KR100604400B1 - Biofilter system for odor and volatile organic compound control and treatment using biomedia encapsulated by organic polymer - Google Patents

Biofilter system for odor and volatile organic compound control and treatment using biomedia encapsulated by organic polymer Download PDF

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Abstract

개시된 발명은 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리를 위한 생물학적 필터 시스템에 관한 것으로, 특히 악취물질 및 휘발성유기화합물의 유입 부하량의 변동에 대한 대응성이 높으면서도 적절한 공극율을 유지하며, 운전기간의 지속에 따라 담체의 외부에 미생물이 과잉 증식하여 나타나는 막힘현상에 의한 수두손실 문제를 해결하여 필터의 교환주기가 길고 유지 관리가 용이한 생물학적 필터 시스템을 제공하기 위한 것이다.The disclosed invention relates to a biological filter system for the treatment of malodorous substances and volatile organic compounds. In particular, the present invention maintains an adequate porosity while maintaining a high porosity while maintaining a high responsiveness to fluctuations in inflow loads of malodorous substances and volatile organic compounds. Therefore, to solve the problem of chickenpox loss caused by clogging phenomenon caused by the excessive growth of microorganisms on the outside of the carrier to provide a biological filter system with a long replacement cycle and easy maintenance.

전술한 목적을 달성하기 위해, 개시된 발명은 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체와, 상기 담체 내부에 담지되어 있으며 미생물을 유기고분자물질에 의하여 포괄고정한 생물학적 유기여재를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템을 제공한다. In order to achieve the above object, the disclosed invention is a biological filter system comprising a solid carrier having a corrosion-resistant porosity, and a biological organic media supported inside the carrier and encapsulated microorganisms by organic polymer material to provide.

생물학적 필터, 유기고분자담체, 생물학적 유기여재, 악취물질, 휘발성유기화합물Biological filters, organic polymer carriers, biological organic media, odorous substances, volatile organic compounds

Description

미생물을 유기고분자 물질로 포괄고정시킨 생물학적 유기여재를 이용한 생물학적 필터 시스템 {Biofilter system for odor and volatile organic compound control and treatment using biomedia encapsulated by organic polymer} Biofilter system for odor and volatile organic compound control and treatment using biomedia encapsulated by organic polymer}             

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 필터 시스템의 개략도. 1 is a schematic diagram of a biological filter system in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 유기여재의 제조과정의 흐름도.Figure 2 is a flow chart of the manufacturing process of the biological organic medium according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체의 사시도.3 is a perspective view of a solid carrier having corrosion resistance porous according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체의 정면도.4 is a front view of a solid carrier having corrosion resistance porous according to one embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체의 단면도.5 is a cross-sectional view of a solid carrier having corrosion resistance porous according to one embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체의 평면도.6 is a plan view of a solid carrier having corrosion resistance porous according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 유기여재가 담지된 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체의 사시도.7 is a perspective view of a solid carrier having a corrosion-resistant porosity loaded with a biological organic medium according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 대상 미생물이 2가지 이상인 경우에 있어서의 본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 필터의 예시도.8 is an exemplary diagram of a biological filter according to an embodiment of the present invention in the case where two or more microorganisms of the present invention are used.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 유기여재 내 미생물 포괄고정량에 따른 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리 부하율을 나타낸 그래프.9 is a graph showing treatment load rates of malodorous substances and volatile organic compounds according to the microorganism inclusion fixed amount in the biological organic media according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 설명><Description of Main Parts of Drawing>

1 : 외부 공기주입장치 1: External air injection device

2 : 온도조절 및 부하 균등조2: temperature control and load equalization

3 : 유입가스 분배 및 주입장치 3: Inflow gas distribution and injection device

4 : 생물학적 필터 반응기 4: biological filter reactor

4a : 제 1 생물학적 필터 4b : 제 2 생물학적 필터 4c : 제 3 생물학적 필터 4d : 제 4 생물학적 필터 4e : 제 5 생물학적 필터4a: first biological filter 4b: second biological filter 4c: third biological filter 4d: fourth biological filter 4e: fifth biological filter

5 : 생물학적 유기여재가 담지된 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체5: solid carrier having corrosion resistance porosity supported by biological organic media

5a : 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체5a: solid carrier having corrosion resistance porosity

6 : 순환수 탱크 6: circulating water tank

7 : 순환 펌프7: circulating pump

8 : 살수 시스템8: watering system

9 : 유량계9: flow meter

10a : 대상 미생물 1 10b : 대상 미생물 210a: target microorganism 1 10b: target microorganism 2

11 : 생물학적 유기여재11: Biological Organic Media

11a : 대상 미생물 1을 포괄고정한 생물학적 유기여재 11b : 대상 미생물 2를 포괄고정한 생물학적 유기여재 11a: Biological organic media encompassing target microorganism 1 11b: Biological organic media encompassing target microorganism 2

11c : 대상 미생물 1 및 2를 혼합하여 포괄고정한 생물학적 유기여재11c: Bioorganic organic media encompassing and fixing target microorganisms 1 and 2

