KR101511999B1 - 수질개선방법 및 그 방법에 사용되는 수질개선용 캡슐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점으로부터 다수의 미생물을 포함하는 슬러지 또는 토양을 채취하는 오염원의 미생물 채취 단계; (b) 상기 채취 단계에서 얻은 슬러지 또는 토양으로부터 미생물을 분별하고, 선별하는 미생물 선별 단계; (c) 상기 선별 단계에서 얻은 미생물을 상기 (a) 단계의 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점으로부터 채취한 오수, 슬러지 또는 토양에 첨가하여 정화 미생물을 동정하는 정화 미생물 동정 단계; (d) 상기 동정 단계에서 동정된 미생물을 배양조에서 배양하는 미생물 배양 단계; (e) 상기 배양 단계에서 미생물이 배양된 미생물 배양조에 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 침지시켜 미생물을 담지시키는 미생물 담지 단계; 및 (f) 상기 담지 단계에서 미생물이 담지가 완료된 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 상기 (a) 단계의 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점에 투하하는 수질개선용 캡슐 투하 단계를 포함하는 수질개선방법에 있어서,
상기 (e)단계에서 미생물 담체로는
① 다공질 재료를 산성용액에 침지시켜서 기공을 확대시키고 무균처리한 후, 물로 세정하는 단계; ② 상기 산처리된 다공질 재료를 가열용기에 넣고, 설탕 7~30중량%, 전분 3~20중량%, 및 물 60~85 중량%를 포함하는 함침 용액을 상기 다공질 재료가 잠길 만큼 넣고 가열하여 0.3~3시간 동안 끓이면서 다공질 재료에 당성분을 함침시키는 단계; 및
③ 상기 당성분이 함침된 다공질 재료를 건조시키는 단계를 포함하여 제조된 미생물 담체를 사용하며,
상기 (e)단계에서 미생물 담체들이 수용되는 캡슐으로는 생분해성 고분자를 포함하는 성분으로 제조된 것으로서 상기 미생물이 담지된 다수개의 미생물 담체가 빠져 나가지 않게 수용할 수 있으며, 오수가 캡슐 내부로 드나들 수 있는 개구가 다수개 형성된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 방법 및 그에 사용되는 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 제공한다.

Description

수질개선방법 및 그 방법에 사용되는 수질개선용 캡슐{METHOD FOR IMPROVING WATER QUALITY AND CAPSULE FOR IMPROVING WATER QUALITY USED IN THE METHOD}

본 발명은 수질개선방법 및 그 방법에 사용되는 수질개선용 캡슐에 관한 것이다.

종래의 하천, 호수, 늪, 연못, 해양, 지하수 등의 수질개선방법으로는 폭기법, 생물막법, 토양트렌치법, 식물식재법 등이 알려져 있다.

상기 폭기법은 유기물의 분해는 기대할 수 있으나, 남조류 등의 원인이 되는 질소화합물이나 인산의 적극적인 제거는 기대할 수 없고, 또한, 이들 방법을 이용하여 하천, 호수, 늪 등의 수질을 개선하기 위해서는 매우 대형의 장치를 필요로 하므로 장치의 설치 장소 확보가 곤란하며, 또한 장치의 설치 비용도 높은 단점이 있다.

상기 식물식재법은 유기물의 분해를 기대하기 어려우며, 식물의 손질에 손이 많이 가며, 영양염류를 차지하는 식물체의 처리 등에 문제가 있다.

상기 토양트렌치법은 상기 문제를 해결하기 위해서 소개되었으나, 통수성(通水性)이 나쁘기 때문에 처리할 수 있는 물의 양이 극히 적은 문제가 있다.

최근, 생물을 이용한 환경수복기술로서, 소위 생물정화기술(Bioremediation)에 관한 여러 가지 제안이 소개되고 있다. 여기서 생물정화기술은 환경을 오염시키고 있는 물질을 미생물 대사작용의 촉진에 의해 분해 및 정화하는 기술의 총칭으로서, 여러 가지 명칭으로 불리고 있지만 대표적으로 생물첨가법(Bioaugmentation)과 생물활성법(Biostimulation)으로 불리고 있다.

여기서, 생물첨가법은 정화에 유효한 미생물을 새롭게 투입하여서 환경수복을 하려는 것으로서, 예를 들면, 정화능력이 뛰어난 광합성 세균류, 호기성 세균류, 혐기성 세균류 등의 미생물종을 단독 또는 복합한 것을 이용하는 방법이다.

