KR100963053B1 - Biofilter device for removing malodorous substances - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 죽초액으로부터 분리한 악취물질 제거효과가 뛰어난 미생물 및 그 미생물을 이용한 바이오필터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microorganism excellent in removing odorous substances separated from bamboo liquor and a biofilter apparatus using the microorganisms.
가축분뇨처리장, 음식물 보관 및 처리장, 하폐수처리장, 부산물비료 제조장, 폐기물 저장 및 처리장, 하수중계펌프장, 마을하수처리장 등의 악취 배출원에서 발생되는 암모니아, 황화합물, 지방산류, 아민류, 탄화수소, VOCs 등의 대기오염(악취) 물질을 포집하여 제거하는 기존의 방법으로는 흡착 탈취법과 약액 세정법 및 바이오필터법이 주로 사용된다.Atmospheres such as ammonia, sulfur compounds, fatty acids, amines, hydrocarbons, VOCs, etc. generated from odorous sources such as livestock manure treatment plant, food storage and treatment plant, sewage treatment plant, by-product fertilizer plant, waste storage and treatment plant, sewage relay pump plant and village sewage treatment plant As a conventional method of collecting and removing contaminant (odor) substances, adsorption deodorization method, chemical liquid cleaning method and biofilter method are mainly used.
흡착 탈취법은 활성탄과 같은 흡착제에 악취물질을 통과시켜서 미세 기공에 가스 상태의 대기오염(악취) 물질을 흡착시켜 제거시키고 대기오염(악취) 물질로 충진된 흡착제는 제거효율을 높게 유지하기 위해서는 수시로 재생시키거나 교환하여야 하고 처리효율이 낮은 단점이 있다.Adsorption deodorization method passes odorous substances through adsorbents such as activated carbon and removes them by adsorbing gaseous air pollution (odor) substances into fine pores, and adsorbents filled with air pollution (odor) substances are frequently used to maintain high removal efficiency. It has to be recycled or exchanged and has low processing efficiency.
약액 세정법은 반응기 내에서 약품을 희석한 순환수를 미세 분사하여 대기오염(악취) 물질과 접촉하도록 하여 제거하는 방법으로 탈취 대상 악취물질을 제거하는 약품을 선정하여 사용함으로써 탈취 대상 악취물질 제거효율을 높이는 장점은 있으나, 화학약품 사용으로 작업자 보건위생과 주변환경을 오염시키는 문제가 야기될 뿐만 아니라 탈취장치 폐액 처리에 따른 수질오염도 증가 등의 단점이 있다.The chemical liquid cleaning method is a method of removing the odorous substances to be deodorized by selecting and using a chemical that removes the odorous substances to be deodorized by spraying finely diluted circulating water in the reactor to make contact with air pollution (odor) substances. Although there is an advantage in height, the use of chemicals not only causes problems of worker health hygiene and polluting the surrounding environment, but also has disadvantages such as increased water pollution due to the treatment of waste deodorizer.
바이오필터법은 미생물의 흡수, 흡착, 분해 등의 기작에 의해서 악취가스를 제거하는 친환경적이고 탈취효율이 높으나, 다량 발생되는 고농도의 악취가스인 경우에는 충분한 접촉시간 확보를 위한 설치 부지가 과다 소요되어 초기투자비가 높고 대기 중의 암모니아성 가스가 순환수에 흡수되어 처리됨으로써 순환수 폐액의 수처리 과정에서 총질소 함량을 크게 높이는 등의 단점이 있다.The biofilter method is environmentally friendly and high in deodorization efficiency to remove odor gas by mechanisms such as absorption, adsorption and decomposition of microorganisms, but in case of high concentration of odor gas generated in large quantities, it requires excessive installation site to secure sufficient contact time. Since the initial investment cost is high and the ammonia gas in the atmosphere is absorbed and treated in the circulating water, there is a disadvantage of greatly increasing the total nitrogen content in the water treatment process of the circulating water waste liquid.
또한 축사(돼지, 오리, 닭 등)시설의 악취가스 제거와 소독 등의 축사환경개선을 위해서 탈취제, 소독제를 고압분무기로 분무하는 방법이 주로 사용되지만, 액상의 탈취제 또는 소독제를 물에 희석하여 살포하면 가축에게 스트레스를 주고 살포한 순간에는 효과가 크게 나타나지만 지속시간이 짧아 주기적으로 살포해 주어야 하기 때문에 인력 소요와 약액 소모량이 많은 단점이 있다.In addition, the method of spraying deodorant and disinfectant with high pressure sprayer is mainly used for the improvement of livestock environment such as odor gas removal and disinfection of livestock house (pig, duck, chicken, etc.), but liquid deodorant or disinfectant is diluted with water and sprayed. When the stress is applied to the livestock and the effect is greatly effected, but the duration is short, because it has to be sprayed periodically, there is a drawback of manpower consumption and drug consumption.
위와 같은 약액 세정이나 탈취제의 고압분무의 효과를 증대시키기 위해서는 탈취장치의 효율화와 함께 탈취효율이 뛰어난 친환경 탈취제 개발의 필요성이 증대되고 있다.In order to increase the effect of the high-pressure spraying of the chemical liquid cleaning or deodorant as described above, the necessity of the development of eco-friendly deodorant with excellent deodorization efficiency with the efficiency of the deodorizer is increasing.
한편, 본 발명자는 가축의 폐사율을 감소시키고, 출하기간을 단축시키며 육질을 개선시키는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU1 [기탁번호 KCCM 10890P] 균주를 죽초액에서 분리하여 특허출원 제10-2009-0052950호로 출원한 바 있다.On the other hand, the present inventors have isolated Bacillus subtilis GU1 [Accession No. KCCM 10890P] strain from bamboo shoot liquid to reduce the mortality rate of livestock, shorten the shipment period and improve the meat quality. Patent application No. 10-2009-0052950 Has been filed.
본 발명자는 지속적인 연구를 통하여 위 죽초액에서 분리된 상기 바실러스 균주가 악취물질 제거 활성이 뛰어나고, 바이오필터의 미생물로 사용되었을 때 바이오필터의 효율을 크게 증대시킬 수 있음을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였다.The present inventors have completed the present invention by finding that the Bacillus strain isolated from gastric bamboo vinegar solution has excellent odor removal activity and can greatly increase the efficiency of the biofilter when used as a microorganism of the biofilter. .
본 발명은 실내 공간 먼지와 대기오염(악취) 물질, 부유세균 제거와 축사(동물)의 먼지와 냄새 제거, 소독, 피부 및 호흡기 질환의 예방과 치료, 온실(식물) 내부의 먼지와 부유세균 제거, 습도 조절, 식물영양제 기능, 실내 공기 냉각효과를 가져오고 가축분뇨처리장, 음식물 보관 및 처리장, 하폐수처리장 부산물비료 제조장, 폐기물 저장 및 처리장, 하수중계펌프장, 원료저장 및 취급장, 작업장, 쓰레기 매립장, 건조시설, 소각시설, 산업시설, 지하공간, 공공장소 등에서 발생 되는 암모니아, 황화합물, 카르보닐화합물, 지방산류, 탄화수소, VOCs 등의 대기오염(악취) 물질의 제거와 음식물, 분뇨, 축산폐수, 유독물질 등의 보관 및 처리 과정에서 발생 되는 악취 물질의 제거 효과를 가져오기 위한 탈취장치로서, 죽초액으로부터 분리한 미생물을 이용한 바이오필터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to remove the indoor space dust and air pollution (odor) substances, to remove the airborne bacteria and to remove the dust and odor of the livestock (animal), to disinfect, to prevent and treat skin and respiratory diseases, to remove the dust and airborne bacteria inside the greenhouse (plant) , Humidity control, phytonutrient function, indoor air cooling effect, livestock manure treatment plant, food storage and treatment plant, wastewater treatment plant by-product fertilizer manufacturing plant, waste storage and treatment plant, sewage relay pumping station, raw material storage and handling plant, workshop, landfill site, Elimination of air pollution (odor) substances such as ammonia, sulfur compounds, carbonyl compounds, fatty acids, hydrocarbons, and VOCs from drying facilities, incineration facilities, industrial facilities, underground spaces, public places, etc. It is a deodorizing device for removing odorous substances generated during the storage and processing of materials, and it uses microorganisms separated from bamboo vinegar liquid. To provide a filter device, an object o.
본 발명은 악취물질을 바이오필터 장치 내부로 유입시키는 송풍기와, 바이오필터 장치 내부로 수분을 공급하는 가습장치와, 미생물이 부착된 담체를 포함하는 바이오필터 장치로서, 상기 가습장치는 목(죽)초액 조성물이 분사되는 세정식 목(죽)초액 스크라버인 것을 특징으로 한다.The present invention provides a biofilter comprising a blower for introducing a malodorous substance into the biofilter device, a humidifier for supplying moisture into the biofilter device, and a carrier to which microorganisms are attached. It is characterized in that the cleaning solution is sprayed cleansing throat (porridge) liquid scrubber.
