KR101582678B1 - 미세전류를 이용하여 미생물의 활성을 증대시킨 생물학적 탈취장치 - Google Patents

미세전류를 이용하여 미생물의 활성을 증대시킨 생물학적 탈취장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세전류를 이용한 황산화 미생물 활성화장치와 이를 이용한 생물학적 탈취장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 황산화 미생물에 미세전류를 가하여 황산화 미생물의 활성화를 증대시켜 탈취효과를 높일 수 있는 황산화 미생물 활성화장치와 이를 이용한 생물학적 탈취장치에 관한 것이다.
본 발명의 미세전류를 이용한 황산화 미생물 활성화장치는 스크러버에서 회수되며 황산화 미생물이 포함된 처리액이 저장되는 활성조와, 처리액에 미세 전류를 가하여 상기 처리액 중에 함유된 미생물의 활성을 증대시키기 위한 활성화부를 구비한다.

Description

미세전류를 이용하여 미생물의 활성을 증대시킨 생물학적 탈취장치{apparatus for activating sulfur oxidizing microorganisms using micro-current and biological deodorization apparatus}
본 발명은 미세전류를 이용한 황산화 미생물 활성화장치와 이를 이용한 생물학적 탈취장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 황산화 미생물에 미세전류를 가하여 황산화 미생물의 활성화를 증대시켜 탈취효과를 높일 수 있는 황산화 미생물 활성화장치와 이를 이용한 생물학적 탈취장치에 관한 것이다.
일반적으로 악취라고 하면 사람의 신경계통을 자극시켜 정신적, 육체적으로 피해를 주는 냄새를 말한다. 이러한 악취 유발물질은 발생원에 따라 매우 다양하며 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 쓰레기 매립장, 정유공장, 화학공장, 분뇨 및 축산폐수처리장 등은 도시의 주요 악취 발생원으로 간주 되고 있다.
악취발생시설로부터 발생하는 악취는 부패물질 또는 각종 휘발성 유기화합물로 인하여 발생하는 것이므로 불쾌감을 유발시킬 뿐만 아니라 인체에 유해하며 집중력의 감소로 인한 능률의 저하 또는 안전사고의 증가에 이르기까지 많은 문제점이 있게 된다.
이러한 악취성분으로 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스티렌 등은 법적 규제물질로 정하여 단속하고 있다.
악취 성분을 제거하기 위한 종래의 방법은 크게 연소법, 세정법, 산화법, 흡착법, 미생물에 의한 생물학적 탈취법 등이 있다.
이 중 연소법은 거의 모든 가연성 악취물질 제거에 효율적이지만 연료비 또는 촉매 교체에 소요되는 유지비가 고가이며 운전관리에 소홀할 경우 질소산화물이 발생 되고 폭발의 위험성이 있다.
그리고 세정법은 악취 가스를 물이나 산, 알칼리 수용액으로 세척하여 탈취하는 방법이다. 이 방법은 비교적 설비가 간단하고 운전비용이 저렴하다는 장점이 있는 반면 적용범위가 좁고 복합취기의 처리가 곤란하며 약액 사용에 의한 시설물의 부식방지 대책이 필요함과 동시에 2차 오염원인 폐수가 발생하는 단점이 있다.
또한, 산화법은 오존의 강력한 산화작용을 활용하여 악취성분을 산화시켜 제거하는 방법으로 전력량 소비가 적고 유지관리가 용이하여 대용량의 가스 제거에 비교적 효율적이지만 오존 단독으로는 적용범위가 작고 성능이 불충분하다는 단점이 있다.
흡착법은 활성탄을 이용하여 악취를 제거하는 방법으로, 활성탄의 세공 안에 각종 악취물질이 축적, 포화상태로 흡착되어서 더 이상 탈취효과가 없어 악취가 유출되기 시작하면 신탄으로 흡착탄을 교체해 주어야 하고, 제거대상물질의 농도가 높을 경우 세척, 흡수,냉각, 응축 등의 전처리 단계를 병행하여 농도를 저감시킨 다음 활성탄 흡착을 행해야 하는 단점이 있다.
이와 같은 여러 가지 문제점에 의해 미생물을 이용하여 악취를 제거하려는 노력이 확대되고 있다.
대한민국 등록특허 제 10-0971512호에는 바이오필터, 이를 이용한 유해물질 제거장치 및 제거방법이 개시되어 있다.
