KR101549201B1 - 바이오필터를 이용한 탈취시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 악취가스와 접촉성을 높이기 위한 로터리메디아 필터층과 다공체 필터층으로 구성된 바이오필터를 포함하고, 바이오리액터가 구비된 미생물배양조에서 공급되는 배양탈취액의 살포부를 구비한 바이오탈취탑을 구성하여 VOCs, 암모니아가스, 황화수소, 황산화가스, 질산화가스 등과 같은 악취가스 포함 악취물질을 효율적으로 필터링하여 청정 여과 공기 상태로 배기하여 다양한 수처리장의 주된 민원 중 하나인 악취문제를 원천적으로 해결할 수 있도록 한 탈취시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템은 악취가스발생원에서 공급되는 악취가스 유입부, 필터링처리액 배출부, 이 유입부 상부에 구비된 바이오필터, 이 바이오필터 상부에 구비된 배양탈취액 살포부, 그리고 이 살포부 상부에 구비된 배기부를 포함하는 바이오탈취탑; 및 블로어 및 내저면에 배열된 산기관을 포함하는 에어공급부, 상기 바이오탈취탑의 필터링처리액 배출부와 연결된 순환유입부, 상기 바이오탈취탑의 배양탈취액 살포부와 연결된 순환공급부, 수중형 또는 지상형 바이오리액터, 그리고 배수부를 포함하는 미생물배양조;를 포함하여 이루어진다.

Description

바이오필터를 이용한 탈취시스템{DEODORIZING SYSTEM EQUIPPED WITH BIO-FILTER}

본 발명은 바이오필터를 이용한 탈취시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 악취가스와 접촉성을 높이기 위한 로터리메디아 필터층과 다공체 필터층으로 구성된 바이오필터를 포함하고, 바이오리액터가 구비된 미생물배양조에서 공급되는 배양탈취액의 살포부를 구비한 바이오탈취탑을 구성하여 VOCs, 암모니아가스, 황화수소, 황산화가스, 질산화가스 등과 같은 악취가스 포함 악취물질을 효율적으로 필터링하여 청정 여과 공기 상태로 배기하여 다양한 수처리장의 주된 민원 중 하나인 악취문제를 원천적으로 해결할 수 있도록 한 탈취시스템에 관한 것이다.

다양한 하폐수 처리시설이나 산업시설에서 발생되는 공기오염물질, 특히 악취물질로 인하여 대기오염은 물론 주요 민원문제를 일으키고 있는바,

악취 원인물질로는 VOCs, 암모니아가스, 황화수소, 황산화가스, 질산화가스 등이 있다.

이러한 악취 원인물질을 포함한 각종 악취 배기가스를 정화하기 위하여 다양한 종류의 물리적·화학적·생물학적 방법들이 제시된 바,

이와 같은 방법으로는 냉각응축법, 촉매식 연소법, 물리적 흡착법 및 세정법 등이 그것이다.

그러나 이러한 방법들 중에서 물리·화학적 방법은 오염가스의 제거 효율은 높지만 시설비 및 재료비, 약품비 등과 같은 조업비가 많이 소요되고, 저농도의 폐가스를 배출 허용기준까지 저감시키는데 비경제적이고, 2차 오염물질(SOx, CO, NOx)이 발생되는 단점이 있었다.

이에 따라 보다 환경 친화적이면서 고효율 저비용의 청정기술을 개발하려는 노력이 계속되었으며, 그 결과로 미생물의 작용에 의해 VOCs와 악취물질을 이산화탄소, 무취 혹은 취기가 적은 물질로 전환시키는 방법인 생물여과법(Biofiltration)이 대두되었다.

다른 악취 및 VOCs 저감방법들과 비교하여 생물여과법은 낮은 투자비와 조업비, 낮은 에너지 소비율, 낮은 화학물질과 연료 사용량, 저렴한 유지 관리비와 함께 2차 오염물질의 발생이 거의 없는 청정기술이다.

특히 생물여과법의 최대 장점은 상온·상압하에서 조업하기 때문에 운전비가 가장 적게 소요되며 유지관리가 용이하다는 장점이 있다.

이러한 장점 때문에 VOCs와 악취 제거 방법이 물리·화학적 방식에서 생물학적방법으로 전환되고 있으며, 생물여과법이 VOCs와 악취 저감을 위한 가장 유망한 기술로 평가되고 있다.

그러나 종래 바이오필터를 이용한 악취와 VOCs 물질의 제거장치는 바이오필터의 조업 시간이 증가함에 따라 미생물이 증식하여 담체와 담체 사이의 빈공간이 생물막으로 막히는 현상이 발생하고,

따라서 바이오 필터의 조업 초기에는 제거성능이 우수하나 미생물의 과대증식에 의한 담체 기공의 막힘에 따라 공기의 편류 현상에 의한 바이오 필터 성능의 급격한 저하가 있게 되고 높은 압력손실에 의한 많은 동력 소비가 증가되는 문제가 있다.

한편, 하수처리장의 슬러지, 즉 유기성폐기물의 처리와 관련한 기술로는 대한민국 특허공개 제2006-0115691호(2006.11.09) "슬러지 건조장치", 대한민국 특허공개 제2006-0129144호(2006.12.15) "유기물 슬러지 처리 장치" 등이나 그외 선행기술들이 존재하지만, 이와 같은 종래 기술들은 슬러지 건조처리에 주안점을 둠으로써, 그 건조처리과정에서 발생하는 악취 및 유해가스에 대해서는 큰 진전을 보이지 못하고 있다.

