[논문]슬러지 소각시설 악취 및 환기에 관한 연구

서병석; 전용한

doi:10.12812/ksms.2020.22.2.007

슬러지 소각시설 악취 및 환기에 관한 연구
A Study on the Odor and Ventilation in Sludge Incineration Facilities 원문보기

대한안전경영과학회지 = Journal of the Korea safety management & science, v.22 no.2, 2020년, pp.7 - 13

서병석 (상지대학교 정보보안학과) , 전용한 (상지대학교 소방공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Sludge incineration facilities are socially recognized as a hate facility. Therefore, a careful deodorization plan must be established. Therefore, the incineration facility must conduct research on odor ventilation. In this study, a odor diffusion simulation in an incineration facility was conducted and analyzed. In particular, research was carried out on carry-in rooms, pre-treatment rooms, and storage facilities for crops, which are expected to rapidly spread odor. As a result, ammonia 1.62, hydrogen sulfide 0.63, and acetaldehyde 0.73 were found in the transfer room. In addition, pretreatment rooms and stencil storage facilities were found to be lower than regulatory standards.

주제어

표/그림 (25)

그림 [Figure 1] Entry room analysis shape and grid shape
그림 [Figure 2] Entry room Mean air age
그림 [Figure 3] Entry room pathline
그림 [Figure 4] Entry room Velocity Distribution (m/s)
그림 [Figure 5] Entry room NH3 distribution(ppm)
그림 [Figure 6] Entry room H2S distribution(ppm)
그림 [Figure 7] Entry room Acetaldehyde distribution(ppm)
그림 [Figure 8] Entry room Trimetalamine distribution(ppm)
표 Entry room Simulation results
그림 [Figure 9] Pretreatment room grid shape
그림 [Figure 10] Pretreatment room Mean air age
그림 [Figure 12] Pretreatment room Velocity Distribution (m/s)
그림 [Figure 13] Pretreatment room H2S distribution(ppm)
그림 [Figure 11] Pretreatment room pathline
그림 [Figure 14] Pretreatment room Acetaldehyde distribution(ppm)
그림 [Figure 15] Pretreatment room Trimetalamine distribution(ppm)
그림 [Figure 17] Contaminant storage room pathline
그림 [Figure 18] Contaminant storage room Velocity Distribution (m/s)
그림 [Figure 16] Contaminant storage room grid shape
표 Pretreatment room Simulation results
그림 [Figure 19] Contaminant storage room H2S distribution(ppm)
그림 [Figure 20] Contaminant storage room NH3 distribution(ppm)
그림 [Figure 21] Contaminant storage room Acetaldehyde distribution(ppm)
그림 [Figure 22] Contaminant storage room Trimetalamine distribution(ppm)
표 Contaminant storage room Simulation results

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

하지만 소각시설내에서의 악취환기에 대한 연구는 충분한 데이터가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 슬러지 소각시설에서 악취가 가장 많이 발생될 것으로 예상되는 반입실, 전처리실 및 협작물 저장시설의 악취확산을 예상하고자 하였다.
본 연구에서는 새로운 환경 에너지 시설을 계획함에 있어서 작업자의 작업환경의 향상을 도모하고자 시설동의 기류 및 악취 농도 분포를 이론적인 방법으로 해석한 후 다음과 같은 결론을 얻었다.

가설 설정

전처리실의 해석 형성 및 격자형상을 [Figure 9]에 나타내었다. 출입구는 닫힌 상태에서 간소화 하여 나타낸 두 개의 전처리 장비를 오염물질의 배출원으로 가정하였고 상부의 하나의 급기구와 두 개의 탈취구가 배치된 형상을 나타내었다.
협잡물 저장실의 해석 형성 및 격자형상을 [Figure 16]에 나타내었다. 출입구는 닫힌 상태에서 간소화 하여 나타낸 협잡물저장고를 오염물질의 배출원으로 가정하였고 상부의 하나의 급기구와 두개의 탈취구가 배치된 형상을 나타내었다.
반입실의 해석 형상 및 격자형상을 [Figure 1]에 나타내었다. 출입구는 닫힌 상태에서 해석을 수행하였으며, 반입실 내부의 두개의 슬러지 저장소 덮개를 오염물질의 배출원으로 가정하였고 반입실과 반입실 사이의 에어커튼은 작동하지 않은 상태라고 가정하였다.
악취 분포를 보면, 반입실의 기류분포로 인하여 반입실로 확산이 제한되는 경향을 살필 수 있다. 특히 본 해석에서 반입실과 반입실 사이의 에어커튼이 작동하지 않는 것으로 가정한 것을 상기하면, 에어커튼 작동시 반입실의 악취농도는 더욱 낮아질 것으로 판단된다. 즉 반입실의 급기구 및 탈취구의 위치 선정이 적절하며 반입실에 미치는 영향이 미미한 것으로 예측된다.