상기 특허와 같은 미생물에 의한 생물학적 탈취법은 미생물을 이용하여 흡착된 악취물질을 분해하는 방법으로, 미생물의 생육조건이 적절히 조성되면 악취에 대한 제거능력이 우수하고 2차 오염물질이 발생하지 않는 장점이 있다.
그러나, 동절기의 경우 미생물의 생존에 필요한 적정온도유지가 어렵고, 수분 및 영양분 등의 제어가 어려워 미생물의 활성저하로 악취제거 성능에 문제점이 발생한다. 악취의 발생은 동절기 및 하절기 구분없이 발생되는 경우가 대부분이고 하수처리장 등에서 발생하는 악취의 농도가 증가하고 있는 추세여서 생물학적 탈취장치의 성능 저하로 인한 악취의 발생 민원이 증가하는 추세이다.
대한민국 등록특허 제 10-0971512호: 바이오필터, 이를 이용한 유해물질 제거장치 및 제거방법
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 미생물에 미세전류를 가하여 미생물을 활성화를 증대시켜 탈취효과가 우수한 황산화 미생물 활성화장치와 이를 이용한 생물학적 탈취장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이를 통해 본 발명은 악취방지시설을 추가로 설치하거나 증설하는 작업 없이 미생물의 활성도를 증대시키는 방법으로 탈취효과를 높여 별도의 온도 유지 및 보온 등의 운전이 필요 없는 황산화 미생물 활성화장치와 이를 이용한 생물학적 탈취장치를 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세전류를 이용한 황산화 미생물 활성화장치는 스크러버에서 회수되며 황산화 미생물이 포함된 처리액이 저장되는 활성조와; 상기 처리액에 미세 전류를 가하여 상기 처리액 중에 함유된 미생물의 활성을 증대시키기 위한 활성화부;를 구비한다.
상기 활성화부는 상기 활성조의 내부에 설치되는 한쌍의 전극과, 상기 전극에 전원을 공급하기 위한 전원공급모듈을 구비하고, 상기 전원공급모듈은 상기 전극으로 전원을 공급하는 전원출력부와, 상기 전원출력부의 동작을 제어하여 상기 전극에 공급되는 전원을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 활성화부에서 상기 처리액에 가하는 미세 전류는 20 내지 60㎂인 것을 특징으로 한다.
상기 미생물은 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.) 미생물인 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생물학적 탈취장치는 미생물 담체가 충진된 바이오필터부가 내부에 설치되는 스크러버와; 황산화 미생물이 포함된 처리액을 상기 스크러버에서 회수하기 위한 처리액회수부와; 상기 처리액회수부를 통해 회수되는 처리액에 미세 전류를 가하여 처리액 중에 함유된 미생물의 활성을 증대시키기 위한 미생물활성수단과; 상기 미생물활성수단을 통과한 처리액을 상기 스크러버의 내부에 설치된 분사노즐로 공급하는 처리액순환부;를 구비한다.
상기 처리액회수부는 상기 스크러버의 하부에 설치되어 상기 처리액이 유입되며 바닥이 경사지게 형성되어 침전물을 일측으로 모으는 회수조와, 상기 회수조와 상기 미생물활성수단을 연결하는 연결관과, 상기 연결관에 설치되어 상기 침전물과 함께 처리액을 상기 미생물활성수단으로 이송시키는 이송펌프를 구비한다.
상기 처리액순환부는 상기 미생물활성수단과 상기 분사노즐을 연결하는 순환관과, 상기 순환관에 설치되어 처리액을 상기 분사노즐로 이송시키는 순환펌프와, 상기 순환관에 설치되어 상기 순환관을 통과하는 처리액 중으로 미생물 원액을 주입하기 위한 주입부를 구비하고, 상기 주입부는 상기 순환관의 경로에 설치되는 관체와, 하부는 상기 관체의 내측에 위치하고 상부는 상기 관체의 외부로 노출되는 케이싱과, 상기 케이싱의 상부와 미생물 원액이 저장된 미생물원액저장조를 연결하는 주입관과, 내륜이 상기 케이싱의 하부에 형성된 토출관과 결합되고 외륜에는 체인 또는 벨트가 걸릴 수 있도록 톱니가 형성된 베어링부재와, 상기 베어링부재의 외륜에 결합되어 굽어지게 형성되며 상기 토출관을 통해 토출되는 미생물 원액이 통과할 수 있는 유로가 마련된 배출관과, 상기 배출관의 외측에 돌출되게 형성되어 와류를 유도하는 날개부와, 상기 관체의 외측에 결합되며 구동축이 상기 관체의 내부로 연장되는 모터와, 상기 구동축의 하단에 설치되는 구동부재와, 상기 구동부재와 상기 베어링부재의 외륜을 연결하며 벨트 또는 체인으로 이루어진 동력전달부재와, 상기 배출관의 내부에 이격되게 설치되며 다수의 관통공이 형성된 충돌판들을 구비한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 미생물에 미세전류를 가하여 활성이 저하된 미생물의 활성을 증진시킴으로써 생물학적 탈취효율을 개선할 수 있다.
