KR100616094B1 - The filtering material of disposing nitrogen oxides in atmosphere - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대기 중 질소 산화물 처리를 위해 토양층을 형성하기 위한 여재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로, 지하주차장, 터널 등의 오염공기를 신속하고 대량으로 정화할 수 있도록 하기 위하여 편류 방지, 폐쇄 현상 방지 및 수분 유지를 위하여 일반토양이 아닌 여러가지 토양을 특정 혼합비로 혼합하여 제조 되고, 여재층 내에서는 여재층에 의한 물리적 흡수,흡착,화학 반응, 그리고 미생물에 의한 호기성 및 혐기성 분해작용에 의하여 질소산화물을 일반 대기 중 가장 많은 질소로 환원시키거나 미생물이나 여재층 표면에 식재된 식물의 대사에서 소모되도록 하기 위한 것이다.The present invention relates to a medium for forming a soil layer for treating nitrogen oxides in the air, and more particularly, in order to quickly and largely clean polluted air such as roads, underground parking lots, tunnels, and the like, to prevent drift and closure. It is manufactured by mixing various soils other than general soil in a specific mixing ratio for prevention and moisture retention. In the media layer, nitrogen oxides are produced by physical absorption, adsorption, chemical reaction by the media layer, and aerobic and anaerobic decomposition by microorganisms. Is reduced to the most nitrogen in the general atmosphere or consumed in the metabolism of plants planted on the surface of microorganisms or media layers.

본 발명에 따른 질소산화물 처리용 여재는, 여재의 공극확보와 균일한 공극 크기를 만들어 주면서 밀도, 물리적 안정성, 토양층 지지력을 가능하게 만들어주는 인공여재와, 다량의 미생물을 보유하여 대기오염물질의 흡착과 미생물에 의한 대기오염물질을 제거하는 유기여재와, 미생물 서식공간을 제공하고 탄소원을 공급하며 미생물에 대한 영양물질을 공급하는 무기여재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Nitrogen oxide treatment media according to the present invention, the artificial media and make a large amount of microorganisms, and the adsorption of air pollutants to create a pore securing and uniform pore size while making the density, physical stability, soil layer support Organic filter medium to remove air pollutants caused by and microorganisms, and inorganic filter medium to provide a microbial habitat, supply carbon sources and supply nutrients to the microorganism.

질소산화물,여재,토양층,유기여재,무기여재 Nitrogen oxides, media, soil layers, organic media, inorganic media

Description

대기 중 질소산화물 처리용 여재{The filtering material of disposing nitrogen oxides in atmosphere}The filtering material of disposing nitrogen oxides in atmosphere

도 1의 (a)(b)(c)(d)는 일반적인 터널 내 대기 중 질소산화물 처리 시스템 설명도       1 (a) (b) (c) (d) is an explanatory diagram of a nitrogen oxide treatment system in a general tunnel atmosphere

도 2는 종래의 질소산화물 처리 시스템을 설명하기 위한 도식도2 is a schematic diagram illustrating a conventional nitrogen oxide treatment system.

도 3은 종래의 또 다른 질소산화물 처리 시스템을 설명하기 위한 도식도Figure 3 is a schematic diagram for explaining another conventional nitrogen oxide treatment system

도 4는 토양에 의한 질소산화물 정화 메커니즘 설명도4 is an explanatory diagram of a mechanism for purifying nitrogen oxides by soil

도 5는 질소산화물 처리 설비에 의한 본 발명에 따른 질소산화물의 대순환을 나타낸 도면5 is a diagram showing a large circulation of nitrogen oxides according to the present invention by a nitrogen oxide treatment facility;

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 대기 중 질소산화물 처리를 위한 시스템 도식도6 is a schematic diagram of a system for treating nitrogen oxides in the atmosphere according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 여재의 종류 및 역할을 도식적으로 설명하기 위한 참고도Figure 7 is a reference diagram for explaining the kind and role of the media according to the present invention

도 8은 본 발명에 따른 도 8은 각 여재의 pH와 이온교환능력을 나타낸 막대그래프8 is a bar graph showing the pH and ion exchange capacity of each filter according to the present invention

도 9는 본 발명에 따른 여재층에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도9 is a change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by the filter media layer according to the present invention

도 10은 본 발명에 따른 분변토 혼합 여재에 의한 질소산화물 제거효율 변화 선도10 is a change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by the fecal soil mixture media according to the present invention

도 11은 본 발명에 따른 화산재 혼합 여재에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도11 is a change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by volcanic ash mixed media according to the present invention

도 12는 본 발명에 따른 토양 여재의 온도 변화에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도12 is a change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by the temperature change of the soil filter medium according to the present invention

도 13은 본 발명에 따른 분변토 혼합 여재의 온도 변화에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도13 is a diagram showing the change in nitrogen oxide removal efficiency due to the temperature change of the fecal soil mixture media according to the present invention

도 14는 본 발명에 따른 화산재 혼합 여재의 온도 변화에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도 14 is a diagram showing the change in nitrogen oxide removal efficiency due to the temperature change of the ash mixture medium according to the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100:인공여재 200:무기여재100: artificial filter material 200: inorganic material

300:유기여재300: organic media

본 발명은 대기 중 질소 산화물 처리를 위해 토양층을 형성하기 위한 여재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로, 지하주차장, 터널 등의 오염공기를 신속하고 대량으로 정화할 수 있도록 하기 위하여 편류 방지, 폐쇄 현상 방지 및 수분 유지 를 위하여 일반토양이 아닌 여러가지 토양을 특정 혼합비로 혼합하여 제조 되고, 여재층 내에서는 여재층에 의한 물리적 흡수,흡착,화학 반응, 그리고 미생물에 의한 호기성 및 혐기성 분해작용에 의하여 질소산화물을 일반 대기 중 가장 많은 질소로 환원 시키거나 미생물이나 여재층 표면에 식재된 식물의 대사에서 소모되도록 하기 위한 것이다.The present invention relates to a medium for forming a soil layer for treating nitrogen oxides in the air, and more particularly, in order to quickly and largely clean polluted air such as roads, underground parking lots, tunnels, and the like, to prevent drift and closure. It is manufactured by mixing various soils in a specific mixing ratio to prevent and maintain moisture. In the media layer, nitrogen oxides are produced by physical absorption, adsorption, chemical reaction by the media layer, and aerobic and anaerobic decomposition by microorganisms. To reduce to the most nitrogen in the general atmosphere or to be consumed in the metabolism of plants planted on the surface of microorganisms or media layers.

대기 중의 질소산화물은 주로 화석연료를 연소하는 과정에서 발생한다. 연소과정에서 질소산화물은 비록 적은 양이 발생하지만, 질소산화물의 주요 구성물질인 니트릭 옥시드와 니트로겐 옥시드가 다량 발생한다. 특히, 이산화질소는 인체에 심각한 영향을 미칠 수 있는 유해 물질이다. Nitrogen oxides in the atmosphere are mainly produced from burning fossil fuels. Nitrogen oxides are produced in small amounts in the combustion process, but nitric oxide and nitrogen oxide, which are the major constituents of nitrogen oxides, are generated. In particular, nitrogen dioxide is a harmful substance that can seriously affect the human body.

이산화질소는 환경을 파괴한다. 대기 중 수분과 일산화질소와 이산화질소가 반응하여 아질산을 형성하게 된다. 즉, 산성비 형성의 주원인이 된다. 또한, 대기 중에서 휘발성유기화합물 등과 반응하여 오존등의 광화학 스모그 물질로 전환되어 각종 호흡기 관련 질환을 야기하고 시정을 크게 약화시키는 원인 물질이다.Nitrogen dioxide destroys the environment. Moisture in the atmosphere, nitrogen monoxide and nitrogen dioxide react to form nitrous acid. That is, it is the main cause of acid rain formation. In addition, it reacts with volatile organic compounds and the like in the atmosphere and is converted into photochemical smog substances such as ozone to cause various respiratory diseases and greatly weaken visibility.

연료가 연소되는 동안 질소와 산소가 서로 반응하여 질소산화물의 형태를 가지게 되며, 크게 두 가지 메커니즘이 존재한다. 연료 질소산화물의 경우 연료가 연소함으로서 발생되는 것이며, 서멀(thermal) 질소산화물은 연소공기 중의 질소분자가 고온에서 반응하여 질소산화물로 형성되는 형태이다. 비록 이러한 질소산화물 가스가 연소실의 온도나 짧은 체류시간 등으로 제어가 가능 하지만, 자동차 배출가스의 증가 등으로 인해 대기 중의 질소산화물의 농도는 계속 증가되는 실정이다.During fuel combustion, nitrogen and oxygen react with each other to form nitrogen oxides. There are two main mechanisms. In the case of fuel nitrogen oxides, fuel is generated by combustion, and thermal nitrogen oxide is a form in which nitrogen molecules in combustion air are reacted at high temperature to form nitrogen oxides. Although the nitrogen oxide gas can be controlled by the temperature of the combustion chamber or the short residence time, the concentration of nitrogen oxide in the air continues to increase due to the increase of the vehicle exhaust gas.

현재까지 알려진 터널에서의 질소산화물 처리 시스템은 환기를 이용하여 터 널외부로 질소산화물이 다량 포함된 공기를 유출시키는 것이다. 터널 환기 방식은 자연풍과 자동차의 피스톤효과에 의해 이루어지는 자연환기식, 그리고 기계설비에 의한 기계환기방식 등으로 크게 구분되고 있다.The nitrogen oxide treatment system in tunnels known to date is to vent air containing large amounts of nitrogen oxides out of the tunnel using ventilation. Tunnel ventilation system is divided into natural ventilation system by natural wind and piston effect of automobile, and mechanical ventilation system by mechanical equipment.

