KR101155134B1 - 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법 - Google Patents

삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해수 또는 지하수, 하천수 등에 함유된 황화수소를 기체 상태의 황화수소 가스와 고체 황으로 분리하고, 분리된 황화수소 가스는 중화시켜 악취의 발생을 방지할 수 있는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법에 관한 것이다.
본 발명의 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치는 황화수소가 함유된 원수에 공기를 주입하여 상기 원수 중의 황화수소를 저감시키는 탈기수단과, 탈기수단에서 상기 원수로부터 분리된 황화수소 가스를 포집하여 제거하는 가스처리부와, 탈기수단에서 배출되는 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 고체 황을 제거하는 후처리부를 구비한다.

Description

삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법{apparatus and method for removing hydrogen sulfide of underwater}
본 발명은 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해수 또는 지하수, 하천수 등에 함유된 황화수소를 기체 상태의 황화수소 가스와 고체 황으로 분리하고, 분리된 황화수소 가스는 중화시켜 악취의 발생을 방지할 수 있는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 악취라고 하면 사람의 신경계통을 자극시켜 정신적, 육체적으로 피해를 주는 냄새를 말한다. 이러한 악취 유발물질은 발생원에 따라 매우 다양하며 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 쓰레기 매립장, 정유공장, 화학공장, 분뇨 및 축산폐수처리장 등은 도시의 주요 악취 발생원으로 간주 되고 있다.
악취발생시설로부터 발생하는 악취는 부패물질 또는 각종 휘발성 유기화합물로 인하여 발생하는 것이므로 불쾌감을 유발시킬 뿐만 아니라 인체에 유해하며 집중력의 감소로 인한 능률의 저하 또는 안전사고의 증가에 이르기까지 많은 문제점이 있게 된다.
이러한 악취성분으로 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스티렌 등은 법적 규제물질로 정하여 단속하고 있다. 악취 물질은 pH에 따라 염기성계, 산성계 및 중성계로 구분될 수 있다. 예를 들어, 암모니아, 트리메틸아민은 염기성계에 속하고, 황화수소, 메틸메르캅탄, 프로피온산, 노르말부틸산, 이소발레르산 등은 산성계에 속하며, 황화메틸, 이황화메틸, 아세트알데히드 등은 중성계에 속한다.
상술한 악취성분들 중 황화수소(H2S)는 썩은 계란냄새를 발생하는 것으로, 유해성을 살펴보면 공기 중의 황화수소 농도가 0.025ppm이면 민감한 사람은 냄새를 맡고, 농도가 증가함에 따라 불쾌감, 눈, 목 등에 통증을 느끼다가 400ppm 이상이 되면 30분 정도의 노출에도 생명이 위험하다.
따라서 공기 중의 황화수소를 제거하기 위한 다양한 기술들이 개발되어 이용되고 있다. 하지만, 해수 또는 지하수, 하천수 등에 함유된 수중의 황화수소를 제거하여 식수로 이용할 수 있는 기술은 전무한 실정이다.
수중의 황화수소는 0.005ppm의 저농도에도 이취가 느껴져 먹는 물에 포함될 경우 상당한 불쾌감을 주며, 각종 배관을 부식시키는 원인이 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 해수 또는 지하수, 하천수 등에 함유된 황화수소를 기체 상태의 황화수소 가스와 고체 황으로 분리하여 수중의 황화수소를 효과적으로 제거할 수 있는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 분리된 황화수소 가스를 중화시켜 대기로 배출함으로써 악취의 발생을 방지할 수 있는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치 및 제거방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치는 황화수소가 함유된 원수에 공기를 주입하여 상기 원수 중의 황화수소를 저감시키는 탈기수단과; 상기 탈기수단에서 상기 원수로부터 분리된 황화수소 가스를 포집하여 제거하는 가스처리부와; 상기 탈기수단에서 배출되는 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 고체 황을 제거하는 후처리부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 탈기수단은 상기 원수에 공기를 폭기시켜 상기 원수에 함유된 