또한, 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0335340호(2003.11.27) "유기성폐기물 건조장치", 대한민국 실용신안등록 제20-0381200호(2005.03.31) "음식물 쓰레기 건조 장치" 등도 개시되어 있지만, 유기성 폐기물인 음식물쓰레기에 포함되어 있는 수분을 완전히 제거하기 위한 장치적 구성에 대해 개시하고 있을 뿐이다.

이와 같이, 종래 대부분의 유기성 폐기물의 건조에 대한 기술들은 건조에 대한 효율 및 수분의 완전한 제거를 목표로 함으로써, 악취 및 대기오염의 문제에 대한 효과적인 대안을 제시하고 있지 않아 환경오염에 대한 많은 문제가 있었다.

이러한 문제의 개선을 위한 또 다른 기술로 대한민국 특허등록 제10-0781793호(2007.11.27) "하수슬러지 및 음식물 처리시 발생하는 악취제거 장치"가 개시된 바 있다.

그럼에도 불구하고, 배출되는 처리가스에는 유해성 중금속을 포함한 악취성분이 남아 있기 때문에 특히 지역주민들이 이러한 악취로 인해 하수처리장의 건설을 극심하게 반대하는 원인을 제공하고 있으며, 이에 대한 완벽한 처리시스템의 구현을 지속적으로 요구하고 있다.

더 나아가 보다 환경 친화적이면서 고효율 저비용의 청정기술을 개발하려는 노력이 계속되었으며, 그 결과로 미생물의 작용에 의해 VOCs와 악취물질을 이산화탄소, 무취 혹은 취기가 적은 물질로 전환시키는 방법인 생물여과법(Biofiltration)이 대두되었다.

다른 악취 및 VOCs 저감방법들과 비교하여 생물여과법은 낮은 투자비와 조업비, 낮은 에너지 소비율, 낮은 화학물질과 연료 사용량, 저렴한 유지 관리비와 함께 2차 오염물질의 발생이 거의 없는 청정기술이다.

특히 생물여과법의 최대 장점은 상온·상압하에서 조업하기 때문에 운전비가 가장 적게 소요되며 유지관리가 용이하다는 장점이 있다.

이러한 장점 때문에 VOCs와 악취 제거 방법이 물리·화학적 방식에서 생물학적방법으로 전환되고 있으며, 생물여과법이 VOCs와 악취 저감을 위한 가장 유망한 기술로 평가되고 있다.

그러나 종래 바이오필터를 이용한 악취와 VOCs 물질의 제거장치는 바이오필터의 조업 시간이 증가함에 따라 미생물이 증식하여 담체와 담체 사이의 빈공간이 생물막으로 막히는 현상이 발생하고,

따라서 바이오 필터의 조업 초기에는 제거성능이 우수하나 미생물의 과대증식에 의한 담체 기공의 막힘에 따라 공기의 편류 현상에 의한 바이오 필터 성능의 급격한 저하가 있게 되고 높은 압력손실에 의한 많은 동력 소비가 증가되는 문제가 있다.

아울러 형성된 생물막을 탈리시키기 위해 주기적으로 담체를 교반/세정 및 교환 작업이 필요하고,

오염가스 처리를 위해 긴 체류시간을 요구하기 때문에 장치 규모가 크고, 넓은 시설 부지를 필요로 하는 등 많은 문제점이 있어 효율적이며 안정적으로 악취/VOCs 물질을 처리하지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 악취가스와 접촉성을 높이기 위한 로터리메디아 필터층과 다공체 필터층으로 구성된 바이오필터를 포함하고, 바이오리액터가 구비된 미생물배양조에서 공급되는 배양탈취액의 살포부를 구비한 바이오탈취탑을 구성하여 VOCs, 암모니아가스, 황화수소, 황산화가스, 질산화가스 등과 같은 악취가스 포함 악취물질을 효율적으로 필터링하여 청정 여과 공기 상태로 배기하여 다양한 수처리장의 주된 민원 중 하나인 악취문제를 원천적으로 해결할 수 있도록 한 바이오필터를 이용한 탈취시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 상기 바이오탈취탑의 배양탈취액 살포부를 살포노즐과 이격된 확산패널로 구성하여 살포되는 배양탈취액이 이 확산패널과 충돌하여 에어접촉 및 비산효과를 얻을 수 있도록 하여 배양탈취액의 악취물질 흡착·포집 효율 및 미생물 활성화에 일조할 수 있도록 한 바이오필터를 이용한 탈취시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명은 미생물배용조나 저류조에서 방류되는 처리수(배양탈취액 포함)의 응집 처리(총인 제거 등의 효과)를 위하여 이들의 배수부와 연결된 가압부상조를 추가 구성하고, 또 최소한의 동력으로 가압부상의 핵심인 공기혼합수의 물과 공기의 최적 비율을 유지하도록 벤추리관을 포함하는 자동급기유닛을 도입하고, 이 벤추리관에서 최대 유속이 발생되는 벤추리관 점증부에 급기홀을 도입한 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치를 추가 도입한 탈취시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 자동급기유닛의 벤추리관을 통과하는 물을 공급하는 가압수 공급관이 가압부상조와 연결되어 물을 원활하게 공급받음은 물론 공기혼합수의 물과 공기의 최적 비율(물:공기 = 10:2 ~ 8:2)이 지속적으로 유지되도록 한 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치를 추가 도입한 탈취시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 진정한 무동력 급기구조를 구현하면서도 가압탱크의 과 공기혼합수 유입 문제를 해결하도록 가압탱크와 벤추리관을 연결하는 추가 보조벤추리관 및 급기홀을 도입한 보조급기유닛을 별도로 더 구성한 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치를 추가 도입한 탈취시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 공기혼합수의 적정 공기 혼합비율(물:공기 = 10:2 ~ 8:2) 상태의 상시 보장을 위하여 보조급기유닛의 월류관이 가압탱크 내에서 수두(水頭)와 상시 접촉하는 흡입구를 갖도록 구성한 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치를 추가 도입한 탈취시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템은

