KR100728613B1 - 목초액 조성물의 이용 방법 및 장치 - Google Patents

목초액 조성물의 이용 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목초액 조성물을 원액 또는 원액을 물에 희석한 목초액 수용액을 고온, 고압 및 강력한 진동의 기계적, 열적인 물리, 화학적인 작용으로 제조한 활성화된 목초액 조성물의 증기와 가스 및 미립자를 피체물과 접촉시키면, 용액 상태로 분사하는 것보다 800배 내지 1,000배로 부피가 확대되면서 접촉 대상 물체의 표면을 순식간에 도포하여 침투, 흡수, 산화, 중화 등의 물리, 화학반응이 촉진되는 방법을 제공한다. 활성화된 목초액 조성물의 증기와 가스 및 미립자가 병해충 방지, 소독, 살균, 냄새 제거, 물질의 용해 및 세정, 식물 영양, 토양 개량, 오염된 토양의 정화 및 저질 유류의 유동성 개선 등에 탁월한 기능을 갖게 하는 방법에 있어서, 초음파 분무장치, 스팀 분무장치, 열판(히터) 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 사용하는 것을 특징으로 하는 목초액 조성물의 이용 방법 및 장치를 제공한다.
목초액 조성물, 분무장치, 초음파, 열판, 스팀, 에어 노즐, 고압 분무, 병해충방지, 소독, 살균, 냄새 제거, 용해, 세정, 식물 영양, 토양 개량, 오염토양 정화, 유동성 개선

Description

목초액 조성물의 이용 방법 및 장치{Apparatus and wood vinegar composition prepared using the method}
도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 목초액 분무장치 및 세정장치의 개략도이다.
도 1은 흡입된 악취 물질을 제거하는 목초액 분무장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2 내지 도 3은 폐기물(음식물쓰레기) 보관 용기 내의 악취 물질을 제거하는 목초액 분무장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 4 내지 도 5는 탱크 내부 벽체에 부착한 원료 물질을 제거하는 세정장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 6 내지 도 7은 차량의 탱크 내부에서 배출되는 악취 물질을 제거하는 목초액 분무장치를 개략적으로 나타낸 구성도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 본체 12 : 유입구
13 : 배출구 14 : 송풍기
15 : 초음파 분무장치 16 : 스팀 분무장치
17 : 열판(히터) 분무장치 18 : 에어 분무장치
19 : 고압 분무장치 20 : 분사기
21 : 내부 칸막이 22 : 수용액 저장탱크
23 : 습윤 가스 제거 판 24 : 흡착제 또는 촉매 탑
25 : 초음파 진동자 26 : 열판
27 : 공기 압축기 28 : 압축 펌프
29 : 히터 30 : 정량 펌프
31 : 타임 제어기 32 : 온도계
33 : 온도 제어기 34 : 스팀 라인
35 : 벤츄리 노즐 36 : 열 발생기
37 : 보일러
본 발명은 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자를 대기와 수중 및 토양 중의 기상, 액상 및 고상의 물체에 접촉시키면 순식간에 도포하여 병해충 방지제, 소독 및 살균제, 냄새 제거제, 식물 영양제 및 토양 개량제의 기능을 증가시키고, 화학물질과 반응하여 용해성 증가 및 세정과 오염된 토양의 정화, B-C유 등의 저질 유류의 점도를 낮추어 유동성을 증가시키고, 연소효율 상승 및 배기가스의 오염도를 낮추는 뛰어난 기능이 있음을 발견하였다.
즉, 목초액 조성물을 원액 또는 원액을 물로 희석한 목초액 수용액을 초음파 분무장치, 스팀 분무장치, 열판(히터) 분무장치에 주입하거나, 목초액 수용액을 가온하여 에어 분무장치, 고압 분무장치에 주입하면, 분무장치의 기계적 또는 열적 작용에 의한 물리, 화학적인 변화로 인하여 생성된 목초액 증기와 가스 및 미립자 가 활성을 나타낸다.
목초액 조성물을 원액 또는 원액을 물로 희석한 목초액 수용액을 초음파 진동판 위에 일정량씩 공급하고, 초음파 진동자의 진동수를 20,000 내지 40,000 ㎐범위로 조정하면 압축력과 팽창력이 반복적으로 나타나면서 10㎛ 내외의 미세한 기포가 생성된다.
이러한 기포는 일 초에 수만 번씩 생성, 소멸을 거듭하면서 점점 입경이 커지게 된다. 어느 일정 입경 이상이 되면 이 기포는 단번에 수축 폭발하면서 매우 큰 충격파를 일으키게 된다. 이 충격파는 큰 압력을 발생시킴과 동시에 순간적인 고열을 일으켜 액체 내의 여러 가지 물리, 화학적인 작용을 일으키는 원동력이 된다.
즉, 목초액 조성물을 구성하는 유기산 등의 복합적인 성분이 초음파의 강력한 진동과 부분적인 가열, 강력한 장력으로 작은 기포가 발생하여 터지게 되면 기계적 작용에 의하여 화학적 변화를 일으키고, 목초액 조성물이 미세하게 분쇄되어 기체의 부피가 800배 내지 1,000배로 커짐에 따른 비표면적의 증가는 피체물과 접촉 효과와 물리, 화학적인 반응을 촉진시켜 기능을 증가시킴을 발견하였다.
또한, 목초액 증기와 가스 및 미립자의 생성속도와 량을 증가시키고, 활성효과를 높이기 위하여 히터, 스팀, 온수 등의 가온 시설을 목초액 수용액 저장 탱크에 설치하고, 목초액 수용액을 가온하여 초음파 분무장치 또는 스팀 분무장치 또는 열판(히터) 분무장치 또는 에어 분무장치 또는 고압 분무장치에 공급하거나, 초음파 분무장치와 열판(히터) 분무장치 내부에 공급한 목초액 수용액을 가온하거나, 에어 분무장치와 고압 분무장치의 경우 분사기의 노즐 부분을 가온하여 목초액 수용액을 통과시키면 활성화가 크게 촉진됨을 발견하였다.
목초액에 함유한 유기산 등의 100 여종의 성분이 물리, 화학적인 변화가 수반되면서 생성되는 증기와 가스 및 미립자가 토양과 수중 및 대기 중에 있는 동식물 등의 피체물과 화학물질 및 대기오염(악취) 물질과 접촉하게 되면 물리적, 화학적 및 생물학적인 반응을 일으킨다.
목초액 수용액 저장 탱크에 히터, 스팀, 온수 등을 공급하여 목초액 수용액의 수온이 섭씨 40도 내지 섭씨 80도(최적은 수온은 섭씨 60도)가 되도록 가온하여 초음파 분무장치 또는 스팀 분무장치 또는 열판(히터) 분무장치 또는 에어 분무장치 또는 고압 분무장치에 공급하거나, 초음파 분무장치와 열판(히터) 분무장치 내부에 공급한 목초액 수용액의 수온이 섭씨 40도 내지 섭씨 80도(최적은 수온은 섭씨 60도)가 되도록 가온하거나, 에어 분무장치나 고압 분무장치의 경우 분사기에 히터, 스팀, 온수 등을 공급하여 섭씨 100도 내지 섭씨 150도로 가온하면, 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자의 량을 증가시키고, 피체물과 접촉효과를 더욱 높인다.
상기의 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자를 분무장치를 사용하여 대기 또는 수중 악취 물질과 접촉시키면 순간적으로 악취 원인 물질과 반응하여 흡수, 중화, 산화 등의 기작으로 제거하며, 미세한 입자가 접촉하기 때문에 주변의 동식물에도 영향이 적고, 적은 양으로 효과를 크게 내는 장점이 있다.
상기의 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자를 분무장치를 사용하여 식물 과 토양 및 수중에 공급하면 목초액 중에 함유한 타르 성분과 유기산 등의 성분이 활성화되어 병해충 방지 기능이 증가 되고, 각종 박테리아, 포자, 균, 바이러스 등과 같은 미생물의 증식 및 감염 예방과 살균 및 소독의 효과가 뛰어나며, 잔류 기간이 길기 때문에 과실수의 무농약 재배와 물고기의 병균 예방 등에 효과가 크게 나타난다.
