바실러스를 이용한 하수처리공정에서 총대장균군 제거 특성에 관한 연구 = Removal Characteristics of Total Coliforms in Rotating Activated Bacillus Contactor Process

국문 초록 (Abstract)

환경부는 2003년 1월 1일부터 국내 하수처리장 방류수의 총대장균군을 청정지역의 경우 1,000개/mL 이하, 기타지역의 경우 3,000개/mL 이하로 규제하고 있으므로 소독공정의 도입이 필요한 실정이다. 그러나 하수처리공법이 멸균효과가 높은 미생물을 사용하여 별도의 소독공정이 불필요할 시에는 소독공정을 설치하지 않아도 된다고 규정하고 있으므로 바실러스균을 이용한 하수고도처리공정인 RABC (Rotating Activated Bacillus Contactor) 공정에서 소독공정의 생략 가능성에 대하여 알아보았다.
본 연구에서는 바실러스균의 미생물학적 특성을 토대로 하수처리장 방류수의 총대장균군에 대한 소독효과에 대하여 분석하기 위해 각 공정의 시료에 대해 총대장균군 농도를 분석하였다. 실험 결과, 바실러스균이 분비하는 살균물질에 의해 총대장균군이 사멸하는 것은 기대할 수 없었으며, 침전조에서 Bacillus sp.의 세포외부로 분비하는 다당류에 의해 총대장균군을 응집 및 침강시키는 것으로 분석되었다. 겨울철 수온저하로 인해 총대장균군에 대한 제거율이 저하되는 현상을 보였으나 기타지역의 규제치인 3,000개/mL이하를 안정적으로 만족하였다.
회분 실험 결과, 바실러스균에 의한 총대장균군의 제거는 20℃이상에서 이루어짐을 알 수 있었다. 또한 바실러스균을 일반세균수를 기준으로 하여 4.5%로 활성슬러지와 혼합하면 슬러지 침강성이 향상되어 총대장균군의 제거율도 높아지는 것으로 나타났다. 결과적으로 청정지역의 경우 소독시설의 설치가 불가피하지만 기타지역의 경우에는 RABC공정을 도입하면 바실러스균의 응집 및 침강 효과에 의해 총대장균군을 제거하기 때문에 소독공정을 생략할 수 있음을 입증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The Ministry of Environment of the Republic of Korea (MERK) has regulated the concentration of total coliforms in final effluent water of Waste Water Treatment Plant (WWTP) under 1,000CFU/mL and 3,000CFU/mL for special area and general area as of January 1, 2003, respectively. The disinfection unit process in WWTP is generally required to meet the strict water quality standard of total coliforms. However, the MERK postulates that the disinfection unit process is unnecessary in case that the microorganism in WWTP has reducing effect to decrease pathogenic microorganisms. The Bacillus sp., a predominant species in RABC (Rotating Activated Bacillus Contactor) process, has been known to have reducing or sterilizing effect of total coliforms. Therefore, the RABC process with predominant Bacillus sp. is expected to be substituted for disinfection unit process. This study was performed to examine the feasibility to eliminate the disinfection unit process in RABC process. In this study, batch reactor system and pilot plant RABC system were used to investigate the reducing effect of total coliforms by Bacillus sp.
The concetration of total coliforms reduced significantly in sttling tank of pilot plant RABC system. This observation suggested that total coliforms in RABC process might be reduced through the manner of coaggulation and precipitation of total colifroms by extracellar polymeric substance of Bacillus sp., not sterilization of total coliforms by Bacillus sp.. In winter season with low water temperature, the removal efficiencies of total coliforms decreased, however, the concentration of total coliforms in effluent water still meet its water quality standard for general area.
In batch reactor system, the test on the temperature effect showed that the total coliforms were significantly reduced at more than 20 ℃ by Bacillus sp. The 4.5 % addition of Bacillus sp. into activated sludge was shown to significantly enhance the reducing effect of total coliforms. This result indicates that Bacillus sp. plays an important role in increasing settlability of sludge. Hence, the RABC process can be concluded to be substituted for the disinfection unit process for general area, except for special reservation area.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅱ
• 국문초록 = ⅰ
• 표목차 = ⅴ
• 그림목차 = ⅵ
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구 배경 및 연구 목적 = 1
• 1.2 연구연혁 = 2
• 제2장 바실러스 및 RABC 공정 = 4
• 2.1 바실러스균의 분류 및 특성 = 4
• 2.1.1 바실러스균의 분류 = 5
• 2.1.2 바실러스균의 특성 = 8
• 2.2 망상형 회전식 바실러스 접촉장치를 이용한 하수처리공정 = 14
• 2.2.1 개요 = 14
• 2.2.2 Bacillus sp.의 역할 및 우점화 조건 = 15
• 2.2.3 RABC공정에 의한 총대장균군의 제거 = 17
• 제3장 실험장치 및 방법 = 22
• 3.1 실험목적 및 실험내용 = 22
• 3.2 실험장치 및 운전조건 = 24
• 3.2.1 실험장치 = 24
• 3.2.2 운전조건 = 27
• 3.2.3 미생물 활성제 특성 = 28
• 3.3 실험항목 및 분석방법 = 29
• 3.3.1 시료채취 = 29
• 3.3.2 실험항목 및 분석방법 = 30
• 제4장 결과의 분석 및 고찰 = 33
• 4.1 유입수 분석 = 30
• 4.2 단위 공정별 실시간 미생물 분석 = 36
• 4.2.1 총대장균군 제거특성 = 36
• 4.2.2 대장균 제거특성 = 37
• 4.2.3 일반세균 제거특성 = 38
• 4.3 유입 및 유출수의 미생물 변동 분석 = 39
• 4.3.1 총대장균군 변동 분석 = 39
• 4.3.2 대장균 변동 분석 = 41
• 4.3.3 일반세균 변동 분석 = 42
• 4.4 슬러지 침강성 분석 = 43
• 4.5 바실러스균의 우점화 및 미생물 특성 = 45
• 4.5.1 바실러스균의 우점화 = 45
• 4.5.2 RABC공정의 미생물 특성 = 48
• 4.6 온도변화에 따른 바실러스균의 침강성 변화와 총대장균군 제거특성 = 52
• 4.7 바실러스균이 우점화된 슬러지의 침강 및 총대장균군 제거특성 = 57
• 제5장 결론 = 61
• 참고문헌 = 63
• Abstract = 68