KR100288474B1 - Modular biofilter for filtering air comprising a bad smell and VOCs - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무기성 악취와 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, 이하 VOCs)이 함유된 오염된 공기를 생물학적으로 제거하는 담체충전형 생물여과장치(Biofilter)에 관한 것으로, 암모니아(Ammonia), 황화수소(Hydrogen sulfide), 메틸머켑탄(Methyl mercaptan), 황화메틸(Dimethyl sulfide), 이황화메틸(Dimethyl disulfide)등과 같은 무기성악취성분과 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethyl benzene), 자이렌(Xylene), 헥산(Hexane)등과 같은 VOCs를 동시에 효과적으로 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carrier-filled biofilter for biologically removing contaminated air containing inorganic odors and volatile organic compounds (VOCs), including ammonia and hydrogen sulfide. inorganic odors such as sulfide, methyl mercaptan, methyl sulfide, and methyl disulfide, as well as benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene The present invention relates to an apparatus and a method for effectively removing VOCs such as (Xylene) and hexane (Hexane).
상기 담체충전형 생물여과장치는 2단 혹은 다단으로 구성되어있다. 전단은 독립영양 세균(Autotrophic bacteria)이 부착된 biofilter로써 암모니아 및 유황계 악취성분이 제거되고 후단은 종속영양 세균(Heterotrophic bacteria)이 부착된 biofilter로써 VOCs가 제거되는 유·무기 휘발성 악취성분을 동시에 제거함을 목적으로 한다.The carrier-filled biofilter is composed of two stages or multiple stages. The front end is a biofilter with autotrophic bacteria attached, and ammonia and sulfur-based odor components are removed. The rear end is a biofilter with heterotrophic bacteria attached, and both organic and inorganic volatile odor components with VOCs are removed. For the purpose.
Description
본 발명은 미생물담체충전형 생물여과장치(Biofilter)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 황화수소, 메틸머캡탄 등 무기성 악취와 벤젠, 톨루엔, 자이렌, 디클로로벤젠, 디클로로메탄 등 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microbial carrier-filled biofilter, and more particularly, to a mixture of inorganic odors such as hydrogen sulfide and methylmercaptan and volatile organic compounds such as benzene, toluene, xylene, dichlorobenzene, and dichloromethane. The present invention relates to a microbial carrier-filled modular biofiltration device that simultaneously removes air containing inorganic odors and volatile organic compounds.
일반적으로 산업현장에서 발생되는 오염공기는 황화수소와 같은 무기성 악취와 VOCs(휘발성 유기화합물)가 동시에 배출되고 있으나 기존의 바이오필터는 무기악취용 혹은 VOCs 제거용으로 따로따로 개발되고 있으며, 최근에는 무기악취와 VOCs가 혼합되어 발생되는 오염공기를 동시에 처리하는 바이오필터가 개발되고 있지 않다.In general, polluted air generated at industrial sites emits inorganic odors such as hydrogen sulfide and VOCs (volatile organic compounds) at the same time, but existing biofilters have been separately developed for inorganic odors or VOCs removal. No biofilters have been developed to simultaneously treat polluted air generated by mixing odors and VOCs.
상기 바이오필터는 다공성인 미생물담체의 표면에 미생물을 부착하여 미생물에 의한 생물막을 형성하고, 가스상태인 오염물질이 미생물담체를 통과하게 되면 미생물로 이루어진 생물막에 오염물질이 확산되면서 미생물이 오염물질을 분해 제거하는 장치이다.The biofilter attaches the microorganisms to the surface of the porous microbial carrier to form a biofilm by the microorganisms, and when the gaseous pollutants pass through the microbial carrier, the microorganisms are contaminated by the microorganisms as the contaminants diffuse into the biofilm made of the microorganisms. It is a device for decomposition and removal.
이때 미생물담체에 부착된 미생물이 무기악취를 분해하는 미생물일 경우 그 미생물은 독립영양 세균으로써 공기중의 이산화탄소(CO2)로부터 미생물의 에너지원인 탄소(C)를 획득하며, 미생물의 성장속도가 느리고 별도의 영양분을 공급하지 않아도 미생물이 무기악취를 분해한다.In this case, if the microorganism attached to the microbial carrier is a microorganism that decomposes the inorganic odor, the microorganism is an autotrophic bacterium and obtains carbon (C) which is an energy source of the microorganism from carbon dioxide (CO 2 ) in the air. Microorganisms break down inorganic odors without providing extra nutrients.
