KR200229840Y1 - 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를동시에 제거하는 지중매설형 바이오필터 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 동절기 기온영향에 의해 탈취효율저감의 문제점을 억제 시킬 수 있도록 생물탈취 장치를 지중(地中)에 매설함으로써 악취 및 VOCs 물질이 함유되어 있는 공기를 정화할 수 있도록 하는 지중매설형 바이오필터 장치에 관한 것으로, 하우징(26)은 격벽(35)에 의하여 작동설비가 위치하는 작업실(30)과 공기를 정화하는 반응실(40)로 나누어지고 작업실(30)의 측면 중간 높이에는 가스 인입구(27)를 통해 오염된 공기가 하우징의 내부로 유입되도록 하는 공기 유입 파이프(9)가 구비되고, 상기 공기유입 파이프(9)에는 유입된 공기량을 조절할 수 있는 댐퍼(23)와 유입공기를 흡입할 수 있는 팬(11)이 연결되며, 팬(11)의 선단은 반응실(40)의 충전담체층(16)의 하부에 위치되고 작업실(30)의 측면 하부에는 물 공급 라인(28)을 통해 물이 공급되며 물 공급 라인(28)의 단부에는 자동밸브(13)가 설치되고 자동밸브(13)는 레벨스위치(15)에 의해서 작동되고 작업실(30)의 측면 상부에는 물 배출 라인(29)이 설치되며 물 배출 라인(29)은 반응실(40)까지 연장되고 물 배출 라인(29)의 단부에는 살수스프레이(17)가 설치되며 작업실(30)의 물 배출 라인(29)의 중간에는 자동 밸브(31)및(32)가 설치되며 이들 사이에는 살수 및 배수 펌프(10)에 연결되는 파이프(33)가 연결되고 파이프(33)의 중간에는 체크 밸브(22)가 설치되며 살수 및 배수 펌프(10)는 반응실(40)의 하부로 연결되는 파이프(34)를 가지며 파이프(34)의 중간에는 여과밸브(12)와 수동 밸브(14)가 설치되고 작업실(30)의 상부면에는 작업구(21)가 설치되고 반응실(40)의 상부면에는작업구(20)와 가스 배출구(19)가 설치되며 상기 반응실(40)의 탈취층 하부면(41)은 15°의 경사를 가지게 구성된다.

Description

무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 지중매설형 바이오필터 장치{Modular biofilter for filtering air comprising a bad smell and VOCs}

본 고안은 암모니아(Ammonia), 황화수소(hydrogen sulfide), 메틸메르캅탄 (Methyl mercaptan), 황화메틸(Dimethyl sulfide), 이황화메틸(Dimethyl disulfide) 등 무기성 악취와 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethyl benzene), 자이렌(Xylene), 헥산(Hexane) 등 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를 동시에 제거하는 미생물담체충전형 바이오필터 장치(biofilter)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동절기 기온영향에 의해 탈취효율저감의 문제점을 억제 시킬 수 있도록 생물탈취 장치를 지중(地中)에 매설함으로써 악취 및 VOCs 물질이 함유되어 있는 공기를 정화할 수 있도록 하는 지중매설형 바이오필터 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 소요되는 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 악취 및 VOCs를 처리하는데 가장많이 이용되고 있는 방법이 바이오필터(Biofilter)와 트리클레어바이오필터 (Trickle air biofilter)이다.

상기 바이오필터는 하우징내에 퇴비. 피트모스, 나무껍질, 다공성 세라믹 등 유·무기성 미생물담체가 충전되어 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(biofilter)와 유사하지만 하우징내부에 충전된 미생물 담체는 퇴비, 피트모스 등 미생물에 의해서 분해가 되는 유기성물질은 사용할 수 없으며 특별히 성형된 표면적이 큰 플라스틱, 다공성 세라믹, 폴리우레탄폼 등의 강도가 있고 미생물에 의해서 분해가 되지 않으며 미생물과의 친화력이 놓아 미생물이 잘 붙을 수 있는 재질을 주로 사용한다. 또한 미생물 담체가 충전된 하우징의 상측에는 미생물 담체에서 미생물이 계속하여 자랄 수 있도록 물(수분)을 공급하는 공급로가 구비된다.

