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KR19990030821A - 폭기조내의 미생물을 이용한 오. 폐수처리용 미생물 처리제 및 그 제조방법 - Google Patents

폭기조내의 미생물을 이용한 오. 폐수처리용 미생물 처리제 및 그 제조방법 Download PDF

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KR19990030821A
KR19990030821A KR1019970051254A KR19970051254A KR19990030821A KR 19990030821 A KR19990030821 A KR 19990030821A KR 1019970051254 A KR1019970051254 A KR 1019970051254A KR 19970051254 A KR19970051254 A KR 19970051254A KR 19990030821 A KR19990030821 A KR 19990030821A
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microbial
aeration
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김승환
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조민호
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Abstract

미생물 증식용 반응기에 폭기조의 폭기액을 투입하고 상기 반응기에 배양물질을 첨가하여 배양하여 미생물을 증식시킴으로써 미생물 처리제를 제조하는 방법은 증식된 미생물의 활성이 우수하고 보존기간이 문제시되지 않으며, 오·폐수 중의 유기물을 신속히 분해할 수 있는 유효 미생물이 다량 함유된 미생물 처리제를 제공한다.

Description

폭기조내의 미생물을 이용한 오·폐수처리용 미생물 처리제 및 그 제조방법
[산업상 이용분야]
본 발명은 오·폐수처리용 미생물 처리제의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오·폐수처리장의 폭기조내에 우점하고 있는 오·폐수에 잘 적응된 미생물을 증식시켜 오·폐수처리용 미생물 처리제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
폐수의 처리방법에는 여러 물리화학적 방법과 생물학적 방법이 있다. 이 중 물리화학적 방법은 비용이 많이 들뿐만 아니라 처리 후의 생성물을 재처리해야 하는 단점이 있는 반면에 생물학적 방법은 상당량의 유기물 성분을 이산화탄소의 형태로 분해 및 안정시키거나 메탄가스를 생성시켜 폐수내 유기물을 제거시킴으로써 처리 후 생성물의 양이 비교적 적게 된다. 생물학적 처리방법은 주로 미생물을 이용하여 폐수내의 오염물질을 분해, 해독 및 분리시키는 것으로서, 도시생활하수의 2차 처리, 유기물을 함유한 공장폐수 및 이로부터 생성되는 슬러지의 처리에 주로 사용되며 비교적 저렴한 경비와 다양한 공정 등으로 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 폐수처리방법이다. 생물학적 방법은 산소의 이용 유무에 따라 호기성 처리와 혐기성 처리로 나뉘며, 호기성 처리에는 활성슬러지법, 살수여상법, 회전원판법, 산화지법 등이 있으며, 혐기성 처리에는 혐기성소화법, 정화조법 등이 있다.
