상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 참나무, 대나무, 향나무, 측백나무, 은행나무, 아카시아나무, 소나무, 잣나무, 벼, 쑥 중에서 선택된 녹색식물을 재료로 하여 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조한 목(죽)초액 탈취제(8)에다른 재료의 녹색식물을 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조한 목(죽)초액 탈취제를 첨가하거나, 기존 탈취제, 방향제, 발효제, 향료, 계면활성제 및 유기산 중에서 선택된 단독 또는 2종류 이상의 첨가물을 첨가하여 목(죽)초액이 함유된 탈취제(10)를 제조하는 탈취제의 제조방법으로서,상기 목(죽)초액 탈취제(8)는 직접가열로에서 제조한 목(죽)초액에 간접가열로에서 제조한 목(죽)초액을 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 탈취제의 제조방법을 제공한다.또한 본 발명에서는 대기중 또는 수중의 악취 물질에 목(죽)초액 탈취제(8) 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제(10)를 접촉하여 제거함에 있어서,상기 탈취제(8)(10)를 원액 또는 물에 희석하여 주입, 살포, 기화 또는 증발시켜 악취 물질에 접촉시키는 방법; 및상기 탈취제(8)(10)를 건조하여 페레트 상태에서 기화 또는 증발시켜 악취 물질에 접촉시키는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 물질 제거방법을 제공한다. 또한 본 발명에서는악취 물질과, 목(죽)초액 탈취제(8) 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제(10)를 접촉시키는 목(죽)초액 스크라버를 사용함에 있어서,악취 물질과, 탈취제(8)(10)를 물에 희석한 탈취제 수용액이 접촉하여 반응이 일어나는 본체(11);상기 본체(11)의 외부와 연통 가능하게 구비되어 악취물질이 상기 본체(11) 내로 유입되게 하는 유입구(12);상기 유입구(12)의 전면에 위치하며, 상기 악취물질을 상기 유입구(12)를 통해 상기 본체(11) 내로 강제로 이송시키기 위한 송풍기(17);상기 본체(11)의 상부에 위치하고, 상향 또는 하향으로 분무 노즐이 설치되어 상기 탈취제 수용액을 하방 또는 상방으로 분사시켜, 상기 본체(11) 내에서 상방으로 이동하는 악취물질과 접촉하게 하는 하나 이상의 분사기(15);상기 탈취제 수용액의 pH 범위를 pH 6 내지 pH 8로 유지하기 위한 탈취제 저장탱크(20); 탈취제 정량펌프(19); 및 pH 미터(21)가 연계되어 자동 조절되는 pH 제어기(22);상기 유입구(12)의 아래에 위치하고, 탈취제 수용액이 저장되어 있는 저수조(23);상기 저수조(23) 내의 탈취제 수용액의 pH 범위를 일정하게 유지시키기 위해 설치되는 Time 제어기(22);상기 저수조(23)에서 탈취제 수용액를 분사기(15)에 공급하기 위한 순환펌프(18); 및 악취 물질이 제거된 청정 가스가 배출 되는 배출구(13); 및 상기 분사기(15)와 상기 배출구(13) 사이에 배치된 습윤 가스 제거용 데미스터(14);상기 본체(11)에서 악취 물질과 탈취제 수용액이 접촉하여 발생되는 거품 상승을 억제하기 위해 저수조(23) 수면 상부에 설치되는 거품 소멸판(24); 및상기 본체(11)로 유입되는 악취 물질과 탈취제 수용액의 접촉효과를 높이기 위해 상기 분사기(15)와 유입구(12) 사이에 설치되는 접촉재(16)를 구비하는 것을 특징으로 하는 목(죽)초액 스크라버를 제공한다.또한 본 발명에서는 악취 물질과, 목(죽)초액 탈취제(8) 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제(10)를 접촉시키는 목(죽)초액 스크라버를 기타 탈취장치와 연계하는 악취 물질 제거 시스템에 있어서,1개 이상의 목(죽)초액 스크라버 본체(11)에 1개 이상의 세정식 스크라버, 활성탄 흡착탑(28), 생물 탈취장치, 촉매 탈취장치(29), 연소 탈취장치(32), 및 건조장치(33) 중에서 선택된 하나 이상을 직렬 연결하여 사용하는 것을 특징으로 하는 악취 물질 제거 시스템을 제공한다.이하 본 발명을 상세히 설명한다.대나무나 참나무를 열분해로에 넣고 직접 또는 간접 가열방식으로 탄화시키면 대나무숯과 참나무숯을 얻는다. 이 때 연돌의 연기속에 함유된 증기를 냉각 응축시켜 제조한 조목(죽)초액을 숙성,분리시키고, 숙성,분리한 조목(죽)초액을 정제, 교반, 증발, 증류시키면 대기오염(악취) 제거용 목(죽)초액 탈취제를 얻는다.본 발명의 목(죽)초액 탈취제의 재료는 대나무와 참나무 이외에 향나무, 은행나무, 측백나무, 소나무, 잣나무, 아카시아나무, 벼 및 쑥등 광합성 작용을 하여 유기체를 생성하는 녹색식물이 해당된다. 또한, 대나무나 참나무를 재료로 하여 제조한 목(죽)초액 탈취제에 측백나무나 쑥 등을 재료로 하여 제조한 목(죽)초액 탈취제를 첨가하면 취각 효과를 크게 개선시킨다.
