KR100791678B1 - 폐기물 소각 배기 처리장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 폐기물 소각에서 발생하는 배기 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 폐기물소각과정에서 발생한 배기를 대기중으로 배출하지 않고, 배기혼합초미세오존기포에 의한 부상분리 수처리장치를 이용하여 배기에 함유된 다이옥신 등 유해물질을 제거하는 폐기물 배기 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

폐기물 소각처리에서 연통을 통해 대기 중으로 배출되는 배기에는 다이옥신 등 유해물질이 기준치를 상회하여 배출되는 문제점을 지니고 있는데, 이러한 문제점 해결을 위해, 부상분리장치·초미세기포발생장치·콤프레서·오존발생장치를 서로 연결시켜 장치를 구성하고, 폐기물소각설비의 습식세정장치에서 세정처리에 사용된 오염 세정수는 부상분리장치에 유입되어 부상분리처리가 행하여지고, 세정처리된 배기는 냉각장치로 이송·냉각시켜 오존발생장치에서 발생시킨 오존과 함께 콤프레서에 흡입시켜 배기·오존을 혼합하여 배기혼합오존으로 압축해서 초미세기포발생장치에 압입시켜 다시 가압기포수와 혼합·가압하여 배기혼합초미세오존기포를 생성시켜 부상분리장치의 토출실에 토출시켜 수중 부유물질 제거 및 다이옥신 등 유해물질을 산화분해처리 시켜 대기중으로 배기를 직접 배출시키지 않게 된다.

다이옥신, 폐기물 소각, 배기, 초미세오존기포, 부상분리 수처리장치

Description

폐기물 소각 배기 처리장치 및 방법{omitted}

도 1은 배기 처리장치의 단면도

＜도면의 주요 부분에 대한 설명＞

T: 부상분리장치 A: 제1토출실

B: 제2토출실 B-1: 제3토출실

C·C-1: 청징수 분리실 D: 슬러지회수로

E: 청징수실 F: 슬러지회수장치

1: 습식세정장치 1-1: 배기 이송관

1-2: 저류조(貯留槽) 2: 냉각장치

3: 배기 이송관 4: 콤프레서

4-1: 오존발생장치 4-2: 오존 이송관

5: 이송관 5-1: 유입구

5-2: 환원수 이송관 5-3: 청징수 배출관

5-4: 유입관 6: 압축공기 압송관

7: 초미세기포발생장치 8: 압송관

9·10·11: 토출장치 12: 기포수 공급관

13·14: 응집제 주입관

이 발명은 폐기물 소각에서 발생하는 배기 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 폐기물소각과정에서 발생한 배기를 대기중으로 배출하지 않고, 배기혼합초미세오존기포에 의한 부상분리 수처리장치를 이용하여 배기에 함유된 다이옥신 등 유해물질을 제거하는 폐기물 소각 배기 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

소각 과정에서 발생하는 배기는 분진, 수분, 황산화물, 질소산화물, 염화수소 등을 함유하는 산성질의 배기로서, 종래로부터 이용되고 있는 폐기물 소각 배기처리 방법의 예를 보면, 분진 제거와 유해물처리를 위해 건식 반응, 여과 집진, 전기집진, 습식세정, 습식세정·촉매반응 등의 처리방법으로서 처리를 행한 후, 대기중으로 배출한다.

그런데, 위에서 말한 처리방법들은 배기 중의 유해물질을 완벽하게 처리할 수는 없고, 배기에는 항상 미처리된 다이옥신 등 유해물질이 잔류하고 있으며, 이렇게 유해물질이 잔류하고 있는 배기를 그대로 대기 중으로 배출하여 대기를 오염시키는 문제점을 지니고 있다.

