KR20200092028A

KR20200092028A - 코어쉘 구조의 생물막 입자 및 이를 이용한 하·폐수 처리 방법

Info

Publication number: KR20200092028A
Application number: KR1020190009039A
Authority: KR
Inventors: 조은수
Original assignee: 주식회사 에코일렉
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-08-03

Abstract

본 발명은 탈질 미생물이 우점화한 코어와 호기성 질산화 미생물이 우점화한 쉘층을 구비한 코어쉘 구조를 가지며, 호기 반응인 질산화 반응과 혐기 반응인 탈질 반응을 동시에 진행할 수 있는 코어쉘 구조의 생물막 입자에 대해 기술한다.

Description

코어쉘 구조의 생물막 입자 및 이를 이용한 하·폐수 처리 방법{Biofilm Core-shell structured particles having biofilm and Method for treating wastewater using same}

본 발명은 하·폐수의 질소를 제거하기 위한 수 처리제로 유용한 코어쉘 구조의 생물막 입자 및 그 제조방법과, 이를 이용한 하·폐수 처리 방법에 관한 것이다.

최근 호수나 하천에 주기적으로 녹조의 발생이 나타나고 있고, 또한 해양에는 적조가 빈번히 발생되고 있다. 이러한 녹조와 적조의 원인이 여러 가지가 있으나, 질소(N)과 인(P)의 과다로 인한 부영양화가 그 원인 중 하나라고 할 수 있다.

인의 경우 자연에 존재하는 양의 평균값이 1~2ppm 정도로 작고, 물리 화학적인 처리 방법이 여러 가지 존재하기 때문에 하·폐수 처리 시 응급 조치가 가능 할 수 있다. 그러나 질소의 경우에는 자연에 존재하는 질소 화합물의 농도가 인에 비하여 높고, 특히 암모니아나 질산의 경우로 하천으로 흘러 들어가게 되면 생태계에 독소로 작용하여 생물체에 직접적인 해를 끼칠 수 있다. 자연에 존재하는 질소의 양은 인에 비하여 높기 때문에 물리·화학적인 처리로는 그 비용을 감당하기 어려운 면이 있다.

수중에 존재하는 질소를 제거하는 방법으로는 통상 응집-침전법과 미생물에 의한 생물학적 처리가 주로 사용된다. 생물학적 처리는 질소에 비하여 유기탄소가 상대적으로 고농도로 존재하는 경우에는 효율적이지만, 상대적으로 질소의 농도가 높고 유기탄소원의 비율이 낮은 쓰레기 매립장의 침출수나, 축산 폐수 등과 같은 고농도의 질소를 함유한 하·폐수처리에서는 규제치 이하로 처리하기 어려운 실정이다.

이러한 질소의 농도가 높은 하·폐수의 처리에는 생물처리 방법 중 하나인 연속식 활성 슬러지법이 많이 사용되고 있으며, 질소의 처리 효율을 높이기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 혐기조, 무산소조 및 호기조로 분리된 각각의 미생물 반응조에서 처리를 진행한다. 호기조의 경우에는 호기성 질산화 미생물이 우점화 되어 있고, 혐기조와 무산소조의 경우 탈질에 관여하는 미생물들이 우점화 되어 있다.

그런데 질소처리 미생물들은 유기 탄소원을 먹이로 하는 종속영양 미생물에 비하여 성장속도가 상당히 느린 관계로 하·폐수의 외부 변화에 따른 성상의 변화에 대하여 충격을 많이 받아 처리장의 운전에 어려움을 초래하고 있으며, 사고 발생 후 복구가 어려운 문제점이 존재한다.

따라서, 낮은 질소 처리효율 때문에 혐기조와 무산소조 등의 반응기 크기가 점점 대형화 되고 있으며, 미생물 들의 효율을 높이기 위하여 침지형 막분리 공정(MBR) 등이 적용되고 있으나, 미생물의 농도를 높이는데 한계가 존재하는 등 여러 가지 문제점들이 발생하고 있는 실정이다.

