KR102198865B1 - 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치 - Google Patents

공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기에 포함되어 있는 오염물질에 따라서 반응제를 선별적으로 공급하는 타겟형 고효율 악취제거장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 흡입되는 대기에 과다하게 포함되어 있는 중금속, 다이옥신, 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene), 산성가스 등의 종류에 따라서 반응제 및 흡착제를 선별적으로 공급하여 적정적 반응제, 흡착제를 사용하도록 하여 여과 효율과 반응제 또는 흡착제 과다 사용을 방지하며, 선별적으로 반응제 및 흡착제를 투입하는 건식반응방법에 의해 후단의 습식반응조에 사용하는 미생물을 보호하도록 하여 습식 반응 효율을 증대하도록 한 공기 중에 포함되어 있는 오염물질에 따라서 반응제를 선별적으로 공급하는 타겟형 고효율 악취제거장치에 관한 것인바, 본 발명은 공기 중에 포함되어 있는 중금속, 다이옥신, 용제류 악취, 산성가스를 여과할 수 있는 물리화학적반응수단과 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene)을 미생물을 이용한 생물학적반응수단을 이용하는 악취제거장치에 있어서, 대기를 흡입하여 이송시키는 흡입 송풍기와, 상기 흡입송풍기에 의해 건식반응기로 이송되는 대기에 포함되어 있는 유해물질의 종류 및 유기용제류 잔류 유무를 검출하는 검출센서와, 상기 흡입 이송되는 오염된 공기 중에 포함되어 있는 먼지, 유해가스, 중금속, 다이옥신, 및 유기용제류와 반응하여 상기한 유기용제류와 유해가스를 흡착 및 반응에 의해 제거하는 건식반응기와, 상기 검출센서의 측정 정보에 의해 건식반응기에 반응제, 흡착제를 공급하는 반응제 흡착제 공급수단과, 상기 건식반응조 용액과 분말활성탄, 5 wt%의 알카리용액이 혼합된 혼합물과 반응시켜 유해가스, 중금속, 다이옥신 및 유기 용제류와 흡착 또는 반응하여 상기한 유기 용제류와 유해가스를 흡착 및 제거하는 습식반응탑과, 상기 습식반응탑의 공급된 물의 PH가 일정한 범위를 유지하도록 관리하는 PH관리기로 이루어진 물리화학적반응수단과; 상기 습식반응탑을 통과하여 이송되는 대기에 포함된 수분을 제거하는 수분분리기와, 상기 수분분리기를 통과한 대기에 포함되어 있는 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene), 산성가스를 미생물을 이용하여 제거하는 생물화학적반응수단을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치{High efficiency deodorizing apparatus that selectively supplies reactants and adsorbents according to the type of noxious and malodor substances contained in high concentration in the air}
본 발명은 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 공기 중에 과다하게 포함되어 있는 중금속, 다이옥신, 휘발성 유기화합물질(VOCs), 돌루엔(toluene),벤젠(benzen), 산성가스(이하 "오염물질"이라 칭함)의 종류에 따라서 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하여 적정적으로 사용하도록 하여 반응 및 흡착효율을 극대화하여 반응제와 흡착제의 과다 사용을 방지하며, 경제적으로 선별적 반응제 및 흡착제를 투입하는 건식 반응흡착방법과, 후단에 습식 반응탑(Non packaged wet scrubber)을 사용하여 미생물 반응조(Bio-tricling filtering system)의 미생물을 보호하도록 하며 습식 반응탑의 효율을 증대하도록 한 공기 중에 함유된 고농도 유해 악취물질에 따라서 반응제, 흡착제를 선별적으로 공급하는 고효율 탈취장치에 관한 것이다.
