KR200341511Y1 - Biofilter System for Removal of Odor Gases and Volatile Organic Compounds - Google Patents
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Abstract
본 고안은 각종 환경기초시설 및 산업시설에서 배출되는 악취물질과 휘발성 유기화합물(VOCs)을 생물학적인 방법으로 제거하기 위한 바이오필터 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 전처리장치인 바이오트리클링필터, 유량조절 이송부, 활성탄분말, 제올라이트분말이 포함된 다공성 발포 고분자 담체를 충진한 바이오필터, 산, 알카리 자동제어 공급장치 및 영양제 공급장치로 구성된 바이오 필터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biofilter device for biologically removing odorous substances and volatile organic compounds (VOCs) emitted from various environmental foundations and industrial facilities, more specifically, a bio-trickle filter, a pretreatment device, The present invention relates to a biofilter including a biofilter filled with a porous foamed polymer carrier including a flow rate control transfer unit, activated carbon powder, and zeolite powder, an acid, alkali automatic control supply device, and a nutrient supply device.
본 고안에 따르면 악취물질과 휘발성 유기화합물(VOCs) 등을 효과적이고 안정적으로 제거할 수 있을 뿐 아니라 2차 오염물질이 거의 발생하지 않는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to effectively and stably remove odorous substances and volatile organic compounds (VOCs), and also has an effect that little secondary pollutants are generated.
Description
고안의 분야Field of devise
본 고안은 각종 환경기초시설 및 산업시설에서 배출되는 악취물질과 휘발성 유기화합물(VOCs)을 생물학적인 방법으로 제거하기 위한 바이오필터 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 오염된 가스중에 포함된 입자성오염물질을 제거하고 수용성물질을 세정하며 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급하기 위한 바이오트리클링필터 형태의 전처리장치, 일차 처리된 오염가스를 병렬로 구성된 바이오필터 하부에 균등한 양으로 유입시키는 유량조절 이송부, 활성탄분말, 제올라이트분말이 포함된 다공성 발포 고분자 담체를 충진한 바이오필터, pH 조정을 위한 산과 알카리 자동제어 공급장치 및 영양제 공급장치로 구성된 바이오 필터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biofilter apparatus for biologically removing odorous substances and volatile organic compounds (VOCs) emitted from various environmental foundations and industrial facilities, and more specifically, particulate matter contained in contaminated gas. A pretreatment device in the form of a biotrickle filter for removing contaminants, cleaning water-soluble substances, and supplying the moisture necessary for the growth of microorganisms attached to the biofilter carrier. The present invention relates to a biofilter comprising a flow rate control transfer unit for introducing a quantity, an activated carbon powder, a biofilter filled with a porous foamed polymer carrier including a zeolite powder, an acid and alkali automatic control supply device for adjusting pH, and a nutrient supply device.
고안의 배경Background of the devise
현재의 탈취기술로는 활성탄흡착법, 약액세정법, 오존산화법, 연소탈취(소각)법 등의 물리·화학적인 처리방법과 바이오필터(biofilter), 토양미생물처리법, 포기조탈취법 등의 생물학적처리방법이 이용되고 있다. 하지만 활성탄흡착법은 정기적으로 고가의 활성탄을 교체하여야 하기 때문에 비경제적이며 약액세정법은 과다한 약품소모로 인해 운전비가 과다하게 소요되고 2차 오염물질이 발생한다. 오존산화법은 오존에 의한 산화작용을 이용하여 악취성분을 산화분해시키는 것이지만 오존 자체에 의한 은폐효과를 병용하는 탈취법으로 잔류오존의 문제를 가지고 있다.Current deodorization technology uses physical and chemical treatment methods such as activated carbon adsorption, chemical liquid cleaning, ozone oxidation, combustion deodorization (incineration), and biological treatment methods such as biofilter, soil microbial treatment and aeration tank deodorization. It is becoming. However, activated carbon adsorption is inexpensive because expensive activated carbon must be replaced on a regular basis, and the chemical liquid cleaning method requires excessive operating costs and secondary pollutants due to excessive chemical consumption. Ozone oxidation method is to oxidatively decompose malodorous components by oxidizing by ozone, but there is a problem of residual ozone as a deodorization method that uses a concealment effect by ozone itself.
연소탈취법은 2차 대기오염을 발생시킨다. 또한 생물학적처리방법 중 토양미생물처리법과 포기조탈취법은 전체 시스템의 압력손실이 높고 장치의 단위 면적 당 처리 가능한 폐가스의 양이 매우 적기 때문에 동력비가 많이 소요되고 넓은 부지가 필요한 단점이 있다. 따라서 초기투자비 및 운전비가 저렴하여 타 탈취방법에 비하여 매우 경제적이며 비선택적으로 다양한 악취 및 휘발성유기화합물의 처리가 용이하고, 처리 후 2차 오염물질이 거의 발생하지 않는 바이오필터 기술이 널리 이용되게 되었다.Combustion deodorization produces secondary air pollution. In addition, the soil microbial treatment method and the aeration tank deodorization method of the biological treatment method has the disadvantage of requiring a lot of power costs and a large site because the pressure loss of the entire system and the amount of waste gas that can be treated per unit area of the device is very small. As a result, the initial investment cost and operation cost are low, and it is very economical compared to other deodorization methods, and it is easy to treat various odors and volatile organic compounds, and biofilter technology that generates little secondary pollutants after treatment has been widely used. .
초기 바이오필터는 주로 피트, 나무껍질, 퇴비 등의 자연물질을 담체로 사용하였으며 이들은 대부분이 초기에는 높은 물리적 흡착 및 양호한 수분 보유력으로 높은 제거율을 보이나 담체자체의 분해가 쉽게 일어나고 압밀에 의해 압력손실이 빠르게 증가하며 공기의 흐름이 담체층으로 일정하게 유입되지 않는 편류현상이 발생하고 담체의 보수 및 교체 주기가 짧은 단점이 있다.Early biofilters mainly used natural materials such as pits, bark, and compost as carriers. Most of them initially showed high removal rate due to high physical adsorption and good water retention, but the decomposition of the carrier itself occurred easily and the pressure loss was reduced by consolidation. There is a drawback that the rapid increase and the flow of air does not constantly flow into the carrier layer occurs and the maintenance and replacement cycle of the carrier is short.
다음으로 세라믹과 같은 무기성재료의 담체는 주로 biotrickling filter system에서 이용되는데 이는 높은 오염물질의 부하 및 입자성 오염물질의 처리 등은 용이하나 오염물질의 물에 대한 용해도가 높은 경우에 적합하며 다량의 용수 및 생물막 형성에 필요한 질소, 인, 무기염류 등의 유입이 필요로 하고 이에 따라 다량의 폐수가 발생하여 운전비가 많이 소요되고 담체의 흡착능력이 없어 빈부하시에는 미생물 활성유지에 유의하여야 하며 비중이 높아 바이오필터 설계시 하중에 신중해야 하는 단점이 있다. 따라서 단위무게당 미생물의 활성이 높고 유지관리가 용이하며 수분함유율이 높은 바이오필터용 담체의 개발을 위해 합성물질을 미생물의 특성에 맞게 물리, 화학적으로 가공한 다공성 발포 고분자 담체가 많이 이용되게 되었다.Next, carriers of inorganic materials such as ceramics are mainly used in biotrickling filter system, which is easy to handle high pollutant loads and particulate pollutants, but is suitable for high solubility of water in pollutants. Inflow of nitrogen, phosphorus, and inorganic salts necessary for water and biofilm formation is required. Therefore, a large amount of waste water is generated, which requires a lot of operating costs and the ability of carriers to absorb microorganisms. As a result, the design of the biofilter has to be careful about the load. Therefore, in order to develop a biofilter carrier having high activity of microorganisms per unit weight, easy maintenance, and high water content, porous foamed polymer carriers obtained by physically and chemically processing synthetic materials according to the characteristics of microorganisms have been used.
