오폐수처리 - 바이오메카

바실러스균(청국장균) 이용한 폐수처리 기술

미생물이 탈취에 효과가 있다는 데 착안해 본격적으로 미생물 연구에 착수, 지난 2007년 청국장이나 나뭇잎이 썩어 만들어진 흙에서 발견되는 바실러스 서브틸러스라는 균을 발견, 이 균을 이용해 고농도의 축산폐수를 정화할 수 있는 기술이 개발됐다.
축산폐수처리장에 이 기술을 적용하자 2주 후 폐수가 맑은 물로 변했다. 실제로 합천군 가축분뇨처리장과 경주 가축분뇨처리장 등 전국 5천 농가에 보급되어 가격이 기존 정화조의 5분의 1 수준이면서 처리효율이 97%에 달하는 제품으로 시꺼먼 똥물을 수돗물처럼 맑게 만들었다.
핵심은 미생물로 바실러스균은 오염된 물 안에 들어 있는 유기물을 먹이로 하는데 그 가운데 특히 질소를 좋아한다. 연구팀은 이 미생물을 배양시켜 축산폐수를 정화해 보니 보통 유기물 뿐 아니라 기존 기술로는 분해가 어려워 다른 방식을 도입해 처리해야 했던 고농도 질소도 99% 이상 사라진 것을 발견했다.
이 기술을 처음으로 적용해 만든 경남 합천의 축산폐수 공공처리장 2만5천 마리의 돼지가 배출하는 150톤의 고농도 축산폐수가 매일 처리될 뿐 아니라 악취가 진동하던 폐수가 처리장을 거치고 나면 깨끗한 물로 바뀌었다.

사진 1. 상주 하수처리장 가동 현장 모습

토종 미생물로 축산 폐수를 정화하는 고도처리 공법

한국과학기술연구원(KIST)으로부터 기술지원을 받아 바이오메카(주)가 개발한 BSTS-Ⅱ(Biomecca Sewage & Wastewater Treatment System) 공법은 국내에서 채취한 우수 토종 미생물을 미생물 조정조에서 활성화시켜 활용한 고도처리공법이다.
국내 하수처리장의 경우 대부분 T-N, T-P를 제거하는 능력이 낮은데, BSTS-Ⅱ 공법은 무산소조1, 2를 두고 무산소조1에서 T-P를 방출시켜 포기조에서 과잉 섭취하도록 하고, 유입원수의 유기물 농도가 낮은 무산소조2에서는 탈질을 위한 탄소원이 부족한 점을 보완하기 위하여 유입원수를 활용하여 효율적인 탈질반응을 유도한다. 각 반응조의 최적의 환경에서 미생물들에 의한 빠른 유기물 제거와 완전한 질산화에 의해 탈질이 이루어지게 했다. 
또한 공정을 분할하고 내부 반송하는 시스템으로 과다한 설치비용을 절감했다는 장점이 있다. 특히 한국과학기술연구원에서 부엽토와 청국장에서 찾은 유용한 토종미생물을 배양, 증식한 미생물고형체인 “BIO-CLOD”를 활용하여 처리의 안정성과 처리효율을 높였다.
축산폐수는 유기물에 비해 질소농도가 상대적으로 매우 높다. 이는 악취를 유발해 주변 주민들에게 많은 불만과 민원을 유발한다. 그런데 바이오메카의 축산폐수의 효율적인 영양소 제거 장치 및 방법인 KHTS 공법은 메탄 발효에 의한 유기물의 감소를 방지하기 위해 VFA(휘발성유기산) 형성과정까지만 운전을 해 난분해성 유기물이 휘발성 유기산으로 전환되므로 후속공정에서 미생물의 탄소원으로 이용할 수 있다는 특징이 있다. 여기에도 BIO-CLOD를 사용하여 악취를 예방할 뿐 아니라 고농도의 질소를 99% 정화할 수 있다.
이 공법들의 가장 큰 특징은 뭐니뭐니해도 환경에 해가 없고 처리효율이 안정적이라는 것이다. 우선 토종 미생물을 활용하여 유입부하 변동 및 온도변화에 적응력이 높고, 토종 미생물 적용으로 방류수역 하천의 자종적용이나 생태계 보호에 유리하다는 점이다. 또한 현대자동차 남양주연구소로 1500톤 등 방류수를 농공업용수 등으로 재활용이 가능하다는 장점이 있다. 

Bio-Clod란

‘Bio-Clod’는 대량 증식된 토종 미생물이 쉽게 용해되지 않도록 특수한 방법으로 고형화시킨 미생물 덩어리를 말한다. Bio-Clod를 축산폐수처리장에 투입하면 미생물이 서서히 용출되어 장기간에 걸쳐 폐수를 정화하게 되어 10년에 한 차례씩 바꿔주면 되기 때문에 유지비가 매우 저렴하며, 시설 집중화로 시공 및 관리가 용이하고 효율적인 시설 배치가 가능하다.
바이오메카 기술의 집결체가 바로 이 미생물 덩어리인 Bio-Clod다. 이 회사의 특허기자재(BIO-MAKER)는 유기물의 제거효율이 우수하고 우수한 부엽토와 청국장에서 찾은 토종 토양 미생물을 대량 증식하여 고형화한 BIO-CLOD를 장착하고 있다.
토양미생물의 활성화로 충격 부하 및 온도변화에 대한 적응력도 높고, 슬러지 침전성이 양호하여 안정적 처리수질 확보가 가능하다. 또 포기조의 고농도 미생물 유지로 질산화가 유리하고, 토착미생물 적용으로 탈질률이 높아 고도처리사업의 주목적인 질소(T-N)의 제거효율이 아주 높다. 특히, 100% 국산 기술이므로 향후 예견될 수 있는 수입 미생물에 의한 생태계 교란문제가 없는 처리공법이며, 처리수가 하천 등 수계 유입 시 자정작용에도 큰 도움을 줄 수 있다는 특징이 있다.

사진 2. 대량 증식된 토종 미생물이 쉽게 용해되지 않도록
특수한 방법으로 고형화시킨 미생물 덩어리 ‘Bio-Clod’

바이오메카(주)는?

1997년 설립된 바이오메카(www.biomecca.co.kr)는 한국과학기술연구원(KIST) 환경연구센터와 공동으로 개발한 축산오폐수처리기술을 바탕으로 설립된 바이오벤처기업이다.
이 회사는 보유하고 있는 특허기술만 20개에 이르며 일본, 대만 등 해외에서 특허등록을 완료한 기술도 4개나 된다. 이 중에서 축산폐수처리공법(KHTS), 오ㆍ폐수처리공법(BSTS-Ⅰ,Ⅱ), 분뇨처리공법(K-BENS-1, 2) 등을 이용하여 아파트, 호텔, 콘도 등의 대규모 오수처리장 및 하수처리장에 적용 중이며, 진천, 춘천, 사천, 담양, 통영, 장성, 부여 등 중수도ㆍ하수처리시설을 비롯, 현대자동차 남양주연구소 오폐수처리장 등 각종 폐수 처리시설을 건설했거나 진행하고 있다.
또한 축산폐수 처리공법으로 후속처리 없이 유기물뿐만 아니라 질소와 인을 동시에 완벽하게 처리하여 발생원에서 직접 방류할 수 있는 공법을 개발하여 합천 축산폐수 공공처리장에 적용하여 가동 중에 있다.