제안 방법

전산해석의 수행은 해석대상의 Grid 작성과 작성된 Grid 를 이용하여 계산을 수행하고 검토 및 분석하는 절차로 진행되었다. 시설동에 대한 수치해석은 실제 플랜트의 크기로 수행하였으며, 해석에 사용된 Tool은 수치해석모델 생성을 위한 CATIA V5 R16과, 범용 유동해석 Tool인 ANSYS FLUENT V.
해석 작업장 내부 기기 대한 상세 모델링은 격자수의 과도한 증가 및 해석 용량과 시간상으로 거의 불가능 하므로 내부 기기들을 단순화 하여 해석을 수행하였으며, 가장 보수적인 접근방법으로 해석 case들을 선정하여 해석을 수행하였다.

이론/모형

전산해석의 수행은 해석대상의 Grid 작성과 작성된 Grid 를 이용하여 계산을 수행하고 검토 및 분석하는 절차로 진행되었다. 시설동에 대한 수치해석은 실제 플랜트의 크기로 수행하였으며, 해석에 사용된 Tool은 수치해석모델 생성을 위한 CATIA V5 R16과, 범용 유동해석 Tool인 ANSYS FLUENT V.13[6]을 이용하였다.

성능/효과

1. 반입장 및 각 개별 작업실의 기류분포를 살펴보면 급기구를 통해 유입된 기류는 내부 악취원의 오염물질을 충분히 탈취구로 이끌어 내고 있으며, 이때 공기연령분석을 통하여 나타난 외기의 체류시간 및 오염물 확산해석을 통해 예측된 악취의 농도분포는 모두 우수한 것으로 판단된다. 모든 해석 사례들은 보수적인 접근방법에 의하여 가장 severe한 경우들을 선정하여 해석을 수행하였으며, 그럼에도 불구하고 각 오염물질이 기준치 이하로 예측되어 우수한 환기 성능을 보이는 것으로 판단된다.
2. 협잡물 저장고 및 반입실의 슬러지저장고 덮개에서 발생한 오염물질의 반입장 및 외부로의 확산에 대한 해석 결과, 개별 작업장 사이에 설치된 에어커튼이 오염물질의 외부확산을 방지하는데 일조하는 것으로 사료된다.
악취원으로 가정한 협잡물 저장실 근처에서의 황화수소 및 암모니아 농도 모두 규제치 미만으로 나타나며 발생된 오염물질이 출입구로 확산되지 않고 기류흐름을 따라 적절히 탈취되는 것을 확인할 수 있다. 각 오염물질의 농도 또한 시뮬레이션 예측값이 규제기준을 만족하는 것을 확인하였다.
악취원으로 가정한 전처리장치 근처의 암모니아 및 황화수소 농도는 약 기준치 미만으로 발생된 오염물질이 적절히 탈취되는 것을 확인할 수 있다. 다른 오염물질의 농도 또한 시뮬레이션 예측값이 규제기준을 만족하는 것을 확인하였다.
반입장 및 각 개별 작업실의 기류분포를 살펴보면 급기구를 통해 유입된 기류는 내부 악취원의 오염물질을 충분히 탈취구로 이끌어 내고 있으며, 이때 공기연령분석을 통하여 나타난 외기의 체류시간 및 오염물 확산해석을 통해 예측된 악취의 농도분포는 모두 우수한 것으로 판단된다. 모든 해석 사례들은 보수적인 접근방법에 의하여 가장 severe한 경우들을 선정하여 해석을 수행하였으며, 그럼에도 불구하고 각 오염물질이 기준치 이하로 예측되어 우수한 환기 성능을 보이는 것으로 판단된다.
304m/s로 규제기준을 만족한다. 반입실 근처에서의 NH3 및 H2S 또한 규제기준 미만으로 나타나며 발생된 오염물질이 적절히 탈취되는 것을 확인할 수 있다. 나머지 오염물질의 농도 또한 시뮬레이션 예측값이 규제기준을 만족하는 것을 확인하였다.
반입실 내부의 악취확산 해석 결과 청정한 외기가 충분히 유입되고 있으며, 유선분포 및 공기연령 분포를 통하여 정체되는 곳 없이 효율적으로 공기순환이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 내부평균 기류속도는 0.
259m/s로 규제기준을 만족한다. 악취원으로 가정한 전처리장치 근처의 암모니아 및 황화수소 농도는 약 기준치 미만으로 발생된 오염물질이 적절히 탈취되는 것을 확인할 수 있다. 다른 오염물질의 농도 또한 시뮬레이션 예측값이 규제기준을 만족하는 것을 확인하였다.
234m/s로 규제기준을 만족한다. 악취원으로 가정한 협잡물 저장실 근처에서의 황화수소 및 암모니아 농도 모두 규제치 미만으로 나타나며 발생된 오염물질이 출입구로 확산되지 않고 기류흐름을 따라 적절히 탈취되는 것을 확인할 수 있다. 각 오염물질의 농도 또한 시뮬레이션 예측값이 규제기준을 만족하는 것을 확인하였다.
