KR100881756B1 - 펜턴반응의 고도산화공법을 이용한 배기가스 정화방법 및 정화장치 - Google Patents

펜턴반응의 고도산화공법을 이용한 배기가스 정화방법 및 정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건조과정이나 소각과정 중에 발생하는 악취나 환경유해물질을 고도산화처리 방법에 의해 제거할 수 있는 배기가스 정화방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 폐기물의 건조과정이나 소각과정 중에 발생하는 악취원인물질이나 환경유해물질을 제거하기 위한 배기가스 정화방법에 관한 것으로, 건조과정이나 소각과정 중에 배출되는 배기가스에 포함된 악취원인물질 및 환경유해가스를 펜턴(Fenton) 산화공법에 의해 고도산화처리를 제공하는 고도산화처리 용액이 포함된 스크러버(Scrubber)장치 내부로 유입시켜 통과되도록 하되, 스크러버는 스크러버에 유입되는 악취원인물질 및 환경유해물질과 고도산화처리 용액과의 반응시간을 길게 하며 제거율을 높이기 위하여 고도산화처리 용액과 스크러버에 유입되는 배기가스가 통과하는 충진제층을 갖고, 충진제를 지지해주는 다공성 격벽과 고도산화처리 용액을 미세하게 분사시킬 수 있는 용액분사 노즐이 포함되어 제공되는 스크러버(Scrubber) 내부에서 고도산화처리 용액을 분무시켜 강력한 활성 하이드록실라디칼(·OH)에 의해 유기물(Organic compounds)로 구성된 악취원인물질과 환경유해물질을 정화시킨 후 배출시키도록 제공되는 배기가스 정화방법에 관한 것이다.
악취, 환경유해물질, 고도산화처리, 펜턴산화공법, 하이드록실라디칼

Description

펜턴반응의 고도산화공법을 이용한 배기가스 정화방법 및 정화장치{Purification method and the apparatus of exhaust gases by using advanced oxidation process of Fenton reaction.}
본 발명은 건조과정이나 소각과정 중에 발생하는 악취원인물질이나 환경유해물질을 고도산화처리 방법에 의해 제거할 수 있는 배기가스 정화방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건조과정이나 소각과정 중에 배출되는 배기가스를 펜턴(Fenton) 산화공법에 의한 고도산화를 제공하는 스크러버(Scrubber)에 유입시키게 되면 오존보다 강력한 활성 하이드록실라디칼(·OH)에 의해 유기물(Organic compounds)로 구성된 악취는 물론 환경유해물질을 완벽하게 정화하는 배기가스 정화방법에 관한 것이다.
악취는 국내의 대기환경보전법에 의하면 '황화수소, 메르캅탄류, 아민류, 기타 자극성 있는 기체상 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 말한다.'라고 정의하고 있다. 이와 같이 악취란 불쾌감을 주는 냄새로 사람의 후각에 작용하여 인간의 쾌적한 생활과 건강에 피해는 주는 나쁜 냄새를 말하는 것으로, 악취를 유발시키는 물질들은 단일성분으로 존재하기보다는 혼합된 상태의 화합물이며, 그 종류도 매우 다양하다.
대부분의 산업공정에서도 악취가 발생하는데 계절, 시간, 온도 등에 따라 농 도 및 세기가 변화하며, 처리공정에 따라서도 악취의 정도가 다르기 때문에 접근하기가 매우 어렵다고 할 수 있다.
악취를 배출하는 발생원은 자연적인 요인과 제조를 하기 위한 산업현장으로 크게 나누어서 볼 수 있다. 산업현장에서 배출되는 악취는 기업의 규모와 분야에 매우 다양할 수 있으며, 정유공장, 화학공장, 분뇨 및 축산처리장이나 위생처리장, 하수처리장 등은 도시의 악취 발생원으로 주목받고 있다. 이와 함께 도시 쓰레기 매립장이나 가적치장 또한 무시하지 못하는 악취 발생원이다.