생물활성법은 토착미생물을 이용하여 환경수복을 하는 기술로, 오염장소에 서식하고 있는 미생물을 활성화시켜서 오염원을 감소시키는 것을 목적으로 하는 기술로서, 상기 오염장소에 활성제나 영양제, 배양액 등을 첨가 및/또는 확산시켜 토착미생물을 활성화시키는 것이다.

일본특허공개 평2003-340482호에 기재된 기술은 생분해성 수지용기의 내부에 미생물류나 식물류를 충전물로서 충전하는 것으로 구성된 기술로서, 오수에 투여된 후에 생분해성 수지용기가 자연분해되어 소멸함과 동시에 내부의 미생물류나 식물류에 의해서 수질개선을 꾀하는 기술을 제안한 것으로, 상기 생물첨가법의 범주에 속하는 기술이다.

그러나, 상기 기술은 미생물이 미생물 담체 내에 충분한 양으로 안정적으로 활착하기 어렵기 때문에 오염 지역에 투하되었을 때, 투하되는 미생물의 양이 부족할 뿐 아니라, 미생물이 오염 지역의 물살 등의 환경에 견디지 못하고 담체로부터 이탈할 가능성이 큰 단점이 있었다. 또한, 상기 담체를 수용하는 캡슐의 경우도 미생물 담체를 수용할 뿐, 미생물이 캡슐 자체에 견고하게 활착하기에는 충분하지 않은 표면 구조를 갖는 단점이 있었다.

일본특허공개 평2003-340482호

본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것이다. 즉, 하천이나 호수의 오염 장소에서 서식하는 오염정화 미생물을 선별하여 배양하고, 다시 미생물 담체에 담지시켜서 원래의 오염 장소에 투하하는 방법으로서, 미생물이 담지되는 미생물 담체 및 상기 담체들을 수용하는 캡슐을 효율적으로 개선함으로써, 다량의 오염정화 미생물이 오염지역에서 효과적으로 활착할 수 있게 하는 것을 목적으로 하는 수질 개선 방법 및 그 방법에 사용하는 수질개선용 캡슐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은

(a) 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점으로부터 다수의 미생물을 포함하는 슬러지 또는 토양을 채취하는 오염원의 미생물 채취 단계;

(b) 상기 채취 단계에서 얻은 슬러지 또는 토양으로부터 미생물을 분별하고, 선별하는 미생물 선별 단계;

(c) 상기 선별 단계에서 얻은 미생물을 상기 (a) 단계의 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점으로부터 채취한 오수, 슬러지 또는 토양에 첨가하여 정화 미생물을 동정하는 정화 미생물 동정 단계;

(d) 상기 동정 단계에서 동정된 미생물을 배양조에서 배양하는 미생물 배양 단계;

(e) 상기 배양 단계에서 미생물이 배양된 미생물 배양조에 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 침지시켜 미생물을 담지시키는 미생물 담지 단계; 및

(f) 상기 담지 단계에서 미생물이 담지가 완료된 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 상기 (a) 단계의 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점에 투하하는 수질개선용 캡슐 투하 단계를 포함하는 수질개선방법에 있어서,

상기 (e)단계에서 미생물 담체로는

① 다공질 재료를 산성용액에 침지시켜서 기공을 확대시키고 무균처리한 후, 물로 세정하는 단계;

② 상기 산처리된 다공질 재료를 가열용기에 넣고, 설탕 7~30중량%, 전분 3~20중량%, 및 물 60~85 중량%를 포함하는 함침 용액을 상기 다공질 재료가 잠길 만큼 넣고 가열하여 0.3~3시간 동안 끓이면서 다공질 재료에 당성분을 함침시키는 단계; 및

③ 상기 당성분이 함침된 다공질 재료를 건조시키는 단계를 포함하여 제조된 미생물 담체를 사용하며,

상기 (e)단계에서 미생물 담체들을 수용하는 캡슐로는 생분해성 고분자를 포함하는 성분으로 제조된 것으로서 상기 미생물이 담지된 다수개의 미생물 담체가 빠져 나가지 않게 수용할 수 있으며, 오수가 캡슐의 내부로 드나들 수 있는 개구가 다수개 형성된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은

미생물 담체들이 수용된 캡슐로서,

상기 미생물 담체는

① 다공질 재료를 산성용액에 침지시켜서 기공을 확대시키고 무균처리한 후, 물로 세정하는 단계;