폐기물의 소각 또는 열분해 과정에서 배출되는 가스 속에는 열분해 또는 연소과정에서 발생된 비산재(Fly ash), 산성가스(HCl, SO2, HF, H2S 등), 질소산화물(NOX), 중금속(Hg, As, Pb, Cr 등), 다이옥신류(PCDD, PCDF) 및 유기성 휘발가스(VOCs) 등의 유해 대기 오염 물질이 포함되어 있다. 이러한 인체 오염물질은 대기 중으로 배출되기 전에 반드시 규제치 이하로 처리되어야 한다.
비산재(Fly ash), 분진(Dust) 같은 입자상 오염물질을 처리하는 시설로는 전기집진기(EP), 중력 집진기, 관성집진기(Cyclone, Multi-cyclone) 여과집진기(Bagfilter) 등이 활용되고, 산성가스(HCl, SO2, HF, H2S 등)를 처리하기 위해서는 각종 알카리성 물질(Ca(OH)2, Mg(OH)2, NaOH 등)이 사용되며, 이 과정에서 물의 사용 여부에 따라 습식법, 반건식법, 건식법으로 분류하고 있다.
질소 화합물(NOX)을 제거하기 위한 방법으로는 선택적 촉매 환원법(SCR) 선택적 비 촉매 환원법(SNCR) 등이 주로 사용되며, 산성가스는 알카리성 물질과의 주입 접촉 방법에 의한 건식법 반건식법 습식법 등으로 중화 반응하여 제거하게 된다. 이를 거치고도 제거되지 않은 다이옥신(PCDD, PCDF 등)과 중금속과 유기 화합물(VOCs) 등은 흡착제(분말 활성탄)을 주입 흡착하는 건식 반응법으로 제거하였다.
반건식 반응 즉 기체가스와 슬러리의 반응이므로 중화반응율(80%)이 낮아 많은 산성가스를 중화하기 위하여는 보다 많은 양의 소석회 스라리와 반응시간(체류시간)이 10초 이상이 필요로 하므로 반건식 반응기(SDR)의 용량이 커져야 하므로 과대한 투자비와 많은 양의 소석회를 사용하여야 하는 문제점이 있으며, 보다 여과면적이 큰 여과집진기(Bagfilter)가 필요하다, 또한 수명이 짧아지는 문제가 있다.
상기 미립자 상태로 분무된 소석회 슬러리는 보일러(Boiler)출구를 통과한 온도 210±10℃의 연소가스와 반응하여 반건식 반응기(SDR)를 통하여 중화반응과 건조가 일어나고, 이때 발생된 중화반응 생성물과 미반응 건조 소석회 슬러리 일부(20%)는 건조상태로 하부로 배출되고 나머지 약 80%는 연소가스와 함께 다음 공정인 관성집진기(Cyclone)에 의해 일부 제거되어 외부로 배출된다, 나머지는 닥트를 통하여 다음 공정인 건식반응조(DR)에서 다시 미반응 산성가스와 중금속(Hg, As, Pb, Cr 등), 다이옥신류(PCDD, PCDF)를 제거하기 위해 분말소석회와 분말 활성탄(Acti vated carbon)을 분사하여 중화, 흡착 반응을 시킨다.
상기 반응은 미립자 고체 상태의 소석회, 활성탄의 분말과 기체상태의 연소가스의 반응이므로 반응율이 저조하여 반응율을 높이기 위하여 고체 분말상태의 소석회, 활성탄을 과도하게 많이 사용할 수 밖에 없는 문제가 있다.
건식반응조(DR)에서 반응한 산성가스 중화 반응물과 중금속 흡착물은 다음 공정으로 보내 지게 된다. 여과 집진기의 보호를 위한 온도를 160±10℃ 유지하기 위하여 습식세정탑(Wet scrubber)의 순환액을 분사하여 온도를 조절한다.