상기 언급한 하·폐수 처리 과정에서의 문제들을 해결하기 위하여 한국등록특허 제 0345451호, 한국등록특허 제 0357042호 및 제 1336988호는 부유 미생물 대신 부유미생물을 입상화시켜 미생물의 농도를 획기적으로 증가시킨 수 처리 장치 및 방법 등을 개시하였다. 이들 특허들은 부유미생물 입상화 시킴으로써 고효율의 미생물 처리제를 개발하였다. 그러나 이러한 입상화 과정은 미생물 반응조 이외에 입상화 처리 따로 설치하여 입상화에 따른 많은 시간과 노력이 투입 되어야 한다. 따라서 이는 제조비용과 시간상의 제약으로 인하여 널리 보급되는데 어려움이 존재한다. 또한 섬세한 주위에도 불구하고 입상화 된 미생물의 크기가 2mm 이상으로 자라게 되면 여러 가지 요인에 의하여 스스로 떨어져 나가는 현상이 발생되고 있는 실정이다. 크기의 제약으로 인하여 혐기 반응과 호기 반응을 하나의 처리제에서 진행하기 어려워 입상화 미생물도 혐기용과 호기용으로 분리하여 배양하고, 수 처리 장치도 두 개 이상을 설치해야 하는 불편한 점을 지니고 있다. 이에 유기탄소원이 부족한 고농도의 질소 처리와 같은 고도처리 분야에서 안정적이며, 처리장의 부피가 작은 효율적인 하·폐수 처리법의 개발이 필요하다.

[특허 문헌 1] 한국 등록 특허 10-1336988호

[특허 문헌 2] 한국 등록 특허 10-0357042호

[특허 문헌 3] 한국 등록 특허 10-0345451호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기탄소원이 질소에 비하여 부족한 낮은 C/N 비를 갖는 하·폐수의 처리에 대한 처리 효율을 높이고 운전비용을 절감할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여,

탈질 미생물이 우점화한 코어와 호기성 질산화 미생물이 우점화한 쉘층을 구비한 코어쉘 구조를 가지며, 호기 반응인 질산화 반응과 혐기 반응인 탈질 반응을 동시에 진행할 수 있는 코어쉘 구조의 생물막 입자를 제공한다.

일 실시예에 따르면, 상기 탈질 미생물이 혐기성 미생물, 무산소 미생물 또는 이들의 조합인 것이다.

일 실시예에 따르면, 상기 코어는 수용성 겔에 탈질 미생물이 고정된 것이다.

본 발명은 또한 상기 코어쉘 구조의 생물막 입자를 사용하여, 유기탄소원의 농도가 질소에 비하여 낮은 하·폐수를 처리하는 하·폐수의 처리 시스템을 제공한다.

상기 하·폐수는 축산폐수, 매립장폐수, 혐기성 소화여액, 슬러지 처리 반송수 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 하·폐수가 반응조에 연속회분식으로 주입되며,

상기 반응조에 산소를 연속적으로 공급하여, 쉘층에서 호기성 암모니아 산화를 진행하고, 코어에서는 혐기성 탈질을 진행하여, 호기성 질산화와 혐기성 탈질이 동시에 진행되도록 하는 것이다.

본 발명은 또한,

(i) 담체에 탈질 미생물을 담지하여 1차 생물막이 형성된 코어를 제조하는 단계; 및

(ii) 상기 1차 생물막이 형성된 코어에 호기성 질산화 미생물을 담지하여 2차 생물막이 형성된 쉘층을 제조하는 단계를 포함하는 코어쉘 구조의 생물막 입자를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 입상 생물막 수 처리제는 하·폐수의 유기물, 질소, 인 등의 오염물질 처리를 일괄로 진행할 수 있으며, 특히 유기탄소원이 상대적으로 부족한 고농도의 질소 처리에 탁월한 효율을 지닌다. 본 발명에 따른 입상 생물막 수 처리제는 일련의 질소 처리 과정이 하나의 생물막에서 연속으로 이루어지기 때문에 처리조를 하나로 통합할 수 있다. 이로 인해 하·폐수 처리장의 처리조 부피를 감소시키면서 처리 효율 또한 획기적으로 개선할 수 있어, 하·폐수 처리장의 전반적인 운영비 절감을 달성할 수 있다.

도 1은 일반적인 하수처리 공정을 보여주는 개념도이다.
도 2는 코어쉘 구조의 생물막 입자의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 생물막 입자를 이용한 질소 처리조의 운전 양태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 실시예에서 제조된 코어쉘 구조를 가지는 생물막 입자의 사진으로, (a) 생물막 외관, (b)생물막 절단면 및 (c)생물막 내부 기공을 도시한다.
도 5는 실시예에 따라 생물막을 이용한 질소처리 결과이다.
도 6은 비교예에 따라 활성슬러지법을 이용한 질소처리 결과이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 생물막을 이용한 하·폐수 처리제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혐기성 미생물이 PVA와 같은 수용성 겔에 고정화 되어 있는 코어와, 호기성 미생물이 고정화된 쉘을 포함하는 코어쉘 구조를 가지는 입상의 생물막에 관한 것이다.

