KR100686937B1 - 회전식 고압분사수단을 부착한 생물학적 탈취장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수처리 및 퇴비화시설 등과 산업현장에서 발생하는 악취 및 휘발성 유기화합물을 무해한 물질로 분해 배출하는 생물학적 탈취장치에서 장기적 운전에 따른 미생물의 과잉성장과 먼지등의 이물질에 의해 담체간 공극이 감소하여 담체층의 압력손실이 증가되어 통과흐름의 불균일현상으로 인하여 생물학적 탈취장치의 효율을 저하시키는 것을 방지하기 위해 회전식 고압분사수단을 부착한 생물학적 탈취장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 생물학적 탈취시스템을 구성하는 미생물반응층 내부에 회전하는 축을 설치하고 이 축의 내부를 통해 고압의 세정수가 분사되어 미생물반응층에 충전된 미생물담체 표면 및 담체간 공극을 막고 있는 바이오매스와 먼지를 수세하여 제거한다. 아울러 고압분사수단은 간헐적으로 가동되며, 필요에 따라서는 연속적으로 가동할 수 있는데 수세작용과 함께 탈취장치 내부의 습도, pH 및 영양제의 공급을 위한 역할도 한다. 따라서 고압분사수단이 부착된 생물학적 탈취장치를 이용하여 보다 안정적 제거효율을 유지할 수 있으며 장기간 사용에 따른 압력손실의 증가로 인한 생물학적 탈취장치의 가동중단 등의 부작용을 막을 수 있다.
생물학적 탈취장치, 악취, 휘발성유기화합물, 수세, 바이오매스, 회전고압분 사수단
Description
도 1은 본 발명에 따른 회전식 고압분사수단을 부착한 생물학적 탈취장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 회전식 고압분사수단을 부착한 생물학적 탈취장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 탈취장치의 실시결과이다.
도 4는 종래의 기술은 개략도이다.
도 5는 종래의 기술의 또다른 개략도이다.
<도면 주요부분의 부호 설명>
1 생물학적 탈취장치 3,27,28,52,55 미생물담체층
4,29,53,58 구동수단 5,54,59 구동축
6,57 분무노즐 7,8,9,32~35 세정수 분배 날개
11,38 슬러지여과수단
본 발명은 수처리 및 퇴비화시설 등과 산업현장에서 발생하는 악취 및 휘발성 유기화합물을 미생물이 고정화된 미생물담체층을 통과시켜 미생물의 대사활동에 의해 무해한 물질로 분해 배출하는 생물학적 탈취장치에서 장기적 운전에 따른 미생물의 과잉성장과 먼지등의 이물질에 의해 담체간 공극이 감소하여 담체층의 압력손실이 증가되어 통과흐름의 불균일현상으로 인하여 생물학적 탈취장치의 효율을 저하시키는 것을 방지하기 위해 회전식 고압분사수단을 부착한 생물학적 탈취장치에 관한 것이다.
