KR20060122207A - Method and apparatus for decomposing sludge using alkalophilic strain - Google Patents

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KR20060122207A
KR20060122207A KR1020050044267A KR20050044267A KR20060122207A KR 20060122207 A KR20060122207 A KR 20060122207A KR 1020050044267 A KR1020050044267 A KR 1020050044267A KR 20050044267 A KR20050044267 A KR 20050044267A KR 20060122207 A KR20060122207 A KR 20060122207A
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Abstract

A method and an apparatus for decomposing the sludge by using the alkalophilic strain are provided to enhance the removing efficiency of the sludge. An alkalophilic strain is derived from sludge, barnyard manure and soil and includes Bacillus cereus or Bacillus megaterium. The alkali condition of the sludge has pH of 8-11 at 20-40 degrees in centigrade. The alkalophilic strain is fixed and used at a carrier. The carrier is manufactured by one or more material selected from a group consisting of sodium alginate, calcium alginate, carrageenan, gelatin, chitosan, polyacrylamide jel and carboxymethyl cellulose. The sludge is sewage, polluted water, excrement waste water, stock raising waster water, industrial waste water, high-concentrated organic waste water or indegradable waste water.

Description

호알칼리 균주를 사용하여 슬러지를 가용화하는 슬러지 처리방법 및 이의 장치{Method and apparatus for decomposing sludge using alkalophilic strain}Sludge treatment method and apparatus therefor for solubilizing sludge using alkalophi strain {Method and apparatus for decomposing sludge using alkalophilic strain}

도 1은 본 발명에 따라 분리된 호알칼리 균주(E-18, C-10)를 탈지유 고체 배지에 배양하여 단백질분해효소의 활성도를 클리어 존으로 확인한 사진,1 is a photograph showing the activity of protease as a clear zone by culturing the isolated alkaline strain (E-18, C-10) according to the present invention in a non-fat solid medium,

도 2는 본 발명에 따라 분리된 호알칼리 균주의 단백질분해효소의 활성도를 정량적으로 측정하여 나타낸 그래프,Figure 2 is a graph showing the quantitative measurement of the activity of the protease enzyme of the isolated alkaline strain according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따라 분리된 호알칼리 균주의 슬러지 분해 활성도(S-COD)를 측정하여 나타낸 그래프,Figure 3 is a graph showing the measurement of sludge degradation activity (S-COD) of the isolated alkaline strains according to the present invention,

도 4는 미생물동정시스템으로 본 발명의 E-18 균주가 포함하고 있는 지방산프로파일을 나타낸 분석 결과, 4 is an analysis result showing a fatty acid profile included in the E-18 strain of the present invention as a microorganism identification system,

도 5는 본 발명에 따른 E-18 균주의 16s-rRNA 염기서열을 나타낸 결과,5 shows the 16s-rRNA nucleotide sequence of the E-18 strain according to the present invention.

도 6은 미생물동정시스템으로 본 발명의 C-10 균주가 포함하고 있는 지방산프로파일을 나타낸 분석 결과, 6 is an analysis result showing a fatty acid profile included in the C-10 strain of the present invention as a microorganism identification system,

도 7은 본 발명에 따른 C-10 균주의 16s-rRNA 염기서열을 나타낸 결과,Figure 7 shows the 16s-rRNA nucleotide sequence of the C-10 strain according to the present invention,

도 8은 본 발명의 E-18과 C-10 균주의 탈지유 농도와 pH에 따른 생장을 나타낸 그래프,Figure 8 is a graph showing the growth according to the skim milk concentration and pH of the E-18 and C-10 strain of the present invention,

도 9는 본 발명의 E-18과 C-10 균주의 배양온도와 배양액 내의 용존산소량 에 따른 생장을 나타낸 그래프,9 is a graph showing the growth according to the culture temperature of the E-18 and C-10 strain of the present invention and the amount of dissolved oxygen in the culture medium,

도 10은 본 발명의 바실러스 세레우스의 생장곡선을 나타낸 그래프, 10 is a graph showing the growth curve of Bacillus cereus of the present invention,

도 11은 본 발명의 바실러스 세레우스를 슬러지에 접종한 후 생성되는 S-COD의 측정치를 나타낸 그래프,11 is a graph showing the measured value of S-COD generated after inoculating the Bacillus cereus of the present invention in sludge,

도 12는 슬러지에 호알칼리 균주를 접종한 실험군과 이의 대조군을 12시간 배양하고 생성된 분해산물의 지방산 프로파일을 나타낸 그래프,12 is a graph showing the fatty acid profile of the resulting degradation products incubated for 12 hours in the experimental group and control group inoculated with the alkaline alkali in the sludge,

도 13은 균주에 의해 가용화한 슬러지를 탄소원으로 하여 배양한 폭기조의 슬러지 내 미생물의 건체량을 나타낸 그래프,13 is a graph showing the dry weight of microorganisms in the sludge of an aeration tank cultured using sludge solubilized by a strain as a carbon source;

도 14는 본 발명에 따라 바실러스 세레우스와 슬러지를 처리하고, 처리산물로 부터 염색체 DNA를 추출하여 RFLP방법에 의해 처리한 전기영동 사진,FIG. 14 is an electrophoretic photograph of Bacillus cereus and sludge treated according to the present invention, extracting chromosomal DNA from the processed product, and processing by RFLP method.

도 15는 RFLP를 통해 슬러지 내의 미생물 다양성 및 본 발명의 따른 슬러지 처리의 효과를 나타낸 전기영동 사진,15 is an electrophoretic photograph showing the effect of sludge treatment according to the present invention and microbial diversity in the sludge through RFLP,

도 16은 알긴산나트륨으로 고정한 바실러스 세레우수의 생존능력을 나타낸 그래프,16 is a graph showing the viability of Bacillus cereus water fixed with sodium alginate,

도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러지 처리 장치를 나타낸 모식도.17 is a schematic view showing a sludge treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 호알칼리 균주를 사용하여 슬러지를 가용화하는 슬러지 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sludge treatment method for solubilizing sludge using alkalescent strains.

우리나라는 급격한 경제발전 과정에서 환경보전에 대한 인식부족으로 대기는 물론 수질 또한 그 오염의 정도가 매우 심각한 지경에 이르고 있다. 특히, 생활하수, 농/축산 폐수 및 산업 폐수 등은 호소, 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등의 수질을 오염시키는 요인이 되고 있다.In Korea, due to the lack of awareness of environmental conservation in the course of rapid economic development, the pollution of the air as well as the water quality has reached a very serious level. In particular, domestic sewage, agricultural and livestock wastewater, and industrial wastewater are contaminating factors such as lakes, public waters such as inner bays and inland seas, and water quality of urban small and medium rivers.

그리고, 생활수준의 향상으로 환경문제에 대한 관심이 높아지면서 환경질의 개선에 관한 요구가 증가하게 되었으며, 이에 대하여 주요하천의 수질오염을 방지하기 위하여 기초시설을 점진적으로 확충하게 되었다. 이러한 기초시설 중에서 각종 폐수 및 생활 오수 등의 하수처리장은 가장 시급한 사업으로서 대도시는 하수처리장이 거의 완비되었으며, 최근에는 중소도시로 대상이 확대되어 가고 있다. In addition, as interest in environmental problems increased due to the improvement of living standards, the demand for improvement of environmental quality increased, and the infrastructure was gradually expanded to prevent water pollution of major rivers. Among these basic facilities, sewage treatment plants such as wastewater and household sewage are the most urgent projects, and large cities have almost completed sewage treatment plants, and recently, the targets have been expanded to small and medium cities.

그러나, 이러한 하수처리장이 가동됨에 따라 부수적으로 많은 양의 슬러지가 발생하게 된다. 이러한 슬러지는 발생량 대부분이 단순매립 처분되고 있는데 최근에는 매립지의 부족으로 해양매립까지 시도하고 있으나, 각종 규제의 강화에 의하여 처리에 많은 문제점을 안고 있다. 특히 단순매립 시에는 하수슬러지가 80%정도의 수분을 함유하고 있는 관계로 수송·운반상에서 2차오염을 유발시키며, 매립지 반입시에 지반의 다짐에 어려움을 보여, 생활폐기물 매립지에서는 이러한 물질의 반입을 기피하고 있는 실정이다. 또한 대부분이 유기성폐기물로서 분해에 의한 매립지 내에서 악취, 침출수, 해충 등의 2차 환경오염을 야기시키고 있으며, 폐기물 처리에 대한 지역이기주의(NIMBY)현상은 더욱 더 하수슬러지 처분을 어렵게 만들고 있다. However, as the sewage treatment plant is operated, a large amount of sludge is incidentally generated. Most of these sludges are simply disposed of landfills. Recently, the sludge has been attempted to landfill due to lack of landfills, but there are many problems in treatment due to the strengthening of various regulations. Particularly, in the case of simple landfill, sewage sludge contains about 80% of water, which causes secondary pollution in transportation and transportation, and shows difficulty in compacting the ground when bringing in landfill. Avoiding the situation. Most of them are organic wastes that cause secondary environmental pollution such as odors, leachate, and pests in landfills due to decomposition, and the NIMBY phenomenon for waste disposal makes it more difficult to dispose of sewage sludge.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 각종 오/폐수 등의 슬러지의 처리 공정별로 슬러지의 양을 감소시킬 수 있는 많은 방법들이 연구되고 있는 실정이다.As a method for solving this problem, many methods for reducing the amount of sludge for each sludge treatment process, such as wastewater / wastewater, have been studied.

이는 슬러지의 감량화의 효과로는 여러 가지 부대효과를 가져올 수 있다. 관리가 용이하여 운반, 처분경비 등이 절감되며 처분의 용이성을 갖는다. 2차 오염이 적고, 매립시 매립의 용적을 적게 차지하여 매립지의 수명을 연장 시킬 수 있기 때문이다. This can bring about various side effects as the effect of sludge reduction. It is easy to manage, which reduces transportation and disposal expenses, and facilitates disposal. This is because there is less secondary pollution and the landfill can take up less landfills, which can extend the life of the landfill.

