KR101466758B1 - 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치 - Google Patents

바이오 필터를 이용한 악취처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전처리부와 바이오 필터부와 후처리부를 포함하여 폐색 현상과 눌림 현상을 방지하고 악취제거 효율을 높이는 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치에 관한 것이다.
전처리부는 공기가 유입하여 전처리된다. 바이오 필터부는 전처리부를 거친 공기가 바이오 필터를 통과하면서 생물학적으로 분해되어 악취를 제거하며, 합성수지 또는 세라믹을 포함하여 이루어진 지지체와, 지지체에 도포 또는 결합되며 알지네이트(alginate)와 폴리비닐알코올(PVA)와 활성탄과 미생물을 포함하는 담체부를 구비하는 미생물 고정화 담체에 의한 담체층으로 형성된다. 후처리부는 바이오 필터부를 통과한 공기에 남아 있는 악취를 제거하며, 제습제 또는 활성탄을 포함하는 다수의 흡착층으로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 담체의 폐색 현상과 눌림현상을 방지하고 악취제거 효율을 높이고, 지지체에 도포막이 형성되어 담체를 형성하므로 채널링 방지에 의해 사영역 발생 방지를 통한 담체층 내부의 공기가 통하지 않는 혐기성 영역을 해소하여 안정적인 악취분해 효율을 유지하며, 바이오 필터에서 미처 제거되지 못한 악취유발물질을 활성탄에서 효과적으로 제거하고 활성탄의 교체를 용이하게 하는 효과가 있다.

Description

바이오 필터를 이용한 악취처리 장치{Deodorizing apparatus using bio filter}
본 발명은 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 담체의 폐색 현상과 눌림 현상을 방지하고 악취제거 효율을 높이는 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치에 관한 것이다.
하수처리장, 음식물 처리장, 축산 폐수처리장, 슬러지 소각 및 건조설비, 쓰레기 매립장, 각종 화학공장 등에서 발생하는 악취성분은 발생물질이나 발생원에 따라 오염물질의 구성이 매우 다양하며, 주요 악취유발물질로서는 황화수소, 메르캅탄 등의 황화합물, 암모니아, 아민과 같은 질소화합물, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌 등의 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs) 또는 휘발성 황화합물(volatile sulfur compounds) 등이 있다.
상기와 같은 악취성분들은 주로 물과 이산화탄소로 전환되어 제거되는 것이 일반적이며, 현재 사용되고 있는 악취가스 처리기술로는 크게 활성탄 흡착법과 약액 세정법, 오존 산화법, 연소 탈취 등의 물리 화학적 탈취방법과 토양 미생물 처리법, 활성 슬러지법, 바이오 필터 등의 생물학적 탈취방법이 있다.
이러한 방법들은 처리환경에 따라 단독 또는 2개 이상을 병행하여 사용하기도 하는데, 물리적 처리부와 생물학적 처리부와 화학적 처리부가 하나의 모듈로 구비된 탈취기로서 한국등록특허 제10-0938497호 등도 개시되어 있다. 상기 물리 화학적 탈취방법은 약품, 재료비 등 운영비의 문제들이 상존하며, 생물학적 탈취방법은 많은 부지면적을 필요로 하고 압력손실이 높아 동력비가 많이 소요되는 단점이 있다.
이에 따라 최근에는 생물학적 탈취방법 중 작은 공간에서 적은 비용으로 운영할 수 있으며 탈취효율이 높은 미생물 담체를 이용하는 충전형 미생물 탈취법에 대한 관심이 높아지고 있다.
담체 충전형 미생물 탈취방법은 바이오필터라고도 하는데, 이는 미생물을 고정화시킨 담체를 충전탑에 채우고 여기에 악취가스를 유입시켜 제거하는 방법으로서, 유입된 악취가스는 미생물에 의해 분해되고 분해에 의해 발생하는 에너지와 분해물질을 미생물을 이용하여 생장을 유지함으로써 악취성분이 분해 및 제거되는 원리이다.
상기와 같은 미생물을 이용한 생물학적 방법은 지금까지 주로 일반 오,폐수 처리에 이용되고 있으나, 최근에는 악취제거 분야에도 적용되어 그 활용성이 증대하고 있다.
