WO2019168337A1 - 바이오필터 시스템 - Google Patents

바이오필터 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2019168337A1
WO2019168337A1 PCT/KR2019/002354 KR2019002354W WO2019168337A1 WO 2019168337 A1 WO2019168337 A1 WO 2019168337A1 KR 2019002354 W KR2019002354 W KR 2019002354W WO 2019168337 A1 WO2019168337 A1 WO 2019168337A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sewage
carrier
filter housing
tank
supply member
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/002354
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이홍운
윤석환
김영모
Original Assignee
대가파우더시스템(주)
한국과학기술원
광주과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대가파우더시스템(주), 한국과학기술원, 광주과학기술원 filed Critical 대가파우더시스템(주)
Priority to US16/975,808 priority Critical patent/US20200406188A1/en
Publication of WO2019168337A1 publication Critical patent/WO2019168337A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/84—Biological processes
    • B01D53/85—Biological processes with gas-solid contact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/84—Biological processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B01D53/565—Nitrogen oxides by treating the gases with solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/106—Carbonaceous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/95—Specific microorganisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/402—Dinitrogen oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/18—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the purification of gaseous effluents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/02—Odour removal or prevention of malodour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/04—Aerobic processes using trickle filters
    • C02F3/043—Devices for distributing water over trickle filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/107—Inorganic materials, e.g. sand, silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/108—Immobilising gels, polymers or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/24—Activated sludge processes using free-fall aeration or spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a biofilter system for actively removing low concentrations ( ⁇ 100ppmv) of N 2 O (nitrous oxide) from small sewage treatment plants.
  • N 2 O Nitrous oxide
  • GWP is 300 times higher than that of carbon dioxide, so even a small amount of removal can provide a high effect.
  • N 2 O is a compound that is highly contributing to the destruction of the stratospheric ozone layer and must reduce the amount of generation.
  • Denitrification reaction is nitrate (NO 3 -)
  • NO 3 - The nitrite (NO 2 -) and nitric oxide (NO), and step by step in each reaction step in the reaction is reduced to N 2 through the N 2 O are each by a different enzyme Proceed.
  • NO 3 - The nitrite (NO 2 -) and nitric oxide (NO), and step by step in each reaction step in the reaction is reduced to N 2 through the N 2 O are each by a different enzyme Proceed.
  • NO 3 - The nitrite (NO 2 -) and nitric oxide (NO)
  • step by step in each reaction step in the reaction is reduced to N 2 through the N 2 O are each by a different enzyme Proceed.
  • For some denitrifying microorganism does not have the gene of nitrous oxide reductase reducing the N 2 O as it emits N 2 O produced by denitrification because been recognized as the major source of N 2 O and the gene of nitrous oxide reductas
  • Nitriding is a reaction in which ammonia (NH 4 + ) is oxidized by aerobic nitriding microorganisms to NO 2 ⁇ and NO 2 ⁇ back to NO 3 ⁇ .
  • ammonia oxidizers have genes of nitrite reductase and nitric oxide reductase, and when they are expressed, nitrifier denitrification occurs to produce N 2 O (see FIG. 1).
  • N 2 O emitted from the environment occurs naturally in the soil and marine environment, but has been greatly increased by human activities such as agricultural activities and sewage treatment.
  • the largest source of nitrous oxide is farmland, resulting from nitrification and nitridation of nitrogen fertilizers. Nitrous oxide, however, produced in farmland is produced at very low concentrations over a large area and is virtually impossible to remove by engineering methods.
  • N 2 O is produced in nitric acid or adipic acid manufacturing process
  • a removal rate of 95% or more can be obtained using a catalyst.
  • N 2 O of about 1000 ppmv is known to remain in the exhaust gas.
  • N look at the main source of the 2 O sources which N 2 O is fed to more than 1% of high-concentration ah merely N 2 O produced in the manufacture of adipic acid agriculture, animal manure, nitric acid manufacturing processes, power plants, internal combustion engine, a wastewater treatment plant N 2 O generated from the back and the like due to the low concentration is practically impossible chemical treatment with a catalyst. Even in the case of 30-50% N 2 O generated during the adipic acid manufacturing process, a considerable amount of N 2 O remains after chemical treatment, which requires reprocessing.
  • a transport pipe for collecting and transporting N 2 O generated in any one of the anaerobic tank, anoxic tank, aeration tank;
  • a biofilter unit comprising a carrier for removing N 2 O discharged from the transfer pipe by a microbial reaction;
  • a sewage supply member for injecting sewage into the carrier to provide nutrients of microorganisms to the carrier.
  • the biofilter unit the filter housing;
  • An induction discharge pipe installed at an inner lower side of the filter housing to discharge upwardly through a nozzle while guiding N 2 O delivered by the transfer pipe in a lateral direction;
  • a carrier disposed above the induction discharge tube inside the filter housing to remove N 2 O discharged through the induction discharge tube by a microbial reaction; It is disposed on top of the carrier in the filter housing, the sewage injection member for spraying the sewage supplied from the sewage supply member to the carrier to utilize as nutrients of the microorganisms; provides a biofilter system further comprising a.
  • the bottom surface of the filter housing is formed to be gradient to collect the sewage drained from the carrier to one side, the pump for pumping the collected fallwater to the sewage supply member further It may be characterized by including.
  • the sewage tank of the sewage supply member may be installed above the sewage injection member so that the sewage is supplied to the sewage injection member by gravity.
  • the carrier is composed of an open cell portion having a porosity of 70% and a 30% closing cell portion in which microorganisms can be firmly fixed to facilitate oxygen transfer, and the pores are 11 to 13 ppi, density.
  • the 35kg / m 3 the material may be characterized in that the polypropylene resin.
  • the induction discharge pipe may be characterized in that the content is gradually reduced as the distance from the side closer to the transfer pipe.
  • the influent sewage itself is used as a nutrient and an electron donor of microorganisms, and carbon-zero operation is possible by utilizing a drop and a pressure difference existing in the design of a general sewage treatment plant.
  • FIG. 2 is a block diagram of a biofilter system according to the present invention
  • the biofilter system according to the present invention is characterized by being able to effectively reduce the high concentration as well as the low concentration of N 2 O without using energy or chemicals by actively utilizing the characteristics of the sewage treatment plant. Same as
  • the biofilter system 100 includes a transfer pipe 110, a biofilter unit 120, and a sewage supply member 130.
  • Transfer pipe 110 is to collect the N 2 O generated in any one of the anaerobic tank, anoxic tank, aeration tank 10 to transfer to the bio filter unit (), one end of the transfer pipe 110
  • the collecting cup 111 for collecting the N 2 O is disposed on the upper side of the aeration tank 10 to be discharged upward from the aeration tank may be installed.
  • the bio filter unit 120 is to remove the pipe N 2 O discharged from the transfer pipe 110 by the microbial reaction, the filter housing 121, the induction discharge pipe 122, the carrier 123 and the sewage spray member 124 may include.
  • the filter housing 121 may be provided in a hermetically sealed type, and an air outlet 121a may be provided at an upper side thereof to discharge air from which N 2 O is removed.
  • the filter housing 121 is installed in the lower portion of the sewage tank 131 for supplying sewage to the carrier 123. Therefore, the sewage in the sewage tank 131 can be supplied by non-power (by gravity), thereby reducing the manufacturing cost of the apparatus.
