초록 ▼

VOCs 제거능 보유 미생물 및 동정 (8종류)
: MEK, MIBK, Benzene, Toulene, Xylene, Styrene monomer, 아세톤 등 해당물질별 분해미생물 확보
섬유상담체 선정
- ACF, Poly urethane foam, 섬유상담체, 화사석, 규조토 5 가지 담에 대한 물리적 특성 분석
- 위 5 가지 담체에 대한 Toluene의 제거능 실험 결과 화산석, 규조토는 나머지 3가지보다 성능이 떨어졌으며, 섬유상담체가 부하량 변동, 장기간 반응시에도 안정적인 제거능력을 보였음
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VOCs 제거능 보유 미생물 및 동정 (8종류)
: MEK, MIBK, Benzene, Toulene, Xylene, Styrene monomer, 아세톤 등 해당물질별 분해미생물 확보
섬유상담체 선정
- ACF, Poly urethane foam, 섬유상담체, 화사석, 규조토 5 가지 담에 대한 물리적 특성 분석
- 위 5 가지 담체에 대한 Toluene의 제거능 실험 결과 화산석, 규조토는 나머지 3가지보다 성능이 떨어졌으며, 섬유상담체가 부하량 변동, 장기간 반응시에도 안정적인 제거능력을 보였음
- 담체의 압력 강하실험을 한 결과 섬유상담체의 압력강하가 가장 미미한 것으로 확인
- 섬유상담체의 충진방법별 성능과 단가 비교(일자형, 격자형, 무작위, 파이프에 감아 충진)
Pilot test
- 울산 L사의 카렌더 제조공정에서 발생하는 VOCs에 대한 실험
- 서산 G사의 음식물쓰레기 퇴비화공정에서 발생하는 악취제거에 대한 실험
실공정 적용
- 전담 YG 하수처리장의 바이오필터 적용

Abstract ▼

Development of a newly type biofilter which is able to remove effectively VOCs and odor gases generated in the filed. Recently, people have encountered numerous pollution problems associated with bad smell materials. Smelly pollutants not only aggravate the neighborhood but can also cause health eff

Development of a newly type biofilter which is able to remove effectively VOCs and odor gases generated in the filed. Recently, people have encountered numerous pollution problems associated with bad smell materials. Smelly pollutants not only aggravate the neighborhood but can also cause health effects. In addition, amell-based complaint has become one of the most common problems for public officials concerned with environment pollution. VOCs and odor are the main gases emitted from various industrial areas and wastewater and petroleum plant. Especially, a biofilter method, which uses microbial activities for the degradation of odor and VOCs gases, has drawn attention as more economical alternatives. As the microbial activity is one of the most important factors to determine the removal efficiency of the smell gases(VOCs and odor), the development of excellent microorganisms is in needed. Although biofilter is an emerging technology for VOCs or odor control, it is now widely accepted as a low-cost, effective, reliable and environmentally benign technology. In this proposal, fundamental characteristics of biofilter were studied extensive field work. MEK, MIBK, BTX and H₂S were chosen as a model VOCs and odor to be removed from the air.
As a effective microbial source, Psedomonas sp. of four, Geotrichum sp. of four and Thiobacillus sp. 3W which can be effectively degrade VOCs and odor were isolated from petroleum and the characteristics of eight microbes was studied. To develope thebiofilter method, VOCs and odor removal test for were carried out MEK, MIBK, toluene, and H₂S malodorous using biofilter inoculated with Psedomonas sp. of four, Geotrichum sp. of four and Thiobacillus sp. IW. To develop the effective technology of biofilter, it needs that the different microbial carriers should be selected and that design parameter Including operation parameter should be studied. In this proposal, VOCs and odor removal test by biofilter were carride out for sources of five materials which are activated carbon fiber, PU, fibriform, scoria and diatomite. At first, 5 material's removal capacity by microorganisms, gases mixed with VOCs and odor were studied. At second, design, parameters like space velocity, optimal concentration and leading rate were studied using biofilter inoculated with the isolates for same taget gases. At last, same experiment of biofilter was carried out by 5 materials Inoculated with the strain of isolates. Fibriform was used as filter media in a biotrikling type reactor. As a result, the present study was investigated the materials of biofilter for volatile organic compounds by using the biofilter media. from experimental results, fibriform material was chosen as biofilter carrier in this study. Design parameter like loading rate, acclimation period, optimal concentration of influent, space velocity were studied. fibrlform biofilter was most effective to treat VOCs of MEK, toluene and odor of H₂S. According to results of a study that was media out as a comparison experiment among another materials, fibriform showed the highest efficiency to the removal of VOCs and maintained low pressure drop, as 5 mmH₂O. The result of process using fibriform media showed that there was no increasing power cost according to the pressure loss increase, compare to the other process using different media.