반면에, VOCs를 분해하는 미생물은 종속영양 세균으로써 VOCs의 구성성분인 유기탄소(Organic carbon)를 분해하여 에너지원과 세포증식에 이용함으로써 오염공기중의 VOCs를 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 최종 분해하여 무취 무독화하게 된다. 상기 종속영양 세균의 미생물에는 질소(N), 인산(P)등 미생물이 성장하는데 필요한 영양분을 공급해주어야 한다. 상기 종속영양 세균인 미생물은 질소(N), 인산(P)등의 영양분을 공급받으면 성장속도가 빠르고 미생물의 특성상 점질물질을 생성하기 때문에 미생물 담체에 미생물이 과도하게 증식되어 미생물담체의 공극을 막아 압력손실이 과도하게 커지므로 오염공기 처리풍량 및 처리효율이 급격히 저하된다. 따라서, VOCs를 분해하는 종속영양 세균인 미생물을 이용하는 바이오필터의 미생물담체는 주기적으로 과잉으로 부착된 미생물을 제거해주어야 한다.On the other hand, microorganisms that decompose VOCs are heterotrophic bacteria that decompose organic carbon, a component of VOCs, and use them for energy sources and cell proliferation to convert carbon dioxide (CO 2 ) and water (H) into contaminated air. The final decomposition into 2 O) becomes odorless detoxification. Microorganisms of the heterotrophic bacteria should be supplied with nutrients necessary for the growth of microorganisms such as nitrogen (N) and phosphoric acid (P). When the heterotrophic microorganism is supplied with nutrients such as nitrogen (N) and phosphoric acid (P), it grows rapidly and generates viscous materials due to the characteristics of the microorganisms, so that the microorganisms excessively proliferate on the microorganism carrier to prevent the microbial carrier from poring. Since the pressure loss becomes excessively large, the air volume and the treatment efficiency of the polluted air are drastically reduced. Therefore, the microbial carrier of the biofilter using microorganisms, which are heterotrophic bacteria that decompose VOCs, should periodically remove excess microorganisms.
도 1은 종래의 바이오필터를 이용하여 무기성 악취성분과 휘발성유기화합물을 동시에 제거하는 예를 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 1을 참조하여 종래의 바이오필터를 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a view schematically illustrating an example of simultaneously removing an inorganic odor component and a volatile organic compound using a conventional biofilter. Referring to FIG. 1, a conventional biofilter will be described below.
도 1에 나타낸 바와같은, 종래의 바이오필터를 사용할 경우 무기성 악취는 헨리상수(Henry's law constant)가 크기 때문에 물에 쉽게 용해되어 반응기(14)의 하단에서 제거되고, VOCs는 헨리상수가 작기 때문에 반응기(14)의 상단에서 제거된다. 상기 무기성 악취를 제거하는 독립영양 세균은 미생물 증식에 의한 반응기의 압력손실 발생에 영향을 주지 않으나 VOCs를 분해하는 종속영양 세균은 상기에서 설명한 바와 같이 미생물의 증식이 매우 빨라서 결국 반응기의 상부에 미생물이 과도하게 증식되기 시작하여 미생물담체(12)의 공극이 막히게 된다. 따라서, 상기 반응기(14)의 하부로부터 오염공기의 유량이 줄어들고 동력손실이 많아지며, 또한 오염공기가 미생물담체(12)를 통과하는 속도가 빨라지기 때문에 처리효율이 저하되는 결과를 나타낸다.In the case of using the conventional biofilter as shown in FIG. 1, the inorganic odor is easily dissolved in water and removed from the bottom of the reactor 14 because of Henry's law constant, and VOCs are small because of Henry's constant. It is removed at the top of the reactor 14. The autotrophic bacterium that removes the inorganic odor does not affect the pressure loss of the reactor due to the growth of the microorganisms, but the heterotrophic bacterium that decomposes the VOCs has a very rapid growth of the microorganisms as described above, so that the microorganisms at the top of the reactor This excessively proliferates and the pores of the microbial carrier 12 are blocked. Therefore, the flow rate of the contaminated air from the lower portion of the reactor 14 is reduced, the power loss is increased, and also the processing efficiency is lowered because the speed of passing the contaminated air passes through the microbial carrier 12 becomes faster.
그러므로 과잉으로 자란 미생물담체(12)의 미생물을 제거하기 위해서는 역세척을 실시하여야 한다. 이때 바이오필터(10)의 반응기(14)를 전체적으로 역세척 해야 하므로 역세척에 사용되는 폐수는 무기성 악취를 제거하는 독립영양 세균이 충전되는 미생물담체(12)의 하단까지 세척해야 하는 결과를 초래한다.Therefore, in order to remove the microorganisms in the overgrown microbial carrier (12) must be backwashed. At this time, since the reactor 14 of the biofilter 10 needs to be backwashed as a whole, the wastewater used for backwashing has to be washed to the bottom of the microbial carrier 12 filled with autotrophic bacteria which removes inorganic odors. do.
상기에서 언급한 바와같이, 대부분의 산업현장에서 발생되는 오염공기는 무기성 악취와 VOCs가 동시에 혼합되어 배출되기 때문에 기존의 무기성악취용 혹은 VOCs 제거용 바이오필터만 으로써는 현장에서 발생되는 혼합악취를 효율적으로 처리할 수 없다. 특히 무기악취와 VOCs를 분해하는 미생물의 종류와 특성이 틀리기 때문에 혼합악취를 분리하여 동시에 처리하는 기술이 필요하다.As mentioned above, the polluted air generated in most industrial sites is mixed with the inorganic odor and VOCs and discharged at the same time, so only the existing organic odor or the biofilter for removing VOCs can remove the mixed odor generated in the field. It cannot be processed efficiently. In particular, because the types and characteristics of microorganisms that decompose inorganic odors and VOCs are different, a technology for separating and treating mixed odors is required.
