KR101289539B1

KR101289539B1 - 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101289539B1
Application number: KR1020130000112A
Authority: KR
Inventors: 김성종; 장재화; 정상기; 기대윤; 양진호; 이세은
Original assignee: (주)엠비티
Priority date: 2013-01-02
Filing date: 2013-01-02
Publication date: 2013-07-24
Also published as: WO2014106984A1

Abstract

본 발명은 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하·폐수처리장, 음식물 쓰레기 처리시설, 분뇨처리장 및 축산농가 등과 같은 악취발생원에서 발생하는 악취물질을 이산화염소와 강제접촉시켜 산화 제거하는 공정과, 이온교환섬유가 내장된 이온 볼을 이용하여 흡착제거하는 공정 및 재생액을 이용하여 이온교환섬유를 재생하는 동시에 악취물질을 제거하는 공정을 결합하여 악취 제거효율을 극대화한 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치 및 그 방법{DEODORIZING APPARATUS AND METHOD USING CHLORINE DIOXIDE AND ION EXCHANGE TEXTILE}

하·폐수처리장, 음식물 쓰레기 처리시설, 분뇨처리장 및 축산농가 등과 같은 시설에서 발생하는 악취와 유해가스로 인하여 혐오시설로 인식되어 있고, 이들 혐오시설들은 지역민원이나 집단이기주의로 인하여 많은 민원을 야기하고 그 처리장을 설립할 장소를 찾지 못하여 전전긍긍하고 있는 것이 오늘의 현실이다.

악취란 불쾌한 냄새를 일컫는 것으로서, 사람의 정신 및 신경계통을 자극하여 정서생활과 건강 측면에서 피해를 주는 것을 말하며, 이와 같은 악취 발생시설로는 하수처리장, 분뇨처리장, 축산분뇨처리장, 요식업소, 폐기물처리공장, 도축장, 기타 화학제품 제조공장, 등과 같이 가정 및 산업현장에서 다양하게 발생 되고 있으며, 악취발생원으로는 황화수소, 암모니아, 메틸메르캅탄, 황하메틸, 이황화메틸, 아민류, 아세트알데히드 등이 밝혀져 있으며, 이들은 법적 규제물질로 정하여 단속하고 있을 뿐만 아니라, 지역 주민의 민원이 되고 있다.

이와 같은 악취물질을 제거하는 방법으로는 화학적 처리법, 생물학적 처리법, 물리적 처리법이 있으며, 이중 약액세정법(Wet Scrubber Method)은 물에는 별로 용해되지 않으나 산, 알칼리의 수용액과 반응하는 악취성분 또는 특정 약액과 반응하는 악취성분을 산 또는 알칼리 세정액을 사용하여 세정하는 방법이며 주로 암모니아, 아민류의 염기성성분을 제거한다. 약액 세정법은 사용하는 약액에 따라 산 세정법, 알칼리 세정법, 산화제인 차아염소산나트륨, 이산화염소 등의 산화제를 이용한 산화제 용액 세정법, 아황산나트륨 등의 환원제 용액 세정법 또는 기체상 산화제로서 오존, 이산화염소, 염소 등의 산화법 등 다양한 종류가 있다.

특히 이산화염소의 강력한 산화력을 이용한 악취제거기능은 현재에도 널리 알려져 있으며 다방면으로 이용되고 있다. 예를 들어 화학공장의 악취제거, 정수장에서의 음용수의 살균 및 탈취와 더불어 가정용 탈취제로서의 이용 등으로 그 응용분야 역시 광범위하다. 일반적으로, 이산화염소란 살균 탈취분야에서 각광받고 있는 물질로서 분자식은 ClO₂이며, 빙점은 -59℃이고 비등점은 11℃인 상온에서 녹황색을 띄는 기체로서 약간 염소 냄새가 나며 물과 에테르에 잘 녹는다.

