KR101217258B1 - Apparatus for purifying gas and method for purifying - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스정화장치 및 정화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 매립장 등과 같은 악취발생시설로부터 배출되는 가스 중의 악취 성분을 제거할 수 있는 가스정화장치 및 정화방법에 관한 것이다.
본 발명의 가스정화장치는 가스유입부를 통해 악취성분을 함유한 가스를 고체촉매와 접촉시켜 상기 가스 중의 악취성분을 산화처리하는 촉매산화부와, 촉매산화부에서 1차로 산화처리된 가스를 오존과 접촉시켜 상기 가스 중의 악취성분을 산화처리하는 오존산화부와, 오존산화부에서 2차로 산화처리된 가스를 펠티어소자가 설치된 냉각기에 유입시켜 상기 가스 중의 잔존 악취 성분을 응축시키는 응축부와, 펠티어소자에서 방출되는 열에 의해 가열된 열교환매체를 상기 촉매반응기로 유입되는 가스와 열교환시켜 상기 가스를 가열시키는 히팅수단을 구비한다. The present invention relates to a gas purifying apparatus and a purifying method, and more particularly, a gas purifying apparatus and a purifying apparatus capable of removing odor components in a gas discharged from a odor generating facility such as a sewage treatment plant, an incinerator, a food waste treatment facility, a landfill, and the like. It is about a method.
The gas purifying apparatus of the present invention is a catalytic oxidation unit for oxidizing malodorous components in the gas by contacting a gas containing a malodorous component with a solid catalyst through a gas inlet, ozone and the first oxidation treatment gas in the catalytic oxidation unit An ozone oxidation unit for oxidizing the malodorous component in the gas by contacting it, a condensing unit for condensing the remaining malodorous component in the gas by introducing a gas oxidized secondarily in the ozone oxidation unit into a cooler equipped with a Peltier element, and a Peltier element And heating means for heating the gas by heat-exchanging the heat-exchanging medium heated by the heat emitted from the gas into the catalytic reactor.
Description
본 발명은 가스정화장치 및 정화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 매립장 등과 같은 악취발생시설로부터 배출되는 가스 중의 악취 성분을 제거할 수 있는 가스정화장치 및 정화방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gas purifying apparatus and a purifying method, and more particularly, a gas purifying apparatus and a purifying apparatus capable of removing odor components in a gas discharged from a odor generating facility such as a sewage treatment plant, an incinerator, a food waste treatment facility, a landfill, and the like. It is about a method.
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. 이러한 악취발생시설로부터 발생하는 대기오염물질과 악취가 지역 주민의 민원이 되고 있다.Generally speaking, odor is a odor that stimulates the nervous system of a person and causes mental and physical damage. These odor causing substances vary greatly depending on the source, and sewage treatment plants, incinerators, food waste treatment facilities, landfills, oil refineries, chemical plants, manure and livestock wastewater treatment plants are considered to be major sources of odor in the city. Air pollutants and odors generated from these odor generating facilities are becoming complaints of local residents.
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.As odor components, ammonia, methylmercaptan, hydrogen sulfide, methyl sulfide, methyl disulfide, trimethylamine, acetaldehyde, styrene and the like are regulated by legal regulations. Odor substances may be divided into basic, acidic and neutral systems depending on pH. For example, ammonia and trimethylamine belong to the basic system, hydrogen sulfide, methyl mercaptan, propionic acid, normal butyric acid, and isovaleric acid belong to the acid system, and methyl sulfide, methyl disulfide, acetaldehyde, etc. Belong.
이러한 악취 성분을 제거하기 위한 종래의 방법은 크게 물리적, 화학적 그리고 생물학적 처리방법으로 분류되며 현재 주로 사용되고 있는 방법으로는 연소법, 세정법, 산화법, 흡착법, 미생물 처리법 등이 있다.Conventional methods for removing such odor components are largely classified into physical, chemical and biological treatment methods. Currently used methods include combustion, cleaning, oxidation, adsorption, and microbial treatment.
이 중 연소법은 거의 모든 가연성 악취물질 제거에 효율적이지만 연료비 또는 촉매 교체에 소요되는 유지비가 고가이며 운전관리에 소홀할 경우 질소산화물이 발생 되고 폭발의 위험성이 있다.Combustion method is effective to remove almost all combustible odorous substances, but it is expensive to maintain fuel or catalyst, and there is a risk of nitrogen oxide and explosion if it is neglected in operation management.
그리고 세정법은 악취 가스를 물이나 산, 알칼리 수용액으로 세척하여 탈취하는 방법이다. 이 방법은 비교적 설비가 간단하고 운전비용이 저렴하다는 장점이 있는 반면 적용범위가 좁고 복합취기의 처리가 곤란하며 약액 사용에 의한 시설물의 부식방지 대책이 필요함과 동시에 2차 오염원인 폐수가 발생하는 단점이 있다.In addition, the washing method is a method in which the malodorous gas is washed with water, an acid or an aqueous alkali solution and deodorized. This method has the advantages of relatively simple equipment and low operating cost, but it has a narrow application range, difficult treatment of complex odor, and measures to prevent corrosion of facilities by using chemical solution, and wastewater, which is a secondary pollution source, is generated. There is this.