이러한 대기분야에서의 처리기술들은 미생물을 고농도로 담체에 고정화하여 안정적으로 배양하고 생장할 수 있도록 하는 데 중점을 두고 있으며, 이러한 미생물은 성장 및 증식을 위하여 수분 및 영양소 공급을 요구하고 있고, 특히 생물학적 탈취장치의 경우 인입되는 악취가스의 급격한 성분변화로 인해 담체에 생육하는 미생물이 화학적 충격을 받는 것을 방지하는 것이 매우 중요하다.
종래 다공성 세라믹 담체를 구비하는 바이오 필터를 이용한 탈취장치로 한국등록특허 제10-1009339호, 한국등록특허 제10-1183090호 등이 개시되어 있고, 많은 생물량을 보유하도록 다공성 고분자 담체를 구비하는 바이오 필터를 이용한 탈취장치도 개발되어 있다. 그런데, 다공성 고분자 담체는 가볍고 내부공극이 넓어 많은 생물량을 보유할 수 있지만, 장기간 탈취기 운전시 미생물의 과다 증식으로 인한 폐색 현상과 유입되는 풍압 및 자체 무게에 의한 눌림 현상으로 인해 차압이 상승하는 문제점이 있었다.
또한, 습식 방식의 탈취기의 경우 토출구를 통해 처리된 공기 배출시 수분(습기)이 과다 함유되는데, 이때 배출되는 습기는 산성 또는 염기성의 습기로 인해 각종 염들이 포함되어 있어 토출구 근처의 토양오염 및 식물 폐사 등의 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 감안한 본 발명의 목적은 담체의 폐색 현상과 눌림현상을 방지하고 악취제거 효율을 높이는 악취처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 담체층 내에 채널링 방지를 통해 사영역 발생 방지로 담체층 내부의 공기가 통하지 않는 혐기성 영역을 해소하여 안정적인 악취분해 효율을 유지하는 악취처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 따른 목적은 바이오 필터에서 미처 제거되지 못한 악취유발물질을 활성탄에서 효과적으로 제거하고 활성탄의 교체를 용이하게 하는 악취처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치는 악취를 포함한 공기가 유입하여 전처리되는 전처리부와, 전처리부를 거친 공기가 바이오 필터를 통과하면서 생물학적으로 분해되어 악취를 제거하는 바이오 필터부와, 바이오 필터부를 통과한 공기에 남아 있는 악취를 제거하는 후처리부를 포함하며; 바이오 필터부는 합성수지 또는 세라믹을 포함하여 이루어진 지지체와, 지지체에 도포 또는 결합되며 알지네이트(alginate)와 폴리비닐알코올(PVA)와 활성탄과 미생물을 포함하는 담체부를 구비하는 미생물 고정화 담체에 의한 담체층으로 형성되며, 후처리부는 제습제 또는 활성탄을 포함하는 다수의 흡착층으로 이루어진다.
전처리부에 유입되는 유로 단면적보다 후처리부에서 유출되는 유로 단면적을 크게 하여 유속을 감소시킨다.
다수의 흡착층은 1차로 습기를 제거하는 제습제를 포함하는 1차 흡착층과, 2차로 악취유발물질을 제거하는 활성탄을 포함하는 2차 흡착층으로 구성된다.
전처리부는 세정수를 분사시키는 분사노즐과, 분사노즐을 통해 분사되는 세정수와 공기의 접촉면적을 넓히도록 공극률과 비표면적이 큰 충진물로 형성된 폴링(pall ring)층을 포함한다.
전처리부의 후단 또는 후처리부의 전단에는 액적을 분리하기 위한 데미스터가 설치된다.
본 발명에 의한 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치에 의하면, 담체의 폐색 현상과 눌림현상을 방지하고 악취제거 효율을 높이고, 지지체에 도포막이 형성되어 담체를 형성하므로 채널링 방지를 통한 사영역 발생 방지에 의해 담체층 내부의 공기가 통하지 않는 혐기성 영역을 해소하여 안정적인 악취분해 효율을 유지하며, 바이오 필터에서 미처 제거되지 못한 악취유발물질을 활성탄에서 효과적으로 제거하고 활성탄의 교체를 용이하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 의한 악취처리 장치의 미생물 고정화 담체를 나타내는 구성도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 의한 악취처리 장치의 미생물 고정화 담체에서 도 2 (a)의 지지체를 자세히 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 악취처리 장치의 미생물 고정화 담체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 의한 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치의 작용 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치는 몸체(100)에 전처리부(200)와 바이오 필터부(300)와 후처리부(400)가 일체로 결합된 구조로 되어 있다. 전처리부(200)와 바이오 필터부(300)는 몸체(100) 내에 설치된 격벽(101)에 의해 나누어져 있으며, 후처리부(400)는 후술하는 스택의 내부에 설치된다.
