KR101576125B1 - 하이브리드 악취 저감장치 - Google Patents

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KR101576125B1 KR1020150071553A KR20150071553A KR101576125B1 KR 101576125 B1 KR101576125 B1 KR 101576125B1 KR 1020150071553 A KR1020150071553 A KR 1020150071553A KR 20150071553 A KR20150071553 A KR 20150071553A KR 101576125 B1 KR101576125 B1 KR 101576125B1
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Abstract

광촉매가 충진된 광촉매 충진층 및 상기 광촉매 충진층 하부에 배치되는 기체/액체 분리층(Demister층)을 포함하는 광촉매 반응탑 및 상기 광촉매 반응탑 전단에 병류식 습식 세정탑이 배치된 하이브리드 악취 저감장치가 개시된다. 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치에서, 악취를 일으키는 악취가스를 포함하는 처리대상가스는 상기 병류식 습식 세정탑의 상부로부터 유입되어 상기 병류식 습식 세정탑에서 상기 처리대상가스와 상기 병류식 습식 세정탑에서 분사되는 분사액이 서로 병류로 흐르게 되고, 그런 후 상기 처리대상가스는 상기 광촉매 반응탑의 저부로부터 유입되어 상부로 흐르고 상기 기체/액체 분리층에 의하여 액적이 제거된 상태에서 상기 광촉매 충진층에 유입되어 광촉매 반응에 의하여 처리되는 것이다. 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치는 광촉매 반응기에서 누수현상이 없고 또한 광촉매의 마모가 거의 없어 내구성이 향상되면서도 광촉매 반응 효율이 우수하다. 또한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치는 악취가스를 포함하는 처리대상가스의 유속을 증가시켜 운전할 수 있기 때문에 단위크기당 처리용량을 증가시킨다. 즉, 장치의 소형화를 달성할 수 있다.

Description

하이브리드 악취 저감장치{Hybrid Bad Smell Decreasing Equipment}
본 발명은 하이브리드 악취 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 습식 스크러버와 광촉매 반응기를 복합화하여 하수처리장, 퇴비공장, 육가공공장, 사료공장, 폐수 펌프장, 고형물 탈·건조기, 음식물 쓰레기 처리장치 등과 같은 다양한 생활악취 발생원에서 주변의 공기중으로 확산되는 복합악취를 획기적으로 저감하는 하이브리드 악취 저감장치에 관한 것이다.
습식 스크러버는 배기가스에 세정액을 분사하여 배기가스에 포함된 유해가스를 물에 흡수하여 제거하는 장치로서 일반적으로 사용된다. 세정액에는 유해가스와 반응할 수 있는 각종 화학약품이 첨가될 수 있다.
특허등록 제10-1140251호(2012. 04. 19. 등록)는 침액식 스크러버를 개시한다. 통상적인 습식 스크러버는 배기가스가 세정탑의 저부로 들어와서 상부로 배출되고, 즉 배기가스는 상부로 흐르고, 세정액는 상부에서 하부로 분사되어 흐르는 향류식이다. 반면에 이 특허발명의 습식 스크러버는 배기가스가 세정탑의 상부로 들어와서 하부로 흐르고, 세정액은 상부에서 하부로 흐르는 병류식이다. 이 특허발명은 이에 더하여 배기가스를 집수조에 수집된 세정액을 통과하도록 설계함으로써 세정효과를 더욱 향상시킨 것이다. 한편, 특허등록 제10-1180064호, 특허등록 제10-1180066호 및 에도 유사한 구조의 침액식 스크러버가 개시되어 있다.
상기한 특허발명들 이외에도 병류식 습식 스크러버의 구조가 특허등록 제10-1173036호 및 특허공개 제10-2014-0067069호(2014. 06. 03. 공개)에 채용되었다.
한편, 본 출원인의 특허등록 제10-0957433호(2010. 05. 03. 등록; 이하 '본 출원인의 이전 특허발명'이라 함)는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치를 개시한다. 이 특허발명은 광촉매 반응을 습식 세정탑(스크러버)에서 구현한 것이다. 이 특허발명은 광촉매 반응을 습식 세정탑에서 구현하기 위하여, 습식 세정탑에서 분사하는 세정액에 이산화티탄 분말을 포함시켰다. 즉, 이산화티탄 슬러리에 의하여 광촉매 반응을 구현하였다. 이 특허발명은 이에 더하여, 습식 세정탑에 광촉매 반응기를 추가로 설치하였다. 광촉매 반응기에는 볼 형태의 이산화티탄 촉매가 충진된 촉매층으로 형성되는 것이다.