  • the bottom surface of the filter housing 121 may be formed to be downwardly sloped from one side to the other side to collect sewage drained from the carrier 123 to one side, and the collected drainage water may be pumped to the pump p. By the pumping and recovery to the sewage supply member 130 is recycled.
  • Induction discharge pipe 122 is installed in the lower side of the inside of the filter housing 121, the carrier 123 upward through the nozzle 122a while guiding the N 2 O delivered by the transfer pipe 110 in the lateral direction. It serves to discharge toward.
  • the induction discharge pipe 122 may be configured such that its content gradually decreases away from the side closer to the transfer pipe 110.
  • the reason for this configuration is that the flow rate of N 2 O discharged to each nozzle is constant until the flow rate is constant until the N 2 O flowing into the inlet side of the induction discharge pipe 122 reaches the distal end.
  • the flow rate may not be constant, so the farther away from the inlet side, the smaller the content is, the faster the flow rate is, so that the overall flow rate is discharged.
  • the carrier 123 is disposed above the induction discharge tube 122 inside the filter housing 121 and serves to remove N 2 O discharged through the induction discharge tube by the microbial reaction.
  • the carrier 123 may be provided with any one of wood chip, ceramic, and polyurethane foam. Since organic wood chip is a carbon source for feeding microorganisms, it is advantageous to effectively attach microorganisms at the beginning of microbial inoculation, but time is effective. As this progresses, the channeling phenomenon of the packing layer of the wood chip occurs, and there is a disadvantage in that the pressure difference is generated while the waste gas passes through, and the removal efficiency of the pollutant is considerably lowered.
  • the ceramic carrier is a porous feature of the carrier. Because of this, microorganisms have physical properties that are beneficial for attachment and growth, but there is a limit to attaching the concentration of microorganisms to a high concentration because of the large pores of ceramic carriers. Therefore, the removal efficiency of contaminants is inferior to organic wood chips, and there is a disadvantage in the economic aspect that the cost of the carrier is expensive.
  • polyurethane foam has a semi-permanent life of more than 30 years because it is made of an inorganic material and is not oxidized by microorganisms native to the packing layer.
  • the pore is composed of 70% open cell, which makes oxygen transfer smoothly and 30% of the closing cell can be firmly fixed.
  • the pore of the polyurethane foam is preferably 11 to 13 ppi, the density is 35kg / m 3 . It can fix microbial fixation and aerobic microbial and anaerobic microorganisms, making it more effective for microbial oxidation.
  • the sewage injection member 124 is disposed on the carrier inside the filter housing 121, and serves to utilize the nutrients of the microorganisms by spraying the sewage supplied from the sewage supply member 130 to the carrier 123.
  • the sewage spray member 124 is connected to the main pipe 124a and the main pipe 124a of the sewage tank 131 of the sewage supply member 130 and along the longitudinal direction of the carrier 123. It may be composed of a spray pipe 124b is disposed, and a plurality of spray nozzles 124c disposed on a predetermined portion of the spray pipe 124b to spray sewage toward the carrier 123.
  • the sewage injection member 124 is located below the sewage supply member 130, so that the sewage of the sewage supply member is non-powered by gravity, so no separate injection pump is required and no power consumption is economical. .
  • Reference numeral 140 is a differential pressure gauge for measuring the pressure difference between the upper space and the lower space of the carrier 123.
  • Biofilter system 100 of the present invention having the above configuration is collected when the N 2 O generated in the aeration tank 10 by the collecting cup 111 to enter the induction discharge pipe 122 through the transfer pipe 110.
  • the N 2 O is introduced into the carrier 123 disposed above the plurality of nozzles 122a disposed above the induction discharge tube.
  • N 2 O introduced into the carrier 123 is extinguished by a biological method by a microbial reaction. This biological scavenging method is capable of completely erasing high concentrations as well as low concentrations of N 2 O, and thus has high removal efficiency.
  • the carrier 123 can function to continuously remove N 2 O. . It does not have a new facility for supplying microbial nutrients to the carrier 123, it is possible to reduce the cost by utilizing the existing facility sewage supply member 130.
  • the sewage drained from the carrier 123 is collected to one side by the gradient bottom of the filter housing 121, and the collected drainage water is pumped by the pump p to drain the sewage tank of the sewage supply member 130. 131 is recovered and recycled.
  • the filter housing 121 in particular, the upper inner surface is preferably coated to prevent contamination. This is because when the inside of the filter housing 121 is contaminated, contaminants therein may be discharged together by the air discharged through the air outlet 121a.
  • Antifouling coatings largely comprise inorganic oxides, cellulose compounds and solvents.
  • the antifouling coating agent is 5 to 10 parts by weight of an inorganic oxide consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) and titanium oxide (TiO 2 ), 1 to 10 parts by weight of a cellulose-based compound and 50 to solvent. It may comprise 1,000 parts by weight.
  • the inorganic oxide serves to maintain hydrophilicity for a long time and improve the strength and durability of the coating film. And it is preferable that an inorganic compound is 5-10 weight part. The reason is that when the inorganic oxide is less than 5 parts by weight, the hydrophilicity of the coating film is weakened, and the water resistance and durability of the coating film are greatly lowered.
  • the coating film may be cracked, and the adhesion is deteriorated, thereby limiting the type of the coating material.
  • the inorganic oxide can be given characteristics according to the type and mixed composition. For example, if the anatase type of titanium dioxide is used, it exhibits photocatalytic performance. If only silicon dioxide is used, it exhibits the performance of a non-photocatalytic anti-fouling coating agent. If only aluminum dioxide is used, it can be highly contaminated. It will exhibit the properties that an anti-coat coating can be formed. Therefore, it is possible to prepare a more effective antifouling coating by mixing in the appropriate component ratio in consideration of each of these characteristics.
  • the above-mentioned silicon oxide, aluminum oxide and titanium oxide may be mixed in an appropriate ratio to compensate for the disadvantages of the conventional photocatalyst coating agent and the fluorine coating agent.
  • the inorganic oxide is preferably made of 10 to 30% by weight of the aluminum oxide, 20 to 45% by weight of the silicon oxide and 25 to 50% by weight of the titanium oxide. The reason for this is that not only exhibits the characteristics of the individual components as described above, but also exhibits more excellent fouling resistance performance in the mixing ratio range of the respective components.
  • the inorganic oxide is preferably a powder having an average particle diameter of 2 to 15nm in order to obtain a strong fouling resistance and transparent thin film.
  • the inorganic oxide may be mixed directly with a solvent or a solution of 2 ⁇ 15nm powder, it may be used in various forms such as sol or gel in which the inorganic oxide powder is dispersed.
  • the mixing ratio of the inorganic compound and the particle size of 2 ⁇ 15nm can minimize the thickness of the coating film and ensure the transparency of the coating film. That is, the hydrophilicity and stain resistance of the coating film are improved, and the transparency of the coating film obtained when applied to the coating material, the stability of the coating agent, etc. are taken into consideration.
  • the nano inorganic oxide particles are not limited by the preparation method, and may be obtained by a method known in the art. Such a method may be classified into, for example, a solid phase method, a liquid phase method, and a vapor phase method. Among them, the most widely used is a liquid phase method, for example, a precipitation method, a coprecipitation method, an impregnation method, and a sol gel method. It doesn't happen.
  • Cellulose compounds improve hydrophilicity and serve to disperse and fix inorganic oxides.
