KR102146736B1 - 샤워식 분사와 와류식 분사를 결합한 섬유가공용 스크러버 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤워식 분사와 와류식 분사를 결합한 섬유가공용 스크러버 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 섬유가공시 발생하는 유해가스 및 악취를 보다 효율적으로 제거하기 위하여 샤워식 방식과 와류식 방식의 분사방법을 결합하고, 초음파 진동 기술을 활용하여 세정액을 미세입자화하여 기액 접촉시간을 최장화하여 유해가스제거 효율을 극대화한 스크러버 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 내부가 다수개의 충전재층에 의해 다수개의 공간으로 구획되는 흡수탑과, 상기 공간부 상측에 설치되는 세정액 분사장치와, 상기 흡수탑 하측에 설치되는 마이크로 버블 발생장치와, 상기 액체 분사장치 및 상기 마이크로 버블 발생장치로 유해가스를 제거하기 위한 세정용 액체를 공급하는 배관과, 상기 세정용 액체를 회수하는 세정액 회수부와, 미세 입자를 포함하는 오염원을 흡수탑 내부로 공급하는 기체 유입부를 포함하는, 샤워식 분사와 와류식 분사를 결합한 섬유가공용 스크러버 시스템에 있어서, 상기 기체 유입부는 메쉬 형태의 회절 집진판을 구비하여 유입되는 기체의 미세 입자를 1차적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템이다. 한편, 상기 마이크로 버블 발생장치는 세정액을 미세화하여 기액접촉시간을 최대화하는 역할 뿐만 아니라 세정액의 효율적 혼합과 이를 통해 침전물의 발생 억제의 역할 등도 수행한다.

Description

샤워식 분사와 와류식 분사를 결합한 섬유가공용 스크러버 시스템{Scrubber system for textile processing coupled with vortex type sparaying and shower type spraying}

본 발명은 샤워식 분사와 와류식 분사를 결합한 섬유가공용 스크러버 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 섬유가공시 발생하는 유해가스 및 악취를 보다 효율적으로 제거하기 위하여 샤워식 방식과 와류식 방식의 분사방법을 결합하고, 초음파 진동 기술을 활용하여 세정액을 미세입자화하여 기액 접촉시간을 최장화하여 유해가스제거 효율을 극대화한 스크러버 시스템에 관한 것이다.

섬유의 제조과정 중 방적, 방사와 같은 사 제조공정이나, 제직, 편직과 같은 직물제조 공정은 물이나 약제의 사용이 거의 없고 원자재로부터의 오염발생 물질이 없어 대기 또는 수질의 오염에 미치는 영향은 무시할 정도이다. 그러나, 섬유의 가공 과정에서는, 사용되는 여러 용제들로 인해 폐수와 함께 공기질을 오염시키는 물질들이 배출된다. 폐수의 경우 위탁처리를 위해 폐수처리업체로 이송하거나, 기타 차단형 매립지에 매립하는 형태로 이를 처리하나, 대기오염 물질의 경우 사업장내에서 처리되어야 한다. 따라서, 섬유가공용 설비의 경우, 스크러버 시스템의 규모를 너무 크게 하지 않고 오염원의 제거 효율을 높이는 설비가 필요하다.

대기오염 물질과 관련하여, 섬유의 디사이징공정, 스쿠어링 공정 등에서는 글리콜에테르 등으로부터 VOCs가 발생하며, 염색, 프린팅, 마감처리 공정 등에서는 각종 오염물질과 메틸알콜, 메틸에틸케톤, 스티렌, 아크릴산 에틸, 톨루엔, 테트라클로로에틸렌 등의 VOCs가 발생하기 때문에 이들 오염물질을 정화하여 대기중으로 방출하여야 한다. 한편, 섬유가공 공정에서는 습식공정이 많이 적용되기 때문에 폐수 처리 문제가 보다 중요할 것으로 파악될 수 있으나, 오히려 건조 공정에서 많은 대기 오염 물질이 방출된다. 이러한 대기 오염물질을 제거하기 위해 스크러버가 사용된다.

스크러버는 액체를 이용해서 가스 속에 부유하는 고체 또는 액체 입자를 포집하는 장치로서 액체로서는 보통 물을 사용하지만, 가스나 입자의 성질에 의해서는 다른 액체도 사용된다. 먼지 및 각종 오염물질을 포함한 가스 속으로 액체를 분산시켜, 입자와 액체 방울과의 충돌, 확산에 의한 미소 입자의 접촉, 습도 증가에 의한 입자의 부착 응집, 액막에 의한 포집 입자의 재비산 방지, 응축에 의한 입자 지름의 증대 등에 의해 입자의 포집을 쉽게 한다. 액체의 분산 방식과 입자의 포집 방식 등에 따라 충전탑, 분무탑, 싸이클론, 벤츄리, 이젝터 방식 등 다양한 종류가 있으며, 어느 경우에나 기본적으로는 액체의 분산부와 입자의 포집부로 구성되어 있다.