상기 호기성 처리법에서 가장 대표적인 방법은 활성오니법으로 이 방법은 폭기조(aeration tank) 내에서 유기물을 함유한 폐수에 공기를 주입하면 폐수 속에 존재하는 미생물의 호기성 대사에 의해 유기물이 이산화탄소와 물로 분해되고 미생물 생물량이 증가하여 오·폐수 중의 유기물을 분해 제거하는 방법이다. 활성오니법을 이용한 오·폐수의 처리 공정을 도 2와 같으며, 그 전체적인 처리 공정은 다음과 같다. 우선, 유입수를 원폐수저조(11)에서 수량 및 pH를 조절해 침전하기 쉬운 부유물을 제거한 다음, 연속적으로 폭기조에 도입한다. 여기에서 호기성 미생물을 유동상태에서 폭기시키면 오·폐수 중의 유기물은 산화분해되어 제거된다. 그리고 나서 폭기조(13)의 혼합액을 연속적으로 최종 침전조(15)에서 도입해 처리수에 포함되어 있는 플록상의 활성오니를 침강 분리시켜 그 일부를 반송 활성오니라인(19)을 통하여 폭기조(13)로 반송하고 다른 일부는 잉여오니로서 탈수처리 및 처분하며 침전조(15)의 상등수를 최종적으로 소독하여 방류하는 공정으로 이루어져 있다. 이 때 생물학적 처리 장치의 핵심 역할을 하는 폭기조는 주로 콘크리트 구조물로 만들어진 반응기로서, 그 내부에 활성오니라 불리는 미생물 덩어리를 담고 있으며, 이들 미생물은 세균류, 진균류, 원생동물 및 후생동물의 각기 다른 개체군의 미생물에 의해서 구성되는 혼합 배양체로서 폐수 중에 녹아있는 용존 산소를 이용하여 증식하면서 유기성 오염 물질을 영양 성분으로 이용하여 유기성 오염 물질을 분해 제거함으로써 오·폐수를 정화시킨다. 활성오니법에 있어서 오·폐수중의 가용성 유기물을 직접 분해하는 것은 세균(bacteria)이며, 이들에 의해 대부분의 유기물 분해가 이루어진다. 이 때 폭기조의 화학적 산소 요구량(COD) 부하에 따라 활성오니를 구성하는 미생물 상이 다르게 되며 이 오·폐수중 가장 유기물 부하가 높은 폭기조의 폭기액내에는 활성이 강한 세균들이 존재하게 된다.
한편, 오·폐수처리용 미생물 처리제란 활성오니를 이용한 생물학적 오·폐수처리시에 폭기조내에 인위적으로 첨가되어 오·폐수 중의 물질이나 난분해성 물질의 분해를 촉진시켜 생물학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD) 및 부유물질(suspended solid: SS) 농도를 감소시켜 주는 처리제를 말한다.
오·폐수처리용 미생물 처리제는 제품의 형태에 따라 고체형과 액체형으로 나눌 수 있다. 고체형 미생물 처리제는 분리된 미생물을 농축배양한 후, 곡물원료 배지에 접종하여 고체배양하고 열풍건조한 후 파쇄과정을 거쳐 제품화하거나 종균을 액체배양하고 동결건조시킨 후에 볏집, 쌀겨, 톱밥 또는 낙엽 등의 곡물원료와 혼합하여 제품화한다. 일부의 경우에는 액체 배양액에 계면활성제와 글리세롤(glycerol)을 첨가하여 분무건조(spray dry)한 후에 제품화하기도 한다.
액체형 미생물 처리제는 분리된 미생물을 액상으로 농축배양한 후, 실리콘오일 및 비이온성 계면활성제를 투입하여 제품화하는 방법 등을 사용하고 있다.
일반적으로 열풍건조, 동결건조 및 분무건조 등을 통해 제조된 고체형 미생물 처리제는 보존성이 우수하고 제품의 변질 우려가 없는 장점을 지닌 데 반해, 오·폐수처리시 유효 미생물이 활성화되는데 소요되는 시간이 길다는 단점을 지니고 있으며, 액체형 미생물 처리제는 고체형 미생물 처리제와는 반대로 미생물 활성에 소요되는 시간이 비교적 짧은데 반해 보존기간이 짧고 변질되기 쉬운 단점을 가지고 있다.
상기에서 고체형 미생물 처리제의 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 제95-26824호에서는 미생물 처리제의 물질대사 촉진용으로 일정량의 슬러지를 첨가한 후, 토양에서 분리한 균주를 이용하여 처리제화하였으며, 대한민국 공개특허 제96-14334호에서는 미생물이 생체 대사경로에 쉽게 이용할 수 있는 탈지분유 및 글루타민산 등을 첨가하여 동결건조하여 종부시에 종균의 활성을 촉진하는 방법을 통하여 미생물 처리제의 균주 활성 문제를 개선하고자 하였다.