바이오필터 기술은 담체에 부착된 미생물에 의한 분해작용을 이용하는 생물학적 탈취방법으로써 안정된 운전효율을 얻기 위해서는 우수한 담체의 선정과 함께 다음의 제어인자를 충족시키는 장치가 필요하다.Biofilter technology is a biological deodorization method using decomposition by microorganisms attached to a carrier. In order to obtain stable operation efficiency, an apparatus that meets the following control factors is required to select an excellent carrier.
첫째, 반응기내로 유입되는 오염물질의 부하이다. 생물학적 처리공법은 미생물의 산화, 환원, biomass로의 전환 등에 의해 이루어지며 높은 오염물의 부하에서 제거율이 낮아지는 이유는 생분해에 의한 산소의 결핍과 영양원의 부족 및 pH 저하가 그 주된 이유이다. 산소의 결핍은 생물막내의 산소가 완전히 소진된 것이 아니라 생분해 속도에 비해 낮은 산소전달율을 의미하는 것이며 이는 일반적으로 바이오필터가 호기성 미생물에 의해 오염물질이 생분해되기 때문이다.First is the load of contaminants entering the reactor. Biological treatment is performed by oxidation, reduction and conversion to biomass of microorganisms, and the reason for the low removal rate at high pollutant loads is the lack of oxygen due to biodegradation, lack of nutrients and lowering of pH. Oxygen deficiency does not mean the exhaustion of oxygen in the biofilm, but rather a low oxygen transfer rate relative to the rate of biodegradation, since biofilters generally biodegrade contaminants by aerobic microorganisms.
둘째, 수분함량의 조절이다. 수분함량의 조절은 바이오필터 운전제어 인자 중 가장 중요한 부분이며 실패의 가장 큰 원인이다. 바이오필터의 미생물들은 성장 및 활성에 필수적인 물을 필요로 하고 담체내의 수분함량은 기상에서 흡수되는 오염물질의 양에도 영향을 미친다. 대개의 경우는 담체표면에 물을 직접 살수하지만 이보다는 오염된 공기에 95% 이상의 상대습도를 포함할 수 있도록 장치 및 시스템을 구축하는 것이 바람직하며, 또한 많은 양의 수분을 보유할 수 있도록 함수율이 높고 쉽게 건조되지 않으며 수분에 의해 쉽게 분해되지 않고 물리, 화학, 생물학적으로 안정된 담체의 선정이 중요하다.Second is the regulation of moisture content. Control of moisture content is the most important part of biofilter operational control factors and the biggest cause of failure. Microorganisms in biofilters require water, which is essential for growth and activity, and the water content in the carrier also affects the amount of pollutants absorbed in the gas phase. In most cases, water can be sprayed directly onto the surface of the carrier, but rather, it is desirable to build a system and system that can contain more than 95% relative humidity in contaminated air. It is important to select carriers that are high, not easily dried, not easily degraded by moisture, and that are physically, chemically and biologically stable.
셋째, pH의 조절이다. 바이오필터 내에서 오염물질을 분해하는 미생물들은 고유의 최적 pH 범위를 가지고 있으며 이 범위를 벗어나면 활성이 떨어지거나 성장하지 못한다. 따라서 대부분의 바이오필터는 중성에서 운전하도록 설계되는데 이는 대부분의 미생물들이 중성의 pH에서 높은 활성과 성장속도를 나타내기 때문이다. pH를 조절하는 방법으로는 pH 조절용 완충액을 직법 담체층에 살수하는 방법과 담체층에 석회석과 같은 고형물의 완충물질을 혼합하여 충진하는 방법 등이 있는데 전자의 경우는 유지관리비가 많이 소요되고 장치가 복잡해지는 단점이 있고 후자의 경우는 완충물질(carbonate 등)의 용출에 의해 고형물이 부서짐으로써 담체층의 변형이 발생할 수도 있고 이로 인해 압력손실이 과도하게 높아지거나 담체층 자체의 보수 및 교체가 필요한 단점이 있다.Third is the regulation of pH. Microorganisms that degrade contaminants in biofilters have an inherent optimal pH range and will not degrade or grow outside this range. Therefore, most biofilters are designed to operate at neutral because most microorganisms exhibit high activity and growth rate at neutral pH. Methods of controlling pH include spraying a pH adjusting buffer solution directly to a carrier layer and filling a carrier layer with a buffer material of a solid material such as limestone. In the latter case, the solids are broken by the elution of the buffer material (carbonate, etc.), which may cause deformation of the carrier layer, which leads to excessively high pressure loss or repair and replacement of the carrier layer itself. There is this.
넷째, 적절한 온도의 유지이다. 미생물의 활성은 온도의 영향을 많이 받는다. 온도의 경우 5℃ 이하에서는 거의 대부분의 미생물은 성장하지 않는다. 또한 일정온도 이상에서는 효소가 단백질로 구성되어있기 때문에 변성이 일어나 deactivation되기 쉬우며 세포 구성성분 중 세포막을 구성하는 지질은 고온에서 분해되어 미생물의 활성뿐 아니라 존립에도 큰 영향을 미친다. 따라서 오염물질의 처리 시 최적의 활성을 나타내기 위한 온도의 조절은 필수적이다.Fourth, maintenance of proper temperature. The activity of microorganisms is much affected by temperature. At temperatures below 5 ° C, most microorganisms do not grow. In addition, since the enzyme is composed of protein at a certain temperature, degeneration occurs easily, and lipids constituting the cell membrane of cell components are decomposed at high temperature, which greatly affects not only the activity of the microorganism but also the existence thereof. Therefore, it is essential to control the temperature to achieve optimal activity in the treatment of pollutants.
다섯째, 영양원의 공급이다. 미생물은 악취나 VOCs물질을 스스로의 에너지원이나 탄소원으로 이용하기 위해 분해한다. 하지만 질소, 인, 칼슘, 나트륨, 철 등 수많은 미량성분도 필요로 한다. 일반적으로 담체에 포함된 미량성분을 이용하기도하나 성공적인 바이오필터의 운전을 위해서는 이런 성분이 결핍되지 않도록 주기적으로 영양원을 공급해 주어야 한다. 반면 풍부한 영양원의 공급은 과도한 미생물의 성장을 유도하여 충진층의 공극을 막아 clogging을 유발할 수 있으므로 적당량의 영양원 공급이 중요하다.Fifth, the supply of nutrients. Microbes decompose odors or VOCs to use as their energy or carbon source. However, it also requires numerous trace elements, such as nitrogen, phosphorus, calcium, sodium and iron. In general, the trace components included in the carrier may be used, but in order to operate a successful biofilter, it is necessary to periodically supply nutrients so that these components are not deficient. On the other hand, supply of abundant nutrients may induce excessive microbial growth, thus clogging the filling layer and causing clogging, so supplying an appropriate amount of nutrients is important.
