KR20000006651A

KR20000006651A - 악취성분 및 ＶＯＣｓ가 함유된 폐가스를 생물학적으로정화하는 장치

Info

Publication number: KR20000006651A
Application number: KR1019990040016A
Authority: KR
Inventors: 임재신
Original assignee: 임재신
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2000-02-07

Abstract

본 발명은 암모니아(Ammonia), 황화수소(Hydrogen sulfide)등과 같은 무기악취성분과 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene) 등과 같은 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, 이하 VOCs)이 포함된 오염된 공기를 생물학적으로 제거하는 담체충전형 생물여과장치(Biofilter)로써 기존의 타워(Tower)형태는 옥상이나 실내공간의 높이가 한정된 장소에는 설치가 불가능한 경우가 많다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해서 수평형 모듈러 바이오필터(Horizontal modular Biofilter)를 개발하였으며 수평형 바이오필터의 문제점인 헤드 스페이스(head space)를 없애기 위한 격벽 시스템을 도입하였고, 살수장치를 미생물 담체의 내부에 설치함으로써 수평형 바이오필터의 문제점을 획기적으로 개선하였으며 높이가 한정된 실내공간에도 설치가 가능하다. 또한 단위 모듈러를 연속적으로 붙일 경우 저풍량부터 고풍량까지 특별한 설계의 변경없이도 설치가 가능하다.

Description

악취성분 및 ＶＯＣｓ가 함유된 폐가스를 생물학적으로 정화하는 장치{Horizontal biofilter for removing odor compounds and VOCs}

본 발명은 암모니아, 황화수소, 메틸머캡탄 등 무기악취와 벤젠, 톨루엔 등의 VOCs를 제거하는 담체충진형 생물여과장치(Biofilter)에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 헤드페이스가 없는 수평형 모듈러 바이오필터 시스템과 수평형 모듈러 바이오필터를 이용하여 악취 및 VOCs 물질이 함유되어 있는 공기를 정화할 수 있도록 하는 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 생물학적으로 정화하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 오염된 공기에 포함되어 있는 악취 및 VOCs를 제거하는 방법에는 활성탄 흡착, 약액세정, 촉매산화, 고온소각 등 다양한 물리화학적 방법이 이용되고 있다. 그러나 상기한 처리방법을 이용하여 악취 및 VOCs를 오염된 공기로부터 제거하게 되면 2차 오염물질이 배출되고, 시설비용 및 운전비용이 많이 소비되는 문제점이 있다. 따라서 최근에는 미생물을 이용한 폐가스정화기술로 악취 및 VOCs를 제거하는 방법을 많이 사용하고 있다. 상기한 생물학적 정화기술(Biofiltration)에는 바이오필터(Biofilter), 바이오와셔(Biowasher), 에어리프트(Air lift) 및 트리클 에어 바이오필터(Trickle air biofilter) 등의 방법이 있다. 이들 처리방법 중 악취와 VOCs를 처리하는데 가장많이 이용되고 있는 방법이 바이오필터(Biofilter)와 트리클에어바이오필터(Trickle air biofilter)이다. 상기 바이오필터는 하우징내에 퇴비, 피트모스, 나무껍질, 다공성 세라믹 등 유·무기성 미생물담체가 충진되어 있고, 미생물담체에 미생물이 부착되어 악취 및 VOCs가 함유된 오염된 공기가 담체 사이를 통과하면서 미생물에 의해 산화 분해되어 무취공기로 만드는 장치이다. 또한, 트리클 에어 바이오필터(Trickle air biofilter)는 주로 VOCs를 제거하는 용도로 많이 사용되며 형태는 바이오필터(Biofiter)와 유사하지만 하우징내부에 충진된 미생물 담체는 퇴비, 피트모스 등 미생물에 의해서 분해가 되는 유기성물질을 사용할 수 없으며 특별히 성형된 표면적이 큰 프라스틱, 다공성 세라믹, 폴리우레탄폼 등의 강도가 있고 미생물에 의해서 분해가 되지 않으며 미생물과의 친화력이 높아 미생물이 잘 붙을 수 있는 재질을 주로 사용한다. 또한 미생물 담체가 충진된 하우징의 상측에는 미생물 담체에서 미생물이 계속하여 자랄 수 있도록 질소(N), 인(P) 및 미량 영양물질이 함유된 용액을 공급하는 공급로가 구비된다.

도 1은 종래의 타워형 모듈러 바이오필터를 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 타워형 모듈러 바이오필터장치(10)는 하우징(12)의 내부 상측에 공급파이프(24)를 통해 공급되는 물을 분사하는 스프레이(14)가 설치되고, 상기 스프레이(14)의 근접부에는 악취 및 VOCs가 포함된 공기가 유입되는 공기유입구(16)가 구비된다. 상기 하우징(12)의 내부 중간에는 악취 및 VOCs 등을 제거하는 미생물이 충전된 미생물담체(20)가 설치되며, 상기 하우징(12)의 하부에는 정화된 공기가 토출되는 공기토출구(18)가 구비된다. 상기 타워형 바이오필터장치(10)는 상측에서 공기유입구(16)를 통해 유입된 공기가 미생물담체(20)를 통과하면서 악취 및 VOCs 등의 오염물질이 제거된 후 하단부에 구비된 배출펌프(22)에 의해 공기토출구(18)를 통해 깨끗한 공기가 외부로 배출된다.

