KR101024296B1

KR101024296B1 - 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치

Info

Publication number: KR101024296B1
Application number: KR1020100096714A
Authority: KR
Inventors: 차명호
Original assignee: 지테크 주식회사
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2011-03-29

Abstract

고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 효과적으로 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치 또는 바이오필터 장치가 개시되어 있다. 이러한 생물학적 탈취 장치는 바이오트리클링필터부, 발포수지 담체와 경질 세라믹 담체가 처리 대상 가스의 흐름 방향으로 순차적으로 배치되어 있는 바이오필터부 및 필요에 따라 미취를 제거하기 위한 오존발생기 및 플라즈마 음이온발생기를 포함한다. 이와 같은 구성을 갖는 생물학적 탈취 장치는 고농도 복합악취를 처리하기에 적합함을 물론 장기간의 사용에도 담체의 성능저하 및 변형이 없으며, 담체의 압밀현상이나 미생물의 과성장에 의한 막힘문제를 해결한 장점을 갖는다.

Description

고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치{BIOLOGICAL DEODORIZATION SYSTEM FOR REMOVAL OF HIGHLY CONCENTRATED ODORS AND VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS}

본 발명은 특히 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 효과적으로 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치 또는 바이오필터 장치에 관한 것이다.

하수 처리장, 폐수 처리장, 음식물 처리장, 축분뇨 처리장 등의 환경 기초 시설에서 유발되는 악취 문제는 늘 해결하기 힘든 난제였다. 보다 효과적이고 경제성을 갖춘 악취 제거 기술을 개발하기 위한 연구가 끊임없이 진행되어 왔으며, 이와 관련된 특허 역시 많이 공개되어 있다.

악취 제거 방식으로서 약액세정방식, 연소방식, 미생물에 의한 생물학적 탈취 방식 등이 보편적으로 이용되고 있다. 특히 그 중에서 여러 종류의 악취 물질을 무리 없이 처리하며 운전상의 경제성을 갖춘 생물학적 탈취 방식은 최근 5년 이래 가장 많이 적용되고 있는 탈취기술이라 할 수 있다.

생물학적 처리법을 이용하여 악취 및 휘발성 유기 화합물(VOC: Volatile Organic Compounds)을 제거하는 방법은 미국에서 처음 개발되었으나, 주로 유럽을 중심으로 지난 몇 년 동안 활발한 연구와 더불어 많은 적용이 이루어졌다. 약 10년 전에 국내에 소개되면서 초기 하수처리장 악취에 적용되었다. 하수 처리장 악취는 복합 악취이면서 저농도 악취로 연속적인 운전이 가능하여 적용하기가 용이하였다.

악취 물질의 생물학적 처리 방법은 미생물의 분해 작용을 이용하는 것이다. 생물학적 처리 방법은 저농도의 고유량 가스에 적합한 기술이다. 오염물질은 담체의 바이오필름 속으로 흡수되고, 이 흡수된 오염물질을 미생물들과의 대사작용에 의한 반응으로 분해시키는 것이 기본 원리이다. 미생물의 분해작용은 산화반응, 때로는 환원반응으로 오염물질을 이산화탄소, 물 그리고 유기 바이오매스(biomass)로 전환시킨다.

악취 물질은 유기물질 또는 무기물질로 미생물이 성장하는데 필요한 에너지원이나 탄소원으로 사용된다. 생물학적 방법으로 처리되는 악취물질은 생물학적으로 분해 가능해야 하며, 미생물에 독성을 주면 안된다. 일반적으로 적용이 잘 되는 가스상의 물질은 분자량이 작으며 물에 대한 용해도가 높은 단일 결합 구조의 물질이다.

복잡한 구조의 물질인 경우 분해에 많은 에너지를 필요로 하며 미생물에 의해 분해가 안되는 경우도 있다. 그러나, 알코올류, 알데히드류, 케톤류 그리고 간단한 방향족화합물 같은 유기물질과 황화수소와 암모니아와 같은 무기물질은 생물학적으로 분해가 용이하다.

<생물학적 탈취설비의 제거 반응기작>

상기 생물학적 탈취설비의 제거 반응기작과 같이 미생물은 악취 및 VOC를 미생물의 에너지원인 탄소원으로 이용하고 질소를 세포증식에 이용하기 때문에 결국 악취 및 VOC는 미생물의 먹이로 이용되어 제거되는 것이다.

하기 표 1에는 현재까지 알려져 있는 다양한 미생물 담체의 생물학적 탈취 설비(또는 장치)에 대한 담체의 교체 주기, 탈취 효율, 이들의 장점 및 단점이 제시되어 있다. 하기 표 1에서 처리 대상 악취 물질은 하/폐수처리장, 분뇨/축산폐수처리장, 음식물 처리장 등에서 발생하는 암모니아, 황화수소, 아민, 아세트알데히드 등의 악취 유발 물질이다.

