KR100752597B1 - 유무기 복합담체를 적용한 탈취시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유무기 복합담체를 적용한 탈취시스템에 관한 것으로, 하수처리장과 폐수처리장, 분뇨처리장 및 석유화학관련공장에서 발생하는 악취물질을 유기성 담체와 무기성 담체를 일정비율로 적층한 복합담체층으로 분해하여 무취화 시킨 후 외부로 배출함으로써 악취제거에 높은 효율을 갖도록 한 특징이 있다.

본 발명에 사용되는 유무기 복합담체는 크게 세 부분으로 구성되는바, 미생물의 서식처를 제공하고, 황화수소와 암모니아를 분해하는 독립영양 미생물에 탄소원을 제공하며, 복합담체층(1)의 최하부에 30%의 높이로 형성된 수피층(2)과; 상기 수피층(2) 상부에 형성되되, 복합담체층(1) 전체의 20%의 높이로 형성되며, 미생물의 생장 및 성장에 필요한 영양물질을 함유한 퇴비층(3)과; 상기 퇴비층(3)의 상부에 형성되되, 복합담체층(1) 전체의 50%의 높이로 형성되며, 다공성 발포고분자 담체로 입자의 크기가 2.5 내지 5㎝의 정육면체 형태로 구성된 폴리우레탄 폼 층(4)으로 구성되어, 가스상 오염물질의 처리에 효과적인 대략적인 구성을 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 반응조 내부로 유입되는 오염물질을 전처리조에서는 가습시스템을 이용하여 입자형태의 오염물질을 1차적으로 제거한 후, 유기성담체와 무기성담체로 구성된 복합담체층을 통해 무취의 가스로 배출되는 효과가 있다.

또한, 수피층과 퇴비층으로 구성된 유기성담체는 미생물에 대한 서식처를 제공과 함께 동시에 영양분 공급원의 역할을 담당하도록 하고, 높은 비표면적과 공극률을 가지는 폴리우레탄 폼으로 구성된 무기성담체는 미생물의 대사활동을 극대화할 수 있는 생장공간을 제공하는 복합담체층으로 구성되어, 유입되는 악취물질을 효율적으로 처리함과 동시에 설비의 수명을 증가시키도록 하며, 이로 인해 처리능력은 향상되고 처리비용은 절감되는 또 다른 효과가 있다.

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Description

유무기 복합담체를 적용한 탈취시스템 { A deodorant system mixed organic and inorganic media properly }

도 1은 본 발명에 적용된 복합담체층의 대략적인 모식도

도 2는 본 발명이 적용된 탈취시스템의 평면도

도 3은 본 발명이 적용된 탈취시스템의 단면도

도 4는 본 발명이 적용된 탈취시스템을 이용하여 휘발성 유기화합물의 처리효율을 나타낸 그래프

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1: 복합담체층 2: 수피층

3: 퇴비층 4: 폴리우레탄 폼 층

10: 지지기초 20: 반응조

21: 전처리조 22: 가습시스템

23: 전처리담체층 30: 히터

31: 용수공급조 32: 살수시스템

40: 송풍기

본 발명은 탈취시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 하수처리장과 폐수처리장, 분뇨처리장 및 석유화학관련공장에서 발생하는 악취물질을 유기성 담체와 무기성 담체를 일정비율로 적층한 복합담체층으로 분해하여 무취화 시킨 후 외부로 배출함으로써 악취제거에 높은 효율을 가지도록 한 유무기 복합담체를 적용한 탈취시스템에 관한 것이다.

일반적으로 악취라 함은, 인간이 감지할 수 있는 불쾌한 냄새를 지칭하는 것으로, 통상 주위 환경에서 발생하고 있는 악취의 근원물질은 많은 종류가 있다.