생물학적 탈취방법은 미생물을 이용한 환경친화적인 처리방법이고 상온에서의 반응기작이므로 온도를 올리는데 필요한 에너지비용이 거의 들지 않아 악취나 휘발성유기화합물 처리의 새로운 방안으로 대두되고 있다. 하지만 이러한 탈취방법의 경우, 장기간 운전시 여러 가지 원인에 의해 담체 층 막힘 현상이 일어나고 이로 인해 정상적인 탈취장치의 운전이 어렵게 되고 탈취효율도 급격히 감소하게 된다. 담체 층 막힘 현상의 원인은 2가지로 구분할 수 있는데 하나는 처리하고자 하는 악취나 휘발성유기화합물을 포함한 가스 중에 포함된 먼지나 오일미스트 등에 의한 것과 미생물의 분열과정에서 과잉 성장된 미생물과 사멸된 미생물의 축척에 의한 원인으로 나눌 수 있다. 전자인 먼지나 오일미스트 등에 의한 원인은 사전에 이를 처리할 수 있는 전처리 시스템에 의해 해결이 어느 정도 가능하지만, 후자의 경우, 생물학적 탈취장치 내부에서 일어나는 문제이므로 탈취장치 내부에 이를 해결하기 위한 방법 및 기구가 설치되어야 한다. 일반적으로 전처리 시스템을 사전에 구성한 경우 무기악취성분인 황화수소 류 와 암모니아 류 를 처리하는 경우는 이러한 막힘 현상이 크게 발생하지 않으나 유기성 물질인 휘발성유기화합물을 처리하는 생물학적 탈취장치의 경우, 경우에 따라서는 급격한 미생물의 성장과 사멸된 미생물의 축척이 일어난다. 이 경우, 처리방안으로는 담체 층을 교반하여 주는 교반법이 공지되어 있다. 국제특허(WO 90/00162)의 "유기폐기물의 컴포스팅장치"[도3 참조]와 한국특허공보 (10-0408158)의 "악취 및 휘발성 유기화합물의 생물학적 제거장치용 모듈 및 그를 이용한 오염가스 제거방법"[도4 참조]에서는 회전하는 교반장치에 의해 미생물담체 층을 교반하여 막힘현상을 해결하고 과잉성장된 미생물을 제거하는 방법을 제시하였다. 또 다른 처리방법은 물을 충전한 후 기포를 이용하여 역세를 하는 기포역세법이 주로 사용되고 있다. 전자의 교반법은 필터 담체 층 내에 교반기를 설치하여 필터 층 전반을 교반하여 미생물담체와 담체사이의 미생물을 탈리시키는 방법으로 이러한 미생물 탈리작업을 탈취시스템이 운전 중에도 진행할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 대용량의 시스템의 경우, 모든 필터 층을 균일하게 교반하기 위해서는 대단히 큰 규모의 교반기와 교반날개가 필요하게 되어 동력비 및 설치비가 많이 들고 또한 교반날개의 변형 등에 의한 문제를 일으킬 수 있는 단점을 가지고 있다. 또한 교반시 탈리된 미생물 잔여물을 물로 세척해서 제거하지 않은 경우 필터 층의 막힘 현상이 심화되는 가능성도 배제할 수 없다.
반면 기포역세법의 경우, 필터 층을 물로 채운 뒤 기포를 이용해서 미생물을 세척 및 탈리하는 방법으로 매우 효과적으로 미생물의 탈리시킬 수 있으나 미생물의 탈리 과정에 사용된 물을 재생 및 처리하기 위한 별도의 설비를 필요로 하고 또 한 기포역세를 하는 과정에는 생물학적 탈취시스템을 운전할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
따라서 이러한 상기 열거한 문제점을 효과적으로 해결하기 위한 생물학적 탈취장치 내부의 미생물에 의한 막힘현상을 제거하는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 생물학적 탈취시스템의 안정적이고 고효율의 악취,유해가스 및 휘발성유기화합물질 처리를 위하여 효과적이고 경제적으로 담체 층 막힘 현상을 해결하는 방법을 제시하여 기존 생물학적 탈취시스템의 단점을 보완하고 보다 경쟁력 있는 기술과 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 상기의 목적을 달성하기 위해 도1과 같이 악취, 유해가스 및 휘발성유기화합물을 처리하는 생물학적 탈취장치(1)의 담체 층(3)의 내부에 분사 수단을 구비한다. 도시된 바와 같이, 상기 분사 수단은 다수의 분사구를 구비하여 고압으로 세정수를 분사할 수 있는 세정수 분배 날개(7,8,9)를 구비하고 균일하게 분사수세가 가능하도록 구동수단(4)와 연결된 축(5)을 이용하여 회전하게 하고 축내부를 통해서 세정수가 분배날개(7,8,9)에 의해 분사되도록 할 수 있다. 상기 분배날개(7,8,9)는 축(5)에 수직으로 연장되며, 상기 미생물 담체층 내부에 세정수가 고르게 분사될 수 있도록 적정한 개수가 설치된다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면, 담체층이 면적이 그다지 넓지 않은 경우 별도의 분배 날개(7,8,9) 없이 담체층 내부로 삽입된 축(5)에 직접 분사구를 마련하여도 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다.