악취의 주 원인물질은 황화수소, 암모니아, 메르캅탄류, 아민류 등으로 냄새를 감지할 수 있는 최저농도인 감지한계 농도가 대부분 매우 낮아 ppm 이하이므로 취기분자의 물리화학적 특징, 악취물질 및 사람의 생리적 조건과 경험적, 사회적 조건 등 다양한 인자에 의해 영향을 받는다.
악취에 의한 인체 영향은 주로 감각적인 것으로 불쾌감, 혐오감을 들 수 있으며 그 외에 눈이나 호흡기 계통에 점막의 자극, 혈압이나 맥박의 변화 등이 올 수있다. 또한 대부분 저 농도이므로 생리적으로는 크게 영향을 주지 않으나 식욕감퇴, 구토, 두통, 불면, 앨러지 증상 등의 원인이 되고 있다.
소각은 가연성물질을 공기 중의 산소를 이용하여 연소시키는 방법으로써 감량화는 물론 안정화와 안전화의 목적을 두고 있는 것으로서, 기존 소각 방식을 이용한 폐기물 처리에서 기술적으로 사회적으로 문제가 되고 있는 것은 소각 시 발생되는 다이옥신류, 퓨란류와 같은 독성 유기물질 배출 문제와 소각 후 발생되는 소각재에서의 중금속 용출에 따른 환경오염 문제를 초래할 수 있다.
따라서 폐기물 감량 및 가연성 유해물질을 분해하기 위한 건조과정 내지는 소각과정 중 발생되는 악취나 유해물질로 인하여 주민들의 피해를 줘서는 않되며,대기의 환경오염을 가속화시키지 말아야 할 명제 앞에서도, 기술력 부족으로 인하여 악취 및 환경유해물질의 효율적 제거가 미흡한 실정이다.
악취를 제거하기 위한 종래기술로는 공개번호 2003-0038614호에서 유기성 폐기물 처리공정에서 발생되는 악취 발생원을 탈수여액 또는 침출액을 사용하여 부식질 토양과 미네랄 용출이 용이한 광물, 또는 이들과 자화된 자철광, 원적외선 및 음이온을 방사하는 광물 등을 이용하여 부식화 미생물 및 이들 미생물과 상호 공생관계에 있는 미생물을 배양한 미생물배양액을 유기성 폐기물 처리공정에 공급하여 악취발생을 저감시키는 방법을 제공하고 있다.
또한, 한국공개특허 공개번호 2006-0000841호에서는 가정이나 음식점 등에서 발생되는 음식물쓰레기를 발효과정에서 냄새를 많이 발생시키는 중온성 미생물 대신에 냄새를 거의 발생시키기 않는 고온성 미생물을 이용하고, 배기가스와 함께 방출되는 악취를 제거하기 위한 악취제거장치를 부가적으로 설치하며, 발효조에서 배출되는 배기가스를 고온으로 가열하여 악취물질을 산화시키거나, 각종 필터나 바이오필터를 이용하여 악취물질을 여과시킴으로서, 악취를 제거하는 음식물쓰레기 처리 장치와 이를 이용한 음식물쓰레기 처리 방법을 제안하고 있다.
또한, 한국공개특허 공개번호 2007-0066998호에서는 수 분리 냉각 장치를 구비한 플라즈마 스크러버 시스템 및 이를 이용한 유해가스 처리방법에 관한 것으로, 플라즈마 발생의 고열에 의한 부식과 다량 미세파우다를 물과 함께 제거하여 내부 부식 및 막힘 현상을 현격히 저하시켜 플라즈마 스크러버 시스템의 성능 향상을 도모할 수 있는 수 분리 냉각장치를 구비한 플라즈마 스크러버 시스템 및 이를 이용한 유해가스 처리방법을 제안하고 있다.
