KR19990065800A - 폐수처리용 미생물 및 미생물제제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기성 복합폐수 처리능이 우수한 신규한 미생물 슈도모나스 종 씨제이-비25(Pseudomonassp. CJ-B25), 락토바실러스 종 씨제이-이30(Lactobacillussp. CJ-E30), 마이크로코커스 종 씨제이-씨14(Micrococcussp. CJ-C14), 슈도모나스 종 씨제이-에프31(Pseudomonassp. CJ-F31), 어위니아 종 씨제-디17(Erwiniasp. CJ-D17) 및 셀룰로모나스 종 씨제이-지22(Cellulomonassp. CJ-G22)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기의 신규한 미생물이 유기 및 무기 담체, 영양성분 및 미량성분과 혼합하여 이루어진 유기성 복합폐수 처리용 미생물제제에 관한 것이다.

Description

폐수 처리용 미생물 및 미생물제제(Microorganisms for Treating Waste Water and Microorganism Preparations)

본 발명은 생물학적 폐수 처리에 관한 것이다. 보다 특정적으로는 본 발명은 생물학적 폐수 처리에 유용한 신규한 미생물 및 식품폐수나 축산폐수 등의 유기성 복합폐수의 처리에 효과가 탁월한 폐수정화용 미생물제제에 관한 것이다.

산업의 발달과 함께 부수적인 과제로 부상하고 있는 환경문제는 최근에 들어와서는 어느 개인의 문제가 아닌 국가적, 세계적인 차원으로 등장하고 있다. 지금까지의 환경산업계에서는 분해성 물질에 촛점을 맞추어 처리시설을 개발하고 화학물질을 개발해 왔으나, 처리경비 및 처리의 한계가 있었다. 따라서, 환경산업에서 요구되는 연구개발 분야로 미생물 연구에 집중되기 시작하였다. 즉, 산업폐수를 처리하는 방법으로 물리적, 화학적 및 생물학적 방법이 있으나 다양한 오염물질을 분해, 제거할 수 있는 방법으로서 물리, 화학적 처리법에 비하여 2차 오염의 가능성이 적을 뿐만 아니라 보다 경제적이고 효율적인 처리방법으로 평가되고 있는 미생물을 이용한 생물공학적 처리법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

미생물에 대한 연구는 주로 특정화합물을 분해하는 능력을 지닌 균주를 선별하고 이용하는데 로도코커스 속(Rhodococcus)에 의한 방향족 할로겐화합물 및 페놀 등을 분해하는 방법(Gennadi et al, Appl. Environ, Microbiol. 61, 4191:1995)이 보고되었고, 아쓰로박터 속(Arthrobacter)에 의한 이프로딘(iprodine)을 분해하는 방법(Danielle et al, Appl. Environ. Microbiol. 61, 3216:1995) 이 보고되는 등 각종 난분해성 물질의 분해에 관련된 미생물을 선별하는 연구가 활발히 진행중이다. 또한, 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 균주를 활성탄에 고정화하여 페놀을 반연속식 또는 연속식으로 분해하는 방법(Ehrhardt et al, Appl. Microbiol. Biotechnol. 30, 312:1989) 등 난분해성 물질의 분해능을 지닌 미생물을 고정화하여 처리하는 기술에 대한 연구도 진행되고 있다. 그러나, 실제 현장의 폐수에 대하여 우수한 처리능력을 지닌 미생물을 선별하고 적용하는 사례는 미미하며, 최근에 분해능력이 우수한 활성이 높은 미생물을 분리, 선별하여 산업현장의 폐수처리에 응용하려는 연구가 진행되고 있다.

한편, 생물학적 폐수처리의 원리는 폐수내에 존재하는 유기물질을 미생물이 이용하여 무기물질로 전환시키는 것으로 그 과정은 폐수중의 영양물질(유기물질)과 미생물세포의 접촉에 의해 흡착되는 단계, 흡착된 영양물질을 미생물이 각종 효소에 의해 분해하며 일부는 세포로 합성되는 단계, 또 미생물세포를 침강성이 양호한 플럭(flock)으로 만들어 침전시키는 단계등으로 구성된다. 상기 각 단계에서 중요한 것은 응집성, 증식성, 분해성, 침강성을 높이는 것이다. 이를 위해서는 응집능력이 우수하며 각종 유기물질의 분해능력과 증식성이 좋은 미생물을 사용하는 것이며 이 미생물을 확대배양하고 보존능력을 향상시키는 것이 필수적인 요소이다.

그런데 종래의 미생물제제는 적절치 못한 미생물과 영양원의 불균형등으로 인하여 플럭의 형성이 불량하고 유기물의 분해속도가 느려 BOD(생물화학적 산소요구량) 및 COD(화학적 산소요구량)의 감소시간이 길며, 특히 질소/인의 불균형시에는 폭기조 과부하 상태에서 오니의 해체현상까지 발생하게 되어 폐수처리 능력이 크게 떨어지는 경향이 있었다. 또한 종래의 미생물제제는 미생물을 보존하는 능력이 불충분하기 때문에 미생물이 살아있지 못하고 자기분해를 일으키게 되어 실제로 사용시에는 미생물제제로서의 역할을 제대로 기대할 수 없었다.

따라서, 실제 현장폐수에 대하여 응집성, 분해성, 증식성이 우수한 미생물을 선별하고 적용하기 위해 이러한 유기성 복합폐수 처리능을 지닌 미생물을 이용하여 보존능력이 좋은 폐수정화용 미생물제제를 제조하는 것은 산업현장의 폐수처리에 직접 응용이 가능하기 때문에 중요한 의미를 가진다.

각종 오염물질을 처리하는데 있어서 반응조 자체를 무균계, 순수배양의 기술적용은 어려우며 따라서 복합계 내에서 이루어져야 하는데, 이를 위해서는 활성이 좋은 미생물의 분리동정이 우선되어야 한다. 또한 순수분리 동정된 미생물을 환경산업에 응용하기 위해서는 복합계 반응조 내에서 순수단일균이 우점종으로 유도되게 하는 기술의 개발이 시급하다. 이러한 기술을 확립하기 위해서는 미생물의 분리 동정시에 다음 사항을 고려하여야만 할 것이다. 첫째, 미생물의 분리원을 이용하고자 하는 적용분야와 동일한 조건에서 시료를 채취하여 분리하여야 하며, 둘째, 분리한 균이 환경에 따라 활성을 유지할 수 있도록 목적 분해물질에 대하여 순양화 기간을 가지며, 셋째, 현장적용에 우점화시키기위한 조건을 찾아야 하며, 마지막으로 연속적인 모니터링을 통하여 유용미생물을 유지할 수 있어야 한다.

본 발명자들은 상기 조건을 고려하여 오랜 기간 동안에 각종 산업체의 폐수처리장에서 미생물을 분리하고 유기성 복합폐수 조성에서 배양하여 생육도 및 유기물질의 제거효율을 측정하여 우수한 처리능을 지닌 균주를 선별하는 시험을 하던 중, 유기성 복합폐수의 처리능력이 매우 우수한 수종의 균주를 발견하게 되었으며 이들 신규한 균주들이 가장 효율적으로 유기성 폐기물에 작용하도록 복합제제화 함으로써 본 발명을 완성하였다.