또한, 산화법은 오존의 강력한 산화작용을 활용하여 악취성분을 산화시켜 제거하는 방법으로 전력량 소비가 적고 유지관리가 용이하여 대용량의 가스 제거에 비교적 효율적이지만 오존 단독으로는 적용범위가 작고 성능이 불충분하다는 단점이 있다.In addition, the oxidation method is a method of oxidizing and removing odor components by utilizing the powerful oxidation of ozone, which is relatively efficient in removing a large amount of gas due to low power consumption and easy maintenance, but ozone alone has a small application range and insufficient performance. There are disadvantages.
흡착법은 활성탄을 이용하여 악취를 제거하는 방법으로, 활성탄의 세공 안에 각종 악취물질이 축적, 포화상태로 흡착되어서 더 이상 탈취효과가 없어 악취가 유출되기 시작하면 신탄으로 흡착탄을 교체해 주어야 하고, 제거 대상물질의 농도가 높을 경우 세척, 흡수,냉각, 응축 등의 전처리 단계를 병행하여 농도를 저감시킨 다음 활성탄 흡착을 행해야 하는 단점이 있다.Adsorption method is to remove odor by using activated carbon.In the pores of activated carbon, various odorous substances are accumulated and adsorbed in saturation state.Therefore, there is no deodorizing effect. When the concentration of the target material is high, there is a disadvantage in that the concentration of the pretreatment such as washing, absorption, cooling, and condensation is reduced in parallel, followed by activated carbon adsorption.
그리고 미생물 처리법은 악취가 나무 부스러기나 토양을 통과할 때 미생물을 이용하여 흡착된 악취물질을 분해하는 방법으로, 미생물의 생육조건이 적절히 조성되면 악취에 대한 제거능력이 우수하고 2차 오염물질이 발생하지 않는 반면에 부지면적을 많이 차지하고 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.Microbial treatment is a method of decomposing odorous substances adsorbed using microorganisms when odors pass through wood chips or soil. When the growth conditions of microorganisms are properly formed, the ability to remove odors is excellent and secondary pollutants are generated. On the other hand, it takes up a lot of area and takes a lot of time.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 촉매를 이용해 악취성분을 1차로 산화처리하고 오존에 의해 악취성분을 2차로 산화처리하여 악취성분의 제거 효율을 높일 수 있는 가스정화장치 및 정화방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made to improve the above problems, the gas purification device and purification method to increase the removal efficiency of the odor component by first oxidizing the odor component using a catalyst and second oxidation of the odor component by ozone. The purpose is to provide.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스정화장치는 가스유입부를 통해 공급되는 가스 중의 악취성분을 산화처리하는 촉매산화부와; 상기 촉매산화부에서 1차로 산화처리된 가스를 오존과 접촉시켜 상기 가스 중의 악취성분을 산화처리하는 오존산화부와; 상기 오존산화부에서 2차로 산화처리된 가스를 펠티어소자가 설치된 냉각기에 유입시켜 상기 가스 중의 잔존 악취 성분을 응축시키는 응축부와; 상기 펠티어소자에서 방출되는 열에 의해 가열된 열교환매체를 상기 촉매산화부로 유입되는 가스와 열교환시켜 상기 가스를 가열시키는 히팅수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다. Gas purifying apparatus of the present invention for achieving the above object comprises a catalytic oxidation unit for oxidizing the odor component in the gas supplied through the gas inlet; An ozone oxidation unit which oxidizes the odor component in the gas by contacting ozone with a gas which is primarily oxidized in the catalytic oxidation unit; A condensing unit for introducing the gas oxidized secondarily in the ozone oxidation unit into a cooler in which the Peltier element is installed to condense the remaining odor component in the gas; And heating means for heating the gas by heat-exchanging the heat-exchanging medium heated by the heat discharged from the Peltier element with the gas introduced into the catalytic oxidation unit.
상기 히팅수단은 상기 펠티어소자의 방열부로부터 열을 전달받아 열교환매체를 가열시키는 제 1열교환기와, 상기 제 1열교환기와 연결되어 상기 열교환매체가 흐르는 열교환매체이송라인과, 상기 열교환매체이송라인과 연결되어 상기 가스유입부에 설치되며 상기 가스유입부를 흐르는 가스를 가열하는 제 2열교환기를 구비하는 것을 특징으로 한다. The heating means is a first heat exchanger for receiving heat from the heat dissipation unit of the Peltier element to heat the heat exchange medium, a heat exchange medium transfer line connected to the first heat exchanger and the heat exchange medium flows, and connected to the heat exchange medium transfer line And a second heat exchanger installed at the gas inlet to heat the gas flowing through the gas inlet.