따라서 본 발명은 악취방지시설을 추가로 설치하거나 증설하는 작업 없이 미생물의 활성도를 증대시키는 방법으로 탈취효과를 높여 별도의 온도 유지 및 보온 등의 운전이 필요 없다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탈취장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 요부를 나타낸 블록도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 탈취장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 탈취장치의 요부를 나타낸 사시도이고,
도 5는 도 4의 분리사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세전류를 이용한 황산화 미생물 활성화장치와 이를 이용한 생물학적 탈취장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 예에 따른 황산화 미생물 활성화장치는 도 1 및 도 2에 적용된 생물학적 탈취장치의 구성 중 미생물활성수단과 동일하다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 생물학적 탈취장치는 악취발생원에서 발생하는 악취성분을 미생물을 이용하여 제거한다.
악취성분이란 황화수소, 머캅탄류, 아민류, 기타 자극성 있는 기체 상 물질이 인간의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 의미한다. 염기성 악취성분은 암모니아, 트리메틸아민 등을 예로 들 수 있고, 산성 악취성분은 황화수소, 메틸메르캅탄, 프로피온산, 노르말부틸산, 이소발레르산 등을 예로 들 수 있다. 이러한 악취를 유발시키는 악취 성분은 악취발생원에 따라 매우 다양하며, 주요 악취발생시설로 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 쓰레기 매립장, 분뇨 및 축산폐수처리공장, 정유공장, 정유공장, 화학공장 등을 들 수 있다.
도시된 본 발명의 생물학적 탈취장치는 일 예로 내부에 바이오필터부(25)가 내부에 설치되는 스크러버(10)와, 바이오필터부(25)를 통과한 처리액을 회수하기 위한 처리액회수부(30)와, 처리액회수부(30)를 통해 회수되는 처리액에 함유된 미생물의 활성을 증대시키기 위한 미생물활성수단(40)과, 처리액을 스크러버(10)의 내부에 설치된 분사노즐(20)로 공급하는 처리액순환부룰 구비한다.
스크러버(10)는 통상적인 구조로서, 반응탑(11) 및 반응탑(11)의 내부에 설치되는 바이오필터부(25)와, 반응탑(11)의 내부로 처리액을 분사하는 분사노즐(20)을 구비한다.
반응탑(11)의 하부에는 유입관(13)이 설치된다. 유입관(13)은 악취발생원과 연결되어 악취성분이 함유된 가스가 반응탑(11)의 내부로 유입되도록 한다. 그리고 반응탑(11)의 상부에는 유출관(15)이 설치된다. 반응탑(11)의 내부로 유입된 가스는 바이오필터부(25)를 통과하면서 악취성분이 제거된 후 유출관(15)을 통해 외부로 배출된다.
바이오필터부(25)는 반응탑(11)의 중간 높이에 설치된다. 바이오필터부(25)는 장치의 설계 및 운전에 적절하도록 다양한 구조를 가질 수 있다. 바이오필터부(25)는 미생물 담체가 충진된 구조이다. 미생물 담체는 공극률과 비표면적이 큰 다공체로서, 악취 성분을 분해하기 위한 공지의 다양한 미생물이 담지될 수 있다.
이러한 미생물로 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.), 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.), 사이토파가 속(Cytophaga sp.), 술폴로부스 속(Sulfolobus sp.), 산토모나스 속(Xanthomonas sp.), 나이트로박터 속(Nitrobacter sp.), 나이트로소모나스 속(Nitrosomanas sp.), 아스로박터 속(Arthrobacter sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 스테노트로포모나스 속(Stenotrophomonas sp.), 마이크로박테리움 속(Microbacterium sp.) 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 형태로 이용할 수 있다.
바람직하게는 항산화 미생물인 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.) 미생물이다. 가령, 티오바실러스 페로옥시단스(Thiobacillus ferrooxidans)일 수 있다. 이러한 티오바실러스 속 미생물은 주요 악취성분인 황화수소를 제거하는 데 유효하다. 하지만, 티오바실러스 속 미생물은 독립영양미생물로서 성장속도가 느리고 환경조건변화에 민감하여 황화수소를 제거하는 데 유효함에도 불구하고 종래에서는 그 적용이 일반화되고 있지 못하고 있다. 하지만, 본 발명은 티오바실러스 속 미생물에 미세 전류를 가하는 방법으로 티오바실러스 속 미생물을 활성화시킬 수 있어 티오바실러스 속 미생물까지도 탈취장치에 유용하게 이용할 수 있다.
