KR100653130B1

KR100653130B1 - 통기개량재를 이용한 미생물 탈취장치

Info

Publication number: KR100653130B1
Application number: KR1020030068082A
Authority: KR
Inventors: 양사헌
Original assignee: 주식회사 다나 바이오시스템
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-12-06
Also published as: KR20050031816A

Abstract

본 발명은 통기개량재를 이용한 미생물 탈취장치에 관한 것으로서, 특히 유기성 폐기물 자원화시설에서 사용되는 통기개량재(Bulking Agent; 톱밥, 수피, 목편 등과 같은 목재부산물이나 갈대, 건초류, 부엽토, 부숙토, 피트(피트모스), 코코넛껍질, 야자껍질 및 볏짚 등과 같은 곡류부산물)로 환경기초시설, 유기성 폐기물 자원화시설, 축산농가등 다양한 악취발생시설에서 발생되는 악취공기를 탈취하는 탈취용담체로 활용한 뒤 건조시켜 유기성 폐기물 자원화시설의 통기개량제로 사용할 수 있게 한 것이다.

이러한 본 발명은 통기개량재를 탈취반응을 위한 담체로 사용하므로 비용절감 효과가 크고 탈취반응에 있어 흡수, 흡착, 미생물 분해가 동시에 진행되므로 악취공기 정화효과도 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 1차 발효된 통기개량재를 유기성 폐기물 발효조에 재이용하므로 발효기간을 단축시킬 뿐만 아니라 호기성 미생물 종균 효과도 얻을 수 있다.

바이오필터, 통기개량재, 탈취용담체, 미생물, 탈취반응조, 악취공기확산배관,

Description

통기개량재를 이용한 미생물 탈취장치{Advanced Biofilter System Using Bulking Agent}

도1은 본 발명에 속하는 중소규모 악취발생시설에 적용가능한 장치의 모식도이다.

도2는 본 발명에 속하는 대규모 악취발생시설에 적용가능한 장치의 평면개념도이다.

도3은 본 발명에 속하는 대규모 악취발생시설에 적용가능한 장치의 단면개념도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 탈취반응조 2 : 교반이송장치

3 : 중장비 4 : 악취공기확산배관

5-1 : 악취공기공급용 배관밸브설비 6 : 가수장치

7 : 흡수탑 8 : 공기공급장치

본 발명은 음식물쓰레기, 가축분뇨, 유기슬러지 등과 같은 유기성 폐기물 자원화시설 및 각종 악취발생시설로부터 발생되는 악취를 유기성 폐기물 자원화시설에 이용되고 있는 통기개량재(Bulking Agent)를 이용하여 탈취할 수 있는 미생물 탈취장치에 관한 것이다.

일반적으로 악취는 사람에게 불쾌감 및 혐오감을 주는 환경오염 중의 하나로 환경기초시설을 대상으로 하는 민원요인중의 하나이다. 특히 우리나라는 협소한 부지여건으로 인해 환경기초시설과 민가가 인접해 있어 항상 민원문제로 언급되어 왔다. 때문에 악취제어에 관한 다양한 연구 및 개발이 진행되어 왔으나 현재까지 완벽한 효율을 갖춘 경제적인 탈취시스템 개발이 미흡한 실정이다.

지금까지 개발된 탈취시스템은 대표적으로 토양탈취법(Biofilter), 흡착법, 약액세정법, 활성슬러지탈취법 등을 들 수 있다. 토양탈취법(Biofilter)은 토양층에 악취물질을 통과시켜 간극수에 의한 흡수, 토양입자에 의한 흡착, 토양미생물에 의한 분해 및 토양성분과의 화학반응에 의한 중화 등의 복합적인 효과를 이용하여 악취물질을 제거하는 방법으로 유지관리비용이 낮고, 운전이 용이하며, 복합취기에 적용성이 우수한 반면 넓은 시설부지가 요구되고, 통기저항이 커 설계에 제약이 많으며, 단락류에 의한 효율감소 및 겨울철 동결방지 대책이 요구되는 단점을 안고 있다.

