KR20000060699A - 미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(voc) 제거장치 - Google Patents

미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(voc) 제거장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 염료공장, 페인트 공장, 인쇄공장 등에서 발생되는 폐가스내의 악취 및 휘발성 유기화합물을 제거하는 장치에 관한 것으로, 미생물이 자연에서 존재하는 복합물질을 분해하려는 성질을 이용하여 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC : Volatile Organic Compounds)을 제거할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 함체형상으로 이루어져 하부에 폐가스 인입구(11)가 형성되고 상부에는 청정가스 배출구(12)가 형성된 분해 탱크(10)와, 상기 분해 탱크의 인입구 상측에 위치되어 분해 탱크를 구획하는 망(13)과, 상기 망에 얹혀져 통과하는 가스의 흐름을 분산시키는 다공성 물질(14)과, 상기 다공성 물질의 상측에 얹혀져 폐가스와 반응하는 카본 필터(15)와, 상기 분해 탱크의 상측에 설치되어 이송관(16)을 통해 공급되는 미생물이 배양된 용액을 하방으로 분사하는 노즐(17)과, 상기 이송관상에 각각 설치되어 중화제 및 영양제를 용액내에 첨가하는 중화제 및 영양제 저장탱크(18)(19)와, 상기 분해 탱크와 배출관(20)으로 연결되어 회수되는 용액내의 악취를 제거하는 미생물 저장탱크(21)와, 상기 미생물 저장탱크내의 산도를 측정하여 중화제 및 영양제 저장탱크에 설치된 비례제어기(23)(24)의 동작을 제어하는 산도측정기(25)와, 상기 이송관상에 설치되어 미생물 저장탱크내의 용액을 강제 순환시키는 펌프(26)로 구성된 것이다.

Description

미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC) 제거장치{device for eliminating stench and volatile compound with microbe}
본 발명은 염료공장, 페인트 공장, 인쇄공장 등에서 발생되는 폐가스내의 악취 및 휘발성 유기화합물을 제거하는 장치에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 미생물이 자연에서 존재하는 복합물질을 분해하려는 성질을 이용하여 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC : Volatile Organic Compounds)을 제거할 수 있도록 한 것이다.
도 1은 종래의 일 실시예를 일부 절결하여 나타낸 사시도로서, 일반적으로 알려진 토양 탈취법을 개량한 것이다.
그 구조를 살펴보면, 처리조(1)내에 다수개의 통공(2a)이 형성된 격판(2)이 하향 경사지게 설치되어 있고 상기 격판의 상측에는 코코넛 섬유 또는 나무뿌리 등과 같은 유기물질로 구성되어 95% 정도의 수분을 함유하고 있는 필터(3)가 쌓여져 있으며 처리조(1)의 일측에는 폐가스를 격판(2)의 하부로 인입시키는 유입관로(4)가 연결 구성되어 있다.
상기 격판(2)을 하향 경사지게 설치한 이유는 인입되는 폐가스가 처리조(1) 전체에 걸쳐 동일 압력으로 분포되도록 하여 동일 유속으로 상승하면서 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리하도록 하기 위한 것이다.
따라서 유입관로(4)를 따라 폐가스가 처리조(1)의 격판 하부로 인입되면 인입된 폐가스는 처리조(1) 전체에 걸쳐 동일 유속으로 상승하여 격판(2)의 상측에 위치된 필터(3)를 통과하면서 악취 및 휘발성 유기화합물이 제거된 다음 대기중으로 방출된다.
그러나 이러한 종래의 장치는 구조가 간단하여 초기 투자비가 적게 소요된다는 잇점이 있으나, 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 코코넛 섬유 또는 나무뿌리 등과 같은 유기물질로 구성된 필터(3)를 통과하면서 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리하기 때문에 처리 효율이 떨어지므로 많은 양의 폐가스를 처리하기 위해서는 반드시 넓은 부지가 필요하다.
둘째, 코코넛 섬유 또는 나무뿌리 등과 같은 유기물질로 구성된 필터(3)를 1 ∼ 2년 주기로 교체하여야 되므로 유지 관리비가 많이 소요된다.