이와 같은 종래의 생물학적 탈취 장치들은 상기한 바와 같이 담체의 교체 주기가 짧으며, 과잉 미생물 성장에 의한 담체의 막힘 현상이 발생된다.

따라서, 고농도의 복합악취 처리에 적합한 생물학적 탈취장취의 개발이 필요하게 이르렀다.

한편, 한국등록특허 제10-0528358호(발명의 명칭 : 악취 및 휘발성 유기화합물 제거를 위한 바이오필터)에는 바이오트리클링(Biotrickling)필터와 미생물이 부착된 활성탄분말 및/또는 제올라이트(zeolite) 분말이 포함된 다공성 발포 고분자 담체로 충전되어 있는 바이오필터를 포함하는 악취물질 및 휘발성유기화합물 제거용 바이오필터 장치가 개시되어 있다. 이 특허문헌에 따른 바이오필터 장치에서 사용되는 바이오필터 또한 다공성 발포 고분자 담체로만 이루어져 있어 장기간 사용에 따른 담체의 성능저하 및 변형이 여전히 문제가 된다.

또한, 한국등록특허 제10-0834308호(발명의 명칭 : 로터리식 바이오필터 탈취기)에는 다수개로 구획 형성된 정화조를 통해 유입된 가스를 단계적으로 정화하도록 하는 바이오필터 탈취기가 개시되어 있다. 이러한 바이오필터 탈취기는 담체 및 다공판을 메운 오염물질로 이루어지는 바이오매스를 제거하기가 어려워 장기간 사용에 따른 담체의 성능저하 및 변형이 여전히 문제가 된다.

아울러, 한국등록특허 제10-0936440호(발명의 명칭: 바이오필터를 이용한 악취 탈취방법 및 그 탈취기)에는 미세먼지와 악취 및 VOC를 제거하고 가습을 도모하여 생물 반응에 적합한 환경설정이 가능하도록 제공함으로써 바이오필터에서 상부에 적당량의 배양된 미생물을 샤워를 통해 지속적으로 탈리시켜 적정한 배양을 유지시켜줘 여재의 막힘을 줄여서 생물학적 처리를 극대화할 수 있는 바이오필터를 이용한 악취 탈취방법 및 그 탈취기가 개시되어 있다. 세정 및 자외선에 의한 수동적인 처리에 의해 담체의 공극을 메운 오염물질로 이루어지는 바이오매스를 제거하므로 바이오매스의 제거효율이 높지 못하며 이에 따라 장기간 사용에 따른 담체의 성능저하 및 변형이 여전히 문제가 된다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 장기 사용에 따른 담체의 변형이 없고 과잉 미생물 성장에 의한 담체의 막힘 문제도 발생할 가능성이 매우 낮으며, 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds : VOCs)까지도 처리 가능하고, 재질이 가볍고 단단하여 장시간 사용하여도 담체 변형의 문제가 없는 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치를 제공하는 데에 있다.

