KR100934479B1 - 유해가스처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치와 바이오 여과장치를 이용한 유해가스처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면, 바이오 여과장치에서 여과된 유해가스를 플라즈마 처리장치에서 분해하여 처리하되, 상기 프라즈마 처리장치에서 처리된 배출가스의 일부를 바이오 여과장치로 공급함으로써 바이오 여과장치 내의 오존 농도를 조절하여 바이오 여과장치의 효율을 증가시키도록 형성된 유해가스처리장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 유해가스처리장치는 바이오 여과장치를 이용한 유해가스 처리장치에 있어서, 공급되는 유해가스를 여과시키는 바이오 여과장치와; 상기 바이오 여과장치로부터 여과된 유해가스를 분해시키는 플라즈마 처리장치와; 상기 플라즈마 처리장치에서 분해되어 배출되는 배출가스 중 일부를 상기 바이오 여과장치로 공급하는 바이패스관으로 구성된 것이다.
상기 바이패스관에는 바이패스되는 배출가스량을 조절할 수 있도록 가스량 조절용 밸브가 설치되고, 상기 밸브는 바이패스 되는 배스가스의 양을 조절하여 바이오 여과장치 내의 오존농도를 조절하게 된다. 이러한 상기 밸브는 공급되는 유해가스와 바이패스 되는 배출가스의 혼합가스의 오존 농도를 측정하는 센서와 상기 센서로부터 측정된 정보를 수집하는 제어부가 설치되어 상기 혼합가스의 오존 농도가 10~20ppm이 되도록 센서와 제어부에 의하여 조절된다.
상기 플라즈마 처리장치에서 사용되는 플라즈마 반응기는 저온 플라즈마 반 응기를 사용하는 것이 적합하다.
유해가스, 오존, 플라즈마, 바이오, 바이패스

Description

유해가스처리장치{Harmfulness gas cleaning system}
본 발명은 플라즈마 처리장치와 바이오 여과장치를 이용한 유해가스처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면, 바이오 여과장치에서 여과된 유해가스를 플라즈마 처리장치에서 분해하여 처리하되, 상기 프라즈마 처리장치에서 처리된 배출가스의 일부를 바이오 여과장치로 공급함으로써 바이오 여과장치 내의 오존 농도를 조절하여 바이오 여과장치의 효율을 증가시키도록 형성된 유해가스처리장치에 관한 것이다.
종래의 바이오 여과장치는 미생물의 분해를 이용하여 유해가스를 제거하는 것으로서 충진물로는 도시쓰레기, 건초, 퇴비, 다공성 점토 등에 존재하는 미생물을 이용한다.
이와 같은 장치에 있어서 지속적인 성능 유지를 위해서는 수분, 온도, 분진의 제어가 매우 중요하기 때문에 별도의 수분제어장치가 필요하고 주기적인 유지 관리를 위해 바이오 메스의 세척이 필요하기 때문에 빈번한 세척은 다량의 폐수를 발생시키고 처리 비용을 상승시키는 원인이 된다.
최근 들어 개발된 도 1과 같이 유해가스를 공급하는 송풍기(1)와 바이오 여 과부(2)와 물을 공급하는 펌프(3) 및 분사노즐(4)과, 물탱크에 저장되어 있는 물에 중화제를 공급하는 중화제공급장치(5)와, 영양제를 공급하는 영양제 공급장치(6)와, 산소를 공급하는 공기방울공급장치(7)로 구성되어, 상기 1단 이상의 바이오 여과부(2)에 영영제 공급장치(5)와 중화제 공급장치(6)로 영양분과 중화제를 투여한 물을 펌프(3) 및 분사노즐(4)을 통하여 담체 충전층인 바이오 여과부(2)의 상부에서 분사함으로써 충전층 내 미생물에 필요한 수분과 영양분을 공급하는 바이오 트리클링 여과장치가 많이 사용되고 있다.