도 2는 종래의 다른 실시예를 나타낸 개략도로서, 바이오 스크러버(Bio Scrubber)를 이용하여 폐가스내의 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리하는 장치이 다.
그 구조를 간략하게 설명하면, 하우징(5)내에 스크러버(Scrubber)(6)가 설치되어 있고 상기 스크러버의 상측에는 폭기조(7)내의 용액(8)을 분사시키기 위한 노즐(9)이 설치되어 있는데, 상기 용액(8)내에는 악취 및 휘발성 유기화합물과 반응하여 이들을 제거하는 미생물이 포함되어 있다.
따라서 폭기조(7)내의 용액(8)을 펌핑하여 노즐(9)을 통해 스크러버(6)측으로 분사시키는 상태에서 상기 하우징(5)의 하부로부터 폐가스를 인입시키면 상기 폐가스내에 포함된 악취 및 휘발성 유기화합물이 용액(8)내에 녹아 폭기조(7)내에 수집된 다음 상기 폭기조내에서 미생물과 반응하므로 악취 및 휘발성 유기화합물이 제거된다.
그러나 이러한 장치는 적은 면적에 장치를 설치하여 폐가스를 처리한다는 잇점은 있으나, 폭기조(7)내의 미생물에 의해 악취를 제거하기 때문에 물에 녹는 성분의 악취제거만이 가능하고 물에 녹지 않는 악취는 제거할 수 없게 되었음은 물론 반복 사용에 따라 고가의 스크러버(Scrubber)(6)를 교체하여야 되므로 유지관리비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 구조를 개선하여 적은 공간에서도 설치가 가능함과 동시에 모든 종류의 악취는 물론 휘발성 유기화합물을 제거할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 함체형상으로 이루어져 하부에 폐가스 인입구가 형성되고 상부에는 청정가스 배출구가 형성된 분해 탱크와, 상기 분해 탱크의 인입구 상측에 위치되어 분해 탱크를 구획하는 망과, 상기 망에 얹혀져 통과하는 가스의 흐름을 분산시키는 다공성 물질과, 상기 다공성 물질의 상측에 얹혀져 폐가스와 반응하는 카본 필터와, 상기 분해 탱크의 상측에 설치되어 이송관을 통해 공급되는 미생물이 배양된 용액을 하방으로 분사하는 노즐과, 상기 이송관상에 설치되어 중화제 및 영양제를 용액내에 첨가하는 중화제 및 영양제 저장탱크와, 상기 분해 탱크와 배출관으로 연결되어 회수되는 용액내의 악취를 제거하는 미생물 저장탱크와, 상기 미생물 저장탱크내의 산도를 측정하여 중화제 및 영양제 저장탱크에 설치된 비례제어기의 동작을 제어하는 산도측정기와, 상기 이송관상에 설치되어 미생물 저장탱크내의 용액을 강제 순환시키는 펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC) 제거장치가 제공된다.
도 1은 종래의 일 실시예를 일부 절결하여 나타낸 사시도
도 2는 종래의 다른 실시예를 나타낸 개략도
도 3은 본 발명의 장치를 나타낸 구성도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 분해 탱크 13 : 망
14 : 다공성물질 15 : 카본 필터
16 : 이송관 17 : 노즐
18 : 중화제 저장탱크 19 : 영양제 저장탱크
20 : 배출관 21 : 미생물 저장탱크
23, 24 : 비례제어기 25 : 산도 측정기
27 : 믹서 29 : 미생물 배양기
이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 3을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 장치를 나타낸 구성도로서, 본 발명은 폐가스내의 악취 및 휘발성 유기화합물을 제거하는 분해 탱크(10)가 함체형상으로 이루어져 있고 상기 분해 탱크의 하부에는 폐가스가 인입되는 인입구(11)가 형성되어 있으며 상부에는 청정가스를 외부로 배출하는 배출구(12)가 형성되어 있다.
