KR100669005B1

KR100669005B1 - 초음파 바이오필터 장치

Info

Publication number: KR100669005B1
Application number: KR1020060098236A
Authority: KR
Inventors: 조대종; 강성민
Original assignee: 금호환경 주식회사
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2007-01-16

Abstract

본 발명에 따른 초음파 바이오필터 장치는 본체(10) 내에 오염 가스가 유입되는 가스 유입구(11); 본체 내에 저장되어 상기 오염 가스와 접촉하는 담체(20); 상기 본체의 외부에 설치되는 초음파 발진기(40); 상기 초음파 발진기(40)와 전기적으로 연결되고 상기 담체의 일측면에 복수개로 설치되어, 상기 담체 내부에 초음파 진동을 가하기 위한 초음파 진동부(41); 상기 초음파 발진기(40)와 연결되어 초음파 진동 시간을 제어하기 타이머(42); 및 담체와 접촉하여 처리된 오염 가스가 배출되는 가스 배출구(12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바이오필터, 스컴, 탈리장치, 미생물, 생화학분해, 초음파, 캐비테이션

Description

초음파 바이오필터 장치{Biofilter having Ultrasonic Scum Removing Apparatus}

도 1은 종래기술 1에 따른 바이오필터 장치에 대한 개략적인 단면도이다.

도 2는 종래기술 2에 따른 바이오필터 장치에 대한 개략적인 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 구체예에 따른 초음파 바이오필터 장치에 대한 개략적인 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제1 구체예에 따른 초음파 바이오필터 장치의 초음파 발진기의 배열을 나타낸 평면도이다.

도 5는 본 발명의 제2 구체예에 따른 초음파 바이오필터 장치에 대한 개략적인 단면도이다.

도 6은 도 5의 A-A' 방향에서 절단하여 본 단면도로서, 탈리장치와 초음파 발진기의 배열에 대한 한 예를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부호에 대한 간단한 설명*

10: 본체 11: 가스 유입구

12: 가스 배출구 20: 담체

30: 물 분사 노즐 40: 초음파 발진기

41: 초음파 진동부 42: 타이머

50: 탈리장치 51: 중심축

52: 중심축 구동 수단 53: 날개

54: 노즐 55: 물 공급구

56: 체인

발명의 분야

본 발명은 악취가스의 정화기능을 수행하는 바이오필터 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 바이오필터 장치 내의 담체에 축적되는 스컴(scum)을 효율적으로 탈리시키기 위하여 담체에 초음파 진동을 가함으로써 장치의 운용을 중단시키고 수행하는 별도의 스컴 제거 작업이 필요 없는 초음파 바이오필터 장치에 관한 것이다.

발명의 배경

일반적으로 하수처리장이나 분뇨처리장 등과 같은 환경 정화시설에는 각종 오염물질로부터 발생하는 악취가스 등의 오염가스를 제거하기 위한 바이오필터 장 치가 사용된다. 바이오필터 장치는 가스 중에 포함되어 있는 악취 및 유해 성분을 미생물이 서식하는 담체에 접촉시켜 미생물의 생화학적 반응에 의해 처리하는 장치이다.

이러한 바이오필터 장치의 종래기술에 대하여 설명하면 다음과 같다.

종래기술 1

도 1에 종래기술 1에 따른 바이오필터 장치에 대하여 도시하고 있다. 도 1에서와 같이, 종래기술 1에 따른 바이오필터 장치는 본체(10) 내부로 오염가스가 유입되는 가스 유입구(11), 오염가스를 미생물에 접촉시키기 위해 미생물의 생육조건을 만족시키면서 표면적이 넓은 다공성 구조의 담체(20), 오염가스와 담체 내의 미생물과의 접촉을 촉진시키기 위해 물을 분사시키는 복수개의 물분사노즐(30) 및 미생물에 의해 처리된 오염가스가 배출되는 가스 배출구(12)로 이루어진다.

이와 같은 종래의 바이오필터 장치는 담체 내에 미생물의 생화학적 반응에 의해 발생하는 부산물인 스컴(scum)이 형성되고 물분사노즐(30)에서 분사되는 물에 의하여 담체 사이의 공극률이 작아짐으로 인해 담체와 오염가스가 접촉하는 효율이 점점 저하되고, 이 스컴을 제거하기 위해서는 장치의 운용을 중단한 채 담체를 청소하거나 교체해주어야 한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래기술 2는 다음과 같다.