그러나, 상기의 바이오 트리클링 여과장치는 정화 시간이 길어짐에 따라 물탱크에 저장된 저장수의 오염가스 용해 및 용존량이 증가하여 부패가 일어날 수 있고 이로 인해 수질오염의 원인이 될 수 있고 단위 부피당 정화용량이 한정되어 있어 정화용량이 커질수록 다단으로 시스템을 구성해야 하기 때문에 시스템의 부피 및 제작비가 급상승한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 플라즈마 방식의 플라즈마 처리장치를 바이오 필터를 이용한 바이오 여과장치와 복합하여 적용함으로써 플라즈마와 바이오 필터의 장점을 각각 살려 막대한 비용 증가 없이 시스템의 정화용량을 증가시키고 바이오 필터를 이용한 바이오 여과장치로만으로는 처리할 수 없는 고농도의 유해가스를 처리할 수 있는 플라즈마와 바이오 필터를 이용하는 유해가스처리장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 바이오 여과장치 내의 오존(O3)의 농도를 조절하여 바이오 여과장치의 효율을 높이도록 하는데 목적이 있다.
일반적으로 유해가스를 플라즈마 반응기로 분해시키게 되면, 플라즈마 반응시 수백ppm의 오존이 발생한다.
상기 미생물을 이용한 바이오 여과장치에서는 오존의 농도가 높으거나 낮으면 바이오 여과장치의 효율이 저하되는 특징이 있으며, 바이오 여과장치는 오존(O3)의 농도가 10~20ppm이 적당하다.
그러므로 플라즈마 처리장치에서 처리된 배출가스를 이용하여 바이오 여과장치 내의 오존 농도를 조절하여 바이오 여과장치의 효율을 높이고자 한다.
상기 목적을 달성하고자 본 발명의 유해가스처리장치는, 바이오 여과장치를 이용한 유해가스 처리장치에 있어서, 공급되는 유해가스를 여과시키는 바이오 여과장치와; 상기 바이오 여과장치로부터 여과된 유해가스를 분해시키는 플라즈마 처리장치와; 상기 플라즈마 처리장치에서 분해되어 배출되는 배출가스 중 일부를 상기 바이오 여과장치로 공급하는 바이패스관으로 구성된다.
상기 플라즈마 처리장치는 RF 플라즈마, 펄스 코로나, 유전체 격벽 방전(Dielectric Barrier Discharge; DBD) 플라즈마, 글라이딩 방전 플라즈마(Gliding discharge plasma)들과 같은 통상의 저온 플라즈마 반응기를 사용하며, 본 발명에서 글라이딩 방전 플라즈마 반응기를 실시예로 나타내었다.
상기 바이오 여과장치는 하측에 물이 저장되어 있는 물탱크와; 상기 물탱크의 상측으로 설치된 바이오 여과부와; 상기 물탱크와 바이오 여과부 사이에 유해가스가 유입되는 유해가스 유입구와; 상기 바이오 여과부 상측에서 물을 분사할 수 있도록 형성된 물 분사장치와; 상기 바이오 여과부에서 처리된 유해가스가 배출되는 배출구로 이루어지며,
상기 물탱크에 저장된 물에 중화제와 영양제를 공급할 수 있도록 중화제 공급장치와 영양제 공급장치가 설치되고, 또한 일측에는 저장된 물에 산소를 공급할 수 있도록 공기방울 공급장치가 설치된다.
상기 바이오 여과부는 미생물이 담체된 장방 블록형의 폴리우레탄폼(polyurethane foam)으로 형성된 다공성 무기성 담체가 다단으로 적층된 것이다.
상기 중화제 공급장치에 의하여 공급되는 중화제는 수산화나트륨(NaOH)을 사용하고, 상기 영양제공급장치에 의하여 공급되는 영양제는 미생물이 서식과 대사에 필요한 N, P, K와 같은 무기 영양분을 사용한다.
상기 바이패스관에는 바이패스되는 배출가스량을 조절할 수 있도록 가스량 조절용 밸브가 설치되고, 상기 조절용 밸브는 공급되는 유해가스와 바이패스 되는 배출가스의 혼합가스의 오존 농도가 10~20ppm이 되도록 조절한다. 이는 혼합가스의 오존 농도를 조절함으로써 바이오 여과장치 내의 오존 농도를 조절하게 된다.
상기 조절용 밸브는 공급되는 유해가스와 바이패스 되는 배출가스의 혼합가스의 오존 농도를 측정하는 센서와 상기 센서로부터 측정된 정보를 수집하는 제어부를 설치하여 상기 센서와 제어부에 의하여 조절하는 것이 바람직하다.