또한 무기성 악취가 주로 발생되거나 혹은 VOCs가 주로 배출되는 사업장이라 하더라도 사업장에서 발생되는 오염공기의 특징은 고농도 저풍량으로 발생되는 경우와 저농도 고풍량으로 발생되는 경우로 대별할 수 있다. 이와 같이 발생형태의 변화가 심한 경우에 오염공기 배출 상황변화에 따라 설계가 간단하고 운전이 편리한 시스템의 개발이 필요하다.In addition, even in the case of sites where inorganic odor is mainly generated or VOCs are mainly emitted, the characteristics of polluted air generated at the workplace can be classified into cases of high concentration and low wind volume and low concentration and high wind volume. In this case, when the change in the occurrence type is severe, it is necessary to develop a system that is simple in design and easy to operate in accordance with the change of polluted air emission conditions.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 황화수소, 메틸머캡탄 등 무기성 악취와 벤젠, 톨루엔, 자이렌, 디클로로벤젠, 디클로로메탄 등 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 2단 바이오필터장치를 개발하여 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a mixture of inorganic odors such as hydrogen sulfide, methylmercaptan and volatile organic compounds such as benzene, toluene, xylene, dichlorobenzene, dichloromethane By developing a two-stage biofilter system that removes at the same time to provide a microbial carrier-filled modular biofiltration device that simultaneously removes the air mixed with inorganic odor and volatile organic compounds.
본 발명의 다른 목적은 현장에서 발생되는 오염공기의 농도, 풍량의 변화에 따라 별도의 설계 변경 없이 오염공기의 발생 특성에 따라 시스템의 설계와 운전이 편리하도록 직렬 혹은 병렬식 작동이 동시에 가능한 바이오필터 장치를 이용하여 오염공기를 고효율로 처리할 수 있는 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is a biofilter capable of simultaneously operating in series or parallel for convenient system design and operation according to the characteristics of polluted air without a separate design change according to the concentration of polluted air and the amount of air generated in the field. The present invention provides a microbial carrier-filled modular biofiltration device that simultaneously removes air containing inorganic odors and volatile organic compounds that can process polluted air with high efficiency.
도 1은 종래의 무기성 악취성분과 휘발성유기화합물을 동시에 제거하는 바이오필터 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional biofilter apparatus for simultaneously removing an inorganic odor component and a volatile organic compound.
도 2는 본 발명에 따른 무기성 악취성분과 휘발성유기화합물을 동시에 제거하는 담체충전형 생물여과장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a carrier-filled biofilter apparatus for simultaneously removing an inorganic malodorous component and a volatile organic compound according to the present invention.
도 3은 종래의 무기성 악취성분과 휘발성 유기화합물을 동시에 제거하는 일 실시예를 나타낸 도면이다.Figure 3 is a view showing an embodiment for removing the conventional inorganic malodorous components and volatile organic compounds at the same time.
도 4는 본 발명에 따른 무기성 악취성분과 휘발성 유기화합물을 동시에 제거하는 일 실시예를 나타낸 도면이다.Figure 4 is a view showing an embodiment for removing the inorganic odor component and volatile organic compounds at the same time according to the present invention.
도 5는 도 3의 장치를 이용하여 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the results of experiments using the apparatus of FIG. 3.
도 6은 도 4의 장치를 이용하여 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the results of experiments using the apparatus of FIG. 4.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
20 : 1반응기 22 : 제1미생물담체20: 1 Reactor 22: First Microbial Carrier
24 :제1저류조 30 : 오염공기공급부24: 1st storage tank 30: polluted air supply unit
32, 34, 36, 38 : 파이프 40, 42, 44, 46 : 댐퍼32, 34, 36, 38: Pipe 40, 42, 44, 46: Damper
50 : pH미터기 60 : 산,알카리약품탱크50: pH meter 60: acid, alkali chemical tank
70 : 급수조70: water tank
80 : 제2반응기 82 : 제2미생물담체80: second reactor 82: second microbial carrier
84 : 제2저류조 90 : 수분분리기84: second storage tank 90: water separator
100 : 무기악취 및 VOCs 동시제거용 모듈러 생물여과장치100: Modular biofiltration device for simultaneous removal of inorganic odor and VOCs
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 무기성 악취를 제거하는 미생물이 충전된 미생물담체가 내재되며, 하단부가 제1파이프를 통해 오염공기공급부에 접속되는 무기성악취물질 제거용 바이오필터인 제1반응기; 상기 제1반응기의 저류조에 산,알카리약품을 공급하는 산,알카리약품탱크; 상기 제1반응기의 하단에 구비되는 저류조로부터 상단부에 설치된 제1살수스프레이에 세척수를 공급하는 순환펌프; 휘발성 유기화합물을 제거하는 미생물이 충전된 미생물담체가 내재되며, 하단부가 제2파이프를 통해 오염공기공급부에 접속되는 VOCs 제거용 바이오필터인 제2반응기; 상기 제1반응기의 저류조와 제2반응기의 상단에 설치된 제2살수스프레이에 세척수를 공급하는 급수조; 그리고 상기 제1반응기와 제2반응기의 상단부에 제3파이프를 통해 접속되어 필터링된 공기를 외부로 배출시키는 송풍팬으로 이루어지는 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a microorganism carrier filled with microorganisms for removing inorganic odors, and a first reactor that is a biofilter for removing inorganic malodorous substances connected to a contaminated air supply unit through a first pipe. ; Acid and alkali chemical tank for supplying acid, alkali chemicals to the storage tank of the first reactor; A circulation pump for supplying washing water to a first water spray sprayer installed at an upper end from a storage tank provided at a lower end of the first reactor; A second reactor having a microbial carrier filled with microorganisms for removing volatile organic compounds and a VOCs removal biofilter having a lower end connected to a contaminated air supply unit through a second pipe; A water supply tank for supplying washing water to a second water spray sprayer installed at an upper end of the storage tank and the second reactor of the first reactor; And a microbial carrier filling type which simultaneously removes the air containing the inorganic odor and the volatile organic compound mixed with a blowing fan connected to the upper end of the first reactor and the second reactor through a third pipe to discharge filtered air to the outside. Provide a modular biofiltration device.