터널의 길이가 짧고 교통량이 적은 터널에서는 자연환기가 가능하지만 길이가 긴 터널에서는 기계 환기 방식이 필수적이다. 기계 환기 방식은 차도내의 공기흐름에 따라 종류식 환기방식, 횡류식 환기방식, 그리고 반횡류식 환기방식과 같은 기본적인 환기방식과 그들의 조합에 의한 복합 환기방식으로 분류된다. 또한 환기방식은 대면 교통터널과 일 방향 교통 터널에 따라 다르게 나타나는데, 일 방향의 경우 자동차 피스톤 효과가 터널의 환기 환기에 이용되지만 대면교통터널의 경우에는 그렇지 못하다. 대면 교통 터널의 경우에는 도 1의 (a)와 같이, 종류식 환기방식으로 터널내 제트팬을 한 방향으로 설치하여 환기를 시키는 제트팬이 적용된다. 근래 굴착기술의 발전으로 터널은 장대도로터널 형식으로 시공되어 제트팬 방식으로는 터널 전체에서 기준치 이하의 오염농도를 유지하기 어렵게 되었다.Natural ventilation is possible in tunnels with short tunnels and low traffic, but mechanical ventilation is essential for long tunnels. Mechanical ventilation methods are classified into the basic ventilation methods such as type ventilation method, cross-flow ventilation method, and semi-crossflow ventilation method according to the air flow in the roadway, and the combined ventilation method by the combination thereof. In addition, the ventilation method is different depending on the traffic tunnel and the one-way traffic tunnel. In one direction, the automobile piston effect is used for the ventilation ventilation of the tunnel, but not in the case of the facing traffic tunnel. In the case of facing traffic tunnel, as shown in FIG. 1 (a), a jet fan for ventilating by installing a jet fan in a tunnel in one direction by a type ventilation system is applied. Recently, due to the development of excavation technology, the tunnel is constructed in the form of long road tunnel, so it is difficult to maintain the pollution concentration below the standard value in the entire tunnel by the jet fan method.

또한, 도 1의 (b)와 같이, 장대도로터널에는 터널의 중간지점에 수직갱을 1개소 이상 설치하거나, 도 1의 (c)(d)와 같이, 공기 급배기점을 설치하고 터널을 종류환기가 가능한 적당한 길이의 환기구간으로 분활하고 급배기점에서는 오염된 공기와 신선한 공기를 교환하는 수직갱 급배기 환기방식이 적용되고 있다. In addition, as shown in FIG. 1 (b), at least one vertical shaft is installed at the mid-point of the tunnel, or as shown in (c) (d) of FIG. It is divided into a ventilation section of a suitable length that can be ventilated, and a vertical gang supply and exhaust ventilation method is applied to exchange contaminated air and fresh air at an air supply and exhaust point.

그러나, 환기는 질소산화물을 처리하는 것이 아니라 단지 외부로 유출시키는 것으로 터널 출구 등 유출부에서는 심각한 환경오염의 원인이 되기도 한다.However, ventilation does not treat nitrogen oxides but only outflows, which can cause serious environmental pollution at outlets such as tunnel exits.

질소산화물을 포함한 공기의 처리법에는 연소법, 약물세정법, 흡착법, 생물 탈취법 등이 있다. 이 방법들 중 생물탈취법은, 일정한 반응기 속에 토양, 퇴비, 활성탄, 토탄 등을 충전시키고 적당한 수분을 유지시켜 반응기내에서 성장하는 미생물을 이용하여 충전물을 통과하는 가스 중의 유해물질을 제거하는 시설이다. 이러한 물질은 적당한 공극을 유지하기 위하여 균등한 크기의 입자를 사용하여야 한다. 또한 입자의 크기가 너무 작으면 압력강하가 커지며 이 경우 단회로 현상에 의하여 처리효율이 크게 낮아지게 된다. 생물여과층의 높이는 일반적으로 1m 정도이다. 오염된 배출가스는 배출원으로 부터 여과층을 통과시켜 배출된다. 충분한 체류시간 동안 오염물질은 필터주위의 생물층으로 확산된다. 처리대상물질의 호기성분해는 미생물층이 있는 곳에서 이루어진다. 오염물질은 미생물에 의하여 완전 분해되면 최종적으로 이산화탄소와 물이 된다.The treatment of air containing nitrogen oxides includes combustion, drug washing, adsorption, and biological deodorization. Among these methods, biodeodorization is a facility that removes harmful substances in the gas passing through the filling by using microorganisms growing in the reactor by filling soil, compost, activated carbon, peat, etc. in a constant reactor and maintaining proper moisture. . These materials should use particles of equal size to maintain proper voids. In addition, if the particle size is too small, the pressure drop is large, and in this case, the treatment efficiency is greatly lowered due to the short circuit phenomenon. The height of the biofiltration layer is generally about 1m. Polluted off-gas is discharged from the source by passing through a filter bed. During sufficient residence time the contaminants diffuse into the biolayer around the filter. Aerobic decomposition of the substance to be treated takes place in the presence of a microbial layer. The contaminants, when completely degraded by microorganisms, eventually form carbon dioxide and water.

퇴비, 나무조각, 나무껍질, 낙엽 등은 최근 유럽에서 흔히 사용되는 필터물질이며, 토탄도 사용된다. 미국에서 만든 생물필터는 대부분이 생물학적으로 활동성이 있는 광물토양을 필터물질로 사용하였다. 오염공기의 전처리를 위하여 필요한 시설로는 필터까지의 운반시설과 분산시설이다. 경우에 따라 뜨거운 오염공기를 냉각시키기 위한 열교환기를 사용하거나 입자상 물질의 제거를 위한 필터를 사용할 수 있으며 필터의 압력강하를 보충하기 위하여 브로어를 사용한다. 오염공기는 물로 포화되어 있어야 한다. 왜냐하면 오염공기가 충진 물질로부터 수분을 제거하여 충진물질이 건조하게 되면 미생물이 사멸하게 되고 효율적인 운전이 되지 않기 때문이다. 수분공급을 위하여 스프레이노즐이 이용되기도 한다. 또한 필터상 위에서 자동적으로 수분을 살포하여 필터 물질 내에 필요한 수분함량을 유지할 수도 있다. Compost, wood chips, bark, and fallen leaves are commonly used filter materials in Europe, and peat is also used. Most biofilters made in the United States use biologically active mineral soils as filter material. Necessary facilities for the pretreatment of polluted air are transport facilities to filters and distribution facilities. In some cases, a heat exchanger may be used to cool the hot contaminated air or a filter may be used to remove particulate matter, and a brower may be used to compensate for the pressure drop in the filter. Contaminated air must be saturated with water. This is because the contaminated air removes moisture from the filling material and when the filling material is dried, the microorganisms are killed and efficient operation is not performed. Spray nozzles are also used to hydrate. It is also possible to automatically spray moisture on the filter to maintain the required moisture content in the filter material.

토양에 오염공기를 접촉시키면 토양 표면이나 토양수에 의해 오염가스에 포함되어 있는 일산화탄소나 질소산화물 등의 오염 물질이 흡착되거나 용해되고, 또한 각종 미생물의 대사작용에 의한 흡수와 분해로 정화가 이루어진다.When contaminated air is brought into contact with soil, pollutants such as carbon monoxide and nitrogen oxide contained in the polluted gas are adsorbed or dissolved by the soil surface or soil water, and are purified by absorption and decomposition by metabolism of various microorganisms.

토양을 이용한 공기정화 기술의 예를 도 2를 참고로 설명하면 다음과 같다.An example of air purification technology using soil will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 지하주차장(10)의 내부 공기를 정화하기 위한 토양공기정화시스템의 도식도로서, 주요 부분은, 송풍수단(11), 자갈쇄석층(12), 토양층(13) 및 식재부(14)로 구성되어 있다. 그리고 상기 토양층(13)은 토양에 펄라이트, 피트모스, 피트 등을 혼합하여 사용하였다.2 is a schematic diagram of a soil air purification system for purifying the internal air of the underground parking lot 10, the main part of which is provided with a blowing means 11, a gravel crushed layer 12, a soil layer 13, and a planting part 14. It consists of). And the soil layer 13 was used by mixing pearlite, peat moss, pit and the like in the soil.

이와 같이 구성된 공기정화 시스템에는 브로어 등의 송풍수단(11)에 의해 지하주자창(10) 내의 오염공기가 역층 통기부로 이송된 후 그 상부의 토양층(13) 및 식재부(14)를 통해 대기 중으로 배기 되는데, 이 과정에서 토양의 물리화학적 및 생물학적인 기능에 의해 오염공기를 정화한다.In the air purification system configured as described above, the contaminated air in the underground runner window 10 is transferred to the reverse layer vent by the blowing means 11 such as a brower, and then, through the soil layer 13 and the planting part 14 thereon. In the process, the polluted air is purified by the physicochemical and biological functions of the soil.

이러한 토양을 이용한 공기정화법은 활성탄법과 같은 물리적인 흡착기능을 이용하는 방법과 다르지만, 토양의 밀도가 높아 단위면적당 오염공기의 처리능력이 떨어지며, 토양 전체를 개량하기 때문에 시공비가 많이 소요됨은 물론 식재부에 심어진 수목이 직접 오염공기에 영향을 받아 고사하는 등의 문제점을 안고 있었다.The air purification method using the soil is different from the method using the physical adsorption function such as activated carbon method, but due to the high density of the soil, the processing capacity of polluted air per unit area is reduced, and the construction cost is high because the whole soil is improved. The planted trees were directly affected by the polluted air and had problems.

도 3은 국내 특허 공개번호 1999-0046906호에 소개된 '토양을 이용한 공기 정화시스템'에 관한 것으로, 이 구조는 지하주자창(10)내 오염공기를 흡입하는 브로어와 흡입된 오염공기를 이송하는 덕트로 이루어지는 인입수단(20)과, 상기 인입수단(20)에서 공급되는 오염공기를 수평적으로 널리 퍼뜨리는 자갈쇄석층(21)과, 상기 자갈쇄석층(21) 상층에 순차적으로 위치하여 오염공기중의 오염물질을 정화하는 다공체층 및 토양층(22)(23)과, 상기 토양층(23) 상부로 부터 하부의 자갈쇄석층(21) 까지 수직으로 매설되는 여려개의 파이프형 필터관(24)을 구비하는 구조이다.3 is related to the 'air purification system using soil' introduced in the Korean Patent Publication No. 1999-0046906, the structure is a duct for transporting the broth and the sucked contaminated air to suck the contaminated air in the underground runner window (10) Inlet means 20 consisting of, the gravel crushed stone layer 21 to spread the horizontally contaminated air supplied from the inlet means 20, and sequentially placed in the upper layer of the gravel crushed stone layer 21 in the polluted air Porous layer and soil layer (22) and (23) for purifying contaminants of the soil, and several pipe-type filter tube (24) buried vertically from the top of the soil layer (23) to the lower gravel crushed layer (21) It is a structure.

