KR100274815B1 - 다이옥신 및 유해가스 오염기체의 정화 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이옥신, 이산화황 등 유해물질과 미세분진 등이 함유된 오염기체를 정화할 수 있도록 하는 다이옥신 및 유해가스 오염기체 정화방법 및 그 장치를 개시한다.

본 발명은 정화용액분사관에서 분사되는 방향으로 오염기체를 분사하여 와류에 오염기체가 흡수되도록 하되, 오염기체분사관에서 분사되는 기체가 같은 수평위치에 설치된 다른 오염기체분사관에 부딪고 부채살모양으로 분산되면서 작은 무수히 많은 기포로 된 기포체를 형성하며, 이러한 기포체가 동일한 과정으로 형성된 다른 기포체와 충돌하면서 추가 와류를 형성하여 정화용액 속에 신속하게 흡수될 수 있도록 하였다.

이에 따라 본 발명은 다이옥신이나 이산화황, 미세분진 등 일반적인 정화설비로는 처리가 불가능하던 오염 기체를 대량으로 정화할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 설비의 규모가 축소되어 시설용지의 확보가 용이하고, 구조도 비교적 간단하여 시설비용도 절감할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

다이옥신 및 유해가스 오염기체의 정화 방법 및 그 장치 {Purification Method of Contaminated Gases by Dioxin and Detrimental Gas and the Device Thereof}

본 발명은 다이옥신(dioxin) 등 유해물질 및 유해가스로 오염된 기체를 정화할 수 있는 방법 및 그 장치에 관한 것으로 더욱 상세히는 소각로의 연소과정에서 발생하는 다이옥신등 각종의 유해성분이 함유된 배출가스를 정화하거나, 반도체 제조공장이나 각종의 제조업소등에 설치된 크린룸에 필요한 미세분진이 제거된 청정공기를 제공할 수 있는 오염기체의 정화장치 및 정화방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 다이옥신은 소각로의 배기가스에서 다량 방출되는 것이며, 이산화황가스(이하 '아황산가스'라 함)는 석유의 정제시나 중유가 연소할 때 원유에 함유되어 있는 황이 산화되어 공중에 방출된다. 특히 에너지원이 석유로 전환됨에 따라 상술한 바와 같은 유해성분의 배출 농도가 점차 증가하여 대기오염이 날로 심각하게 악화되어 가고 있는 것이다.

또한 이러한 대기 오염을 방지하기 위하여 유해성분의 배출허용 기준이 매우 엄격하게 되어 있는 상황이므로 이러한 기준에 적합한 정화장치가 요구되며, 또한 반도체를 제조하기 위한 크린룸이나 제약업체의 무균실 등에서는 고도의 청정도를 갖는 공기의 대량 공급이 요구된다.

이러한 요구에 부응하기 위하여 종래에도 오염된 기체를 정화하기 위한 여러가지 형태의 장치가 제안된 바 있다.

이러한 오염기체의 정화장치를 분류하여 보면 습식과 건식으로 분류할 수 있다. 이와 같은 습식의 대표적인 것으로 충전탑식 정화장치를 들 수 있으며, 이의 구조를 살펴보면 대형 탱크의 하방에 기체 분출관을 설치하고 그 상방에 철망을 복수개 설치하며, 이들 철망위에 작은 크기의 입상체를 일정두께로 적치하고 그 위에 물분사관을 설치하여 입상체의 표면에 물이 고루 적셔지도록 하여서 된 것이다.

이는 대형 탱크 하방에 설치된 기체 분출관에서 오염된 기체가 분출되도록 하여 오염된 기체가 상승하면서 다층으로 적치된 입상체 사이를 빠져나오는 과정에서 입상체 표면에 도포된 물과 접촉되어 반응하게 되므로 유해 성분이 용해되고 정화된 기체만이 상승하여 배출되도록 한 것이다.