악취 및 휘발성유기화합물의 흐름을 살펴보면, 유입수단(2)에 의해 유입된 가스는 하부에서 담체층(3)을 통과하여 유출수단(15)으로 배출되도록 한다. 이때 담체층은 폼형태의 폴리우레탄계 고분자담체, 폴리이미드계 고분자담체, 우드칩, 저비중 세라믹담체 등 다양한 담체를 1종 이상 혼합하여 충전하고 이에 미생물을 고정화 한다. 담체는 회전하는 분배날개(7,8,9)에 의해 마모나 마찰에 의한 손실이 적어야 하며, 적은 분사압력으로 수세가 가능한 담체를 선정하여 사용한다. 유입되는 가스중의 악취나 휘발성유기화합물은 담체층(3)의 미생물에 의해 무해한 성분으로 처리되어 배출된다. 이러한 분해과정에서 발생되는 사멸된 미생물은 다음과 같은 세정공정에 의해 처리되어 진다. 세정수 이송수단(12)에 의해 대기압보다 0.5~15kgf/cm2 높은 압력으로 가압하여 이송된 세정수는 밸브(16)에 의해 회전하는 축(5)의 내부를 통과하여 분배날개(7,8,9)로 가압 이송되어 0.5~15kgf/cm2의 고압으로 분사되어 담체층내의 과잉번식된 미생물을 수세하게 된다. 강력한 수세압에 의해 수세된 미생물슬러지는 저장조(10)로 이송된 후 슬러지필터수단(11)에서 필터링되어 외부로 배출된다. 이때 구동부(4)에 의해 회전하는 축(5)의 회전속도와 주기는 유입되는 악취 및 휘발성유기화합물의 성상에 따라 달라지며, 간헐적 또는 연속적으로 운전될 수 있다. 또한 회전속도는 너무 빠른 경우 분배날개(7,8,9)의 기계적인 변형이 초래되므로 1~60rph의 속도범위를 사용하는 것이 바람직하다. 직경 이 작은 장치의 경우 회전속도를 높이고 직경이 큰 장치의 경우 회전속도를 낮게 유지하는 것이 바람직하다.
도2의 경우, 필터층의 압력손실을 더욱 감소시키고 낮은 상태를 유지하여 담체층으로 공기를 이송하는 동력을 감소시키기 위해 담체층을 분할하여 2개이상의 미생물담체층을 가지고 이를 통과하는 가스흐름이 상향흐름과 하향흐름을 동시에 갖는 생물학적 탈취장치에 본 발명의 수세방법을 적용한 장치를 나타내었다. 유입수단(21)에 의해 이송된 악취 및 휘발성유기화합물을 포함하고 있는 가스는 분기관(22)와 분기관(23)으로 분할되어 탈취장치(26)으로 유입된다. 분기관(22)을 통해 유입된 가스는 하향흐름으로 담체층(27)을 통과하여 무해한 성분으로 처리되어 혼합영역(42)로 모이게 되고 분기관(23)을 통해 유입된 가스는 상향흐름으로 담체층(28)을 통과하여 무해한 성분으로 처리되어 혼합영역(42)로 모이게 되어 배출수단(43)을 통해 배출되어진다. 반면 미생물담체층(27,28)에서 증식되어진 미생물슬러지는 세정수이송수단(39)의 세정수가 고압분배날개(32,33,34,35)를 통해 분사되어지고 구동모터(29)에 의해 축(30)이 회전하면서 과잉증식된 미생물슬러지와 먼지등을 수세해 내어 하부 저장조(37)에 집수되고 집수된 물은 여과수단(38)을 통과하면서 미생물슬러지와 먼지등은 걸러져서 외부로 폐기된다. 각 미생물담체층의 압력손실은 압력측정수단(24,25)에 의해 측정되어지고 이를 토대로 고압분배날개의 가동시간을 설정할 수 도 있다. 본 발명의 개략도에서는 축(30)을 종축으로 설치한 예를 나타내었으나 횡축으로 설치하는 경우에도 발명의 효과에는 차이가 없다.