그러나, 현재 터널이나 도로변 또는 대기 환경 중의 질소산화물 제거에 있어서 적합한 토양재는 미비한 실정이다. 기본적으로, 흡착탈취와 생물학적 처리를 동시에 적용하는 방식이다. 흡착탈취법은 배출가스와 활성탄 등 고형의 흡착제가 접촉하면서 흡착제 표면에 배출가스가 포집되는 현상을 이용하여 대기오염물질을 제거, 탈취하는 방법으로 건물내의 대기오염물질 처리와 같이 유량이 비교적 크고, 저농도도인 가스 처리에 적용되고 있다. 탄화수소 등 많은 악취 성분에 적용이 가능하며 흡착제로서는 활성탄이 흔히 사용되고 있다. 흡착탈취법에서 악취 성분의 흡착량은 배기 가스 온도의 영향을 크게 받는데 처리 대상 가스 온도가 높은 것은 적당하지 않다. 그리고 수분이 많은 배기가스에도 적당하지 않다. 흡착제는 일정량 이상의 악취성분을 흡착하면 포화하기 때문에 흡착제를 교환하거나 또는 회수장치에 의해 재생하여야 한다. However, there is currently insufficient soil material for removing nitrogen oxides in tunnels, roadsides, or atmospheric environments. Basically, adsorption deodorization and biological treatment are applied simultaneously. Adsorption deodorization method is a method of removing and deodorizing air pollutants by using the phenomenon that exhaust gas is collected on the surface of adsorbent when solid gas adsorbents such as exhaust gas and activated carbon are in contact with each other. It is applied to low concentration gas treatment. It is applicable to many odorous components such as hydrocarbons, and activated carbon is commonly used as an adsorbent. In the adsorption deodorization method, the adsorption amount of the malodorous component is greatly influenced by the exhaust gas temperature. It is also not suitable for juicy exhaust gases. The adsorbent is saturated when adsorbed more than a certain amount of malodorous components, so the adsorbent must be replaced or regenerated by a recovery device.

흡착제를 그대로 교환하는 교환형의 경우 장치 비용은 비교적 적지만 교환용 흡착제가 고가이기 때문에 유지비가 비교적 높다. 그러나 장치는 단순하고 관리가 용이하다는 장점이 있다. 흡착제는 넓은 표면적을 가진 고체로 악취 물질을 분자간 인력이나 정전기력으로 표면에 흡착시켜 제거한다. 따라서 표면적이 큰 흡착제 일수록 흡착능력이 크다고 할 수 있다. 흡착제로 사용되는 것으로 실리카겔, 알루미 나, 제올라이트 등도 있으나 일반적으로 대기오염물질 제거용으로 현재 가장 많이 사용되는 흡착제는 탄소이다. 탄소는 여러가지 목재, 석탄 혹은 코코넛 껍질 같은 다른 탄소성 원재료로부터 만들어진다. 세가지 형태의 탄소 흡착제가 많이 사용되는데 입자 활성탄, 분말 활성탄, 그리고 탄소 섬유가 그것이다. 여기서 활성은 흡착에 사용될 수 있는 표면적을 증가시키기 위해 원재료를 높은 온도에서 가열하여 휘발성 비탄소 물질을 제거하는 것을 일컫는 것이다. 입자 활성탄은 표면적이 넓고 재생이 손쉽다는 장점 때문에 가장 많이 사용된다. 분말 활성탄은 입자 활성탄에 비해 질이 떨어져 저렴하기는 하지만 압력강하가 크고 재생이 불가능하여 사용 후 폐기 하여야 한다는 단점이 있다. 활성탄은 온도의 영향을 많이 받아 온도가 상승하는 만큼 흡착량이 감소하고, 피흡착제의 농도가 높을수록 흡착량이 증가하며, 끓는점이 높은 유해가스가 흡착되기 쉬운 특성을 가진다. In the case of the exchange type in which the adsorbent is exchanged as it is, the apparatus cost is relatively low, but the maintenance cost is relatively high because the exchange adsorbent is expensive. However, the device has the advantage of being simple and easy to manage. The adsorbent is a solid with a large surface area. The odorous substance is removed by adsorption on the surface by intermolecular attraction or electrostatic force. Therefore, the larger the surface area of the adsorbent, the greater the adsorption capacity. Silica gel, alumina, zeolite, etc. are used as adsorbents, but generally, the most commonly used adsorbent for removing air pollutants is carbon. Carbon is made from different carbonaceous raw materials, such as various wood, coal or coconut husks. Three forms of carbon adsorbent are commonly used: granular activated carbon, powdered activated carbon, and carbon fiber. Activity here refers to the removal of volatile non-carbon materials by heating the raw materials at high temperatures to increase the surface area that can be used for adsorption. Particulate activated carbon is most commonly used because of its large surface area and easy regeneration. Although powdered activated carbon is inferior in quality to granular activated carbon, it has a disadvantage in that it must be disposed of after use because the pressure drop is large and the regeneration is impossible. Activated carbon is affected by the temperature, the adsorption amount decreases as the temperature rises, the adsorption amount increases as the concentration of the adsorbent increases, and the boiling gas has a high tendency to adsorb harmful gases.

이러한 활성탄은 가열성이지만, 최근 착화에 의한 안정성을 높이기 위해 불연성의 소수성 제올라이트가 사용되고 있다. 소수성 제올라이트는 결정공을 갖는 하이실리카로 제올라이트의 흡습성을 줄이고 악취 물질을 흡착하도록 만든 것이다. 제올라이트 흡착제의 단점으로는 흡착능력이 적고 재생온도가 활성탄(100~140℃)에 비하여 약 190℃로 높으며 탈착한 악취물질이 일부 열변질되어 회수용으로 재사용하기 어렵다는 점 등이 있다. 제올라이트의 적용분야는 노말 파라핀의 분리, 공기의 탈습, 액체의 탈수, 분뇨처리장의 탈취, 미생물 탈취법의 담체 등에 주로 활용된다. 그밖의 흡착제로 이용되고 있는 것으로는 실리카겔, 알루미나, 활성백토, 슬폰화탄 등이 있다. Although such activated carbon is heatable, incombustible hydrophobic zeolites have recently been used to increase stability due to complexing. Hydrophobic zeolites are high silica with crystal pores that reduce the hygroscopicity of the zeolite and allow it to adsorb odorous substances. Disadvantages of zeolite adsorbents include low adsorption capacity, high regeneration temperature of about 190 ° C. compared to activated carbon (100-140 ° C.), and the removal of odorous substances that are desorbed, which are difficult to reuse for recovery. The field of application of zeolite is mainly used for separation of normal paraffin, dehumidification of air, dehydration of liquid, deodorization of manure treatment plant, carrier of microorganism deodorization method and the like. Other adsorbents used include silica gel, alumina, activated clay, and sulfonated coal.

생물학적 처리법은 대기 중의 질소산화물 등의 오염물질을 미생물의 분해 작용을 이용하는 것이다. 생물학적 처리방법 또한 마찬가지로 저농도의 고유량 가스에 적합한 기술이다. 오염물질은 담체의 바이오필름 속으로 흡수되고 이 흡수된 오염물질을 미생물들이 공격하여 분해시키는 것이 원리이다.Biological treatment uses microbial decomposition of pollutants such as nitrogen oxides in the atmosphere. Biological treatments are likewise suitable for low concentration high flow gases. Contaminants are absorbed into the biofilm of the carrier and the microbes attack and decompose the absorbed contaminants in principle.

여재에 의한 대기오염물질의 정화는 크게 두 가지의 메커니즘으로 구분될 수 있다. 첫 번째는 대기오염물질이 여재 내 흡착 등의 물리, 화학적 메커니즘과, 토양 내 존재하는 미생물 물질대사에 의한 생물학적 정화 메커니즘이 있다. The purification of air pollutants by media can be divided into two mechanisms. First, there are physical and chemical mechanisms such as adsorption of air pollutants in the media and biological purification mechanisms by microbial metabolism in the soil.

여재입자에 의한 흡착은 여재 입자가 가지는 흡착 능력과 유기물의 흡착능 그리고, 여재 내의 수분에 용해되어 식물이나 미생물에 이용되는 경우이다. 미생물에 의한 정화는 여재 내에 존재하는 미생물의 종류와 수에 의해 기인하게 되며, 일반적으로 여재 내의 미생물은 대기오염물질을 정화하기 위한 충분한 종류와 수를 가지고 있다. 도 4는 주요 대기오염물질 중 질소산화물의 정화 원리를 나타낸 것이다.Adsorption by medial particles is a case where the medial particles have the adsorption capacity, the adsorption capacity of organic matter, and are dissolved in water in the media and used for plants and microorganisms. Purification by microorganisms is caused by the type and number of microorganisms present in the media, and generally microorganisms in the media have sufficient types and numbers to purify the air pollutants. Figure 4 shows the principle of purification of nitrogen oxides among the major air pollutants.

질소산화물은 여재 입자와 여재 내 수분에 흡착되어 용해되는 물리화학적 과정이나 여재 내에 존재하는 미생물인 질소화균에 의해 질산성 질소의 형태로 전환된다. 이러한 질산성 질소는 토양미생물의 물질대사와 식물에 흡수되어 이용된다. 또한, 여재 내에 존재하는 호기성 탈지 미생물에 의해 질소로 환원되어 대기 중에 방출된다. 이러한 메카니즘에 작용하는 미생물은 일반적으로 여재 내에 존재하고 있다. 여재층 내 미생물의 양은 충분하게 존재하기 때문에 미생물 접종이나 다른 기타 조작은 필요하지 않다. Nitrogen oxides are converted to the form of nitrate nitrogen by physicochemical processes that are adsorbed and dissolved by the media particles and the water in the media, or by nitrification bacteria, which are microorganisms present in the media. These nitrate nitrogen is absorbed and used in the metabolism of soil microorganisms and plants. It is also reduced to nitrogen and released into the atmosphere by aerobic degreased microorganisms present in the media. Microorganisms acting on this mechanism are generally present in the media. Since the amount of microorganisms in the media layer is sufficient, no microbial inoculation or other manipulation is required.

이와 같이, 흡착탈취와 생물학적 처리를 동시에 적용하는 기본적인 원리와 메커니즘은 알려져 있으나, 터널이나 도로변 또는 대기 환경 중의 질소산화물 제거에 있어서 적합한 토양 여재는 제시되지 못해 대기 중 질소산화물을 신속하고 대량으로 정화처리 하지 못하는 문제점이 있었다.As such, basic principles and mechanisms for simultaneously applying adsorption deodorization and biological treatment are known. However, no suitable soil media for the removal of nitrogen oxides from tunnels, roadsides, or atmospheric environments has been proposed. There was a problem that can not.

따라서, 본 발명의 목적은 대기 중 질소산화물을 신속하고 대량으로 효율적으로 처리하기 위한 대기 중 질소산화물 처리용 여재를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a medium for treating nitrogen oxides in the atmosphere for treating nitrogen oxides in the atmosphere quickly and in large quantities efficiently.