스크러버의 효율성을 높이기 위해 스크러버는 다단으로 구성되는데, 섬유 가공의 경우, 오염원의 물질들이 VOCs 외에도 가벼운 입자 형태의 것들도 많이 포함하고 있어 그 효율을 높이기 위해 초기과정에서 이들을 제거하기 위한 장치가 필요하다.

한편, 오염원의 물질들은 다양한 물질들이 함께 혼합되어 있으며, 그 중에는 고온에서는 가스나 액체로 존재하다가 온도 변화에 따라 상대적인 저온에서는 고화되는 물질들(통상 '기름찌든때'라 부름)이 존재한다. 오염 물질들이 스크러버에 비교적 고온으로 공급되나 스크러버의 액체 분사 내지 분무과정을 통해서 상대적으로 온도가 낮아지며, 지속적으로 사용되는 경우 이 과정에서 분사관의 분사공들이 기름찌든때로 인해 효율이 떨어지게 된다. 심한 경우 아예 막히는 경우가 발생하기도 한다. 또한 유기물을 분해 증류하여 나오는 점성의 타르 물질과 같이 오염원 자체가 점성이 많은 물질이 많아 분사공들이 막힐 가능성이 높아지기도 한다. 섬유가공용 스크러버 시스템의 경우, 초기 오염원 제거 작업이 이루어지지 않는 경우, 점성물질 뿐만 아니라, 작은 입자형의 물질들로 인해 더욱 문제가 커지는 부분이 있다.

KR 10-1702831B1 KR 10-1780698B1

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것이다.

구체적으로, 섬유가공 과정상 작업장내의 처리가 필요한 경우가 많기 때문에 스크러버 시스템의 크기를 줄이고, 스크러버의 효율성이 높은 스크러버 시스템이 필요하며, 본 발명에서는 오염물질의 저감효율은 유지하면서도 전체적인 시스템의 크기를 상대적으로 줄일 수 있는 시스템을 제공하고자 한다. 특히, 샤워식 방식과 와류식 방식의 분사방법을 결합하고, 초음파 진동 기술을 활용하여 세정액을 미세입자화하여 기액 접촉시간을 최장화함으로서 유해가스제거 효율을 극대화하고자 한다. 나아가 세정액의 혼합 효율을 높이고 침전물의 발생을 방지하고자 한다.

섬유가공 과정의 오염물의 제거의 경우 VOCs 뿐만 아니라 작은 입자들이 많아 초기 과정에서 이를 제거함으로써 섬유가공에 적합한 스크러버 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 스크러버 시스템의 작업 효율을 높이기 위해 분사관의 분사공의 오염을 저감하고 나아가 청소가 보다 용이한 스크러버 시스템을 제공하고자 한다.

이를 위한 본 발명은, 내부가 다수개의 충전재층에 의해 다수개의 공간으로 구획되는 흡수탑과, 상기 공간부 상측에 설치되는 세정액 분사장치와, 상기 흡수탑 하측에 설치되는 마이크로 버블 발생장치와, 상기 액체 분사장치 및 상기 마이크로 버블 발생장치로 유해가스를 제거하기 위한 세정용 액체를 공급하는 배관과, 상기 세정용 액체를 회수하는 세정액 회수부와, 미세 입자를 포함하는 오염원을 흡수탑 내부로 공급하는 기체 유입부를 포함하는, 샤워식 분사와 와류식 분사를 결합한 섬유가공용 스크러버 시스템에 있어서, 상기 기체 유입부는 메쉬 형태의 회절 집진판을 구비하여 유입되는 기체의 미세 입자를 1차적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템이다. 한편, 상기 마이크로 버블 발생장치는 세정액을 미세화하여 기액접촉시간을 최대화하는 역할 뿐만 아니라 세정액의 효율적 혼합과 이를 통해 침전물의 발생 억제의 역할 등도 수행한다.

그리고, 상기 메쉬 형태의 회절 집진판은 가열방식의 집진판으로 메쉬 형태의 판이 2 내지 3개 설치되어 오염원의 공기가 충분히 접촉할 수 있는, 즉 회절의 효과가 충분히 발휘될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 상기 마이크로 버블 발생장치는, 회전체를 수용하는 하우징부, 다수의 원형 플레이트부를 구비하는 회전체, 회전체에 의해 발생하는 마이크로 버블을 토출하는 토출부를 구비하는 구성을 가질 수 있다. 이러한 구성은 2가지 이상의 성분으로 되어 있는 세정액을 효율적으로 혼합할 수 있어 침전물의 발생을 방지할 수 있으며, 별도의 혼합과정의 전처리 없이도 사용할 수 있는 장점을 가진다.