② 상기 산처리된 다공질 재료를 가열용기에 넣고, 설탕 7~30중량%, 전분 3~20중량%, 및 물 60~85 중량%를 포함하는 함침 용액을 상기 다공질 재료가 잠길 만큼 넣고 가열하여 0.3~3시간 동안 끓이면서 다공질 재료에 당성분을 함침시키는 단계; 및

③ 상기 당성분이 함침된 다공질 재료를 건조시키는 단계를 포함하여 제조된 미생물 담체를 사용하며,

상기 미생물 담체들을 수용하는 캡슐은 생분해성 고분자를 포함하는 성분으로 제조된 것으로서 상기 미생물이 담지된 다수개의 미생물 담체가 빠져 나가지 않게 수용할 수 있으며, 오수가 캡슐 내부로 드나들 수 있는 개구가 다수개 형성된 캡슐이 사용되는 것을 특징으로 하는 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 제공한다.

본 발명의 수질 개선 방법은 이 방법에 사용되는 미생물 담체를 산처리, 당성분 함침 처리(담체를 전분을 포함한 설탕 용액 중에서 끓임), 및 건조처리하여, 담체의 기공을 확대시키고 상기 기공 내부에 당성분이 함침되게 함으로써, 상기 담체를 배양조에 침지시켰을 때 다수의 미생물들이 담체의 표면은 물론 기공 내부에까지 잘 활착되게 한다. 또한, 상기 담체들을 수용하는 캡슐도 생분해 가능하고 미생물이 분해할 수 있는 소재를 사용하고, 표면에 미세 기공을 형성함으로써 캡슐이 담체를 수용하는 기능은 물론 미생물도 캡슐 자체에 잘 활착될 수 있게 한다.

그러므로, 상기 미생물이 담지된 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 오염 장소에 투하하는 경우, 오염수를 장기간에 걸쳐 효과적으로 정화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 미생물 담체들을 수용하는 캡슐을 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 촬영한 사진이다.

본 발명은,

(a) 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점으로부터 다수의 미생물을 포함하는 슬러지 또는 토양을 채취하는 오염원의 미생물 채취 단계;

(b) 상기 채취 단계에서 얻은 슬러지 또는 토양으로부터 미생물을 분별하고, 선별하는 미생물 선별 단계;

(c) 상기 선별 단계에서 얻은 미생물을 상기 (a) 단계의 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점으로부터 채취한 오수, 슬러지 또는 토양에 첨가하여 정화 미생물을 동정하는 정화 미생물 동정 단계;

(d) 상기 동정 단계에서 동정된 미생물을 배양조에서 배양하는 미생물 배양 단계;

(e) 상기 배양 단계에서 미생물이 배양된 미생물 배양조에 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 침지시켜 미생물을 담지시키는 미생물 담지 단계; 및

(f) 상기 담지 단계에서 미생물이 담지가 완료된 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 상기 (a) 단계의 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점에 투하하는 수질개선용 캡슐 투하 단계를 포함하는 수질개선방법에 있어서,

상기 (e)단계에서 미생물 담체로는

① 다공질 재료를 산성용액에 침지시켜서 기공을 확대시키고 무균처리한 후, 물로 세정하는 단계;

② 상기 산처리된 다공질 재료를 가열용기에 넣고, 설탕 7~30중량%, 전분 3~20중량%, 및 물 60~85 중량%를 포함하는 함침 용액을 상기 다공질 재료가 잠길 만큼 넣고 가열하여 0.3~3시간 동안 끓이면서 다공질 재료에 당성분을 함침시키는 단계; 및

③ 상기 당성분이 함침된 다공질 재료를 건조시키는 단계를 포함하여 제조된 미생물 담체를 사용하며,

상기 (e)단계에서 미생물 담체들을 수용하는 캡슐로는 생분해성 고분자를 포함하는 성분으로 제조된 것으로서 상기 미생물이 담지된 다수개의 미생물 담체가 빠져 나가지 않게 수용할 수 있으며, 오수가 캡슐 내부로 드나들 수 있는 개구가 다수개 형성된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 방법에 관한 것이다.

상기 (a) 단계 내지 (f) 단계에서 미생물 담체 및 캡슐의 특징을 제외한 다른 단계는 이 분야에서 이미 공지되어 있다.