또한, 상기 제1파이프에는 개폐기능을 하는 제1댐퍼가 접속되고, 제2파이프에는 제2댐퍼가 접속되며, 제3파이프에는 제3댐퍼가 접속되는 것을 특징으로 하는 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치를 제공한다.In addition, a first damper having an opening and closing function is connected to the first pipe, a second damper is connected to the second pipe, and a third damper is connected to the third pipe. Provided is a microbial carrier-filled modular biofiltration device for removing the mixed air at the same time.
또한, 상기 제2파이프의 제2댐퍼와 제2반응기의 사이에는 제4파이프의 일측단이 접속되고, 상기 제4파이프의 다른 일측단은 제3파이프의 제3댐퍼와 제1반응기의 상단부 사이에 접속되며, 상기 제4파이프의 일측에는 제4댐퍼가 접속되는 것을 특징으로 하는 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치를 제공한다.In addition, one end of the fourth pipe is connected between the second damper of the second pipe and the second reactor, and the other end of the fourth pipe is connected between the third damper of the third pipe and the upper end of the first reactor. And a fourth damper is connected to one side of the fourth pipe, thereby providing a microbial carrier-filled modular biofiltration device for simultaneously removing air mixed with an inorganic odor and a volatile organic compound.
또한, 상기 급수조와 제2반응기의 사이에는 미생물에 영양분을 공급하는 영양분공급탱크가 접속되고, 상기 영양분공급탱크의 영양분은 영양분공급펌프에 의해 제2반응기의 제2살수스프레이에 공급되는 것을 특징으로 하는 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치를 제공한다.In addition, a nutrient supply tank for supplying nutrients to the microorganism is connected between the water supply tank and the second reactor, the nutrients of the nutrient supply tank is supplied to the second water spray spray of the second reactor by the nutrient supply pump. The present invention provides a microbial carrier-filled modular biofiltration device that simultaneously removes air containing inorganic odors and volatile organic compounds.
또한, 상기 송풍팬의 전단부에는 공기에 포함되어 있는 수분을 필터링하는 수분제거기가 접속되는 것을 특징으로 하는 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치를 제공한다.In addition, the front end of the blower fan is a microbial carrier-filled modular biofiltration device for simultaneously removing the air mixed with the inorganic odor and volatile organic compounds, characterized in that the water remover for filtering the water contained in the air is connected. To provide.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 무기성 악취성분과 휘발성유기화합물을 동시에 제거하는 담체충전형 생물여과장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 종래의 무기성 악취성분과 휘발성 유기화합물을 동시에 제거하는 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 무기성 악취성분과 휘발성 유기화합물을 동시에 제거하는 일 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a schematic view showing a carrier-filled biofiltration device for simultaneously removing an inorganic malodorous component and a volatile organic compound according to the present invention, and FIG. 3 simultaneously removes a conventional inorganic malodorous component and a volatile organic compound. 4 is a view showing an embodiment for simultaneously removing the inorganic malodorous component and the volatile organic compound according to the present invention.
도 2를 참조하여 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 모듈러 생물여과장치(100)를 설명하면, 먼저, 제1반응기(20)의 내부에는 무기성 악취를 제거하는 미생물이 충전된 제1미생물담체(22)가 내재되며, 제1반응기(20)의 하단부에는 제1파이프(32)를 통해 오염공기공급부(30)에 접속된다. 제1반응기(20)의 하단에 구비되는 제1저류조(24)에는 제1저류조(24)에 모인 폐수의 pH농도를 감지하는 pH미터기(50)가 설치되고, 상기 pH미터기(50)에 의해 pH가 측정되며, pH가 산성일 경우 산,알카리약품탱크(60)으로부터 약품이 제1저류조(24)에 투입되어 폐수를 중성으로 중화시킨 후 다시 세척수로 사용된다. 이때, 제1저류조(24)에 모인 세척수가 염(salt)이 많이 생성되면 제1드레인밸브(26)를 통해서 세척수를 배출하고 동시에 급수조(70)로부터 세척수가 공급된다.Referring to FIG. 2, a microbial carrier-filled modular biofiltration device 100 for simultaneously removing air mixed with an inorganic odor and a volatile organic compound is described. First, an inorganic odor is introduced into the first reactor 20. The first microbial carrier 22 filled with the microorganisms to be removed is embedded, and the lower end of the first reactor 20 is connected to the contaminated air supply unit 30 through the first pipe 32. The first storage tank 24 provided at the lower end of the first reactor 20 is provided with a pH meter 50 for detecting the pH concentration of the wastewater collected in the first storage tank 24, by the pH meter 50 The pH is measured, and when the pH is acidic, the chemicals are introduced into the first storage tank 24 from the acid and alkali chemical tanks 60 to neutralize the wastewater and then used as washing water again. At this time, when a lot of washing water (salt) is generated in the first storage tank 24, the washing water is discharged through the first drain valve 26, and at the same time, the washing water is supplied from the water supply tank 70.