악취가스발생원;

상기 악취가스발생원에서 공급되는 악취가스 유입부,

필터링처리액 배출부,

이 유입부 상부에 구비된 바이오필터,

이 바이오필터 상부에 구비된 배양탈취액 살포부, 그리고

이 살포부 상부에 구비된 배기부를 포함하는 바이오탈취탑; 및

시수공급부,

블로어 및 내저면에 배열된 산기관을 포함하는 에어공급부,

상기 바이오탈취탑의 필터링처리액 배출부와 연결된 순환유입부,

상기 바이오탈취탑의 배양탈취액 살포부와 연결된 순환공급부,

수중형 또는 지상형 바이오리액터, 그리고

배수부를 포함하는 미생물배양조;

를 포함하여 이루어진다.

또 본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템에서

상기 바이오탈취탑의 배양탈취액 살포부는 살포노즐과, 이 살포노즐과 이격되고 살포되는 배양탈취액과 충돌하여 에어접촉 및 비산효과를 제공하는 확산패널을 포함하여 구성된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템은 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치를 추가 구성하며, 이 가압부상장치는

처리수 유입부와 배출부를 구비한 가압부상조;

상기 가압부상조에 구비된 부유물 제거수단; 및

상기 가압부상조와 연결된 공기혼합수 공급관을 갖는 가압탱크와,

가압탱크와 연결된 가압수 공급관과,

상기 가압수 공급관에 구비된 가압펌프와,

상기 가압수 공급관과 연결되고 급기홀을 구비한 벤추리관을 구비한 자동급기유닛;

을 포함하여 이루어진다.

나아가 본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템에 도입된 가압부상장치에서

상기 가압수 공급관은 상기 가압부상조와 연결되어 있고,

상기 가압탱크의 상부에 연결되고 상기 벤추리관과 연결된 월류관과,

상기 월류관에 구비되고 급기홀을 구비한 보조벤추리관

을 구비한 보조급기유닛을 더 포함하며,

상기 보조급기유닛에서

가압탱크 내의 월류관은

흡입구와, 이 흡입구 둘레에 구비된 부구와, 이 흡입구가 상시 공기혼합수 상부에 머물도록 하는 월류관과 연결된 승강연결관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템은 악취가스와 접촉성을 높이기 위한 로터리메디아 필터층과 다공체 필터층으로 구성된 바이오필터를 포함하고, 바이오리액터가 구비된 미생물배양조에서 공급되는 배양탈취액의 살포부를 구비한 바이오탈취탑을 구성하여 VOCs, 암모니아가스, 황화수소, 황산화가스, 질산화가스 등과 같은 악취가스 포함 악취물질을 효율적으로 필터링하여 청정 여과 공기 상태로 배기하여 다양한 수처리장의 주된 민원 중 하나인 악취문제를 원천적으로 해결할 수 있으며, 또 상기 바이오탈취탑의 배양탈취액 살포부를 살포노즐과 이격된 확산패널로 구성하여 살포되는 배양탈취액이 이 확산패널과 충돌하여 에어접촉 및 비산효과를 얻을 수 있도록 하여 배양탈취액의 악취물질 흡착·포집 효율 및 미생물 활성화에 일조할 수 있다.

한편, 본 발명에서 미생물배용조나 저류조에서 방류되는 처리수(배양탈취액 포함)의 응집 처리(총인 제거 등의 효과)를 위하여 이들의 배수부와 연결된 가압부상조를 추가 구성하는 경우, 이 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치를 통하여 벤추리관을 포함하는 자동급기유닛을 도입하고, 이 벤추리관에서 최대 유속이 발생되는 벤추리관 점증부에 급기홀을 도입하여 소한의 동력으로 가압부상의 핵심인 공기혼합수의 물과 공기의 최적 비율을 유지하며, 자동급기유닛의 벤추리관을 통과하는 물을 공급하는 가압수 공급관이 가압부상조와 연결되어 물을 원활하게 공급받음은 물론 공기혼합수의 물과 공기의 최적 비율(물:공기 = 10:2 ~ 8:2)이 지속적으로 유지할 수 있고, 가압탱크와 벤추리관을 연결하는 추가 보조벤추리관 및 급기홀을 도입한 보조급기유닛을 별도로 더 구성하여 진정한 무동력 급기구조를 구현하면서도 가압탱크의 과 공기혼합수 유입 문제를 해결할 수 있고, 보조급기유닛의 월류관이 가압탱크 내에서 수두(水頭)와 상시 접촉하는 흡입구를 갖도록 구성하여 공기혼합수의 적정 공기 혼합비율(물:공기 = 10:2 ~ 8:2) 상태의 상시 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 탈취시스템에 도입된 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치 및 이를 채용한 수처리시스템의 개략적인 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 탈취시스템에 도입된 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치의 개략적이 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 공지기능 및 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략할 수 있다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템(DS)은 개략적인 블록도인 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이,