그러나, 미생물 담체의 경우, 수질 정화 미생물을 동정하고 배양하여 미생물 담체에 담지시킬 때, 다공성 미생물 담체를 그대로 배양조에 침지하여 미생물을 담지시키는 경우 미생물이 담체의 표면에는 활착할 수 있으나, 담체의 기공 내부에는 활착하기 어려우며, 많은 양의 미생물이 담지되기를 기대하기도 어렵다.

그러므로, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출되었다. 즉, 미생물 담체를 산처리, 당성분 함침 처리, 및 건조처리하여, 담체의 기공을 확대시키고 상기 기공 내부에 당성분이 함침되게 함으로써, 상기 담체를 배양조에 침지시켰을 때 다수의 미생물들이 담체의 표면은 물론 기공 내부에까지 유인되어 잘 활착되게 하였다.

상기 산처리 단계는 다공성 미생물 담체를 염산, 황산, 과산화수소 등으로 처리하여 기공을 확대시키고, 담체에 존재하는 잡균을 모두 살균하여 무균 상태의 담체로 제조하는 것이다. 또한, 상기 산처리에 의해 산성분이 미생물에 영향을 미칠 수 있으므로 물로 세정하여 산성분이 존재하지 않게 처리하는 단계이다.

상기에서 산처리 시간은 산의 종류나 농도에 따라 차이가 있을 수 있으며, 보통 1분~30분 정도 담체를 산성용액에 침지하여 실시할 수 있다.

상기 당성분 함침 처리 단계는 산처리된 다공질 재료를 가열용기에 넣고, 설탕 7~30중량%, 전분 3~20중량%, 및 물 60~85 중량%를 포함하는 함침 용액을 상기 다공질 재료가 잠길 만큼 넣고 가열하여 0.3~3시간 동안 끓이면서 다공질 재료에 당성분을 함침시키는 단계이다. 상기와 같이 당성분 함침 처리가 되지 않은 미생물 담체는 미생물이 담체의 표면에 활착되도록 유인하기 어렵기 때문에 미생물의 활착에 많은 시간이 소요되며, 활착되는 미생물의 양도 부족한 문제가 있다.

상기에서 다공성 미생물 담체를 함침 용액에서 0.3~3시간 동안 끓이면서 처리하는 이유는 이렇게 끓이면서 졸여주지 않으면 담체 표면에 당성분이 제대로 함침되기 어려우며, 특히, 세공에는 당성분이 함침되지 못하기 때문이다. 즉, 끊여줌으로써 당성분이 담체의 표면에 잘 함침이 되며, 끓일 때 발생하는 기포에 의해서 세공 내에도 당성분이 침투하여 함침되는 효과를 얻을 수 있다.

상기 설탕 함침 용액에 전분을 포함시키는 이유는 당성분이 더 견고하게 담체 표면에 고정되게 하기 위함이며, 담체를 배양조에 침지시킬 때, 당성분이 배양액에 의해 급속히 희석되는 것을 전분 성분이 차단해 주어서, 미생물이 담체의 표면 및 담체의 세공 속에 더 잘 활착되게 하기 위한 것이다.

상기 전분은 특별히 한정되지 않으나, 옥수수 전분이 사용될 수 있다.

상기 건조 단계는 건조에 의해 당성분이 담체의 표면에 더 견고하게 결합하게 되고, 전분에 의해 한 번 더 견고하게 고정되게 하기 위한 것이다. 즉, 이렇게 건조된 담체는 배양액 속에서 쉽게 설탕성분이 배양액에 희석되지 않으므로 미생물이 설탕에 의해 유인되어 담체의 표면 및 세공에 더 잘 활착되게 만든다.

상기 다공성 미생물 담체를 제조하기 위한 다공질 재료로는 규조토, 활성탄, 목탄, 천연광물류, 탄산칼슘, 및 토양소성물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 것이 사용될 수 있다. 이들 중에서 비중 등을 고려할 때 규조토가 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 다공질 재료로는 분말로 만든 후, 바인더를 섞어서 직경이 3mm ~ 20mm로 성형한 것이 사용될 수도 있다.

본 발명에서, 상기 미생물 담체들을 수용하는 캡슐로는 생분해성 고분자를 포함하는 성분으로 제조된 것으로서 상기 미생물이 담지된 다수개의 미생물 담체가 빠져 나가지 않게 수용할 수 있으며, 오수가 캡슐 내부로 드나들 수 있는 개구가 다수개 형성된 것을 사용된다.

상기 캡슐은 생분해성 고분자로서 전분을 포함하는 성분을 사용하여 고형으로 제조되고, 뚜껑의 개폐가 가능한 것이 사용될 수 있다.