본 발명은 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리를 위하여 미생물이 고정되어 있는 담체가 충진된 생물학적 필터를 포함하는 생물학적 필터 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 생물학적 필터는 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체와, 상기 담체 내부에 담지되어 있으며 미생물이 유기고분자물질에 의하여 포괄고정되어 있는 생물학적 유기여재로 구성되어있는 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a biological filter system including a biological filter filled with a carrier in which microorganisms are fixed for the treatment of malodorous substances and volatile organic compounds. More specifically, the biological filter includes a solid carrier having a corrosion resistance porosity and In addition, the present invention relates to a biological filter system, characterized in that the microorganism is supported inside the carrier and is composed of a biological organic medium encompassed and fixed by an organic polymer material.

일반적으로, 악취물질 및 휘발성유기화합물(VOC: volatile organic compound)이란 자극성의 기체상의 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 지칭하는 것으로, 극히 낮은 농도에서도 후각을 통한 직접적인 감지가 가능해 환경오염의 지표로 활용된다. 현재 악취물질 및 휘발성유기화합물의 관리를 위해 국내에서는 대기 환경보전법상 대기오염물질 배출시설과 매립시설과 같은 생활악취물질 배출시설을 악취물질규제 대상으로 구분하고 있으며, 최근 환경오염물질 배출에 관한 법 규제가 강화됨에 따라 대기 오염 물질 배출시설에 의무적으로 그의 처리 시설을 부착하도록 되어 있다. In general, odorous substances and volatile organic compounds (VOCs) refer to odors that cause irritating gastrointestinal substances to irritate the human sense of smell. It can be used as an indicator of environmental pollution. In order to manage odorous substances and volatile organic compounds, domestic odorous substances discharge facilities such as air pollutant discharge facilities and landfill facilities are classified into odorous substances regulation under the Air Environment Conservation Act. As regulations are tightened, mandatory installation of their treatment facilities on air pollutant installations is mandatory.

현재 이용되고 있는 악취물질 및 휘발성유기화합물 처리기술로는 연소법과 촉매 산화법, 활성탄 흡착법, 냉각법, 수세법 등과 같은 물리화학적 처리법이 있다. 그러나 이들 방법은 농도가 상대적으로 낮고 풍량이 많은 경우에 적용할 때, 시설비가 많이 들고 운전비용 또한 높아 경제적으로 비효율적이어서 적합하지 않은 것으로 평가되고 있다.Currently used odorous substances and volatile organic compound treatment techniques include physicochemical treatment methods such as combustion, catalytic oxidation, activated carbon adsorption, cooling, and washing. However, these methods are considered to be unsuitable because they are economically inefficient due to high facility costs and high operating costs when they are applied when the concentration is relatively low and the air volume is high.

이러한 종래 기술의 단점을 보안하기 위한 기술이 미생물을 이용한 생물학적처리기술인데, 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리에 미생물을 이용하는 처리법은 공지된 다양한 처리법들 중 가장 환경 친화적인 방법으로서 인류가 선택할 수 있는 가장 이상적인 방법이라 할 수 있다. 구체적으로는, 오염 물질을 미생물을 이용하여 처리하는 방법은 처리 과정에서 인체에 유해하거나 독성이 있는 물질들을 배출시키지 않으며, 다른 부가적인 2차 오염 물질(예컨대, SOx, NOx, Cl-, 활성 라디칼, 퀴논류 등)의 발생이 없고, 활성 탄소나 반투과성 막 등과는 달리 오염원을 필터 내부에 흡착 또는 축적시키지 않음과 아울러, 소각이나 열촉매 연소 등에서와 같이 부산열을 발생시키지 않는 장점이 있다. The technology for securing the disadvantages of the prior art is a biological treatment technology using microorganisms, the treatment method using microorganisms for the treatment of odorous substances and volatile organic compounds is the most environmentally friendly method among the various known treatments that humanity can choose This is the ideal way. Specifically, the method of treating contaminants with microorganisms does not release substances harmful or toxic to the human body during the treatment, and other additional secondary pollutants (eg, SO x , NO x , Cl − , Active radicals, quinones, etc.), and unlike activated carbon or semi-permeable membranes, it does not adsorb or accumulate pollutants inside the filter, and does not generate by-product heat such as incineration or thermal catalyst combustion. .

미생물을 이용한 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리 처리에 있어서 가장 중요한 것 중의 하나는 미생물을 담지하는 담체(carrier)이며, 이는 생물학적 필터를 구성하는 매우 중요한 요소이다. 담체에 요구되는 조건으로서는, 양호한 미생물 고정성, 안정적인 구조, 공기에 대한 높은 통기성(낮은 압력 강하성) 등을 들 수 있다. 또한, 담체는 정기적 또는 임의적 세정이 가능하거나, 바람직하게는 세정을 요하지 않는 것이어야 한다.One of the most important in the treatment of malodorous substances and volatile organic compounds using microorganisms is a carrier supporting microorganisms, which is a very important component of the biological filter. The conditions required for the carrier include good microbial fixability, stable structure, high air permeability (low pressure drop), and the like. In addition, the carrier should be capable of regular or optional cleaning, or preferably do not require cleaning.