상기 가스유입부는 악취발생시설로부터 연장되어 상기 악취성분을 함유한 가스가 유입되는 가스유입라인과, 상기 가스유입라인에서 분기되는 제 1 및 제 2가스이송라인과, 상기 제 1 및 제 2가스이송라인에 각각 설치되어 상기 제 1 및 제 2가스이송라인의 유로를 교호적으로 단속하여 상기 가스유입라인으로부터 상기 가스를 번갈아 흡입하는 제 1 및 제 2흡입팬을 구비하고, 상기 촉매산화부는 상기 제 1가스이송라인과 연결되며 내부에 고체촉매가 충전된 제 1촉매반응기와, 상기 제 2가스이송라인과 연결되며 내부에 고체촉매가 충전된 제 2촉매반응기를 구비하는 것을 특징으로 한다. The gas inlet unit extends from the malodor generating facility and includes a gas inlet line into which gas containing the malodorous component is introduced, first and second gas transfer lines branching from the gas inlet line, and the first and second gas transfer lines. And first and second suction fans respectively installed in the lines to alternately control the flow paths of the first and second gas transfer lines and alternately suck the gas from the gas inflow line, wherein the catalytic oxidation unit And a first catalyst reactor connected to the first gas transfer line and filled with a solid catalyst therein, and a second catalyst reactor connected to the second gas transfer line and filled with the solid catalyst therein.
상기 오존산화부는 상기 촉매산화부와 연결되는 통형의 본체와, 상기 본체의 내부로 오존을 공급하는 오존발생기와, 상기 본체의 후단에 설치되는 하우징과, 상기 본체 및 상기 하우징의 내부공간을 가로질러 설치되고 일측은 상기 본체에 지지되며 타측은 상기 하우징에 지지되는 회전축과, 상기 하우징의 내부에 위치한 상기 회전축 부위에 결합되어 상기 가스 및 오존을 흡입하는 임펠러와, 상기 본체의 내부에 위치한 상기 회전축 부위에 다수가 일정 간격으로 결합되며 상기 본체 내부로 유입된 가스 및 오존을 접촉시키는 확산 블레이드들과, 상기 본체의 내측면에 다수가 일정간격으로 형성되며 상기 확산 블레이드로부터 발생된 유체압력에 의해 진동하여 상기 가스와 오존의 접촉을 증대시키는 진동날개를 구비하는 것을 특징으로 한다. The ozone oxidation unit crosses a cylindrical main body connected to the catalytic oxidation unit, an ozone generator for supplying ozone to the inside of the main body, a housing installed at a rear end of the main body, and an inner space of the main body and the housing. Installed and supported on one side of the main body and the other side is the rotary shaft is supported by the housing, the impeller coupled to the rotary shaft portion located inside the housing and sucks the gas and ozone, and the rotary shaft portion located inside the main body A plurality of the plurality of blades are coupled to each other at regular intervals and the diffusion blades contact the gas and ozone introduced into the main body, and a plurality of the plurality of blades are formed at a predetermined interval on the inner surface of the main body and vibrated by the fluid pressure generated from the diffusion blades. And a vibrating wing for increasing the contact between the gas and ozone.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스정화방법은 가스유입부를 통해 유입되는 악취성분을 함유한 가스를 가열시키는 히팅단계와; 상기 가스유입부를 통과한 상기 가스를 고체촉매와 접촉시켜 상기 가스 중의 악취성분을 산화처리하는 촉매산화단계와; 상기 촉매산화단계에서 1차로 산화처리된 가스를 오존과 접촉시켜 상기 가스 중의 악취성분을 산화처리하는 오존산화단계와; 상기 오존산화단계에서 2차로 산화처리된 가스를 펠티어소자가 설치된 냉각기에 유입시켜 상기 가스 중의 잔존 악취 성분을 응축시키는 응축단계와; 상기 히팅단계에서 상기 가스를 가열하기 위한 열원으로 이용할 수 있도록 상기 펠티어소자에서 방출되는 열을 흡수한 열교환매체를 상기 가스유입부로 순환시켜 상기 가스와 열교환시키는 열교환단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다. And the gas purification method of the present invention for achieving the above object comprises a heating step of heating a gas containing a malodorous component introduced through the gas inlet; A catalytic oxidation step of oxidizing the odor component in the gas by contacting the gas passed through the gas inlet with a solid catalyst; An ozone oxidation step of oxidizing the odor component in the gas by contacting ozone with a gas which is primarily oxidized in the catalytic oxidation step; A condensation step of condensing residual odor components in the gas by introducing the gas which has been subjected to the second oxidation treatment in the ozone oxidation step to a cooler having a Peltier element; And a heat exchange step of circulating a heat exchange medium absorbing heat emitted from the Peltier element to the gas inlet so as to be used as a heat source for heating the gas in the heating step.
