KR101574974B1 - 유해가스 및 복합악취 제거 시스템 - Google Patents

유해가스 및 복합악취 제거 시스템 Download PDF

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Abstract

유해가스 및 복합악취 제거 시스템이 개시된다. 상기 유해가스 및 복합악취제거 시스템은 가스처리탱크; 상기 가스처리탱크 내에 종방향으로 하나 이상 위치하는 패킹층; 상기 가스처리탱크의 하단으로 유해악취가스를 공급하기 위한 유해가스공급부; 상기 패킹층 상부 또는 상기 패킹층 사이로 플라즈마 처리수를 공급하는 처리수공급부; 상기 가스처리탱크 하단에 설치되어 상기 가스처리탱크 내부로부터 처리수를 방출하기 위한 처리수방출부; 상기 처리수방출부를 통해 방출되는 처리수를 플라즈마 처리하기 위한 수중방전장치; 및 분말 플라즈마 처리장치를 포함하고, 상기 처리수는 다공성 무기입자를 포함하고, 상기 다공성 무기입자는 상기 분말 플라즈마 처리장치에서 플라즈마 처리된 후 상기 처리수에 혼합되는 것을 특징으로 한다.

Description

유해가스 및 복합악취 제거 시스템{THE EXCLUSION SYSTEM FOR NOXIOUS GASES AND ALL MALODER}
본 발명은 유해가스 및 복합악취 제거 시스템으로서, 더욱 상세하게는 유해악취가스의 정화 효율이 증대될 수 있는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 축산단지, 음식물처리장, 하ㆍ폐수 및 분뇨처리장, 산업단지 등의 악취 및 유해가스 발생원에서 배출되는 오염물질을 처리하기 위한 다양한 기술들이 쓰이고 있다.
현재 가장 널리 쓰이고 있는 기술로는 흡착법 및 세정법이 있으며, 특히대기 오염방지 시설로는 집진기(A Dust Collector), 흡착탑(Activated carbon tower), 스크러버(Scrubber) 등이 있다. 그 중 스크러버는 악취 및 유해 가스, 분진, 액상오염물질 등을 동시에 처리할 수 있어 가장 많이 적용되고 있다.
스크러버는 가스흡수탑이라고도 하며, 일반적으로 세정에 의한 집진시설을 말한다. 스크러버는 종류 및 용도에 따라 건식, 습식, 혼합식으로 나눠지며, 건식 스크러버에 비하여 효율이 더 우수한 습식 스크러버가 많이 사용된다. 습식 스크러버는 유해가스를 액체에 접촉시켜 씻어내는 방식으로 오염물질을 정화하는 방식이며, 정화효율을 높이기 위해 통상적으로 수산화나트륨, 황산과 같은 흡수액 혹은 세정제 등 여러 가지 화학반응을 일으키는 고비용의 화학약품을 물과 함께 사용한다. 이는 화학약품을 포함한 물이 분사되었을 시, 유해가스와의 접촉율을 높이고 오염물질이 용해된 물을 정화시키는 역할을 하여 처리효율을 높이기 위함이다.
그러나 습식 스크러버는 오염가스와의 반응, 화학적 반응 등에 의해 화학약품의 소모가 급격히 일어나므로 고가의 화학약품을 주기적으로 보충하여야 하며, 화학약품과 오염가스를 반응하기 위한 추가 설비비 및 운영비용 등 상당한 비용이 소요되는 문제점이 있다.
또한 유해 가스 처리공정 후, 화학약품 및 오염물질을 함유한 폐수가 2차적으로 발생된다는 점이다. 특히, 발생된 폐수를 별도의 처리과정 없이 배출할 경우 수질오염 등 또 다른 종류의 환경오염물질을 발생시키는 것이 되기 때문에 2차 폐수처리에 대한 문제점을 해결해야하는 결정적 단점을 가지고 있다.