황화수소를 기체상태의 황화수소 가스 및 고체 황으로 분리하는 삼상분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 삼상분리부는 상기 원수가 내부로 유입되는 통형의 반응조와, 상기 반응조 내부에 설치되며 상기 반응조 내부로 유입되는 원수를 다수의 흐름으로 분산시키는 분산부와, 상기 반응조의 내부로 공기를 폭기시켜 기포를 발생시키는 폭기부와, 상기 반응조가 내부에 수용되며 공기 중의 산소와 접촉하여 생성된 상기 고체 황의 침전을 유도하는 침전유도조와, 상기 침전유도조의 하부에 마련되어 상기 고체 황이 침전되는 침전실을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 후처리부는 상기 탈기수단에서 배출되는 원수 중의 잔존 황화수소를 제거하기 위해 상기 탈기수단에서 배출되는 원수로 철염을 공급하는 철염공급부와, 상기 철염이 혼합된 원수를 교반하는 교반부와, 상기 교반부에서 배출되는 원수를 여과하여 불순물을 걸러내는 여과부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거방법은 황화수소가 함유된 원수에 공기를 주입하여 상기 원수 중의 황화수소를 기체상태의 황화수소 가스와 고체 황으로 분리시키는 분리단계와; 상기 분리단계에서 상기 원수로부터 분리된 황화수소 가스를 포집하여 제거하는 가스처리단계와; 상기 분리단계에서 배출되는 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 고체 황을 제거하는 후처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분리단계는 상기 원수에 공기를 폭기시켜 상기 원수에 함유된 황화수소의 농도를 점진적으로 저감시킬 수 있도록 1차저감단계, 2차저감단계, 3차저감단계로 이루어지고, 상기 분리단계는 폭기시 발생하는 기포의 크기가 상기 1차저감단계 및 상기 2차저감단계, 상기 3차저감단계로 진행할수록 점진적으로 작아지도록 폭기시키는 것을 특징으로 한다.
상기 1차저감단계는 20 내지 500ppm의 황화수소가 함유된 원수 중으로 공기를 폭기시켜 5 내지 10mm 크기의 기포를 발생시키고, 상기 2차저감단계는 상기 1차저감단계에 의해 황화수소 농도가 10 내지 20ppm으로 저감된 원수 중으로 공기를 폭기시켜 1 내지 5mm 크기의 기포를 발생시키고, 상기 3차저감단계는 상기 2차저감단계에 의해 황화수소 농도가 0.01 내지 10ppm으로 저감된 원수 중으로 공기를 폭기시켜 0.1 내지 1mm 크기의 기포를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 공기를 폭기시켜 해수 또는 지하수, 하천수 등에 함유된 황화수소를 기체 상태의 황화수소 가스와 고체 황으로 분리하여 제거함으로써 수중에 함유된 고농도의 황화수소를 0.005ppm이하까지 효과적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명은 분리된 황화수소 가스를 중화시켜 대기로 배출함으로써 악취의 발생을 근본적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 2는 도 1에 적용된 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치를 나타낸 구성도이고,
도 3은 도 2의 요부인 제 1삼상분리부를 발췌한 일부 절개 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치를 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치는 크게 탈기수단과, 가스처리부와, 후처리부를 구비한다.
탈기수단은 원수 중에 함유된 황화수소를 저감시킨다. 도시된 탈기수단은 3개의 삼상분리부(10)(30)(50)로 이루어진다. 각 삼상분리부는 원수에 공기를 주입시켜 원수에 함유된 황화수소를 원수로부터 분리시키거나 황화수소를 산화시켜 고체 황과 물로 변화시킨다. 탈기수단은 도시된 바와 달리 하나의 삼상분리부 또는 2개의 삼상분리부, 4개 이상의 삼상분리부로 이루어질 수 있음은 물론이다. 삼상분리부의 수는 원수 중에 함유된 황화수소의 농도에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
도시된 3개의 삼상분리부는 설명의 편의상 제 1삼상분리부(10), 제 2삼상분리부(30), 제 3삼상분리부(50)로 구분한다. 제 1 및 제 2, 제 3 삼상분리부(10)(30)(50)은 장방형의 베이스프레임(1)에 지지된다. 제 1 및 제 2, 제 3 삼상분리부(10)(30)(50)는 인접하여 순차적으로 배치된다.
제 1삼상분리부(10)는 침전유도조(11)와, 침전유도조(11)의 내부에 설치되는 반응조(25)와, 반응조(25) 내부로 유입되는 원수를 다수의 흐름으로 분산시키는 분산부와, 반응조(25) 내부로 공기를 폭기시키는 폭기부를 구비한다.