이중, 활성슬러지법(활성오니법)은 오/폐수를 호기적(好氣的) 조건에서 폐수를 분해하는 세균집단과 함께 폭기조(曝氣槽)에서 폭기 및 교반(攪伴)하여 BOD(생물학적 산소요구량)를 거의 규정에 적합하도록 하고, 폐수 속의 콜로이드상(狀) 또는 용해한 물질이 침전하거나 활성오니에 흡착되어 물을 정화하는 방법으로, 이때 활성슬러지는 정화작용을 한 다음 차례로 침전에 의해 분리하여 탈수, 농축 등의 과정을 거친 후, 폐기되거나 또는 다시 본처리과정으로 반송되는 데, 일반적으로 생슬러지는 폭기조 내에서 20∼30일, 30∼37 에서 반응이 되면, 초기에는 산생성균이라고 불려지는 세균군에 의하여 고분자유기물이 가수분해되어 저분자화하고, 중간생성물로서 저급지방산(유기산)과 알콜, 무기염이 생성된다. 이 과정을 액화과정, 산발효과정, 대량의 수소가 발생되기 때문에 수소발효기라고도 말하며, pH는 5∼6정도로 저하된다. 그리고, 산발효과정에서 생성된 유기산과 알콜 등의 중간생성물은 다음 단계에서 메탄균에 의하여 메탄, 탄산가스 및 암모니아로 분해되는 데, 이 과정을 메탄발효단계 및 가스화공정이라고도 말한다. 즉, 생성된 탄산가스와 메탄의 대부분은 확산하지만, 암모니아와 알카리성은 아질산성암모늄으로 되어 용해되어 메탄발효조는 pH가 7.4영역까지 상승하게 된다. 이 때문에 메탄발효를 알카리 발효기라고 부르기도 한다.Among them, activated sludge method (Active sludge method) is BOD (biological oxygen) by aeration and agitation in an aeration tank together with a bacterial group that decomposes wastewater under aerobic conditions. The required amount) and the colloidal or dissolved substance in the waste water precipitates or is adsorbed on the activated sludge to purify the water.In this case, the activated sludge is purified and then separated by precipitation. After dehydration, concentration, etc., it is discarded or returned to the main treatment process. In general, the raw sludge is reacted at 20 to 30 days and 30 to 37 in an aeration tank. The macromolecules are hydrolyzed by the bacterial group to lower their molecular weight, and lower fatty acids (organic acids), alcohols and inorganic salts are produced as intermediate products. This process is also called a hydrogen fermenter because it generates a liquefaction process, sporadic effect tablets, and a large amount of hydrogen, and the pH is reduced to about 5-6. In addition, intermediate products such as organic acids and alcohols produced in sporadic effect tablets are decomposed into methane, carbon dioxide and ammonia by methane in the next step, which is also referred to as methane fermentation and gasification. That is, most of the generated carbon dioxide and methane diffuses, but ammonia and alkalinity are dissolved into ammonium nitrite and the methane fermentation tank rises to a pH of 7.4. For this reason, methane fermentation is sometimes called alkaline fermenter.

또한, 오/폐수 내의 산성화된 유기물을 포함한 부유물질에 강제적으로 염기도(basicity)를 변형시켜, 부유물질 등이 응집되어 침전되게 하기 위해 화학제제인 무기 응집제를 사용하기도 하는 데, 대부분이 염기도가 높은 것을 사용하여 슬러지나 슬러지를 포함하는 오/폐수의 조건을 알칼리화 하게 된다.In addition, an inorganic flocculant, which is a chemical agent, is used to forcibly change the basicity of the suspended solids including acidified organic matter in the wastewater and to cause the suspended solids to aggregate and precipitate. It is used to alkalinize the conditions of sludge or wastewater containing sludge.

그러나, 지금까지 슬러지를 분해 또는 제거하는 균주는 대부분이 호산 균주(acidophilic)였기 때문에 알칼리화된 슬러지를 분해하는 것에는 한계가 있어왔다.However, until now, most strains that degrade or remove sludge have been limited to decomposing alkalized sludge because most of them are acidophilic.

이에, 본 발명자는 종래 미생물을 이용한 슬러지 처리방법에 사용할 수 있으면서 알칼리 조건에서도 슬러지를 분해하여 각종 오/폐수의 슬러지의 분해 또는 제거 효율을 증가할 수 있는 방법을 찾고자 하였으며, 각종 슬러지, 퇴비 및 토양에서 중온 호알칼리 균주를 선별 및 동정함으로써, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have been trying to find a method that can be used in the sludge treatment method using a conventional microorganism to increase the decomposition or removal efficiency of the sludge of various wastewater / waste water by decomposing the sludge under alkaline conditions, various sludge, compost and soil By selecting and identifying mesophilic alkalophilic strains, the present invention was completed.

따라서, 본 발명은 미생물을 이용한 슬러지 처리방법에 있어서, 호알칼리 균주를 사용하여 슬러지를 가용화하는 슬러지 처리방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention provides a sludge treatment method for solubilizing sludge by using a alkaline strain in a sludge treatment method using microorganisms.

또한 본 발명은 가용화된 슬러지를 하폐수처리 공정과 연계하여 슬러지 감령효율 뿐만 아니라 처리 수질의 향상을 도모할 수 있는 슬러지 처리방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention is to provide a sludge treatment method that can improve the treatment water quality as well as sludge control efficiency in connection with the solubilized sludge sewage water treatment process.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 미생물을 이용한 슬러지 처리방법에 있어서, 호알칼리 균주를 사용하여 슬러지를 가용화하는 슬러지 처리방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sludge treatment method for solubilizing sludge by using a alkaline strain in the sludge treatment method using a microorganism.

또한, 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 미생물을 이용한 슬러지 장치에 있어서, 호알칼리 균주가 슬러지를 포함하는 폐수 또는 슬러지를 가용화할 수 있는 가용화조가 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 장치를 제공한다.In addition, in order to achieve another object, the present invention is a sludge treatment apparatus using a microorganism, the sludge treatment apparatus further comprises a solubilization tank which can solubilize the waste water or sludge containing the alkalescent strain. to provide.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art.

또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.In addition, repeated description of the same technical configuration and operation as in the prior art will be omitted.

본 발명은 종래 활성 슬러지법(활성 오니법)에 그대로 적용할 수 있으며 알칼리 조건의 슬러지에서도 미생물에 의해 가용화(분해)되도록, 슬러지 가용화에 최적인 중온 호알칼리 균주를 슬러지, 퇴비 또는 토양에서 선별 및 동정하여 슬러지의 가용화 효율을 최대한 높게 한 것이다.The present invention can be applied to the conventional activated sludge method (active sludge method) as it is, and the medium temperature alkaline alkali strains, which are optimized for the sludge solubilization, are selected from sludge, compost or soil, so that they can be solubilized (decomposed) by microorganisms even in alkaline sludge. By identifying the solubilization efficiency of the sludge as high as possible.

이는 개발 초기에는 슬러지 제거 효율이 우수한 고온 호기성 세균을 대상으로 하고자 하였으나 실제 산업에 적용될 시, 고온을 유지하기 위한 에너지의 비용을 고려해야 하는 고온성 균주보다는 중온성 균주가 더 바람직하기 때문이다.This is because in the early stage of development, it was intended to target high temperature aerobic bacteria with excellent sludge removal efficiency, but when applied to the actual industry, it is more preferable that the mesophilic strain is more preferred than the high temperature strain which should consider the cost of energy to maintain the high temperature.

이때, 본 발명에서 슬러지(sludge)는 하수, 오수, 분뇨폐수, 축산폐수, 산업폐수, 고농도 유기폐수 또는 난분해성 폐수 유래의 슬러지를 말한다.In this case, sludge in the present invention refers to sludge derived from sewage, sewage, manure wastewater, animal wastewater, industrial wastewater, high concentration organic wastewater or hardly degradable wastewater.

그리고, 본 발명에서 사용하는 균주는 슬러지, 퇴비 및 흙에서 선별하여 동정한 균주이기 때문에, 상술한 각종 오/폐수 및 하수 등의 슬러지를 처리하는 데 사용할 수 있다.In addition, since the strain used in the present invention is a strain identified and selected from sludge, compost, and soil, it can be used to treat sludge such as various kinds of sewage / wastewater and sewage.

또한, 본 발명은 상기 오/폐수를 탈수하여 케이크화한 슬러지에 사용할 수 있다.In addition, the present invention can be used for sludge dewatered and caked.

특히, 본 발명에서는 슬러지 분해능과 효율이 우수한 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 또는 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)를 사용하는 것이 바람직하다.In particular, in the present invention, it is preferable to use Bacillus cereus or Bacillus megaterium having excellent sludge resolution and efficiency.

또한, 본 발명의 호알칼리 균주는 종래 활성 슬러지법의 폭기조에 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 알칼리화 된 특정 산업 폐수나 응집제 등의 알칼리성 제제의 사용에 의한 알칼리 조건의 슬러지에 사용할 수 있기 때문에 슬러지의 가용화 효율이 종래 활성 슬러지법과 비교하여 월등히 우수하다.In addition, the solubilization efficiency of the sludge can be used not only for the aeration tank of the conventional activated sludge method, but also for the sludge under alkaline conditions by the use of an alkaline agent such as alkalinized specific industrial wastewater or flocculant. It is much superior to this conventional activated sludge method.

이때, 본 발명에서 알칼리 조건은 20∼40 ℃에서 pH가 8∼11인 것이 바람직 하고, 더 구체적으로는 30℃, pH 10이 바람직하다. 이는 상기 온도와 pH 범위를 초과하는 범위에서는 본 발명의 호알칼리 균주의 단백질 분해능이 저하되기 때문이 다.At this time, in the present invention, the alkaline conditions are preferably pH 8-11 at 20-40 ° C, more preferably 30 ° C, pH 10. This is because the protein resolution of the alkalescent strain of the present invention is lowered in the range exceeding the temperature and pH range.

그리고, 본 발명에서 사용하는 호알칼리 균주는 담체에 고정하여 슬러지를 처리하는 데 사용하는 것이 바람직하다. And, the alkaline alkali strain used in the present invention is preferably used to treat the sludge fixed to the carrier.

통상적으로 균체의 고정화는 단위 용기부피당 세포부하량 증가로 인한 원료절감, 노동력절약, 시설 규모축소 등으로 경제성을 증진시킬 수 있어서 항생제, 커피, 간장, 에탄올 생산 등이나 산업폐수처리 등 광범위한 생물 산업분야에 걸쳐서 이용되고 있는데, 본 발명에서는 비반응물질표면에 부착시키는 흡착법 (adsorption)과 물질내에 가두어 두는 포괄법 (entrapment) 모두를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 다량의 균체를 고정시킬 수 있는 포괄법을 사용한다.In general, the immobilization of cells can improve economics by reducing raw materials, labor saving, and facility scale due to increased cell load per unit volume, which can be used in a wide range of biological industries such as antibiotics, coffee, soy, ethanol production, and industrial wastewater treatment. In the present invention, both an adsorption method and an entrapment trapped in the material can be used, and a comprehensive method for fixing a large amount of cells can be used. do.

또한, 비반응성의 담체는 세포고정화 과정에서 열이나 화학적 처리가 세포의 안정성에 관여하여 세포의 생존능력을 훼손할 수 있으므로 화학적 성질을 고려하여, 본 발명에서는 알긴산칼슘(Ca-alginate), 알긴산나트륨(Na-alginate), 카라기난(carrageenan), 젤라틴(gelatin), 키토산(chitosan), 폴리아크릴아마이드젤(polyacrylamide gel) 및 카르복시메틸 셀룰로즈(carboxymethyl cellulose)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종 이상의 소재로 제조된 다공성 담체를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the non-reactive carrier is a cell alginate, sodium alginate in the present invention, in consideration of the chemical properties, because heat or chemical treatment may impair the cell viability due to the stability of the cell in the cell fixation process (Na-alginate), carrageenan (carrageenan), gelatin (gelatin), chitosan (chitosan), polyacrylamide gel (polyacrylamide gel) and made of at least one material selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose (carboxymethyl cellulose) Preference is given to using porous carriers.