한편, 유해 가스 처리의 다른 방법으로서 수처리 기술이 있다. 수처리 기술의 종류를 살펴보면, 1) 전기화학적 방법에 의한 기술, 2) 전기ㆍ자기를 이용한 수처리 기술, 3) 자외선을 이용한 수처리 기술, 4) 플라즈마를 이용한 수처리 기술이 있다.
플라즈마를 이용한 수처리 기술은, 주로 저온 플라즈마공정으로서 과거 대기환경 분야에서 유해가스 제거에 사용되었지만, 종전의 수처리 기술과는 달리 약품투입이 필요 없고 처리공정도 간편하며, 2차오염도 발생시키지 않는 장점으로 최근 새로운 개념의 수(水)처리 기술로 부각되고 있다.
그러나 종래의 플라즈마를 이용한 수처리 기술은 수중에서 플라즈마가 발생될 때 물의 도전성 때문에 플라즈마의 발생이 매우 어려울 뿐 아니라 단락 방지 기술이 필수적으로 적용되어야 하기 때문에 플라즈마를 연속적으로 발생시키기 위해서는 고가의 펄스 전원 및 고주파전원을 사용하거나 코팅 막 처리된 전극이나 수표면 방전을 위한 수면 위 전극을 사용하고 있다. 이들 장치는 큰 규격과 무거운 중량으로 설치가 곤란하며, 높은 소비전력과 비싼 가격, 그리고 운전과 유지보수의 어려움 등으로 인한 단점을 가지고 있다.
이에, 본 발명자는, 이러한 종래의 문제를 해결하기 위해, 아래와 같은 구성을 도입하여, 수중 플라즈마 발생을 위한 설비가 경량화 될 수 있고, 유해악취가스 정화를 위한 활성종들이 고르게 분포된 처리수 및 처리수에 혼합된 흡착력이 증가된 다공성 무기입자를 이용함에 따라 유해악취가스의 정화 효율이 증대될 수 있는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 가스처리탱크; 상기 가스처리탱크 내에 종방향으로 하나 이상 위치하는 패킹층; 상기 가스처리탱크의 하단으로 유해악취가스를 공급하기 위한 유해가스공급부; 상기 패킹층 상부 또는 상기 패킹층 사이로 처리수를 공급하는 처리수공급부; 상기 가스처리탱크 하단에 설치되어 상기 가스처리탱크 내부로부터 처리수를 방출하기 위한 처리수방출부; 상기 처리수방출부를 통해 방출되는 처리수가 유입되고 유입된 처리수 내에 플라즈마를 발생시키는 수중방전장치를 포함하고, 상기 처리수는 다공성 무기입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템을 제공한다.
본 발명의 상기 패킹층은, 유해가스처리물질; 상기 유해가스처리물질을 수용하기 위한 내부공간을 갖는 메쉬 형태의 수용부; 및 상기 수용부 내에 다수 배치되고, 메쉬 형태로 이루어지고, 상기 다공성 무기입자의 이동 가능한 통로를 형성하는 중공관을 포함하고, 상기 수용부의 상면부는 구배져있다.
상기 수중방전장치는 모세관 방전전극을 이용하여 플라즈마를 발생시킨다.
상기 다공성 무기입자는 다공성 무기 산화물 및 다공성 광물분말로 이루어진 그룹 중 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 다공성 무기입자는, 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화철(Fe2O3), 산화타이타늄(TiO2), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 석회석(CaCO3), 돌로마이트(CaMg(CO3)2), 활석(Mg3Si4O10(OH)2), 산화은(Ag2O), 산화크로늄(Cr2O3), 산화코발트(CoO2), 산화구리(CuO), 산화아연(ZnO)로 이루어진 그룹 중 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 시스템은 다공성 무기입자 플라즈마 처리장치를 더 포함하고, 상기 다공성 무기입자 플라즈마 처리장치는 상기 다공성 무기입자에 플라즈마를 가하여 표면 개질시키고, 개질된 다공성 무기입자를 상기 수중방전장치로 공급한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 수중 모세관 플라즈마 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 수중 모세관 플라즈마 장치의 방전 전극 및 가스 공급부의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템을 이용한 유해가스처리 과정에서 배출되는 가스 내의 일산화탄소(NO)의 농도 측정 결과를 나타내는 그래프이고,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템을 이용한 유해가스처리 과정에서 배출되는 가스 내의 이산화탄소(NO2)의 농도 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템은 가스처리탱크(100), 패킹층(200), 유해가스공급부(300), 처리수공급부(400), 처리수방출부(500), 수중방전장치(600) 및 다공성 무기입자 플라즈마 처리장치(700)를 포함한다.