품질이 우수한 상기 탈취제의 제조 조건은 참나무, 대나무, 향나무, 측맥나무, 소나무, 잣나무, 은행나무, 벼 및 쑥등 광합성 녹색식물을 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 열분해로에 넣어 380도 내지 430도로 유지하면서 직접 또는 간접 가열로에서 탄화하고, 연돌의 연기 속에 함유된 증기를 온도가 80도 내지 150도의 범위에서 포집하여 냉각,응축시키며, 생성된 조목(죽)초액을 20℃ 이상에서 4개월 내지 6개월 정도 숙성하여 안정화시킨다. 여과는 직접 가열로를 이용하여 제조된 조목(죽)초액 속에 함유된 용해성 타르의 농도를 줄이는 공정이며, 기공의 크기가 0.2 내지 1.0 마이크로미터인 필터로 1회 이상 여과하거나, 3,000RPM 이상의 고속 회전 원심력에 의해 용해 타르 성분을 1㎎/ℓ 이하가 되도록 분리한다. 교반 및 증발은 조목(죽)초액 중에 포함된 메탄올, 포름알데히드, 아세트알데히드, 페놀 등의 농도를 더욱 낮추기 위해 시행되며, 조목(죽)초액 내부 온도를 섭씨 40도 이상 섭씨 90도 이내에서 1시간 이상 50 RPM 정도로 교반하면서 자극성 가스를 증발시키면 탈취 성능이 높은 목(죽)초액 탈취제를 얻는다. 증류는 목(죽)초액 탈취제의 유기산농도를 높여 탈취제 제품을 고품질화 하기 위해 내부 온도를 섭씨 100도 내지 섭씨 105도에서 가열하여 증류액을 얻는다.
본 발명에서 참나무, 대나무, 쑥등 녹색식물을 무산소 또는 저산소 상태에서 전기, 화석연료의 열원을 공급하여 열분해로에서 탄화함에 있어서는 불꽃과 직접 접촉시켜 열분해 할 경우는 목(죽)초액 탈취제 중에 유기산의 농도가 높은 반면 용해성 타르의 함량이 증가하여 여과공정을 강화해야 한다. 불꽃과 간접 접촉시켜 열분해할 경우는 목(죽)초액 탈취제 중의 용해성 타르 함량이 낮다. 또한, 목(죽)초액 탈취제 제조 재료인 녹색식물을 직접 열분해시켜 탄화하는 숯가마를 사용할 경우는 목(죽)초액 탈취제의 품질을 높일 수 있는 반면 제품의 품질이 불안정하고 용해성 타르 함량이 높아지는 특성이 있다. 따라서 탈취제의 품질을 높이기 위해서는 열분해로의 선택이 중요하다.
목(죽)초액 탈취제의 사용 용도와 처리 대상 악취 물질의 종류와 오염도에 따라 녹색식물 재료가 서로 다르며, 목(죽)초액 탈취제 제조공정에 있어서도 연돌의 연기속에 함유된 수액을 냉각,응축시켜 제조한 조목(죽)초액을 숙성,분리시키고, 숙성,분리한 조목(죽)초액을 여과만을 하여 악취 발생원에 분사, 살포하여 악취 물질을 제거하는 경우와 숙성,분리, 여과한 목(죽)초액 탈취제를 교반,증발 또는 증류하여 목(죽)초액 스크라버에 사용하는 경우가 있다. 또한, 녹색식물을 열분해로에서 탄화함에 있어서는 목(죽)초액 탈취제의 사용 용도에 따라 별도의 열원을 이용하는 직접 열분해 방식이나 간접 열분해 방식을 채택하며, 고품질의 목(죽)초액 탈취제가 요구될 때에는 재료인 녹색식물을 직접 열분해시켜 탄화하는 숯가마를 사용하여 목(죽)초액 탈취제를 얻는다. 또한, 열분해 온도와 연기의 채취온도에 따라 목(죽)초액 탈취제 품질이 영향을 받는다. 상기의 목(죽)초액 탈취제의 취각 효과 및 탈취 효율을 증가시키기 위해 목(죽)초액 탈취제에 다른 재료로 제조한 목(죽)초액 탈취제를 단독 또는 2종류 이상을 첨가하거나, 기존 탈취제, 방향제, 발효제, 향료, 계면활성제를 단독 또는 2종류 이상을 상기의 목(죽)초액 탈취제에 첨가하거나, 상기의 목(죽)초액 탈취제에 초산 등의 유기산을 단독 또는 2종 이상을 첨가하여 산도가 높은 목(죽)초액이 함유된 탈취제를 얻는다.
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또한, 목(죽)초액이 함유된 탈취제를 악취 물질 제거에 사용하기 위한 제조 방법은 상기의 목(죽)초액 탈취제에 다른 재료로 제조한 목(죽)초액 탈취제를 단독 또는 2종류 이상을 전체 부피를 기준으로 0.1부피% 내지 20부피% 첨가하여 제조한다. 또한, 상기의 목(죽)초액 탈취제에 기존 탈취제나 방향제, 발효제, 계면활성제, 향료를 혼합하여 사용함에 있어서는 상기의 목(죽)초액 탈취제에 기존 탈취제나 방향제, 발효제, 계면활성제, 향료를 단독 또는 2종류 이상을 전체 부피를 기준으로 0.1부피% 내지 20부피% 첨가하여 제조한다. 또한, 목(죽)초액 탈취제에 초산 등의 유기산을 혼합하여 사용함에 있어서는 상기의 목(죽)초액 탈취제에 초산 등의 유기산을 전체 부피를 기준으로 0.1부피% 내지 20부피% 첨가하여 제조한다.
본 발명에서 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제를 사용함에 있어 대기오염(악취) 물질이 광범위하게 발생하는 장소에는 상기 탈취제를 직접 주입하거나, 물과 혼합하여 살포, 분사, 기화하는 등의 방법으로 악취물질과 접촉시켜 제거하며, 탈취 시스템에 상기 탈취제를 사용할 때는 탈취 시스템 내에 유입한 악취 가스를 목(죽)초액 수용액으로 노즐을 통해 분사시키거나 직접 접촉시켜 악취 물질을 제거한다. 이 때 상기 탈취제의 수용액은 악취 물질과 접촉하는 순간 침투, 흡수, 중화 등의 메카니즘에 의해 대기오염(악취) 물질을 제거한다.