또한, 본 발명자들은 새로이 분리된 본 발명의 신규한 미생물들을 혼합사용함으로써 폐수처리에서 응집성, 분해성, 증식성, 침강성을 증진시킬 수 있음을 확인하였고, 또 유기 및 무기담체에 흡착 보존시키고, 영양성분, 미량성분등과 혼합하면 상기 미생물들의 응집능력, 분해능력, 증식능력 및 침강능력을 유지 또는 증진시켜 폐수처리를 원활하게 할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

도 1은 본 발명에 따라 1차 선별 분리된 미생물 B07, B12, B17, B25 및 B32에 의한 음료폐수로 부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 2는 본 발명에 따른 신규한 미생물 슈도모나스 종 씨제이-비25(Pseudomonassp. CJ-B25)를 이용한 합성폐수의 생물화학적 산소요구량(BOD)의 제거율을 보여주는 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 신규한 미생물 슈도모나스 종 씨제이-비25의 전자현미경사진(X 12,000)이다.

도 4는 본 발명에 따라 1차 선별 분리된 미생물 C02, C05, C08, C11, C14, C15, C19, C22, C26, C28, C30, C31, C33 및 C40에 의한 육가공폐수로 부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 신규한 미생물 마이크로코커스 종 씨제이-씨14 (Micrococcussp. CJ-C14)를 이용한 합성폐수로 부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 6은 본 발명에 따른 신규한 미생물 마이크로코커스 종 씨제이-씨14의 전자현미경사진이다.

도 7은 본 발명에 따라 1차 선별 분리된 미생물 D01, D02, D06, D08, D11, D13, D15, D17, D23, D25, D26, D29, D36 및 D38에 의한 냉동식품폐수로부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 8은 본 발명에 따른 신규한 미생물 어위니아 종 씨제이-디17 (Erwiniasp. CJ-D17)을 이용한 합성폐수로부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 9는 본 발명에 따른 신규한 미생물 어위니아 종 씨제이-디17의 전자현미경사진이다.

도 10은 본 발명에 따라 1차 선별 분리된 미생물 F05, F06, F11, F15, F18, F20, F25, F26, F31, F33, F36, F40 및 F42에 의한 식품발효폐수로부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 11은 본 발명에 따른 신규한 미생물 슈도모나스 종 씨제이-에프31 (Pseudomonassp. CJ-F31)을 이용한 합성폐수로부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 12는 본 발명에 따른 신규한 미생물 슈도모나스 종 씨제이-에프31의 전자현미경사진이다.

도 13은 본 발명에 따라 1차 선별 분리된 미생물 E01, E03, E09, E10, E15, E16, E20, E27, E29, E30, E41, E47, E48 및 E56에 의한 식용유폐수로부터의 BOD 제거효율 보여주는 그래프이다.

도 14는 본 발명에 따른 신규한 미생물 락토바실러스 종 씨제이-이30 (Lactobacillussp. CJ-E30)을 이용한 합성폐수로부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 15는 본 발명에 따른 신규한 미생물 락토바실러스 종 씨제이-이30의 전자현미경사진이다.

도 16은 본 발명에 따라 1차 선별 분리된 미생물에 의한 설탕가공폐수로부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 17은 본 발명에 따른 신규한 미생물 셀룰로모나스 종 씨제이-지22 (Cellulomonassp. CJ-G22)을 이용한 합성폐수로부터의 BOD 제거효율을 보여주는 그래프이다.

도 18은 본 발명에 따른 신규한 미생물 셀룰로모나스 종 씨제이-지22의 전자현미경사진이다.

도 19는 합성혼합폐수에 대하여 본 발명에 따라 제조한 폐수정화용 미생물제제를 투여하였을 때의 처리성 및 침강성을 비교하여 나타낸 것이다.

도 20은 실제 현장에서 발생하는 유기성복합폐수인 당질폐수, 단백폐수, 지방폐수 및 이들의 혼합폐수에 대하여 본 발명에 따라 제조한 폐수정화용 미생물제제를 투여하였을 때의 효능을 비교하여 나타낸 것이다.

본 발명은 호기성 조건하에서 생육이 양호하며 유기성 복합폐수 처리능을 지닌 신규한 미생물 슈도모나스 종 씨제이-비25(Pseudomonassp. CJ-B25), 락토바실러스 종 씨제이-이30(Lactobacillussp. CJ-E30), 마이크로코커스 종 씨제이-씨14(Micrococcussp. CJ-C14), 슈도모나스 종 씨제이-에프31(Pseudomonassp. CJ-F31), 어위니아 종 씨제이-디17(Erwiniasp. CJ-D17) 및 셀룰로모나스 종 씨제이-지22(Cellulomonassp. CJ-G22)을 제공한다. 이들 신규한 미생물은 모두 한국종균협회에 1998년 1월 9일에 수탁되어 각각 수탁번호를 부여 받았으며 이는 하기 표 1에 기재된 바와 같다:

미생물 명칭	수탁번호
슈도모나스 종 씨제이-비25	KFCC-11007
락토바실러스 종 씨제이-이30	KFCC-11011
마이크로코커스 종 씨제이-씨14	KFCC-11009
슈도모나스 종 씨제이-에프31	KFCC-11008
어위니아 종 씨제-디17	KFCC-11010
셀룰로모나스 종 씨제이-지22	KFCC-11012

또한, 본 발명은 광합성세균의 일종인 홍색비유황세균 (예, 국제기탁기관인 더 아메리칸 타입 컬쳐 콜렉션으로 ATCC 11166으로 입수가능한 로도박터 종), 슈도모나스 종 씨제이-비25(Pseudomonassp. CJ-B25), 락토바실러스 종 씨제이-이30(Lactobacillussp. CJ-E30), 마이크로코커스 종 씨제이-씨14(Micrococcussp. CJ-C14), 슈도모나스 종 씨제이-에프31(Pseudomonassp. CJ-F31), 어위니아 종 씨제이-디17(Erwiniasp. CJ-D17), 셀룰로모나스 종 씨제이-지22(Cellulomonassp. CJ-G22) 및 바실러스 종(Bacillussp.) (예, ATCC 21770)과 유기담체, 무기담체, 영양성분 및 미량성분이 혼합되어 이루어진 폐수처리용 미생물제제를 제공한다.

또한, 본 발명은 홍색비유황세균, 슈도모나스 종 씨제이-비25, 락토바실러스 종 씨제이-이30, 마이크로코커스 종 씨제이-씨14, 슈도모나스 종 씨제이-에프31, 어위니아 종 씨제이-디17, 셀룰로모나스 종 씨제이-지22 및 바실러스 종을 유기담체에 혼합하고 흡착시켜 배양하고 (본원에서 1차혼합 및 확대배양공정 이라함), 이 배양액에 무기담체, 영양성분 및 미량성분을 혼합하여 미생물의 활성을 유지 및 증진시킨다음 (본원에서 2차혼합 및 숙성배양공정 이라함), 건조시키고 선별하여 적절한 수분함량과 크기를 갖는 분말을 수득(본원에서 건조 및 선별공정 이라함)하는 단계를 수행하여 폐수처리용 미생물제제를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 상기 폐수처리용 미생물제제는 상기 언급된 특정 미생물이외에 추가로 스타필로코커스 속(Staphylococcussp.), 플라보박테리움 속(Flavobacteriumsp.), 스페로틸루수 속(Sphaerotilussp.), 주글로에아 속(Zoogloeasp.) 및 니트로조모나스 속(Nitrosomonassp.) 미생물을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 각 종 미생물의 성상은 다음과 같다.

슈도모나스 종 씨제이-비25는 복합배지상에서 둥글고 편편한 콜로니를 형성하며 이의 성상은 하기 표 2, 표 3 및 표 4에 기재되어 있다.