이와 같은 이산화염소의 장점은, 잔류성이 없는 환경친화적 물질로서, 염소의 2.6배 이상의 산화능을 가지며, 넓은 pH 범위에서 살균 탈취력을 유지하므로 거의 모든 종류의 냄새에 대하여 탈취력을 갖고 있다. 특히 유기물과 반응하지 않으므로 트리할로메탄(TTHMs), 할로아세틱에시드(HAAs) 및 기타유기화합물을 생성치 않는다는 장점이 있다. 기존의 방법에서는 이산화염소 발생기를 사용하여 현장에서 제조하여, 주로 수용액형태로 사용하거나 가스를 직접 분사하여 사용하는 방법이 주로 이용되었다.

한편, 하·폐수처리장, 음식물 쓰레기 처리시설, 분뇨처리장 및 축산농가 등에서 발생하는 악취물질을 처리하기 위해서 여러 형태의 스크러버가 사용된다. 스크러버(scrubber)는 기체-액체 접촉형 집진장치의 하나로서, 세정 집진기 (Wet scrubber)라고도 한다. 스크러버는 오염가스에 순환수를 분산시키거나 순환수에 오염가스를 분산시킬 때 생성되는 액적, 액막, 기포 등에 의해서 배기가스에 함유된 먼지와 가스를 포집한다. 즉, 스크러버는 입자의 관성충돌, 확산작용, 증습작용, 응집성, 부착성 등의 원리에 의해서 입자를 분리 포집한다.

한편, 이온교환 스크러버는 이온교환섬유를 이용하여 반도체 제조 과정 등에서 발생하는 오염된 가스에서 산성 또는 염기성 유해 가스 성분이나 악취 성분 등을 제거하는 가스 정화 장치이다. 그리고 이온교환섬유는 방사선 조사를 이용하여 부직포에 라디칼을 형성시켜(그라프트 중합) 양이온 또는 음이온을 교환할 수 있도록 제조된 섬유상의 흡착제이다. 이온교환섬유는 종래의 물리적 흡착제보다 약 2배 내지 4배의 흡착성능을 가진다. 이러한 이온교환섬유는 오염물질이 다량 흡착된 경우 산성 또는 염기성의 재생액으로 이온교환섬유를 세척하면 반복적으로 사용할 수 있고, 여러 번 재생(탈착)하여 사용하여도 이온교환섬유의 흡착성능이 크게 변하지않는다.

그러나, 이제까지 개발된 탈취장치로는 하수처리장 및 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 매립장 등 환경기초시설에서 발생하는 악취를 제거하는데 한계가 있었다. 특히, 악취 물질의 성상 및 종류를 고려하지 않고 여러 방법을 무리하게 접목시켜 운전하고 있어 사실상 제대로 처리되지 않고 있는 실정이다. 또한, 고농도의 악취가 발생하는 축산폐수와 음식물처리장에는 운전하기에 다소 무리한 기종들이 타 기종과 결합한 상태로 설치되어 과도한 설치비로 경제적 손실과 공간적 손실을 유발하고 있는 것이다.

또한, 운전에 있어 일부 기종들은 2차적 오염원을 발생시켜 또 다른 악취 유발이나 그 부산물의 2차적인 처리를 요구하고 있는 것이다. 아울러 종래의 산 및 알칼리 세정장치는 부피가 크고 복잡하며 세정액의 소모가 과도하여 설치비 및 운전비용이 많이 드는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 주된 목적은 음식물쓰레기 또는 가축분뇨 등에서 발생하는 복합성분 악취를 이산화염소 수용액 또는 이산화염소 가스와 이온교환섬유의 조합에 의해 탈취시켜 제거효율을 증대시킨 탈취장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 벤튜리관을 이용하여 이산화염소와 악취가스를 무동력으로 강제접촉시켜 악취성분을 제거할 수 있는 탈취장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 이온교환섬유가 내장된 이온 볼을 이용하여 악취성분의 흡착과 재생액에 의한 재생이 빠르고 균일하게 일어나도록 한 탈취장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 이온교환섬유를 통과한 가스 중에 포함된 악취물질을 이산환염소를 이용하여 재차 제거할 수 있는 탈취장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치는,

악취가스에 이산화염소를 분사하는 제1 이산화염소 분사노즐이 구비된 이산화염소 혼화장치와;