마지막으로 가스의 전처리이다. 바이오필터는 미생물의 활성에 의해 효율이 좌우되므로 유입되는 오염된 가스에 독성물질을 함유하고 있거나 오염물질을 과다하게 함유한 경우에는 전처리 과정에서 제거하여야 한다. 또한 과다한 분진 등의 입자성 오염물질은 짧은 시간에도 담체가 충진된 부분에 쌓여 압력손실을 증가시키고 담체층 내부를 무산소 혹은 혐기 상태로 만들 수 있으며 미생물의 활성을 낮추는 원인이 되므로 이럴 경우 담체의 보수 및 교체가 필요하게 된다. 따라서 입자성 오염물질을 함유하는 오염물질의 경우 이를 제거하는 전처리 설비를 설치하는 것이 바람직하다.Finally, gas is pretreated. Since the efficiency of the biofilter depends on the activity of the microorganisms, if the contaminated gas contains toxic substances or contains excessive amounts of pollutants, they should be removed during the pretreatment. In addition, particulate contaminants such as excessive dust accumulate in the carrier-filled part even in a short time, which can increase the pressure loss, make the inside of the carrier layer anoxic or anaerobic, and reduce the activity of microorganisms. And replacement is required. Therefore, in the case of pollutants containing particulate pollutants, it is desirable to install a pretreatment facility for removing them.
이에 본 고안자들은 상기의 바이오필터 제어기술을 개선하기 위해 예의 노력한 결과, 오염된 가스 중에 포함된 입자성 오염물질을 제거하고 수용성물질을 세정하며 동시에 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급하기 위한 바이오트리클링 필터와 활성탄분말, 제올라이트분말이 포함된 다공성 발포 고분자 담체를 충진한 바이오필터를 포함하도록 구성한 경우, 오염물의 부하변동이 크거나 입자성 오염물질 및 독성물질이 다량 유입되는 악취물질 및 휘발성 유기화합물(VOCs)을 효과적이고 안정적으로 제거할 수 있을 뿐만아니라 일반 수세정 방식이나 바이오트리클링 필터방식에서 다량으로 발생하는 폐수가 원천적으로 발생되지 않아 운전비가 적게 소요되고, 환경친화적으로 악취물질 및 휘발성 유기화합물을 제거할 수 있다는 것을 확인하고 본 고안을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made efforts to improve the biofilter control technology. As a result, the present inventors have removed the particulate contaminants contained in the contaminated gas, cleaned the water-soluble substances, and at the same time, provided the moisture necessary for the growth of the microorganisms attached to the biofilter carrier. When it is configured to include a bio-trickle filter for supplying and a biofilter filled with a porous foamed polymer carrier containing activated carbon powder and zeolite powder, a large load variation of contaminants or a large amount of particulate contaminants and toxic substances are introduced. Not only can it effectively and reliably remove volatile organic compounds (VOCs), but it also requires less running costs because it does not naturally generate wastewater generated in general water cleaning or bio-trickle filter methods. Odor substances and volatile organic compounds can be removed It was confirmed that the present invention was completed.
결국 본 고안의 주된 목적은 오염된 혼합가스 중에 포함된 입자성 오염물질을 제거하고 수용성물질을 세정하며 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급하기 위한 바이오트리클링필터 형태의 전처리장치, 일차 처리된 오염가스를 병렬로 구성된 바이오필터 하부에 균등한 양으로 유입시키는 유량조절 이송부, 다공성 발포 고분자 담체를 충진한 바이오필터, pH 조정을 위한 산과 알카리 자동제어 공급장치 및 영양제 공급장치로 구성된 바이오필터 장치를 제공하는데 있다.As a result, the main purpose of the present invention is to remove the particulate contaminants contained in the contaminated mixed gas, to clean the water-soluble substances, and to supply the moisture necessary for the growth of the microorganisms attached to the biofilter carrier. It consists of a flow rate control unit for introducing the first treated pollutant gas in an equal amount to the lower part of the biofilter composed in parallel, a biofilter filled with a porous foamed polymer carrier, an acid and alkali automatic control supply device and a nutrient supply device for pH adjustment. It is to provide a biofilter device.
도 1은 본 고안에 따른 악취 및 휘발성유기화합물(VOCs) 처리용 바이오필터 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a biofilter apparatus for treating malodor and volatile organic compounds (VOCs) according to the present invention.
도 2는 분뇨처리장에 설치된 pilot-plant 규모의 바이오필터 장치의 사진이다.Figure 2 is a photograph of a pilot-plant scale biofilter device installed in the manure treatment plant.
도 3은 본 고안에 따른 pilot 규모의 바이오필터 장치에서 암모니아 제거를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing ammonia removal in a pilot-scale biofilter device according to the present invention.
도 4는 본 고안에 따른 pilot 규모의 바이오필터 장치에서 황화수소 제거를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the removal of hydrogen sulfide in the pilot-scale biofilter device according to the present invention.
<도면의 주요부분에 따른 부호의 설명><Description of the code according to the main part of the drawing>
1. 송풍기 2. 바이오트리클링필터1. Blower 2. Bio trickling filter
3. 바이오트리클링필터용 충진물 4. 바이오필터3. Filling for Bio Trickle Filter 4. Bio Filter
5. 바이오필터용 담체 6. 산, 알카리 및 영양제 공급 탱크5. Biofilter carrier 6. Acid, alkali and nutrient supply tank
7. 현장제어판 8. 차압계7. Field control panel 8. Differential pressure gauge
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 오염된 혼합가스를 바이오필터 장치 내부로 유입시키는 송풍기(1)와 이를 통해 유입되는 가스 중에 포함된 입자성 오염물질을 제거하고 수용성물질을 세정하며 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급하기 위한 바이오트리클링필터(2)와 일차 처리된 오염가스를 바이오필터의 하부에 균등한 양으로 유입시키는 유량조절 이송부와 미생물이부착된 활성탄분말, 제올라이트분말이 포함된 다공성 발포고분자 담체로 충진된 바이오필터(4)와 pH 조정을 위한 산, 알카리 및 영양제 공급탱크(6)를 함유하는 것을 특징으로 하는 바이오필터 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention removes the particulate contaminants contained in the blower (1) and the gas introduced through the contaminated mixed gas into the biofilter device, and cleans the water-soluble substances and the biofilter carrier Bio trickling filter (2) for supplying the water necessary for the growth of microorganisms attached to it and flow control conveying unit for introducing the first treated pollutant gas into the lower part of the biofilter in an equal amount, activated carbon powder with zeolite, zeolite The present invention provides a biofilter device comprising a biofilter 4 filled with a porous foamed polymer carrier containing powder and an acid, alkali and nutrient supply tank 6 for pH adjustment.