또한, 액체형 미생물 처리제의 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 제96-22289호 및 제96-22288호에서는 배양액에 비이온성 계면활성제 및 글리세롤등을 첨가하여 분무하는 방법을 개시하였으며, 대한민국 공개특허 제94-6931호에서는 미생물 생장 억제 처리제로서, 프로피온산염을 포함하는 액상 미생물 처리제를 제조하여 미생물의 보존성을 증대함으로써 미생물 처리제의 보존기간을 연장하고자 하였으나, 미생물의 활성과 보존성의 두 가지 문제점을 동시에 해결하는데는 어려움이 있었다. 따라서 오·폐수처리시 활성이 우수하고 보존기간이 문제시되지 않으며, 적용대상 오·폐수중의 유기물을 신속히 분해할 수 있는 유효 미생물이 다량함유된 미생물 처리제의 개발이 시급한 상황이다.
배양기를 이용하여 오·폐수처리 효율을 극대화하려는 기존의 방법으로는 미생물 발효 탱크에 4종의 호기성 미생물과 혐기성 미생물을 투입하여 악취, 유해가스 및 유해물질을 배출하지 않고 하수를 처리하는 기술이 국제특허공개 WO 96/15992에 개시되어 있다. 이 기술은 발효기내에서 미생물을 증식시키는 목적이 아니고, 자연에서 분리된 특정 미생물을 투입하여 하수 슬러지에 적응시켜 유해가스 등을 제거하는 방법으로 투입된 균이 슬러지에 적응하는데 일정 시간이 소요되는 단점이 있다. 또한, 미국특허 제5,376,275호에 순환(recirculation)장치 및 2~3개의 동일한 구조를 가진 발효기와 연결될 수 있는 구조를 지닌 발효기에 하수 슬러지를 15~60일간 발효시킨 후 이를 새로 유입되는 슬러지와 혼합하여 조정 슬러지(conditioned sludge)를 만든 후 혐기조→무산소조→호기조로 구성된 처리조에 투입함으로써 질소와 인의 함량을 감소시키는 기술이 소개된 바 있는데, 이 기술은 상기한 WO 96/15992호와 같이 발효기내에서 미생물을 증식시키는 목적이 아닌 미생물을 이용한 슬러지내 탈인과 탈질을 목적으로 하는 방법으로, 15일 내지 60일 정도의 상당히 긴 처리시간이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 오·폐수처리시 활성이 우수하고 보존기간이 문제시되지 않으며, 적용대상 오·폐수중의 유기물을 신속히 분해할 수 있는 유효 미생물이 다량 함유된 미생물 처리제를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 오·폐수처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 종래 기술에 의한 오·폐수처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예 5에 의하여 미생물 처리제가 투입되지 않은 폭기조의 미생물 상을 나타낸 사진.
도 4는 본 발명의 실시예 5에 의하여 미생물 처리제가 투입 1일 후의 폭기조의 미생물 상을 나타낸 사진.
도 5는 본 발명의 실시예 5에 의하여 미생물 처리제가 투입 2일 후의 폭기조의 미생물 상을 나타낸 사진.
도 6은 본 발명의 실시예 5에 의하여 미생물 처리제가 투입 3일 후의 폭기조의 미생물 상을 나타낸 사진.
도 7은 본 발명의 실시예 5에 의하여 미생물 처리제가 투입 7일 후의 폭기조의 미생물 상을 나타낸 사진.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 원폐수저조 13: 폭기조
15: 침전조 17: 미생물 배양용 반응기
19: 반송 활성오니 라인
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 미생물 증식용 반응기에 폭기조의 폭기액을 투입하고 상기 반응기에 배양물질을 첨가하여 배양함으로써 미생물을 증식시키는 공정을 포함하는 오·폐수처리용 미생물 처리제 제조방법을 제공한다.