상기의 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자를 분무장치를 사용하여 식물의 잎과 줄기 및 토양에 공급하면 목초액 중에 함유한 초산 등의 유기산이 활성화되어 식물의 생장 촉진을 통한 수확 증대와 품질을 향상시키는 식물 영양제와 토양 개량제의 기능을 증가시킨다.
상기의 목초액 수용액을 상온에서 벤젠과 톨루엔 및 자일렌 등의 화학물질과 혼합할 경우 수용성인 목초액 조성물이 석유 화학물질과 혼합이 잘 이루어지지 않지만, 목초액 조성물에 기계적 및 열적인 변화를 주어 목초액 증기와 가스 및 미립자 형태로 벤젠과 톨루엔 및 자일렌 등의 화학물질과 접촉시키면 화학반응이 촉진되면서 흡수와 용해 등의 반응으로 혼합되면서 악취 물질도 제거됨을 발견하였다.
석유화학공장의 원료 탱크, 정제 탱크, 유조선 저유탱크, 폐기물 보관 및 운반용기의 세정에 기존의 방법은 고온, 고압의 스팀을 이용하거나, 스팀에 특수 화학물질을 혼합하여 사용한다.
상기의 탱크 세정에 스팀을 이용한 경우에는 용기 내부에 부착된 원료 물질을 제거하는데 탱크의 크기에 따라 1일 내지 30일의 장기간이 소요되기 때문에 에너지 비용 증가, 세정 폐수량 증가 및 처리 문제, 생산작업 지연으로 인한 작업손 실 등이 크게 나타나며, 스팀에 특수 화학물질을 혼합하여 사용하는 경우에는 작업손실은 줄 일 수 있으나, 설비의 부식과 작업자의 위생 및 환경 오염 등의 문제를 야기한다.
고온의 스팀에 무자극, 무독성의 특성을 갖는 목초액 조성물을 혼합하여 사용한 경우 천연물질인 목초액 조성물이 용기 내부에 부착된 화학물질을 용해하여 작업시간을 1/3로 단축하고, 휘발성을 갖는 자극적인 냄새를 흡수, 중화, 용해 등의 기작에 의하여 제거하기 때문에 작업 손실의 감소와 세정작업 단축, 에너지 비용 감소, 세정 폐수량 감소, 작업자의 위생문제 개선, 주변 환경오염 저감과 무자극성, 무독성, 비인화성 및 비 폭발성의 목초액 조성물 사용으로 안전성이 우수하고 취급도 용이하다.
또한, B-C유 등의 질이 낮은 유류를 보일러 연료 등으로 사용한 경우 기존의 방법은 연료의 점도를 낮추어 버너에 원활히 공급하기 위하여 열교환기를 통하여 연료를 예열하고, 계면활성제, 희석제 등의 화학물질을 주입한다.
상기의 질이 낮은 저질 유류의 점도를 낮추어 유동성을 증가시키기 위하여 계면활성제 등의 첨가제를 사용할 경우 연료의 점도를 낮추는데 한계가 있기 때문에 불완전 연소에 의한 관로에 스케일이 다량 생성하여 열전달 효율이 감소하고, 검댕의 다량 발생으로 대기오염물질을 증가시킨다.
그러나 천연물질인 목초액 조성물을 사용할 경우 저질 유류의 점도를 계면활성제와 희석제를 사용한 경우의 80 cP 보다 낮은 60 cP 까지 낮출 수 있기 때문에 불완전 연소에 의한 관로에 스케일 생성을 줄여 열전달 효율 증가와 에너지 비용을 절감하고, 검댕을 포함한 대기오염물질의 발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 각종 유해 중금속과 유류 성분 등으로 오염된 토양을 정화하는 기존의 방법은 토양을 소각하는 방법과 미생물제제를 이용하여 분해하는 방법 및 공기와 스팀을 공급하여 휘발하는 방법이 있다.
상기의 오염된 토양 정화방법 중에서 연소는 연료 소비에 따른 에너지 비용 증가와 토양의 함유된 유해물질 이외에 유기물을 완전히 제거하여 토양의 생명을 잃게 되는 문제가 있으며, 미생물제제를 이용하는 방법은 유류 성분 등의 유기물에 의하여 오염된 토양에 국한하여 사용되며, 오염물질을 분해하는데 장기간 소요되는 문제가 있다.
공기를 이용하는 방법은 휘발성 물질로 오염된 토양에 사용 가능하나 제거효율이 낮고, 스팀을 이용하는 경우는 스팀 생산에 따른 에너지 비용이 증가하나 스팀의 고열에 의한 오염물질의 분해와 증발에 의한 제거 효과가 높은 장점이 있다.
오염된 토양 정화에 목초액 조성물을 증기와 가스 및 미립자로 변화시켜 토양 중의 오염물질과 접촉시키면 목초액 조성물의 오염물질 용해 및 산화, 분해 및 발효 등의 물리, 화학 및 생물학적인 기능이 복합적으로 이루어지기 때문에 오염된 토양의 정화 효과를 높이는 장점이 있다.
또한, 매립된 쓰레기를 꺼내어 선별하기 이전에 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자를 매립된 쓰레기 층에 공급하면 미분해된 쓰레기의 분해 속도를 높이고, 대기 중으로 발생하는 악취와 침출수에서 발생하는 악취의 제거 능력이 뛰어나다.
이러한 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자로 살포하면 소량의 사용으로 제반 효과를 크게 나타내기 때문에 경제적이며, 주변환경에 영향이 적은 장점이 있다.
목초액 조성물은 활엽수, 침엽수, 초목 등의 녹색식물을 하나 또는 하나 이상을 혼합하여 열분해 하여 발생하는 증기를 포집하기 위하여 냉각, 응축하고, 이를 분리 또는 여과, 숙성 또는 정제의 가공 과정을 거쳐 제조하거나, 가온 또는 증류, 또는 덖음 하여 발생하는 액체 물질 또는 증기를 포집하기 위하여 냉각, 응축하고, 이를 분리 또는 여과, 숙성 또는 정제의 가공 과정을 거친 목초액 조성물 또는 2종 이상의 목초액 조성물이 혼합된 목초액이 혼합된 조성물 또는 상기의 목초액 조성물에 병해충 방지제의 원료, 살균제의 원료, 소독제의 원료, 냄새 제거제의 원료, 세정제의 원료, 식물 영양제의 원료, 토양 개량제의 원료, 토양오염 제거제의 원료, 계면활성제의 원료 및 희석제의 원료를 단독 또는 둘 이상이 함유된 목초액이 함유된 조성물(이하 목초액 조성물이라 한다) 의 원액이나 원액을 물에 희석하여 사용한다.
목초액 조성물의 병해충 방지, 살균, 소독, 냄새 제거, 식물영양, 토양 개량, 용해, 세정, 오염된 토양 정화, 저질 유류 성분의 유동성 개선 등의 다양한 기능의 변화는 목초액 조성물의 재료와 목초액 조성물의 열분해 온도 및 증기 채취 온도 등의 제조 조건과 여과, 숙성 등의 가공 조건 및 목초액 조성물에 가해지는 초음파, 열 등의 사용 방법에 따라 나타나는 성분의 차이를 활용하는 것이다.
병해충 방지제, 소독제, 살균제, 냄새 제거제, 용해제, 세정제, 식물 영양 제, 토양 개량제, 오염된 토양 정화제, 저질 유류의 유동성 개선제 중에서 선택된 용도의 재료를 단독 또는 둘 이상 혼합한 원료 또는 원료를 물에 용해한 수용액의 종래 사용 방법으로는 에어 분사장치나 고압 분무장치를 이용하는 방법이 주로 사용된다.
상기의 기존의 방법은 수용액을 상온에서 살포하기 때문에 수용액의 입자가 크고, 각각의 단순한 기능만을 이용하기 때문에 접촉하는 물체의 도포 효과가 낮으며, 물리, 화학적인 반응 효과도 낮게 나타난다.
또한, 수온이 섭씨 0도 내지 섭씨 30도 범위의 상온에서 미세한 액체 상태로 살포되기 때문에 활성화된 증기나 가스로 확산 되는 방식보다 부피의 증가가 적어 수용액의 소비량이 많아 경제성이 낮고, 주변환경에 미치는 영향도 크게 나타난다.