종래의 생물학적(미생물) 필터의 담체(필터층)로서는 여러가지 다양한 형태가 사용되고 있다. 그 예를 들면, 일반적으로 과립 형태인 천연물(예컨대, 이탄(泥炭), 퇴비, 톱밥, 활성탄, 제올라이트, 해양 동물계의 해면상 석회질 잔류체 등), 광물(예컨대, 응회암, 부석(浮石) 등), 합성물(예컨대, 다공성 실리카겔, 과립 형태의 하이드로겔, 과립화 분탄, 다공질 유리 또는 폴리에틸렌)이 있다. 또한, 다양한 세라믹 다공성 구조(단순한 다공성 세라믹 과립에서부터, 예컨대, 래쉬그스링(Rashig's rings), 파울리스링(Pauli's rings), 관상셀 형태의 세라믹 실린더, 다공성 망상 세라믹 블록 등과 같이 특별하게 제조되는 세라믹 물질까지)가 공지되어 있다. Various forms are used as a carrier (filter layer) of the conventional biological (microbial) filter. For example, natural products (eg, peat, compost, sawdust, activated carbon, zeolites, spongy calcareous residues in marine animals, etc.), minerals (eg tuff, pumice, etc.), which are generally in the form of granules, Composites (eg porous silica gel, granular hydrogels, granulated powdered coal, porous glass or polyethylene). In addition, various ceramic porous structures (from simple porous ceramic granules, for example, specially manufactured ceramic materials such as Rashig's rings, Pauli's rings, tubular cell-shaped ceramic cylinders, porous reticulated ceramic blocks, etc.) Is known.

하지만 상기 언급한 생물학적 필터의 담체들은 대상 미생물을 담체의 "외부에" 일정기간 부착시키는 형태로 미생물을 고정하고 있으므로 다음과 같은 문제점이 있다. However, since the carriers of the aforementioned biological filters fix the microorganisms in a form of attaching the target microorganisms to the "outside" of the carrier for a certain period of time, there are the following problems.

미생물이 "외부에" 부착된 담체들은 생물학적 필터 내에 고정된 미생물 농도의 임의 조절이 어렵기 때문에 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리 농도가 급격히 증가하여 유입 부하율(유입 악취물질 g/담체 m3 hr)이 증가할 경우, 다량의 외부 공기를 적절히 혼합하여 유입 농도를 일정하게 낮춰야 한다. 그 결과 처리하여야 할 유량이 급격히 증가하므로 생물학적 필터 내 체류시간을 줄여 짧은 시간 내 많은 양을 처리하여야 하지만 체류시간이 일정수준 이하로 내려갈 경우 처리 효율의 상당한 저하를 가져오므로 결국 충진된 미생물이 담지된 담체의 용적을 늘려 전체 생물학적 필터의 규모를 증가시켜야 하는 문제점을 초래한다. 반면 일정기간 악취물질 및 휘발성유기화합물의 유입이 중지되거나 유입 농도가 감소할 경우, 담체 외부에 흡착된 미생물의 개체수가 감소되는 문제점을 가져온다. Carriers in which microorganisms are attached "outside" are difficult to control the concentration of microorganisms fixed in the biological filter, so the treatment concentrations of malodorous substances and volatile organic compounds increase rapidly and the inflow load rate (influent malodorous substances g / carrier m 3 hr) If this increases, a large amount of external air must be properly mixed to lower the inlet concentration consistently. As a result, the flow rate to be treated is rapidly increased, so the residence time in the biological filter should be shortened to treat a large amount in a short time. However, if the residence time falls below a certain level, the treatment efficiency will be considerably reduced. The problem arises in that the volume of the prepared carrier must be increased to increase the size of the entire biological filter. On the other hand, if the inflow of odorous substances and volatile organic compounds is stopped or the concentration of the inlet is decreased for a certain period of time, the number of microorganisms adsorbed on the carrier is reduced.

또한, 전술한 생물학적 필터의 대부분은, 처리기간이 증가되면 미생물이 생물학적 필터 내에 과잉 증식하게 되며 이로 인해 막힘 현상이 발생하여 압력손실이 급격히 발생되는 문제점을 보인다. 따라서 이러한 압력손실에 대해서도 주기적인 역세척 장치 또는 담체 교반장치 등을 부가적으로 설치 또는 고려하여야 하는 어려움이 있다.In addition, most of the biological filters described above show that the microorganisms excessively proliferate in the biological filter when the treatment period is increased, resulting in a blockage phenomenon and rapid pressure loss. Therefore, there is a difficulty in additionally installing or considering a periodic backwashing device or a carrier stirring device for such a pressure loss.