상기한 본 출원인의 이전 특허발명은 습식 세정탑에 볼 형태의 광촉매가 충진된 광촉매 반응기를 구현하기 때문에 광촉매 반응기의 효율은 우수하게 구현된다고 할 수 있으나 분사되는 세정액으로 인하여 광촉매의 마모가 심하여 내구성이 떨어진다는 단점이 있을 뿐만 아니라 분사되는 세정액으로 인하여 광촉매 반응을 위하여 설치되는 자외선 램프에 미세한 누수현상이 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위한 광촉매 반응기의 설계가 까다로워 경제성이 저하된다는 문제점이 있었다.
한편, 통상적인 향류식 습식 스크러버는 세정탑의 저부로 처리대상가스가 유입되기 때문에 처리대상가스는 세정탑 내부에서 균일한 흐름을 형성하지 못하고, 한 쪽으로 치우친 흐름을 형성하게 된다. 이러한 현상은 향류식 습식 스크러버의 처리능력을 저하시키는 요인이 되기 때문에 습식 스크러버에서 처리대상가스의 흐름을 균일하게 형성할 필요가 있다.
이에, 본 발명자는 습식 세정탑에 광촉매 반응기를 사용하면서도 상기한 문제점이 없이 광촉매 반응 효율을 동등하게 유지할 수 있고, 또한 세정탑 내부에서 처리대상가스의 균일한 흐름을 형성할 수 있는 구조 설계에 노력한 결과 본 발명에 이르게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 광촉매 반응기에서 누수현상이 없고 또한 광촉매의 마모가 거의 없어 내구성이 향상되면서도 광촉매 반응 효율이 우수한 하이브리드 악취 저감장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 제거하고자 하는 유해가스 또는 악취가스를 포함하는 처리대상가스의 유속을 증가시키더라도 운전할 수 있어 단위 크기당 처리용량을 증가시킬 수 있는, 즉 장치의 소형화를 달성할 수 있는 하이브리드 악취 저감장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 장치 내에서 처리대상가스의 균일한 흐름을 형성함으로써 장치의 효율성을 향상시키는 하이브리드 악취 저감장치를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 다른 목적 및 이점은 아래에 기재된 본 발명에 대한 상세한 설명에 의하여 충분히 이해될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 악취 저감장치는 광촉매가 충진된 광촉매 충진층 및 상기 광촉매 충진층 하부에 배치되는 기체/액체 분리층, 예를 들어 데미스터(Demister)층을 포함하는 광촉매 반응탑 및 상기 광촉매 반응탑 전단에 배치된 병류식 습식 세정탑을 포함한다. 본 발명에서, 악취를 일으키는 악취가스를 포함하는 처리대상가스는 상기 병류식 습식 세정탑의 상부로부터 유입되어 상기 병류식 습식 세정탑에서 상기 처리대상가스와 상기 병류식 습식 세정탑에서 분사되는 분사액이 서로 병류로 흐르게 되고, 그런 후 상기 처리대상가스는 상기 광촉매 반응탑의 저부로부터 유입되어 상부로 흐르고 상기 기체/액체 분리층에 의하여 액적이 제거된 상태에서 상기 광촉매 충진층에 유입되어 광촉매 반응에 의하여 처리되는 것이다.
상기 병류식 습식 세정탑의 단면적 대 상기 광촉매 반응탑의 단면적의 비율은 1:2.3 ~ 1:5.8의 범위인 것이 바람직하다.
상기 저감장치는 상기 처리대상가스의 유속이 상기 병류식 습식 세정탑에서 11.7 ~ 26.5 m/s의 범위이고, 상기 광촉매 반응탑에서 2.0 ~ 5.0 m/s의 범위인 상태로 운전되는 것이 바람직하다.
상기 광촉매 반응탑의 저부에는 집수조가 형성되어 있고, 상기 병류식 습식 세정탑의 저부는 수평으로 꺾여 상기 광촉매 반응탑의 저부 측면을 관통한 후 다시 수직으로 꺾여 상기 집수조에 잠기는 상태로 형성됨으로써 상기 병류식 습식 세정탑에 분사된 세정액은 상기 집수조에 수집되고, 상기 처리대상가스는 상기 병류식 습식 세정탑에서 처리된 후 상기 집수조에 수집된 상기 세정액을 관통한 후 상기 광촉매 반응탑 상부로 흐르게 되어 균일한 흐름을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 광촉매 반응탑에서 상기 집수조와 상기 기체/액체 분리층 사이에는 향류식 습식 세정부가 설치되어 있는 것일 수 있다.
