KR100220553B1 - 소각로에서 배출되는 디옥신(dioxin) 화합물 제거방법 - Google Patents

소각로에서 배출되는 디옥신(dioxin) 화합물 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 10,000 내지 20,000V와 40내지 60kHz의 고주파 사각파를 발생하는 이온화기(1)에 의해 사이클론(6)을 통과한 가스가 이온화 과정을 거쳐 산화, 분해 및 활성되며;
이온화기를 통과한 가스가 오존접촉기(2)에 유입됨과 동시에 오존발생기(3)에서 발생한 오존이 오존접촉기에 유입되어 이온화 과정을 거쳐 활성화된 일산화탄소, 질소산화물, 황산화물, 탄소화합물 및 디옥신화합물이 무독성 화합물로 전환됨을 특징으로 하는 소각로에서 배출되는 디옥신 화합물 제거방법에 관계한다.

Description

소각로에서 배출되는 디옥신(ＤＩＯＸＩＮ) 화합물 제거방법{Removing method of dioxin compound discharged from incinerator}
본 발명은 소각로에서 발생하는 일산화탄소, 질소산화물, 황산화물, 탄화수소화합물, 유기농약성분 및 디옥신을 제거하는 방법에 관계한다. 본 발명은 특히 난분해성 방향족 화합물인 디옥신을 이온화기와 오존발생기의 조합으로 제거하는 방법에 관계한다.
환경부는 소각시설에서 배출되는 다이옥신의 적정처리 및 관리를 위하여 다이옥신의 배출허용기준을 신설하고 관리기준을 강화하는 내용의 폐기물관리법 시행규칙개정안을 마련, 입법예고하였다.
이번에 입법예고한 개정안은 다이옥신 관리대책외에도 음식물쓰레기 감량의무대상 사업장의 범위를 확대하고 처리기준을 강화하는 한편, 2001년부터 유기성 오니, 페타이어, 폐가구, 폐가전제품등 매립시설에 악영향을 미치는 폐기물의 매립을 금지하도록 하였다.
이번 개정안에 의하면 이미 설치·운영중인 소각시설의 경우 다이옥신 처리에 대하여 2002. 6. 30까지는 0.5ng/㎥ 이하의 권고기준을 적용한 뒤 2002. 7. 1부터 2005. 6. 30 기간동안 0.5ng/㎥ 이하의 규제기준을 적용하고 2005. 7. 1이후에는 0.1㎎/㎥ 이하의 규제기준을 적용토록 하였으며, 새로 설치되는 소각시설은 2003. 6. 30까지 0.1㎎/㎥ 이하의 권고기준을 적용한 뒤 2003. 7. 1 이후부터는 0.1ng/㎥ 이하의 규제기준이 적용된다.
다이옥신 저감을 위한 소각시설의 설치 및 관리기준도 연소실 출구온도는 800℃ 이상에서 850℃ 이상으로 소각잔재물 강열감량은 15% 이하에서 10% 이하로, 성능검사 대상시설은 시간당 처리능력 600㎏ 이상인 시설에서 200㎏ 이상인 시설로 한층 강화된다.
하기 표는 10ng 초과 소각장에 대한 대책으로 소각장 가동을 일시중단후 97. 7말까지 활성탄분무시설등 긴급조치후 시설보완후 다이옥신을 재측정하여 10ng미만인 경우 시설을 가동하면서 백필터, SCR 등의 시설을 설치하여 0.1ng 달성을 하고자 하는 대책을 간략하고 있다.
긴급대책 항구대책
성서(13.46ng) 합성탄분무시설설치('97.7말)합성탄시설 설치시까지 소각장 가동 일시중단→2∼5ng 달성 기대 방지시설 전면 개·보수('98.12)활성탄 주입설비, 백필터 및 선택적 촉매환원장치(SCR) 설치('98. 12)→0.1ng 달성 기대
부천(23.12ng) 합성탄분무시설설치('97.7말)집진기입구온도 조절(250℃→230℃)2차 공기량 조절(20%→40%)활성탄시설 설치시까지 소각장 가동 일시중단→2∼5ng 달성 기대 방지시설 전면 개·보수활성탄분무, 백필터 및 SCR 추가설치('98.12)→0.1ng 달성 기대
성남(12.92ng) 집진기 입구 온도조정(270℃→230℃)쓰레기투입량 감소(100톤→80톤)활성탄분무시설 설치('97.7)백필터 여과포 교체('97.9월말)활성탄시설 설치시까지 소각장 가동 일시중단→2∼5ng 달성 기대 시설 전면 개·보수2차 연소실 설치, 수냉설비 보완,활성탄 주입설비, SCR 설치등('98.12)→0.1ng 달성 기대