형태적 배양적 특성

항목	특성
그람염색	-
모양	간균
운동성	+

생리 및 생화학적 특성

항목	특성
용혈성	-
산화효소	+
카탈라제	+
산소요구성	호기성
이돌형성	-
질산을 아질산으로 환원	+
우레아제 형성	+
메틸레드 시험	-
전분 가수분해	-
젤라틴 가수분해	-
O/F 시험	O+F
페닐알라닌 디아미네즈	+

유기물 이용능력

항목	특성
글루코스	+
프락토스	+
아세테이트	-
타르트레이트	-
솔비톨	+
만니톨	+
에탄올	+
아르기닌	-
m-이노시톨	+

락토바실러스 종 씨제이-이30은 복합배지상에서 둥글고 볼록한 콜로니를 형성하며 이의 성상은 하기 표 5, 표 6 및 표 7에 나타나 있다.

형태적 및 배양적 특성

항목	특성
그람염색	+
모양	간균
운동성	-
포자형성	-

생리 및 생화학적 특성

항목	특성
용혈성	-
산화효소	-
카탈라제	-
산소요구성	미호기성
인돌형성	-
질산을 아질산으로 환원	-
우레아제 형성	-
메틸레드 시험	-
전분 가수분해	-
젤라틴 가수분해	-
O/F 시험	O+F
시트레이트 시험	+

유기물 이용능력

항목	특성
글루코스	+
프락토스	-
아세테이트	-
타르트레이트	-
솔비톨	-
만니톨	+
에탄올	-
아르기닌	-
글루코네이트	-

마이크로코커스 종 씨제이-씨14는 복합배지상에서 둥글고 돌출된 콜로니를 형성하며 이의 성상은 하기 표 8, 표 9 및 표 10에 나타나 있다.

형태적 및 배양적 특성

항목	특성
그람염색	+
모양	4연쇄상 구균
운동성	-
포자형성	-

생리 및 생화학적 특성

항목	특성
용혈성	-
산화효소	-
카탈라제	+
산소요구성	조건적 혐기성
인돌형성	-
질산을 아질산으로 환원	-
우레아제 형성	+
메틸레드 시험	-
전분 가수분해	-
젤라틴 가수분해	+
O/F 시험	O+F
VP 시험	-

유기물 이용능력

항목	특성
글루코스	+
프락토스	-
아세테이트	+
타르트레이트	+
시트레이트	+
만니톨	-
에탄올	-
아르기닌	-
m-이노시톨	-

슈도모나스 종 씨제이-에프31은 복합배지상에서 둥글고 볼록한 콜로니를 형성하며 이의 성상은 하기 표 11, 표 12 및 표 13에 나타나 있다.

형태적 및 배양적 특성

항목	특성
그람염색	-
모양	간균
운동성	+

생리 및 생화학적 특성

항목	특성
용혈성	-
산화효소	-
카탈라제	+
산소요구성	조건적 혐기성
인돌형성	-
질산을 아질산으로 환원	+
우레아제 형성	-
메틸레드 시험	+
전분 가수분해	-
젤라틴 가수분해	+
O/F 시험	O+F
시트레이트 시험	-
VP 시험	-

유기물 이용능력

항목	특성
글루코스	+
프락토스	+
m-이노시톨	+
타르트레이트	-
솔비톨	+
만니톨	+
에탄올	-
아르기닌	-
글루코네이트	-

어위니아 종 씨제이-디17(Erwiniasp. CJ-D17)은 복합배지상에서 둥글고 볼록한 콜로니를 형성하며 이의 성상은 하기 표 14, 표 15 및 표 16에 나타나 있다.

형태적 및 배양적 특성

항목	특성
그람염색	-
모양	간균
운동성	-

생리 및 생화학적 특성

항목	특성
용혈성	-
산화효소	-
카탈라제	+
산소요구성	조건적 혐기성
인돌형성	-
질산을 아질산으로 환원	+
우레아제 형성	+
메틸레드 시험	-
전분 가수분해	-
젤라틴 가수분해	+
O/F 시험	O+F
시트레이트 시험	+

유기물 이용능력

항목	특성
글루코스	+
프락토스	+
아세테이트	-
타르트레이트	-
솔비톨	-
만니톨	+
에탄올	-
아르기닌	+
글루코네이트	-

셀룰로모나스 종 씨제이-지22(Cellulomonassp. CJ-G22)는 복합배지상에서 둥글고 볼록한 콜로니를 형성하며 이의 성상은 하기 표 17, 표 18 및 표 19에 나타나 있다.

형태적 및 배양적 특성

항목	특성
그람염색	+
모양	간균
운동성	+
포자형성	-

생리 및 생화학적 특성

항목	특성
용혈성	-
산화효소	-
카탈라제	+
산소요구성	호기성
인돌형성	-
질산을 아질산으로 환원	+
우레아제 형성	-
메틸레드 시험	+
전분 가수분해	-
젤라틴 가수분해	+
O/F 시험	O+F
VP 시험	-

유기물 이용능력

항목	특성
글루코스	+
프락토스	-
아세테이트	-
타르트레이트	-
솔비톨	-
만니톨	-
에탄올	-
아르기닌	-
시트레이트	-

본 발명에 따른 폐수정화용 미생물제제의 제조방법은 다음과 같다.

상기에서 언급된 유기물질 분해능력이 우수한 미생물 각각을 액체배양하여 유기담체에 혼합, 흡착시킨다. 상기 미생물들의 배양액을 흡착, 혼합할 때 사용할 수 있는 유기담체로는 기존에 사용하고 있는 쌀겨, 소맥피, 전분, 탈지강, 대두박, 톱밥등 모든 담체가 가능하며 약간의 탄소원을 함유한 것으로서, 좋기로는 쌀겨, 소맥피등 농산물 폐기물을 분쇄하여 사용하는 것이 폐기물의 재활용 측면에서도 바람직할 것이다. 예컨데, 쌀겨를 사용하는 경우 이를 분쇄하고 여기에 고농도로 배양된 미생물의 액체배양액을 10% 내지 15% 정도 넣고 골고루 혼합하고 물을 추가하여 수분함유량을 40% 내지 60%로 맞춘다. 수분함유량을 적절하게 맞추어야 미생물의 성장이 원활하기 때문에 수분함유량은 중요하며, 좋기로는 45% 내지 55%의 수분함유량을 유지한다. 이와함께 유기담체에서 부족한 영양성분을 첨가시켜 주는데 질소, 인 및 미량원소를 함유한다. 혼합을 완료한 후 25 내지 40℃로 1 내지 2일간 원통회전 혼합배양기에서 온도조절과 산소공급을 주기적으로 시행하며 배양한다. 이를 1차혼합 및 확대배양이라 하며 확대배양 후 2차혼합을 실시한다.

2차혼합은 무기담체와 영양성분 및 미량원소를 혼합하는 과정으로서 무기담체는 실제 폐수처리장에서 운전하는데 있어 장치에 아무 영향을 미치지 않는 것을 선택해야 한다. 이러한 무기담체로서는 실리카, 벤토나이트, 제오라이트, 백토등을 사용할 수 있다. 특히 가수분해-실리카는 흡착능력이 좋고 침강성 및 확산성이 우수하다. 이 합성 가수분해-실리카는 액체의 매질에서 물리, 화학적 침전에 의해 제조된 것으로 흰색의 무형분말로 독성이 전혀 없는 물질이며 그 특성은 표 20에 나타낸 바와 같다.

합성 가수분해-실리카의 특성

항목	내용	비고
겉보기밀도(g/㎖)	0.14 내지 0.20
표면적(m2/g)	200 내지 300
비중	1.95 내지 2.05
pH	6.0 내지 7.0	5% 용액
굴절률	1.45
건조감량(%)	7 내지 9	105℃, 2시간
회분률(%)	11 내지 13	900℃

가수분해-실리카는 표면적이 크고 흡착능력이 크기 때문에 미생물을 흡착, 고정화하여 증식을 활발하게 해 주며 또한 수분의 보지능력이 강하므로 미생물을 보존하는 데에도 유리하게 작용한다. 한편, 실제 폐수처리에서 이러한 능력 때문에 슬러지 형성이 원활하고 플럭형성이 잘되기 때문에 침강성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 이러한 여러 가지의 이유로 인하여 본 발명자들은 합성 가수분해-실리카를 사용함으로써 기존의 미생물제제들의 단점으로 볼 수 있는 미생물의 보존능력을 증가시킬 수 있었으며 실제 사용시에도 폐수처리장에서 응집제나 침강제를 사용하지 않고도 부가적인 효과를 얻을 수 있었다.