도3은 본 발명에 따른 생물학적 탈취장치의 압력손실과 제거율에 대하여 나 타내었다. 압력손실(A)와 제거율(A)는 본 발명의 개략도에서 [도 2]를 적용하였을 경우의 결과치이며, 압력손실(B)와 제거율(B)는 본 발명의 개략도에서 [도 1]을 적용하였을 경우 운전결과치이다. 사용한 휘발성유기화합물은 자일렌을 사용하였으며, 유입농도는 약 50ppm이 되도록 정량펌프를 통해 투입하였다. 본 발명에 따른 회전식 고압분사장치(2kgf/cm2로 가압)를 사용한 경우 압력손실(A)과 제거효율(A)은 각각 10 ~15mmAq와 95% 이상으로 나타났으며, 회전식 고압분사장치를 가동하지 않은 경우 약 20일 동안 35mmAq까지 상승하였으며, 제거율도 88%까지 하락하였다. 장기간 운전을 실시할 경우 압력손실을 더욱 상승하고 제거율도 저하될 것으로 예상되었으나 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 운전시작일 후 40일 이후에는 다시 고압분사장치를 가동하였다. 가동 후 약 일주일 후에는 다시 압력손실이 감소하고 제거율을 98%이상으로 상승하였다. 따라서 회전식 고압분사장치를 구비한 탈취장치의 경우, 미생물 담체층의 압력손실과 제거율을 적정하게 유지할 수 있음을 알 수 있었다.
상술한 것처럼 본 발명은 회전식 고압분사수단을 이용하여 담체층 내부에서 세정수를 고압으로 직접 분사함으로써 담체층의 미생물슬러지나 먼지를 효과적으로 처리하고 미생물담체 층의 압력을 일정하게 유지함으로써 악취 및 휘발성유기화합물의 처리효율을 증대시킬 수 있다. 또한 오염배출원에서 유입되는 먼지 및 오일미스트 등에 대한 영향성이 작아 전처리시스템을 별도로 설치하지 않고 운전을 가능 하게 함으로써 투자비를 절감할 수 있다.
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- 가스 흐름이 하향식 흐름을 가지는 제1 미생물 담체층 및 가스 흐름이 상향식 흐름을 가지는 제2 미생물 담체층과 상기 제1 및 제2 담체층 사이에 상기 제1 및 제2 미생물 담체층을 통과한 가스를 포집하는 혼합영역을 구비하여 악취, 유해가스 및 휘발성유기화합물을 처리하는 생물학적 탈취장치에 있어서,상기 제1 및 제2 미생물 담체층 내부로 세정수를 0.5~15 kgf/cm2 가압하여 이송하는 세정수 이송수단;상기 제1 및 제2 미생물 담체층내에 설치되며, 복수의 분사구가 마련되어 상기 담체층내부에서 상기 세정수를 고압분사하는 회전식 분사 수단;상기 분사수단을 회전시키기 위한 구동 수단; 및상기 제1 및 제2 미생물 담체층을 통과하여 수집된 세정수를 여과하는 여과수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 탈취장치.
- 제4항에 있어서,상기 미생물 담체층은 폼형태의 고분자담체, 우드칩 및 저비중 폼형 세라믹담체로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 최소한 1종의 담체로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물학적 탈취장치.
- 제4항에 있어서,상기 분사수단은 회전축과 상기 회전축으로부터 연장되는 최소한 하나의 분배 날개 를 구비하여 상기 분배 날개에 분사구가 구비된 것을 특징으로 하는 생물학적 탈취장치.
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- 2006-08-01 KR KR1020060072663A patent/KR100686937B1/ko active IP Right Grant
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