KR100524647B1

KR100524647B1 - 바이오필터를 이용한 악취 제거장치 및 방법

Info

Publication number: KR100524647B1
Application number: KR10-2002-0017172A
Authority: KR
Inventors: 허봉길
Original assignee: 보성환경산업(주)
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2005-10-31
Also published as: KR20030078262A

Abstract

본 발명은 악취 제거장치 및 방법에 관한 것으로서, 배양조에서 미생물을 자체 번식시켜 처리부재에 공급함과 동시에 처리부재에 미생물을 공급하는 과정에서 분사되는 물에 의해 악취가스가 용해되어 배양조로 낙하됨에 따라 높은 효율로 악취가스나 VOC를 제거함과 동시에 처리부재의 교환 없이도 지속적인 가스제거 효율을 얻을 수 있도록 한 바이오필터를 이용한 악취 제거장치 및 방법을 제공한다.

Description

바이오필터를 이용한 악취 제거장치 및 방법{Removal device and method for bad smell using biofilter}

본 발명은 악취 제거장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐기물 처리장이나 분뇨처리장, 오폐수처리장 또는 각종공장에서 발생되는 휘발성 유기물질이나 악취가스를 바이오필터를 이용하여 효율적으로 제거할 수 있도록 한 바이오필터를 이용한 악취 제거장치 및 방법에 관한 것이다.

지속적인 경제발전과 산업화로 인해 대기오염물질의 배출량도 지속적으로 증가하고 있으며, 대기오염물질의 종류도 점차 다양화되고 있다. 특히, 분뇨처리장, 오폐수처리장 및 각종공장에서 발생되는 악취가스에는 황화수소(H₂S), 머캅탄(R-SH), 암모니아(NH₃) 및 아민류(RNH₂) 등이 있으며, 이들 악취가스들은 통상적으로 흡입시 두통이나 불쾌감을 유발하게 된다. 또한 상기한 악취가스 외에도 현재 많은 논란이 되고 있는 VOC(휘발성 유기화합물) 물질도 대량 발생하고 있다.

따라서 다각적인 방면에서 악취가스나 VOC물질을 제거하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 그에 따른 많은 악취처리 기술이 공지되어 있다. 현재 사용되고 있는 악취가스 처리기술로는 크게 활성탄흡착법과 약액세정법, 오존산화법, 연소탈취 등의 물리화학적 처리방법과, 토양미생물처리법, 활성슬러지법, 바이오필터 등의 생물학적 처리방법이 사용되고 있다. 이러한 방법들은 악취가스를 제거하고자 하는 처리환경에 따라 선택되어 가각 단독 또는 2개이상 병행하여 사용하기도 한다.

상기한 방법들 중에서 본 발명과 관계가 있는 바이오필터를 이용한 악취가스 처리방법은 미생물의 분해작용을 이용하여 악취를 처리하는 생물학적 처리방법의 하나로서 저농도 가스, 대풍량에 적합한 처리방법이다.

기상의 악취나 VOC는 미생물이 포함된 반응기 내로 유입되며, 이때 상기 미생물의 분해작용에 의해 악취가스가 제거된다. 보다 구체적으로 상기한 종래의 바이오필터를 이용한 악취 처리방법과 장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 악취 제거장치의 개략도로서 도시된 바와 같이 급수라인(111)을 통해 공급된 물을 저장하는 저장조(110)와; 외부로 부터 공급되는 악취가스를 처리하는 미생물이 부착된 담체가 충진된 처리부재(120)와; 상기 저장조(110)의 물을 상기 처리부재(120)로 이송하여 습도조절을 위해 분사하기 위한 다수의 분사노즐(131)이 형성된 분사라인(130)과; 악취가스공급라인(140)을 통해 유입된 악취가스를 상기 처리부재로 이송하는 악취가스이송라인(150)과; 처리된 가스를 배출하는 배출라인(160)으로 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 악취 제거장치에서의 악취 제거방법을 간략하게 설명하면, 먼저 급수라인(111)을 통해 공급된 물이 저장조(110)에 저장되고, 상기 저장조(110)에 저장된 물은 분사라인(130)에 형성된 다수의 분사노즐(131)을 통해 처리부재(120)로 분사된다. 한편 악취가스공급라인(140)을 통해 외부에서 유입되는 악취가스는 악취가스이송라인(150)을 통해 상기 처리부재(120)로 이송되는데, 이과정에서 악취가스는 처리부재(120)의 담체에 고착된 미생물과 접촉하여 분해되어 제거되고, 처리된 가스는 배출라인(160)을 통해 외부로 배출되게 된다.