상기 특허에서 제안한 한국공개특허 2003-0038614호에서는 유기물질이 부패 및 변패하여 악취를 발생시키는 혐기성미생물의 생육을 최대한 억제하고, 호기성조건에서 호기성 미생물에 의한 처리에 의해 음식물쓰레기, 인분뇨 및 축산분뇨 등으로 처리하는 공정에서 발생되는 악취를 어느 수준까지 제거할 수 있으나, 발효과정에 매우 긴 시간이 필요할 뿐만 아니라 발효조건이 까다롭다는 단점을 갖는다.
상기 특허 중 2006-0000841호 기술은 고온성 미생물을 이용하여 발효를 시킴으로서 음식쓰레기의 발효과정 중의 악취 발생을 최소화할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 음식쓰레기에 제한적으로 효과를 나타내고 있으나, 쓰레기 매립장의 폐기물이나 제조업체의 최종 부산물인 폐기물의 악취를 제거할 수 없다는 단점을 가지고 있으며, 본 발명과 기술적 사상이 전혀 다르다고 설명할 수 있다.
상기특허 중 2007-0066998호 기술은 종래의 플라즈마 스크러버 시스템의 문제점을 극복하면서 반도체 제조공정에서의 폐가스를 효율적으로 제거할 수 있다는 장점을 가질 수 있으나, 본 발명과 같이 일반적인 산업폐기물에 적용하기가 매우 불가능할 뿐만 아니라 본 발명의 기술적 사상과 전혀 다름을 알 수 있으며, 난분해성 물질로 오염된 폐수를 고도산화처리의 기술적사상을 바탕으로 하고 있으므로 본 발명과 같이 배기가스를 처리하는 기술이 전혀 제시되지 않음을 확인할 수 있다.
이에 본 발명자는 지금까지 쓰레기 매립장이나 음식쓰레기와 같은 폐기물을 감량화하기 위한 건조과정이나 소각과정 중에 근본적으로 악취제거의 어려운 문제점을 극복하기 위한 해결책을 찾고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.
본원의 기술사상은 폐기물의 건조과정이나 소각과정에서 배출되는 가스를 스크러버 내부로 통과시키고, 스크러버 내부에 고도산화처리인 펜턴산화공법을 제공할 수 있는 용액을 분무하여 산화력이 강력한 활성 하이드록실라디칼에 의해 배기가스 내부에 포함된 악취는 물론 난분해성 유기물을 고도산화처리에 의해 분해시키고, 배기가스에 포함된 미세분진을 동시에 포집하여 청정한 배기가스를 배출시키기 위한 기술사상을 갖는 발명이다.
따라서 본 발명은 음식쓰레기, 쓰레기 매립장과 같은 유기성폐기물을 감량화하기 위한 건조과정이나 소각과정에서 배출되는 가스를 스크러버 내부로 통과시키고, 스크러버 내부에 고도산화처리인 펜턴산화공법을 제공할 수 있는 용액을 분무하면 오존보다 산화력이 더욱 강력한 활성 하이드록실라디칼에 의해 배기가스 내부에 포함된 악취물질은 물론 난분해성 유기물을 고도산화처리에 의해 분해시키고, 배기가스에 포함된 미세분진을 동시에 포집시켜 청정한 배기가스를 배출하게 됨으로 대기오염을 줄일 수 있으며, 쓰레기 매립장 또는 소각장 주위에 거주하고 있는 주민들에게 악취에 의한 고통이나 민원을 해소할 수 있고, 환경영향학적 피해를 줄일 수 있는 펜턴반응의 고도산화공정을 이용한 배기가스 정화방법 그 장치를 제공 하고자 하는 목적을 갖는다.
본 발명은 각종 산업의 건조과정이나 소각과정 중에 발생할 수 있는 악취물질이나 환경유해물질을 고도산화처리 방법 및 그 장치를 제공하고자 하는 것이다.
