KR200234668Y1 - 악취와 ｖｏｃ를 포함하는 폐가스를 처리하기 위한바이오필터장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 악취와 VOC를 자연여재와 미생물을 이용하여 생물학적으로 정화하기 위한 바이오필터 장치에 관한 것으로 여재내에 산소전달을 극대화하고 압력손실을 줄이며, 빠른 시간 내에 악취와 VOC를 정화하는 특징이 있으며 본 고안의 바이오필터 장치는 자연여재외에도 충전물이나 이와 유사한 물질을 이용하여 구조물을 만들고 이를 통해 바이오필터 내에 산소를 균일하게 공급시켜 혐기성지역을 없애고 여재의 표면적을 최대한 활용할 수 있을 뿐 아니라, 미생물에 필요한 산소공급과 폐가스 처리시간의 최소화를 달성하여 운전의 안정성과 운전효율 및 운전비용도 최소화할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

악취와 ＶＯＣ를 포함하는 폐가스를 처리하기 위한 바이오필터 장치{Waste gas treatment system including odor and VOC}

본 고안은 폐가스를 처리하기 위한 바이오필터 장치에 간한 것으로 더욱 상세하게는, 본원 고안은 자연여재와 미생물을 이용하여 악취와 VOC를 포함하는 폐가스를 생물학적으로 정화하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 고안은 자연여재의 산소전달을 극대화하고 압력손실을 줄이며, 빠른 시간 내에 악취와 VOC를 정화하는데 그 특징이 있다.

종래에도 악취와 VOC 처리를 위한 선행기술이 공지된 바 있다.(Matthias Schoen, Renate Huebner: Geruch Messung und Beseitigung, Vogel Buchsverlag, S. 169, 1996.) 이는 독일에서 사용되어지고 있는 바이오필터 장치이며, 이러한 장치 는 폐가스가 반응조 하부에서 유입되어져 단순히 일단으로 이루어진 여재를 통과하는 방식이다.

상기 종래방식에서는 폐가스의 함수율이 약 90% 보다 현저히 낮다면 미생물에 필요한 수분이 부족하여 여재가 건조하게 되어지고 만약 함수율이 100% 이상으로 높다면 반응조 하단에 과잉의 Biofilm 이 형성되어져 막힘 현상이 발생하는 문제가 있었다. 즉, 폐가스의 조성조건에 따라 수분조절이 어렵다는 것이다. 그리고 폐가스 속에 분진이 많이 함유되어져 있다면 이 또한 반응조 하단에 바이오필터 여재의 막힘 현상을 유발하는 문제가 있었다. 이 밖에도 이 방식은 여재의 압밀상태로 압력손실이 높고 처리속도가 느려 반응조의 체적이 커져 시설비와 운전비가 많이 소요된다는 문제점도 지적되고 있다. 만일, 이러한 바이오필터의 여재가 나뭇가지와 같이 공극율이 크지 않는 분변토나 퇴비를 사용하게 된다면 여재의 관로현상이 일어나 일정한 시간이 경과하면 그 처리효율이 떨어지고 주기적으로 여재를 교체하거나 뒤집어 주어야 하는 번거로움이 있다는 문제점도 있었다.

또 다른 종래기술로서 악취와 VOC 처리를 위한 선행기술은 환경부가 발간한 최종보고서(1999. 1, 악취공해저감을 위한 생물학적 유황계 혼합취기물질 제거기술개발, 우송대학교 산업연구소)를 들 수 있다. 이는 한국에서 개발한 바이오필터로서 공지되었다. 이 연구보고서에 의하면 바이오필터 미생물 담체재료로서 다공성 세라믹을 사용하고 있다. 이러한 재료는 흡수률과 기공성이 높고, 내화학성이 우수하며, 장기간 사용에도 안정할 뿐 아니라 미생물과의 친화성이 우수하고 비표면적의 극대화가 가능한 특성을 가지고 있다. 그러나 그 단점으로서는 담체에 미생물에 필요한 영양물질이 없기 때문에 외부에서 질소, 인, 미량원소 등을 주입해야 하는 공정상의 복잡함과 이러한 영양물질과 폐가스속의 탄소성분과의 물지수지 평형이 유지되지 못하면 필요하지 않는 과잉의 미생물이 성장하여 바이오필림(Biofilm) 이 형성되어져 담체의 막힘현상을 유발시킨다는 문제점이 지적되고 있다. 이로 인해 여재의 압력손실이 높아지고 결국 여재내에 관로현상이 생겨 급격스럽게 효율을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로,

본 고안의 목적은 바이오필터 내에 수분조절장치를 설치하고 충전물이나 이와 유사한 물질을 이용하여 구조물을 만든 다음 이를 통해 여재에 서식하는 미생물에 필요한 수분의 공급하고 상기 바이오필터 내에 산소의 균일한 공급과 압력손실을 최소화시키며, 여재의 표면적을 최대한 활용함으로서 운전의 안정성과 운전효율의 극대화 그리고 나아가서는 운전비용을 최소화 하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 여재의 관로현상을 방지하고 혐기성지역을 없애며 자연여재에 함유된 영양물질을 이용하여 외부에서 별도로 공급하지 않으면서 미생물에게 제공할 수 있으며, 악취와 VOC등 폐가스와 바이오필터 여재의 생물학적 반응확율과 반응효율을 극대화하여 처리시간을 단축하는데 있다.

이하, 본 고안의 구체적인 구성을 실시예를 통하여 설명하지만, 본 고안의 권리범위는 이에만 제한되지 않는다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예를 보인 바이오필터(Biofilter)의 사용상태를 나타낸다.