상기한 배양물질은 펩톤(peptone) 0.05~3중량%, 이스트 추출액(yeast extract) 0.01~2중량%, 포도당(glucose) 0~2중량%, 인산이수소칼륨(KH2PO4) 0~2중량%, 인산수소이칼륨(K2HPO4) 0~1중량%, 황산마그네슘(MgSO4) 0.001~0.1중량% 및 염화철(FeCl3) 0.0001~0.5중량%을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 성분의 양은 미생물을 분리하고자 하는 폭기액 100ml당 투입되어야 하는 고형분의 양이므로 폭기액이 수용액인 이상 별도의 물은 투입할 필요는 없다. 상기의 각 성분의 양이 범위 내에 포함되지 않을 경우에는 미생물 증식에 따른 pH 변화 등으로 인해 특정 종류의 미생물이 증식할 여지가 있으며, 배지의 함량에 따라 균수 및 균종의 변화를 가져올 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 오·폐수를 유입시켜 침전하기 쉬운 부유물을 제거하는 원폐수저조(11)와 상기 원폐수저조(11)와 연결되어 있어서 상기 부유물을 제거한 오·폐수를 도입하고 호기성 미생물을 폭기시켜 오·폐수 중의 유기물을 산화 분해시키는 폭기조(13)와 상기 폭기조(13)와 연결되어 있어서 상기 폭기조의 혼합액을 도입하고 플록상의 활성오니를 침강분리시키는 침전조(15)를 포함하는 생물학적 오·폐수 처리장치에 있어서, 상기 폭기조의 폭기액을 투입하고 배양물질을 첨가하여 상기 미생물을 증식시켜 미생물 처리제를 제조하고 상기 미생물 처리제를 상기 폭기조로 투입하는 미생물 배양용 반응기(17)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 오·폐수 처리장치를 제공한다. 본 발명에 의한 오·폐수 처리장치는 도 1에 도시되어 있다.
상기한 배양물질은 펩톤 0.05~3중량%, 이스트 추출액 0.01~2중량%, 포도당 0~2중량%, KH2PO40~2중량%, 황산마그네슘 0.001~0.1중량% 및 염화철 0.0001~0.5중량%을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 오·폐수처리장별로 배출되는 오·폐수에 대해 활성이 가장 우수한 미생물은 각 오·폐수처리장의 폭기조내에 존재하고 있는 점에 착안하여 이를 현장에서 바로 액체 상태로 증식시켜 폭기조에 재투입하여 활성이 우수하고 오·폐수처리장의 생태계에 잘 적응된 미생물의 농도를 증가시킴으로써 일반적인 오·폐수처리용 미생물 처리제가 지니고 있는 활성, 보존성 및 유효 미생물 수에 대한 문제를 해결할 수 있는 오·폐수처리용 미생물 처리제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 반응기에 가장 유기물 부하가 높은 폭기액을 넣고, 여기에 펩톤 및 이스트 추출액 등을 주원료로 하는 멸균된 배지를 넣은 후, 24시간 배양하여 오·폐수에 가장 잘 적응된 고활성 미생물을 증식시키는 것을 그 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
폭기조의 COD 부하에 따라 활성오니를 구성하는 미생물 상이 다르기 때문에 오·폐수중 가장 유기물 부하가 높은 폭기조의 폭기액내에는 활성이 강한 세균들이 존재하므로, 본 발명에서 목적으로 하는 고활성 세균을 증식시키기 위해서는 유기물 부하가 가장 높은 폭기조의 폭기액을 시드(seed)로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 배지의 조성에서 적용할 수 있는 배지의 조성은 특별한 제한은 없으며, 미생물의 종류에 따라 적합한 조성을 선택할 수 있는 바, 본 발명에서는 일례로 다음의 조성을 사용하여 실시하였다. 사용하는 배지의 조성은 펩톤 0.05~3중량%, 이스트 추출액 0.01~2중량%, 포도당 0~2중량%, KH2PO40~2중량%, K2HPO40~1중량%, 황산마그네슘 0.001~0.1중량% 염화철 0.0001~0.5중량%로 이루어진다. 배지에 있어서, 탄소원으로 포도당의 함량이 높아지면 24시간 이상 배양시 경우에 따라 폭기조내의 세균보다는 곰팡이가 증식할 수도 있으며, 조성이 알맞지 않을 경우에는 균수는 증가시킬 수 있으나, 분리된 세균의 종류가 감소되는 현상이 나타날 수 있다. 상기의 배지에서 탄소원 및 완충제 이외의 성분으로 미생물 증식에 필요한 미량원소로 사용하였으며, 배지는 최소배지(minimal media)의 조성과 가깝게 포뮬레이션(formulation)함으로써 기존 영양배지에 비해 폭기조내 유효 미생물을 배지로 최대한 분리해낼 수 있는 인위적인 배지이다.