상기 촉매산화단계는 악취발생시설과 연결된 가스유입라인에서 분기되는 제 1 및 제 2가스이송라인의 유로를 교호적으로 단속하여 상기 제 1가스이송라인과 연결되는 제 1촉매반응기와 상기 제 2가스이송라인과 연결되는 제 2촉매반응기에 상기 가스를 번갈아 유입시키는 것을 특징으로 한다. In the catalytic oxidation step, the first catalyst reactor and the second gas connected to the first gas transfer line by alternately controlling the flow paths of the first and second gas transfer lines branched from the gas inlet line connected to the malodor generating facility. The gas is alternately introduced to the second catalyst reactor connected to the transfer line.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 촉매를 이용해 악취성분을 1차로 산화처리하고 오존에 의해 악취성분을 2차로 산화처리한 후 응축에 의해 악취성분을 제거함으로써 악취 및 각종 유기물을 제거하므로 다양한 종류의 원인 성분이 복합된 악취까지 안정적으로 처리할 수 있다. As described above, according to the present invention, the odor component is first oxidized by using a catalyst and the odor component is oxidized second by ozone, and the odor component is removed by condensation to remove odor and various organic substances. It can stably handle even malodors containing components.
또한, 촉매산화부를 제 1 및 제 2촉매반응기로 구성하고 각 촉매반응기로의 가스 유입을 교호적으로 수행함으로써 제 1 및 제 2촉매반응기를 회분식으로 조작할 수 있어 반응기의 크기를 줄이고 가스의 산화처리량을 높일 수 있다. In addition, by configuring the catalytic oxidation unit as the first and second catalyst reactors and performing gas inflow into each catalytic reactor alternately, the first and second catalyst reactors can be operated batchwise to reduce the size of the reactor and oxidize gas. Throughput can be increased.
또한, 오존에 의한 산화처리시 오존과 가스의 접촉을 증대시키므로 산화처리 효율을 더욱더 증대시킬 수 있다. In addition, since the contact between ozone and gas is increased during the oxidation treatment by ozone, the oxidation treatment efficiency can be further increased.
그리고 응축부에서 발생하는 폐열을 가스를 가열하기 위한 열원으로 이용할 수 있으므로 에너지 절감 효과를 갖는다. And waste heat generated in the condensation unit can be used as a heat source for heating the gas has an energy saving effect.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스정화장치를 나타내는 구성도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스정화장치에 적용된 오존산화부를 나타내는 단면도이다.1 is a block diagram showing a gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view showing an ozone oxidation unit applied to a gas purifying apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스정화장치에 대해서 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a gas purifying apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 가스정화장치는 크게 가스유입부(10)와, 촉매산화부(30)와, 오존산화부(50)와, 응축부(110)와, 히팅수단을 구비한다. Referring to FIG. 1, the gas purifying apparatus of the present invention includes a
가스유입부(10)는 악취성분을 함유한 가스를 촉매산화부(30)에 유입시키기 위한 것으로서, 도시된 예로 가스유입부(10)는 악취발생시설과 연결되어 악취성분을 함유한 가스가 유입되는 가스유입라인(11)과, 가스유입라인(11)에서 분기되는 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)과, 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)에 각각 설치되는 제 1 및 제 2흡입팬(17)(19)을 구비한다.The
본 명세서에서 '악취성분'이란 황화수소, 머캅탄류, 아민류, 기타 자극성 있는 기체 상 물질이 인간의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 의미한다. 악취에는 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스티렌 등도 포함된다. 이러한 악취를 유발시키는 물질은 악취발생원에 따라 매우 다양하며, 주요 악취발생시설로 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 쓰레기 매립장, 분뇨 및 축산폐수처리장정유공장, 정유공장, 화학공장 등을 들 수 있다. In the present specification, 'odor component' means hydrogen sulfide, mercaptans, amines, and other irritating gaseous substances that stimulate the sense of smell of humans, causing discomfort and aversion. Odors include ammonia, methylmercaptan, hydrogen sulfide, methyl sulfide, methyl disulfide, trimethylamine, acetaldehyde, styrene and the like. The substances causing these odors vary greatly depending on the source of odors.The main odor generating facilities include sewage treatment plants, incinerators, food waste treatment facilities, landfills, manure and livestock wastewater treatment plants, oil refineries, oil refineries, and chemical plants. have.
