폐수처리용 종균제
专利汇可以提供폐수처리용 종균제专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: A microbial agent for wastewater treatment is provided, in which in place of nitrogen sources that leads to eutrophication of water bodies, nitrogen fixation microorganisms are used. CONSTITUTION: The microbial agent for wastewater treatment comprises barley 4-6% as a carbon source; as inorganics, Na2HPO4 0.05-0.07%, KH2PO4 0.03-0.05%, NaCl 0.004-0.006%, NH4Cl 0.005-0.015%, MgCl2 0.004-0.006%, CaCl2 0.0007-0.0009%, Al2(SO4)3·18H2O 0.003-0.005%, Co 0.0002-0.0004%, Se 0.0003-0.0005%, Mo 0.00001-0.00002%; nitrogen fixation microorganisms that belong to Clostridium sp. or Azotobacter sp.，下面是폐수처리용 종균제专利的具体信息内容。
폐수처리용 종균제 {Microbial Agent for Wastewater Treatment}
본 발명은 폐수처리용 종균제에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 질소고정 토양미생물을 함유함으로써 생물학적 폐수처리시 필연적으로 사용되는 질소원과 인산을 첨가할 필요가 없는 폐수처리용 종균제에 관한 것이다.
산업의 급속한 발달과 인구의 대도시 집중화 현상 등으로 인하여 공장폐수, 도시하수, 가축의 배설물 등이 다량 유출됨에 따라 수질오염이 중요한 환경문제로 대두되고 있으며, 이의 처리방법에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
폐수처리 방법으로는 크게 대별하여 물리적 처리방법, 화학적 처리방법, 생물학적 처리방법으로 나눌 수 있는데, 이중 생물학적 처리방법은 미생물에 의하여 도시하수나 산업폐수 등에 함유되어 있는 유기물을 산화, 분해시키는 방법으로서 활성오니법, 생물막법 등의 호기적 처리방법과 산화지법 등의 혐기적 처리방법으로 구분된다.
생물학적 폐수처리 방법에 사용되는 종균제는 슈도모나스(Pseudomonas)속, 플라실박테리아 등의 혼합균주를 사용하여 폴리머 섬유제조시 발생하는 슬러지를안정적으로 처리하는 방법(한국공개특허 제 1995-26824호 ; 한국공개특허 제 1996-14334호)이 있으며, 바실러스(Bacillus)속, 스타필로코커스(Staphylococcus)속, 슈도모나스(Pseudomonas)속, 플라보박테리움(Flavobacterium) 속 등의 토양미생물의 혼합배양액을 사용하는 방법(한국공개특허 제 1994-21719호) 등이 있다.
그러나, 이러한 종래의 폐수처리용 종균제는 미생물의 성장에 필요한 영양분으로서 질소원으로 요소(urea)나 암모니아(ammonia) 및 인산(phosphoric acid)을 필연적으로 사용해 오고 있는데, 이러한 N과 P을 제거하는 별도의 처리시설이 없거나 처리효과가 낮은 경우에는 높은 농도의 오염물질의 방류는 불가피한 것이고, 결과적으로 폐수 중에 함유되어 있는 질소(N)와 인(P)에 의하여 녹조나 적조 현상을 초래함으로써 수자원오염이라는 심각한 문제를 초래하고 있다.
본 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위한 연구를 수행한 결과, 대기중의 질소를 고정하고 MLSS 중에 함유된 질소원을 분해하여 성장 증식할 수 있는 토양미생물을 이용하고, 미생물의 성장증식에 필요한 최소한의 인(P)은 종균제에 함유되어 있는 맥류에 의해 대체시킴으로써 질소와 인을 별도로 투입할 필요없이 효과적으로 산업폐수를 처리하여 질소와 인에 의한 녹조나 적조현상을 방지할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 녹조나 적조현상을 일으키는 직접적인 원인인 폐수중의 질소와 인을 투입할 필요가 없는 새로운 폐수처리용 종균제를 제공함에 있다.