가스처리탱크(100)는 패킹층(200)을 수용하기 위한 내부공간을 갖는다. 일 예로, 가스처리탱크(100)는 원통관 구조의 측면부, 측면부의 상부 개구를 커버하는 상면부 및 측면부의 하부 개구를 커버하는 하면부로 이루어질 수 있다.
패킹층(200)은 유해악취가스와 처리수가 접촉하는 곳을 말한다. 패킹층(200)은 다량의 활성라디칼을 포함한 처리수와 유해악취가스의 접촉면적 및 반응시간이 증대될 수 있는 공간을 제공하고, 처리수에 의해 집진 및 세정된 유해악취가스가 처리되는 영역이다.
이러한 패킹층(200)은 가스처리탱크(100) 내에 종방향으로 하나 이상 위치할 수 있다. 예를 들면, 패킹층(200)은 3개일 수 있다. 패킹층(200)은 유해가스처리물질(210), 수용부(220) 및 중공관(230)을 포함한다.
유해가스처리물질(210)은 유해악취가스를 정화할 수 있는 물질이다. 예를 들면, 유해가스처리물질(210)은 활성탄일 수 있다.
수용부(220)는 유해가스처리물질(210)을 수용하기 위한 내부공간을 갖는다. 수용부(220)는 처리수의 유입이 가능하도록 메쉬 형태로 이루어진다. 일 예로, 수용부(220)는 원통 형상의 메쉬 형태로 이루어질 수 있다. 수용부(220)의 상면부는 구배지게 형성된다. 예를 들면, 원통의 측면부를 정면에 두고 볼 때 수용부(220)의 상면부는 하향 경사진 형태일 수 있다. 또는 수용부(220)의 상면부는 원통의 가장자리로부터 원통의 중심축을 향해 갈수로 하향 경사진 형태일 수 있다.
중공관(230)은 수용부(220) 내에 다수 배치된다. 일 예로, 중공관(230)은 원통 형상이고 메쉬 형태이며 속이 빈 관 형태일 수 있다. 이러한 중공관(230)은 축방향이 가스처리탱크(100)의 종방향에 평행하게 배치된다.
유해가스공급부(300)는 가스처리탱크(100) 내로 유해악취가스를 공급한다. 이를 위해, 유해가스공급부(300)는 가스처리탱크(100)의 하단에 연결된다. 일 예로, 유해가스공급부(300)는 원통 형상의 관 형태일 수 있다. 관의 내부의 전단에는 유해악취가스를 가스처리탱크(100) 내로 원활히 공급할 수 있는 송풍기(미도시)가 설치될 수 있다.
처리수공급부(400)는 플라즈마 처리된 처리수를 패킹층(200)의 상부 또는 패킹층(200) 사이로 공급한다. 일 예로, 처리수공급부(400)는 수중방전장치(600)로부터 연장되는 처리수 공급관(410), 처리수 분사관들(420) 및 순환펌프(430)를 포함할 수 있다.
처리수 공급관(410)은 수중방전장치(600)로부터 연장되어 수중방전장치(600)로부터 처리수를 가스처리탱크(100)를 향해 공급할 수 있다.
처리수 분사관들(420)은 처리수 공급관(410)으로부터 분배되어 각 패킹층(200)의 상부를 향해 연장될 수 있다. 처리수 분사관들(420)은 패킹층(200)의 상부로 처리수를 분사할 수 있다. 처리수의 분사를 위해 처리수 분사관들(420)은 분사노즐이 설치될 수 있다.