침전유도조(11)는 내부가 빈 통형으로 이루어진다. 침전유도조(11)는 황화수소가 공기 중의 산소와 접촉하여 생성된 고체 황의 침전을 유도한다. 침전유도조(11)의 하부는 고체 황이 침전되는 침전실(12)이 마련된다. 침전실(12)은 하부로 진행할수록 점진적으로 좁아지는 원추형으로 형성된다. 침전실(12)에는 침전된 고체황을 외부로 배출할 수 있도록 드레인관(13)이 설치된다. 드레인관(13)에는 유로를 개폐하는 밸브(14)가 설치된다. 침전유도조(11)의 상부에는 유출되는 가스 중의 수분을 제거하기 위한 데미스터(Demister)(15)가 설치된다. 침전유도조(11)의 상부에는 원수로부터 분리된 황화수소 가스가 배출되는 가스배출관(17)이 설치된다.
반응조(25)는 상부 및 하부가 개방된 사각통으로 이루어진다. 반응조(25)는 침전유도조(11)의 내부에 설치된다. 반응조(25)의 하단은 침전유도조(11)의 내측면은 이격되도록 형성된다. 도시되지 않았지만 반응조(25)는 지지프레임에 의해 침전유도조(11)의 내부에 고정될 수 있다.
원수공급관(3)을 통해 황화수소가 함유된 해수 또는 지하수, 하천수 등 처리하고자 하는 원수가 반응조(25) 내부로 공급된다. 원수공급관(3)은 침전유도조(11)의 일측면을 관통하여 반응조(25)로 연장된다. 반응조(25) 내부에는 분산부가 설치된다. 분산부는 원수공급관(3)을 통해 공급되는 원수를 다수의 흐름으로 분산시킨다. 이는 공기와의 접촉효율을 증대시키기 위함이다. 분산부는 원수공급관(3)과 연결되는 서브관(18)과, 서브관(18)에 다수가 설치되어 원수를 다수의 흐름으로 분산시키는 분기구(19)로 이루어진다. 분기구(19)는 상단이 개방되어 서브관(18)으로 유입된 원수를 상방으로 배출시킨다.
폭기부는 반응조(25)의 내부로 공기를 폭기시켜 원수와 공기를 접촉시킨다. 폭기부는 블로워(미도시)와, 블로워와 연결되어 침전유도조(11)의 일측면을 관통하여 반응조(25)로 연장되는 공기공급관(20)과, 공기공급관(20)과 연결되어 반응조(25)의 하부에 설치되는 산기관(21)으로 이루어진다. 산기관(21)은 서브관(18)의 하부에 위치한다. 산기관(21)에는 공기가 분출되는 다수의 분출홀들(22)이 형성된다. 산기관(21)을 통해 반응조(25) 내부로 공급되는 공기는 기포 형태로 반응조(25) 내부로 유입된다. 폭기부는 반응조(25) 내부로 공기를 공급하고 있지만, 이와 달리 순수한 산소를 공급할 수 있다.
상술한 폭기부의 구성에 의해 반응조(25) 내부로 공기가 폭기되고, 이때 발생되는 기포에 의해 기액 경계면의 압력을 낮추어 원수에 용해된 황화수소를 원수로부터 분리시킴으로써 황화수소를 탈기시킬 수 있다. 원수로부터 분리된 황화수소 가스는 데미스터(15)를 거쳐 가스배출관(17)을 통해 외부로 배출된다. 그리고 폭기시 공기 중의 산소는 원수에 함유된 황화수소와 아래의 식과 같이 반응하여 고체 황과 물이 생성된다.
2H2S + O2 → 2S(s) + 2H2O
생성된 고체 황은 가라앉아 침전실(12)에 침전된다. 침전실(12)에 침전된 고체 황은 드레인관(13)의 밸브(14)를 개방하여 외부로 배출시킬 수 있다.
반응조(25) 내부로 공기를 폭기시키면 원수에 함유된 황화수소 중 일부는 원수로부터 분리되고 일부는 산소에 의해 산화되어 고체황으로 침전된다. 이와 같이 제 1삼상분리부(10) 내부에서는 액체인 원수로부터 기체인 황화수소 가스 및 고체상태의 황이 발생된다. 따라서 제 1삼상분리부(10)에서 액체, 기체, 고체의 3상(three phase)으로 분리된다.