상기 이산화염소 혼화장치를 통과한 악취가스가 통과하도록 이온교환 층이 형성된 이온교환 스크러버;와,

상기 이산화염소 스크러버에서 배출되는 재생액을 저장하는 재생액 저장탱크;를 포함하여 이루어지되,

상기 이온교환 스크러버는,

상기 이온교환 층의 상부로 재생액을 분사할 수 있도록 설치된 재생액 분사노즐과;

상기 이온교환 층을 통과한 악취가스에 이산화염소를 분사할 수 있도록 설치된 제2 이산화염소 분사노즐과;

상기 재생액 저장탱크의 재생액을 상기 재생액 분사노즐로 공급하는 재생액 순환장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 이산화염소 혼화장치는 벤튜리관으로 이루어진다.

상기 제1 및 제2 이산화염소 분사노즐에 이산화염소를 공급하는 이산화염소 공급장치를 더 포함한다.

상기 이온교환 층은 이온교환섬유가 내장된 이온 볼이 충전된다.

상기 이온 볼은 이온교환섬유가 내장되는 원형 케이스로 이루어지되, 상기 케이스에는 다수 개의 관통 홀이 형성된다.

상기 이온교환 층에는 상기 이온 볼을 혼합하기 위한 진동교반기가 더 설치된다.

상기 진동교반기는 다수 개의 이온 볼을 수용하는 바스켓과 상기 바스켓을 진동시키기 위한 진동기를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취방법은,

악취가스에 이산화염소를 강제접촉시켜 산화 제거하는 제1 악취제거공정과;

상기 제1 악취제거공정을 통과한 악취가스를 이온교환섬유가 충전된 이온교환 층을 통과시켜 악취 성분 중 음이온기, 양이온기를 갖는 것은 이온교환섬유에 포착시켜 제거하는 제2 악취제거공정과;

상기 제2 악취제거공정을 통과한 악취가스에 이산화염소를 강제접촉시켜 산화 제거하는 제3 악취제거공정과;

상기 이온교환 층의 상부로 재생액을 분사하여 이온교환섬유를 재생함과 아울러 상기 제2 악취제거공정을 통과한 악취가스에 산성 또는 염기성 재생액을 분사하여 악취를 제거하는 제4 악취제거공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취방법.

상기 이산화염소 혼화장치에서 배출되는 재생액을 저장되는 재생액 저장탱크;를 포함하여 이루어지되,

상기 이온교환 스크러버는,

상기 이온교환 층의 상부로 재생액을 분사하는 재생액 분사노즐과;

상기 이온교환 층을 통과한 악취가스에 이산화염소를 분사하는 제2 이산화염소 분사노즐과;

상기 재생액 저장탱크의 재생액을 상기 재생액 분사노즐로 공급하는 재생액 순환장치와;

상기 제1 및 제2 이산화염소 분사노즐로 이산화염소를 공급하는 이산화염소 공급장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 이산화염소 혼화장치는 벤튜리관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이온교환 층은 이온교환섬유가 내장된 이온 볼이 충전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이온교환 층에는 상기 이온 볼을 혼합하기 위한 진동교반기가 설치된다.

본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치 및 그 방법에 따르면, 음식물쓰레기 또는 가축분뇨 등에서 발생하는 복합성분 악취를 이산화염소와 이온교환섬유의 조합에 의해 탈취시켜 제거효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 벤튜리관을 이용하여 이산화염소와 악취가스를 무동력으로 강제접촉시켜 악취성분을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 이온교환섬유가 내장된 이온 볼을 이용하여 악취성분의 흡착과 재생액에 의한 재생을 빠르고 균일하게 일어나도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 이온교환섬유를 통과한 가스 중에 포함된 악취물질을 이산환염소를 이용하여 재차 제거할 수 있다.