상기 습식 세정에 사용되는 세정액은 산화제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 산화제는 과산화수소, 차아염소산나트륨 및 클로로칼키로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 광촉매 반응탑 후단에는 수세탑이 더 설치되어 있고, 상기 수세탑은 세정액이 물만으로 이루어진 향류식 습식 세정탑으로 형성되는 것으로서, 저부에는 집수조가 배치되고 상부에는 기체/액체 분리층이 배치되며 상기 집수조와 상기 기체/액체 분리층 사이에는 습식 세정부가 배치되는 것이고, 상기 처리대상가스는 상기 수세탑의 저부로 유입되어 상부로 흐르면서 상기 습식 세정부에 대하여 향류로 처리되어 수세되는 것이 바람직하다.
상기 수세탑은 상기 향류식 습식 세정탑 전단에 배치되는 병류식 습식 세정탑을 더 포함하고, 상기 병류식 습식 세정탑은 상기 처리대상가스가 상부로 유입되어 상기 병류식 습식 세정탑에서 분사되는 분사액과 병류로 흐르게 하는 것이 바람직하다.
상기 수세탑에서 상기 병류식 습식 세정탑의 단면적 대 상기 향류식 습식 세정탑의 단면적의 비율은 1:2.3 ~ 1:5.8의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 한 양태에 따른 하이브리드 악취 저감장치는 또한 광촉매가 충진된 광촉매 충진층, 상기 광촉매 충진층 하부에 배치되는 기체/액체 분리층, 상기 기체/액체 분리층 하부에 배치되는 향류식 습식 세정부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 향류식 습식 세정부는 상기 광촉매 반응탑 저부에 배치되는 집수조, 상기 집수조와 상기 기체/액체 분리층 사이에 배치되는 세정액 분사기 및 상기 세정액 분사기(140) 아래에 배치되는 기체/액체 접촉 충진층을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하이브리드 악취 저감장치는 광촉매 반응기에서 누수현상이 없고 또한 광촉매의 마모가 거의 없어 내구성이 향상되면서도 광촉매 반응 효율이 우수하다. 또한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치는 악취가스를 포함하는 처리대상가스의 유속을 증가시켜 운전할 수 있기 때문에 단위크기당 처리용량을 증가시킨다. 즉, 장치의 소형화를 달성할 수 있다. 또한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치는 장치내에서 처리대상가스의 균일한 흐름을 형성함으로써 장치의 처리용량을 증가시키고 그래서 경제성을 향상시킨다. 즉, 장치의 효율성을 향상시킨다. 또한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치는 습식 세정탑의 단면적을 극소화함으로써 처리대상가스와 세정액의 접촉을 극대화하여 악취가스의 흡수 및 반응 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 하이브리드 악취 저감장치의 개략적 구조를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 하이브리드 악취 저감장치는 하수처리장, 퇴비공장, 육가공공장, 사료공장, 폐수 펌프장, 고형물 탈·건조기, 음식물 쓰레기 처리장치 등과 같은 다양한 생활악취 발생원에서 주변의 공기중으로 확산되는 복합악취를 획기적으로 저감하는 것이다. 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 광촉매 반응탑(100)과 병류식 습식 세정탑(200)을 포함한다.
광촉매 반응탑(100)은 광촉매가 충진된 광촉매 충진층(110) 및 그 하부에 배치되는 기체/액체 분리층(120), 예를 들어 데미스터(Demister)층을 포함한다. 여기에서, 광촉매 충진층(110)은 본 출원인의 이전 특허발명에서 사용하는 광촉매 반응기와 동일한 것으로서, 볼 형태의 광촉매가 충진된 촉매층이다. 광촉매 반응을 위하여 자외선 램프가 설치됨은 물론이다. 기체/액체 분리층(120)은 통상적인 습식 스크러버에서 사용하는 것과 동일한 것으로서, 광촉매 충진층(110)으로 유입되는 처리대상가스로부터 세정액을 충분히 분리함으로써 광촉매 충진층(110)이 처리대상가스와 함께 유입되는 세정액에 의하여 마모되거나 광촉매 반응을 위하여 설치된 자외선 램프에 미세한 누수현상이 발생하지 않게 하는 것이다.
그러나, 기체/액체 분리층(120)은 광촉매 반응탑(100) 내에서 광촉매 충진층(110) 바로 아래에 설치되어 있기 때문에, 더욱 구체적으로 언급하면, 기체/액체 분리층(120)에 의하더라도 처리대상가스에는 아주 적은 양이지만 수분이 포함되어 광촉매 충진층(110)에 공급되기 때문에 광촉매 반응은 여전히 효율적으로 수행된다. 여기에서 언급된 수분은 그것에 의하여 광촉매 충진층(110)의 마모가 일어나지 않고 또한 자외선 램프에 미세한 누수현상이 발생하지 않을 정도의 상태로서 미세한 물방울과 수증기 사이의 어떤 상태 정도로 여겨지거나 또는 수증기화된 상태에 가까운 것으로 여겨진다. 따라서, 본 발명은 습식 세정부 후단에 기체/액체 분리층(120)을 가지는 광촉매 반응탑(100)을 배치함으로써 광촉매 충진층(120)에 세정액이 공급되지는 않지만 수증기화된 수분이 공급되게 하여 광촉매 반응의 활성을 유지하면서 광촉매 충진층(110)의 마모와 자외선 램프에 대한 미세한 누수현상을 방지한다.