한편, 제 1삼상분리부(10)에서 제거가 되지 않은 황화수소는 원수 중에 함유된 상태로 원수와 함께 원수배출관(23)을 통해 배출된다. 원수배출관(23)은 침전유도조(11)에 설치된다. 원수배출관(23)의 유입구는 반응조(25)의 상단과 동일한 높이 또는 더 낮은 높이에 형성된다.
상술한 제 1삼상분리부(10)의 구성에 의해 반응조(25) 내부로 원수를 유입시킴과 동시에 공기를 폭기시키면 원수는 반응조(25)의 하부에서 상부 방향으로 흐름을 형성한다. 그리고 원수는 반응조(25)의 상단을 월류하여 반응조(25)와 침전유도조(11) 사이의 공간을 따라 하방으로 흐른다. 그리고 원수는 반응조(25)의 하부를 통해 반응조(25) 내부로 유입되어 다시 상방으로 흐름을 형성한다. 이와 같이 원수를 상하방향으로 순환시켜 원수의 체류시간을 늘려 고체 황의 침전을 유도할 수 있다.
또한, 원수배출관(23)을 통해 원수가 배출될 때 침전되지 않은 고체 황이 원수와 함께 배출되는 것을 최소화시키기 위해 원수배출관(23)의 유입구 주변에 차단케이스(29)가 설치되는 것이 바람직하다. 차단케이스(29)는 원수배출관(23)의 유입구를 둘러싸고 하부는 개방된 구조를 갖는다. 따라서 원수는 차단케이스(29)의 하부를 통해 유입되어 원수배출관(23)으로 배출된다.
제 1삼상분리부(10)에서 배출되는 원수는 제 2삼상분리부(30) 및 제 3삼상분리부(50)를 순차적으로 거치면서 원수에 함유된 황화수소가 점진적으로 감소된다. 제 1삼상분리부(10)의 원수배출관(23)을 통해 배출되는 원수는 제 2삼상분리부(30)로 유입된다. 제 2삼상분리부(30)로 유입된 원수는 폭기에 의해 원수 중에 함유된 황화수소가 2차로 저감된다. 그리고 제 2삼상분리부(30)의 원수배출관(43)을 통해 배출되는 원수는 제 3삼상분리부(50)로 유입된다. 제 3삼상분리부(50)로 유입된 원수는 폭기에 의해 원수 중에 함유된 황화수소가 3차로 저감된다. 제 3삼상분리부(50)의 원수배출관(63)을 통해 배출되는 원수는 후처리부로 유입된다. 후처리부에서 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 고체 황이 제거된다.
제 2삼상분리부(30)는 침전유도조(31), 반응조(45), 분산부, 폭기부를 구비한다. 그리고 제 3삼상분리부 역시 침전유도조(51), 반응조(55), 분산부, 폭기부를 구비한다. 이러한 제 2삼상분리부(30) 및 제 3삼상분리부(50)의 구성은 상술한 제 1삼상분리부(10)와 동일한 구성을 가지므로 구체적인 설명은 생략한다.
제 1 및 제 2, 제 3삼상분리부(10)(30)(50)에서 폭기시 발생되는 기포의 크기를 조절하여 황화수소의 분리 및 산화를 조절할 수 있다. 각 산기관(21)(41)(61)에 형성된 분출홀의 크기를 조절하여 발생되는 기포의 크기를 조절할 수 있다. 제 1삼상분리부(10)보다 제 2삼상분리부(30), 제 2삼상분리부(30)보다 제 3삼상분리부(50)에서 생성된 기포의 크기가 더 작도록 구성된다. 따라서 원수 중의 산소전달효율은 제 1삼상분리부(10)가 가장 낮고, 제 3삼상분리부(50)가 가장 높다.
예를 들어, 제 1삼상분리부(10)는 5 내지 10mm 크기의 기포를 발생시키도록 폭기하고, 제 2삼상분리부(30)는 1 내지 5mm 크기의 기포를 발생시키도록 폭기하고, 제 3삼상분리부(50)는 0.11 내지 1mm 크기의 기포를 발생시키도록 폭기한다. 이러한 구성에 의해 제 1삼상분리부(10)에서는 주로 탈기에 의한 황화수소의 분리가 일어나고, 제 3삼상분리부(50)에서는 주로 황화수소의 산화반응이 일어난다. 이와 같이 3개의 삼상분리부를 구비하고 발생되는 기포의 크기를 다르게 폭기함으로써 고농도의 황화수소를 순차적으로 저감시켜 황화수소 제거효과를 높일 수 있다.