더욱 구체적으로 각종 폐기물의 건조과정이나 소각과정 중에 발생하는 악취원인물질이나 환경유해물질을 제거하기 위한 배기가스 정화방법으로, 건조과정이나 소각과정 중에 배출되는 배기가스에 포함된 악취원인물질 및 환경유해가스를 펜턴(Fenton) 산화공법에 의해 고도산화처리를 제공하는 고도산화처리 용액이 포함된 스크러버(Scrubber)장치 내부로 유입시켜 통과되도록 하되, 스크러버는 스크러버에 유입되는 악취원 및 환경유해물질과 고도산화처리용액과의 반응시간을 길게 하며 제거율을 높이기 위하여 고도산화처리용 용액과 스크러버에 유입되는 배기가스가 통과할 수 있도록 충진제층을 갖고, 충진제를 지지해주는 다공성 격벽과 고도산화처리 용액을 미세하게 분사시킬 수 있는 용액분사 노즐이 포함되어 제공되어 스크러버(Scrubber) 내부에서 고도산화처리 용액을 분무시켜 강력한 활성 하이드록실라디칼(·OH)에 의해 유기물(Organic compounds)로 구성된 악취원과 환경유해물질을 정화시킨 후 배출시키도록 제공되는 배기가스 정화방법 및 그 장치에 의해 상기 목적을 달성할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.
이하, 본 발명의 기술사상을 더욱 상세히 설명하기 위하여 도 1에 제시된 본 발명의 고도산화공법을 이용한 배기가스의 정화방법의 일 실시예 구성도는 다음과 같다.
예를들면, 음식쓰레기처리장이나 쓰레기 매립장과 같은 유기성폐기물을 감량화시키기 위한 시설에서 본원의 고도산화공법을 이용한 배기가스의 정화방법이 적용될 수 있는바, 유기성폐기물 처리시설의 건조로 내지는 소각로(10)에서, 건조 및 소각 과정 중에 발생하는 수증기를 포함한 배기가스를 외부로 배출시키기 전에 가스배출구(20)를 통해 스크러버(30) 내부로 유입시키고, 스크러버(30) 내부로 유입된 배기가스는 스크러버(30) 상단에 설치되는 노즐(60)을 통해 고도산화처리 용액을 분무시키는 경우 배기가스에 포함된 악취물질은 물론 유해성 유기가스를 완전 산화 분해시킴과 동시에 배기가스에 포함된 미세분진이 고도산화처리 용액에 흡착되면서 악취물질, 유해유기가스, 분진을 제거시킨 후 배기가스 배출구(50)를 통해 빠져나가는 방법으로 적용시킬 수 있는 기술사상이다.
상기 스크러버(30)는 그 내부에 고도산화처리용 용액(160)과 배기가스가 통과할 수 있는 다공성격벽(180), 충진제(40), 노즐(60)을 포함하는 구성으로 제공될 수 있으며, 스크러버(30)는 최적의 활성 하이드록실라디칼(·OH)을 제공하기 위한 고도산화처리용 용액(160)을 제공하기 위하여 산(acid), 2가철(Fe2 +), 과산화수소의 유입량 조절과, 연속순환시스템을 제공하기 위한 고도산화처리용 용액(160)의 분무량을 조절하기 위하여 자동유입조절장치(150)에 의해 조절되는 구성으로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 펜턴반응의 고도산화공법을 이용하여 배기가스 정화방법을 구현하기 위해 도 1을 참고하여 더욱 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 건조로 내지는 소각로에서 