년도

2003

분야

산학연협력연구

연구과제명

정화조의 유지분해 기술개발

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책임자/기관

이영하/충남대학교

연구기간

2003년 4월 ~ 2004년 2월 (11개월)

참여 연구원수

8 명

연구사업비

31,000만원

연구목적

유지류는 비중이 낮고 수표면에 부상하는 특성으로 인해 관로폐색을 유발하고 오수처리공정에서 표면에 유막 형성 및 경화현상을 야기하므로 오수처리시 가장 해결하기 어려운 문제점으로 대두되고 있다. 현재 국내에서는 가압부상법과 후속활성슬러지법을 가장 많이 사용하고 있으나 처리 효율이 낮고 또한 수거된 유지류의 후속처리에 대한 마땅한 대안이 없는 실정이다. 이에 유지분해균에 의한 생물학적 처리 연구가 이루어지고 있으나 미생물제제의 조성이나 효능 및 환경에의 안전성등에 대한 기준이 전혀 마련되어 있지 않은 이유로 과학적 근거에 입각한 우수한 미생물제제의 개발이 절실한 실정이다. 이에 본 연구에서는 고농도 유지함유 오수를 처리하기 위하여 자연계내의 유지분해능이 우수한 미생물을 분리?동정하고 이들 균주의 생장 및 유지분해능에 미치는 다양한 환경조건과 미생물의 제제화 및 안정화에 대한 연구를 통하여 유지분해용 미생물제제의 생산기술을 개발하고자 하였다. 또한 개발된 미생물제제를 이용하여 유지류를 생물학적으로 처리할 수 있는 연속반응조 시스템 구축을 통하여 균주의 상용화에 목표를 두고 있다.

주요내용

1. 유지 성분이 다량 함유된 토양 등의 시료로부터 국내 토착성의 균주들을 분리한 후 유지분해능이 높은 균주들을 선별하였다. 선별된 균주들을 대상으로 형태학적, 생리생화학적 특징을 조사하고, 막지방산의 조성 분석 및 16s ribosomal DNA의 염기서열 분석을 통하여 균주동정을 수행하였다. 또한 오수처리시 선별된 균주의 생리적 기능을 파악하기 위하여 생활오수를 대상으로 배양시간에 따른 지방분해효소(lipase), 단백질분해효소(protease), 탄수화물분해효소(cellulase, xylanase, amylase 등)의 활성을 조사하였다.

2. 균주의 최적 생장에 적합한 배지 조성을 결정하고 최적 배양조건 조사를 통해 C/N ratio, 통기량, 교반속도 등을 결정하였다. 그리고 일차적으로 각 미생물의 플라스크 배양을 통하여 얻은 데이터를 토대로 5L jar Fermentor에서의 미생물 배양의 최적 발효 조건을 수립하였다. 미생물 배양 실험은 회분배양과 연속배양을 수행하였으며 이를 토대로 유지로부터 저비용으로 미생물을 대량생산할 수 있는 가장 적합한 미생물 발효 공정을 개발하고자 한다.

3. 미생물의 제제화를 하기 위해서 고형제제와 액상제제에 대한 안정화 실험을 수행하여 액상제제로 만들 시에 시간에 따른 생존율을 확인하였으며, 고형제제로 만들시 동결건조를 수행하게 되는데 동결보호제의 선정을 통해 좀더 높은 생존율을 보이는 동결보호제를 확인하였다.

4. 파쇄기를 사용할 경우 오수중에 존재하는 조대 유지입자가 미세하게 파쇄됨으로 미생물들이 유지입자들을 탄소원으로 쉽게 활용할수 있게 된다. 따라서 후속공정시 분해효율을 향상시킬수 있으므로 유지류를 파쇄기를 이용하여 미세화한후 후속반응조에 공급하여 이에 따른 유지제거효율을 평가하였다.

5. Suspeded system 및 Attached system에서의 유지분해공정의 적용가능성을 확인하고 최적의 효율을 갖는 제반조건을 확인하였다. Suspended System의 경우 Single feeding 방식의 SBR을 운전하고 Attached system의 경우 Air bubble에 의한 수리학적 순환을 유도하기 위하여 Air-Lift형 부유성 Media 반응조를 운전하였다.

연구결과 활용