가스유입라인(11)을 통해 유입되는 가스는 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)을 통해 촉매산화부(30)로 공급되는 데, 바람직하게 가스는 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)으로 번갈아 유입된다. 즉, 가스유입라인(11)을 통과한 가스가 제 1가스이송라인(13)으로 유입되다가 제 1가스이송라인(13)으로의 유입이 멈추면 제 2가스이송라인(15)으로 유입된다. 그리고 제 2가스이송라인(15)으로의 유입이 멈추면 다시 제 1가스이송라인(13)으로 유입된다. 따라서 가스가 제 1가스이송라인(13)으로 유입되는 경우 제 2가스이송라인(15)으로 가스가 유입되지 않고, 가스가 제 2가스이송라인(15)으로 유입되는 경우 제 1가스이송라인(13)으로 가스가 유입되지 않는다. The gas flowing through the
이와 같이 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)으로 가스가 번갈아 유입될 수 있도록 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)에 설치된 제 1 및 제 2흡입팬(17)(19)이 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)의 유로를 교호적으로 단속한다. 가스유입라인(11)을 통해 가스가 유입되는 동안 제 1흡입팬(17) 및 제 2흡입팬(19)은 번갈아 작동한다. 제 1흡입팬(17)이 작동하면 제 2흡입팬(19)은 작동하지 않고, 제 2흡입팬(19)이 작동하면 제 1흡입팬(17)은 작동하지 않는다. 따라서 제 1 및 제 2흡입팬(17)(19)은 계속 작동하는 것이 아니라 간헐적으로 작동한다. 작동주기는 후술할 제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)에서의 가스 체류시간에 따라 결정된다. 가령, 작동주기는 0.5 내지 5초 이내에서 설정될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2흡입팬(17)(19)의 작동은 컨트롤러로 자동 제어될 수 있다. As such, the first and
상기 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)을 따라 흐르는 가스를 가열하기 위한 히팅수단은 후술한다. 히팅수단은 가스의 온도를 상승시켜 고체촉매가 열에 의한 산화 활성도를 갖도록 한다. Heating means for heating the gas flowing along the first and second
제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)을 통해 공급되는 가스는 촉매산화부(30)에서 고체촉매와 접촉하여 가스 중의 악취성분이 1차로 산화처리된다.The gas supplied through the first and second
도시된 촉매산화부(30)는 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)과 각각 연결되는 두개의 촉매반응기로 이루어진다. 즉, 제 1가스이송라인(13)과 연결되며 내부에 고체촉매가 충전된 제 1촉매반응기(31)와, 제 2가스이송라인(15)과 연결되며 내부에 고체촉매가 충전된 제 2촉매반응기(33)를 구비한다. The illustrated
제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)는 내부에 다수의 구형 구멍이 형성된 허니컴(honeycomb)상의 세라믹 담체가 설치되고, 상기 담체의 내부에 고체촉매가 입자 형태로 충전된다. 또한, 고체촉매는 알루미나가 도포된 담체 표면에 코팅될 수 있다. 세라믹 담체 대신에 알루미늄 합금 등의 와이어 모양의 금속 담체에 고체촉매를 분산시키고 코팅한 것을 사용할 수 있다. The first and
사용가능한 고체촉매로 Pd, Ru, Ni, Pt, Au, Ag 등을 이용할 수 있으며, 금속 산화물 계통으로서 MnO2, CoO3, Fe22O3, SnO3, ZnO, CuO, TiO2 등을 이용할 수 있다. 상기 고체촉매는 열에 의한 산화, 환원의 활성도를 갖는다.Pd, Ru, Ni, Pt, Au, Ag, etc. may be used as the solid catalyst, and MnO 2 , CoO 3 , Fe 2 2O 3 , SnO 3 , ZnO, CuO, TiO 2, etc. may be used as the metal oxide system. have. The solid catalyst has activity of oxidation and reduction by heat.
제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)에서 가스는 일정시간 동안 체류하여 고체촉매에 의해 가스 중의 악취성분이 1차로 산화처리된다. 본 발명은 촉매산화부(30)에서의 산화반응 효율을 높이게 위해 제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)를 연속 흐름식 반응기(plug flow reacter)로 운영하기보다는 회분식 반응기(batch reacter)로 운영하는 것이 바람직하다. In the first and
상술한 바와 같이 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)을 통해 번갈아 가면서 가스가 제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)로 유입되기 때문에 가스유입라인(11)을 통해 가스의 유입은 연속적으로 유지시키면서도 제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)에서의 회분식 운영이 가능하다. 제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)로 유입된 가스는 반응이 이루어질 때까지 출입이 제한된다. 그리고 체류시간 동안 제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)에서 각각 반응된 가스는 제 1 및 제 2댐퍼(38)(39)의 작동에 의해 제 1 및 제 2가스배출라인(36)(37)을 통해 가스가 배출된다. 제 1 및 제 2댐퍼(38)(39) 역시 제 1 및 제 2흡입팬(17)(19)과 동일하게 교호적으로 작동된다. 제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)의 후단에는 각각 버퍼(34)(35)가 설치될 수 있다. As described above, since the gas flows into the first and
제 1 및 제 2가스배출라인(36)(37)은 하나의 연결라인(40)으로 연결된다. 연결라인(40)은 오존산화부(50)와 연결되어 촉매산화부(30)에서 1차로 산화처리된 가스가 유입된다. The first and second
오존산화부(50)는 오존발생기(67)와, 오존발생기(67)로부터 생성된 오존이 공급되며 촉매산화부(30)에서 1차로 산화처리된 가스가 유입되는 통형의 본체(51)로 이루어진다. 오존발생기(67)는 오존공급라인(69)을 통해 연결라인(40)과 연결된다. The
오존은 높은 산화특성을 가지며, 물을 소독하거나 물로부터 유기 화합물 부분을 제거하기 위하여, 기체 및 폐수 처리에 폭넓게 적용되고 있다. 오존 및 유기 화합물 사이의 반응은 직접 반응 및 간접 반응으로 분리되어 질 수 있다. 상기 반응은 H2O2, OH-와 같은 산화제의 적절한 농도하에서 가속되어질 수 있다.Ozone has high oxidative properties and has been widely applied to gas and wastewater treatment in order to disinfect water or remove organic compound portions from water. The reaction between ozone and organic compounds can be separated into direct reactions and indirect reactions. The reaction can be accelerated under appropriate concentrations of oxidants such as H 2 O 2 , OH − .