본 발명은 목초액 조성물에 물리, 화학적인 변화를 주어 활성화된 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 이용하는 방법 및 장치에 사용하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은 목초액 조성물이 초음파의 작용과 가열(히터), 고압에 의한 기계적, 열적 작용으로 물리, 화학적인 변화가 수반됨에 따라 형성된 증기와 가스 및 미립자는 대기와 수중 및 토양 중의 피체물과 접촉 효과를 높여 병해충 방지제, 소독 및 살균제, 냄새 제거제, 식물 영양제 및 토양 개량제 등의 기능을 증가시키며, 원료 물질의 용해와 화학물질의 세정, 오염된 토양의 정화 및 B-C유 등의 저질 유류의 점도를 낮추어 연소 효율을 높이고, 배기가스의 오염을 낮추는 기능이 있음을 발견하였다.
본 발명의 목적은 하수 및 폐수처리장, 분뇨 및 축산폐수처리장, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수 찌꺼기 처리장, 음식물 자원화시설, 건조시설, 축사시설, 소각시설, 산업시설, 온실 등에서 발생 되는 대기 또는 수중의 암모니아, 황화합물, 카르보닐화합물, 지방산류, 탄화수소 등의 대기오염(악취) 물질의 제거와 음식물, 분뇨, 축산폐수, 유독물질 등의 보관 및 운송 차량에서 작업중 발생 되는 악취 물질의 제거와 식물, 토양, 수중, 대기중의 병해충 방지, 살균, 소독, 식물 영양 및 토양 개량 효과의 증가와 화학물질의 용해 및 탈취와 원료 저장용기, 정제용기, 원유 운송선박 등의 세정과 오염된 토양의 정화와 저질 유류의 유동성을 개선하기 위하여 목초액 조성물을 사용함에 있어서 초음파 분무장치, 스팀 분무기, 열판(히터) 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 하나 이상 사용하거나, 이 외의 분무 장치와 연계하여 사용하는 방법을 제공한다.
본 발명은 물질의 기능을 높이기 위하여 초음파 분무장치, 스팀 분무장치, 열판(히터) 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 하나 이상 사용하거나, 이 외의 분무 장치와 연계하여 사용함에 있어서 목초액 조성물에만 국한하는 것은 아니다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
반응기 본체(11);
상기 반응기 본체(11)와 서로 연결된 저장탱크(22)로부터 공급된 목초액 조성물을 상기 반응기 본체(11) 내부에 분사하기 위한 분사기(20);
상기 분사기(20)가 상기 반응기 본체(11)에 접촉하는 지점에서 반응기 내부로 향하여 열을 발생시키는 열 발생기(36);
상기 반응기 본체(11)와 상기 저장탱크(22) 사이에 위치하여 목초액 조성물의 공급량을 조절하는 정량 펌프(30); 및
상기 분사기(20)와 정량 펌프(30)의 사이에서 목초액 조성물을 증기 또는 가스로 변환시키기 위한 증기 또는 가스 발생기;를 구비하는 목초액 분무장치를 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 반응기 본체(11); 상기 반응기 본체(11)와 서로 연결된 저장탱크(22)로부터 공급된 목초액 조성물을 상기 반응기 본체(11) 내부에 분사하기 위한 분사기(20); 상기 분사기(20)가 상기 반응기 본체(11)에 접촉하는 지점에서 반응기 내부로 향하여 열을 발생시키는 열 발생기(36); 상기 반응기 본체(11)와 상기 저장탱크(22) 사이에 위치하여 목초액 조성물의 공급량을 조절하는 정량 펌프(30); 및 상기 분사기(20)와 정량 펌프(30)의 사이에서 목초액 조성물을 증기 또는 가스로 변환시키기 위한 증기 또는 가스 발생기;를 구비하는 목초액 분무장치를 제공한다.
상기 분무장치는 초음파 분무장치(15), 열판(히터) 분무장치(16), 스팀 분무장치(17), 에어 분무장치(18) 및 고압 분무장치(19) 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
또한 상기 스팀 발생기는 스팀을 생산하여 반응기 본체(11)에 공급하기 위한 보일러(37), 상기 보일러(37)에서 생산한 스팀이 이동하는 스팀 라인(34) 및 상기 스팀과 목초액 조성물을 혼합하기 위하여 스팀 라인(34) 내부에 설치된 벤튜리 노즐(35)을 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면, 목초액 조성물의 원액 또는 원액을 물에 용해한 목초액 수용액을 토양과 수중 및 대기 중에 있는 피체물과 화학물질 및 대기오염(악취) 물질 등과 접촉하게 하는 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조함으로써 병해충 방지제, 살균제, 소독제, 냄새 제거제, 식물 영양제 및 토양 개량, 원료 물질의 용해와 화학물질의 세정, 오염된 토양의 정화 및 B-C유 등의 저질 유류의 점도 저하 등의 기능을 탁월하게 할 수 있다.
상기 목초액 조성물은 활엽수, 침엽수, 및 초목 녹색식물 중 하나 이상을 열분해, 가온, 증류, 또는 덖음하여 발생한 액체 또는 증기를 포집하여 냉각, 응축, 숙성, 여과, 증발, 및 증류 중에서 선택된 하나 이상의 가공 과정을 통하여 제조될 수 있다.
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또한, 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 내부의 악취 물질 제거를 위하여 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 악취 물질과 접촉시키는 방법으로 초음파 분무장치, 열판(히터) 분무장치, 스팀 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 내부에 연결하는 목초액 분무장치를 사용할 수 있다.
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또한, 원료, 화학물질 및 폐기물의 저장, 정제 탱크와 이송 라인, 이송 차량 및 유조선 원료 탱크 내부의 세정 또는 악취 물질 제거를 위하여 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 원료, 화학물질, 폐기물 또는 악취 물질과 접촉시키는 방법으로 초음파 분무장치, 열판(히터) 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 원료, 화학물질 및 폐기물의 저장, 이동, 정제 탱크 내부에 연결하는 세정 및 분무장치를 제조할 수 있다.
여기에서 목초액 조성물은 침엽수와 활엽수 및 초목 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 200℃ 내지 350℃에서 직접 또는 간접 열분해 하거나, 가마솥에서 대기압 또는 감압 상태에서 80℃ 내지 200℃로 가온하거나, 또는 가마솥에서 데워 익히는 덖음을 하고, 상기 열분해, 가온, 또는 덖음 과정에서 발생하는 액체 물질 또는 증기를 포집하여 이를 냉각 및 응축하고, 상기 냉각 또는 응축된 목초액 속에 함유된 유류 성분을 회수하기 위하여 유수 분리하고, 상기 목초액 속에 함유된 이물질 및 타르를 여과하고, 상기 목초액을 화학적 안정화를 위하여 상온 또는 가온하여 숙성하고, 상기 목초액 속에 함유된 이물질 및 타르를 분리하여 목초액 조성물을 제조한다.
또한, 목초액 증기와 가스 및 미립자를 식물이나 수중, 대기중 및 토양 중에 접촉시킬 경우 침투, 흡수, 중화, 산화, 분해, 발효 등의 물리, 화학 및 생물학적인 작용에 의해 병해충 방지, 살균, 소독, 냄새 제거, 식물영양, 토양 개량 및 오염된 토양 정화, 원료 물질 용해 등에 효과가 뛰어나며, 휘발성 유기화합물, 폐기물 등의 원료 탱크나 정제 탱크, 유조선 및 폐기물 운반차량의 세정과 탈취, 저질 유류의 유동성 개선 등에도 효과가 뛰어나다.
또한, 증기와 가스 및 미립자로 활성화된 목초액 수용액은 주변의 환경과 사람 및 가축에 영향을 미치지 않으며, 초음파 진동자 또는 열판(히터) 분무장치 또는 스팀 분무장치 또는 에어 분무장치 또는 고압 분무장치의 전원과 타이머를 연계할 경우에는 자동 운전이 가능하고, 전력비와 목초액 조성물을 절감한다.
