KR101889395B1 - 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템 - Google Patents

산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향(Aroma) 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취를 각각 대응하여 처리하기 위하여 H2SO4스크러버(100), NaOH스크러버(200), OH-라디칼스크러버(300), 흡입팬(500), 워터스크러버(400)로 구성되어 있어 악취뿐만 아니라 다양한 향(Aroma)물질이 발생하는 사업장의 산성, 알칼리성, 중성 악취 및 향(Aroma)물질을 선택적으로 대응하여 처리함으로써 악취와 향(Aroma)물질이 혼합되어 발생하는 사업장의 악취 및 향(Aroma)물질을 동시에 효율적으로 제거 및 처리하여 국내 배출구 규제기준 중 복합악취측정법인 공기희석관능법(희석배수)를 배출구에서 기준치 이하로 처리하며, 악취가 아닌 향(Aroma)물질의 지속적 피폭에 의한 민원 발생을 해소시킬 수 있다.

Description

산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템{Small and odor removal system that occurs simultaneously in acidic, alkaline, neutral state, aroma}
본 발명은 악취뿐만 아니라 다양한 향(Aroma)물질을 취급하는 공장 및 산성, 알칼리성, 중성 악취가 혼합되어 발생하는 사업장과 산성, 알칼리성, 중성 악취 및 향(Aroma)물질이 혼합되어 발생하는 사업장의 악취 및 향(Aroma)물질을 동시에 제거 및 처리할 수 있도록 한 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템에 관한 것이다.
국내의 악취방지법은 제2조 제1항에서 "악취란 황화수소, 메류캅탄류, 아민류, 그 밖의 자극성 있는 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 말한다." 라고 정의 하고 있으며, 동조 제4항에서는 "복합악취란 두 가지 이상의 악취물질이 함께 작용하여 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 말한다." 라고 정의하고 있다.
그러나 상기에서 정의하고 있는 “불쾌감과 혐오감을 주는 냄새”가 악취방지법에서 지정하고 있는 22개 물질 및 화합물뿐만 아니라 우리가 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 냄새를 유발시키는 사업장에서도 악취에 대한 민원이 유발되는 경우가 있다. 그 대표적인 사례가 커피를 제조하는 공정에서 발생하는 커피 향, 산 분해 간장을 제조하는 공정에서 발생하는 간장 향, 짜장맛 라면 스프를 제조하는 공정에서 발생하는 짜장 향이 대표적 사례라고 할 수 있다.
상기의 공장에서 발생하는 냄새는 우리가 일상에서 많이 접하는 냄새일 뿐만 아니라 커피향의 경우는 기호식품으로 즐기는 향(Aroma) 물질이다. 그러나 그 냄새를 유발하는 공장주변에서 거주하는 사람에게는 24시간 365일 그 향에 접하게 되고 지속적으로 냄새에 피폭받게 됨으로 일정한 시간이 경과되면 냄새에 대한 피로감에 악취는 아니지만 “불쾌감과 혐오감을 주는 냄새”가 되어 관계기관에게 냄새에 대한 민원을 호소하게 된다.
또한, 국내의 악취공정 시험방법은 「공기희석관능법」과 「기기분석법」을 병행하여 측정한 후 악취규제기준을 설정하여 규제하고 있다. 그러나 「공기희석관능법」은 인간의 후각을 이용하여 분석함으로 「악취방지법」에서 지정하고 있는 22개의 물질 및 그 혼합물 이외에도 상기에서 제시한 커피 및 간장 공장 등 일상의 향(Aroma)물질을 분석자가 후각으로 감지함으로써 배출허용기기준(희석배수)을 높게 감지하는 결과를 초래한다. 따라서 이러한 향(Aroma)물질을 제조 및 취급하는 공장에서는 민원에 대한 대응이 어려울 뿐만 아니라, 높은 희석배수값에 대한 억울함을 호소하기도 한다.