오존에 의한 가스의 산화처리 효율을 높이기 위해서 오존과 가스의 접촉을 늘리는 것이 중요하다. 이를 위해 오존산화부는 도 2에 도시된 바와 같이 오존발생기로부터 발생된 오존을 확산 블레이드(55)에 의해 본체(51)의 내부에서 혼합하여 오존가 가스의 접촉을 증대시킨다. It is important to increase the contact between ozone and gas in order to increase the oxidation treatment efficiency of the gas by ozone. To this end, the ozone oxidation unit mixes ozone generated from the ozone generator as shown in FIG. 2 inside the
도 2를 참조하면, 본체(51)의 전단에 유입구가 형성되고 후단에 유출구가 형성된다. 유입구가 형성된 본체(51)의 전단에는 연결라인(40)이 연결된다. 그리고 연결라인(40)의 일측에는 오존공급라인(69)이 연결된다. 그리고 유출구가 형성된 본체(51)의 후단에는 하우징(81)이 설치되고, 하우징(81)의 내부에는 가스 및 오존을 흡입하기 위한 임펠러(83)가 설치된다. 임펠러(83)는 회전축(53)에 결합된다. Referring to FIG. 2, an inlet is formed at the front end of the
회전축(53)은 본체(51)와 하우징(81)의 내부공간을 수평으로 가로지르도록 설치된다. 회전축(53)은 본체(51)의 유입구에 설치된 지지바(52)에 일측이 회전가능하도록 지지되고, 타측은 하우징(81)의 측벽에 회전가능하도록 지지된다. The rotating
회전축(53)을 구동시키기 위한 구동부(90)는 하우징(81)의 외부에 설치된 전동모터(91)와, 전동모터(91)의 회전력을 회전축(53)에 전달하는 동력전달수단을 구비한다. 동력전달수단으로 전동모터(91)의 구동축에 결합된 구동풀리(93)와, 회전축(53)의 단부에 결합된 종동풀리(95)와, 구동풀리(93)와 종동풀리(95)를 연결하는 벨트(97)로 이루어진다. 도시된 바와 달리 동력전달수단은 구동 및 종동 스프라켓과, 양 스프라켓을 연결하는 체인으로 이루어질 수 있음은 물론이다. The
본체(51)의 내부에 위치한 회전축(53)에는 다수의 확산 블레이드들(55)이 일정 간격으로 결합된다. 확산 블레이드(55)의 회전반경은 본체(51) 반경의 6/10 내지 8/10로 형성되는 것이 바람직하다. 확산 블레이드(65)는 임펠러(63)에 의해 본체(51)의 내부로 유입된 가스 및 오존을 본체(51)의 반경이 확장되는 방향, 즉 회전축(53)에서 본체(51)의 내주면 방향으로 밀어내는 역할을 한다. 이때 본체(51)의 내부에는 확산 블레이드(55)의 회전에 의해 내주면 방향으로 가압되는 유체의 흐름과 본체(51)의 내주면에 부딪혀 돌아 나오는 유체의 흐름이 충돌하게 된다. 이렇게 발생된 유체의 압력은 본체(51)의 내주면에 설치된 진동판(70)을 진동시킴으로써 오존과 가스의 접촉을 더욱 증진시킨다. A plurality of
진동판(70)은 본체(51)와 나사결합되는 고정구(71)에 고정된 용수철(75)의 단부에 결합된다. 진동판은 각 블레이드의 회전궤적과 인접하도록 본체(51)의 내측면을 따라 일정 간격으로 설치된다. 본체(51) 내부에 발생한 유체의 압력에 의해 용수철(75)에 지지되는 진동판(70)은 진동을 하게 되고, 그에 따라 진동판(70) 주변에서는 유체가 교란되면서 오존과 가스의 접촉을 크게 증진시킨다. The
상술한 구성을 갖는 오존산화부(50)에서 2차로 산화처리된 가스는 도 1에 도시된 바와 같이 오존과 함께 제 3가스배출라인(89)을 통해 응축부(110)로 유입된다. Gas oxidized secondarily in the
응축부(110)는 제 3가스배출라인(89)을 통해 오존산화부(50)와 연결되며 2차로 산화처리된 가스가 유입되는 냉각조(111)와, 냉각조(111)에 설치되어 냉각조(111)의 내부로 유입된 가스를 냉각시키기 위해 가스로부터 열을 흡수하는 펠티어 소자(115)를 구비한다. 냉각조(111)의 하부에는 응축수가 배출되는 응축수배출라인(119)이 설치되고, 냉각조(111)의 상부에는 최종적으로 정화처리된 처리가스가 배출되는 처리가스배출라인(117)이 설치된다. The
펠티어(Peltier) 소자(115)는 전기를 공급하면 한쪽 면은 냉각되고 반대쪽 면은 가열되는 열전소자로서, 다양한 산업분야에 적용되고 있다. 펠티어 소자(115)의 냉각면은 흡열부가 되고, 가열면은 방열부가 된다. 따라서 펠티어 소자(115)는 흡열부는 냉각조 내부를 향하도록 설치된다. 펠티어 소자(115)는 전원을 인가받아 냉각조 내부로 유입된 가스로부터 열을 흡수하여 가스를 냉각시킨다. 이와 같이 펠티어 소자(115)를 이용한 냉각방법은 공지된 기술(대한민국 공개 특허 제 2003-0010305호, 공개 특허 2007-0014670호 등)로서 구체적인 설명을 생략한다. The
냉각조(111) 내부로 유입된 가스는 냉각에 의해 가스 중에 함유된 잔존 악취성분 또는 각종 유기 오염물들을 응축된다. 이와 함께 가스와 함께 유입되는 오존은 응축수에 용해되므로 냉각조 상단으로 배출되는 처리가스와 함께 오존이 배출되는 것을 막거나 배출량을 감소시킬 수 있다. The gas introduced into the
