 사용하지 않고 도4에서처럼 오직 바이오만을 사용하여 냄새의 분자들을 원천적으로 없애는 자연 친화적인 탈취 방법 중의 하나인 탈취기인 것이다. 아래에는 종래 사용하던 미생물로 오·폐수를 처리할 때의 장·단점과 본 발명의 비교를 표로 정리하였다.

[표 1] 종래의 미생물과 본 발명의 미생물 특성 비교표

미생물 처리조(폭기조)의 관리는 지금까지는 전문가가 항상 폭기조를 관리하였다.

투입되는 원수의 먹이와 박테리아의 부하관계, 원수의 B.O.D부하, 산도(PH), 용존산소량 등 많은 관리 품목에 따라서 항상 점검하고 확인하여 불규칙하게 움직이는 부하를 기술적으로 제어하는 숙련된 전문성이 필요했었다. 이렇게 어려운 폭기조 관리를 일반인들도 처음 세팅이 완료되면 거의 관리가 필요 없는 시스템을 완성하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제였다. 상기의 표에서 알 수 있듯이 광범위한 산도 적응능력, 끊임없이 강력한 박테리아가 에어 블로워의 압축공기를 타고 처리를 목적으로 하는 폭기조내로 자동 투입되고 원수 B.O.D에 따른 광범위한 적응능력(경우에 따라서는 먹이가 없어도 폭기조는 폐사되지 않음)에 의하여 보다 쉬운 관리, 완벽한 처리능력을 완성할 수 있다. 또 본 발명에 사용되는 미생물이 먹이가 거의 없는 상황에서도 잘 활동하는 능력과 분자구조의 크기를 갖는 매우 작은 미생물의 특성을 이용하여 탈취장치로도 사용할 수 있다. 종래의 기술처럼 어떠한 약품도 짙은 향의 향수도 필요 없다. 냄새분자들을 바이러스와 같은 크기의 본 발명의 미생물들이 원천 분해시켜 버린다. 따라서 특이한 미생물 농축공정과 색다르게 담체 생산방법이 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제였다.

도1은 미생물 Bacillus spec' M1, M2, M3의 형상은 전자현미경 5KV. 15,000배율 0.4미크론 (가로)크기로 본 단면도

도2는 미생물 Bacillus spec' M1, M2, M3을 선택적으로 선별하여 대량으로 생산하기 위한 구조물의 공정도

도3은 바이오를 사용하여 실제적인 오·폐수를 미생물 처리하는 과정을 설명하는 공정도

도4는 발명의 미생물을 분사하여 악취제거를 설명하기 위한 탈취장치의 공정도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

도2 : 1. 에어펌프 2. 용기 3. 접종시킨 청국장(배지)

4. 수조 5. 물, 호스

도3 : 1. 에어블로워 2. 배관 3. 바이오챔버

4. 오수,폐수 5. 폭기조 6. 폭기돌

도4 : 1. 에어블로워 2. 배관 3. 바이오챔버

4. 분사노즐 5. 분사형상

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구성은 에어 펌프를 가동시켜 압축공기를 발생시켜서 그 공기의 압력으로 배지 속에서 배양중인 Bacillus spec' M1, M2, M3의 가벼운 미생물들을 물 속으로 밀어 넣어 농축시키는 배양시스템과 농축이 완료된 농축액을 퍼그마 사이트라는 희귀 미네랄이 함유된 다공질 암석에 폭기시켜 미생물 담체를 만드는 구성으로 기술되었고 하기도면 중 도2는 본 발명의 Bacillus spec' M1, M2, M3을 선택적으로 선별하여 대량으로 생산하기 위한 구조물의 공정도이다. 도2중 부호 제(1)은 에어펌프다. 전기를 인입하여 대기의 공기를 압축하는 공기 압축기이다. 본 발명에서는 분당 20리터의 공기를 생산하는 에어펌프를 사용하였다. 부호 제(2)은 용기이다. 청국장과 Bacillus spec' M1, M2, M3을 접종하여 배양시킨 균주를 담는 그릇에 용기용으로 많이 나와 있는 P.E.T병이 가공하기도 좋고 내부가 잘 보여서 배지의 양과 상태를 확인할 수 있어서 좋다. 본 발명에서는 13리터의 P.E.T병을 사용하였다. 부호 제(3)은 청국장과 Bacillus spec' M1, M2, M3을 접종하여 배양시킨 배지다.