상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치는, 처리 대상 가스를 내부로 유입시키기 위한 가스 유입구(11a)와 처리된 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출구(11b)를 갖는 함체로 된 커버(11)와, 상기 커버(11) 내부를 구획하며 지그재그 유로를 형성하는 격벽이 구비되되, 상기 커버(11)의 내부 바닥면(11c)으로부터 상부로 형성되어 상기 커버(11)에 구비된 가스 유입구(11a)가 형성된 측벽(11d)과 함께 제 1 상승유로(12a)를 형성하는 제 1 격벽(13)과, 상기 제 1 격벽(13)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 상면(11e)으로부터 하부로 형성되어 상기 제 1 격벽(13)과 함께 상기 제 1 상승유로(12a)와 연통되는 제 1 하강유로(12b)를 형성하는 제 2 격벽(14)과, 상기 제 2 격벽(14)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 바닥면(11c)으로부터 상부로 형성되어 상기 제 2 격벽(14)과 함께 상기 제 1 하강유로(12b)와 연통되는 제 2 상승유로(12c)를 형성하는 제 3 격벽(15)과, 상기 제 3 격벽(15)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 상면(11e)으로부터 하부로 형성되어 상기 제 3 격벽(15)과 함께 상기 제 2 상승유로(12c)와 연통되는 제 2 하강유로(12d)를 형성하며 상기 커버(11)에 구비된 가스 배출구(11b)가 형성된 측벽(11f)과 함께 제 2 하강유로(12d)와 연통되는 제 3 상승유로(12e)를 형성하는 제 4 격벽(16)으로 이루어지는 생물학적 탈취 장치 본체(10); 상기 제 1 상승유로(12a) 상에 구비되며 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 바이오필터 담체에 부착된 미생물에 의해 1차 제거하는 바이오트리클링필터부(20); 상기 제 2 상승유로(12c) 상에 구비되며 상기 바이오트리클링필터부(20)를 거친 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물이 부착된 발포 수지 담체에 의해 2차 제거하며 발포 수지 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 세정하는 바이오필터부(30); 상기 제 3 상승유로(12e) 상에 구비되며 상기 바이오필터부(30)를 거친 처리 대상 가스에 함유된 미취(微醉) 가스 성분을 처리하는 미취가스 처리부(40); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 바이오트리클링필터부(20)는, 상기 제 1 상승유로(12a) 상에 구비되며 상기 처리 대상 가스의 흐름 방향으로 일렬로 순차적으로 배치되고, 상기 가스 유입구(11a) 하부에 구비되는 가습 및 세정 순환수조(21)와, 상기 가스 유입구(11a) 상부에 구비되어 상기 가스 유입구(11a)를 통해 유입되는 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 바이오필터 담체에 부착된 미생물에 의해 제거하는 폴링 충전층(22)과, 상기 폴링 충전층(22) 상부에 구비되며 상기 가습 및 세정 순환수조(21)로부터 순환수를 상기 폴링 충전층(22)에 공급하여 처리 대상 가스 중에 포함된 수용성 물질을 세정하며 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급하는 가습 및 세정 순환수 분사노즐(23) 및 상기 가습 및 세정 순환수 분사노즐(23) 상부에 구비되어 비산되는 수분을 제거하는 비산수분 제거기(24)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 바이오필터부(30)는, 상기 제 2 상승유로(12c) 상에 구비되며 상기 처리 대상 가스의 흐름 방향으로 일렬로 순차적으로 배치되고, 상기 제 1 하강유로(12b) 및 제 2 상승유로(12c)의 하부에 구비되는 바이오필터 순환수조(31)와, 상기 바이오필터 순환수조(31) 상부에 이격되며 상기 바이오트리클링필터부(20)를 거쳐 상기 제 1 하강유로(12b)를 통해 상기 제 2 상승유로(12c)로 유입되는 처리 대상 가스에 함유된 입자상 오염물질을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물이 부착된 발포수지 담체층(32)과, 상기 발포수지 담체층(32) 상부에 구비되며 상기 발포수지 담체층(32)의 두께보다 크며 미생물이 부착된 경질 세라믹 담체층(33)과, 상기 경질 세라믹 담체층(33)의 상부에 구비되며 상기 바이오필터 순환수조(31)로부터의 순환수를 상기 경질 세라믹 담체층(33)과 상기 발포수지 담체층(32)으로 순차적으로 공급하기 위한 바이오필터 순환수 분사노즐(34)과, 상기 발포수지 담체층(32)에 구비되고 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 사이클로 감속기(50)에 의해 회전 제어되며 발포성 폴리우레탄 담체를 교반시켜 발포수지 담체층(32)에 구비된 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 탈리시키고 탈리된 오염물질이 상기 바이오필터 순환수 분사노즐(34)로부터 공급된 순환수에 의해 세정되도록 하는 교반날개(35)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이오필터 순환수조(31) 내부에 구비되며, 상기 제 1 하강유로(12b)로 하강되는 처리 대상 가스가 상기 바이오필터 순환수조(31)내의 순환수와 표면과 접촉되어 처리 대상 가스에 함유된 입자상 오염물질이 제거될 수 있도록 상기 바이오필터 순환수조(31)내의 순환수를 폭기시키는 폭기관(36)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 경질 세라믹 담체층(33)과 인접 설치되거나 상기 경질 세라믹 담체층(33) 내부에 설치되며 진동에 의해 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 탈리시키는 초음파 진동자(37)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 미취가스 처리부(40)는, 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 오존발생기(41)와, 상기 오존발생기(41)로부터 발생된 오존을 미취 가스 흐름 방향에 대하여 분사시키기 위한 오존분사노즐(42)과, 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 플라즈마 음이온발생기(43)와, 상기 오존분사노즐(42)의 상부 또는 하부에 구비되며 상기 플라즈마 음이온발생기(43)로부터 발생된 음이온을 분사시키기 위한 음이온 분사노즐(44)과, 상기 오존분사노즐(42)과 음이온 분사노즐(44)에 의해 각각 분사된 오존 및 음이온에 의해 처리된 정화가스에 함유된 잔존수분을 제거하여 상기 가스 배출구(11b)로 배출되도록 하는 잔존수분 제거기(45)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴링 충전층(22)에 충전된 폴링의 직경이 25 내지 50mm이며, 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 그 구경이 10 내지 15mm로, 상기 폴링 충전층(22)에 충전된 폴링(pall ring)의 직경이 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 구경보다 더 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 생물학적 탈취 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 미생물 반응 및 탈취 장치에 적용에 적합한 발포수지와 경질 세라믹 담체의 혼합 사용으로 탈취 효과를 높이도록 하였다.