다양한 하폐수 처리시설의 반응조, 침전조, 저류조 등의 지붕 돔(dome)에서 배기되는 악취가스나, 본 탈취시스템(DS)에 포함된 통합 저류조(Fd)에서 발생되는 악취가스, 기타 유래의 악취가스가 악취가스발생원(Sm)으로서 포집되어 이송덕트(Sd)를 거쳐 펌프 등에 의한 강제로 바이오탈취탑(T)의 악취가스 유입부(TA)로 송입된다. 도 1에서 이송덕트는 통합 저류조(Fd) 부위에 가스의 배출을 위한 바이패스(Sb)를 갖는다.

본 발명에 따른 바이오필터를 이용한 탈취시스템(DS)은 크게 바이오탈취탑(T)과, 배양탈취액을 바이오탈취탑(T)의 살포부(T2)로 공급하는 미생물배양조(R)로 구성된다.

바이오탈취탑(T)은 상기 악취가스발생원(Sm)에서 이송덕트(Sd)를 통하여 공급되는 악취가스 유입부(TA), 미생물배용조(R)의 순환유입부(Ra)와 연결된 필터링처리액 배출부(Tb), 상기 유입부(Ta) 상부에 구비된 바이오필터(T1), 이 바이오필터 상부에 구비되고 미생물배양조(R)의 순환공급부(Rb)와 연결되어 배양액을 공급받는 살포배양액공급부(Ta)와 연결된 배양탈취액 살포부(T2), 그리고 이 살포부 상부에 구비된 배기부(Tc)를 포함하여 이루어진다.

또 상기 바이오필터(T1)는 메디아층(T1A)과 다공체층으로 구성되고,

특히 바이오필터는 도 1의 상부 중간 일점 쇄선 원내 확대도와 같이, 다공체층이 메디아층(T1A)을 사이에 두고 상하 두 다공체층(T1B,T1C)로 구성된다.

또 메디아층(T1A)의 메디아(T1a)는 도 1의 상부 우측 일점 쇄선 원 내 확대도와 같이, 살포부에서 배출되는 배양탈취액에 의하여 유동하고 상호 접촉하여 회전하여 악취 물질과 접촉확률을 높이며(결국 미생물과 악취물질의 접촉확률을 높임) 미생물의 거주 면적을 높이기 위한

외주면 방사상 돌기(부유하는 메디아끼리 접촉시 상대 메디아를 회전시키는 역할에도 기여함)를 갖는 원통형 부재이고,

소재(합성수지)의 비중 선택을 통하여 물 속에서의 유동성을 높이고, 내주면에는 보강살(십자형)이 구비되어 있는 로터리(rotary)메디아이고,

메디아층(T1A)을 형성하는 상하 타공격판 사이에 다수 개 충진하여 구성된다.

다공체층(T1B,T1C)을 구성하는 다공체(T1b)는 역시 타공 격판 사이에 다수 개 충진되어 구성되며, 각 다공체는 천연 또는 인공 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어 경석, 진주석(펄라이트)와 같은 천연소재이거나, 발포 부재(발포 질석 등) 등의 인공소재일 수 있다.

이러한 바이오필터(T1)는 도 1과 같이 배양탈취액 살포부(T2)와 한 세트를 이루어 다층 구성되거나 지그재그 형태로 다수의 악취가스 유통 공간을 구성하고, 복수의 바이오필터 및 살포부가 각각의 여과실에 배열되어 악취가스가 반복 접촉하여 보다 완벽하게 탈취가 이루어지도록 구성할 수 있다.

또 이 바이오탈취탑의 각 배양탈취액 살포부(T2)는 도 1의 우측 중간 일점 쇄선 원 내 확대도와 같이, 살포노즐(T2A)과, 이 살포노즐과 이격링크(T2A)에 의하여 이격되고 살포되는 배양탈취액과 충돌하여 에어접촉 및 비산효과를 제공하는 확산패널(T2B)로 구성되어 배양탈취액의 악취물질 흡착·포집 효율 및 미생물 활성화에 일조할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 확산패널의 도입은 또 살포노즐의 크기를 확대하여도 배양탈취액의 확실하고 충분한 흩뿌림 특성을 보장할 수 있는 것이어서, 그만큼 살포노즐(T2A)의 막힘 문제를 해소하고, 이로 인한 유지보수 비용의 절감이 가능하도록 한다.