도 2a와 2b는 본 고안에 따른 바이오필터 각 단의 충진물과 여재를 혼합한 것을 나타낸 실시예를 보인 것이다.

도 3은 본 고안에 따른 Biofilter 기본원리를 설명한 그림이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 송풍기 2 : 폐가스유입관

3 : 폐가스 4 : 바이오필터 단

5 : 열 교환기 6 : 수분공급장치

7 : 정화가스 8 : 충진물

본 고안의 상기 목적은 도1 에서 도시한 바와 같은 바이오필터 반응조 (Biofilter reaction tank)내에 폐가스의 유입방식은 하부에서 상부로 이동하는 방식을 보인 바람직한 실시예이다.

폐가스가 하부에서 상부로 이동할 때 바이오필터 여재(4)의 수분조절을 하기 위하여 반응조 하단에 물을 채우기 위한 수분공급장치(6)가 설치되며 폐가스(3) 유입관(2)이 수표면으로 향하게 설치하고 열교환기(5)를 통해 수분이 증발하여 폐가스(3)와 더불어 수분이 공급되게끔 한다. 미생물이 생육하기에 적합한 온도수준 (10∼40℃)으로 유지 할수 있다. 한편, 폐가스(3) 속에 함유되어진 분진이 수표면과 접촉하여 제거되게끔 유도하여 가능한 바이오필터 단(4)의 여재의 표면에 분진이 쌓여 막힘현상이 발생하는 것을 억제시킨다. 수표면을 일정하게 유지하기 위하여 수위조절장치(미도시)를 설치할 수 있다.

그리고, 본 고안은 미생물에 필요한 산소공급과 처리시간의 최소화를 달성하기 위하여 도 2의 실시예에서 보는 바와 같이 바이오필터(Biofilter) 각 단에 자연여재(4)와 더불어 충진물(8)을 일정한 배열 또는 불균일한 배열로 채운다. 이와 같은 구성으로 된 본 고안은 반응조 하부에 설치된 송풍기(1)에 의하여 악취 및 VOC 처리시간, 운전비용을 최소화하고 운전효율과 공정의 안정성을 최대한 확보할 수 있는 장점이 있다.

즉, 본 고안에서 사용하는 자연여재(4)는 나무껍질, 나무토막, 나뭇가지 등을 사용하고 충진물(8)로서는 폴링(Pall Ring), 하이플로우링(High Flow Ring)을 사용하여 균일하게 또는 분균일하게 혼합시켜 사용하므로서 달성된다.

또한, 바이오필터는 일단 이상 설치하며 단과 단 사이는 폐가스가 균일하게 혼합하기 적합한 간격을 유지한다. 그리고, 바이오필터의 각 단(4)의 자연여재에는 미생물을 접종하며 이때 사용할 수 있는 미생물은 주로 Bacillus속, Pseudomonas속의 호기성 또는 편성혐기성 미생물이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 악취 및 VOC 처리장치는 도 3에서 예시한 바와 같이 공기 속에 함유된 악취 및 VOC 가 바이오필터에서 제거되는 경로를 통해 설명할 수 있다. 먼저, 기체상의 악취나 VOC가 바이오필터 자연여재 표면의 수막에 물리적인 충돌 (흡착)이 일어난 다음 상기 여재의 수막에서 용해 (흡수)되어져 순양된 미생물에 의해 분해 제거되어진다. 미생물들은 악취 및 VOC 화학물질을 주기질로 하여 이들을 산화시켜 에너지를 얻거나 CO₂, H₂O, 무기염 기타 바이오메스( Biomass)로 전환시킨다. 이때 필요한 공기는 송풍기(1)에 의해 공급되고 정화가스(7)를 상부로 이동 배출된다. 악취를 일으키는 물질의 특성은 인간이 코를 통해 악취를 인식하는 원리와 같이 수용성 및 지용성이다. 이러한 사실에 따라 바이오필터를 통하여 악취가 제거되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본원 고안은 자연여재와 미생물을 이용하여 생물학적으로 악취와 VOC를 정화할 수 있는 바이오필터 장치를 제공하는 효과가 있으므로 폐가스처리산업 및 환경정화산업상 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (3)

1. 일단 이상으로 설치된 바이오필터 단(4)과 ; 상기 단과 단 사이 악취와 VOC를 함유한 폐가스가 균일하게 혼합되게 하기 위해 일정한 간격을 두고 설치하며; 공기의 유입이 바이오필터 반응조(A) 하부에서 상부로 흐르게 하고 상기 반응조(A) 내에 공기를 하부에서 상부로 유입시키는 폐가스 유입관(2)과 ; 수분공급과 분진제거를 위해 상기 폐가스 유입관이 상기 반응조(A) 하단에 위치한 수표면 방향으로 향하게 설치한 것을 특징으로 하는 악취와 VOC를 포함하는 폐가스 처리를 위한 바이오필터 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 바이오필터 각 단은 나무껍질, 나무토막, 나뭇가지 중에서 선택되는 자연여재(4)와, 악취 및 VOC를 함유한 폐가스가 상기 여재내에 균일하게 분포하고 관로현상과 압력손실을 감소시키기 위한 폴링(Pall Ring), 하이플로우링(Highflow Ring) 중에서 선택되는 충진물(8)이 균일하게 또는 불균일하게 혼합된 것이 특징인 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 자연여재에는 호기성 또는 편성 혐기성 미생물이 접종된 것이 특징인 장치