이하, 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 목초액 증기와 가스 및 미립자를 이용하여 강제로 반응기로 유입시킨 악취 물질을 제거하는 분무장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 반응기 본체(11) 로 유입되는 악취 물질과 접촉시키는 방법에 있어서,
반응기 본체(11)의 하부 영역에는 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 본체에 공급하는 초음파 분무장치(15), 스팀 분무장치(16), 열판(히터) 분무장치(17), 에어 분무장치(18), 고압 분무장치(19)가 악취 물질의 유입량 및 악취 농도 등에 따라 단독 또는 둘 이상 설치되거나, 기타 분무장치와 연계하여 설치되며, 초음파 분무장치(15)와 열판(히터) 분무장치(17) 내부에는 송풍기(14)가 내장되어 목초액 증기와 가스 및 미립자를 외부로 이송시켜 분사기(20)를 통하여 본체(11) 내로 공급하여 악취 물질과 접촉시킨다.
유입구 전면에는 악취 물질을 상기 유입구(12)를 통해 본체 내로 강제로 이송시키기 위한 송풍기(14)가 반응기 본체(11)에 구비되며, 상기 송풍기를 통해 유입되는 악취 물질이 본체에 체류하는 시간을 증가시키기 위해 반응기 본체(11) 내에 내부칸막이(21)가 구비되어 있다.
또한, 에어 분무장치(18)의 공기 압축기, 또는 고압 분무장치(19)의 압축 펌프를 통하여 공급되는 목초액 수용액을 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자로 변환시키기 위하여 분사기(20)에 열 발생기(36)가 설치된다.
상기 본체(11)와 별도로 위치하고, 목초액 조성물의 원액 또는 원액을 물에 용해한 목초액 수용액이 저장탱크(22)가 구비되며, 저장 탱크 내의 목초액 조성물의 원액 또는 원액을 물에 용해한 목초액 수용액을 분무장치(15,16,17,18,19)에 주입하기 위하여 주입량과 시간 및 온도를 조절하는 정량 펌프(30)와 타임 제어기(31) 및 온도 제어기(33)가 구비된다.
상기의 분무장치(15,16,17,18,19)에서 생산된 목초액 증기와 가스 및 미립자가 하나 이상 설치된 분사기(20)를 통하여 반응기 본체(11)로 공급되며, 본체 후반부에는 흡착제 또는 촉매 탑(24)에 하나 이상 설치되어 있는 활성탄 등의 흡착제와 건식 또는 습식 촉매 층을 통과하면서 악취 물질이 고효율로 제거된다. 반응기 본체(11)와 흡착제 및 촉매 탑(24) 사이 또는 흡착제 및 촉매 탑(24)과 배출구(13) 사이에는 습윤 가스 제거용 습윤 가스 제거 판(23)이 하나 이상 설치된다. 또한, 악취 물질이 제거된 청정 가스가 배출되는 배출구(13)가 구비된다.
또한, 수세식 탈취장치, 흡착 탈취장치, 약품 흡수식 탈취장치, 화학 흡착 탈취장치, 액상촉매 탈취장치, plasma 탈취장치, 연소 탈취장치 및 생물 탈취장치를 하나 또는 둘 이상을 연결하여 사용할 수도 있다.
본 발명은 기능성 물질을 증기와 가스 및 미립자로 변화시켜 탈취장치로 유 입되는 악취 물질과 접촉시키기 위하여 초음파 분무장치, 스팀 분무장치, 열판(히터) 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 사용함에 있어서 목초액 조성물에만 국한하는 것은 아니다.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 목초액 증기와 가스 및 미립자를 이용하여 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기의 내부 악취 물질을 제거하는 목초액 분무장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기의 내부 악취 물질과 접촉시키는 방법에 있어서,
초음파 분무장치(15), 열판(히터) 분무장치(17)를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 본체(11)와 연결하도록 구비되어 있다.
폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 본체(11)의 하부 영역에는 초음파 분무장치(15)와 초음파 진동자(25) 및 송풍기(14), 또는 열판(히터) 분무장치(17)와 송풍기(14)가 구비되고, 반응기 본체의 상부 영역에는 목초액 수용액 저장 탱크(32)가 구비되며, 본체(11) 내에 설치되는 분사기(20) 수는 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기의 수량을 고려하여 하나 이상 설치된다.
저장 탱크(22) 내의 목초액 수용액을 반응기 본체의 분사구를 통하여 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기에 분사함에 있어서,
설정된 시간에 자동으로 가동과 정지가 반복되어 분무장치(15,17)에 상기 수용액을 공급 또는 정지하는 타임 제어기(31)와 목초액 수용액 저장 탱크(22) 또는 분무장치 내의 목초액 수용액에 설치되는 히터(29)와 설정된 온도를 자동으로 유지 하는 온도계(32) 및 온도 제어기(33)가 전면 또는 측면에 설치된다.
폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 본체(11)에 목초액 증기와 가스 및 미립자를 공급하는 분무장치(15,17)의 분무능력은 폐기물 보관 용기의 크기와 악취 물질의 종류 및 악취 농도 등에 따라 용량의 크기를 선택하며, 이들 분무장치의 선택과 수량은 분무 공간의 전체 용적과 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기의 수량 및 크기 등을 고려하여 상호 중복되지 않도록 하는 것이 경제적으로 유리할 것이다.
상기의 분무장치(15,17)를 통하여 목초액 증기와 가스 및 미립자를 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 본체(11)에 공급하는 목초액 수용액 저장 탱크(22)와 정량 펌프(30) 또는 밸브가 구비된다. 이러한 목초액 수용액 분무장치는 상기와 같이 별도로 준비될 수도 있지만, 상호 연계하여 이용할 수도 있다.
본 발명은 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 내의 악취 물질을 제거하는 기능성 물질을 증기와 가스 및 미립자로 변화시키기 위하여 초음파 분무장치, 열판(히터) 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 사용함에 있어서 목초액 조성물에만 국한하는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기의 내부 악취 물질과 접촉시키는 방법에 있어서,
에어 분무장치(18), 고압 분무장치(19)를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 본체(11)와 연결하도록 구비되어 있다.
폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 본체(11)의 하부 영역에는 에어 분무장치의 공기 압축기(27), 또는 고압 분무장치의 압축 펌프(28)가 구비되며, 폐기물 보 관 용기(11)에 설치되는 분사기(20) 수는 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기의 수량을 고려하여 하나 이상 설치된다.
또한, 에어 분무장치의 공기 압축기(27), 또는 고압 분무장치의 압축 펌프(28)를 통하여 공급되는 목초액 수용액을 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자로 변환시키기 위하여 분사기(20)에 열 발생기(36)가 설치된다.
저장 탱크(22) 내의 목초액 수용액을 반응기 본체의 분사 구를 통하여 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기에 분사함에 있어서,
설정된 시간에 자동으로 가동과 정지가 반복되어 분무장치(18,19)에 상기 수용액을 공급 또는 정지하는 타임 제어기(31)와 목초액 수용액 저장 탱크(22) 또는 분무장치 내의 목초액 수용액에 설치되는 히터(29)와 온도계(32) 및 온도 제어기(33)가 전면 또는 측면에 설치된다.
상기의 분무장치(18,19)를 통하여 목초액 증기와 가스 및 미립자를 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 본체(11)에 공급하는 목초액 수용액 저장 탱크(22)와 정량 펌프(30) 또는 밸브가 구비된다. 이러한 목초액 수용액 분무장치는 상기와 같이 별도로 준비될 수도 있지만, 상호 연계하여 이용할 수도 있다.
본 발명은 폐기물(음식물 쓰레기) 보관 용기 내의 악취 물질을 제거하는 기능성 물질을 증기와 가스 및 미립자로 변화시키기 위하여 에어 분무장치, 고압 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 사용함에 있어서 목초액 조성물에만 국한하는 것은 아니다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 목초액 증기와 가스 및 미립자를 이용하여 원료 탱크의 내부를 세정 또는 탈취하는 원료 탱크의 세정 및 탈취장치를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명은 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 원료 탱크의 내부 원료 물질과 접촉시키는 방법에 있어서,
원료, 화학물질, 폐기물 등을 저장하거나 정제하는 탱크와 이송 라인, 이송 차량 및 유조선의 원료 탱크(이하 원료 탱크이라 한다)의 내부 세정 또는 탈취에 이용하기 위하여 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 원료 탱크 본체(11)에 공급하는 스팀 분무장치(16), 열판(히터) 분무장치(17), 에어 분무장치(18), 고압 분무장치(19)를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 원료 탱크 본체(11)와 연결하도록 구비되어 있다.