본 발명에서는 1차혼합 및 확대배양을 끝낸 후 합성 가수분해-실리카를 15 내지 30% 되게 추가하여 잘 혼합하고 영양성분과 미량성분을 추가로 혼합하여 25 내지 40℃로 1일간 원통회전 혼합배양기에서 온도조절과 산소공급을 주기적으로 시행하며 숙성배양 한다. 이를 2차혼합 및 숙성배양이라 한다. 합성 가수분해-실리카의 혼합은 상기에서 언급한 여러 가지의 효과를 얻을 수 있으나 적정효과와 경제성을 고려하여 본 발명에서는 15 내지 30%를 혼합하는 것이 좋으며, 영양성분으로서는 미생물의 성장에 필수적인 질소와 인을 함유하도록 한다.

본 발명에서 영양성분으로는 인산암모늄을 5 내지 10% 사용하고, 미생물에 필수적인 비타민, 미네랄등의 미량원소를 적정량 사용한다. 2차혼합 및 숙성배양 후 수분함유량은 35 내지 40%를 유지하도록 한다. 이로써 폐수정화용 미생물제제의 기본적인 제조는 완성되고 최종적으로 적당한 수분함량을 맞추고 덩어리나 크기가 큰 것을 제거하기 위하여 건조 및 선별과정을 거친다.

본 발명에 따른 폐수정화용 미생물제제의 특성을 분석하여 보면 1그램당 생균수가 3.0×10⁹이상, 수분함량은 35 내지 38%, 겉보기밀도는 약 0.45g/ml이다.

본 발명에 따른 미생물제제는 합성폐수 및 실제 폐수에 대한 유기물의 제거능력과 침강성등을 비교실험한 결과 기존에 판매되고 있는 Bacteria Program(ATHEA, 미국) 및 Polybac(POLYBAC, 미국)에 비하여 현저히 우수하다.

실시예 1

슈도모나스 종 씨제이-비25

가.균주의 분리

서울특별시, 경기도, 충청도지역의 음료공장 폐수로부터 우수한 처리성을 가진 미생물을 분리하고자 하여 음료공장의 폐수처리장 시료를 채취하여 일정기간 순응시킨 후, 순응된 미생물을 멸균 식염수에 현탁하여 Luria-Bertani 배지(LB배지; 트립톤 0.1g, 효모추출물 0.05g, 염화나트륨 0.05g, 포도당 0.01g, 한천 0.2g)를 음료폐수(무균필터 0.2㎛로 여과) 1리터에 녹여 만든 평판배지에 도말하였다. 도말한 페트리디쉬를 25 내지 30℃의 인큐베이터에서 1 내지 3일간 배양하여 평판배지상에서 우수한 성장성을 보이는 20여종의 단일군락의 미생물들을 분리하였다. 분리한 미생물을 한천을 제외한 상기 조성의 LB배지 5ml씩 함유한 배양시험관에 한 백금니 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 24시간동안 배양하고 그 배양액을 원심분리기(Vision, VS15000CFN)에서 10,000rpm으로 5분간 원심분리하여 균체를 회수하였다. 회수한 미생물을 일부는 다음의 계속적인 실험에 사용하였으며 일부는 동결건조하여 보관하였다.

나.복합폐수처리능을 지닌 균주의 선별

상기의 20여종의 미생물들을 멸균증류수에 현탁한 후, 100 내지 2000ppm (BOD)으로 조정한 음료폐수에 대하여 각 미생물을 1%(v/v)씩 접종하고 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하였다. 이후 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 원심분리기에서 처리한 후, 상등액을 사용하여 BOD를 측정하여 유기물질의 제거능력을 비교하였다. 도 1과 같이 1000ppm으로 조정한 음료폐수에 대하여 24시간 후에 BOD제거효율을 측정 한 결과 50%이상의 제거효율을 보인 5종류(B07, B12, B17, B25, B32)의 미생물을 1차선별하였다. 상기 1차 선별된 5종류의 미생물을 합성폐수를 사용하여 성장성 및 유기물의 제거능력을 비교실험하였다. 본 발명자들이 사용한 합성폐수는 전분, 포도당, 설탕을 함유한 당질폐수(합성폐수A), 포도당을 함유한 당질단백폐수(합성폐수B) 및 포도당을 함유한 당질유분폐수(합성폐수C) 및 상기 합성폐수A, B, C를 혼합한 혼합폐수(합성폐수D)를 제조하여 필요에 따라 선택하여 사용하였다. 합성폐수의 조성은 포도당 20g/ℓ, 효모추출물 10mg/ℓ, 염화나트륨 0.1g/ℓ, 황산암모늄 10g/ℓ, 인산칼륨 0.5g/ℓ, 황산마그네슘 0.2g/ℓ, 염화철 5mg/ℓ, 염화칼슘 50mg/ℓ를 기본으로 하여 합성폐수A는 전분 3g/ℓ, 수크로스 3g/ℓ, 락토스 3g/ℓ, 갈락토스 3g/ℓ를, 합성폐수B는 펩톤 3g/ℓ, 트립톤 3g/ℓ, 비프액기스 3g/ℓ를, 합성폐수C는 미강유 4g/ℓ, 글리세롤 4g/ℓ, 스테아릭산 4g/ℓ, 올레산 4g/ℓ, 리놀레산 4g/ℓ의 조성을 사용하였으며, 합성폐수 D는 이들 합성폐수 A, B, C를 혼합하여 사용하였다. 각각의 합성폐수는 필요에 따라 선택, 적당한 농도로 희석하여 사용하였다. 상기의 원심분리기에서 회수한 균체를 멸균 증류수에 현탁한 후, 각각의 합성폐수A, B, C, D를 BOD 농도 기준으로 1000ppm이 되도록 조정하여 1%(v/v)씩 접종하였다. 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하면서 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 적당량 희석한 후 분광광도계로 흡광도를 측정하여 생육도를 관찰하고 원심분리기에서 처리한 상등액을 사용하여 BOD 를 측정하여 각각의 폐수에 대한 미생물의 유기물 처리능력을 판정하였다. 그 결과 도 2와 같이 B25미생물이 합성폐수 A, B, C, D에 대하여 생육이 양호하였고 24시간 처리했을 때 각각 74%. 48%, 72%, 54%의 BOD제거율을 나타내었다.

실시예 2

마이크로코커스 종 씨제이-씨14

가.균주의 분리

서울특별시, 경기도, 충청도지역의 식용유공장 폐수로부터 우수한 처리성을 가진 미생물을 분리하고자 하여 식용유공장의 폐수처리장 시료를 채취하여 일정기간 순응시킨후, 순응된 미생물을 멸균식염수에 현탁하여 Luria-Bertani 배지(LB배지; 트립톤 0.1g, 효모추출물 0.05g, 염화나트륨 0.05g, 포도당 0.01g, 한천 0.2g)를 식용유폐수(무균필터 0.2㎛로 여과) 1리터에 녹여 만든 평판배지에 도말하였다. 도말한 페트리디쉬를 25 내지 30℃의 인큐베이터에서 1 내지 3일간 배양하여 평판배지상에서 우수한 성장성을 보이는 20여종의 단일군락의 미생물들을 분리하였다. 분리한 미생물을 한천을 제외한 상기 조성의 LB배지 5ml씩 함유한 배양시험관에 한 백금니 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 24시간동안 배양하고 그 배양액을 원심분리기(Vision, VS15000CFN)에서 10,000rpm으로 5분간 원심분리하여 균체를 회수하였다. 회수한 미생물을 일부는 다음의 계속적인 실험에 사용하였으며 일부는 동결건조하여 보관하였다.