상기 타워형 바이오필터장치(10)는 하우징(12)의 상측으로부터 폐가스 등의 유해한 공기가 유입되어 중간에서 정화된 후 하단부를 통해 깨끗한 공기로 배출되도록 구조되어 있으므로 주로 옥외나 지상에 설치하며 옥상이나 높이가 한정된 실내 건물에는 중형 이상의 바이오필터의 설치가 어렵다. 예를 들어 황화수소 가스가 농도 20ppm_v, 처리풍량 100m³/min의 조건에서 가스의 체류시간을 18초로 할 경우 직경 3.3m 높이 7.5m크기의 바이오필터 용량이 필요하다. 이와 같이 높은 타워형 바이오필터를 옥상이나 실내에 설치하기는 현실적으로 불가능하다고 할 수 있다. 그러므로 옥상이나 옥내에 설치가 가능한 수평형 바이오필터의 개발이 필요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 헤드페이스가 없는 수평형 모듈러 바이오필터 시스템과 수평형 모듈러 바이오필터를 이용하여 악취 및 VOCs 물질이 함유되어 있는 공기를 정화할 수 있도록 하는 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 정화하는 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 타워형 바이오필터를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 수평형 단위 모듈러 바이오필터 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 수평형 단위 모듈러 바이오필터 시스템을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 수평형 단위 모듈러 바이오필터 시스템이 직렬 또는 병렬로 연결되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 여러개의 수평형 모듈러 바이오필터를 병렬로 연결한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 여러개의 수평형 모듈러 바이오필터를 직렬로 연결한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30 : 수평형 바이오필터장치 32 : 하우징

34 : 공기유입구 36 : 공기토출구

38 : 살수스프레이 40 : 격벽

42 : 유출수수집관 44 : 유출수 배출밸브

50 : 미생물담체

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 내부에 미생물담체가 충전되며, 좌측면에서 유입되는 공기가 미생물담체를 통과하여 대향하는 우측면으로 토출되도록 하는 하우징; 상기 하우징의 상측 내벽에 설치되어 물을 살수하는 살수스프레이; 상기 살수스프레이의 근접부에 설치되며, 공기가 유입되는 에어유입구 및 토출되는 공기토출구에 수직하는 방향으로 설치되는 격벽; 그리고 상기 하우징의 저면 일측에 구비되어 배출밸브를 통해 유출수를 외부로 배출시키는 유출수수집관으로 이루어지는 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 생물학적으로 정화하는 장치를 제공한다.

또한, 상기 살수스프레이는 미생물이 충진되어 있는 미생물 담체에 내재되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격벽은 살수 스프레이보다 더 하향되는 높이를 갖고, 격벽의 좌우 측단은 하우징의 전후면에 밀착되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징에 구비되는 에어유입구에는 다수개의 하우징이 접속되도록 하여 2개 이상이 병렬로 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징에 구비되는 공기토출구에는 다른 하우징의 에어유입구가 접속되도록 하여 2개 이상을 직렬로 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 수직타워형의 문제점을 보완하기 위하여 옥상이나 높이가 한정된 실내에 설치가 가능한 수평형 모듈러 바이오필터를 이용하여 장소에 구애받음 없이 악취나 VOCs가 포함되어 있는 공기를 정화할 수 있다. 또한 수평형 바이오필터의 문제점인 헤드스페이스를 없앨 수 있도록 격막이 설치되고 살수 스프레이가 미생물담체 내부에 설치되도록 함으로서 오염된 공기가 하우징의 측면에 구비된 에어유입구를 통해 바이오필터 내부로 유입되면 미생물담체층을 수평으로 통과하면서 미생물에 분해된 후 에어유입구의 대향하는 측면에 구비된 공기토출구를 통해 정화된 공기로 외부로 배출되므로 수직타워형과 같은 공기정화효율을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 수평형 단위 모듈러 바이오필터 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수평형 단위 모듈러 바이오필터 시스템을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 수평형 단위 모듈러 바이오필터 시스템이 직렬 또는 병렬로 연결되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 여러개의 수평형 모듈러 바이오필터를 병렬로 연결한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 여러개의 수평형 모듈러 바이오필터를 직렬로 연결한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 6을 참조하여 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 정화하는 바이오필터장치(30)를 설명하면, 먼저, 사각형의 형상을 갖는 하우징(32)의 좌측면에는 오염된 공기가 하우징(32)의 내부로 유입되도록 하는 공기유입구(34)가 구비되고, 상기 공기유입구(34)에 대향하는 하우징(32)의 우측면에는 하우징(32)의 내부에서 정화된 공기가 외부로 배출되도록 하는 공기토출구(36)가 구비된다.