분사노즐(20)은 바이오필터부(25)의 상부에 설치된다. 분사노즐(20)은 처리액순환부와 연결된다. 처리액순환부에서 공급되는 처리액은 분사노즐(20)로 유입되고, 분사노즐(20)을 통해 처리액은 반응탑(11)의 내부에 분사된다. 분사노즐(20)의 위치와 개수는 악취성분의 종류와 농도에 따라 선택될 수 있다.
처리액에는 미생물과 함께 미생물의 성장에 필요한 수분과 영양소가 함유되어 있다. 가령, 물에 미생물 영양소가 용해된 수용액에 미생물을 투입하여 처리액을 준비할 수 있다.
처리액회수부(30)는 바이오필터부(25)를 통과한 처리액을 스크러버에서 회수하기 위한 것이다.
처리액회수부(30)의 일 예로 처리액이 유입되는 회수조(31)와, 회수조(31)와 미생물활성수단을 연결하는 연결관(33)과, 연결관(33)에 설치되는 이송펌프(35)를 구비한다.
회수조(31)는 하부에 설치된다. 분사노즐(20)에서 분무된 처리액은 바이오필터부(25)를 통과한 후 회수조(31)로 유입되어 저장된다. 바람직하게 회수조(31)는 바닥(32)이 경사지게 형성된다. 회수조(31)로 유입되어 저장된 처리액에는 침전물이 발생할 수 있다. 침전물의 예로 미생물 플럭(flock)이나 미생물이 흡착된 탈리 입자일 수 있다. 이러한 침전물은 경사진 바닥(32)에 의해 낮은 곳으로 모인다.
연결관(33)은 회수조(31)에 연결된다. 연결관(31)은 후술할 미생물활성수단의 활성조(41)로 연장된다.
이송펌프(35)는 연결관(31)에 설치되어 처리액을 활성조(41)로 이송시킨다. 이때 처리액과 함께 침전물도 활성조(41)로 이송된다. 연결관(33)에는 유로를 개폐하는 밸브가 설치될 수 있다.
미생물활성수단(40)은 처리액회수부(30)를 통해 회수되는 처리액에 미세 전류를 가하여 처리액 중에 함유된 미생물의 활성을 증대시킨다.
미생물활성수단은 처리액이 저장되는 활성조(41)와, 처리액에 미세전류를 가하기 위한 활성화부로 구비된다.
활성조(41)는 연결관에 의해 회수조(31)와 연결된다. 회수조(31)에 저장된 처리액은 연결관(33)을 따라 이송되어 활성조(41)의 내부로 유입된다.
활성화부는 활성조(41)의 내부에 설치되는 한쌍의 전극(43)과, 전극(43)에 전원을 공급하기 위한 전원공급모듈(50)을 구비한다.
활성조(41)의 내부에는 양극과 음극으로 이루어진 한 쌍의 전극(43)이 설치된다. 한 쌍의 전극(43)은 적절한 간격으로 이격되어 설치된다.
전원공급모듈(50)은 전극(43)에 전원을 공급하여 미생물을 활성화시킨다.
도시된 전원공급모듈(50)은 활성조(41)의 상판에 설치된 컨트롤박스(45)에 설치될 수 있다.
전원공급모듈(50)은 전극으로 전원을 공급하는 전원출력부(53)와, 전원출력부(53)의 동작을 제어하여 전극(43)에 공급되는 전원을 제어하는 제어부(51)를 포함한다.
전원출력부(53)는 제어부(51)의 제어에 의해 전극(43)으로 전원을 출력시킨다. 전원출력부(53)는 통상적인 구동회로로 이루어질 수 있다.
제어부(51)로 컴퓨터가 이용될 수 있다. 제어부(51)는 사용자의 조작에 의해 전원출력부(53)를 제어하는 역할을 한다. 또한, 제어부(51)는 전류의 레벨을 확인하여 전류의 공급 레벨을 조절할 수 있다. 사용자는 컨트롤박스(45)에 마련된 조작부(55)에 의해 전원인가 여부 및 전원의 세기를 조절할 수 있다. 또한, 컨트롤박스(45)에 마련된 표시부(57)를 통해 작동상태가 디스플레이될 수 있다.