본 발명은 장치 부피에 따른 가스 처리 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있고 이온교환섬유를 연속적으로 혼합함으로써 이온교환섬유가 재생액과 골고루 접촉될 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치를 보여주는 개략적인 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치의 단면도 및 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치의 부분 확대도,
도 4는 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치에 적용된 이온 볼의 일예를 보여주는 도,
도 5는 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취방법을 보여주는 흐름도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치를 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치(1)는, 크게 이산화염소 혼화장치(10), 이온교환 스크러버(20) 및 재생액 저장탱크(30)로 이루어진다.

그리고 상기 이산화염소 혼화장치(10)와 이온교환 스크러버(20)는 상기 재생액 저장탱크(30)의 상부에 설치되고, 상기 이산화염소 혼화장치(10)와 이온교환 스크러버(20)는 상기 재생액 저장탱크(30)를 통해서 서로 연결된다.

먼저, 상기 이산화염소 혼화장치(10)의 상단에는 가스 유입관(11)이 형성된다. 상기 가스 유입관(11)에는 악취발생원으로부터 포집된 악취가스가 주입된다. 그리고 상기 이온교환 스크러버(20)의 상단에는 가스 배기관(21)이 형성된다. 상기 가스 배기관(21)에는 최종적으로 정화된 가스가 배출된다.

따라서 상기 이산화염소 혼화장치(10)의 상단으로 주입된 악취가스는 상기 이산화염소 혼화장치(10)를 통해서 아래로 이동하고, 상기 재생액 저장탱크(30)를 통해서 상기 이온교환 스크러버(20)의 하단으로 공급된 후 상기 이온교환 스크러버(20)를 통해서 상부로 이동하는 구조로 이루어진다.

그러므로 상기 이산화염소 혼화장치(10)를 통해 아래로 이동하는 악취가스는 상기 이산화염소 혼화장치(10)에서 분사되는 산화제인 이산화염소와 혼합되어 악취를 1차적으로 제거한다.

그리고 상기 이온교환 스크러버(20)를 따라 상부로 이동하는 악취가스는 상기 이온교환 스크러버(20)에 충전되어 있는 이온교환섬유에 의해서 악취 성분 중 음이온기, 양이온기를 갖는 악취성분이 이온교환섬유에 포착되어 악취를 2차적으로 제거하게 된다.

한편, 상기 이산화염소 혼화장치(10)는 악취가스가 통과하는 통로의 단면이 좁아지는 벤츄리관(15)으로 이루어진다. 상기 벤츄리관(15)의 상단에는 가스 유입관(11)가 형성되고 하단은 상기 재생액 저장탱크(30)에 연결된다. 그리고 상기 벤츄리관(15)의 상단부에는 상기 가스 유입관(11)이 내측으로 돌출되게 설치된다.

그리고, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 가스 유입관(11)의 외주 부에는 이산화염소를 분사하기 위한 이산화염소 분사노즐(18)이 설치된다. 따라서 상기 가스 유입관(11)의 유입구(18)를 통해 유입되는 악취가스에 이산화염소를 분사하게 된다. 이때, 상기 이산화염소 혼화장치(10)에 설치된 이산화염소 분사노즐(17)을 제1 이산화염소 분사노즐이라 한다.

그리고 상기 이산화염소 분사노즐(17)은 이화염소 저장탱크(41) 및 이산화염소 생성장치(42)로 구성된 이산화염소 공급장치(40)와 연결된다. 그리고 미설명 부호 43은 이산화염소를 공급하기 위한 공급펌프이다.

따라서 상기 가스 유입관(11)으로 유입된 가스가 상기 벤츄리관(15)의 목부(14)를 통과하면 악취가스의 유속이 빨라지게 된다. 그러면 상기 가스 유입관(11)의 유입구(18) 주변의 압력이 떨어져서 상기 제1 이산화염소 분사노즐(17)에서 분사되는 이산화염소가 악취가스 속으로 분출되게 된다. 그러면 이산화염소와 악취가스가 혼합되어 상기 벤츄리관(15)을 따라 아래로 이동하게 된다. 이와 같이, 본 발명의 이산화염소 혼화장치(10)는 벤츄리관(15)을 이용하여 무동력으로 이산화염소와 악취가스를 강제접촉시켜 오염된 가스에 포함된 악취물질을 제거할 수 있다.