종래기술 2

도 2에 종래기술 2에 따른 바이오필터 장치를 도시하고 있다. 이 바이오필터 장치는 본 출원인이 출원번호 제2006-52553호로 출원한 것이다.

도 2에 도시된 바이오필터 장치는 담체(20) 내에 모터와 같은 회전 수단(51)에 의해 회전하는 중심축(51)에 복수개의 블레이드(53)를 설치한 탈리장치를 구비하여, 담체(20)를 교반시킴으로써 장치를 중지시키지 않고 스컴을 제거할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 형태의 바이오필터 장치는 스컴 제거 작업이 자동적으로 이루어질 수 있다는 점에서 효율적이지만, 담체의 작은 공극에 고착되어 있는 스컴을 완벽하게 제거하는 데에는 한계가 있을 수 있다.

이에 본 발명자들은 위 종래기술들에서의 문제점을 해결하기 위하여, 담체에 고착되어 있는 스컴을 제거하기 위해 초음파 진동을 물을 매개로 하여 담체에 가함으로써 스컴이 형성되어 담체에 고착되는 것을 미연에 방지할 수 있는 초음파 바이오필터 장치를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 담체에 형성되는 스컴을 효율적으로 제거할 수 있는 초음파 바이오필터 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수평방향으로 구동하는 탈리장치를 최소한 하나 이상 구비하는 동시에 초음파 발진기를 구비하여 스컴 제거 효율이 뛰어난 초음파 바이 오필터 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명의 제1 구체예에 따른 초음파 바이오필터 장치는 본체(10) 내에 오염 가스가 유입되는 가스 유입구(11); 본체 내에 저장되어 상기 오염 가스와 접촉하는 담체(20); 상기 본체의 외부에 설치되는 초음파 발진기(40); 상기 초음파 발진기(40)와 전기적으로 연결되고 상기 담체의 일측면에 복수개로 설치되어, 상기 담체 내부에 초음파 진동을 가하기 위한 초음파 진동부(41); 상기 초음파 발진기(40)와 연결되어 초음파 진동 시간을 제어하기 타이머(42); 및 담체와 접촉하여 처리된 오염 가스가 배출되는 가스 배출구(12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 초음파 진동부(41)는 본체의 양측에서 마주 보도록 설치되어도 좋다.

본 발명의 제2 구체예에 따른 초음파 바이오필터 장치는 본체(10) 내에 오염 가스가 유입되는 가스 유입구(11); 본체 내에 저장되어 상기 오염 가스와 접촉하는 담체(20); 상기 본체의 외부에 설치되는 초음파 발진기(40); 상기 초음파 발진기(40)와 전기적으로 연결되고 상기 담체의 일측면에 복수개로 설치되어, 상기 담체 내부에 초음파 진동을 가하기 위한 초음파 진동부(41); 상기 초음파 발진기(40)와 연결되어 초음파 진동 시간을 제어하기 타이머(42);

상기 담체(20)에 수평방향으로 설치된 중심축(51), 상기 중심축을 회전시키는 회전 수단(52), 및 상기 중심축에 서로 대향하도록 설치되는 복수개의 ‘ㄷ’ 형상의 블레이드(53)로 이루어진 탈리장치(50); 및 담체와 접촉하여 처리된 오염 가스가 배출되는 가스 배출구(12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본체(10)의 상부에 설치되어 담체(20)에 물을 공급하기 위한 최소한 하나 이상의 물 분사 노즐(30)을 더 포함하여도 좋다. 또한, 상기 블레이드 중 최소한 하나 이상의 블레이드에 물을 분사시키기 위한 노즐(54)이 복수개 형성되어 있고, 상기 중심축(51)의 일단에 형성된 물공급구(55)로부터 공급되는 물이 상기 노즐(54)을 통해 분사되도록 할 수 있다.

상기 탈리장치(50)는 본체(10) 내의 수평방향으로 최소한 하나 이상이 설치되고, 상기 복수개의 탈리장치의 회전수단(52)은 하나의 탈리장치(50)에만 설치되어 나머지 탈리장치 각각의 중심축과 체인(52b)으로 연결되어 탈리 효과를 증진시킬 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 하기에 상세히 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

본 발명은 종래기술 1에 초음파 발진기를 설치한 제1 구체예와 종래기술 2에 초음파 발진기를 설치한 제2 구체예의 두 가지 형태로 되어 있다. 이하에서 각각의 구체예에 대하여 설명한다.

