KR100329832B1 - 코르크 여재를 이용하는 악취 및 유기 휘발성 화합물 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 악취유발 폐수중의 악취 및 휘발성 유기 화합물의 제거방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 코르크를 분쇄하고, 분쇄된 코르크에 미생물 영양분 함유 용액을 주입하고, 영양분이 분배된 코르크를 건조하고, 건조된 코르크를 압축가공한 후 절단함으로써 제조된 코르크 여재를 이용하여, 기존의 여재보다 현저히 증대된 제거 효율로 악취 및 휘발성 유기 화합물을 분해제거할 수 있으며 경제적이다.

Description

코르크 여재를 이용하는 악취 및 유기 휘발성 화합물 제거방법{METHOD OF REMOVING ODOR AND ORGANIC VOLATILE COMPOUNDS USING CORK MEDIUM}

본 발명은 악취유발 폐수에서 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분쇄한 코르크에 영양분 함유 용액을 주입한 후 압축가공하여 코르크의 표면적을 증대시킨 다음 적절한 크기로 절단함으로써 제조되는 미생물 담지된 코르크 여재를 이용하는 방법에 관한 것이다.

최근 악취 및 유기 휘발성 화합물(VOC: volatile organic compound)에 대한법 규제의 강화로 인해 오염 물질 배출시설에 의무적으로 그의 처리시설을 부착하도록 되어 있으며, 현재 이용되고 있는 처리기술로는 주로 소각로와 촉매산화법, 활성탄 흡착법, 흡수법 등과 같은 기타 물리화학적 처리법이 있다. 그러나 이들 방법은 시설비가 많이 들고 운전비용 또한 높아 경제적으로 비효율적이고 대부분의 배출시설에 적합하지 않은 것으로 평가되고 있다.

이러한 종래 기술의 단점을 보안하기 위해 개발된 기술이 미생물을 이용한 처리 기술인데, 이 기술은 대부분의 악취 및 저농도의 VOC 처리에 매우 적합하다. 미생물 공정의 핵심 기술은 여과 담체에 있는데, 국내에서는 아직 적절한 미생물 공정이 초기 단계에 있어 나무껍질이나 토양 등을 담체로 사용하고 있으며, 이러한 처리 방법은 처리 효율이 낮고 시스템의 부피가 매우 커지는 단점이 있다.

또한, 현재 유럽이나 미국에서 생물학적 공정을 위해 사용되고 있는 담체로는 제올라이트나 활성탄을 많이 쓰고 있으나, 이들 담체는 오래 사용하면 pH가 낮아져 자주 교체해야 하는 단점이 있다. 또한, 기존의 시스템은 처리 가스가 상대 습도가 낮아 반응기 내에서 분해활성화가 낮아 처리효율이 떨어지는 문제점도 가지고 있다.

따라서, 악취 및 VOC 처리를 위한 미생물 공정에 유용하게 사용할 수 있는 경제적이고 고효율적인 여과 담체의 개발이 절실히 요망되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 종래의 문제점을 해결하여, 기존에 이용되고 있는 여과 담체보다 처리 효율이 높아 처리 시스템의 부피와 시설 설치비 및 운전비를 크게 줄일 수 있는 여과 담체를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 코르크 여재를 60일 동안 BTX 처리에 사용한 후의 여재 표면에 대한 SEM(주사전자현미경) 사진이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 분쇄된 코르크에 미생물에 대한 영양분을 함유하는 용액을 주입하고, 영양분이 분배된 코르크를 건조하고, 건조된 코르크를 압축가공한 후 절단하여 제조된 코르크 여재를 이용하여 악취유발 폐수에서 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하는 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용하는 코르크는 기존의 담체로 사용되던 활성탄에 비해 밀도가 1/8배이고 표면적이 8배인 다공성 경량 담체로서, 미생물 담지시 악취유발 폐수 중의 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하는데 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명의 코르크 여재는 다음과 같이하여 제조할 수 있다.