본 발명은 또한 입상의 코어쉘 구조의 생물막 수 처리제를 활용하여 단일 반응조 내에서 하·폐수 처리를 진행할 수 있는 공정을 제시한다.

도 1은 본 발명에 따른 생물막 입자의 구조를 개략적으로 도시한다. 생물막 입자는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부 코어에 혐기성 미생물+무산소 미생물이 고정되고, 외부인 쉘층에 호기성 미생물이 담지된 코어쉘 구조를 갖는다.

생물막의 내부 코어 측에는 탈질을 담당하는 혐기성 미생물을 고정하고, 외부인 쉘층에는 호기성 질산화 미생물을 고정하여 줌으로써 하·폐수 처리 중 유기탄소원의 비율이 상대적으로 낮은 저 C/N 의 질소처리에 탁월한 성능을 지닐 수 있다.

본 발명에 따른 코어쉘 구조의 생물막 수 처리제를 단일 반응조에 충진하고 폭기하게 되면, 생물막 표면에서 호기성 질산화가 진행되고, 내부에서는 혐기성 탈질이 진행됨으로써, 단일 생물막에서 혐기와 호기의 질소처리가 동시에 진행될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 단일 반응조에 낮은 탄소/질소(C/N) 비를 갖는 하·폐수가 연속적으로 유입되고 반응조의 하부에 폭기를 위한 산기 장치를 설치하여 생물막의 쉘층에서 호기성 질산화를 유도하고, 코어 부분에서 탈질이 진행될 수 있는 것이다. 처리에 의해 발생되는 질소가스(N₂)는 공기 중으로, 처리수는 배출 장치를 통하여 배출될 수 있다.

산기 장치에 의하여 수 중에 전달된 용존 산소는 생물막의 표면인 쉘층에 도달하고 호기성 질산화 미생물의 작용으로 암모니아성 질소를 아질산(NO₂ ^-)화 하는 반응이 진행된다. 이때 쉘층에서 소비된 산소로 인하여 내부인 코어층에는 혐기 또는 무산소의 영역으로 내부 환경이 조성됨으로써 자연스럽게 내부에 존재하는 미생물들에 의하여 아질산과 암모니아의 반응을 통하여 혐기성 탈질 반응이 진행된다.

도 2에 나타낸 것과 같이 입상 생물막의 형태는 대체적으로 구형인 것이 바람직한데, 이는 표면적과 부피의 비를 최소화함으로써 생물막 내부로 전달되는 용존 산소의 양을 최소화 할 수 있기 때문이다. 코어층에서 혐기성 탈질이 효율적으로 일어나게 하기 위해서는 아질산이 더 이상 질산으로 산화되는 것을 최대한 차단하는 것이 바람직하다. 즉 아질산을 질산으로 반응 시키는 질산산화 미생물(NOB)을 최대한 억제하기 위해서는 코어층의 환경이 용존 산소가 일정 수준 이하인 혐기나 무산소 상태까지 떨어져야 한다. 만약 쉘층에서 미생들이 암모니아 산화 과정에서 산소를 충분히 소비하지 못하게 되면 코어층까지 산소가 도달되어 질산화 미생물을 억제할 수 없다. 따라서 쉘층에 호기성 질산화 미생물의 농도가 충분하고 또한 그 두께도 일정 정도 이상 유지해야 하기 때문에 입상의 생물막 형태가 질소 처리에서 유리하다. 이때 쉘층의 두께는 0.5 ~ 2 mm가 바람직하다.

또한 쉘층의 두께가 일정하다고 가정하면 입상 생물막 수 처리제의 전체적인 크기가 클수록 내부의 코어층의 부피가 증가하고, 이는 내부의 혐기 또는 무산소의 환경을 조성하는데 효율적이다. 따라서 입자는 최소한의 쉘층의 두께와 최소한의 코어층의 크기를 확보할 수 있어야 생물막 내부에서 효율적인 질소의 처리가 가능할 것이다. 이에 일정 크기 이상의 입상의 생물막이 필요하다. 이러한 관점에서 코어층의 두께는 1 ~ 3 mm 가 바람직하고, 입상 생물막 수 처리제의 전체 크기는 2 ~ 5 mm가 바람직하다.