여과잡진기(Bagfilter)에서는 입자상의 물질이 여과포를 통하여 걸러지게 된다. 주요 입자물질로는 열분해로에서 발생된 비산재(Fly ash), 반건식 반응기(SDR)에서 발생한 중화반응 생성물 입자, 미반응 소석회 건조입자 등이 있으며 이들 물질들은 여과 집진기(Bag filter)에 의해 99% 제거된다. 제거된 물질들은 하부 호퍼(Hopper) 및 로타리발브(Rotary valve)에 의해 완전 배출된다
이 과정에서도 완전 제거되지 못한 가스 상태의 산성가스와 질소산화물(NOx)은 습식 세정장치(Package wet scrubber)를 통하여 완전 용액상태의 가성소다(NaOH) Akali용액과 기체 액체 중화반응에 의하여 완전 제거되며, 질소 산화물(NOX)은 다시 40~50%정도 제거된다.
상기와 같은 종래의 배출가스 처리장치는 다음과 같은 문제점을 앉고 있었다. 선택적촉매환원공정(SCR)은 질소산화물을 제거하기 위한 것으로, 가스 상태의 다이옥신을 제거할 수 있다는 견해로 급속도로 그 적용이 확대되고 있다. 하지만, 선택적촉매환원공정(SCR)을 운영하기 위해서는 150~160℃의 가스를 280~300℃까지 올려야 반응이 가능하므로, 전체가스를 재가열 하기 위한 에너지 소모가 너무 많고, 고가인 촉매를 주기적으로 교체하여야 한다.
그리고, 상기 촉매공정은 운전이 매우 까다롭고, 작은 부주의로 촉매 전체의 활성이 없어질 수 있다. 특히 수분에 촉매의 활성이 약하여 통상 15~20 wt%정도의 수분이 함유된 소각로 배출가스에는 수분이 응축될 경우 치명적인 비활성화가 진행될 수 있다. 또한, 가스의 재가열 과정에서 부적절한 운영시 다이옥신이 오히려 증가 될 가능성이 다분히 존재한다.
또한, 흡착탑은 가스상의 다이옥신과 가스상의 중금속의 제거에 활용되고 있는 것으로, 고정층 활성탄 탑의 경우 모두 사용한 활성탄을 교체하기 위하여 교대로 운영될 수 있도록 2대가 필요하게 되어, 부지면적, 설치 및 운영비 면에서 경제적이지 못하고, 이동층 활성탄 탑의 경우 그래뉼 타입의 활성탄이 이동중 파쇄되어, 장시간 운영시 미세입자가 다이옥신이나 중금속을 흡착한 상태로 반응기를 빠져나갈 수 있으며, 이로 인해 다이옥신을 미세농도까지 제어하기 위한 필터가 추가로 필요하게 된다.
또한, 흡착탑의 경우 비교적 큰 입자상의 충진이 필요하며, 반응기 전후의 차압이 높아 가스를 이송시키는 압력이 상대적으로 증가하게 되어 전력소모가 크다. 더욱이, 소각로 배출가스 특성상 비정상운영시 온도가 낮을 경우, 수분의 응축으로 인한 급격한 차압증가로 운영상 심각한 장애를 유발할 수 있다.