즉, 우선, 천연 코르크를 적절한 크기로 분쇄한 다음, 분쇄된 코르크에 미생물이 증식하는데 바람직한 영양분 용액을 주입하며, 영양분의 주입은 영양분 용액과 코르크 분쇄물을 혼합교반하여 코르크 분쇄물에 영양분이 고루 분배되도록 함으로써 달성할 수 있다.

상기 영양분 용액은, 물에 미생물 증식에 적절한 농도의 미네랄 영양 성분을필수적으로 포함하여 담체에 담지되는 미생물의 활성도를 높히고 난분해성 물질을 쉽게 제거할 수 있게 한다. 본 발명에 사용할 수 있는 미네랄 영양분 물질의 예로는 KH₂PO₄, K₂HPO₄, KNO₃, NaCl, MgSO₄, CaCl₂, FeCl₂, 및 기타 미량 원소 화합물, 예를 들면 H₃BO₃, MnCl₂, CoCl₂, ZnCl₂, NiCl₂, CuCl₂, NaMoO₄등이 있다. 이들 영양분 물질은 담지되는 미생물에 따라 적절한 농도로 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 영양분 용액의 pH는 4.2 내지 5 범위로 조정하는 것이 바람직하며, pH의 조정은 산 또는 알칼리를 사용하여 수행할 수 있다.

영양분이 코르크에 적절히 분배된 다음, 코르크를 50 내지 60 ℃의 온도에서 건조하고, 건조된 코르크를 압축가공한 후 직경 2 내지 10 mm의 크기로 절단하여, 본 발명의 코르크 여재를 제조할 수 있다.

본 발명의 코르크 여재는 코르크를 주요 매질로 사용하므로 미생물이 성장할 수 있는 최적의 조건을 제공하여 미생물 적응도(acclimation)가 빠를 뿐 아니라 미생물 대사 작용에 의하여 발생하는 산에 대해 내산성이 강해 빈번한 교체가 필요없어 (교체주기가 대략 5 내지 8년 정도) 매우 경제적이다.

악취유발 폐수에서 악취 또는 VOC의 제거를 위해 본 발명의 코르크 담체에 담지되는 미생물은, 당해 분야에서 그러한 용도에 사용할 수 있는 것으로 공지된 모든 미생물을 사용할 수 있다.

본 발명의 코르크 여재를 사용하여 처리할 수 있는 악취 또는 VOC의 대표적인 예로는 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등과 같은 방향족 성분과 이소프로필 알콜과 같은 알콜 성분, 황 화합물, 질소 화합물 등이 있으며, 이들에 대한 본 발명 코르크 여재의 처리 효율은 대략 85% 이상으로 매우 높다.

본 발명의 코르크 여재는 수질 처리 공정의 적절한 위치에서 이용할 수 있으며, 예를 들면 하수 처리장, 산업체 폐수처리장 등에 유용하게 적용할 수 있다. 본 발명의 코르크 담체는 상용화된 세라믹 담체의 60 내지 30 %의 가격으로 제조가 가능하며 통기성, 내구성, 내산성, 보습성 등이 탁월하다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 설명하며, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다.