둘째, 고농도의 복합 악취나 휘발성 유기 화합물을 제거하는 과정에서 미생물 반응에 의해 발생하는 바이오매스가 담체의 공극을 막아서 발생하는 성능 저하 현상을 담체 세정 장치 및 초음파 진동자를 적절하게 채택하여 장착함으로써 공극을 메운 바이오매스를 제거하여 지속적인 성능 유지가 가능하도록 하였다.

셋째, 미취가스를 오존 및 음이온을 이용하여 산화처리함으로써 고농도 복합 악취 제거효과가 크도록 하였다.

넷째, 커버 내부를 구획하여 지그재그 유로를 형성하는 격벽이 구비됨으로써 처리 대상 가스가 긴 유로를 통해 이동하게 되므로 처리 대상 가스의 체류시간을 충분히 길게 하여 충분한 가스 처리효율을 가져오게 되는 효과가 있다.

따라서, 종전의 저농도 위주의 바이오필터 적용을 보다 높은 농도의 악취 물질을 제거할 수 있으며, 휘발성 유기 화합물 제거에도 적용이 가능하도록 하였다.

도 1은 본 발명의 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치를 첨부한 예시 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치는 생물학적 탈취 장치 본체(10)와 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 내부에 제공되는 바이오트리클링필터부(20), 바이오필터부(30) 및 미취가스 처리부(40)를 포함한다.

상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)는 처리 대상 가스, 특히 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 포함하는 가스를 내부로 유입시키기 위한 가스 유입구(11a)와 처리된 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출구(11b)를 갖는 커버(11)가 구비된다.

상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)는 상기 커버(11) 내부를 구획하여 지그재그 유로를 형성하는 격벽이 구비된다.

상기 격벽은 상기 커버(11)의 내부 바닥면(11c)으로부터 상부로 형성되어 상기 커버(11)에 구비된 가스 유입구(11a)가 형성된 측벽(11d)과 함께 제 1 상승유로(12a)를 형성하는 제 1 격벽(13)과, 상기 제 1 격벽(13)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 상면(11e)으로부터 하부로 형성되어 상기 제 1 격벽(13)과 함께 상기 제 1 상승유로(12a)와 연통되는 제 1 하강유로(12b)를 형성하는 제 2 격벽(14)과, 상기 제 2 격벽(14)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 바닥면(11c)으로부터 상부로 형성되어 상기 제 2 격벽(14)과 함께 상기 제 1 하강유로(12b)와 연통되는 제 2 상승유로(12c)를 형성하는 제 3 격벽(15)과, 상기 제 3 격벽(15)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 상면(11e)으로부터 하부로 형성되어 상기 제 3 격벽(15)과 함께 상기 제 2 상승유로(12c)와 연통되는 제 2 하강유로(12d)를 형성하며 상기 커버(11)에 구비된 가스 배출구(11b)가 형성된 측벽(11f)과 함께 제 2 하강유로(12d)와 연통되는 제 3 상승유로(12e)를 형성하는 제 4 격벽(16)으로 이루어진다.

이와 같이 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)는 상기 커버(11) 내부를 구획하여 지그재그 유로를 형성하는 격벽이 구비됨으로써 처리 대상 가스가 긴 유로를 통해 이동되게 되므로 처리 대상 가스의 체류시간을 충분히 길게 하여 충분한 가스 처리효율을 가져오게 되는 효과가 있다.

상기 가스 유입구(11a)를 통해 유입된 처리 대상 가스는 상기 제 1 상승유로(12a) 상에 구비되는 상기 바이오트리클링필터부(20)를 거치게 되며, 여기에서 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질이 제거되고 수용성 물질이 세정되며 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분이 공급된다.

상기 바이오트리클링필터부(20)는 상기 제 1 상승유로(12a) 상에 구비되며 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 바이오필터 담체에 부착된 미생물에 의해 1차 제거하게 된다.

이러한 바이오트리클링필터부(20)는 상기 제 1 상승유로(12a) 상에 구비되며 상기 처리 대상 가스의 흐름 방향으로 일렬로 순차적으로 배치되고, 상기 가스 유입구(11a) 하부에 구비되는 가습 및 세정 순환수조(21)와, 상기 가스 유입구(11a) 상부에 구비되어 상기 가스 유입구(11a)를 통해 유입되는 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 바이오필터 담체에 부착된 미생물에 의해 제거하는 폴링 충전층(22)과, 상기 폴링 충전층(22) 상부에 구비되며 상기 가습 및 세정 순환수조(21)로부터 순환수를 상기 폴링 충전층(22)에 공급하여 처리 대상 가스 중에 포함된 수용성 물질을 세정하며 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급하는 가습 및 세정 순환수 분사노즐(23) 및 상기 가습 및 세정 순환수 분사노즐(23) 상부에 구비되어 비산되는 수분을 제거하는 비산수분 제거기(24)를 포함한다.