특히, 본 발명에서는 대량으로 손쉽게 구할 수 있고, 고정화 과정이 저렴하고, 간단하며 장기간 동안 기계적 강도가 우수하고 포어 사이즈(porous size)가 커서 균주의 활동이 우수하면서 무독성의 천연고분자인 알긴산나트륨 또는 알긴산칼슘(calcium-alginate)을 이용한 포괄법을 사용하는 것이 더 바람직하다.In particular, the present invention can be easily obtained in large quantities, the immobilization process is cheap, simple, excellent mechanical strength for a long period of time and large pore size (porous size), the activity of the strain is excellent, non-toxic natural polymer sodium alginate or alginic acid It is more preferable to use a comprehensive method using calcium-alginate.

그리고, 본 발명에 따른 슬러지 처리 장치는 호알칼리 균주가 슬러지를 포함하는 폐수나 슬러지를 가용화할 수 있는 가용화조가 종래 미생물을 이용한 폐수 처리 장치나 분리된 슬러지의 처리장치에 적용하여 사용할 수 있는 것이다.In addition, the sludge treatment apparatus according to the present invention can be used by applying a solubilization tank capable of solubilizing wastewater or sludge in which the alkalescent strain contains sludge or a wastewater treatment apparatus using a conventional microorganism or a treatment apparatus of the separated sludge.

구체적으로 본 발명에 따른 슬러지 처리장치는 도 17에 도시된 바와 같이, 종래 미생물을 이용한 폐수 처리장치에 있어서, 유입되는 유기성 폐수를 생물처리하는 생물처리조(1)와 상기 생물처리물을 슬러지와 처리액으로 분리하는 침전조(2)에 상기 침전조에서 분리된 슬러지의 일부를 호알칼리 균주로 가용화할 수 있는 가용화조(3)를 연결하여 사용한다. 이때, 가용화조(3)에서는 생물처리조(1)로 가용화물을 생물장치로 반송할 수 있도록 반송수단(10)이 연결된다. 즉, 생물처리조(2)에서 처리된 처리물을 침전조(2)에서 슬러지와 처리수로 분리하고, 상기 슬러지의 일부는 생물처리장치(1)로, 남은 일부는 가용화조(3)로 반송하게 하는 데, 이들의 사이클을 반복하여 외부로 배출되는 처리수에 포함되는 슬러지의 양을 최소화함으로써, 수질환경을 향상시키는 것이다. 이때, 상기 침전조에 침전장치, 부상분리장치, 원심분리장치, 막분리 장치와 같은 고액분리장치를 설치하여 슬러지와 처리수의 분리를 원활하게 하고 침전조와 가용화조(3) 사이에 농축장치를 설치하여 슬러지를 농축함으로써, 호알칼리 균주의 생육에 적합한 영양조건을 형성하게 하여 높은 가용화율을 나타내도록 하는 것이 바람직하다.Specifically, the sludge treatment apparatus according to the present invention, as shown in Figure 17, in the wastewater treatment apparatus using a conventional microorganism, the biological treatment tank (1) for biotreating the organic wastewater introduced and the sludge and the biological treatment material A solubilization tank 3 capable of solubilizing a part of the sludge separated from the precipitation tank to an alkaline bacterium is used in a sedimentation tank 2 separating the treatment liquid. At this time, in the solubilization tank (3), the conveying means (10) is connected to the bioprocessing tank (1) so as to convey the soluble cargo to the biological device. That is, the treated material in the biological treatment tank 2 is separated into sludge and treated water in the settling tank 2, and a part of the sludge is returned to the biological treatment apparatus 1, and the remaining part is returned to the solubilization tank 3. By repeating these cycles, the amount of sludge contained in the treated water discharged to the outside is minimized, thereby improving the water quality environment. At this time, by installing a solid-liquid separator such as a sedimentation device, flotation device, centrifuge device, membrane separation device in the sedimentation tank to facilitate the separation of sludge and treated water and install a concentration device between the settling tank and the solubilization tank (3). By concentrating the sludge, it is preferable to form a nutrient condition suitable for the growth of the alkaline alkali strain so as to exhibit a high solubilization rate.

또한, 다른 구체적인 예로 본 발명은 폐수 및 하수 처리장에서 배출되거나 준설을 통해 슬러지만을 여과하여 분리된 슬러지 케이크를 직접 호알칼리 균주의 가용화조에서 처리하는 장치에 적용할 할 수 있다.In another specific example, the present invention can be applied to an apparatus for directly treating a sludge cake separated by filtering sludge only through wastewater and sewage treatment plants or by dredging sludge.

그러나, 본 발명의 슬러지 처리 장치는 상술한 장치에 한정되는 것이 아니고, 미생물을 사용하여 슬러지나 폐수를 처리할 수 있는 장치라면 다른 균주와 구획화하여 호알칼리 균주를 사용할 수 있는 가용화조를 별도로 설치하여 사용할 수 있다.However, the sludge treatment apparatus of the present invention is not limited to the above-described apparatus, and if the apparatus is capable of treating sludge or wastewater using microorganisms, a solubilization tank for partitioning with other strains and using an alkaline alkali strain may be separately installed. Can be used.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예에 의해 보다 더 상세히 설명하고자 한다. 하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 여러 가지 변형 또는 수정할 수 있음은 이 분야에서 당업자에게 명백한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present invention.

[실시예]EXAMPLE

본 실시예에서는 미생물을 이용하여 슬러지 가용화 효율을 증가 시키고자 퇴비, 흙, 슬러지 등 자연환경에서 단백질분해효소(protease) 활성이 우수한 균주를 분리한 뒤 균주동정과 함께 기질의 농도, 배양온도, 배양 pH, 배양액내의 용존산소량 등 분리된 균주의 생장에 미치는 배양 환경 요인을 확인하고자 하였다. In this embodiment, to increase the sludge solubilization efficiency using microorganisms, isolates excellent strains of protease activity in the natural environment, such as compost, soil, sludge, and the like, the concentration of the substrate, culture temperature, culture The purpose of this study was to determine the environmental factors affecting the growth of isolated strains such as pH and dissolved oxygen in culture.

그리고, 분리된 균주를 슬러지에 첨가하여 배양한 뒤 첨가된 균주에 의한 슬러지 가용화 효과를 확인하고자 하였다. Then, the isolated strain was added to the sludge and then cultured to determine the sludge solubilization effect by the added strain.

또한, 슬러지 내의 미생물 군집을 RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism) 방법으로 확인하고, 첨가된 미생물이 슬러지내의 미생물군집에 미치는 영향 및 분리된 유효균주의 생장에 미치는 배양인자를 확인하고 균체를 고정화하여 제조된 미생물제제의 안정화를 확인하고자 하였다.In addition, the microbial community in the sludge was confirmed by the Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) method, the effect of the added microorganism on the microbial community in the sludge, the culture factors on the growth of the isolated effective strain, and the microorganisms prepared by immobilizing the microorganisms. It was intended to confirm the stabilization of the formulation.

(1) 슬러지 가용화를 위한 균주 확보(1) Securing strains for sludge solubilization

① 균주 스크리닝(Screening)① Strain Screening

슬러지 분해를 위한 유효균주를 확보하기 위해 우선 다양한 환경에서 다양한 성질을 지닌 후보균주들을 분리하였다. 고온 호기, 고온 호 알칼리, 중온 호 알칼리성 균주를 퇴비, 슬러지, 토양 등의 시료를 채취하여 영양배지(Nutrient Broth)를 배지로 하여 50℃, 60℃의 고온과 30℃의 중온, pH 7의 중성과 pH 10의 알칼리조건에서 농후배양(enrichment culture)을 통하여 분리하였다. In order to secure an effective strain for sludge decomposition, candidate strains having various properties were separated in various environments. Samples such as compost, sludge, soil, etc. from high temperature aerobic, high temperature alkaline alkali, and medium temperature alkaline alkaline strains were used as a medium for nutrient broth (Nutrient Broth) as a medium. The mixture was separated through enrichment culture in alkaline and pH 10 conditions.

본 실시예에서는 퇴비, 슬러지, 토양에서 총 310의 후보균주를 얻을 수 있었으며, 분리된 여러 특성을 지닌 균주 중 특히, 중온 호알칼리의 성질을 지닌 균주를 대상으로 하였다. In this example, a total of 310 candidate strains were obtained from compost, sludge, and soil, and among the strains having various characteristics, the strains having the properties of mesophilic alkalis were targeted.

이때, 각 조건에서 분리된 균주의 목록을 하기 표 1에 나타내었다. At this time, a list of the strains isolated under each condition is shown in Table 1 below.

Figure 112005027638386-PAT00001
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② 슬러지 가용화를 위한 유효균주 선정② Selection of effective strain for solubilization of sludge

일반적으로 하수슬러지에 존재하는 세포의 세포벽 성분은 대부분 단백질(Protein), 탄수화물(Carbohydrate), 지질(Lipid)로 구성되어 있기 때문에 이들 물질을 분해할 수 있는 효소의 분비능이 뛰어난 미생물이 슬러지 분해능이 우수하다고 할 수 있다.Generally, cell wall components of sewage sludge are mostly composed of protein, carbohydrate, and lipid, so microorganisms with excellent secretion ability of enzymes that can decompose these substances are excellent in sludge decomposition. It can be said.

이에, 본 실시예에서는 상기 물질 분해능 중, 특히 단백질(protein) 분해능이 슬러지 분해에 가장 커다란 영향을 미치므로 슬러지 분해능이 우수한 균주를 선별하고자 일차적으로 선별된 310 종류의 후보균주를 대상으로 단백질분해효소(protease) 활성을 조사하고자 하였다. Thus, in this embodiment, among the above-described material decomposition ability, in particular, protein (protein) degradation ability has the greatest effect on sludge degradation, protease enzymes are selected from 310 candidate strains selected primarily to select strains with excellent sludge degradation performance. Protease activity was investigated.

먼저, 단백질분해효소(Protease) 활성이 우수한 균주를 선별하기 위해 탈지유(skim milk)의 고체 배지를 사용하여 30℃ 에서 24시간 배양하여 클리어 존(clear zone)이 형성되는 310 종류의 유효균주 를 선별하였다(도 1 참조). 그리고, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 일정 시간 뒤, 형성된 클리어 존의 지름 크기가 1.2㎝ 이상인 균주를 선택하여, 일차 선별된 310종의 후보균주 중 38종의 단백질분해효소(protease) 활성이 우수한 중/고온 균주를 선별하였다.First, in order to select strains having excellent protease activity, 310 types of effective strains which form a clear zone are formed by culturing at 30 ° C for 24 hours using a solid medium of skim milk. (See FIG. 1). As shown in Table 2 below, after a certain time, a strain having a diameter of at least 1.2 cm in diameter of the formed clear zone was selected to have excellent protease activity of 38 species among 310 candidate strains selected first. Mid / high strains were selected.