몸체(100)의 일측 하부에는 전처리부(200)에 악취공기가 유입하도록 유입관(110)이 형성된다. 몸체(100)의 타측에는 후처리부(400)로 공기가 유입되도록 스택(120)이 삽입 설치된다. 몸체(100)의 내부 하측에는 전처리부(200)에 공급되는 세정수가 저장되는 한편, 바이오 필터부(300)의 담체에 미생물을 활성화시키기 위해 공급되는 필터수가 저장된다. 스택(120)은 몸체(100)의 내부로 삽입되는 내부 스택(121)과 몸체의 외부로 돌출되는 외부 스택(122)으로 구성된다.
몸체(100)의 외부에는 세정수와 필터수에 약품을 공급하고 저장하는 약품 탱크(130)가 설치되는 한편, 필터수에 영양제를 공급하고 저장하는 영양제 탱크(140)가 설치된다. 영양제 탱크(140)는 세정수에도 영양제를 공급할 수도 있다.
또한, 몸체(100)의 외부에는 필터수에 기포를 발생시키는 링 블로워(150)가 설치된다. 몸체(100)에는 세정수와 필터수의 pH를 측정하는 pH 미터(160)가 설치되는 한편, 바이오 필터부(300)의 전후 압력차를 측정하는 차압계(170)가 설치된다.
전처리부(200)는 악취가스가 포함된 공기가 유입하여 전처리되는 부분으로서, 세정수를 분사시키는 세정수 분사노즐(210)과, 세정수 분사노즐(210)을 통해 분사되는 세정수를 순환시키는 세정수 순환펌프(220)와, 세정수 분사노즐(210)을 통해 분사되는 세정수와 공기의 접촉면적을 넓히도록 공극률과 비표면적이 큰 충진물로 형성된 폴링(pall ring)층(230)을 포함한다. 전처리부(200)의 후단에는 액적(liquid droplet)을 분리하기 위한 데미스터(240)가 설치된다. 세정수 분사노즐(210)의 상측에는 증기와 물을 분리하는 기수분리기(도시안됨)가 설치될 수 있다.
바이오 필터부(300)는 전처리부(200)를 거친 공기가 바이오 필터를 통과하면서 생물학적으로 분해되어 악취를 제거하는 부분으로서, 다수의 담체층(310)(320)과, 담체층(310)(320)에 필터수를 분사시키는 필터수 분사노즐(330)과, 필터수 분사노즐(330)을 통해 분사되는 필터수를 순환시키는 필터수 순환펌프(340)를 포함한다. 다수의 담체층(310)(320)은 수직방향으로 다수 단으로 배열되어 있으나, 수평방향으로 다수 단으로 배열될 수도 있다.
바이오 필터부(300)의 담체층(310)(320)은 도 2 내지 도 5에 따라 후술한다.
후처리부(400)는 바이오 필터부(300)를 통과한 공기에 남아 있는 악취를 제거하는 부분으로서, 스택(120)의 내부에 설치된다. 후처리부(400)는 후처리부(400)의 전단에 설치되어 액적(liquid droplet)을 분리하기 위한 데미스터(410)와, 제습제 또는 활성탄을 포함하는 다수의 흡착층으로 이루어진다. 본 실시예에서는 다수의 흡착층은 1차로 습기를 제거하는 제습제(실리카겔 등)를 포함하는 1차 흡착층(420)과, 2차로 악취유발물질을 제거하는 활성탄(입상 활성탄)을 포함하는 2차 흡착층(430)으로 구성된다. 활성탄의 입자크기는 0.5 ~ 1.2mm로 하는 것이 바람직하다.
데미스터(410)는 몸체(100)의 내부 스택(121)에 설치되고, 1차 흡착층(420)과 2차 흡착층(430)은 몸체(100)의 외부 스택(122)에 설치된다.