실시예 1: 미생물이 담지된 코르크 여재의 제조

물에 KH₂PO₄1.0 내지 1.3 g/L, K₂HPO₄1.0 내지 1.5 g/L, KNO₃1.0 내지 1.5 g/L, NaCl 0.2 내지 0.5 g/L, MgSO₄0.02 내지 0.05 g/L, CaCl₂0.02 내지 0.05 g/L 및 기타 미량 원소 화합물로서 FeCl₂4H₂O 1.5 g/L, H₃BO₃0.06 g/L, MnCl₂4H₂O0.1 g/L, CoCl₂6H₂O 0.12 g/L, ZnCl₂0.07 g/L, NiCl₂6H₂O 0.025 g/L, CuCl₂2H₂O 0.015 g/L, NaMoO₄2H₂O 0.025 g/L 및 EDTA 약 26 g/L가 용해되어 있고 pH가 4.2로 조정된 수용액을, 적절한 크기로 분쇄된 천연 코르크에 상기 수용액과 상기 코르크 분쇄물의 중량비 1:2의 비율로 혼합하여 교반하였다. 생성된 코르크 혼합액을 50 내지 60 ℃의 온도에서 건조하고, 건조된 코르크 분쇄물을 압축가공한 후 직경 2 내지 10 mm의 크기로 절단하여, 본 발명의 코르크 담체를 제조하였다.

상기 코르크 담체에 하수 슬러지를 1 L/m³의 양으로 흡착시켜 슬러지에 존재하는 혼합 미생물이 담지된 코르크 여재를 수득하였다.

실시예 2: BTX 제거 시험

상기 실시예 1에서와 같이 제조된 미생물 담지된 코르크 여재의 BTX(벤젠, 톨루엔 및 자일렌)에 대한 제거 효율을 선행 기술에 따른 제올라이트 및 활성탄과 비교하기 위해, BTX를 150 ppmv 함유하는 수용액을 2.5 내지 10 L/분의 유속으로 각 담체에 60일 동안 통과시킴으로써 처리(온도 26 ℃ 및 pH 7)하여 60일 후의 제거능(elimination capacity) 및 제거 효율(removal efficiency)을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	가공 코르크	제올라이트	활성탄
BTX 제거능	30-35g/m3/hr	18g/m3/hr	18-20g/m3/hr
BTX 제거효율	98% 이상	65-70%	70-75%

표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 코르크 여재를 사용하면 선행 기술의 제올라이트 또는 활성탄 여재에 비해 BTX 처리 효율이 약 20% 이상 높으며, 제거능 또한 현저히 높아, 적은 양으로도 많은 오염 물질을 처리할 수 있다.

또한, 상기 60일 동안의 BTX 처리에 사용한 후 코르크 여재의 표면을 SEM(주사전자현미경)으로 분석하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 미생물이 담지된 코르크 표면에 BTX에 순양된 많은 미생물이 성장해 있는 것을 알 수 있다.

실시예 3: 알콜 제거 시험

상기 실시예 1에서와 같이 제조된 본 발명의 여재의 알콜에 대한 제거 효율을 선행 기술에 따른 제올라이트 및 활성탄과 비교하기 위해, 이소프로필 알콜(IPA)을 50 ppmv 함유하는 수용액을 10 L/분의 유속으로 각 담체에 60일 동안 통과시켜 처리(온도 26 ℃ 및 pH 7)하였으며, 60일 후의 제거 효율(removal efficiency)을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	가공 코르크	제올라이트	활성탄
IPN 제거효율	99% 이상	80-85%	85%

표 2로부터, 본 발명의 코르크 여재는 선행 기술의 제올라이트 또는 활성탄 여재 보다 현저히 높은 IPA 제거효율을 가짐을 알 수 있다.

본 발명에 따라 사용되는 코르크 담체는 미생물 담지시 악취 및 VOC의 제거에 매우 높은 제거 효율과 제거능으로 사용할 수 있어, 악취유발 폐수 처리 시스템의 부피와 시설 설치비 및 운전비를 크게 줄일 수 있다.

Claims (5)

1. 분쇄된 코르크에 미생물에 대한 영양분을 함유하는 용액을 주입하고, 영양분이 분배된 코르크를 건조하고, 건조된 코르크를 압축가공한 후 절단하여 제조된 코르크 여재를 이용하여 악취유발 폐수에서 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   영양분 용액이 pH 4.2 내지 5로 조정된 것임을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   코르크의 건조를 50 내지 60 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   직경 2 내지 10 mm의 크기로 절단되는 것을 특징으로 하는 방법.
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