Figure 112005027638386-PAT00002
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특히, 상기 분리된 중온 호알칼리 균주 중 단백질분해효소 활성이 우수한 11 균주를 대상으로 이들의 단백질분해효소 활성도(protease activity)를 정량적으로 측정(Lowry assay)하였으며(도 2 참조), 이들을 약 1.0 %의 슬러지에 각각 접종 하여 각 균주들의 슬러지 분해 활성을 확인하였다. 미생물을 슬러지에 처리하여 20시간동안 30℃에서 배양한 뒤 생성된 S-COD의 양을 대조군과 비교하였다. 미생물이 첨가되지 않은 슬러지에서 생성된 S-COD의 양과 비교하여 약 2배 이상 S-COD 생성량이 증가한 실험군인 E-18, C-10 균주를 유효균주로서 확정하였다 (도 3 참조).In particular, quantitatively measured their protease activity (Lowry assay) of 11 strains excellent in protease activity among the isolated medium temperature alkaline bacteria (see Fig. 2), these about 1.0% Sludge digestion activity of each strain was confirmed by inoculating each of the sludge. The microorganisms were treated with sludge and incubated at 30 ° C. for 20 hours, and the amount of S-COD produced was compared with the control group. The E-18 and C-10 strains, the experimental group in which S-COD production increased by about two times or more compared to the amount of S-COD produced in the sludge without adding microorganisms, were confirmed as effective strains (see FIG. 3).

③ 분리된 유효균주의 프로파일(profile) 조사 ③ Profile analysis of separated effective strains

(1) 균주동정[16r-rRNA sequencing 과 FA analysis (Fatty Acid analysis)](1) Strain Identification [16r-rRNA sequencing and FA analysis (Fatty Acid analysis)]

선별된 E-18 균주와 C-10균주는 16s-rRNA와 fatty acid 미생물동정시스템을 이용하여 동정하였다.Selected E-18 strains and C-10 strains were identified using 16s-rRNA and fatty acid microorganism identification system.

일반적으로, 균주 동정을 위하여 분자생물학적 방법을 응용할 수 있으며, 이 중, 16s-rRNA를 분석 대상으로 사용하는 데, 이는 16s-rRNA 유전자가 세균들을 종 수준으로 구분할 수 있는 정보를 담고 있는 영역이며, 염기 서열의 변화는 미생물간의 유연관계를 파악하는 데에 유용하고, 또한 축적된 자료가 비교적 많기 때문에 rRNA 자료(database)의 정보를 특정 세균의 분류 및 동정에 이용할 수 있으며 다양한 분류군 수준에서의 PCR 프라이머 및 DNA 프로브의 설계가 가능하기 때문이다.In general, molecular biology methods can be applied to identify strains, and among them, 16s-rRNA is used as an analysis target, which is a region in which 16s-rRNA genes contain information for classifying bacteria into species levels. Changes in the nucleotide sequence are useful for determining the relationship between the microorganisms, and because of the relatively large accumulated data, the information in the rRNA database can be used to classify and identify specific bacteria, and PCR primers at various taxa levels. And DNA probe design is possible.

먼저, 분리된 E-18 균주의 지방산 프로파일(fatty acid profile)은 대부분의 지방산(major fatty acid)이 ISO-15 : 0 (33.04 %), ISO-13 : 0 (10.66 %), ISO-17 : 0 (7.08 %)로 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)와 74.7 %의 유사성을 가지고 있고(도 4 참조), 확인된 16s-rRNA의 염기서열(서열번호 1 참조)을 Genbank의 Blast 조사를 통한 결과 E-18균주는 바시러스 세레우스와 100 %의 상동성을 보여 이상의 결과로 E-18균주는 바실러스 세레우스(이하, B. cereus 라 함.)임을 확인하였다(도 5 참조). First, the fatty acid profile of the isolated E-18 strains was found in most fatty acids of ISO-15: 0 (33.04%), ISO-13: 0 (10.66%), ISO-17: 0 (7.08%) has 74.7% similarity with Bacillus cereus (see FIG. 4), and the identified 16s-rRNA nucleotide sequence (see SEQ ID NO: 1) was analyzed by Genbank Blast. The -18 strain showed 100% homology with Bacillus cereus , and as a result, the E-18 strain was Bacillus cereus (hereinafter referred to as B. cereus ) (see FIG. 5).

그리고, 분리된 C-10균주의 경우, 지방산 프로파일은 대부분의 지방산이 ISO-15 : 0(45.10 %), ANTEISO-15 : 0(32.50 %)으로 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)과 78.8 %의 유사성을 보이고 있으며(도 6 참조), 16s-rRNA 염기서열(서열번호 2 참조)분석 결과 바실러스 메가테리움과 99.9 %의 유사성을 보여 C-10균주는 바실러스 메가테리움(이하 B. megaterium 라 함.)임을 확인하였다(도 7 참조). In the case of isolated C-10 strains, the fatty acid profile shows that most of the fatty acids are ISO-15: 0 (45.10%) and ANTEISO-15: 0 (32.50%) with Bacillus megaterium and 78.8%. Similarity (see Fig. 6), 16s-rRNA sequence (see SEQ ID NO: 2) shows that 99.9% similarity to Bacillus megaterium and bacillus megaterium (hereinafter referred to as B. megaterium ) .) (See FIG. 7).

(2) 균주의 생장에 미치는 배양조건(2) Culture conditions on the growth of the strain

분리된 두 균주 [E-18; Bacillus cereus, C-10; Bacillus megaterium]의 활성을 확인하기 위해 탈지유(skim milk)의 농도, 배양온도, pH, 배양액 내의 산소농도를 달리하여 각 환경 조건에 따른 균주의 활성을 확인하였다. Two strains isolated [E-18; Bacillus cereus , C-10; Bacillus megaterium ] to determine the activity of the strain according to the environmental conditions by varying the concentration of skim milk (skim milk), culture temperature, pH, oxygen concentration in the culture medium.

탈지유의 양을 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 및 20.0 g/L로 하여 30℃, pH 10의 조건으로 24 시간동안 배양하였다. The amount of skim milk was 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 and 20.0 g / L incubated for 24 hours at 30 ℃, pH 10 conditions.

B. cereus 균주의 경우, 배양액 내의 탈지유의 양이 증가할수록 균주의 생장이 월등이 증가하여 2.5g/L의 탈지유가 들어간 배지에서의 생장보다 20g/L의 탈지유가 첨가된 배지에서 약 1.5배의 증가한 생장능력을 보였다. 반면 B. megaterium 균주의 경우 전체적인 생장양상이 B. cereus균주에 비해 저조하였으며 배양액 내의 탈지유의 양이 7.5 g/L 까지 증가할수록 생장양상이 증가하나 이후 증가된 탈지유의 배지에서는 오히려 생장에 저해를 받는 양상을 확인할 수 있었다. 배양액 내의 pH를 각각 7, 8, 9, 10 및 11로 하여 30℃, 탈지유 5 g/L의 조건으로 24 시간 배양하였다. 그 결과 B. cereus균주는 pH 10에서 최적 생장 양상을 보였으며 이보다 높은 pH11의 배양조건에서는 생장에 저해를 받는 양상을 확인하였다. B. megaterium균주의 경우 pH8에서 가장 월등한 생장을 보이며 그 이상 pH가 증가할수록 생장이 저해 받는 양상이 뚜렷하게 나타나, pH 10 이상에서는 pH 8의 조건에 비해 50 % 이상 생장이 감소하였음을 확인하였고 이 균주의 최적 생장 pH는 8정도의 중성 pH임을 확인할 수 있었다(도 8 참조). In the case of B. cereus strains, the growth of the strain increased with increasing amount of skim milk in the culture medium, which was about 1.5 times higher in the medium containing 20 g / L skim milk than the growth in the medium containing 2.5 g / L skim milk. It showed increased growth capacity. On the other hand, in the case of B. megaterium strains, the overall growth pattern was lower than that of B. cereus strains. As the amount of skim milk in the culture increased to 7.5 g / L, the growth pattern increased but the growth of the skim milk medium was inhibited. I could confirm the pattern. The pH in the culture was 7, 8, 9, 10 and 11, respectively, and cultured for 24 hours under conditions of 30 ° C and 5 g / L skim milk. As a result, the B. cereus strain showed the optimum growth pattern at pH 10, and it was confirmed that the growth was inhibited at higher pH11 culture conditions. In the case of B. megaterium strains, growth was most excellent at pH 8 and growth was clearly inhibited as the pH was increased more than that. At pH 10 and above, growth was reduced by 50% or more compared with the pH 8 condition. The optimum growth pH of the strain was confirmed to be neutral pH of about 8 (see Figure 8).

그리고, 20℃, 30℃, 40℃의 배양온도에서 탈지유 5g/L, pH 10의 조건으로 24 시간 배양하였다. 각 활성을 확인한 결과 두 균주 모두 저온인 20℃나 고온인 40℃ 에 비해 중온인 30℃ 에서 우수한 활성을 보여 이들 두 균주는 중온세균임을 확인하였다. 500 ml의 플라스크(flask)에 배양액의 양을 각각 50, 100, 200, 300 ml씩 넣어 배양액 내에 존재할 수 있는 용존산소의 양을 달리하고 탈지유 5g/L, 30℃, pH 10의 조건으로 24 시간 배양하여 용존산소가 미생물의 생장에 미치는 영향을 확인하였다. B. cereus균주에 비해 B. megaterium균주가 상대적으로 높은 용존산소를 요구하는 호기성 세균임을 확인할 수 있으며 B. cereus균주의 경우 높은 용존산소를 포함하는 배지에서의 생장이 매우 낮은 용존산소를 포함하는 배지에서와 비슷한 생장을 보여, 오히려 높은 용존산소는 균주의 생장에 저해작용을 함을 확인할 수 있었다(도 9 참조). And, it was incubated for 24 hours under the condition of 5g / L skim milk, pH 10 at the culture temperature of 20 ℃, 30 ℃, 40 ℃. As a result of confirming each activity, both strains showed excellent activity at the low temperature 20 ℃ or high temperature 40 ℃ compared to the high temperature 40 ℃ confirmed that these two strains are mesophilic bacteria. 50, 100, 200, and 300 ml of the culture solution were put into 500 ml flasks, respectively, to change the amount of dissolved oxygen that may be present in the culture solution, and for 24 hours under skim milk 5g / L, 30 ° C, and pH 10. Culture was confirmed the effect of dissolved oxygen on the growth of microorganisms. It can be confirmed that B. megaterium strain is an aerobic bacterium that requires relatively high dissolved oxygen compared to B. cereus strain, and medium containing very low dissolved oxygen in B. cereus strain grows in medium containing high dissolved oxygen. It showed similar growth as in, rather it was confirmed that high dissolved oxygen inhibits the growth of the strain (see Fig. 9).