[실시예]
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
펩톤 0.3중량%, 이스트 추출액 0.05중량%, 인산수소이칼륨(K2HPO4) 0.02중량%, 황산마그네슘 0.005중량% 및 염화철 0.0001중량%를 혼합한 후, 감마선 조사(선량 10KGY)에 의해 배지를 멸균한 다음 이 고형분 혼합물질을 폭기조의 폭기액에 넣고 30℃에서 24시간 배양한 후 미생물상의 변화 및 균종을 관찰하였다. 사용한 폭기액은 폐수의 주성분이 에틸렌글리콜인 원사(原絲)공장 폐수처리장의 폭기액을 사용하였다.
[비교예 1-1]
포도당 2중량%, 이스트 추출액 0.01중량%, 인산수소이칼륨(K2HPO4) 0.2중량%, 황산마그네슘 0.04중량%, 황산암모늄 0.7중량% 및 염화철 0.05중량%을 혼합한 후, 감마선 조사(선량 10KGY)에 의해 배지를 멸균한 다음 이 고형분 혼합물질을 폭기조의 폭기액에 넣고 30℃에서 24시간 배양한 후 미생물상의 변화 및 균종을 관찰하였다. 사용한 폭기액은 폐수의 주성분이 에틸렌글리콜인 원사(原絲)공장 폐수처리장의 폭기액을 사용하였다.
[비교예 1-2]
포도당 2중량%, 이스트 추출액 0.1중량%, 인산수소이칼륨(K2HPO4) 0.2중량%, 황산마그네슘 0.04중량%, 염화철(FeCl3) 0.05중량% 및 인산삼암모늄(NH4)3PO4) 0.24중량%, 이인산수소암모늄((NH4)2PO4) 0.3중량%를 혼합한 후, 감마선 조사(선량 10KGY)에 의해 배지를 멸균한 다음 이 고형분 혼합물질을 폭기조의 폭기액에 넣고 30℃에서 24시간 배양한 후 미생물상의 변화 및 균종을 관찰하였다. 사용한 폭기액은 폐수의 주성분이 에틸렌글리콜인 원사(原絲)공장 폐수처리장의 폭기액을 사용하였다.
상기 실시예 1과 비교예 1-1 및 비교예 1-2의 배지조성으로 폭기조의 폭기액을 넣고 24시간동안 미생물을 배양하였을 때, 실시예의 경우에는 24시간 이후에도 곰팡이 및 효모의 성장이 관찰되지 않았으며 분리된 세균의 종류도 비교예보다 많음을 알 수 있었다. 그러나 비교예와 같이 배지의 탄소원을 포도당으로 사용하였을 경우에는 24시간 이내에 세균보다는 효모 및 곰팡이의 성장이 관찰되었으며, 특히 비교예 1-2에서와 같이 배지의 완충제로 인산 대신에 암모니아를 사용할 때는 시간이 경과하면서 배지의 pH가 산성으로 변화되는 현상을 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1의 액체배지에 한천 1.7중량%를 첨가하여 고체배지를 제조한 후, 이 고체배지를 이용하여 폭기조의 미생물을 분리한 다음 분리된 호기성 미생물의 총수 및 종류를 측정하였다.