폐수처리장에서의 질소(N)과 인(P)의 투입은 일반 생활오수의 경우 음식물, 분뇨 등이 혼합되어 있어서 어느 정도의 N과 P를 함유하고 있기 때문에 특별한 경우가 아니면 인위적으로 투입할 필요가 없으며, 일반 산업폐수의 경우 특수한 공정에 의하여 N과 P가 혼입되어 있는 산업장을 제외하고는 대부분 인위적으로 N와 P를 투입하여야 한다.
N과 P의 투입은 N, P의 비율이 5:1 정도로 조성된 제제를 일부 사용하고는 있으나, 강산성의 액상제품이나 요소나 인산 등의 고형분말 형태를 사용하기 때문에 사용상 많은 불편을 초래할 뿐만 아니라 위험성도 내포하고 있다.
본 발명에 의한 폐수처리용 종균제는 액상으로서, 질소고정 토양미생물과 탄소원 및 무기물질을 함유하는데, 탄소원으로는 대두분, 맥주보리분말, 말분 등과 같은 맥류를 사용하고, 무기물질로는 Na 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 , NaCl, NH 4 Cl, MgCl 2 , CaCl 2 ,Al 2 (SO 4 ) 3 ㆍ18H 2 O, Co , Se,Mo 등이 사용된다.
본 발명에 사용되는 토양미생물은 클로스트리디움(Clostridium)속 또는 아조토박터(Azotobacter)속에 속하는 미생물로서, 이들 토양미생물은 자체적으로 대기중의 질소를 고정하여 섭취할 뿐만 아니라 계내의 유기물을 분해하여 섭취하는 작용을 한다.
본 발명에 의한 폐수처리용 종균제는 질소고정 토양미생물과 탄소원으로 대두분, 맥주보리 분말 또는 밀분이 4-6%, 무기물질로 Na 2 HPO 4 0.05-0.07%, KH 2 PO 4 0.03-0.05%, NaCl 0.004-0.006%, NH 4 Cl 0.005-0.015%, MgCl 2 0.004-0.006%, CaCl 2 0.0007-0.0009%, Al 2 (SO 4 ) 3 ㆍ18H 2 O 0.003-0.005%, Co0.0002-0.0004%, Se0.0003-0.0005%, Mo0.00001-0.00002%를 함유한다.
본 발명에 의한 종균제는 기본 질소(N), 인(P)외에 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼륨(K) 등 미생물의 성장증식에 필요한 필수 미량원소를 함유하고 있는데, 계내의 미생물의 성장증식에 필요한 질소 성분은 공중 질소고정 미생물에 의하여 자체적으로 흡수ㆍ생성되고, 미생물의 신진대사에 필요한 인(P)은 종균제에 함유되어 있는 맥류에서 얻어지기 때문에, 별도로 질소와 인을 투입할 필요가 없다.
이하, 실시예와 시험예에 의하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예와 시험예에 국한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
젤라틴배지에서 37℃의 온도에서 48시간 동안 배양하여 대수기에 도달한 클로스트리디움 부틸리쿰(Clostridium butylicum) 종균배양액 2ℓ를 대두분 5%, Na 2 HPO 4 0.07%, KH 2 PO 4 0.05%, NaCl 0.006%, NH 4 Cl 0.01%, MgCl 2 0.005%, CaCl 2 0.0008%, Al 2 (SO 4 ) 3 ㆍ18H 2 O 0.004%, Co0.0003%, Se0.0004, Mo0.00001%를 함유하는 본배양 배지 50 ℓ에 접종하고 37℃에서 60시간 동안 배양한 다음 숙성시켜 클로스트리디움(Clostridium) 속 미생물을 함유하는 폐수처리용 종균제를 제조하였다.