본 발명의 다른 목적은, 편류 방지, 폐쇄현상 방지 및 수분 유지를 위하여 일반토양이 아닌 여러 가지 토양을 특정 혼합비로 혼합하여 여재층 내에서는 여재층에 의한 물리적 흡수, 흡착, 화학 반응, 그리고 미생물에 의한 호기성 및 혐기성 분해작용에 의하여 질소산화물을 일반 대기 중 가장 많은 질소로 환원시키거나 미생물이나 여재층 표면에 식재된 식물의 대사에서 소모되도록 하기 위한 토양층을 조성하기 위한 여재를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to mix different soils in a specific mixing ratio in order to prevent drift, prevent closure and maintain moisture, so that physical absorption, adsorption, chemical reaction, By aerobic and anaerobic digestion by means of reducing the nitrogen oxides to the most nitrogen in the general atmosphere or to provide a medium for forming a soil layer to be consumed in the metabolism of plants planted on the surface of microorganisms or media layers.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대기 중 질소산화물 처리용 여재는, 토양층과, 상기 토양층 내에서 배출가스를 포집하기 위한 흡착제와, 상기 토양층 내에서 대기 중의 오염물질을 미생물로 분해시키는 미생물 여재로 이루어지는 대기 중 질소산화물 처리용 여재에 있어서,In order to achieve the above object, the medium for treating nitrogen oxides in the air of the present invention includes a soil layer, an adsorbent for collecting exhaust gas in the soil layer, and a microorganism medium for decomposing air pollutants into the microorganisms in the soil layer. In the atmosphere for treating nitrogen oxides in the atmosphere,

상기 토양층 내에서 상기 질소산화물 처리용 여재의 공극확보와 균일 공극 크기를 만들어 주면서 밀도, 물리적 안정성, 토양층 지지력을 가능하게 만들어 주 는 인공여재와, An artificial media that makes density, physical stability, and soil layer support possible while making voids and uniform pore size of the nitrogen oxide treatment media within the soil layer;

상기 토양층 내에서 다량의 미생물을 보유하여 대기오염물질의 흡착과 미생물에 의한 대기오염물질을 제거하는 유기여재와,An organic filter medium having a large amount of microorganisms in the soil layer to remove air pollutants and adsorption of air pollutants;

상기 토양층 내에서 미생물 서식공간을 제공하고 탄소원을 공급하며 미생물에 대한 영양물질을 공급하는 무기여재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.It provides a microbial habitat in the soil layer, characterized in that it comprises an inorganic medium for supplying a carbon source and supplying nutrients for microorganisms.

이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 5는 질소산화물 처리 설비에 의한 본 발명에 따른 질소산화물의 대순환을 나타낸 것이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 대기 중 질소산화물 처리를 위한 시스템 도식도 이다. 도 7은 본 발명에 따른 여재의 종류 및 역할을 도식적으로 설명하기 위한 참고도이다. 도 8은 본 발명에 따른 도 8은 각 여재의 pH와 이온교환능력을 나타낸 막대그래프이다. 도 9는 본 발명에 따른 여재층에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도이다. 도 10은 본 발명에 따른 분변토 혼합 여재에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도이다. 도 11은 본 발명에 따른 화산재 혼합 여재에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도이다. 도 12는 본 발명에 따른 토양 여재의 온도 변화에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도이다. 도 13은 본 발명에 따른 분변토 혼합 여재의 온도 변화에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도이다. 도 14는 본 발명에 따른 화산재 혼합 여재의 온도 변화에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도이다. 5 shows a large cycle of nitrogen oxides according to the present invention by a nitrogen oxide treatment facility. 6 is a system diagram for treating nitrogen oxides in the air according to an embodiment of the present invention. 7 is a reference diagram for schematically illustrating the type and role of the media according to the present invention. 8 is a bar graph showing the pH and ion exchange capacity of each filter according to the present invention. 9 is a change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by the filter media layer according to the present invention. 10 is a change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by the fecal soil mixture media according to the present invention. 11 is a change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by the volcanic ash mixed media according to the present invention. 12 is a diagram showing a change in nitrogen oxide removal efficiency due to temperature change of the soil filter medium according to the present invention. 13 is a diagram showing the change in nitrogen oxide removal efficiency caused by the temperature change of the fecal soil mixture media according to the present invention. 14 is a diagram showing a change in nitrogen oxide removal efficiency caused by temperature change of the ash mixture medium according to the present invention.

본 발명이 적용되는 정화 시스템은, 도 6과 같이, 대기 중 질소산화물 오염공기를 이송시키는 덕트(30)와, 상기 덕트(30)의 유로상에 송풍기(31)를 장착하여 오염공기를 소정의 경로로 이송시키고 최종적으로 여재층(32)을 거치게 하여 오염공기를 정화 처리하는 대기 중 질소산화물 처리 시스템으로 구성할 수 있으며, 주요 부분을, 대기 중 질소산화물 오염공기를 흡입하기 위해 흡입유로가 질소산화물 배출 원인지로 향하도록 구성된 흡입 덕트(30), 상기 흡입 덕트(30)로부터 흡입되는 질소산화물의 성분을 구성하는 일산화질소와 이산화질소 중 반응 속도가 느린 일산화질소의 반응을 촉진시키기 위해 질소산화물의 구성 성분 중 일산화질소를 이산화질소로 산화시키기 위해 흡입 덕트(30)의 유로 상에 설치되는 오존산화부(33), 상기 오존산화를 거친 오염 공기를 상기 여재층(32)으로 이송시키기 전 흡입공기의 수분 함량을 높이기 위해 상기 흡입 덕트(30)에 설치되는 분무장치, 상기 분무장치를 통과하면서 수분 함량이 조절된 흡입공기를 상기 여재층(32)으로 골고루 분배하기 위한 분배판넬(35) 및 상기 덕트(30)와 상통하는 통기관(36)으로 설치하여 구성할 수 있다.In the purification system to which the present invention is applied, as illustrated in FIG. 6, a duct 30 for transporting nitrogen oxide contaminated air in the atmosphere and a blower 31 are mounted on the flow path of the duct 30 so that the contaminated air is predetermined. It can be configured as a nitrogen oxide treatment system in the air to be transported to the path and finally passed through the filter bed layer 32 to purify the polluted air. Suction duct 30 configured to direct the oxide discharge source, nitrogen oxide constituting the components of the nitrogen oxide sucked from the suction duct 30 and nitrogen oxides to accelerate the reaction of nitrogen monoxide in the slow reaction rate of nitrogen dioxide Ozone oxidation unit 33 installed on the flow path of the suction duct 30 to oxidize nitrogen monoxide among the components, the pollution through the ozone oxidation Spray device installed in the suction duct 30 to increase the moisture content of the suction air before the air is transferred to the filter medium layer 32, the suction air through which the moisture content is adjusted while passing through the spray device the filter layer ( It may be configured by installing a distribution panel 35 for evenly distributing to 32 and the vent pipe 36 in communication with the duct (30).

여기서 미설명부호, 37은 질소산화물자동측정기이며, 41은 통기공, 42는 분배용 펄라이트층, 50은 급수시스템이다. Here, reference numeral, 37 is a nitrogen oxide automatic measuring device, 41 is a vent, 42 is a pearlite layer for distribution, 50 is a water supply system.

상기 장치에 의한 대기 중 질소산화물 처리 방법은, 대기 중 질소산화물 오염공기를 흡입 덕트(30)를 통해 흡입하는 단계, 상기 흡입 덕트(30)로부터 흡입되는 질소산화물의 성분을 구성하는 일산화질소와 이산화질소 중 반응속도가 느린 일산화질소의 반응을 촉진시키기 위해 질소산화물의 구성 성분 중 일산화질소를 이산화질소로 산화시키는 산화단계, 상기 산화를 거친 오염 공기를 여재층(32)으로 이송시키기 전 흡입공기의 수분 함량을 분무장치(34)를 통해 조절하는 수분조절단계, 상기 단계를 통해 수분 함량이 조절된 흡입공기를 분배판넬(35)을 통해 상기 여재층으로 분배하는 분배단계로 대기 중 질소산화물을 처리한다. In the method for treating nitrogen oxide in the air by the device, the step of sucking the nitrogen oxide contaminated air in the air through the suction duct 30, nitrogen monoxide and nitrogen dioxide constituting the components of the nitrogen oxide sucked from the suction duct 30. Oxidation step of oxidizing nitrogen monoxide out of constituents of nitrogen oxide to nitrogen dioxide in order to promote the reaction of nitrogen monoxide having a slow reaction rate, and the moisture content of intake air before transferring the oxidized contaminated air to the media layer 32 The nitrogen oxide in the air is treated in a distribution control step of controlling the moisture through the spraying device 34 and distributing the intake air whose moisture content is controlled through the distribution panel 35 through the distribution panel 35.

상기 산화단계에서 일산화질소를 이산화질소로 산화시키기 위해 오존을 공급하면 쉽게 질소산화물 구성 성분 중 일산화질소를 산화시켜 반응속도가 빠른 이산화질소로 바꿔주어 신속하고 신뢰성 있는 정화가 되도록 할 수 있다.When ozone is supplied in order to oxidize nitrogen monoxide to nitrogen dioxide in the oxidation step, it is possible to easily oxidize nitrogen monoxide in the nitrogen oxide constituents and convert it into nitrogen dioxide having a fast reaction rate, thereby enabling rapid and reliable purification.

상기 정화시스템에 적용 가능한 본 발명에 따른 여재는, 도 7과 같이, 여재층의 공극확보와 균일한 공극 크기를 만들어 주면서 밀도, 물리적 안정성, 토양층 지지력을 가능하게 만들어 주는 활성탄 또는 펄라이트로 이루어지는 인공여재(100)와, 미생물 서식공간을 제공하고 탄소원을 공급하며 미생물에 대한 영양물질을 공급하는 무기여재(200)와, 다량의 미생물을 보유하여 대기오염물질의 흡착과 미생물에 의한 대기오염물질을 제거하는 유기여재(300)를 포함하여 구성할 수 있다.The media according to the present invention applicable to the purification system, as shown in Figure 7, artificial media made of activated carbon or pearlite to make the density and physical stability, soil layer support while making pore size and uniform pore size of the media layer (100), the inorganic filter medium (200) to provide a microbial habitat space, supply a carbon source and supply nutrients for microorganisms, and to retain a large amount of microorganisms to remove air pollutants and remove air pollutants by microorganisms It can be configured to include an organic filter (300).

상기 무기여재(200)는, 상기 유기여재(300)로부터 미생물이 접종된 후에는 상기 유기여재(300)와 마찬가지로 미생물을 이용 대기오염물질을 제거하는 화산재, 연탄재, 회분, 분변토 등을 사용할 수 있다.The inorganic filter 200 may be a volcanic ash, briquette, ash, fecal soil, etc. to remove air pollutants using microorganisms after the microorganisms are inoculated from the organic filter 300, similar to the organic filter 300. .