  • the cellulose-based compound may be classified into a compound having a cellulose structure and a compound having a cellulose structure.
  • the cellulose-based compound is at least one selected from the group consisting of methyl cellulose, ethyl cellulose, cmc (carboxy methyl cellulose), carboxy methyl cellulose sodium and carboxy methyl cellulose calcium, and a cellulose structure such as sodium polyacrylate or propylene glycol arginate. And non-compound compounds.
  • a compound having a cellulose structure as a cellulose-based compound it is mixed with a solvent to undergo dispersing and adhesion while undergoing a aging process for a predetermined time.
  • the inorganic oxide powder is uniformly dispersed while the volume expands in the wet state due to the hydrophilic cellulose structure, as well as excellent adhesion.
  • content of the said cellulose type compound is 1-10 weight part. Because, when the cellulose-based compound is less than 1 part by weight, the hydrophilicity of the coating film is weakened, which causes the flexibility of the coating film and the adhesion to the coating material.
  • the coating film is weak to moisture, which is because the durability of the coating film is greatly reduced and the stain resistance becomes weak.
  • the solvent is used alone or in combination of water and lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms, respectively.
  • the solvent is preferably 300 to 400 parts by weight of water and 50 to 100 parts by weight of lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms are mixed.
  • the corrosion resistant coating composition may be coated to improve corrosion resistance.
  • the corrosion resistant coating composition has a hydroxyl group content of 9% to 15% by weight based on the total weight of the polyol component and is selected from the group consisting of polyetherpolyols, polyester polyols, and polyether polyester polyols At least one polyol component comprising at least one polyol; And at least one isocyanate component having an isocyanate group content of 10% to 15% by weight based on the total weight of the isocyanate component and comprising at least one di- or polyisocyanate-terminated polylactone prepolymer.
  • the polyol component comprises one or more polyols selected from the group consisting of polyether polyols, polyester polyols, and polyether polyester polyols.
  • Polyether Polyester Polyols are polyols that include both polyester structures and polyether structures.
  • the polyols are preferably selected from polyether polyols and polyester polyols. Particular preference is given to using mixtures of polyethers and polyesters.
  • Suitable polyether polyols are, for example, polyoxyethylene or polyoxypropylene.
  • Polyether polyols, polyester polyols, and polyether polyester polyols may be dimerized fatty acids.
  • Such polyols can be prepared, for example, by esterification of polyhydric alcohols with dimer fatty acids and subsequent polymerization.
  • the starting compound used in this condensation reaction may be an amine such as 3,5-diethyl-2,4-toluenediamine or 3,5-diethyl-2,6-toluenediamine.
  • the reaction is terminated at the desired OH content.
  • polyether polyols, polyester polyols and polyether polyester polyols which are dimerized fatty acids can be obtained by epoxidation of the dimerized fatty acids, followed by subsequent reaction with polyhydric alcohols and / or polybasic carboxylic acids, followed by polymerization.
  • Suitable dimerized fatty acids are obtained, for example, from natural oils such as soybean oil, rapeseed oil, castor oil, sunflower oil and palm oil.
  • the polyol component may further comprise, for example, other polyols such as polylactones, polyacrylates and / or poly-epoxides.
  • the polyol component comprises at least 50% by weight, based on the total weight of the polyol component, polyols selected from the group consisting of polyether polyols, polyester polyols, and polyether polyester polyols. 80 weight% is preferable, 90 weight% is more preferable, and 100 weight% is very preferable.
  • the polyols of the polyol component may be linear or branched. Preferably, the polyol is branched. Moreover, the polyol of the polyol component may be saturated or unsaturated, and saturated polyols are preferred.
  • the fraction of the polyol component is preferably 5% to 30% by weight, more preferably 15% to 25% by weight based on the total weight of the composition.
  • the sum of all components of the present invention is 100% by weight.
  • the polyol component preferably comprises OH groups having a fraction of 10% to 12% by weight relative to the total weight of the polyol component.
  • the polyol component preferably has an acid value of 0 to 3 mg KOH / g based on solids. Acid value is measured according to ISO 660.
  • the hydroxyl content of the polyol component is preferably 9% to 13% by weight based on the total weight of the polyol component.
  • the hydroxyl content can be measured through the hydroxyl number. This hydroxyl value is measured according to DIN5 53240.
  • the polyol component preferably has a solids content of 95% by weight to 100% by weight.
  • the solids content of the composition and its components is measured according to DIN ISO 3251 with an initial mass of 1.0 g, a test period of 60 minutes, and a temperature of 125 ° C.
  • Each polyol of the polyol component may have a weight-average molecular weight of 160 to 4000 g / mol, preferably 160 to 2000 lg / mol.
  • the polyol component preferably has a weight-average molecular weight of 160 to 800 g / mol. Preference is given to weight-average molecular weights of from 180 to 600 kg / mol, particularly preferably from 200 to 500 kg / mol.
  • the isocyanate component comprises one or more di- or polyisocyanate-terminated polylactone prepolymers. This means that the prepolymer is terminated with at least one diisocyanate or at least one polyisocyanate.
  • the prepolymer is preferably diisocyanate-terminated. Terminal NCO groups may be blocked in whole or in part or not at all. Preferably, the terminal NCO groups are not blocked.
  • the prepolymer has a weight-average molecular weight of 500 to 4000 g / mol, preferably 1000 to 3000 g / mol, more preferably 1800 to 2200 g / mol.
  • Prepolymers can be prepared from lactones and one or more diols or polyols as starting molecules. Preference is given to diols, especially diols having terminal OH groups. Suitable diols and polyols are neopentylglycol, ethylene glycol, and trimethylolpropane.
  • Suitable lactones are oxirane-2-one, ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -caprolactone or methyl- ⁇ -caprolactone, preferably ⁇ -butyrolactone And ⁇ -caprolactone, more preferably ⁇ -caprolactone.
  • polybutyrolactone propolymers and polycaprolactone propolymers are preferred polylactone prepolymers.
  • polycaprolactone propolymers are especially preferred.
  • the fraction of NCO groups in the prepolymer is preferably 6% to 12% by weight based on the total weight of the prepolymer.
  • the fraction is preferably 7% by weight to 10% by weight, more preferably 8% by weight to 9% by weight.
  • biofilter system 110 transfer piping
  • bio filter unit 121 filter housing
  • induction discharge pipe 123 carrier

Abstract

바이오필터 시스템이 개시되어 있다. 개시된 바이오필터 시스템은 혐기조, 무산소조, 폭기조 중 어느 하나의 조에서 발생되는 N2O를 포집하여 이송하는 이송배관; 상기 이송배관으로부터 배출되는 N2O를 미생물 반응에 의해 제거하기 위한 담체를 포함하는 바이오 필터유닛; 및 상기 담체에 미생물의 영양분을 제공하기 위하여 상기 담체에 하수를 분사하여 주는 하수공급부재;를 포함하되, 상기 바이오필터유닛은, 필터하우징; 상기 필터하우징의 내부 하측에 설치된 채, 상기 이송배관에 의해 배송되어 온 N2O를 횡방향으로 유도하면서 노즐을 통해 상향으로 배출되게 하는 유도배출관; 상기 필터하우징 내부의 유도배출관 상측에 배치되어, 상기 유도배출관을 통해 배출되는 N2O를 미생물 반응에 의해 제거하는 담체; 상기 필터하우징 내부의 담체 상부에 배치되어, 상기 하수공급부재로부터 공급되는 하수를 상기 담체로 분사하여 미생물의 영양분으로 활용하는 하수분사부재;로 구성된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

바이오필터 시스템
본 발명은 소규모 하수처리장으로부터 배출되는 저농도(＜100ppmv)의 N2O(아산화질소)를 능동적으로 제거하기 위한 바이오필터 시스템에 관한 것이다.