본 발명의 바이오 필터장치에서 상기 미생물은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU1 [기탁번호 KCCM 10890P]인 것을 특징으로 한다.The microorganism in the biofilter device of the present invention is characterized in that Bacillus subtilis ( Bacillus subtilis ) GU1 [Accession No. KCCM 10890P].
본 발명의 바이오필터 장치에서, 상기 미생물은 니트로소모나스 속(Nitrosomonas sp.) 균주, 바실러스 속(Bacillus sp.) 균주, 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.) 균주, 니트로소모나스 유로파(Nitrosomonas europaea) 균주, 니트로박터 아지리스(Nitrobacter agilis) 균주, 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.) 균주 중에서 어느 하나 이상의 균주가 더 포함된 것을 특징으로 한다.In the biofilter device of the present invention, the microorganism is Nitrosomonas sp. Strain, Bacillus sp. Strain, Pseudomonas sp. Strain, Nitrosomonas europaea strain, Nitrobacter agilis ( Nitrobacter agilis ) strain, Thiobacillus sp.
본 발명의 바이오필터 장치는 바실러스 서브틸리스 속(Bacillus subtilis sp.) 균주로 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU1 [기탁번호 KCCM 10890P] 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU2 [기탁번호 KCCM 10891P] 균주가 포함된 것을 특징으로 한다.The biofilter apparatus of the present invention is Bacillus subtilis sp., Bacillus subtilis GU1 [Accession No. KCCM 10890P] strain and Bacillus subtilis GU2 [Accession No. KCCM 10891P] strain.
본 발명의 바이오필터 장치는 미생물 배양기 및 상기 미생물 배양기에서 배양된 미생물을 상기 바이오필터 장치로 이송하는 미생물 공급장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The biofilter apparatus of the present invention is characterized by further comprising a microbial incubator and a microbial supply device for transferring the microorganisms cultured in the microbial incubator to the biofilter apparatus.
본 발명의 바이오필터 장치는 상기 미생물 배양기에 일정 온도로 유지시킬 수 있는 히터 또는 냉각기를 구비한 온도조절장치 및 바이오필터 장치로 공급되는 미생물의 양만큼 영양배지를 보충 공급하는 영양배지 공급장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The biofilter device of the present invention further comprises a temperature control device having a heater or a cooler capable of maintaining the microorganism incubator at a predetermined temperature, and a nutrition medium supply device for supplementing and supplying the nutrition medium by the amount of microorganisms supplied to the biofilter device. Characterized in that provided.
본 발명의 바이오필터 장치에서 상기 가습장치는 목(죽)초액 조성물이 분사되는 세정식 목(죽)초액 스크라버인 것을 특징으로 한다.In the bio-filter device of the present invention, the humidifier is characterized in that the neck (juk) vinegar solution scrubber is sprayed.
본 발명의 바이오필터 장치에서 상기 세정식 목(죽)초액 스크라버에서는 목(죽)초액 조성물과 함께 목(죽)초액에서 유래된 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU1 [기탁번호 KCCM 10890P] 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU2 [기탁번호 KCCM 10891P] 균주 중에서 선택된 어느 하나 이상의 균주가 함께 분사되는 것을 특징으로 한다.In the bio-filter apparatus of the present invention, in the washable wood (porridge) vinegar scrubber, Bacillus subtilis GU1 [Accession No. KCCM 10890P] strain derived from the wood (porridge) vinegar solution with the wood (porridge) vinegar composition And Bacillus subtilis ( Bacillus subtilis ) GU2 [Accession No. KCCM 10891P] It is characterized in that any one or more strains selected from the strain is sprayed together.
본 발명의 바이오필터 장치에는 산성가스 또는 VOCs 제거용 약액 세정장치 또는 금속촉매 탈취장치가 부가된 것을 특징으로 한다.The biofilter device of the present invention is characterized in that a chemical liquid cleaning device or a metal catalyst deodorizer for removing acid gas or VOCs is added.
본 발명의 바이오필터 장치는 죽초액에서 분리된 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU1 [기탁번호 KCCM 10890P] 균주로 인하여 악취물질 제거 효과가 뛰어나고, 특히 가습장치로 목(죽)초액을 분사하는 세정식 스크라버가 이용됨으로 인하여 바이오필터로 유입되는 이물질과 암모니아성 악취물질 등의 농도를 현저히 낮출 수 있다.The biofilter device of the present invention is excellent in removing odorous substances due to the Bacillus subtilis GU1 [Accession No. KCCM 10890P] strain isolated from bamboo vinegar solution, and particularly, a cleaning type for spraying throat (jujube) juice with a humidifier. Due to the use of a scrubber, it is possible to significantly reduce the concentration of foreign substances and ammonia odor substances introduced into the biofilter.
바이오필터 장치가 가습장치와 미생물담체로 구성된 경우는 악취가스 중의 암모니아가 수중에 용해되어 암모니아수로 전환되면서 하폐수의 처리수 중의 총질소 농도를 크게 높임에 따라 2차적인 수처리 문제가 심각하다. When the biofilter device is composed of a humidifier and a microbial carrier, the secondary water treatment problem is serious as the ammonia in the odor gas is dissolved in water and converted into ammonia water, thereby greatly increasing the total nitrogen concentration in the treated water of the wastewater.
가습장치 대신에 목(죽)초액 탈취장치를 사용한 경우에는 목(죽)초액 조성물 중에 함유된 유기산이 암모니아, 황화수소, 메틸메르캅탄 등과 흡수, 중화 반응 등에 의하여 유기산암모늄의 중성염으로 석출되거나 황화수소 이온 또는 황화메틸 이온 상태로 슬러지와 함께 외부로 배출됨으로써 폐수처리 공정에는 영향을 미치지 않는 장점이 있다.In the case of using the wood acetate porridge deodorizing device instead of the humidifier, the organic acid contained in the wood bamboo porridge solution composition is precipitated as a neutral salt of ammonium organic acid salt or absorbed by hydrogen sulfide ion by absorption and neutralization with ammonia, hydrogen sulfide and methyl mercaptan. Or discharged to the outside together with the sludge in the state of methyl sulfide ion has an advantage that does not affect the wastewater treatment process.
또한 미생물 배양기가 추가로 구비되어 배양된 미생물이 바이오필터 장치로 연속 또는 간헐적으로 공급되므로 유지비가 절감되고 1차 처리된 저농도의 악취물질이 바이오필터에 공급되어 미생물 흡착, 분해에 의한 처리효율이 높고 악취가스의 체류시간을 짧게 설계할 수 있어서 설치 공간을 적게 차지하며, 바이오필터의 미생물 담체의 교체 주기도 길어져 유지비용이 감소된다.In addition, the microbial incubator is additionally provided, so that the cultured microorganisms are continuously or intermittently supplied to the biofilter device, thereby reducing maintenance costs, and the low concentration of malodorous substances treated firstly is supplied to the biofilter, so that the treatment efficiency by adsorption and decomposition of microorganisms is high. The residence time of the malodorous gas can be shortened, thus occupying less installation space, and the replacement cycle of the microbial carrier of the biofilter is also longer, thereby reducing the maintenance cost.
특히 산성가스 또는 VOCs 제거용 약액 세정장치 또는 금속촉매 탈취장치가 추가로 구비될 경우 암모니아, 황화수소, 탄화수소, 저급지방산, VOCs 등 어떠한 종류의 악취물질이 발생되더라도 바이오필터 내부의 미생물의 생육 및 악취물질 처리에 영향을 거의 주지 않고, 완벽히 처리된 가스를 외부로 배출할 수 있게 된다.In particular, if a chemical liquid cleaning device or metal catalyst deodorizer for removing acid gas or VOCs is additionally provided, even if any kind of odorous substances such as ammonia, hydrogen sulfide, hydrocarbons, lower fatty acids, VOCs are generated, the growth and odorous substances of microorganisms inside the biofilter With little effect on the treatment, fully treated gases can be discharged to the outside.