다음으로 미생물배양조(R)는 도 1 및 도 1의 상부 좌측 일점 쇄선 원 내 확대도와 같이, 시수공급부(R0), 블로어(R2A) 및 이 블로어와 연결되고 내저면에 배열된 산기관(R2B)을 포함하며 배양조 내의 미생물에 호기조건을 제공하는 에어공급부(R2), 상기 바이오탈취탑(T)의 필터링처리액 배출부(Tb)와 연결된 순환유입부(Ra), 상기 바이오탈취탑의 살포배양액공급부(Ta) 및 배양탈취액 살포부(T2)로 순차 연결되어 미생물배양조 내의 배양탈취액을 공급하는 순환공급부(Rb), 수중형 또는 지상형, 또는 이 둘 모두로 구성된 바이오리액터(R1), 그리고 배수부(Rc)를 포함하여 구성된다.

이러한 미생물배양조(R)는 시수공급부(R0)가 다른 반응조나 침전조 등과 연계된 통합 저류조(Fd)와 연결되어 시수의 공급을 보장할 수 있게 구성될 수 있다.

미생물배양조(R)에서는 미생물, 특히 이탄, 토탄 및 부식토 등을 혼합하여 킬레이트화(chelation)를 촉진시키고, 혐기성균류(嫌氣性菌類)를 우점종화(優占種化)시킨 토양미생물을 활용하고,

특히 토양성균군이 유기물을 토양미생물로 쉽게 변성시키기 위한 양질의 토양성분을 가진 물질인 이탄, 토탄 및 부식토 등을 배합하여 용해가 잘되지 않도록 하기 위해 일정 크기로 고형화한 담체를 활용할 수 있다.

이러한 담체는 수중형 또는 지상형 바이오리액터(R1A,R1B)에 충진된다.

바이오탈취탑(T)의 살포부(T2)에서 비산 배출되어 악취가스와 접촉하여 탈취과정을 거친 배양탈취액은 탈취탑 하부의 배출부(Tb)에서 필터링처리액으로서 배출되어 미생물배양조(R)의 순환유입부(Ra)로 재유입되어 탈취에 활용된 미생물이 미생물배양조에서 활성화되도록 하고, 다시 순환공급부(Rb)와 살포부(T2)를 거쳐 탈취 용도로 사용되는 방식으로 순환되고, 순환 및 살포를 위하여 펌프(예: 순환공급부(Rb)의 펌프(Rp)) 및 밸브(솔레노이드 밸브, 체크밸브 등)가 활용되며, 마이컴 등을 활용한 제어반을 구성한다.

한편, 본 발명에 따른 탈취시스템에 추가 도입되는 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치(A)는 미생물배용조(R)의 배수부(Rc)나 저류조(Fd)의 배출부(F1)에서 방류되는 처리수(배양탈취액 포함)를 처리하며, 특히 총인 제거 용도로 활용되기에 적합하다. 그러나 다른 하폐수 처리시설의 각종 처리조와 연계하여 활용되는 것도 가능하다.

또 본 발명에서 가압부상장치의 기본이 되는 가압부상분리법(Pressure Flotation)은 공기를 3~5kg/㎠ 정도로 가압하여 물에 용해시키면서 상압으로 누출시킬 때 분산매(dispersion medium)중에 함유된 부유상(suspended phase)(석출한 미립자나 floc)에 미소한 기포(bubble)를 부착시켜 분산매와 공기가 접하고 있는 한계 면까지 부상시켜 고액분리를 유도하는 것으로, 부상법의 종류를 구분해 보면 아래의 다섯 종류로 나눌 수 있다.

0. 용존공기부상법(Dissolved Air Flotation)

과포화 상태로 있는 기체와 액체의 혼합액을 대기중에서 압력을 감소시켜서 기포를 발생하도록 하는 방법.

0. 분산공기부상법(Dispersed Air or Cavitational Air Flotation)

대기압하에서 프로펠러의 힘이나 다공판을 통해 공기를 불어넣어 기포를 생성하는 방법.

0. 진공 부상법(Vacuum Flotation)

대기압하에서 공기를 포화시켜서 감압된 밀폐조에 집어넣은 후 공기의 용해도를 감소시켜서 기포를 발생시키는 방법.

0. 전해 부상법(Electro Flotation)

물을 전기분해하여 생기는 미세한 수소나 산소 Bubble로 이루어진 기포를 이용하여 부상시키는 방법.

0. 미생물학적 부상법(Microbiological Autoflotation)

생물학적 질화/탈질화(nitrification/denitrification)System에 의하여 질소나 이산화탄소 같은 기포를 생성하거나, 혹은 조류(algae)가 왕성한 성장으로 광합성에 의한 과포화 상태의 산소를 배출하면 물로부터 용출되어 나오는 산소와 함께 부유물을 떠올리는 방법.

본 발명에서 가압부상장치(A)는 특히 시설용이성, 시설비용 및 운전비용 등을 고려하여 용존공기부상 (Dissolved Air Flotation, 'DAF', 이하 병용한다)을 채용하는 것이 바람직하다.

이러한 가압부상기술의 개요 및 원리를 살펴보면 다음과 같다.

즉, 용존공기부상(Dissolved Air Flotation, DAF)의 개요로서, 부상분리(flotation)는 분산매(dispersion medium)중에 함유된 부유상(suspended phase)에 미소한 기포(bubble)를 부착시켜 분산매와 공기가 접하고 있는 한계면까지 부상시켜 고액분리를 유도하는 것을 말하며 부유물질, 유분, 그리스 등을 물로부터 분리하여 폐수를 정화하고 sludge를 분리, 농축하는데 사용된다.