나.복합폐수처리능을 지닌 균주의 선별

상기의 20여종의 미생물들을 멸균증류수에 현탁한 후, 200 내지 800ppm (BOD)으로 조정한 식용유폐수에 대하여 각 미생물을 1%(v/v)씩 접종하고 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하였다. 이후 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 원심분리기에서 처리한 후, 상등액을 사용하여 BOD를 측정하여 유기물질의 제거능력을 비교하였다. 도 4와 같이 500ppm으로 조정한 식용유폐수에 대하여 24시간 후에 BOD제거효율을 측정 한 결과 50%이상의 제거효율을 보인 5종류(E09, E16, E27, E30, E47)의 미생물을 1차선별하였다. 상기 1차 선별된 5종류의 미생물을 합성폐수를 사용하여 성장성 및 유기물의 제거능력을 비교실험하였다. 본 발명자들이 사용한 합성폐수는 전분, 포도당, 설탕을 함유한 당질폐수(합성폐수A), 포도당을 함유한 당질단백폐수(합성폐수B) 및 포도당을 함유한 당질유분폐수(합성폐수C) 및 상기 합성폐수A, B, C를 혼합한 혼합폐수(합성폐수D)를 제조하여 필요에 따라 선택하여 사용하였다. 합성폐수의 조성은 포도당 20g/ℓ, 효모추출물 10mg/ℓ, 염화나트륨 0.1g/ℓ, 황산암모늄 10g/ℓ, 인산칼륨 0.5g/ℓ, 황산마그네슘 0.2g/ℓ, 염화철 5mg/ℓ, 염화칼슘 50mg/ℓ를 기본으로 하여 합성폐수A는 전분 3g/ℓ, 수크로스 3g/ℓ, 락토스 3g/ℓ, 갈락토스 3g/ℓ를, 합성폐수B는 펩톤 3g/ℓ, 트립톤 3g/ℓ, 비프액기스 3g/ℓ를, 합성폐수C는 미강유 4g/ℓ, 글리세롤 4g/ℓ, 스테아릭산 4g/ℓ, 올레산 4g/ℓ, 리놀레산 4g/ℓ의 조성을 사용하였으며, 합성폐수 D는 이들 합성폐수 A, B, C를 혼합하여 사용하였다. 각각의 합성폐수는 필요에 따라 선택, 적당한 농도로 희석하여 사용하였다

상기의 원심분리기에서 회수한 균체를 멸균 증류수에 현탁한 후, 각각의 합성폐수A, B, C, D를 BOD 농도 기준으로 1000ppm이 되도록 조정하여 1%(v/v)씩 접종하였다. 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25∼30℃로 배양하면서 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 적당량 희석한 후 분광광도계로 흡광도를 측정하여 생육도를 관찰하고 원심분리기에서 처리한 상등액을 사용하여 BOD 를 측정하여 각각의 폐수에 대한 미생물의 유기물 처리능력을 판정하였다. 그 결과 도 5와 같이 E30 미생물이 합성폐수 A, B, C, D에 대하여 생육이 양호하였고 24시간 처리했을때 각각 61%. 53%, 85%, 66%의 BOD제거율을 나타내었다.

실시예 3

어위니아 종 씨제이-디17

가.균주의 분리

서울특별시, 경기도, 충청도지역의 육가공공장 폐수로 부터 우수한 처리성을 가진 미생물을 분리하고자 하여 육가공공장의 폐수처리장 시료를 채취하여 일정기간 순응시킨 후, 순응된 미생물을 멸균식염수에 현탁하여 Luria-Bertani 배지(LB배지; 트립톤 0.1g, 효모추출물 0.05g, 염화나트륨 0.05g, 포도당 0.01g, 한천 0.2g)를 육가공폐수(무균필터 0.2㎛로 여과) 1리터에 녹여 만든 평판배지에 도말하였다. 도말한 페트리디쉬를 25 내지 30℃의 인큐베이터에서 1 내지 3일간 배양하여 평판배지상에서 우수한 성장성을 보이는 20여종의 단일군락의 미생물들을 분리하였다. 분리한 미생물을 한천을 제외한 상기 조성의 LB배지 5ml씩 함유한 배양시험관에 한 백금니 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 24시간동안 배양하고 그 배양액을 원심분리기(Vision, VS15000CFN)에서 10,000rpm으로 5분간 원심분리하여 균체를 회수하였다. 회수한 미생물을 일부는 다음의 계속적인 실험에 사용하였으며 일부는 동결건조하여 보관하였다.

나.복합폐수처리능을 지닌 균주의 선별

상기의 20여종의 미생물들을 멸균증류수에 현탁한 후, 100 내지 500ppm (BOD)으로 조정한 육가공 폐수에 대하여 각 미생물을 1%(v/v)씩 접종하고 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하였다. 이후 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 원심분리기에서 처리한 후, 상등액을 사용하여 BOD를 측정하여 유기물질의 제거능력을 비교하였다. 도 7과 같이 500ppm으로 조정한 육가공폐수에 대하여 24시간 후에 BOD제거효율을 측정 한 결과 50%이상의 제거효율을 보인 5종류(C08, C14, C19, C28, C30)의 미생물을 1차선별하였다. 상기 1차 선별된 5종류의 미생물을 합성폐수를 사용하여 성장성 및 유기물의 제거능력을 비교실험하였다. 본 발명자들이 사용한 합성폐수는 전분, 포도당, 설탕을 함유한 당질폐수(합성폐수A), 포도당을 함유한 당질단백폐수(합성폐수B) 및 포도당을 함유한 당질유분폐수(합성폐수C) 및 상기 합성폐수A, B, C를 혼합한 혼합폐수(합성폐수D)를 제조하여 필요에 따라 선택하여 사용하였다. 합성폐수의 조성은 포도당 20g/ℓ, 효모추출물 10mg/ℓ, 염화나트륨 0.1g/ℓ, 황산암모늄 10g/ℓ, 인산칼륨 0.5g/ℓ, 황산마그네슘 0.2g/ℓ, 염화철 5mg/ℓ, 염화칼슘 50mg/ℓ를 기본으로 하여 합성폐수A는 전분 3g/ℓ, 수크로스 3g/ℓ, 락토스 3g/ℓ, 갈락토스 3g/ℓ를, 합성폐수B는 펩톤 3g/ℓ, 트립톤 3g/ℓ, 비프액기스 3g/ℓ를, 합성폐수C는 미강유 4g/ℓ, 글리세롤 4g/ℓ, 스테아릭산 4g/ℓ, 올레산 4g/ℓ, 리놀레산 4g/ℓ의 조성을 사용하였으며, 합성폐수 D는 이들 합성폐수 A, B, C를 혼합하여 사용하였다. 각각의 합성폐수는 필요에 따라 선택, 적당한 농도로 희석하여 사용하였다. 상기의 원심분리기에서 회수한 균체를 멸균 증류수에 현탁한 후, 각각의 합성폐수A, B, C, D를 BOD 농도 기준으로 1000ppm이 되도록 조정하여 1%(v/v)씩 접종하였다. 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25∼30℃로 배양하면서 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 적당량 희석한 후 분광광도계로 흡광도를 측정하여 생육도를 관찰하고 원심분리기에서 처리한 상등액을 사용하여 BOD 를 측정하여 각각의 폐수에 대한 미생물의 유기물 처리능력을 판정하였다. 그 결과 도 8과 같이 C14 미생물이 합성폐수 A, B, C, D에 대하여 생육이 양호하였고 24시간 처리했을때 각각 52%, 74%, 62%, 70%의 BOD제거율을 나타내었다.