따라서, 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 새로운 발명이 요구된다. Therefore, a new invention is required to solve these problems.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 담체에 고정되는 미생물 부하량의 조절이 가능하여 악취물질 및 휘발성유기화합물의 유입 부하량의 변동에 대한 대응성이 높으면서도, 적절한 공극율을 유지하여 수두손실 문제를 해결한 생물학적 필터 시스템을 제공하기 위한 것이다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, it is possible to control the microbial load fixed to the carrier to maintain a high porosity while maintaining a high porosity while maintaining a high responsiveness to changes in the influent load of odorous substances and volatile organic compounds It is to provide a biological filter system that solves the loss problem.

본 발명의 또 다른 목적은, 필터 시스템의 운전기간 지속에 따라 담체의 외부에 미생물이 과잉 증식함으로써 나타나는 막힘현상에 의한 압력손실 문제를 부가적인 역세척 장치 또는 담체 교반장치에 의하지 아니하고 해결함으로써, 교환주기가 길고 유지 관리가 용이한 생물학적 필터 시스템을 제공하기 위한 것이다.
It is still another object of the present invention to solve the problem of pressure loss due to clogging caused by excessive growth of microorganisms on the outside of the carrier as the filter system continues to operate, without relying on an additional backwashing device or agitating device. To provide a biological filter system with a long cycle and easy maintenance.

본 명세서에 있어서, '생물학적 필터'라는 용어는 필터 반응기 내부에 미생물이 고정된 담체가 충진된 장치를 의미한다.In the present specification, the term 'biological filter' refers to a device filled with a carrier having microorganisms fixed therein.

본 발명은 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리를 위하여 미생물이 고정되어 있는 담체가 충진된 생물학적 필터를 포함하는 생물학적 필터 시스템에 있어서, 상기 생물학적 필터는 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체와, 상기 담체 내부에 담지되어 있으며 미생물이 유기고분자물질에 의해 포괄고정되어 있는 생물학적 유기여재를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템을 제공한다. 바람직하 게는, 상기 생물학적 유기여재는 대상 미생물의 투입량을 선택하여 포괄고정할 수 있는 유기고분자물질로 미생물이 고정된 생물학적 필터 시스템을 제공한다. 또한 본 발명에 따른 생물학적 필터 시스템은, 바람직하게는 생물학적 필터 전단에 설치되어 유입되는 처리대상 가스의 부하 변동이 심한 조건에서 고부하의 유입에 따른 처리효율 저하의 방지를 위해 처리대상 가스의 충격부하를 완화시키는 장치를 더 포함한다. The present invention provides a biological filter system comprising a biological filter filled with a carrier having a microorganism fixed thereon for the treatment of malodorous substances and volatile organic compounds, wherein the biological filter includes a solid carrier having corrosion resistance porosity, and the inside of the carrier. Provided is a biological filter system, characterized in that it comprises a biological organic medium supported and microorganisms are encompassed and fixed by the organic polymer material. Preferably, the biological organic medium provides a biological filter system in which microorganisms are fixed with an organic polymer material that can be comprehensively fixed by selecting an input amount of a target microorganism. In addition, the biological filter system according to the present invention is preferably installed at the front end of the biological filter in order to prevent the impact load of the gas to be treated in order to prevent the treatment efficiency degradation due to the inflow of high load under the condition that the load fluctuation of the gas to be treated is severe. It further comprises a device for mitigating.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 필터 시스템의 개략도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 필터 시스템은, 외부 공기 주입장치(1)와, 처리대상 가스가 유입되는 부하 균등조(2)와, 부하 균등조(2)를 통과한 처리대상 가스가 유입되는 유입가스 분배 및 주입장치(3)와, 유입가스 분배 및 주입장치를 통과한 가스가 하단을 통해 유입되는 생물학적 필터 반응기(4)와, 생물학적 필터 반응기 내부에 충진되는 것으로서 생물학적 유기여재가 담지된 담체(5)와, 생물학적 필터 내부에 공급될 영양물질 및 pH 포괄고정 물질이 포함된 순환수를 저장하는 순환수 탱크(6)와, 순환수를 순환시키는 순환펌프(7) 그리고 생물학적 필터 내부에 순환수를 분사하는 살수장치(8)를 포함한다. 1 is a schematic diagram of a biological filter system according to an embodiment of the present invention. As shown, the biological filter system according to an embodiment of the present invention, the external air injector 1, the load equalization tank (2), the load equalization tank 2 into which the gas to be treated flows, and the treatment passed through the load equalization tank (2) The inlet gas distribution and injection device 3 into which the target gas flows in, the biological filter reactor 4 through which the gas passed through the inlet gas distribution and injection device flows in through the lower end, and are filled in the biological filter reactor A carrier (5) carrying the filter medium, a circulation water tank (6) for storing circulating water containing nutrients and pH-fixing substances to be supplied into the biological filter, a circulation pump (7) for circulating the circulation water, and And a sprinkling device 8 for injecting circulating water into the biological filter.

