KR20200010738A

KR20200010738A - 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기

Info

Publication number: KR20200010738A
Application number: KR1020180085179A
Authority: KR
Inventors: 고승규
Original assignee: 고승규
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2020-01-31

Abstract

본 발명은 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기에 관한 것으로, 악취제거 시스템(2중 액상필터)을 포함하는 담체로 충진된 액싱필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결하여 구성된 것이다. 본 발명의 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기 시스템은 오염물질의 흡착과 흡착된 오염물질의 분해가 동시에 수행되므로, 종래의 미생물 배양의 문제점인 유해가스 배출과 단순흡착 방식에 의한 2차 오염물질이 발생되는 문제점을 해결할 수 있었는 바, 별도의 재생비용이 없이도 연속적인 공정에 널리 활용될 수 있다.

Description

악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기{ODOR REMOVAL SYSTEM ATTACHED MICROORGANISM MEDIUM}

본 발명은 혼합담체가 충진된 액상필터를 부착한 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결 구성한 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 미생물 배양방법에는 호기성 배양법, 혐기성 배양법, 탄산가스 배양법, 미량호기성 배양법 등 다양한 배양방법이 있다. 이와 같은 배양방법은 배지 분해 및 혼합, 멸균 및 배양 중 대기 중의 오염가스나 악취를 배기하는 과정이 발생된다.

현재 이러한 배기가스 악취의 처리방법으로는, 직접 연소법, 흡착법, 세정법, 산화법, 중화법 등의 물리, 화학적 방법과 생물여과기, 생물세정기, 살수여과기 등의 생물학적 방법이 있다.

이 중, 생물학적 방법은 오염물질의 생분해성을 목적으로 주로 미생물을 이용하므로, 기존의 물리, 화학적 처리기술에 비해 환경친화적이고, 분해시 생성되는 유독성 폐기물로 인한 2차 오염가능성이 없으며, 운전비용이 약 50 내지 90%가 절감되는 장점이 있다.

한편, 미생물 배양중 발생되는 악취 및 유해가스는 대기오염과 작업자의 건강을 위협하는 문제점이 있었다.

이에 2중 액상 필터를 부착한 미생물 배양기는 암모니아, 메탄, 등의 오염물질을 제거하기 때문에, 배양기 작업 중 유해 및 악취가 발생될 경우, 이를 분해하기 위한 별도의 공정을 필요하다는 점에 착안해 발명하게 되었다.

현재 국내 미생물 배양기의 사용 규모는 제약회사, 연구기관, 국공립 대학교 등 1000곳, 2000억원에 규모이다.

배양기간이 짧게는 24시간 길게는 150시간에 이르는 공정가운데 작업자와 유해환경이 조성되는 상황이다.

따라서, 짧은 시간에 소규모장비에서도 대용량의 오염가스를 제거할 수 있고, 오염가스의 흡착성능이 향상된, 악취 제거 시스템을 부착한 미생물 배양기를 개발하여야 할 필요성이 끊임없이 대두되었다.

본 발명자들은 소규모의 시설에서도 대용량의 오염가스를 제거할 수 있고, 오염가스의 흡착성능이 향상된, 생물학적인 오염가스 제거 시스템을 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 액상필터에 첨가된 담체에 미생물을 접종하고, 이를 충진하여 제작한 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결구성한 2중 액상 필터 시스템을 사용할 경우, 소규모의 장치에서도 대량의 오염가스처리가 가능하고, 오염가스의 흡착성능이 향상됨을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

1. 한국등록특허 제10-0698549호(2007.03.15.등록)

본 발명은 2중 액상 필터 시스템에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 미생물이 접종된 혼합담체가 충진된 2중액상필터, 전기 2중 액상 필터의 제조방법 및 전기 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결구성한 악취제거시스템을 부착한 미생물 배양기를 제공하고자 한다.

즉, 본 발명의 주된 목적은 흡착력이 우수한 악취제거시스템을 포함하는 담체가 충진된 2중 액상 필터를 부착한 미생물 배양기를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 악취제거 시스템2중 액상 필터의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 악취제거시스템 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결구성한 2중 액상 필터 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 오염기체의 흡착성이 우수한 액상필터, 미생물의 배지로 식물폐기물로 구성된 전기 담체층에 슈도모나스 속(Pseudomonassp.) 혼합 미생물을 접종하고, 20 내지 40℃에서 배양하는 공정 및, 전기 미생물이 배양된 담체층을, 상부와 하부에 기체 유입관과 유출관이 장착된 필터하우징에 충진하고, 밀봉하는 공정을 포함하는 2중 액상 필터를 포함하는 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 악취제거 시스템은, 상기 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결 구성한 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기가 제공될 수 있다.

본 발명은 미생물이 접종된 혼합담체가 충진된 악취제거 시스템 2중 액상 필터, 악취제거시스템이 부착된 미생물 배양기 전기 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결구성한 2중 액상 필터 시스템을 제공한다.

본 발명의 2중 액상 필터 시스템은 활성탄을 포함하는 담체로 충진된 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결구성한 것이다.