부호 제(4)은 수조이다. 유리로 만든 사각 조이다. 본 발명에서는 100리터들이 어항을 사용하였다. 이 수조에 부호 제(5)인 물을 80% 가량 채운다. 가동되는 순서는 아래와 같다.

에어펌프(1)가 전기를 투여하여 가동되면 압축된 공기가 에어펌프에서 나와 용기(2)의 위쪽으로 호스(6)를 통해서 들어간다. 배지(3)속에는 청국장의 잡균과 본 발명의 Bacillus spec' M1, M2, M3이 함께 들어 있다. 본 발명의 균주들의 특색은 그 크기가 0.4미크론(㎛ 마이크로미터)정도의 크기로서 바이러스와 유사하다. 따라서 공기 중으로 매우 잘 날아다닌다. 이런 균주의 특성을 이용하여 Bacillus spec' M1, M2, M3을 대량으로 선별하는 것이다. 에어펌프에서 토출된 압력을 가진 공기가 배지 속을 지날 때 본 발명의 Bacillus spec' M1, M2, M3만 압축공기와 함께 호스 속을 지나 수조(4)에 담겨진 물(5)에 들어가는 것이다. 본 발명의Bacillus spec' M1, M2, M3외의 잡균들은 대부분 균주의 크기가 크고, 따라서 무겁기 때문에 압축공기에는 휩쓸리지 않는다. 이와 같은 비중의 차이를 가지고 간단히 선별하여 물 속에 농축시킬 수 있는 수단이 본 발명의 특색할 만한 점이다.

에어펌프의 가동시간 즉 Bacillus spec' M1, M2, M3을 인젝션(Injection)시키는 시간은 대기온도에서는 하루에 한번 정도, 배양기 속에서는 6시간마다 한번씩 하루에 4번을 가동시킬 수 있다. 배양기 속에서 가동시키려면 에어펌프도 배양기 속에 같이 넣어주는 것이 좋다. 그 이유는 대기 중에서는 대기의 온도를 가진 공기가 들어가지만 배양기 속에서는 배양기 속 온도가 배지 속으로 들어가므로 대기에서보다도 더욱 자주 공기를 불어넣을 수 있기 때문이다. 공기를 불어넣어 균주를 뽑아 내는 시간 즉 인젝션 타임은 보통 3분에서 20분(에어펌프 가동시간) 가량이 알맞다.

이때 배양기라면 배양기 속의 온도는 섭씨 40도 정도가 가장 적당하다.

수조의 물이 3일 정도 지나면 부옇게 색깔이 변하며 시간이 지날 때마다 더욱 더 불투명도가 높아진다. 이는 본 발명의 균주인 Bacillus spec' M1, M2, M3의 집단이 많이 형성된 것이라는 점을 육안을 통해서 관찰할 수 있는 결과이다. 이렇게 육안으로 부옇게 물이 흐려져 있는 상태라면 폐수나 오수 100,000배를 처리할 수 있으며 그것을 오수에 투여할 수 있다. 즉 100,000배의 희석 배수가 되는 것이다. 본 도2의 얼개를 도면과 같이 단 한 개만 설치하지 않고 여러 개를 병렬로 설치한다면 농축의 정도를 더욱 앞당길 수 있다.