순환펌프(430)는 처리수 공급관(410) 상에 설치되어 수중방전장치(600)로부터 처리수를 펌핑하여 처리수 공급관(410) 및 처리수 분사관들(420)에 처리수가 공급되도록 한다.
처리수방출부(500)는 가스처리탱크(100) 내부로부터 처리수를 방출한다. 이를 위해, 처리수방출부(500)는 가스처리탱크(100)의 하단에 설치되고 수중방전장치(600)에 연결된다. 일 예로, 처리수방출부(500)는 원통 형상의 관 형태일 수 있다.
수중방전장치(600)는 처리수방출부(500)로부터 방출되는 처리수에 플라즈마를 발생시킨다. 수중방전장치(600)는 반응기(610) 및 수중 모세관 플라즈마 장치(620)를 포함한다.
반응기(610)는 수중 모세관 방전이 일어나는 공간이다. 반응기(610)는 내부에 유체가 공급될 수 있도록, 예를 들어 속이 빈 원통형으로 구성될 수 있다.
도 2는 수중 모세관 플라즈마 장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 수중 모세관 플라즈마 장치의 방전 전극 및 가스 공급부의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 수중 모세관 플라즈마 장치(620)는 전원 공급부(621), 방전 전극(622) 및 가스 공급부를 포함하며, 방전 전극(622)은 금속 팁(722a) 및 유전체 튜브(622b)를 포함한다. 이에 대한 자세한 설명은 대한민국 출원번호 제10-2011-0052089호가 참조되면 이 특허 출원은 본원에 그대로 통합되어 있다.
전원 공급부(621)는 외부 전원(예를 들어 상용 AC 전원)을 인가 받아 이를 소정 크기의 전압을 가지는 직류 또는 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 전원 공급부(621)는 입력되는 전원의 전압을 증폭하는 트랜스포머(621a) 및 정류기(621b) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
방전 전극(622)은 전원 공급부(621)에서 공급된 전원을 인가 받아 오염된 유체 내부에 모세관 플라즈마 방전(114, capillary plasma discharge)을 일으킴으로써 오염수 등의 유체를 정화한다. 이와 같은 모세관 플라즈마 방전으로 발생된 플라즈마는 유체 내부의 물 분자를 분해시켜 OH-, O, H, H2O2, HO2, HClO, Cl2, HCl 등의 활성종을 생성한다.
가스 공급부는 방전 전극(622)에 의하여 모세관 플라즈마 방전이 일어나는 유체의 내부로 보조 가스를 주입한다. 이와 같은 보조 가스의 예로는, 오존(O3), 산소(O2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 공기(Air) 또는 이들의 혼합물이 될 수 있으며, 또는 가스 공급부에서 액체 상태의 과산화수소수(H2O2)를 분사하는 것 또한 가능하다. 이와 같이 주입되는 보조 가스는 방전 전극(622)으로부터 발생되는 플라즈마로 공급되며, 이에 따라 상기 플라즈마의 발생 및 이를 통한 유체 정화를 보조하게 된다.
금속 팁(722a)은 전원 공급부(621)의 출력단과 전기적으로 연결되며, 금속 재질, 예를 들어 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 또는 스테인레스(SUS) 중 하나의 재질로 구성될 수 있다. 이러한 금속 팁(722a)을 구성하는 재질은 금속 팁(722a)의 형태, 크기, 금속 재료의 가공성 또는 가격 등을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 금속 팁(722a)을 가공성이 좋은 스테인레스로 구성하고, 플라즈마가 발생되는 끝 부분은 내마모성이 큰 텅스텐 등으로 형성할 수 있다.