상기 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 바이오 여과장치와 플라즈마 처리장치에 의하여 1차로 미생물을 이용한 바이오 여과장치로 유해가스를 처리하고, 2차로 플라즈마 반응기를 이용한 플라즈마 처리장치로 유해가스를 처리함으로써 바이오 여과장치만으로 처리되지 않는 유해가스를 처리할 수 있는 효과가 있으며,
또한, 플라즈마 처리장치에서 발생하는 오존을 바이오 여과장치에 공급함으로써 바이오 여과장치의 효율을 증가시키는 효과가 있다.
본 발명의 실시예를 나타낸 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2와 같이 본 발명의 유해가스 처리장치는 크게 송풍기(1)로 공급되는 유해가스를 미생물로 처리하는 바이오 여과장치(10)와, 상기 바이오 여과장치(10)에서 처리된 유해가스를 처리하는 플라즈마 처리장치(20)와, 상기 플라즈마 처리장치(20)에서 처리되어 배출되는 배출가스의 일부를 상기 바이오 여과장치(10)로 바이패스 시키는 바이패스관(30)으로 구성된다.
상기 바이오 여과장치(10)는 하측에 물이 저장되어 있는 물탱크(17)와, 상기 물탱크의 상측으로 설치된 바이오 여과부(11)와, 상기 물탱크와 바이오 여과부(11) 사이에 유해가스가 유입되는 유해가스 유입구(11)와, 상기 바이오 여과부(11) 상측에서 물을 분사할 수 있도록 펌프(12)와 분사노즐(13)로 형성된 물 분사장치와, 상기 바이오 여과부(11)에서 처리된 유해가스가 배출되는 배출구(19)와, 상기 물탱크에 저장된 물에 중화제와 영양제를 공급할 수 있도록 설치된 중화제 공급장치(14)와 영양제 공급장치(15)와, 산소를 공급할 수 있도록 설치된 공기방울 공급장치(16)로 이루어진다.
상기 바이오 여과부(11)는 미생물이 담체된 다공성 무기성 담체가 다단으로 적층된 것이며, 상기 다공성 무기성 담체는 장방 블록형으로 이루어진 폴리우레탄폼(polyurethane foam)으로 이루어진다.
상기 중화제 공급장치(14)에 의하여 공급되는 중화제는 수산화나트륨(NaOH)을 사용하고, 상기 영양제공급장치(15)에 의하여 공급되는 영양제는 미생물이 서식 과 대사에 필요한 N, P, K와 같은 무기 영양분을 사용한다.
상기 플라즈마 처리장치(20)는 RF 플라즈마, 펄스 코로나, 유전체 격벽 방전(Dielectric Barrier Discharge; DBD) 플라즈마, 글라이딩 방전 플라즈마(Gliding discharge plasma)와 같은 통상의 저온 플라즈마 반응기를 사용하는 것으로, 고전압을 발생시키는 고전압 발생장치(21)와 공급되는 유해가스를 분해하는 플라즈마 반응부(22)로 이루어진다.
본 발명의 실시예에서는 글라이딩 방전 플라즈마 반응기를 나타낸 것으로, 상기 플라즈마 반응부(22)는 단면이 두 반원과 유사한 금속 플레이트의 양단에 고전압 발생장치(21)에 의하여 교류나 펄스 고전압을 인가하여 아크(arc)를 발생시키고 중심부로 가스를 공급하여 금속 플레이트 면을 따라 아크가 이동하면서 소멸되는 글라이딩 방전 플라즈마(Gliding discharge plasma)인 것이 본 발명에 적합한 플라즈마 예가 될 수 있다.
상기 바이패스관(30)은 플라즈마 처리장치(20)에서 처리되어 배출되는 배출가스의 일부를 바이오 여과장치(10)로 공급하는 것이다.
상기 바이패스관(30)에는 바이패스되는 배출가스 양을 조절할 수 있도록 배사가스 조절용 밸브(31)가 설치된다.
상기 밸브(31)는 솔레노이드 밸브를 사용함으로써 제어부(40)에 의하여 조정될 수 있도록 할 수 있다.
즉, 공급되는 유해가스와 바이패스되는 배출가스의 혼합가스의 오존농도를 측정하는 센서(32)를 설치하여, 상기 센서(32)로부터 측정값에 의하여 제어부(40)는 밸브(31)를 조절하여 바이패스되는 배출가스 양을 조절하여 혼합가스의 오존농도를 조절한다.