아산화질소(N2O)는 대기중 농도가 320 ppbv에 불과하지만 GWP가 이산화탄소에 비해서 300배 높으므로 적은 양의 제거로도 높은 효과를 얻을 수 있다. N2O는 성층권의 오존층 파괴에도 기여도가 높은 화합물로 반드시 발생량을 감축하여야 하는 화합물이다.
대기로 방출되는 N2O의 대부분은 생물학적인 탈질화(denitrification)와 질화(nitrification) 반응에 의해서 발생된다. 탈질화 반응은 질산염(NO3 -)이 아질산염(NO2 -)과 일산화질소(NO), 그리고 N2O를 거쳐서 단계적으로 N2로 환원이 되는 반응으로 각각의 반응 단계는 각기 다른 효소에 의해서 진행된다. 일부 탈질 미생물들의 경우 N2O를 환원시키는 nitrous oxide reductase의 유전자를 보유하고 있지 않으므로 탈질반응에 의해서 생성되는 N2O를 그대로 방출시키므로 N2O의 주요 발생원으로 인식되고 있고 nitrous oxide reductase의 유전자를 보유한 탈질 미생물의 경우에도 여러 환경 조건에 따라서 N2O를 발생하는 것으로 알려져 있다. 질화 반응은 암모니아(NH4 +)가 호기성 질화 미생물에 의해서 산화되어 NO2 -로, 그리고 NO2 -가 다시 NO3 -로 산화되는 반응이다. 암모니아 산화균(ammonia oxidizer)의 경우 nitrite reductase와 nitric oxide reductase의 유전자를 보유하고 있는 경우가 많은데, 이들이 발현될 때 nitrifier denitrification이 일어나서 N2O가 생성되는 것으로 알려져 있다(도 1참조).
환경에서 배출되는 N2O는 토양과 해양 환경에서 자연적으로 발생되기도 하지만 농경 활동, 하수처리 등의 인간 활동에 의해서 그 발생량이 크게 중가해 왔다. 아산화질소의 가장 큰 발생원은 농지로 질소비료의 질산화 및 틸질화 반응으로부터 발생된다. 하지만 농지에서 발생되는 아산화질소는 넓은 지역에 걸쳐서 매우 낮은 농도로 발생되므로 사실상 공학적인 방법으로는 제거가 불가능하다.
또한, 질산이나 아디프산 제조공정에서 고농도의 N2O가 생성되나 촉매를 이용하여 95% 이상의 제거율을 얻을 수 있다. 하지만, 촉매 처리를 거친 후에도 1000ppmv 정도의 N2O가 배출가스에 잔존하는 것으로 알려져 있다.
N2O의 주발생원을 살펴보면 N2O가 1% 이상의 고농도로 배출되는 배출원은 아디프산의 제조과정에서 발생되는 N2O 뿐으로 농지, 가축분뇨, 질산 제조공정, 발전소, 내연기관, 하수처리장 등으로부터 발생되는 N2O는 낮은 농도로 인해서 촉매를 이용한 화학적 처리가 현실적으로 불가능하다. 아디프산 제조과정에서 발생되는 30~50%의 N2O의 경우에도 화학적 처리를 통한 후에도 상당량의 N2O가 남게 되므로 재처리가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 하수처리장의 특성을 적극적으로 활용하여 에너지나 화학약품을 이용하지 않고 고농도 뿐만 아니라 저농도의 N2O를 효과적으로 제거할 수 있는 바이오필터 시스템을 제공함에 있다.
본 발명에 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 혐기조, 무산소조, 폭기조 중 어느 하나의 조에서 발생되는 N2O를 포집하여 이송하는 이송배관; 상기 이송배관으로부터 배출되는 N2O를 미생물 반응에 의해 제거하기 위한 담체를 포함하는 바이오 필터유닛; 및 상기 담체에 미생물의 영양분을 제공하기 위하여 상기 담체에 하수를 분사하여 주는 하수공급부재;를 포함하되,
상기 바이오필터유닛은, 필터하우징; 상기 필터하우징의 내부 하측에 설치된 채, 상기 이송배관에 의해 배송되어 온 N2O를 횡방향으로 유도하면서 노즐을 통해 상향으로 배출되게 하는 유도배출관; 상기 필터하우징 내부의 유도배출관 상측에 배치되어, 상기 유도배출관을 통해 배출되는 N2O를 미생물 반응에 의해 제거하는 담체; 상기 필터하우징 내부의 담체 상부에 배치되어, 상기 하수공급부재로부터 공급되는 하수를 상기 담체로 분사하여 미생물의 영양분으로 활용하는 하수분사부재;로 구성된 것을 더 포함하는 바이오필터 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 필터하우징의 바닥면은 상기 담체로부터 낙수되는 하수를 한 쪽으로 집수하기 위하여 구배지게 형성되며, 집수된 낙수물을 펌핑하여 상기 하수공급부재로 공급하여 주는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하수공급부재의 하수탱크는 상기 하수분사부재에 비해 상부에 설치되어 중력에 의해 하수가 하수분사부재로 공급되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 담체는, 산소 전달이 용이하도록 공극이 70%인 오픈셀부와, 미생물이 단단하게 고정될 수 있는 30%의 클로징 셀부로 구성되며, 기공은 11 ~ 13ppi, 밀도는 35kg/m3, 재질은 폴리프로필렌수지인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유도배출관은 상기 이송배관과 가까운 쪽으로부터 멀어질수록 그 내용적이 점차 작아지게 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
기존의 화학 촉매를 이용하는 N2O 저감기술은 고농도의 N2O 만을 저감시킬 수 있는 제한적 효과를 갖는 반면, 본 발명의 실시예에 따르면, 저농도의 N2O도 저감시킬 수 있어서 N2O 저감효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 유입 하수 자체를 미생물의 영양분, 전자공여체로 활용하고, 일반적인 하수처리장의 설계상 존재하는 낙차, 압력차 등을 활용하여 carbon-zero 운전이 가능하다는 장점을 갖는다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 생물학적 질소순환도
도 2는 본 발명에 따른 바이오필터 시스템의 구성도
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 바이오필터 시스템은 하수처리장의 특성을 적극적으로 활용하여 에너지나 화학약품을 이용하지 않고 고농도 뿐만 아니라 저농도의 N2O를 효과적으로 저감시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 바, 그 구체적인 구성은 다음과 같다.
본 발명에 따른 바이오필터 시스템(100)은 이송배관(110), 바이오 필터유닛(120) 및 하수공급부재(130)를 포함한다.
이송배관(110)은 혐기조, 무산소조, 폭기조(10) 중 어느 하나의 조에서 발생되는 N2O를 포집하여 상기 바이오 필터유닛()으로 이송하는 역할을 하는 것으로, 상기 이송배관(110)의 일단에는 폭기조(10)의 상측에 배치되어 폭기조로부터 상승 배출되는 N2O를 포집하기 위한 포집컵(111)이 설치될 수 있다.