유전체 튜브(622b)는 금속 팁(722a)을 둘러싸는 원통형으로 구성되며, 금속 팁(722a)의 끝 단 보다 일정 길이(d)만큼 돌출된다. 즉, 금속 팁(722a)의 끝 부분은 유전체 튜브(622b)의 안쪽으로 d 만큼 들어간 상태로 형성된다. 상기 d는 유전체 튜브(622b) 내부에 형성되는 미세 거품 및 상기 미세 거품에서 발생하는 방전 효과를 고려하여 적절하게 정해질 수 있으며, 2mm 내지 4mm 정도의 값을 가질 수 있다. 이와 같은 유전체 튜브(622b)는 예를 들어 알루미나 또는 석영(Quartz)등으로 구성될 수 있다. 유전체 튜브(622b)의 지름(a)은 약 2mm 내지 4mm 정도로 형성될 수 있다.
한편, 가스 공급부는 보조 가스를 유체 내로 공급하는 가스 공급관(623)을 포함한다. 본 실시예에서 가스 공급관(623)은 금속 팁(722a)을 길이 방향으로 관통하여 형성되며, 이에 따라 금속 팁(722a)의 끝 부분에서 발생되는 플라즈마에 직접 상기 보조 가스를 공급하도록 구성된다. 가스 공급관(623)의 지름(b)은 0.7mm 내지 1.2mm 정도로 형성될 수 있다.
반응기(610) 내에 플라즈마 방전을 일으키기 위해, 방전 전극(622)이 반응기(610)에 관통되는 부분은 유전체 튜브(622b) 및 금속 팁(722a)의 끝단이다. 따라서 반응기(610) 내에서 유전체 튜브(622b) 및 금속 팁(722a)은 플라즈마 방전을 일으키게 된다.
이러한 수중방전장치(600)에서 생성되는 처리수는 다공성 무기입자를 포함한다. 일 예로, 다공성 무기입자는 다공성 무기 산화물, 다공성광물분말로 이루어진 그룹 중 하나이상일 수 있다. 예를 들면, 다공성 무기입자는, 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화철(Fe2O3), 산화타이타늄(TiO2), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 석회석(CaCO3), 돌로마이트(CaMg(CO3)2), 활석(Mg3Si4O10(OH)2), 산화은(Ag2O), 산화크로늄(Cr2O3), 산화코발트(CoO2), 산화구리(CuO), 산화아연(ZnO)로 이루어진 그룹 중 하나 이상일 수 있다.
다공성 무기입자는 처리수와 함께 패킹층(200)에 공급된다. 다공성 무기입자는 앞서 예시된 처리수방출부(500)의 처리수 공급관(410) 및 처리수 분사관(420) 내부를 처리수와 함께 이동하여 패킹층(200)에 공급될 수 있다. 다공성 무기입자는 분말 플라즈마 처리장치(700)에서 플라즈마 처리된 후 처리수에 혼합된다.
분말 플라즈마 처리장치(700)는 다공성 무기입자에 플라즈마를 가하여 표면 개질시키고, 개질된 다공성 무기입자를 상기 수중방전장치로 공급한다. 분말 플라즈마 처리장치(700)는 다공성 무기입자의 플라즈마 처리를 위한 구성을 갖는다. 도시하지는 않았지만, 예를 들면, 분말 플라즈마 처리장치(700)는 다공성 무기입자를 수용하는 반응기 및 반응기 내로 플라즈마를 형성하는 플라즈마장치를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 반응기의 형상에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 원통 형상으로 이루어져서 다공성 무기입자를 수용하는 수용공간을 형성할 수 있다. 플라즈마장치의 구조에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 반응기의 수용공간 내에 설치되어 플라즈마를 발생시키는 방전전극 및 방전전극으로 고전압을 인가하는 전원공급장치를 포함하는 형태일 수 있다. 이러한 경우, 분말 플라즈마 처리장치(700)는 반응기로부터 수중방전장치(600)를 향해 연장된 공급관을 통해 수중방전장치(600)와 연결될 수 있고, 상기 공급관을 통해 플라즈마에 의해 개질된 다공성 무기입자를 수중방전장치(600) 내로 공급할 수 있다.
이하에서는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템을 이용하여 유해가스 및 복합악취를 제거하는 과정에 대해 설명한다.