상술한 전원공급모듈(50)을 통해 전극(43)으로 전원이 공급되어 미세한 전류를 처리액 중으로 가할 수 있다. 가령, 처리액에 가해지는 미세 전류는 20 내지 60㎂이다.
20㎂ 미만에서는 미생물 활성화 효과가 저하되며, 60㎂를 초과하면 미생물 활성화에 저해현상이 발생하는 특징이 있다. 따라서 본 발명은 전류값을 조정하여 미생물의 활성을 증진하거나 저해할 수 있는 특징이 있다. 가령, 운전 초기 미생물의 개체수를 증진시키고자 할 때에는 20 내지 60㎂ 범위의 미세전류 모드로 운전하고, 미생물의 성장이 과다할 경우에는 60㎂를 초과하도록 운전하여 미생물의 성장을 둔화시킬 수 있다.
미생물은 주위에 전기장을 띄고 있으며 이러한 전기적 흐름으로 미생물은 대사활동을 진행한다. 따라서 처리액 중으로 미세전류를 가하면 미생물 표면을 전류가 자극하여 미생물의 대사작용을 활발하게 회복시킬 수 있다. 즉 미세전류로 전기적 성질을 지닌 이온물질을 빠르게 미생물 세포 내외로 이동시켜 물질전달이 활발히 일어날 수 있도록 도와준다.
이와 같이 활성조(41)에서 처리액에 미세전류를 가해 처리액 중에 포함된 미생물의 활성을 증대시킴으로써 탈취효율을 20 % 내지 40 % 정도 상승시킬 수 있다.
상술한 미생물활성수단을 통과한 처리액은 처리액순환부에 의해 분사노즐(25)로 공급된다.
처리액순환부는 미생물활성수단(40)과 분사노즐(20)을 연결하는 순환관(60)과, 순환관(60)에 설치되어 처리액을 상기 분사노즐(20)로 이송시키는 순환펌프(65)를 구비한다.
순환관(60)은 활성조(41)와 분사노즐(20)을 연결한다. 그리고 순환펌프(65)는 활성조에 저장된 처리액을 분사노즐로 공급하여 반응탑 내부에서 처리액이 분사되도록 한다. 순환관(60)에는 유로를 개폐하는 밸브가 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 미생물 활성화에 의한 생물학적 탈취장치를 도 3에 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 탈취장치는 일 예로 내부에 바이오필터부(90)(95)가 내부에 설치되는 스크러버(70)와, 바이오필터부를 통과한 처리액을 회수하기 위한 처리액회수부(100)와, 처리액회수부(100)를 통해 회수되는 처리액에 함유된 미생물의 활성을 증대시키기 위한 미생물활성수단(40)과, 처리액을 스크러버(70)의 내부에 설치된 분사노즐(79)로 공급하는 처리액순환부룰 구비한다.
스크러버(70)는 반응탑(71)과, 반응탑(71)의 내부에 설치되는 바이오필터부와, 반응탑(71)의 내부로 처리액을 분사하는 분사노즐을 구비한다.
반응탑(71)의 내부에는 격벽(73)이 설치되어 반응탑(71)의 내부를 제 1공간부(1)와 제 2공간부(5)로 구획한다.
반응탑(71)의 일측 상부에는 악취성분이 함유된 가스가 유입되는 유입관(75)이 설치된다. 그리고 반응탑(71)의 타측 상부에는 가스가 외부로 배출되는 유출관(77)이 형성된다.
유입관(75)을 통해 제 1공간부(1)로 유입된 악취성분 함유 가스가 제 2공간부(5)로 이동할 수 있도록 제 1공간부(1)와 제 2공간부(5)를 연결하는 연통부(7)가 격벽(73)에 마련된다.
제 1공간부(1)와 제 2공간부(5)에는 처리액을 분사하기 위한 분사노즐(77)(79)이 각각 설치된다. 그리고 제 1공간부(1)와 제 2공간부(5)의 하부에는 처리액이 모이는 회수공간부가 각각 마련된다.
바이오필터부(90)(95)는 제 1공간부(1)와 제 2공간부(5)에 각각 설치된다. 설명의 편의상 제 1공간부(1)에 설치된 바이오필터부를 제 1바이오필터부(90)라 하고, 제 2공간부(5)에 설치된 바이오필터부를 제 2바이오필터부(95)라 한다. 제 1 및 제 2바이오필터부(90)(95)는 상술한 도 1의 실시예에 적용된 바이오필터부와 동일하다.