흡착법은 활성탄이나 기타 표면적이 넓은 메디아에 악취물질을 흡착시켜 격리하는 방법으로 적용범위가 매우 넓고 및 효율이 매우 우수한 특징을 안고 있지만 비용이 고가이고 매연이나 분진을 함유한 경우에는 전처리가 반드시 필요한 단점이 있어 적용에 신중함을 기할 필요가 있다.

약액세정법은 악취물질을 약품과 반응시켜 산화시키는 원리로 특정물질에 대해서는 효과가 매우 우수하지만 적용대상 물질에 다소 제한적이고 약품비가 지속적으로 소요되어 경제적이지 않다.

마지막으로 활성슬러지탈취법은 악취물질을 수중에 포기시켜 용해시킨 후 수중미생물에 의해 분해시키는 방법으로 기존 하수처리장의 포기조를 이용하기 때문에 설치비가 적게 들고 처리대상 범위가 넓지만 수중미생물, 즉 활성슬러지 고유의 취기로 인해 2차 처리가 필수적인 단점이 있다. 또한 수중 포기를 위해 필요한 부속시설 설치비용이 고가이고 수두손실로 인해 전력비가 상승하는 등 운영측면에서는 경제적이지 않다..

이 외에도 세정법(Scrubber)이나 연소법이 있으나 처리용량 및 적용대상 범위에 제약이 크고 세정액 및 매연 등 2차 오염물질을 처리해야 한다.

마스킹법(Masking)의 경우 향기물질로 일시적인 대처가 가능하긴 하지만 근본적인 악취제어는 어렵다.

마지막으로 본 출원처럼 통기개량제로 사용가능한 수피, 피트모스등을 탈취용담체로 이용한 미생물탈취법이 있으나 이는 주재료의 교체주기가 상대적으로(6개월정도) 길어 미생물에 의한 유기물분해가 많이 이루어져 교체되어 배출된 탈취용담체에 분해가능한 유기물량이 거의 소멸되어 있는 상태가 되고, 또한 탈취를 위해서는 기본적으로 계속적인 수분공급이 필요하므로 탈취수명이 다한 주재료를 교체 할 때 배출되는 주재료들은 함수율이 50%이상으로 높을 수 밖에 없어 통기개량제로 사용되기에는 부적합하다는 문제점을 가지고 있어 단지 토양개량제로 사용되고 있는 실정이다.

결과적으로 지금까지 서술된 종래의 탈취기술로는 유기성폐기물자원화시설 및 악취발생원에서 발생되는 대량의 고농도 악취공기를 적정수준으로 정화하여 대기에 방출하기 위해서는 약품, 담체, 필터와 같은 고가의 소모품의 주기적인 교체가 필요하고, 이로 인해 비용 상승이 불가피하므로 경제적이지 못하다는 문제점이 있다.

그리고, 본 출원처럼 톱밥, 수피, 피트모스등을 주재료로 이용한 미생물탈취법도 적정수준이상의 탈취를 위해서는 별도의 주재료를 주기적으로 교체해 주어야 하는데, 이때 발생되는 폐기물은 높은 함수율과 분해가능한 유기물량이 거의 없으므로 통기개량제로 사용되지 못하고 버려지거나 기껏해야 토양개량제로 사용되고 있는 실정이다.

또한 상당수의 유기성폐기물자원화시설에서 호기성발효공정의 공정단축을 위해 호기성발효를 촉진시키고자 혼합원료(일반적으로 1:1(부피비)로 통기개량제와 유기성폐기물을 혼합)에 소정의 비율로(0.1~5%(부피비)) 고가의 미생물제를 투입하고 있으며 이로인해 미생물제 구입비용이 들어 유기성폐기물처리비용을 상승시키는 문제점이 있다.