도3은 본 바이오를 사용하여 실제적인 오·폐수를 미생물 처리하는 응용 예이다. 현장의 구성요소는 에어 블로워(1), 배관류(2), 바이오 챔버(3), 오수(4), 폭기조(5), 폭기돌(6)로 구성되어 있다. 폭기조(5)에 오수가 흘러들어 오면 오수(4)가 폭기조에 담기게 된다. 이 오수를 방류수준의 규정에 만족하기 위한 프로세스는 먼저 오수에 본 발명의 박테리아를 1/500∼1/1,000 정도의 비율로 투입하고 에어블로워를 작동시킨다. 에어블로워가 작동되면 일반 대기를 흡입하여 압축한 후 토출측으로 압축된 공기는 압력을 가지고 빠져나가게 된다. 이 압력을 가진 압축공기는 바이오 챔버(3)을 거치면서 바이오 챔버내 내부의 담체에 존재하고 있는 본 발명의 바이오 M1, M2, M3이 챔버내로 인입되는 산소에 의해서 활성화되고 이 활성화된 바이오는 강제적으로 압축공기에 떠밀려 폭기돌(6)의 구멍으로 나가서 공기와 함께 오수를 폭기시키며 바이오는 오수 속에 계속 남아서 처음에 투여한 바이오와 함께 오수를 정화시키는 것이다. 압축공기가 오수 속으로 투여되는 한 챔버내에 있는 M1, M2, M3 바이오는 끊임없이 증식하고 쉼없이 오수 속으로 투여되어 오수를 정화시키는 것이다. 이는 본 발명의 바이오를 선별적으로 농축하여 물에 투여하는 전장의 바이오 생산과 동일한 방법이다. 이와 같이 에어블로워가 작동되어 압축공기가 폭기조로 들어가 폭기돌에 의하여 계속 폭기되는 한 바이오는 계속 증식되어 오수 속으로 들어감으로 주기적으로 바이오를 보충하거나, 모자라는 바이오를 보충하기 위한 수단으로 마지막 침전조에서 침전된 오니를 전단의 폭기조로 이송해주는 즉 오니 반송시스템을 생략할 수 있는 것이다. 폐수처리도 오수 처리처럼 동일한 공정의 순서이다.

바이오 챔버를 만들기 위해서는 일차적으로 바이오를 고정시키는담체(Media)가 필요하다. 담체라는 것은 미생물이 살 수 있는 집 즉 다층의 아파트인 셈이다. 이 담체의 재료는 퍼그마사이트라는 광석이 가장 유용하다. 퍼그마사이트는 화산 발생 초기에 화산의 각종 가스가 미처 대기로 빠져나가지 못하고 광물 속에 갇혀서 굳어진 다공질의 암석이다. 이 암석의 특징적인 구성물질은 게르마늄과 호륨이 다량으로 함유되어 있다는 것이다. 이 게르마늄과 호륨은 바이오의 활동을 저하시키고 항균작용이 매우 강력하다. 이런 물질을 사용하는 이유는 챔버내 존재하는 일반 세균의 증식을 절대적으로 억제하고 경우에 따라서는 사멸시키는 역할을 한다. 본 발명의 바이오 Bacillus spec' M1, M2, M3은 워낙 생명력과 증식력이 강하므로 이 암석의 파장에는 크나큰 영향을 받지 않으나 환경이 다른 조건보다도 열악하므로 증식 알고리즘을 활성화시켜 오히려 좋은 환경에서보다도 더욱 빠른 증식 속도를 얻을 수 있다. 이는 바이오(미생물)도 생물이므로 가능한 현상이다. 이 원료인 퍼그마사이트를 10∼15mm 정도로 파쇄(크러싱)한 다음 회전 연마기에 1∼2시간 돌려 광석의 첨예한 면을 연마한다. 연마가 끝난 광석은 미세 가루를 압축공기를 수단으로 하여 날려 보내고 미생물을 투입하는 방법은 인젝션하여 얻은 고농도의 바이오를 물통에 담고 밑바닥을 중폭으로 폭기하면서 그 물 속에 퍼그마사이트 10∼15mm정도 크기를 망사에 담고 폭기돌로부터 10cm정도 위쪽에 걸쇠를 걸치고 그 위에 망사에 담은 퍼그마사이트 암석을 올려놓는다. 이때 온도는 상온으로도 충분하다. 이렇게 48시간 정도 폭기한 후 폭기를 중지시키고 참나무 구울 때 부수적으로 생산되는 목초액 원액을 물 부피의 1/400정도 투여한다. 목초액을 투여하면 목초액 특유의 살충 및 살균작용으로 말미암아 통 안에서 맴돌고 있는 Bacillusspec' M1, M2, M3의 미생물들이 재빨리 퍼그마사이트 암석의 기공속으로 들어간다. 30분 후 이 암석을 꺼내어 그늘에서 말리면 담체가 완성된다. 담체가 완성되었으면 블로워의 에어 유량에 맞는 적당한 크기의 통속에 넣고 압력 닛플과 출력 닛플을 삽입하면 바이오 챔버가 완성된다.