상기의 결과로 동일 시간 동안 pH 10의 알칼리 환경에서 탈지유의 고체배지에서 단백질분해효소 활성을 확인하였을 경우 B. cereus균주가 B. megaterium균주에 비해 높은 단백질분해효소 활성을 보였으며 생장양상을 확인한 결과 pH 10의 배양조건에서 B. cereus균주의 생장 양상이 B. megaterium균주에 비해 월등이 뛰어남을 확인하였다. 따라서, B. cereus균주의 배양조건은 10g/L 이상의 탈지유가 포함된 배지에서 30℃, pH10의 조건으로 너무 높지 않은 호기적 조건임을 확인하였다. 반면 B. megaterium균주는 높은 용존산소량을 요구하는 중온 세균이며 pH 8 정도의 중성 pH에서 최적 생장양상을 보였고 높은 용존산소량을 요구함는 호기성 세균임을 알 수 있었다. 따라서 알칼리 조건에서 생장과 단백질분해효소 활성이 우수한 B. cereus 균주를 최종 유효균주로서 결정하였으며 플라스크 테스트(flask test)의 결과에 따라 pH 10, 30℃, 0.5 vvm(aeration volume/medium volume/minute), 300 rpm의 조건으로 발효(fermentation)를 수행하였다. 그 결과, pH 10의 알칼리 조건에서 B. cereus균주는 10 g/L의 skim milk를 배지로 사용하였을 경우 배양 15시간 후 stationary phase에 도달함을 확인하였다(도 10 참조).As a result, when protease activity was confirmed in solid medium of skim milk in alkaline environment at pH 10 for the same time, B. cereus strain showed higher protease activity than B. megaterium strain and confirmed growth pattern. It was confirmed that the growth pattern of B. cereus strain was superior to B. megaterium strain under the culture condition of pH 10. Therefore, the culture conditions of B. cereus strain was confirmed that the aerobic condition is not too high at a temperature of 30 ℃, pH10 in a medium containing more than 10g / L skim milk. On the other hand, B. megaterium strains were mesophilic bacteria that require high dissolved oxygen, and showed optimum growth patterns at neutral pH of about 8, and aerobic bacteria were required for high dissolved oxygen. Therefore, B. cereus strains with excellent growth and protease activity under alkaline conditions were determined as the final effective strain, and pH 10, 30 ℃, 0.5 vvm (aeration volume / medium volume / minute) according to the flask test results. , Fermentation was performed under the condition of 300 rpm. As a result, it was confirmed that the B. cereus strain reached the stationary phase after 15 hours of incubation when 10 g / L skim milk was used as a medium under alkaline conditions of pH 10 (see FIG. 10).

2. 유효 균주 효과 및 슬러지 성상 분석2. Effective strain effect and sludge property analysis

(1) 유효 균주 효과(1) Effective strain effect

중온 호 알칼리의 환경을 유지시킨 조건에서 선택된 유효균주인 B. cereus의 슬러지 분해능을 확인하고자 5L용 발효기(jar fermentor)를 이용하여 30℃, 250rpm, 0.5 vvm, pH를 10으로 유지하는 조건으로 대조군은 슬러지만을, 실험군은 슬러지에 유효균주인 B. cereus을 접종하여 24시간 배양하였다. In order to check the sludge resolution of B. cereus , the selected effective strain under the condition of maintaining the environment of mesophilic arc alkali, the control was maintained at 30 ℃, 250rpm, 0.5 vvm, and pH 10 using a 5L jar fermentor. The sludge was incubated for 24 hours by inoculating the sludge with B. cereus , an effective strain.

슬러지에 유효 균주를 접종 하여 배양할 경우에는 seed에 있는 배지 성분을 완전히 제거하기 위해 2번 무균 증류수로 세척한 뒤 접종하였다. 생성되는 S-COD의 양상은 대조군과 실험군 사이에 커다란 차이점은 없으나 미생물이 접종된 경우의 S-COD 농도는 대조군에 비해 약 30 % 이상 증가하는 결과를 보였으며. 슬러지 가용화 정도는 배양 12시간을 전후로 최고점에 도달하였다. 이것으로 pH가 10으로 유지되는 알칼리 조건에서 호알칼리 균주의 첨가로 인해 슬러지의 가용화가 증가함을 확인할 수 있었다(도 11 참조).Inoculation of sludge with effective strain was inoculated after washing with sterile distilled water twice to completely remove the media components in the seed. There was no significant difference between the control group and the experimental group, but the S-COD concentration increased when the microorganisms were inoculated by about 30%. The degree of sludge solubilization peaked around 12 hours of incubation. This was confirmed that the solubilization of the sludge increased due to the addition of the alkaline alkali strain in alkaline conditions maintained at pH 10 (see Fig. 11).

(2) 분해산물의 특성조사(2) Characterization of decomposition products

알칼리 조건에서 생성된 슬러지 분해 산물과 미생물이 첨가됨으로 인해 생성된 슬러지 분해 산물의 특성을 비교하고자 5L 발효기를 이용하여 슬러지 2L에 B. cereus균주를 첨가한 경우와 그렇지 않은 경우를 각각 배양하였다.In order to compare the characteristics of the sludge decomposition products produced in the alkaline conditions and the sludge degradation products generated by the addition of microorganisms, the B. cereus strain was added to the sludge 2L using a 5L fermenter and the cases were not.

12시간 배양 뒤 배양액을 harvest하여 상등액만 얻은 뒤 배양산물내의 지질을 분석하기 위해 지방산의 조성과 비율을 비교하고자 가스 크로마토그래피(Gas chromatography; GC)를 이용하여 슬러지 분해산물을 측정하였다. After 12 hours of incubation, the culture medium was harvested and only the supernatant was obtained. The sludge degradation products were measured by gas chromatography (GC) to compare the composition and ratio of fatty acids in order to analyze lipids in the culture.

도 12에 도시된 바와 같이, 미생물이 첨가되지 않은 대조군인 왼쪽 GC 그래프(A)와 미생물이 슬러지 가용화에 영향을 끼친 오른쪽의 GC 그래프(B)의 결과를 비교하면 미생물에 의해 슬러지가 분해되어 생성된 산물의 종류가 오른쪽의 대조군의 경우에 비해 다양함을 확인할 수 있다. 그리고, 대조군의 분해 산물에서 생성되지 않은 긴 탄소수를 갖는 지방산이 18, 20, 22분 대에서 확인되었으며 5, 7, 10, 11, 12분대에서 관찰되는 짧은 탄소수를 갖는 지방산의 경우에도 그 조성비가 미생물을 이용하여 슬러지를 가용화한 경우가 대조군보다 훨씬 다양함을 확인하였다. 이로써 미생물을 이용하여 슬러지를 가용화 할 경우, 생성되는 분해산물은 미생물의 작용이 없었던 대조군에서 분해되지 않았던 고분자들이 미생물의 분비 효소에 의해 저분자로 더욱 분해되어 다양한 조성의 지방산이 생성되었음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 12, when comparing the results of the left GC graph (A), which is a control without adding microorganisms, to the GC graph (B) on the right, in which microorganisms affected sludge solubilization, sludge was decomposed by the microorganisms. It can be seen that the types of the produced products are more diverse than those of the right control group. In addition, the fatty acid having a long carbon number which was not produced in the decomposition products of the control group was identified in 18, 20, 22 minutes, and the composition ratio was also found in the case of a short carbon number fatty acid observed in the 5, 7, 10, 11, 12 minutes. It was confirmed that solubilization of sludge using microorganisms was much more diverse than that of the control group. Thus, when solubilizing the sludge using a microorganism, the resulting degradation product is a polymer that was not degraded in the control group without the action of microorganisms can be further broken down to low molecules by the secretion enzyme of the microorganisms can be confirmed that the fatty acids of various compositions.

또한, 상기와 같이 조성과 그 비가 다른 대조군과 실험군의 슬러지 분해산물을, 폐수처리 시 활성오니의 탄소원으로 사용될 때의 효율을 확인하고자 이를 탄소원으로 하여 폭기조 슬러지를 각각 30℃에서 20시간 배양하였다. 또한 분해산물의 S-COD양을 동일하게 맞추어 S-COD의 양에 의한 효과를 배제하였다. In addition, to determine the efficiency of the sludge decomposition products of the control group and the experimental group having different compositions and ratios as described above, when used as a carbon source of activated sludge during wastewater treatment, the aeration tank sludge was incubated at 30 ° C. for 20 hours. In addition, the same amount of S-COD of the degradation product was adjusted to exclude the effect of the amount of S-COD.

즉, S-COD 농도가 5,600ppm인 미생물이 작용하여 생성된 슬러지 가용화 산물인 B와 이를 희석하여 대조군의 S-COD의 농도(4,000ppm)와 동일하게 맞춘 A(4,000ppm), 대조군으로 미생물을 첨가하지 않고 슬러지를 가용화하여 생성된 산물(C, S-COD 4,000ppm)을 탄소원으로 사용하여 활성 슬러지를 배양하였다. 그리고, 동일 시간 배양한 뒤 각 시료를 모아(harvest) 동결 건조한 뒤, 건체량을 측정하여 각 조건의 탄소원이 활성 슬러지의 생장에 미치는 영향을 확인하였다. 위의 가용화 산물의 분석 결과에서도 알 수 있 듯이, 슬러지에 미생물이 첨가되어 단백질분해효소 등의 외분비 효소로 인해 슬러지의 가용화가 일어날 때 효소의 역할로 슬러지에서 분비된 고분자가 저분자로의 분해가 활발히 일어난 A, B를 탄소원으로 사용하였을 경우, 활성슬러지의 생장이 C에서보다 각각 1.3, 1.6배 증가함을 확인할 수 있다(도 13 참조). 이로써 미생물이 슬러지에 첨가됨으로써 슬러지분해를 효율을 증가시키고 이에 따라 생성되는 죽은 세포에서의 부산물에 미생물 효소가 작용하여 고분자인 부산물을 저분자로 더욱 잘게 분해하였기 때문에 이들을 탄소원으로 사용할 경우 활성 슬러지 세포들이 생장에 더욱 쉽게 이용한다는 사실을 확인할 수 있다. That is, the sludge solubilization product B produced by the action of the microorganism with a S-COD concentration of 5,600 ppm is diluted with A (4,000 ppm), which is equal to the S-COD concentration of the control group (4,000 ppm), and the microorganism is used as a control group. Activated sludge was incubated using the product (C, S-COD 4,000 ppm) produced by solubilizing the sludge without addition. After incubation at the same time, each sample was collected (harvest) and freeze-dried, and the dry weight was measured to determine the effect of the carbon source under each condition on the growth of activated sludge. As can be seen from the analysis results of the above solubilization products, when the microorganism is added to the sludge and the solubilization of the sludge occurs due to exocrine enzymes such as proteolytic enzymes, the polymer secreted from the sludge is actively decomposed into low molecules. When using A and B generated as a carbon source, it can be seen that the growth of activated sludge increased 1.3 and 1.6 times than that in C (see FIG. 13). This increases the efficiency of sludge decomposition by adding microorganisms to the sludge, and microbial enzymes act on the by-products of dead cells, resulting in better decomposition of polymer by-products into low molecules. You'll find it easier to use.