가습 및 세정 순환수조(21)에 있는 순환수는 pH 조절기(26)에 의해 pH가 조절되고 가습 및 세정수 이송라인(25)을 경유하여 가습 및 세정 순환수 분사노즐(23)을 통해 분사된다. 이때, 가습 및 세정 순환수조(21)에 있는 순환수는 가습 및 순환수 순환펌프(27)에 의해 강제 순환된다.

가습 및 세정 순환수 분사 노즐(23)을 통해 분사된 순환수는 폴링 충전층(22)에 충전되어 있는 충전물을 따라 내려오는 과정에서 오염된 처리 대상 가스와 접촉하게 되어 유입되는 오염된 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염 물질을 제거하고 수용성 물질을 세정하며, 오염된 가스는 90% 이상의 상대 습도를 유지하게 되고, 증발되지 않은 세정수는 계속 재순환되도록 구성된다.

상기 바이오필터부(30)는 상기 제 2 상승유로(12c) 상에 구비되며 상기 바이오트리클링필터부(20)를 거친 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물이 부착된 발포 수지 담체에 의해 2차 제거하며 발포 수지 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 세정한다.

상기 바이오필터부(30)는, 상기 제 2 상승유로(12c) 상에 구비되며 상기 처리 대상 가스의 흐름 방향으로 일렬로 순차적으로 배치되고, 상기 제 1 하강유로(12b) 및 제 2 상승유로(12c)의 하부에 구비되는 바이오필터 순환수조(31)와, 상기 바이오필터 순환수조(31) 상부에 이격되며 상기 바이오트리클링필터부(20)를 거쳐 상기 제 1 하강유로(12b)를 통해 상기 제 2 상승유로(12c)로 유입되는 처리 대상 가스에 함유된 입자상 오염물질을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물이 부착된 발포수지 담체층(32)과, 상기 발포수지 담체층(32) 상부에 구비되며 상기 발포수지 담체층(32)의 두께보다 크며 미생물이 부착된 경질 세라믹 담체층(33)과, 상기 경질 세라믹 담체층(33)의 상부에 구비되며 상기 바이오필터 순환수조(31)로부터의 순환수를 상기 경질 세라믹 담체층(33)과 상기 발포수지 담체층(32)으로 순차적으로 공급하기 위한 바이오필터 순환수 분사노즐(34)과, 상기 발포수지 담체층(32)에 구비되고 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 사이클로 감속기(50)에 의해 회전 제어되며 발포성 폴리우레탄 담체를 교반시켜 발포수지 담체층(32)에 구비된 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 탈리시키고 탈리된 오염물질이 상기 바이오필터 순환수 분사노즐(34)로부터 공급된 순환수에 의해 세정되도록 하는 교반날개(35)를 포함하여 이루어진다.

상기 바이오트리클링필터부(20)를 거쳐 입자상 오염물질이 1차 제거된 처리 대상 가스는 미생물이 부착된 발포수지 담체층(32)과 미생물이 부착된 경질 세라믹 담체층(33)을 거치면서 생물학적으로 처리된다.

발포수지 담체층(32)의 하부에는 바이오필터 순환수조(31)가 제공되고, 바이오필터 순환수조(31)에 있는 순환수는 pH 조절기(31a)에 의해 pH가 조절되면서 바이오필터 순환펌프(38)에 의해 바이오필터 순환수 이송라인(39)을 따라 강제적으로 이송되어 경질 세라믹 담체층(33)의 상부에 마련되어 있는 바이오필터 순환수 분사노즐(34)을 통해 바이오필터부(30)에 공급된다.

한편, 발포수지 담체층(32)이 제공되어 있는 층에는 싸이클로감속기(50)에 의해 제어되는 교반날개(35)가 배치되어 작동된다.

본 발명에 따르면, 악취와 미생물이 초기에 접촉하여 왕성한 바이오매스가 발생하는 하부는 발포수지 담체층(32)을 소량 적용하여 세척 작용이 가능하도록 수분사를 실시함과 동시에 발포수지 담체층(32)을 교반하여 발포수지 담체층(32)을 세척 탈리하게 된다. 상부에는 경질 세라믹 담체층(33)을 충분히 장착하여 공기의 흐름이 원만하도록 여유있는 공극을 형성하면서 안정적인 미생물의 안착으로 활발한 분해작용이 가능하도록 하였다. 경질 세라믹 담체층(33)은 무기질계로 표면에 수많은 작은 기공을 형성하면서 미생물이 생장하는데 적합한 조건을 제공하게 된다. 경질 세라믹 담체는 장시간 높은 수분 중에 사용하면서도 재질이 물러지거나 변형되는 것을 방지하도록 하였다. 도면부호 51은 교반기축을 나타내고, 도면부호 52는 지지메탈박스를 나타낸다.