구체적인 사용 방법으로는 하폐수처리공정 등에서 발생되는 대기오염(악취) 물질을 제거할 때는 상기 탈취제를 직접 또는 물과 혼합하여 주입하여 대기오염(악취) 물질과 접촉하도록 하고, 접촉 효과를 높이기 위해 압축펌프나 고압의 공기로 살포하거나 분무기로 분사한다. 또한 상기 탈취제를 건조한 분말을 페레트 형태로 가공하여 탈취제로 사용함에 있어서는 페레트 상태의 상기 탈취제를 표면 증발 또는 송풍기로 가스화 하여 실내의 대기오염(악취) 물질을 제거하고, 액체 상태로 상기 탈취제를 사용함에 있어서는 표면 증발시키거나 기화기로 가스화 하여 대기오염(악취) 물질과 접촉시켜 제거한다. 또한, 상기 탈취제를 농수산물에 첨가하면 상기 탈취제에 함유한 초산 등의 유기산과 기타 성분의 작용에 의해 잔류한 염소 화합물이나 기타 악취 유발 물질이 제거되며, 동시에 소독, 살균 작용도 한다.
상기 탈취제의 최적 사용 조건은 상기 탈취제를 전체 부피를 기준으로 하여 0.1부피% 내지 5부피% 첨가할 때 탈취 효율이 가장 높다. 또한 농수산물에 함유된 염소 화합물이나 기타 악취 유발 물질에 최적 사용 조건은 상기 탈취제를 전체 부피를 기준으로 하여 0.01부피% 내지 2부피% 첨가할 때 소독, 살균 및 탈취 효과가 가장 크다.
본 발명에서 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제를 목(죽)초액 스크라버에 제공하여 대기오염(악취) 물질 제거용으로 사용함에 있어서는 전체 부피를 기준으로 하여 0.1부피% 내지 5부피% 이다. 상기 탈취제가 목(죽)초액 스크라버에서 사용되는 적정 pH 범위는 pH 6 내지 pH 8이다. 더욱이, 이러한 상기 탈취제는 목(죽)초액 스크라버 내에서 분무에 의한 방식으로 접촉할 경우 대기오염(악취) 물질의 종류와 농도에 따라 2초 내지 15초로 접촉할 때 그 제거 효과가 가장 높게 나타난다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제는 주성분인 초산과 200여종의 미량 성분이 함유되어 있으며, 대기오염(악취) 물질에 대한 상기 탈취제의 침투, 흡수 및 중화 작용 이외에도 산화, 분해, 발효, 마스킹 등의 작용도 겸비하므로 대기오염(악취) 물질이 고효율로 제거되고, 설비의 부식을 발생시키지 않는다. 또한, 이러한 상기 탈취제에 의해 분해되어 생성된 분해생성물은 재활용이 가능하여 2차적인 환경오염과 폐기물 처리문제를 발생시키지 않으므로 환경적인 면에서도 유리하다. 더욱이, 이러한 상기 탈취제는 작업자의 근무 환경을 개선시킬 뿐만 아니라 대기오염(악취)으로 인한 주변 지역의 민원을 예방하는 데에도 크게 기여할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "목(죽)초액 탈취제"은 활엽수, 침엽수 및 초목류 등의 녹색식물을 직접 또는 간접 열분해하여 탄화하는 과정에서 발생되는 고온의 증기를 냉각장치에 의해 응축하여 얻어진 액체("조목(죽)초액"이라 불리움)를 4월 내지 6개월 정도 숙성,분리하고, 정제, 교반,증발 및 증류하여 제조한 엷은 황색의 투명한 액체를 의미한다. 양질의 목(죽)초액 탈취제는 활엽수, 침엽수 및 초목류 등의 녹색식물을 직접 또는 간접 열분해하여 증발한 배기가스의 온도가 80∼150℃ 범위에서 채집함으로써 얻어진다. 또한, 이러한 목(죽)초액 탈취제는 유기산을 주로 함유하며, 이외에도 다양한 원소들을 함유한다. 본원에서 사용되는 용어 "목(죽)초액이 함유된 탈취제"은 목(죽)초액 탈취제에서 나는 탄 듯한 냄새를 제거하고 취각 효과 및 탈취 효율을 증가하기 위해 목(죽)초액 탈취제에 다른 재료로 제조된 목(죽)초액 탈취제를 단독 또는 2종류 이상을 첨가하거나, 기존 탈취제나 방향제, 발효제, 향료, 계면활성제를 단독 또는 2종류 이상을 상기의 목(죽)초액 탈취제에 첨가하거나, 상기의 목(죽)초액 탈취제에 초산 등의 유기산을 단독 또는 2종 이상을 첨가하여 생산한 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "탈취제"는 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제를 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "목(죽)초액이 수용액"은 목(죽)초액 탈취제를 물과 같은 용매로 희석 또는 혼합시킨 용액을 의미한다.본원에서 사용되는 용어 "세정식 스크라버"는 충전탑, 단탑, 스프레이탑, 기포탑, 제트 스크라버, 사이크론 스크라버, 벤튜리 스크라버 등을 의미하며, "목(죽)초액 스크라버"는 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제를 세정식 스크라버의 물에 혼합하여 사용하는 대기오염(악취) 물질 제거장치를 의미한다.도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 목(죽)초액 탈취제 제조 재료 중에서 대나무와 참나무를 이용할 경우는 흑탄, 백탄 및 활성탄을 제조하기 위해서 대나무나 참나무를 열분해로에 넣고, 직접 또는 간접 가열방식으로 섭씨 700도 내지 섭씨 900도에서 탄화시키면 대나무숯과 참나무숯을 얻는다. 이 때 연돌의 연기속에 함유된 수액을 냉각,응축시켜 제조한 조목(죽)초액을 밀폐된 용기에서 일정기간 정치시켜 화학적 안정화를 하는 숙성과 분리 및 숙성,분리한 조목(죽)초액을 여과, 교반,증발, 증류하여 목(죽)초액 탈취제를 얻는다. 목(죽)초액 탈취제는 대나무와 참나무 이외에 향나무, 측백나무등 광합성 작용을 하여 유기체를 생성하는 녹색식물이 여기에 해당된다.