상기와 같은 악취가스 제거장치는 미생물의 번식 또는 공급에 한계를 들어내고 있다. 즉, 미생물이 번식할 수 있는 조건이 구비되지 않아 일정기간이 경과하면 악취가스의 처리효율이 저하되고, 그에 따라 처리부재(120) 및 미생물을 자주 교체해 주어야 하는 단점이 있다. 따라서 관리측면에 관리의 불편함이나 관리비용의 상승 등 여러 문제점을 들어내고 있다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 배양조에서 미생물을 자체 번식시켜 처리부재에 공급함과 동시에 처리부재에 미생물을 공급하는 과정에서 분사되는 물에 의해 악취가스가 용해되어 배양조로 낙하됨에 따라 높은 효율로 악취가스나 VOC를 제거함과 동시에 처리부재의 교환 없이도 지속적인 가스제거 효율을 얻을 수 있도록 한 바이오필터를 이용한 악취 제거장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

배양조에 형성된 수중형 바이오리액터를 통해 미생물을 지속적으로 증식시키고, 상기 바이오리액터에서 증식된 미생물을 포함하는 배양조의 순환수를 분사라인에 형성된 다수개의 분사노즐을 통해 담체가 충진된 처리부재에 분사시켜 미생물을 담체에 부착시키고, 미부착된 미생물을 포함하는 분사된 순환수를 배양조로 이송되도록 하여 재순환시키고, 이와 동시에 악취가스공급라인을 통해 공급되는 악취가스를 처리부재의 하부로 이송하여 일부는 처리부재에 부착된 미생물에 의해 제거될수 있도록 하고 일부는 처리부재로 분사되는 순환수에 용해되어 배양조로 낙하시켜 배양조의 미생물에 의해 제거시키고, 상기 처리된 가스를 여과기로 필터링 한 다음 배출구를 통해 외부로 배출하는 바이오필터를 이용한 악취 제거방법에 있어서, 상기 처리부재의 담체가 섬모상 바이오링(HBC)인 것을 특징으로 하는 바이오필터를 이용한 악취 제거방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 악취 제거방법을 보다 효과적으로 달성하기 위하여

순환수가 보관되며, 미생물을 증식시키기 위한 수중 바이오리액터가 형성되고, 수위를 측정할 수 있는 레벨러와 하부 일측에 형성된 배수라인을 포함하며, 상기 바이오리액터에서 증식된 미생물을 배양하는 배양조와; 외부에서 공급되는 악취가스를 담체에 부착된 미생물을 이용하여 제거하기 위한 처리부재와; 상기 처리부재의 담체에 미생물을 부착시키기 위하여 상기 배양조의 미생물 함유 순환수를 처리부재에 분사시키기 위한 다수의 분사노즐이 형성된 분사라인과; 외부에서 유입된 악취가스를 상기 처리부재로 이송하는 악취가스공급라인과; 상기 처리부재를 통과한 처리가스에 함유되어 있는 수분을 여과하여 가스만 외부로 배출될 수 있도록 하기 위해 형성된 여과기와; 상기 여과기를 통과한 가스를 외부로 배출하기 위한 배출구와; 상기 배양조에 보관된 순환수의 pH를 측정하기 위한 pH측정기와, 상기 측정된 pH를 바탕으로 미생물 증식 및 생육의 최적 pH를 유지하기 위한 pH조절탱크; 및 상기 pH조절탱크에 내장된 pH조절액을 배양조에 공급하기 위한 조절액공급라인을 포함하는 바이오필터를 이용한 악취 제거장치에 있어서, 상기 처리부재의 담체가 섬모상 바이오링(HBC) 인 것을 특징으로 하는 바이오필터를 이용한 악취 제거장치를 제공한다.

삭제

이하 본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 악취 제거장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 하나, 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취가스 처리장치의 개략도로서 도시된 바와 같이 순환수가 보관되며, 수중 바이오리액터(11)가 형성되고, 레벨러(12)와 배수라인(13)을 포함하며, 상기 바이오리액터(11)에서 증식된 미생물을 배양하는 배양조(10)와; 미생물이 부착된 담체로 이루어지는 처리부재(20)와; 상기 처리부재(20)에 배양조(10)의 미생물 함유 순환수를 분사시키기 위한 다수의 분사노즐(31)이 형성된 분사라인(30)과; 상기 처리부재(20)로 악취가스를 이송시키기 위한 악취가스공급라인과; 상기 처리부재(20)를 통과한 처리가스를 필터링하기 위한 여과기(50); 및 상기 여과기(50)를 통과한 가스를 외부로 배출하기 위한 배출구(60)로 구성된다.