하기 표는 10ng 미만 소각장에 대한 대책으로 소각장을 계속 가동하면서 우선 활성탄분무시설을 설치하고, 백필터등 방지시설의 보완과 연소조건의 향상등으로 0.1ng 달성을 하고자 하는 대책을 간략하고 있다.
긴급대책 항구대책
목동(0.06ng) 없음 SCR 촉매층 1단 추가(4단→5단, '97.7)→0.1ng 달성 기대
상계(0.17ng) 없음 SCR 촉매층 1단 추가(3단→4단, '97.5)설치중→0.1ng 달성 기대
다대(0.32ng) 활성탄분무시설 설치('97.12)→0.5ng 달성기대 SCR 설치('98.1) : 설치중SCR 촉매보강(2단→3단)활성탄분무시설 설치→0.1ng 달성 기대
해운대(0.75ng) 활성탄분무시설 설치('97.12)집진기 입구온도조절(230℃→210℃)→0.5ng 달성 기대 SCR 촉매탑 1단 추가(2단→3단,'98.9)활성탄 흡착탑 설치('98.12)→0.1ng 달성 기대
평촌(0.99ng) 백필터 여과포 및 케이스 전면 교체('97.12)→0.5ng 달성 기대 활성탄분무시설 및 SNCR 추가 설치('98.4)→0.1ng 달성 기대
일산(2.86ng) 수분함량 30%이상의 음식쓰레기 반입제한SCR 효율개선(촉매 점검)연소용 2차 공기조절CO, 온도, O2조절등 →0.5ng 달성 기대 방지시설 전면 개·보수활성탄분무시설, 백필터,반건식흡수탑 등 추가('98.9)→0.1ng 달성 기대
창원(1.27ng) 백필터 여과포 교체('97.7∼12)활성탄 흡착시설 설치('97.7.12)→0.1ng 달성 기대 SCR 설치('98.12) : 활성탄 시설보완결과 0.1ng 미달시 SCR 설치
또한 배기가스중의 다이옥신류 배출삭감 대책을 강구하는 것에 따라 소각재와 비회에 포함된 다이옥신류를 억제할 수 있다.
또한, 아래의 처리에 따라 다이옥신류의 감소를 하고자 하는 방법이 있다.
1) 소각재와 비회를 대상으로한 용융 고화처리
2) 비회를 대상으로한 가열 탈염소처리
3) 기타
본 발명은 기존의 설치된 소각로에서 배출되는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOX), 황산화물(SOX), 탄화수소 화합물(CH), 기타 유기 농약 성분 및 디옥신류(폴리염화 디벤조 -p-디옥신류(PCDDS), 폴리 염화 디벤조 -F(PCDFS))를 제거하는 방법으로서, 불소 다음으로 강력한 산화제인 오존을 적용하기에 앞서 난분해성인 방향족 화합물인 디옥신을 분해가 용이한 직쇄형 화합물로 전환시키는 이온화기를 사전에 사용함으로써 현재 도시 폐기물 소각로에서 크게 문제가 되는 디옥신 제거에 획기적인 방법을 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명에서 사용되는 이온화기의 개략도이다.
도 2 은 본 발명의 방법에 따라 디옥신 화합물을 제거하는데 필요한 장치 및 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
* 도면의 부요부분에 대한 부호의 설명
1 : 이온화기 2 : 오존 접촉기
3 : 오존 발생기 4 : 습식 세정기
5 : 사이클론 6 : 사이클론
7 : 인버터 8 : 변압기
본 발명에 따라 디옥신화합물 제거를 하는 방법을 개략적으로 도시한 도 2 를 참조로 본 발명의 구성 및 작용을 기술하면 다음과 같다.
본 발명에 있어서 이온화기(1)와 오존접촉기(2)는 소각로의 사이클론(5)과 습식 세정기(4) 사이에 설치된다.
사이클론(5)에서 이온화기(1)내로 소각로에서 발생한 각종 가스가 유입되면 유입된 가스가 이온화 과정을 통해 산화, 분해 또는 활성화되며, 특히 난분해성 화합물인 디옥신류 방향족 화합물이 분해가 용이한 화합물로 전환된다.