본 발명의 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제의 제조조건
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 목(죽)초액 탈취제를 제조하기 위한 재료는 대나무, 참나무, 향나무, 은행나무, 측백나무, 소나무, 잣나무, 아카시아나무, 벼 및 쑥등 광합성 작용을 하는 활엽수, 침엽수 및 초목류의 녹색식물이 대상이며, 상기의 목(죽)초액 탈취제의 재료를 열분해로(1)에 넣고 직접 또는 간접 가열방식으로 탄화시키면 연돌(2)의 연기속에 수액이 함유되어 배출된다. 밀폐용기에 연기를 냉각,응축시킨 조목(죽)초액(3)을 숙성,분리(4), 여과(5), 교반,증발(6), 증류(7)시키면 대기오염(악취) 제거용 목(죽)초액 탈취제(8)을 얻는다.
품질이 우수한 악취 제거용 목(죽)초액 탈취제의 제조 조건은 활엽수, 침엽수 및 초목류 등의 광합성 작용을 하여 유기체를 생성한 녹색식물을 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 열분해로(1)에 넣어 380도 내지 430도로 유지하면서 직접 또는 간접 가열하고, 연돌(2)의 연기 속에 함유된 수액 증기를 온도가 80도 내지 150도의 범위에서 포집하여 냉각,응축시키며, 생성된 조목(죽)초액을 20℃ 이상에서 4개월 내지 6개월 정도 숙성,분리하여 안정화시킨다. 여과는 조목(죽)초액 속에 함유된 용해성 타르의 농도를 줄이는 공정이며, 기공의 크기가 0.2 내지 1.0 마이크로미터인 필터로 1회 이상 여과하거나, 3,000RPM 이상의 고속 회전 원심력에 의해 용해 타르 성분을 1㎎/ℓ 이하가 되도록 분리한다. 교반,증발은 조목(죽)초액 중에 포함된 메탄올, 포름알데히드, 아세트알데히드, 페놀 등의 농도를 더욱 낮추기 위해 시행되며, 조목(죽)초액 내부 온도를 섭씨 40도 이상 섭씨 90도 이내에서 1시간 이상 50 RPM 정도로 교반하면서 자극성 가스를 증발시키면 탈취 성능이 높은 목(죽)초액 탈취제을 얻는다. 증류는 목(죽)초액 탈취제의 유기산농도를 높여 탈취제 제품을 고품질화 하기 위해 내부 온도를 섭씨 100도 내지 섭씨 105도에서 가열하여 증류액을 얻는다.
상기의 목(죽)초액 탈취제(8)의 취각 효과 및 탈취 효율을 증가시키기 위해 첨가물을 혼합(9)한다. 즉, 상기의 목(죽)초액 탈취제에 다른 재료로 제조한 목(죽)초액 탈취제를 단독 또는 2종류 이상을 첨가하거나, 기존 탈취제나 방향제, 발효제, 향료 또는 계면활성제를 단독 또는 2종류 이상을 상기의 목(죽)초액 탈취제에 첨가하거나, 상기의 목(죽)초액 탈취제에 초산 등의 유기산을 단독 또는 2종류 이상을 첨가하여 목(죽)초액이 함유된 탈취제(10)을 얻는다.
본 발명의 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제의 이용방법
본 발명에서 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제(이하 "탈취제"이라고 한다)를 대기오염(악취) 물질 발생원에 주입, 살포, 분사, 기화 등의 방법으로 이용하거나, 상기 탈취제를 목(죽)초액 스크라버 또는 목(죽)초액 스크라버와 타공법을 조합한 악취 제거 시스템에 사용하면 탈취 효율이 매우 높다.
본 발명에서 탈취제를 사용함에 있어 대기오염(악취) 물질이 광범위하게 발생하는 장소에는 상기 탈취제를 직접 주입하거나, 물과 혼합하여 살포, 분사, 기화하는 등의 방법으로 악취물질과 접촉시켜 제거하며, 탈취 시스템에 상기 탈취제를 사용할 때는 탈취 시스템 내에 유입한 악취 가스를 목(죽)초액 수용액으로 노즐을 통해 분사시키거나 직접 접촉시켜 악취 물질을 제거한다. 이 때 상기 탈취제의 수용액은 악취 물질과 접촉하는 순간 침투, 흡수, 중화 등의 메카니즘에 의해 대기오염(악취) 물질을 제거한다.
상기 탈취제를 사용하는 구체적인 방법으로는 하폐수처리공정 등에서 발생되는 대기오염(악취) 물질을 제거할 때에는 상기 탈취제를 직접 또는 물과 혼합하여 주입하여 대기오염(악취) 물질과 접촉하도록 하고, 접촉 효과를 높이기 위해 압축펌프나 고압의 공기로 살포하거나 분무기로 분사한다. 또한 상기 탈취제를 건조한 분말을 페레트 형태로 가공하여 탈취제로 사용함에 있어서는 페레트 상태의 상기 탈취제를 표면 증발 또는 송풍기로 가스화 하여 실내의 대기오염(악취) 물질을 제거하고, 액체 상태의 탈취제를 사용함에 있어서는 표면 증발시키거나 기화기로 가스화 하여 대기오염(악취) 물질과 접촉시켜 제거한다. 또한, 상기 탈취제를 농수산물에 첨가하면 초산 등의 유기산과 기타 성분의 작용에 의해 잔류한 염소 화합물이나 기타 악취 유발 물질이 제거되며, 동시에 소독, 살균 작용도 한다.
상기 탈취제의 최적 사용 조건은 하폐수처리장, 분뇨축산폐수처리장, 침출수처리장 등의 대기오염(악취) 물질 발생원에 주입하거나 폐기물처리장, 발효장, 쓰레기매립장, 음식물쓰레기처리장, 실내공간 등의 대기오염(악취) 물질 발생원에 살포 또는 분사할 때는 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제는 전체 부피를 기준으로 하여 0.1부피% 내지 5부피% 함유할 때 탈취 효율이 가장 높다. 또한 농수산물에 함유된 염소 화합물이나 기타 악취 유발 물질의 소독, 살균을 위해 세척할 때의 최적 사용 조건은 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제가 전체 부피를 기준으로 하여 0.01부피% 내지 2부피% 함유할 때 소독, 살균 및 탈취 효과가 가장 크다.