가열과정 중 배기가스가 가스배출구(20)를 통해 스크러버(30) 내부로 연속적으로 유입되며 배기가스는 스크러버(30) 내부에 구성된 다공성 격벽(180)과 충진제(40)를 통해 스크러버(30) 상부로 이동하게 되고, 이 때 고도산화처리용 용액(160)은 자동유입조절장치(150)에 의해 고도산화처리용액 가압펌프(80)을 가동하여 여과부(90)와 고도산화처리 유입구(70)의 경로를 거쳐 스크러버(30) 내부에 구성된 노즐(60)을 통과하면서 고도산화처리용 용액(160)이 미세하게 분무하게 되면, 스크러버(30) 내부로 유입된 악취물질 및 환경유해가스는 미세 분무된 고도산화처리용액에 흡착 내지는 접촉하게 되면서 아래의 반응식 1과 같이 오존보다 강력한 활성 하이드록실라디칼에 의해 배기가스에 포함된 악취물질 및 유해성 유기가스와 반응됨과 동시 매우 빠른 속도로 고도 산화처리되고 동시에 배기가스 내부에 포함된 미세분진이 흡착되어 탈취됨으로는 유해성 유기물질이나 분진의 배출이 없는 정화된 배기가스를 제공하게 되는 원리이며, 정화된 배기가스는 처리 후 가스배출구(50)를 통해 배출가스(190)가 배출되는 단계로 적용될 수 있다. 이 때 분진의 배출우려가 있는 경우 여과부(90)를 설치하여 여과시킨 후 폐기단계에 의해 폐기처분시키는 구성으로 적용될 수 있다.
Fe2 + + H2O2 → Fe3 + + OH- + ㆍOH----------------(반응식 1)
본 발명에서 펜턴반응의 고도산화공법을 이용한 고도산화처리용액(160)은 산성의 조건에서 과산화수소(H2O2)와 Fe2 +가 포함된다. 먼저 희석된 과산화수소와 Fe2 + 를 주입하기 위해 자동유입조절장치(150)에 의해 과산화수소 주입가압펌프(80-1)와 2가철 주입가압펌프(80-2)가 작동되어 각각의 유입량이 조절되어 공급되도록 하고, 과산화수소 주입구(110)와 2가철 주입구(120)를 통해 고도산화처리용 용액(160)에 합류되고, 고도산화처리용 용액은 산도(acidity)에 따라 산(acid)은 자동유입조절장치(150)에 의해 산 주입가압펌프(80-3)가 작동되면서 산 주입구(170)를 통해 고도산화처리용 용액에 혼합된다. 이때 pH를 자동유입조절장치에 의해 작동하기 위해서 pH 전극 끝 부분을 고도산화처리용 용액(160)에 잠겨있도록 구성된다.
상기 구성으로 반응식 1에서 보는 바와 같이, 2가의 원자가를 갖는 철이 과산화수소와 반응하여 산화되면서 오존보다 산화력이 강력한 활성 하이드록실 라디칼을 형성시켜 배기가스에 포함된 악취물질 내지는 유해 유기물을 제거하는 것으로 2가의 철 및 과산화수소가 주 반응 공급원이라 할 수 있다.
통상적으로 펜턴산화 공법 중의 2가 철을 공급하기 위하여 시약 급의 염화철(FeCl2 ㆍ4H2O) 내지는 황산철(FeSO4 ㆍ7H2O)을 희석하여 적용하는 것도 가능하며, 배기가스 처리 과정 중의 고도산화처리에 필요한 시약에 대한 가격경쟁력을 확보하기 위하여 전자회사에서 희석된 염산이나 황산으로 철 판 내지는 알루미늄 판을 에칭한 용액을 이용하여 고도산화처리 공법 중 2가의 철 공급원으로 대용하여 고도산화처리를 수행하는 방법과 같이 가격경쟁력을 고려하는 것이 바람직하다.