Following results were obtained by the investigation of isolation and characteristics of voc-oxidizing bacteria. Twenty-seven bacterial colonies of strains capable of growing on volatile organic compound as the sole source of carbon were isolated and characterized.
Among the strains isolated, the number of gram positive bacteria was nine and that of gram negative bacteria was eighteen. All of them were rod and showed positive reaction to catalase. The eighteen of isolates were found to be effective in metabolizing VOCs, when they were incubated in the Minimal Salt Medium(MSM, pH 7.0) containing 500 ppm of VOCs at 30℃ for 48 hrs. As a results, a biofilter packed with fibriform and inoculated with Pesudomonas. Bacillus sp and Thiobacillus sp. IW as VOCs and odor oxidizer was used to remove MEK. MIBK, BTX and hydrogen sulfide in the air stream. Various tests have been conducted to evaluate the effect of VOCs and H₂S inlet concentration and EBCT(Empty Bed Contact Time) on MEK, toluene and H₂S elimination and to determine the maximum elimination capacity. The pressure drop in the biofilter packed fibriform was 5 mmH₂O at a representative space velocity of 360/hr. ACF biofilter showed the stable removal efficiencies of over 99% under the EBCT of 10sec at the 250 ppm of MEK, 400 ppm of toluene and 600 ppm of H₂S inlet concentration. On the other hand, removal efficiency for the ACF biofilter with the same Inlet concentration of VOCs and odor varied from over 90%.Maximum elimination capacities of the ACF biofilter was over 361.5 g-MEK/㎥/hr, 703.6 g-toluene/㎥/hr and 400.8 9-H₂S/㎥/hr. The maximum elimination capacities of biofilter media is followings. PU biofilter showed the stable removal efficiencies of over 99% under the EBCT. Maximum elimination capacities of the PU biofilter was over 359.7 g-MEK/㎥/hr, 657.6 g-toluene/㎥/hr and 411.2 g-H₂S/㎥/hr. Maximum elimination capacities of the fibriform biofilter was over 586.6 g-MEK/㎥/hr, 728,5 g-toluene/㎥/hr and 658 g-H₂S/m3/hr.Maximum elimination capacities of the scoria biofilter was over 56.2 g-MEK/㎥/hr, 283.4 g-toluene/㎥/hr and 105.1 g-H₂S/㎥/hr. Maximum elimination capacities of the diatomite biofilter was over 54.5 g-MEK/㎥/hr, 189.8 g-toluene/㎥/hr and 104.2 g-H₂S/㎥/hr. increasing the gas flow rate showed an inverse effect on the elimination rate(EH) and the removal efficiency(RE). The removal efficiency was roughly constant and consequently the biodegradation rate was independent of concentration of VOCs and odor at the inlet load. in general, fibriform biofilter is the best one to remove the VOCs and odor. So We will use the fibriform material to design the pilot plant and scale up plant.