본 발명의 목(죽)초이 함유된 탈취제가 이용되는 악취 물질 제거시스템
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 탈취제를 대기오염(악취) 물질 제거에 이용되는 목(죽)초액 스크라버는 대기오염(악취) 물질을 목(죽)초액 스크라버 본체(11) 내로 유입시키기 위한 유입구(12)가 본체(11)의 일측에 구비되어 있고, 이 유입구(12) 바로 아래에는 본 발명에 따른 목(죽)초액이 함유된 수용액을 저장하기 위한 저수조(23)가 구비되어 있다. 유입구(12) 전면에는 대기오염(악취) 물질을 유입구(12)를 통해 본체(11) 내로 강제로 이송시키기 위한 송풍기(17)가 구비되며, 송풍기(17)를 통해 유입되는 대기오염(악취) 물질이 본체(11)에 체류하는 시간을 증가시키기 위해 선회류를 형성하도록 되어 있다. 이러한 송풍기(17)는 대기오염(악취) 물질이 본체(11) 내로 원활하게 공급되게 하여 본체(11) 내에서의 분사되는 목(죽)초액 수용액과 접촉효과를 높여 처리 효율을 증가시키는 역할을 한다. 뿐만 아니라, 송풍기(17)는 대기오염(악취) 물질이 외부로 빠져나가지 못하게 하는 역할도 한다.
본체(11)의 상부 영역에는 목(죽)초액이 함유된 수용액을 광범위하게 분사시키기 위한 분사기(15)가 하나 이상 설치된다. 설치되는 분사기(15)의 수는 송풍기(17)의 압력, 그에 따른 대기오염(악취) 물질의 상승 속도 그리고 목적하는 처리 효율 등에 따라 결정된다. 그러나, 본 발명을 실시할 때에는 경제적인 목적상 2개 내지 3개의 분사기(15)를 설치한다. 단독의 분사기(15)에는 분무 노즐(도시되지 않음)이 상향 또는 하향으로 설치되며 이들 분무 노즐의 수와 간격은 분무 공간의 전체 용적과 분무되는 상향 또는 하방 영역이 상호 중복되지 않도록 하는 것이 경제적으로 유리할 것이다.
탈취제(8)(10) 수용액의 pH 범위를 pH 6 내지 pH 8로 유지하기 위한 탈취제 저장탱크(20)가 본체(11) 하부에 구비되고, 탈취제 정량펌프(19)와 pH 미터(21)가 연계되어 자동 조절되는 pH 제어기(22)가 설치된다. 상기 유입구(12)의 아래에 위치하고, 탈취제(8)(10) 수용액이 저장되어 있는 저수조(23)와 상기 저수조(23) 내의 탈취제(8)(10) 수용액의 pH 범위를 일정하게 유지시키기 위해 ON, OFF로 작동되는 Time 제어기(22)가 설치된다. 상기 저수조(23)에서 탈취제(8)(10) 수용액를 분사기(15)에 공급하기 위한 순환펌프(18)와 악취 물질이 제거된 청정 가스가 배출 되는 배출구(13) 및 상기 분사기(15)와 상기 배출구(13) 사이에 배치된 습윤 가스 제거용 데미스터(14)가 설치된다. 상기 본체(11)에서 악취 물질과 탈취제(8)(10) 수용액이 접촉하여 발생되는 거품의 상승을 억제하기 위해 저수조(23) 수면 상부에 거품 소멸판(24)이 설치되며, 상기 본체(11)로 유입되는 악취 물질과 탈취제(8)(10) 수용액의 접촉효과를 높이기 위해 상기 분사기(15)와 유입구(12) 사이에 설치되는 접촉재(16)가 설치된다. 이러한 목(죽)초액 스크라버는 상기와 같이 별도로 준비될 수도 있지만, 종래의 세정식 흡수 장치를 보완하여 이용할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 탈취제가 대기오염(악취) 물질을 제거하는데 이용되는 목(죽)초액 스크라버는 하·폐수 집수조, 분뇨·축산폐수 집수조 등에서 발생되는 악취 물질을 목(죽)초액 스크라버 본체(11) 내로 유입시키기 위한 유입구(12)가 본체(11)의 일측에 구비되어 있고, 송풍기(17)의 압송에 의해 대기오염(악취) 물질이 본체(11) 내로 공급되며, 본체(11)에서 제거된 가스의 일부가 가스 밴트(25)에서 배출되고, 나머지 대부분의 배출가스는 다시 오·폐수·원료 저장탱크(26)에 유입되어 순환되면서 반복 처리되기 때문에 처리효율이 매우 높다.
도 4의 경우는 오·폐수·원료 저장탱크(26)에 고농도의 인화성·폭발성 가스가 저장되어 있을시 안전을 고려하여 송풍기가 필요치 않은 제트 스크라버(27)에 의해 악취 물질이 본체(11) 내로 공급되며, 본체(11)에서 제거된 가스의 일부가 가스 밴트(25)에서 배출되고, 나머지 대부분의 배출가스는 다시 오·폐수·원료 저장탱크(26)에 유입되여 순환되면서 반복 처리되기 때문에 처리효율이 매우 높다.