우선적으로, 다공성 무기입자를 플라즈마 처리한다. 이를 위해, 다공성 무기입자는 분말 플라즈마 처리장치(700)로 공급되어 분말 플라즈마 처리장치(700)에 의해 플라즈마 처리된다. 플라즈마 처리된 다공성 무기입자는 개질된다. 즉, 다공성 무기입자의 흡착력이 증대된다.
이후, 플라즈마 처리된 다공성 무기입자는 유체와 함께 수중방전장치(600) 내로 공급된다. 수중방전장치(600)는 유체 내에 플라즈마를 발생시키고, 이에 의해 유체 및 다공성 무기입자는 플라즈마 처리된다. 이때 다공성 무기입자는 한번 더 개질된다. 즉, 다공성 무기입자의 흡착력은 더욱 증대된다. 이와 같이 수중방전장치(600)는 다공성 무기입자를 포함하는 처리수를 생성한다.
처리수의 생성과 함께 유해악취가스는 유해가스공급부(300)를 통해 가스처리탱크(100) 내로 공급된다. 이때 유해악취가스는 가스처리탱크(100)의 하단으로부터 가스처리탱크(100)의 종방향을 따라 상승하도록 공급된다.
다공성 무기입자를 포함한 처리수는 처리수공급부(400)를 통해 패킹층(200)의 사이로 공급된다. 이때 처리수는 앞서 예시된 처리수공급부(400)를 구성하는 처리수 공급관(410) 및 처리수 분사관들(420)을 통과하게 되는데, 다공성 무기입자는 각 관의 내면에 충돌하면서 이동한다. 이에 의해 각 관들의 내면에 부착되어 있는 침전물을 흡착하여 제거하거나 침전물의 부착을 방지하게 된다.
패킹층(200)의 사이로 공급된 처리수는 각 패킹층(200)을 통과하면서 활성라디칼 및 다공성 무기입자가 유해악취가스와 접촉하는 것에 의해 유해악취가스를 정화시키게 된다. 이때 다공성 무기입자는 유해악취가스의 유해 성분들을 흡착하게 된다.
이 과정에서 처리수의 유체 및 다공성 무기입자는 각 패킹층(200)을 통과하게 되는데, 유체는 각 패킹층(200)을 구성하는 수용부(220)가 메쉬 형태이므로 수용부(220) 및 유해가스처리물질들(210)을 원활히 이동하며, 다공성 무기입자는 메쉬 형태로 이루어진 중공관(230)을 통해 패킹층(200)을 통과한다. 이때, 다공성 무기입자는 유체와 함께 수용부(220)의 상면부로 낙하되어 경사진 상면부를 따라 이동할 수 있고, 다수의 중공관(230)을 통해 원활하게 패킹층(200)을 통과할 수 있다.
처리수가 각 패킹층(200)을 모두 통과하게 되면 처리수는 처리수방출부(500)를 통해 가스처리탱크(100)의 내부로부터 수중방전장치(600)로 이동된다. 이때 역시 처리수에 포함된 다공성 무기입자는 처리수방출부(500)의 관 내부의 파울링을 제거하게 된다. 수중방전장치(600)는 처리수방출부(500)를 통해 유입된 처리수를 플라즈마 처리하며, 플라즈마 처리된 처리수는 다시 가스처리탱크(100) 내로 순환된다.