이를 위하여, 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치(10)는 광촉매 반응탑(100)에서 기체/액체 분리층(120) 하부에 습식 세정부를 배치할 수 있다. 이러한 습식 세정부는 통상적인 향류식 습식 스크러버와 같은 구성으로 이루어질 수 있는데, 광촉매 반응탑(100) 저부에 세정액이 수집되는 집수조(130)가 마련되고, 집수조(130)와 기체/액체 분리층(120) 사이에 세정액 분사기(140)가 배치되며 세정액 분사기(140) 아래에 기체/액체 접촉 충진층(150)을 두어 처리대상가스와 세정액 간의 접촉면적을 넓게 한다.
집수조(130)에는 세정액의 수위 및 세정액의 상태를 관찰하기 위하여 세정액 투시창(132)이 마련되어 있다. 또한 집수조(130)에는 집수조(130)로부터 세정액을 완전히 비우고 집수조(130)를 정비하기 위하여 세정액 배출배관(134)이 연결되어 있다. 세정액 배출배관(134)에는 밸브가 장착되어 있고, 그러한 밸브를 열면 집수조(130)에 있는 세정액은 세정액 배출배관(134)을 통하여 외부로 배출된다. 한편, 집수조(130)에 있는 세정액의 pH를 점검하기 위하여 집수조(130)에는 pH 측정기(500)가 설치되어 있다.
한편, 상기에서 언급한 광촉매 반응탑(100)에 배치되는 향류식 습식 세정부를 대신하여 또는 그것에 더하여, 광촉매 반응탑(100) 전단에는 병류식 습식 세정탑(200)이 배치된다. 병류식 습식 세정탑(200)은 세정액 분사기(210) 및 세정액 분사기(210) 하부에 배치되는 기체/액체 접촉 충진층(220)을 포함한다. 병류식 습식 세정탑(200)에서 악취를 일으키는 악취가스를 포함하는 처리대상가스는 송풍기(400)에 의하여 유입배관을 통하여 병류식 습식 세정탑(200)의 상부로부터 유입된다. 즉, 병류식 습식 세정탑(200)에서 처리대상가스는 상부에서 하부로 흐른다. 세정액 분사기(210)에 의하여 분사되는 세정액도 또한 상부에서 하부로 흐른다. 따라서, 병류식 습식 세정탑(200)에서 처리대상가스와 세정액은 동일한 흐름방향을 가진다. 도 1에는 병류식 습식 세정탑(200)에 습식 세정부가 2단으로 형성되어 있는 예가 도시되어 있다.
병류식 습식 세정탑(200)의 저부에도 세정액을 집수하는 집수조가 형성되도록 구성할 수도 있으나, 구조의 간단성과 습식 세정 효율성을 향상시키기 위하여 집수조는 광촉매 반응탑(100)에만 두는 것이 바람직하다.
병류식 습식 세정탑(200)에 분사되는 세정액이 광촉매 반응탑(100) 저부에 배치된 집수조(130)에 수집되도록 하기 위하여, 병류식 습식 세정탑(200)의 저부에는 저부 절곡부(230)가 마련되는 것이 바람직하다. 저부 절곡부(230)는 수직으로 배치된 병류식 습식 세정탑(200)으로부터 1차적으로 수평으로 꺾인 수평부(232) 및 수평부(232)로부터 2차적으로 수직으로 꺾인 수직부(234)로 구성된다. 이때, 수평부(232)는 광촉매 반응탑(100)의 저부 측면을 관통하여 배치되고, 수직부(234)는 집수조(130)에 수집된 세정액에 잠기는 상태로 배치된다. 수직부(234)가 집수조(130)의 세정액에 잠기는 정도는 수직부(234)를 흐르는 처리대상가스가 집수조(130)의 세정액을 통과할 때 큰 압력 변화 없이 흐를 수 있게 하는 정도이면 족하다. 그러한 정도는 대체적으로 5~15cm 정도이면 만족스럽다. 만약 수직부(234)가 집수조(130)의 세정액에 너무 깊이 잠기게 되면 처리대상가스가 집수조(130)의 세정액을 통과할 때 큰 압력변화를 일으키게 되고, 더욱 심한 경우에는 초기 상태에서는 집수조(130)의 세정액을 통과하지 못하다가 병류식 습식 세정탑(200)에서 처리대상가스가 누적되어 처리대상가스의 압력이 증가한 후에야 비로소 집수조(130)의 세정액을 통과하게 되고 또한 통과할 때 큰 충격이 발생하게 되어 장치의 운전을 어렵게 할 수 있다.