상기 센서(32)는 바이오 여과장치(10)의 내측에 설치되어 바이오 여과장치(10) 내의 오존 농도를 측정하고, 상기 바이오 여과장치 내의 오존 농도의 측정값에 의하여 제어부(40)를 통하여 밸브(31)가 조절될 수도 있다.
상기와 같이 이루어진 유해가스처리장치는 도 2와 같이 송풍기(1)로 유입되는 유해가스는 바이오 여과장치(10)에서 처리되고, 상기 바이오 여과장치(10)에서 처리된 유해가스는 플라즈마 처리장치(20)로 공급되어 플라즈마에 의하여 분해되어 외부로 배출된다. 상기 플라즈마 처리장치(20)에서 분해되어 배출되는 일부 배출가스는 바이패스관(30)을 통하여 바이오 여과장치(10)로 공급된다.
상기 바이오 여과장치(10) 내로 바이패스되는 배출가스 양은 유해가스와 배출가스의 혼합가스의 오존 농도가 10~20ppm가 되도록 밸브(31)에 의하여 조절된다.
상기 밸브(31)는 오존 농도를 측정하는 센서(32)와 제어부(40)에 의하여 제어된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질 적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 바이오 여과장치에 대한 개략도.
도 2는 본 발명의 유해가스 처리장치에 대한 개략도.
[본 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 바이오 여과장치
11 : 바이오 여과부 12 : 펌프
13 : 분사노즐 14 : 중화제공급장치
15 : 영양제공급장치 16 : 공기방울공급장치
20 : 플라즈마 처리장치
21 : 고압발생장치 22 : 플라즈마 반응부
30 : 바이패스관
31 : 밸브 32 : 센서
40 : 제어부

Claims (10)

  1. 바이오 여과장치를 이용한 유해가스 처리장치에 있어서,
    공급되는 유해가스를 여과시키는 바이오 여과장치와;
    상기 바이오 여과장치로부터 여과된 유해가스를 분해시키는 플라즈마 처리장치와;
    상기 플라즈마 처리장치에서 분해되어 배출되는 배출가스 중 일부를 상기 바이오 여과장치로 공급하는 바이패스관으로 구성됨을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바이패스관에는 바이패스되는 배출가스량을 조절할 수 있도록 가스량 조절용 밸브가 설치됨을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 조절용 밸브는 공급되는 유해가스와 바이패스되는 배출가스의 혼합가스의 오존 농도가 10~20ppm이 되도록 조절됨을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 조절용 밸브는 공급되는 유해가스와 바이패스 되는 배출가스의 혼합가 스의 오존 농도를 측정하는 센서와 상기 센서로부터 측정된 정보를 수집하는 제어부가 설치되어 상기 혼합가스의 오존 농도가 10~20ppm이 되도록 센서와 제어부에 의하여 조절됨을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리장치는 저온 플라즈마 반응기를 사용함을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 바이오 여과장치는 하측에 물이 저장되어 있는 물탱크와;
    상기 물탱크의 상측으로 설치된 바이오 여과부와;
    상기 물탱크와 바이오 여과부 사이에 유해가스가 유입되는 유해가스 유입구와;
    상기 바이오 여과부 상측에서 물을 분사할 수 있도록 형성된 물 분사장치와;
    상기 바이오 여과부에서 처리된 유해가스가 배출되는 배출구로 이루어짐을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 물탱크에 저장된 물에 중화제와 영양제를 공급할 수 있도록 중화제 공급장치와 영양제 공급장치가 설치됨을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 물탱크의 일측에는 저장된 물에 산소를 공급할 수 있도록 공기방울 공급장치가 설치됨을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 바이오 여과부는 미생물이 담체된 장방 블록형의 폴리우레탄폼(polyurethane foam)으로 형성된 다공성 무기성 담체가 다단으로 적층된 것을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 중화제 공급장치에 의하여 공급되는 중화제는 수산화나트륨(NaOH)을 사용하고,
    상기 영양제공급장치에 의하여 공급되는 영양제는 미생물이 서식과 대사에 필요한 무기 영양분을 사용함을 특징으로 하는 유해가스처리장치.
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