분무장치(16,17,18,19)에서 생성되는 목초액 증기와 가스 및 미립자는 하나 이상 설치된 분사기(20)를 통하여 연료 탱크의 본체(11) 내부에 공급한다.
또한, 목초액 수용액을 분무장치에 공급하는 목초액 수용액 저장 탱크(22)가 구비되며, 분무장치(16,17,18,19)에는 분사기(20)가 상향 또는 하향으로 설치되며, 이들 분무 노즐의 수와 간격은 분무 공간의 전체 용적과 분무 영역이 상호 중복되지 않도록 하는 것이 경제적으로 유리할 것이다.
설정된 시간에 자동으로 가동과 정지가 반복되어 분무장치(15,17,18,19)에 상기 수용액을 공급 또는 정지하는 타임 제어기(31)와 목초액 수용액 저장 탱크(22) 또는 분무장치 내의 목초액 수용액 저장탱크(22) 내에 설치되는 히터(29)와 설정된 온도를 자동으로 유지하는 온도계(32) 및 온도 제어기(33)가 전면 또는 측 면에 설치된다.
상기의 분무장치(16,17,18,19)에서 생산된 목초액 증기와 가스 및 미립자가 분사기(20)를 통하여 원료 탱크 본체(11)의 벽체 등에 함유한 원료 물질과 흡수, 중화, 용해 등의 반응과정에서 생성된 가스가 가스 배출구(13)를 통하여 외부로 방출된다.
또한, 에어 분무장치(18)의 공기 압축기, 또는 고압 분무장치(19)의 압축 펌프를 통하여 공급되는 목초액 수용액을 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자로 변환시키기 위하여 분사기(20)에 열 발생기(36)가 설치된다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 원료 탱크의 내부 원료 물질과 접촉시키는 방법에 있어서,
원료 탱크의 내부 세정 또는 탈취에 이용하기 위하여 목초액 증기를 제조하여 원료 탱크 본체(11)에 공급하는 보일러(37)를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 원료 탱크 본체(11)와 연결하도록 구비되어 있다.
보일러(37)에서 생성되는 스팀은 스팀 라인(34)을 통하여 에어 분무장치(18)의 공기 압축기, 또는 고압 분무장치(19)의 압축 펌프에서 공급되는 목초액 수용액이 스팀 라인(34) 내부에 설치된 벤튜리 노즐(35)을 거쳐 스팀과 같이 본체(11) 내부에 공급된다.
또한, 목초액 수용액을 분무장치에 공급하는 목초액 수용액 저장 탱크(22)가 구비되며, 스팀 분무장치(16)에는 분사기(20)가 상향 또는 하향으로 설치되며, 이들 분사기의 수와 간격은 분무 공간의 전체 용적과 분무 영역이 상호 중복되지 않 도록 하는 것이 경제적으로 유리할 것이다.
본 발명은 기능성 물질을 증기와 가스 및 미립자로 변화시켜 원료 탱크의 내부 원료 물질과 접촉시키기 위하여 스팀 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 사용함에 있어서 목초액 조성물에만 국한하는 것은 아니다.
도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 목초액 증기와 가스 및 미립자를 이용하여 이동 차량의 탱크 내부 악취 물질에 분사하는 분무장치를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명은 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 차량의 탱크 내부에서 배출되는 악취 물질과 접촉시키는 방법에 있어서,
폐기물과 원료 물질 등을 이송하는 차량의 탱크 내부 탈취에 이용하기 위하여 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 이동 차량 목초액 분무장치의 본체(11) 내부에 공급하는 초음파 분무장치(15), 열판(히터) 분무장치(17)를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 원료 탱크 본체(11)와 연결하도록 구비되어 있다.
분무장치(15,17)에서 생성되는 목초액 증기와 가스 및 미립자는 하나 이상 설치된 분사기(20)를 통하여 이동 차량 반응기의 본체(11) 내부에 공급한다.
또한, 목초액 수용액을 분무장치에 공급하는 목초액 수용액 저장 탱크(22)가 구비되며, 분무장치(15,17)에는 분사기(20)가 상향 또는 하향으로 설치되며, 이들 분무 노즐의 수와 간격은 분무 공간의 전체 용적과 분무 영역이 상호 중복되지 않도록 하는 것이 경제적으로 유리할 것이다.
설정된 시간에 자동으로 가동과 정지가 반복되어 분무장치(15,17)에 상기 수용액을 공급 또는 정지하는 타임 제어기(31)와 목초액 수용액 저장 탱크(22) 또는 분무장치 내의 목초액 수용액 저장탱크(22) 내에 설치되는 히터(29)와 설정된 온도를 자동으로 유지하는 온도계(32) 및 온도 제어기(33)가 전면 또는 측면에 설치된다.
상기의 분무장치(15,17)에서 생산된 목초액 증기와 가스 및 미립자가 하나 이상 설치된 분사기(20)를 통하여 반응기 본체(11)로 공급되며, 본체 후반부에는 흡착제 또는 촉매 탑(24)에 하나 이상 설치되어 있는 활성탄 등의 흡착제와 건식 또는 습식 촉매 층을 통과하면서 악취 물질이 고효율로 제거된다. 또한, 악취 물질이 제거된 청정 가스가 배출되는 배출구(13)가 구비된다.
도 7을 참조하면, 본 발명은 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 차량의 탱크 내부에서 배출되는 악취 물질과 접촉시키는 방법에 있어서,
폐기물과 원료 물질 등을 이송하는 차량의 탱크 내부 탈취에 이용하기 위하여 목초액 증기와 가스 및 미립자를 제조하여 이동 차량 반응기 본체(11) 내부에 공급하는 에어 분무장치(18), 고압 분무장치(19)를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 원료 탱크 본체(11)와 연결하도록 구비되어 있다.
분무장치(18,19)에서 생성되는 목초액 증기와 가스 및 미립자는 하나 이상 설치된 분사기(20)를 통하여 이동 차량 반응기 본체(11) 내부에 공급한다.
또한, 목초액 수용액을 분무장치에 공급하는 목초액 수용액 저장 탱크(22)가 구비되며, 분무장치(18,19)에는 분사기(20)가 상향 또는 하향으로 설치되며, 이들 분무 노즐의 수와 간격은 분무 공간의 전체 용적과 분무 영역이 상호 중복되지 않도록 하는 것이 경제적으로 유리할 것이다.
설정된 시간에 자동으로 가동과 정지가 반복되어 분무장치(18,19)에 상기 수용액을 공급 또는 정지하는 타임 제어기(31)와 목초액 수용액 저장 탱크(22) 또는 분무장치 내의 목초액 수용액 저장탱크(22) 내에 설치되는 히터(29)와 설정된 온도를 자동으로 유지하는 온도계(32) 및 온도 제어기(33)가 전면 또는 측면에 설치된다.
또한, 에어 분무장치의 공기 압축기(27), 또는 고압 분무장치의 압축 펌프(28)를 통하여 공급되는 목초액 수용액을 활성화된 목초액 증기와 가스 및 미립자로 변환시키기 위하여 분사기(20)에 열 발생기(36)가 설치된다.
상기의 분무장치(18,19)에서 생산된 목초액 증기와 가스 및 미립자가 하나 이상 설치된 분사기(20)를 통하여 반응기 본체(11)로 공급되며, 본체 후반부에는 흡착제 또는 촉매 탑(24)에 하나 이상 설치되어 있는 활성탄 등의 흡착제와 건식 또는 습식 촉매 층을 통과하면서 악취 물질이 고효율로 제거된다. 또한, 악취 물질이 제거된 청정 가스가 배출되는 배출구(13)가 구비된다.