본 발명은 응축부(110)의 냉각원으로 펠티어 소자(115)를 이용함으로써 가스를 냉각시킴과 동시에 펠티어 소자(115)로부터 방출되는 열을 촉매산화부(30)로 유입되는 가스를 가열시키기 위한 열원으로 이용할 수 있다. The present invention uses the
펠티어 소자(115)로부터 방출되는 열을 열원으로 이용하는 히팅수단은 상기 펠티어소자(115)의 방열부로부터 열을 전달받아 열교환매체를 가열시키는 제 1열교환기(100)와, 제 1열교환기(100)와 연결되며 열교환매체가 흐르는 열교환매체이송라인(105)과, 열교환매체이송라인(105)과 연결되어 가스유입부(10)를 흐르는 가스를 가열하는 제 2열교환기(107)를 구비한다. 제 2열교환기(107)는 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)에 각각 하나씩 설치된다.The heating means using heat emitted from the
제 1열교환기(100)는 펠티어 소자(115)의 방열부에서 방출되는 고온의 열과 열교환하여 열교환매체를 가열시킨다. 도시되지 않았지만 제 1열교환기(100)는 내부 공간이 펠티어 소자(115)의 방열부와 접촉하는 축열조와, 상기 축열조의 내부에 설치되어 펠티어 소자(115)의 방열부로부터 열을 전달받는 열전달파이프로 이루어진다. 열전달파이프는 일단이 열교환매체유입라인(101)에 연결되고, 타단은 열교환매체이송라인(105)과 연결되어 내부에 열교환매체유입라인(101)을 통해 유입된 공기가 흐른다. 한편, 펠티어 소자의 방열면적을 증대시키고 빠른 열전달을 위해 펠티어 소자의 방열부에는 히트씽크 및 다수의 방열핀이 설치될 수 있다. The
열교환매체로 도시된 예에서는 공기를 이용하지만, 공기 외에도 물이 이용될 수 있음은 물론이다. In the example illustrated as a heat exchange medium, air is used, but water may be used in addition to air.
그리고 도시되지 않았지만 펠티어 소자(115)에서 방출되는 열이 가스를 일정온도까지 가열하기 위한 열원으로 부족할 경우 열원을 보충하기 위한 보조 열원이 히팅수단에 더 구비될 수 있다. 보조열원으로 제 1교환기(100)로 공기가 유입되는 열교환매체유입라인(101)에 히터가 설치되거나, 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)에 가스를 가열하기 위한 히터가 각각 설치될 수 있다. Although not shown, when the heat emitted from the
상술한 가스정화장치를 이용하는 본 발명의 가스정화방법은 히팅단계와, 촉매산화단계와, 오존산화단계와, 응축단계와, 열교환단계를 구비한다. The gas purifying method of the present invention using the above-described gas purifying apparatus includes a heating step, a catalytic oxidation step, an ozone oxidation step, a condensation step, and a heat exchange step.
히팅단계에서 가스유입부(10)를 통해 유입되는 악취성분을 함유한 가스를 미리 가열시킨다. 가스의 가열은 히팅수단을 이용하여 가열한다. 본 발명은 응축부(110)에서 발생하는 열을 이용하여 가스를 가열한다. In the heating step, the gas containing the malodorous component introduced through the
가스유입라인(11)을 통해 유입되는 가스는 제 1 및 제 2가스이송라인(17)(19)에 각각 설치된 제 2열교환기(107)와 열교환하여 가열된 후 제 1 및 제 2촉매반응기(31)(33)로 유입된다. 이때 제 1 및 제 2가스이송라인(17)(19)에 설치된 제 1 및 제 2흡입팬(17)(19)의 교호적 작동에 의해 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)의 유로를 교호적으로 단속한다. 따라서 제 1촉매반응기(31)와 제 2촉매반응기(33)에는 가스가 번갈아 유입된다. The gas flowing through the
촉매산화단계를 거치면서 가스는 고체촉매와 접촉하여 악취성분이 1차로 산화처리된 후 오존산화단계에서 오존과 접촉하여 상기 가스 중의 악취성분이 2차로 산화처리된다. 오존산화단계에서 오존과 가스의 접촉을 증대시키기 위해 도 2에 도시된 오존산화부가 적용될 수 있음은 물론이다. During the catalytic oxidation step, the gas contacts the solid catalyst and the odor component is first oxidized, and then, in the ozone oxidation step, the gas is contacted with ozone to oxidize the odor component in the gas secondly. Of course, the ozone oxidation unit shown in FIG. 2 may be applied to increase the contact between ozone and gas in the ozone oxidation step.