후처리부(400)에서 유체가 유출하는 유로 단면적은 전처리부(200)에 공기가 유입되는 유로 단면적보다 약 2배 이상 크게 하여 유속을 감소시켜 흡착효율을 높인다. 1차 흡착층(420)과 2차 흡착층(430)은 카트리지 형태로 착탈 가능하게 설치하여 교체를 용이하게 한다. 2차 흡착층(430)은 다수 단으로 설치될 수 있으며, 본 실시예에서는 2차 흡착층(430)이 2단으로 설치되어 있다.
본 실시예에서 바이오 필터부(300)의 담체층(310)(320)은 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이 지지체(1100, 2100, 3100)에 담체부(1200, 2200, 3200)가 도포되어 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)를 이룬 바이오 필터를 예로 들어 설명한다. 담체부(1200, 2200, 3200)는 다양한 고정방법에 의해 지지체(1100, 2100, 3100)에 결합되어 고정될 수 있다.
담체층(310)(320)은 합성수지 또는 세라믹을 포함하여 이루어진 지지체(1100, 2100, 3100)와, 지지체(1100, 2100, 3100)에 도포 또는 결합되며 알지네이트(alginate)와 폴리비닐알코올(PVA)와 활성탄과 미생물을 포함하는 담체부(1200, 2200, 3200)를 구비하는 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)로 이루어진다.
지지체(1100, 2100, 3100)는 도시한 바와 같은 통 등 다양한 형태로 형성될 수 있고, 지지체(1100, 2100, 3100)는 담체부(1200, 2200, 3200)의 2/10 ~ 4/10 부피 비율로 구비되는 것이 바람직하며, 특히 담체부(1200, 2200, 3200)의 3/10 부피 비율로 구비되는 것이 바람직하다.
지지체(1100, 2100, 3100)는 내부를 관통하는 유체의 통로가 형성되며 합성수지 또는 세라믹을 포함하여 이루어진다. 지지체(1100, 2100, 3100)를 이루는 합성수지로는 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)에서 선택된 적어도 하나일 수 있으며, 하중을 지지할 수 있는 단단한 소재라면 어느 것이나 무방하다. 지지체(1100, 2100, 3100)는 내부에 유체가 흐를 수 있는 통로가 형성되며, 보다 구체적으로 지지체(1100, 2100, 3100)는 속이 빈 튜브나 관, 또는 다공 구조의 형태일 수 있다. 지지체(1100, 2100, 3100)는 내부를 관통하는 유체의 통로가 형성되므로 생분해 등 생물학적 처리의 대상인 유기물이 운반 유체를 통하여 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)를 원활히 통과할 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에 의한 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)에서는 지지체(1100, 2100, 3100)는 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)에서 선택된 적어도 하나의 합성수지 또는 세라믹 등의 단단한 소재로 형성되어 일정한 높이를 가지도록 이루어질 수 있기 때문에, 압력 또는 무게에 의한 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)의 눌림 현상이 방지될 수 있어 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)의 활용도를 높인다. 보다 구체적으로, 본 발명의 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)는 도 2(a)에서와 같이 기둥 형상의 지지체(1100), 도 2(b)에서와 같이 다공 구조의 지지체(2100), 도 2(c)에서와 같이 격자 구조의 지지체(3100)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
보다 구체적으로, 지지체(1100)의 직경은 50 내지 100 mm, 높이는 100 내지 200 mm인 것이 바람직하다. 지지체(1100)의 직경이 50 mm 미만일 경우에는 미생물 고정화 담체(1000)를 다수개 적층하여 사용시, 하중에 의한 압력이 높아지게 되므로 미생물 고정화 담체(1000)가 파손될 우려가 있다. 지지체(1100)의 직경이 100 mm 초과하는 경우에는 미생물 고정화 담체(1000)를 다수개 적층하여 사용시, 하중에 대한 지지력은 강해지지만 전체 비표면적이 감소하게 되므로 미생물 고정화 담체(1000) 활용의 효율성이 저하될 우려가 있다. 지지체(1100)의 높이가 100 mm 미만일 경우에는 미생물 고정화 담체(1000)를 다수개 적층하여 사용시, 하중에 대한 지지력은 강해지지만 미생물 고정화 담체(1000)를 통과하는 유기물의 미생물 접촉 시간이 감소되어 미생물 고정화 담체(1000)의 성능이 저하될 우려가 있다. 지지체(1100)의 높이가 200 mm 초과하는 경우에는 미생물 고정화 담체(1000)를 장시간 사용시, 미생물 고정화 담체(1000) 내부에서 미생물의 과다 증식으로 인한 공극 폐쇄가 발생할 우려가 있다. 가장 바람직하게는 직경 50 내지 100 mm, 높이 100 내지 200 mm의 기둥 형상의 지지체(1100)를 사용하는 것이 비표면적이 넓으면서도 하중에 대한 지지력이 높아질 수 있어, 성능 및 내구성의 관점에서 바람직하다.