목(죽)초액 스크라버와 활성탄 흡착탑 등이 조합된 악취 물질 제거시스템 또한, 상기의 목(죽)초액 탈취제 또는 목(죽)초액이 함유된 탈취제를 이용한 대기오염(악취) 물질 제거 시스템의 구성은 대기오염(악취) 물질의 종류와 오염의 정도 및 요구하는 오염 물질의 배출 농도 등에 따라 목(죽)초액 스크라버 단독(도면 2, 3, 4) 사용과 목(죽)초액 스크라버 2개 내지 3개를 직열 연결 사용과 목(죽)초액 스크라버 1개 내지 2개와 세정식 스크라버 1개 내지 2개를 연결(도면 5) 사용과 목(죽)초액 스크라버 1개 내지 2개와 활성탄 흡착탑 1개 내지 2개를 직렬 연결 사용과 목(죽)초액 스크라버 1개 내지 2개와 생물 탈취장치 1개 내지 2개 이상을 직렬 연결(도면 6) 사용과 목(죽)초액 스크라버 1개 내지 2개와 촉매 탈취장치 1개 내지 2개를 직렬 연결 사용과 촉매 탈취장치 1개 내지 2개와 목(죽)초액 스크라버 1개 내지 2개를 직렬 연결(도면 7) 사용과 연소 탈취장치 또는 건조장치 1개와 목(죽)초액 스크라버 1개 내지 2개를 직렬 연결(도면 8) 사용과 촉매 탈취장치 1개 내지 2개의 광촉매 수용액에 목(죽)초액 탈취제의 혼합 사용과 촉매 탈취장치 1개 내지 2개의 촉매 탈취장치 수용액에 목(죽)초액 탈취제를 혼합하고, 촉매 탈취장치 1개 내지 2개를 직렬 연결 사용등 대기오염(악취) 방지시설 설치 수량 및 연결 순서 등을 달리하며, 대기오염(악취) 물질 제거효율 및 경제성 등을 고려하여 적용되는 대기오염(악취) 물질 제거 시스템 구성의 개략도이다.도 5는 본 발명의 목(죽)초액 스크라버 본체(11)를 2개 내지 3개를 직렬로 조합하여 악취 물질을 제거하는 시스템이다. 도 5의 악취 물질 제거 시스템은 축산농업, 사료·비료·퇴비제조공장 등에서 발생되는 암모니아 등의 악취 물질이 고농도로 유입될 때 적용되며, 본체(11)로 유입하는 악취 물질의 오염도 등에 따라 목(죽)초액 스크라버 탈취장치를 2개 내지 3개를 직열로 연결하여 사용함으로써 대부분의 악취 물질이 제거된다. 또한, 목(죽)초액 스크라버 탈취장치 1개 내지 2개에 세정식 스크라버, 또는 생물 탈취 장치에 직열로 연결하여 사용함으로써 대부분의 대기오염(악취) 물질이 고효율로 제거된다.
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도 6은 본 발명의 목(죽)초액 스크라버 본체(11)와 활성탄 흡착탑 또는 생물 탈취장치(28)를 조합하여 대기오염(악취) 물질을 제거하는 시스템이다. 도 6의 대기오염(악취) 물질 제거 시스템은 축산농업, 사료·비료·퇴비제조공장, 식품제조공장, 섬유공장, 피혁공장, 주물제조공장, 폐기물처리장, 침출수처리장, 하·폐수처리장, 분뇨처리장, 축산폐수처리장, 도축장 등에서 발생되는 암모니아, 황화합물 등의 대기오염(악취) 물질이 고농도로 유입될 때 적용되며, 본체(11)로 유입하는 대기오염(악취) 물질의 종류와 오염의 정도에 따라 목(죽)초액 스크라버 본체(11) 1개 내지 2개를 직열로 연결하고, 마지막 공정에 1개 내지 2개이상의 활성탄 흡착탑 또는 생물 탈취장치(28)를 연결하여 사용함으로써 대부분의 대기오염(악취) 물질이 제거된다.
도 7은 본 발명의 목(죽)초액 스크라버 본체(11)와 촉매 탈취장치(29)를 조합하여 대기오염(악취) 물질을 제거하는 시스템이다. 도 7의 대기오염(악취) 물질 제거 시스템은 석유화학공장, 도장공정, 섬유공장, 피혁공장, 주물제조공장 등에서 발생되는 벤젠, 톨우엔, 스틸렌 등의 VOCs 물질이 고농도로 유입될 때 적용되며, 본체(11)로 유입하는 대기오염(악취) 물질의 종류와 오염의 정도에 따라 목(죽)초액 스크라버 본체(11) 1개 내지 2개를 직열로 연결하고, 마지막 공정에 촉매 탈취장치(29) 1개 내지 2개를 직열로 연결하여 사용하거나, 촉매 탈취장치(29) 1개 내지 2개를 직열로 연결하고, 마지막 공정에 목(죽)초액 스크라버 본체(11) 1개 내지 2개를 직열로 연결함으로써 대부분의 대기오염(악취) 물질이 제거된다.
도 8은 본 발명의 목(죽)초액 스크라버 본체(11)와 연소 탈취장치(32) 또는 건조장치(33)를 조합하여 대기오염(악취) 물질을 제거하는 시스템이다. 도 8의 대기오염(악취) 물질 제거 시스템은 석유화학공장, 도장공정, 섬유공장, 피혁공장, 주물제조공장 등에서 발생되는 벤젠, 톨우엔, 스틸렌 등의 VOCs 물질이 고농도로 유입될 때 적용되며, 연소 탈취장치 본체(32)로 유입하는 대기오염(악취) 물질의 종류와 오염의 정도에 따라 연소 탈취장치(32)에 목(죽)초액 스크라버 본체(11) 1개 내지 2개를 직열로 연결하여 사용함으로써 대부분의 대기오염(악취) 물질이 제거된다. 또한, 연소 탈취장치(32)의 폐열을 이용한 열교환기(33)를 이용하여 슬러지 등의 폐기물을 건조할 때 배출되는 대기오염(악취) 물질이나, 별도로 설치된 건조장치(33)에서 배출되는 대기오염(악취) 물질을 고효율로 처리하고자 할 경우는 건조장치(33)와 목(죽)초액 스크라버 1개 내지 2개 이상을 직렬로 연결하면 제거효율이 매우 높다.