통상 악취물질은 약 200여 가지인데 그 중에서도 20여 가지가 전체의 99%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 이 20여 가지 중에서도 전체 80%를 점하는 암모니아를 비롯한 멜갑탄류 등 5-6가지의 물질을 이산화염소가 분해하여 제거할 수 있다. 그 5-6가지의 물질 및 기전을 나열하면 다음과 같다.

* 이산화염소(ClO₂)를 이용한 축산악취물질 제거 기제

① 암모니아

2 NH₃ + 2ClO₂ + H₂O → NH₄ClO2 + NHClO₃

H₂S + ClO₂→ H₂SO₄ + 2 HCl

4 NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

8 NH₃ + 8 HCl → NH₄Cl

② 메르캅탄

CH₃SH + ClO₂ → CH₃SO₃H

CH₃SO₃H + NH₃ → CH₃SO₃NH₄

③ 황화수소

5 H₂S + 8 ClO₂ + 4 H₂O → 5 H₂SO₄ + 8HCl

NH₃ + 5 H₂SO₄→ (NH₄)₂SO₄

8 NH₃ + 8 HCl → NH₄Cl

④ 황화메틸

(CH₃)₂S + ClO₂ (CH₃)₂SO ( 디메틸술폭시드(Dimethylsulfoxide) 무독,무취 )

⑤ 이황화메틸

(CH₃)₂S₂ + ClO₂ → (2 CH₃)₂S₂O₂ ( 무독 , 무취 )

⑥ 아민류

(CH₃)₃N + HCl(or H₂SO₄) → (CH₃)₃NHCl or (CH₃)₃NHSO₄

( 아민염 , 무독 , 무취 )

⑦ 알데히드

Aldehyde + ClO₂ → Carboxyl산으로 산화함

⑧ 아세트알데히드

Acetaldehyde CH₃CHO+ClO₂ → CH₃COOH

이와 같이 본 발명에 따른 이산화염소 혼화장치(10)는 산화제인 이산화염소와 악취물질을 강제로 접촉시켜 악취성분을 1차적으로 제거한다. 그리고 상기 이산화염소 혼화장치(10)를 통과한 악취가스는 상기 재생액 저장탱크(30 통해서 상기 이온교환 스크러버(20)로 공급된다.

상기 재생액 저장탱크(30)는 이온교환 스크러버(20)의 하단에 설치되어 후술하는 이온교환섬유를 재생하기 위한 재생액, 즉 가성소다나 황산을 수집하고 저장한다. 이때, 상기 재생액 저장탱크(30)에는 일정한 양의 재생액이 충전되어 있다. 그리고 상기 재생액 저장탱크(30)의 천장에는 악취가스의 역류를 방지함과 아울러 악취가스와 재생액의 접촉을 유도하기 위한 배플(32)이 설치된다.

이어, 상기 이온교환 스크러버(Scrubber)(20)는, 원통형의 단면을 갖는 탑 구조의 본체(22)를 포함한다. 상기 본체(22)의 상단에는 최종 정화가스가 배출되는 가스 배기관(21)이 설치되고 하단은 상기 재생액 저장탱크(30)와 연결된다.

그리고 상기 본체(22)의 하단부에는 이온교환층(23)이 형성된다. 그리고 상기 이온교환층(23)의 상부에는 상기 이온교환층(23)으로 이온교환섬유 재생제인 재생액를 분사하는 재생액 분사노즐(25)이 설치된다. 재생액 분사노즐(25)은 상기 재생액 저장탱크(30)에 저장되어 있는 재생액를 공급하기 위한 순환배관(28)과 연결된다. 그리고 상기 순환배관(28)에는 재생액를 상기 재생액 분사노즐(25)로 공급하기 위한 순환펌프(29)가 구비된다.