부언하면 용존공기 부상법을 통해 높은 압력으로 물에 공기를 충분히 용해시켜 이를 처리하고자 하는 원수에 주입시키면, 수중에서 다시 감압된 물은 과포화된 만큼의 공기가 미세한 기포로 형성되어 처리수중의 플록과 결합한다. 이 기포-플록 결합체는 빠르게 수중에서 수표면으로 상승하여 고액분리가 달성되는 수처리 기법이다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 탈취시스템에 추가 도입되는 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치(A)를 구체적으로 살펴본다.

도 2는 본 발명에서 가압부상장치(A)를 전처리설비인 응집조(50)에 적용한 수처리시스템(As)에 적용된 것으로 예시하고 있다.

우선, 미생물배용조(R)나 저류조(Fd)에서 방류되는 처리수(배양탈취액 포함)는 먼저 응집조(50)로 유입되며, 이 응집조에는 응집제 공급부(55)와 연결되며, 응집제는 다양하게 선택될 수 있다.

도 2의 응집제 공급부(55)는 무기응결제로 알루미늄염을 기초로 가온가압 반응을 시킨 PAC(Poly Aluminum Chloride) 공급탱크(55A), 중화용 NaOH 공급탱크(55B), 폴리머(Anion성, Nonion성 또는 Cation성 고분자응집제) 공급탱크(55C)로 구성된다. 이들은 공지의 것으로 구체 설명은 생량한다.

응집제 공급부(55)의 각 공급탱크(55A,55B,55C)로 공급되는 희석수(또는 시수)는 수처리시스템(As)의 최종 방류수 또는 중간 배출수를 활용할 수 있다.

응집조(50)에서 처리수가 응집제와 교반기에 의하여 섞여 무기유기응결제에 의해 형성된 미세 Floc을 가교작용에 의해 조대 Floc화하거나 현탁입자의 하전중화와 가교에 의해 조대 Floc화가 이루어지면,

이 플록 포함 처리수는 유입부(11)를 통하여 가압부상조(10)로 공급된다.

참고로, 응집조와 가압부상조의 하부에는 드레인 역할을 하는 배수부(53)(19)를 각각 확인할 수 있다.

가압부상조에서 용존공기 부상법을 통하여 플록이 부상된 후, 부유물 제거수단(20)(도면에서는 스키머(skimmer)가 도시됨, 필요에 따라 다양한 공지의 부유물 제거수단 채용 가능)에 의하여 고액 분리가 달성되고

부유물 배출부(21)를 통해 배출되어 농축조 등을 후처리 시설을 거치면,

처리수는 가압부상조(10)의 배출부(13)를 통하여 방출 처리되는데, 방출된 처리수는 UV 소독설비를 거쳐 최종 방류되거나 공지의 추가 처리과정을 거치게 된다.

본 발명에 따른 탈취시스템에 추가 도입되는 무동력 자동급기유닛을 구비한 가압부상장치(A)의 핵심은 가압부상조(10)와 연결된 가압탱크(31)로 가압 공급되는 기체와 액체가 혼합되어 형성되는 과포화 상태의 공기혼합수를 제조 공급하는 무동력 자동급기 유닛(30) 및 보조급기유닛(40)에 해당한다.

발명의 명칭을 비롯하여 본 명세서에서 '무동력'이라는 표현은 구체적으로 보조급기유닛(40)에서의 공기혼합수의 추가 생성이 별도의 동력을 필요로 하지 않는다는 점을 강조하는 것이나,

자동급기유닛(40)도 도입된 벤추리관(37) 특유의 작용으로 공기 가압 및 용존에 도움을 주게 되므로 일정 정도 설득력 있는 용어이며, 또한 영업적인 측면에서 본 발명에서 가압부상장치의 특징을 강조하기 위한 과장법에 해당하는 것으로 허용되는 수준의 표현으로 이해되는 것이 바람직하다.

연장선상에서 자동급기유닛의 '자동'이라는 용어도 벤추리관 특유의 작용을 강조하기 위한 용어인 바 이 또한 광고적인 과장법에 해당하는 것으로 허용되는 수준의 표현으로 이해되는 것이 바람직하다.

먼저, 자동급기유닛(30)은 과포화 상태의 공기혼합수를 얻기 위하여 가압된 처리수를 공급하는 가압펌프(35)가 구비된 가압수 공급관(33)과,

상기 가압수 공급관과 연결되고 급기홀(37H)을 구비한 벤추리관(37)과,

가압수 공급관(33)이 연결되고 급기홀(37H)이 구비되어 벤추리관(37)에서 형성되는 공기혼합수를 가압탱크(31)로 안내하는 공기혼합수 주입관(39)과,

가압수 공급관(33), 벤추리관(37) 및 공기혼합수 주입관(39)을 통하여 과포화 상태의 공기혼합수가 투입되어 가압탱크(31)에 채워지면,

가압탱크의 공기혼합수는 공급관(31A)을 통하여 가압부상조(10)로 공급되어 플록의 부상 작용을 일으키게 된다.

공기혼합수 공급관(31A)은 플록의 부상 효과를 높이기 위하여 가압부상조(10)의 유입부(11) 인접 위치에 연결되는 것이 바람직하다.