실험 설명
실험에 사용한 목(죽)초액 스크라버 본체의 규격은 637ø×2,000h(630ℓ)이며, 하단부에서는 용량 20㎥/분의 송풍기에 인버터 주파수를 40㎑로 조절하여 12㎥/분 속도로 분뇨탱크 내의 악취 물질을 체류시간 3초로 유지시키며 실험하였다. 본체 최하부 저수조에는 3,000ℓ의 수용액이 본체 외부에 있는 용량 40ℓ/분의 순환수 공급펌프에 의해서 본체 내의 상·중부에 있는 2단의 스프레이노즐로 연속 분사된다. 실험용 활성탄 흡착탑의 규격은 400L×600W×1,220H×2EA(240ℓ)이며, 운전 조건은 송풍기 용량 100㎥/분, 주파수 60㎑, 정압 250㎜Aq, 통과속도 0.5m/sec, 흡착탑 내의 악취 물질 체류시간은 1초로 유지하는 조건에서 실험하였다.
실험에 이용한 시료는 분뇨 및 축산폐수 처리공정에서 배출되는 악취 물질이며, 악취 물질 항목은 암모니아(NH3), 황화수소(H2S), 메틸메르캅탄(CH3SH)을 측정하여 분석하였다. 반응기(본체)에서의 악취 물질 제거효율을 분석하기 위해서 반응기의 유입구와 배출구에 측정구를 설치하여 시료를 채취하였다. 악취 물질의 측정 및 분석방법은 하기 표 1과 같다.
악취 물질 측정 및 분석 방법
구 분 |
측정방법 |
분석방법 |
암모니아 |
흡수법(0.5% 붕산용액) |
UV/VIS |
황화합물류 |
테들러 백 |
GC/FPD |
실시예 1
반응기 내부의 가스체류시간을 3초로 유지시키기 위해 송풍기 동력에 설치된 인버터의 주파수를 40㎑로 조절하여 송풍 용량을 12㎥/분 속도로 반응기 내에 공급하였으며, 수용액 중의 목(죽)초액의 농도는 5%, 7%, 10%로 변화시키면서 실험하였다. 제거장치 본체로 공급되는 인입가스의 평균농도는 암모니아 3.32ppm, 황화수소 0.77ppm, 메틸메르캅탄 0.02ppm 로 나타났다. 반응기를 거친 배출가스의 평균농도는 목(죽)초액 농도가 10%인 경우 암모니아 0.29ppm, 황화수소 0.14ppm, 메틸메르캅탄 ND 로 나타나 제거효율은 암모니아 99.1%, 황화수소 81.8%, 메틸메르캅탄 100% 이었다. 실험결과 반응기에서 악취 물질의 제거효율은 수용액 중의 목(죽)초액 농도가 높을수록 악취 물질 제거효율이 높게 나타났다. 목(죽)초액 탈취제 주입농도 변화별 악취 물질 제거효율은 하기 표 2와 같다.
항 목 |
구 분 |
목(죽)초액 주입농도 |
5% |
7% |
10% |
NH3(ppm) |
인입농도 |
3.32 |
3.32 |
3.32 |
배출농도 |
0.42 |
0.50 |
0.29 |
처리효율(%) |
87.4 |
98.5 |
99.1 |
배출규제농도 |
2 이하 |
2 이하 |
2 이하 |
H2S(ppm) |
인입농도 |
0.77 |
0.77 |
0.77 |
배출농도 |
0.25 |
0.21 |
0.14 |
처리효율(%) |
67.5 |
72.7 |
81.8 |
배출규제농도 |
0.06 이하 |
0.06 이하 |
0.06 이하 |
CH3SH(ppm) |
인입농도 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
배출농도 |
ND |
ND |
ND |
처리효율(%) |
100 |
100 |
100 |
배출규제농도 |
0.004 이하 |
0.004 이하 |
0.004 이하 |
목(죽)초액 스크라버 탈취장치가 악취 물질 제거효율이 높은 것은 목(죽)초액의 주성분인 초산의 흡수, 중화반응과 그 외의 유기산과 중성 성분, 염기성 성분 등 280여 종의 다양한 미량원소들의 산화, 분해 및 마스킹 등의 복합적인 메카니즘에 의해서 악취 물질이 제거되거나 수중에 고착되는 등의 작용으로 예상된다. 예상되는 주요 반응은 다음과 같다.
CH3COOH → CH3COO- + H- ------- ① NH₃+ H2O → NH4 + + OH- -------- ②
CH3COO- + NH4 + → CH3COONH₄--- ③ CH3COO- + H2S→ CH3COOH + HS- -- ④
CH3COO- + CH3SH→ CH3COOH + CH3S- --- ⑤
즉, 반응 목(죽)초액의 주성분인 초산(CH3COOH)은 수용액 중에서 식 ①과 같이 아세트산이온(CH3COO-)과 수소이온(H+)으로 해리된다. 또한, 목(죽)초액 스크라버에 유입되는 악취 물질 중 암모니아(NH3) 가스는 식 ②와 같이 수용액 중에 가수분해하여 암모늄이온(NH4 +)과 수산이온(OH-)으로 해리한다. 따라서 목(죽)초액 스크라버를 운전중 목(죽)초액 수용액은 암모늄이온의 영향으로 pH가 상승한다. 악취 물질 중 암모니아 (NH3) 가스는 목(죽)초액 수용액 중의 초산이온과 산 염기 반응에 의해 식 ③에서와 같이 초산암모늄염(CH3COONH4)이 되면서 악취가 제거되며, 악취 물질 중 황화수소 (H2S) 가스는 목(죽)초액 수용액 중의 초산이온과 산 염기 반응에 의해 식 ④에서와 같이 초산(CH3COOH)과 HS-의 고착된 비휘발성 염이 되면서 악취가 제거된다. 또한, 악취 물질 중 메틸메르캅탄(CH3SH) 가스는 죽초액 수용액 중의 초산이온과 산 염기 반응에 의해 식 ⑤에서와 같이 초산(CH3COOH)과 CH3S-의 고착된 비휘발성 염이 되면서 악취가 제거된 것으로 예상된다.