오존산화단계에서 2차로 산화처리된 가스를 펠티어 소자(115)가 설치된 냉각조(111)에 유입시켜 상기 가스 중의 잔존 악취 성분을 응축시키는 응축단계를 수행한다. 응축단계에서 가스 중의 악취성분 또는 각종 유기오염물질은 응축이 되고, 오존은 응축수에 용해된다. 그리고 냉각조(111)의 상부를 통해 응축되지 않은 기체상태의 처리가스가 배출된다.In the ozone oxidation step, the second oxidation-treated gas is introduced into the
다음으로 열교환단계에서 펠티어 소자(115)에서 방출되는 열을 가스에 전달한다. 즉, 제 1열교환기(100)로 유입되는 열교환매체인 공기는 펠티어 소자(115)에서 방출되는 열과 열교환이 이루어진 후 제 2열교환기(107)로 순환된다. 제 2열교환기(107)에서 열교환매체는 제 1 및 제 2가스이송라인(13)(15)을 흐르는 가스와 열교환하게 된다. Next, heat emitted from the
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. .
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
10: 가스유입부 11: 가스유입라인
13: 제 1가스이송라인 15: 제 2가스이송라인
17: 제 1흡입팬 19: 제2흡입팬
30: 촉매산화부 31: 제 1촉매반응기
33: 제 2촉매반응기 50: 오존산화부
100: 제 1열교환기 107: 제 2열교환기
110: 응축부 111: 냉각조
115: 펠티어소자 10: gas inlet unit 11: gas inlet line
13: first gas transfer line 15: second gas transfer line
17: first suction fan 19: second suction fan
30: catalytic oxidation unit 31: the first catalytic reactor
33: second catalytic reactor 50: ozone oxidation unit
100: first heat exchanger 107: second heat exchanger
110: condensation unit 111: cooling tank
115: Peltier element
Claims (6)
상기 촉매산화부에서 1차로 산화처리된 가스를 오존과 접촉시켜 상기 가스 중의 악취성분을 산화처리하는 오존산화부와;
상기 오존산화부에서 2차로 산화처리된 가스를 펠티어소자가 설치된 냉각기에 유입시켜 상기 가스 중의 잔존 악취 성분을 응축시키는 응축부와;
상기 펠티어소자에서 방출되는 열에 의해 가열된 열교환매체를 상기 촉매산화부로 유입되는 가스와 열교환시켜 상기 가스를 가열시키는 히팅수단;을 구비하고,
상기 가스유입부는 악취발생시설로부터 연장되어 상기 악취성분을 함유한 가스가 유입되는 가스유입라인과, 상기 가스유입라인에서 분기되는 제 1 및 제 2가스이송라인과, 상기 제 1 및 제 2가스이송라인에 각각 설치되어 상기 제 1 및 제 2가스이송라인의 유로를 교호적으로 단속하여 상기 가스유입라인으로부터 상기 가스를 번갈아 흡입하는 제 1 및 제 2흡입팬을 구비하고,
상기 촉매산화부는 상기 제 1가스이송라인과 연결되며 내부에 고체촉매가 충전된 제 1촉매반응기와, 상기 제 2가스이송라인과 연결되며 내부에 고체촉매가 충전된 제 2촉매반응기를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스정화장치.A catalytic oxidation unit for oxidizing the odor component in the gas supplied through the gas inlet unit;
An ozone oxidation unit which oxidizes the odor component in the gas by contacting ozone with a gas which is primarily oxidized in the catalytic oxidation unit;
A condensing unit for introducing the gas oxidized secondarily in the ozone oxidation unit into a cooler in which the Peltier element is installed to condense the remaining odor component in the gas;
And heating means for heating the gas by heat-exchanging the heat exchange medium heated by the heat discharged from the Peltier element with the gas introduced into the catalytic oxidation unit.
The gas inlet unit extends from the malodor generating facility and includes a gas inlet line into which gas containing the malodorous component is introduced, first and second gas transfer lines branching from the gas inlet line, and the first and second gas transfer lines. And first and second suction fans respectively installed in the lines to alternately control the flow paths of the first and second gas transfer lines and alternately suck the gas from the gas inflow line.
The catalytic oxidation unit includes a first catalyst reactor connected to the first gas transfer line and filled with a solid catalyst therein, and a second catalyst reactor connected to the second gas transfer line and filled with a solid catalyst therein. Gas purification device characterized in that.
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