그러므로 이는 오염기체가 입상체 사이로 빠져나가는 동안만 물과 접촉되는 것이어서 물과의 접촉면적이 제한되어 정화효율이 낮으며, 시설이 거대화되는 문제점이 있다. 또 다른 형태의 습식 정화장치로서 교반식 정화장치가 있으며, 이의 구조를 살펴보면 이는 물을 채운 탱크 하방에 기체 분출관을 설치하고 그 상방에 모우터에 의하여 회동되는 프로펠러를 설치하여 줌으로써 기체 분출관에서 발생되는 기포가 프로펠러에 의하여 파괴되면서 물과 접촉되어 반응함으로써 정화된 기체만이 상승, 배출되도록 한 구조의 것이다.

반면에 이는 기포의 부력이 프로펠러에 의한 물의 회전력보다 강하여 기포의 상승속도가 빠르게 되고 이에 따라 물과 접촉되는 시간이 충분하지 못하게 되어 유해가스가 물과 충분히 반응하지 못하므로 정화효율이 낮게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 탱크의 직경과 동일한 정도의 대형 프로펠러를 사용하여야 하므로 모우터 역시 대형의 것을 사용하여야 하는 것이어서 진동과 소음이 심하고 전력비가 많이 들며 프로펠러의 중심부와 양단외부에 있는 기포는 별다른 회전력을 받지 않아 그대로 상승하므로 정화효율을 더욱 저하시키게 되는 문제점이 있다.

또한 건식으로 오염기체를 정화하는 방법으로는 코트렐(Cottrell)집진기가 있으나, 이는 습식에 비하여 효율이 낮고 설비비가 과다하게 드는 결정적인 문제점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 대부분의 오염기체 정화장치가 시설비가 과다할 뿐만 아니라 그 성능이 불충분하여 공해로 인한 민원을 유발하게 됨에 따라 가동하지 못하고 있는 경우가 대부분이며, 결국 매립처리에만 의존하고 있는 실정이어서 이에 관한 근본적인 대책의 마련이 요구되는 것이다.

그러므로 본 출원인은 대한민국 특허 공고 91-447 (오염기체의 정화방법 및 그 장치 : 이하 '인용발명'이라 함)을 제안한 바 있으며 이를 도 1, 2로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 인용발명은 원주형 수조 내부에 정화용액을 분사하여 와류를 형성시키고 와류와 동일방향으로 오염기체를 분사하여 줌으로써 오염기체의 기포가 길고 가늘게 되다가 소멸되도록 함으로써 정화용액에 오염기체가 용해되도록 한 것이다.

이를 위하여 오염된 기체가 고속으로 와류되고 있는 정화용액속으로 저항을 받지 않고 진입할 수 있게 하고, 이 때 오염기체에 의한 기포의 부력보다 정화용액의 회전력이 강하여 기포는 점차 가늘고 길게 변형되어 종국에는 사라지게 함으로써 기체의 오염물질이 용액과 반응하고 용해되도록 한 정화방법 및 그 장치로 된 것이다.

그러므로 인용발명은 오염기체가 기포로 된 후, 회전하면서 상승하는 길이가 매우 길게 되어 정화용액과 접촉하는 시간이 전술한 습식 정화장치들에 비하여 월 등히 연장되는 것이므로 오염기체의 유해성분이 정화용액에 효과적으로 흡수되어 종전의 습식 정화장치에 비하여 개선된 정화효율을 얻을 수 있었으며, 설비의 크기도 콤팩트화하고 설비비용도 크게 절감할 수 있게 되는 효과가 있었다.

그러나 최근에는 다이옥신등 미세분진과 유해가스에 대하여 더욱 엄격한 기준이 적용되고 있을 뿐만 아니라 환경이 악화되면서 다이옥신등 난처리 오염기체의 발생이 증가하는 추세에 있으므로 대량처리가 가능하면서도 난처리 오염기체의 정화가 가능한 고효율의 정화장치가 필요하며, 환경설비의 경우 민원이 빈번하게 발생하여 설치장소의 확보가 어렵고 점유면적에 비례하여 시설비가 증가되므로 더욱 컴팩트화된 정화수단이 요구되는 것이다.