상기 유기여재(300)는, 미생물 활성화에 필요한 필수 영양물질을 공급하고 대기오염 물질을 흡착 및 미생물 이용으로 제거할 수 있는 퇴비, 부엽토 등을 사용할 수 있다.The organic filter 300 may be used to supply essential nutrients necessary for the activation of microorganisms, and can be used to remove the air pollutants by adsorption and microorganisms, such as compost, flounder.

본 발명에 따른 여재는 이와 같이 각각 유기여재(300)와 무기여재(200) 그리고 인공여재(100)로 구분하여 최적의 구성과 혼합 및 배합비를 산정하여 제조된다.The filter medium according to the present invention is manufactured by calculating the optimal configuration, mixing and blending ratios by dividing into the organic filter 300, the inorganic filter 200, and the artificial filter 100, respectively.

도 5는 질소산화물 처리 설비에 의한 질소산화물의 대순환을 나타낸 것으로, 배기가스에서 발생되는 대기오염물질 중 질소산화물은 90% 이상이 NO의 형태로 방출된다. NO의 경우 안정한 물질로 대기 중에서 반응이 느리며 인체에 유해한 대기오염물질이다. 이러한 NO를 제거하기 위해서 오존을 이용하여 인위적으로 NO2로 산화시키는 공정이 요구된다. NO2로 산화된 오염물질은 여재층으로 유입되면서 일부는 여재 입자에 흡착되며, 나머지는 수분에 용해되거나 미생물에 의해 식물이나 미생물의 신진대사에 이용 가능한 NO3_의 형태로 전환하게 된다. NO3_형태의 질소산화물은 식물이 흡수하여 이용하거나 미생물의 물질대사에 사용된다. 이러한 질소 대순환을 통해 자동차에서 배출된 질소산화물 형태의 오염물질은 오존산화와 여재층을 통과하며 여재에 흡착되거나 미생물 및 식물에 이용된다.Figure 5 shows a large circulation of nitrogen oxides by the nitrogen oxide treatment equipment, the nitrogen oxide of the air pollutants generated from the exhaust gas is more than 90% is released in the form of NO. NO is a stable substance, which reacts slowly in the air and is a harmful air pollutant. In order to remove such NO, a process of artificially oxidizing to NO2 using ozone is required. The pollutants oxidized to NO2 enter the media layer, and some of them are adsorbed by the media particles, and the rest are converted to the form of NO3_ which is dissolved in water or available for metabolism of plants or microorganisms by microorganisms. Nitrogen oxides in the form of NO3_ are used by plants for absorption or metabolism of microorganisms. Pollutants in the form of nitrogen oxides emitted from automobiles through this large cycle of nitrogen pass through ozone oxidation and the media and are adsorbed on media or used for microorganisms and plants.

그 외 대기오염물질인 일산화탄소는, 여재 내 미생물의 대사에 의하여 이산화탄소로서 방출된다. 부유 입자상 물질은, 여재의 여과 효과에 의하여 여재 내에 흡착된다. 그 밖에, 벤젠이나 톨루엔 등의 유해 대기오염물질에 관해서도, 여재에 의한 흡착이나 미생물 분해에 의하여 정화된다.Carbon monoxide, another air pollutant, is released as carbon dioxide by metabolism of microorganisms in the media. Suspended particulate matter is adsorbed into the media by the filtering effect of the media. In addition, harmful air pollutants such as benzene and toluene are also purified by adsorption and microbial decomposition by media.

도 7은 여재의 종류 및 역할을 도식적으로 설명하기 위한 참고도로서, 여재는 크게 유기여재(300)와 무기여재(200) 그리고 인공여재(100)로 구분되어 있다. 유기여재(300)는 토양, 퇴비, 부엽토 등이며 많은 양의 미생물을 확보하고 있으며, 미생물에 성장에 필요한 각종 필수 영양 물질을 공급하고 대기오염물질을 흡착 및 미생물 이용 등으로 제거하는 역할을 한다. 무기여재(200)는 화산재, 연탄재, 회분, 분변도 등을 선택적으로 사용할 수 있으며, 미생물 성장에 필요한 공간과 탄소원을 제공하는 역할을 하며, 유기여재(300)로부터 미생물이 접종된 후에는 유기여 재와 마찬가지로 미생물 이용 등의 대기오염물질을 제거하는 역할을 한다. 인공여재(100)는 활성탄, 펄라이트 등으로 여재층의 공극 확보와 균일한 공극 크기를 만들어 주며, 밀도, 물리적 안정성, 지지력 등을 가능하게 만들어 준다. 이러한 여재를 복합적으로 구성하고 혼합하면 대기오염물질을 제거하는 최적의 여재층을 제공할 수 있다.Figure 7 is a reference diagram for explaining the type and role of the filter medium, the filter medium is largely divided into organic filter 300, inorganic filter 200 and artificial filter (100). The organic filter 300 is soil, compost, and foliar soil, and secures a large amount of microorganisms. The organic filter 300 supplies various microorganisms necessary for growth and removes air pollutants by adsorption and microbial use. The inorganic filter 200 may selectively use volcanic ash, briquettes, ash, feces, etc., and serves to provide a space and a carbon source for growing microorganisms, and after the microorganisms are inoculated from the organic filter 300, the organic filter Like ash, it plays a role in removing air pollutants such as the use of microorganisms. Artificial filter 100 is made of activated carbon, pearlite, etc. to ensure the pore of the filter media layer and uniform pore size, and to enable the density, physical stability, bearing capacity and the like. Composing and mixing these media in combination can provide the optimal media layer to remove air pollutants.

최적 여재층은 면적당 대기오염물질의 제거 능력이 뛰어나고, 화학적으로 안정해야 하며, pH완충능력, 깨끗한 배수 생성, 영구적인 사용, 경제성 등을 확보해야 한다. The optimal media layer should have excellent ability to remove air pollutants per area, be chemically stable, and ensure pH buffering capacity, clean drainage, permanent use, and economics.

토양을 이용한 대기오염물질의 처리는 가스의 화학적 특성 즉, 미생물에 대해 독성을 주는 가스 성분의 존재 또는 높은 농도 때문에 독성영향을 받을 수 있으므로 모든 가스 성분의 종류와 양적 특성이 설계 전에 조사되어야 한다. 내 입자상 물질의 부하가 높을 경우 공기분산시설이나 토양층 자체에 믹힘 현상이 일어나는 등 설비의 운전에 악영향을 미칠 수 있다.Treatment of air pollutants with soil may be toxic due to the chemical nature of the gas, ie the presence or high concentrations of gas components that are toxic to microorganisms, so all types and quantitative characteristics of the gas components should be investigated before design. If the load of particulate matter is high, it may adversely affect the operation of the facility, such as mixing phenomenon in the air dispersing facility or the soil layer itself.

배기가스 처리에 있어서 토양층 내에 수분함량을 최적범위로 유지하는 것도 중요하다. 대체로 원가스는 수분이 포화되지 않은 상태로 유입되기 때문에 토양층을 빨리 건조시켜 추가적인 수분의 공급이 필요하다. 수분은 미생물의 생존과 대사에 필수적이며 필터의 완충용량을 만들어 준다. 최적수분함량이 아닐 경우 충전물질의 압축현상, 미처리가스의 누출, 악취를 방출하는 혐기성 구역의 형성 등의 결과를 초래할 수 있다. 일반적으로 질량 기준으로 40~60%의 수분 함량이 적당한 것으로 고려되고 있다. It is also important to maintain the moisture content in the soil layer in the optimum range in the exhaust gas treatment. In general, raw gas is introduced in a state where the water is not saturated, so the soil layer dries quickly and additional water is required. Moisture is essential for the survival and metabolism of microorganisms and creates the buffer capacity of the filter. Non-optimal moisture content can lead to compacting of the filler material, leakage of untreated gas and formation of anaerobic zones that release odors. In general, a water content of 40 to 60% by mass is considered to be appropriate.

토양층으로 유입되는 대부분의 원가스는 95% 이상의 포화도가 바람직하다. 토양층으로부터의 수분이 과다하게 발생하는 경우 폐수발생 가능성이 있다. 일반적으로 용해성 퇴비성분으로부터 배수된 물에는 수천 mg/L의 높은 BOD가 포함되어 있으며 토양층으로부터 씻겨 내려간 생물학적으로 잘 분해되지 않는 물질도 포함되며, 산성분해산물이 형성되는 경우 배수된 물은 낮은 pH를 가지고 있다.Most raw gases entering the soil layer have a saturation of 95% or more. Excessive moisture from the soil layers can lead to wastewater. In general, water drained from soluble compost contains thousands of mg / L of high BOD, and biologically poorly decomposed material that has been washed away from the soil layer, and when acidic degradation products are formed, the drained water has low pH. Have.

대부분의 미생물은 특정 pH 범위를 좋아하기 때문에 충전물질의 pH 변화는 미생물의 활동도에 영향을 미친다. 퇴비가 포함된 토양층내의 전형적인 pH는 7~8사이이고, 이 범위에서는 박테리아 방선균의 활성이 높다.Since most microorganisms like a specific pH range, changing the pH of a filler affects the activity of the microorganism. Typical pH in soil layers containing compost is between 7 and 8, with high activity of bacterial actinomycetes in this range.

황 또는 질소함유화합물, 염소계 유기화합물의 생물학적 분해시에는 산성부산물이 생성될 수 있다. 또한 미생물의 종류에 따라 pH의 강화가능성이 있을 수 있고 이러한 경우 미생물군을 파괴시킴으로 토양층의 분해용량을 감소시킬 수 있다.Acid by-products may be produced during the biodegradation of sulfur or nitrogen-containing compounds and chlorine-based organic compounds. In addition, depending on the type of microorganisms, there may be a possibility of strengthening the pH, in which case the destruction capacity of the soil layer can be reduced by destroying the microbial population.

여재층을 활용하는 배기가스 정화에 있어서는 주기적이고 연속적인 유지관리가 운전에 포함된다. 매일 점검해야 하는 주요운전 변수로는 배기가스 온도, 습도, 필터의 온도와 부압 등이 있다. In the exhaust gas purification utilizing the filter bed, periodic and continuous maintenance is involved in the operation. Key operating parameters that should be checked daily include exhaust gas temperature, humidity, filter temperature and negative pressure.

대부분의 개방형 배기가스 정화시스템은 토양층내의 수분함량 또는 필터 등이 자동으로 조절되지 않으며, 토양층의 주기적인 시료채취, pH 변화 점검 등을 실시하여야 하며, 토양층을 뒤집어주거나 몇 년 후에 교체하는 것 등이 개방형 시스템에 필요한 유지관리사항이다.Most open exhaust gas purification systems do not automatically adjust the moisture content or filter in the soil layer, and should perform periodic sampling of the soil layer, check the pH change, turn over the soil layer, or replace it after several years. Maintenance required for open systems.

