$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

대기오염제어를 위한 생물살수여과법에서 물질전달 Model과 계수에 관한 연구
Mass Transfer Model and Coefficient on Biotrickling Filtration for Air Pollution Control 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.53 no.4, 2015년, pp.489 - 495  

원양수 (영남대학교 환경공학과) ,  조완근 (경북대학교 환경공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

대기오염물질처리를 위한 생물살수여과법에서 물질전달현상을 이해하기 위한 선행 실험결과를 기초로 각각의 운전조건에서 기체/액체(살수액), 기체/고체(미생물)와 액체/고체에서의 model을 이용하여 물질전달계수를 평가하였다. 생물살수여과법에서 기/액에서는 정상상태물질수지, 그리고 액/고와 기/고에서는 동적물질수지를 이용하여 물질전달 model을 확립하고 그 결과를 고찰하였다. 물질전달 model은 여과탑을 일정크기 구획하여, 각 구획에서 동적 물질수지식수치해석 전산코드를 이용해 계산하였다. 동적물질수지식을 이용하여 계산된 결과는 실험결과와 비교하여 생물살수여과법에서 기/액, 기/고, 액/고 각상간의 물질전달계수($K_La$)를 산정하였다. 본 연구에서는 대기오염제어를 위한 생물살수여과법에서 물질전달계수를 결정하기 위한 실험방법개발과 model을 이용하여 물질전달현상을 고찰하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A fundamental mathematical model for mass transfer processes has been used to understand the air pollution control process in biotrickling filtration and to evaluate the mass transfer coefficients of gas/liquid (trickling liquid), gas/solid (biomass) and liquid/solid based upon experimental results ...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구는 대기오염제어를 위한 생물살수여과탑에서 물질전달 실험방법개발과 고찰[6]에 관한 후속 model 연구로 물질전달현상 이해를 위해, 실험결과를 이용하여 물질전달 model 확립과 생물살수여과탑에서 기/액, 기/고, 액/고 각 상간의 물질전달계수 산정에 대해 분석/고찰하였다.
  • 이는 기/고, 액/고의 동적물질 전달 실험조건에서 실험시작후 정상흐름이 유지될 때까지 불가피한 실험오차 때문으로 판단된다. 본 연구는 생물살수여과탑에서 운전조건에 따른 각 상간의 물질전달계수를 결정하는 실험방법 개발과 model을 확립한 연구결과로 가치가 있다.
  • 본 연구에서는 대기오염물질처리를 위한 생물살수여과법에서 물질전달현상을 이해하기 위한 선행 실험결과를 기초로 각각의 운전조건에서 기체/액체(살수액), 기체/고체(미생물)와 액체/고체에서 각각 model을 확립하여 물질전달계수(KLa)를 산정하였다. 생물살수여과법에서 기/액에서는 정상상태물질수지, 그리고 액/고와 기/고에서는 동적물질수지를 이용하여 물질전달 model을 확립하고 그 결과를 고찰하였다.

가설 설정

  • 2에 같이 크기가 같은 n개 구획으로 가정하였다. 각 구획은 기/액/고 3상으로 구성되며 각상은 완전혼합흐름용기(MFT: Mixed Flow Tank)로 가정하였다.
  • 실험장치 구성도는 Fig. 1과 같으며, 물질전달 model 확립을 위한 생물살수여과탑을 Fig. 2에 같이 크기가 같은 n개 구획으로 가정하였다. 각 구획은 기/액/고 3상으로 구성되며 각상은 완전혼합흐름용기(MFT: Mixed Flow Tank)로 가정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
생물살수여과탑에서 물질전달속도를 결정하는 요인은 무엇인가? 생물살수여과탑에서 물질전달은 처리대상물질 종류, 산소 확산 계수, 용해도, 미생물층 구조, 영양염 침투 깊이, 운전조건(처리공기 용량, 농도, 체류시간, 살수액 순환유량) 등 운전성능에 영향을 미치는 다양한 인자에 의해 물질전달속도가 결정된다[4,7]. 생물살수여과탑에서 물질전달 선행연구로는 미생물막 미세구조 물질전달현상에 대한 연구[8,9]와 운전인자에 따른 총괄물질전달계수 평가에 관한 연구[10-12] 등이 수행된 바 있다.
생물학적 처리방법의 주요 장점은 무엇인가? 생물학적 처리방법은 악취, 휘발성 유기화합물(VOC:Volatile Organic Compound) 등 저농도, 대용량의 대기오염물질 처리하는데 효과적이며, 기존의 대기오염물질처리 방법인 소각, 흡착, 흡수, 응축방법에 비해 여러 장점을 가지고 있다[1]. 주요 장점으로 처리비용이 저렴하고, 2차오염물질이 발생되지 않으며, 화학물질이 사용되지 않고, 에너지 사용이 적으며, 상온에서 운전 등 친환경적인 처리방법이다[2,3]. 대기오염물질 생물학적 처리방법으로 생물여과법(biofiltration)이 많이 이용되고 있으나 오염물질 종류/농도 변화에 대한 대응력, pH/습도 조절 등에 대한 문제점을 해결할 수 있는 방법으로 생물살수여과법(biotrickling filtration)에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다.
어떤 경우에 생물살수여과법을 효과적으로 사용할 수 있는가? 대기오염물질 생물학적 처리방법으로 생물여과법(biofiltration)이 많이 이용되고 있으나 오염물질 종류/농도 변화에 대한 대응력, pH/습도 조절 등에 대한 문제점을 해결할 수 있는 방법으로 생물살수여과법(biotrickling filtration)에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다. 특히 생물살수여과법은 생물여과법에 비해 VOC와 같은 난분해성 물질이나 분해과정에서 유기산이 생성되어 pH 조절이 어려운 경우 효과적으로 이용될 수 있다[4,5].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (22)

  1. Devinny, J. S. Deshusses, M. A. and Webster, T. S., Biofiltration for Air Pollution Control, Lewis publisher, NY(2011). 