본 고안에 있어서, 상기 바이오트리클링필터(2)는 지름 10mm~100mm 정도의 폴링(pall ring)이 충진되어 있으며, 상부에는 용수 분사노즐이 설치되어 있고, 상기 분사노즐에 의해 분사되는 용수는 충진물을 따라 내려오는 과정에서 오염된 가스와 접촉하게 되어 유입되는 오염된 가스 중에 포함된 입자성 오염물질은 제거되고 수용성물질은 세정되며, 오염된 가스는 95% 이상의 상대습도를 유지하게 되고, 증발되지 않은 세정수는 계속 재순환되도록 구성되며, 증발된 양만큼의 용수는 수위조절장치(10)에 의해 보충되고, 제거된 입자성 오염물질은 하부에 위치한 경사판에 의해 침전되어 정기적으로 입자슬러지 인출밸브(12)를 통해 폐기되도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the bio trickling filter (2) is filled with a ring (pall ring) of about 10mm ~ 100mm in diameter, the water injection nozzle is installed on the top, the water injected by the injection nozzle is filled As it comes down, it comes into contact with the contaminated gas, and the particulate contaminants contained in the contaminated gas are removed, the water-soluble substance is cleaned, and the contaminated gas maintains a relative humidity of 95% or more, and does not evaporate. The unwashed water is continuously recycled, and the amount of evaporated water is replenished by the water level control device 10, and the removed particulate contaminants are precipitated by the inclined plate located at the bottom to periodically discharge the sludge discharge valve. 12) may be configured to be discarded.
본 고안의 바이오필터 장치는 두개 이상의 바이오필터(4)가 병렬로 장착되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.The biofilter device of the present invention may be characterized in that two or more biofilters 4 are mounted in parallel.
본 고안에 있어서, 상기 다공성 발포고분자 담체는 (a) 발포성 고분자, 알데히드계 화합물 및 물을 혼합한 다음, 활성탄분말 및/또는 제올라이트분말을 혼합하여 제1혼합물을 얻는 단계; (b) 상기 제1혼합물에 가용성 물질인 전분 및/또는 덱스트린을 혼합하여 제2혼합물을 수득하는 단계; (c) 상기 제2혼합물을 60~80℃로 가열하여 용융시키는 단계; (d) 상기 용융된 혼합물에 발포제와 산을 첨가하여 제3혼합물을 수득하는 단계; (e) 상기 제3혼합물을 금형에 투입하고 50~80℃에서 반응시켜 스폰지 폼 또는 부직포 형태의 담체를 수득하는 단계; 및 (f) 상기 수득된 스폰지 폼 또는 부직포 형태의 담체를 세척하여 전분 및/또는 덱스트린을 용출·제거하는 단계를 통해 제조된 것임을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the porous foamed polymer carrier is (a) mixing the expandable polymer, aldehyde-based compound and water, and then mixing the activated carbon powder and / or zeolite powder to obtain a first mixture; (b) mixing the first mixture with starch and / or dextrin, which are soluble substances, to obtain a second mixture; (c) heating the second mixture to 60-80 ° C. to melt it; (d) adding a blowing agent and an acid to the molten mixture to obtain a third mixture; (e) adding the third mixture to a mold and reacting at 50 to 80 ° C. to obtain a carrier in the form of a sponge foam or a nonwoven fabric; And (f) it can be characterized in that it is prepared through the step of eluting and removing the starch and / or dextrin by washing the obtained carrier of the sponge foam or non-woven form.
본 고안에서는 실험실 규모의 검증과 함께 분뇨처리장 소화조에서 발생되는 실제 오염가스의 처리를 위한 pilot 규모의 바이오필터 장치의 운전결과를 통하여 본 바이오필터 장치의 우수성과 실용성을 검증하였다.In this design, we verified the excellence and practicality of this biofilter device through the operation of pilot scale biofilter device for the treatment of actual pollutant gas generated in the digester of laboratory.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 악취 및 휘발성유기화합물 제거를 위한 바이오필터에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a biofilter for removing odors and volatile organic compounds of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1과 같이 본 고안의 구성은 크게 송풍기(1)와 이를 통해 유입되는 오염된 혼합가스중에 포함된 입자성오염물질을 제거하고 수용성물질을 세정하며 바이오필터 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급하기 위한 바이오트리클링필터(2)와 일차 처리된 오염가스를 병렬로 구성된 바이오필터의 하부에 균등한 양으로 유입시키는 유량조절 이송부와 활성탄분말, 제올라이트분말이 포함된 다공성 발포 고분자 담체를 충진한 바이오필터(4)와 pH 조정을 위한 산과 알카리 공급탱크, 영양제 공급탱크(6) 및 관련 설비로 구성된다.As shown in FIG. 1, the construction of the present invention greatly removes the particulate contaminants contained in the contaminated mixed gas introduced through the blower 1 and cleans the water-soluble substance, and the moisture required for the growth of microorganisms attached to the biofilter carrier. Filling the porous foamed polymer carrier including the activated carbon powder and the zeolite powder, the flow control transfer unit for introducing the bio-trickleing filter (2) and the primary treated polluting gas in an equal amount to the lower portion of the bio-filter composed in parallel It consists of a biofilter 4, an acid and alkali supply tank for pH adjustment, a nutrient supply tank 6 and related equipment.
이들을 세부적으로 설명하면 다음과 같다. 강제적으로 유입된 악취, 휘발성유기화합물(VOCs), 입자성오염물질 등이 포함된 오염된 가스는 바이오트리클링필터(2)로 유입되는데 이곳에는 지름 50mm 정도의 플라스틱류, 세라믹류 등의 폴링(pall ring)이 충진되어 있고 상부에서는 노즐에 의해 용수가 분사된다. 이때 분사되는 용수는 충진물을 따라 내려오는 과정에서 오염된 가스와 접촉하게 되어 유입되는 오염된 가스중에 포함된 입자성오염물질은 제거되고 수용성물질은 세정되며 오염된 가스는 95% 이상의 상대습도를 유지하게 된다. 결국 바이오필터(4) 내부의 담체에 부착된 미생물의 생육에 필요한 수분을 공급할 뿐 아니라 담체층의 내부 공극을 막는 입자성오염물질을 제거하고 수세정을 통해 과도한 유입부하나 독성물질의 유입으로부터 미생물의 활성저해를 막을 수 있다.The details thereof are as follows. Contaminated gas containing forcibly introduced odors, volatile organic compounds (VOCs), and particulate contaminants flows into the bio trickling filter (2), which contains polling (plastics, ceramics, etc., 50 mm in diameter). Pall ring is filled and water is sprayed by the nozzle from the top. At this time, the sprayed water comes into contact with the contaminated gas as it flows down the packing material, so that the particulate contaminants contained in the contaminated gas are removed, the water-soluble substance is washed, and the contaminated gas maintains relative humidity of 95% Done. As a result, it not only supplies the moisture necessary for the growth of the microorganisms attached to the carrier inside the biofilter 4, but also removes the particulate contaminants blocking the internal pores of the carrier layer and washes the microorganisms from excessive inflow or toxic substances through washing. It can prevent the deactivation of.
용수는 온도측정장치 및 히터(9)를 통해 동계에도 15℃ 이상을 유지시킬 수 있도록 하여 동파방지 및 가습된 오염공기가 미생물에 의해 잘 분해될 수 있도록 하였다. 또한 이 과정에서 바이오필터층으로 증발되지 않은 세정수는 계속 재순환되고 수위조절장치(10)에 의해 증발된 양의 용수는 채워져서 항상 일정량을 유지하게되며 제거된 입자성오염물질은 바이오트리클링필터 하부에 위치한 경사판에 의해 침전되어 정기적으로 입자슬러지 인출밸브(12)를 통해 폐기된다.The water was able to maintain more than 15 ℃ even during the winter season through the temperature measuring device and the heater (9) to ensure that the freeze-proof and humidified polluted air can be decomposed by microorganisms well. In this process, the washing water that has not been evaporated into the biofilter layer is continuously recycled, and the amount of water evaporated by the water level control device 10 is filled to maintain a constant amount. Precipitated by the inclined plate located in the is disposed of via the sludge withdrawal valve 12 on a regular basis.
