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대기오염제어를 위한 생물살수여과법에서 물질전달계수 실험평가방법에 관한 연구
원양수 ( Yang Soo Won ),조완근 ( Wan Keun Jo ) 한국화학공학회 2015 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.53 No.4
생물학적 방법에 의한 대기오염물질 처리는 기존의 처리방법을 대체할 수 있는 방법으로 각광을 받고 있다. 생물학적 처리방법은 유기화합물 또는 악취가 포함된 저농도 고유량의 공기를 처리하는데 효과적이다. 생물살수여과법을 이용한 대기오염물질 제거에서 물질전달 연구는 공정 최적화를 위해 매우 중요한 부분이다. 본 연구에서는 3상의 물질 전달이 이루어지는 생물살수여과법에서 기체/액체(살수액), 기체/고체(미생물), 액체/고체 물질전달 실험방법 개발과 물질전달 현상을 고찰하였다. 또한 본 연구에서는 각 상간에서 물질전달에 영향을 미치는 인자로 동적적체량, 기/액 유량비, 반응기내 미생물량, 살수액 순환량 등에 대해 고찰하였다. Biological treatment is promising alternative to conventional air pollution control method. Bioreactors for air pollution control have found most of their success in the treatment of dilute and high flow waste air streams containing volatile organic compounds and odor. The studies of mass transfer in biotrickling filters for air pollution control were of importance in order to control and optimize the purification process. The objectives of this study were to develop the experimental methodologies to evaluate the mass transfer coefficients of gas/liquid(trickling liquid), gas/solid(biomass) and liquid/solid in three phase biotrickling filtration. Also, this study characterized the influence factors on mass transfer such as dynamic holdup volume, gas/liquid flow rate ratio, biomass weight in reactor and recirculation rate of trickling medium for each phase of biotrickling filter.
수소 반응분위기에서 Chloroethylene 열분해 반응경로 특성
원양수 ( Yang Soo Won ) 한국화학공학회 2011 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.49 No.5
The pyrolytic reaction of 1, l-dichloroethylene(CH2CCl2) has been conducted to investigate thermal decomposition of chlorocarbon and product formation pathways under hydrogen reaction environment. The reactions were studied in a isothermal tubular flow reactor at 1 atm total pressure in the temperature range 650-900 °C with reaction times of 0.3~2.0 sec. A constant feed molar ratio CH2CCl2:H2 of 4:96 was maintained through the whole experiments. Complete decay(99%) of the parent reagent, CH2CCl2 was observed at temperature near 825°C with 1 sec. reaction time. The important decay of CH2CCl2 under hydrogen reaction environment resulted from H atom cyclic chain reaction by abstraction and addition displacement. The highest concentration (28%) of CH2HCl as the primary product was observed at temperature 700 °C, where up to 46% decay of CH2CCl2 was occurred. The secondary product, C2H4 as main product was detected at temperature above 775 °C. The one less chlorinated ethylene than parent increase with temperature rise subsequently. The HCl and dechlorinated hydrocarbons such as C2H4, C2H6, CH4 and C2H2 were the main products observed at above 825 °C. The important decay of CH2CCl2 resulted from H atom cyclic chain reaction by abstraction and addition displacement. The important pyrolytic reaction pathways to describe the features of reagent decay and intermediate product distributions, based upon thermochemical and kinetic principles, were suggested.