여재를 이용한 대기오염물질 처리 기술은 여재층의 종류에 따라 물리화학적 조건 및 서식 미생물 군집 등이 달라지므로 대기오염물질의 처리효율도 달라진다.The air pollutant treatment technology using the filter media has different physicochemical conditions and colonies of microorganisms depending on the type of filter media.

본 발명에 따른 여재층의 특성을 알기 위하여 퇴비를 주원료로 사용하여 일산화질소 제거능력을 실험하였고, 화산재를 포함하여 이와 성상이 유사한 연탄재, 화력발전소의 석탄 회분, 인공여재 등을 사용하여 혼합된 여재를 아래와 같이 제조하였다.In order to know the characteristics of the filter media according to the present invention, the ability to remove nitrogen monoxide was tested by using compost as a main raw material, and the mixed media including coal ash including coal ash, coal ash of thermal power plant, artificial media, etc. Was prepared as follows.

혼합 여재층의 실험 조건표는 표 1과 같다.The experimental condition table of the mixed media layer is shown in Table 1.

Figure 112004057792660-pat00001
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퇴비는 낙엽 등이 분해된 부엽토 상태의 것을 사용하였다. Compost was used in the defoliated state of deciduous leaves and the like.

화산재는 상품으로 판매되고 있는 것을 사용하였으며, 생태적으로 처리된 분변토와 비오염토양을 대상으로 토양층 실험을 하였다.Volcanic ash was used as a commodity, and soil layer experiments were conducted on ecologically treated fecal and non-contaminated soil.

여재층은 중온성 미생물의 활동도에 의존하는 경향이 크고 고온성 미생물에 대한 의존도는 상대적으로 크다. 반면에 분해율은 온도가 증가함에 따라 증가한다. 다른 주요 고려사항은 고온에서 운전하면 미생물군이 고온성 미생물군으로 변화될 수 있다는 것이다. 일반적으로 여재층의 효율을 극대화하기 위해서는 유입가스 온도를 20~40℃ 범위로 유지시켜 주는 것이 바람직하다. 유입가스의 온도가 너무 높을 경우에는 냉각이 필요할 것이다. 열회수는 이와 같은 경우 경제적 타당성이 있을 수 있다. 겨울동안 가스가 가열되지 않은 상태로 들어오는 경우 여재층의 운전 온도가 10℃이하까지 떨어질 수 있다. 이와 같은 경우 제거 효율이 떨어질 수 있다. 이에 따라 온도에 따른 여재층의 대기오염물질 처리 능력을 판단하기 위하여 항온조 내에서의 여재 온도 영향 실험을 표 2와 같은 조건표에 의해 실험하였다.The media layer tends to depend on the activity of the mesophilic microorganisms and the dependence on the thermophilic microorganisms is relatively high. On the other hand, the decomposition rate increases with increasing temperature. Another major consideration is that operation at high temperatures can change the microbial population to a high temperature microbial population. In general, in order to maximize the efficiency of the filter media it is desirable to maintain the inlet gas temperature in the range 20 ~ 40 ℃. If the temperature of the inlet gas is too high, cooling will be required. Heat recovery can be economically viable in such cases. If the gas enters the unheated state during the winter, the operating temperature of the filter bed may drop below 10 ° C. In such a case, the removal efficiency may decrease. Accordingly, in order to determine the air pollutant treatment capacity of the media layer according to the temperature, the experiment of the media temperature effect in the thermostat was tested by the condition table as shown in Table 2.

Figure 112004057792660-pat00002
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한편, 여재층에 의한 질소산화물의 제거효율은 유입농도에서 유출농도를 뺀 값을 제거된 일산화질소 농도로 계산하여 제거효율을 %로 나타내었다.On the other hand, the removal efficiency of nitrogen oxides by the filter media layer was calculated as the removal efficiency of the nitrogen monoxide concentration by subtracting the outflow concentration from the inflow concentration to indicate the removal efficiency in%.

본 발명에 따른 여재층의 물리 화학적 특성과 질소산화물 제거 효율 등을 살펴보면 다음과 같다.The physicochemical characteristics and nitrogen oxide removal efficiency of the media layer according to the present invention are as follows.

본 실험에 사용된 혼합여재는 각각 분변토, 화산재, 퇴비, 펄라이트, 토양, 분변토와 퇴비, 펄라이트를 혼합한 분변토 혼합 여재, 그리고 화산재, 퇴비, 펄라이트를 혼합한 화산재 혼합 여재이다. 미생물은 pH의 영향을 많이 받으며, 일반적으로 중성에서 성장 및 신진대사 활동이 활발하고 산성 및 알칼리성에서는 저해를 받는다.The mixed media used in this experiment were fecal soil, volcanic ash, compost, perlite, soil, fecal soil mixed media with fecal soil and compost, and volcanic ash mixed media with volcanic ash, compost, and pearlite, respectively. Microorganisms are highly affected by pH, generally active in neutral growth and metabolism, and inhibited in acidic and alkaline.

본 실험에 사용된 혼합여재에서, 표 3과 같이, 측정결과 화산재가 6.2로 가장 낮게 측정되었으며, 활성탄과 퇴비가 각각 9.0, 8.5로 가장 높게 측정되었다. 혼합여재의 경우 pH 8.4~8.5를 나타내었다. 전체적인 여재의 pH는 활성탄이 pH9.0으로 약 알칼리성을 나타내었으며, 다른 여재는 pH6.2~8.5로 중성 범위를 나타내어 미생물 생장에는 영향을 미치지 않는다. 또한 이온교환능력(EC)의 지표를 통해 각 여재의 흡착 및 이온 교환능력을 알 수 있다. EC의 경우 활성탄이 가장 높은 값을 나타내었으며 다음으로 퇴비와 분변토가 각각 13.8, 1.7mΩ를 나타내었다. 토양의 경우 0.078mΩ로 유사한 값을 보였다. 표 3은 본 발명에 따른 여재의 pH와 EC의 값을 나타낸 것이다.In the mixed media used in this experiment, as shown in Table 3, the lowest ash was measured as 6.2, and the highest values of activated carbon and compost were 9.0 and 8.5, respectively. In case of mixed media, pH 8.4 ~ 8.5 was shown. The pH of the overall media showed that the activated carbon had a weak alkalinity of pH 9.0, while the other media showed a neutral range of pH 6.2-8.5, which did not affect microbial growth. In addition, the index of ion exchange capacity (EC) shows the adsorption and ion exchange capacity of each medium. In the case of EC, activated carbon showed the highest value, and compost and fecal soil showed 13.8 and 1.7mΩ, respectively. Soil showed a similar value of 0.078 mΩ. Table 3 shows the pH and EC values of the media according to the present invention.

Figure 112004057792660-pat00003
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도 8은 각 여재의 pH와 EC를 보다 명확하게 알기 위해 각 값들을 막대그래프로 나타낸 것이다. pH의 경우 모든 여재가 중성범위에서 비슷한 값을 보이는 것을 알 수 있다. 반면 EC의 경우 활성탄과 퇴비가 다른 여재에 비해 상대적으로 높은 값을 나타내었으며, 다음으로 반응기에 충진된 혼합여재가 높은 값을 보이는 것을 알 수 있다.Figure 8 shows each value in a bar graph to more clearly know the pH and EC of each medium. In the case of pH, all media shows similar values in the neutral range. On the other hand, in the case of EC, activated carbon and compost showed relatively higher values than other media, and the mixed media filled in the reactor showed higher values.

시간에 따른 각 여재별 질소산화물 제거효율의 변화Changes in Nitrogen Oxide Removal Efficiency of Each Media with Time

시간에 다른 여재별 질소산화물 제거효율의 변화를 알아보기 위하여 토양만으로 충진된 반응기와 분변토혼합 여재를 충진한 반응기 그리고, 화산재혼합 여재 를 충진한 반응기를 이용하여 약 20일 동안 운전하였다. In order to find out the change of nitrogen oxide removal efficiency by different media at the time, it was operated for about 20 days using a reactor filled with soil only, a reactor filled with fecal soil mixed media, and a reactor filled with volcanic ash mixed media.

유입농도는 3ppmNO2로 운전하였으며, 각각 반응기 모두 호기성 상태를 유지하기 위해 공기를 지속적으로 공급하였다. 유입 공기는 수분을 95% 이상 포화시켜 공급하여, 공기유입으로 인한 건조현상을 방지하고, 미생물 생장 저하를 최대한 방지하여 다음과 같은 변화 결과를 얻었다.The inlet concentration was operated at 3 ppmNO2, and each reactor was continuously supplied with air to maintain aerobic conditions. The inlet air was supplied by saturating the moisture by 95% or more, preventing the drying phenomenon due to the inflow of air, and preventing the microbial growth from falling as much as possible.

1) 토양 여재층을 통한 질소산화물 제거효율 변화1) Changes in NOx Removal Efficiency Through Soil Media

토양만을 충진한 반응기의 경우, 도 9의 토양만을 충진한 여재층에서의 질소산화물 제거효율 변화를 나타낸 그래프와 같이, 초기 운전시 약 4일 동안 질소산화물 제거효율이 90% 이상이었으나, 4일 이후 제거능력은 급속하게 감소하기 시작하였으며, 15일 이후에는 제거효율이 약 46% 내외로 유지되었다. 이러한 초기의 높은 제거효율은 토양이 가지고 있는 흡착능력에 의한 것이며, 지속적인 오염물질 유입으로 인해 토양의 흡착능력이 감소하면서 질소산화물의 제거효율도 감소되어졌다. 이와 같이 토양만을 충진한 경우 미생물 생장에 요구되는 탄소원 및 기타 영양물질의 부족으로 인해 미생물 생장이 제한적으로 나타난 것임을 알 수 있고 토양의 흡착능력이 감소됨에 따라 제거효율은 지속적으로 감소되다가 순응된 일부의 호기성 탈질 미생물과 토양의 잔류 흡착능력에 의해 약 46% 내외의 질소산화물 제거효율을 보였다.In the case of the reactor filled with soil only, as shown in the graph showing the change of nitrogen oxide removal efficiency in the filter layer filled with soil only in FIG. 9, the nitrogen oxide removal efficiency was 90% or more for about 4 days during the initial operation, but after 4 days. The removal capacity began to decrease rapidly, and after 15 days, the removal efficiency remained around 46%. This initial high removal efficiency is due to the adsorption capacity of the soil, and the removal efficiency of nitrogen oxides is also reduced due to the decrease in the adsorption capacity of the soil due to the continuous inflow of pollutants. In this case, the soil filling was limited due to the lack of carbon source and other nutrients required for microbial growth. As the adsorption capacity of the soil decreased, the removal efficiency continued to decrease, The removal efficiency of nitrogen oxide was about 46% due to the aerobic denitrification microorganisms and the soil adsorption capacity.