또한 유기성폐기물자원화시설에서 생산된 퇴비의 경우 유기성폐기물보다 더욱 긴 발효기간이 필요한 통기개량제로 인해 바로 작물에 시비할 경우 특정작물에 피해를 준다는 연구보고가 있으며 이로인해 추가적인 안정화기간이 필요하다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같이 종래의 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 별도의 탈취용 담체를 사용하지 않고 유기성 폐기물의 자원화 시설의 호기성발효공정에서 사용되는 통기개량재(Bulking Agent)를 탈취용 담체로 활용하여 악취공기를 정화함으로써 별도의 소모품이 들지 않아 탈취비용을 절감시키고, 또한 유기성폐기물자원화시설의 호기성발효공정을 촉진시키기 위해 혼합원료에(일반적으로 함수율 65%이하 또는 1:1(부피비)로 통기개량제와 유기성폐기물을 혼합) 소량투입되는(혼합원료에 0.1～5%(부피비)) 고가의 호기성발효미생물제를 사용하지 않고, 혼합원료에 50%정도 차지하는 대량의 통기개량제를 탈취용 담체로 활용하는 동안 호기성미생물을 배양시켜 사용하므로 대량의 호기성발효미생물제를 사용하는 것 같은 효과를 얻어 호기성발효공정이 더욱 촉진시켜 별도의 유기성폐기물처리비용을 절감시키며, 또한 일반적으로 유기성폐기물보다 긴 발효기간이 필요한 통기개량제를 별도로 발효시킴으로써 안정적인 처리효율과 함께 경제적인 효과를 얻을 수 있는 미생물 탈취장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 유기성 폐기물 자원화시설에서 사용되는 통기개량재를 활용한 유기성 폐기물 자원화시설 및 다양한 악취발생시설의 탈취장치에 관한 것으로 크게 탈취반응을 위해 구조물로 된 탈취반응조(1), 통기개량재를 주기적으로 교반하고 이송할 수 있는 교반이송장치(2) 및 중장비(3, 포크레인, 휠로다), 악취발생시설에서 이송되어온 고농도 악취공기를 탈취반응조(1)에 막힘없이 골고루 공급시킬 수 있는 악취공기확산배관(4), 악취공기확산배관(4)으로 공급되는 공기량을 조정하거나 탈취반응조(1)에서 탈취용담체가 배출되기 전에 유기성 폐기물 자원화시설에서 통기개량제로써 사용될 수 있을 정도로 함수율을 조절하기 위해 고농도악취공기의 유입을 차단하고 미악취공기나 저농도악취공기를 공급시켜 악취공기의 유출을 최소화하면서 건조시킬 수 있도록 한 악취공기공급용 배관밸브설비(5-1), 탈취를 위해 수분 및 영양염류, 미생물을 공급할 수 있는 가수장치(6)로 구성되며, 필요에 따라 통기개량재에 반송퇴비 또는 탈취미생물제를 첨가하거나 전처리장치인 흡수탑(7) 및 후처리장치를 추가로 구성한다.

도1 은 중소규모 악취발생시설에 적용가능한 장치의 구성에 대한 모식도로 복수의 탈취반응조(1), 투입ㆍ배출ㆍ교반시킬 수 있는 중장비(3) 및 교반이송장치(2), 가수장치(6), 악취공기확산배관(4), 악취공기공급용 배관밸브설비(5-1), 공기공급장치(8)로 크게 구성되어 있다.

유기성 폐기물 자원화시설에서 사용되는 통기개량재를 탈취용담체로 하여 별도의 구조물로 설치된 복수를 1식으로 하는 탈취반응조(1)에 투입하여 복수의 탈취반응조를 두어 교대로 탈취와 건조를 할 수 있도록 하여 연속적인 악취공기의 탈취와 건조된 통기개량제의 공급이 이루어질 수 있도록 하였으며, 탈취용담체를 투입, 배출, 교반, 운반시킬 수 있는 중장비(3, 스키드로다, 휠로다, 포크레인) 및 교반이송장치(2)를 두어 원활한 물류의 흐름이 이루어지도록 하였다.