이와 같이, 병류식 습식 세정탑(200)의 저부에 저부 절곡부(230)를 형성하면, 광촉매 반응탑(100)의 저부로 유입되는 처리대상가스는 집수조(130)의 세정액을 관통한 후 광촉매 반응탑(100)에서 한쪽으로 치우치지 않고 균일하게 분포되기 때문에 처리대상가스의 편류현상이 방지된다. 즉, 처리대상가스는 광촉매 반응탑(100)에서 균일한 흐름을 형성하게 되어 장치의 효율성이 향상된다.
한편, 병류식 습식 세정탑(200)은 처리대상가스의 높은 유속으로도 장치의 운전을 가능하게 하기 위하여, 광촉매 반응탑(100)보다 작은 단면적을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
통상적인 향류식 습식 스크러버에서 처리대상가스의 유속이 2.4m/s를 넘게 되면 분사되는 세정수는 처리대상가스의 상승 흐름에 의하여 낙하되지 못하고 처리대상가스에 실려 상승하게 되어 세정탑의 상부로 누출된다. 그러면 습식 스크러버의 효율은 크게 저하되므로, 통상적인 향류식 습식 스크러버는 통상적으로 2.4m/s의 유속을 넘지 않는 조건에서 운전되며, 보통 0.9~1.8 m/s의 유속 조건에서 운전된다. 통상의 습식 스크러버는 이러한 조건에서 운전되어야 하기 때문에 장치의 크기 대비 처리용량이 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 통상의 습식 스크러버의 문제점을 해결하기 위하여, 병류식 습식 세정탑(200)을 광촉매 반응탑(100)에 조합한 것이다. 이때, 병류식 습식 세정탑(200)의 단면적은 광촉매 반응탑(100)의 단면적보다 작게 설정되는데, 바람직하게는 병류식 습식 세정탑(200)의 단멱적 대 광촉매 반응탑(100)의 단면적의 비율을 1:2.3 ~ 1:5.8의 범위이고, 더욱 바람직하게는 1:2.3 ~1:3.3의 범위이다. 또한 광촉매 반응탑(100)에서 처리대상가스의 유속은 2.0 ~ 5.0 m/s의 범위로 설정되고, 병류식 습식 세정탑(200)에서는 11.7 ~ 26.5 m/s의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 병류식 습식 세정탑(200)에서 처리대상가스의 유속이 26.5 m/s를 초과하게 되면 광촉매 반응탑(100)에서 처리대상가스의 유속이 5.0 m/s를 초과하게 되고, 그러면 세정액이 기체/액체 분리층(120)에 의하여 충분히 분리되지 않고 광촉매 충진층(110)으로 유입되기 때문에 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 없게 된다.
본 발명의 저감장치(10)에서 습식 세정을 위하여 사용되는 세정액은 산화제를 포함한다. 산화제로는 과산화수소, 차아염소산나트륨, 클로로칼키 등이 사용될 수 있다. 처리대상가스에 포함된 악취가스는 습식 세정에 의하여 물에 용해된 후 산화제에 의하여 산화됨으로써 안정한 염 형태로 물에 용해되어 제거되며, 그럼으로써 물에 용해된 악취가스가 물로부터 증발하여 다시 가스 상태로 변화되는 것이 방지된다. 세정액에서 산화제 농도는 적절하게 선택하여 사용할 수 있는데, 예를 들어 0.01 내지 2 %의 농도로 선택될 수 있으며, 바람직하게는 대략 0.5%의 농도가 적합하다.
본 발명의 하이브리드 악취 저감장치(10)에서 집수조(130)에 수집된 세정액이 세정액 분사기(140 및 210)에 의하여 분사되는 과정을 반복하기 위하여 세정액 순환펌프(700)가 마련된다. 세정액 순환펌프(700)는 집수조(130)로부터 세정액을 유입하기 위하여 그리고 세정액 분사기(140 및 210)로 세정액을 유출시키기 위하여 세정액 순환배관(710)에 연결되어 있다. 세정액 순환배관(710)에 의하여 순환되는 세정액의 온도를 낮춤으로써 세정액에 의한 악취가스의 흡수를 향상시키기 위하여 세정액 순환배관(710)에는 냉동기(1100)가 설치될 수 있다. 세정액 순환배관(710)에는 밸브(712)가 장착되어 세정액의 순환을 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 저감장치(10)를 사용하게 되면, 순환하는 세정액에는 악취가스가 물에 흡수됨에 따라 염이 형성되거나 악취가스가 산화제에 의하여 산화됨으로써 염이 형성되어 고체로 석출될 수 있다. 이렇게 고체로 석출된 염은 세정액 순환배관(710)을 막거나 특히 세정액 분사기(140 및 210)를 막을 수 있다. 따라서, 이렇게 고체로 석출된 염은 순환되는 세정액으로부터 적절하게 제거시켜야 한다.