한편, 탈기수단에서 발생하는 고체 황은 제 1 및 제 2, 제 3삼상분리부(10)(30)(50)의 침전실(12)(32)(52)에 침전된다. 일부 침전되지 않은 미세한 고체 황은 침전실에 침전되지 않고 원수와 함께 각 원수배출관(23)(43)(63)을 통해 다음 공정으로 배출될 수 있다. 제 1 및 제 2, 제 3삼상분리부(10)(30)(50)의 침전실에 침전된 고체 황은 각 드레인관(13)(33)(53)의 개방과 함께 외부로 배출된다.
그리고 탈기수단에서 원수로부터 분리된 황화수소 가스는 포집되어 가스처리부에서 처리된다. 제 1 및 제 2, 제 3삼상분리부(10)(30)(50)의 각 가스배출관과 연결된 가스포집관(65)을 통해 제 1 및 제 2, 제 3삼상분리부(10)(30)(50)에서 분리된 황화수소 가스는 포집된다. 가스포집관(65)에는 송풍기(67)가 설치되어 각 가스배출관(17)(37)(57)을 통해 황화수소 가스를 흡입하여 후술할 벤츄리스크러버(70)의 유입덕트(71)로 송풍시킨다.
가스처리부는 내부에 황화수소 가스를 처리하기 위한 약품이 저장된 약품저장탱크(100)와, 약품저장탱크(100)의 상부에 설치되며 황화수소를 약품과 접촉시켜 제거하는 벤츄리스크러버(70)와, 제 1습식스크러버(80), 제 2습식스크러버(90)를 포함한다.
약품저장탱크(100)의 내부에는 산성 악취 성분인 황화수소를 가스를 중화처리하기 위한 약품으로 염기성액이 저장된다. 염기성액으로 수산화나트륨 용액을 이용할 수 있다. 약품저장탱크(100)는 약품보충탱크(109)로부터 약품을 보충받는다.
가스포집관(65)을 통해 포집된 황화수소 가스는 유입덕트(71)를 통해 벤츄리스크러버(70)로 유입된다. 벤츄리스크러버(70)는 유입덕트와 연결되는 부분에 횡단면적이 점진적으로 줄어들다 다시 늘어나는 교축통로를 갖는 벤츄리부(73)가 형성된다. 그리고 벤츄리스크러버(70)로 약품공급라인(101)을 통해 약품이 유입된다. 약품공급라인(101)에는 약품저장탱크(100)에 저장된 약품을 펌핑하기 위한 펌프(103)가 설치된다. 벤츄리부스크러버(70)의 내부에는 약품공급라인(101)에서 분기되는 제 1분사노즐(미도시)이 설치된다. 제 1분사노즐을 통해 벤츄리스크러버(70) 내부로 유입된 약품은 황화수소 가스와 함께 벤츄리부(73)의 교축통로를 통과하면서 강제혼합된다.
제 1습식스크러버(80)의 하부는 벤츄리스크러버(70)의 하부와 제 1연결관(75)에 의해 연결된다.
제 1습식 스크러버(80)의 내부에는 충진층(81)이 형성된다. 충진층(81)은 공극률과 비표면적이 큰 충진물이 충진된 구조로써, 충진물로 폴 링(pall ring), 라슁링(rashing ring) 등을 이용한다. 그리고 충진층(81)의 상부에는 약품공급라인(101)과 연결되는 제 2분사노즐(103)이 설치된다. 제 2분사노즐(103)을 통해 상향류로 유입되는 황화수소 가스 중으로 약품이 분사된다. 제 1습식스크러버(80)의 상부에는 유출되는 가스 중의 수분을 제거하기 위한 데미스터(Demister)(83)가 내부에 설치된다.
제 2습식스크러버(90)의 내부 구조는 제 1습식스크러버(80)와 동일하다. 즉, 제 2습식스크러버(90)의 내부에는 충진충(91)과, 제 3분사노즐(105), 데미스터(93)가 설치된다. 제 1습식스크러버(80)와 제 2습식스크러버(90)는 제 2연결관(87)에 의해 연결된다.