실시예 4

슈도모나스 종 씨제이-에프31

가.균주의 분리

서울특별시, 경기도, 충청도지역의 식품발효공장 폐수로부터 우수한 처리성을 가진 미생물을 분리하고자하여 식품발효공장의 폐수처리장 시료를 채취하여 일정기간 순응시킨 후, 순응된 미생물을 멸균식염수에 현탁하여 Luria-Bertani 배지(LB배지; 트립톤 0.1g, 효모추출물 0.05g, 염화나트륨 0.05g, 포도당 0.01g, 한천 0.2g)를 식품발효폐수(무균필터 0.2㎛로 여과) 1리터에 녹여 만든 평판배지에 도말하였다. 도말한 페트리디쉬를 25 내지 30℃의 인큐베이터에서 1 내지 3일간 배양하여 평판배지상에서 우수한 성장성을 보이는 20여종의 단일군락의 미생물들을 분리하였다. 분리한 미생물을 한천을 제외한 상기 조성의 LB배지 5ml씩 함유한 배양시험관에 한 백금니 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 24시간동안 배양하고 그 배양액을 원심분리기(Vision, VS15000CFN)에서 10,000rpm으로 5분간 원심분리하여 균체를 회수하였다. 회수한 미생물을 일부는 다음의 계속적인 실험에 사용하였으며 일부는 동결건조하여 보관하였다.

나.복합폐수처리능을 지닌 균주의 선별

상기의 20여종의 미생물들을 멸균증류수에 현탁한 후, 700 내지 2000ppm (BOD)으로 조정한 식품발효폐수에 대하여 각 미생물을 1%(v/v)씩 접종하고 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하였다. 이후 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 원심분리기에서 처리한 후, 상등액을 사용하여 BOD를 측정하여 유기물질의 제거능력을 비교하였다. 도 10과 같이 1000ppm으로 조정한 식품발효폐수에 대하여 24시간 후에 BOD제거효율을 측정 한 결과 50%이상의 제거효율을 보인 5종류(F11, F18, F26, F31, F33)의 미생물을 1차선별하였다. 상기 1차 선별된 5종류의 미생물을 합성폐수를 사용하여 성장성 및 유기물의 제거능력을 비교실험하였다. 본 발명자들이 사용한 합성폐수는 전분, 포도당, 설탕을 함유한 당질폐수(합성폐수A), 포도당을 함유한 당질단백폐수(합성폐수B) 및 포도당을 함유한 당질유분폐수(합성폐수C) 및 상기 합성폐수A, B, C를 혼합한 혼합폐수(합성폐수D)를 제조하여 필요에 따라 선택하여 사용하였다. 합성폐수의 조성은 포도당 20g/ℓ, 효모추출물 10mg/ℓ, 염화나트륨 0.1g/ℓ, 황산암모늄 10g/ℓ, 인산칼륨 0.5g/ℓ, 황산마그네슘 0.2g/ℓ, 염화철 5mg/ℓ, 염화칼슘 50mg/ℓ를 기본으로 하여 합성폐수A는 전분 3g/ℓ, 수크로스 3g/ℓ, 락토스 3g/ℓ, 갈락토스 3g/ℓ를, 합성폐수B는 펩톤 3g/ℓ, 트립톤 3g/ℓ, 비프액기스 3g/ℓ를, 합성폐수C는 미강유 4g/ℓ, 글리세롤 4g/ℓ, 스테아릭산 4g/ℓ, 올레산 4g/ℓ, 리놀레산 4g/ℓ의 조성을 사용하였으며, 합성폐수 D는 이들 합성폐수 A, B, C를 혼합하여 사용하였다. 각각의 합성폐수는 필요에 따라 선택, 적당한 농도로 희석하여 사용하였다. 상기의 원심분리기에서 회수한 균체를 멸균 증류수에 현탁한 후, 각각의 합성폐수A, B, C, D를 BOD 농도 기준으로 1000ppm이 되도록 조정하여 1%(v/v)씩 접종하였다. 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하면서 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 적당량 희석한 후 분광광도계로 흡광도를 측정하여 생육도를 관찰하고 원심분리기에서 처리한 상등액을 사용하여 BOD 를 측정하여 각각의 폐수에 대한 미생물의 유기물 처리능력을판정하였다. 그 결과 도 11과 같이 F31 미생물이 합성폐수 A, B, C, D에 대하여 생육이 양호하였고 24시간 처리했을때 각각 45%, 52%, 48%, 62%의 BOD제거율을 나타내었다.

실시예 5

락토바실러스 종 씨제이-이30

가.균주의 분리

서울특별시, 경기도, 충청도지역의 냉동식품공장 폐수로부터 우수한 처리성을 가진 미생물을 분리하고자 하여 냉동식품공장의 폐수처리장 시료를 채취하여 일정기간 순응시킨 후, 순응된 미생물을 멸균식염수에 현탁하여 Luria-Bertani 배지(LB배지; 트립톤 0.1g, 효모추출물 0.05g, 염화나트륨 0.05g, 포도당 0.01g, 한천 0.2g)를 냉동식품폐수(무균필터 0.2㎛로 여과) 1리터에 녹여 만든 평판배지에 도말하였다. 도말한 페트리디쉬를 25 내지 30℃의 인큐베이터에서 1 내지 3일간 배양하여 평판배지상에서 우수한 성장성을 보이는 20여종의 단일군락의 미생물들을 분리하였다. 분리한 미생물을 한천을 제외한 상기 조성의 LB배지 5ml씩 함유한 배양시험관에 한 백금니 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 24시간동안 배양하고 그 배양액을 원심분리기(Vision, VS15000CFN)에서 10,000rpm으로 5분간 원심분리하여 균체를 회수하였다. 회수한 미생물을 일부는 다음의 계속적인 실험에 사용하였으며 일부는 동결건조하여 보관하였다.

나.복합폐수처리능을 지닌 균주의 선별

상기의 20여종의 미생물들을 멸균증류수에 현탁한 후, 1000 내지 2000ppm (BOD)으로 조정한 냉동식품폐수에 대하여 각 미생물을 1%(v/v)씩 접종하고 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하였다. 이후 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 원심분리기에서 처리한 후, 상등액을 사용하여 BOD를 측정하여 유기물질의 제거능력을 비교하였다. 도 13과 같이 1500ppm으로 조정한 냉동식품폐수에 대하여 24시간 후에 BOD제거효율을 측정 한 결과 50%이상의 제거효율을 보인 5종류(D02, D15, D17, D26, D29)의 미생물을 1차선별하였다. 상기 1차 선별된 5종류의 미생물을 합성폐수를 사용하여 성장성 및 유기물의 제거능력을 비교실험하였다. 본 발명자들이 사용한 합성폐수는 전분, 포도당, 설탕을 함유한 당질폐수(합성폐수A), 포도당을 함유한 당질단백폐수(합성폐수B) 및 포도당을 함유한 당질유분폐수(합성폐수C) 및 상기 합성폐수A, B, C를 혼합한 혼합폐수(합성폐수D)를 제조하여 필요에 따라 선택하여 사용하였다. 합성폐수의 조성은 포도당 20g/ℓ, 효모추출물 10mg/ℓ, 염화나트륨 0.1g/ℓ, 황산암모늄 10g/ℓ, 인산칼륨 0.5g/ℓ, 황산마그네슘 0.2g/ℓ, 염화철 5mg/ℓ, 염화칼슘 50mg/ℓ를 기본으로 하여 합성폐수A는 전분 3g/ℓ, 수크로스 3g/ℓ, 락토스 3g/ℓ, 갈락토스 3g/ℓ를, 합성폐수B는 펩톤 3g/ℓ, 트립톤 3g/ℓ, 비프액기스 3g/ℓ를, 합성폐수C는 미강유 4g/ℓ, 글리세롤 4g/ℓ, 스테아릭산 4g/ℓ, 올레산 4g/ℓ, 리놀레산 4g/ℓ의 조성을 사용하였으며, 합성폐수 D는 이들 합성폐수 A, B, C를 혼합하여 사용하였다. 각각의 합성폐수는 필요에 따라 선택, 적당한 농도로 희석하여 사용하였다. 상기의 원심분리기에서 회수한 균체를 멸균 증류수에 현탁한 후, 각각의 합성폐수A, B, C, D를 BOD 농도 기준으로 1000ppm이 되도록 조정하여 1%(v/v)씩 접종하였다. 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하면서 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 적당량 희석한 후 분광광도계로 흡광도를 측정하여 생육도를 관찰하고 원심분리기에서 처리한 상등액을 사용하여 BOD 를 측정하여 각각의 폐수에 대한 미생물의 유기물 처리능력을 판정하였다. 그 결과 도 14와 같이 D17 미생물이 합성폐수 A, B, C, D에 대하여 생육이 양호하였고 24시간 처리했을때 각각 60%, 55%, 49%, 56%의 BOD제거율을 나타내었다.