악취는 여러 가지 악취물질의 복합작용에 의해 나타나며 각각의 발생원으로는 일반 공장을 제외하고도 하수처리장, 위생처리장, 분뇨처리장 및 석유화학관련공장에서 발생하는 복합악취와 휘발성 유기화합물과 같은 가스상 오염물질이 문제 시 되고 있으며, 또한 근래 들어 지속적으로 문제가 되고 있는 음식물류 폐기물 자원화 시설 등을 들 수 있다.

근래에 들어 이러한 악취로 인한 민원발생건수가 증가하고 있으며, 발생원이 되는 시설에서는 주변과의 대응에 고충을 겪고 있어서 악취를 제거하는 방법에 대해서 다양한 각도로 노력하고 있는 것이 현실이다.

현재 국내의 악취 규제물질은 암모니아와 메틸메르캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드, 노르말 부틸 알데히드, 이소 부틸알데히드 및 스틸렌 등 12가지 항목이 지정되어 있으며, 2010년까지 모두 22가지 항목으로 확대할 예정으로 있어 더욱 악취제거를 위한 노력이 시급한 실정이다.

이러한 악취물질의 제거 방법에는 크게 물리적, 화학적 악취제거와 생물학적 악취제거로 구분되는바, 물리적인 악취제거로는 물로 세척하거나, 활성탄, 제올라이트, 실리카겔, 활성백토 등의 흡착제로 흡착제거 하는 방법 등이 있고, 화학적인 악취제거방법으로는 마스터킹법과 중화법 등이 있으며 생물학적인 방법으로는 biofilter, bioscrubber, biotrickling filter 등이 있다.

이중, 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법은 물리적인 악취제거와 화학적인 악취제거를 결합한 방법이다. 그러나 물리 · 화학적인 방법은 높은 운영비, 일정 사용기간이 지나면 새로운 물질로의 대체, 세척수나 세정에 사용된 산 · 알칼리의 처리가 요구되어지며, 이에 따른 2차 환경오염을 유발하는 문제점을 내포하고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 반응조 내부로 유입되는 오염물질을 전처리조에서는 가습시스템을 이용하여 입자형태의 오염물 질을 1차적으로 제거한 후, 유기성담체와 무기성담체로 구성된 복합담체층을 통해 무취의 가스로 배출되도록 함을 목적으로 한다.

또한, 수피층과 퇴비층으로 구성된 유기성담체는 미생물에 대한 서식처를 제공과 함께 동시에 영양분 공급원의 역할을 담당하도록 하고, 높은 비표면적과 공극률을 가지는 폴리우레탄 폼으로 구성된 무기성담체는 미생물의 대사활동을 극대화할 수 있는 생장공간을 제공하는 복합담체층으로 구성되어, 유입되는 악취물질을 효율적으로 처리함과 동시에 설비의 수명을 증가시키도록 하며, 이로 인해 처리능력은 향상되고 처리비용은 절감되도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 유무기 복합담체를 적용한 탈취시스템에 관한 것으로, 하수처리장과 폐수처리장, 분뇨처리장 및 석유화학관련공장에서 발생하는 악취물질을 유기성 담체와 무기성 담체를 일정비율로 적층한 복합담체층으로 분해하여 무취화 시킨 후 외부로 배출함으로써 악취제거에 높은 효율을 갖도록 한 특징이 있다.

본 발명에 사용되는 유무기 복합담체는 크게 세 부분으로 구성되는바, 미생물의 서식처를 제공하고, 황화수소와 암모니아를 분해하는 독립영양 미생물에 탄소원을 제공하며, 복합담체층(1)의 최하부에 30%의 높이로 형성된 수피층(2)과; 상기 수피층(2) 상부에 형성되되, 복합담체층(1) 전체의 20%의 높이로 형성되며, 미생물의 생장 및 성장에 필요한 영양물질을 함유한 퇴비층(3)과; 상기 퇴비층(3)의 상부 에 형성되되, 복합담체층(1) 전체의 50%의 높이로 형성되며, 다공성 발포고분자 담체로 입자의 크기가 2.5 내지 5㎝의 정육면체 형태로 구성된 폴리우레탄 폼 층(4)으로 구성되어, 가스상 오염물질의 처리에 효과적인 대략적인 구성을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 적용된 복합담체층의 대략적인 모식도이고, 도 2는 본 발명이 적용된 탈취시스템의 평면도이고, 도 3은 본 발명이 적용된 탈취시스템의 단면도이고, 도 4는 본 발명이 적용된 탈취시스템을 이용하여 휘발성 유기화합물의 처리효율을 나타낸 그래프이다.