본 발명의 목적은 설비의 크기는 컴팩트화하면서도 오염기체의 대량처리가 가능한 고효율의 오염기체 정화방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

도 1 은 인용발명의 구조를 보인 종단면도.

도 2 는 인용발명의 작동 설명도.

도 3 은 본 발명에 의한 정화장치의 전체적인 구조를 보인 종단면도.

도 4 는 본 발명에 의한 정화장치의 작동개념 설명도.

도 5 는 본 발명에 의한 정화장치의 평면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원주형 수조2 : 오버플로우탱크

3 : 배수공4 : 용액분사관

5 : 급수펌프6 : 환형급기관

7 : 오염기체분사관 8,9 : 상,하분사노즐

A : 기포체 10:노즐

이러한 본 발명의 목적은 오염기체 분사관에서 분사되는 오염기체가 별도의 정화용액분사관(4)에서 분사되는 정화용액에 의하여 흡수되면서 회전되어 흡수, 용해 및 흡착되도록 하되, 분사된 오염기체가 전방에 근접 배치된 다른 오염기체분사관(7)에 강력하게 부딪혀 비산되면서 무수히 작은 기포로 분쇄되면서 기포체(A)를 이루도록 하고, 동일한 작용으로 상하층에 배치된 오염기체분사관(7)에 의하여 형성된 기포체(A)가 부딪혀 추가와류를 형성하면서 분쇄된 후 와류에 의하여 회전되면서 기포가 사라짐으로써 정화용액 중에 효과적으로 흡수, 용해, 흡착되도록 하여 서 된 오염기체 정화장치 및 오염기체 정화방법 및 그 장치를 제안한다.

이러한 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 에 본발명에 의한 정화방법을 실시하기 위한 정화장치의 전체적인 구성을 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 정화용액이 공급되는 원주형 수조(1)와, 원주형 수조(1)의 중앙에 설치되어 일정 레벨이상으로 넘침을 방지하기 위한 오버플로우탱크(2)와, 원주형 수조(1)의 바닥면에 설치되어 적정량의 물이 배수되도록 하기 위한 배수공(3)과, 원주형 수조(1)에 세워 설치되어 정화용액을 분사하기 위한 용액분사관(4)과, 용액분사관(4)에 정화용액을 공급하기 위한 급수펌프(5)와, 원주형 수조(1)의 둘레에 형성된 환형급기관(6)과 환형급기관(6)에 연통되며, 원주형 수조(1)내부에 설치된 오염기체분사관(7)으로 구성된 공지의 것에 있어서, 오염기체분사관(7)을 복수개 동일수평면상으로 배치하되, 오염기체분사관(7)의 중심 수평선상에서 상방과 하방의 위치에 상, 하분사노즐(8, 9)을 설치하여 오염기체분사시 전방의 오염기체분사관(7)에 입사된 방향에 직각에 가까운 각도로 반사, 비산되도록 하며, 이러한 용액분사관(4)의 노즐(10)의 배치 위치가 상하로 배열된 오염기체 분사관(7)의 사이에 있도록 하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 발명의 개념을 설명하기 위하여 요부 종 단면도를 도 2로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 용액분사관(4)에서 분사되는 정화용액에 의하여 원주형 수조(1)내에 와류가 형성되고, 이에 오염기체분사관(7)에 의하 여 분사되는 오염기체가 기포로 된 후 회전되면서 흡수, 용해되는 것임은 인용발명과 동일한 것인 바, 특히 본 발명에서는 오염기체분사관(7)에서 분사되는 오염기체가 분사됨과 동시에 전방에 설치된 오염기체분사관(7)에 부딪혀 입사방향과 직각에 가까운 각도로 비산되면서 부채살모양으로 퍼지며, 이 때 무수한 작은 기포체(A)가 생성되고, 이러한 기포체(A)는 정화용액에 의한 와류에 의하여 회전되면서 신속하게 파괴되어 무수히 많은 작은 기포가 제거되고 이에 따라 분사되었던 오염기체중 다이옥신과 같은 난처리 유해물질이 정화용액에 반응하여 흡수, 용해, 흡착되는 것이다.