또한, 상기 이온교환층(23)의 상부에는 상기 이온교환층(23)을 통과한 악취가스에 산화제인 이산화염소를 분사하기 위한 이산화염소 분사노즐(27)이 더 설치된다. 이 이산화염소 분사노즐(27)은 이산화염소 저장탱크(41) 및 이산화염소 생성장치(42)로 구성된 이산화염소 공급장치(40)와 연결된다. 이때, 상기 이온교환 스크러버(20)에 설치된 이산화염소 분사노즐(27)을 제2 이산화염소 분사노즐이라 한다.

따라서 악취가스가 이온교환 스크러버(20)의 이온교환층(23)을 통과하는 동안에 악취 성분 중 음이온기, 양이온기를 갖는 것은 이온교환섬유에 포착되어 탈취된다.

이때, 상기 이온교환층(23)에는 다수 개의 이온 볼(60)이 충전된다. 상기 이온 볼(60)은 악취나 유해한 오염가스를 제거 가능한 이온교환섬유가 내장된 구조이며, 이온교환섬유의 기능을 지속적으로 수행할 수 있도록 재생액(가성소다)과 접촉할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 이온 볼(60)은 도 3에서 보는 바와 같이, 구 형상으로 이루어지고 내부에 이온교환섬유가 내장되는 케이스(61)로 이루어진다. 그리고 상기 케이스(61)에는 다수 개의 동그란 관통 홀(62)이 형성되어 있다. 이때, 상기 이온 볼(60)은 구 형상이 바람직하나 타원형이나 사각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수도 있다.

상기 이온교환섬유는 부직포에 방사선 조사하여 라디컬(radical)을 형성시켜 양이온 또는 음이온을 교환하도록 한 섬유상의 흡착제이다. 이온교환섬유는 양이온교환섬유와 음이온교환섬유로 구분되어 제조된다.

아래의 화학식은 산성오염가스와 염기성 오염 가스를 처리하는 음이온교환섬유와 양이온교환섬유의 흡착 및 탈착 반응을 설명하기 위한 예이다

[H₂S의 경우]

+ H₂S → R -NSH + H₂O (흡착반응)

R-NSH + 2NaOH → + Na₂S (탈착반응)

[HNO₃의 경우]

HNO₃ + → R-NNO₃ + H₂O (흡착반응)

R-NNO₃ + NaOH → NaNO₃ (탈착반응)

[NH3의 경우]

+ NH₃ → [P-SO₃]NH₄ (흡착반응)

2[P-SO₃]HN₄ + H₂SO₄ → + (NH4)2SO₄ (탈착반응)

위 실시 예에서 보듯이, 이온교환섬유는 "OH"기가 포함되어 있어 이 수산기와 반응하는 모든 오염가스를 잡아내며 활성탄보다 흡착 효율이 높고 악취제거 효율을 높인다. 이러한 이온교환섬유는 반도체 제조공정에서 유독가스 제거를 위해 사용되기도 하고, 방독면 내에 오염가스 여과하기 위해 사용되기도 하며, 옷을 포함한 각종 섬유에도 사용되는바, 이러한 이온교환섬유는 시중에 시판되는 것이 다수 있다.

이러한 이온교환섬유를 포함하는 이온 볼(60)은, 공 형상으로 이루어지고 다수 개의 관통 홀(62)을 갖춘 형태로 이루어진다. 이는 이온 볼(60)이 상하로 순환할 때 걸리지 않고 자연스럽게 유동하도록 하기 위한 것이다. 그리고 전체적인 구 형상은 외부 충격에 대하여 일부분이 찌그러지지 않고 자유자재로 위치 이동하는 유동 특성으로 인해 외부 충격에 매우 강한 특성을 나타낸다. 그리고 상기 관통 홀(62)은 내부에 수용된 이온교환섬유와 재생액의 접촉이 원활하게 이루어지도록 한다.

따라서 악취가스가 상기 이온교환 스크러버(20)로 유입되어 상기 이온교환층(23)을 통과하게 되면, 악취가스가 케이스(61)에 형성된 관통 홀(62)을 통해 내부에 있는 이온교환섬유에 흡착되게 된다.