또한 가수장치(6)를 설치하여 탈취반응시 악취공기의 흡착력을 향상시키고, 무엇보다도 탈취 미생물의 서식조건을 최적으로 유지시키기 위해 충분한 수분공급을 필요로 하며 추가적으로 수분의 공급과 함께 필요시 미생물의 원활한 서식에 필요한 영양염류의 공급장치로 활용할 수 있도록 하였다.

악취발생시설에서 이송되어온 악취공기를 탈취반응조(1) 내부 바닥에 설치된 악취공기확산배관(4)을 통해 탈취반응조(1) 전체에 골고루 분산 유입시키며, 탈취반응조(1)에 충진된 탈취용담체와 접촉하며 상부로 배출된다. 이때, 악취공기는 탈취용담체에 흡착, 흡수 과정을 통해 1차 정화되며, 동시에 탈취용담체에 배양된 호기성 미생물에 의해 생물화학적 분해가 진행되면서 2차 정화된다.

소정기간(2개월이내) 사용된 탈취용담체는 유기성 폐기물 발효시설에 통기개량제로 사용되는데, 이때 통기개량재로 사용될 탈취용담체는 호기성 미생물에 의해 1차적으로 발효과정을 마친 상태로 호기성 미생물이 충분히 서식하고 있어 미생물 종균 효과를 얻을 수 있다.

한편, 원활한 탈취를 위해 공급된 수분에 의해 탈취용담체의 함수율은 40~50%이상으로 일반적인 통기개량제의 함수율이 30%내외인 것에 비해 월등히 높은 수치이다. 이를 그대로 통기개량제로 사용할 경우 유기성폐기물과 혼합된 혼합원료의 함수율이 높아져 호기성발효가 어려워지므로 통기개량제로써의 역할을 원활히 수행하지 못한다.

이를 해결하기 위해 탈취용담체에 수분공급을 중단하고 건조를 위해 소정 기간동안 계속적으로 공기를 공급하여야 한다. 그런데 이렇게 탈취용담체가 건조되어갈수록 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

첫째 악취공기의 흡착력이 감소하여 악취공기가 흡착되지 않고 배출되는 악취공기가 많아지게 된다. 둘째, 통기저항이 감소되면서 악취공기의 체류시간이 짧아지게 되고 이로인해 악취공기가 미처 흡착되지 않고 배출되는 악취공기가 많아지게 된다. 셋째, 습기를 필요로 하는 미생물의 생장환경이 악화되면서 미생물에 의한 악취공기의 생화학적분해가 제대로 이루어지지 않게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 악취공기는 다른 탈취반응조(1)에서 처리할 수 있도록 하고, 기존의 탈취반응조(1)에는 미악취공기 및 저농도악취공기를 공급하여 함수율을 조절함으로써 일정한 함수율(30～40%)을 가진 탈취용 담체를 통기개량재로 활용할 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라 일반적으로 유기성 폐기물 자원화시설에서 사용되어지는 통기개량재는 환경적인 요인(강우, 보관장소)에 따라 함수율 변화폭이 커 유기성 폐기물 자원화시설에서 사용하는데 다소 어려움이 있었던 문제점까지 해결할 수 있게 되었다.

도2 는 대규모 악취발생원에 적용가능한 장치의 구성을 도면화한 것으로 상기 도1에서 열거한 시스템구성과 유사하나 본 발명의 구성중 탈취반응조(1) 전단에 설치된 흡수탑(7, Scrubber)에 악취공기를 통과시켜 1차 처리함으로써 탈취효율을 높이는 동시에 악취공기의 취기농도가 너무 높을 경우 과부하로 인해 탈취반응조(1)의 처리효율이 크게 감소되는 현상을 방지하며, 탈취반응조(1)는 통기개량재를 충진하여 악취공기를 정화하기 위한 용기 역할을 수행한다.