이로써, 호알칼리 균주인 B. cereus를 첨가하여 슬러지를 분해 할 경우, 그 효과가 균주를 사용하지 않은 경우에 비해 약 30 % 이상의 가용화 효과를 확인할 수 있었다. 또한 이때 생성된 가용화 분해 산물은 미생물의 효과가 없는 산물에 비해 다양한 유기물 조성을 가짐을 확인할 수 있었고 이를 탄소원으로 사용하였을 경우 폭기조 슬러지의 생장에 긍정적인(positive) 효과를 확인할 수 있었다. As a result, when the sludge was decomposed by the addition of B. cereus , an alkalescent strain, the solubilization effect was about 30% or more compared to the case without using the strain. In addition, the solubilized decomposition product produced at this time was found to have a variety of organic composition compared to the product without the effect of microorganisms, and when used as a carbon source was confirmed a positive (positive) effect on the growth of aeration tank sludge.

(3) 분자생태학적 기법을 이용한 슬러지내 군집분석(3) Sludge cluster analysis using molecular ecological techniques

본 실시예에서는 배양방법을 이용하지 않고 미생물 군집을 이해하기 위한 접근 방법 중의 하나가 분자생물학적 방법을 이용하고자 하였다. In this example, one of the approaches for understanding the microbial community without using the culture method was to use the molecular biological method.

이중, 통상의 RFLP 분석 방법을 이용하여, 현장 시료에서 핵산을 추출하고 PCR을 통해 증폭시킨 다음에 제한 효소를 처리한 후 전기 영동하면 젤(gel)에서 여러 가지 밴드(band) 패턴을 확인할 수 있는데, 이렇게 나타나는 밴드의 총 합계는 시료의 종 다양성을 확인하고자 하였다. Among them, using a conventional RFLP analysis method, nucleic acid is extracted from field samples, amplified by PCR, and then subjected to restriction enzymes and electrophoresed to identify various band patterns on the gel. The total sum of these bands was intended to confirm the species diversity of the samples.

먼저, pH가 7 정도인 원 슬러지와 pH를 10으로 맞춘 슬러지, 그리고 pH가 10인 슬러지에 분리한 B. cereus 균주를 접종하여 6시간, 12시간 배양한 뒤의 시료를 각각 준비하여 가을철 슬러지의 균주 성상과 함께 유효 균주를 슬러지에 처리했을 경우 슬러지 내의 미생물 군집의 변화양상을 알아보았다(도 14 A참조). First, the inoculated B. cereus strains were inoculated with raw sludge having a pH of about 7, sludge adjusted to pH 10, and sludge having a pH of 10, and then incubated for 6 hours and 12 hours, respectively. When the effective strain was treated in the sludge together with the strain characteristics, changes in the microbial community in the sludge were examined (see FIG. 14A).

그리고, 유효 균주인 B. cereus 및 실험 조건 슬러지의 염색체 DNA(chromosomal DNA)를 게놈 DNA 키트(Genomic DNA kit, QIAGEN Co.)를 사용하여 추출하고, 이를 PCR 수행의 주형 DNA(template DNA)로 사용하였다. 그리고, 유니버살 프라이머(Universal Primer)로 27F 5'(AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG)과 785R 5' (ACT ACC RGG GTA TCT AAT CC)를 사용하여 PCR을 통해 대상 균주와 슬러지내의 미생물의 16S rDNA를 증폭하였다(도 14 B 참조). In addition, the chromosomal DNA of B. cereus and the experimental sludge, which are effective strains, were extracted using a genomic DNA kit (QIAGEN Co.) and used as template DNA for PCR. It was. In addition, 16S rDNA of microorganisms in the target strain and sludge was subjected to PCR using 27F 5 '(AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG) and 785R 5' (ACT ACC RGG GTA TCT AAT CC) as a universal primer. Amplified (see FIG. 14B).

이때, 도 14 (A)에서 래인 1과 17은 1kb의 래더(ladder), 래인 2 내지 4는 pH 7, 래인 5 내지 7은 pH 10, 0시간 배양; 래인 8 내지 10은 pH 10, 12시간 배양; 래인 11 내지 13은 슬러지 + B. cereus, 6시간 배양; 및 래인 14 내지 16은 슬러지 +B. cereus, 12시간 배양을 나타내고, 도 14 (B)에서는 래인 1은 pH7; 래인 2 는 pH 10, 0시간 배양; 래인 3은 pH 10, 12시간 배양; 래인 4는 슬러지 +B. cereus, 6시간 배양; 래인 5는 슬러지 +B. cereus , 12시간 배양; 및 래인 6은 1kb 래더를 시료로 한 것이다. At this time, lanes 1 and 17 in Figure 14 (A) 1kb ladder (ladder), lanes 2 to 4 is pH 7, lanes 5 to 7 is pH 10, incubated for 0 hours; Lanes 8 to 10 were incubated at pH 10 for 12 hours; Lanes 11 to 13 were sludge + B. cereus, incubated for 6 hours; And lanes 14 to 16 show sludge + B. Cereus, 12 h incubation, in FIG. 14 (B) lane 1 was pH7; Lane 2 was incubated at pH 10, 0 hours; Lane 3 was incubated at pH 10 for 12 hours; Lane 4 was sludge + B. cereus, incubated for 6 hours; Lane 5 was sludge + B. Cereus, incubated for 12 hours; And lane 6 used the 1kb ladder as a sample.

이의 결과, 16s-rRNA의 특정부분을 PCR을 통하여 증폭 시킨 뒤 증폭된 DNA 절편을 HaeIII restriction enzyme을 처리하여 잘려진 DNA fragment를 3.5 % Nusieve : agarose (3:1) gel을 이용하여 잘려진 DNA의 패턴을 확인하여 슬러지내 미생물의 다양성을 확인하였다. As a result, a specific portion of 16s-rRNA was amplified by PCR, and the amplified DNA fragment was treated with HaeIII restriction enzyme to cut the DNA fragment cut into a DNA fragment cut using a 3.5% Nusieve: agarose (3: 1) gel. Confirmation was confirmed the diversity of microorganisms in the sludge.

그리고, RFLP 분석 결과 원 슬러지와 pH를 알칼리 조건으로 한 슬러지에서 추출한 염색체 DNA에 HaeIII의 제한 효소(restriction enzyme)를 처리하여 나타나는 DNA 절편의 패턴을 확인하였다. 도 16에 도시된 바와 같이, 두 개(A, B)의 그림 모두에서 살펴보면, 래인 1, 2에서 보이듯이 초반 슬러지 내에서 확인되는 DNA 밴드는 흐릿하지만 도말(smear)하게 끌릴 정도로 많은 DNA 절편의 수를 나타내어 존재하는 미생물 군집이 다양함을 간접적으로 나타내 주었다. 균주를 처리하지 않고 12 시간동안 배양한 뒤의 슬러지에서 관찰되는 DNA 밴드의 패턴은 원 슬러지나 pH10으로 맞춘 바로 후의 DNA band 패턴에 비해 DNA 절편이 10개미만으로 줄어든 것을 확인할 수 있다 (래인 3). 반면 B. cereus를 첨가하여 슬러지를 분해한 경우의 DNA 밴드는 대조군인 미생물을 처리하지 않은 래인 3에 비해 더욱 단순해진 경향을 확인할 수 있으며, B. cereus균주의 독특한 DNA 밴드가 관찰됨을 확인할 수 있었다. 특히, 오른쪽 그림에서 더욱 확실히 보이듯이 미생물과 슬러지를 함께 배양한 뒤 6시간째에 보이는 DNA 밴드의 굵기에 비해 12시간 배양후의 DNA 밴드 굵기가 월등히 굵게 보여, 이로써 B. cereus균주는 슬러지 분해에 효과적이었으며 그 집단에서 우점종이 된 것을 확인 할 수 있다.As a result of the RFLP analysis, the chromosomal DNA extracted from the raw sludge and the sludge under pH alkaline condition was treated with a restriction enzyme of HaeIII to confirm the DNA fragment pattern. As shown in Fig. 16, in both pictures (A, B), as shown in lanes 1 and 2, the DNA bands found in the initial sludge are blurry but smeared so many DNA fragments are attracted. The numbers indicate indirectly the diversity of microbial communities present. The DNA band pattern observed in the sludge after 12 hours of incubation without treatment of the strain was found to be less than 10 DNA fragments compared to the original sludge or the DNA band pattern immediately after adjusting to pH 10 (lane 3). B. On the other hand, if a band of DNA was added to decompose the sludge cereus was found that unique DNA band was observed in the more simplified to check the tendency, B. cereus strains compared to lane 3 not treated with the control group of microorganisms . In particular, as shown more clearly the microorganism and the DNA band thickness after 12 hours incubation compared to the thickness of the DNA bands visible sludge to the rear at 6 hours of incubation with the right picture illustrates the significantly thick, making B. cereus strain it is effective for sludge decomposition And the dominant species in the group.

반면, 슬러지에 B. cereus 균주를 처리하여 배양한 뒤에 DNA 절편의 패턴은 대조군에 비해 단순해 졌으며 특히 B. cereus 균주 자체만의 DNA 절편 패턴과 슬러지에 B. cereus 균주를 접종하여 6시간, 12시간 배양한 뒤의 DNA 절편 패턴 (lane 4, 5번)을 비교하였을 때, 대조군에서 관찰되지 않았던 B. cereus균주에서 특이적으로 나타나는 DNA 밴드가 나타나며 그 밴드의 굵기가 배양 시간이 지남에 따라 굵어지는 경향을 확인 할 수 있었다. On the other hand, the pattern of DNA fragments after a culture by treating a B. cereus strain in sludge were to be simple compared to the control group, especially B. cereus strain 6 hours to inoculated with B. cereus strains to DNA fragment patterns of the sludge itself, but 12 When comparing the DNA fragment patterns (lanes 4 and 5) after time incubation, DNA bands appearing specifically in B. cereus strains that were not observed in the control group appeared, and the thickness of the band became thicker as the incubation time passed. Losing tendency could be confirmed.