황화수소 가스는 벤츄리스크러버(70) 및 제 1, 제 2습식스크러버(80)(90)를 통과하면서 약품인 염기성액과 접촉하여 중화처리된다. 최종 중화처리된 가스는 제 2습식스크러버(90)의 상부에 설치된 처리가스배출관(97)을 통해 대기 중으로 배출될 수 있다.
후처리부는 탈기수단에서 배출되는 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 탈기수단에서 침전되지 않은 미세한 고체 황을 제거한다.
후처리부는 탈기수단에서 배출되는 원수에 철염을 공급하는 철염공급부(110)와, 철염이 혼합된 원수를 교반하는 교반부(120)와, 교반부(120)에서 배출되는 원수를 여과하여 불순물을 걸러내는 여과부(130)를 구비한다.
철염공급부(110)는 철염이 저장된 철염저장탱크(110)와, 제 3삼상분리부(50)의 원수배출관(63)과 연결된 주입관(111)과, 철염을 펌핑하기 위해 철염저장탱크의 내부에 설치된 펌프(미도시)로 이루어진다. 철염으로 염화제일철, 염화제이철, 황산제일철, 황산제이철 중에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상을 사용할 수 있다.
교반부(120)는 철염과 원수를 교반하기 위한 것으로서, 도시된 예에서 교반부는 2개의 교반조(121)로 이루어진다. 각 교반조(121)에는 철염과 원수를 교반하기 위한 전동모터(123)와, 교반프로펠러(125)가 설치된다. 각 교반조(121)는 제 3삼상분리부(50)의 원수배출관(63)과 연결된다. 각 교반조(121)에서는 제 3삼상분리부로부(50)터 배출된 원수 중에 함유된 잔존 황화수소와 철염이 반응하여 고체 황 및 황화철을 생성시킴으로써 원수 중에 함유된 잔존 황화수소를 제거한다.
교반부(120)에서 교반 후 원수는 교반조(121) 하부와 연결된 교반수배출관(127)을 통해 배출된다. 배출되는 원수는 여과부(130)를 거치면서 고체 황, 황화철 등 각종 침전물 및 불순물을 걸러낸다. 여과부로 역삼투방식, 중공사막방식, 여과사 방식을 다양한 여과방식을 적용할 수 있다. 여과부를 거쳐 최종적으로 여과처리된 여과수는 황화수소를 0.005ppm 이하의 저농도까지 제거할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 상술한 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치를 이용한 수중 황화수소 제거방법을 살펴본다.
수중 황화수소 제거방법은 크게 원수 중의 황화수소를 기체상태의 황화수소 가스와 고체 황으로 분리시키는 분리단계와, 원수로부터 분리된 황화수소 가스를 포집하여 제거하는 가스처리단계와, 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 미분리 고체 황을 제거하는 후처리단계를 포함한다.
분리단계는 황화수소가 함유된 원수에 산소를 접촉시켜 상기 원수 중의 황화수소를 기체상태의 황화수소 가스와 고체 황으로 분리시킨다. 분리단계는 원수에 공기를 폭기시켜 원수에 함유된 황화수소의 농도를 점진적으로 저감시킬 수 있도록 1차저감단계, 2차저감단계, 3차저감단계로 이루어진다. 1차저감단계는 제 1삼상분리부(10)에서, 2차저감단계는 제 2삼상분리부(30)에서, 3차저감단계는 제 3삼상분리부(50)에서 수행된다.
바람직하게 분리단계는 폭기시 발생하는 기포의 크기가 1차저감단계 및 2차저감단계, 3차저감단계로 진행할수록 점진적으로 작아지도록 폭기시킨다.
일 예로, 1차저감단계는 20 내지 500ppm의 황화수소가 함유된 원수를 제 1삼상분리부(100)로 유입시킨 후 원수 중으로 공기를 폭기시켜 5 내지 10mm 크기의 기포를 발생시켜 황화수소를 1차로 저감시킨다. 그리고 2차저감단계는 제 1삼상분리부에서 1차로 저감되어 황화수소 농도가 10 내지 20ppm으로 저감된 원수를 제 2삼상분리부(30)로 유입시킨 후 원수 중으로 공기를 폭기시켜 1 내지 5mm 크기의 기포를 발생시켜 황화수소를 2차로 저감시킨다. 그리고 3차저감단계는 제 2삼상분리부(30)에서 2차로 저감되어 황화수소 농도가 0.01 내지 10ppm으로 저감된 원수를 제 3삼상분리부(50)로 유입시킨 후 원수 중으로 공기를 폭기시켜 0.1 내지 1mm 크기의 기포를 발생시켜 황화수소를 3차로 저감시킨다.