본 발명과 관련된 종래기술로는 특허문헌 1 내지 3을 들 수 있는데, 특허문헌 1에는 하폐수 처리장, 분뇨처리장, 음식물쓰레기 처리시설, 축산시설 등 다양한 악취가스발생원에서 발생되는 암모니아, 메틸메르캅탄 가스 등을 처리하기 위한 약액세정식 탈취탑, 특히 부지면적을 최소화하기 위한 2단 단일탑을 이용하면서도 1단과 2단을 효율적으로 분리하여 산성 및 알칼리성 세정액이 혼합되지 않도록 하고, 나아가 알칼리가스와 산성가스가 혼합되는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 유동상 여재의 도입, 싸이클론 스트레이너의 채용, 각 세정부의 최종 방출부(또는 배기부)에 싸이클론 데미스터를 추가 구성한 산성 및 알칼리성 악취를 동시 정화하는 약액세정식 단일탑을 이용한 탈취시스템이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는 악취발생설비로부터 유입되는 악취가스의 악취원인물질 중 일부를 물에 용해시켜 제거하되, 상기 악취원인물질 중 산성의 악취원인물질을 중화하도록 외부로부터 알칼리물질을 투입하여 제거하는 산성중화모듈과, 상기 악취원인물질 중 알칼리성의 악취원인물질을 중화하도록 외부로부터 산성물질을 투입하여 제거하는 알칼리중화모듈을 포함하며, 상기 악취가스에 대응하여 상기 산성중화모듈과 상기 알칼리중화모듈을 연결하고 상기 산성중화모듈과 상기 알칼리중화모듈을 작동시키는 중화모듈 및 상기 중화모듈로부터 유입되는 상기 악취가스의 악취원인물질 중 나머지를 상기 물에 용해시켜 제거하되, 상기 악취원인물질을 산화시키도록 외부로부터 산화제를 투입하여 중성화하는 산화중성모듈과, 상기 악취원인물질을 환원시키도록 외부로부터 환원제를 투입하여 중성화하는 환원중성모듈을 포함하며, 상기 악취가스에 대응하여 상기 산화중성모듈과 상기 환원중성모듈을 연결하고 상기 산화중성모듈과 상기 환원중성모듈을 작동시키는 중성모듈을 포함하여 이루어진 복합악취 제거설비가 개시되어 있다.
특허문헌 3에는 하/폐수처리장, 음식물처리장, 슬러지 처리시설, 분뇨 처리장, 축산 분뇨 처리장 및 각종 산업단지 등에 처리과정에서 발생되는 배기가스를 송풍기와, 전처리세정부(200)와, 제1,2배기가스 산성 및 알칼리성세정부와, 후처리부(500)를 거처 처리하여 배기가스에서 악취를 손쉽게 포집하여 배기가스 중에 포함된 황화수소를 제거할 수 있으며, 복합성의 악취를 효과적으로 제거하도록 한 약액세정 탈취장치가 개시되어 있다.
한편, 상술한 종래기술에 의한 복합 탈취장치 및 악취제거설비에서는 흡착법, 약액세정법, 생물학적 처리법 등 단일기술을 이용하여 적용하고 있는 것이 실 사례이고 한계이며, 고농도 이고 다양한 향물질을 처리하는 데는 한계가 있다. 또한, 향(Aroma)물질은 저농도에서도 후각으로 잘 감지됨으로 완벽하게 처리를 하지 않으면 배출구에서 공기희석관능법에 의한 희석배수 값이 높게 산출되므로 이러한 문제를 극복할 수 있는 대책이 필요한 상황이다.