실시예 2
악취 물질을 제거하기 위해서 실시예 1에서 사용한 반응기와 동일한 반응기를 제작하여 반응기 1과 반응기 2를 직렬로 연결하여 제거효율을 평가하고자 실험을 실시하였다. 실험 조건은 내부의 가스 체류시간을 6초로 유지시키기 위해 송풍기 동력의 주파수를 40㎑로 조절하여 송풍 용량을 12㎥/분 속도로 반응기 1과 반응기 2기에 직열로 연속 공급하였으며, 수용액 중의 목(죽)초액의 농도는 7%로 하였다.
제거장치 본체로 공급되는 인입가스의 평균농도는 암모니아 12.51ppm, 황화수소 15.53ppm, 메틸메르캅탄 0.22ppm로 비교적 고농도로 유입시켰다. 목(죽)초액 스크라버 1을 통과한 배출가스의 평균농도는 암모니아 1.84ppm, 황화수소 4.37ppm, 메틸메르캅탄 0.04ppm 으로 나타나 제거효율은 암모니아 85.3%, 황화수소 71.9%, 메틸메르캅탄 81.8% 이었다. 목(죽)초액 스크라버 2를 통과한 배출가스의 평균농도는 암모니아 0.14ppm, 황화수소 0.88ppm, 메틸메르캅탄 ND로 나타나 제거효율은 암모니아 92.5%, 황화수소 79.9%, 메틸메르캅탄 100% 이었다. 목(죽)초액 스크라버 1과 목(죽)초액 스크라버 2를 연계한 악취 물질 제거효율은 하기 표 3과 같다.
항목 |
단위 |
배출규제농도 |
인입농도 |
스크라버1 배출농도 |
처리효율(%) |
스크라버2 배출농도 |
처리효율(%) |
총처리효율(%) |
NH3
|
ppm |
2 이하 |
12.51 |
1.84 |
85.3 |
0.14 |
92.5 |
98.9 |
H2S |
ppm |
0.06이하 |
15.53 |
4.37 |
71.9 |
0.88 |
79.9 |
94.3 |
CH3SH |
ppm |
0.004이하 |
0.22 |
0.04 |
81.8 |
ND |
100 |
100 |
실험결과 목(죽)초액 스크라버에서 악취 물질의 제거효율은 반응기의 수를 증가시켜 체류시간은 길게 하고 악취 물질의 농도는 낮게 할수록 제거효율이 크게 나타났다. 따라서 악취 물질이 고농도일 경우 목(죽)초액 스크라버의 수를 여러개를 직렬로 연결하면 제거효율을 높일수 있게 된다. 반응기 내 체류시간을 증가시키면 악취 물질 제거효율이 증가할 것이나 경제성을 고려하여 설치해야할 것이다.
실시예 3
악취 물질을 제거하기 위해서 실시예 1에서 사용한 목(죽)초액 스크라버 1기와 활성탄 흡착탑 1기를 직렬로 연결하여 제거효율을 평가하고자 실험을 실시하였다. 실험 조건은 목(죽)초액 스크라버에 주입한 목(죽)초액의 농도는 7% 로 하였고 가스 체류시간은 3초로 유지하였다. 목(죽)초액 스크라버에 직렬로 연결한 활성탄 흡착탑의 활성탄의 용량은 240ℓ이며, 반응기 체류시간은 1초로 하였다.
제거장치 본체로 공급되는 인입가스의 평균농도는 암모니아 7.71ppm, 황화수소 1.61ppm, 메틸메르캅탄 0.75ppm 이었다. 목(죽)초액 스크라버를 통과한 배출가스의 평균농도는 암모니아 0.19ppm, 황화수소 0.83ppm, 메틸메르캅탄 0.37ppm 으로 제거효율은 암모니아 97.5%, 황화수소 48.4%, 메틸메르캅탄 50.7% 이었다. 활성탄 흡착탑을 통과한 악취 물질의 평균 농도는 암모니아 0.09ppm, 황화수소 ND, 메틸메르캅탄 ND로 제거효율은 암모니아 52.6%, 황화수소 100%, 메틸메르캅탄 100% 이었다. 목(죽)초액 스크라버와 활성탄 흡착탑을 연계한 악취 물질 제거효율은 하기 표 4와 같다.
항목 |
단위 |
배출규제농도 |
인입농도 |
스크라버배출농도 |
처리효율(%) |
활성탄탑 배출농도 |
처리효율(%) |
총처리효율(%) |
NH3 |
ppm |
2 이하 |
7.71 |
0.19 |
97.5 |
0.09 |
52.6 |
98.8 |
H2S |
ppm |
0.06이하 |
1.61 |
0.83 |
48.4 |
ND |
100 |
100 |
CH3SH |
ppm |
0.004이하 |
0.75 |
0.37 |
50.7 |
ND |
100 |
100 |
목(죽)초액 스크라버와 활성탄 흡착탑을 직렬로 연결하고, 악취 물질의 오염도를 높게 유지할 때 목(죽)초액 스크라버에서 제거효율이 50% 내외로 비교적 낮은 황화수소와 메틸메르캅탄은 활성탄 흡착탑에서 완전히 제거하고, 활성탄 흡착탑에서 제거효율이 낮은 암모니아는 목(죽)초액 스크라바에서 97% 이상의 높은 효율로 처리하는 상호 보완적인 기능을 유지하여 고농도의 악취 물질을 처리하게 된다. 본 발명은 현장 실증 실험을 통해서 기존 유통되는 탈취제 보다도 탈취 효율이 매우 큼을 발견했다. 또한, 외국에서 개발되어 시판되는 기존의 탈취제 보다도 성능이 우수함을 발견했다. 따라서 수입대체 효과와 해외 수출을 통한 국가 경쟁력 제고에도 도움이 될 것으로 기대된다.
상기의 실험 외에 녹색식물 재료별 조성 성분과 탈취제 농도별 악취 발생원에서의 악취 물질 제거 효율과 탈취제를 대기중 또는 수중에서 사용할 경우 탈취제 제조 재료별 또는 악취 농도별 악취 물질 제거 효율 등은 본 발명의 요약서와 특허청구범위에 일부 나타내었다.