또한, 상기 캡슐은 생분해성 고분자인 전분 100 중량부를 기준으로 발포제 0.2~3 중량부, 및 물 10~30 중량부를 섞어 반죽한 후, 가온하여 발포시킨 후, 성형함으로써 고형으로 제조되며, 표면에 미세 기공을 다수 형성시킨 것일 수 있다. 상기와 같이 표면에 미세 기공이 형성되는 경우, 미생물의 활착이 크게 용이해진다.

상기에서 발포제로는 특별히 한정되지 않으며, 대표적으로 베이킹 파우더를 들 수 있다.

또한, 상기 캡슐 형성을 위한 반죽은 고분자인 전분 100 중량부를 기준으로 발포제 0.2~3 중량부, 및 물 10~30 중량부에 설탕 5~20 중량부를 더 섞어 반죽한 것을 사용할 수 있다. 상기와 같이 설탕이 더 첨가되는 경우, 다량의 미생물의 캡슐 표면에 대한 활착을 더 쉽게 유인할 수 있다.

본 발명은 또한,

미생물 담체들이 수용된 캡슐로서,

상기 미생물 담체는

① 다공질 재료를 산성용액에 침지시켜서 기공을 확대시키고 무균처리한 후, 물로 세정하는 단계;

② 상기 산처리된 다공질 재료를 가열용기에 넣고, 설탕 7~30중량%, 전분 3~20중량%, 및 물 60~85 중량%를 포함하는 함침 용액을 상기 다공질 재료가 잠길 만큼 넣고 가열하여 0.3~3시간 동안 끓이면서 다공질 재료에 당성분을 함침시키는 단계; 및

③ 상기 당성분이 함침된 다공질 재료를 건조시키는 단계를 포함하여 제조된 미생물 담체를 사용하며,

상기 미생물 담체들을 수용하는 캡슐은 생분해성 고분자를 포함하는 성분으로 제조된 것으로서 상기 미생물이 담지된 다수개의 미생물 담체가 빠져 나가지 않게 수용할 수 있으며, 오수가 캡슐 내부로 드나들 수 있는 개구가 다수개 형성된 캡슐이 사용되는 것을 특징으로 하는 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐에 관한 것이다.

상기 캡슐로는 생분해성 고분자로서 전분을 포함하는 성분으로 고형으로 제조되고, 뚜껑의 개폐가 가능한 것이 사용되는 것이 사용될 수 있다.

또한, 상기 캡슐은 생분해성 고분자인 전분 100 중량부를 기준으로 발포제 0.2~3 중량부, 및 물 10~30 중량부를 섞어 반죽한 후, 가온하여 발포시킨 후, 성형함으로써 고형으로 제조되며, 표면에 미세 기공을 다수 형성시킨 것이 사용될 수 있다.

또한, 상기 반죽은 생분해성 고분자인 전분 100 중량부를 기준으로 설탕 5~20 중량부를 더 섞어 반죽하여 사용할 수도 있다.

상기 다공질 재료는 규조토, 활성탄, 목탄, 천연광물류, 탄산칼슘, 및 토양소성물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 것일 수 있다.

이하에서, 본 발명의 구체적인 실시 방법에 대하여 더 자세히 설명한다.

< 오염원의 미생물 채취 단계 >

오염원의 미생물 채취는 오염원의 피처리오수, 슬러지층 또는 토양층으로부터 미생물을 채취하는 단계이다.

구체적으로는 오염현장의 미생물은 슬러지(침저퇴적물 沈底堆積物)에 많이 서식하고 있으므로, 오염현장에서 슬러지를 채취하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 슬러지에 통상(筒狀)의 용기를 수직방향으로 꽂아서 채취를 한다. 이때, 일반적으로 슬러지의 표면부분(깊이 0~15cm)에는 광합성 세균과 호기성 미생물, 원생동물이 존재하고, 심도(深度) 15~35cm의 부분에는 혐기성 미생물이 존재한다.

한편, 슬러지에는 미생물이 많이 서식하고 있어서 미생물의 채취에 바람직 하지만, 오염원의 피처리수의 외에, 오염토양을 채취하여 이것을 이용해도 좋다.

한편, 오염원의 피처리오수를 채취할 경우에는 비교적 오염이 덜한 부분의 물을 채취해 이용해도 좋다. 왜냐하면, 비교적 오염이 덜한 물 부분에는 미생물에 의해 오염 상황의 개선이 이루어지고 있을 가능성이 있으므로, 수질 정화 미생물이 존재할 가능성이 있기 때문이다.