또한 본 발명에서는 이러한 무수히 많은 수의 작은 기포로 구성된 기포체(A)가 상, 하에 배치된 오염기체분사관(7)에 의하여 생성된 기포체(A)와 부딪히게 되므로 기포들간에 충돌현상이 발생되기도 하여 와류에 의하여 기포가 분쇄됨을 더욱 촉진하게 되는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면 오염기체분사관(7)에서 분사된 기체가 매우 신속하게 정화용액에 흡수, 흡착되는 것이며, 따라서 원주형 수조(1)의 규격을 크게 하지 않고도 많은 수의 오염기체분사관(7)을 설치하여 유해성분과 미세분진의 흡수, 용해량을 현저하게 증가시켜 오염기체중 난처리물질인 다이옥신등을 처리할수 있게 됨과 아울러 처리용량을 대형화할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 하여 유해성분이 흡수, 용해된 물은 계속적인 용액분사관(4)의 정화용액분사에 따라 레벨이 높아지며 이에 따라 오버플로우탱크(2)로 유입된다.

이와 같이 오버플로우탱크(2)로 유입된 물은 제 1배수밸브를 통하여 배출됨 으로써 원형수조(1)관은 적정한 레벨을 유지하게 되는 것이다.

아울러 원형수조(1)관의 레벨이 과도하게 높은 경우에는 원형수조(1)관 바닥면의 배수공(3)과 연결된 제 2배수밸브를 적절한 정도로 열어 배수함으로써 적정레벨이 유지되도록 할 수 있는 것이며, 이러한 동작은 통상의 레벨감지기 및 제어밸브의 적용으로 자동화할 수도 있는 것이다.

아울러 본 발명에서는 수용성 오염성분인 경우에는 오염기체분사관(7)에서 분사된 후 전방의 오염기체분사관(7)에 부딪히면서 직각에 가까운 각도로 비산되어 기포체(A)를 형성하면서 와류를 따라 이동하는 과정에서 파괴되어 효과적으로 정화용액에 용해되는 것임은 물론이려니와, 불용성 오염성분과 미세분진의 경우에는 같은 과정으로 정화용액에 흡착되어 정화용액과 함께 배출될 수 있는 것이므로 결국 오염기체중 대부분의 오염성분과 미세분진이 제거된 후 원형수조(1)관 상방으로 상승하여 배출될 수 있게 되는 것이다.　

그러므로 본 발명은 다이옥신 등 미세분진과 아황산가스등 유해가스가 배출되지 않도록 할 수 있으며，미세분진을 제거할 수 있는 것이어서 소각로의 배기 시스템이나 크린룸의 공기 공급 시스템에 적용할 수 있는 것이다．

또한 이러한 본 발명에 의한 오염기체분사관(7)은 오염기체분사관(7) 간의 간격이 매우 근접된 위치에 배치하는 것이 오염기체가 오염기체분사관(7)에 부딪혀 비산되는 각도를 크게 하여 작은 기포로된 기포체(A)를 형성시키는데 유리하다.

실제의 제작 실험결과, 오염기체 분사관 간의 거리가 20mm 내지 25mm 이내로 되도록 하는 것이 비산되는 각도가 최대로 되어 양호한 기포체(A)가 형성됨을 알게 되었다.　