상기 제1반응기(20)의 일측에는 순환펌프(52)가 설치되고, 상기 순환펌프(52)는 제1반응기(20)의 제1저류조(24)에 있는 세척수를 제1살수 스프레이(54)에 공급하여 제1미생물담체(22)의 상부면에 살수되도록 한다. 상기 제1반응기(20)의 상단 일측에는 미생물담체를 제1반응기(20)의 내부로 투입하는 미생물담체투입구(28)가 구비되며, 제1반응기(20)의 상단에는 제3파이프(36)를 통해 송풍팬(48)에 접속된다.A circulation pump 52 is installed at one side of the first reactor 20, and the circulation pump 52 sprays the first wash water in the first storage tank 24 of the first reactor 20. It is supplied to the water to be sprayed on the upper surface of the first microbial carrier (22). One end of the first reactor 20 is provided with a microbial carrier inlet 28 for injecting the microbial carrier into the first reactor 20, and a third pipe 36 at the top of the first reactor 20. It is connected to the blowing fan 48 through.
또한, 제2반응기(80)의 내부에는 휘발성 유기화합물을 제거하는 미생물이 충전된 제2미생물담체(82)가 내재되며, 상기 제2반응기(80)의 하단부가 제2파이프(34)를 통해 오염공기공급부(30)에 접속된다. 상기 제1반응기(20)의 제1저류조(24)와 제2반응기(80)의 상단에 설치된 제2살수스프레이(82)에는 세척수를 공급하는 급수조(70)가 접속되며, 상기 급수조(70)와 제2살수스프레이(72)의 사이에는 미생물에 영양분을 공급하는 영양분공급탱크(74)가 접속되고, 상기 영양분공급탱크(74)에 있는 영양분은 영양분공급펌프(76)에 의해 제2반응기(80)의 제2살수스프레이(72)에 공급된다. 상기 제2반응기(80)의 제2저류조(84)에 근접하는 위치에는 레벨스위치(86)가 설치되어 제2반응기(80)의 제2저류조(84)에 채워지는 세척수의 량을 감지한다. 상기 레벨스위치(86)에 의해 제2저류조(84)에 채워지는 세척수가 설정된 량을 초과하게 되면 제2저류조(84)에 구비된 제2드레인밸브(88)를 오픈시켜 세척수를 외부로 배출시킨다.In addition, a second microorganism carrier 82 filled with microorganisms for removing volatile organic compounds is embedded in the second reactor 80, and a lower end of the second reactor 80 is formed through the second pipe 34. It is connected to the polluted air supply unit 30. A water supply tank 70 for supplying washing water is connected to the first water spray tank 24 of the first reactor 20 and the second water spray spray 82 installed at the upper end of the second reactor 80. A nutrient supply tank 74 for supplying nutrients to microorganisms is connected between 70 and the second water spray spray 72, and the nutrients in the nutrient supply tank 74 are connected to the second by the nutrient supply pump 76. The second spraying spray 72 of the reactor 80 is supplied. The level switch 86 is installed at a position close to the second storage tank 84 of the second reactor 80 to sense the amount of washing water filled in the second storage tank 84 of the second reactor 80. When the washing water filled in the second storage tank 84 by the level switch 86 exceeds the set amount, the second drain valve 88 provided in the second storage tank 84 is opened to discharge the washing water to the outside. .
상기 제2반응기(80)의 상단부에 접속되는 제3파이프(36)는 제1반응기(20)의 상단부에도 접속되며, 상기 제3파이프(36)를 통해 제2반응기(80)가 접속되어 정화된 공기를 송풍팬(48)으로 외부로 배출시킨다.The third pipe 36 connected to the upper end of the second reactor 80 is also connected to the upper end of the first reactor 20, and the second reactor 80 is connected to and purified through the third pipe 36. Discharged air to the outside by the blowing fan (48).
또한, 상기 제1파이프(32)에는 개폐기능을 하는 제1댐퍼(40)가 접속되고, 상기 제2파이프(34)의 일측에는 제2댐퍼(42)가 접속되며, 상기 제3파이프(36)에는 제3댐퍼(44)가 접속된다. 상기 제2파이프(34)의 제2댐퍼(42)와 제2반응기(80)의 사이에는 제4파이프(38)의 일측단이 접속되고, 상기 제4파이프(38)의 다른 일측단은 제3파이프(36)의 제3댐퍼(44)와 제1반응기(20)의 상단부 사이에 접속되며, 상기 제4파이프(38)의 일측에는 제4댐퍼(46)가 접속된다.In addition, a first damper 40 having an opening and closing function is connected to the first pipe 32, a second damper 42 is connected to one side of the second pipe 34, and the third pipe 36 is connected to the first pipe 32. ) Is connected to the third damper 44. One end of the fourth pipe 38 is connected between the second damper 42 and the second reactor 80 of the second pipe 34, and the other end of the fourth pipe 38 The third damper 44 of the three pipes 36 and the upper end of the first reactor 20 is connected, the fourth damper 46 is connected to one side of the fourth pipe 38.
또한, 상기 송풍팬(48)의 전단부에는 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하는 수분제거기(90)가 접속되어 제1반응기(20)와 제2반응기(80)를 통해 정화된 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하여 송풍팬(48)이 수분에 의해 파손되지 않도록 한다.In addition, the front end of the blower fan 48 is connected to a water remover 90 for removing water contained in the air is included in the purified air through the first reactor 20 and the second reactor (80). Remove the moisture to prevent the blower fan 48 is damaged by moisture.