또한, 피처리오수에 잠겨있는 돌 등의 표면에 부착된 생물막을 채취해도 미생물을 채취할 수 있다.

< 미생물 선별 단계 >

미생물 선별 단계는 상기 오염원의 미생물 채취 단계에서 채취한 오수, 슬러지, 또는 토양으로부터 미생물을 분별하고 선별하는 공정이다. 일반적으로 슬러지 중의 미생물은 토양입자나 유기물에 부착하고 있으므로, 이들로부터 미생물을 분리할 필요가 있다. 구체적으로 상기에서 채취한 슬러지를 깊이 0~15cm와 심도 15~35cm의 것으로 이분한다. 그리고, 각각 예를 들면, 약 10배의 양 0.01% 트리폴리인산 소다수를 첨가해서 초음파처리를 한 후, 미생물을 토양입자나 유기물로부터 분리한다. 이때, 과잉의 초음파처리를 하면 미생물자체도 파괴되므로, 예를 들면, 20khz, 50w에서 2~10분 정도의 마일드한 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이들을 처리한 후의 상태는 토양입자나 유기물, 미생물이 혼재하고 있는 콜로이드 용액이 된다. 그래서 원심분리를 하여 비중이 가벼운 미생물은 상층의 깨끗한 부분으로 분리되므로 토양입자나 유기물로부터 미생물을 분별할 수 있다. 또한, 정화에 관여하는 원생동물류는 채취한 슬러지이나 오물, 생물막에 물을 첨가하여 체분석이나 직접분취 등으로 별도로 분리할 수 있다.

상기 미생물 분별에 의하여 얻은 상청액(上淸液)에는 여러 종류의 미생물이 혼재하고 있는 상황이므로, 예를 들면, NA배지, LB배지, PY배지, EG배지, BL배지, 특수성분조정배지 등의 여러 종류의 배지에 첨가하여, 소정의 방법에 의해 배양 및/또는 단리조작을 한다.

배양조작은 호기배양 및 혐기배양이며 자외선 램프(광합성 세균배양 시)를 조합시켜서 배양 조작을 한다. 하절기에 작용하는 정화미생물을 얻는 때는 예를 들면, 20~40℃에서 8~36시간의 조건에서, 또한, 동절기의 경우에는 예를 들면 2~25℃에서 8~72시간의 조건으로 각각 배양을 하면, 약 1000종 정도의 미생물을 얻을 수 있다.

여기에서 얻는 미생물은 그 형상, 색, 크기, 생태적 특성상태를 육안 혹은 현미경관찰을 해서 종을 판단한다. 그리고, 미생물의 종에 의해, 정화에 바람직한가 아닌가를 개략적으로 선별한다.

< 정화 미생물 동정 단계 >

정화 미생물 동정 단계는 미생물 선별 단계에서 얻은 미생물에 오염원의 피처리오수, 슬러지 또는 토양을 첨가하여 피처리오수의 정화개선미생물을 동정하는 단계이다.

미생물 선별 단계에서 얻은 선별된 미생물의 일부 또는 전부를 백금으로 소취(搔取)하고, 미생물 양을 늘리기 위해서 영양소 등을 넣은 액체 등을 사용하여 적합한 조건을 만들어 배양한다. 그리고 배양에 의해, 증식기(增殖期)~정상기(定常期)까지 증식시켜 활성화시킨다.

다음으로, 상기 미생물이 증식된 배양액에 오염현장에서 얻은 대상수역의 오수, 슬러지 또는 토양을 적정량 첨가한다. 첨가하는 양은 예를 들면, 정화하고 싶은 것이 물이면 현장의 오수를 사용하고, 슬러지이면 현장의 슬러지 10%용액, 토양이면 현장의 흙을 용해한 10%용액을 사용한다.

이렇게 하여 오염원을 감소시키는 능력이 확인된 미생물을 유용미생물로 특정한다.

상기 오염의 감소여부는 오염원을 첨가한 배양액의 COD, BOD, 질소성분, 인 등의 성분 수치가 내려가는 것, 혹은 오염원 집적체가 세분화된 것으로 판단한다.

< 미생물 배양 단계 >

미생물 배양 단계는 정화 미생물 동정 단계에서 동정한 1 또는 다수의 미생물을 대량으로 배양하는 공정이다. 정화 미생물 동정 단계에서 동정한 미생물에게 적합한 배양조건으로 미생물을 대량으로 배양한다.