제1 구체예

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 구체예에 따른 초음파 바이오필터 장치는 본체(10), 가스 유입구(11), 가스 배출구(12), 담체(20), 물 분사 노즐(30), 초음파 발진기(40), 초음파 발진기(41) 및 타이머(42)로 이루어진다.

가스 유입구(11)는 본체의 일측에 설치되는데, 악취 가스 등과 같은 오염 가스가 본체(10)의 내부로 유입되는 통로이다. 오염 가스가 본체의 내부로 유입되면 장치의 상부에 설치된 복수개의 물 분사 노즐(30)에서 물을 분사하여 준다. 이 물과 오염 가스 중의 오염 물질이 담체(20)로 흘러 내려가는데, 오염 물질은 담체 내에서 미생물과 생화학적 반응을 통해 분해되고, 장치 하부의 배수구(도시되지 않음)로 배출된다. 정화된 오염 가스는 위 가스 유입구의 반대편 일측에 설치된 가스 배출구(12)를 통해 외부로 배출된다.

담체(20)에서 생화학적 반응을 통해 오염 물질이 정화되는 동안 미생물 등이 배출하는 지꺼기 또는 미생물의 시체 등으로 인하여 담체의 공극에 스컴이 축적된다. 종래의 바이오필터 장치에서는 이 스컴으로 인해 담체의 생화학적 효율이 저하되기 때문에 주기적으로 담체를 청소 또는 교체해주어야 한다.

본 발명에서는 담체의 공극에 고착되어 있는 스컴을 초음파 진동을 통해 제거할 수 있도록 한다. 즉, 장치의 외부에 설치된 초음파 발진기(40)에서 발진된 초음파를 이 초음파 발진기(40)에 전기적으로 연결된 초음파 발진기(41)를 담체 부분 에 설치하는 것이다.

이 초음파 발진기(41)는 복수개를 설치하고, 설치 위치는 담체의 중앙부 또는 적절한 곳에 설치할 수 있다. 즉, 초음파 발진기(41)의 개수나 설치 위치는 담체 내부로 초음파 진동을 가할 수 있는 위치이면 특별히 한정되지 않는다.

초음파 발진기(41)에서 발사된 초음파는 물 분사 노즐(30)을 통해 공급되는 물과 만났을 때, 물에 진동에너지를 주어 캐비테이션(cavitation) 현상을 유발시킨다. 이 캐비테이션 현상을 통해 고체(담체) 표면에 수평으로 진동하는 에너지가 전달되면서 담체 표면에 고착되어 있는 스컴을 제거할 수 있는 것이다. 초음파 발진기(41)에서 발사되는 초음파의 적절한 주파수는 장치의 크기나 스컴의 정도에 따라 당업자가 주파수 변조부의 제어를 통해 용이하게 설정할 수 있다.

또한, 초음파 발진기(40)에서 발진되는 초음파는 타이머(42)에 의해 작동 시간이 제어된다. 즉, 초음파 진동을 담체에 항상 가하는 것이 아니라 주기적 또는 일시적으로 가할 수 있도록 하는 것이다. 그 이유는 담체에 서식하고 있는 미생물에 초음파 진동이 계속적 또는 과다하게 가해질 경우 미생물의 정화 능력이 떨어질 수 있기 때문이다. 바람직하게는 하루 약 15분 정도 초음파 진동을 가한다.

도 4에 초음파 진동부를 복수개 설치한 하나의 예에 대하여 도시하고 있다.

도 4에서는 초음파 진동부(41)를 6개를 사용한 예를 들고 있으나, 이 외에도 4개, 8개, 또는 6개씩 2개조를 상하 방향으로 배치하는 등의 다양한 형태로 설치할 수 있다.

제2 구체예

본 발명의 제2 구체예에서는 탈리장치를 구비한 바이오필터 장치에 초음파 발진기를 설치하는 구성을 가진다. 이하에서 상세히 설명한다.

도 5는 본 발며으이 제2 구체예에 따른 초음파 바이오필터 장치에 대한 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오필터 장치는 본체(10), 가스 유입구(11), 가스 배출구(12), 담체(20), 초음파 발진기(40), 초음파 발진기(41), 타이머(42) 및 탈리 장치(50)로 이루어진다. 또한, 담체(20)의 상부로 물을 공급하기 위해 본체(1)의 상부에 설치된 최소한 하나 이상의 물 분사 노즐(30)이 선택적으로 설치된다.