목차 Contents

• Ⅰ. 서론...20
• Ⅱ. 이론적 배경...23
• 1장. 휘발성 유기화합물에 대한 고찰...23
• 2장. VOCs 처리 기술의 종류...25
• 1. 냉각응축 (Condenser)...25
• 2. 열소각 (Thermal Incineration)...26
• 3. 촉매소각 (Catalytic Incinertor)...26
• 4. 흡착 (Adsorption)...27
• 5. 생물학적 처리 방법 (Biofilter)...27
• 3장. 생물학적 처리 방법(Biofilter)...28
• 1. 개 요...28
• 1. 1 바이오 필티 (Biofilter)...29
• 1. 2 바of오 트리 킹 펄 터 (Biotrickling filter)...30
• 1. 3 바이오 스크러버 (Bioscrubber)...32
• 1. 4 기타 처리방법...33
• 4장. 미생물을 이용하는 생물학적 처리 방법(Biofilter)의 원리 및 응용...33
• 1. 바이오 필터(Biofitter)의 원리...33
• 1. 1 역사적인 발전과정...33
• 1. 2 바이오 필터 (Biofilter)의 구성...35
• 5장. 바이오 필터의 주요 설계 및 운전 인자...36
• 1. 담체 선정...36
• 2. 수분 함량...37
• 3. 미생물...38
• 4. pH...41
• 5. 유입 가스 조건 (Raw-Gas Conditioning)...42
• 6. 영양물질의 영향...42
• Ⅲ. VOCS 제거용 균주의 분리...43
• 1장. 서론...43
• 2장. 실험재료 및 방법...44
• 1. 시료...44
• 2. 균주의 분리 및 배지...44
• 3. VOC 분해 균주의 선발...46
• 3. 1 균주의 분리...46
• 3. 2 균주 증식 측정...46
• 4. 균주의 동정...46
• 4.1 세포 형태와 colony 특징...47
• 4. 2 Gram 염색...47
• 4. 3 포자 염색...47
• 4. 4 Catalase 시험...47
• 4. 5 Oxidase 시험...47
• 4. 6 혐기배양 시험...47
• 4. 7 운동성 시험...47
• 4. 8 전분의 가수분해...47
• 4. 9 Citrate의 이용...48
• 4. 10 Indole 생성 반응...48
• 4. 11 Gelatin의 가수분해...48
• 4. 12 Casein의 가수분해...48
• 4. 13 온도의 영향...48
• 4. 14 식염 농도의 영향...48
• 4. 15 Urea의 가수분해...48
• 4. 16 Tyrosine의 가수분해...48
• 4. 17 Lipase 시험...48
• 4. 18 탈질소화 시험...49
• 5. 분리 균주의 배양 조건...49
• 5. 1 pH...49
• 5. 2 온도...49
• 5. 3 9가지 성분의 농도...49
• 5. 4 질소원의 종류...49
• 5. 5 질소원 농도...49
• 5. 6 탄소원...49
• 6. 균주의 성장측정...50
• 3장. 결과 및 고찰...50
• 1. 균주의 선발...50
• 2. 균주의 동정...50
• 3. 검량곡선의 작성...56
• 4. 분리 균주의 배양 조건...56
• 4. 1 최적 pH...56
• 4. 2 최적 배양 온도...58
• 4. 3 8가지 성분의 농도...60
• 4. 4 질소원의 종류...63
• 4. 5 질소원 농도...65
• 4. 5 탄소원...66
• 5. 최적 배양 조건에서의 균주 성장 측정...68
• Ⅳ. VOCs 및 악취가스 제거용 바이오필터 담체 선정...70
• 1장. 연구목적...70
• 2장. 실험재료 및 방법...71
• 1. 미생물 배양 배지 및 균주 선정...71
• 2. 바이로필터의 구성 및 운전...71
• 2. 1 바이오필터의 반응기 구성 및 사용 담쳬...71
• 2. 2 바이오필.1 체류시간(EBCT, EBRT)...73
• 2.2.2 공탑속도(SV)와 유입선속도(LV)...73
• 2.2.3 부하율...74
• 2.2.4 처리효율(HE)과 제거 용량(EC)...74
• 2.2.5 처리대상 VOCs 및 악취가스...74
• 2. 3 담체의 압력강하 측정...75
• 3. 분석방법...75
• 3장. 결과 및 고찰...76
• 1. 유입농도 변화에 따른 담체별 MEK, Toluene 및 H₂S 제거...76
• 1. 1 유입농도에 따른 ACF 바이오필터에서 MEK, toluene 및 H₂S 제거...76
• 1. 2 유입농도에 따른 PU 바이오필터에서 MEK, toluene 및 H₂S 제거...78
• 1. 3 유입농도에 따른 섬유상 바이오필터에서 MEK, toluene 및 H₂S 제거...81
• 1. 4 유입농도에 따른 화산석 바이오필터에서 MEK, toluene 및 H₂S제거...83
• 1. 5 유입농도에 따른 규조토 바이오필터에서 MEK, Toluene 및 H₂S 제거...85
• 2. 유입 유량 변화...88
• 3. 담체별 바이오필터에서 압력 손실...98
• 4장. 결론...100
• V. VOCs 제거용 섬유상 Biofilter 미생물 담체 선정...101