통상적으로 바이오필터(4)로 유입되는 입자성오염물질은 담체의 막힘현상 및 편류현상을 유발하고 바이오필터 내부의 압력손실을 증가시키는 가장 큰 원인이 되며 담체의 유지보수 및 교체주기를 짧게 한다. 또한 담체 표면에 축적된 입자성오염물질은 담체 내부를 혐기성상태로 만들어 부착된 미생물의 생분해를 떨어뜨리는 주요한 요인으로 작용하기 때문에 일차적으로 입자성오염물질을 제거하는 것은 안정된 바이오필터의 운전에 있어서 필수적이다.In general, particulate contaminants introduced into the biofilter 4 cause the carrier blockage and drift and increase the pressure loss inside the biofilter and shorten the maintenance and replacement cycle of the carrier. In addition, since particulate contaminants accumulated on the surface of the carrier act as a major factor in reducing the biodegradation of attached microorganisms by making the inside of the carrier anaerobic, the removal of particulate contaminants is essential for the operation of a stable biofilter. to be.
가습된 오염가스는 바이오필터(4) 내부에 충진된 담체(5)층을 통과하게 되는데 상기 바이오필터에 사용되는 담체(5)는 다공성의 발포 고분자로써 폴리비닐아세탈, 폴리우레탄, 폴리스틸렌 또는 폴리에틸렌 등의 스폰지폼 형태이고 발포제와 함께 활성탄분말, 제올라이트분말, 가용성물질 등을 투입하고 발포시킴으로써 활성탄분말, 제올라이트분말 등이 담체에 혼합되고 탈리현상이 발생하지 않으며 발포제에 의해 형성된 0.5mm 이상의 큰 셀, 가용성 물질에 의해 형성된 0.5mm 미만의 중간 셀, 활성탄분말, 제올라이트분말 등에 의한 미세세공이 고르게 분포하고 있으며 내부 공극율이 95%에 이르는 등 미생물이 부착할 수 있는 충분한 공간 및 비표면적을 형성한다. 따라서 담체 내부로의 물질전달율이 높아 호기성 미생물에 의한 악취 및 휘발성유기화합물의 뛰어난 생분해가 일어나는 특징이 있다.The humidified pollutant gas passes through the carrier 5 layer filled in the biofilter 4. The carrier 5 used in the biofilter is a porous foamed polymer, such as polyvinyl acetal, polyurethane, polystyrene, or polyethylene. Activated carbon powder, zeolite powder, soluble substance, etc. together with foaming agent, foamed activated carbon powder, zeolite powder, etc. are mixed in the carrier and no detachment phenomenon occurs. The micropore by the intermediate cell, activated carbon powder, zeolite powder, etc. formed by the material is evenly distributed, and the internal porosity reaches 95%, forming sufficient space and specific surface area for microorganisms to attach. Therefore, the high rate of mass transfer into the carrier is characterized by excellent biodegradation of odors and volatile organic compounds by aerobic microorganisms.
또한 담체가 친수성을 갖고 각각의 셀이 상호 연결되어 있으며 활성탄분말, 제올라이트분말에 의한 물리적 흡착이 일어나기 때문에 외부의 급격한 반응(오염물의 충격부하)에 있어서도 미생물의 보호막 역할을 하고 내마모성 및 물리적 강도를 향상시켜 기계적 강도와 내구성이 우수하다. 이는 기존의 일반 발포성 고분자 담체가 비표면적이 작고 흡착능력이 없어 초기 미생물의 부착 및 안정화 기간이 매우 길고 빈부하, 충격부하 등에 의한 완충능력이 없으며 미생물의 활성 저하 시 정상화 기간이 길고 물리/화학적으로 불안정하며 특히, 암모니아, 황화수소 등을 제거하는 것으로 알려진 성장속도가 느린 독립영양미생물의 부착 및 생장이 용이하지 않은 단점을 크게 개선한 것이다.In addition, since the carrier is hydrophilic and the cells are interconnected, and the physical adsorption by activated carbon powder and zeolite powder occurs, it acts as a protective film of microorganisms in the external rapid reaction (impact load of contaminants) and improves wear resistance and physical strength. Excellent mechanical strength and durability. This is because the conventional general foamable polymer carrier has a small specific surface area and no adsorption capacity, so the initial microbial adhesion and stabilization period is very long, and there is no buffering capacity due to poor load or impact load, and the normalization period is long and physical / chemical It is unstable and greatly improves the disadvantages that the slow growth of autotrophic microorganisms, which are known to remove ammonia and hydrogen sulfide, is not easy.
상기 바이오필터(4) 장치는 부식 방지를 위하여 스테인레스강재 또는 S.M.C (SHEET MOLDING COMPOUND) 판넬 조립식 구조로써 제작되며 담체(5)층에 차압계(8)를 설치하여 바이오필터(4) 내부의 압력손실을 체크하며 일정한 압력 이상에서는자동으로 장치를 정지하게 하여 시스템 전체를 보호할 수 있게 하였다.The biofilter (4) device is manufactured as a stainless steel or SMC (SHEET MOLDING COMPOUND) panel prefabricated structure to prevent corrosion and install a differential pressure gauge (8) on the carrier (5) layer to reduce the pressure loss inside the biofilter (4). It checks and automatically stops the device above a certain pressure to protect the whole system.
또한 온도조절장치 및 히터(9)를 설치하여 동파방지 및 일정한 수온을 유지할 수 있게 하였으며 바이오필터 내부점검창(13)을 설치하여 바이오필터 내부 담체층을 육안으로 확인할 수 있도록 하여 항상 안정된 운전을 유지할 수 있도록 하였다. 또한 미생물 분석을 위한 담체채취구를 설치하고 장치의 유입구, 유출구 및 각 주요부분에 악취가스 시료측정구를 설치하여 바이오필터 장치의 운전상태를 측정할 수 있게 하였으며 바이오필터 장치를 병렬로 만들어 장치의 보수 및 담체층의 교체 등에 의해 장치 전체가 중지되는 일이 없도록 하였다.In addition, the thermostat and heater 9 are installed to prevent freezing and maintain a constant water temperature, and the biofilter internal inspection window 13 is installed to visually check the carrier layer inside the biofilter to maintain stable operation at all times. To make it possible. In addition, a carrier sampling port for microbial analysis was installed, and a odor gas sample measuring port was installed at each of the inlet, outlet, and main parts of the device to measure the operating conditions of the biofilter device. The whole apparatus was not stopped by maintenance and replacement of the carrier layer.
또한 바이오트리클링필터(2) 및 바이오필터(4)에 설치된 pH 측정장치(11)를 통해 담체내 상주하는 미생물에게 적정 pH를 유지하게 하였다. 일반적으로 악취 및 휘발성유기화합물의 생물학적제거과정에서는 낮은 pH의 생성물이 생기는 경우가 많다. 예를 들자면 악취의 주요성분인 암모니아를 제거하는 과정에서 질산이 생성되고 황화수소를 제거하는 과정에서 황산이 생성된다.In addition, through the pH measuring device 11 installed on the biotrickle filter 2 and the biofilter 4 to maintain a proper pH to the microorganisms resident in the carrier. In general, low pH products often occur during the biological removal of odors and volatile organic compounds. For example, nitric acid is produced in the process of removing ammonia, which is a major component of odor, and sulfuric acid is produced in the process of removing hydrogen sulfide.
