바이오필터를 이용한 악취가스 탈취 방법{Method for deodorization a bad smell gas by using a bio-filter}

본 발명은 미생물로 이루어진 바이오필터를 이용하여 악취가스를 탈취하는 방법에 관한 것으로써, 특히 유기성 폐기물 처리장 등지에서 포집되는 각종 악취가스 등을 탈취조에 채운 미생물 메디아층에 의해 탈취시키는 데에 있어 교반장치 및 수분 공급장치를 두어 바이오필터의 유지관리가 용이하고, 또한 상품성이 있는 양질의 분변토를 제공할 수 있는 바이오필터를 이용한 악취가스 탈취방법에 관한 것이다.

일반적으로 각종 유기성 폐기물(축분이나 음식물 쓰레기, 제지슬러지, 하수슬러지 등의 폐기물) 등을 처리하는 곳에서는 유기성 폐기물이 발효되면서 암모니아성 질소가스 등 다량의 심한 악취가스등이 발생되며, 이러한 악취가스등을 그대로 대기중에 배출시키면 주변의 공기가 심각하게 오염되어 님비현상이 발생시키는 등의 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 환경 친화적으로 처리하기 위해서는 상기 유기성 폐기물을 처리하는 과정중에 발산되는 각종 악취가스의 대부분이 제거된 깨끗한 공기만을 배출시켜야만 하며, 그래야만 환경관련법규에 저촉되지 아니한다고 할 수 있다.

그런데, 종래에는 유기성 폐기물에서 발생되는 각종 악취가스를 탈취하기 위한 수단으로 다양한 방법들이 존재하며 이중 널리 사용되는 방법으로는 포집된 악취가스를 활성탄등이 내장된 다수의 여과판으로 통과시켜서 탈취되게 하였는바, 이러한 방식은 고가의 활성탄 여과판을 수시로 교체해 주어야 하는데 따르는 유지 보수비가 많이 소요된다. 따라서, 대부분의 업체들이 여과시스템은 법규에 따라 설치만 하였을 뿐 그 지속적인 가동은 기피하므로 주변 공기가 심각하게 오염되고 있다.

그래서 그 대안으로 유지관리비가 저렴하고 반영구적으로 사용이 가능한 탈취미생물에 의한 바이오필터를 사용하는 방법들이 개발되고 있다. 이중 토양탈취법등은 탈취 미생물이 있는 담체를 탈취조에 저장한 후 그 탈취조 내부로 포집된 악취가스를 공급하면 미생물이 악취가스를 분해시켜 제거하는 시스템으로 개발되어 사용되고는 있다.

그러나, 이는 탈취조에 채워진 미생물담체를 정체된 상태로 유지하면서 악취가스를 공급하는 것이므로 미생물 메디아층이 압밀현상으로 딱딱하게 굳으면서 공기회로 및 분출구가 형성되고, 갈라지는 현상 등이 발생하여 시일이 갈수록 탈취 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 탈취조 상부에서 살수관을 통해 미생물 메디아층 표면에 물을 살수하더라도 그 살수된 물은 미생물 메디아층의 표면에서 걷돌아 생기는 수막현상 또는 마른화분에 물을 줄 때 처럼 갈라진 틈으로 물이 흘러 들어가는 현상 등이 발생하여 미생물담체에 골고루 수분 공급이 잘 안되므로 상당부분의 미생물 메디아층에는 적정 함수율(40~50%정도) 유지가 어렵다.

이를 위해 미생물담체층 표면에서 지나치게 수분을 공급하면 용암의 마그마처럼 부글거림이 발생하거나 미생물담체층 전체가 과수분공급현상이 발생하여 탈취효율이 극히 저하될 수 있고 공극형성을 힘들게 하고, 공기회로형성을 가속화하여 탈취력이 저하되거나 탈취송풍기에 과부화현상이 발생되는 문제점등이 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 유기성 폐기물 처리장 등 악취발생지에서 발생되는 각종 악취가스를 포집하여 탈취조의 미생물담체로 고르게 확산 공급될 수 있도록 교반과 수분공급 등을 하므로서 탈취 미생물의 배양을 촉진시켜 악취가스의 탈취효율을 높일 수 있는 바이오필터를 이용한 악취가스 탈취 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 지렁이사육장에서 발생되는 분변토(지렁이 배설물)의 비가열건조와 지렁이사육장에서 발생되는 악취가스의 탈취가 동시에 이루어지도록 한 것으로 본 시스템을 적용할 경우 기존에 생산되는 우수한 탈취력이 있는 미생물들과 토양에 좋은 미생물들이 다량 포함되어 있는 분변토를 탈취조에 투입하여 탈취조로 공급되는 악취가스등을 이용하여 상기 분변토가 갖고 있는 함수율을 적정하게 낮추는 비가열식 건조가 이루어지도록 하여 기존의 가열 건조시 양질의 토양미생물이 사멸되는 현상을 방지함과 아울러 그 분변토의 미생물 배양을 촉진시켜서 악취가스의 원활한 제거와 함께 상품성이 있는 양질의 분변토를 만들 수 있는 바이오필터를 이용한 악취가스 탈취방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명의 바이오필터 시스템을 유기성 폐기물의 발효실과 연결하여 설치한 상태를 일례로 예시한 개략도

도 2 는 본 발명의 바이오필터 시스템 구조를 일례로 예시한 개략도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 탈취조 12 : 배출구

20 : 분사관 30 : 교반장치

40 : 발효실 50 : 송풍기

이하, 본 발명의 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시예의 기술구성 및 작용을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 바이오필터 시스템을 유기성 폐기물의 발효실과 연결하여설치한 상태를 일례로 예시한 개략도이고, 도 2 는 본 발명의 바이오필터 시스템 구조를 일례로 예시한 개략도이다.