그리고, 본 발명의 상기 기체 유입부는 기체 유입 조절부를 구비하고, 기체 유입 조절부는 마이크로 버블 발생장치의 회전체의 회전속도와 연동되어 조절되는 것이 보다 효과적이다.

또한, 상기 마이크로 버블 발생장치의 토출부 상단으로 초음파 진동판이 설치되는 것이 보다 바람직하다. 이때, 상기 초음파 진동판에 가해지는 진동수를 변화시켜 최대 소비 전류치를 하는 진동수를 파악하여, 이를 적용하는 것이 바람직하다. 나아가 진동판의 형태도 다공판의 형태가 되어 회절 효과를 구비할 수 있도록 하여 분무되는 마이크로 버블과 오염 기체가 접촉하는 시간을 보다 많이 확보하는 것이 바람직하다.

그리고, 마이크로 버블 발생장치의 상기 회전체의 원형 플레이트부는 양각의 액체 유도부를 구비하는 것이 바람직하다. 액체 유도부는 버블 형성에 도움을 줄 뿐만 아니라, 세정액의 혼합을 보다 효율적으로 달성에 도움을 준다. 한편, 산성 악취형태에 대응하여 세정액이 수산화나트륨과 차아염소산 나트륨, 물 등을 혼합하는 형태라면, 상기의 양각의 액체 유도부는 혼합효율을 더욱 높여 침전발생을 억제할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 상기 액체 분사장치는 액체를 분사하는 분사관과 상기 분사관을 지지하는 분사관 지지체로 이루어지되, 상기 분사관은 분사관 지지체로부터 착탈가능한 것이 보다 바람직하다.

그리고, 상기 분사관 지지체는 하부가 개방된 관형으로 이루어져 상기 흡수탑 내부 벽에 고정되고, 상기 분사관은 상기 개방된 관형의 분사관 지지체 내부에 삽입되는 형태로 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스크러버 시스템은 섬유가공용에 보다 특화된 형태로서, 섬유가공시 발생하는 작은 입자의 먼지들을 초기에 제거함으로써 이들로 인한 분사관의 오염도를 낮출 수 있고, 오염물질의 제거시 초기의 오염물 제거효율을 높여 전체적인 스크러버 시스템의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다. 특히, 샤워식 방식과 와류식 방식의 분사방법을 결합하고, 초음파 진동 기술을 활용하여 세정액을 미세입자화하여 기액 접촉시간을 최장화함으로서 유해가스제거 효율을 극대화하는 효과가 있다.

특히, 마이크로 버블 장치의 구성은 별도의 혼합과정의 전처리 없이도 사용할 수 있는 장점을 가진다. 나아가, 2가지 이상의 성분으로 되어 있는 세정액을 효율적으로 혼합할 수 있어 침전물의 발생을 방지할 수 있으며, 양각의 액체 유도부와 초음파 진동 기술은 세정액의 미세입자화 효율을 더욱 높여 기액 접촉 시간의 최대화를 통한 유해가스 제거 효율을 극대화시킬 수 있다.

섬유가공 과정의 오염물의 제거의 경우 VOCs 뿐만 아니라 작은 입자들이 많아 초기 과정에서 이를 제거함으로써 섬유가공에 적합한 스크러버 시스템을 제공하고자 한다. 또한, 분사관의 오염도와 청소의 편리성을 통해 시스템의 전체적인 효율성의 제고를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 작업 환경의 안전성도 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 섬유 가공용 스크러버 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 마이크로 버블 발생 장치의 개념도이다.
도 3은 마이크로 버블 발생 장치의 회전체의 회전플레이트의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 세정액 분사장치의 실시형태의 한 예이다.
도 5은 본 발명의 세정액 분사장치의 분사관 지지체와 분사관의 한 예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 세정액 분사장치의 분사관 지지체와 분사관의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명의 섬유 가공용 스크러버 시스템의 개념도이다. 일반적으로 유해 가스의 흐름은 아래에서 위로 흐르고, 사용되는 흡수 액체는 상부에서 하부로 흘러 가스의 유해 물질을 흡수 제거 시킨다. 고형물의 함유량이 많은 경우라면 상부에서 하부로 기-액의 흐름을 같게 하는 동향류의 방식도 있으며, 가스 유체가 수평으로 흐르고 흡수액은 상부에서 하부로 흐르게 되어 압력 손실을 줄이는 교차류 충전탑의 형식도 있으나 대부분 도면과 같은 대향류식이 주를 이루고 있다. 세정액 배관(310)을 통해 세정액 분사장치(100)로 세정액이 공급되고, 공급된 세정액이 분사관을 통해 분사되고, 오염물질을 포함한 세정액이 세정액 회수관(320)을 통해 배출되는 공정이다. 본 발명에서는 오염원의 기체가 유입되는 기체 유입부(500)에는 메쉬 형태의 회절 집진판(510)을 구비하여 유입되는 기체의 미세 입자를 1차적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템이다. 또한 본 발명에서는 마이크로 버블 발생장치(400)가 구비됨으로써 기액 접촉 시간을 최대로 늘리는 역할을 하여 유해가스 제거 효율을 최대화하는 역할을 하며, 나아가 마이크로 버블 발생장치는 섬유가공시 발생하는 오염원의 특징인 먼지 등의 물질의 제거를 기체 유입부와 함께 초기에 적용됨으로서 보다 섬유 가공용 스크러버에 보다 최적화될 수 있는 특징을 가지고 있다.