본 발명에 따른 소각로에서 발생되는 디옥신류 함유 가스 제거 방법의 제 1 단계에서 상기 이온화기(1)의 작동으로 입력전압(220V/380V/440V)이 승압 변압기(8)에 의해 10,000 내지 20,000V의 고전압으로 변환되며 I.G.B.T(Insulated Gate Bipolar Transistor)회로 방식에 의해 인버터에 의해 40 내지 60㎑의 고주파 사각파형이 발생되어서 이온화기를 통과하는 소각로에서 배출되는 가스가 이온화과정을 거쳐 산화, 분해 및 활성화된다.
두 번째 단계에서 이온화기를 통과한 가스가 오존접촉기(2)에 유입되면 오존발생기에서 발생한 오존과 반응하여 2차로 산화, 분해반응이 일어나는데 이때 디옥신류는 이온화기(1)에서 1차로 분해가 용이한 화합물로 전환되었으므로 쉽게 산화 및 분해되어 무독성 화합물이 생성된다. 또한, CO, CH, NOX및 SOX도 이미 이온화기(1)를 거쳐 활성화된 상태이므로 쉽게 산화되어 이산화탄소와 NO3 -및 SO4 2-로 되며 습식세정기(4)를 거쳐 질소산화물 및 황산화물이 용해되어 제거될 수 있으며 무해한 CO2가 방출될 수 있다.
실시예
본 발명을 실시하기 위한 이온화기와 오존발생기의 작동조건은 다음 표 1 에 열거된다.
Figure pat00003
폐건축자재, PCB제품, 페놀수지류등으로 이루어진 폐기물을 50톤/일 이상의 처리용량을 가진 기존 소각로에서 850℃ 정도로 연소시킨후 사이클론 다음에 이온화기만 작동할 경우와 오존발생기만 작동할 경우에 이온화기와 오존발생기를 동시에 작동할 경우에 습식세정기에서 배출되는 배출가스를 측정하였더니 소각로 연소후 바로 습식세정기를 통과하여 유속 100㎥/분으로 배출된 가스의 농도는 PCDDS가 13.24ng/㎥, PCDFS가 14.02ng/㎥ 이었으며 사이클론과 습식세정기 사이에 이온화기를 설치했을 경우 PCDDS는 0.93ng/㎥, PCDFS는 1.05ng/㎥이었으며 사이클론과 습식세정기 사이에 오존접촉기를 설치하여 오존발생기에서 발생된 오존을 주입하면 PCDDS는 0.61ng/㎥, PCDFS는 0.98ng/㎥ 이었다.
반면에 사이클론과 습식세정기 사이에 이온화기와 오존접촉기를 설치하고 오존발생기와 이온화기를 동시 작동시키면 PCDDS는 0.04ng/㎥, PCDFS는 0.07ng/㎥ 이었다. 이때의 소각로에서 발생되는 가스의 유입속도는 일반적인 유속상태로 하였으며 이온화기로의 가스유입 온도는 200℃이하이며 오존접촉기로의 가스유입온도는 100℃이하였다. 본 발명의 이온화기가 오존발생기에서 사용되는 I.G.B.T 회로는 국내의 국제전기사로 부터 구매가능하며 디옥신 측정기는 한국 뉴메틱주식회사 및 이코노산업으로 부터 구입하여 사용하였다.
상기 실험결과를 요약한 결과를 표 2 에 표시하였다.
Figure pat00004
난분해성 가스인 PCDDS와 PCDFS를 1차로 이온화기에서 고주파에 의해 이온화시켜 난분해성 화합물을 분해가 용이한 화합물로 전환시키고 2차로 오존으로 처리하여 소각로에서 배출되는 디옥신류 농도를 크게 줄일 수 있다. 또한 종래의 방법인 활성탄에 의한 제거나 촉매에 의한 제거 방법에 비하여 처리가 간단하며 처리효율이 높다.

Claims (1)

10,000 내지 20,000V와 40 내지 60㎑의 고주파 사각파를 발생하는 이온화기(1)에 의해 사이클론(6)을 통과한 가스가 이온화 과정을 거쳐 산화, 분해 및 활성화되며;
이온화기를 통과한 가스가 오존접촉기(2)에 유입됨과 동시에 오존발생기(3)에서 발생한 오존이 오존접촉기에 유입되어 이온화 과정을 거쳐 활성화된 일산화탄소, 질소산화물, 황산화물, 탄소화합물 및 디옥신화합물이 무독성 화합물로 전환됨을 특징으로 하는 소각로에서 배출되는 디옥신 화합물 제거방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010069629A (ko) * 2001-04-23 2001-07-25 조효석 오존(o3)과 선회기류를 이용한 악취와 분진제거 장치
KR101178515B1 (ko) * 2009-10-28 2012-08-30 서울특별시 관악구 매연포집부를 가진 소각로

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