이에 예시한 바와 같이 본 발명의 악취가스 탈취용 바이오필터 시스템은 탈취 미생물이 저장되는 탈취조(11)의 내부 바닥에는 상부를 향해 악취가스 분사공(21)이 무수히 형성된 분사관(20)을 설치하고, 그 상부에는 탈취조(11)에 저장된 미생물을 위에서 아래까지 고르게 뒤섞어 주는 교반장치(30)를 설치한다.

상기 교반장치(30)는 도 2 에서와 같이 탈취조(11)의 길이방향을 따라 다수의 교반회전날개(32)가 일정간격으로 설치된 교반드럼(31)(교반스크류)의 구성으로 설치하는 것이 바람직하지만 교반스크류, 에스켈레이터식 이동 교반장치 등 교반할 수 있는 시스템이면 어는 것이던 무방하다.

도면중 미설명 부호 (41)는 유기성 폐기물(축분, 음식물쓰레기, 제지슬러지, 하수슬러지 등)을 발효시키는 밀폐된 발효실(40)의 발효조이고, (50)은 상기 발효실(40)에서 발생된 악취가스와 수증기를 포집하여 이송라인(51)을 통해 분사관(20)으로 공급하는 송풍기 이며, (10)은 탈취조(11)가 설치되는 탈취실이고, (12)는 탈취실(10) 천정의 배출구 이며, (60)은 미생물담체에서 발생된 발생수를 저장하여 미생물를 배양시킨 후 다시 미생물담체의 수분공급시 활용할 수 있게 한 바이오리엑터 이다.

이와 같이 형성된 장치로 본 발명의 바이오필터를 이용한 악취가스 탈취 방법을 실시예별로 설명하면 다음과 같다.

실시예1(탈취조에 미생물담체를 사용하였을 때)

제1공정(악취가스 공급공정)

본 발명은 탈취조(11)에 미생물이 흡착된 담체(이하 미생물담체 라 칭함)를 저장하고 외부에서 포집된 악취가스와 수증기를 송풍기(50)에 의해 이송라인(51)을 따라 탈취조(11) 바닥의 분사관(20)으로 공급하면 악취가스와 수증기는 분사관(20)의 분사공(21)을 통해 탈취조(11)에 채워져 있는 미생물에 공급되며, 이와 같이 분사된 악취가스는 미생물 담체에 흡착되어 있는 미생물들의 먹이로 소화되어 분해가 된다.

그런데, 상기와 같이 탈취조(11) 바닥의 분사관(20)에서 악취가스가 분사될 때 탈취조(11)의 미생물이 정체되어 있다면 그 주변에 위치한 미생물 즉, 하부에 위치한 미생물들은 악취가스와 수증기를 포식하는 반면 위쪽 미생물들은 흡수량이 적어 서로 불균형을 이루게 되므로 미생물의 배양력이 상당히 저조하게 된다.

제2공정(미생물담체의 교반공정)

따라서, 이때 본 발명은 탈취조(11)에 설치된 교반장치(30)로 미생물담체를 위에서 아래까지 고르게 뒤섞어 준다. 그러면 분사관(20)에서 분사되는 악취가스와 수증기를 모든 미생물담체들이 고르게 흡수할 수 있어 미생물담체에 흡착되어 있는 미생물들이 전체적으로 균형있게 배양되어 악취가스의 제거율을 높혀준다.

제3공정(살수공정)

상기 제2공정의 교반공정이 행하여 질 때 미생물담체의 미생물들이 건조되는 것을 방지하기 위해 물을 살수하여 준다. 그러면 이때 교반면에 살수되는 수분은 미생물담체층 전체에 걸쳐 고른 함수율을 유지시킬 수 있으며, 또는 표면에 살수된수분에 경우는 교반장치(30)에 의해 위에서 아래까지 전체적으로 고르게 뒤섞이면서 미생물들에 고르게 전달되므로 함수율 유지효과를 높여주게 된다.

그러면 마른 부위에 형성되는 공기회로단(구멍)을 없애주어 담체층에서 악취가스가 더욱 고르게 분산되어 상승하게 되므로 담체의 공극 유지력이 좋아져서 악취가스의 처리효율이 높아지게 되고, 이에 따라 탈취조(11) 상부의 배출구(12)로는 악취가 없는 깨끗한 상태의 다습한 공기만이 배출된다.