따라서 기존의 바이오필터에서는 이렇게 생성된 폐수를 폐기하거나 pH 중화제를 통해 중성의 pH를 만든 후 재 사용하기 때문에 운전비용이 많이 든다. 하지만 본 고안에 의한 바이오필터(4)에서는 생물대사과정에서 발생하는 낮은 pH의 폐수를 전단인 바이오트리클링필터(2)로 이송하게 된다.Therefore, in the existing biofilter, the waste water generated in this way or a neutral pH through a pH neutralizing agent is used again after the use of a high operating cost. However, in the biofilter 4 according to the present invention, the low pH wastewater generated in the biometabolic process is transferred to the biotrickle filter 2, which is a shear.
이럴 경우 생물학적 기작이 발생하지 않는 전단의 바이오트리클링필터(4)에서는 낮은 pH의 용수는 오히려 알카리성가스의 흡수를 높이게 될 뿐 아니라 바이오필터 담체층에서 생성되는 낮은 pH의 폐수를 별도의 약품 없이 중화할 수 있어 운전비용을 낮추는 장점이 있다. 물론 이 과정은 복잡한 화학반응에 의해 일어나며 악취의 종류나 농도에 따라 다양한 반응경로가 나타나지만 좋은 예로써 다음과 같은 반응이 쉽게 나타날 수 있다. 유입되는 황화수소는 황산화균에 의해 제거되는 과정에서 다음과 같이 황산을 생성한다.In this case, in the bio-trickleing filter (4) at the front end where the biological mechanism does not occur, the low pH water will not only increase the absorption of alkaline gas but also neutralize the low pH wastewater generated in the biofilter carrier layer without any chemicals. It can have the advantage of lowering operating costs. Of course, this process is caused by complex chemical reactions and various reaction pathways appear depending on the type and concentration of odors. However, as a good example, the following reactions can easily occur. The incoming hydrogen sulfide produces sulfuric acid in the process of being removed by the sulfated bacteria.
H2S + 2O2→ H2SO4ΔGo= -188.7 kcal/molH 2 S + 2 O 2 → H 2 SO 4 ΔG o = -188.7 kcal / mol
2NH3+ H2SO4→ (NH4)2SO4 2NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4
이렇게 생성된 황산(H2SO4)은 암모니아와 반응하며 미생물에 의해 쉽게 제거될 수 있는 황산암모늄((NH4)2SO4) 형태로 바뀌게 되며 pH는 중성으로 바뀌게 된다.The sulfuric acid (H 2 SO 4 ) thus formed is converted into ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) which can be easily removed by microorganisms and the pH is changed to neutral.
따라서 본 고안의 활성탄분말 및/또는 제올라이트분말이 포함된 다공성 발포 고분자 담체 및 바이오트리클링필터와 바이오필터가 결합된 바이오필터 시스템은 오염물의 부하변동이 크거나 입자성 오염물질이 다량 유입되는 각종 환경기초시설 및 산업시설에서 배출되는 악취물질과 휘발성 유기화합물(VOCs) 등을 효과적이고 안정적으로 제거할 수 있을 뿐 아니라 장치가 매우 compact 하고 운전비가 적게 소요되며 2차 오염물질이 거의 발생하지 않는 경제적이고 환경친화적인 바이오필터 장치이다.Therefore, the porous foamed polymer carrier containing the activated carbon powder and / or zeolite powder of the present invention, and the biofilter system combined with the biotrickle filter and the biofilter have a large load variation of contaminants or a large amount of particulate contaminants introduced therein. Not only can it effectively and reliably remove odorous substances and volatile organic compounds (VOCs) emitted from infrastructure and industrial facilities, but it is also economical with very compact equipment, low operating cost, and almost no secondary pollution. It is an environmentally friendly biofilter device.
본 고안에서 이용되는 활성탄분말 및/또는 제올라이트분말이 포함된 다공성발포 고분자담체의 제조방법은 본 출원인에 의한 선행특허인 한국특허출원 10-2003-0068128에 자세히 기술되어 있다.The method for preparing a porous foam polymer carrier containing activated carbon powder and / or zeolite powder used in the present invention is described in detail in Korean Patent Application No. 10-2003-0068128, which is issued by the present applicant.
이하, 실시예를 통하여 본 고안을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 고안을 예시하기 위한 것으로서, 본 고안의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only intended to illustrate the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as limited by these examples.
실시예 1. 바이오필터를 이용한 암모니아 제거Example 1 Removal of Ammonia Using a Biofilter
본 고안에 의한 발포 고분자 담체를 충진한 바이오필터를 이용하여 악취가스(암모니아 가스)의 제거실험을 실시하였다.Removal experiment of odor gas (ammonia gas) was performed using a biofilter filled with a foamed polymer carrier according to the present invention.
활성탄분말과 제올라이트분말이 포함되지 않은 다공성의 폴리비닐아세탈 고분자 발포 담체와 활성탄분말 및 제올라이트분말이 각각 5%씩 접착제에 의해 코팅된 폴리비닐아세탈 고분자 발포 담체, 그리고 활성탄분말 및 제올라이트분말을 각각 5%씩 같이 혼합하여 발포한 폴리비닐아세탈 고분자 담체를 이용하였다.Porous polyvinyl acetal polymer foam carrier without activated carbon powder and zeolite powder, polyvinyl acetal polymer foam carrier coated with 5% activated carbon powder and zeolite powder, and 5% of activated carbon powder and zeolite powder, respectively The polyvinyl acetal polymer carriers mixed and foamed together were used.
활성탄분말 및 제올라이트분말을 각각 5%씩 같이 혼합하여 발포한 폴리비닐아세탈 고분자 담체는 폴리비닐아세탈, 폴리우레탄, 폴리스틸렌 또는 폴리에틸렌인등의 발포성 고분자, 알데히드계 화합물 및 물을 혼합한 다음, 활성탄분말 및/또는 제올라이트분말을 혼합한 혼합물에 가용성 물질인 전분 및/또는 덱스트린을 혼합한 후 60~80℃로 가열하여 용융시켜 용융된 혼합물에 발포제와 산을 첨가하여 금형에 투입하고 50~80℃에서 반응시켜 스폰지 폼 또는 부직포 형태의 담체를 얻은 다음세척하여 전분 및/또는 덱스트린을 용출·제거하여 사용하였다.The polyvinyl acetal polymer carrier foamed by mixing the activated carbon powder and the zeolite powder together by 5%, respectively, is mixed with an expandable polymer such as polyvinyl acetal, polyurethane, polystyrene or polyethylene phosphorus, an aldehyde compound and water, and then activated carbon powder and And / or starch and / or dextrin, which are soluble substances, are mixed with a mixture of zeolite powder, heated to 60-80 ° C., and melted. Then, a blowing agent and an acid are added to the molten mixture and added to a mold and reacted at 50-80 ° C. To obtain a carrier in the form of a sponge foam or a nonwoven fabric, followed by washing to elute and remove starch and / or dextrin.
춘천시 하수처리장에서 채취한 MLSS 4,500mg/L의 활성슬러지에 24시간 담지시켜 폭기시킨 후 각각 유효부피(working volume) 5L의 바이오필터에 충진하고 3일 동안 암모니아 30 ppmv를 넣어주며 미생물의 안정화 기간을 거친 후 50일 동안 암모니아 50~200ppmv을 각각 넣어 악취가스의 제거율을 관찰하였다.It was aerated for 24 hours in MLSS 4,500mg / L activated sludge collected in Chuncheon-si sewage treatment plant and filled in 5L of biofilter with working volume, and 30 ppmv of ammonia was added for 3 days. After roughing, 50 ~ 200ppmv of ammonia was added for 50 days, respectively, and the removal rate of odor gas was observed.