본 발명의 바이오필터 장치(10)는 악취물질을 바이오필터 장치 내부로 유입시키는 송풍기(19)와, 바이오필터 장치 내부로 수분을 공급하는 가습장치(20)와, 미생물이 부착된 담체(14)를 포함하는 통상의 바이오필터 장치이면 어느 것이나 이용될 수 있다.The
본 발명의 바이오필터 장치에서 상기 가습장치(20)는 목(죽)초액 조성물이 분사되는 세정식 목(죽)초액 스크라버가 이용될 수 있다. 바이오필터 본체에서 목(죽)초액 조성물은 악취오염물질인 암모니아 가스와 황화수소 및 메틸머캅탄과 반응하여 초산암모늄염, 황화수소 이온, 메틸머캅탄 이온 등으로 중화 및 흡착시켜 아래 반응식과 같이 슬러지와 함께 외부로 배출됨으로 인하여 스크라버 순환수의 교환 과정에서 배출되는 폐액이 하폐수처리 공정의 질소화합물 함량 증가에 영향을 주지 않아 기존 바이오필터 공법에서 가장 큰 문제가 되고 있는 총질소 증가 문제가 없다. In the biofilter device of the present invention, the
대기 중의 암모니아 가스제거는 목(죽)초액 조성물의 주성분인 초산(CH3COOH)은 목(죽)초액 조성물 수용액 중에서 아래 반응식 1과 같이 아세트산이온(CH3COO-)과 수소이온(H+)으로 해리된다. 또한, 목(죽)초액 스크라버에 유입되는 악취물질 중 암모니아(NH3) 가스는 반응식 2와 같이 수용액 중에 가수분해하여 암모늄이온(NH4 +)과 수산이온(OH-)으로 해리한다. 따라서 목(죽)초액 스크라버 본체 내로 유입된 암모니아 가스는 목(죽)초액 수용액 중에서 가수분해 반응에 의해 생성된 암모늄이온과 수산이온의 증가로 인해서 목(죽)초액 수용액의 pH를 상승시킨다. 악취물질 중 암모니아 가스의 제거는 목(죽)초액 수용액 중에서 해리된 암모늄이온이 초산이온과 산 염기 반응에 의해 반응식 3에서와 같이 초산암모늄염(CH3COONH4)이 되면서 악취가 제거된 것으로 판단된다. 목(죽)초액 조성물의 예상되는 반응식은 다음과 같다. The acid Ammonia gas removed in the atmosphere is the neck (kill) the main component of the choaek composition (CH 3 COOH) is the neck (kill) acetic acid ion, such as Scheme 1 below from choaek composition an aqueous solution (CH 3 COO -) and hydrogen ions (H +) To be dissociated. In addition, ammonia (NH 3 ) gas among the malodorous substances flowing into the wood (crude) vinegar scrubber is hydrolyzed in an aqueous solution as in Scheme 2 to dissociate into ammonium ions (NH 4 + ) and hydroxide ions (OH − ). Therefore, the ammonia gas introduced into the wood (crude) juice scrubber body increases the pH of the wood (jujube) aqueous solution due to an increase in the ammonium ion and the hydroxide ion generated by the hydrolysis reaction in the wood (jujube) aqueous solution. The removal of the ammonia gas from the odorous substance was determined to remove the odor as ammonium acetate (CH 3 COONH 4 ) dissociated in the aqueous solution of wood (juk) liquor became an ammonium acetate salt (CH 3 COONH 4 ) as shown in Scheme 3. . The expected reaction scheme of the throat (jujube) liquor composition is as follows.
대기 중의 황화합물 중에서 황화수소가스 제거는 목(죽)초액 수용액 중에서 초산이 해리되면서 생성된 초산이온과 산 염기반응에 의해 아래 반응식 4에서와 같이 초산(CH3COOH)과 HS-의 고착된 비휘발성 염이 생성되면서 악취가 제거되며, 메틸머캅탄(CH3SH) 가스의 경우는 반응식 5와 같이 초산(CH3COOH)과 CH3S-의 고착된 비휘발성 염이 생성되면서 악취가 제거되는 반응 메카니즘이 예상된다. 목(죽)초액 조성물의 예상되는 반응식은 다음과 같다.The removal of hydrogen sulfide gas from the sulfur compounds in the atmosphere is fixed by non-volatile salts of acetic acid (CH 3 COOH) and HS − as shown in Scheme 4 below by acid base reaction with acetic acid ion generated by dissociation of acetic acid in the aqueous solution of wood (juk). The odor is removed while the odor is removed. In the case of methyl mercaptan (CH 3 SH) gas, the reaction mechanism removes the odor while generating a fixed non-volatile salt of acetic acid (CH 3 COOH) and CH 3 S − as in
바이오필터 장치 내부를 미생물 생육에 필요한 조건을 충족시키기 위한 장치들이 추가로 부가될 수 있다. 바이오필터 장치에 부가될 수 있는 것들로는 영양배지 공급탱크(15), pH 조건을 미생물 생육에 적합한 범위로 조정하기 위한 알카리 공급탱크(16) 또는 산 공급탱크(17), 또한 온도를 미생물 생육에 적합한 범위로 조정하기 위한 바이오필터 외부의 단열재 또는 히터나 냉각기를 구비한 온도조절장치 등을 들 수 있다. 히터나 냉각기는 가온 또는 냉각기가 바이오필터 내부에 설치될 수도 있고, 바이오필터 장치 외부를 자켓처럼 감싸는 방식으로 설치될 수 있다. 또한 필요에 따라서는 바이오필터 내부의 산소농도를 높이기 위해 공기 또는 산소 공급장치가 더 구비될 수도 있다.Devices for satisfying the conditions necessary for the growth of microorganisms inside the biofilter device may be further added. Those that may be added to the biofilter device include a nutrient
본 발명에서 미생물이 부착되는 담체(14)로는 피트, 나무껍질, 퇴비 등의 자연물질, 또는 다공성 발포고분자와 같은 유기성 담체는 물론 다공성 세라믹과 같은 무기성 담체 어느 것이나 사용될 수 있다. 바람직하게는 단위 무게당 미생물 활성이 높고 유지관리가 용이하며 수분함유율이 높은 다공성 세라믹 담체를 사용하는 것이다.In the present invention, as the
본 발명의 바이오필터 장치의 담체에 부착되는 미생물은 죽초액에서 분리된 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU1 [기탁번호 KCCM 10890P]로서, 상기 균주는 악취물질 제거활성이 현저히 뛰어나고, 죽초액(보통 pH 2.6 내외)에서도 생육할 수 있으므로 바이오필터 장치의 내부 pH가 급격히 하락하더라도 미생물이 pH 충격을 받지않고 악취물질을 처리하는데 지장이 없다. 특히 이러한 점은 담체에 고정된 미생물에 의해 악취물질이 분해되면서 이산화탄소와 물 이외에 발효과정에서 유기산이 지속적으로 생산되어 pH를 낮춘다는 점에서 산성에 내성이 큰 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU1 은 바이오필터용 미생물로서 유리한 특성이 된다.The microorganism attached to the carrier of the biofilter device of the present invention is Bacillus subtilis GU1 [Accession No. KCCM 10890P] isolated from bamboo liquor, and the strain is excellent in removing odorous substances, and bamboo vinegar solution (usually pH 2.6). Because it can grow inside and outside), even if the internal pH of the biofilter device drops sharply, the microorganisms are not affected by pH and do not interfere with the treatment of odorous substances. In particular, Bacillus subtilis GU1, which is highly resistant to acidic acid, has a low pH because organic acids are continuously produced during fermentation in addition to carbon dioxide and water as odorous substances are decomposed by microorganisms fixed on the carrier. It is advantageous properties as a microorganism for biofilters.
본 발명의 담체에 부착되는 미생물로는 상기 바실러스 서브틸리스 GU1 균주와 함께 악취물질 제거에 사용되는 다른 니트로소모나스 속(Nitrosomonas sp.) 균주, 바실러스 속(Bacillus sp.) 균주, 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.) 균주, 니트로소모나스 속(Nitrosomonas sp.) 균주, 니트로박터 속(Nitrobacter sp.) 균주, 치오바실러스 속(Thiobacillus sp.) 균주 중에서 어느 하나 이상의 균주가 함께 사용될 경우 악취물질의 종류에 관계없이 안정적으로 바이오필터 장치를 운용할 수 있다는 점에서 바람직하다. A microorganism attached to the carrier of the present invention wherein the Bacillus subtilis in other nitro consumption eggplant is used to remove malodorous substances with GU1 strain (Nitrosomonas sp.) Strain, Bacillus (Bacillus sp.) Strain, Pseudomonas species (Pseudomonas sp.) strain, Nitrosomonas sp., Nitrobacter sp., Thiobacillus sp. It is preferable in that the biofilter device can be stably operated without the need.