이때, 도 15에서 (A)의 래인 1은 pH 7, 래인 2는 pH 10, 0시간 배양; 래인 3은 pH 10, 12시간 배양; 래인 4는 슬러지 + B. cereus, 12시간 배양; 래인 5는 B. cereus; 래인 6은 1kb 래더를 나타내고, (B)의 래인 1은 pH 7, 래인 2는 pH 10, 0시간 배양; 래인 3은 pH 10, 12시간 배양; 래인 4는 슬러지 + B. cereus, 6시간 배양; 래인 5는 슬러지 + B. cereus, 12시간 배양; 래인 6은 B. cereus; 래인 7은 100bp 래더; 및 래인 8은 1kb 래더의 시료를 나타낸 것이다. At this time, lane 1 of (A) in Figure 15, pH 7, lane 2 is pH 10, incubated for 0 hours; Lane 3 was incubated at pH 10 for 12 hours; Lane 4 was sludge + B. Cereus, incubated for 12 hours; Lane 5 is B. cereus; Lane 6 represents a 1 kb ladder, lane 1 in (B) had pH 7, lane 2 had pH 10, incubated for 0 hours; Lane 3 was incubated at pH 10 for 12 hours; Lane 4 was sludge + B. cereus, incubated for 6 hours; Lane 5 was sludge + B. Cereus, incubated for 12 hours; Lane 6 is B. cereus ; Lane 7 is 100bp ladder; And lane 8 shows a sample of 1 kb ladder.

이의 결과, B. cereus를 슬러지에 첨가하여 배양하면 이 균주는 알칼리 조건에서 B. cereus균주가 분비하는 단백질분해효소 등의 효소에 의해 다른 슬러지 미생물들을 효과적으로 분해하여 S-COD의 양이 증가하고, 상기 슬러지와 다른 미생물을 분해함과 동시에 알칼리 조건에서 이의 분해산물의 일부를 섭취하며 생장하는 것으로 판단되고, 이에 슬러지내의 군집은 더욱 단순화 되고 첨가해준 균주는 이 군집에서 우점화하는 것으로 예측된다.As a result, when B. cereus is added to the sludge and cultured, the strain effectively decomposes other sludge microorganisms by an enzyme such as protease secreted by the B. cereus strain under alkaline conditions, thereby increasing the amount of S-COD, The sludge and other microorganisms are decomposed at the same time as the ingestion of some of its decomposition products in alkaline conditions, it is believed that the colonies in the sludge is further simplified and added strain is expected to predominate in this community.

(4) 알긴산나트륨(Sodium-alginate)을 이용한 균주 고정(4) Strain immobilization using sodium alginate

본 실시예에서는 유효균주인 B. cereus를 탈지유에서 18시간 동안 배양한 후 원심분리하여 농축한 뒤 멸균 증류수로 한번 세척한 뒤 2.4, 3.4 %의 알긴산나트륨 용액과 혼합하여 최종 알긴산나트륨 용액이 각각 2.0, 3.0 %가 되게 하여 B. cereus균주를 고정화하였다. 알긴산 비드(Alginate beads)는 균주와 알긴산나트륨의 혼합액을 멸균한 주사기에 넣고 2 % CaCl2용액에 떨어뜨려서 직경 3 mm의 알긴산나트륨 비드를 제조하였다. 그리고, 안정화를 위해 상온에서 2시간 방치 한 뒤 제조된 비드와 대조군인 고정하지 않은 B. cereus균주를 증류수에서 진탕 배양하여 B. cereus균주의 생존능력을 각각 확인하였다. 각 시료의 일정량을 채취하여 희석한 뒤 영양 아가(Nutrient agar; NA) 고형배지에 접종하여 30℃에서 18시간 정치 배양 한 뒤 생성된 colony의 수를 측정하여 생균수를 확인하고 이를 배양 0시간의 생균수에 대비하여 생존율로 나타내었다.In this example, B. cereus , an effective strain, was cultured in skim milk for 18 hours, concentrated by centrifugation, washed once with sterile distilled water, mixed with 2.4 and 3.4% sodium alginate solution, and the final sodium alginate solution was 2.0, B. cereus strain was immobilized to 3.0%. Alginate beads (Alginate beads) was added to the sterilized syringe of a mixture of the strain and sodium alginate drop in 2% CaCl 2 solution to prepare a sodium alginate beads having a diameter of 3 mm. And, after stabilization at room temperature for 2 hours for stabilization, the bead and the unfixed B. cereus strain as a control were cultured in distilled water to confirm the viability of the B. cereus strain. After collecting and diluting a certain amount of each sample, inoculated in Nutrient agar (NA) solid medium, and incubated for 18 hours at 30 ° C. The survival rate is shown in comparison to the number of viable cells.

도 16에 도시된 바와 같이, B. cereus 균주를 고정하지 않고 pH 10, 30℃에서 별도의 영양분이 없는 증류수에서 진탕배양 하였을 경우 균주의 생존능력은 배양 하루 만에 약 40 %로 감소하였고, 배양 2일 후 균주의 생존율은 약 20 % 미만임을 확인할 수 있었다. 반면 알긴산나트륨에 균주를 고정한 비드는 대조군의 균주와 동일 조건에서 배양할 경우 배양 3일후에도 균주의 생존력은 약 90 % 이상을 유지하고 있음을 관찰 할 수 있었고, 알긴산나트륨의 양이 3.4 %인 경우보다는 2.4 %인 경우 균주의 생존율이 조금 더 높게 유지됨을 확인할 수 있다. 즉, 배양 3일의 균주 생존율에서, 2.4 %의 알긴산을 사용하여 고정한 균주의 경우는 97 %의 생존율을 보였으며 3.4 %의 알긴산으로 고정한 경우는 약 92%의 균주 생존율을 나타내었다.As shown in FIG. 16, the viability of the strain was reduced to about 40% after one day of cultivation when the B. cereus strain was not fixed and shaken in distilled water without additional nutrients at pH 10 and 30 ° C. After 2 days, the survival rate of the strain was confirmed to be less than about 20%. On the other hand, when the beads fixed in sodium alginate were cultured under the same conditions as the control strain, the viability of the strain was maintained at about 90% or more after 3 days of culture, and the amount of sodium alginate was 3.4%. If the 2.4% rather than the survival rate of the strain can be confirmed to be maintained a little higher. In other words, at 3 days of cultivation of the strain, the strain fixed with 2.4% alginic acid showed 97% survival rate and the strain survival rate with 3.4% alginic acid showed 92% strain survival rate.

따라서, 알긴산나트륨에 균주를 고정하면, 균주의 생존율이 90 % 이상 유지됨을 확인할 수 있었다. Therefore, when fixing the strain to sodium alginate, it was confirmed that the survival rate of the strain is maintained at 90% or more.

이상과 같이, 본 발명은 활성슬러지방법에 있어서, 중온의 호알칼리 균주를 사용함으로써, 슬러지의 제거 효율을 높일 뿐만 아니라, 종래 처리하지 못했던 슬러지를 처리할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in the activated sludge method, by using a medium temperature alkalescent strain, not only can the sludge removal efficiency be improved, but also the sludge which has not been treated conventionally can be treated.

따라서, 본 발명은 동종 업계에 진출 시, 종래 처리방법에서 적용하기 용이하기 때문에 처리비용이 절감되면서 환경문제와 민원문제 등을 줄일 수 있다.Therefore, when the present invention enters the same industry, it is easy to apply the conventional treatment method, thereby reducing the processing cost and reducing environmental problems and complaints.

또한 본 발명은 미생물을 이용하여 경제적으로 슬러지를 가용화함으로써 초음파처리, 오존처리, 마이크로웨이브처리, 전자빔조사, 열적처리등 종래 슬러지를 가용화하는 방법들이 가지고 있는 고가의 처리비용, 악취발생 등 2차환경오염등의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 기존의 물리화학적 가용화방법과는 달리, 미생물의 대사작용을 이용한 가용화방법으로 가용화산물이 생물학적으로 보다 분해가 용이한 유기물(RBDCOD)로 전환되므로, 가용화된 슬러지를 하폐수처리공정과 연계하여 재투입시 탄소원으로서의 활용도가 매우 높아져 슬러지감량효율 뿐 아니라, 처리수질의 향상을 도모할 수 있다. In addition, the present invention is economical solubilization of sludge by using microorganisms, such as ultrasonic treatment, ozone treatment, microwave treatment, electron beam irradiation, thermal treatment, solubilization of the sludge has a high cost of treatment, odor generation, secondary environment, etc. Problems such as contamination can be solved. In addition, unlike conventional physicochemical solubilization methods, solubilization products are converted into organic biodegradable organic compounds (RBDCOD) by the solubilization method using metabolic activity of microorganisms, so that solubilized sludge is reintroduced in connection with the wastewater treatment process. As the utilization of carbon as a municipal carbon source is very high, not only the sludge reduction efficiency but also the treated water quality can be improved.