그리고 상기 분해 탱크(10)의 인입구 상측에 분해 탱크를 구획하는 망(13)이 설치되어 상기 망의 상측에는 통과하는 가스의 흐름을 분산시키는 다공성 물질(14) 및 폐가스와 반응하는 카본 필터(15)가 차례로 얹혀져 있으며 상기 분해 탱크의 상측에 위치된 이송관(16)에는 미생물이 배양된 용액을 하방으로 분사하는 다수개의 노즐(17)이 설치되어 있다.
또한, 용액을 분해 탱크(10)측으로 공급하는 이송관(16)상에 중화제 및 영양제를 용액내에 첨가하는 중화제 및 영양제 저장탱크(18)(19)가 설치되어 있고 상기 분해 탱크(10)와 연결된 배출관(20)의 끝단에는 회수되는 용액내의 악취를 제거하는 미생물 저장탱크(21)가 위치되어 있다.
상기 미생물 저장탱크에는 탱크내의 산도를 측정하여 중화제 및 영양제 저장탱크(18)(19)에 설치된 비례제어기(23)(24)의 동작을 제어하는 산도측정기(25)가 설치되어 있고 상기 이송관(16)상에는 미생물 저장탱크(21)내의 용액을 강제 순환시키는 펌프(26)가 설치되어 있다.
이 때, 상기 이송관(16)상에는 용액내에 첨가되는 중화제 및 영양제를 용액과 함께 골고루 혼합하기 위한 라인믹서(27)가 설치되어 있다.
상기 영양제는 폐가스의 구성성분에 따라 탄소(C), 질소(N), 인(P), 황(S) 등이 첨가되고, 산화반응시 발생되는 산성가스를 중화시키는 H2SO4, NaOH 등과 같은 중화제는 일정한 PH를 유지시키는 역할을 하게 된다.
또, 미생물 저장탱크(21)에는 미생물에 의한 악취의 처리효율이 극대화되도록 용액을 폭기시키는 펌프(28)가 설치되어 있다.
한편, 미생물 저장탱크(21)의 일측에 미생물을 배양하여 상기 미생물 저장탱크측으로 공급하는 미생물 배양기(29)가 설치되어 있다.
상기 미생물 배양기(29)는 하부에 미생물 공급관(30)이 구비된 하우징(31)과, 상기 하우징내에 설치된 망(32)과, 상기 망의 상측에 얹혀져 미생물의 배양시 습도를 조절하는 다공성 물체(33)와, 상기 다공성 물체의 상측에 얹혀져 미생물을 배양하는 담체(34)와, 상기 미생물 배양기내의 온도를 조절하는 온도조절기(35)로 구성되어 있다.
그리고 이송관(16)과 미생물 배양기(29)사이에 분기관(36)이 설치되어 노즐(17)측으로 공급되는 용액의 일부가 상기 분기관(36)을 통해 미생물 배양기(29)측으로 공급되도록 되어 있고 상기 분기관(36)상에는 용액의 흐름을 제어하는 밸브(37)가 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이송관(16)상에 설치된 펌프(26)가 구동하여 미생물 저장탱크(21)내의 용액을 분해 탱크(10)측으로 강제 이송시키면 상기 용액이 분해 탱크(10)내에 설치된 노즐(17)을 통해 하방으로 분사되므로 용액내에 포함되어 있던 미생물이 카본 필터(15)에 흡착된다.
상기한 바와 같이 펌프(26)의 구동으로 노즐(17)을 통해 용액이 분사되는 상태에서 인입구(11)를 통해 폐가스가 유입되면 유입된 폐가스는 망(13)을 통해 상측으로 흘러갈 때 상기 망에 얹혀진 다공성 물질(14)에 의해 골고루 분산된다.
이에 따라, 폐가스내의 악취 및 휘발성 유기화합물이 용액 및 카본 필터(15)에 착상되어 있던 미생물에 의해 반응 분해되어 분해 탱크(10)의 내부를 구획하는 망(13)의 하방으로 용액과 함께 빠져 나온다.