이 발명은 위에서 보는 문제점 해결을 위해, 주요 처리장치로서, 저류조, 부상분리장치, 초미세기포발생장치, 콤프레서, 오존발생장치를 서로 연결시켜 구성하고, 폐기물소각 설비의 습식세정장치에서는 세정을 위해 세정수를 분사하는데, 세정에 사용된 오염 세정수는 저류조로 이송된 후, 부상분리장치로 유입되며, 배기는 세정처리되었다 해도 높은 온도와 수증기를 함유하고 있으므로, 부상분리장치에 냉각장치를 장착시키고, 세정처리 배기를 냉각장치로 이송·냉각시켜 배기 중의 수증기를 환원수로 환원시켜 저류조로 이송시키며, 냉각시킨 배기는 콤프레서에 흡입시키고, 이때 오존발생장치에서 발생한 오존도 함께 흡입시킨다.

콤프레서에서 흡입된 배기와 오존은 혼합·압축되고 압축된 배기혼합오존은 초미세기포발생장치에 압입되고, 압입된 배기혼합오존은 가압기포수와 다시 혼합·가압되어 배기혼합초미세오존기포로 가공되어 부상분리장치의 각 토출실 수중에 토출되어 수중의 부유물질 제거와 다이옥신 등 유해물질을 산화분해처리하게 된다.
이와 같이 배기를 냉각시켜 배기혼합초미세오존기포화 시켜 부상분리장치에 토출시켜 처리함으로서, 대기 중에 배기의 배출 없이 배기처리를 행하는데 목적을 둔다.

도 1은 배기 처리장치의 단면도이며,주요장치의 연결을 보여주고 있다.

1은 습식세정장치로서, 도시되지 않았지만 소각설비에 예속된 장치이고, 소각에서 발생한 배기가 습식세정장치로 이송되면 세정수가 분사되어 배기 중의 분진, 유해물질과 접촉하게 되어 세정처리가 이루어지는데, 이송되는 배기는 분진, 수분, 황산화물, 질소산화물, 염화수소 등을 함유하고 있는 산성질의 배기로서, 이 배기에 세정수가 분사됨으로서 사용된 세정수는 산성질의 세정수로 오염되어 저류조(1-2)로 이송되게 되고, 한편 배기는 세정처리 되어도 높은 온도와 미처리된 유해물질이 잔류하게 되며, 이 배기는 배기 이송관(1-1)을 통해서 냉각장치(2)로 이송되게 된다.

1-2는 저류조로서, 습식세정장치에서 세정에 사용되어 오염된 세정수를 이송받아 저류시키게 되며, 1-1은 습식세정장치와 냉각장치를 서로 연결시켜 배기를 냉각장치로 이송시키는 배기 이송관(1-1)이고, 이 이송관에는 도시되지 않은 이송팬이 부설되어 배기를 냉각장치로 이송시키게 되며, 5는 이송관으로서 습식세정장치(1)와 저류조(1-2)를 서로 연결시키고, 이 이송관에도 도시되지 않은 이송펌프가 부설되고, 이 이송펌프의 작동에 의해서 세정에 사용된 오염 세정수는 저류조(1-2)로 이송되며, 5-4는 유입관으로서 저류조(1-2)에서 부상분리장치(T)의 제1토출실(A)로 연결되어 저류된 오염 세정수를 제1토출실로 유입시키는데, 도시되지 않은 이송펌프가 부설되어 있고, 이송펌프의 작동에 의해서 유입과 유입량이 조절된다.