  2. Won, Y. S. and Deshusses, M. A., "Technology of VOC Removal in Air by Biotrickling Filter," J. Korean Soc. Atmo, Environ., 19(1), 101-112(2003). 

  3. Kosteltz, A. M., Finkelstein, A. and Sears, G., "Characterization of Biofiltration System Degrading VOCs," Paper #96-RA87B.02, Air & Waste Manage. Assoc. 89th Annual Conference and Exhibition, Pittsburgh, PA(1996). 

  4. Won, Y. S., "Operating Parameters and Performance of Biotrickling Filtration for Air Pollution Control," J. Korean Ind. Eng. Chem., 16(4), 474-484(2005). 

  5. Deshusses, M. A. and Cox, H. H. J., Encyclopaedia Environmental Microbiology, McGraw Hill, NY(2012). 

  6. Won, Y. S. and Jo, W. K., "Experimental Evaluation Method of Mass Transfer Cofficient on Biotrickling Filter for Air Pollution Control," Korean Chem. Eng. Res., 53(4), 482-488(2015). 

  7. Kennes, C. and Veiga, M. C., Bioreactors for Waste Gas Treatment, Kluwer Academic Publishers, Boston(2012). 

  8. Zhu, X. Alonso, C. and Suidan, M. T., "The Effect of Liquid Phase on VOC Removal in Trickle-Bed Biofilters," Water. Sci. Technol., 38(3), 315-322(1998). 

  9. Zhu, X., Suidan, M. T. and Alonso, C., "Biofilm Structure and Mass Transfer in a Gas Phase Trickle-Bed Biofilter," Water. Sci. Technol., 43(1), 285-293(2001). 

  10. Pedersen, A. R. and Arvin, E., "Effect of Biofilm Growth on Gas-Liquid Mass Transfer in a Trickling Filter for Waste Gas Treatment," Water Res., 31(8), 1963-1968(1997). 

  11. Pedersen, A. R. and Arvin, E., "Toluene Removal in a Biofilm Reactor for Waste Gas Treatment," Water. Sci. Technol., 36(1), 69-76(1997). 

  12. Alonso, C., Zhu, X., Suidan, M. T., Kim, B. R. and Kim, B. J., "Mathmatical Model for Biodegradation of VOCs in Trickle Bed Biofilters," Water. Sci. Technol., 39(7), 139-146(1999). 

  13. Deshusses, M. A., Hamer, G. and Dunn, I. J., "Behavior of Biofilters for Waste Air Biotreatment. I. Dynamic Model Development," Environ. Sci. Technol., 29, 1048-1058(1995). 

  14. Deshusses, M. A., Hamer, G. and Dunn, I. J., "Behavior of Biofilters for Waste Air Biotreatment. II. Experimental Evaluation of Dynamic Model," Environ. Sci. Technol., 29, 1059-1068(1995). 

  15. Deshusses, M. A., Hamer, G. and Dunn, I. J., "Transient-State Behavior of Biofilter Removing Mixtures Vapors of MEK and MIBK from Air," Biotechnol. Bioeng., 49, 587-598(1996). 

  16. Zarook, S. M., Shaikh, A. A. and Ansar, Z., "Biofiltration of VOC Mixtures under Transient Condition," Chem. Eng. Sci., 52(21), 4135-4142(1997). 

  17. Shareefdeen, Z. and Baltzis, B. C., "Biofiltration of Mathanol vapor," Biotechnol., Bioeng., 41, 512-524(1993). 

  18. Baltzis, B. C., Mpanias, C. J. and Bhattacharya, S., "Modeling Removal of VOC Mixtures in Biotrickling Filters," Biotechnol. Bioeng., 72(4), 389-401(2001). 

  19. Zarook, S. M., Shaikh, A. A. and Ansar, Z., "Development Experimental Validation and Dynamic Analysis of a General Transient Biofilter Model," Chem. Eng. Sci., 52(5), 759-773(1997). 

  20. Berkeley Madonna(Version 8.0) User's Guide, UC Berkeley(2001). 

  21. Won, Y. S., "Comparison for Thermal Decomposition and Product Distribution of Chloroform under Each Argon or Hydrogen Reaction Atmosphere," Korean J. Chem. Eng., 29(12), 1745-1751(2012). 

  22. Won, Y. S., "Pyrolytic Reaction Pathway of Chloroethylene in Hydrogen Reaction Atmosphere," Korean Chem. Eng. Res., 49(5), 510-515(2011). 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로