실시예 6

셀룰로모나스 종 씨제이-지22

가.균주의 분리

서울특별시, 경기도, 충청도지역의 설탕공장폐수로부터 우수한 처리성을 가진 미생물을 분리하고자 하여 설탕공장의 폐수처리장 시료를 채취하여 일정기간 순응시킨 후, 순응된 미생물을 멸균식염수에 현탁하여 Luria-Bertani 배지(LB배지; 트립톤 0.1g, 효모추출물 0.05g, 염화나트륨 0.05g, 포도당 0.01g, 한천 0.2g)를 설탕가공폐수(무균필터 0.2㎛로 여과) 1리터에 녹여 만든 평판배지에 도말하였다. 도말한 페트리디쉬를 25 내지 30℃의 인큐베이터에서 1 내지 3일간 배양하여 평판배지상에서 우수한 성장성을 보이는 20여종의 단일군락의 미생물들을 분리하였다. 분리한 미생물을 한천을 제외한 상기 조성의 LB배지 5ml씩 함유한 배양시험관에 한 백금니 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 24시간동안 배양하고 그 배양액을 원심분리기(Vision, VS15000CFN)에서 10,000rpm으로 5분간 원심분리하여 균체를 회수하였다. 회수한 미생물을 일부는 다음의 계속적인 실험에 사용하였으며 일부는 동결건조하여 보관하였다.

나.복합폐수처리능을 지닌 균주의 선별

상기의 20여종의 미생물들을 멸균증류수에 현탁한 후, 300 내지 600ppm (BOD)으로 조정한 설탕가공폐수에 대하여 각 미생물을 1%(v/v)씩 접종하고 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하였다. 이후 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 원심분리기에서 처리한 후, 상등액을 사용하여 BOD를 측정하여 유기물질의 제거능력을 비교하였다. 도 16과 같이 500ppm으로 조정한 설탕가공폐수에 대하여 24시간 후에 BOD제거효율을 측정 한 결과 50%이상의 제거효율을 보인 5종류(G07, G09, G16, G22, G25)의 미생물을 1차선별하였다. 상기 1차 선별된 5종류의 미생물을 합성폐수를 사용하여 성장성 및 유기물의 제거능력을 비교실험하였다. 본 발명자들이 사용한 합성폐수는 전분, 포도당, 설탕을 함유한 당질폐수(합성폐수A), 포도당을 함유한 당질단백폐수(합성폐수B) 및 포도당을 함유한 당질유분폐수(합성폐수C) 및 상기 합성폐수A, B, C를 혼합한 혼합폐수(합성폐수D)를 제조하여 필요에 따라 선택하여 사용하였다. 합성폐수의 조성은 포도당 20g/ℓ, 효모추출물 10mg/ℓ, 염화나트륨 0.1g/ℓ, 황산암모늄 10g/ℓ, 인산칼륨 0.5g/ℓ, 황산마그네슘 0.2g/ℓ, 염화철 5mg/ℓ, 염화칼슘 50mg/ℓ를 기본으로 하여 합성폐수A는 전분 3g/ℓ, 수크로스 3g/ℓ, 락토스 3g/ℓ, 갈락토스 3g/ℓ를, 합성폐수B는 펩톤 3g/ℓ, 트립톤 3g/ℓ, 비프엑기스 3g/ℓ를, 합성폐수C는 미강유 4g/ℓ, 글리세롤 4g/ℓ, 스테아릭산 4g/ℓ, 올레산 4g/ℓ, 리놀레산 4g/ℓ의 조성을 사용하였으며, 합성폐수 D는 이들 합성폐수 A, B, C를 혼합하여 사용하였다. 각각의 합성폐수는 필요에 따라 선택, 적당한 농도로 희석하여 사용하였다. 상기의 원심분리기에서 회수한 균체를 멸균 증류수에 현탁한 후, 각각의 합성폐수A, B, C, D를 BOD 농도 기준으로 1000ppm이 되도록 조정하여 1%(v/v)씩 접종하였다. 접종한 후 진탕회전 배양기에서 25 내지 30℃로 배양하면서 일정량의 배양액을 무균적으로 채취하여 적당량 희석한 후 분광광도계로 흡광도를 측정하여 생육도를 관찰하고 원심분리기에서 처리한 상등액을 사용하여 BOD를 측정하여 각각의 폐수에 대한 미생물의 유기물 처리능력을 판정하였다. 그 결과 도 17과 같이 G22 미생물이 합성폐수 A, B, C, D에 대하여 생육이 양호하였고 24시간 처리했을때 각각 63%, 45%, 88%, 69%의 BOD제거율을 나타내었다.

실시예 7

가.미생물의 배양공정

트립톤 10g/L, 효모액기스 5g/L, 염화나트륨 5g/L, 포도당 1g/L의 멸균된 배지를 각각 1L 삼각플라스크에 500ml씩 넣고 여기에 홍색비유황세균 로도박터 종 ATCC 11166, 슈도모나스 종 씨제이-비25, 마이크로코커스 종 씨제이-씨14, 어위니아 종 씨제이-디17, 락토바실러스 종 씨제이-이30, 슈도모나스 종 씨제이-에프31, 셀룰로모나스 종 씨제이-지22 및 바실러스 종 ATCC 21770을 접종한 후 25 내지 30℃, 130rpm으로 24시간정도 배양하였다.

나.1차혼합 및 확대배양공정

고농도로 배양된 미생물의 액체배양액 각각 650ml를 물 180L와 혼합희석하여 분쇄된 쌀겨 500Kg에 넣고 골고루 혼합한 후 물을 180L 추가하여 수분함유량을 50%로 맞추었다. 이와 함께 부족한 영양성분을 첨가시켜 주는데 질소, 인 및 미량원소를 함유하였다. 그 성분은 CH₃COONa 600g, (NH₄)₂SO₄60g, MgSO₄·7H₂O 40g, NaCl 20g, FeCl₃·6H₂O 1g, CaCl₂·2H₂O 10g, KH₂PO₄100g, 효모엑기스 10g으로서 미리 같은 비율로 혼합하여 놓은 것을 1386g 취하여 사용하였다. 혼합을 완료한 후 25 내지 40℃로 1 내지 2일간 원통회전 혼합배양기에서 온도조절과 산소공급을 주기적으로 시행하며 배양하였다. 이 공정을 완료한 후 생균수를 측정한 결과 1그램당 생균수가 5×10¹⁰∼3×10¹¹이었다.