이를 위하여, 본 발명의 저감장치(10)에는 세정액 염 배출용 탱크(900)가 마련된다. 세정액 염 배출용 탱크(900)에는 공업용수 공급배관(910)과 액상 산화제 공급배관(920)이 설치되고, 또한 세정액 염 배출배관(970)이 설치된다. 세정액 염 배출용 탱크(900)는 또한 세정액 배출배관(930) 및 세정액 공급배관(940)에 의하여 세정액 순환배관(710)에 연결된다. 세정액 염 배출용 탱크(900)에는 공업용수 공급배관(910)과 액상 산화제 공급배관(920)을 통한 공업용수와 액상 산화제의 공급에 의하여 세정액 순환배관(710)에서와 동일한 농도의 세정액이 채워진다. 세정액 순환배관(710)을 통하여 순환하는 세정액은 세정액 배출배관(930)을 통하여 세정액 염 배출용 탱크(900)로 유입되고, 세정액 공급배관(940)을 통하여 세정액 염 배출용 탱크(900)로부터 세정액 순환배관(710)으로 다시 들어오게 된다. 이러한 순환과정에서 세정액 염 배출용 탱크(900)에는 세정액에서 석출된 고체 염이 누적되어 하부에 가라앉게 된다. 세정액으로부터 석출된 고체 염이 충분히 많아지게 되면 밸브(980)를 열어 세정액 염 배출배관(970)을 통하여 배출하게 된다. 한편, 공업용수 공급배관(910)에는 밸브(950 및 960)이 설치되어 있는데, 밸브(950 및 960)를 모두 열어 공업용수를 세정액 염 배출용 탱크(900)에 공급받을 수 있고, 밸브(950)는 닫고 밸브(960)는 연 상태에서 세정액 공급배관(940)을 통하여 세정액을 세정액 염 배출용 탱크(900)로부터 세정액 순환배관(710)으로 공급할 수 있다. 액상 산화제 공급배관(920)에도 밸브가 설치되지만 도 1에는 도시되지 않았다.
상기한 구성을 가지는 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치(10)는 광촉매 반응기에서 누수현상이 없고 광촉매의 마모가 거의 없으면서 광촉매 반응 효율을 우수하게 구현할 수 있다. 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치(10)는 또한 병류식 습식 세정탑(200) 및 광촉매 반응탑(100)에서 처리대상가스는 균일하게 흐르기 때문에 악취가스 제거요율을 우수하게 달성할 수 있고, 처리대상가스의 압력감쇄를 현저히 줄일 수 있다. 또한 광촉매 반응탑(100)의 단면적보다 병류식 습식 세정탑(200)의 단면적을 작게 함으로써 장치의 크기 대비 처리량을 향상시킬 수 있으며, 처리대상가스와 세정액의 접촉 기회를 최대로 함으로써 세정효율을 극대화하고, 세정액에서 석출되는 염을 세정액으로부터 적절하게 제거함으로써 세정액의 상태를 최적으로 유지하여 세정효율을 향상시킨다.
한편, 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치(10)에 의하면, 광촉매 반응탑(100)으로부터 배출되는 처리대상가스에서 광촉매 특유의 냄새가 날 수 있고, 악취가스에 암모니아가 포함된 경우 고추가루 냄새가 나는 염화암모늄이 미스트 형태로 미량으로 포함될 수 있고 또한 세정액에 포함된 산화제도 미스트의 형태로 미량으로 포함될 수 있다. 이러한 불쾌한 성분들을 제거하기 위하여, 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치(10)는 광촉매 반응탑(100) 후단에 수세탑(300)을 배치할 수 있다. 수세탑(300)은 연결배관(1000)을 통하여 광촉매 반응탑(100)에 연결된다.
수세탑(300)은 단일의 향류식 습식 세정탑(310)만으로 구성할 수도 있고, 향류식 습식 세정탑(310) 및 그것의 전단에 배치되는 병류식 습식 세정탑(320)으로 구성할 수도 있다. 수세탑(300)에서 세정액은 물만으로 이루어진다. 아래에서는 향류식 습식 세정탑(310)과 병류식 습식 세정탑(320)으로 구성되는 수세탑(300)에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
수세탑(300)에서 향류식 습식 세정탑(310)은 광촉매 충진층(110)이 없는 것을 제외하면 광촉매 반응탑(100)과 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있고, 병류식 습식 세정탑(320)은 병류식 습식 세정탑(200)과 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 향류식 습식 세정탑(310)은 그것의 저부에 집수조(311)가 배치되고 상부에는 기체/액체 분리층(316)이 배치되며, 집수조(311)와 기체/액체 분리층(316) 사이에는 습식 세정부(312 및 314)가 배치된다. 향류식 습식 세정탑(310)에서 처리대상가스는 그것의 저부로 유입되어 상부로 흐르고, 습식 세정부(312 및 314)에서 세정액은 상부에서 하부로 흐르는 것이다. 즉, 처리대상가스와 세정액은 서로 향류로 흐르게 되는 것이다. 습식 세정부는 세정액 분사기(312) 및 그것 아래에 배치되는 기체/액채 접촉 충진층(314)으로 구성된다.