통기개량재 수급이 어려운 경우를 대비한 저장조 역할도 수행할 수 있도록 탈취반응조의 규모를 여유있게 구성하는 것이 중요하다. 탈취반응조(1)에는 별도의 교반이송장치(2)를 설치하여 탈취담체가 일정한 방향으로 교반이송될 수 있도록 하였으며, 이중밀폐시설(특허 제 0302120호)기술을 접목하여 내부개폐장치(9)와 외부개폐장치(11)를 설치하므로 분진과 수증기의 확산을 차단하면서 교반이송장치(2)와 장비(3, 휠로다, 스키드로다, 포크레인등)의 진출입이 가능하도록 하였다.

악취공기의 원활한 공급을 위해 다단으로 구성된 악취공기확산배관(4)을 설치하고 각각의 악취공기확산배관(4)에 악취공기공급용 배관밸브설비(5-1)와 미악취공기 및 저농도악취공기공급용 배관밸브설치(5-2) 그리고 침출수배출용 배관밸브설비(5-3)를 연결하여 교반이송장치(2)의 미작동시에는 다단으로 구성된 악취공기확산배관(4)에 공급되는 악취공기량을 각단에 연결된 악취공기공급용 배관밸브설비(5-1)에서 조정하여 미생물의 밀도와 흡착력이 차이가 있는 각각의 단에 적합한 악취공기량을 공급할 수 있도록 함으로써 악취처리효율을 향상시키도록 하였다.

교반이송장치(2)의 작동시에는 교반중인 교반지역에서는 악취공기가 탈취담체를 거치지 않고 토출되므로 교반지역에 속하는 악취공기공급용 배관밸브설비(5-1)를 차단하기만 하면 되나 급기대롱(실용신안 제0093029호 “발효조의 급기대롱”)을 설치하였을 경우에는 급기대롱의 메카니즘상 교반중 계속적인 공기공급을 하여야 하므로 교반이송장치(2)의 작동시에는 교반중인 교반지역에서는 악취공기가 탈취담체를 거치지 않고 토출되지 않도록 악취공기공급용 배관밸브설비(5-1)를 차단하고 미악취공기 및 저농도악취공기공급용 배관밸브설비(5-2)를 통하여 미악취공기가 공급될 수 있도록 하였다.

또한 교반이송장치의 가동여부에 상관없이 침출수배출용 배관밸브설비(5-3)를 개방하여 악취공기확산배관(4) 내의 침출수를 배출할 경우 악취공기가 탈취담체를 거치지 않고 침출수와 함께 토출되므로 이를 방지하기 위해 악취공기공급용 배관밸브설비(5-1)를 차단하고 미악취공기 및 저농도악취공기공급용 배관밸브설비(5-2)를 통하여 미악취공기가 공급될 수 있도록 하였다.

다단으로 구성된 악취공기확산배관(4)에 각 단별로 가수하는 물의 양을 조정하여 공급하는 가수장치(6)를 두어 각 단별로 미생물의 활성도, 악취공기공급량의 차이등으로 함수율이 다르게 되는 데 이를 각단별로 조정할 수 있게 하였다.

복수의 탈취반응조(1)를 1식으로 하여 탈취와 건조를 교대하면서 할 수 있도록 한 것이 아니라 한 개의 탈취반응조(1)를 1식으로 구성하며 가수하여 함수율이 높아진 탈취용담체를 탈취에서 건조가 하나의 연장선상에서 일어나도록 미악취공기 및 저농도악취공기를 공급하여 건조시키는 배관구성을 탈취반응조(1) 후단부에 설치하였다.