상기 펜턴산화 공법에 필요한 과산화수소는 30～34 중량%의 농도를 갖는 액상을 사용하는 바, 상기 농도가 30 중량% 미만이면 부피가 증가하여 물류비 증가의 원인이 되고 34 중량%를 초과하는 경우에는 과산화수소가 퍼옥사이드로 구성되어 있기 때문에 부주의에 의하여 폭발할 문제가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
이때, 반응은 pH 1.5～5.5의 산성조건에서 수행하는 바, 상기 산성조건은 오존보다 강력한 하이드록실 라디칼이 형성되면서 배기가스 중에 함유된 악취물질 및 유기물질을 산화공정 단계에 의해 처리하게 되며, 상기 하이드록실 라디칼에 의해 처리된 산성의 처리수는 배출구(130)를 통해 철 처리조(140)에 유입되고, 산성의 처리수를 중화시키는 중화처리단계에 의해 수산화철의 침전물을 형성시켜 여과한 후 여과 여액은 방류단계에 의해 처리되도록 구성되고, 침전물의 수산화철은 폐기처리 단계의 공정에서 처리되도록 구성될 수 있다.
상기 고도산화처리용 용액(160)의 pH가 1.5 미만이면 배기가스에 포함된 악취물질 내지는 유해 유기물의 처리효율은 우수하나 수 처리 후 철 처리조(140)에서 처리 후 폐수를 방류할 경우 중화공정을 거쳐야 하기 때문에 중화제 처리비용의 증가와 슬러지의 량이 증가되고, pH가 5.5를 초과하는 경우에는 배기가스의 처리효율이 다소 미흡한 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 pH를 약 3~4을 유지하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 펜턴산화공법에 의한 배기가스 처리 시 과산화수소와 Fe2 +의 량은 배기가스에 함유된 악취 내지는 유기물의 량과 비례적으로 첨가되어야 하며, 각각의 배기가스의 종류에 따라 다소 다를 수 있지만 일반적으로 상기 배기가스에 포함된 유 기물의 100 ppm에 대하여, 과산화수소가 1×10-2 M 내지는 5×10-3 M과 2가 철(Fe2 +)이 동일한 몰비로 처리하고, 처리효율을 극대화하기 위하여 자동유입조절장치(150)에 의한 연속시스템으로 처리하는 것이 유리하다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 종래의 폐기물을 감량화를 하기 위한 건조과정이나 소각과정 중에 쓰레기 매립장이나 음식쓰레기에서 다량 발생하는 악취 때문에 불쾌감, 혐호감에 의한 인체적 영향과, 식용감퇴, 두통 불면 및 알러지 증상의 심리적 영향으로 인하여 주민들의 피해가 심각하고, 소각 시 발생되는 다이옥신류, 퓨란류와 같은 독성을 제공하는 유기물질을 제거하는데 효과가 매우 미흡하여 주민들의 피해는 물론 대기환경 오염을 가속화시키는 반면, 본 발명에 따라 폐기물의 건조과정이나 소각과정 중에 배출되는 배기가스를 펜턴(Fenton) 산화공법에 의한 고도산화를 제공하는 스크러버(Scrubber)에 유입시키게 되면 오존보다 강력한 하이드록실라디칼(·OH)에 의해 유기물(Organic compounds)로 구성된 악취는 물론 환경유해물질을 고도산화처리에 의해 배기가스를 완벽히 정화할 수 있는 큰 이점이 있다.
이하, 본 발명을 다음의 실시 예에 의하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
대전 금고동 쓰레기 매립장에서 샘플링한 폐기물 200 g을 컨벡션(Convection) 오븐에 넣고 100℃로 가열건조 시켰다. 사용한 오븐은 건조과정 중 가스의 배출량을 조절할 수 있는 가스유량계를 타이곤 튜브로 장착하고, 튜브의 끝부분에는 수족관에 사용되는 버블러장치를 연결하여 1리터 비이커에 고도산화처리용 용액 500 ml에 침적시키고, 3시간 동안 분당 500 ml의 유속으로 버블링(Bubbling)시킨 후 펜턴산화반응의 고도산화처리에 의하여 건조과정 중에 발생하는 배기가스 중에 쓰레기 악취와 유해유기물질의 제거율을 조사하였다. 본 실시예 1에서 사용한 고도산화처리 용액은 pH를 3으로 조절하였으며, 과산화수소와 2가철의 농도는 1×10-3 몰로 조절하였다.