바이오 필터유닛(120)은 상기 이송배관(110)으로부터 배출되는 배관 N2O를 미생물 반응에 의해 제거하기 위한 것으로, 필터하우징(121), 유도배출관(122), 담체(123) 및 하수분사부재(124)를 포함할 수 있다.
상기 필터하우징(121)은 밀폐형으로 마련되고, 상측에는 N2O가 제거된 공기를 배출하기 위한 공기배출구(121a)가 마련될 수 있다.
또한, 상기 필터하우징(121)은 상기 담체(123)로 하수를 공급하기 위한 하수탱크(131)의 하부에 설치된다. 따라서, 하수탱크(131) 내의 하수를 무동력에 의해(중력에 의해) 공급할 수 있어서 장치의 제작비용을 줄일 수 있다.
또한, 상기 필터하우징(121)의 바닥면은 상기 담체(123)로부터 낙수되는 하수를 한쪽으로 집수하기 위하여 일측으로부터 타측을 향해 하향 구배지게 형성될 수 있으며, 집수된 낙수물은 펌프(p)에 의해 하수공급부재(130)로 펌핑 회수하여 재활용하게 된다.
유도배출관(122)은 상기 필터하우징(121)의 내부 하측에 설치된 채, 상기 이송배관(110)에 의해 배송되어온 N2O를 횡방향으로 유도하면서 노즐(122a)을 통해 상향의 담체(123)를 향해 배출되게 하는 역할을 한다.
여기서, 상기 유도배출관(122)은 상기 이송배관(110)과 가까운 쪽으로부터 멀어질수록 그 내용적이 점차 작아지게 구성될 수 있다. 이렇게 구성한 이유는 유도배출관(122)의 입구측으로 유입된 N2O는 말단부로 갈 때까지 유속이 일정해야만 각 노즐로 배출되는 N2O의 유량이 일정한데, 입구측과 말단부의 내용적이 같다면 중간 중간에 노즐을 통해 N2O가 배출됨을 감안할 때 유속이 일정치 않을 수 있으므로 입구측으로부터 멀어질수록 내용적을 점진적으로 줄여 유속을 빠르게 함으로써 전체적으로 고른 유량이 배출되도록 하기 위해서이다.
담체(123)는 상기 필터하우징(121) 내부의 유도배출관(122) 상측에 배치되어, 상기 유도배출관을 통해 배출되는 N2O를 미생물 반응에 의해 제거하는 역할을 하는 것이다.
이러한 담체(123)는 우드칩, 세라믹, 폴리우레탄 폼 중 어느 하나로 마련될 수 있는데, Organic wood chip은 미생물의 먹이원이 되는 carbon source로 되어 있기 때문에 미생물 접종 초기 미생물이 효과적으로 부착 하는데는 유리하나 시간이 경과함에 따라 wood chip의 packing layer 의 channeling 현상이 발생하여 폐가스가 통과하는데 압력차가 많이 발생하여 오염물질의 제거 효율이 현저히 저하되는 단점이 있고, 세라믹 재질의 담체는 해당 담체가 가지고 있는 Porous한 특징이 있어 미생물이 부착, 자생하는데 유리한 물리적 특성을 가지고 있으나 세라믹 담체의 공극이 크기 때문에 근본적으로 미생물의 농도를 높게 부착 시키는데는 한계가 있다. 따라서 오염 물질의 제거 효율은 organic한 wood chip에 비해 떨어지며 담체의 단가가 비싸다는 경제적인 측면에서의 단점이 있다.
반면, 폴리우레탄 폼은 무기물 재질로 되어 있어서 패킹층에 자생하는 미생물에 의해 산화되지 않기 때문에 30년 이상의 반영구적인 수명을 가지고 있다. 또한 공극이 70% 오픈셀로 구성되어 있어 산소의 전달이 원활하고 미생물이 단단히 고정될 수 있는 클로징셀이 30% 구성되어 있어 호기성의 미생물과 더불어 통성 혐기성의 미생물 또한 동시에 고정되어 효과적인 미생물 산화의 효율을 갖는다.
특히, 상기 폴리우레탄 폼의 기공은 11 ~ 13ppi, 밀도는 35kg/m3로 되는 것이 바람직하다. 이는 미생물 고정 및 호기성 미생물 및 통성 혐기성 미생물을 고정시킬 수 있어서 미생물 산화에 보다 효과적이다.
하수분사부재(124)는 상기 필터하우징(121) 내부의 담체 상부에 배치되어, 상기 하수공급부재(130)로부터 공급되는 하수를 상기 담체(123)로 분사하여 미생물의 영양분으로 활용하는 역할을 한다. 이러한 하수분사부재(124)는 상기 하수공급부재(130)의 하수탱크(131)와 연결되는 메인관(124a)과, 상기 메인관(124a)과 연결되며 상기 담체(123)의 길이방향을 따라 배치되는 분사관(124b)과, 상기 분사관(124b)의 소정부위에 배치되어 상기 담체(123)를 향해 하수를 분사하는 다수의 분사노즐(124c)로 구성될 수 있다.
앞서 설명한 바 있듯이, 상기 하수분사부재(124)는 하수공급부재(130)의 하부에 위치하므로 하수공급부재의 하수가 중력에 의해 무동력 분사되므로 별도의 분사펌프 등이 필요치 않고 전력소모도 없어서 경제적이다.
미설명부호(140)는 상기 담체(123)의 상부공간과 하부공간의 압력차를 측정하기 위한 차압계이다.
이상의 구성을 갖는 본 발명의 바이오필터 시스템(100)은 폭기조(10)에서 발생되는 N2O를 포집컵(111)에 의해 포집하여 이송배관(110)을 통해 유도배출관(122)으로 유입하면 유입된 N2O는 유도배출관의 상측에 배치된 다수의 노즐(122a)을 통해 그 상측에 배치된 담체(123)의 내부로 유입된다. 담체(123)로 유입된 N2O는 미생물 반응에 의한 생물학적 방법에 의해 소멸된다. 이러한 생물학적 소거방법은 고농도는 물론 저농도의 N2O를 완전하게 소거할 수 있어서 제거효율이 매우 높다.
더욱이, 상기 하수공급부재(130)로부터 공급되는 하수를 상기 담체(123)로 분사하여 미생물의 영양분, 전자공여체로 활용함으로써 담체(123)가 지속적으로 N2O를 제거하는 기능을 할 수 있게 된다. 이는 담체(123)로 미생물 영양분을 공급하기 위한 새로운 시설을 구비하지 않고, 기존 시설인 하수공급부재(130)를 활용함으로써 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 상기 담체(123)로부터 낙수되는 하수는 필터하우징(121)의 구배진 바닥에 의해 한쪽으로 집수되고, 집수된 낙수물은 펌프(p)에 의해 펌핑되어 하수공급부재(130)의 하수탱크(131)로 회수되어 재활용하게 된다.
한편, 상기 필터하우징(121)은, 특히 상측 내면은 내오염 방지를 위해 코팅처리 되는 것이 바람직하다. 필터하우징(121)의 내부가 오염되면 공기배출구(121a)를 통해 배출되는 공기에 의해 내부의 오염물질이 함께 배출될 수 있기 때문이다.