본 발명에 따르면, 생물막을 구성하는 담체로서 겔 상태의 수용성 고분자를 사용하는 것이 바람직하다. 수용성 고분자로는 예를 들어 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐아세테이트(PVAc) 등이 있으나 이들로 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의상 PVA를 예로 들어 설명한다. 수용성 고분자의 분자량(Mw)은 15,000 ~ 300,000 일 수 있다.

예를 들어, PVA 용액에 미생물을 투입한 후 미생물의 활성에 저해가 없도록 하면서 겔화를 진행하여 수용성 겔에 미생물을 담지시킨다. 생물막 제조를 위해 담체를 사용하는 종래의 방법은 담체를 우선 제조한 후에 이들 담체에 미생물 종균 처리하고 균을 증식하는 과정을 거친다. 이러한 증식과정에서 균을 키우기 위해서는 상당한 시간과 노력이 투입되어야 한다.

반면, 본 발명에 따르면 간단한 공정으로 활성화 상태의 혐기성 미생물과 호기성 미생물을 담체의 원하는 위치에 고정시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 처리제는 곧바로 수 처리 공정에 투입되어 사용될 수 있다는 장점도 가진다.

친수성 고분자의 용액, 예를 들어 PVA 용액은 겔화되는 과정에서 지름 크기가 수십 ㎛에 이르는 기공(open cell)을 형성한다. 담지 되었던 미생물들은 이들 기공의 벽면에 부착된 상태로 겔화가 진행되며, 기공으로 인해 생물막 외부로부터 미생물의 생존에 필요한 물질전달이 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 입상 생물막 수 처리제는,

(i) 수용성 겔에 탈질 미생물을 고정하여 1차 생물막이 형성된 코어를 제조하는 단계; 및

(ii) 상기 1차 생물막이 형성된 코어에 호기성 질산화 미생물을 담지하여 2차 생물막이 형성된 쉘층을 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.

낮은 C/N를 갖는 하·폐수를 처리하는 처리장은 호기조, 혐기조 및 무산소조로 구분되어 있어서 각각의 특성을 갖는 미생물들이 우점화 되어 있는 미생물들을 채취하기 쉽다. 따라서, 각각의 반응조로부터 미생물을 채취하여 탈수 농축하여 원하는 미생물, 즉 호기조, 무산소조, 혐기조의 미생물의 농축액을 활성화 상태로 각각 준비한다. 미생물 농축액의 농도는 원수 대비 1~10 wt% 이거나 더욱 바람직하게는 3~7 wt% 정도가 바람직하다.

다음으로 수용성 고분자 수용액(예를 들어, PVA 용액)에, 호기조 미생물 농축액을 혼합하여 혼합 용액을 준비한다, 이때 수용성 고분자 수용액의 농도는 최소 5 wt% 에서 최대 20 wt% 일 수 있고, 수용성 고분자 수용액과 호기조 미생물 농축액의 혼합 부피비는 10:0.1 에서 최대 10:2 일 수 있다.

한편, 혐기조와 무산소조의 미생물 농축액과 수용성 고분자 수용액과 혼합하여 혼합 용액을 준비한다. 이때 혐기조 미생물 농축액과 무산소조 미생물 농축액의 혼합 부피비는 1 : 9 또는 9 : 1 일 수 있다.

수용성 고분자 수용액의 농도는 최소 5 wt% 에서 최대 20 wt% 일 수 있고, 수용성 고분자 수용액과, 혐기조 및 무산소조 미생물 농축액의 혼합 부피비는 10:0.1 ~ 10:2 일 수 있다.

다음으로, 우선 혐기조 및 무산소조의 미생물이 혼합된 용액을 노즐을 통하여 겔화 용액에 적하하여 구형으로 고형화 시킴으로써 생물막 코어를 준비한다. 이때 겔화 용액은 보릭산 수용액(Boric solution) 에 CaCl₂를 첨가한 용액일 수 있다. 이때 수용액 총중량을 기준으로 보릭산의 농도는 5 ~ 20 wt% 이고, CaCl₂ 농도는 5 ~ 20 wt%일 수 있으며, 보릭산과 CaCl₂의 농도 합계는 8 ~ 15wt%, 바람직하게는 8 ~ 13% 일 수 있다.