악취제거율 분석은 관능법에 의해 수행하였으며, 관능법에 참가한 사람은 총 15명이었고, 평균나이는 32.4세로 남성이 11명, 여성이 4명 참여하였다. 유해유기물질의 제거율은 고도산화처리용 용액에 3시간 동안 포집된 용액을 정확히 pH를 7로 맞추고, 수질오염공정시험방법 중 화학적산소요구량시험방법에 의해 수행하였다.
실시예 2
실시예 1에서 건조된 대전금고동 쓰레기 매립장의 폐기물을 튜브퍼니스(Tube furnace)에 옮기고, 분당 500 ml의 공기로 퍼징(purging)시키면서 850 oC에서 2시간 동안 가열하여 완전 유기물을 제거하였다. 소각하는 과정중에 발생되는 배기가스는 타이곤튜브로 수족관에 사용되는 버블러장치를 연결하여 1리터 비이커에 고도산화 처리용 용액 500 ml에 침적시키고, 2시간 동안 버블링(Bubbling)시킨 후 펜턴산화반응의 고도산화처리에 의하여 소각과정 중에 발생하는 쓰레기 악취와 유해유기물질의 제거율을 조사하였다.
본 실시예 2에서 사용한 고도산화처리 용액은 pH를 3으로 조절하였으며, 과산화수소와 2가철의 농도는 1×10-3 몰로 조절하였다.
비교예 1～2
1리터 비이커에 고도산화처리용 용액을 대신하여 증류수 500 ml에 침적시키고, 버블링한 것을 제외하고는 실시 예 1～2와 동일하게 수행하였다.
비교예 3
대전 금고동 쓰레기 매립장에서 샘플링한 폐기물 200 g을 알루미늄 포일에 분취한 후 어떠한 처리도 하지 않고 방치하였다.
실시예 1～2 및 비교예 1～3의 악취제거율 분석은 관능법에 의해 수행하였으며, 관능법에 참가한 사람은 총 15명이었고, 평균나이는 32.4세로 남성이 11명, 여성이 4명 참여하였다.
실시 예 1～2 및 비교 예 1～2의 유해유기물질 제거율은 고도산화처리용 용액에 3시간 동안 포집된 용액을 정확히 pH를 7로 맞추고, 수질오염공정시험방법 중 화학적산소요구량시험방법에 의해 수행하였으며, 분석결과를 표 1에 나타냈다.
〔표 1〕
구분 악취제거율 화학적산소요구량(ppm)
실시 예 1 매우 우수 검출안됨
실시 예 2 매우 우수 검출안됨
비교 예 1 저조 54
비교 예 2 보통 13
비교 예 3 매우저조(악취최악) -
비고: 화학적산소요구량의 검출한계는 1.0 ppm임.
표 1에 나타난 바와 같이 비교 예 3에서는 어떠한 처리를 하지 않은 쓰레기 매립장의 폐기물 자체는 최악의 악취가 발생하고 있었으며, 비교 3의 쓰레기매립장의 폐기물 자체를 비교할 때 비교예 1에서는 건조과정 중의 배기가스가 단순히 증류수에 일부 포집되기 때문에 탈취효과가 매우 저조한 결과를 나타났으며, 화학적산소요구량의 분석결과 역시 54 ppm으로 높은 결과가 나타남으로서 건조과정 중의 악취나 휘발성유기물질들은 제거되지 않고, 대기 중으로 다량 방출되면서 대기환경의 오염은 물론 주민들의 생활에 불편을 가져다 줄 수 있다는 문제점을 확인하였다. 비교 2에서는 유기물이 분해되는 온도 이상으로 가열됨으로서 비교 예 1보다 악취제거율이 높게 나타났으며, 화학적산소요구량의 분석결과도 낮게 나타났으나 표 1의 결과를 비추어 볼 때 소각 과정 중 악취 및 유해유기물질을 명확히 제거하는데 아직 미흡하다는 것을 알 수 있는 반면 본 발명의 펜턴산화의 고도산화처리에 의해 배기가스를 처리하였을 경우 악취가 전혀 발생하지 않았으며, 화학적산소요구량 역시 검출한계 이하로 나타남으로서 건조 및 소각과정 중에 배출되는 배기가스가 본 발명의 고도산화처리에 의해 유기물이 완전히 분해됨으로서 청정한 대기환경을 조성할 수 있음을 확인하였다.
