초록 ▼

외국에서 개발되고 실용화에 성공한 Biofilter 기술을 본 연구과제에서는 혼합 VOCs처리에 관한 기술 개발에 주목적을 두고 있다. 본 연구에서는 하수처리장에서 많이 발생되는 혼합 VOCs로서 벤젠과 에틸렌의 처리의 효율적인 제어 및 관리방법을 위해서 생물학적 처리기술인 Biofilter를 도입하였다. 생물학적 처리법인 Biofilter는 악취와 VOCs를 제거시키는데 매우 경제적이며 효과적인 것으로 보고되어 있다. 더욱 이 처리기술은 2차 오염물질이 배출되지 않는 친환경적 공법이며 전력필요량과 유지관리비도 적게 소모되는 등 경

외국에서 개발되고 실용화에 성공한 Biofilter 기술을 본 연구과제에서는 혼합 VOCs처리에 관한 기술 개발에 주목적을 두고 있다. 본 연구에서는 하수처리장에서 많이 발생되는 혼합 VOCs로서 벤젠과 에틸렌의 처리의 효율적인 제어 및 관리방법을 위해서 생물학적 처리기술인 Biofilter를 도입하였다. 생물학적 처리법인 Biofilter는 악취와 VOCs를 제거시키는데 매우 경제적이며 효과적인 것으로 보고되어 있다. 더욱 이 처리기술은 2차 오염물질이 배출되지 않는 친환경적 공법이며 전력필요량과 유지관리비도 적게 소모되는 등 경제적으로 장점을 갖고 있어서 미국 및 유럽에서는 악취와 VOCs를 제거로서 혁신적인 처리공법으로 인식되고 있다. 지금까지 우리나라의 하수처리장에서 포집한 유해가스를 처리하기 위하여 대부분 소각과 같은 한가지 처리법을 택하고 있는데 에너지 소비가 많은 단점이 있다. 외국에서 개발되고 실용화에 성공한 Biofilter 기술을 본 연구과제에서는 적절한 여재 적용과 기술 개발에 주목적을 두고 있다. 벤젠과 에틸렌이 개별적 또는 혼합된 VOCs 제거를 위하여 Biofilter 기술개발에서는 하수처리장에서 발생되는 유기성 슬러지 케이크와 활성탄을 혼합한 여재를 사용하였으며 각각의 미생물의 종을 분류하였다. 벤젠 산화 미생물은 Bacillus mycoides와 Pseudomonas fluorescens로 동정되었고, 에틸렌 산화 미생물은 Pseudomonas putida와 Pseudomonas fluorescens로 각각 동정되었다. 연구결과, 벤젠 유입농도가 220∼300 ppm일 경우 체류시간이 2분과 4.3분에서 96% 이상 처리효율로 제거 할 수 있음을 발견하였다. 에틸렌 입구농도가 99∼290 ppm이고 체류시간이 14분에서 100% 까지 제거되었는데 순수 미생물이 아닌 혼합 에틸렌 산화 미생물에서 높은 처리효율을 얻었다. 에틸렌 입구농도가 290ppm에서 안정화된 후 CO$_2$ 배출량은 409∼611 ppm으로 거의 일정하게 배출되고 있었다. 벤젠 유입농도가 220 ppm일 때, 최대 제거능은 483 g of C$_6$H$_6$ m$^-^3$ day$^-^1$이었으며, 에틸렌 유입농도가 290 ppm일 때, 최대 제거능은 34 g of C$_2$H$_4$ m$^-^3$ day$^-^1$ 이었다. 체류시간 변화에 따른 혼합 VOCs 처리에서는 벤젠은 모든 조건에서 100%제거되었고 에틸렌은 체류시간이 10분이며 유입농도가 310 ppm 상태에서 96% 이상 제거되는 좋은 결과를 얻었다. 결론적으로 혼합 여재와 순수 미생물이 아닌 혼합 미생물을 사용한 Biofilter는 개별적 또는 혼합 벤젠과 에틸렌 처리에 효과적이었으며, 슬러지를 Biofilter 여재로 사용 할 수 있어 재활용과 처리의 측면에서도 환경문제 감소에 공헌 할 수 있었다.

Abstract ▼

The main objectives of this project are appropriate application of mixed VOCs and development of control technology in biofilter, which have been used at field areas in foreign countries. In this study, more efficient control technology, biofilter, is applied to treat benzene and ethylene as VOCs em

The main objectives of this project are appropriate application of mixed VOCs and development of control technology in biofilter, which have been used at field areas in foreign countries. In this study, more efficient control technology, biofilter, is applied to treat benzene and ethylene as VOCs emitted from wastewater treatment plants. This biofilter has been known as cost effective and reliable control technology to remove odors and VOCs in Untied States and Europe. No secondary pollution, reliable, and low operational cost are its advantages. In Korea mostly incineration method is used for the removal of hazardous waste gas from the wastewater treatment plants. For the treatment of individual or mixed odor compounds (benzene and ethylene), organic sludge cake and activated carbon are used as filter media. In addition, each microorganisms were identified. It was found that dominant bacteria in the benzene-degrading microorganisms were identified as Bacillus mycoides (gram positive) and Pseudomonas fluorescens (gram negative). Dominant bacteria in the ethylene-degrading microorganisms were identified as Pseudomonas putida (gram negative) and Pseudomonas fluorescens (gram negative). A biofilter was operated in terms of changes in inlet concentration and residence time for the removal of gaseous benzene and ethylene, and the investigation of CO$_2$ production. Over 96% of benzene was removed at the residence times of 2 and 4.3 min, and inlet benzene concentrations of 220∼300 ppm. The ethylene biofilter was capable of achieving ethylene removal efficiency as much as 100% at a residence time of 14 min and inlet concentrations of 99∼290 ppm. Carbon dioxide concentration of 409∼611 ppm was produced after steady state at an ethylene inlet concentration of 290 ppm. During operation with an inlet benzene of 220 ppm, the maximum elimination capacity of the biofilter was 483 g of C$_6$H$_6$ m$^-3$ day$^-^1$. During operation with an inlet ethylene of 290 ppm, the maximum elimination capacity of the biofilter was 34 g of C$_2$H$_4$ m$^-^3$ day$^-^1$. The biofilter inoculated with the microbial consortium could provide an attractive treatment technology for removing individual and mixed benzene and ethylene.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용 및 결과...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...9
• 3. 결과 및 고찰...24
• 4. 결론...50
• 5. 인용문헌...51