특히 본 발명에서는 바실러스 서브틸리스 GU1와 함께 본 발명자에 의해 죽초액에서 분리된 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GU2 [기탁번호 KCCM 10891P] 균주를 함께 사용하는 것이 바실러스 서브틸리스 GU1 단독으로 사용하는 것 보다 암모니아와 황화합물 등의 악취물질을 흡착, 분해하는데 제거효율을 높인다는 점에서 유리하다.In particular, in the present invention, using Bacillus subtilis GU2 [Accession No. KCCM 10891P] strain isolated from bamboo shoot liquid by the present inventors together with Bacillus subtilis GU1 is to be used by Bacillus subtilis GU1 alone. It is more advantageous in that the removal efficiency is increased in adsorbing and decomposing odorous substances such as ammonia and sulfur compounds.
바실러스 서브틸리스 GU1 균주와 GU2 균주는 모두 전라남도 담양에서 생산된 pH 2.6 내외의 죽초액에서 본 발명의 균주를 분리된 것으로 한국유전자은행에 2007년 11월 21일 각각 기탁번호 KCCM 10890P 및 KCCM 10891P 로 부다페스트조약에 따라 국제기탁하였다.Both Bacillus subtilis GU1 and GU2 strains were isolated from the bamboo vinegar solution at pH 2.6 produced in Damyang, Jeollanam-do, and were reported to Korea Gene Bank on November 21, 2007, under the deposit numbers KCCM 10890P and KCCM 10891P, respectively. It has been deposited internationally in accordance with the Treaty.
본 발명의 바이오필터 장치는 미생물 배양기(18) 및 상기 미생물 배양기에서 배양된 미생물을 상기 바이오필터 장치로 이송하는 미생물 공급장치를 더 구비하는 것이 미생물을 외부에서 공급 받아 바이오필터의 담체에 주입하는 것 보다 비용을 낮춘다는 점에서 유리하다. 미생물 배양기(18)는 미생물의 생육 조건을 조정하기 위해서 배양기 내의 온도를 일정하게 유지하게 하기 위해 단열재로 배양기 외부를 처리하거나, 더욱 바람직하게는 히터가 구비되는 것이 바람직하다. 배양기에는 냉각기도 구비될 수 있으나 악취물질 제거용 미생물이 대부분 중온균으로 국내 하절기 기온이 37 ℃를 넘는 경우는 드물기 때문에 사용빈도는 낮다. 상기 미생물 배양기에서 일정 농도 또는 일정 균수 이상으로 배양된 미생물은 이송펌프 및 이송관으로 이루어진 미생물 공급장치를 통해 바이오필터 장치 내로 공급된다. 바람직하게는 담체에 고루 부착될 수 있도록 분무노즐(11)을 통해 공급하는 것이 바람직하고, 산 또는 알카리 공급장치와 일정 거리 이격된 위치에 공급하는 것이 바람직하다. 미생물이 바이오필터 장치로 공급되는 방식은 연속식 또는 간헐적으로 일정량을 공급하는 방식 또는 미리 프로그램된 수식에 의해 가변적으로 공급하는 방식 어느 것이나 이용될 수 있다. 또한 상기 미생물 배양기(18)에는 공기 또는 산소를 공급할 수 있는 공급장치가 부가되는 것이 바람직하다.The biofilter device of the present invention further comprises a
미생물 배양기에서 미생물이 배출된 경우 이를 보충하기 위해 영양배지가 공급될 수 있도록 영양배지 공급장치(15)가 미생물 배양기(18)에 연결되어 있는 것이 바람직하다.When the microorganism is discharged from the microbial incubator, it is preferable that the nutritional
본 발명의 바이오필터 장치에서 가습장치(20)는 목(죽)초액 조성물이 분사되는 세정식 목(죽)초액 스크라버인 것이 가습과 악취물질 특히 암모니아성 물질의 제거를 동시에 수행할 수 있다는 점에서 바람직하다. 통상의 세정식 스크라버이면 어떠한 형태의 것이든 제한없이 사용할 수 있으나, 바이오필터 장치로 수분이 공급될 수 있도록 세정식 스크라버에서 처리된 공기가 배출되는 배출구에 데미스터 는 반드시 제거되어야 한다.In the biofilter apparatus of the present invention, the
본 발명의 세정식 목(죽)초액 스크라버의 하나의 구현예로는 유입구(22)에 송풍기(19)가 구비되고, 목(죽)초액 조성물 공급부로 본체 상부에 목(죽)초액 조성물 분무노즐(21)이 구비되는 세정식 스크라버가 이용될 수 있다. 송풍기를 통해 본체로 강제 유입되는 악취물질이 본체에 체류하는 시간을 증가시키기 위해 선회류를 형성하도록 하는 것이 바람직하고, 송풍기에 의한 오염물질의 강제유입은 본 발명의 탈취제와의 접촉효과를 높여 처리 효율을 증가시키는 역할을 하고, 악취물질이 외부로 빠져나가지 못하게 하는 역할도 한다. 본체의 상부 영역에는 목(죽)초액 조성물을 광범위하게 분사시키기 위한 분사노즐이 하나 이상 설치된다. 설치되는 분무노즐의 수는 송풍기의 압력, 그에 따른 악취물질의 상승 속도 그리고 목적하는 처리 효율 등에 따라 결정된다. 분무노즐은 상향 또는 하향으로 설치되며 이들 분무 노즐의 수와 간격은 분무 공간의 전체 용적과 분무되는 상향 또는 하방 영역이 상호 중복되지 않도록 하는 것이 경제적으로 유리할 것이다. 또한 본체 하부에는 낙하되는 목(죽)초액 조성물을 저장하기 위한 저장조(25)가 구비될 수 있고, 저장조에 저장된 목(죽)초액 조성물을 분무노즐로 재순환시키기 위해 순환펌프(26)가 구비될 수 있다. 또한 본체 내부에서 분무노즐에 의해 분무된 액적 형태의 목(죽)초액과 악취물질의 접촉효율을 증대시키기 위해 다양한 형태의 표면적이 넓은 폴링과 같은 충진재층(24)이 구비될 수 있다. In one embodiment of the cleaning throat (jujube) liquid scrubber of the present invention is provided with a blower (19) in the
또한 본 발명에 사용되는 목(죽)초액 조성물은 침엽수, 활엽수, 교목, 관목, 상록수, 낙엽수, 상록침엽수, 낙엽침엽수, 상록활엽수, 낙엽활엽수, 및 초목의 잎, 줄기, 뿌리, 열매, 꽃 중에서 선택된 어느 하나 이상을 열분해, 가온, 증류, 추출, 및 덖음 중에서 선택된 하나 이상의 과정에서 생성한 액체 또는 정유 또는 증기를 포집하여 냉각, 응축, 분리, 숙성, 여과, 증발, 및 증류 중에서 선택된 하나 이상의 가공 과정을 통하여 제조될 수 있고, 바람직하게는 대나무를 이용해 제조한 죽초액이다. 예를 들어, 본 발명의 목(죽)초액 조성물은 침엽수, 활엽수, 교목, 관목, 상록수, 낙엽수, 상록침엽수, 낙엽침엽수, 상록활엽수, 낙엽활엽수, 및 초목의 잎, 줄기, 뿌리, 열매, 꽃 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 150 내지 350 에서 직접 또는 간접 열분해 하거나, 가마솥에서 대기압 또는 감압 상태에서 80 내지 150 로 가온하거나, 용매 추출 또는 초임계유체 추출 방법에 의하여 추출하거나, 또는 가마솥에서 데워 익히는 덖음을 하고, 상기 열분해, 가온, 추출, 또는 덖음 과정에서 발생하는 액체 물질 또는 증기를 포집하여 이를 냉각 및 응축하고, 상기 냉각 또는 응축된 목(죽)초액 속에 함유된 식물 정유 성분을 회수하기 위하여 유수 분리하고, 상기 목(죽)초액 속에 함유된 이물질 및 타르를 여과하고, 상기 목(죽)초액을 화학적 안정화를 위하여 상온 또는 가온하여 숙성하고, 상기 목(죽)초액 속에 함유된 이물질 및 타르를 분리하여 제조한다. 본 발명의 목(죽)초액은 원재료나 제조방법이 다른 2종 이상의 목(죽)초액을 혼합하여 사용할 수 있다. In addition, the wood (bamboo) vinegar composition used in the present invention is among conifers, deciduous trees, arbors, shrubs, evergreens, deciduous trees, evergreen conifers, deciduous conifers, evergreen hardwoods, deciduous hardwoods, and among the leaves, stems, roots, berries, flowers of One or more selected from cooling, condensation, separation, maturation, filtration, evaporation, and distillation by capturing liquid or essential oils or vapors produced in one or more processes selected from pyrolysis, warming, distillation, extraction, and sequestration. It can be prepared through the process, preferably bamboo shoot solution prepared using bamboo. For example, the wood (porridge) vinegar composition of the present invention is a conifer, deciduous tree, tree, shrub, evergreen, deciduous tree, evergreen conifer, deciduous conifer, evergreen softwood, deciduous hardwood, and leaves, stems, roots, berries, flowers of vegetation One or two or more selected from the mixtures may be directly or indirectly pyrolyzed at 150 to 350, heated to 80 to 150 at atmospheric or reduced pressure in a cauldron, extracted by solvent extraction or supercritical fluid extraction, or warmed in a cauldron. Harvesting, collecting, cooling and condensing liquid substances or vapors generated during the pyrolysis, warming, extraction or steaming, and recovering plant essential oil components contained in the cooled or condensed wood vinegar To separate the oil and water, and to filter the foreign matter and tar contained in the throat (jujuk) liquor, and to stabilize the neck (jujube) liquor Aged at room temperature or warmed, and prepared by separating the foreign matter and tar contained in the wood (juk) vinegar. The wood vinegar of the present invention can be used by mixing two or more kinds of wood vinegar with different raw materials or manufacturing methods.