그리고 악취 성분이 포착된 이온교환섬유는 상기 재생액 분사노즐(25)에서 분사되는 재생액에 의해서 재생된다. 양이온교환섬유를 재생하기 위해 사용되는 재생액은 5% 황산(H₂SO₄) 수용액을, 음이온교환섬유를 재생하기 위해 사용되는 재생액은 5% NaOH 수용액이 주로 사용된다.

따라서 상기 이온교환층(23)의 상부에 설치된 재생액 분사노즐(25)에서 재생액이 분사되면, 재생액이 상기 케이스(61)에 형성된 관통 홀(62)을 통해 내부에 있는 이온교환섬유와 접촉하여 악취성분을 탈착시켜 재생하게 된다. 이와 같이, 본 발명의 이온 볼(60)은 재생액에 의해서 재생되므로 지속적으로 이온교환기능을 유지하여 반복적으로 악취가스를 제거할 수 있게 된다.

그리고 상기 이온교환층(23)을 통과한 악취가스는 상기 제2 이산화염소 분사노즐(27)에서 분사되는 이산화염소와 혼합되어 악취가 제거된다. 상기 이산황염소의 악취제거 기능은 전술한 바와 같다. 이와 같이, 본 발명에 따른 이온교환 스크러버(20)에서는 이온교환섬유와 이산화염소를 이용하여 악취를 제거하는 제2 및 제3차 악취제거 공정이 일어난다.

한편, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 이온교환층(23)에는 이온 볼(60)을 상하로 순환시켜서 악취가스의 흡착 및 재생액에 의해 탈착이 원활하게 일어나도록 하는 진동교반기(70)가 더 설치된다.

상기 진동교반기(70)는 상기 이온교환 스크러버(20)의 본체(22)의 내부에 설치되고 상기 본체(22)와 분리되어 상하 또는 좌우로 진동가능하게 설치되며 다수 개의 이온 볼(60)을 수용하는 공간을 갖는 일정 크기의 바스켓(71)과 상기 본체(71)의 하부에 고정되고 상기 바스켓(71)을 상하 또는 좌우로 흔들어주는 진동기(72)를 포함하여 이루어진다. 바람직하게 상기 진동기(72)는 고정대에 의해서 상기 본체(22)의 내부에 고정되고, 상기 바스켓(71)은 스프링 등의 탄성 수단을 통해서 상기 본체(22)의 내부에 진동가능하게 지지 된다.

따라서 상기 진동기(72)에 전원을 인가하여 주기적으로 또는 지속적으로 진동을 일으키면, 상기 바스켓(71)이 상하 또는 좌우로 진동하면, 상기 바스켓(71) 내의 이온 볼(60)이 상하로 순환이 일어나게 된다. 이와 같이, 상기 진동교반기(70)를 이용하여 상기 이온 볼(60)을 상하로 순환시키면, 하부에서 올라오는 악취가스를 균일하게 흡착할 수 있고, 상부에서 분사되는 재생액이 골고루 접촉되어 이온교환섬유의 기능을 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취방법에 대해서 설명한다.

도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취방법은, 크게 이산화염소를 이용한 제1 악취제거공정(S100), 이온교환섬유를 이용한 제2 악취제거공정(S200) 및 이산화염소를 이용한 제3 악취제거공정으로 이루어진다.

상기 제1 악취제거공정(S100)은 벤튜리관(15)으로 유입되는 악취가스에 이산화염소를 분사시켜 이산화염소와 악취가스를 강제로 접촉시켜 악취성분을 제거하는 공정이다. 이 공정은 악취가스의 유속을 증가시켜 이산화염소와 악취가스를 강제로 혼합하여 악취성분 중 멜르갑탄, 암모니아, 황화수소, 황화메탈, 이황화메탈, 아민류, 알데히드, 아세트알데히드 등을 이산화염소가 분해하는 공정이다.

이어 상기 제2 악취제거공정(S100)은 상기 제1 악취제거공정(S100)을 거친 악취가스에 포함된 악취 성분 중 음이온기, 양이온기를 갖는 악취성분을 이온교환섬유에 포착되어 탈취하는 공정이다.