아울러, 상기 바이오필터 순환수조(31) 내부에 구비되며, 상기 제 1 하강유로(12b)로 하강되는 처리 대상 가스가 상기 바이오필터 순환수조(31)내의 순환수와 표면과 접촉되어 처리 대상 가스에 함유된 입자상 오염물질이 제거될 수 있도록 상기 바이오필터 순환수조(31)내의 순환수를 폭기시키는 폭기관(36)이 더 구비된 것이 바람직하다. 상기 폭기관(36)의 폭기에 의해 바이오필터 순환수조(31)내의 순환수가 처리 대상 가스에 함유된 입자상 오염물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또, 상기 경질 세라믹 담체층(33)과 인접 설치되거나 상기 경질 세라믹 담체층(33) 내부에 설치되며 진동에 의해 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 탈리시키는 초음파 진동자(37)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 초음파 진동자(37)의 진동에 의해 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 탈리시킴으로써 미생물 반응에 의해 발생하는 바이오매스가 담체의 공극을 막아서 발생하는 성능 저하 현상을 방지하여 지속적인 성능 유지가 가능하게 된다.

또한, 상기 폴링 충전층(22)에 충전된 폴링의 직경이 25 내지 50mm이며, 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 그 구경이 10 내지 15mm로, 상기 폴링 충전층(22)에 충전된 폴링(pall ring)의 직경이 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 구경보다 더 큰 것이 바람직하다.

상기 미취가스 처리부(40)는 상기 제 3 상승유로(12e) 상에 구비되며 상기 바이오필터부(30)를 거친 처리 대상 가스에 함유된 미취(微醉) 가스 성분을 처리한다.

이때, 상기 미취가스 처리부(40)는, 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 오존발생기(41)와, 상기 오존발생기(41)로부터 발생된 오존을 미취 가스 흐름 방향에 대하여 분사시키기 위한 오존분사노즐(42)과, 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 플라즈마 음이온발생기(43)와, 상기 오존분사노즐(42)의 상부 또는 하부에 구비되며 상기 플라즈마 음이온발생기(43)로부터 발생된 음이온을 분사시키기 위한 음이온 분사노즐(44)과, 상기 오존분사노즐(42)과 음이온 분사노즐(44)에 의해 각각 분사된 오존 및 음이온에 의해 처리된 정화가스에 함유된 잔존수분을 제거하여 상기 가스 배출구(11b)로 배출되도록 하는 잔존수분 제거기(45)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

바이오필터부(30)를 거친 미취 가스는 미취가스 처리부(40)에서 최종적으로 처리된다. 미취가스 처리부(40)는 오존을 발생시키는 오존발생기(41)와, 오존을 미취 가스에 대하여 분사시키기 위한 오존분사노즐(42)과, 음이온을 발생시키는 플라즈마 음이온발생기(43)와, 미취 가스에 대하여 분사시키기 위한 음이온 분사노즐(44) 및 분사된 오존 및 음이온에 의해 처리된 정화가스에 함유된 잔존수분을 제거하는 잔존수분 제거기(45)로 구성되어 있다.

최종적으로 처리된 가스는 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11)에 마련된 가스 배출구(11b)를 통해 배출된다.

아울러, 본 발명에서는 바이오트리클링필터부(20), 바이오필터부(30) 및 미취가스 처리부(40)가 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 내부에 구비됨으로써 하나의 장치로 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물의 일괄적인 제거가 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 발포성 폴리우레탄 재질과 경질 세라믹 재질을 혼합하여 적용한 바이오필터 장치의 적용과 미생물의 안정적 생장조건이 되도록 수분, 약품, 미생물영양제, 수조의 적정온도, 적정 pH 조건의 유지 등을 통하여 최적의 효과를 얻도록 하였다.

상기 장치에 대한 운전결과 수분 함수율은 80% 이상을 유지하고, 약품은 유입 악취가 암모니아 및 아민류가 유입될 경우 황산을 사용하고, 황화수소 등 산성계 악취물질이 유입 시는 가성소다를 사용하여 중화반응하도록 하였다. 중화반응을 위한 적정한 pH운전 조건은 황산을 사용할 경우 수조내에서 pH 4~5를 유지하고 가성소다를 주입하여 반응할 경우에는 수조내에서 pH 8~9 정도를 유지하여 반응효과를 높이도록 하였다. 미생물영양제는 수조내 미생물에 적정한 영양분을 공급하기 위하여 질소 및 인성분이 포함된 특수제조의 영양제를 일정한 주기로 주입하고, 수조는 특히 겨울철 동파방지 및 저온에서의 미생물 활성저하 방지를 위하여 최소 10도 이상이 되도록 가열장치를 하고 보온을 하도록 하였다.