본 발명의 목(죽)초액은 또는 2종 이상의 목(죽)초액이 혼합된 목(죽)초액이 혼합물 또는 상기의 목(죽)초액에 식물열분해조성물, 금속촉매, 식물 정유, 식물추출물, 산화제, 환원제, 식물영양제, 유기산, 발효제, 향료, 흡착제, 미생물, 미생 물제제, 점토액, 황토액, 갯벌, 계면활성제 또는 방향제 중 하나 이상을 혼합(이하, 목(죽)초액 조성물)하여 사용할 수 있다. 혼합비율은 목(죽)초액 전체 중량을 기준으로 0.01 ~ 90 중량%가 되도록 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 바실러스 서브틸리스 GU1 균주의 생육이나 증식을 저해하지 않는 범위에서 필요에 따라 탈취제, 소취제, 소독제, 살균제 등이 0.01~10 중량% 첨가될 수 있다.The wood (juk) vinegar of the present invention or a mixture of two or more wood (juk) vinegar, or the wood (juk) vinegar mixture or the above-mentioned wood vinegar to the plant pyrolysis composition, metal catalyst, plant essential oil, plant extract, One or more of an oxidizing agent, a reducing agent, a phytonutrient, an organic acid, a fermentation agent, a flavoring agent, an adsorbent, a microorganism, a microorganism preparation, a clay solution, an ocher solution, a tidal flat, a surfactant, or a fragrance may be mixed (hereinafter, used as a vinegar composition). Can be. The mixing ratio may be used in an amount of 0.01 to 90% by weight based on the total weight of the throat (porridge) liquor. In addition, 0.01 ~ 10% by weight of deodorant, deodorant, disinfectant, fungicide, etc. may be added as necessary in a range that does not inhibit the growth or proliferation of the Bacillus subtilis GU1 strain of the present invention.
또한 목(죽)초액과 악취물질의 반응속도를 높이고 기화량을 조절하거나 기화를 촉진하기 위해서, 목(죽)초액에는 목(죽)초액 중량의 2~1000 배 중량의 물 또는 탄소수 1 ~ 4의 알코올 등의 용매를 혼합하거나, 별도의 기화촉진제를 첨가할 수 있다. In addition, in order to increase the reaction rate of the vinegar liquor and malodorous substances, to control the amount of vaporization or to promote vaporization, the vinegar liquor contains 2 to 1000 times the weight of water or carbon atoms 1 to 4 times the weight of the vinegar liquor. Solvents, such as alcohol, may be mixed, or another vaporization promoter may be added.
본 발명의 바이오필터 장치에 유입되기 전 세정식 목(죽)초액 스크라버에서 처리되는 악취가스 제거 효율을 높이가 위해서 바실러스 서브틸리스 GU1 균주, 바실러스 서브틸리스 GU2 균주, 또는 이들의 혼합물이 목(죽)초액에 첨가될 수 있고, 그 첨가농도는 목(죽)초액에 대하여 1.00E+02 ~ 1.00E+08 cfu/ml, 바람직하게는 1.00E+03 ~ 1.00E+08 cfu/ml, 더욱 바람직하게는 1.00E+04 ~ 1.00E+08 cfu/ml 농도로 첨가되는 것이 바람직하다.The Bacillus subtilis GU1 strain, the Bacillus subtilis GU2 strain, or mixtures thereof are used to increase the odor gas removal efficiency that is processed in the cleansing wood vinegar scrubber before entering the biofilter device of the present invention. It can be added to (jujuk) vinegar, the concentration is 1.00E + 02 ~ 1.00E + 08 cfu / ml, preferably 1.00E + 03 ~ 1.00E + 08 cfu / ml with respect to throat (jujugi), More preferably, it is added at a concentration of 1.00E + 04 ~ 1.00E + 08 cfu / ml.
본 발명의 바이오필터 장치에는 하나 이상의 탈취장치를 전단 또는 후단에 직렬연결하여 사용할 수 있고, 별도의 약액 세정장치, 필터 탈취장치, 멤브레인 기화장치, 오존 탈취장치, 바이오필터 탈취장치, 금속촉매 탈취장치, 흡착 탈취장치, 프라즈마 탈취장치, 소각 탈취장치와 단독 또는 2종 이상을 직렬로 연결하여 변형하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 바이오필터 장치 또는 바이오필터 장치에 부 착된 세정식 목(죽)초액 스크라버의 전단계에 산성가스 또는 VOCs 제거용 약액 세정장치(30) 또는 금속촉매 탈취장치를 부가시키는 것이 미생물이 산성가스에 의한 충격을 받지 않도록 하고 바이오필터 장치의 악취물질 제거효율을 높이며, 경제성과 운영적인 측면에서도 바람직하다.In the biofilter device of the present invention, one or more deodorizers may be used in series at the front end or the rear end, and a separate chemical cleaning device, a filter deodorizer, a membrane vaporizer, an ozone deodorizer, a biofilter deodorizer, and a metal catalyst deodorizer may be used. Adsorption deodorizer, plasma deodorizer, incineration deodorizer and single or two or more types can be connected and used in series. Preferably, adding the chemical
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, but the content of the present invention is not limited thereto.
참고실시예 1: 균주의 분리, 동정 및 특성Reference Example 1 Isolation, Identification and Characteristics of Strains
(1) 분리(1) separation
죽초액에서 내산성이 강한 유용균주를 분리하기 위해서 6개월 이상 숙성시킨 전라남도 담양에서 생산한 pH 2.6 의 죽초액을 사용하였다. 죽초액에 존재하는 미생물을 분리하기 위하여 LB 한천배지, MRS 한천배지, PDA 한천배지 및 MEP(mannitol eggyolk polymyxine) 배지에 도말하였다. 이들 배지중 미생물이 성장한 PDA 한천배지와 MEP 배지에서 성장한 균주를 1차 선발한 후, 1차 선발된 균주중에서 pH 2.6에서 성장이 빠르며 아밀라아제 및 프로테아제 활성이 우수한 균주 2종을 최종 선발하였다. 최종 선발된 균주는 광학현미경을 이용하여 확인하였고 그람염색법을 실시하였다. 상기 균주는 죽초액의 낮은 pH조건에서 기타 미생물의 성장이 어려운 조건에서 성장이 가능하고 고체배지에서 성장이 가능한 균주로서 확인되었다.In order to separate useful acid-resistant strains from bamboo vinegar, bamboo shoots with pH 2.6 produced in Damyang, Jeollanam-do, Korea, which had been aged for more than 6 months, were used. In order to isolate the microorganisms present in the bamboo vinegar solution was plated on LB agar medium, MRS agar medium, PDA agar medium and mannitol eggyolk polymyxine (MEP) medium. After the first selection of microorganism-grown PDA agar medium and strains grown in MEP medium, two strains with fast growth and high amylase and protease activity among the first selected strains were finally selected. The final selected strains were identified using an optical microscope and Gram staining was performed. The strain was identified as a strain capable of growing in a solid medium and difficult to grow other microorganisms at low pH conditions of bamboo vinegar solution.
(2) 분자생물학적 동정(2) Molecular Biology Identification
상기 균주에서 DNA를 추출하고 16s rDNA를 분석한 결과 하나는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) HDYM-11 균주와 가장 높은 상동성을 나타내어 바실러스 서브틸리스로 동정하였다(1515개 서열 중 1511개 일치, 99% 상동성). 얻어진 16s rDNA의 서열은 서열목록 1에 나타내었다. 다른 하나의 균주도 바실러스 서브틸리스와 1517개 서열 중 1512개 일치하여 99%의 상동성으로 바실러스 서브틸리스로 동정하였고, 얻어진 16s rDNA의 서열은 서열목록 2에 나타내었다.DNA extracted from the strain and 16s rDNA analysis showed that one of the highest homology with Bacillus subtilis HDYM-11 strain was identified as Bacillus subtilis (1511 matches among 1515 sequences, 99 % Homology). The sequence of 16s rDNA obtained is shown in SEQ ID NO: 1. Another strain was identified as Bacillus subtilis with 99% homology with 1512 sequences among Bacillus subtilis and 1517 sequences, and the sequence of 16s rDNA obtained was shown in SEQ ID NO: 2.