이하, 일 실시예를 통해 본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다,Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
먼저, 제1댐퍼(40)와 제4댐퍼(46)가 오픈되고, 제2댐퍼(42)와 제3댐퍼(44)가 차단된 상태에서 오염공기공급부(30)로부터 무기성 악취와 VOCs가 혼합된 오염공기는 제1파이프(32)를 통해 제1반응기(20)의 하단부에 유입되고, 상기 제1반응기(20)의 하단부에 유입된 오염공기는 제1반응기(20)의 하부로부터 제1미생물담체(22)를 통과하여 상단에 접속된 제3파이프(36) 및 제4파이프(38)를 통해 제2반응기(80)의 하부로 유입된다. 상기 제2반응기(80)의 하부에 유입된 공기는 제2미생물담체(82)를 통과하여 상부로 흘러 상단부에 접속된 제3파이프(36)를 통해 송풍팬(48)에 의해 외부로 배출된다. 이때 제3파이프(36)에는 송풍팬(48)으로 수분이 인가되지 않도록 수분분리기(90)가 설치되어 있으므로 정화된 공기에 포함되어 있는 수분이 제거된 후 송풍팬(48)에 의해 배출구로 배출된다.First, inorganic odors and VOCs are discharged from the contaminated air supply unit 30 while the first damper 40 and the fourth damper 46 are opened, and the second damper 42 and the third damper 44 are blocked. The mixed contaminated air flows into the lower end of the first reactor 20 through the first pipe 32, and the contaminated air introduced into the lower end of the first reactor 20 is formed from the lower portion of the first reactor 20. The first microorganism carrier 22 is introduced into the lower portion of the second reactor 80 through the third pipe 36 and the fourth pipe 38 connected to the upper end. Air flowing into the lower part of the second reactor 80 flows through the second microbial carrier 82 to the upper part and is discharged to the outside by the blowing fan 48 through the third pipe 36 connected to the upper end. . At this time, since the water separator 90 is installed in the third pipe 36 so that moisture is not applied to the blower fan 48, the water contained in the purified air is removed and then discharged to the outlet by the blower fan 48. do.
상기 제1반응기(20)에 유입된 무기성 악취와 VOCs가 혼합된 오염공기중에서 황화수소와 같은 무기성 악취는 제1반응기(20)의 제1미생물담체(22)에서 제거 및 분해되고 VOCs는 제2반응기(80)의 제2미생물담체(82)에서 제거된다. 즉 황화화수소 가스와 같은 무기성 악취성분은 헨리상수(Henry's law constant)가 대부분의 VOCs성분보다 훨씬 크기 때문에 VOCs 보다도 빨리 산화 분해된다. 이때 황화수소를 분해하는 미생물은 티오바실러스 세균(Thiobacillus bacteria)으로써 독립영양 세균이며 제1반응기(20)의 제1미생물담체(22)에 자연적으로 우점종을 형성하여 부착된다. VOCs는 황화수소 가스와 동시에 유입되나 VOCs는 무기악취에 비교하여 헨리상수가 작기 때문에 제1반응기(20)에서는 제거되지 않고 제2반응기(80)에서 제거된다. 제1반응기(20)에서는 미생물의 영양분이 공급되지 않기 때문에 VOCs를 분해하는 종속영양 세균이 성장할 수 없기 때문이다.In the contaminated air in which the inorganic odor introduced into the first reactor 20 and the VOCs are mixed, the inorganic odor such as hydrogen sulfide is removed and decomposed in the first microbial carrier 22 of the first reactor 20, and the VOCs are removed. It is removed from the second microbial carrier 82 of the two reactor (80). In other words, inorganic odor components such as hydrogen sulfide gas are oxidized and decomposed faster than VOCs because Henry's law constant is much larger than most VOCs. At this time, the microorganism that decomposes hydrogen sulfide is a thiobacillus bacterium (Thiobacillus bacteria) is an autotrophic bacterium and attaches to the first microbial carrier 22 of the first reactor 20 by naturally forming a dominant species. VOCs are introduced at the same time with hydrogen sulfide gas, but VOCs are removed in the second reactor (80) instead of being removed in the first reactor (20) because the Henry's constant is small compared to the inorganic odor. This is because heterotrophic bacteria that decompose VOCs cannot grow because the nutrients of the microorganisms are not supplied in the first reactor 20.
제1반응기(20)에서는 미생물 영양분이 들어있지 않은 지하수나 수도물을 순환펌프(52)에 의해서 공급한다. 제1반응기(20)에서 황화수소 가스를 제거할 경우 미생물에 의해 분해되면서 미생물 담체의 pH가 떨어지게 되며 이때 발생되는 폐수는 제1반응기(20)의 하부에 구비된 제1저류조(24)에 모이게 된다. 상기 제1저류조(24)에 설치된 pH미터기(50)에 의해 측정된 pH가 산성일 경우 산·알카리약품탱크(60)로부터 약품이 제1저류조(24)에 투입되어 폐수를 중성으로 중화시킨 후 다시 세척수로 사용되며, 제1저류조(24)에 모인 세척수가 염(salt)이 많이 생성되면 제1드레인밸브(26)를 통해서 세척수를 배출하고 동시에 급수조(70)로부터 세척수를 공급한다.In the first reactor 20, the groundwater or tap water containing no microbial nutrients is supplied by the circulation pump 52. When the hydrogen sulfide gas is removed from the first reactor 20, the pH of the microbial carrier decreases as it is decomposed by the microorganisms, and the wastewater generated at this time is collected in the first storage tank 24 provided below the first reactor 20. . When the pH measured by the pH meter 50 installed in the first storage tank 24 is acidic, chemicals are introduced into the first storage tank 24 from the acid and alkali chemical tanks 60 to neutralize the wastewater. It is used again as the wash water, when a lot of washing water (salt) generated in the first storage tank 24 (salt) is discharged through the first drain valve 26 and at the same time supplying the washing water from the water supply tank (70).