스크러버의 역할이 가스 흡수에만 국한된 것은 아니며, 실제 스크러버는 가스 흡수 외에도 탈거, 증류, 탈취, 증습은 물론 먼지와 액적의 제거 등을 위해 사용되기도 한다. 그러나, 섬유 가공과정에서의 오염원은 종래의 습식 스크러버의 구성만으로는 미흡한 부분이 존재하며, 이에 따라 본 발명에서는 초기에 미세 입자의 제거를 도모할 수 있는 구성적 부분을 가지고 있는 것이다.

흡수탑(300)은 접촉효율을 높이고자 탑 중간에 충진재를 충진시키거나 분배기 및 재분배기를 설치한다. 2단 내지 3단의 충진층을 가질 경우도 있는데 이 경우에는 충진층 내부에서 편류가 발생하지 않도록 충진층 각 단 사이에 재분배기를 설치한다. 본 발명에서는 흡수탑의 하단부에 와류식 분사방식의 하나인 마이크로 버블 발생장치를 구비함으로써, 통상 3단으로 구성되는 충전재층을 2단으로 구성할 수 있는 장점이 있다.

다단으로 설치하는 경우 압력손실이 다소 크며 흡수액의 탑내 보유량이 크다는 점이 있다. 필요에 따라 다층으로 설치되는 충전재층(200)을 통해 오염물질의 제거 효율이 배가된다. 충전재로 사용되는 것들은 다양할 수 있으며, 충전재의 형태, 크기, 구성 재질 등에 대한 선택은 중요하다. 선택된 특정 충전재의 특성은 설비의 크기와 운전비용에도 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로 자기 충전재는 온도가 높은 경우 등 제한된 경우에 사용되며, 플라스틱제 충전재는 경제적인 측면과 작은 충전비중 등 여러 가지 이점 때문에 가장 널리 사용되고 있다. 플라스틱 충전재의 사용시에는 특히 내부식성과 내열온도에 대한 주의를 요한다. 한편 편류가 발생하지 않도록 하기 위하여 충전물의 크기는 탑지름의 1/8보다 작게 설계하고 탑의 높이는 탑지름의 2.5이상으로 설계한다. 또한 운전은 범람(flooding)의 40~80%를 유지하는 정도로 한다. 흡수탑(300) 하부에 샘플링 배관과 드레인 밸브를 설치하여 주기적으로 세정액의 물성(pH, ORP 등)을 파악하고 일정 값 이상일 경우에는 드레인 밸브를 열어 드레인시키고, 새로운 세정액을 공급한다. 흡수탑 외부에는 Sight glass를 설치하여 실제로 접촉이 잘 이루어지고 있는지를 육안으로 확인하기도 한다. 점검 및 유지관리가 가능하도록 흡수설비 상부와 전면에 충분한 공간이 확보되어야 하고 흡수설비 내외부를 점검하기위한 작업대, 통행시설, 계단 등이 설치된다.

본 발명의 기본적인 구성은 다음과 같다. 내부가 다수개의 충전재(200)층에 의해 다수개의 공간으로 구획되는 흡수탑(300)과, 상기 공간부 상측에 설치되는 액체 분사장치(100)와, 상기 흡수탑 하측에 설치되는 마이크로 버블 발생장치(400)와, 상기 액체 분사장치 및 상기 마이크로 버블 발생장치로 유해가스를 제거하기 위한 세정용 액체를 공급하는 배관과, 상기 세정용 액체를 회수하는 세정액 회수부와, 미세 입자를 포함하는 오염원을 흡수탑 내부로 공급하는 기체 유입부를 포함하는 형태이다. 앞서 언급하였듯이, 특히 섬유가공 과정에서 발생하는 오염원에 대하여 보다 최적화된 형태이다.