(3) 내열성(3) heat resistance
본 발명의 균주(바실러스 서브틸리스 GU01 및 GU02)의 내열성 검사를 위해 흡광도(Opical Density, 600nm) 값이 1.0 일때 각각의 온도에서 10분동안 열처리 후 균수를 측정한 결과, 두 균주 모두 45 까지는 균수가 1.00E+08 cfu/ml 이상으로 열처리 전과 차이가 없었고, 60 에서도 균수가 1.00E+08 cfu/ml 이상을 유지하였다.For the heat resistance test of the strains of the present invention (Bacillus subtilis GU01 and GU02), when the absorbance (Opical Density, 600nm) value is 1.0, the number of bacteria after heat treatment for 10 minutes at each temperature, as a result, both strains up to 45 Was 1.00E + 08 cfu / ml or more, and there was no difference from before heat treatment, and even at 60, the bacterial count was maintained at 1.00E + 08 cfu / ml or more.
(4) 죽초액내 미생물 균수의 변화(4) Change of microbial bacteria in bamboo vinegar
죽초액은 pH 2.6의 강산성 조건으로서, 죽초액을 증류수에 일정비율로 희석한 후 각 농도에서의 본 발명의 균주(GU01)의 배양시간에 따른 성장변화를 600 nm에서 흡광도 변화로 측정하여 표 1에 나타내었고, 또한 배양시간에 따른 미생물 균수의 변화를 표 2에 나타내었다. 죽초액은 증류수에 각각 10, 20, 30, 40 및 50 중량%로 희석하였고, 초기 미생물 접종농도는 1.00E+05 cfu/ml 이고, 37 ℃에서 배양하였다.Bamboo vinegar is a strong acidic condition of pH 2.6, after diluting the bamboo vinegar in distilled water at a constant ratio, the growth change according to the incubation time of the strain (GU01) of the present invention at each concentration is measured by the change in absorbance at 600 nm is shown in Table 1 In addition, the change in the number of microbial microorganisms with incubation time is shown in Table 2. Bamboo liquor was diluted 10, 20, 30, 40 and 50% by weight in distilled water, respectively, and the initial microbial inoculation concentration was 1.00E + 05 cfu / ml and incubated at 37 ° C.
24
480
24
48
0.335
0.3750.239
0.335
0.375
0.378
0.3850.254
0.378
0.385
0.423
0.4770.280
0.423
0.477
0.456
0.5230.288
0.456
0.523
0.375
0.5160.319
0.375
0.516
24
480
24
48
1.00E+07
1.03E+074.00E + 05
1.00E + 07
1.03E + 07
1.20E+07
1.04E+078.00E + 05
1.20E + 07
1.04E + 07
7.00E+06
1.04E+076.00E + 05
7.00E + 06
1.04E + 07
6.00E+06
1.07E+072.00E + 05
6.00E + 06
1.07E + 07
3.00E+07
1.07E+071.40E + 06
3.00E + 07
1.07E + 07
본 발명의 균주(GU01)의 성장(600 nm의 흡광도)은 배양시간이 증가할수록 증대되었고, 죽초액 농도 40중량%까지는 증대되다가 50 중량%부터는 더이상 증대되지 않았다. 또한 본 발명의 균주의 균수는 24 시간까지 증대되다가 48 시간 배양하더라도 균수의 변화는 미미했고, 죽초액 농도에 다른 균수의 변화도 미미했다. 따라서 본 발명의 균주는 죽초액이 50%까지 첨가된 배지에서도 그 성장에는 큰 영향을 받지 않을 것으로 판단되었다.The growth (absorbance of 600 nm) of the strain (GU01) of the present invention increased as the incubation time increased, increased to 40% by weight of bamboo liquor concentration, but not increased from 50% by weight. In addition, the number of bacteria of the strain of the present invention was increased up to 24 hours, even if incubated for 48 hours, the change in the number of bacteria was insignificant, and the change in the number of other bacteria in the bamboo shoot concentration was also insignificant. Therefore, it was determined that the strain of the present invention was not significantly affected by the growth even in the medium to which the bamboo liquor solution was added up to 50%.
실험예 1: 직접 혼합에 의한 악취물질 제거 효과Experimental Example 1: Removal of odorous substances by direct mixing
본 발명의 균주의 악취물질 제거 효과를 확인하기 위하여, 물 100 ml에 본 발명의 GU1 균주를 1.00E+05 cfu/ml를 접종한 실시예 1, 죽초액 100 ml에 본 발명의 GU1 균주를 1.00E+05 cfu/ml를 접종한 실시예 2, 물 100 ml에 본 발명의 GU2 균주를 1.00E+05 cfu/ml를 접종한 실시예 3, 물 100 ml에 본 발명의 GU1 균주와 GU2 균주를 각각 5.00E+04 cfu/ml를 접종한 실시예 4를 제조하였다. 대조군으로 악취물질 제거제를 사용하지 않고 물 100 ml만 첨가한 군(비교예1) 및 죽초액 100ml 만 첨가한 군(비교예 2)을 제조하여 실험에 사용하였다. 본 실험예에 사용된 죽초액은 전남 담양에서 생산된 것으로 30로 절단된 대나무를 250~300에서 간접 가열하고 이 때 연돌의 연기 속에 함유된 수액 증기를 80~150의 온도에서 포집하여 냉각 및 응축시킨 조죽초액을 6개월 이상 숙성하고 기공이 5.0 인 필터로 1회 여과하여 제조된 것이다.In order to confirm the odor removing effect of the strain of the present invention, Example 1, inoculated 1.00E + 05 cfu / ml of the GU1 strain of the present invention in 100 ml of water, 1.00E of the GU1 strain of the present invention in 100 ml of bamboo vinegar solution Example 2 inoculated with +05 cfu / ml, GU2 strain of the present invention in 100 ml of water Example 3 inoculated with 1.00E + 05 cfu / ml, GU1 strain and GU2 strain of the present invention in 100 ml of water, respectively Example 4 was prepared inoculated with 5.00E + 04 cfu / ml. As a control, a group to which only 100 ml of water was added (Comparative Example 1) and a group to which only 100 ml of bamboo vinegar solution was added (Comparative Example 2) were used for the experiment. The bamboo vinegar solution used in this experiment was produced in Damyang, Jeonnam, and indirectly heated the bamboo cut to 30 at 250 ~ 300. At this time, the sap vapor contained in the smoke of the stack was collected at 80 ~ 150 and cooled and condensed. It is prepared by aging crude bamboo vinegar for more than 6 months and filtering once with a filter having a pore of 5.0.
아이오와 대학에서 사용되는 PVC컬럼을 이용한 악취물질 제거 효과실험방법을 이용하였다(www.nationalhogfarmer.com). 길이 15 inch인 PVC 컬럼에 돼지분뇨 4 ft. 넣고 실시예 1 내지 4의 균주 희석액, 비교예 1은 증류수, 비교예 2의 죽초액을 돼지분뇨의 0.2 중량% 첨가한 후 악취물질의 함량 변화(단위 ppm)를 시간에 따라 측정하여 표 3에 나타내었다.A test method for removing odorous substances using a PVC column used at the University of Iowa was used (www.nationalhogfarmer.com). 4 ft. Pig manure on a
12
24
480
12
24
48
10
12
1418
10
12
14
5.5
5.5
5.56.0
5.5
5.5
5.5
12
24
480
12
24
48
4.5
7.5
8.015
4.5
7.5
8.0
5.0
4.5
5.06.5
5.0
4.5
5.0
12
24
480
12
24
48
6.5
3.0
3.016
6.5
3.0
3.0
3.5
3.0
2.06.0
3.5
3.0
2.0
12
24
480
12
24
48
4.5
3.5
2.516
4.5
3.5
2.5
3.0
2.5
2.06.0
3.0
2.5
2.0
12
24
480
12
24
48
9.0
5.0
3.516
9.0
5.0
3.5
4.0
3.0
2.56.0
4.0
3.0
2.5
12
24
480
12
24
48
5.0
3.0
2.516
5.0
3.0
2.5
3.0
2.0
1.56.0
3.0
2.0
1.5
비교예 1에 비해 죽초액만 첨가한 비교예 2는 암모니아 저감효과가 초기 15ppm에서 12시간까지 4.5ppm으로 감소하였으나 24시간 이후 다시 증가하였다. 반면에 본 발명의 실시예 1 내지 4에서는 초기 16ppm에서 12시간까지 4.5~9.0ppm으로 감소하고 시간이 경과함에 따라 균주의 대사작용에 의해서 낮아지는 것으로 나타났으며, 초기 악취물질 농도에 비해 저감되는 비율을 지속적으로 낮게 유지하고 있었다. 특히 실시예 1, 3 및 4에서는 12시간째의 암모니아 저감효과는 죽초액만 포함된 비교예 2에 비해 다소 높은 농도를 나타냈지만, 24시간 및 48시간으로 반응을 오래 시킬수록 죽초액만을 첨가한 비교예 2에서는 오히려 암모니아 농도가 상승함에 비해 실시예 1, 3, 및 4에서는 지속적으로 낮아져 현저히 낮은 농도를 나타냄을 확인할 수 있었다.Compared with Comparative Example 1, Comparative Example 2, which was added only bamboo vinegar solution, reduced the ammonia reduction effect from 4.5 ppm to 12 hours from the initial 15 ppm, but increased again after 24 hours. On the other hand, in Examples 1 to 4 of the present invention, it was reduced from 4.5ppm to 9.0ppm from the initial 16ppm to 12 hours and decreased by the metabolism of the strain with time, and was reduced compared to the initial odorant concentration. The ratio was constantly kept low. In particular, in Examples 1, 3 and 4, the ammonia reduction effect at 12 hours was slightly higher than that of Comparative Example 2 containing only bamboo liquor solution, but the comparative example was added with bamboo liquor solution as the reaction was continued for 24 hours and 48 hours. In contrast, the concentration of ammonia was increased in 2, but in Examples 1, 3, and 4, it was confirmed that the concentration was significantly lower.