공기주입장치(1)는 생물학적 필터 내 호기조건 및 압력을 유지하기 위한 장치로서, 블로워나 콤프레샤 등이 사용된다. 공기 주입장치 후단에는 유량계(9)를 설치하여 주입되는 공기의 유량을 확인할 수 있다. The air injection device 1 is a device for maintaining aerobic conditions and pressure in the biological filter, a blower, a compressor or the like is used. The flow rate of the injected air can be confirmed by installing a flow meter 9 at the rear of the air injector.

부하 균등조(2)는 유입되는 처리대상 가스의 부하 변동이 심한 조건에서 고 부하의 유입에 따른 처리효율 저하의 방지를 위한 장치로서, 생물학적 필터 반응기 전단에 산 또는 알칼리 등의 단일 또는 복합물질로 채워져 있으며, 처리대상 가스의 온도, pH, 부하량 등을 조절한다. 부하 균등조(2)의 전단에는 유량계(9)를 설치하여 유입되는 가스의 유량을 확인할 수 있다.The load balancing tank (2) is a device for preventing the treatment efficiency decrease due to the inflow of high load in the condition that the load fluctuation of the gas to be treated is severe, and the single or complex material such as acid or alkali in front of the biological filter reactor Filled, and adjusts the temperature, pH, and loading of the gas to be treated. The flow rate of the gas which flows in by installing the flowmeter 9 can be confirmed in front of the load equalization tank 2.

생물학적 필터 반응기(4)는 처리대상 가스를 정화하는 장치로서, 내부에 생물학적 유기여재가 담지된 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체(5)가 충진되어 있다.The biological filter reactor 4 is a device for purifying a gas to be treated, and is filled with a solid carrier 5 having a corrosion resistance porosity in which a biological organic medium is carried.

생물학적 유기여재는, 처리 대상 악취물질 또는 휘발성유기화합물의 종류에 맞도록 배양된 대상 미생물을 유기고분자물질을 사용하여 유기여재 내부에 겔 형태로 포괄고정한 것이다. 미생물 포괄고정용 유기고분자물질은, 처리 대상 가스의 종류를 고려하여 종류를 달리할 수 있으며, 대상 미생물의 투입량을 선택하여 포괄고정이 가능하고, 외부에서 내부 미생물로의 물질 전달을 용이하게 하는 것이라면 그 소재의 종류에 제한이 없다. Biological organic media is a target microorganism cultured in accordance with the type of malodorous substances or volatile organic compounds to be treated is comprehensively fixed in a gel form inside the organic media using an organic polymer material. The organic polymer material for microorganism inclusion fixation can be varied in consideration of the type of gas to be treated, and the inclusion and selection of the target microorganisms can be included and fixed to facilitate the transfer of substances from the outside to the internal microorganism. There is no limit to the kind of material.

도 2에 도시된 생물학적 유기여재의 제조공정의 일 실시예에 따르면, 먼저 처리하고자 하는 악취물질 또는 휘발성유기화합물의 종류에 맞도록 선택된 미생물을 배양한 다음 탈수과정을 거친다. 탈수된 미생물에 알긴산 소다(Sodium Alginate)와 용해시킨 폴리비닐알코올(PVA :Poly Vinyl Alcohol)을 혼합한다. 상기 혼합액을 주형에 주입하고 냉동하여 교화(膠化)시킨 다음 해동하여 세척한다. 필요에 따라 냉동과 해동 그리고 세척과정을 반복한다. 이렇게 제조된 생물학적 유기여재는 겔 형태이며 적당한 크기로 분절하여 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체 내부에 담지된다.
알긴산 소다와 폴리비닐알콜 용액을 혼합하여 겔화시키는 것은 공지 기술을 이용할 수 있으며, 예를 들어 인산염 완충용액에 폴리비닐알콜을 용해시켜 1-5% 정도의 용액으로 만든 다음 알긴산 소다를 폴리비닐알콜 용액에 두 성분의 중량비로 바람직하게는 1: 1이 되도록 혼합하면 겔 상태가 된다. 알긴산 소다와 폴리비닐알콜로 겔을 만드는 일반적인 방법을 사용하여 겔 제조시 탈수된 미생물을 함께 혼합하면 된다. According to one embodiment of the manufacturing process of the biological organic filter shown in Figure 2, first, the microorganisms are selected for the type of malodorous substances or volatile organic compounds to be treated and then subjected to dehydration. Sodium alginate and dissolved polyvinyl alcohol (PVA: Poly Vinyl Alcohol) are mixed with the dehydrated microorganism. The mixed solution is poured into a mold, frozen, entrained, thawed and washed. Repeat freezing, thawing and washing as necessary. Thus prepared biological organic media is in the form of a gel and is divided into appropriate sizes and supported on a solid carrier having corrosion resistant porosity.
The gelation by mixing soda alginate and polyvinyl alcohol solution may be a known technique, for example, by dissolving polyvinyl alcohol in a phosphate buffer solution to make a solution of about 1-5% and then soda alginate in polyvinyl alcohol solution In a weight ratio of the two components, preferably 1: 1 is mixed into a gel state. The gel can be mixed with dehydrated microorganisms during the gel preparation using the usual method of making gels with soda alginate and polyvinyl alcohol.