<실시예 2>
젤라틴배지에서 37℃의 온도에서 48시간 동안 배양하여 대수기에 도달한 아조토박터 비넬란디(Azotobacter vinelandii) 종균배양액 2ℓ를 대두분 4%, Na 2 HPO 4 0.04%, KH 2 PO 4 0.03%, NaCl 0.004%, NH 4 Cl 0.01%, MgCl 2 0.004%, CaCl 2 0.0007%, Al 2 (SO 4 ) 3 ㆍ18H 2 O 0.003%, Co0.0002%, Se0.0003, Mo0.00001%를 함유하는 본배양 배지 50 ℓ에 접종하고 37℃에서 72시간 동안 배양한 다음 숙성시켜 아조토박터(Azotobacter)속 미생물을 함유하는 폐수처리용 종균제를 제조하였다.
<실시예 3>
젤라틴배지에서 37℃의 온도에서 48시간 동안 배양하여 대수기에 도달한 클로스트리디움 부틸리쿰(Clostridium butylicum) 종균배양액 2ℓ를 대두분 4%, Na 2 HPO 4 0.06%, KH 2 PO 4 0.04%, NaCl 0.005%, NH 4 Cl 0.015%, MgCl 2 0.006%, CaCl 2 0.0009%, Al 2 (SO 4 ) 3 ㆍ18H 2 O 0.005%, Co0.0004%, Se0.0005, Mo0.00002%를 함유하는 본배양 배지 50 ℓ에 접종하고 37℃에서 60시간 동안 배양한 다음 숙성시켜 클로스트리디움(Clostridium) 속 미생물을 함유하는 폐수처리용 종균제를 제조하였다.
<시험예>
본 발명에 의한 종균제의 폐수처리 효율을 알아보기 위하여 제지공장에서 발생한 폐수를 본 발명에 의하여 제조된 종균제와 대조군으로 기존에 사용하고 있는 질소와 인 혼합액과 인산 과 암모니아수 혼합액을 이용하여 활성오니 처리법으로 pH 7.0-7.2, MLSS 2500 ppm, 온도 30-35℃의 운전조건으로 폭기조를 운행하여 COD와 폭기조 효율 및 SV (sludge volume)를 조사한 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1. 폐수처리 효율
| 구 분 | 본 발명품 | 인산+암모니아혼합액 | N+P 혼합액 | |
| COD (ppm) | 0 시간 | 280 | 280 | 280 |
| 2 시간 | 196 | 224 | 218 | |
| 4 시간 | 140 | 160 | 152 | |
| 6 시간 | 112 | 130 | 124 | |
| 8 시간 | 90 | 110 | 104 | |
| 효율 (%) | 67.86 | 60.71 | 62.86 | |
| SV | 50 | 75 | 70 |
표 1에서 보는 바와 같이, 대조군인 질소와 인 혼합액과 인산 과 암모니아수 혼합액을 처리한 경우 8시간 후의 COD는 각각 110 ppm 및 104 ppm, 폭기조 효율은 60.71% 및 62.86% 이고 SV는 각각 75 및 70 임에 대하여, 본 발명에 의한 종균제를 사용한 경우에는 8시간 후의 COD는 90 ppm, 폭기조 효율 67.86% 및 50의 SV를 나타내었다.
따라서, 본 발명에 의한 종균제는 종래의 방법 보다 COD 제거율이 약 20%, 폭기조 효율이 약 7% 이상 상승하였으며, 슬러지 보륨이 약 30% 이상 줄어들음으로써 최종 침전조에서 핀 플락(fin floc)에 의한 COD 상승원인이 개선되었음을 알 수 있다.
본 발명에 의한 종균제는 공중질소고정 미생물에 의하여 계내의 미생물이 필요로 하는 양 만큼의 질소가 자연적으로 흡수ㆍ생성되어 N의 균형에 구애됨이 없이, 인(P)의 균형만 조절하면 된다.
본 발명에 의한 종균제는 안정적인 중성의 액상으로서 취급이 간편하고 투입 자동화가 가능하여 전량투입으로 인건비 및 관리비를 절감할 수 있는 등 경제적이다.
또한, MLSS 중에 함유된 질소원의 흡착분해로 스러지 볼륨이 30% 이상 줄어들음으로써 녹조나 적조 현상의 예방은 물론 오염도 절감에 기여할 것이다.
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