이러한 본 발명은 교반장치에 의해 공극유지가 가능해져 미생물담체층이 압밀현상으로 공극이 감소되므로 악취공기 등의 확산현상이 약해지면서 탈취효율이 저하되는 것을 방지하고, 또한 탈취송풍기에 압밀현상으로 인한 압력손실의 편차를 줄여주어 탈취 풍량을 일정하게 유지시켜 줄 수 있어 환경오염 저감대책에 관한 설계상의 편차를 줄여주므로 악취가스 등의 처리가 효율적으로 이루어지게 된다.

또한, 탈취송풍기의 과부하를 막아 송풍기의 고장과 전력비용을 저감시키며 공기흐름 회로단을 파괴하여 탈취되지 않은 악취가스와 수증기의 분출을 차단하여 탈취시킨다. 그리고 미생물담체층 전체에 골고루 수분 또는 미량의 양분이 포함된 수분을 공급하기가 가능하여 탈취미생물에게 적당한 생육환경을 유지시켜주므로 탈취효율을 향상시키고 미생물의 배양을 촉진시켜 악취가스의 탈취효율이 증대된다.

실시예2(탈취조에 지렁이 배설물인 분변토를 사용하였을 때)

제1공정(악취가스 공급공정)

본 발명은 탈취조(11)에 지렁이 배설물인 분변토만을 저장하는데 상기 분변토는 함수율이 50~65% 정도로 상당히 높다고 할 수 있다. 그 후 외부에서 포집된악취가스와 수증기를 송풍기(50)에 의해 탈취조(11) 바닥의 분사관(20)으로 공급한다. 그러면 악취가스와 수증기는 분사관(20)의 분사공(21)을 통해 탈취조(11)에 채워져 있는 미생물에 공급된다.

제2공정(분변토의 교반공정)

상기 제1공정에서 악취가스와 수증기가 공급될 때 본 발명은 탈취조(11)에 설치된 교반장치(30)로 분변토를 위에서 아래까지 고르게 뒤섞어 준다. 그러면 분사관(20)에서 분사되는 악취가스와 수증기가 모든 분변토의 미생물에 고르게 전달되어 흡수되므로 분변토의 미생물들이 전체적으로 균형있게 배양되어 악취가스의 제거율을 높혀준다.

그리고, 이때 탈취송풍기로부터 다량의 악취가스가 공급되면서 분변토를 건조시키게 되는데, 이때 분변토로 사용하기 적당한 함수율로 건조될 때가지 상기 분변토의 교반을 주기적으로 행하여 미생물들의 균형있는 생육을 촉진시키므로 악취가스의 처리효율이 높아지면서 탈취조(11) 상부의 배출구(12)로는 악취가 없는 깨끗한 상태의 다습한 공기만이 배출된다.

제3공정(인출 공급공정)

상기 제2공정에서 악취가스를 고르게 제거하면서 적정 함수율로 건조된 분변토를 외부로 빼낸 후 적정 단위로 하여 공급하며, 이와 같이 미생물들이 악취가스를 고르게 섭취하여 균형있게 배양되면서 적정한 함수율로 건조된 분변토는 매우 이상적인 양질의 상품성이 있는 분변토가 되는 것이다.

이러한 본 발명은 우수한 탈취력이 있는 미생물들과 토양에 좋은 미생물들이다량 포함되어 있는 분변토를 탈취장에 투입하여 비 가열하면서 실온에서 건조시키는 것이므로 종래의 가열 건조방식처럼 열에 의해 토양미생물이 사멸 또는 감소되는 현상이 없으면서도 함수율은 적정한 수준으로 낮출 수 있어 분변의 미생물 배양 촉진효과가 뛰어난 것으로서, 악취가스의 원활한 제거와 함께 상품성이 있는 양질의 분변토를 제공할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 탈취실(10)을 개방형으로 하여도 무방하지만, 배출구(12)가 있는 밀폐식으로 하면서 그 배출구(12)에 악취가스, 온도, 습도 등의 검출센서를 함께 설치하면 자동으로 배출되는 공기의 상태를 점검하여 교반시기등을 손쉽게 조절할 수 있으며, 특히 밀폐식 탈취실(10)은 겨울철 기온하강에 의한 미생물 활성저하를 방지할 수 있어 탈취 효율을 높힐 수 있으므로 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명은 외부에서 포집되어 공급되는 악취가스를 탈취조의 미생물에 공급할 때 주기적으로 그 탈취조의 위/아래 미생물들을 고르게 교반하여 악취가스와 골고루 접하게 함으로써 공극유지와 수분 공급이 용이하고 공기흐름 회로단을 파괴하여 미생물의 배양을 촉진시켜주기 때문에 악취가스의 탈취효율을 최대한 높힐 수 있으며, 이로 인해 유지 관리가 용이하여 반영구적으로 사용 가능한 효과가 있다.

또한, 탈취조의 미생물로 분변토를 사용하는 경우 분변토가 갖고 있는 함수율을 미생물의 손상없이 적정한 수준으로 낮추면서 분변토의 미생물 배양을 촉진시킬 수 있어 악취가스의 원활한 제거와 함께 양질의 분변토를 제공할 수 있는 효과도 있다.