T는 격판에 의해서 A·B·B-1·C·C-1·D·E로 구획되는 장방형의 부상분리장치이며, A·B·B-1는 초미세기포를 토출시키는 토출실로서 하부에 토출장치(9·10·11)가 각각 부설되어 있으며, A는 제1토출실로서, 상부에는 저류조(1-2)로부터 저류수를 유입시키는 유입관(5-4) 및 응집탱크로 연결되는 응집제 주입관(13·14)이 부설되고, 이 주입관을 통해서 응집제는 주입되며, B는 제2토출실로서, 제1토출실로부터 1차처리수가 격판을 넘쳐 흘러 유입되어 산화분해처리되어 2차 처리수가되고, B-1은 제3토출실로서, 2차 처리수가 격판을 넘쳐 흘러 유입되어 산화분해처리되며, C·C-1은 청징수 분리실로서, 제3토출실에서 넘쳐 흘러 유입되는 처리수 수면의 부유물질을 제거하여 청징수를 분리시키고, 분리된 청징수는 하부 통로를 따라 청징수실로 이송되며, F는 슬러지회수장치로서, 제1토출실에서 슬러지회수로(D)의 상부에 걸쳐 부설되어 각 토출실의 수면에 부상하는 부유물질을 슬러지회수로에 강제 이송시키는 작동을 하고, D는 슬러지회수로 로서, 슬러지회수장치의 작동에 의해서 이송되어오는 슬러지를 외부로 배출시키며, E는 청징수실로서 내부에는 냉각장치(2)가 장착되어 있고, 청징수를 외부로 배출시키는 배출관(5-3)이 부설되어 있다.

이 부상분리장치(T)의 초기 작동시에는 각 실(A·B·B-1·C·C-1·D·E)에 작동수를 가득 채우게 되는데, 이 작동수는 저류조(1)에서 유입시키고 가득 차면 유입을 정지시킨다.
저류조의 세정수의 오염농도가 심할 경우에는 공업용수를 유입시켜 초기작동수로 사용할 수 도 있다.

상기에서 토출실(A·B·B-1)의 수는 증감시킬 수 있고, 다이옥신등 유해물질 산화분해처리 효율을 높이기 위해 제2토출실 또는 제3토출실에 자외선 조사 장치를 부설할 수도 있다.

2는 강철관으로 구성되는 냉각장치로서 청징수실(E) 내부에 장착되며, 이 냉각장치의 강철관 내부로 세정처리된 배기가 통과하면서 배기중에 함유된 수증기는 냉각되어 환원수로 환원되고, 이 환원수는 환원수 이송관(5-2)를 통해서 저류조(1-2)로 이송되며, 3은 냉각 배기 이송관으로서 냉각장치(2)와 콤프레서(4)를 서로 연결하고, 이 냉각 배기 이송관에는 도시되지 않은 이송팬이 부설되고, 냉각 배기는 이송팬의 작동에 의해서 콤프레서(4)에 흡입되게 된다.
4-1은 오존을 발생시키는 오존발생장치로서, 오존 이송관(4-2)을 통해서 콤프레서(4)의 흡입구에 연결되고, 오존발생장치에서 발생된 오존은 오존발생장치의 토출 압력에 의해서 이송관을 통해 콤프레서(4)에 흡입된다.
4는 콤프레서로서, 흡입측에는 오존 이송관(4-2)을 통해서 오존발생장치(4-1), 배기 이송관(3)을 통해서 냉각장치(2)와 연결되어 오존과 냉각 배기를 함께 흡입하게 되고, 토출측에는 압축공기 압송관(6)을 통해서 초미세기포발생장치(7)에 연결되며, 냉각장치(2)로부터 흡입되는 배기와 오존발생장치(4-1)에서 흡입되는 오존을 혼합·압축하고, 압축된 배기혼합오존을 초미세기포발생장치(7)에 압입시킨다.