본 발명의 2중 액상 필터 시스템은 오염물질의 흡착과 흡착된 오염물질의 분해가동시에 수행되므로, 종래의2중 액상 필터의 문제점인 처리장치의 대형화와 단순 흡착 방식에 의한 2차 오염물질이 발생되는 문제점을 해결할 수 있었는 바, 별도의 재생비용이 없이도 연속적인 공정에 널리 활용될 수 있을 것이다.

도 1은 2개의 2중 액상 필터가 병렬식으로 연결된 본 발명의 2중 액상 필터 시스템의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 2중 액상 필터 시스템을 이용한 암모니아의 처리에 있어서, 암모니아공급속도와 처리효율을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 2개의 2중 액상 필터가 병렬식으로 연결된 본 발명의 2중 액상 필터 시스템의 일 실시예를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 2중 액상 필터 시스템을 이용한 암모니아의 처리에 있어서, 암모니아공급속도와 처리효율을 나타낸 그래프이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기 시스템은 액상필터을 포함하는 담체로 충진된 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결구성한 것이다.

이때, 병렬식으로 연결된 2중 액상 필터의 수는 특별히 제한되는 것은 아니고, 처리하여야 할 오염가스의 규모에 비례하여 병렬식으로 연결된 2중 액상 필터의 수가 증가될 수도 있으나, 바람직하게는 2개의 2중 액상 필터를 병렬식으로 연결하는 것이 바람직하다.

본 발명의 2중 액상 필터 시스템에 이용된 2중 액상 필터는 오염기체의 흡착성이 우수한 식물성 폐기물 혼합된 담체층을 제조하는 공정 전기 담체층에 슈도모나스속(Pseudomonassp.) 혼합 미생물을 접종하고, 20 내지 40℃에서 10 내지 16시간 동안 배양하는 공정 및 전기 미생물이 배양된 담체층을, 상부와 하부에 기체 유입관과 유출관이 장착된 필터하우징에 충진하고, 밀봉하는 공정을 통해 제조된다.

이때, 사용되는 슈도모나스 속(Pseudomonassp.) 혼합 미생물 대신에 하수처리장에서 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 악취제거시스템2중 액상 필터 시스템의 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 2개의 2중 액상 필터가 병렬식으로 연결구성된 본 발명의 2중 액상 필터 시스템의 일 실시예를 나타낸 개략도로서, 이때, 2중 액상 필터 시스템은 동일한 2중 액상 필터인 2중 액상 필터 1(1)과 2중 액상 필터 2(2)를 구비하고, 2중 액상 필터 1로 오염공기가 유입되는 유입관 1(3), 유입관 1에 구비된 유입밸브 1(3-1), 2중 액상 필터 2로 오염공기가 유입되는 유입관 2(4), 유입관 2에 구비된 유입밸브 2(4-1), 2중 액상 필터 1에서 유출된 정화된 공기가 2중 액상 필터 2로 유입되는 정화관 1(5), 정화관 1에 구비된 정화밸브 1-1(5-1) 및 정화밸브 1-2(5-2), 2중 액상 필터 2에서 유출된 정화된 공기가 2중액상필터 1로 유입되는 정화관 2(6), 정화관 2에 구비된 정화밸브 2-1(6-1) 및 정화밸브 2-2(6-2), 2중 액상 필터1에서 유출된 공기가 외부로 방출되는 유출관 1(7), 유출관 1에 구비된 유출밸브 1(7-1), 2중 액상 필터 2에서 유출된 공기가 외부로 방출되는 유출관 2(8) 및 유출관 2에 구비된 유출밸브 2(8-1)로 구성되어 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 2중 액상 필터 시스템의 작용을 구체적으로 설명하고자 한다.

도 1에서 보듯이, 유입밸브 1(3-1), 정화밸브 1-1(5-1), 정화밸브 1-2(5-2) 및 유출밸브 2(8-1)을 개방하면, 유입관 1(3)을 통해 오염된 공기가 2중 액상 필터 1(1)로 유입되고, 2중 액상 필터 1(1)의 내부에 오염물질이 흡착되어, 정화된 공기가 정화관 1(5)을 통하여 2중 액상 필터 2(2)로 유입되고, 2중 액상 필터 2(2)의 내부에 충진된 미생물의 대사활성을 증진시켜 2중 액상 필터 2(2)의 내부에 포화된 오염물질을 분해시킨다.

분해된 오염물질은 대부분 이산화탄소의 형태로 유출관 2(8)를 따라 방출된다. 이 과정을 진행하며, 점차 2중 액상 필터 1(1)이 오염물질로 포화되면, 유입밸브 2(4-1), 정화밸브 2-1(6-1), 정화밸브 2-2(6-2) 및 유출밸브 1(7-1)을 개방하면, 유입관 2(4)을 통해 오염된 공기가 2중 액상 필터 2(2)로 유입되고, 2중 액상 필터 2(2)의 내부에 오염물질이 흡착되어, 정화된 공기가 정화관 2(6)을 통하여 2중 액상 필터 1(1)로 유입되고, 2중 액상 필터 1(1)의 내부에 충진된 미생물의 대사활성을 증진시켜 2중 액상 필터 1(1)의 내부에 포화된 오염물질을 분해시킨다.