본 발명의 특징적 부분 중의 하나인 기체 유입부(500)는 건식 스크러버의 형태의 구성을 도입하고 있다. 미세 입자를 초기에 1차적으로 제거하기 위해 집진방식을 일부 도입한 것이다. 섬유 가공과정에서의 오염원의 경우, VOCs 뿐만 아니라 작은 입자의 오염물질이 다수 포함되어 있기 때문에 이들을 먼저 제거하는 것이 필요하다. 이들 오염원은 공기 필터등을 통해 제거하는 과정을 거치는 것을 고려할 수 있으나, 해당 오염원의 양이 대용량이기 때문에 이를 적용하는 것은 불가능하며, 이를 적용하는 경우라면, 매우 큰 압력이 걸리기 때문에 스크러버의 가동이 힘들어지게 된다. 섬유 가공과정에서 발생하는 미세 입자의 오염원의 경우, 습식 스크러버의 분사과정만으로는 부족한 부분이 존재한다. 본 발명에서는 유해가스가 유입되는 기체 유입부(500)의 부분에 메쉬 형태의 회절 집진판(510)을 구비하는 것이 바람직하다. 섬유가공 과정에서 발생하는 작은 입자들을 1차적으로 포집하기 위한 것이다. 또한 메쉬망의 형태를 취하는 것은 가스의 흐름을 방해하지 않으면서도 회절이 가능하게 하여 작은 입자의 오염물이 회절 집진판에 접촉하는 시간을 늘리기 위한 것이다. 나아가 상기 회절 집진판은 2 이상 구비되는 형태가 바람직한데 이는 명칭에서 언급하였듯이 회절이 보다 많이 이루어지도록 하여 접촉되는 시간을 늘리는 장점을 극대화하기 위함이다. 공기의 흐름을 방해하지 않는 선에서 메쉬 형태의 경우 2 내지 3개의 집진판이 적절하다. 요컨대, 상기 메쉬 형태의 회절 집진판은 가열방식의 집진판으로 메쉬 형태의 판이 2 내지 3개 설치되어 오염원의 공기가 충분히 접촉할 수 있는, 즉 회절의 효과가 충분히 발휘될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

메쉬 형태의 회절 집진판은 습식 스크러버 시스템에서 건식 스크러버 시스템을 일부 도입한 것으로, 특히 섬유 가공용 스크러버에 최적화되어 있는 형태이다. 건식 방식은 열분해를 이용하는 방식과 플라즈마 분해식이 있고, 플라즈마 분해식의 경우, 쇼크, 스파크 방전, 아크 방전 등이 있다. 건식방식에서는 열분해를 이용하는 방식에 비해 플라즈마 방식이 각광을 받고 있는 추세이다. 플라즈마 방식의 경우 두 개의 전극 사이에 고전압 전류 전압을 인가함으로서 발생시킬 수 있는데, 이러한 아크 사이에 불활성 가스 등의 플라즈마를 형성할 수 있는 가스를 통과시켜 매우 높은 고온까지 가열시키면 가스가 이온화하게 되는데, 이와 같은 방법으로 다양한 종류의 반응성 입자를 생성함으로서 플라즈마를 형성하고, 입자의 정전기력을 이용하여 미세 입자들을 제거하는 방식이다. 그런데 이러한 방식은 이를 위한 장치가 별도로 필요로 하게 되고, 앞서 언급하였듯이 섬유 가공 현장에서 구축하기가 쉽지 않다. 따라서 본 발명에서는 열분해 내지 가열식 방식의 집진 형태를 사용한다. 섬유 가공 과정에서의 미세 입자의 경우에는 오히려 본 방식이 적합하다. 상기 메쉬 형태의 회절 집진판(510)은 기본적으로 메쉬형태를 취하고, 열선의 형태로 가능하여 고온의 상태에서 미세 입자를 제거하는 방식이다.

본 발명에서 초기에 미세 입자를 제거하는 또 다른 방법의 하나가 마이크로 버블 발생장치를 구비하여 와류 방식의 분사 방식을 적용하는 것이다. 마이크로 버블 발생장치(400)는, 회전체를 수용하는 하우징부(405), 다수의 원형 플레이트(430)를 구비하는 회전체(410), 회전체에 의해 발생하는 마이크로 버블을 토출하는 토출부(415)를 구비하고 있다. 이러한 구성은 2가지 이상의 성분으로 되어 있는 세정액을 효율적으로 혼합할 수 있어 침전물의 발생을 방지할 수 있으며, 별도의 혼합과정의 전처리 없이도 사용할 수 있는 장점을 가진다.

상기 마이크로 버블 발생장치의 토출부(415) 위로 유해가스를 유입하는 기체 유입부가 형성되게 하여 흡수탑 내에서 오염원이 초기에 이와 접촉하게 된다. 마이크로 버블 발생장치에 공급되는 세정용 액체는 마이크로 버블 발생장치의 하우징부로 유입되되, 하우징부에 설치되는 회전체의 회전에 의해 발생되는 마이크로 버블이 상기 토출부로 배출될 때 상기 유해가스가 마이크로 버블과 접촉되게 된다.