이를 위하여 본 발명에서는 고농도 복합 악취나 휘발성 유기 화합물의 처리에 효과적으로 대응하기 위하여 악취 물질과 미생물 반응으로 인하여 생성된 바이오매스가 담체 공극에 다량 발생하여 야기되는 처리 효율 저하 현상을 없애기 위해 담체 세정 장치를 구비하였다. 이와 같은 여러 가지 복합 작용으로 인해 생물학적 탈취 장치인 바이오필터는 충분한 처리 효율을 발휘함은 물론 장시간 사용에도 충분히 지속적인 성능의 유지가 가능하도록 한 것이다. 따라서, 종래의 고농도 복합악취 처리에 적용된 바이오필터 장치가 1년 이상의 경과 후 담체 막힘으로 인한 처리 효율 저감이나 장치의 기계적 변형으로 그 본래의 기능을 상실한 경우가 발생하지 않도록 한 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 생물학적 탈취 장치 본체 11: 커버
11a: 가스 유입구 11b: 가스 배출구
11c: 내부 바닥면 11d, 11f: 측벽
11e: 내부 상면 12a: 제 1 상승유로
12b: 제 1 하강유로 12c: 제 2 상승유로
12d: 제 2 하강유로 12e: 제 3 상승유로
13: 제 1 격벽 14: 제 2 격벽
15: 제 3 격벽 16: 제 4 격벽
20: 바이오트리클링필터부 21: 가습 및 세정 순환수조
22: 폴링 충전층 23: 가습 및 세정 순환수 분사노즐
24: 비산수분 제거기 25: 가습 및 세정수 이송라인
26: pH 조절기 27: 가습 및 순환수 순환펌프
30: 상기 바이오필터부 31: 바이오필터 순환수조
31a: pH 조절기 32: 발포수지 담체층
33: 경질 세라믹 담체층 34: 바이오필터 순환수 분사노즐
35: 교반날개 36: 폭기관
37: 초음파 진동자 38: 바이오필터 순환펌프
39: 바이오필터 순환수 이송라인 40: 미취가스 처리부
41: 오존발생기 42: 오존분사노즐
43: 플라즈마 음이온발생기 44: 음이온 분사노즐
45: 잔존수분 제거기 50: 사이클로 감속기
51: 교반기축 52: 지지메탈박스