또한, 상기 하우징(32)의 내부에는 미생물이 충진된 미생물담체(50)가 내재되며, 상기 하우징(32)의 내벽 천정에는 격벽(40)이 일정간격으로 다수개가 착설된다. 상기 격벽(40)은 공기유입구(34)와 공기토출구(36)에 수직하는 방향으로 착설되며, 각각의 격벽(40)의 사이에는 살수스프레이(38)가 착설된다. 상기 격벽(40)은 하우징(32)의 전후면에 밀착되며, 살수스프레이(38)보다 더 하향되는 높이를 갖는다.

상기 하우징(32)의 바닥면의 일측면에는 유출수수집관(42)이 구비되며, 상기 하우징(32)의 바닥면은 유출수수집관(42)을 향하여 경사지도록 형성되므로써 살수스프레이(38)에서 살수된 물은 제일 낮은 유출수수집관(42)으로 모이게 된다. 상기 유출수수집관(42)에는 배출밸브(44)가 구비되며, 유출수수집관(42)이 유출수로 채워지면 배출밸브(44)를 통해 외부로 유출수를 배출시키거나 다시 살수스프레이(38)측으로 공급하여 재순환되도록 한다.

또한, 상기 하우징(32)의 내부에 채워지는 미생물담체(50)에 살수스프레이(38)가 포함되도록 하며, 상기 하우징(32)에 구비되는 공기유입구(34)에는 다수개의 하우징(32)이 접속되도록 하므로써 2개 이상의 하우징(32)이 병렬로 설치되도록 할 수 있으며, 상기 하우징(32)에 구비되는 공기토출구(36)에 다른 하우징(32)의 공기유입구(34)가 접속되도록 하여 2개 이상의 하우징(32)이 직렬로 설치되도록 하여 오염된 공기에 포함되어 있는 악취 및 VOCs를 완벽하게 제거할 수 있다.

일 실시예를 통해 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하우징(32)의 공기유입구(34)로 유입되는 오염된 공기는 미생물담체(50)를 통과하게 되며, 상기 오염된 공기에 포함되어 있는 악취 및 VOCs는 미생물담체(50)를 통과하는 중에 미생물에 의해 제거된 후 공기토출구(36)를 통해 외부로 토출된다. 상기 미생물담체(50)를 오염된 공기가 통과하는 동안 살수스프레이(38)에서는 물을 살수하여 미생물담체(50)에 충진된 미생물에 수분과 영양분을 공급한다, 상기 살수스프레이(38)가 착설되는 상측에는 미생물담체(50) 및 살수스프레이(38)가 닿지 않는 공간이 존재하며, 상기 공기유입구(34)를 통해 하우징(32)의 내부로 유입된 오염된 공기는 상측 공간을 통과하지만 격벽(40)에 의해 하향으로 흐름으로써 미생물담체(50) 및 살수스프레이(38)에 의해 악취 및 VOCs가 제거된다.

본 발명은 수직타워형 바이오필터의 문제점을 보완하여 옥상이나 높이가 한정된 실내에 설치가 가능한 수평형 모듈러 바이오필터가 개발됨으로써 장소에 구애받음 없이 악취나 VOCs를 처리할 수 있다. 또한 수평형 바이오필터에서 문제점으로 대두된 헤드스페이스를 없앨 수 있도록 격막이 설치되고 살수 스프레이가 미생물담체 내부에 설치되어 수직타워형과 같은 제거효율을 얻을 수 있다.

Claims

내부에 미생물담체가 충전되며, 좌측면에서 유입되는 공기가 미생물담체를 통과하여 대향하는 우측면으로 토출되도록 하는 하우징; 상기 하우징의 상측 내벽에 설치되어 물을 살수하는 살수스프레이; 상기 살수스프레이의 근접부에 설치되며, 공기가 유입되는 에어유입구 및 토출되는 공기토출구에 수직하는 방향으로 설치되는 격벽; 그리고 상기 하우징의 저면 일측에 구비되어 배출밸브를 통해 유출수를 외부로 배출시키는 유출수수집관으로 이루어지는 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 생물학적으로 정화하는장치.
제 1 항에 있어서, 상기 살수스프레이는 미생물이 충진되어 있는 미생물 담체에 내재되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 생물학적으로 정화하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 격벽은 살수 스프레이보다 더 하향되는 높이를 갖고, 격벽의 좌우 측단은 하우징의 전후면에 밀착되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 생물학적으로 정화하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징에 구비되는 에어유입구에는 다수개의 하우징이 접속되도록 하여 2개 이상이 병렬로 설치하는 것을 특징으로 하는 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 생물학적으로 정화하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징에 구비되는 공기토출구에는 다른 하우징의 에어유입구가 접속되도록 하여 2개 이상을 직렬로 설치하는 것을 특징으로 하는 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 생물학적으로 정화하는 장치.