도 1은 본 발명의 고도산화공법을 이용한 배기가스의 정화방법의 구성도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 건조로 내지는 소각로 20: 처리전 가스배출구
30: 스크러버(scrubber) 40: 충진제
50: 처리 후 가스배출구 60: 노즐
70: 고도산화처리 유입구 80: 고도산화처리 용액 가압펌프
80-1: 과산화수소 주입 가압펌프 80-2: 2가 철 주입 가압펌프
80-3: 산(acid) 주입 가압펌프 90: 여과부
100: pH전극 110: 과산화수소 주입구
120: 2가 철 주입구 130: 배출구
140: 철 처리조 150: 자동유입 조절장치
160: 고도산화처리 용액 170: 산(acid) 주입구
180: 다공성격벽 190: 배출가스(굴뚝)

Claims (3)

  1. 각종 산업공정의 반응과정 또는 폐기물의 건조과정이나 소각과정 중에 발생하는 악취원인물질이나 환경유해물질을 제거하기 위한 배기가스 정화방법에 있어서,
    건조과정이나 소각과정 중에 배출되는 배기가스에 포함된 악취원인물질 및 환경유해가스를 펜턴(Fenton) 산화공법에 의해 고도산화처리를 제공하는 고도산화처리 용액이 포함된 스크러버(Scrubber) 내부로 유입시켜 통과되도록 하는 단계;
    스크러버 내부에서 고도산화처리 용액을 분무시켜 2가의 철이 3가의 철로 산화되면서 하이드록실라디칼(·OH)이 생성되어 유기물(Organic compounds)로 구성된 악취원인물질과 환경유해물질을 정화시키는 단계;
    를 포함하여 제공되는 펜턴반응의 고도산화공법을 이용한 배기가스 정화방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크러버 내부에서 작용하는 고도산화처리 용액은 pH가 1.5~5.5의 산성조건이 유지되고, 배기가스에 포함된 유기물 100 ppm에 대하여, 과산화수소와 2가철(Fe2+)이 1×10-2 몰(mole) 내지는 5×10-3 몰(mole)의 농도를 유지하도록 자동유입조절장치에 의해 산(acid), 과산화수소, 2가철의 유입량이 조절되어 제공됨으로 배기가스를 정화하는 펜턴반응의 고도산화공법을 이용한 배기가스 정화방법.
  3. 각종 폐기물의 건조과정이나 소각과정 중에 배출되는 배기가스에 포함된 악취원인물질 및 환경유해가스를 펜턴 산화공법을 적용하기 위한 배기가스 정화장치에 있어서,
    스크러버는 유입되는 배기가스가 통과할 수 있도록 충진제층을 갖고, 충진제를 지지해주는 다공성 격벽과 고도산화처리 용액을 미세하게 분사시킬 수 있는 용액분사 노즐이 포함되어 제공되고,
    스크러버(Scrubber)장치 내부로 펜턴반응의 고도산화공법을 이용한 고도산화처리용액을 노즐로 분무시켜 강력한 활성 하이드록실라디칼(·OH)을 발생시켜 유기물로 구성된 악취원인물질과 환경유해물질을 정화시킨 후 배출시키도록 제공되는 펜턴반응의 고도산화공법을 이용한 배기가스 정화장치.
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