또 상기 가압수 공급관(33)은 상기 가압부상조(33), 특히 가압부상조 하부의 가압원수 공급부(17)와 연결되어 가압수가 공급되도록 하여 가압부상조(10)의 처리 용량이 유지되도록 구성되어 있으면서도 부상한 플록이 유출·혼입되지 않도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 도 3의 가압부상장치(30) 개략도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 벤추리관(37)은 가압수 공급관(33)과 이어진 벤추리관의 점감부(37a), 협소부(37b), 그리고 점증부(37c)로 구성되며,

이 최대 유속 형성 부위인 점증부(37c) 시작부분에 급기홀(37H)이 형성되어 공기 혼입 및 용존에 일조할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

과포화 상태의 공기혼합수의 최적 공기 혼합비율(물:공기 = 10:2 ~ 8:2) 상태 보장을 위하여 급기홀(37H)은 급기관(37h)을 통하여 컴프레서(37A)와 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또 급기홀(37H) 및 급기관(37h)은 벤추리관(37)의 점증부(37c)에 유속 방향에 맞게 경사진 형태로 형성되고 연결되는 것이 공기 혼입 효율 향상에 일조할 수 있어 바람직하다.

나아가 벤추리관(37)의 점증부(37c)(또는 협소부 및 점증부, 협소부, 점감부 및 협소부, 또는 점감부-협소부-점증부 모두)에는

도 3의 하부 우측 일점 쇄선 원 내 변형예와 같이, 돌기(37p)가 형성되어 있어

층류를 형성하며 벤추리관을 통과하면서 급기홀(37H)을 통해 유입되는 혼입 공기가 분쇄 효과에 의하여 보다 효율적으로 용존되는 특성이 확보되도록 되어 있는 것이 바람직하다.

이 돌기(37p)는 단순한 복수의 돌기, 또는 일정 구간 길이를 갖는 직선형 또는 나선형 돌기일 수 있다.

이처럼 가압수 공급관(33)이 연결되고 급기홀(37H)이 구비되어 벤추리관(37)에서 형성되는 과포화 상태의 공기혼합수가 공기혼합수 주입관(39)을 통하여 가압탱크(31)로 안내되어 충진되면,

경우에 따라 과잉 공급되어 관로에 부하를 일으켜 각종 밸브의 원활한 작동을 저해하고, 관로 및 밸브 피로도 증대로 내구성을 해치는 상황이 발생할 수 있다.

이러한 문제는 단순히 공기혼합수 주입관(39)과 가압탱크(31) 사이에 밸브(예: 플로트(float) 밸브 등)를 설치하는 것으로 해결되지 않는다.

본 발명에서는 이러한 문제점 및 위험성을 해소하면서도 과포화 상태의 공기혼합수의 최적 공기 혼합비율(물:공기 = 10:2 ~ 8:2) 상태가 상시 보장성에 일조할 수 있도록 하고 진정한 무동력 급기구조의 구현이 가능하도록 가압탱크와 벤추리관을 연결하는 추가 보조벤추리관 및 급기홀을 도입한 보조급기유닛(40)을 착안하였다.

즉, 보조급기유닛(40)은 가압탱크(31)의 상부에 연결되고 상기 자동급기유닛(30)의 벤추리관과 연결된 월류관(41)과, 이 월류관에 구비되고 급기홀(43H)을 구비한 보조벤추리관(43)을 포함하여 구성된다.

자동급기유닛(30)의 가압수공급관(33) 및 벤추리관(37)의 용량(단면적)에 대하여 월류관(41)(그리고 연결관(43A)) 및 보조벤추리관(43)의 용량(단면적)은 30~70% 정도인 것이 원활한 보조 과포화 공기혼합수의 추가 공급을 위하여 바람직하다.

보조벤추리관(43)의 급기홀(43H)은 급기관(43h)과 연결되어 있고, 이 급기관(43h)에는 체크밸브(43v)가 구비되어 있어, 월류시에 보조벤추리관에서 유속에 의한 압력 발생시에만 체크밸브가 개방되어 외기 혼입이 가능하도록 구성되어 있고, 이 체크밸브는 동력(또는 전력)과 연결되어 있지 않아 무동력 구성에 일조하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또 보조벤추리관(43)의 급기홀(43H)은 급기관(43h)의 배열 위치 및 경사 형태는 역시 자동급기유닛의 벤추리관(점증부(37c) 벤추리관 및 유속 방향 경사 구조)(37)에서와 같은 것이 바람직하다.

나아가 보조급기유닛(40)에서는 적정 공기 혼합비율(물:공기 = 10:2 ~ 8:2) 상태의 상시 보장을 위하여 보조급기유닛의 월류관이 가압탱크 내에서 수두(水頭)와 상시 접촉하는 흡입구를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.

이를 위하여 상기 보조급기유닛(40)은 가압탱크(31) 내에서 월류관(41)이 가압탱크 내 공기혼합수 수두(水頭)와 접촉하는 흡입구(41A)와, 이 흡입구 둘레에 구비된 부구(41B)와, 이 흡입구가 상시 공기혼합수 상부에 머물도록(특히 흡입구 하단의 일정 높이가 수두 하부에 위치하여 공기혼합수에 잠기도록) 하는 월류관과 연결된 승강연결관(41C)을 더 포함할 수 있다.

상기 승강연결관은 다양하게 구성될 수 있으나, 무동력 취지에 맞게 부구(41B)를 도입한 것과 같이 주름관 타입의 승강연결관(41C)을 구성하는 것이 바람직하다.