황화수소의 저감효과는 비교예 1에 비해 죽초액만 첨가한 비교예 2는 암모니아 저감효과가 초기 6.5ppm에서 12시간까지 5.5ppm으로 감소하였고 이후 48시간까지 유지하였으며, 실시예 1 내지 4에서는 초기 6.0ppm에서 시간이 지날수록 감소되어 48시간째에 1.5~2.5ppm으로 감소하였다. The reduction effect of hydrogen sulfide was compared with Comparative Example 1 in Comparative Example 2 only bamboo shoot solution was added to reduce the ammonia reduction effect from 5.5ppm to 5.5ppm from the initial 6.5ppm to 12 hours and then maintained for 48 hours, the initial 6.0ppm in Examples 1 to 4 The elongation decreased with time and decreased to 1.5 ~ 2.5ppm at 48 hours.
실험예 2: 바이오필터 장치에서의 악취물질 제거 효과Experimental Example 2: Removal of Odor Substances in a Biofilter Device
본 발명의 바이오필터 장치에는 포틀란트시멘트 200g, 실리카 모래분말 260g, 석회성분 20g, 알루미나시멘트 40g과 이탄재 80g을 계면활성제 20g을 혼합한 물 290g과 약 3분간 강하게 교반시키고, 제조된 혼합물을 100mm x 100mm x l00mm크기의 형틀에 주형시킨 후, 50에서 6시간 동안 전양생시킨 다음 오트클레이브에서 180에서 8시간 수열양생시킨 담체를 사용하였다. 상기 담체의 건조비중은 약 0.33로 나타났으며, 제조된 담체를 10g을 물100g과 혼합하여 pH를 측정한 결과 용액의 pH는 7.7정도의 중성을 나타내었다.In the biofilter apparatus of the present invention, 200 g of portant cement, 260 g of silica sand powder, 20 g of lime component, 40 g of alumina cement, and 80 g of peat material were strongly stirred for about 3 minutes with 290 g of water mixed with 20 g of a surfactant, and the prepared mixture was stirred. After casting to a mold of the size of 100mm x 100mm x l00mm, the carrier was pre-cured for 50 to 6 hours and then hydrocured for 180 to 8 hours in an oatclave. The dry specific gravity of the carrier was found to be about 0.33, and the pH of the solution was measured by mixing 10 g of the prepared carrier with 100 g of water and the pH of the solution was about 7.7.
상기 담체에 표 4의 미생물을 각각 고정하여 이를 실시예 5 내지 7 및 비교예 3의 바이오필터 장치로 하였다.The microorganisms of Table 4 were fixed to the carriers, respectively, to obtain biofilter devices of Examples 5 to 7 and Comparative Example 3.
상기 담체를 채운 유효부피 5l의 바이오필터에 일반 영양배지에서 배양한 각각의 미생물의 배양액(흡광도 0.5) 500 ml를 각각 접종하였다. 실시예 6 및 7은 각각의 미생물을 동량씩 나누어 총 500 ml을 접종하였다. 단, 비교예 3은 MLSS 5g/L의 활성슬러지에 담체를 담지시켜 24시간 폭기시킨 후 유효부피 5l의 바이오필터에 충진하였다.5 ml of the effective volume filled with the carrier was inoculated with 500 ml of the culture medium (absorbance of 0.5) of each microorganism cultured in a general nutrient medium. Examples 6 and 7 inoculated each microorganism in equal amounts to inoculate a total of 500 ml. However, in Comparative Example 3, the carrier was supported on an activated sludge of 5 g / L of MLSS and aerated for 24 hours, followed by filling into a biofilter of 5 l of effective volume.
상기 미생물이 부착된 담체가 충진된 바이오필터에 1주일 동안 가축분뇨공공처리장 집수조(규격 18,000W × 14,000L × 5,000H, 유효용량 : 1,008 m3)에서 발생하는 악취가스를 10 L/min씩 통과하게 하여 미생물을 안정화시켰다.The biofilter filled with the microorganism-attached carrier passes through the odor gas generated in the livestock manure public treatment plant collection tank (standard 18,000W × 14,000L × 5,000H, effective capacity: 1,008 m 3 ) for 10 weeks by 10 L / min. To stabilize the microorganisms.
상기 바이오필터의 미생물을 안정화시킨 후 바이오필터 내의 공탑체류시간을 5초로 조정하여 상기 가축분뇨공공처리장 집수조에서 발생하는 악취가스의 농도를 유입구와 유출구에서 각각 측정하였다. 악취물질 항목은 암모니아(NH3), 황화수소(H2S), 메틸머켑탄(CH3SH) 및 복합악취이고, 그 측정법은 표 5에 나타내었다.After stabilizing the microorganisms of the biofilter, the concentration of the tower stay in the biofilter was adjusted to 5 seconds, and the concentration of the malodorous gas generated in the livestock manure public treatment plant collection tank was measured at the inlet and the outlet. Malodorous items are ammonia (NH 3 ), hydrogen sulfide (H 2 S), methylmerethane (CH 3 SH) and complex odors, the measurement method is shown in Table 5.
각 악취물질에 대하여 1일째, 31일째, 91일째에 유입농도와 유출농도를 측정하여 오염물질 제거결과를 표 6에 나타내었다.Table 6 shows the results of removing pollutants by measuring the inflow and outflow concentrations on each of the malodorous substances on the 1st, 31st and 91st days.
(ppm)ammonia
(ppm)
(ppm)Hydrogen sulfide
(ppm)
머켑탄
(ppm)methyl
Mertan
(ppm)
(희석배수)Compound odor
(Dilution factor)
이하1000
Below
이하500
Below
이하300
Below
이하1000
Below
이하500
Below
이하300
Below
이하1000
Below
이하300
Below
이하300
Below
이하2000
Below
이하500
Below
이하300
Below
실험예 3: 파일롯 바이오필터 장치에서의 악취물질 제거 효과Experimental Example 3: Removal of Odor Substances in a Pilot Biofilter Device
본 발명의 파일롯 바이오필터 장치를 구성하기 위해서 바이오필터 장치, 바이오필터 장치의 가습장치로 이용되는 세정식 스크라버, 세정식 스크라버 앞에 설치되는 산성가스 제거용 약액 세정장치를 각각 파일롯 스케일로 제조하여 연결하였다.In order to construct the pilot biofilter device of the present invention, a biofilter device, a cleaning scrubber used as a humidifier of the biofilter device, and an acid gas removal chemical cleaning device installed in front of the cleaning scrubber are prepared on a pilot scale, respectively. Connected.