도 2(a)와 도 3에 도시된 바와 같이 지지체(1100)의 내부에는 판상의 격벽(1110)이 다수 형성될 수 있다. 격벽(1110)은 지지체(1100)와 동일하게 합성수지 또는 세라믹 등의 단단한 소재로 형성될 수 있으며, 미생물 고정화 담체(1000)의 비표면적 및 미생물 접촉 면적을 넓히고, 하중에 대한 지지력을 더욱 높이기 위하여 형성된다. 격벽(1110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 미생물 고정화 담체(1000)를 통과하는 유체의 흐름을 막지 않도록 형성된다.
폴리비닐클로라이드(PVC)는 비닐클로라이드 모노머(VCM)를 중합하여 얻어지는 합성 수지로서, 분말 형태의 것을 사용하여 기둥 형상의 성형 과정을 거쳐 지지체(1100, 2100, 3100)를 형성한다. 내약품성, 난연성, 전기절연성이 양호하여 지지체(1100, 2100, 3100)의 내구성을 향상시켜줄 수 있으므로 지지체(1100, 2100, 3100)를 성형하기 위한 주재료로 사용될 수 있다.
세라믹(ceramics)은 비금속 또는 무기질 재료를 고온에서 가열하여 만든 것으로, 보다 구체적으로는 탄화규소(SiC) 또는 질화규소(Si3N4)로 이루어진 엔지니어링 세라믹(engineering ceramics)이 경도와 내약품성, 난연성, 전기절연성이 양호하므로 지지체(1100, 2100, 3100)의 성형 재료로 사용될 수 있다.
담체부(1200, 2200, 3200)는 알지네이트(alginate), 폴리비닐알코올(PVA), 활성탄 및 미생물을 포함하는 혼합액이 고압 분사에 의하여 지지체(1100, 2100, 3100)의 표면에 얇게 도포된 후 경화되어 형성된 도포막이다.
알지네이트(alginate)는 친수성의 천연 고분자이므로 미생물에 대한 독성이 없으며, 포화 붕산 수용액 또는 염화칼슘 수용액 내에서 가교를 형성하여 경화될 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)는, 알지네이트가 경화되면서 담체부(1200, 2200, 3200)를 형성할 때 이미 미생물이 알지네이트와 혼합이 완료되어 있는 상태이므로, 담체부(1200, 2200, 3200)에 미생물이 골고루 빠짐없이 분포할 수 있게 된다.
한편, 담체부(1200, 2200, 3200)에 포함되는 미생물은 60 내지 65℃의 반응 온도에서도 생육이 우수한 바실러스(bacillus)속인 것이 바람직하다. 처리 대상 유기물을 분해하기에 적합한 바실러스로는 단백질 분해력이 높은 바실러스 퓨트리피커스(bacillus Putrificus), 살충력이 높은 바실러스 튜링겐시스(bacillus thuringiensis), 유해균 증식을 억제하는 락토바실러스 아시도필루스(lactobacillus acidophilus), 고온에서 생존력이 우수한 바실러스 메센테리커스(bacillus mesentericus)와 바실러스 서브틸리스(bacillus subtilis) 등이 바람직하며, 이에 한정되지 않는다.
폴리비닐알코올(PVA)는 수용성의 합성 고분자이며, 붕산 수용액 또는 포화 붕산 수용액에 의하여 단단하게 경화될 수 있다. 폴리비닐알코올은 자기 용적의 98배 가량에 달하는 물을 흡수할 수 있을 정도로 친수성이 강하다. 본 발명의 실시예에 의한 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)는 담체부(1200, 2200, 3200)에 폴리비닐알코올을 포함하므로, 처리 대상 유기물과 직접 접촉하게 되는 담체부(1200, 2200, 3200)가 쉽게 건조되지 않을 수 있으며, 따라서 담체부(1200, 2200, 3200)에서 증식되는 미생물의 생육 환경을 일정하게 유지할 수 있으므로, 성능 및 내구성의 관점에서 바람직하다.