협잡물 저장실 내부의 악취농도를 [Figure 19]~[Figure 22]에 나타내었다. 악취원은 협잡물 저장실 상단으로 설정하였으며, 이곳에서 가장 높은 농도를 보이며, 기류 분포에 따라서 좌우로 악취가 확산되지 않고 상단의 탈취구로 빨려나가는 것을 명백히 확인할 수 있다. 협잡물 저장실 내부의 각 오염물질의 규제기준치 및 시뮬레이션 예측값을 [Table 3]에 나타내었다.
전처리실 내부의 악취확산 해석 결과 청정한 외기가 충분히 유입되고 있으며, 유선분포 및 공기연령 분포를 통하여 정체되는 곳 없이 효율적으로 공기순환이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 내부평균 기류속도는 0.
[Figure 10]에는 전처리시설 내부의 공기연령 분포를 나타내었다. 전처리실 내부의 평균공기연령은 383초로 예측되었으며, 공기연령 분포를 보면 최대 500초 미만으로 전처리실의 공간 부피를 기준으로 우수한 환기성능을 확인할 수 있다. 특히 출입구 근처에서 높게 나타나는 공기연령은 실제 상황에서는 에어커튼의 영향으로 더욱 감소할 것으로 예측된다.
협잡물 저장실 내부의 악취확산 해석 결과 청정한 외기가 충분히 유입되고 있으며, 유선분포 및 공기연령 분포를 통하여 정체되는 곳 없이 효율적으로 공기순환이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 내부평균 기류속도는 0.

후속연구

특히 슬러지저장소 상부에 위치한 반입실의 공기연령분포가 상대적으로 우수한 것으로 보여지는데, 이는 반입실의 악취농도가 높을 것으로 예측되어 환기성능을 집중시켰기 때문이다. 공기연령분포는 반입실의 출입구 부근이 높게 예측되나, 본 해석에서는 닫혀있는 것으로 가정한 출입구를 통한 실외공기의 급기가 가능할 것이기 때문에 실제 환기성능은 예측값 보다 더욱 우수할 것으로 판단된다. 즉 반입실의 급기구 및 탈취구의 위치선정 및 설계가 이러한 요인들을 모두 고려하여 적절하게 설계된 것으로 판단된다.

참고문헌 (7)

C. J. Park(2005), "The study on the regional odor prodution & method for abatement of odors in Incheon area." J. of Korea Society of Environmental Administration, 11(1):37-47.
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J. I. Ko, S. Y. Chung(2015), "A Study on the Odor Characteristics and Identification of Microbial in Biological Swine Manure Treatment Process by Bioreactor." J. of Korean Society of Environmental Engineers, 37(9):526-532.

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J. Y. Go(2001), "A Numerical Analysis on Forced Ventilation using Indoor Air Cleaner in an Apartment House." Int. J. of Air-conditioning and Refrigeration, 13(3):217-223.
T. G. Lee, J. H. Lee(2007), "Improvement of the Ventilation Equipment in a Waste Bunker For a Municipal Waste Incinerator." Int. J. of Airconditioning and Refrigeration, 19(1):51-59.
ANSYS Inc., "ANSYS Fluent 13.0 User's Guide."

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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