병류식 습식 세정탑(320)은 향류식 습식 세정탑(310) 전단에 배치된다. 병류식 습식 세정탑(320)은 상부에 세정액 분사기(322) 및 그것 하부에 배치되는 기체/액체 접촉 충진층(324)을 포함한다. 도 1에는 향류식 습식 세정부가 1단으로 구성되어 있으나, 2단으로 구성하는 것도 가능하다.
병류식 습식 세정탑(320)에 분사되는 세정액이 향류식 습식 세정탑(310) 저부에 배치된 집수조(311)에 수집되도록 하기 위하여, 병류식 습식 세정탑(320)의 저부에는 저부 절곡부(326)가 마련되는 것이 바람직하다. 병류식 습식 세정탑(320)에 마련되는 저부 절곡부(326)는 병류식 습식 세정탑(200)에 마련되는 저부 절곡부(230)와 동일한 구조로 형성할 수 있다. 또한 병류식 습식 세정탑(320)의 단면적 대 향류식 습식 세정탑(310)의 단면적의 비율은 병류식 습식 세정탑(200)의 단면적 대 광촉매 반응탑(100)의 단면적의 비율과 동일하게 설정할 수 있다.
향류식 습식 세정탑(310) 및 병류식 습식 세정탑(320)에 대하여 상기에서 언급하지 않은 구성요소들 및 결합관계들은 광촉매 반응탑(100) 및 병류식 습식 세정탑(200)에 적용되는 구성요소들 및 결합관계들과 실질적으로 동일하게 적용된다.
이하에서는 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 하기에 제시된 실시예는 본 발명에 대한 예시일 뿐이므로, 그것에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예 1
상기에서 설명한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치를 사용하여 음식물 자원화 시설에서 발생하는 처리대상가스를 처리하였다. 이때, 병류식 습식 세정탑(200)에서 처리대상가스의 유속은 26.5 m/s였고, 광촉매 반응탑(100)에서의 처리대상가스의 유속은 2.4 m/s였다. 이러한 유속에서 안정적으로 운전됨을 확인하였다. 세정액의 분사는 병류식 습식 세정탑(200)의 세정액 분사기(210)에서 분당 26 리터였고, 광촉매 반응탑(100)의 세정액 분사기(140)에서 분당 26 리터였다. 광촉매 반응탑(100) 및 병류식 습식 세정탑(200)은 모두 원통 형상으로 형성된 것을 사용하였으며, 광촉매 반응탑(100)의 지름 및 길이는 600 mm 및 1500 mm이었고, 병류식 습식 세정탑(200)의 지름 및 길이는 200 mm 및 1500 mm이었다. 수세탑(300)에서의 조건도 위와 동일하게 설정하였다. 이러한 시험에 의하여 표 1과 같은 결과를 얻었다.
표 1
Figure 112015049233416-pat00001
실시예 2
실시예 1과 동일한 방식으로, 상기에서 설명한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치를 사용하여 하수처리장 탈수기 배출구에서 발생하는 처리대상가스를 처리하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2
Figure 112015049233416-pat00002
실시예 3
실시예 1과 동일한 방식으로, 상기에서 설명한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치를 사용하여 폐기물 매립장 첨출수 처리장에서 발생하는 처리대상가스를 처리하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
표 3
Figure 112015049233416-pat00003
실시예 4
실시예 1과 동일한 방식으로, 상기에서 설명한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치를 사용하여 하수처리장 건조기 배출구(기존 탈취탑)에서 발생하는 처리대상가스를 처리하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
표 4
Figure 112015049233416-pat00004
실시예 5
실시예 1과 동일한 방식으로, 상기에서 설명한 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치를 사용하여 하수처리장 중개펌프장 주변에서 발생하는 처리대상가스를 처리하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
표 5
Figure 112015049233416-pat00005
이상의 결과들에 의하면, 본 발명의 하이브리드 악취 저감장치는 복합악취를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다.