즉, 도 9의 그래프에서 알 수 있듯이, 약 4일 이후 제거효율이 급격히 감소하였으나, 15일을 전후로 하여 제거효율의 감소추세는 완화됨을 알 수 있고, 또한 15일 이후에는 제거효율 약 46% 내외로 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다.That is, as can be seen in the graph of Figure 9, after about four days, the removal efficiency is sharply reduced, but it can be seen that the trend of reduction in removal efficiency is relaxed around 15 days, and after 15 days, the removal efficiency is about 46%. It could be confirmed that it is kept constant.

2) 분변토와 퇴비, 펄라이트 혼합 여재층에 의한 질소산화물 제거효율 변화2) Changes in NOx Removal Efficiency by Fecal Soil, Compost and Perlite Mixed Media Layers

도 10은 분변토와 퇴비, 펄라이트를 혼합한 여재층에 의한 질소산화물 제거효율 변화를 나타낸 그래프로서, 분변토혼합 여재층의 경우 초기 4일 까지 운전시 약 94%의 질소산화물 제거효율을 보였으며, 4일 이후 제거효율이 계속 증가하였다.10 is a graph showing changes in nitrogen oxide removal efficiency due to the fecal soil, compost and perlite mixed media layers. In the case of the fecal mixed media layer, the nitrogen oxide removal efficiency was about 94% when operated up to 4 days. After days the removal efficiency continued to increase.

또한, 운전시작 후 13일 이후에는 제거효율이 97%를 넘었으며, 15일 이후 약 In addition, after 13 days of operation, the removal efficiency exceeded 97%.

97.5%의 제거효율을 지속적으로 유지하는 것으로 나타났다. 분변토 혼합 여재의 경우 토양층과는 달리 미생물 생장에 요구되는 많은 양의 탄소원과 영양물질, 그리고 풍부한 공극을 가지고 있으며, 기본적인 초기 미생물 함량도 높다. 따라서, 토양층에 비해 상대적으로 호기성 탈질 미생물에 의한 질소산화물의 제거효율이 높다. 실험결과 질소산화물 제거효율은 운전시작 후 4일 까지 다소 감소하는 추세를 보였으나, 4일 이후 지속적으로 질소산화물 제거효율이 증가하였다. 이것은 분변토와 퇴비의 높은 흡착능력과 미생물의 탈질 작용으로 인한 질소산화물의 제거효율 향상 때문이다. The removal efficiency was maintained at 97.5%. Fecal mixture media, unlike the soil layer, has a large amount of carbon sources, nutrients, and abundant pores required for microbial growth, and the basic initial microbial content is high. Therefore, the removal efficiency of nitrogen oxides by aerobic denitrification microorganisms is higher than that of the soil layer. Experimental results showed that the NOx removal efficiency decreased somewhat until 4 days after the start of operation, but NOx removal efficiency increased continuously after 4 days. This is due to the high adsorption capacity of fecal soil and compost and the improvement of nitrogen oxide removal efficiency due to the denitrification of microorganisms.

3) 화산재, 퇴비, 펄라이트 혼합 여재층의 질소산화물 농도 변화3) Changes in NOx Concentrations in Volcanic Ash, Compost, and Perlite Mixed Media Layers

도 11은 화산재 혼합 여재층에 의한 질소산화물 제거효율 변화선도로서, 초기 질소산화물 제거효율은 약 95%를 보였으며 운전 4일까지 감소하는 경향을 나타내었다. 4일 이후 제거 효율은 지속적으로 증가하였으며 9일에는 제거효율이 97%까지 증가하였다. 이 후 제거효율이 거의 일정하게 유지되었으며 약 97%에 다소 못 미치는 제거효율을 유지하였다.11 is a change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by the volcanic ash mixed media layer, the initial nitrogen oxide removal efficiency was about 95% and showed a tendency to decrease until 4 days of operation. After 4 days, the removal efficiency continued to increase, and on the 9th, the removal efficiency increased to 97%. Since then, the removal efficiency has remained almost constant and the removal efficiency has remained somewhat lower than about 97%.

온도에 따른 각 여재별 질소산화물 제거효율의 변화Changes in Nitrogen Oxide Removal Efficiency of Each Media by Temperature

여재를 이용한 질소산화물 제거 시스템은 여재의 흡착능력과 미생물의 탈질능력을 이용하여 대기 중 오염물질을 제거하는 기술이다. 오염물질 제거능력을 좌우하는 운전요인 중 미생물의 생장은 중요한 요인이다. 미생물의 생장에 영향을 미치는 요인으로 가장 먼저 온도를 들 수 있다. 일반적으로 미생물의 활성은 상온(20℃)에서 가장 좋은 것으로 보고되어 있으며, 10℃까지는 크게 영향을 받지 않는 것으로 알려져 있다. 이러한 온도의 영향이 본 발명에 따른 여재를 통한 시스템 제거효율에 어떠한 영향을 미치는가를 조사하기 위하여 반응기가 설치되어 있는 실험조건과 그 온도를 각각 10℃와 5℃로 변화시켜 그 제거효율 변화를 아래와 같이 얻을 수 있었다.Nitrogen oxide removal system using media is a technology that removes pollutants in the air by using the media's adsorption capacity and microbial denitrification capacity. The growth of microorganisms is an important factor that determines the ability to remove pollutants. The first factor that affects microbial growth is temperature. In general, the activity of the microorganisms is reported to be the best at room temperature (20 ℃), it is known that not significantly affected until 10 ℃. In order to investigate the effect of the temperature on the system removal efficiency through the media according to the present invention, the experimental conditions in which the reactor is installed and the temperature are changed to 10 ° C. and 5 ° C., respectively, and the change in the removal efficiency is shown below. Could get together.

1) 토양을 충전한 여재층의 질소산화물 제거효율 변화1) Changes in NOx Removal Efficiency of Soil-filled Media Layers

토양만을 충진한 반응기를 초기 5℃에서 20일 동안 운전하였고, 동일한 조건으로 온도를 10℃로 유지시켜 실험하였다. 그 결과 도 12의 효율 변화선도와 같이, 토양만을 충진한 반응기의 경우 온도와 크게 상관없이 제거효율이 유사한 것으로 나타났다. 토양층의 경우 질소산화물 제거시 미생물의 영향에 비해 토양의 흡착능력이 크게 좌우함을 할 수 있다. 운전후 4일 동안의 거의 유사한 제거효율을 보였고, 4일부터 7일까지 10℃에서 운전한 반응기가 5℃에서 운전한 경우에 비해 제거효율이 감소하여 7일 이후 두 반응기 모두 유사한 제거효율을 보였다. 두 반응기 모두 14일 이후 약 46%의 질소산화물 제거효율을 나타내었다.The soil-filled reactor was operated at an initial 5 ° C. for 20 days, and experimented by maintaining the temperature at 10 ° C. under the same conditions. As a result, as shown in the efficiency change diagram of FIG. 12, the removal efficiency is similar to the soil-filled reactor regardless of temperature. In the case of soil layer, the adsorption capacity of the soil can be greatly influenced by the effect of microorganisms when removing nitrogen oxides. The removal efficiency was almost similar for 4 days after operation, and the removal efficiency was reduced compared to the case where the reactor operated at 10 ° C from 4 days to 7 days was operated at 5 ° C, and both reactors showed similar removal efficiency after 7 days. . Both reactors showed nitrogen oxide removal efficiency of about 46% after 14 days.

2) 분변토 혼합 여재층의 질소산화물 제거효율 변화2) Changes in NOx Removal Efficiency of Fecal Mixed Media Layers

도 13과 같이, 분변토와 퇴비, 펄라이트를 혼합한 반응기의 경우 동일한 조건에서 온도만 변화시켜 실험한 결과 제거효율에 약간의 차이를 나타내었다. 우선 5℃에서 20일간 운전한 반응기의 경우 초기 4일간은 제거효율이 감소되는 경향을 나타내었으나, 4일 이후 다시 제거효율이 증가하기 시작하였다. 또한, 5일 후에 약 95.5%의 제거효율을 보였으며 운전 후 14일 이후에는 약 96.5%의 제거효율을 보이는 것으로 나타났다.As shown in Figure 13, in the case of the reactor mixed with fecal soil and compost, pearlite showed a slight difference in the removal efficiency as a result of the experiment by changing only the temperature under the same conditions. First of all, in the case of the reactor operated at 5 ° C. for 20 days, the removal efficiency tended to decrease for the first 4 days, but after 4 days, the removal efficiency began to increase again. In addition, after 5 days, the removal efficiency was about 95.5%, and after 14 days of operation, the removal efficiency was about 96.5%.

14일 이후 질소산화물 제거효율은 거의 변화가 없었으며, 이에 반해 10℃로 운전한 반응기의 경우 초기 4일 정도 제거효율이 97%까지 저하되었으나 그 이후 제거효율이 증가하여 98% 이상의 제거효율을 나타내었으며, 운전 14일 이후에는 약 99%의 질소산화물 제거효율을 나타내었다.After 14 days, the NOx removal efficiency was almost unchanged. On the other hand, in the reactor operated at 10 ° C, the removal efficiency decreased to 97% for the first four days, but after that, the removal efficiency increased to show removal efficiency of more than 98%. After 14 days of operation, the nitrogen oxide removal efficiency was about 99%.

이러한 결과는 5℃의 반응기에 비해 10℃에서 운전할 경우 미생물의 생장에 더 유리하다는 것을 판단할 수 있으며, 제거효율 또한 매우 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 제거효율을 살펴보면 5℃의 경우 96.5%의 제거효율을 보였으며, 10℃의 경우 약 99%의 제거효율을 나타내었다.These results can be seen that when operating at 10 ℃ compared to the reactor at 5 ℃ more favorable for the growth of microorganisms, it can be seen that the removal efficiency is also very high. In the removal efficiency, the removal efficiency was 96.5% at 5 ° C, and the removal efficiency was about 99% at 10 ° C.