즉, 본 발명은 상기 도2에서 보는 바와 같이 종래 통상의 처리부재(20)를 이용한 악취가스 처리장치에 있어서 배양조(10)에 미생물을 증식시키기 위한 수중 바이오리액터(11)를 더 형성하고, 상기 바이오리액터(11)에서 증식된 미생물을 처리부재(20)에 지속적으로 분사하여 상기 처리부재(20)에 부착될 수 있도록 함으로서 지속적인 악취가스 처리효율을 얻을 수 있도록 한 것에 가장 큰 특징이 있다.

본 발명에 따르면 배양조(10)는 순환수가 보관되며, 미생물을 증식시키기 위한 수중 바이오리액터(11)가 형성되고, 수위를 측정할 수 있는 레벨러(12)와 하부 일측에 형성된 배수라인(13)을 포함하며, 상기 바이오리액터(11)에서 증식된 미생물을 배양하게 된다.

이때, 상기 수중 바이오리액터(11)는 미생물이 가장 양호하게 배양 번식할 수 있는 조건을 갖도록 하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 바이오리액터(11)의 환경을 토양속의 자연환경 조건과 유사한 환경을 조성시킬 목적으로 부정형의 괴상, 원통형, 구형 등으로 압축한 토양이나 부식토, 규산질이 함유된 경석의 쇄석, 제올라이트 또는 맥반석계통의 쇄석을 스테인레스 재질의 용기에 충진하여 사용하였다.

상기와 같이 형성한 바이오리액터(11)는 일정시간 통성 혐기성 상태로 유지하면 일반 토양성 미생물과 더불어 나이트로박터(Nitrobacter), 수도모나스(Pseudomonas), 바실러스(Bacillus), 티오바실러스(Tiobacillus) 등의 미생물이 함께 배양증식되게 된다. 이때, 본 발명에서는 상기 바이오리액터(11) 하부에 별도의 산기관(도면에 도시하지 않음)을 설치하고 일정량의 공기(DO 0.1∼0.3mg/ℓ)가 공급될 수 있도록 하였다.

이와 같이 바이오리액터(11)에서 증식 배양된 미생물은 배양조(10)내에 저장된 순환수와 접촉하면서 상기 순환수에 포함되게 되며, 순환수의 순환과정에서 함께 이동된다.

이때, 상기 배양조(10)에는 수위를 측정할 수 있는 레벨러(12)와 하부 일측에 형성된 배수라인(13)을 포함하는데, 상기 레벨러(12)는 배양조(10)에 보관된 순환수의 수위를 측정하고, 수위 미만으로 순환수의 양이 줄어들면 별도의 급수라인을 통해 물을 보충할 수 있도록 해주며, 배수라인(13)은 본 발명에 따른 악취제거장치의 점검 또는 청소시 물을 배출하기 위해 형성된 것이다.

본 발명에서는 상기와 같이 바이오리액터(11)에서 증식된 미생물을 함유하는 배양조(10)의 순환수를 처리부재(20)의 담체에 분사시키기 위한 다수의 분사노즐(31)을 구비한 분사라인(30)이 형성된다. 이때, 상기 분사노즐(31)과 분사라인(30)은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 형성할 수 있으며, 처리부재(20)의 체적과 담체를 고려하여 적정수의 분사노즐(31)을 형성시키는 것이 좋다.

이때, 상기 미생물 함유 순환수가 분사되는 처리부재(20)에는 일반적으로 사용되는 담체가 충진되어 있다. 상기 담체에는 미생물이 부착되어 있으며, 상기 미생물은 외부에서 유입되는 악취가스와 접촉하면서 악취가스를 분해하여 제거하게 된다. 본 발명에 따르면 미생물이 함유된 순환수가 연속적으로 상기 처리부재(20)에 분사되어 공급되므로 적정량의 미생물이 지속적으로 담체에 부착되게 된다. 따라서 처리부재(20)의 교체없이 높은 악취가스처리 효율을 지속적으로 얻을 수 있게 된다. 또한 미생물이 담체에서 생육이 가능한 조건을 부여하기 위하여 지속적으로 순환수가 분사된다.