<110> Hanwha Engineering and Construction Corp. <120> Method and apparatus for decomposing sludge using alkalophilic strain <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1372 <212> DNA <213> E-18 <220> <221> rRNA <222> (1)..(1372) <223> E-18 16s-rRNA <400> 1 agagtttgat cctggctcag gatgaacgct ggcggcgtgc ctaatacatg caagtcgagc 60 gaatggatta agagcttgct cttatgaagt tagcggcgga cgggtgagta acacgtgggt 120 aacctgccca taagactggg ataactccgg gaaaccgggg ctaataccgg ataacatttt 180 gaaccgcatg gttcgaaatt gaaaggcggc ttcggctgtc acttatggat ggacccgcgt 240 cgcattagct agttggtgag gtaacggctc accaaggcaa cgatgcgtag ccgacctgag 300 agggtgatcg gccacactgg gactgagaca cggcccagac tcctacggga ggcagcagta 360 gggaatcttc cgcaatggac gaaagtctga cggagcaacg ccgcgtgagt gatgaaggct 420 ttcgggtcgt aaaactctgt tgttagggaa gaacaagtgc tagttgaata agctggcacc 480 ttgacggtac ctaaccagaa agccacggct aactacgtgc cagcagccgc ggtaatacgt 540 aggtggcaag cgttatccgg aattattggg cgtaaagcgc gcgcaggtgg tttcttaagt 600 ctgatgtgaa agcccacggc tcaaccgtgg agggtcattg gaaactggga gacttgagtg 660 cagaagagga aagtggaatt ccatgtgtag cggtgaaatg cgtagagata tggaggaaca 720 ccagtggcga aggcgacttt ctggtctgta actgacactg aggcgcgaaa gcgtggggag 780 caaacaggat tagataccct ggtagtccac gccgtaaacg atgagtgcta agtgttagag 840 ggtttccgcc ctttagtgct gaagttaacg cattaagcac tccgcctggg gagtacggcc 900 gcaaggctga aactcaaagg aattgacggg ggcccgcaca agcggtggag catgtggttt 960 aattcgaagc aacgcgaaga accttaccag gtcttgacat cctctgaaaa ccctagagat 1020 agggcttctc cttcgggagc agagtgacag gtggtgcatg gttgtcgtca gctcgtgtcg 1080 tgagatgttg ggttaagtcc cgcaacgagc gcaacccttg atcttagttg ccatcattaa 1140 gttgggcact ctaaggtgac tgccggtgac aaaccggagg aaggtgggga tgacgtcaaa 1200 tcatcatgcc ccttatgacc tgggctacac acgtgctaca atggacggta caaagagctg 1260 caagaccgcg aggtggagct aatctcataa aaccgttctc agttcggatt gtaggctgca 1320 actcgcctac atgaagctgg aatcgctagt aatcgcggat cagcatgccg cg 1372 <210> 2 <211> 1372 <212> DNA <213> C-10 <220> <221> rRNA <222> (1)..(1372) <223> C-10 16s-rRNA <400> 2 agagtttgat cctggctcag gatgaacgct ggcggcgtgc ctaatacatg caagtcgagc 60 gaactgatta gaagcttgct tctatgacgt tagcggcgga cgggtgagta acacgtgggc 120 aacctgcctg taagactggg ataacttcgg gaaaccgaag ctaataccgg ataggatctt 180 ctccttcatg ggagatgatt gaaagatggt ttcggctatc acttacagat gggcccgcgg 240 tgcattagct agttggtgag gtaacggctc accaaggcaa cgatgcatag ccgacctgag 300 agggtgatcg gccacactgg gactgagaca cggcccagac tcctacggga ggcagcagta 360 gggaatcttc cgcaatggac gaaagtctga cggagcaacg ccgcgtgagt gatgaaggct 420 ttcgggtcgt aaaactctgt tgttagggaa gaacaagtac aagagtaact gcttgtacct 480 tgacggtacc taaccagaaa gccacggcta actacgtgcc agcagccgcg gtaatacgta 540 ggtggcaagc gttatccgga attattgggc gtaaagcgcg cgcaggcggt ttcttaagtc 600 tgatgtgaaa gcccacggct caaccgtgga gggtcattgg aaactgggga acttgagtgc 660 agaagagaaa agcggaattc cacgtgtagc ggtgaaatgc gtagagatgt ggaggaacac 720 cagtggcgaa ggcggctttt tggtctgtaa ctgacgctga ggcgcgaaag cgtggggagc 780 aaacaggatt agataccctg gtagtccacg ccgtaaacga tgagtgctaa gtgttagagg 840 gtttccgccc tttagtgctg cagctaacgc attaagcact ccgcctgggg agtacggtcg 900 caagactgaa actcaaagga attgacgggg gcccgcacaa gcggtggagc atgtggttta 960 attcgaagca acgcgaagaa ccttaccagg tcttgacatc ctctgacaac tctagagata 1020 gagcgttccc cttcggggga cagagtgaca ggtggtgcat ggttgtcgtc agctcgtgtc 1080 gtgagatgtt gggttaagtc ccgcaacgag cgcaaccctt gatcttagtt gccagcattt 1140 agttgggcac tctaaggtga ctgccggtga caaaccggag gaaggtgggg atgacgtcaa 1200 atcatcatgc cccttatgac ctgggctaca cacgtgctac aatggatggt acaaagggct 1260 gcaagaccgc gaggtcaagc caatcccata aaaccattct cagttcggat tgtaggctgc 1320 aactcgccta catgaagctg gaatcgctag taatcgcgga tcagcatgcc gc 1372 <110> Hanwha Engineering and Construction Corp. <120> Method and apparatus for decomposing sludge using alkalophilic          strain <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1372 <212> DNA <213> E-18 <220> <221> rRNA (222) (1) .. (1372) <223> E-18 16s-rRNA <400> 1 agagtttgat cctggctcag gatgaacgct ggcggcgtgc ctaatacatg caagtcgagc 60 gaatggatta agagcttgct cttatgaagt tagcggcgga cgggtgagta acacgtgggt 120 aacctgccca taagactggg ataactccgg gaaaccgggg ctaataccgg ataacatttt 180 gaaccgcatg gttcgaaatt gaaaggcggc ttcggctgtc acttatggat ggacccgcgt 240 cgcattagct agttggtgag gtaacggctc accaaggcaa cgatgcgtag ccgacctgag 300 agggtgatcg gccacactgg gactgagaca cggcccagac tcctacggga ggcagcagta 360 gggaatcttc cgcaatggac gaaagtctga cggagcaacg ccgcgtgagt gatgaaggct 420 ttcgggtcgt aaaactctgt tgttagggaa gaacaagtgc tagttgaata agctggcacc 480 ttgacggtac ctaaccagaa agccacggct aactacgtgc cagcagccgc ggtaatacgt 540 aggtggcaag cgttatccgg aattattggg cgtaaagcgc gcgcaggtgg tttcttaagt 600 ctgatgtgaa agcccacggc tcaaccgtgg agggtcattg gaaactggga gacttgagtg 660 cagaagagga aagtggaatt ccatgtgtag cggtgaaatg cgtagagata tggaggaaca 720 ccagtggcga aggcgacttt ctggtctgta actgacactg aggcgcgaaa gcgtggggag 780 caaacaggat tagataccct ggtagtccac gccgtaaacg atgagtgcta agtgttagag 840 ggtttccgcc ctttagtgct gaagttaacg cattaagcac tccgcctggg gagtacggcc 900 gcaaggctga aactcaaagg aattgacggg ggcccgcaca agcggtggag catgtggttt 960 aattcgaagc aacgcgaaga accttaccag gtcttgacat cctctgaaaa ccctagagat 1020 agggcttctc cttcgggagc agagtgacag gtggtgcatg gttgtcgtca gctcgtgtcg 1080 tgagatgttg ggttaagtcc cgcaacgagc gcaacccttg atcttagttg ccatcattaa 1140 gttgggcact ctaaggtgac tgccggtgac aaaccggagg aaggtgggga tgacgtcaaa 1200 tcatcatgcc ccttatgacc tgggctacac acgtgctaca atggacggta caaagagctg 1260 caagaccgcg aggtggagct aatctcataa aaccgttctc agttcggatt gtaggctgca 1320 actcgcctac atgaagctgg aatcgctagt aatcgcggat cagcatgccg cg 1372 <210> 2 <211> 1372 <212> DNA <213> C-10 <220> <221> rRNA (222) (1) .. (1372) <223> C-10 16s-rRNA <400> 2 agagtttgat cctggctcag gatgaacgct ggcggcgtgc ctaatacatg caagtcgagc 60 gaactgatta gaagcttgct tctatgacgt tagcggcgga cgggtgagta acacgtgggc 120 aacctgcctg taagactggg ataacttcgg gaaaccgaag ctaataccgg ataggatctt 180 ctccttcatg ggagatgatt gaaagatggt ttcggctatc acttacagat gggcccgcgg 240 tgcattagct agttggtgag gtaacggctc accaaggcaa cgatgcatag ccgacctgag 300 agggtgatcg gccacactgg gactgagaca cggcccagac tcctacggga ggcagcagta 360 gggaatcttc cgcaatggac gaaagtctga cggagcaacg ccgcgtgagt gatgaaggct 420 ttcgggtcgt aaaactctgt tgttagggaa gaacaagtac aagagtaact gcttgtacct 480 tgacggtacc taaccagaaa gccacggcta actacgtgcc agcagccgcg gtaatacgta 540 ggtggcaagc gttatccgga attattgggc gtaaagcgcg cgcaggcggt ttcttaagtc 600 tgatgtgaaa gcccacggct caaccgtgga gggtcattgg aaactgggga acttgagtgc 660 agaagagaaa agcggaattc cacgtgtagc ggtgaaatgc gtagagatgt ggaggaacac 720 cagtggcgaa ggcggctttt tggtctgtaa ctgacgctga ggcgcgaaag cgtggggagc 780 aaacaggatt agataccctg gtagtccacg ccgtaaacga tgagtgctaa gtgttagagg 840 gtttccgccc tttagtgctg cagctaacgc attaagcact ccgcctgggg agtacggtcg 900 caagactgaa actcaaagga attgacgggg gcccgcacaa gcggtggagc atgtggttta 960 attcgaagca acgcgaagaa ccttaccagg tcttgacatc ctctgacaac tctagagata 1020 gagcgttccc cttcggggga cagagtgaca ggtggtgcat ggttgtcgtc agctcgtgtc 1080 gtgagatgtt gggttaagtc ccgcaacgag cgcaaccctt gatcttagtt gccagcattt 1140 agttgggcac tctaaggtga ctgccggtga caaaccggag gaaggtgggg atgacgtcaa 1200 atcatcatgc cccttatgac ctgggctaca cacgtgctac aatggatggt acaaagggct 1260 gcaagaccgc gaggtcaagc caatcccata aaaccattct cagttcggat tgtaggctgc 1320 aactcgccta catgaagctg gaatcgctag taatcgcgga tcagcatgcc gc 1372  

Claims (9)

미생물을 이용한 슬러지 처리방법에 있어서,In the sludge treatment method using microorganisms, 호알칼리 균주를 사용하여 슬러지를 가용화하는 슬러지 처리방법.Sludge treatment method that solubilizes sludge using alkalescent strain. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 호알칼리 균주는 슬러지, 퇴비, 토양유래의 호알칼리 균주인 것을 특징으로 하는 슬러지 처리방법.The alkalescent strain is sludge, compost, sludge treatment method characterized in that the soil-derived alkalescent strain. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 호알카리 균주는 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 또는 바실러스메가테리움(Bacillus megaterium)인 것을 특징으로 하는 슬러지 처리방법.The alkalescent strain is Bacillus cereus ( Bacillus cereus ) or Bacillus megaterium ( Bacillus megaterium ) characterized in that the sludge treatment method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 알칼리 조건의 슬러지에 사용하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리방법.A sludge treatment method, which is used for sludge under alkaline conditions. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 알칼리 조건은 20∼40 ℃에서 pH가 8∼11인 것을 특징으로 하는 슬러지 처리방법.Sludge treatment method characterized in that the alkali conditions are pH 8-11 at 20-40 degreeC. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 호알칼리 균주를 담체에 고정하여 사용하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리방법.Sludge treatment method characterized by using a fixed alkaline strain on a carrier. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 담체는 알긴산나트륨, 알긴산칼슘, 카라기난, 젤라틴, 키토산, 폴리아크릴아마이드젤 및 카르복시메틸 셀룰로즈로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종 이상의 소재로 제조된 담체인 것을 특징으로 하는 슬러지 처리방법.The carrier is sludge treatment method characterized in that the carrier is made of at least one material selected from the group consisting of sodium alginate, calcium alginate, carrageenan, gelatin, chitosan, polyacrylamide gel and carboxymethyl cellulose. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 슬러지는 하수, 오수, 분뇨폐수, 축산폐수, 산업폐수, 고농도 유기폐수 또는 난분해성 폐수 유래의 슬러지인 것을 특징으로 하는 슬러지 처리방법.The sludge is sludge treatment method characterized in that the sludge derived from sewage, sewage, manure wastewater, livestock wastewater, industrial wastewater, high concentration organic wastewater or hardly degradable wastewater. 미생물을 이용한 슬러지처리 장치에 있어서, In the sludge treatment apparatus using microorganisms, 하폐수처리 공정 중에 발생하는 슬러지를 호알칼리 균주에 의해 가용화하는 슬러지가용화조 및 가용화된 슬러지를 하폐수처리공정으로 재투입하는 반송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 장치.And a sludge solubilization tank for solubilizing the sludge generated during the sewage water treatment process by a alkaline strain and a conveying device for re-injecting the solubilized sludge into the waste water treatment process.
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