상기 분리단계에서 원수로부터 분리된 황화수소 가스는 가스처리단계에서 포집되어 제거된다. 이는 가스처리부의 벤츄리스크러버(70), 제 1습식스크러버(80), 제 2습식스크러버(90)를 통해 이루어진다. 황화수소가스는 수산화나트륨 용액과 접촉하여 중화처리되어 대기 중으로 방출된다.
그리고 상기 분리단계에서 배출되는 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 미분리 고체 황은 후처리단계에서 교반부(120) 및 여과부(130)를 거치면서 제거된다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 제 1삼상분리부 30: 제 2삼상분리부
50: 제 3삼상분리부 70: 벤츄리스크러버
80: 제 1습식스크러버 90: 제 2습식스크러버
110: 철염공급부 120: 교반부
130: 여과부

Claims (7)

  1. 황화수소가 함유된 원수에 공기를 주입하여 상기 원수 중의 황화수소를 저감시키는 탈기수단과;
    상기 탈기수단에서 상기 원수로부터 분리된 황화수소 가스를 포집하여 제거하는 가스처리부와;
    상기 탈기수단에서 배출되는 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 고체 황을 제거하는 후처리부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 탈기수단은 상기 원수에 공기를 폭기시켜 상기 원수에 함유된 황화수소를 기체상태의 황화수소 가스 및 고체 황으로 분리하는 삼상분리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 삼상분리부는 상기 원수가 내부로 유입되는 통형의 반응조와, 상기 반응조 내부에 설치되며 상기 반응조 내부로 유입되는 원수를 다수의 흐름으로 분산시키는 분산부와, 상기 반응조의 내부로 공기를 폭기시켜 기포를 발생시키는 폭기부와, 상기 반응조가 내부에 수용되며 공기 중의 산소와 접촉하여 생성된 상기 고체 황의 침전을 유도하는 침전유도조와, 상기 침전유도조의 하부에 마련되어 상기 고체 황이 침전되는 침전실을 구비하는 것을 특징으로 하는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 후처리부는 상기 탈기수단에서 배출되는 원수 중의 잔존 황화수소를 제거하기 위해 상기 탈기수단에서 배출되는 원수로 철염을 공급하는 철염공급부와, 상기 철염이 혼합된 원수를 교반하는 교반부와, 상기 교반부에서 배출되는 원수를 여과하여 불순물을 걸러내는 여과부를 구비하는 것을 특징으로 하는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거장치.
  5. 황화수소가 함유된 원수에 공기를 주입하여 상기 원수 중의 황화수소를 기체상태의 황화수소 가스와 고체 황으로 분리시키는 분리단계와;
    상기 분리단계에서 상기 원수로부터 분리된 황화수소 가스를 포집하여 제거하는 가스처리단계와;
    상기 분리단계에서 배출되는 원수 중에 함유된 잔존 황화수소 및 고체 황을 제거하는 후처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 분리단계는 상기 원수에 공기를 폭기시켜 상기 원수에 함유된 황화수소의 농도를 점진적으로 저감시킬 수 있도록 1차저감단계, 2차저감단계, 3차저감단계로 이루어지고,
    상기 분리단계는 폭기시 발생하는 기포의 크기가 상기 1차저감단계 및 상기 2차저감단계, 상기 3차저감단계로 진행할수록 점진적으로 작아지도록 폭기시키는 것을 특징으로 하는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 1차저감단계는 20 내지 500ppm의 황화수소가 함유된 원수 중으로 공기를 폭기시켜 5 내지 10mm 크기의 기포를 발생시키고,
    상기 2차저감단계는 상기 1차저감단계에 의해 황화수소 농도가 10 내지 20ppm으로 저감된 원수 중으로 공기를 폭기시켜 1 내지 5mm 크기의 기포를 발생시키고,
    상기 3차저감단계는 상기 2차저감단계에 의해 황화수소 농도가 0.01 내지 10ppm으로 저감된 원수 중으로 공기를 폭기시켜 0.1 내지 1mm 크기의 기포를 발생시키는 것을 특징으로 하는 삼상 분리 방식의 수중 황화수소 제거방법.
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