악취 가스 등과 같은 오염가스는 가스 유입구(11) 내로 유입되어 담체(20)와 접촉된다. 담체(20)는 미생물이 서식하는 장소로서 다공성 구조를 갖는 유기 또는 무기성 소재가 사용된다. 오염가스에 포함된 유해 물질은 미생물과 접촉함으로써 생화학적 반응을 일으킨 다음, 이산화탄소나 수증기과 같은 무해한 물질로 전환되어 가스 배출구(12)를 통해 배출된다. 미생물의 생물학적 반응을 최적의 조건으로 하기 위해서는 상대습도, 온도, 영양소, pH 등을 적절하게 조절해야 하는데, 가장 중요한 것은 물을 공급해 줌으로써, 악취 가스와 같은 오염물질이 수막에 흡착 및 흡수되어야 하며, 미생물의 생존 환경을 보존해 주어야 한다. 본 발명에서 담체(20)로 공급되는 물은 후술하는 바와 같이 탈리장치(50)를 통해 이루어질 수 있으며, 제1 구체예와 같이 본체(10)의 상부에 설치된 물분사노즐(30)을 통해 이루어 질 수도 있다. 물론 두 가지를 함께 병용할 수도 있다.

본 발명의 탈리장치(50)는 중심축(51), 회전수단(52), 블레이드(53)로 이루어진다. 회전수단(52)은 모터와 같은 동력 생성 장치를 사용할 수 있다. 중심축(51)은 회전수단(52)과 연결되어, 회전수단(52)의 구동에 의해 회전한다. 블레이드(53)는 “ㄷ”자 형태로 형성되어 있으며, 상기 중심축(51)에 서로 대향되도록 연속적으로 설치된다.

회전수단(52)의 구동에 의해 중심축(51)이 회전하면, “ㄷ”자 형태의 블레이드(53)가 함께 회전하여 담체(20)를 교반함으로써, 담체(20)에 형성된 스컴을 제거하는 탈리 작용을 하게 된다.

본 발명은 탈리장치로부터 물을 분사하여 담체(20)에 공급할 수 있는데, 상기 탈리장치로부터 물을 분사시킬 경우에는 상기 블레이드(53)에 노즐(54)을 형성하고 중심축(51)의 일단에 형성된 물공급구(55)를 통해 외부로부터 물을 공급하여 상기 노즐(54)을 통해 분사시킨다.

탈리장치(50)는 담체(20) 내부에 본체(10)의 수평방향으로 설치되며, 최소한 하나 이상을 적절한 위치에 설치함으로써 담체(20)가 골고루 교반되도록 할 수 있으며, 담체로부터 스컴을 탈리하는 효과를 더 높일 수 있다.

또한, 스컴 제거 효과를 더욱 높이기 위하여 본체 외부에 설치된 초음파 발진기(40)와 이 초음파 발진기(40)에 전기적으로 연결된 복수개의 초음파 발진기(41)를 담체 주변에 설치한다.

제1 구체예와 마찬가지로 초음파 발진기(41)의 설치 위치나 개수는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 장치의 크기나 처리 용량에 따라 적절한 위치에 필요한 개수를 설치한다. 이 초음파 발진기(41)에서 발사된 초음파에 의하여 담체의 공극에 고착되어 잘 탈리되지 않는 스컴까지도 제거할 수 있다.

도 6은 도 3의 A-A'방향에서 바라본 단면도로서, 도 5과는 달리 탈리장치(50)를 6개 설치하고 초음파 발진기를 담체의 중앙에 설치한 초음파 바이오필터 장치의 한 예를 나타내고 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 탈리장치(50)를 여러개 설치할 수 있는데, 도 6은 6개의 탈리장치(50)를 설치한 경우를 예시하고 있다.

각각의 탈리장치는 각각 모두에 모터와 같은 회전수단(52)을 설치하여 구동시킬 수도 있지만, 도 4에서 도시한 것처럼 1개의 탈리장치에만 회전수단(52)을 설치하고 나머지 탈리장치는 상기 회전수단(52)에 의해 회전 구동하는 체인(56)에 의해 구동되도록 할 수 있다.