분해된 오염물질은 대부분 이산화탄소의 형태로 유출관 1(7)을 따라 방출된다.

본 발명의 2중 액상 필터를 사용하여 오염된 공기를 정화할 경우, 한쪽에서는 공기를 정화하고 다른 한쪽에서는 흡착된 오염물질을 분해하므로, 공기의 정화와 오염물질의 분해가 동시에 수행될 수 있으므로, 대용량의 오염가스를 분해할 경우에도 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1: 배양기 운영중 발생되는 악취 제거

배양중 2중 액상 필터 시스템을 이용한 암모니아기체의 분해

식물성 폐기물로 담체층을 만들고, 이에 하폐수처리장의 슬러지 상층액 3L를 접종한 후, 30℃에서 16시간 동안 배양하였다. 이어, 필터하우징에 각각 5L씩 충진하여 2중 액상 필터를 작제한 후, 이에 밸브를 구비하고, 병렬로 연결하여, 2중 액상 필터 시스템을 제작하였다.

한편, 암모니아가스를 기화시킨 후, 별도로 오염되지 않은 공기를 준비하여 유입되는 암모니아가스의 농도를 조절하며, 전기 제작한 2중 액상 필터 시스템에 유입시켜서 암모이아가스의 처리효율을 측정하였다(참조: 도 2).

이때, 미생물의 성장과 암모이아의 생분해를 촉진시키기 위해 질소와 인이 포함된 무기염류배지를 3시간 간격으로 2중 액상 필터에 공급하고, 바이오필터의 반응기 온도를 30℃로 유지하여 온도에 의한 영향을 배제하였다.

도 2에서 보듯이 운전 초기에 암모이아의 공급속도를 300 내지 600g/m 3 /hr로 높게 하여 처리 효율이 100%에 도달함을 관찰하였다.

그러나, 활성탄에 암모이아가 포화되자 처리효율이 감소됨을 관찰할 수 있었는 바, 과량의 오염가스가 미생물의 생분해 효율과 활성탄의 흡착효율 떨어뜨리는 것으로 판단하였다. 이 후, 암모이아의 공급을 중단하고 오염안된 공기만을 공급하여 활성탄의 재생을 유도하였다.

암모이아의 공급속도를 20 내지 40 g/m 3 /hr로 낮게 유지하자 제거효율이 80%로 다시 개선되었다. 운전 30일째에 재생의 기간을 한번 더 시도하여 처리 효율을 100%에 도달하게 하였다. 점차암모이아의 공급속도를 높이면서 처리효율의 변화를 관찰한 결과, 80일째에 암모이아의 공급속도를 40g/m3 /hr로 유지했을경우, 처리 효율이 100%임을 알 수 있었다.

운전 120일 이후 처리 효율이 급격히 감소하자 재생과정을 거치게 한 결과, 암모이아의 공급속도를 100g/m3 /hr로 유지한 경우에도, 처리 효율이 100%에 도달하였다.

따라서, 본 발명의 2중 액상 필터는 오염가스의 처리과정동안 흡착과 재생과정을 반복하여 암모이아의 공급속도를 최고 60

0g/m3 /hr까지 높일 수 있음이 확인되었다.

따라서, 본 발명은 미생물이 접종된 혼합담체가 충진된 악취제거 시스템 2중 액상 필터, 악취제거시스템이 부착된 미생물 배양기 전기 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결구성한 2중 액상 필터 시스템을 제공한다.

본 발명의 2중 액상 필터 시스템은 오염물질의 흡착과 흡착된 오염물질의 분해가 동시에 수행되므로, 종래의2중 액상 필터의 문제점인 처리장치의 대형화와 단순 흡착 방식에 의한 2차 오염물질이 발생되는 문제점을 해결할 수 있었는 바, 별도의 재생비용이 없이도 연속적인 공정에 널리 활용될 수 있을 것이다.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.

1: 2중 액상 필터 1
2: 2중 액상 필터 2
3: 유입관 1
3-1: 유입밸브 1
4: 유입관 2
4-1: 유입밸브 2
5: 정화관 1
5-1: 정화밸브 1-1
5-2: 정화밸브 1-2
6: 정화관 2
6-1: 정화밸브 2-1
6-2: 정화밸브 2-2
7: 유출관 1
7-1: 유출밸브 1
8: 유출관 2
8-1: 유출밸브 1

Claims

오염기체의 흡착성이 우수한 액상필터, 미생물의 배지로 식물폐기물로 구성된 전기 담체층에 슈도모나스 속(Pseudomonassp.) 혼합 미생물을 접종하고, 20 내지 40℃에서 배양하는 공정 및, 전기 미생물이 배양된 담체층을, 상부와 하부에 기체 유입관과 유출관이 장착된 필터하우징에 충진하고, 밀봉하는 공정을 포함하는 2중 액상 필터
를 포함하는 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기.
제 1 항에 있어서,
상기 악취제거 시스템은, 상기 2중 액상 필터 각각에 밸브를 구비하여 병렬식으로 연결 구성한 악취제거 시스템을 부착한 미생물 배양기.