[비교예 2]
기존 미생물 분리용 영양배지인 트립틱 소이 아가(tryptic soy agar, Difco Co.)를 이용하여 폭기조의 미생물을 분리한 다음 분리된 호기성 미생물의 총수 및 종류를 측정하였다.
하기한 표 1은 실시예 2와 비교예 2의 배지를 각각 이용하여 폭기조의 미생물을 분리한 다음, 분리된 호기성 미생물의 총수와 분리된 균의 종류를 측정한 결과이다.
[표 1]
배지 종류에 따른 폭기조에서 분리된 미생물의 수와 종류
상기의 표 1에서와 같이 실시예 2의 배지에서 분리한 호기성 미생물의 총수 및 균종이 기존 배지인 비교예 2의 배지에 비하여 증가된 것을 볼 때, 본 발명에 의한 배지가 폭기조내의 미생물 수와 종류를 인위적으로 배양하는데 효과적임을 알 수 있다. 또한 배지의 조성 및 성분들의 함량이 폭기조내의 미생물을 수와 종류를 결정하는 중요한 요인이라 할 수 있다.
[실시예 3]
상기 실시예 1의 액체배지를 이용하여 폭기조내의 미생물을 증식시킨 후, 염화암모늄(NH4Cl) 0.05중량%, 황산암모늄((NH2)2SO4) 0.05중량%, 인산수소이나트륨(Na2HPO4) 0.3중량%, 인산이수소칼륨(KH2PO4) 0.2중량%, 황산마그네슘(MgSO4) 0.001중량%, 염화철(FeCl3) 0.001중량%의 조성에 탄소원으로 에틸렌글리콜(ethylene glycol)을 1중량% 첨가한 최소배지를 이용하여, 폐수의 주성분이 에틸렌글리콜일 경우, 배지를 통해 증식된 미생물 중 에틸렌글리콜 분해에 직접적으로 관여하는 미생물 수를 측정하고, 본 발명에서 제시한 상기 실시예 2의 고체배지를 이용하여 전체적으로 유효한 미생물 수를 측정하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 3에서 상기 실시예 1의 액체배지를 이용하여 폭기조내의 미생물을 증식시키지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법에 의하여 폭기조내의 유효 미생물 수와 에틸렌글리콜 분해에 직접적으로 관여하는 미생물의 수를 측정하였다.
하기의 표 2는 상기 본 발명의 실시예 3에서 제시한 배지 및 방법으로 폭기조내 미생물을 증식시킨 경우와 비교예 3의 증식시키지 않은 상태의 유효 미생물 및 특히 에틸렌글리콜이 주성분인 폐수의 경우에 에틸렌글리콜 분해에 직접적으로 작용하는 미생물의 증식정도를 비교한 결과이다.
[표 2]
배양 전후의 폭기조내 유효 미생물 수
상기의 표 2에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예 3에서 제시된 방법을 통해 폭기조내의 미생물을 증식시켰을 경우, 유혀 미생물의 수는 1011CFU/ml 정도로, 기존의 종균제들이 지니고 있는 104~109CFU/ml 수준보다 훨씬 많은 수의 미생물을 증식시킬 수 있다. 이로써 본 발명에 의하여 활성이 우수하며, 폐수에 적응이 잘 되어 있는 미생물 처리제를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 4]
상기 실시예 1의 액체배지를 멸균한 다음, 이 액체배지를 에틸렌글리콜이 주성분인 폭기조의 폐수 1ℓ에 넣고 30℃에서 24시간 배양한 후, 증식시킨 미생물을 500ppm 의 농도로 폭기조에서 1회 투입하고 3일간 폭기시키면서 COD값을 측정하고, 원폐수에서의 플록(floc) 형성능을 관찰하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 4에서 에틸렌글리콜이 주성분인 페수 1ℓ 에 증식시킨 미생물을 투입하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법에 의하여 COD값 및 플록 형성능을 관찰하였다.