한국등록특허 제10-1588829호(2016.01.20.등록) 한국등록특허 제10-1766411호(2017.08.02.등록) 한국등록특허 제10-1653368호(2016.08.26.등록)
따라서 본 발명의 목적은 악취뿐만 아니라 다양한 향(Aroma)물질을 취급하는 공장 및 산성, 알칼리성, 중성 악취가 혼합되어 발생하는 사업장과 산성, 알칼리성, 중성 악취 및 향(Aroma)물질이 혼합되어 발생하는 사업장의 악취 및 향(Aroma)물질을 동시에 제거 및 처리할 수 있는 시스템을 제공하는 데 있으며, 특히, 향(Aroma)물질을 완전하게 제거 및 처리하여 악취관련 민원의 발생시 배출구에서 희석배수값을 산정할 때 향(Aroma)물질이 영향을 주지 않도록 하여, 악취방지법에서 지정하고 하고 있는 희석배수의 기준치를 만족할 수 있는 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취를 각각 대응하여 처리하기 위하여 냄새 및 악취가 유입되는 부위의 선단에 설치되는 H2SO4스크러버와, 상기 H2SO4스크러버의 후단에 설치되는 NaOH스크러버와, 상기 NaOH스크러버 후단에 설치되는 OH-라디칼스크러버와, 상기 OH-라디칼스크러버의 후단에 설치되는 흡입팬 및 상기 흡입팬의 후단에 설치되는 워터스크러버를 포함하여 이루어지는 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향(Aroma) 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템은 커피를 제조하는 공정 중 커피원두의 로스팅 공정 및 커피향의 추출공정에서 아주 효과적으로 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 커피향(Aroma) 물질이 동시에 처리되어 국내규제기준인 공기희석관능법에 의한 희석배수를 배출구에서 500배 이하로 처리하였으며, 식물성단백질을 염산으로 아미노분해 하여 생산하는 간장제조공정 에서도 효과적으로 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 간장향(Aroma) 물질이 동시에 처리하여 배출구에서 희석배수를 500배 이하로 국내 악취배출기준을 만족하였다. 따라서 본 발명은 고농도로 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향(Aroma) 물질이 동시에 발생하는 음식물처리장과 같은 냄새 발생사업장에도 적용이 가능하며 다양한 식품, 술 제조공정 등에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 냄새 및 악취제거 복합시스템의 구성도면이다
본 발명은 산성, 알칼리성, 중성계악취 및 다양한 향(Aroma)물질을 함유하고 있는 냄새를 제거 및 처리하고자 도 1에 도시된 바와 같이 복합시스템으로 구성되었다.
즉 산성, 알칼리성, 중성 및 향 물질은 각 물질 특성에 대응하여 제거할 수 있는 시스템을 복합적으로 구성함으로써 혼합된 악취 및 다양한 향으로 발생하는 냄새를 효율적으로 처리할 수 있도록 구성되었다.
이를 구체적으로 설명하면, 질소계 화합물 악취 및 알칼리성 냄새는 H2SO4약품이 혼합된 흡수액을 이용한 H2SO4스크러버(100)로 대응하여 처리하도록 하였다. H2SO4약품이 혼합된 흡수액은 H2SO4약품탱크(107)에서 설정된 pH메타(109)값에 따라 자동으로 H2SO4약품 공급 정량펌프(108)에 의해 H2SO4약품이 공급되며 급수시설(103)에서 공급되는 물과 혼합되어 산성 흡수액이 되며, 살수펌프(101)와 스프레이노즐(102)에 의해 충전층(105)에 분무 살수되고, 하부의 충전층(105)을 통과하는 질소계 화합물 악취 및 알칼리성 냄새는 상부의 충전층(105)에서 흡수되어 제거된다. 이러한 질소계 화합물인 암모니아의 흡수 반응식은 다음과 같다.