우선, 본 발명인 복합담체층(1)의 가장 하부에 형성되어 담체층 전체를 자체적으로 지탱하는 지지대 역할과 미생물의 서식처 역할을 제공하는 수피층(2)은, 장단면의 길이가 2.5 내지 5㎝의 크기로 구성된 수피(bark)를 전체 복합담체층(1)의 30%의 두께로 형성시키는 구성을 갖는다.

상기 수피층(2)은 공극의 평균 직경이 약 14044Å이고, 겉보기 밀도는 약 0.4063g/㎖로써, 미생물의 서식처 역할과 함께 대표적인 악취물질인 황화수소나 암모니아를 분해하는 독립영양 미생물(autotrophs)에 탄소원을 제공하도록 구성된다.

한편, 상기 수피층(2)의 상부에 형성되는 퇴비층(3)의 구성을 살펴보면, 복합담체층(1) 전체의 20%의 두께로 형성되며, 미생물이 정상적으로 생장 및 성장하기 위해 필요한 영양물질을 공급하는 구성을 갖는다.

상기 퇴비층(3)을 이루는 바람직한 구성비를 살펴보면, 수분이 60 내지 70%이고, 유기물 함량이 32 내지 38%이며, 질소가 2%로 구성되며, 비소 1.95㎎/㎏, 카드뮴 1.16㎎/㎏, 납 11.03㎎/㎏, 크롬 10.15㎎/㎏, 구리 19.87㎎/㎏, 아연 118.59㎎/㎏, 니켈 7.56㎎/㎏로 구성되어 비료관리법의 허용량을 만족하도록 구성된다.

또한, 상기 퇴비층(3)의 상부에 형성되는 폴리우레탄 폼 층(4)의 구성을 살펴보면, 복합담체층(1) 전체의 50%의 두께로 형성되며, 넓은 비표면적과 경량성의 장점이 있으며, 화학적으로 안정되며 미생물의 부착성이 좋은 구성을 갖는다.

상기 폴리우레탄 폼 층(4)은, 다공성의 발포고분자 담체로써 입자의 크기는 약 2.5 내지 5㎝의 정육면체 형태로 구성되며, 비표면적이 50 내지 60㎡/g인 형태로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명이 적용된 탈취시스템의 구성을 살펴보면, 대략적인 형태가 종래의 탈취시스템과 대동소이한 형태로 구성되는바, 가스상 오염물질이 발생하는 구역을 설정하여 포집장치를 설치하고, 포집된 가스를 지지기초(10)의 상부에 설치된 반응조(20) 내부로 이송하기 위해 송풍기(40)가 구비된다.

한편, 상기 반응조(20)의 일측으로는 전처리조(21)가 구비되는바, 그 내부로 는 전처리담체층(23)이 구비되고, 상기 전처리조(21)의 상부로는 가습시스템(22)이 구비된다.

상기 가습시스템(22)에 의해서는 미생물의 활동이 왕성하게 이루어지기 유리한 조건으로 유지되도록 하며, 전처리담체층(23)에 의해서는 입자상 오염물질은 제거되고, 고농도의 수용성 물질은 일부 제거된 상태에서 90% 이상의 상대습도를 유지하는 조건으로 복합담체층(1)으로 유입되도록 구성된다.

또한, 상기 반응조(20)의 외부로는 히터(30)와 용수공급조(31)가 구비되어 있어서, 히터(30)에 의해 20℃로 유지된 용수가 반응조(20) 상에 설치된 살수시스템(32)을 통해 복합담체층(1)으로 살수되도록 구성된다.