상기 제2반응기(80)에서는 제1반응기(20)에서 제거되지 않은 VOCs가 제거된다. 제2반응기(80)에서는 급수조(70)로부터 물이 미생물영양분공급탱크(74)로 보내져 질소(N), 인산(P) 등의 영양분이 보충된다. 이 영양액은 미생물영양분공급펌프(76)에 의해서 제2살수스프레이(72)를 통해 제2미생물담체(82)의 상부에서 일정량씩 일정기간을 간격으로 용액상태로 공급된다. 미생물의 영양원으로 사용된 폐액은 제2저류조(84)에 모인뒤 레벨스위치(86)의 작동에 의해 제2드레인밸브(88)를 통해서 외부로 배출된다.In the second reactor 80, VOCs not removed in the first reactor 20 are removed. In the second reactor 80, water is sent from the water supply tank 70 to the microbial nutrient supply tank 74 to replenish nutrients such as nitrogen (N) and phosphoric acid (P). The nutrient solution is supplied in a solution state at regular intervals by a predetermined amount from the upper portion of the second microbial carrier 82 through the second water spray spray 72 by the microbial nutrient supply pump 76. The waste liquid used as a nutrient source of microorganisms is collected in the second storage tank 84 and discharged to the outside through the second drain valve 88 by the operation of the level switch 86.
또한, 상기 오염공기공급부(30)로부터 유입되는 오염공기가 저농도 고풍량으로 유입될 경우 뎀퍼의 작동에 의해 병렬로 작동될 수 있다. 즉, 오염공기공급부(30)로부터 오염공기가 유입되면 제1댐퍼(40), 제2댐퍼(42) 및 제3댐퍼(44)를 오픈시키고, 제4댐퍼(46)는 차단시키므로써 오염공기는 제1반응기(20)와 제2반응기(80)의 하부로부터 상부로 흐르는 상향류식의 병렬 바이오필터가 된다. 반대로 오염공기가 고농도 저풍량으로 발생될 경우 뎀퍼의 작동에 의해 직렬로 작동되며 이러한 구성은 도4의 실시예에 도시되어 있다. 즉, 제1댐퍼(40)와 제4댐퍼(46)가 오픈되고, 제2댐퍼(42)와 제3댐퍼(44)가 차단되면 오염공기의 흐름은 제1반응기(20)와 제2반응기(80)를 순차적으로 통과하면서 제거된다. 이때 뎀퍼의 작동은 자동 혹은 수동으로 작동이 가능하다.In addition, when the polluted air introduced from the polluted air supply unit 30 is introduced at a low concentration and high air volume, it may be operated in parallel by the operation of the damper. That is, when contaminated air flows from the contaminated air supply unit 30, the first damper 40, the second damper 42, and the third damper 44 are opened, and the fourth damper 46 is blocked to contaminate air. The upstream parallel biofilter flowing from the bottom of the first reactor 20 and the second reactor 80 to the top. On the contrary, when the polluted air is generated with high concentration and low wind volume, it is operated in series by the operation of the damper, and this configuration is shown in the embodiment of FIG. That is, when the first damper 40 and the fourth damper 46 are opened, and the second damper 42 and the third damper 44 are blocked, the flow of polluted air is controlled by the first reactor 20 and the second reactor. It is removed while passing 80 sequentially. At this time, the operation of the damper can be operated automatically or manually.
본 발명에 이용되는 제1미생물담체(22) 및 제2미생물담체(82)로 이용되는 물질은 프라스틱 링, 입상 활성탄, 나무조각, 다공성 세라믹, 다공성 폴리우레탄폼 등을 이용한다.The material used as the first microbial carrier 22 and the second microbial carrier 82 used in the present invention uses a plastic ring, granular activated carbon, wood chips, porous ceramics, porous polyurethane foam, and the like.