NH3 + H2O --> NH4+ + OH-
H2SO4 --> 2H+ + SO4-
2NH4+ + SO4- --> (NH4)2SO4
이때, 제거효율을 높이고자 살수되는 흡수액의 pH메타(109)값은 3~4로 설정하여 흡수효율을 높였다. 이렇게 흡수액에 의해 흡수된 질소계 화합물 악취 및 알칼리성 냄새는 흡수액 속에서 염(Salt)을 만들게 되고, 염(Salt)의 농도가 흡수액에 포화되지 않도록 흡수액 배출 자동밸브(104)에 의해 일정 시간에 따라 자동 배출되도록 하였다. 또한, 산성 흡수액이 다음 단계의 NaOH스크러버(200)시스템에 비산되어 혼합되지 않도록 데미스터(106)를 설치하였다.
본 발명에서, 유황계 화합물 악취 및 산성 냄새는 NaOH약품이 혼합된 흡수액을 이용한 NaOH스크러버(200)로 대응하여 처리하도록 하였다. NaOH약품이 혼합된 흡수액은 NaOH약품탱크(207)에서 설정된 pH메타(209)값에 따라 자동으로 NaOH약품 공급 정량펌프(208)에 의해 NaOH약품이 공급되며, 급수시설(203)에서 공급되는 물과 혼합되어 알칼리성 흡수액이 되며, 살수펌프(201)와 스프레이 노즐(202)에 의해 충전층(205)에 분무되고 하부의 충전층(205)을 통과하는 유황계 화합물 악취 및 산성 냄새는 상부의 충전층(205)에서 흡수되어 제거된다. 이러한 유황계 화합물인 황화수소의 흡수 반응식은 다음과 같다.
H2S + H2O --> SO4+ + 4H-
NaOH --> Na+ + OH-
2Na+ + SO4- --> Na2SO4
이때, 제거효율을 높이고자 살수되는 흡수액의 pH값은 9~10으로 설정하여 흡수효율을 높였다. 이렇게 흡수액에 의해 흡수된 유황계 화합물 악취 및 산성 냄새는 흡수액 속에서 염(Salt)을 만들게 되고, 염(Salt)의 농도가 흡수액에 포화되지 않도록 흡수액 배출 자동밸브(204)에 의해 일정 시간에 따라 자동 배출되도록 하였다. 또한, 산성 흡수액이 다음 단계의 OH-라디칼스크러버(300) 시스템에 비산되어 혼합되지 않도록 데미스터(206)를 설치하였다.
중성계 화합물 악취 및 악취는 아니지만 다양한 향(Aroma)을 함유하고 있는 냄새는 OH-라디칼(수산기)가 혼합된 흡수액을 이용한 OH-라디칼스크러버(300)로 대응하여 처리하도록 하였다. OH-라디칼은 수산기라고도 하며, 산화력이 강하여 살균 및 악취제거에 아주 효과적이다. 특히, 중성계 악취 및 향(Aroma)물질을 산화제거 하는데 효과적인 산화제이다.
OH-라디칼을 함유한 흡수액의 제조는 오존발생기(600)에서 생성된 오존을 물과 혼합하는 혼합장치인 인젝터(308)에서 물과 혼합되고, 믹서기(309)에서 더 잘 혼합되며, 용해탱크(310)에서 물에 용해되어 OH-라디칼을 함유한 흡수액이 생성된다. 또한, OH-라디칼 형성을 촉진하기 위해 과산화수소탱크(312)에 있는 과산화수소를 과산화수소 공급 정량펌프(313)로 흡수액에 공급한다. 이런 OH-라디칼 형성 반응은 다음과 같다.
H2O2 --> H+ + HO2 -
HO2 - + O3 --> O3 -· + HO2 ·
이 중 O3-는 다음 반응을 거쳐 OH-라디칼을 형성한다.
O3 - · + H+ --> HO3 ·
HO3 · --> OH· + O2
HO2 ·도 다음과 같이 OH-라디칼을 형성한다.