상기에서, 배기혼합오존의 압축은 초미세기포발생장치(7)의 가압수 보다 1단계 높게 압축하여 압입시키게 되는데, 이것은 가압기포수에 압입이 용이하도록 하기 위한 것이다.
상기의 콤프레서(4)에 흡입되는 배기의 양이 부족하면 그 부족 양만큼 외부의 공기가 흡입되게 된다
7은 초미세기포를 생성시키는 초미세기포발생장치로서, 압축공기 이송관(6)을 통해서 콤프레서(4)에, 압송관(8)을 통해서 각 토출실의 토출장치(9·10·11)로, 기포수 공급관(12)을 통해서 청징수실(E)에 서로 연결되며, 이 초미세기포발생장치는 기포수 공급관(12)관을 통해서 청징수실의 기포수를 공급받고, 콤프레서에서 압축된 배기혼합오존을 공급받아서 혼합·가압하여 배기혼합초미세오존기포수로 가공하여 압송관(8)을 통해 토출장치(9·10·11)로 압송하게 되며, 각 토출장치는 각 토출실(A·B·B-1)에 배기혼합초미세오존기포를 토출시키게 된다.
이 초미세기포발생장치(7)는 초기 작동을 거쳐 본 작동을 행하게 되는데, 초기 작동은 부상분리장치(T)에 유입수가 없는 상태에서 청징수실(E)에서 작동수를 공급받아 가압하고, 이 가압수를 토출장치(9·10·11)를 통해 각 토출실(A·B·B-1)에 토출시키며, 이 작동에 의해서 부상분리장치(T)의 각 실(A·B·B-1·C·C-1·D·E)의 작동수가 순환을 하는 초기 작동이 계속된다.
상기에서 작동수의 순환은 유입수가 없는 상태에서 후미 청징수실(E)의 작동수가 초미세기포발생장치(7)의 작동에 의해서 가압수를 토출실에 토출시킴으로서 순환이 되며, 또한 초미세기포발생장치(7)에 압축 대기혼합오존이 압입되지 않기 때문에 무기포의 가압수만이 토출된다.
13·14는 응집제 주입관으로서, 도시되지 않았지만 약품탱크에 연결되는 정량주입펌프에 연결되게 되고, 정량펌프의 작동에 의해서 중화제(가성소다 등) 및 응집제(염화알미늄, 염화제2철,아니온)를 주입하게 되는데, 사용 응집제 및 주입량은 유입되는 수질 분석에 따라 결정하게 된다.
상기에서 초미세기포발생장치(7)는 효율을 높이기 위해, 3미크론의 초미세기포를 생성시키는 라인믹서 방식 초미세기포발생장치가 채용된다.
상기에서 기포는 구경이 작으면 작을수록 흡착·부착력이 강하고, 수중에서 강한 확산력을 가지면서 교반 효과를 일으켜 주입되는 응집제를 수중에 확산시키며, 또 초미세기포화된 오존기포는 대기로 배출되어 소실되는 양이 최소화됨은 물론이고, 장시간 수중에 체류하면서 유해물질과 접촉하여 유해물질의 산화분해 작용을 하게 되어 효율을 극대화 시킴으로서 소량의 오존 투입으로 수중의 오염물질을 산화분해처리 하기 때문이다.