도 1은 종래의 타워형 모듈러 바이오필터를 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 1을 참조하여 설명하면, 종류의 지상형 모듈러 바이오필터장치(1)는 하우징(2)의 내부 상측에 공급파이프(8)를 통해 공급되는 물을 분사하는 스프레이(3)가 설치되고, 상기 스프레이(3)의 근접부에는 악취 및 VOCs가 포함된 공기가 유입되는 공기유입구(4)가 구비된다.

상기 하우징(2)의 내부 중간에는 악취 및 VOCs 등을 제거하는 미생물이 충전된 미생물담체(6)가 설치되며, 상기 하우징(2)의 하부에는 정화된 공기가 토출되는 공기톨출구(5)가 구비된다. 상기 지상형 바이오필터장치(1)는 상측에서 공기유입구(4)를 통해 유입된 공기가 미생물담체(6)를 통과하면서 악취 및 VOCs 등의 오염물질이 제거된 후 하단부에 구비된 배출펌프(7)에 의해 공기토출구(5)를 통해 깨끗한 공기가 외부로 배출된다.

상기 지상형 바이오필터장치(1)는 하우징(2)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 20 ppm_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.

또한 동절기에 실외 외기에 의해서 온도가 저하될 시 처리성능이 많이 저하되었으므로, 외기에 의해 영향을 최소로 할 수 있으며 온도저하에 따른 미생물생식 영향을 최소로 한 지중매설형 바이오필터의 개발이 필요하다.

본 고안의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실외 외기온도에 의한 미생물 성능저하를 억제할 수 있도록 지중에 매설한 바이오필터 장치를 제공하여 악취 및 VOCs 물질이 함유되어 있는 공기를 정화할 수 있도록 하는 악취 및VOCs 물질이 함유된 공기를 정화하고자 하는 것이다.

도 1은 종래의 타워형 바이오필터를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 고안에 따른 지중매설형 바이오필터 장치를 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 본 고안에 따른 다른 형태의 지중매설형 바이오필터 장치를 도시하는 단면도.

도 4는 도3에 도시된 지중매설형 마이오필터 장치를 도시하는 측단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

9 : 공기유입 파이프 10 : 살수 및 배수 펌프

11 : 팬 12 : 여과밸브

13 : 자동 밸브 14 : 수동 밸브

15 : 레벨스위치 16 : 충전담체층

17 : 살수 스프레이 18 : 데미스터

19 : 가스 배출구 20,21 : 작업구

22 : 체크 밸브 23 : 댐퍼

상기 목적을 달성하기 위해서 본 고안의 지중매설형 바이오필터 장치는 하우징 내부에 미생물담체가 충전되며, 유입덕트관으로 유입되는 공기가 미생물담체를 통과하여 상부의 담체층을 통과하여 정화된 가스가 퇴출되도록 하고, 상기 하우징은 지중에 매설되어 있어서 부지면적이 협소하고 동절기 온도에 영향을 받지 않도록 구성되며, 상기 하우징의 상측 내벽에 설치되어 물을 살수하는 살수스프레이를 구비하고, 상기 살수스프레이의 근접부에 설치되며, 공기가 유입되는 에어유입구 및 토출되는 공기 토출구로 이루어지져 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 생물학적으로 정화한다.

또한, 본 고안의 바이오필터 장치는 살수스프레이 후 유출되는 유출수가 레벨스위치에 의해 배출될 수 있는 배출장치를 구비한다.

본 고안의 바이오필터 장치는 상기 하우징에 유입되는 공기를 조절하기 위해서 덕트 유입관에 댐퍼를 설치하여 수동으로 공기를 조절할 수 있다.

또한, 본 고안의 바이오필터 장치는 상기 하우징에 설치되는 공기토출구에 수분휘발을 억제해 주기위해서 데미스터(demister)를 설치한다.