이 때, 구동수단(52)의 회전 방향이 바로 체인(56)의 회전 방향이 되는데, 여러 개의 탈리장치 중에서 최소한 하나의 탈리장치는 체인의 회전 방향과 반대방향으로 중심축이 회전하도록 상기 체인(56)을 교차하여 연결할 수도 있다. 도 6에서는 2개의 탈리장치가 나머지 4개의 탈리장치와 반대방향으로 중심축이 회전하도록 하고 있다. 본 명세서에서 “체인을 교차하여 연결한다”는 의미는 바로 도 4에서와 같이 체인의 회전방향과 반대방향의 중심축 회전방향을 갖는 탈리장치가 최소한 하나 이상 되도록 연결하는 것을 의미한다.

또한, 도 6에서는 담체의 중앙부에 3조의 초음파 발진기(41)를 설치하고 있 다.

이와 같이 최소한 하나의 탈리장치를 체인의 회전방향과 반대 방향으로 회전하도록 하고 초음파 발진기(41)를 설치함으로써, 담체(20)의 교반을 효율적으로 수행하게 되고, 담체의 공극에 고착되어 있는 스컴의 탈리 및 제거효과를 증진시킬 수 있다.

본 발명은 담체에 초음파 진동에너지를 가함으로써 스컴의 제거 효과를 가지며, 나아가 초음파 발진기 및 수평방향으로 구동하는 탈리장치를 최소한 하나 이상 구비함으로써 담체에 형성되는 스컴을 효율적으로 제거할 수 있는 초음파 바이오필터 장치를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

본체(10) 내에 오염 가스가 유입되는 가스 유입구(11);

본체 내에 저장되어 상기 오염 가스와 접촉하는 담체(20);

상기 본체의 외부에 설치되는 초음파 발진기(40);

상기 초음파 발진기(40)와 전기적으로 연결되고 상기 담체의 일측면에 복수개로 설치되어, 상기 담체 내부에 초음파 진동을 가하기 위한 초음파 진동부(41);

상기 초음파 발진기(40)와 연결되어 초음파 진동 시간을 제어하기 타이머(42); 및

담체와 접촉하여 처리된 오염 가스가 배출되는 가스 배출구(12);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 바이오필터 장치.
제1항에 있어서, 상기 초음파 진동부(41)는 본체의 양측에서 마주 보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 바이오필터 장치.
본체(10) 내에 오염 가스가 유입되는 가스 유입구(11);

본체 내에 저장되어 상기 오염 가스와 접촉하는 담체(20);

상기 본체의 외부에 설치되는 초음파 발진기(40);

상기 초음파 발진기(40)와 전기적으로 연결되고 상기 담체의 일측면에 복수개로 설치되어, 상기 담체 내부에 초음파 진동을 가하기 위한 초음파 진동부(41);

상기 초음파 진동부(40)와 연결되어 초음파 진동 시간을 제어하기 타이머(42);

상기 담체(20)에 수평방향으로 설치된 중심축(51), 상기 중심축을 회전시키는 회전 수단(52), 및 상기 중심축에 서로 대향하도록 설치되는 복수개의 ‘ㄷ’ 형상의 블레이드(53)로 이루어진 탈리장치(50); 및

담체와 접촉하여 처리된 오염 가스가 배출되는 가스 배출구(12);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 바이오필터 장치.
제3항에 있어서, 본체(10)의 상부에 설치되어 담체(20)에 물을 공급하기 위한 최소한 하나 이상의 물 분사 노즐(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 바이오필터 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 복수개의 ‘ㄷ’ 형상의 블레이드 중 최소한 하나 이상의 블레이드에 물을 분사시키기 위한 노즐(54)이 복수개 형성되어 있고, 상기 중심축(51)의 일단에 형성된 물공급구(55)로부터 공급되는 물이 상기 노즐(54)을 통해 분사되는 것을 특징으로 하는 초음파 바이오필터 장치.
제3항에 있어서, 상기 탈리장치(50)는 본체(10) 내의 수평방향으로 최소한 하나 이상이 설치되고, 상기 복수개의 탈리장치의 회전수단(52)은 하나의 탈리장치(50)에만 설치되어 나머지 탈리장치 각각의 중심축과 체인(52b)으로 연결된 것을 특징으로 하는 초음파 바이오필터 장치.
제6항에 있어서, 상기 체인은 최소한 하나의 중심축이 다른 중심축과 반대방향으로 회전하도록 교차되어 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 바이오필터 장치.