상기와 같이 구성된 실시 예의 작용에 대하여 설명한다.

배기 처리장치(도1)를 작동시키기 위해서 부상분리장치(T)의 각실(A·B·B-1·C·C-1·D·E)에 초기 작동을 위해 작동수로서 저류조(1)에서 저류시킨 세정수를유입시켜 가득 채우고 유입을 중지시킨다.
초기 작동을 위해, 초미세기포발생장치(7)를 작동시키면 청징수실(E)에서 작동수가 초미세기포발생장치에 공급되면서 초미세기포발생장치는 미리 정한 5기압으로 작동수를 가압시키며, 가압된 가압수를 각 토출장치(9·10·11)로 압송시키고, 가압수를 압송 받은 각 토출장치는 각 토출실(A·B·B-1)에 가압수를 토출시키게 되며, 토출실(A·B·B-1)에 가압수가 토출됨으로서 부상분리장치(T)의 작동수는 부상분리장치(T) 내에서 순환을 하는 초기 작동을 하게된다.

상기에서 토출실(A·B·B-1)에 토출되는 가압수는 무기포 상태로 토출되며, 이것은 콤프레서(4)로부터 압축 배기혼합오존이 압입되지 않기 때문이다.
한편 소각설비에서 발생한 배기는 습식세정장치(1)로 유입되고 세정수가 분사되면서 배기중의 분진, 유해물질은 분사 세정수와 접촉되면서 세정처리는 이루어지며, 세정에 사용되어 오염된 세정수는 저류조(1-2)로 이송되고, 세정처리된 배기는 배기 이송관(1-1)을 통해서 냉각장치(2)로 이송되는데, 이송되는 배기는 세정처리가 되었다 하더라도 100℃ 이상의 온도와 미처리된 다이옥신 등 유해물질을 함유한 채 배기 이송관(1-1)을 통해서 냉각장치(2)로 이송된다.
냉각장치(2)로 이송된 세정처리된 배기는 냉각장치(2)의 강철관을 통과하면서 강철관을 가열되게 되고, 강철관은 청징수실의 저온 청징수에 접하면서 강철관을 냉각시키게 되어 강철관을 통과하는 배기는 냉각되면서 배기중의 수증기는 환원수로 환원되며, 이 환원수는 이송관(5-2)을 통해서 저류조(1-2)로 이송된다.

냉각장치를 통과한 냉각 배기에 함유된 수증기가 환원수로 환원됨으로서 배기는 그만큼 양이 줄어져서 냉각 배기 이송관(3)의 팬의 작동에 의해서 콤프레서(4)에 흡입된다.

콤프레서(4)의 흡입구측으로 냉각 배기가 흡입되면 오존발생장치(4-1)에서 발생된 오존도 함께 콤프레서(4) 흡입구측으로 흡입되고, 콤프레서(4)는 흡입된 배기와 오존을 혼합하고 압축하는데, 초미세기포발생장치(7)의 가압수 보다 1단계 높은 압력인 6기압으로 압축되며, 이렇게 압축된 압축 배기혼합오존은 콤프레서의 압력에 의해서 압송관(6)을 통해 초미세기포발생장치(7)에 강제 압입된다.

초기 작동을 행하고 있는 초미세기포발생장치(7)에 배기혼합오존이 압입되면 가압기포수와 배기혼합오존은 혼합·가압되어 배기혼합초미세오존기포수로 가공되며, 이 배기혼합초미세오존기포수는 압송관(8)을 통해서 각 토출장치(9·10·11)로 압송되고, 각 토출장치는 부상분리장치(T)의 각 토출실(A·B·B-1) 수중에 배기혼합초미세오존기포를 토출시키게 되며, 한편 저류조(1-2)로부터 오염 세정수가 처리를 위해 제1토출실로 유입되면서 본 작동으로 들어가게 된다.

제1토출실로 유입되는 오염 세정수는 앞에서 언급한 바와 같이 분진, 수분, 황산화물, 질소산화물, 염화수소 등을 함유하는 배기를 세정함으로서 사용 세정수는 산성수질로 되어 있으므로, 이를 중성으로 조정하기 위해 중화제인 가성소다가 주입되고, 주입된 가성소다는 배기혼합초미세오존기포의 확산력에 의한 교반효과에 의해서 수중으로 확산되어 유입되는 세정수는 중성으로 조정되며, 한편 응집제가 주입되어서 수중 부유물질은 응집되어 수면으로 부상하고, 수면에 부상한 부유물질은 슬러지회수장치(F)의 작동에 의해서 슬러지회수로(D)를 통해서 외부로 배출되며, 한편 다이옥신 등 유해물질은 오존과 접촉되어 산화분해처리가 행하여지면서 계속 유입되는 세정수에 의해서 격판을 넘쳐흘러 제2토출실로 자연 이송됨으로서 1차처리는 이루어진다.