이어서, 상기 제3 악취제거공정(S200)은 상기 제2 악취제거공정(S200)을 거친 악취가스에 이산화염소를 분사시켜 다시 악취가스에 남아있는 멜르갑탄, 암모니아, 황화수소, 황화메탈, 이황화메탈, 아민류, 알데히드, 아세트알데히드 등을 이산화염소가 분해하는 공정이다.

이와 같이, 본 발명은 이산화염소를 이용하여 악취성분을 제거하되, 이산화염소를 이용한 제거 공정 사이에 이온교환섬유를 이용하여 악취를 제거하는 공정은 추가함으로써 이산화염소로 제거되지 않은 산성 및 알칼리성분의 악취를 제거함으로써 이산화염소의 사용량을 절감한다.

또한, 본 발명에 따른 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취방법은, 이온교환섬유를 재생하기 위하여 재생액을 순환하는 공정이 더 포함되는데, 이때, 상기 이온교환층(23)의 상부로 분사되는 재생액은 그 성분에 따라서 산성 또는 염기성 성분의 악취물질을 추가로 제거하는 기능을 수행한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 .이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치 및 그 방법은 음식물쓰레기 또는 가축분뇨 등에서 발생하는 복합성분 악취를 이산화염소와 이온교환섬유의 조합에 의해 탈취시켜 제거효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 벤튜리관을 이용하여 이산화염소와 악취가스를 무동력으로 강제접촉시켜 악취성분을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 이온교환섬유가 내장된 이온 볼을 이용하여 악취성분의 흡착과 재생액에 의한 재생을 빠르고 균일하게 일어나도록 할 수 있다. 또한, 본 발명은 이온교환섬유를 통과한 가스 중에 포함된 악취물질을 이산환염소를 이용하여 재차 제거할 수 있다. 본 발명은 장치 부피에 따른 가스 처리 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있고 이온교환섬유를 연속적으로 혼합함으로써 이온교환섬유가 재생액과 골고루 접촉될 수 있게 한다.

1: 탈취장치 10: 이산화염소 혼화장치
11: 가스 유입관 15: 벤츄리관
17: 제1 이산화염소 분사노즐 20: 이온교환 스크러버
21: 가스 배기관 22: 본체
23: 이온교환층 25: 재생액 분사노즐
28: 순환배관 27: 제2 이산화염소 분사노즐
30: 재생액 저장탱크 40: 이산화염소 공급장치

Claims

악취가스에 이산화염소를 분사하는 제1 이산화염소 분사노즐이 구비된 이산화염소 혼화장치와;
상기 이산화염소 혼화장치를 통과한 악취가스가 통과하도록 이온교환 층이 형성된 이온교환 스크러버;와,
상기 이온교환 스크러버에서 배출되는 재생액을 저장하는 재생액 저장탱크;를 포함하여 이루어지되,
상기 이온교환 스크러버는,
상기 이온교환 층의 상부로 재생액을 분사할 수 있도록 설치된 재생액 분사노즐과;
상기 이온교환 층을 통과한 악취가스에 이산화염소를 분사할 수 있도록 설치된 제2 이산화염소 분사노즐과;
상기 재생액 저장탱크의 재생액을 상기 재생액 분사노즐로 공급하는 재생액 순환장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치.
제 1항에 있어서,
상기 이산화염소 혼화장치는 벤튜리관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치.
제 2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 이산화염소 분사노즐에 이산화염소를 공급하는 이산화염소 공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치.
제 3항에 있어서,
상기 이온교환 층은 이온교환섬유가 내장된 이온 볼이 충전되는 것을 특징으로 하는 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치.
제 4항에 있어서,
상기 이온 볼은 이온교환섬유가 내장되는 원형 케이스로 이루어지되, 상기 케이스에는 다수 개의 관통 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치.
제 4항에 있어서,
상기 이온교환 층에는 상기 이온 볼을 혼합하기 위한 진동교반기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치.
제 6항에 있어서,
상기 진동교반기는 다수 개의 이온 볼을 수용하는 바스켓과 상기 바스켓을 진동시키기 위한 진동기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화염소와 이온교환섬유를 이용한 탈취장치.
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