오염방지 코팅제는 크게 무기산화물, 셀룰로오즈계 화합물 및 용매를 포함하여 이루어진다. 구체적으로 오염방지 코팅제는 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2) 및 산화티타늄(TiO2)으로 이루어지는 무기산화물 5~10중량부, 셀룰로오즈계 화합물 1~10중량부 및 용매 50~1,000중량부를 포함할 수 있다.
상기 무기산화물은 친수성을 장기간 유지시키고 코팅막의 강도와 내구성을 향상 유지시켜주는 역할을 한다. 그리고 무기화합물은 5~10중량부인 것이 바람직하다. 그 이유는, 무기산화물이 5중량부 미만인 경우에는 코팅막의 친수성이 약해지고 코팅막의 내수성과 내구성이 크게 낮아지기 때문이다.
반면, 무기산화물이 10중량부를 초과하는 경우에는 코팅막이 균열(crack)이 생길 수 있고, 부착성이 나빠져 적용할 수 있는 피도물의 종류가 제한된다.
상기 무기산화물은 그 종류와 혼합 조성에 따른 특성을 부여할 수 있다. 일례로 이산화티타늄 중 아나타제(anatase)형을 사용할 경우 광촉매 성능을 발휘하게 되고 이산화규소만을 사용할 경우 비광촉매형 오염방지코팅제 성능을 발휘하게 되며, 이산화알루미늄만을 사용할 경우 고강도의 내구성을 향상 시킬 수 있는 오염방지 코팅제가 형성될 수 있는 특성을 나타내게 된다. 따라서 이러한 각각의 특성을 고려하여 적절한 성분비로 혼합하여 보다 효과적인 오염방지 코팅제의 제조가 가능하다.
이러한 원리를 이용하여 본 발명에서는 상기의 산화규소, 산화알루미늄 그리고 산화티타늄을 적정 비율로 혼합하여 기존의 광촉매 코팅제와 불소코팅제의 단점을 보완할 수 있다.
그리고 상기 무기산화물은 상기 산화알루미늄 10~30중량%, 상기 산화규소 20~45중량% 및 상기 산화티타늄 25~50중량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기한 바와 같은 개별적인 성분의 각 특성을 발휘함은 물론, 상기 각 성분의 혼합 비율 범위에서 더욱 우수한 내오염성 성능을 발휘하기 때문이다.
또한, 상기 무기산화물은 내오염성이 강하고 투명한 박막을 얻기 위해 평균입자직경이 2~15nm인 분말인 것이 바람직하다.
다만, 상기 무기산화물은 2~15nm의 분말을 직접 용매 또는 용액에 혼합할 수도 있고, 상기 무기산화물 분말이 분산되어 있는 졸 또는 겔 등의 다양한 형태로 변형하여 사용할 수도 있음을 밝혀둔다.
그리고 상기 무기화합물의 혼합비율과 2~15nm의 입자 크기는 코팅막의 두께가 최소화되고 도막의 투명성을 확보할 수 있다. 즉, 도막의 친수성 그리고 내오염성 등이 향상되고, 피도물에 적용시 얻어진 코팅막의 투명도 및 얻어진 코팅제의 안정성 등을 고려한 것이다.
상기의 나노 무기산화물 입자들은 그 제조방법에 의해 제한되는 것은 아니며, 당 업계에 공지된 방법에 의해 얻어질 수 있다. 이러한 방법으로서는 예를 들면 고상법, 액상법, 기상법 등으로 분류될 수 있으며, 이 중 가장 널리 이용되는 것은 액상법으로써 예를 들면 침전법, 공침법, 함침법, 졸겔법 등을 들 수 있는데, 이에 제한되는 것은 아니다.
셀룰로오즈계 화합물은 친수성을 향상시키고 무기산화물들을 분산, 고정시키는 역할을 하게 된다.
상기 셀룰로오즈계 화합물은 크게 셀룰로오즈 구조를 가지는 화합물과 셀룰로오즈 구조가 아닌 화합물로 구분할 수 있다.
즉, 셀룰로오즈계 화합물은 메틸셀룰로오즈, 에틸셀룰로오즈, cmc(carboxy methyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오즈 나트륨 및 카르복시 메틸 셀룰로오즈 칼슘으로 이루어지는 군에서 적어도 하나 선택되는 것과, 폴리 아크릴산 나트륨 또는 아르긴산 프로필렌 글리콜과 같이 셀룰로오즈 구조가 아닌 화합물로 구분될 수 있다.
특히, 셀룰로오즈계 화합물로 셀룰로오즈 구조를 가지는 화합물의 경우에는 용매와 혼합되어 소정 시간 동안 숙성과정을 거치면서 분산력과 접착력을 발휘하게 된다. 구체적으로 셀룰로오즈계 화합물이 용매와 혼합되면 친수성인 셀룰로오즈 구조의 특성상 습윤상태에서 부피가 팽창하면서 무기산화물 분말을 고르게 분산시키는 것은 물론, 접착력도 우수하게 된다.
상기 셀룰로오즈계 화합물은 함유량은 1~10중량부인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 셀룰로오즈계 화합물이 1중량부 미만인 경우에는 코팅막의 친수성이 약해지고 코팅막의 유연성과 피도물과의 부착력이 떨어지는 원인이 된다.
반면, 셀룰로오즈계 화합물이 10중량부를 초과하는 경우에는 코팅막이 수분에 약하게 되어 코팅막의 내구성이 크게 저하하고 내오염성이 약해지기 때문이다.
용매는 물, 탄소수 1-4인 저급알코올을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용된다. 구체적으로, 상기 용매는 물 300~400중량부 및 탄소수 1~4인 저급알코올 50~100중량부가 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 필터하우징(121)의 바닥면은 항상 하수가 고여있게 되므로 내식성 향상을 위해 내식성 코팅 조성물이 코팅될 수 있다.
여기서, 상기 내식성 코팅 조성물은 폴리올 성분의 전체 중량을 기준으로 하여 9중량% 내지 15중량%의 하이드록실 기 함량을 지니고, 폴리에테르폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 및 폴리에테르 폴리에스테르 폴리올로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 폴리올을 포함하는 하나 이상의 폴리올 성분; 및 이소시아네이트 성분의 전체 중량을 기준으로 하여 10중량% 내지 15중량%의 이소시아네이트 기 함량을 지니고, 하나 이상의 디- 또는 폴리이소시아네이트-종결된 폴리락톤 프리폴리머를 포함하는 하나 이상의 이소시아네이트 성분을 포함할 수 있다.
여기서, 폴리올 성분은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 및 폴리에테르 폴리에스테르 폴리올로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 폴리올을 포함한다. 폴리에테르 폴리에스테르 폴리올은 폴리에스테르 구조와 폴리에테르 구조 둘 모두를 포함하는 폴리올이다. 폴리올은 바람직하게는 폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올로부터 선택된다. 폴리에테르와 폴리에스테르의 혼합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
적합한 폴리에테르 폴리올은, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌이다.
폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 및 폴리에테르 폴리에스테르 폴리올은 이합체화 지방산일 수 있다.
이러한 폴리올은, 예를 들어, 다가 알콜과 이합체 지방산의 에스테르화 및 후속 중합에 의해 제조될 수 있다.