제2토출실(B)로 유입된 1차처리수는 수중에 토출·확산되는 배기초미세오존기포의 확산력에 의해서 1차 처리수 중에 미처리되어 잔류하는 부유물질은 부상분리되고, 부상한 부유물질은 슬러지회수장치(F)의 작동에 의해서 회수되며, 다이옥신 등 유해 물질은 오존과 접촉하여 산화분해처리가 행하여지면서 처리수는 격판을 넘쳐흘러 제3토출실로 자연 이송됨으로서 2차처리는 이루어진다.
제3토출실(B-1)에 유입된 2차처리수는 제2토출실에서와 같은 반복 처리가 이루어지고, 처리수는 계속 유입되는 유입수에 의해서 격판을 넘쳐 흘러 청징수 분리실(C·C-1)로 자연 이송되며, 청징수 분리실(C·C-1)에서 수면에 마지막으로 부상하는 잔류 부유물질은 슬러지회수장치(F)의 작동에 의해서 슬러지회수로(D)로 강제회수되고, 청징수는 분리되어 하부 흐름 통로를 따라 청징수실(E)로 이송된다.
청징수실(E)로 이송되는 청징수는 냉각장치(2)와 접촉되게 되고, 이 접촉작용에 의해서 냉각장치의 강철관 내부로 통과하는 배기 중의 수증기는 환원수로 환원되어 환원수 이송관(5-2)의 이송펌프작동에 의해서 저류조로 이송되며, 한편 청징수실의 청징수는 계속 이송되어 유입됨으로서 청징수 배출관(5-3)을 통해서 외부로 배출되게 된다.
상기에서 청징수실(E)에서 배출되는 청징수는 방류, 또는 재이용할 수 있다.
이상과 같은 공정을 거치면서 다이옥신 등 유해물질을 함유하는 배기를 배기혼합초미세오존기포로 가공하여 부상분리장치의 토출실(A·B·B-1) 수중에 토출시처리함으로서 대기중으로 배출하지 않게 된다.

이 발명은 폐기물 소각장치에서 배출되는 배기를 오존과 함께 초미세기포화 시켜 수중에 토출시켜 처리하게 되므로 배기를 대기중으로 배출하지 않게 되어 대기를 오염시키지 않게 된다.

Claims (1)

1. 초기 작동수가 채워진 부상분리장치(T)의 청징수실(E)에서 작동수를 공급받은 초미세기포발생장치가 작동수를 가압하여 각 토출실(A·B·B-1)에 무기포의 가압수를 토출하여 부상분리장치(T)의 작동수를 순환시키는 초기 작동 공정,

   습식세정장치(1)에서 세정에 사용된 오염 세정수는 저류조(1-2)로, 세정처리된 배기는 배기 이송관(1-1)을 통해서 냉각장치(2)로 이송되는 공정,

   냉각장치(2)로 이송된 세정처리된 배기가 냉각되면서 배기중의 수증기는 환원수로 환원되어 환원수 이송관(5-2)을 통해서 저류조(1-2)로 이송되고, 냉각된 배기는 배기 이송관(3)을 통해서 콤프레서(4)에 흡입되는 공정,

   오존발생장치(4-1)에서 발생된 오존이 냉각 배기와 함께 콤프레서(4)에 흡입되는 공정,

   콤프레서에 흡입된 배기와 오존은 기포발생장치의 가압수보다 한단계 높게 혼합·가압되어 압축 배기혼합오존으로서 초미세기포발생장치(7)에 압입되는 공정,

   위 공정에서 초미세기포발생장치(7)에 압입되는 배기혼합오존이 가압수에 혼합·가압되면서 배기혼합초미세오존기포수로 가공되는 공정,

   위 공정에서 가공된 배기혼합초미세오존기포수가 압송관(8)을 통해 각 토출장치(9·10·11)로 압송되는 공정,

   위 공정에서 배기혼합초미세오존기포수를 압송받은 각 토출장치(9·10·11)가 각 토출실(A·B·B-1)의 수중에 배기혼합초미세오존기포를 토출시키는 공정,

   배기혼합초미세오존기포가 토출되는 제1토출실(A)에는 저류조(1-2)로부터 오염 세정수가 유입되면서 중화제 및 응집제가 주입되어 배기혼합초미세오존기포의 확산력에 의해서 수중 부유물질은 부상되어 제거되고, 다이옥신 등 유해물질이 오존에 의해 산화분해처리가 행하여지는 공정,

   제1토출실(A)에서 처리수가 제2토출실(B), 제3토출실(B-1)로 이송되면서 반복처리 공정이 행하여지는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각 배기 처리방법.

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