도4는 탈취장치의 현장 적용의 예이다.

에어블로워(1)에 의해서 압축되어진 공기가 배관(2)을 따라서 바이오 챔버(3)내부로 압력을 가지고 투입된다. 압력을 가진 압축공기가 바이오 챔버로 들어오면 공기가 가진 산소에 의해서 본 발명인 미생물 Bacillus spec' M1, M2, M3이 휴면 상태에서 깨어나 압축공기에 휘말리면서 배관을 따라 분사노즐(4)을 통과하여 냄새가 분포하는 공간에 분사형상(5)과 같은 모양으로 공간에 흩뿌리게 된다. 냄새가 있는 공간에 본 발명의 미생물을 뿌리면 바이오는 냄새분자와 즉시 결합하여 냄새분자를 0.5초 내지 2초안에 완전히 파괴시켜 버린다. 따라서 악취가 퍼져있는 공간에는 악취의 분자가 없어졌으므로 냄새가 없는 청정한 공간으로 된다. 이 탈취장치는 바이오 챔버내부에 담겨있는 암석이 공기에 의해서 완전하게 닳아 없어지는 순간까지 그 탈취의 역할을 다한다. 암석이 공기에 의해서 없어지려면 많은 시간이 걸린다. 따라서 본 탈취장치의 수명은 반영구적이다.

구성을 정리하면 다음과 같다.

① 압축공기를 사용한 Bacillus spec' M1, M2, M3의 배양 및 농축기술의 구성

② 미생물 담체를 만드는 기술의 구성

③ 실제적으로 완성된 미생물을 가지고 현장 적용 도3과 같은 오·폐수처리시스템의 프로세스 구성

④ 미생물 담체를 넣은 바이오 챔버를 사용하여 탈취하는 도4와 같은 탈취장치

발명의 효과는 현장의 설치를 기준으로 B.O.D 저감효과, C.O.D 저감효과, 탈취 및 색도 제거의 효과로 나누어 표로 설명하고자 한다. 원수에 도3과 같은 얼개를 구성하고 원수 10리터를 50리터 용기에 넣고 농축 미생물 원액을 처리코자 하는 원수 10리터의 1/1,000 즉 0.1%투여하고 (미생물량 10㎖) 에어펌프를 사용하여 분당 10리터를 폭기돌 8인치(표준형)를 사용하여 하기의 표와 같은 효과를 얻었다. 비교를 위하여 종래의 방법대로 미생물을 투여하지 않고 원수 속에 포함된 자연 미생물만 가지고 폭기한 결과도 같이 표로 도시하였다. 탈취의 효과도 비교하기 위해서 냄새의 저감효과도 표내에 적요하였다.

Claims (2)

1. 바실러스 계열의 신규 미생물을 이용하여 오·폐수를 처리하는 장치와 탈취장치에 있어서,

   압축공기로 배양기 내부를 인젝션하여 Bacillus spec' M1, M2, M3을 배양, 농축한 균류(바이오 미생물)와 그 미생물을 담체에 투입하여 처리하는 것을 특징으로 하는 미생물 Bacillus spec' M1, M2, M3을 이용한 오·폐수처리 시스템 및 탈취장치
2. 도1의 형상을 갖는 Bacillus spec' M1, M2, M3의 미생물과 본래의 형상을 변화시킨 미생물에 대한 제재