• 1장. 서론...101
• 2장. 연구방법...101
• 1. 섬유상 Biofilter 미생물 담체 특성 및 효율...101
• 2. VOCs 분석 방법...103
• 3장. 결과 및 고찰...103
• 1. 섬유상 담체를 이용한 VOCS 종류에 따른 처리...103
• 2. 섬유상 biofilter 담체의 충진 방법...105
• 4장. 결론...106
• Ⅵ. Pilot 현장 적용 실험...111
• 1장. 울산 L사 Pilot plant 현장 Test를 중심으로...111
• 1. 실험 개요...111
• 1. 1 pilot plant 현장실험 대상지역 선정...111
• 1. 2 pilot plant 설 치 및 가동...111
• 1. 3 유입, 유출 VOCs 측정 방법...111
• 2. 재료 및 방법...111
• 1. 1 바이오필터 제작...111
• 1.1.1 바이오필터 저작시 고려 사항...111
• 1. 2 구성...112
• 1. 3 미생물 담체 및 탈취 미생물원...113
• 1. 4 현장실험 조건...114
• 3. 결과 및 고찰...114
• 1. 1 운전기간과 유입농도 변동에 따른 바이오필터의 안정성 검토...114
• 1. 2 유입풍량 증가에 다른 제거율 검토...114
• 1. 3 현장 적용시 문제점 검토...115
• 1. 4 유입부하량 대비 제거부하량 검토...115
• 1. 5 바이오필 터의 압력 손실...115
• 1. 6 카렌더 공정 및 폐수처리장 Pilot test 결과 검토...117
• 1.6.1 카렌더 공정...117
• 1.6.2 악취제거 플랜트...118
• 2장. 음식물쓰레기 퇴비화공정 탈취 실험...121
• 1. 실험 개요...121
• 1. 1 Pilot plant 현장실험 대상지역 선정...121
• 1. 2 Pilot plant 설 치 및 가동...121
• 2. 재료 및 방법...121
• 1. 1 바이오필터 제작...121
• 1.1.1 바이오필터 제작시 고려사항...121
• 1. 2 구성...122
• 1. 3 미생물 담체 및 탈취 미생물원...123
• 1. 4 현장실험 조건...123
• 3. 결과 및 고찰...126
• 3장. 섬유상 바이오필터를 이용한 연초창 탈취 실험...127
• 1. 연초제조창 현장 조건...127
• 2. Olfactometry에 의 한 관능 평가...128
• Ⅶ. 섬유상 바이오필터를 이용한 현장 적용...130
• 1장. 바이오필터(섬유상) 탈취설비 기술사양서...130
• 1. VENDOR PRINT INDEX...132
• 2. 기술 사양서...132
• 2. 1 바이오필터 반응탑 (Bl-101)...132
• 2. 2 HUMIDIFIER (H-101)...132
• 2. 3 순환수 탱크 (TK-101)...132
• 2. 4 순환수펌프 (P-1101A/B)...133
• 2. 5 미생물반응탑 순환수펌프 (P-102)...133
• 2. 6 영양배지탱크 (TK-102)...133
• 2. 7 영양배지펌프 (P-103)...133
• 2. 8 송풍기 (F-101A/B)...133
• 2. 9 STACK (S-103)...134
• 2. 10 CONTROL PANEL...134
• 3. EQUIPMENT LIST...134
• 4. SPARE PARTS LIST...135
• 5. ELEC. & POWER CONSUMPTION LIST...135
• 6. PAINTING SPECIFICATION...135
• 6. 1 적용 범위...135
• 6. 2 표면 처리...135
• 6. 3 도장 일 반 사양서...136
• 6. 4 도장 방법...136
• 7. UTILITY CONSUMPTION LIST...137
• 8. DRAWING LIST...137
• 9. NAME PLATE...137
• 9. 1 SPECIFICATION...137
• 9. 2 NAME PLATE FORM...138
• 10. 운전 및 유지관리 지침서...138
• 10. 1 탈취설비 설치 목적...138
• 10. 2 설비 개요...138
• 10. 3 탈취설 비 처 리 계통도...138
• 10. 4 바이오필터 사용 설명서...139
• 10.4.1 운전조작 방법...139
• 10.4.2 운전개요...139
• 10.4.3 운전 시작 전 점검 사항...140
• 11. 미생물 관리...140
• 11. 1 균주관리...140
• 11. 2 미생물 보관방법의 장기보관법과 단기보관법...141
• 12. 보수 및 유지 관리...141
• 12. 1 고장시 조치사항...141
• 12. 2 일반적인 고장원인 및 대 책...141
• 12. 3 탈취기 가습 순환펌프...142
• 12. 4 년간 유지관리 비...143
• 13. GUARANTEE (바이오필터 성능보증)...143
• 13. 1 성능보증 방법...143
• 13. 2 성능보증 항목...143
• 13. 3 성능보증 효율...143
• 14. 설계도면...143
• 2장. 연구결과 요약 및 검증...149
• 1. 본 과제와 직·간접 연관 과객의 시험결과...149
• Ⅷ. 연구 개발 최종 목표 및 활용 방안...157
• 활용 방안...158
• Ⅸ. 참고문헌...159