원양수(Yang-Soo Won) 한국청정기술학회 2007 청정기술 Vol.13 No.1
미생물을 이용하여 생물분해 가능한 휘발성유기물질과 악취물질을 처리하는 생물학적 대기오염처리 기술은 기존의 일반적으로 사용되고 있는 방법에 비해 상대적으로 최근에 개발된 방법이다. 생물학적 방법에 의한 대기오염물질 처리는 기존의 처리방법을 대체할 수 있는 방법으로 각광을 받고 있다. 생물학적 처리방법은 유기화합물 또는 악취가 포함된 저농도 고유량의 공기를 처리하는데 효과적이다. 생물학적 처리방법은 기존의 소각 또는 흡착 방법에 비해 여러 장점을 가지고 있다. 주요 장정으로 처리비용이 저렴하고, 2차 오염물질이 발생되지 않으며, 화학물질이 사용되지 않고, 에너지 사용이 적으며, 상온에서의 운전 등이다. 생물학적 방법 중 생물여과법, 생물살수여과법, 생물세정법 세가지 방법이 널리 이용되고 있다. 이들 방법중 생물여과법이 가장 많이 이용되고 있으나 실제 적용에 있어 여러 제약이 있어 이를 해결하기 위한 생물학적 방법들에 대한 연구가 수년 전부터 수행되어 왔다. 생물살수여과법은 생물여과법에 비해 다소 복잡하나 난분해성 물질이나 분해과정에서 산이 생성되는 경우 효과적으로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 대기오염제어를 위한 생물여과법, 생물살수여과법, 생물세정법의 기본원리와 이론 및 실용적 내용을 다루었다. 특히 생물학적 방법들의 운전인자와 성능에 미치는 영향인자 및 비용평가 등에 대해 조사 분석하였으며, 생물살수여과법에 대해서는 좀 더 집중적으로 고찰하였다. Biological treatment is a relatively recent air pollution control technology in which off-gases containing biodegradable odors and volatile organic compounds(VOCs) are vented through microbes. It is a promising alternative to conventional air pollution control methods. Bioreactors for air pollution control have found most of their success in the treatment of dilute and high flow waste air streams containing VOCs and odor compounds. They offer several advantages over traditional technologies such as incineration or adsorption. These include lower treatment costs, absence of formation of secondary pollutants, no spent chemicals, low energy demand and low temperature treatment. The three most widely used technologies are described, namely biofiltration, biotrickling filtration, bioscrubbing. The most widely used bioreactor for air pollution control is biofilter, but it has several limitations. In the past years major progress has been accomplished in the development of vapor phase bioreaction systems, for solving problems of biofilter. Biotrickling filters are more complex than biofilters, but are usually more effective, especially for the treatment of compounds which are difficult to degrade or compounds that generate acidic by-products. This paper reviews fundamental and theoretical/practical aspect of air pollution control in biofilter, biotrickling filter and bioscrubber, focusing more extensively on biotrickling filtration. Special emphasis is given to the operating parameters and the factors influencing performance for air pollution control, and cost estimation in biotreatrnent technologies.
대기오염제어를 위한 생물살수여과법에서 물질전달 Model과 계수에 관한 연구
원양수 ( Yang Soo Won ),조완근 ( Wan Keun Jo ) 한국화학공학회 2015 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.53 No.4
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 물질수지식을 수치해석 전산코드를 이용해 계산하였다. 동적물질수지식을 이용하여 계산된 결과는 실험결과와 비교하여 생물살수여 과법에서 기/액, 기/고, 액/고 각상간의 물질전달계수(K(L)a)를 산정하였다. 본 연구에서는 대기오염제어를 위한 생물살수 여과법에서 물질전달계수를 결정하기 위한 실험방법개발과 model을 이용하여 물질전달현상을 고찰하였다. 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 and mathematical model calculations for selected operating conditions. The mass transfer models for the utilization of the steady-state mass balance for gas/liquid, and dynamic mass balance model for gas/solid & liquid/solid in biotrickling filters were established and discussed. The mass transfer model considered the reactor to comprise finite sections, for each of which dynamic mass balances for gas/solid and liquid/solid system were solved by numerical analysis code (numerical iteration). To determine the mass transfer coefficients (K(L)a) of gas/liquid, gas/solid & liquid/solid in a biotrickling filter, the calculation results based upon mass balance equation was optimized to coincide with the experimental results for the selected operating conditions. Finally, this study contributed the development of experimental methods and discussed the mathematical model to determine the mass transfer coefficients in a biotrickling filtration for air pollution control.