도 5는 도 3의 실험장치를 이용하여 실험한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 6은 도 4의 실험장치를 이용하여 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the results of experiments using the experimental apparatus of FIG. 3, and FIG. 6 is a graph showing the results of experiments using the experimental apparatus of FIG. 4.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 실험을 위한 대상 오염물질은 대표적인 무기성 악취물질인 황화수소와 대표적인 VOCs인 톨루엔가스 사용하였으며 주입된 농도는 각각 약 50∼56ppmv와 150∼164ppmv의 농도로 정량적으로 주입하였으며 출구에서의 분석은 가스크로마토그래피(GC)를 이용하여 분석하였다. 실험조건은 도 3 및 도 4에 도시된 각 실험장치의 미생물담체가 충전된 부피를 동일한 조건으로 실시하였으며 용량은 각각 25L이다. 도 3 및 도 4에 도시된 각 실험장치의 운전 공탑속도(SV,Space Velocity)는 200H-1로 운전하고, 미생물담체로써 다공성 세라믹을 이용하였으며, 미생물은 도시하수슬러지 반송오니를 4시간 농축하여 농축된 슬러지를 세라믹에 부착시켰다. 이때 부착된 미생물의 농도는 12,900mg/L 였다. 미생물의 영양분은 KNO33g/L, K2HPO40.5g/L, KH2PO40.3g/L, MgSO4·7H2O 0.1g/L 가 포함된 용액을 3L∼7L/일씩 각 반응기에 주입하였다.5 and will be described with reference to Figure 6, the target contaminated materials for the experiments is a typical inorganic substances of odor of hydrogen sulfide was used as a representative of VOCs toluene gas injected concentration from about 50~56ppm v v and the concentration of each 150~164ppm The quantitative injection was performed using gas chromatography (GC). Experimental conditions were carried out under the same conditions in the volume filled with the microbial carrier of each experimental apparatus shown in Figures 3 and 4, the capacity is 25L each. 3 and 4, the operational air velocity (SV, Space Velocity) of each experimental apparatus was operated at 200H -1 , and a porous ceramic was used as the microbial carrier, and the microorganism was concentrated in the municipal sewage sludge return sludge for 4 hours. The concentrated sludge was attached to the ceramic. At this time, the concentration of the attached microorganism was 12,900mg / L. The nutrients of microorganisms were 3 L to 7 L / day for each solution containing KNO 3 3g / L, K 2 HPO 4 0.5g / L, KH 2 PO 4 0.3g / L, MgSO 4 · 7H 2 O 0.1g / L Injected into.
상기와 같은 실험조건으로 도 3의 실험장치에 의해 유·무기 혼합가스를 제거할 경우 도 5에 도시된 그래프에서 제거율이 80%이하로 낮음을 알 수 있다. 특히 운전 11일까지 황화수소의 제거율이 90%정도로 나타났으나 11일 이후 제거율이 감소되는 것은 영양분이 공급되면서 톨루엔을 제거하는 종속영양 세균이 우점종으로 작용하여 독립영양박테리아가 상대적으로 열세에 놓임으로써 제거율이 저하된 것으로 판단된다. 또한 황화수소의 분해과정중 황산이 생성되어 pH가 낮아짐으로 인해서 톨루엔을 분해하는 종속영양세균도 영향을 받아 톨루엔의 제거효율이 저하되는 결과를 얻었다.When the organic and inorganic mixed gas is removed by the experimental apparatus of FIG. 3 under the experimental conditions as described above, it can be seen that the removal rate is lower than 80% in the graph shown in FIG. 5. In particular, the removal rate of hydrogen sulfide was about 90% until 11 days of operation, but after 11 days, the removal rate was reduced because heterotrophic bacteria that remove toluene as nutrients act as dominant species and independent nutrient bacteria are relatively inferior. It is judged that this is reduced. In addition, sulfuric acid is generated during the decomposition of hydrogen sulfide, which lowers the pH, thereby affecting the heterotrophic bacterium that decomposes toluene.
상기와 같은 실험조건으로 도 4의 실험장치에 의해 유·무기 혼합가스를 제거할 경우 도 6에 도시된 그래프에서 제거율이 황화수소와 톨루엔 모두 90%이상의 제거율을 나타냄을 알 수 있다.When the organic-inorganic mixed gas is removed by the experimental apparatus of FIG. 4 as described above, the removal rate in the graph shown in FIG. 6 indicates that the hydrogen sulfide and toluene have a removal rate of 90% or more.
상기의 설명에서와 같이 본 발명의 무기성 악취와 VOCs를 동시에 제거하는 바이오필터로써 인위적으로 분리할 수 없는 무기성 악취와 VOCs가 동시에 혼합된 오염공기를 미생물의 특성을 이용하여 무기성 악취와 VOCs를 분리하여 제거함으로써 제거효율을 높일 수 있고, 역세척 시 제2반응기만을 세척함으로써 폐수 발생량을 기존의 바이오필터보다 1/2로 줄일 수 있다. 또한 오염공기의 발생형태에 따라 직렬 혹은 병렬식으로 뎀퍼작동에 의해 변경이 가능함으로 설계가 용이하고 운전이 상황변화에 적합하게 변환하여 운전할 수 있는 효과가 있다. 이와 같은 고효율 바이오필터가 상용화 될 경우 현재 대부분 외국기술에 의존하고 있는 악취 및 VOCs처리기술에 있어서 수입대체효과를 올릴 수 있을 뿐만 아니라 국내 산업에 경쟁력을 높일 수 있을 것이다.As described in the above description, as a biofilter that simultaneously removes inorganic odors and VOCs of the present invention, inorganic odors and VOCs mixed with inorganic odors which cannot be artificially separated at the same time using inorganic microorganisms and inorganic odors and VOCs. Separation and removal can increase the removal efficiency, and by washing only the second reactor during backwashing can reduce the amount of wastewater generated by half than conventional biofilters. In addition, it can be changed by the damper operation in series or parallel type according to the generation type of polluted air, so it is easy to design and the operation can be converted and operated according to the situation change. If such high-efficiency biofilter is commercialized, it will not only increase the import substitution effect on the odor and VOCs treatment technology, which currently depends on foreign technology, but also enhance the competitiveness of domestic industry.
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