아울러 본 발명에서 적용되는 정화용액은 순수한 물을 사용할 수도 있으나， 다이옥신이 정화용액에 흡착되도록 하기 위하여 액체활성탄소를 사용하며,

유기질 오염가스는 파라핀을 첨가하여서 사용할 수도 있다．　

이와같이 본 발명은 오염기체의 종류에 따라 정화용액의 성분과 조성비를 변화시켜 다양한 성분의 오염기체를 처리할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 인용발명에서와 같은 와류속에서 같은 방향으로 오염기체를 분사하여 기포가 와류속에서 회전하면서 파괴되어 정화용액과의 접촉시간이 연장됨에 따른 오염기체 정화효과를 얻게 됨은 물론이려니와, 특히, 오염기체를 전방의 오염기체분사관(7)에 분사하여 입사되는 방향과 직각에 가까운 각도로 비산되는 것이며, 이 때 비산되는 상태가 부채살 형상으로 폭넓게 분산되어 매우 작은 기포로 구성된 기포체(A)가 형성되는 것이며 더우기 이러한 기포체(A)가 동일한 과정으로 형성된 다른 기포체(A)와 동일한 위치에서 형성되어 부딪히게 됨에 따라 용액분사관(4)에 의한 와류외에 추가와류를 일으키면서 회전하므로 신속하게 부서져 오염기체의 다이옥신등 미세분진과 각종 유해성분이 정화용액에 용해, 흡수, 흡착될 수 있는 것이어서 다이옥신과 미세분진등 일반적인 정화장치로는 처리가 어려운 오염기체를 정화할 수 있게 되었으며, 종래의 각종 정화장치와 비교할 때 같은 규모의 시설로 대량의 오염기체를 정화할 수 있게 되는 능력을 구비하게 되었다.

Claims (5)

1. 오염기체를 와류중에 분사하여 오염 물질이 정화용액에 흡수되도록 하는 공지의 방법에 있어서, 오염기체분사관(7)에서 분사되는 기체가 전방에 설치된 오염기체분사관(7)에 부딪혀 입사방향과 직각에 가까운 각도로 비산되어 작은 기포로 분산되어 기포체(A)를 이루면서 전기 와류에 의하여 회전하면서 정화용액에 효과적으로 흡수, 용해되도록 함을 특징으로 하는 오염기체 정화방법.
2. 제 1항에 있어서, 동일한 방법으로 형성된 기포체(A)가 상호 충돌하여 추가와류를 형성함으로써 와류와 함께 회전되어 오염기체가 정화용액에 효과적으로 흡수, 용해, 흡착되어 오염기체와 정화용액의 혼합율을 대폭 제고할수 있게 됨을 특징으로 하는 오염기체 정화방법.
3. 정화용액이 공급되는 원주형 수조(1)와, 원주형 수조(1)의 중앙에 설치되어 일정 레벨이상으로 넘침을 방지하기 위한 오버플로우탱크(2)와, 원주형 수조(1)의 바닥면에 설치되어 적정량의 물이 배수되도록 하기 위한 배수공(3)과, 원주형 수조(1)에 세워 설치되어 정화용액을 분사하기 위한 용액분사관(4)과, 용액분사관(4)에 정화용액을 공급하기 위한 급수펌프(5)와, 원주형 수조(1)의 둘레에 형성된 환형급기관(6)과 환형급기관(6)에 연통되며, 원주형 수조(1)내부에 설치된 오염기체분사관(7)으로 구성된 공지의 것에 있어서,

   오염기체분사관(7)을 복수개 동일수평면상으로 배치하되, 오염기체분사관(7)의 중심 수평선상에서 상방과 하방의 위치에 상, 하분사노즐(8, 9)을 설치하여 오염기체분사시 전방의 오염기체분사관(7)에 입사된 방향과 직각에 가까운 각도로 반사, 비산되도록 함을 특징으로 하는 오염기체 정화장치.
4. 제 3항에 있어서, 동일한 구조의 다수 오염기체 분사관(7)을 상하로 배치하여 이들에서 분사되는 기포체(A)가 상호 충돌하여 추가 와류가 형성되도록 함을 특징으로 하는 오염기체 정화장치.
5. 제 3항에 있어서, 와류를 일으키는 용액분사관(4)의 노즐(8, 9)이 오염기체 분사관 사이에 배치되도록 함을 특징으로 하는 오염기체 정화장치.