다.2차혼합 및 숙성배양공정

2차혼합은 무기담체와 영양성분 및 미량원소를 혼합하는 과정으로서 무기담체는 실제 폐수처리장에서 운전하는데 있어 장치에 아무 영향을 미치지 않는 것을 선택해야 한다. 이러한 무기담체로서 흡착능력이 좋고 침강성 및 확산성이 우수한 합성 가수분해-실리카를 사용하였다. 합성 가수분해-실리카 120Kg을 추가하여 잘 혼합하고 영양성분과 미량성분을 추가로 혼합하여 25 내지 40℃로 1일간 원통회전 혼합배양기에서 온도조절과 산소공급을 주기적으로 시행하며 숙성배양 하였다. 영양성분으로서는 미생물의 성장에 필수적인 질소와 인을 함유하는 것으로 인산암모늄을 60Kg 사용하였고, 미량원소를 혼합하여 10.6Kg을 사용하였다. 이 때 수분함유량은 35 내지 40%를 유지하도록 하였다. 이 공정을 완료한 후 생균수를 측정한 결과 1그램당 생균수가 3×10⁹내지 2×10¹⁰이었다.

라.건조 및 선별공정

이로써 폐수정화용 미생물제제의 기본적인 제조는 완성되었고 최종적으로 적당한 수분함량을 맞추고 덩어리나 크기가 큰 것을 제거하기 위하여 건조시키고 선별하여 그 결과 수분함량이 35 내지 38%이고 입자의 평균크기가 75∼100메쉬 정도인 분말을 수득하였다. 이와 같이 수득된 미생물제제의 특성을 분석하여 보면 1그램당 생균수가 3.0×10⁹이상, 겉보기밀도는 약 0.45g/ml이었으며 평판배지상에 도말하여 미생물의 종류를 살펴 본 결과 상기 언급된 본 발명에 따른 6종이상의 미생물이 존재하였다.

실시예 8

본 발명에 따른 미생물제제의 합성혼합폐수처리 효능 평가실험

폐수로서는 포도당 20g/ℓ, 효모추출물 10mg/ℓ, 염화나트륨 0.1g/ℓ, 황산암모늄 10g/ℓ, 인산칼륨 0.5g/ℓ, 황산마그네슘 0.2g/ℓ, 염화철 5mg/ℓ, 염화칼슘 50mg/ℓ를 기본으로 하고, 전분 3g/ℓ, 수크로스 3g/ℓ, 락토스 3g/ℓ 및 갈락토스 3g/ℓ로 구성된 합성폐수A, 펩톤 3g/ℓ, 트립톤 3g/ℓ 및 비프엑기스 3g/ℓ로 구성된 합성폐수B 및 미강유 4g/ℓ, 글리세롤 4g/ℓ, 스테아릭산 4g/ℓ, 올레산 4g/ℓ 및 리놀레산 4g/ℓ으로 구성된 합성폐수C를 혼합하여 사용하였다. 각각의 합성폐수는 필요에 따라 선택, 적당한 농도로 희석하여 사용하였다.

상기 합성혼합폐수를 BOD 농도 기준으로 2000ppm이 되도록 조정하여 5L-반응기를 사용하여 본 발명에 따라 제조된 폐수정화용 미생물제제를 각각 100ppm되게 투여하여 그 처리성 및 침강성을 측정 비교하였다. 대조군으로서 현재 가동중에 있는 폐수처리장에서 채취된 활성오니를 사용하였으며 그 결과는 도 19에 나타낸 것과 같으며 BOD 및 COD 감소, 침강성의 향상, 처리수의 탁도 감소등의 효과를 확인 할 수 있다.

실시예 9

본 발명에 따른 미생물제제의 현장폐수처리 효능 평가실험

단백폐수로는 의약 및 식품 발효공장, 유가공공장, 육가공공장, 수산가공공장, 피혁공장, 도축축산공장, 장류공장등에서 주로 발생되는 폐수를 사용하였고, 당질폐수로는 설탕공장, 제면공장, 음료공장, 과일가공공장등의 폐수를 사용하였으며, 지방폐수로는 식용유공장, 유지가공공장, 글리세롤 제조공장, 냉동식품공장, 육가공공장등에서 발생하는 폐수를 사용하였다.

상기된 당질폐수, 단백질폐수, 지방폐수 및 이들의 혼합폐수에 대하여 5L-반응기를 사용하여 제조한 본 발명의 미생물제제를 각각 100ppm되게 투여한 후 BOD를 측정하였다. 대조군으로서 기존의 시판품 Bacteria Program 및 Polybac으로 동일한 방식으로 각각의 폐수를 처리한 후 BOD를 측정하였다. 이의 결과는 도 20에 도시되어 있는 바와 같다.

이상의 결과로부터 본 발명에 따른 미생물제제 및 각종 신규한 미생물은 유기성 복합폐수를 처리하는데 산업적으로 유용하게 이용될 수 있음이 명백하다.

Claims (8)

1. 홍색비유황세균, 슈도모나스 종 씨제이-비25(Pseudomonassp. CJ-B25), 락토바실러스 종 씨제이-이30(Lactobacillussp. CJ-E30), 마이크로코커스 종 씨제이-씨14(Micrococcussp. CJ-C14), 슈도모나스 종 씨제이-에프31(Pseudomonassp. CJ-F31), 어위니아 종 씨제이-디17(Erwiniasp. CJ-D17) 및 셀룰로모나스 종 씨제이-지22(Cellulomonassp. CJ-G22) 및 바실러스 종(Bacillussp.)과 유기담체, 무기담체, 영양성분 및 미량성분이 혼합하여 이루어진 미생물제제.
2. 홍색비유황세균, 슈도모나스 종 씨제이-비25, 락토바실러스 종 씨제이-이30, 마이크로코커스 종 씨제이-씨14, 슈도모나스 종 씨제이-에프31, 어위니아 종 씨제이-디17, 셀룰로모나스 종 씨제이-지22 및 바실러스 종을 유기담체에 혼합하여 배양하고, 이 배양액에 무기담체, 영양성분 및 미량성분을 혼합하여 미생물의 활성을 유지 및 증진시킨다음, 건조시키고 선별하여 적절한 수분함량과 크기를 갖는 분말을 수득하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 폐수처리용 미생물제제의 제조방법.
3. 호기성 조건하에서 생육이 양호하며 유기성 복합폐수 처리능을 지닌 신규한 미생물 슈도모나스 종 씨제이-비25(Pseudomonassp. CJ-B25).
4. 호기성 조건하에서 생육이 양호하며 유기성 복합폐수 처리능을 지닌 신규한 미생물 락토바실러스 종 씨제이-이30(Lactobacillussp. CJ-E30).
5. 호기성 조건하에서 생육이 양호하며 유기성 복합폐수 처리능을 지닌 신규한 미생물 마이크로코커스 종 씨제이-씨14(Micrococcussp. CJ-C14).
6. 호기성 조건하에서 생육이 양호하며 유기성 복합폐수 처리능을 지닌 신규한 미생물 슈도모나스 종 씨제이-에프31(Pseudomonassp. CJ-F31).
7. 호기성 조건하에서 생육이 양호하며 유기성 복합폐수 처리능을 지닌 신규한 미생물 어위니아 종 씨제-디17(Erwiniasp. CJ-D17).
8. 호기성 조건하에서 생육이 양호하며 유기성 복합폐수 처리능을 지닌 신규한 미생물 셀룰로모나스 종 씨제이-지22(Cellulomonassp. CJ-G22).