마이크로 버블 발생장치는 다양한 장치의 형태로 가능하다. 도 2는 그 한 예를 보여준다. 해당 장치는 본 발명에서는 흡수탑(300)의 하단 부위에 설치되고, 오염물질의 유입부인 기체 유입부 하단으로 설치되는 것이 바람직하다. 전체적인 마이크로 버블 발생장치는 하우징부, 하우징부에 다수의 회전플레이트(430)가 겹겹히 쌓여있는 형태의 회전체(410), 회전체의 축이 거치되는 수용부, 회전체의 회전에 의해 형성된 마이크로 버블이 토출되는 토출부를 기본적으로 구비하고 있다.

이러한 형태의 경우, 각각의 회전플레이트에는 도 3에서 보는 바와 같이 다수의 회전플레이트(430)들이 일정한 간격을 두고 겹겹히 쌓여 있는 형태로 구성된다. 공급되는 세정 액체는 회전체의 회전에 의해 회전체 내로 빨려 들어오게 된다. 개별 회전플레이트에는 세정 액체가 퍼질 수 있도록 양각의 액체 유도부(435)를 구비하고 있다. 액체 유도부(435)의 역할은 액체가 한곳에 몰리지 않고 플레이트 전반에 걸쳐 퍼질 수 있도록 하고, 이렇게 잘 펴진 상태에서 회전체에서 토출부(415)로 액체를 뿌려주는 것이다. 토출부(415)의 경우에도 도면에서 보는 바와 같이 각각의 회전플레이트들과 대응되게 구성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 마이크로 버블 발생장치의 경우, 토출부가 도면에서 보는 바와 같이 형성됨으로서 마이크로 버블의 발생효율을 높일 수 있고 결국 충분한 버블 발생을 통해 오염원이 접촉하는 면적을 넓혀 그 효율을 증대시킬 수 있다. 액체 유도부(435)는 도면에서 보는 바와 같이 중심으로부터 방사형으로 다수개가 구비되되, 양각의 액체 유도부의 말단은 분기되어 있는 형태의 것이 분사 효율을 높이는데에 보다 바람직하다.

액체 유도부는 버블 형성에 도움을 줄 뿐만 아니라, 세정액의 혼합을 보다 효율적으로 달성에 도움을 준다. 일반적으로 악취의 발생은 복합적인 성상으로 나타나며, 악취의 성분은 크게 산성, 알칼리성, 중성으로 생각할 수 있는데, 일반적으로 황화하물과 유기산의 종류는 산성을 띄며, 질소화합물 종류는 알칼리성이다. 한편, 산성 악취형태에 대응하여 세정액이 수산화나트륨과 차아염소산 나트륨, 물 등을 혼합하는 형태라면, 상기의 양각의 액체 유도부는 혼합효율을 더욱 높여 침전발생을 억제할 수 있게 된다.

토출부에는 도시하지는 않았으나 분무팬을 별도로 형성할 수도 있다. 분무팬을 설치하는 경우에는 분무팬의 모터와 연동하여 하우징부에는 기어 연결부가 형성되는 형태가 구비되고, 기어 연결부는 상기 회전체의 축의 기어와 연동되어 회전할 수 있도록 되어 있는 형태를 일반적으로 생각할 수 있다. 마이크로 버블 발생부의 하우징 내부로 공급되는 세정 액체는 상기 회전체에 접촉하게 되고 상기 회전체의 회전에 따라 상기 액체는 작은 알갱이로 쪼개지게 된다.

한편, 오염원의 기체들이 공급되는데 공급의 속도는 기체 유입 조절부(520)에 의해 조절될 수 있다. 기체 유입 조절부(520)의 기체 유입 속도는 오염원의 오염 정도에 의해 조절되거나, 마이크로 버블 발생장치(400)의 회전체(410)의 속도와 연계되어 조절되는 것이 바람직하다. 마이크로 버블 발생의 효율을 보다 높이는 경우, 유입되는 오염원의 기체의 양도 증가시킬 수 있고, 이를 통해 보다 효율적인 시스템의 가동이 가능하다.

한편, 마이크로 버블 발생장치의 토출부 상단으로는 초음파 진동판을 설치하여, 마이크로 버블의 발생 효율을 보다 높이는 것이 바람직하다. 마이크로 버블이 오염원과 접촉하지만, 중력에 의해서 아래로 떨어지는 것들이 존재하므로, 초음파 진동판에 접촉하는 마이크로 버블들을 다시 작은 입자가 되게 하여 오염원과 접촉시킬 수 있게 된다. 초음파 진동은 보일러 등의 열교환기에서 효율을 떨어뜨리는 물때(scale)를 방지하는 용도, 선박의 표면에 수생 생물들이 붙지 못하게 하여 연료 효율이 떨어지는 것을 방지하거나, 저수지나 호수에 녹조 등의 발생을 방지하거나, 플라스틱 압출에서 점도를 낮추어서 압출 효율을 높이는 등 매우 다양한 분야에 적용되고 있다. 본 발명에서의 실시형태의 경우 결과적으로 스크러버 및 충전층의 스케일 방지에도 매우 효과적이다.