탈취반응조(1)에서 정화된 공기는 대기중으로 직접 방출하거나 민가가 근접한 경우 탈취반응조(1)에서 처리된 악취공기내에 일부 잔류하는 악취성분으로 인해 민원이 발생할 수 있으므로 바이오필터, 세정탑, 약액세정탑, 활성탄 흡착탑 등과 같은 악취처리시설을 탈취반응조(1) 후단부에 배치하여 고도처리 후 방출할 수 있도록 하였다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명으로 인해 다음과 같은 발명의 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 다양한 악취발생시설에서 발생된 악취공기를 처리함에 있어 별도의 탈취용담체를 사용하지 않고 유기성 폐기물의 자원화 시설의 호기성발효공정에서 사용되는 통기개량재(Bulking Agent)를 탈취용담체로 활용하여 악취공기를 정화함으로써 탈취비용을 절감시키는 효과가 발생한다.

둘째, 탈취용담체로 활용하고 난 통기개량재에는 다량의 호기성미생물이 배양되어 있어 이를 유기성 폐기물의 자원화 시설의 호기성발효공정에 사용할 경우 다량의 종균제를 사용한 것과 같은 역할을 하므로 발효효율이 향상되는 효과가 발생한다.

셋째, 통기개량재를 탈취반응조(1) 내에서 1차 부숙시키므로 퇴비 생산시 통기개량제로 인한 후부숙 기간을 크게 줄일 수 있는 효과가 발생한다.

넷째, 탈취용담체가 통기개량제로 활용되기 위해 탈취반응조(1)에서 배출되기 전 미악취공기 및 저농도악취공기로 탈취용담체의 함수율을 임의적으로 조절하므로 탈취용담체의 건조로 인한 탈취효율 저하현상에서도 악취유출을 최소화할 수 있고 안정적인 함수율을 가진 통기개량재 공급이 가능하다.

Claims

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탈취반응조(1)에 투입된 통기개량재에 수분과 반송퇴비 또는 탈취미생물을 공급하여 악취공기를 탈취하는 탈취용담체로 활용하는 미생물 탈취장치에 있어서,

상기 탈취반응조(1)에는 악취공기확산배관(4)을 다단으로 설치하되 각 단별로 악취공기공급량을 조절할 수 있도록 악취공기공급용 배관밸브설비(5-1)를 설치하고,

상기 다단으로 설치된 악취공기확산배관(4) 중 배출 측에 설치된 악취공기확산배관(4)에는 미악취공기 및 저농도악취공기공급용 배관밸브설비(5-2)를 설치하여 미악취공기 및 저농도악취공기를 공급시키면서 상기 통기개량재로 된 탈취용담체의 건조가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 통기개량재를 이용한 미생물 탈취장치.
삭제
제3항에 있어서,

상기 다단으로 구성된 악취공기확산배관(4) 상에는 각 단별로 가수하는 물의 양을 조정하여 공급하는 가수장치(6)를 설치하고,

상기 다단의 악취공기확산배관(4) 일측에는 미악취공기공급용 배관밸브설비(5-4)와 침출수배출용 배관밸브설비(5-3)를 각 단별로 연결하여 설치하며,

상기 탈취반응조(1) 상에는 통기개량재를 교반하는 교반이송장치(2)를 설치하여

악취공기확산배관(4)으로 공급되는 공기의 종류가 상기 교반이송장치(2)의 작동여부 또는 침출수 배출여부에 따라 미악취공기 및 저농도악취공기에서 악취공기로 전환되거나, 악취공기에서 미악취공기 및 저농도악취공기로의 전환이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 통기개량재를 이용한 미생물 탈취장치.
제3항에 있어서,

상기 탈취반응조(1) 전단부에는 1차 처리장치로 흡수탑(7)을 설치하고,

탈추반응조(1)의 후단부에는 고도처리장치로 바이오필터와 흡착탑 중 어느 하나를 선택적으로 설치하여

유입 악취공기의 과부하를 방지하고, 최종 배출공기내의 잔류 악취성분을 최소화 할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 통기개량재를 이용한 미생물 탈취장치.