활성탄은 비표면적이 크기 때문에, 물질의 흡착력이 우수하다. 따라서, 미생물 고정화에 유리할 뿐만 아니라, 처리 대상 유기물 및 냄새를 잘 흡착할 수 있으므로 담체부(1100)에 포함되도록 하는 것이 성능의 관점에서 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 악취처리 장치의 미생물 고정화 담체의 제조방법을 나타내는 순서도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)의 제조방법은 혼합 단계(S100)와, 회전 단계(S200)와, 분사 단계(S300)와, 경화 단계(S400)를 포함할 수 있다.
혼합 단계(S100)에서는 알지네이트(alginate), 폴리비닐알코올(PVA), 활성탄 및 미생물을 혼합 및 교반함으로써 알지네이트, 폴리비닐알코올(PVA), 활성탄 흡착체 및 미생물을 포함하는 혼합액을 제조한다. 혼합액에는 폴리우레탄, 폴리에틸렌에서 선택된 적어도 하나와 제올라이트가 포함될 수 있다. 미생물은 바실러스(bacillus)속이다. 교반은 약 700 rpm 내지 1,100 rpm의 교반 속도로 약 1 내지 2분간 실시되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 혼합액에는 알지네이트와 폴리비닐알코올을 경화시키기 위하여 포화 붕산 수용액과 염화칼슘 수용액이 더 포함될 수 있다. 혼합액은 혼합이 시작된 후 1 내지 3 시간이 경과하면 경화되기 때문에, 후술하는 회전 단계(S200)와 분사 단계(S300)는 혼합 단계(S100)가 시작된 이후로부터 약 1 내지 3 시간 내에 완료하도록 한다.
회전 단계(S200)에서는 내부를 관통하는 유체의 통로가 형성되며 합성수지 또는 세라믹을 포함하여 이루어진 지지체(1100, 2100, 3100)를 회전시킨다. 지지체(1100, 2100, 3100)를 이루는 합성수지로는 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)에서 선택된 적어도 하나일 수 있으며, 하중을 지지할 수 있는 단단한 소재라면 어느 것이나 무방하다. 지지체(1100, 2100, 3100)는 내부에 유체가 흐를 수 있는 통로가 형성되며, 보다 구체적으로 지지체(1100, 2100, 3100)는 속이 빈 튜브나 관, 또는 다공 구조의 형태일 수 있다.
분사 단계(S300)에서는 회전 중인 지지체(1100, 2100, 3100)에 혼합액을 분사하여 지지체(1100, 2100, 3100)의 표면에 혼합액을 도포한다. 분사 방식은 고압 분사 방식인 것이 바람직하다. 분사 기압은 2 기압 정도인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
경화 단계(S400)에서는 지지체(1100, 2100, 3100)에 도포된 혼합액이 경화되어 담체부(1200, 2200, 3200)를 형성한다. 완성된 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)는 경우에 따라서 배양 단계나 접종 단계를 더 거칠 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 6는 본 발명의 실시예에 의한 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치의 작용 상태도이다. 도시한 바와 같이 유입관(110)을 통해 전처리부(200)의 하측에 유입하는 악취공기는 폴링층(230)을 통과하면서 세정수 분사노즐(210)을 통해 분사되는 세정수에 의해 물리적으로 세정처리된다.
그리고, 전처리부(200)를 통과한 공기는 바이오 필터부(300)의 상측에서 하측으로 필터수 분사노즐(330)을 통해 분사되는 필터수와 함께 담체층(310)(320)을 통과하면서 생물학적으로 처리되어 악취가 제거된다. 필터수는 담체층(310)(320)의 미생물을 활성화시키며, 필터수에는 미생물의 활성화도를 높이기 위해 영양제 탱크(140)를 통해 영양제가 공급된다.
지지체(1100, 2100, 3100)에 담체부(1200, 2200, 3200)가 형성되어 미생물 고정화 담체(1000, 2000, 3000)를 이룬 본 발명의 담체층(310)(320)은 담체의 폐색 현상과 눌림현상을 방지하여 차압상승을 방지하고 악취제거 효율을 높이다. 그리고, 지지체(1100, 2100, 3100)에 담체부(1200, 2200, 3200)가 형성되어 담체를 형성하므로 채널링(channeling) 방지를 통해 담체층(310)(320) 내부의 공기가 통하지 않는 혐기성 영역을 해소하여 안정적인 악취분해 효율을 유지한다.