도 2는 본 고안에 따른 지중매설형 바이오필터 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하여 악취 및 VOCs 물질이 함유된 공기를 정화하는 바이오필터 장치(25)를 설명한다. 사각형의 형상을 갖는 하우징(26)은 격벽(35)에 의하여 작동설비가 위치하는 작업실(30)과 공기를 정화하는 반응실(40)로 나누어진다.

먼저, 작업실(30)의 측면 중간 높이에는 가스 인입구(gas inlet)(27)를 통해 오염된 공기가 하우징의 내부로 유입되도록 하는 공기 유입 파이프(9)가 구비되고, 상기 공기유입 파이프(9)에는 유입된 공기량을 조절할 수 있는 댐퍼(23)와 유입공기를 흡입할 수 있는 팬(fan)(11)이 연결된다. 팬(11)의 선단은 반응실(40)의 충전담체층(16)의 하부에 위치된다.

작업실(30)의 측면 하부에는 물 공급 라인(28)을 통해 물이 공급되며 물 공급 라인(28)의 단부에는 자동밸브(13)가 설치되고 자동밸브(13)는 레벨스위치(15)에 의해서 작동된다.

작업실(30)의 측면 상부에는 물 배출 라인(29)이 설치되며 물 배출 라인(29)은 반응실(40)까지 연장되고 물 배출 라인(29)의 단부에는 살수스프레이(17)가 설치된다.

작업실(30)의 물 배출 라인(29)의 중간에는 자동 밸브(31)및(32)가 설치되며 이들 사이에는 살수 및 배수 펌프(10)에 연결되는 파이프(33)가 연결된다. 파이프(33)의 중간에는 체크 밸브(22)가 설치된다.

살수 및 배수 펌프(10)는 반응실(40)의 하부로 연결되는 파이프(34)를 가지며 파이프(34)의 중간에는 여과밸브(12)와 수동 밸브(14)가 설치된다.

작업실(30)의 상부면에는 작업구(21)가 설치되고 반응실(40)의 상부면에는 작업구(20)와 가스 배출구(19)가 설치된다. 한편 상기 반응실(40)의 탈취층 하부면(41)은 15。의 경사를 가진다.

도2에 도시된 본 고안의 지중매설형 바이오필터 장치의 작동을 설명한다.

반응실(40)의 내부에 충전된 충전담체층(16)을 통해 정화된 공기는 배출구(19)로 배출되며, 배출구(19)에는 수분의 과량 증발을 억제하기 위하여 데미스터(18)가 설치된다.

반응실(40)의 상부에는 설치된 살수스프레이(17)를 통해 충전담체층(16)에 수분공급을 한다.

또한, 상기 반응실(40) 하부의 내부에 스프레이 후 잔류하는 배수액(24)의 일정 저류수위를 유지할 수 있는 레벨스위치(15)를 설치하여 하우징(25) 내부 수위가 중정수위 도달시 자동밸브(13)가 개폐되도록 하여 하우징내부에 일정한 적정수위를 유지해준다.

미생물 충전층의 수분공급은 반응실(40) 하부의 배수액(24)이 볼밸브(14)와 여과밸브(12)를 통과하면서 배수액내에 존재하는 오염물질들을 제고하여 살수 및 배수펌프(10)을 통과하여 체크밸브(22)를 통해 살수스프레이(17)로 공급된다. 이 때는 자동 밸브(31)은 닫히게 된다.

배수액(24)을 바이오필터 장치(25)로부터 배출시키려면 자동 밸브(31)를 열고 자동 밸브(32)를 닫아 배수액의 배출을 유도한다.

상기 하우징 내부의 점검 및 시설유지보수를 위해서 작업구(21)를 통하여 각종기계류의 점검을 실시하며, 미생물담체충전층 및 살수스프레이 장치의 점검은 작업구(20)을 통하여 할 수 있다. 한편, 각종기계류의 작동을 제어할 수 있는 제어판이 지면위에 설치되어 있다.

도 3 및 도4는 본 고안에 따른 다른 형태의 지중매설형 바이오필터 장치를 개락적으로 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 지중매설형 바이오 필터 장치는 하우징(36)의 형태가 원형 또는 타원형으로 되어 있다.