하기의 표 3은 실시예 4의 본 발명에서 제시한 방법으로 미생물을 증식시켜 폐수에 투입한 경우와 비교예 4의 미생물을 투입하지 않은 경우에 COD값의 3일간의 변화를 나타낸 결과이다.
[표 3]
COD 제거능
* 원폐수의 초기 COD값: 300ppm
상기의 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제시한 방법을 통해 폐수내 미생물을 증식시킨 후 처리효율을 본 결과 초기 COD값이 증가하다가 2일부터 감소되어 결과적으로 비교예에 비해 1.5배 정도의 처리 효율을 보여주었다. 초기에 비교예에 비해 실시예의 경우 COD값이 높게 나타난 것은 증식된 미생물이 유기물을 분해하면서 세균이 증식하는데 따른 결과라 생각된다. 폐수내에서 플록 형성능이 경우에서도, 실시예 4의 경우 원폐수내 플록 형성이 2일 이내에 관찰되었으나, 비교예 4의 경우 3일 이후로 미약하게 형성되기 시작하였다.
[실시예 5 및 비교예 5]
파일럿 스케일(70ℓ×4)에 사상성 세균이 우점하는 벌킹성(bulking) 폐수를 넣고, 본 발명에서 제시한 실시예 1의 액체배지와 폭기조의 폭기액을 이용하여 미생물을 증식시킨 후, 500ppm의 농도로 폭기조에 7일간 재투입하면서 플록 형성능과 세균 및 원생동물상의 변화를 관찰하였으며, 본 발명에서 제시한 방법으로 벌킹성 미생물 상을 정상적인 미생물 상으로 대체할 수 있는지의 여부를 측정하였다.
도 3은 미생물 처리제를 투입하기 전에 폭기조의 미생물 상을 나타낸 사진으로 플록 형성 미생물의 대부분이 사상성 세균(filamentous bacteria)임을 알 수 있으며, 도 4는 미생물 처리제 투입 1일 후의 미생물 상을 나타낸 사진으로 플록 내에 사상성 세균이 주로 관찰되나, 서서히 정상적인 플록으로 대체되어 가고 있는 것을 알 수 있다. 1일 경과 후에는 플록의 형태가 사상성 세균이 우점하는 벌킹성으로서 초기와는 그리 큰 변화를 나타내지는 않으나, 폭기액 중 비사상성 세균의 수가 처음보다 증가하였음을 알 수 있다.
도 5는 미생물 처리제 투입 2일 후의 미생물 상을 나타낸 사진으로 플록 내에 사상성 세균이 관찰되나, 서서히 정상적인 플록으로 대체되어 가고 있고, 3일차 미생물 상을 나타낸 사진인 도 6을 보면 서서히 정상적인 플록으로 대체되어 가고 있는 것을 알 수 있다. 3일 이후로는 플록 내에 사상성 세균이 거의 없어지면서, 비사상성 세균으로 대체되어감을 볼 수 있다. 7일 이후로는 정상적인 플록으로 변화되면서 도 7에서 보는 바와 같이 사상균이 관찰되지 않는다. Vorticella spp. 와 Aspidisce spp. 등의 다른 원생동물이 관찰되는 것으로 보아 미생물을 정상적인 상을 변화시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 폭기조내의 유효 미생물을 증식시키는 과정에서 폐수 중 공존하는 사상성 세균을 증식시키기보다는 제한된 배양시간 내에 비사상성 세균의 수를 증식시켜 미생물 처리제를 폐수에 유입시 세균간의 경쟁에서 우위를 차지함으로써 벌킹성 플록을 정상적인 플록으로 변화시킬 수 있다. 본 발명의 증식과정에서 사용하는 배지의 구성성분 및 조성은 상당히 중요하며, 본 발명에서 제시한 배지의 조성이 이러한 요건을 충족시킬 수 있다.