세정수와 필터수의 pH조절은 약품 탱크에서 공급되는 약품(산화제)에 의해 조절되며, pH미터(160)에 의해 pH가 측정된다. 그리고, 바이오 필터부(300)의 전후 압력차는 차압계(170)에 의해 측정된다. 링 블로워(150)는 필터수에 기포를 발생시켜 필터수 내에 포함된 공기가 용이하게 배출되게 한다.
바이오 필터부(300)에서 악취가 제거된 공기는 외부로 배출되기 전에 후처리부(400)를 통해 수분이 제거되는 한편 미처 제거되지 못한 악취유발물질이 제거되어 악취제거 효율을 높인다. 수분은 1차 흡착층(420)을 통해 제거되며, 악취유발물질은 2차 흡착층(430)을 통해 제거되어, 탈취장치의 외부로 비산되는 것을 방지한다. 2차 흡착층(430)은 바이오 필터부(300)의 담체에서 발생할 수 있는 미약한 취기를 제거하는 효과도 있다. 1차 흡착층(420)과 2차 흡착층(430)은 카트리지 형태로 착탈가능하게 설치되므로 교체가 용이하다.
전처리부(200)의 후단에 설치된 데미스터(240)와, 후처리부(400)의 전단부에 설치된 데미스터(410)는 액적(liquid droplet)을 제거하여 악취제거 효율을 높인다.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 이 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 즉, 본 실시예의 바이오 필터부(300)와 후처리부(400) 사이에는 약액 세정장치, 화학적 처리부 등을 설치할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
100 : 몸체 110 : 유입관
120 : 스택 121 : 내부 스택
122 : 외부 스택 130 : 약품 탱크
140 : 영양제 탱크 150 : 링 블로워
160 : pH미터 170 : 차압계
200: 전처리부 210 : 세정수 분사노즐
220 : 세정수 순환펌프 230 : 폴링층
240, 410 : 데미스터 300 : 바이오 필터부
310, 320 : 담체층 330 : 필터수 분사노즐
340 : 필터수 순환펌프 400 : 후처리부
420 : 1차 흡착층 430 : 2차 흡착층
1000, 2000, 3000 : 미생물 고정화 담체
1100, 2100, 3100 : 지지체
1200, 2200, 3200 : 담체부

Claims (6)

  1. 악취를 포함한 공기가 유입하여 전처리되는 전처리부와,
    상기 전처리부를 거친 공기가 바이오 필터를 통과하면서 생물학적으로 분해되어 악취를 제거하는 바이오 필터부와,
    상기 바이오 필터부를 통과한 공기에 남아 있는 악취를 제거하는 후처리부를 포함하며;
    상기 바이오 필터부는
    기둥 형상, 다공 구조 및 격자 구조로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 형상을 가지며, 합성수지 또는 세라믹을 포함하여 이루어진 지지체가 다수개 적층되며, 상기 지지체에 도포 또는 결합되며 알지네이트(alginate)와 폴리비닐알코올(PVA)와 활성탄과 미생물을 포함하는 담체부를 구비하는 미생물 고정화 담체에 의한 담체층으로 형성되며,
    상기 후처리부는 제습제 또는 활성탄을 포함하는 다수의 흡착층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전처리부에 유입되는 유로 단면적보다 상기 후처리부에서 유출되는 유로 단면적이 크게 형성되어 유속이 감소되는 것을 특징으로 하는 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 흡착층은 1차로 습기를 제거하는 제습제를 포함하는 1차 흡착층과, 2차로 악취유발물질을 제거하는 활성탄을 포함하는 2차 흡착층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전처리부는 세정수를 분사시키는 분사노즐과, 상기 분사노즐을 통해 분사되는 세정수와 공기의 접촉면적을 넓히도록 공극률과 비표면적이 큰 충진물로 형성된 폴링(pall ring)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전처리부의 후단 또는 상기 후처리부의 전단에는 액적을 분리하기 위한 데미스터가 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오 필터를 이용한 악취처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지체는 직경이 50 내지 100mm이고, 높이가 100 내지 200mm인 기둥 형상이며, 상기 기둥 형상의 내부를 관통하는 유체의 통로가 형성되며, 상기 기둥 형상의 내부에 격벽이 다수 형성된 것인 악취처리 장치.
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