이러한 축합 반응에 사용되는 출발 화합물은 아민, 예컨대, 3,5-디에틸-2,4-톨루엔디아민 또는 3,5-디에틸-2,6-톨루엔디아민일 수 있다. 요망되는 OH 함량에서 반응은 종료된다. 더욱이, 이합체화 지방산인 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리에스테르 폴리올은 이합체화 지방산의 에폭시화, 이어서 다가 알콜 및/또는 다염기성 카복실산과의 후속 반응, 이후 중합에 의해 얻어질 수 있다.
적합한 이합체화 지방산은, 예를 들어, 천연 오일, 예컨대, 대두유, 유채씨유(rapeseed oil), 피마자유(castor oil), 해바라기 오일 및 팜유(palm oil)로부터 얻어진다.
폴리올 성분은 예를 들어, 다른 폴리올, 예컨대, 폴리락톤, 폴리아크릴레이트 및/또는 폴리-에폭사이드를 추가로 포함할 수 있다.
폴리올 성분은 폴리올 성분의 전체 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 50중량% 이상의, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 및 폴리에테르 폴리에스테르 폴리올로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리올을 포함한다. 80중량%가 바람직하고, 90중량%가 더욱 바람직하고, 100중량%가 매우 바람직하다.
폴리올 성분의 폴리올은 선형 또는 분지형일 수 있다. 바람직하게는, 폴리올은 분지형이다. 더욱이, 폴리올성분의 폴리올은 포화되거나 불포화될 수 있고, 포화된 폴리올이 바람직하다.
폴리올 성분의 분율은 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 5중량% 내지 30중량%이고, 더욱 바람직하게는 15중량% 내지 25중량%이다. 본 발명의 모든 구성 요소의 합은 100중량%이다.
폴리올 성분은 폴리올 성분의 전체 중량에 대하여 바람직하게는 10중량% 내지 12중량%의 분율을 지니는 OH 기를 포함한다.
폴리올 성분은 고형물을 기준으로 하여 바람직하게는 0 내지 3mg KOH/g의 산가를 지닌다. 산가는 ISO 660에 따라 측정된다.
폴리올 성분의 하이드록실 함량은 폴리올 성분의 전체 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 9중량% 내지 13중량%이다. 하이드록실 함량은 하이드록실가(hydroxyl number)를 통해 측정될 수 있다. 이러한 하이드록실가는 DIN5 53240에 따라 측정된다.
폴리올 성분은 바람직하게는 95중량% 내지 100중량%의 고형물 함량을 지닌다. 조성물 및 이의 구성 요소들의 고형물 함량은 1.0 g의 초기 질량, 60 분의 시험 기간, 및 125℃의 온도로 DIN　ISO　3251에 따라 측정된다.
폴리올 성분의 각각의 폴리올은 160 내지 4000 g/몰, 바람직하게는 160 내지 2000　g/몰의 중량-평균 분자량을 지닐 수 있다.
폴리올 성분은 바람직하게는 160 내지 800 g/몰의 중량-평균 분자량을 지닌다. 180 내지 600　g/몰의 중량-평균 분자량이 바람직하고, 200 내지 500　g/몰이 특히 바람직하다.
상기 기재된 모든 화합물들의 분자량은, 달리 지시되지 않는 한, 스티렌-디비닐벤젠 컬럼 조합물 상에서 용리제(1ml/분)로서 THF (THF 중량을 기준으로 하여 +0.1중량% 아세트산)로 GPC 분석 수단에 의해 측정된다. 보정은 폴리스티렌 표준으로 수행된다.
상기 이소시아네이트 성분은 하나 이상의 디- 또는 폴리이소시아네이트-종결된 폴리락톤 프리폴리머를 포함한다. 이는 프리폴리머가 하나 이상의 디이소시아네이트 또는 하나 이상의 폴리이소시아네이트로 종결된다는 것을 의미한다. 프리폴리머는 바람직하게는 디이소시아네이트-말단형이다. 말단 NCO 기는 전부 또는 일부 블로킹되거나 전혀 블로킹되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 말단 NCO 기는 블로킹되지 않는다.
프리폴리머는 500 내지 4000g/몰, 바람직하게는 1000 내지 3000g/몰, 더욱 바람직하게는 1800 내지 2200g/몰의 중량-평균 분자량을 지닌다. 프리폴리머는 출발 분자로서 락톤 및 하나 이상의 디올 또는 폴리올로부터 제조될 수 있다. 디올, 특히 말단 OH 기를 지니는 디올이 바람직하다. 적합한 디올 및 폴리올은 네오펜틸글리콜, 에틸렌 글리콜, 및 트리메틸올프로판이다. 적합한 락톤은 옥시란-2-온, β-프로피오락톤, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, ε-카프로락톤 또는 메틸-ε-카프로락톤이고, 바람직하게는, γ-부티로락톤 및 ε-카프로락톤이고, 더욱 바람직하게는 ε-카프로락톤이다. 따라서, 폴리부티로락톤 프로폴리머 및 폴리카프로락톤 프로폴리머는 바람직한 폴리락톤 프리폴리머이다. 특히 바람직한 것은 폴리카프로락톤 프로폴리머이다.
프리폴리머 중 NCO 기의 분율은 프리폴리머의 전체 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 6중량% 내지 12중량%이다. 분율은 바람직하게는 7중량% 내지 10중량%이고, 더욱 바람직하게는 8중량% 내지 9중량%이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.
[부호의 설명]
100 : 바이오필터 시스템 110 : 이송배관
120 : 바이오 필터유닛 121 : 필터하우징
122 : 유도배출관 123 : 담체
124 : 하수분사부재 130 : 하수공급부재
131 : 하수탱크

Claims (5)

  1. 혐기조, 무산소조, 폭기조 중 어느 하나의 조에서 발생되는 N2O를 포집하여 이송하는 이송배관;
    상기 이송배관으로부터 배출되는 N2O를 미생물 반응에 의해 제거하기 위한 담체를 포함하는 바이오 필터유닛; 및
    상기 담체에 미생물의 영양분을 제공하기 위하여 상기 담체에 하수를 분사하여 주는 하수공급부재;를 포함하되,
    상기 바이오필터유닛은,
    필터하우징;
    상기 필터하우징의 내부 하측에 설치된 채, 상기 이송배관에 의해 배송되어 온 N2O를 횡방향으로 유도하면서 노즐을 통해 상향으로 배출되게 하는 유도배출관;
    상기 필터하우징 내부의 유도배출관 상측에 배치되어, 상기 유도배출관을 통해 배출되는 N2O를 미생물 반응에 의해 제거하는 담체;
    상기 필터하우징 내부의 담체 상부에 배치되어, 상기 하수공급부재로부터 공급되는 하수를 상기 담체로 분사하여 미생물의 영양분으로 활용하는 하수분사부재;로 구성된 것을 더 포함하는 바이오필터 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터하우징의 바닥면은 상기 담체로부터 낙수되는 하수를 한 쪽으로 집수하기 위하여 구배지게 형성되며, 집수된 낙수물을 펌핑하여 상기 하수공급부재로 공급하여 주는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필터 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하수공급부재의 하수탱크는 상기 하수분사부재에 비해 상부에 설치되어 중력에 의해 하수가 하수분사부재로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 바이오필터 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 담체는, 산소 전달이 용이하도록 공극이 70%인 오픈셀부와, 미생물이 단단하게 고정될 수 있는 30%의 클로징 셀부로 구성되며,
    기공은 11 ~ 13ppi, 밀도는 35kg/m3, 재질은 폴리프로필렌수지인 것을 특징으로 하는 바이오필터 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도배출관은 상기 이송배관과 가까운 쪽으로부터 멀어질수록 그 내용적이 점차 작아지게 구성된 것을 특징으로 하는 바이오필터 시스템.