일반적으로 활용되는 초음파 진동자는 자왜(magnetostriction) 현상을 이용하는 자왜 진동자와 압전(piezoelectric) 현상을 이용하는 압전 진동자가 있다. 자왜현상은 강자성의 물질을 자화(磁化)할 때 그 물질에 탄성적 변형이 생기는 현상을 말하며 자기 일그러짐 현상이라고도 한다. 자성체를 결정축(結晶軸)에 따라 어떤 방향으로 자화하는 데 필요한 이방성(異方性) 에너지로 인한 자성체 내의 내부 충격 때문에 생긴다. 역으로 자성체에 외부의 기계적 충격을 가하면 그 자성체의 자화 상태(자화율)에 변화가 생긴다. 자왜 현상이 두드러진 물질은 자왜 재료로 이용되며, 이를 이용하여 압전 진동자를 만든다. 한편, 어떤 종류의 결정체를 전계 중에 두면 일그러짐이 생기고, 혹은 일그러짐을 가하면 압전기를 발생한다. 이 현상을 이용하여 진동자, 공진자로서 사용하는 것이 압전 진동자이다. 결정의 분극을 이용하여 전기적 에너지와 기계적 에너지의 전환을 행하는 압전 재료로는 단결정인 수정, 탈탄산 리튬, 니오브산 리튬과 세라믹인 지르콘 티탄산염, 티탄산 바륨등이 있다. 본 발명에서는 압전 진동자의 형태가 바람직하다. 진동판에 진동자(transducer)가 부착되고 적절한 구동 주파수로 이를 가동하는 것이다.

한편, 초음파 진동자의 구동형태를 크게 나누면, 부하의 변동에 관계없이 고정된 주파수를 발진하여 제공하는 회로와, 부하의 인가에 따른 진동자의 발진 조건에 맞추어 발진 주파수 공급 전압, 전류를 변경하여 전력과 주파수를 제어하는 주파수 추미 방식이 있다. 주파수가 고정된 방법은 부하의 변화가 비교적 적거나, 거의 없는 세척기, 가습기 등에 유용하며 기계적으로 목적물에 연결되어 직접 진동자의 에너지를 공급하는 방식에서는 그 효율이 적합하지 않다. 본 발명이 상기한 실시형태에서는 주파수 추미 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 초음파 진동자의 공명 주파수는 진동자의 온도와 응력 등에 따라서 달라지며, 주변 환경, 즉 부하 조건(진동자에 접촉한 물질의 물성, 온도, 유속 등)에 따라서도 달라지게 된다. 이러한 달라진 조건에 따라 최적의 구동 상태가 필요하기 때문이다. 본 발명의 경우 오염원의 종류, 구동 조건 등에 따라 공명 주파수의 변동이 심할 것이기 때문에 가동 조건에 맞게 구동 주파수를 조정하는 것이 바람직하다.

나아가, 본 발명의 경우, 회절 집진판(510)이 가열방식을 사용하기 때문에 회절 집진판에 미세 입자들이 붙어서 제거되지 않고 남아있는 것들이 발생할 수 있다. 물론, 기체 유입 조절부에서 불어주는 바람등으로 인해 적절한 압력이 발생하므로 이들이 제거될 것으로 것이다. 다만 이의 제거 효율을 높이기 위해 본 발명에서는 회절 집진판의 경우에도 초음파 진동자를 설치하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서는 한편, 액체 분사장치의 형태를 착탈가능한 형태로 함으로써 분사효율과 작업성을 높일 수도 있다. 도 4내지 도 6은 이와 관련된 실시형태를 보여준다. 분사관(50)이 안정적으로 지지될 수 있거나 분사관이 수용될 수 있는 분사관 지지체(10)가 존재한다. 분사관 지지체(10)는 스크러버의 흡수탑(300)에 고정된다. 설비구성시에 용접될 수도 있고, 다양한 결합수단에 의해 고정될 수 있다. 분사관 지지체(10)는 분사관(50)을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하고 있으며, 분사관(50)이 삽입된 후 분사관 자체도 어느 정도 안정적으로 고정하는 것이 바람직하다. 분사관(50)이 분사관 지지체(10)내로 삽입된 후 고정하는 방법은 다양할 수 있다. 분사관의 표면에 나사산과 나사골의 구조를 구비하여 분사관의 삽입후 너트 유사형태의 분사관 고정부재(55)를 사용하여 흡수탑(300)의 외벽부분에 고정될 수 있다.