본 발명은 기능성 물질을 증기와 가스 및 미립자로 변화시켜 차량의 탱크 내부에서 배출되는 악취 물질과 접촉시키기 위하여 초음파 분무장치, 스팀 분무장치, 열판(히터) 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 사용함에 있어서 목초액 조성물에만 국한하는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 하기 실시 예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시 예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예
목초액 조성물의 제조
대나무 600 킬로그램과 편백나무 200 킬로그램을 열분해장치에 넣어 200℃ 내지 350℃로 유지하면서 간접 가열하고, 연기 속에 함유된 증기를 90℃ 내지 130℃에서 포집하여 냉각 및 응축시키고, 생성된 목초액을 약 30℃에서 6개월 숙성 및 분리함으로써 제조된 죽초액을 제조하였다. 상기 목초액을 기공의 크기가 10.0 ㎛과 2.0 ㎛인 필터로 각각 1회씩 여과하였다. 생성된 목초액의 타르 함량은 0.8 중량% 이었다.
목초액 조성물의 탈취능력 평가방법
탈취실험을 위하여 탈취장치 파일럿 플랜트를 제작하였으며, 시료는 상기의 목초액 조성물의 제조 방법으로 생산된 목초액 조성물을 사용하였다. 실험에 사용한 물과 목초액 조성물의 혼합 비율은 50:1로 조정하여 목초액 수용액을 제조하였다. 탈취실험은 목초액 수용액을 나선형 노즐로 미립자로 만들어 상온에서 악취 물질과 접촉시키는 고압 분무장치를 이용하는 방법과 목초액 수용액을 초음파 분무장치의 진동자에 주입하여 증기, 가스로 만들어 악취 물질과 접촉시키는 방법, 목초액 수용액을 스팀 분무장치의 물에 희석하여 증기로 만들어 악취 물질과 접촉시키는 방법을 사용하였다.
목초액 탈취장치 본체의 규격은 1,600W×1,000L×1,600H(2,500ℓ)으로 하였으며, 본체 하단부에서 용량 25㎥/분의 송풍기로 체류시간이 6초가 되도록 유지시키며, 분뇨 및 축산폐수 탱크 내의 악취 물질을 유입시켰다. 실험방법은 분사노즐을 이용하는 고압 분무장치를 사용한 경우에는 본체 최하부 저장 탱크의 목초액 수 용액을 용량 5ℓ/분의 순환수 공급펌프에 의해서 생성된 미립자를 2개로 나누어져 있는 반응기에 각각 2개의 나선형 노즐로 2.5ℓ/분씩 분산하여 연속 분사하였다. 초음파 진동자를 이용하는 초음파 분무장치를 사용한 경우에는 본체의 가스 입구 상부에 초음파 분무장치 1기에 목초액 수용액을 이용하여 생산된 가스와 증기 및 미립자를 2개의 반응기에 각각 1.5ℓ/분씩 분사기를 통하여 연속 분사하였다. 히터를 이용하는 증기를 생산하는 스팀 분무장치를 이용한 경우에는 본체의 가스 입구 상부에 스팀 분무장치 1기에 목초액 수용액을 이용하여 생산된 증기를 2개의 반응기에 각각 1.5ℓ/분씩 분산하여 분사기를 통하여 연속 분사하였다. 목초액 수용액은 실험에서 모두 동일한 조건이 되도록 물 1,000ℓ에 목초액 또는 목초액 20ℓ를 주입하여 2% 용액으로 제조하여 사용하였다.
실험에 이용한 시료는 분뇨 및 축산폐수 처리공정에서 배출되는 악취 물질이며, 악취 물질 항목은 암모니아, 황화수소, 및 복합악취를 측정하여 분석하였다. 반응기(본체)에서의 악취 물질 제거효율을 분석하기 위해서 반응기의 유입구와 배출구에 측정 구를 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
황화수소 테들러백 GC/FPD
복합악취 테들러백 공기희석관능법
실시예 1
분사노즐을 이용한 경우에는 반응기 내부의 가스 체류시간을 6초로 유지시키기 위해 송풍기 송풍 용량을 25㎥/분 속도로 반응기 내에 공급하였으며, 목초액 수용액이 용량 5ℓ/분의 순환수 공급펌프에 의해서 2개의 반응 실에 4개의 나선형 노즐로 연속 분사하였다. 초음파 분무장치를 이용한 경우에는 초음파 분무장치 1기에서 초음파 미립자가 2개의 분사 구를 통하여 2개의 반응기에 각각 1.5ℓ/분씩 연속 분사하였다. 스팀 분무장치를 이용한 경우에는 스팀 분무장치 1기에서 스팀이 2개의 분사 구를 통하여 2개의 반응기에 각각 1.5ℓ/분씩 연속 분사하였다. 목초액 수용액 중의 목초액 농도는 2.0%로 조제하여 실험하였다.
탈취장치 본체로 공급되는 인입 가스의 평균농도는 암모니아 25.0ppm, 황화수소 6.5ppm, 복합악취(희석배수) 2,000으로 나타났다. 분사노즐을 이용하여 탈취한 경우에는 1, 2차 반응기를 거친 배출가스의 평균농도는 암모니아는 3.4ppm으로 86.4%의 제거효율을 보였고, 황화수소는 2.2ppm으로 66.2%의 제거효율을 보였다.
초음파 분무장치를 이용하여 탈취한 경우에는 1, 2차 반응기를 거친 배출가스의 평균농도는 암모니아는 1.0ppm으로 96.0%의 높은 제거효율을 보였고, 황화수소는 1.2ppm로 81.5%의 높은 제거효율을 보였다. 스팀 분무장치를 이용하여 탈취한 경우에는 1, 2차 반응기를 거친 배출가스의 평균농도는 암모니아는 0.7ppm으로 97.2%의 높은 제거효율을 보였고, 황화수소는 0.8ppm으로 87.7%의 높은 제거효율을 보였다.
배출가스를 테들러백에 포집하여 복합악취를 공기 희석 관능 법으로 분석한 결과 분사노즐을 이용한 경우는 200 이하, 초음파 분무장치를 이용한 경우는 100 이하, 스팀 분무장치를 이용한 경우에는 50 이하로 나타났다.
실험결과 분사노즐을 이용하여 탈취한 경우보다 초음파 분무장치를 이용한 경우가 탈취효율이 크게 높았고, 초음파 분무장치를 이용한 경우보다 스팀 분무장치를 이용한 경우가 탈취효율이 더 높게 나타났다.
초음파 분무장치와 스팀 분무장치를 이용한 경우가 분사노즐을 이용한 경우보다 탈취효율이 높게 나타난 결과는 목초액 조성물을 구성하는 유기산 등의 성분이 초음파의 공동현상(Cavitation)과 고온, 고압 등의 작용으로 액체 상태보다 약 1,000배의 활성화된 증기와 가스 및 미립자가 생성되기 때문에 비표면적의 증가로 악취가스와 접촉효과가 대단히 커지며, 물리, 화학적인 반응의 결과로 탈취 효과가 급속도로 증가 된 것으로 판단된다. 목초액의 악취 물질 제거효율은 하기 표 2와 같다.
구　 분 NH3 (ppm) H2S(ppm) 복합악취(희석배수)
고압노즐 분무장치 유입농도 25.0 6.5 2,000
유출농도 3.4 2.2 200
처리효율(%) 86.4 55.2 90
초음파 분무장치 유입농도 25.0 6.5 2,000
유출농도 1.0 1.2 100
처리효율(%) 96.0 81.5 95
스팀 분무장치 유입농도 25.0 6.5 2,000
유출농도 0.7 0.8 50
처리효율(%) 97.2 87.7 97.5
실시예 2
목초액 수용액에 히터를 설치하여 수용액을 가온한 것을 제외하고는 목초액 조성물과 물과의 혼합비, 반응 조건 등을 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하였다.
목초액 수용액의 평균온도가 섭씨 약 60도가 되도록 가온한 상태에서 목초액 수용액을 고압 분무장치와 초음파 분무장치 및 스팀 분무장치에 공급하여 악취제거 효율을 평가하였다.
탈취장치 본체로 공급되는 인입 가스의 평균농도는 암모니아 28.5ppm, 황화수소 7.2ppm, 복합악취(희석배수) 2,000으로 나타났다. 분사노즐을 이용하여 탈취한 경우에는 1, 2차 반응기를 거친 배출가스의 평균농도는 암모니아는 3.2ppm으로 88.8%의 제거효율을 보였고, 황화수소는 2.0ppm으로 72.2%의 제거효율을 보였다.