10: 하이브리드 악취 저감장치 100: 광촉매 반응탑
110: 광촉매 충진층 120: 기체/액체 분리층
130: 집수조 132: 세정액 투시창
134: 세정액 배출배관 140: 세정액 분사기
150: 기체/액체 접촉 충진층 200: 병류식 습식 세정탑
210: 세정액 분사기 220: 기체/액체 접촉 충진층
230: 저부 절곡부 232: 수평부
234: 수직부 300: 수세탑
310: 향류식 습식 세정탑 311: 집수조
312: 세정액 분사기 314: 기체/액체 접촉 충진층
316: 기체/액체 분리층 320: 병류식 습식 세정탑
322: 세정액 분사기 324: 기체/액체 접촉 충진층
326: 저부 절곡부 400: 송풍기
500,600: pH 측정기 700,800: 세정액 순환펌프
710,810: 세정액 순환배관 712,812: 밸브
900: 세정액 염 배출용 탱크 910: 공업용수 공급배관
920: 액상 산화제 공급배관 930: 세정액 배출배관
940: 세정액 공급배관 950,960,980: 밸브
970: 세정액 염 배출배관 1000: 연결배관
1100: 냉동기

Claims (12)

  1. 볼 형태의 광촉매가 충진된 광촉매 충진층 및 상기 광촉매 충진층 하부에 배치되는 데미스터(Demister)층을 포함하는 광촉매 반응탑 및 상기 광촉매 반응탑 직전 전단에 병류식 습식 세정탑이 배치된 하이브리드 악취 저감장치이고,
    악취를 일으키는 악취가스를 포함하는 처리대상가스는 상기 병류식 습식 세정탑의 상부로부터 유입되어 상기 병류식 습식 세정탑에서 상기 처리대상가스와 상기 병류식 습식 세정탑에서 분사되는 분사액이 서로 병류로 흐르게 되고, 그런 후 상기 처리대상가스는 상기 광촉매 반응탑의 저부로부터 유입되어 상부로 흐르고 상기 데미스터층에 의하여 액적이 제거된 상태에서 상기 광촉매 충진층에 유입되어 광촉매 반응에 의하여 처리되는 것이며,
    상기 병류식 습식 세정탑의 단면적 대 상기 광촉매 반응탑의 단면적의 비율은 1:2.3 ~ 1:5.8의 범위이고,
    상기 저감장치는 상기 처리대상가스의 유속이 상기 병류식 습식 세정탑에서 11.7 ~ 26.5 m/s의 범위이고, 상기 광촉매 반응탑에서 2.0 ~ 5.0 m/s의 범위인 상태로 운전되는 것임을 특징으로 하는 하이브리드 악취 저감장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 반응탑의 저부에는 집수조가 형성되어 있고, 상기 병류식 습식 세정탑의 저부는 수평으로 꺾여 상기 광촉매 반응탑의 저부 측면을 관통한 후 다시 수직으로 꺾여 상기 집수조에 잠기는 상태로 형성됨으로써 상기 병류식 습식 세정탑에 분사된 세정액은 상기 집수조에 수집되고, 상기 처리대상가스는 상기 병류식 습식 세정탑에서 처리된 후 상기 집수조에 수집된 상기 세정액을 관통한 후 상기 광촉매 반응탑 상부로 흐르게 되어 균일한 흐름을 형성하는 것임을 특징으로 하는 하이브리드 악취 저감장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광촉매 반응탑에서 상기 집수조와 상기 데미스터층 사이에는 향류식 습식 세정부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 악취 저감장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 습식 세정에 사용되는 세정액은 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 악취 저감장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 산화제는 과산화수소, 차아염소산나트륨 및 클로로칼키로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 하이브리드 악취 저감장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 반응탑 후단에는 수세탑이 더 설치되어 있고, 상기 수세탑은 세정액이 물만으로 이루어진 향류식 습식 세정탑으로 형성되는 것으로서, 저부에는 집수조가 배치되고 상부에는 데미스터층이 배치되며 상기 집수조와 상기 데미스터층 사이에는 습식 세정부가 배치되는 것이고, 상기 처리대상가스는 상기 수세탑의 저부로 유입되어 상부로 흐르면서 상기 습식 세정부에 대하여 향류로 처리되어 수세되는 것이며,
    상기 수세탑은 상기 향류식 습식 세정탑 직전 전단에 배치되는 병류식 습식 세정탑을 더 포함하고, 상기 병류식 습식 세정탑은 상기 처리대상가스가 상부로 유입되어 상기 병류식 습식 세정탑에서 분사되는 분사액과 병류로 흐르게 하는 것이며,
    상기 수세탑에서 상기 병류식 습식 세정탑의 단면적 대 상기 향류식 습식 세정탑의 단면적의 비율은 1:2.3 ~ 1:5.8의 범위인 것을 특징으로 하는 하이브리드 악취 저감장치.
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