도 필요시 승강연결관(41C)을 상승시키고 흡입구(41A)가 가압탱크(31) 내 상단에 위치하여 월류시에만 보조급기유닛이 작용되도록 하거나, 일정 수두 높이의 공기혼합수만을 흡입하도록 하기 위하여

흡입구(41A) 또는 부구(41B)는 승강와이어(41a)와 연결되어 조절 및 고정이 되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

승강와이어(41a)의 도입에도 가압탱크(31) 내 기밀성이 유지되도록 다양한 기밀수단, 특히 기밀패킹(41b)이 도입되는 것이 바람직하다.

보조벤추리관(43)과 자동급기유닛(30)의 벤추리관(37)을 잇는 연결관(43A)은 역시 벤추리관(37)의 점증부(37c) 벤추리관에 연결되는 것이 바람직하며, 도 3의 하부 좌측 일점 쇄선 원 내에 도시된 바와 같이, 급기홀(37H) 및 급기관(37h)과 연결관(43A)의 간섭을 방지하기 위하여 상호 다른 위치에 연결되는 것이 바람직하다.

이상의 설명에서 바이오필터, 메디아, 미생물 종류, 탈취시스템의 구체 운전조건, 가압부상장치, 부상법(특히 용존공기부상법), 이에 기반한 가압부상장치의 구체 처리용량, 운전방법, 제원 등과 관련된 통상의 공지된 기술은 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 구조 및 구성을 갖는 탈취시스템 및 가압부상장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

DS: 탈취시스템 Sm: 악취발생원
T: 바이오탈취탑 T1: 바이오필터
T2: 살포부 Ta: 유입부
Tb: 배출부 Tc: 배기부
R: 미생물배양조 R1,R1A,R1B: 바이오리액터
R2: 에어공급부 Ra: 순환유입부
Rb: 순환공급부 Fd: 통합저류조
A: 가압부상장치 As: 수처리시스템
10: 가압부상조 11: 유입부
20: 부유물제거수단 21:부유물 배출부
30: 자동급기유닛 31: 가압탱크
33: 가압수공급관 35: 가압펌프
37: 벤추리관 37H: 급기홀
40: 보조급기유닛 41: 월류관
43: 보조벤추리관 43H: 급기홀
50: 응집조 51: 플록배출부

Claims (4)

1. 악취가스발생원(Sm);
   
   상기 악취가스발생원에서 공급되는 악취가스 유입부(Ta),
   바이오탈취탑 하부에 배열된 필터링처리액 배출부(Tb),
   이 유입부 상부에 구비된 바이오필터(T1),
   이 바이오필터 상부에 구비된 배양탈취액 살포부(T2), 그리고
   이 살포부 상부에 구비된 배기부(Tc)를 포함하는 바이오탈취탑(T); 및
   
   시수의 공급을 보장하는 저류조(Fd)에 해당하는 시수공급부(R0),
   블로어(R2A) 및 이 블로어와 연결되고 내저면에 배열된 산기관(R2B)을 포함하고 배양조 내의 미생물에 호기조건을 제공하는 에어공급부(R2),
   상기 바이오탈취탑의 필터링처리액 배출부(Tb)와 연결되어 탈취에 활용된 미생물이 미생물배양조로 재유입되어 활성화되도록하는 순환유입부(Ra),
   상기 바이오탈취탑의 배양탈취액 살포부(T2)와 연결되어 미생물배양조 내의 배양탈취액을 공급하는 순환공급부(Rb),
   토양성균군이 유기물을 토양미생물로 쉽게 변성시키기 위한 양질의 토양성분을 가진 물질인 이탄, 토탄 및 부식토를 배합하여 고형화한 담체가 충진되어 탈취를 위한 미생물을 제공하는 수중형 또는 지상형 바이오리액터(R1), 그리고
   배수부(Rc)를 포함하는 미생물배양조(R);를 포함하여 이루어지되,
   
   상기 바이오탈취탑의 배양탈취액 살포부(T2)는
   살포노즐(T2A)과, 이 살포노즐과 이격되고 살포되는 배양탈취액과 충돌하여 에어접촉 및 비산효과를 제공하는 확산패널(T2B)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 탈취시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   미생물배양조의 배수부와 연결된 처리수 유입부와 배출부를 구비한 가압부상조;
   상기 가압부상조에 구비된 부유물 제거수단; 및
   
   상기 가압부상조와 연결된 공기혼합수 공급관을 갖는 가압탱크와,
   가압탱크와 연결된 가압수 공급관과,
   상기 가압수 공급관에 구비된 가압펌프와,
   상기 가압수 공급관과 연결되고 급기홀을 구비한 벤추리관을 구비한 자동급기유닛;
   을 포함하여 이루어진 가압부상장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탈취시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 가압부상장치에서
   가압탱크의 상부에 연결되고 상기 벤추리관과 연결된 월류관과,
   상기 월류관에 구비되고 급기홀을 구비한 보조벤추리관
   을 구비한 보조급기유닛을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탈취시스템..
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가압탱크 내의 월류관은
   흡입구와, 이 흡입구 둘레에 구비된 부구와, 이 흡입구가 상시 공기혼합수 상부에 머물도록 하는 월류관과 연결된 승강연결관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취시스템.

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