HO2 · --> H+ + O2 - ·
O2 - · + O3 --> O3 - · + O2
O3 - · + H+ --> HO3 ·
HO3 · --> OH· + O2
이와 같은 OH-라디칼 흡수액은 살수펌프(301)와 스프레이노즐(302)에 의해 충전층(305)에 분무되고 하부 충전층(305)을 통과하는 중성계 화합물 악취 및 향(Aroma) 혼합 냄새는 상수의 충전층(305)에서 흡수되어 제거된다.
도면 중 부호 303은 급수시설이고, 부호 306은 데미스터이다.
또한, 오존발생기(600)의 오존의 생성은 오존의 순도 및 농도를 높이고자 공기정화기(602)에서 정화된 공기가 산소발생기(601)에서 고순도의 산소를 발생하여 오존발생기(600)에 유입하여 오존을 발생시킨다. 또한, 오존의 용해율을 높이고자 칠러(700)에서 생성된 찬물과 열교환기(307)를 통해 순환수 온도를 낮추어 오존의 용해율을 높인다.
냄새 및 악취를 흡인 하는 흡입팬(500)은 OH라디칼스크러버(300) 후단에 설치하여 가스에 의한 부식을 방지한다. 또한, 간헐적으로 순환수를 배출할 수 있도록 순환수 자동 배출밸브(304)를 설치하여 순환수를 교환한다.
도면 중 부호 501은 흡입팬(500) 전단에 설치되는 댐퍼로, 풍량 및 풍압을 조절하기 위하여 사용된다.
상기 이외에도 오존이 완전히 용해되지 않고 배출되는 배오존의 처리와 미처 처리되지 않은 미량의 냄새 물질을 완전히 처리하고자 대기 배출구의 전단에 워터스크러버(400)가 설치되어 있다.
상기 워터스크러버(400)는 습식 탈취설비에서 일반적으로 사용되는 방식으로, 도면 중 부호 401,402,403,404,405,406은 각각 흡수액 살수펌프, 스프레이노즐, 급수시설, 흡수액 배수시설, 충전재, 데미스터이다.
100 : H2SO4스크러버
200 : NaOH스크러버
300 : OH-라디칼스크러버
307 : 열교환기
308~310 : 오존용해장치
312 : 과산화수소공급장치
400 : 워터스크러버
500 : 흡입팬
600 : 오존발생기
700 : 칠러

Claims (2)

  1. 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향(Aroma) 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취를 각각 대응하여 처리하기 위한 냄새 및 악취제거 복합시스템으로,
    질소계 화합물 악취 및 알칼리성 냄새의 제거를 위해 H2SO4약품이 혼합된 흡수액을 이용한H2SO4스크러버(100)와;
    유황계 화합물 악취 및 산성 냄새의 제거를 위해 NaOH약품이 혼합된 흡수액을 이용한 NaOH스크러버(200)와;
    중성계 화합물 악취 및 악취는 아니지만 다양한 향(Aroma)을 함유하고 있는 냄새의 제거를 위해 OH-라디칼(수산기)가 혼합된 흡수액을 이용한 OH-라디칼스크러버(300)와;
    상기 OH-라디칼스크러버(300) 후단에 설치되어 냄새 및 악취를 흡인하는 흡입팬(500)과;
    상기 흡입팬(500)을 거친 공기 중의 오존이 완전히 용해되지 않고 배출되는 배오존의 처리와 미처 처리되지 않은 미량의 냄새 물질을 처리하기 위한 워터스크러버(400);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 OH-라디칼스크러버(300)는 오존의 용해율을 높여 중성계 및 향(Aroma) 물질을 효율적으로 처리하기 위해 순환수의 온도를 낮추는 칠러(700) 및 열교환기(307)와 과산화수소공급장치(312) 및 오존 용해장치(308~310)를 구비한 것을 특징으로 하는 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템.
KR1020180071441A 2018-06-21 2018-06-21 산성, 알칼리성, 중성화합물 악취와 향 물질이 동시에 발생하는 냄새 및 악취제거 복합시스템 KR101889395B1 (ko)

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