이렇게 빠져 나온 용액은 배출관(20)을 통해 미생물 저장탱크(21)의 내부로 유입되므로 미생물 탱크에서 완전히 중화되고, 이에 따라 악취 및 휘발성 유기화합물이 제거된 청정가스만이 배출구(12)를 통해 대기중으로 배출된다.
상기 미생물 저장탱크(21)의 내부에서 악취 및 휘발성 유기화합물을 재처리시 펌프(28)를 구동하여 폭기시키면 처리효율이 극대화된다.
상기한 바와 같은 동작시 미생물 저장탱크(21)내에 설치된 산도측정기(25)가 용액의 PH를 측정하여 용액의 산도가 허용치 이상일 경우에는 중화제 저장탱크(18)에 설치된 비례제어기(23)의 밸브를 적절히 개방하므로 용액의 공급시 용액내에 H2SO4, NaOH 등과 같은 중화제를 투입하게 된다.
이와 같이 투입된 중화제는 이송관(16)상에 설치된 믹서(27)에 의해 용액내에 골고루 분포되어 폐가스의 산화반응시 발생되는 산성가스를 중화시키게 되므로 미생물 저장탱크(21)내의 PH를 적정수준인 6 ∼ 8정도로 유지시킬 수 있게 된다.
또한, 처리하는 폐가스의 종류에 따라 용액내에 각기 다른 영양소를 투입하여야 되는데, 이 경우에는 영양제가 담겨진 영양제 저장탱크(19)의 비례제어기(24)를 적절히 콘트롤하여 용액내에 영양제를 투입하므로써, 폐가스를 보다 효율적으로 처리할 수 있게 됨은 이해 가능하다.
이 때, 용액내에 투입되는 영양제로는 폐가스의 종류에 따라 탄소, 질소, 인, 황 등이 사용된다.
반복되는 동작으로 용액내의 미생물의 개체수가 줄어들면 분기관(36)상에 설치된 밸브(37)를 개방하여 이송관(16)을 통해 노즐(17)측으로 공급되던 용액의 일부가 분기관(36)을 통해 미생물 배양기(29)측으로 공급되도록 한다.
이에 따라, 용액이 하우징(31)의 내부로 통해 담체(34)와 다공성 물체(33)를 통과하게 되므로 용액내에 포함되어 있던 미생물이 담체(34)에 달라붙어 배양되므로 계속해서 투입되는 용액과 함께 미생물 저장탱크(21)의 내부로 공급되는데, 담체(34)의 하측에 위치된 다공성 물체(33)는 미생물의 습도조절역할을 하게 된다.
상기한 동작시 하우징(31)의 내부는 온도조절기(35)에 의해 미생물의 종류에 따라 배양에 알맞은 온도로 자동 조절되므로 미생물의 배양을 극대화시킬 수 있게 된다.
즉, 대부분의 미생물은 약 15 ∼ 35℃에서 활발한 운동을 하게 되므로 하우징(31)의 내부 온도를 15 ∼ 35℃로 유지하지만, 고온 미생물인 경우에는 하우징의 내부 온도를 40 ∼ 60℃까지 유지하는 경우도 있다.
지금까지 설명한 바와 같이 폐가스의 종류에 따라 악취 및 휘발성 유기화합물이 처리될 때의 산화반응식을 나타내면 (표 1)과 같다.
물 질 반 응 식 산소 요구량 비 고
메탄 CH4+ 2O2→ CO + 2H2O 3.99g/g CH4
부탄올 C4H10O + 6O2→ 4CO2+ 5H2O 2.59g/g C4H10O
Dichloromethan CH2CL2+ O2→ CO2+ 2H++ 2CL- 0.38g/g CH2CL2 CL발생
Triethylamin C6H15N + 11O2→ 6CO2+ 7H2O + H++ NO3 - 3.48g/g C6H15N NO3발생
Triethyamin C6H15N + 9O2→ 6CO2+ 6H2O + NH3 2.85g/g C6H15N
암모늄 NH4 ++ 2O2→ NO3+ H2O + 2H+ 3.55g/g NH4 + PH저하
황화수소 H2S + 2O2→ SO4+ 2H+ 1.99g/g H2S PH저하
따라서 본 발명의 장치를 이용하여 농도가 5gr/m3인 에타놀(Ethanol)과 에틸아세테이트(Ethylacetate)가 혼합된 폐가스를 인입구(11)를 통해 150,000m3/hr의 처리속도로 분해 탱크(10)의 내부로 유입시키면서 노즐(17)을 통해 용액을 분사한 후, 배출구(12)의 농도를 측정하였던 바, 폐가스의 농도가 기준치 이하인 0.3gr/m3로 줄어 들었음을 알 수 있었다.