한편, 이 공정은 동정한 미생물이 고초균 등의 일반적인 미생물로서 구입하여 사용할 수 있을 경우에는 생략이 가능하다. 단, 일반적인 미생물을 그 현장에 적용하면 변종이 되는 경우가 있기 때문에 현장에서 채취한 미생물을 사용하는 것이 바람직하다.

< 미생물 담지 단계 >

미생물 담지 단계는 배양된 미생물을 담체에 담지시키는 단계이다. 미생물 배양 단계에서 대량배양에 의하여 얻은 배양 미생물에 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 침지시켜, 다공성 미생물 담체의 표면 및 세공에 미생물을 담지시키고, 캡슐의 표면에도 미생물을 담지시킨다. 담체의 소재는 담지시키는 미생물에 따라 선택한다.

한편, 침지 시간은 미생물의 종, 담체의 흡착 능력에 따라 다르지만, 10분~36시간 정도가 소요되며, 바람직하게는 2~8시간이며, 더욱 바람직하게는 6시간이다.

이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.

실시예 1: 미생물 담체의 제조

평균직경 5mm의 다공성 규조토를 과산화수소수에 10분간 침지시켜서 산처리를 한 후, 물로 세정하였다. 세정이 완료된 다공성 규조토를 가열용기에 넣고, 설탕 20 중량%, 전분 5 중량%, 및 물 75 중량%로 제조된 함침 용액을 상기 다공성 규조토가 잠길 만큼 넣고 가열하여 0.5시간 동안 끓이면서 다공질 재료에 당성분을 함침시켰다. 당성분 함침이 완료된 다공질 규조토를 건조시켰다.

실시예 2: 캡슐의 제조

옥수수 전분 100 중량부를 기준으로 물 20 중량부를 섞어 반죽한 후, 성형틀에 반죽을 넣고 오수 통과 개구를 포함하는 구형으로 성형하고, 건조시켜서 캡슐을 제조하였다.

실시예 3: 캡슐의 제조(발포제 포함)

옥수수 전분 100 중량부를 기준으로 발포제로서 베이킹 파이더 1 중량부, 및 물 20 중량부를 섞어 반죽한 후, 30℃에서 발포시킨 후, 성형틀에 반죽을 넣고 오수 통과 개구를 포함하는 구형으로 성형하고, 건조시켜서 표면에 다수의 미세 기공이 형성된 캡슐을 제조하였다.

실시예 4: 캡슐의 제조(발포제 및 설탕 포함)

옥수수 전분 100 중량부를 기준으로 발포제로서 베이킹 파이더 1 중량부, 설탕 10 중량부, 및 물 20 중량부를 섞어 반죽한 후, 30℃에서 발포시킨 후, 성형틀에 반죽을 넣고 오수 통과 개구를 포함하는 구형으로 성형하고, 건조시켜서 표면에 다수의 미세 기공이 형성된 캡슐을 제조하였다.

실시예 5: 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐의 제조

실시예 1에서 제조된 미생물 담체들을 실시예 2에서 제조된 캡슐에 넣어 캡슐 내부 공간의 1/2을 채워서 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 제조하였다.

실시예 6: 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐의 제조

실시예 1에서 제조된 미생물 담체들을 실시예 3에서 제조된 캡슐에 넣어 캡슐 내부 공간의 1/2을 채워서 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 제조하였다.

실시예 7: 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐의 제조

실시예 1에서 제조된 미생물 담체를 실시예 4에서 제조된 캡슐에 넣어 캡슐 내부 공간의 1/2을 채워서 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 제조하였다.

비교예 1: 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐의 제조

실시예 1에서 사용된 것과 동일한 평균직경 5mm의 다공성 규조토를 실시예 2에서 제조된 캡슐에 넣어 캡슐 내부 공간의 1/2을 채워서 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 제조하였다.

시험예 1: 미생물 활착 테스트

상기 실시예 5~7 및 비교예 1에서 제조된 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 고초균 25g과 물 5 L가 혼합되어 있는 배양조에 넣고, 37℃에서 10시간 동안 침지시킨 후, 꺼내서 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐에 대한 고초균의 활착 상태를 평가하였다.