도 3 내지 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체(5a)가 도시되어 있으며, 도 7에는 생물학적 유기여재가 담지된 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체(5)가 도시되어있다. 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체(5a)는, 겔 형태의 생물학적 유기여재의 특성상 공극율의 유지가 어려우므로, 생물학적 필터 시스템에서 요구되는 적절한 공극을 유지하기 위한 최소한의 강도를 갖는 것으로서 미생물에 대한 안정성이 높고 유독성이 아니며 생물학적 유기여재를 포괄시킬 수 있는 것이라면 그 소재의 종류는 본발명에 있어서 제한적이지 않고 선택적이며, 예컨대 합성수지도 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 처리 대상 가스와의 접촉면적을 최대화하기 위하여, 바람직하게는 내부에 생물학적 유기여재가 적절한 공극을 유지하면서 충진될 수 있도록 지지구조가 있으며 외부는 다공성인 구조로 되어있다. 3 to 6 show a solid carrier 5a having a corrosion resistance porosity according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows a solid carrier 5 having a corrosion resistance porosity supported with a biological organic medium. have. Since the solid carrier 5a having corrosion resistance porosity is difficult to maintain the porosity due to the characteristics of the biological organic media in the form of a gel, the stability to the microorganisms has a minimum strength to maintain the proper porosity required in the biological filter system. The type of material is not limited and optional in the present invention as long as it is high and not toxic and can encompass biological organic media, and synthetic resins can also be used. As shown, in order to maximize the contact area with the gas to be treated, there is preferably a support structure so that the biological organic media can be filled while maintaining appropriate voids, and the outer structure is porous.

도 1에서, 순환수 탱크(6)는 대상 미생물에 공급되는 영양염류 및 pH 포괄고정물질 등을 함유한 순환수를 저장하는 장치이다. In FIG. 1, the circulating water tank 6 is a device for storing circulating water containing nutrients and pH-encapsulating fixed substances supplied to the target microorganism.

순환 펌프(7)는 순환수를 순환시켜주는 장치이다. The circulation pump 7 is a device for circulating the circulating water.

살수시스템(8)은 순환수를 살수하는 장치로서 생물학적 유기여재에 수분을 유지시켜주는 동시에 영양물질을 공급하는 장치이다. The watering system 8 is a device for spraying circulating water, and is a device for supplying nutrients while maintaining moisture in biological organic media.

본 발명에서 제안된 생물학적 필터 시스템에 의한 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리과정은 다음과 같다. 처리대상 가스인 악취물질 및 휘발성유기화합물은 부하균등조(2) 및 유입가스 분배 및 주입장치(3)를 거쳐서 외부공기 일부와 혼합되 며 부하량이 조절된 후 생물학적 필터 반응기(4)의 하부로 유입된다. 유입된 악취물질 및 휘발성유기화합물은 간헐적으로 공급되는 순환수에 의해 생물학적 필터 여두에서 세정집진장치(Wet Scrubber)의 형태로 일부 용해되며 나머지는 생물학적 유기여재가 담지된 내식성 다공성을 갖는 담체(5)를 통과하여 생물학적 유기여재의 외부에 묻어있는 수분에 의해 용해된다. 용해된 악취물질 및 휘발성유기화합물과 산소는 생물학적 유기여재 내부로 확산되며 확산된 물질은 생물학적 유기여재에 포괄고정되어 있는 미생물에 의해 호기적인 조건에서 산화처리 된다. 산화된 형태로 전화된 물질은 순환수에 의해 하부로 씻겨진 후 밖으로 배출되며, 처리된 가스는 상부로 배출된다.Treatment of malodorous substances and volatile organic compounds by the biological filter system proposed in the present invention is as follows. Odor substances and volatile organic compounds, which are the gases to be treated, are mixed with a part of the outside air through a load balancing tank (2) and an inflow gas distribution and injection device (3), and the load is controlled to the lower part of the biological filter reactor (4). Inflow. The introduced odorous substances and volatile organic compounds are partially dissolved in the form of a wet scrubber at the biological filter head by intermittently supplied circulating water, and the remainder is a carrier having a corrosion resistance porosity supported with a biological organic medium. It passes through and is dissolved by water on the outside of the biological organic media. Dissolved odorous substances, volatile organic compounds and oxygen diffuse into the biological organic media, and the diffused materials are oxidized under aerobic conditions by microorganisms enclosed in the biological organic media. The material converted to oxidized form is washed out to the bottom by circulating water and then discharged out, and the treated gas is discharged to the top.