또한, 농도가 2.5gr/m3인 에타놀(Ethanol)과 에틸 아세테이트(Acetone)가 혼합된 폐가스를 인입구(11)를 통해 20,000m3/hr의 처리속도로 분해 탱크(10)의 내부로 유입시키면서 노즐(17)을 통해 용액을 분사한 후, 배출구(12)의 농도를 측정하였던 바, 폐가스의 농도가 기준치 이하인 0.2gr/m3로 줄어 들었음을 알 수 있었다.
이상에서와 같이 본 발명은 용액에 의해 휘발성 유기화합물을 완전히 제거함과 동시에 카본 필터(15)에 달라붙은 미생물에 의해 악취를 완전히 중화시키게 되므로 고농도의 폐가스도 기준치 이하로 중화시키게 됨은 물론 적은 면적에도 설치할 수 있다.
또한, 미생물 배양기(29)에 의해 배양된 미생물을 이용하여 악취 및 휘발성 유기화합물을 제거하게 되므로 유지관리비를 대폭 절감할 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 함체형상으로 이루어져 하부에 폐가스 인입구가 형성되고 상부에는 청정가스 배출구가 형성된 분해 탱크와, 상기 분해 탱크의 인입구 상측에 위치되어 분해 탱크를 구획하는 망과, 상기 망에 얹혀져 통과하는 가스의 흐름을 분산시키는 다공성 물질과, 상기 다공성 물질의 상측에 얹혀져 폐가스와 반응하는 카본 필터와, 상기 분해 탱크의 상측에 설치되어 이송관을 통해 공급되는 미생물이 배양된 용액을 하방으로 분사하는 노즐과, 상기 이송관상에 설치되어 중화제 및 영양제를 용액내에 첨가하는 중화제 및 영양제 저장탱크와, 상기 분해 탱크와 배출관으로 연결되어 회수되는 용액내의 악취를 제거하는 미생물 저장탱크와, 상기 미생물 저장탱크내의 산도를 측정하여 중화제 및 영양제 저장탱크에 설치된 비례제어기의 동작을 제어하는 산도측정기와, 상기 이송관상에 설치되어 미생물 저장탱크내의 용액을 강제 순환시키는 펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC) 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    이송관상에 용액내에 첨가되는 중화제 및 영양제를 골고루 혼합하기 위한 믹서가 설치된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC) 제거장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    미생물 저장탱크에 용액을 폭기시키기 위한 펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC) 제거장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    미생물 저장탱크의 일측에 미생물을 배양하여 공급하는 미생물 배양기가 설치된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC) 제거장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    이송관과 미생물 배양기사이에 분기관이 설치되어 노즐측으로 공급되는 용액의 일부가 분기관을 통해 미생물 배양기측으로 공급되도록 하고 상기 분기관상에는 용액의 흐름을 제어하는 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC) 제거장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    미생물 배양기는 하부에 미생물 공급관이 구비된 하우징과, 상기 하우징내에 설치된 망과, 상기 망의 상측에 얹혀져 미생물의 배양시 습도를 조절하는 다공성 물체와, 상기 다공성 물체의 상측에 얹혀져 미생물을 배양하는 담체와, 상기 미생물 배양기내의 온도를 조절하는 온도조절기로 구성된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 악취 및 휘발성 유기화합물(VOC) 제거장치.
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