실시예 8의 바이오필터 장치는 규격은 1,800W × 1,400L × 2,600H (6,550 L)이며, 내부에 실시예 6의 미생물이 부착된 담체를 단층으로 유효부피 1,400 L로 충진하고, 운전기간 내 영양배지 또는 산, 알카리 등의 pH 조정제는 투입하지 않고, 바이오필터 장치 내부 온도는 15 ℃이상을 유지하도록 조정되었으며, 공탑체류시간을 16초, 공기의 공간속도(SV)를 0.16m/s로 하여 운전하였고, 가습장치로는 다음의 세정식 스크라버에 물을 순환시켜 사용하였다.The biofilter device of Example 8 is 1,800W × 1,400L × 2,600H (6,550L), and the carrier with the microorganism of Example 6 attached therein is filled with an effective volume of 1,400L in a single layer, Without adjusting the pH adjusting agent such as medium, acid, or alkali, the internal temperature of the biofilter device was adjusted to be maintained at 15 ° C or higher, and the tower residence time was 16 seconds and the air velocity (SV) was set to 0.16 m / s. The water was circulated in the following scrubber as a humidifier.
세정식 스크라버의 본체의 규격은 1,600W × 1,000L × 1,600H (2,500 L)이며, 본체 하단부에서 송풍기(용량 25 m3/분)를 설치하여 체류시간이 6초가 되도록 하였으며, 본체 최하부에는 저수조(용량 1,000 L)에는 물을 순환수 공급펌프(용량 50 L/분)에 의해서 2개의 나선형 노즐로 연속 분사하도록 제조되었다.The size of the main body of the cleaning scrubber is 1,600W × 1,000L × 1,600H (2,500L), and a blower (capacity 25 m 3 / min) is installed at the bottom of the main body so that the residence time is 6 seconds. (Capacity 1,000 L) was made to continuously spray water into two helical nozzles by a circulating water supply pump (capacity 50 L / min).
실시예 9의 바이오필터 장치는 실시예 8의 장치를 이용하되 세정식 스크라버에 물대신 죽초액이 0.5중량%로 희석된 죽초액희석수를 사용한 것이다.The biofilter apparatus of Example 9 was used in the apparatus of Example 8, but using bamboo scrubber dilution water diluted with 0.5% by weight of bamboo vinegar solution instead of water in a scrubber.
실시예 10의 바이오필터 장치는 실시예 8의 장치를 이용하되 세정식 스크라버의 물대신 죽초액이 0.5중량% 희석된 죽초액희석수에 바실러스 서브틸리스 GU1 균주 1.00E+05 cfu/ml 농도로 접종한 GU1-죽초액희석수를 사용한 것이다.The biofilter device of Example 10 was inoculated at the concentration of Bacillus subtilis GU1 strain 1.00E + 05 cfu / ml by using the device of Example 8, but diluted with 0.5% by weight of bamboo liquor solution instead of the water of the scrubber. One GU1- bamboo liquor dilution water was used.
실시예 11의 바이오필터 장치는 실시예 9의 바이오필터 장치의 죽초액 세정식 스크라버 앞에 산성가스 제거용 약액 세정장치를 부가한 것으로, 약액 세정장치는 규격은 1,600W × 1,000L × 1,600H (2,500 L)이며, 본체 하단부에서 송풍기(용량 25 m3/분)를 설치하여 체류시간이 6초가 되도록 하였으며, 본체 최하부에는 저수조(용량 1,000 L)에는 NaOH용액을 순환수 공급펌프(용량 50 L/분)에 의해서 2개의 나선형 노즐로 연속 분사하도록 제조되었다.The biofilter device of Example 11 is an acid gas removal chemical cleaning device in front of the bamboo vinegar cleaning scrubber of the biofilter device of Example 9, the chemical cleaning device is 1,600W × 1,000L × 1,600H (2,500 L), and a blower (capacity 25 m 3 / min) was installed at the bottom of the main body so that the residence time was 6 seconds, and the bottom of the main body was supplied with a circulating water supply pump (capacity 50 L / min) in a reservoir (capacity 1,000 L). ) To continuously spray into two spiral nozzles.
각 악취물질에 대하여 1일째, 31일째, 91일째에 유입농도와 유출농도를 측정하여 오염물질 제거효율을 표 7에 나타내었다.Table 7 shows the removal efficiency of pollutants by measuring the inflow and outflow concentrations for each of the malodorous substances on the 1st, 31st and 91st days.
머켑탄methyl
Mertan
이하500
Below
이하500
Below
이하300
Below
이하500
Below
이하300
Below
이하300
Below
이하500
Below
이하300
Below
이하300
Below
이하500
Below
이하300
Below
이하300
Below
표 7은 파일럿 프랜트를 이용한 탈취효율 시험으로 표 6의 실험실 규모의 시험장치를 이용한 시험 결과보다 탈취효율이 높게 나타났다. 실시예11의 경우 유출구에서 황화수소와 메틸머캅탄의 농도가 비교예9 보다 크게 낮게 나타난 것은 실시예 9의 바이오필터 장치의 죽초액 세정식 스크라버 앞에 산성가스 제거용 약액 세정장치를 부가한 결과로 판단된다. 또한 실시예10의 경우 유출구에서 암모니아, 황화수소, 메틸머캅탄 및 복합악취의 농도가 실시예9 보다 낮게 나타난 것은 실시예 9의 바이오필터 장치의 죽초액 세정식 스크라버 순환수에 바실러스 서브틸리스 GU1 균주를 접종한 GU1-죽초액희석수를 사용한 결과로 판단된다. Table 7 shows the deodorization efficiency test using the pilot plant, and the deodorization efficiency was higher than the test results using the laboratory scale test apparatus shown in Table 6. In the case of Example 11, the concentration of hydrogen sulfide and methyl mercaptan at the outlet was significantly lower than that of Comparative Example 9, which was determined by the addition of an acid gas removal chemical cleaning device in front of the bamboo vinegar cleaning scrubber of the biofilter device of Example 9. do. In addition, in Example 10, the concentrations of ammonia, hydrogen sulfide, methylmercaptan, and complex odor at the outlet were lower than those of Example 9. It is judged to be the result of using GU1- bamboo vinegar dilution water.
도 1은 본 발명의 실시예 중 하나인 가습장치로 세정식 목(죽)초액 스크라버를 사용한 바이오필터 장치의 개략도이다.1 is a schematic view of a biofilter apparatus using a cleaning throat (chochu) vinegar scrubber as one of the embodiments of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예 중 하나인 약액 세정장치 또는 금속촉매 탈취장치가 부가된 바이오필터 장치의 개략도이다.2 is a schematic view of a biofilter apparatus to which a chemical cleaning apparatus or a metal catalyst deodorizing apparatus, which is one of embodiments of the present invention, is added.
[도면의 주요부분에 대한 부호설명][Code Description of Main Part of Drawing]
10: 바이오필터 장치 11, 21, 31: 분무노즐10:
12, 22, 32: 유입구 13, 23, 33: 배출구12, 22, 32:
14: 담체 15: 영양배지 공급탱크14: carrier 15: nutrient medium supply tank
16: 알카리 공급탱크 17: 산 공급탱크16: Alkaline supply tank 17: Acid supply tank
18: 미생물 배양기 19: 송풍기18: microbial incubator 19: blower
20: 가습장치[세정식 목(죽)초액 스크라버] 24, 34: 충진재층20: Humidification device [washing throat (vinegar) liquid scrubber] 24, 34: Filler layer
25, 35: 저수조 26, 36: 순환펌프25, 35:
27: 목(죽)초액 30: 약액 세정장치27: throat liquor 30: chemical cleaning device
37: 약액37: chemical
<110> HUH, KWAN <120> Biofilter device for removing malodorous substances <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1513 <212> DNA <213> Bacillus subtilis <400> 1 tacggttacc ttgttacgac ttcaccccaa tcatctgtcc caccttcggc ggctggctcc 60 taaaaggtta cctcaccgac ttcgggtgtt acaaactctc gtggtgtgac gggcggtgtg 120 tacaaggccc gggaacgtat tcaccgcggc atgctgatcc gcgattacta gcgattccag 180 cttcacgcag tcgagttgca gactgcgatc cgaactgaga acagatttgt gggattggct 240 taacctcgcg gtttcgctgc cctttgttct gtccattgta gcacgtgtgt agcccaggtc 300 ataaggggca tgatgatttg acgtcatccc caccttcctc cggtttgtca ccggcagtca 360 ccttagagtg cccaactgaa tgctggcaac taagatcaag ggttgcgctc gttgcgggac 420 ttaacccaac atctcacgac acgagctgac gacaaccatg caccacctgt cactctgccc 480 ccgaagggga cgtcctatct ctaggattgt cagaggatgt caagacctgg taaggttctt 540 cgcgttgctt cgaattaaac cacatgctcc accgcttgtg cgggcccccg tcaattcctt 600 tgagtttcag tcttgcgacc gtactcccca ggcggagtgc ttaatgcgtt agctgcagca 660 ctaaggggcg gaaaccccct aacacttagc actcatcgtt tacggcgtgg actaccaggg 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