제 1공간부(1)로 처리액을 분사하기 위해 처리액이 저장된 저장조(80)와, 저장조(80)와 제 1공간부(1)에 설치된 분사노즐(77)을 연결하는 이송관(81)과, 이송관(81)에 설치된 이송펌프(85)가 구비된다.
저장조(80)에 저장된 처리액은 제 1공간부(1)에서 분사되어 하부에 마련된 회수공간부에 모인다. 회수공간부에 모인 처리액은 연결관(87)을 통해 저장조(80)로 다시 유입된다.
제 2공간부(5)에서 분사된 처리액을 회수하기 위한 처리액회수부(100)는 회수공간부와 미생물활성수단의 활성조(41)를 연결하는 연결관(101)과, 연결관(101)에 설치되는 이송펌프(105)를 구비한다.
미생물활성수단은 처리액회수부를 통해 회수되는 처리액에 미세 전류를 가하여 처리액 중에 함유된 미생물의 활성을 증대시킨다. 미생물활성수단은 연결관(101)을 통해 회수되는 처리액이 저장되는 활성조(41)와, 처리액에 미세전류를 가하기 위한 활성화부를 구비한다. 그리고 활성화부는 활성조(41)의 내부에 설치되는 한쌍의 전극(43)과, 전극에 전원을 공급하기 위한 전원공급모듈을 구비한다
이러한 미생물활성수단은 도 1의 실시예와 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
미생물활성수단을 통과한 처리액은 처리액순환부에 의해 제 2공간부(5)의 분사노즐(79)로 공급된다.
처리액순환부는 미생물활성수단과 분사노즐을 연결하는 순환관(60)과, 순환관(60)에 설치되어 처리액을 제 2공간부의 분사노즐(79)로 이송시키는 순환펌프(65)를 구비한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 생물학적 탈취장치는 처리액순환부에 주입부를 더 구비할 수 있다.
예를 들어, 처리액순환부는 활성조와 분사노즐을 연결하는 순환관과, 순환관에 설치되어 처리액을 상기 분사노즐로 이송시키는 순환펌프와, 상기 순환관에 설치되는 주입부를 구비한다.
상기 처리액순환부는 주입부를 더 구비한다는 점에서 도 1의 실시예와 차이가 있다. 주입부는 순환관을 통과하는 처리액 중으로 미생물 원액을 주입하기 위한 것이다.
주입부의 일 예를 도 4 및 도 5에 도시하고 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 주입부(200)는 순환관(60)의 경로에 설치되는 관체(120)와, 케이싱(210)과, 주입관(120)과, 베어링부재(220)와, 배출관(230)과, 날개부(232)와, 모터(240)와, 구동부재(250)와, 동력전달부재(260)와, 충돌판들을 구비한다.
관체(130)는 순환관(60)의 경로에 설치되어 순환관(60)의 어느 일 지점에 위치한다. 관체(130)는 순환관(60)의 직경과 동일하게 형성되어 있다. 관체(130)의 양단에는 플랜지가 형성되어 순환관(60)과 결합된다.
케이싱(210)은 하부가 개방되고 상부가 막힌 원통형 구조이다. 케이싱(210)은 관체(130)를 관통하도록 설치된다. 따라서 케이싱(210)의 하부는 관체(130)의 내측에 위치하고 케이싱(210)의 상부는 관체(130)의 외부로 노출된다.
주입관(120)은 케이싱(210)의 상부와 미생물원액저장조(미도시)를 연결한다. 미생물원액저장조에는 미생물원액이 저장되어 있다. 미생물원액은 바이오필터부에 담지된 미생물을 배양시킨 배양액이다. 따라서 주입관(120)을 통해 미생물원액이 케이싱(210)의 내부 유로를 따라 하방으로 이동하여 관체(130)의 내부로 배출될 수 있다.
케이싱(210)의 하단에는 미생물원액이 토출될 수 있는 토출관(211)이 하방으로 돌출되어 형성된다.
베어링부재(220)는 내륜(221)이 토출관(211)에 결합된다. 내륜(221)은 내경이 토출관(211)의 외경에 대응하도록 형성되어 있으며, 상방으로 연장된 제1 관결합부(222)가 형성되어 있어서 토출관(211)의 상단부에 결합나사에 의해 결합된다.
베어링부재(220)의 외륜(223) 하부에는 제2 관결합부(224)가 마련되어 있으며, 제2 관결합부(224)는 배출관(230)과 나사에 의해 결합된다. 그리고 외륜(223)의 외주면에는 원주방향을 따라 다수의 톱니가 형성되어 후술하는 동력전달부재(260)와 결합된다.