상기 처리부재(20)에 충진되는 담체로는 통상적으로 사용되는 것을 적용할 수 있으며, 본 발명에서는 표면적이 넓어 악취가스와의 접촉면적이 커 악취처리 효율을 극대화시킬 수 있는 통상의 섬모상 바이오링 담체(HBC)를 사용하였다.

본 발명에서는 상기와 같이 처리부재(20)에 악취가스를 공급하여 통과시키기 위한 악취가스공급라인이 형성된다. 상기 악취가스공급라인은 외부에서 유입된 악취가스를 처리부재(20)로 이송하게 된다. 이때, 상기 악취가스공급라인은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 형성할 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 처리부재(20)를 통과한 처리가스에 함유되어 있는 수분을 여과하여 가스만 외부로 배출될 수 있도록 하기 위한 여과기(50)와, 상기 여과기(50)를 통과한 가스를 외부로 배출하기 위한 배출구(60)가 형성된다. 이때, 상기 여과기(50)는 처리가스에 함유된 수분을 여과할 수 있는 통상의 통기성 필터라면 모두 사용가능하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 악취 제거장치의 개략도로서, 도시된 바와 같이 보다 효과적인 미생물 배양을 위하여 도 2에 도시된 악취 제거장치의 배양조(10)에 보관된 순환수의 pH를 측정하기 위한 pH측정기(71)와, 상기 측정된 pH를 바탕으로 미생물 증식 및 생육의 최적 pH를 유지하기 위한 pH조절탱크(70) 및 상기 pH조절탱크(70)에 내장된 pH조절액을 배양조(10)에 공급하기 위한 조절액공급라인(72)을 더 포함한다. 본 발명에서는 상기 pH조절탱크(70)에 포함되어 있는 pH 조절액으로 수산화나트륨수용액을 사용하였다.

이와 같이 함으로서 배양조(10)에 보관된 순환수의 pH조절이 가능하게 되며, 따라서 배양조(10)의 미생물 증식 및 생육에 적절한 pH를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 특히, 미생물이 악취가스를 분해하는 과정에서 생성되는 산성분을 완화시켜 줄 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 악취 제거장치를 이용한 악취가스 제거방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면 배양조(10)에 형성된 수중형 바리오리액터를 통해 미생물이 지속적으로 증식되고, 상기 미생물은 배양조(10)의 순환수와 접촉하여 순환수에 포함되게 된다. 상기 증식된 미생물을 포함하는 순환수는 다수개의 분사노즐(31)이 형성된 분사라인(30)을 통해 처리부재(20)에 분사시켜 미생물이 처리부재(20)의 담체에 부착되게 되고, 분사된 순환수는 다시 배양조(10)로 낙하되어 재순환된다.

이와 동시에 상기 처리부재(20)의 하부에 악취가스공급라인(40)을 통해 공급되는 악취가스를 처리부재(20)의 하부로 이송하여 일부는 처리부재(20)에 부착된 미생물에 의해 제거될수 있도록 하고 일부는 처리부재(20)로 분사되는 순환수에 용해되어 배양조(10)로 낙하시켜 배양조(10)의 미생물에 의해 제거시키게 된다. 이와 같이 함으로서 악취제거효율을 극대화시킬 수 있게 된다. 상기 처리부재(20)를 통과한 처리된 가스는 여과기(50)로 필터링 한 다음 배출구(60)를 통해 외부로 배출하게 된다.

이때, 상기 처리부재(20)에 공급되는 미생물은 바이오리액터(11)에서 증식배양되어 지속적으로 공급됨으로서 처리부재(20)를 교환할 필요가 없으며, 특히 처리부재(20)의 담체에 항상 일정한 양만큼의 미생물이 부착될 수 있으므로 높을 악취제거 효율일 지속되게 된다. 특히, 본 발명에 따른 악취제거 장치는 분뇨처리장, 오폐수처리장 및 각종공장에서 발생되는 황화수소(H₂S), 머캅탄(R-SH), 암모니아(NH₃) 및 아민류(RNH₂) 등의 악취가스와 VOC(휘발성 유기화합물)를 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 악취제거 장치의 악취제거효율을 알아보기 위하여 분뇨처리장에 도 3에 도시된 바와 같은 악취제거 장치를 설치하여 6개월간 운전 후 5일간 악취가스 주입대신 외부공기를 주입하고, 이후 악취가스로 암모니아, 황화수소, 메틸머캅탄, 트리메틸아민을 주입하였으며, VOC로 페놀, 톨루엔, 아세톤 및 부탄올을 주입하였으며, 이때 배출되는 각성분의 배출농도와 제거율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