PCT/KR2019/002354 2018-02-27 2019-02-27 바이오필터 시스템 WO2019168337A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/975,808 US20200406188A1 (en) 2018-02-27 2019-02-27 Bio-filter system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180023428A KR101870673B1 (ko) 2018-02-27 2018-02-27 바이오필터 시스템
KR10-2018-0023428 2018-02-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019168337A1 true WO2019168337A1 (ko) 2019-09-06

Family

ID=62806096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2019/002354 WO2019168337A1 (ko) 2018-02-27 2019-02-27 바이오필터 시스템

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200406188A1 (ko)
KR (1) KR101870673B1 (ko)
WO (1) WO2019168337A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102116253B1 (ko) * 2019-12-19 2020-05-29 (주)벨이앤씨 악취 및 질소산화물 동시 제거가 가능한 스크러버 장치 및 이를 이용한 제거방법
WO2021186099A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 Itä-Suomen Yliopisto A method and a device for influencing entities in a gas flow

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101870673B1 (ko) * 2018-02-27 2018-06-25 대가파우더시스템 주식회사 바이오필터 시스템
KR102086611B1 (ko) * 2019-08-30 2020-03-10 광주과학기술원 온실가스 모니터링장치를 포함하는 온실가스 저감용 필터링 시스템

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246055A (ja) * 1999-03-04 2000-09-12 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 亜酸化窒素ガスの生物学的処理方法及び装置
KR200229840Y1 (ko) * 2001-02-20 2001-07-03 주식회사 카보텍 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를동시에 제거하는 지중매설형 바이오필터 장치
KR20020043830A (ko) * 2000-12-04 2002-06-12 유희욱 교반장치와 고형영양제 주입장치가 부착된 바이오필터장치 및 그를 이용한 오염가스 제거방법
KR20050069810A (ko) * 2003-12-31 2005-07-05 대가파우더시스템 주식회사 바이오 트리클링 여과 장치
JP2012148217A (ja) * 2011-01-17 2012-08-09 Toshiba Corp 廃水の生物学的処理方法及び廃水処理装置
JP2013150970A (ja) * 2011-12-28 2013-08-08 Metawater Co Ltd 排水処理装置および排水処理方法
JP2016036744A (ja) * 2014-08-05 2016-03-22 株式会社日水コン Ｎ２ｏ過飽和水法によるｎ２ｏ分解処理システム
KR101870673B1 (ko) * 2018-02-27 2018-06-25 대가파우더시스템 주식회사 바이오필터 시스템

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2185785A (en) * 1935-06-08 1940-01-02 Dorr Co Inc Sedimentation process and apparatus
US5543052A (en) * 1988-07-28 1996-08-06 Alliedsignal Inc. Process for removal of organic pollutants from waste water
JP3718570B2 (ja) * 1997-01-14 2005-11-24 筒中プラスチック工業株式会社 押出発泡体の製造方法
WO2002085499A1 (en) * 2001-04-20 2002-10-31 Q-Bio Tech Corporation Biofilter system equipped with inlet load equalizer for removing volatile organic compounds
CN103936233B (zh) * 2014-05-04 2015-10-14 重庆大学 序批式人工湿地污水处理脱氮过程氧化亚氮减排控制系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246055A (ja) * 1999-03-04 2000-09-12 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 亜酸化窒素ガスの生物学的処理方法及び装置
KR20020043830A (ko) * 2000-12-04 2002-06-12 유희욱 교반장치와 고형영양제 주입장치가 부착된 바이오필터장치 및 그를 이용한 오염가스 제거방법
KR200229840Y1 (ko) * 2001-02-20 2001-07-03 주식회사 카보텍 무기성 악취와 휘발성 유기화합물이 혼합된 공기를동시에 제거하는 지중매설형 바이오필터 장치
KR20050069810A (ko) * 2003-12-31 2005-07-05 대가파우더시스템 주식회사 바이오 트리클링 여과 장치
JP2012148217A (ja) * 2011-01-17 2012-08-09 Toshiba Corp 廃水の生物学的処理方法及び廃水処理装置
JP2013150970A (ja) * 2011-12-28 2013-08-08 Metawater Co Ltd 排水処理装置および排水処理方法
JP2016036744A (ja) * 2014-08-05 2016-03-22 株式会社日水コン Ｎ２ｏ過飽和水法によるｎ２ｏ分解処理システム
KR101870673B1 (ko) * 2018-02-27 2018-06-25 대가파우더시스템 주식회사 바이오필터 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102116253B1 (ko) * 2019-12-19 2020-05-29 (주)벨이앤씨 악취 및 질소산화물 동시 제거가 가능한 스크러버 장치 및 이를 이용한 제거방법
WO2021186099A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 Itä-Suomen Yliopisto A method and a device for influencing entities in a gas flow

Also Published As

Publication number Publication date
KR101870673B1 (ko) 2018-06-25
US20200406188A1 (en) 2020-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019168337A1 (ko) 바이오필터 시스템
WO2012067453A2 (ko) 생물막 및 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하·폐수처리 장치 및 방법
WO2013185350A1 (zh) 内循环曝气厌氧氨氧化-膜生物反应器
WO1995024960A1 (en) Process and apparatus for the purification of gases
CN106000033A (zh) 一种有机废气处理装置
WO2010016268A1 (ja) 水処理システム及び水処理方法
CN103588296A (zh) 应用厌氧膜生物反应器对污水进行处理以脱硫除氮的方法
Min et al. Hollow-fiber membrane bioreactor for nitric oxide removal
CN106698858A (zh) 一体化生物转盘污水处理设备及应用
Sun et al. Simultaneous removal of nitric oxide and sulfur dioxide in a biofilter under micro-oxygen thermophilic conditions: Removal performance, competitive relationship and bacterial community structure
CN113144832A (zh) 用于处理h2s和氨气混合废气的装置及其处理方法与应用
KR100804624B1 (ko) 입상화된 메탄산화 박테리아를 이용한 생물학적 인 및 질소의 제거 방법 및 이를 위한 장치
ES2396148T3 (es) Procedimiento biológico para la eliminación del H2S de un gas
CN206168186U (zh) 一种有机废气处理装置
TW202026254A (zh) 沼氣脫硫與沼液脫氮之整合處理系統與方法
JP5968723B2 (ja) 懸濁性有機物含有廃水の処理システム及び処理方法
CN110282739A (zh) 一种处理低碳氮比分散源生活污水的方法
JPH10128389A (ja) 排水処理方法及び装置
CN115231780A (zh) 一种高效脱氮除磷的污水处理系统及方法
WO2014142510A1 (ko) 미생물의 영구배양 구조와 폐여재를 이용한 오, 폐수 정화 및 재이용장치
Teichgräber Acidification of primary sludge to promote increased biological phosphorus elimination and denitrification
EP0068582A2 (en) Purification process of water containing organic pollutants
CN214653941U (zh) 一体式脱氮除磷污水处理装置
KR20090011332A (ko) 바이오필터를 이용한 질소산화물 제거방법
CN113087298A (zh) 一种基于高级氧化和egsb处理有机废水的装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19759919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19759919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1