반응기내 공탑체류시간은 5초로 조정하였으며 아크릴 재질의 반응기 유입구와 유출구의 시료채취구에서 각각 암모니아가스의 농도를 측정하였다. 측정방법은 검지관법으로 가스텍(GASTEC, Japan)을 이용하여 매일 측정하였다. 표 1에 상기 기간 동안 실시한 암모니아 제거율을 나타냈다.The tower residence time in the reactor was adjusted to 5 seconds and the concentration of ammonia gas was measured at each of the inlet and outlet samples of the acrylic reactor. The measuring method was measured daily using gastec (GASTEC, Japan) as a detection tube method. Table 1 shows the ammonia removal rates performed during this period.
본 고안에 따른 활성탄분말과 제올라이트분말을 혼합하여 발포한 다공성의 폴리비닐아세탈 고분자 담체가 충진된 암모니아가스 제거용 바이오필터에서는 같은 기간 다른 담체를 이용한 바이오필터에 비해 가동 초기부터 평균 98% 이상으로 월등히 우수한 암모니아가스 제거율을 나타냈다. 또한 일반 폴리비닐아세탈 담체가초기에 50~100 ppmv의 비교적 낮은 농도 구간에서 저조한 제거율을 나타내고 나머지 활성탄분말 및 제올라이트분말이 첨가된 폴리비닐아세탈 고분자가 충진된 바이오필터에서 높은 제거율을 나타낸 것은 초기 물리적인 흡착과 미생물의 빠른 부착에 기인된 것으로 보인다.Ammonia gas removal biofilter filled with porous polyvinyl acetal polymer carrier foamed by mixing activated carbon powder and zeolite powder according to the present invention is superior to the average of more than 98% from the beginning of operation compared to the biofilter using other carriers in the same period. Excellent ammonia gas removal rate was shown. In addition, the general polyvinyl acetal carrier showed a low removal rate at a relatively low concentration range of 50 to 100 ppmv at the beginning and a high removal rate in the biofilter filled with the polyvinyl acetal polymer added with the remaining activated carbon powder and zeolite powder. It appears to be due to adsorption and rapid attachment of microorganisms.
실시예 2. 바이오필터를 이용한 휘발성유기화합물(BTEX류)의 제거Example 2 Removal of Volatile Organic Compounds (BTEX) Using Biofilter
본 고안에 의한 발포 고분자 담체를 충진한 바이오필터를 이용하여 휘발성유기화합물(BTEX류)의 제거실험을 실시하였다. 실험을 위해 담체에 접종된 미생물은 선택적으로 배양된 3종류의Pseudomonassp.으로써, 미생물동정분류시스템(MIDI)에 의해 분류되었으며, 표 2와 같은 BTEX 화합물에 대하여 40시간 배양 후에 미생물의 저항성과 toluene, ethyl-benzene 등의 기질 이용활성을 나타냈다.Removal experiments of volatile organic compounds (BTEX) were carried out using a biofilter filled with a foamed polymer carrier according to the present invention. The microorganisms inoculated on the carrier for the experiment were three kinds of selectively cultured Pseudomonas sp., Which were classified by the microbiological identification classification system (MIDI). , substrates such as ethyl-benzene were used.
+: Positive growth; ++: Positive high growth; -: Negative growth.+: Positive growth; ++: Positive high growth; -: Negative growth.
실험은 활성탄분말과 제올라이트분말이 포함되지 않은 다공성의 폴리비닐아세탈 고분자 발포 담체와 활성탄분말 및 제올라이트분말이 각각 5%씩이 접착제에 의해 코팅된 폴리비닐아세탈 고분자 발포 담체, 그리고 활성탄분말 및 제올라이트분말을 각각 5%씩 같이 혼합하여 발포한 폴리비닐아세탈 고분자 담체를 각각 유효부피(working volume) 5L의 바이오필터에 충진하고 선택적으로 발효조에서 배양된 3종류의Pseudomonassp. 배양액을 500mL씩 각각 접종하였다.The experiments were carried out using a porous polyvinyl acetal polymer foam carrier without activated carbon powder and zeolite powder, polyvinyl acetal polymer foam carrier coated with 5% of activated carbon powder and zeolite powder, and activated carbon powder and zeolite powder, respectively. Each of the polyvinyl acetal polymer carriers mixed and foamed together by 5% was filled in a 5L biofilter with a working volume, and three kinds of Pseudomonas sp. Each culture was inoculated with 500 mL each.
상기 실험에서는 휘발성유기화합물로 toluene을 이용하였고, 반응기에 일정한 속도로 toluene을 공급하기 위하여 syringe pump와 air pump를 이용하였으며, 바이오필터에는 상향류식으로 공급하였다. 톨루엔(toluene)과 함께 주입되는 공기는 조절밸브를 통하여 반응기내의 체류시간을 조절하였다. 바이오필터에 toluene을 200~1,000ppmv의 농도로 공급하였고, 공탑체류시간은 10초로 유지하였다.In the experiment, toluene was used as a volatile organic compound, a syringe pump and an air pump were used to supply toluene at a constant rate to the reactor, and the biofilter was supplied in an upflow manner. Air injected with toluene controlled the residence time in the reactor through a control valve. Toluene was supplied to the biofilter at a concentration of 200 ~ 1,000ppmv, and the tower residence time was maintained at 10 seconds.
바이오필터의 유입구와 유출구에 가스 포집관을 설치하여 toluene의 분해율을 GC(HP6890 series; Flame Ionization Detector)를 이용하여 측정하였다. 또한 미생물의 호흡과 toluene 분해에 의한 반응기내의 pH를 저하를 막기 위해 영양배지에 1N NaOH용액과 K2HPO4및 KH2PO4를 투여하여 pH 저하를 막았다.Decomposition rate of toluene was measured by using GC (HP6890 series; Flame Ionization Detector) by installing gas collection pipes at the inlet and outlet of the biofilter. In addition, 1N NaOH solution and K 2 HPO 4 and KH 2 PO 4 were added to the nutrient medium to prevent the pH in the reactor due to microbial respiration and toluene degradation.
표 3은 톨루엔의 농도에 따른 제거율을 나타낸 것으로 각 결과는 초기 10일간의 미생물 안정화 기간을 거친 후 농도별로 20일간의 운전결과의 평균값이다. 본 고안에 의한 활성탄분말 및 제올라이트분말을 각각 5%씩 같이 혼합하여 발포한폴리비닐아세탈 고분자 담체가 충진된 바이오필터에서 가장 우수한 톨루엔 제거율을 나타냈다.Table 3 shows the removal rate according to the concentration of toluene, and each result is the average value of 20 days of operation results by concentration after the initial microbial stabilization period of 10 days. In the biofilter filled with polyvinyl acetal polymer carrier foamed by mixing 5% each of activated carbon powder and zeolite powder according to the present invention, it showed the best toluene removal rate.