형성된 생물막 코어는 지름 크기 1mm ~ 10mm 의 구형일 수 있다. 생물막 코어는 열풍으로 건조하여 고형화 할 수 있다.

고형화 된 코어를 앞서 준비한 호기성 미생물이 혼합된 수용성 고분자 혼합 용액에 함침시켜 쉘층을 형성하고, 이를 겔화 용액에서 고형화시킬 수 있다. 이때 겔화 용액은 앞서 설명한 것과 동일하다.

결과적으로 코어쉘 구조를 갖는 생물막 수 처리제는 지름 크기 2~10 mm의 구형 입자 형태를 가질 수 있다.

또한 겔화된 수용성 고분자는 겔화 과정에서 친수성에서 친유성으로 그 성질의 변화가 이루어지므로, 물속에 오랜 시간 침지되어 있어도 고분자의 분해가 잘 일어나지 않으며, 산기 장치에서 발생된 공기방울이나 교반기 장치에 의한 손상에도 우수한 내구성을 갖는다.

본 발명에 따른 코어쉘 구조의 생물막 입자는, 유기탄소원의 농도가 질소에 비하여 낮은 하·폐수를 처리하는 하·폐수의 처리 시스템에 효과적으로 사용될 수 있다.

유기탄소원의 농도가 질소에 비하여 낮은 하·폐수는 축산폐수, 매립장폐수, 혐기성 소화여액, 슬러지 처리 반송수 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 하·폐수가 하나의 반응조에 연속회분식으로 주입될 수 있으며, 이때 산소 또는 공기를 연속적으로 공급하여, 쉘층에서 호기성 암모니아 산화를 진행하고, 코어에서는 혐기성 탈질을 진행하여, 호기성 질산화와 혐기성 탈질이 동시에 진행되도록 할 수 있다.

반응조에 투입되는 코어쉐 구조 생물막 입자의 투입량은 반응조 부피 대비 5% 에서 최대 80% 일 수 있다.

산소 또는 공기 공급량은 최소 0.5 L/min 에서 5 L/min 일 수 있다.

또한, 원활한 탈질 반응을 위하여 반응조 내 무기 탄소원의 양이 100mg/L 에서 최대 600mg/L가 되도록 무기탄소원을 공급하는 것이 바람직하다. 무기탄소원은 Na₂CO₃(중탄산나트륨), NaHCO₃(탄산수소나트륨) 등 일 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 코어쉘 구조의 생물막 입자를 사용하여 하폐수를 처리하는 경우 질소제거 처리효율은 0.5 kg N/m³/day 이상일 수 있으며, 질소제거 효율은 99% 이상이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어쉘 구조를 갖는 생물막 입자 제조방법 및 이를 이용한 질소제거 방법을 설명한다.

<제조예>

질산화와 탈질을 진행하는 축산폐수 처리장에서 호기성 미생물을 채취하여 원수 대비 4%의 부피를 가지는 호기성 미생물 농축액을 준비하였다. 다음으로 혐기조와 무산소조의 미생물을 각각 채취하여 이를 원심 분리기 등을 이용하여 원수 대비 4%의 부피를 가지는 농축된 제1 및 제2 미생물 농축액을 준비하였다. 제1 및 제2 미생물 농축액을 1:1의 부피비로 혼합하여 혐기성 미생물 농축액을 준비하였다.

한편 수용성 고분자인 PVA(Mw: 144,000)를 물에 10 wt% 의 농도로 용해시켜 PVA 용액 1000 ml을 준비하였다. 이 PVA 용액 1L에 혐기성 미생물 농축액 (미생물의 농도는 7wt% 임) 100ml 첨가하여 혼합하였다. 혼합된 용액을 노즐을 통하여 겔화 용액 (Boric 산 농도 7 wt% 와 CaCl₂ 농도 4wt% 혼합용액으로 최종 농도는 11 wt% 임)에 적가한 후 교반함으로써 혐기성 미생물이 담지 된 3mm 내외의 크기를 가진 생물막 코어를 제조하였다.

한편, 쉘층 형성을 위해, 앞에서 준비된 PVA 용액 1L에 호기성 미생물 농축액 100ml를 혼합하고 교반하였다. 겔화가 끝난 약 3mm 내외의 입자를 가지는 코어를 호기성 미생물이 혼합된 액으로 코팅한 후 이를 겔화 용액에 투입하여 겔화를 진행함으로써, 내부에 혐기+무산소 미생물이 고정되고, 외부인 쉘층에 호기성 미생물이 담지된 코어쉘 구조를 가지는 생물막 입자를 제조하였다. 도 4는 실시예에서 제조된 코어쉘 구조를 가지는 생물막 입자의 사진으로, (a) 생물막 외관, (b)생물막 절단면 및 (c)생물막 내부 기공을 도시한다.