		미생물 활착 상태
실시예 5	미생물 담체(설탕+전분 함침)	담체의 표면과 세공 내부에 다량의 미생물이 활착이 발견됨
	캡슐(전분으로 제조)	캡슐 표면에 소량의 미생물 활착이 발견됨
실시예 6	미생물 담체(설탕+전분 함침)	담체의 표면과 세공 내부에 다량의 미생물 활착이 발견됨
	캡슐(전분+발포제로 제조)	캡슐 표면의 세공에 다량의 미생물 활착이 발견됨
실시예 7	미생물 담체(설탕+전분 함침)	담체의 표면과 세공 내부에 다량의 미생물 활착이 발견됨
	캡슐(전분+발포제+설탕으로 제조)	캡슐 표면의 세공에 다량의 미생물 활착이 발견됨
비교예 1	미생물 담체(순수 다공질 규조토)	담체의 표면에는 소량의 미생물 활착이 발견되었으나, 세공 내부에서는 미생물이 활착이 발견되지 않음
	캡슐(전분으로 제조)	캡슐 표면에 소량의 미생물 활착이 발견됨

상기 시험으로부터, 본 발명의 설탕(전분 포함)이 함침됨 미생물 담체(실시예 5~7)는 그렇지 않은 담체(비교예 1)와 비교하여, 담체 표면 및 세공 내의 미생물 활착 상태가 매우 우수함을 확일 할 수 있었다.

또한, 본 발명의 미생물 담체들을 수용하는 캡슐은 전분으로 제조되고 발포에 의한 다수의 세공을 포함하므로(실시예 6), 미생물이 훨씬 쉽게 활착됨을 확인할 수 있었다. 더 나아가서 전분과 당성분을 포함하며, 발포에 의한 다수의 세공을 포함하는 캡슐의 경우, 미생물의 활착에 더 유리함을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

1. (a) 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점으로부터 다수의 미생물을 포함하는 슬러지 또는 토양을 채취하는 오염원의 미생물 채취 단계;
   (b) 상기 채취 단계에서 얻은 슬러지 또는 토양으로부터 미생물을 분별하고, 선별하는 미생물 선별 단계;
   (c) 상기 선별 단계에서 얻은 미생물을 상기 (a) 단계의 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점으로부터 채취한 오수, 슬러지 또는 토양에 첨가하여 정화 미생물을 동정하는 정화 미생물 동정 단계;
   (d) 상기 동정 단계에서 동정된 미생물을 배양조에서 배양하는 미생물 배양 단계;
   (e) 상기 배양 단계에서 미생물이 배양된 미생물 배양조에 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 침지시켜 미생물을 담지시키는 미생물 담지 단계; 및
   (f) 상기 담지 단계에서 미생물이 담지가 완료된 미생물 담체들이 수용된 수질개선용 캡슐을 상기 (a) 단계의 오염된 하천 또는 호수의 특정 지점에 투하하는 수질개선용 캡슐 투하 단계를 포함하는 수질개선방법에 있어서,
   상기 (e)단계에서 미생물 담체로는
   ① 규조토, 활성탄, 목탄, 천연광물류, 탄산칼슘, 및 토양소성물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 다공질 재료를 산성용액에 침지시켜서 기공을 확대시키고 무균처리한 후, 물로 세정하는 단계;
   ② 상기 산처리된 다공질 재료를 가열용기에 넣고, 설탕 7~30중량%, 전분 3~20중량%, 및 물 60~85 중량%를 포함하는 함침 용액을 상기 다공질 재료가 잠길 만큼 넣고 가열하여 0.3~3시간 동안 끓이면서 다공질 재료에 당성분을 함침시키는 단계; 및
   ③ 상기 당성분이 함침된 다공질 재료를 건조시키는 단계를 포함하여 제조된 미생물 담체를 사용하며,
   상기 (e)단계에서 미생물 담체들을 수용하는 캡슐로는
   생분해성 고분자를 포함하는 성분으로 제조된 것으로서 상기 미생물이 담지된 다수개의 미생물 담체가 빠져 나가지 않게 수용할 수 있으며, 오수가 캡슐 내부로 드나들 수 있는 개구가 다수개 형성된 것으로서,
   생분해성 고분자인 전분 100 중량부를 기준으로 발포제 0.2~3 중량부, 설탕 5~20 중량부, 및 물 10~30 중량부를 섞어 반죽한 후, 가온하여 발포시킨 후, 성형함으로써 고형으로 제조되고 뚜껑의 개폐가 가능하며, 표면에 미세 기공을 다수 형성시킨 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 방법.
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