상기 히터(30)와 용수공급조(31) 및 살수시스템(32)에 의해 미생물에 의한 분해반응이 원활하게 이루어지도록 하며, 순환수가 결빙되어 미생물 활동을 억제하는 현상을 방지하는 등의 구성을 갖는다.

상기와 같이 설치된 본 발명을 이용하여 휘발성 유기화합물인 톨루엔의 제거효율을 측정한 결과를 도 4를 통해 살펴보면 다음과 같다.

톨루엔의 유입농도를 210ppm으로 하였고, 체류시간은 1분으로 하였으며, 부하율은 49g/㎥·hr으로 운전하였다. 도 4에 나타난 바와 같이 미생물 접종 초기 60일까지는 반응기 내 미생물이 충분히 활성화되지 않아 제거율이 낮았으나, 60일 이후 제거율이 100%에 도달되었다.

정상상태에 도달한 후, 75일까지는 실험실 기온이 20℃ 이상으로 제거효율이 100%에 달했으나, 75일 이후 실험실 기온이 20℃ 이하로 떨어지면서 제거율이 60 내지 80%로 저하되었다. 이는 반응기 내 미생물이 온도에 매우 민감하게 반응하는 결과를 나타낸 것으로, 반응기의 적정온도를 유지할 수 있도록 하는 보온 및 가온 설비가 필요함을 확인할 수 있었다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 반응조 내부로 유입되는 오염물질을 전처리조에서는 가습시스템을 이용하여 입자형태의 오염물질을 1차적으로 제거한 후, 유기성담체와 무기성담체로 구성된 복합담체층을 통해 무취의 가스로 배출되는 효과가 있다.

또한, 수피층과 퇴비층으로 구성된 유기성담체는 미생물에 대한 서식처를 제공과 함께 동시에 영양분 공급원의 역할을 담당하도록 하고, 높은 비표면적과 공극률을 가지는 폴리우레탄 폼으로 구성된 무기성담체는 미생물의 대사활동을 극대화할 수 있는 생장공간을 제공하는 복합담체층으로 구성되어, 유입되는 악취물질을 효율적으로 처리함과 동시에 설비의 수명을 증가시키도록 하며, 이로 인해 처리능력은 향상되고 처리비용은 절감되는 또 다른 효과가 있다.

Claims (3)

1. 지지기초(10)의 상부로 담체가 내재된 반응조(20)가 설치되고, 반응조(20) 내부로 오염물질이 이송되도록 반응조(20) 외부에 송풍기(40)가 구비되며, 상기 반응조(20)의 전측으로는 가습시스템(22)이 구비된 전처리조(21)가 설치되고, 반응조(20)의 외부에 형성된 히터(30)와 용수공급조(31)에 의해 반응조(20) 상부에 설치된 살수시스템(32)을 통해 담체로 살수되도록 구성된 탈취시스템에 있어서,

   반응조(20)의 내부 바닥면에는 미생물의 서식처를 제공하고, 황화수소와 암모니아를 분해하는 독립영양 미생물에게 탄소원을 제공하며, 복합담체층(1)의 최하부에 30%의 높이로 형성되도록 구성된 수피층(2)과;

   상기 수피층(2) 상부에 형성되되, 복합담체층(1) 전체에 대하여 20%의 높이로 형성되며, 미생물의 생장 및 성장에 필요한 영양물질을 함유한 퇴비층(3)과;

   상기 퇴비층(3)의 상부에 형성되되, 복합담체층(1) 전체의 50%의 높이로 형성되며, 다공성 발포고분자 담체로 입자의 크기가 2.5 내지 5㎝의 정육면체 형태로 구성된 폴리우레탄 폼 층(4)이 순차적으로 적층됨을 특징으로 하는 유무기 복합담체를 적용한 탈취시스템.
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