<실시예>

제조예에서 얻은 코어쉘 구조의 생물막 입자를 사용하여 가축분뇨의 질소제거 시험을 진행하였다.

용량 10L의 반응조에 코어쉘 구조의 생물막 입자 2L를 투입하였다. 반응조 하부에는 산소를 공급하기 위하여 산기 장치를 설치하여 산소가 공급되도록 하였다. 공기 주입량은 3L/min으로 조절하였다. 무기탄소원으로 Na₂CO₃를 투입하여 반응조내 무기탄소원 양이 적어도 500mg/L가 유지 되도록 수시로 보충하여 주었다.

상기와 같은 질소처리 장치를 이용하여 축산폐수를 처리한 결과를 도 5에 나타내었다. 질소제거 처리효율은 최종적으로 0.5 kg N/m³/day를 보였으며, 질소제거 효율은 99% 이었다. 도 5에서 RE는 질소제거 효율, NLR은 질소투입속도를 의미한다.

<비교예>

비교를 위하여 전통적인 처리방법 중 하나인 활성슬러지를 활용하여 실시예와 동일한 축산폐수를 사용하여 질소제거 시험을 진행하였다. 반응기의 용량은 실시예와 동일하게 10L의 반응조를 준비하였으며, 미생물은 MLSS 가 3,500 (mg/L)가 되도록 투입하였다. 반응조 하부에는 산소를 공급은 3 L/min 으로 조절하여 산소가 공급되도록 하였다.

상기와 같은 방법으로 질소처리 장치를 이용하여 축산폐수를 처리한 결과 이를 도 6에 나타내었다. 비교예의 질소처리 효율은 최종적으로 0.1 kg N/m³/d 를 보였다. 도 6에서 RE는 질소제거 효율, NLR은 질소투입속도를 의미한다.

상기 결과에 따르면, 본 발명에 따른 코어쉘 구조를 갖는 생물막 수 처리제를 사용하여 하폐수를 처리하는 경우 종래 방법에 비해 질소 제거 처리효율이 월등히 뛰어남을 알 수 있다.

이상으로 본 발명에 대한 구체적인 내용을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 하나의 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님 점은 명백한 것이다.

Claims

탈질 미생물이 우점화한 코어와 호기성 질산화 미생물이 우점화한 쉘층을 구비한 코어쉘 구조를 가지며, 호기 반응인 질산화 반응과 혐기 반응인 탈질 반응을 동시에 진행할 수 있는 코어쉘 구조의 생물막 입자.
제1항에 있어서,
상기 탈질 미생물이 혐기성 미생물, 무산소 미생물 또는 이들의 조합인 것인 코어쉘 구조의 생물막 입자.
제1항에 있어서,
상기 코어는 수용성 겔에 탈질 미생물이 고정되어 있는 것인 코어쉘 구조의 생물막 입자.
제1항 내지 제3항의 코어쉘 구조의 생물막 입자를 사용하여, 유기탄소원의 농도가 질소에 비하여 낮은 하·폐수를 처리하는 하·폐수 처리 시스템.
제4항에 있어서,
상기 하·폐수는 축산폐수, 매립장폐수, 혐기성 소화여액, 슬러지 처리 반송수 또는 이들의 조합인 것인 하·폐수 처리 시스템.
제4항에 있어서,
상기 하·폐수가 반응조에 연속회분식으로 주입되며,
상기 반응조에 산소를 연속적으로 공급하여, 쉘층에서 호기성 암모니아 산화를 진행하고, 코어에서는 혐기성 탈질을 진행하여, 호기성 질산화와 혐기성 탈질이 동시에 진행되도록 하는 것인 하·폐수 처리 시스템.
(i) 수용성 겔에 탈질 미생물을 고정하여 1차 생물막이 형성된 코어를 제조하는 단계; 및
(ii) 상기 1차 생물막이 형성된 코어에 호기성 질산화 미생물을 담지하여 2차 생물막이 형성된 쉘층을 제조하는 단계를 포함하는 코어쉘 구조의 생물막 입자 제조 방법.