3) 화산재 혼합 여재층의 질소산화물 제거효율 변화3) Changes in NOx Removal Efficiency of Volcanic Ash Mixed Media Layers

화산재와 퇴비, 펄라이트를 혼합한 여재층에서의 온도별 질소산화물 제거효율 변화선도는 도 14와 같다. 화산재 혼합 여재의 경우 분변토 혼합 여재층의 실험결과와 유사한 경향을 나타내었다. 화산재 혼합 여재 반응기의 경우 운전 시작 후 4일째 제거효율이 감소되었으며, 기간이 지남에 따라 점차 회복되어 5℃의 경우 약 97%의 질소산화물 제거효율을 나타내었으며, 10℃의 경우 98.7%의 질소산화물 제거효율을 나타내었다. 도 14의 제거효율선도에 나타낸 바와 같이, 온도에 관계없이 운전시작 4일 후에는 두 반응기 모두 제거효율이 감소하였다. 이것은 미생물이 순응하기 전 여재의 흡착능력이 감소함에 따라 질소산화물의 제거효율이 감소하는 것이다. 그러나, 4일 이후 질소산화물 제거효율은 다시 회복되어 약 10일 이후에는 일정한 제거효율을 유지하는 것으로 나타났다.Figure 14 shows the change diagram of nitrogen oxide removal efficiency by temperature in the media layer mixed with volcanic ash, compost, and pearlite. The volcanic ash mixed media showed similar tendency as the experimental results of the fecal mixed media layer. In the case of the volcanic ash mixed media reactor, the removal efficiency decreased after 4 days of operation, and gradually recovered over the period of time. Removal efficiency was shown. As shown in the removal efficiency diagram of FIG. 14, the removal efficiency of both reactors decreased after 4 days of operation regardless of temperature. This means that the removal efficiency of nitrogen oxides decreases as the adsorption capacity of the media decreases before microorganisms adapt. However, after 4 days, the nitrogen oxide removal efficiency was restored, and after about 10 days, the nitrogen oxide removal efficiency was maintained.

이와 같이, 본 발명에 따른 환경친화적 여재를 이용하여 배기가스 중 질소산화물을 처리하기 위하여 혼합여재를 이용하여 질소산화물의 제거효율과 온도에 따른 제거효율 변화를 실험한 결과 다음과 같은 중요한 몇 가지 결과를 얻었다.As described above, in order to treat nitrogen oxides in exhaust gas using environmentally friendly media according to the present invention, experiments on the removal efficiency of nitrogen oxides and changes in the removal efficiency according to temperature were carried out using mixed media. Got.

각 여재별 pH의 경우 활성탄이 pH9.0으로 약 알칼리성을 나타내었으며, 화산재의 경우 pH6.2로 가장 낮은 값을 나타내었다.In case of pH of each media, activated carbon showed a weak alkalinity of pH 9.0 and the lowest value of volcanic ash at pH 6.2.

여재의 pH범위는 활성탄을 제외하고, 6.2~7.5의 중성을 나타내었다. 혼합여재의 pH는 pH8.4~8.5의 값을 나타내었다.The median pH range was 6.2-7.5, with the exception of activated carbon. PH of the mixed media showed a value of pH 8.4 ~ 8.5.

EC값은 퇴비와 활성탄이 각각 13.8, 14.5mΩ으로 가장 높은 값을 나타내었으며, 토양이 0.078mΩ으로 가장 낮은 값을 나타내었다. 분변토, 화산재, 펄라이트의 EC는 각각 1.7, 0.2, 0.01mΩ의 값을 나타내었다.EC values of compost and activated carbon were the highest at 13.8 and 14.5mΩ, respectively, and soil was the lowest at 0.078mΩ. EC of fecal soil, volcanic ash and pearlite showed 1.7, 0.2 and 0.01 mΩ, respectively.

또한, 토양만을 사용한 여재층과 분변토, 펄라이트, 퇴비를 혼합한 여재층, 화산재, 펄라이트, 퇴비를 혼합한 여재층을 각각 20일 동안 운전한 결과 토양층의 경우 초기에 약 95%의 제거효율을 보였으나, 시간이 지남에 따라 계속적으로 제거 효율이 감소하여 15일 후에는 약 46%의 제거효율을 보였으며, 그 이후에는 일정하게 유지되었다.In addition, the soil layer, which was composed of fecal soil, pearlite, and compost, and volcanic, perlite, and compost mixed layers, were operated for 20 days. However, over time, the removal efficiency decreased continuously, and after 15 days, the removal efficiency was about 46%, and remained constant thereafter.

분변토 혼합 여재층의 경우 초기 약 95%의 제거효율을 보였으며, 약 4일 까지는 다른 변화 없이 제거효율을 유지했으며, 4일 이후 지속적으로 제거효율이 증가하였다. 운전시작 후 약 16일 후에는 제거효율 97.5%에 도달하였으며 그 이후에 지속적인 제거효율을 보였다.In the case of fecal mixed media, the removal efficiency was about 95%, and the removal efficiency remained unchanged until about 4 days, and the removal efficiency increased continuously after 4 days. After about 16 days of operation, the removal efficiency reached 97.5%, and after that, the removal efficiency continued.

화산재 혼합 여재층은 마찬가지로 초기 약 95%의 제거효율을 보였으며, 운전초기 4일째 제거효율 94.5%까지 감소하였다. 그 이후 제거효율은 계속 증가하여 약 18일에는 제거효율 97%에 도달하였으며, 준 평형 상태를 유지하였다.The volcanic ash mixture media showed similar removal efficiency of about 95% at first, and decreased to 94.5% at the first 4 days of operation. After that, the removal efficiency continued to increase, reaching a removal efficiency of 97% at about 18 days, and remained quasi-equilibrium.

각 반응기에 대한 온도의 영향을 알아보기 위해 다른 조건은 모두 동일하게 유지한 가운데 반응기가 설치된 실험조건 온도를 5℃와 10℃로 변화시켜 실험한 결과 토양만을 이용한 여재의 경우 온도에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 분변토 혼합 여재층의 경우 5℃에서 운전한 반응기의 경우 약 96.5%의 제거효율을 보였고, 10℃에서 운전한 반응기의 경우 약 99% 이상의 높은 질소산화물 제거효율을 나타내었다. 화산재 혼합 여재층은 5℃의 경우 97%의 제거효율을 나타내었고, 10℃의 경우 98.7의 제거효율을 보였으며 온도가 높아짐으로 인해 제거효율이 상승하는 것을 알 수 있었다.In order to examine the effect of temperature on each reactor, all other conditions were kept the same, and the experimental conditions of the reactor were changed to 5 ° C and 10 ° C. Turned out to be. In the case of the fecal mixed media layer, the removal efficiency of the reactor operated at 5 ° C. was about 96.5%, and the reactor operating at 10 ° C. showed high removal efficiency of more than about 99%. The volcanic ash mixture media showed a removal efficiency of 97% at 5 ° C, a removal efficiency of 98.7 at 10 ° C, and an increase in removal efficiency as the temperature increased.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 대기 중 질소산화물 처리용 여재 는, 대기 중 질소산화물을 신속하고 대량으로 효율적으로 처리할 수 있으며, 편류 방지, 폐쇄현상 방지 및 수분 유지를 위하여 일반토양이 아닌 여러 가지 토양을 특정 혼합비로 혼합하여 여재층 내에서는 여재층에 의한 물리적 흡수, 흡착, 화학 반응, 그리고 미생물에 의한 호기성 및 혐기성 분해작용에 의하여 질소산화물을 일반 대기 중 가장 많은 질소로 환원시키거나 미생물이나 여재층 표면에 식재된 식물의 대사에서 소모되도록 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the filter medium for treating nitrogen oxides in the air according to the present invention can efficiently and efficiently treat nitrogen oxides in the air quickly and in a large number, and is not a general soil for preventing drift, preventing closure, and maintaining moisture. Eggplant soils are mixed at a specific mixing ratio to reduce nitrogen oxides to the most nitrogen in the general atmosphere by physical absorption, adsorption, chemical reactions, and aerobic and anaerobic decomposition by microorganisms. There is an effect that can be consumed in the metabolism of plants planted on the surface of the media layer.

Claims (12)

토양층과, 상기 토양층 내에서 배출가스를 포집하기 위한 흡착제와, 상기 토양층 내에서 대기 중의 오염물질을 미생물로 분해시키는 미생물 여재로 이루어지는 대기 중 질소산화물 처리용 여재에 있어서,In the medium for treating nitrogen oxides in the atmosphere consisting of a soil layer, an adsorbent for collecting the exhaust gas in the soil layer, and a microorganism filter medium for decomposing air pollutants into the microorganisms in the soil layer, 상기 토양층 내에서 상기 질소산화물 처리용 여재의 공극확보와 균일 공극 크기를 만들어 주는 인공여재와, An artificial mediator that makes voids and uniform pore size of the nitrogen oxide treatment media in the soil layer; 상기 토양층 내에서 다량의 미생물을 보유하여 대기오염물질의 흡착과 미생물에 의한 대기오염물질을 제거하는 유기여재와,An organic filter medium having a large amount of microorganisms in the soil layer to remove air pollutants and adsorption of air pollutants; 상기 토양층 내에서 미생물 서식공간을 제공하고 탄소원을 공급하며 미생물에 대한 영양물질을 공급하는 무기여재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.The filter medium for treating nitrogen oxides in the atmosphere, comprising an inorganic filter medium providing a microbial habitat space in the soil layer, supplying a carbon source, and supplying a nutrient for microorganisms. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인공여재로서 활성탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.Media for treating nitrogen oxides in the atmosphere, characterized in that using activated carbon as the artificial media. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인공여재로서 펄라이트를 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재. Media for treating nitrogen oxides in the atmosphere, characterized in that perlite is used as the artificial media. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기여재로서, 화산재를 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.As the inorganic filter, a filter for treating nitrogen oxides in the atmosphere, characterized by using a volcanic ash. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기여재로서, 연탄재를 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.A filter medium for treating nitrogen oxides in the atmosphere, wherein briquettes are used as the inorganic filter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기여재로서, 분변토를 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.As the inorganic filter, a filter for treating nitrogen oxides in the atmosphere, characterized by using fecal soil. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기여재로서, 석탄회분을 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.As the inorganic filter, a filter for treating nitrogen oxides in the atmosphere, characterized in that coal ash is used. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기여재로서, 토양을 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.The filter medium for treating nitrogen oxides in the atmosphere, which uses soil as the organic filter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기여재로서, 퇴비를 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.As the organic filter, the medium for treating nitrogen oxides in the atmosphere, characterized in that the use of compost. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기여재로서, 부엽토를 사용하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.A filter medium for treating nitrogen oxides in the atmosphere, characterized in that a flounder soil is used as the organic filter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인공여재, 유기여재, 무기여재가 20~40%, 10~30%, 40~60%의 중량비율로 혼합 구성되는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.The filter medium for treating nitrogen oxides in the air, characterized in that the artificial filter, the organic filter, and the inorganic filter are mixed at a weight ratio of 20 to 40%, 10 to 30%, and 40 to 60%. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 여재를 10도 이상의 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 대기 중 질소산화물 처리용 여재.Media for treating nitrogen oxides in the air, characterized in that to maintain the respective media at a temperature of 10 degrees or more.
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