본 발명에 의하여 제조된 오·폐수처리용 미생물 처리제는 기존 폭기조 환경에서 적응이 된 균주들로서 오·폐수처리장내 폭기조에 재투입시 별도의 활성화 과정이 필요 없으며, 오·폐수중의 유기물 분해능이 뛰어난 균주들로 구성되어 있으므로 기존의 어떠한 형태의 미생물 처리제보다도 신속하고 효과적으로 오·폐수처리에 이용될 수 있는 장점을 가지고 있다. 미생물 처리제를 바로 만들어 재투입함으로써 기존의 오·폐수처리용 미생물처리제가 지니고 있는 문제점들 즉, 고체형의 경우 미생물의 활성화로 인한 처리효율저하 및 액체형이 지니고 있는 보관상의 문제점을 동시에 해결할 수 있다. 특히, 본 발명은 각 오·폐수처리장마다 특징적인 유기물이 주된 COD 물질이며, 오·폐수처리장별 유기물에 대해 적응이 잘 되고 활성이 뛰어난 미생물은 폐수처리장내 폭기조에 존재하고 있다는 점을 감안하여 각 오·폐수처리장별로 활성이 뛰어난 미생물을 증식시켜 미생물처리제로 활용함으로써, 미생물을 토양 및 자연에서 분리한 균주를 증식시켜 상품화한 기존의 미생물처리제들에 있어서, 그 균주들이 오·폐수처리장내 투입시 오·폐수 처리장 환경에 적응이 되지 않아 기대 효과를 크게 거두지 못하는 문제점들을 쉽게 해결할 수 있다. 또한 본 발명에서 제시된 구성성분 및 조성을 이용하여 미생물 처리제를 제조시, 폭기조내의 유효 미생물을 증식시키는 과정에서 오·폐수 중 공존하는 사상성 세균을 증식시키기보다는 제한된 배양시간 내에 비사상성 세균의 수를 증식시킴으로써, 이를 미생물 처리제로 폐수에 유입시킬 때에 이들 두 종류의 세균간의 경쟁에서 비사상성 세균이 우위를 차지함으로써 벌킹성 플록을 정상적인 플록으로 변화시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 미생물 증식용 반응기에 폭기조의 폭기액을 투입하고;
    상기 반응기에 배양물질을 첨가하여 배양함으로써 미생물을 증식시키는;
    공정을 포함하는 오·폐수처리용 미생물 처리제 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 배양물질은 펩톤 0.05~3중량%, 이스트 추출액 0.01~2중량%, 포도당 0~2중량%, KH2PO40~2중량%, K2HPO40~1중량%, 황산마그네슘 0.001~0.1중량% 및 염화철 0.0001~0.5중량%을 포함하는 오·폐수처리용 미생물처리제 제조방법.
  3. 오·폐수를 유입시켜 침전하기 쉬운 부유물을 제거하는 원폐수저조와;
    원폐수저조와 연결되어 있어서 상기 부유물을 제거한 오·폐수를 도입하고 호기성 미생물을 폭기시켜 오·폐수 중의 유가물을 산화분해시키는 폭기조와;
    상기 폭기조와 연결되어 있어서 상기 폭기조의 혼합액을 도입하고 플록상의 활성오니를 침강분리시키는 침전조를; 포함하는 생물학적 오·폐수 처리장치에 있어서, 상기 폭기조의 폭기액을 투입하고 배양물질을 첨가하여 상기 미생물을 증식시켜 미생물 처리제를 제조하고 상기 미생물 처리제를 상기 폭기조로 투입하는 미생물 배양용 반응기를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 오·폐수 처리장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기한 배양물질은 펩톤 0.05~3중량%, 이스트 추출액 0.01~2중량%, 포도당 0~2중량%, KH2PO40~2중량%, K2HPO40~1중량%, 황산마그네슘 0.001~0.1중량% 및 염화철 0.0001~0.5중량%을 포함하는 생물학적 오·폐수처리 장치.
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