초음파 분무장치를 이용하여 탈취한 경우에는 1, 2차 반응기를 거친 배출가스의 평균농도는 암모니아는 0.7ppm으로 97.5%의 높은 제거효율을 보였고, 황화수소는 0.9ppm로 87.5%의 높은 제거효율을 보였다. 스팀 분무장치를 이용하여 탈취한 경우에는 1, 2차 반응기를 거친 배출가스의 평균농도는 암모니아는 0.5ppm으로 98.2%의 높은 제거효율을 보였고, 황화수소는 0.6ppm으로 91.7%의 높은 제거효율을 보였다.
배출가스를 테들러백에 포집하여 복합악취를 공기 희석 관능 법으로 분석한 결과 분사노즐을 이용한 경우는 100 이하, 초음파 분무장치를 이용한 경우는 50 이하, 스팀 분무장치를 이용한 경우에는 30 이하로 나타났다.
실험결과 목초액 수용액을 가온하여 분무장치에 주입한 경우가 목초액 수용액을 상온에서 분무장치에 주입한 경우보다 탈취효율이 높게 나타났다. 그 결과는 목초액 수용액을 가온하여 분무장치에 주입한 경우가 목초액 증기와 가스 및 미립자의 생성이 원활하고 발생량이 증가 되기 때문에 나타난 결과로 판단된다. 목초액의 악취 물질 제거효율은 하기 표 3과 같다.
구　 분 NH3 (ppm) H2S(ppm) 복합악취(희석배수)
고압노즐 분무장치 유입농도 28.5 7.2 2,000
유출농도 3.2 2.0 100
처리효율(%) 88.8 72.2 95
초음파 분무장치 유입농도 28.5 7.2 2,000
유출농도 0.7 0.9 50
처리효율(%) 97.5 87.5 97.5
스팀 분무장치 유입농도 28.5 7.2 2,000
유출농도 0.5 0.6 30
처리효율(%) 98.2 91.7 98.5
목초액 조성물의 세정기능 평가방법
목초액 조성물을 이용하여 원료 탱크, 정류 탱크, 유조선 등의 유류 저장탱크 세정 능력을 평가하는 실험을 위하여 원료 탱크 형태의 파일럿 플랜트를 제작하였으며, 파일럿 플랜트에 벤젠과 톨루엔 및 자일렌의 방향족 유기화합물이 벽체에 부착하도록 파일럿 플랜트 하부에 상기의 유기화합물을 부어 넣고, 용접 가열기로 본체 하부에 열을 주어 상기 유기화합물이 가스 상태에서 파일럿 플랜트의 벽체 전체가 방향족 유기화합물이 부착하도록 하였다.
세정 방법은 스팀 발생기에 물만을 주입하여 생성된 증기를 고압 분사하여 파일럿 플랜트 내부에 부착된 방향족 유기화합물을 제거하는 기존의 방법과 상기의 목초액 조성물을 물에 희석하여 스팀 발생기에 주입하여 생성된 목초액 스팀을 고압 분사하여 방향족 유기화합물을 제거하는 방법으로 구분하여 실험하였다.
목초액 수용액의 제조 방법은 물과 목초액 조성물의 혼합 비율을 50:1로 조정하여 사용하였다. 실험에 사용한 스팀 분무장치의 스팀 생산 능력은 1분당 38ℓ이며, 본체의 하부에 스팀 주입구를 설치하여 연속 분사하도록 하였다. 스팀 분무장치에 주입하는 목초액 수용액은 물 1,000ℓ에 목초액 20ℓ를 주입하여 2% 용액으로 조제하였다.
원료 저장 탱크 파일럿 플랜트 본체의 규격은 ￠800×3,000H(2,500ℓ)으로 하였으며, 본체 하단부에서 스팀 또는 응축수를 외부로 배출하기 위한 배출구를 설치하고, 벽체에는 온도계를 부착하였으며, 상부에는 스팀 배출구와 안전밸브 및 압력계를 설치하여 실험 조건의 확인과 실험중 고온, 고압에 의한 파일럿 플랜트 본체의 파손과 안전사고에 대비하였다.
실험 방법은 1분당 38ℓ를 분사하는 스팀 발생기에 물 만을 공급하여 생산된 증기로 파일럿 플랜트 본체의 내부 벽과 바닥에 부착된 벤젠과 톨루엔 및 자일렌의 방향족 유기화합물을 제거하는 방법과 스팀 발생기에 목초액 수용액을 공급하여 생산된 목초액 증기로 파일럿 플랜트 본체의 내부 벽과 바닥에 부착된 벤젠과 톨루엔 및 자일렌의 방향족 유기화합물을 제거하도록 하였다.
실험 조건은 초기에 파일럿 플랜트에 주입한 벤젠과 톨루엔 및 자일렌의 양은 각각 2ℓ로 전체 6ℓ를 주입하였으며, 내부 온도가 100℃, 내부압력을 0.8㎏/㎤ 가 되도록 스팀을 공급하여 파일럿 플랜트 벽체에 유기화합물을 부착시켰다. 이때 벽체에 부착하고 파일럿 플랜트의 하부 바닥에 고인 유기화합물의 양은 4.8ℓ로 배출구를 통하여 배출시켰다.
파일럿 플랜트 본체의 내부 벽과 바닥에 부착된 방향족 유기화합물을 제거하기 위해서 파일럿 플랜트 내부 온도를 100℃, 내부압력을 1.4㎏/㎤ 가 유지 되도록 하면서 스팀 발생기에 물로 생산한 증기 또는 목초액으로 생산한 증기를 공급하였다.
세정 효과를 분석하기 위한 실험 항목은 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 복합 악취(희석배수)를 측정하여 분석하였다. 반응기(본체)에서의 반응 시간에 따른 악취 물질 제거효율을 분석하기 위해서 배출되는 가스를 검지관으로 측정하거나, 테들러백에 가스를 포집하여 공기 희석 관능법으로 측정하였다. 악취 물질의 측정 및 분석방법은 하기 표 4와 같다.
악취 물질 측정 및 분석 방법
구 분 측정방법 분석방법
벤 젠 벤젠 검지관 검지관법
톨우엔 톨루엔 검지관 검지관법
자일렌 자일렌 검지관 검지관법
복합악취 테들러백 공기 희석 관능법
비교예 1
물을 스팀 발생기에 주입하여 생산한 증기를 이용하여 세정하는 기존 방법과 목초액 조성물을 스팀 발생기에 주입하여 생산한 목초액 증기를 이용하여 세정하는 방법을 비교 평가하기 위하여 파일럿 플랜트의 내부 벽과 바닥에 부착된 벤젠과 톨루엔 및 자일렌의 방향족 유기화합물을 제거하는 실험을 하였다.
실험 방법은 1분당 38ℓ를 분사하는 스팀 발생기를 사용하여 파일럿 플랜트 본체의 내부 온도 및 압력이 각각 100℃ 및 1.4㎏/㎤가 되도록 증기를 공급하면서 시간 변화에 따른 벤젠 측정범위 0.25-12ppm, 톨루엔 측정범위 2-50ppm, 자일렌 측정범위 10-250ppm, 복합 악취의 배출 오염도를 일정한 간격으로 측정하여 분석하였다.
실험 결과 물로 생산한 증기만을 이용하여 세정하는 경우는 반응기 본체의 내부 온도 및 압력이 각각 100℃ 및 1.4㎏/㎤가 되었을 때 파일럿 플랜트의 본체의 밴트(VENT)를 열어서 증기 가스가 외부로 배출되도록 했으며, 외부로 배출되는 배기 가스를 검지관으로 흡입하거나, 테들러백으로 증기 가스를 포집하여 분석하였으며, 초기 오염도를 분석한 결과 벤젠 상한농도(12ppm 이상), 톨루엔 상한농도(50ppm 이상), 자일렌 상한농도(250ppm 이상), 복합 악취 5,000 이하로 나타났다.