도 5는 IV 부분에 대한 개방관형 분사관 지지체(10)와 분사관의 단면도이다. 지지체의 경우 매우 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 스크러버의 흡수탑은 기본적으로 원통형의 것이 대부분이나 물론 그렇지 않은 경우도 있을 수 있으며, 이에 따라 다소의 변형은 가능할 것이다. 우선 하나의 실시형태로서, 도면에서 보는 바와 같은 분사관 지지체(10)는 내부공간이 구비된 관형이되, 하부가 개방된 형태로 되어 있는 것이 바람직하다. 분사관(50)을 상기 분사관 지지체(10)의 내부로 삽입시켜 분사관이 안착될 수 있도록 한다. 분사관(50)은 분사노즐(51)을 구비하고 있는데, 해당 분사노즐(51) 부분이 분사관 지지체의 개방된 부분에 위치되도록 한다. 도 6에서는 도 4의 Ⅳ 부분의 단면도를 보여주는데, 분사노즐(51)이 분사관 지지체의 개방된 부분에 위치하는 형태를 보여주고 있다. 분사노즐(51)은 다양한 형태가 될 수 있다.세정액 분사장치(100)는 세정액의 분산이 잘 이루어져야 한다. 세정액 자체의 분산효율에 의해 분사액적에 의해 직접적으로 오염물질에 접촉하는 부분도 있으나, 충전재층(200)에 세정액이 골고루 분산되어 오염물질이 이에 접촉하면서 세정액으로 오염원을 흡수하게 되는 부분이 많다. 충전재층에 보다 고르게 분사하기 위해서 노즐 스프레이 방식이 가장 선호되는 방식이다. 상기와 같은 구성은 스크러버 시스템의 잦은 가동 중단없이도 스크러버 시스템의 분사관을 청소할 수 있으며, 이를 통해, 스크러버 시스템의 가동 효율성과 작업환경의 안전성을 도모할 수 있다. 즉, 스크러버의 분사관이 착탈식으로 되어 있어 스크러버 시스템의 완전 중단 없이도 연중 무휴로 가동이 가능하며, 손쉽게 스크러버의 분사관을 청소할 수 있으며, 작업자를 유해가스로부터 보호할 수도 있다.

상기 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 실시형태는 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.

100 : 세정액 분사장치 200 : 충전재층
300 : 흡수탑 310 : 세정액 배관
320 : 세정액 회수관 400 : 마이크로 버블 발생장치
10 : 분사관 지지체 50 : 분사관
51 : 분사노즐 55 : 분사관 고정부재
405 : 하우징부 410 : 회전체
415 : 토출부 430 : 회전플레이트
435 : 액체 유도부 450 : 초음파 진동판
500 : 기체 유입부 510 : 회절 집진판
520 : 기체 유입 조절부

Claims (8)

1. 내부가 다수개의 충전재층에 의해 다수개의 공간으로 구획되는 흡수탑과, 상기 충전재층 상측에 설치되는 세정액 분사장치와, 상기 흡수탑 하측에 설치되는 마이크로 버블 발생장치와, 상기 세정액 분사장치 및 상기 마이크로 버블 발생장치로 유해가스를 제거하기 위한 세정용 액체를 공급하는 배관과, 상기 세정용 액체를 회수하는 세정액 회수부와, 미세 입자를 포함하는 오염원을 흡수탑 내부로 공급하는 기체 유입부를 포함하는, 샤워식 분사와 와류식 분사를 결합한 섬유가공용 스크러버 시스템에 있어서,
   상기 기체 유입부는 메쉬 형태의 회절 집진판을 구비하여 유입되는 기체의 미세 입자를 1차적으로 제거하고,
   상기 세정액 분사장치는 분사노즐을 구비하여 액체를 분사하는 분사관과 상기 분사관을 지지하는 분사관 지지체로 이루어지되,
   상기 분사관 지지체는 하부가 개방된 관형으로 이루어져 상기 흡수탑 내부 벽에 고정되고, 상기 분사관은 상기 하부가 개방된 관형의 분사관 지지체 내부에 삽입되되, 상기 분사관의 분사노즐이 상기 분사관 지지체의 개방된 하부에 위치되도록 하며,
   상기 분사관도 흡수탑 외벽과 분사관 고정부재에 의해 고정되거나 분리될 수 있도록 되어 있어, 상기 분사관이 분사관 지지체와의 관계에서 착탈가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 가공용 스크러버 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 마이크로 버블 발생장치는, 회전체를 수용하는 하우징부, 다수의 원형 플레이트부를 구비하는 회전체, 회전체에 의해 발생하는 마이크로 버블을 토출하는 토출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유 가공용 스크러버 시스템.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 2항에 있어서,
   상기 마이크로 버블 발생장치의 토출부 상단으로 초음파 진동판이 설치되는 것을 특징으로 하는 섬유 가공용 스크러버 시스템.
   
6. 제 2항에 있어서,
   상기 회전체의 원형 플레이트부는 양각의 액체 유도부를 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유 가공용 스크러버 시스템.
   
7. 삭제
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