도 8은 대상 미생물이 2가지 이상인 경우에 있어서의 본 발명의 다른 실시예에 따른 생물학적 필터의 예시도이다. 도시된 바와 같이, 생물학적 필터는 대상 미생물(10a),(10b)이 두 가지 이상인 경우 두 가지 이상의 대상 미생물이 혼합되어 포괄고정된 한가지의 생물학적 유기여재(11c)로 구성되거나 또는 각각의 미생물이 별개로 포괄고정된 두 가지 이상의 생물학적 유기여재(11a),(11b)로 구성될 수 있다. 또한 생물학적 필터는 둘 이상의 단으로 구획되거나(4d) 둘 이상의 생물학적 필터가 연결된 것(4e)으로 구성될 수 있다. 8 is an exemplary diagram of a biological filter according to another embodiment of the present invention when two or more target microorganisms are present. As shown, the biological filter is composed of one biological organic medium 11c in which two or more target microorganisms are mixed and fixed when two or more target microorganisms 10a and 10b are included or each microorganism is separated. It may be composed of two or more biological organic media (11a), (11b) encompassed by. In addition, the biological filter may consist of two or more stages (4d) or two or more biological filters connected (4e).

즉, 악취물질 또는 휘발성유기화합물을 처리하는 데 사용하는 대상 미생물이 2가지 이상인 경우는, 필요에 따라 각각의 대상 미생물(10a),(10b)을 별도 배양한 후 혼합하여 한꺼번에 유기고분자물질에 의해 포괄고정시킨 생물학적 유기여재(11c)로 구성된 제 1 생물학적 필터(4a) ; 또는 각각의 대상 미생물(10a),(10b)이 개별적으로 포괄고정된 생물학적 유기여재(11a),(11b)를 혼합하여 내식성 다공성을 갖는 고형의 담체에 담지시킨 제 2 생물학적 필터(4b) ; 또는 각각의 대상 미생물(10a),(10b)이 개별적으로 포괄고정된 생물학적 유기여재(11a),(11b)를 개별적으로 내식성 다공성을 갖는 고형 담체에 담지한 다음 하나의 생물학적 필터 반응기 내에 혼합하여 충진한 제 3 생물학적 필터(4c) ; 그리고 각각의 미생물이 개별적으로 포괄고정된 생물학적 유기여재(11a),(11b)를 개별적으로 내식성 다공성을 갖는 고형 담체에 담지한 다음 하나의 생물학적 필터 반응기 내에서 여러 단으로 분리충진한 제 4 생물학적 필터(4d) 중에서 선택된 생물학적 필터를 구비한 생물학적 필터 시스템을 사용할 수 있다. In other words, if there are two or more target microorganisms used to treat malodorous substances or volatile organic compounds, the respective target microorganisms 10a and 10b may be separately incubated and mixed by organic polymer material at once. A first biological filter 4a composed of a comprehensively fixed biological organic medium 11c; Or a second biological filter 4b in which each of the target microorganisms 10a and 10b is mixed with the biological organic media 11a and 11b individually encapsulated and supported on a solid carrier having corrosion resistance porosity; Alternatively, each of the target microorganisms 10a and 10b is individually encapsulated, and the biological organic media 11a and 11b are individually packed on a solid carrier having a corrosion resistance porosity, and then mixed and filled in one biological filter reactor. One third biological filter 4c; And a fourth biological filter in which each microorganism is separately packed and secured with a biological carrier 11a, 11b, which is individually encapsulated in a solid carrier having corrosion resistance porosity, and then separated and packed into multiple stages in one biological filter reactor. A biological filter system having a biological filter selected from (4d) can be used.

만약 두 가지 미생물의 혼합 처리 시 악취물질 및 휘발성유기화합물 또는 2차생성물에 의해 처리효율의 저하가 예상될 경우에는, 각각의 미생물이 개별적으로 포괄고정된 생물학적 유기여재(11a),(11b)를 개별적으로 내식성 다공성을 갖는 고형 담체에 담지한 다음 별도의 생물학적 필터 반응기에 충진시킨 후 직렬로 연결한 제 5 생물학적 필터(4e)로 구성된 시스템으로 처리효율을 증가시킬 수 있다. If the treatment efficiency of the two microorganisms is expected to be reduced due to malodorous substances, volatile organic compounds, or secondary products, biological organic media (11a) and (11b) in which each microorganism is individually enclosed and fixed The treatment efficiency can be increased by a system composed of a fifth biological filter 4e connected in series after being individually supported on a solid carrier having corrosion resistance porosity and then filled in a separate biological filter reactor.

전술한 실시예에 따른 생물학적 필터 시스템에 의한 악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리과정은 상기한 바와 동일하므로 이하 생략하기로 한다.Since the process of treating the malodorous substance and the volatile organic compound by the biological filter system according to the above-described embodiment is the same as described above, it will be omitted below.