실시예 3. 파일로트 스케일의 바이오필터를 이용한 악취제거Example 3 Removal of Odor Using Pilot Scale Biofilter
도 2에 도시한 것과 같이, 본 고안에 의해 개발된 pilot scale(처리량 : 20m3/min)의 바이오필터를 경기도 포천에 위치한 위생처리장(분뇨처리장)에 설치하여 소화조 3기에서 발생되는 악취가스의 일부를 처리하게 하였다. 충진된 바이오필터 담체는 활성탄분말과 제올라이트분말을 각각 5%씩 같이 혼합하여 발포한 폴리비닐아세탈 고분자 담체를 사용하였으며 미생물로는 현장에서 직접 채취한 슬러지 농축액을 접종하였다.As shown in Figure 2, the pilot scale (throughput: 20m 3 / min) biofilter developed by the present invention is installed in the sanitary treatment plant (manure treatment plant) located in Pocheon, Gyeonggi-do Some were processed. The filled biofilter carrier was a polyvinyl acetal polymer carrier foamed by mixing 5% of activated carbon powder and zeolite powder, respectively, and inoculated with sludge concentrate collected directly from the field.
본 고안에 따른 pilot scale 바이오필터 장치의 구성은 도 1에 도시한 개략도와 같이 병렬로 구성되었고 발생하는 악취가스는 유량조절장치를 통해 양쪽으로 균등하게 배분되었다. 내부 담체층은 단층으로 구성되었으며 초기 약 130일 가량은공탑체류시간을 7초, 공기의 공간속도(Space Velocity)를 520 hr-1으로 유지하였고 130일이 경과 후 전체 오염된 가스를 한쪽의 바이오필터로만 유입시켜 공탑체류시간을 3.5초, 공기의 공간속도(SV)를 1,040 hr-1으로 유지하여 실험하였다.The pilot scale biofilter device according to the present invention was constructed in parallel as shown in FIG. 1, and the odor gas generated was evenly distributed to both sides through a flow control device. The inner carrier layer was composed of a single layer, and the initial carrier for about 130 days maintained the air column residence time for 7 seconds, the space velocity of the air at 520 hr -1 , and after 130 days, the entire contaminated gas The experiment was carried out by maintaining the air column residence time at 3.5 seconds and the air velocity (SV) at 1,040 hr -1 by flowing only into the filter.
운전기간 내 미량원소 및 pH 조정제의 투입은 없었으며 유입되는 가스는 온도조절센서를 통해 동계에도 15℃ 이상으로 공급되었다. 분석은 현장에서 직접 할 수 있는 검지관법으로 가스텍(GASTEC, Japan)을 이용하여 3~4일 간격으로 이루어졌으며 현행 대기환경보전법에서 규제하는 암모니아, 메틸멀캅탄, 황화수소, 황화메틸(DMS), 이황화메틸(DMDS), 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스틸렌 등 8종 모두가 분석 대상이 되었다. 하지만 운전기간 중 대부분의 악취는 암모니아와 황화수소로써 본 실시예에서의 결과는 주로 상기 두 가지 항목의 악취에 대하여 나타냈다.There was no input of trace elements and pH regulator during the operation period, and the incoming gas was supplied over 15 ℃ even in winter through the temperature control sensor. The analysis was carried out every three to four days using gastec (GASTEC, Japan), which is a detection tube method that can be directly performed on-site, and is regulated by the current air environment conservation law. All eight types, including methyl disulfide (DMDS), trimethylamine, acetaldehyde, and styrene, were analyzed. However, most of the odors during the operation period were ammonia and hydrogen sulfide, and the results in this example were mainly for the above two items.
도 3은 실험기간 내 암모니아 제거율을 나타낸 그래프이고, 도 4는 같은 기간 내 황화수소의 제거율을 나타낸 그래프이다. 암모니아는 전 기간에 걸쳐 100%의 평균 제거율을 나타냈으며 황화수소는 99% 이상의 평균 제거율을 나타냈다. 따라서 본 고안에 의해 제공되는 활성탄분말과 제올라이트 분말 등이 같이 혼합되어 발포된 다공성의 고분자 담체가 충진되어 있는 바이오필터가 장착된 바이오필터 장치는 현장에서 발생하는 악취에 대해서도 매우 뛰어난 제거효율을 나타내었다.3 is a graph showing the ammonia removal rate in the experimental period, Figure 4 is a graph showing the removal rate of hydrogen sulfide in the same period. Ammonia showed an average removal rate of 100% over the entire period and hydrogen sulfide showed an average removal rate of more than 99%. Therefore, the biofilter equipped with the biofilter filled with the porous carbon carrier foamed by mixing the activated carbon powder and the zeolite powder provided by the present invention showed a very excellent removal efficiency against the odor generated in the field. .
이상으로 본 고안 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일뿐이며, 이에 의해 본 고안의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 고안의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above in detail specific parts of the subject innovation, for those of ordinary skill in the art, such specific techniques are only preferred embodiments, which are not intended to limit the scope of the subject innovation Will be obvious. Therefore, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
본 고안의 따른 바이오필터 장치는 오염물의 부하변동이 크거나 입자성 오염물질이 다량 유입되는 각종 환경기초시설 및 산업시설에서 배출되는 악취물질과 휘발성 유기화합물(VOCs) 등을 효과적이고 안정적으로 제거할 수 있을 뿐 아니라 장치가 매우 compact 하고 운전비가 적게 소요되며 2차 오염물질이 거의 발생하지 않는 등 경제성과 환경친화성을 갖추고 있어 실용화 가능성이 매우 높다.The biofilter device according to the present invention can effectively and stably remove odorous substances and volatile organic compounds (VOCs) emitted from various environmental foundations and industrial facilities where large load variation of pollutants or large amounts of particulate pollutants are introduced. In addition, the device is very compact, requires a low operating cost, and has no economical and environmental friendliness such as little secondary pollutants.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100612742B1 (en) * | 2004-07-03 | 2006-08-21 | 권상동 | Device for removing smell from food waste disposer |
| KR100877163B1 (en) | 2008-04-08 | 2009-01-07 | 운해이엔씨(주) | Persistent pollution gas processing apparatus |
| KR101291999B1 (en) * | 2010-09-24 | 2013-08-01 | 김종인 | Removing unit of air pollution material |
| KR101846295B1 (en) | 2017-08-22 | 2018-05-18 | 주식회사 에스랩 | Pack for filtering VOC |
| KR20210096475A (en) * | 2020-01-28 | 2021-08-05 | 주식회사 유앤아이기술 | A composition for absorption of harmful elements, manufacturing method thereof and cigarette filter prepared therefrom |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100612742B1 (en) * | 2004-07-03 | 2006-08-21 | 권상동 | Device for removing smell from food waste disposer |
| KR100877163B1 (en) | 2008-04-08 | 2009-01-07 | 운해이엔씨(주) | Persistent pollution gas processing apparatus |
| KR101291999B1 (en) * | 2010-09-24 | 2013-08-01 | 김종인 | Removing unit of air pollution material |
| KR101846295B1 (en) | 2017-08-22 | 2018-05-18 | 주식회사 에스랩 | Pack for filtering VOC |
| KR20210096475A (en) * | 2020-01-28 | 2021-08-05 | 주식회사 유앤아이기술 | A composition for absorption of harmful elements, manufacturing method thereof and cigarette filter prepared therefrom |
| KR102398606B1 (en) * | 2020-01-28 | 2022-05-16 | 주식회사 유앤아이기술 | A composition for absorption of harmful elements, manufacturing method thereof and cigarette filter prepared therefrom |
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