본 고안의 다른 형태의 지중매설형 바이오필터 장치는 하우징(36)의 형태를 제외하고는 도2에 도시된 구성과 동일하다. 따라서 다른 부분의 부호는 도2에 도시된 부호와 동일하게 도시되어 있다.

본 고안에 의하면, 지상형의 문제점을 보완하기 위하여 동절기 운전시 보온 및 단열비를 절감이 가능한 지중매설형 바이오필터를 이용하여 사계절에 구애 받음 없이 악취나 VOCs가 포함되어 있는 공기를 정화할 수 있다. 또한 하우징설치에 대한 여유부지 공간확보가 가능하며, 바이오필터를 지중 매설함으로써 지온에 의한 보온효과의 장점을 발휘하여 미생물의 안정적인 성장을 유도할 수 있어 유입되는 악취 및 VOCs는 미생물이 부착된 필터층을 통과하면서 정화된 공기로 외부 배출되므로 동절기에는 수직타워형 장치에 보온시설을 설치한 것과 같은 공기정화효율을 얻을 수 있다.

본 고안의 지중매설형 바이오필터 장치는 지상형 바이오필터의 문제점을 보완하여 하우징을 지중에 매설하여 부지면적이 협소하고 동절기 온도에 영향을 받음 없이 악취나 VOCs를 처리할 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 고안의 지중매설형 바이오필터 장치는 지상형 바이오필터를 실외에설치할 경우 소요되는 보온재를 등을 사용하지 않아도 지열에의한 보온효과로 지상형과 같은 보온효과 및 처리효율을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 하우징(26)은 격벽(35)에 의하여 작동설비가 위치하는 작업실(30)과 공기를 정화하는 반응실(40)로 나누어지고 작업실(30)의 측면 중간 높이에는 가스 인입구(27)를 통해 오염된 공기가 하우징의 내부로 유입되도록 하는 공기 유입 파이프(9)가 구비되고, 상기 공기유입 파이프(9)에는 유입된 공기량을 조절할 수 있는 댐퍼(23)와 유입공기를 흡입할 수 있는 팬(11)이 연결되며, 팬(11)의 선단은 반응실(40)의 충전담체층(16)의 하부에 위치되고 작업실(30)의 측면 하부에는 물 공급 라인(28)을 통해 물이 공급되며 물 공급 라인(28)의 단부에는 자동밸브(13)가 설치되고 자동밸브(13)는 레벨스위치(15)에 의해서 작동되고 작업실(30)의 측면 상부에는 물 배출 라인(29)이 설치되며 물 배출 라인(29)은 반응실(40)까지 연장되고 물 배출 라인(29)의 단부에는 살수스프레이(17)가 설치되며 작업실(30)의 물 배출 라인(29)의 중간에는 자동 밸브(31)및(32)가 설치되며 이들 사이에는 살수 및 배수 펌프(10)에 연결되는 파이프(33)가 연결되고 파이프(33)의 중간에는 체크 밸브(22)가 설치되며 살수 및 배수 펌프(10)는 반응실(40)의 하부로 연결되는 파이프(34)를 가지며 파이프(34)의 중간에는 여과밸브(12)와 수동 밸브(14)가 설치되고 작업실(30)의 상부면에는 작업구(21)가 설치되고 반응실(40)의 상부면에는 작업구(20)와 가스 배출구(19)가 설치되며 상기 반응실(40)의 탈취층 하부면(41)은 15。의 경사를 가지게 구성된 지중매립형 바이오필터 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 형태는 사각형, 원형, 타원형이 되는 것을 특징으로 지중매설형 바이오필터 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 배수액(24)은 볼밸브(14)와 여과밸브(12)를 통과하면서 배수액내에 존재하는 오염물질들을 제고하여 살수 및 배수펌프(10)을 통과하여 체크밸브(22)를 통해 살수스프레이(17)로 공급되며, 이 때는 자동 밸브(31)은 닫히게 되고 배수액(24)을 바이오필터 장치(25)로부터 배출시키려면 자동 밸브(31)를 열고 자동 밸브(32)를 닫아 배수액의 배출을 유도하게 구성된 지중매설형 바이오필터 장치.