도 9에서는, 처리대상 가스물질 중 암모니아와 황화수소의 처리가 가능한 미 생물을 다양한 농도로 포괄고정한 생물학적 유기여재로 충진된 생물학적 필터를 이용하여 실험을 실시한 결과를 나타내었다. 실험결과, 담체 내 포괄고정된 미생물의 농도를 1000g VSS/m3생물학적여재 에서 2000g VSS/m3생물학적여재 로 2배 증가시킨 경우 암모니아 가스의 처리가능부하량은 약 40% 증가하였으며, 황화수소가스의 처리가능부하량은 약 66% 증가하였다. 그러므로, 담체내에 포괄고정된 미생물의 농도가 증가할수록 악취물질의 처리가능 부하량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. FIG. 9 shows the results of experiments using a biological filter filled with a biological organic medium in which various microorganisms capable of treating ammonia and hydrogen sulfide can be treated at various concentrations. The experimental results, in the case that the carrier within the covering density of the fixed microorganism growth twice at 1000g VSS / m 3 biological media with 2000g VSS / m 3 biological media handling of ammonia gas can load was increased by about 40%, the processing of hydrogen sulfide gas The possible load increased about 66%. Therefore, as the concentration of microorganisms encapsulated and fixed in the carrier increases, the treatable load of the malodorous substance increases.

이상과 같이 본 발명의 실시예들에 따른 생물학적 필터 시스템을 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 명세서에 상세히 설명된 실시예와 도면에 한정되지 아니하며, 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. Although the biological filter system according to the embodiments of the present invention as described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the embodiments and drawings described in detail in the specification, various modifications within the scope of the technical spirit of the invention This can be done.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명 생물학적 필터 시스템에 따르면, 담체내에 포괄고정되는 미생물 부하량의 조절이 가능하여 반응기의 규모를 증가시키지 않고도 악취물질 및 휘발성유기화합물의 유입 부하량의 변동에 대한 대응성을 높일 수 있으며 동시에 적절한 공극율을 유지할 수 있다.
According to the biological filter system of the present invention as described in detail above, it is possible to control the microbial load included in the carrier to increase the responsiveness to the fluctuation of the influent load of odorous substances and volatile organic compounds without increasing the size of the reactor Can maintain the proper porosity at the same time.

또한, 생물학적 유기여재가 내식성 다공성을 갖는 고형 담체의 내부에 담지되게 함으로써, 운전기간의 지속에 따라 담체의 외부에 미생물이 과잉 증식함으로 써 나타나는 막힘현상에 의한 수두손실 문제를 해결하였으며, 부가적인 역세척 과정 또는 담체 교반장치를 요구하지 않으면서도 생물학적 필터의 교환주기가 길고 유지 관리가 용이하게 하는 효과가 있다. In addition, by allowing the biological organic media to be supported on the inside of the solid carrier having a corrosion-resistant porosity, the problem of chickenpox loss caused by clogging caused by the overgrowth of microorganisms on the outside of the carrier with the duration of the operation period has been solved. It does not require a cleaning process or a carrier stirrer, and has a long exchange cycle of biological filters and facilitates maintenance.

Claims (6)

악취물질 및 휘발성유기화합물의 처리를 위하여 미생물이 고정되어 있는 담체가 충진된 생물학적 필터를 포함하는 생물학적 필터 시스템에 있어서, 상기 생물학적 필터는 합성수지 담체와, 상기 담체 내부에 담지되어 있으며 미생물을 포괄고정한, 알긴산 소다와 폴리비닐 알콜로 만들어진 겔로 이루어진, 생물학적 유기여재를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템.A biological filter system comprising a biological filter filled with a carrier having a microorganism fixed thereon for the treatment of malodorous substances and volatile organic compounds, wherein the biological filter is supported by a synthetic resin carrier and the inside of the carrier and includes a fixed microorganism, A biological filter system comprising a biological organic filter comprising a gel made of soda alginate and polyvinyl alcohol. 제 1항에 있어서, 상기 생물학적 유기여재는 대상 미생물의 투입량을 선택하여 포괄고정할 수 있는 유기고분자물질에 의해 미생물이 고정된 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템.The biological filter system as claimed in claim 1, wherein the biological organic medium is fixed by an organic polymer material capable of comprehensively selecting an input amount of a target microorganism. 제 1항에 있어서, 상기 생물학적 유기여재는 두 가지 이상의 대상 미생물이 혼합되어 포괄고정된 생물학적 유기여재인 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템. The biological filter system of claim 1, wherein the biological organic media is a biological organic media in which two or more target microorganisms are mixed and fixed. 제 1항에 있어서, 상기 생물학적 유기여재는 각각의 미생물이 별개로 포괄고 정된 두 가지 이상의 생물학적 유기여재인 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템.The biological filter system of claim 1, wherein the biological organic media is at least two biological organic media in which each microorganism is included and fixed separately. 제 1항에 있어서, 상기 생물학적 필터는 둘 이상의 단으로 구획된 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템.The biological filter system of claim 1, wherein the biological filter is divided into two or more stages. 제 1항에 있어서, 상기 생물학적 필터는 둘 이상의 생물학적 필터가 연결된 것을 특징으로 하는 생물학적 필터 시스템.The biological filter system of claim 1, wherein the biological filter is connected to two or more biological filters.
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