증기 가스가 외부로 배출되기 시작하여 5분이 지난 후의 배출 오염도는 벤젠 0.4ppm, 톨루엔 20ppm, 자일렌 30ppm, 복합 악취 3,000 이하로 나타났으며, 증기 가스가 외부로 배출되기 시작하여 10분이 지난 후의 배출 오염도는 벤젠 0ppm, 톨루엔 10ppm, 자일렌 20ppm, 복합 악취 2,000 이하로 나타났다. 15분이 지난 후의 배출 오염도는 벤젠 0ppm, 톨루엔 2ppm, 자일렌 10ppm, 복합 악취 1,000 이하로 나타났으며, 30분이 지난 후의 배출 오염도는 벤젠 0ppm, 톨루엔 0ppm, 자일렌 5ppm, 복합 악취 500 이하로 나타났다. 증기 가스가 외부로 배출되기 시작하여 45분이 지난 후의 배출 오염도는 벤젠 0ppm, 톨루엔 0ppm, 자일렌 0ppm, 복합 악취 200 이하로 나타났다.
목초액 증기를 이용하여 세정하는 경우 상기와 동일한 방법으로 실험하였으며, 반응기 본체의 내부 온도 및 압력이 각각 100℃ 및 1.4㎏/㎤가 되었을 때 파일럿 플랜트 본체의 배출구를 열어서 증기 가스가 외부로 배출되도록 하였다. 초기 오염도를 분석한 결과 벤젠 상한농도(12ppm 이상), 톨루엔 상한농도(50ppm 이상), 자일렌 상한농도(250ppm 이상), 복합 악취 5,000 이하로 나타났다.
증기 가스가 외부로 배출되기 시작하여 5분이 지난 후의 배출 오염도는 벤젠 0.6ppm, 톨루엔 10ppm, 자일렌 20ppm, 복합 악취 1,000 이하로 나타났으며, 증기 가스가 외부로 배출되기 시작하여 10분이 지난 후의 배출 오염도는 벤젠 0ppm, 톨루엔 2ppm, 자일렌 10ppm, 복합 악취 500 이하로 나타났다. 15분이 지난 후의 배출 오염도는 벤젠 0ppm, 톨루엔 0ppm, 자일렌 0ppm, 복합 악취 100 이하로 나타났다. 목초액 증기를 반응기 내부에 공급하는 시간이 지남에 따라 외부로 배출되는 오염물질 농도가 급속도로 낮아졌다.
채취한 시료를 육안과 후각 검사로 실시한 결과 물로 생산한 증기만을 이용하여 세정한 경우는 벽체에서 분리된 방향족 유기화합물이 응축수와 서로 분리되어 용해가 이루어지지 않았고, 벽체에도 이물질이 남아 있었으며, 본체 내부에서도 취기가 강하게 느껴졌다.
목초액 증기와 물 만으로 생성된 증기를 이용하여 세정 시험을 실시한 결과 목초액 증기를 이용한 경우가 세정에 소요되는 시간을 3배 정도 단축할 수 있는 것으로 나타났고, 본체 바닥의 응축수에는 목초액 증기와 방향족 유기화합물이 용해되어 혼합된 상태로 존재하였으며, 본체의 벽체에도 이물질이 대부분 용해되어 남아 있지 않았다. 오염물질 농도의 변화는 하기 표 5와 같다.
구 분 0 5분 10분 15분 30분 45분
물 증기 벤젠 상한농도 0.4 0 0 0 0
톨루엔 상한농도 20 10 2 0 0
자일렌 상한농도 30 20 10 5 0
복합악취 5000 3000 2000 1000 500 200
목초액 증기 벤젠 상한농도 0.6 0 0 - -
톨루엔 상한농도 10 2 0 - -
자일렌 상한농도 20 10 0 - -
복합악취 5000 1000 500 100 - -
본 발명에 따르면 상온 또는 가온 상태의 목초액 수용액을 분무장치에 주입할 경우 초음파의 작용과 가열 및 고온, 고압에 의한 물리, 화학적인 작용으로 생성되는 증기와 가스 및 미립자가 병해충 방지 효과가 탁월하게 나타남에 따라 화학 농약을 대체할 수 있을 것으로 예상되며, 환경친화적인 무농약 농산물 재배가 가능하여 농산물의 경쟁력을 강화시킬 뿐만 아니라 국내외에 파급되는 효과가 대단히 크게 나타날 것이다.
또한, 악취방지법 제정으로 하수 및 폐수처리장, 분뇨 및 축산폐수처리장, 쓰레기 매립장, 하수 및 폐수 찌꺼기 처리장, 음식물 자원화시설, 건조시설, 축사시설, 소각시설 등의 산업시설에서 발생 되는 탈취제와 탈취장치의 수요가 급격히 증가하고 있는 상태에서 목초액 조성물과 목초액 조성물을 이용한 탈취장치가 외국에서 도입되고 있는 탈취제와 탈취장치에 대체할 수 있는 우수한 기술이기 때문에 수입대체와 기술 수출에 따른 파급효과가 대단히 크게 나타날 것이다.
또한, 휘발성 유기화합물, 폐기물 등 보관하는 원료 탱크나 정제 탱크 및 폐기물 운반차량의 세정에 목초액 조성물을 사용할 경우 세정시간 단축에 따른 생산 성 증가에 파급되는 효과는 대단히 크며, 외국에서 도입되고 있는 세정용 특수 화학물질의 수입 대체 효과도 매우 크게 나타날 것이다.
또한, B-C유 등의 저질 유류의 점도를 낮추어 연소 효율을 높이고, 배기가스의 오염을 낮추는데 목초액 조성물이 화학물질인 계면활성제와 희석제를 대체하게 되면 연료절감과 대기오염 감소에 크게 기여하고, 목초액 조성물의 용도 다양화로 수요가 매우 크게증가할 것으로 예상된다.
병해충 방지, 살균, 소독, 냄새 제거, 원료 물질의 용해와 화학물질의 세정, 오염된 토양의 정화 및 저질 유류의 유동성의 증가에 목초액 조성물을 사용함에 있어서 초음파 분무장치, 스팀 분무장치, 열판 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하거나, 상기 이외의 분무장치를 연계하여 사용하면 기능을 더욱 높일수 있다.
본 발명은 병해충 방지, 살균, 소독, 냄새 제거, 원료 물질의 용해와 화학물질의 세정, 오염된 토양의 정화 및 저질 유류의 유동성 개선을 위하여 초음파 분무장치, 스팀 분무장치, 열판(히터) 분무장치, 에어 분무장치, 고압 분무장치를 단독 또는 둘 이상을 연계하여 사용함에 있어서 목초액 조성물에만 국한하는 것은 아니다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 반응기 본체(11);
    상기 반응기 본체(11)와 서로 연결된 저장탱크(22)로부터 공급된 목초액 조성물을 상기 반응기 본체(11) 내부에 분사하기 위한 분사기(20);
    상기 분사기(20)가 상기 반응기 본체(11)에 접촉하는 지점에서 반응기 내부로 향하여 열을 발생시키는 열 발생기(36);
    상기 반응기 본체(11)와 상기 저장탱크(22) 사이에 위치하여 목초액 조성물의 공급량을 조절하는 정량 펌프(30); 및
    상기 분사기(20)와 정량 펌프(30)의 사이에서 목초액 조성물을 증기 또는 가스로 변환시키기 위한 증기 또는 가스 발생기;를 구비하는 목초액 분무장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 저장탱크(22)에 히터(29) 및 온도 제어기(33)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 분무장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 분무장치는 상기 본체(11)의 일측 및 타측에 각각 유입구(12) 및 배출구(13)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 목초액 분무장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 본체(11) 내부에 흡착제, 촉매탑(24), 및 습윤 가스 제거판(23)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 목초액 분무장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 유입구(12)의 상기 반응기 본체(11)와 반대쪽에 있는 측면에 인접하게 배치되는 것으로, 악취 물질을 상기 유입구(12)를 통해 상기 반응기 본체(11) 내로 강제로 이송시키기 위한 송풍기(14)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 목초액 분무장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 분무장치가 상기 분사기(20)와 정량 펌프(30) 사이에 타임 제어기(31)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 목초액 분무장치.
  17. 삭제
  18. 제10항에 있어서, 상기 목초액 조성물은 활엽수, 침엽수, 및 초목 녹색식물 중 하나 이상을 열분해, 가온, 증류, 또는 덖음하여 발생한 액체 또는 증기를 포집하여 냉각, 응축, 숙성, 여과, 증발, 및 증류 중에서 선택된 하나 이상의 가공 과정을 통하여 제조된 조성물을 함유한 것을 특징으로 하는 목초액 분무장치.
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