배출관(230)은 상술한 것처럼 외륜(223)의 제2 관결합부(224)에 체결된다. 배출관(230)은 굽어지게 형성되며 토출관(211)을 통해 토출되는 미생물 원액이 통과할 수 있는 유로가 마련된다. 굽어진 형상의 배출관(230)이 토출관(211)을 중심으로 회전이 이루어지면서 미생물 원액이 배출되므로 순환관(60)을 통과하는 처리액 중으로 미생물원액의 확산과 혼합이 용이하다.
특히 배출관(230)의 외주면에는 외측으로 돌출된 다수의 날개부(232)가 형성되어 있다. 상기 날개부(232)는 배출관(230)의 회전 구동시에 배출관(230) 주변의 처리액을 사방으로 뒤섞어 처리액에 배출되는 미생물원액의 확산이 더욱 신속하게 이루어질 수 있게 돕는다.
모터(240)는 관체(130)의 외측에 설치된다. 모터의 구동축(241)은 관체(130)의 내부로 연장된다. 구동축(241)의 하단에는 구동부재(250)가 설치된다. 구동부재(250)는 베어링부재(220)의 외륜(223)과 마찬가지로 동력전달부재(260)가 결합될 수 있도록 외주면에 톱니가 형성된 구조를 갖는다.
동력전달부재(260)는 구동부재(250)와 외륜(223)을 연결하여 모터(240)의 동력을 통해 배출관(230)을 회전시키기 위한 것이다. 동력전달부재로 벨트 또는 체인이 이용될 수 있다.
충돌판은 배출관의 내부에 이격되게 다수가 설치된다. 도시된 예에서 제1 및 제 2, 제3충돌판(301)(303)(305)이 설치된다.
제1충돌판(301)은 배출관(230)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 원판형으로 형성되며, 다수의 제1관통공이 형성된다. 제 2충돌판(303)은 배출관(230)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 원판형으로 형성되며, 다수의 제2관통공이 형성된다. 이때, 제2관통공은 제1관통공의 직경과 다른 크기로 형성된다. 제 3충돌판(305)은 배출관(230)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 원판형으로 형성되며, 다수의 제3관통공이 형성된다. 이때, 제3관통공은 제2관통공의 직경과는 다른 크기로 형성되고, 제3관통공과 제1관통공은 동일한 크기로 형성된다.
상술한 충돌판에 의해 미생물원액은 다수의 흐름으로 분산되어 배출관(230)에서 배출되어 혼합 및 확산 효과를 더욱 높일 수 있다.
<미생물 활성화 실험>
미생물 활성화 효과를 확인하기 위해 미생물의 호흡률을 측정하는 실험을 수행하였다.
실험을 위해 미생물 배양액을 제조하였다. 배지는 증류수에 영양분을 녹여 만들었다. 배지의 조성은 Na2S2O3 0.5g/L, Na2HPO4 5.0 g/L, KH2PO4 2.0 g/L, NH4Cl 0.4 g/L, CaCl2·2H2O 1.7 mg/L, MgSO4·6H2O 340 mg/L, FeSO4·7H2O 2.4 mg/L, MnSO4·7H2O 2.4 mg/L, CuCl2·2H2O 0.2 mg/L, ZnSO4·7H2O 0.3 mg/L, CoCl2·6H2O 2.4 mg/L, Na2MoO4·2H2O 0.25 mg/L, 그리고 효모 추출물(yeast extract) 분말 1.0 mg/L 이었다. 배지에 티오바실러스 페로옥시단스(Thiobacillus ferrooxidans)를 접종한 후 배양하였다.
배양된 미생물 배양액은 분광광도계를 이용하여 미생물 농도가 0.5 내지 1.0 OD600 범위로 유지되는지 확인한 후 미생물 배양액에 40㎂의 전류를 가하면서 미생물의 호흡율을 측정하였다. 대조군으로 전류를 가하지 않은 미생물 배양액을 그대로 사용하였다.
호흡률을 측정하는 방법으로 500mL의 용기에 미생물 배양액을 투입하고 미생물의 산소 이용으로 발생되는 압력차를 전기적인 신호로 컴퓨터에 전달하며, 부족한 산소량만큼 다시 용기에 주입하여 respirometer(Dreambios, Ez-oxyro)로 단위시간당 산소 이용율을 측정하였다.