주입가스 성분	주입농도(ppm)	배출농도(ppm)	제거율(%)
암모니아	100	2	98
황화수소	50	1	98
메틸머캅탄	10	5	98.5
트리메틸아민	10	0.15	98.5
페놀	50	5	90
톨루엔	50	1.5	97
아세톤	50	5	90
부탄올	50	0.5	99

상기 표 1에서 보는 바와 같이 악취가스와 휘발성 유기물질의 제거율이 높은 것을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 악취제거장치는 처리부재에서 요구하는 미생물을 지속적으로 공급할 수 있도록 함으로서 반영구적으로 처리부재의 교환없이 사용할 수 있다는 이점이 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 미생물을 자체 번식시켜 처리부재에 공급할 수 있도록 함으로서 높은 효율로 악취가스나 VOC를 지속적으로 제거할 수 있도록 한 바이오필터를 이용한 악취 제거장치 및 방법을 제공하는 유용한 발명이다.

도 1은 종래 악취 제거장치의 개략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거장치의 개략도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 악취 제거장치의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배양조

11 : 바이오리액터 12 : 레벨러

13 : 배수라인

20 : 처리부재

30 : 분사라인

31 : 분사노즐

40 : 악취가스공급라인

50 : 여과기

60 : 배출구

70 : pH조절탱크

71 : pH측정기 72 : 조절액공급라인

Claims

삭제
삭제
순환수가 보관되며, 미생물을 증식시키기 위한 수중 바이오리액터(11)가 형성되고, 수위를 측정할 수 있는 레벨러(12)와 하부 일측에 형성된 배수라인(13)을 포함하며, 상기 바이오리액터(11)에서 증식된 미생물을 배양하는 배양조(10)와; 외부에서 공급되는 악취가스를 담체에 부착된 미생물을 이용하여 제거하기 위한 처리부재(20)와; 상기 처리부재(20)의 담체에 미생물을 부착시키기 위하여 상기 배양조(10)의 미생물 함유 순환수를 처리부재(20)에 분사시키기 위한 다수의 분사노즐(31)이 형성된 분사라인(30)과; 외부에서 유입된 악취가스를 상기 처리부재(20)로 이송하는 악취가스공급라인(40)과; 상기 처리부재(20)를 통과한 처리가스에 함유되어 있는 수분을 여과하여 가스만 외부로 배출될 수 있도록 하기 위해 형성된 여과기(50)와; 상기 여과기(50)를 통과한 가스를 외부로 배출하기 위한 배출구(60)와; 상기 배양조(10)에 보관된 순환수의 pH를 측정하기 위한 pH측정기(71)와, 상기 측정된 pH를 바탕으로 미생물 증식 및 생육의 최적 pH를 유지하기 위한 pH조절탱크(70); 및 상기 pH조절탱크(70)에 내장된 pH조절액을 배양조(10)에 공급하기 위한 조절액공급라인(72)을 포함하는 바이오필터를 이용한 악취 제거장치에 있어서,

상기 처리부재(20)의 담체가 섬모상 바이오링(HBC) 인 것을 특징으로 하는 바이오필터를 이용한 악취 제거장치.
삭제
배양조(10)에 형성된 수중형 바이오리액터(11)를 통해 미생물을 지속적으로 증식시키고, 상기 바이오리액터(11)에서 증식된 미생물을 포함하는 배양조(10)의 순환수를 분사라인(30)에 형성된 다수개의 분사노즐(31)을 통해 담체가 충진된 처리부재(20)에 분사시켜 미생물을 담체에 부착시키고, 미부착된 미생물을 포함하는 분사된 순환수를 배양조(10)로 이송되도록 하여 재순환시키고, 이와 동시에 악취가스공급라인(40)을 통해 공급되는 악취가스를 처리부재(20)의 하부로 이송하여 일부는 처리부재(20)에 부착된 미생물에 의해 제거될수 있도록 하고 일부는 처리부재(20)로 분사되는 순환수에 용해되어 배양조(10)로 낙하시켜 배양조(10)의 미생물에 의해 제거시키고, 상기 처리된 가스를 여과기(50)로 필터링 한 다음 배출구(60)를 통해 외부로 배출하는 바이오필터를 이용한 악취 제거방법에 있어서,

상기 처리부재(20)의 담체가 섬모상 바이오링(HBC)인 것을 특징으로 하는 바이오필터를 이용한 악취 제거방법.