이러한 유해가스처리 과정을 거쳐 외부로 배출되는 가스로부터 일산화탄소(NO) 및 이산화탄소(NO2)의 농도를 측정하였다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템을 이용한 유해가스처리 과정에서 배출되는 일산화탄소(NO)의 농도 측정 결과를 나타내는 그래프이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템을 이용한 유해가스처리 과정에서 배출되는 이산화탄소(NO2)의 농도 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 각각의 그래프에서 검은색의 경우 수중방전 처리하지 않은 경우의 결과를 나타내고, 빨간색의 경우 5분(min.) 동안 수중방전 처리한 결과를 나타내고, 파란색의 경우 10분(min.) 동안 수중방전 처리한 결과를 나타내고, 녹색의 경우 20분(min.) 동안 수중방전 처리한 결과를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b에 나타난 바와 같이 수중방전 처리되어 배출되는 가스에 함유된 일산화탄소(NO) 및 이산화탄소(NO2)의 농도가 줄어들었음을 확인할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템은 유해악취가스를 정화하기 위한 처리수에 다공성 무기입자가 포함되어, 다공성 무기입자 및 유체가 각 유로를 통과할 때 유로 내면에 부착되어 있는 침전물을 흡착하여 제거하거나 침전물의 부착을 방지하게 된다. 따라서 유로 내의 파울링을 억제한다.
또한 다공성 무기입자는 유체와 혼합되기 전에 플라즈마 처리되며, 유체와 혼합된 다공성 무기입자는 또 다시 수중방전장치(600) 내에서 플라즈마 처리되므로 다공성 무기입자의 흡착력은 매우 증대된다. 이에 의해 다공성 무기입자는 유해악취가스에 포함된 유해 성분들을 효과적으로 흡착할 수 있다.
또한 플라즈마 발생을 위한 수중 플라즈마 장치로서 모세관 방전전극을 이용하는 수중 모세관 플라즈마 장치를 이용함에 따라 수중 플라즈마 발생을 위한 설비가 경량화 될 수 있고, 모세관 플라즈마 방전에 의하여 생성된 활성종들의 농도 및 유체 내 체류 시간을 증가시키게 되므로 유해악취가스 정화를 위한 처리수에 활성종들이 고르게 분포될 수 있고, 활성종들이 고르게 분포된 처리수를 이용함에 따라 유해악취가스를 효과적으로 정화할 수 있다.
따라서 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 및 복합악취 제거 시스템은 유해악취처리 과정에서 처리수를 순환시키는 유로 내의 파울링을 억제하고, 유해악취가스를 효과적으로 정화시킬 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 가스처리탱크;
    상기 가스처리탱크 내에 종방향으로 하나 이상 위치하는 패킹층;
    상기 가스처리탱크의 하단으로 유해악취가스를 공급하기 위한 유해가스공급부;
    상기 패킹층 상부 또는 상기 패킹층 사이로 처리수를 공급하는 처리수공급부;
    상기 가스처리탱크 하단에 설치되어 상기 가스처리탱크 내부로부터 처리수를 방출하기 위한 처리수방출부;
    상기 처리수방출부를 통해 방출되는 처리수가 유입되고 유입된 처리수 내에플라즈마를 발생시키는 수중방전장치를 포함하고,
    상기 처리수는 다공성 무기입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패킹층은,
    유해가스처리물질;
    상기 유해가스처리물질을 수용하기 위한 내부공간을 갖는 메쉬 형태의 수용부; 및
    상기 수용부 내에 다수 배치되고, 메쉬 형태로 이루어지고, 상기 다공성 무기입자의 이동 가능한 통로를 형성하는 중공관을 포함하고,
    상기 수용부의 상면부는 구배져있는 것을 특징으로 하는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수중방전장치는 모세관 방전전극을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 무기입자는 다공성 무기 산화물 및 다공성 광물분말로 이루어진 그룹 중 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 무기입자는,
    이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화철(Fe2O3), 산화타이타늄(TiO2), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 석회석(CaCO3), 돌로마이트(CaMg(CO3)2), 활석(Mg3Si4O10(OH)2), 산화은(Ag2O), 산화크로늄(Cr2O3), 산화코발트(CoO2), 산화구리(CuO), 산화아연(ZnO)로 이루어진 그룹 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 다공성 무기입자 플라즈마 처리장치를 더 포함하고,
    상기 다공성 무기입자 플라즈마 처리장치는 상기 다공성 무기입자에 플라즈마를 가하여 표면 개질시키고, 개질된 다공성 무기입자를 상기 수중방전장치로 공급하는 것을 특징으로 하는 유해가스 및 복합악취 제거 시스템.
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