도 6을 참조하면, 미세전류를 가한 경우 미생물의 호흡률이 대조군에 비해 훨씬 더 높은 것으로 나타났다. 이를 통해 미세전류에 의해 미생물이 활성화될 수 있음을 확인할 수 있다.
<탈취실험>
실험실 규모의 2L 반응기에 다공성 세라믹 담체를 1L 부피로 투입하고 상기 실험에서 배양한 미생물 배양액을 반응기의 상부에서 분무하고, 황화수소가 함유된 공기는 반응기의 하부로 주입시키면서 운전하였다. 황화수소가 함유된 공기는 공탑 체류시간 15초로 설정하여 반응기 하부에 설치된 산기판을 통해 상향류 방식으로 공급하였으며, 황화수소 유입농도를 변화시키면서 처리효율을 측정하였다.
반응기의 하부에 모인 미생물배양액은 순환관을 통해 반응기의 상부로 순환시켜 분무하였고, 순환되는 미생물배양액에 40㎂의 전류를 가하였다.
대조군으로 전류를 가하지 않고 실험을 하였다.
황화수소 유입농도를 변화시켜가며 실험을 수행하였으며 황화수소의 측정은 10ppm 이하의 저농도는 PFPD 디텍터가 장착된 GC로 측정하였으며, 그 이상은 검지관법을 사용하였고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7을 참조하면, 유입되는 황화수소의 농도가 낮을 시에는 미세전류를 가한 경우와 미세전류를 가하지 않은 경우에 처리효율에 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 하지만, 유입되는 황화수소의 농도가 높을 경우(유입부하 10g/m3/hr 이상)에는 미세전류를 가한 경우 처리효율이 크게 높아지는 것을 알 수 있었다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 스크러버 11:반응탑
20: 분사노즐 25: 바이오필터부
31: 회수조 33: 연결관
40: 미생물활성수단 41: 활성조
43: 전극 60: 순환관

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 미생물 담체가 충진된 바이오필터부가 내부에 설치되는 스크러버와;
    황산화 미생물이 포함된 처리액을 상기 스크러버에서 회수하기 위한 처리액회수부와;
    상기 처리액회수부를 통해 회수되는 처리액에 미세 전류를 가하여 처리액 중에 함유된 미생물의 활성을 증대시키기 위한 미생물활성수단과;
    상기 미생물활성수단을 통과한 처리액을 상기 스크러버의 내부에 설치된 분사노즐로 공급하는 처리액순환부;를 구비하며,
    상기 처리액순환부는 상기 미생물활성수단과 상기 분사노즐을 연결하는 순환관과, 상기 순환관에 설치되어 처리액을 상기 분사노즐로 이송시키는 순환펌프와, 상기 순환관에 설치되어 상기 순환관을 통과하는 처리액 중으로 미생물 원액을 주입하기 위한 주입부를 구비하고,
    상기 주입부는 상기 순환관의 경로에 설치되는 관체와, 하부는 상기 관체의 내측에 위치하고 상부는 상기 관체의 외부로 노출되는 케이싱과, 상기 케이싱의 상부와 미생물 원액이 저장된 미생물원액저장조를 연결하는 주입관과, 내륜이 상기 케이싱의 하부에 형성된 토출관과 결합되고 외륜에는 체인 또는 벨트가 걸릴 수 있도록 톱니가 형성된 베어링부재와, 상기 베어링부재의 외륜에 결합되어 굽어지게 형성되며 상기 토출관을 통해 토출되는 미생물 원액이 통과할 수 있는 유로가 마련된 배출관과, 상기 배출관의 외측에 돌출되게 형성되어 와류를 유도하는 날개부와, 상기 관체의 외측에 결합되며 구동축이 상기 관체의 내부로 연장되는 모터와, 상기 구동축의 하단에 설치되는 구동부재와, 상기 구동부재와 상기 베어링부재의 외륜을 연결하며 벨트 또는 체인으로 이루어진 동력전달부재와, 상기 배출관의 내부에 이격되게 설치되며 다수의 관통공이 형성된 충돌판들을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세전류를 이용하여 미생물의 활성을 증대시킨 생물학적 탈취장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 처리액회수부는 상기 스크러버의 하부에 설치되어 상기 처리액이 유입되며 바닥이 경사지게 형성되어 침전물을 일측으로 모으는 회수조와, 상기 회수조와 상기 미생물활성수단을 연결하는 연결관과, 상기 연결관에 설치되어 상기 침전물과 함께 처리액을 상기 미생물활성수단으로 이송시키는 이송펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세전류를 이용하여 미생물의 활성을 증대시킨 생물학적 탈취장치.
  7. 삭제
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