Claims

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처리 대상 가스를 내부로 유입시키기 위한 가스 유입구(11a)와 처리된 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출구(11b)를 갖는 함체로 된 커버(11)와, 상기 커버(11) 내부를 구획하며 지그재그 유로를 형성하는 격벽이 구비되되, 상기 커버(11)의 내부 바닥면(11c)으로부터 상부로 형성되어 상기 커버(11)에 구비된 가스 유입구(11a)가 형성된 측벽(11d)과 함께 제 1 상승유로(12a)를 형성하는 제 1 격벽(13)과, 상기 제 1 격벽(13)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 상면(11e)으로부터 하부로 형성되어 상기 제 1 격벽(13)과 함께 상기 제 1 상승유로(12a)와 연통되는 제 1 하강유로(12b)를 형성하는 제 2 격벽(14)과, 상기 제 2 격벽(14)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 바닥면(11c)으로부터 상부로 형성되어 상기 제 2 격벽(14)과 함께 상기 제 1 하강유로(12b)와 연통되는 제 2 상승유로(12c)를 형성하는 제 3 격벽(15)과, 상기 제 3 격벽(15)과 근접하며 상기 커버(11)의 내부 상면(11e)으로부터 하부로 형성되어 상기 제 3 격벽(15)과 함께 상기 제 2 상승유로(12c)와 연통되는 제 2 하강유로(12d)를 형성하며 상기 커버(11)에 구비된 가스 배출구(11b)가 형성된 측벽(11f)과 함께 제 2 하강유로(12d)와 연통되는 제 3 상승유로(12e)를 형성하는 제 4 격벽(16)으로 이루어지는 생물학적 탈취 장치 본체(10);
상기 제 1 상승유로(12a) 상에 구비되며 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 바이오필터 담체에 부착된 미생물에 의해 1차 제거하며,
상기 제 1 상승유로(12a) 상에 구비되며 상기 처리 대상 가스의 흐름 방향으로 일렬로 순차적으로 배치되고, 상기 가스 유입구(11a) 하부에 구비되는 가습 및 세정 순환수조(21)와, 상기 가스 유입구(11a) 상부에 구비되어 상기 가스 유입구(11a)를 통해 유입되는 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 바이오필터 담체에 부착된 미생물에 의해 제거하는 폴링 충전층(22)과, 상기 폴링 충전층(22) 상부에 구비되며 상기 가습 및 세정 순환수조(21)로부터 순환수를 상기 폴링 충전층(22)에 공급하여 처리 대상 가스 중에 포함된 수용성 물질을 세정하며 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급하는 가습 및 세정 순환수 분사노즐(23) 및 상기 가습 및 세정 순환수 분사노즐(23) 상부에 구비되어 비산되는 수분을 제거하는 비산수분 제거기(24)를 포함하여 이루어지는 바이오트리클링필터부(20);
상기 제 2 상승유로(12c) 상에 구비되며 상기 바이오트리클링필터부(20)를 거친 처리 대상 가스 중에 포함된 입자상 오염물질을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물이 부착된 발포 수지 담체에 의해 2차 제거하며 발포 수지 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 세정하며,
상기 제 2 상승유로(12c) 상에 구비되며 상기 처리 대상 가스의 흐름 방향으로 일렬로 순차적으로 배치되고, 상기 제 1 하강유로(12b) 및 제 2 상승유로(12c)의 하부에 구비되는 바이오필터 순환수조(31)와, 상기 바이오필터 순환수조(31) 상부에 이격되며 상기 바이오트리클링필터부(20)를 거쳐 상기 제 1 하강유로(12b)를 통해 상기 제 2 상승유로(12c)로 유입되는 처리 대상 가스에 함유된 입자상 오염물질을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물이 부착된 발포수지 담체층(32)과, 상기 발포수지 담체층(32) 상부에 구비되며 상기 발포수지 담체층(32)의 두께보다 크며 미생물이 부착된 경질 세라믹 담체층(33)과, 상기 경질 세라믹 담체층(33)의 상부에 구비되며 상기 바이오필터 순환수조(31)로부터의 순환수를 상기 경질 세라믹 담체층(33)과 상기 발포수지 담체층(32)으로 순차적으로 공급하기 위한 바이오필터 순환수 분사노즐(34)과, 상기 발포수지 담체층(32)에 구비되고 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 사이클로 감속기(50)에 의해 회전 제어되며 발포성 폴리우레탄 담체를 교반시켜 발포수지 담체층(32)에 구비된 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 탈리시키고 탈리된 오염물질이 상기 바이오필터 순환수 분사노즐(34)로부터 공급된 순환수에 의해 세정되도록 하는 교반날개(35)와, 상기 바이오필터 순환수조(31) 내부에 구비되며, 상기 제 1 하강유로(12b)로 하강되는 처리 대상 가스가 상기 바이오필터 순환수조(31)내의 순환수와 표면과 접촉되어 처리 대상 가스에 함유된 입자상 오염물질이 제거될 수 있도록 상기 바이오필터 순환수조(31)내의 순환수를 폭기시키는 폭기관(36) 및 상기 경질 세라믹 담체층(33)과 인접 설치되거나 상기 경질 세라믹 담체층(33) 내부에 설치되며 진동에 의해 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 공극을 메운 입자상 오염물질을 탈리시키는 초음파 진동자(37)를 포함하여 이루어지는 바이오필터부(30);
상기 제 3 상승유로(12e) 상에 구비되며 상기 바이오필터부(30)를 거친 처리 대상 가스에 함유된 미취(微醉) 가스 성분을 처리하는 미취가스 처리부(40);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 미취가스 처리부(40)는,
상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 오존발생기(41)와, 상기 오존발생기(41)로부터 발생된 오존을 미취 가스 흐름 방향에 대하여 분사시키기 위한 오존분사노즐(42)과, 상기 생물학적 탈취 장치 본체(10)의 커버(11) 외부에 구비되는 플라즈마 음이온발생기(43)와, 상기 오존분사노즐(42)의 상부 또는 하부에 구비되며 상기 플라즈마 음이온발생기(43)로부터 발생된 음이온을 분사시키기 위한 음이온 분사노즐(44)과, 상기 오존분사노즐(42)과 음이온 분사노즐(44)에 의해 각각 분사된 오존 및 음이온에 의해 처리된 정화가스에 함유된 잔존수분을 제거하여 상기 가스 배출구(11b)로 배출되도록 하는 잔존수분 제거기(45)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 폴링 충전층(22)에 충전된 폴링의 직경이 25 내지 50mm이며, 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 그 구경이 10 내지 15mm로, 상기 폴링 충전층(22)에 충전된 폴링(pall ring)의 직경이 상기 경질 세라믹 담체층(33)에 구비된 담체의 구경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 고농도 복합 악취 및 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 생물학적 탈취 장치.