한편 상기한 종래의 배출가스 처리장치는 VOC등의 유기화합물 용제를 사용할 때 발생되는 악취는 제거할 수 없는 단점이 있다. 따라서 상기한 종래 단점을 감안하여 안출한 대한민국 특허등록 제1311543호 악취제거장치는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 폐가스 유입부와 연통된 가습조와, 상기 가습조의 내부에 상,하로 설치되는 상,하부 바이오 디스크 드럼 조립체와, 상기 가습조의 내부 천정에 설치되는 스프레이 노즐을 구비한 제1가습부; 반응조와, 상기 반응조 내부로 공급된 폐가스에 함유된 악취 및 휘발성유기화합물을 흡착시키는 미생물 서식용 다공 구조의 담체와, 상기 담체의 상측에 설치되어 반응조에 내부에 수납되는 순환수를 분사하는 분사노즐과, 상기 순환수를 상기 분사노즐측으로 공급하기 위한 순환펌프를 구비한 미생물 반응부; 및 상기 제1가습부와 상기 미생물 반응부 사이에 설치되는 제2가습부;를 포함하며, 상기 반응조 내부에는 상단이 상기 반응조의 천정면에 연결되고, 양 측면이 상기 반응조의 내부 양측에 연결되며, 하단 높이가 순환수의 수면보다 높게 설정되는 제1구획판과, 상단이 상기 반응조의 천정면과 일정거리 이격되게 설치되고, 양 측면이 상기 반응조의 내부 양측에 연결되며, 하단 높이가 수면 아래에 있도록 설치되는 제2구획판이 설치되며, 상기 제2가습부는 상기 제1구획판 일측과 상기 제1구획판과 인접한 내벽 사이에 일정각도 하향 경사지게 설치되어 폐가스의 유동흐름을 유도하는 복수의 버플플레이트와, 상기 버플플레이트의 상부에 상기 버플플레이트와 대응되게 배치되어 유체를 분사하는 제1유체분사노즐과, 상기 제1구획판 타측과 상기 제2구획판 사이에 설치된 폴링과, 상기 폴링의 상부에 상기 폴링과 대응되게 배치되어 유체를 분사하는 제2유체분사노즐로 구성되는 것을 특징으로 하는 악취제거장치이다.
그러나 상기한 대한민국 특허등록 제1311543호 악취제거장치는 습식미생물반응방법(bio-tricking filtering system)으로 미생물을 사용하는 구조로서 악취게거는 용이하나 고농도의 악취, 유해성 유기 용제류 및 다이옥신류 중금속, 산성가스등은 제거하기에는 어려운 단점이 있다. 그로인하여 미생물이 오래 사용 및 반식하지 못하고 사멸하는 문제가 있어 제거 효율이 저하됨과 많은 양의 미생물이 과다하게 사용되는 단점이 있다.
대한민국 특허등록 제1056064호 대한민국 특허등록 제391369호 대한민국 특허등록 제1311543호
상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 흡입되는 공기 중에 과다하게 포함되어 있는 오염물질의 종류와 농도에 따라 반응제, 흡착제를 를 선별적으로 공급하여 적정적으로 사용하도록 하여 반응 및 흡착효율 극대화와, 반응제 또는 흡착제의 과다 사용을 방지하며, 선별적으로 반응제 흡착제를 투입하는 건식 반응흡착방법과, 후단에 습식 반응탑(Non packaged wet scrubber)을 사용하여 미생물 반응조(Bio-trickling filtering system)의 미생물의 서식 환경조건을 최적화하여, 보호하도록 하며, 건식반응기에서 완전 반응, 흡착하지 못한 공기 중의 유해,악취물질과 반응, 흡착제를 습식 반응탑에서 충분히 흡착 및 반응을 시키면서 산성가스는 중화탱크의 알카리(alkali)용액으로 중화 제거한다. 또한 공기 중에 고농도로 함유된 유해 악취물질의 종류와 농도에 따라 최적의 반응제, 흡착제의 종류와 투입량을 선별적으로 공급하는 고효율 탈취장치를 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 공기 중에 고농도로 포함되어 있는 중금속, 다이옥신, 용제류 악취, 산성가스를 여과할 수 있는 물리화학적반응수단과 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene)을 미생물을 이용한 생물학적반응수단을 이용하는 악취제거장치에 있어서, 오염된 공기를 흡입하여 이송시키는 흡입 송풍기와, 상기 흡입송풍기에 의해 건식반응기로 이송되는 공기에 포함되어 있는 고농도 악취의 일부를 연소시키는 악취제거용 연소기와, 상기 흡입송풍기에 의해 건식반응기로 이송되는 대기에 포함되어 있는 고농도 유해물질의 종류 및 유기용제류 잔류 유무와 종류를 검출하는 검출센서와, 상기 흡입 이송되는 공기 중에 포함되어 있는 먼지, 유해가스 및 유기용제류와 반응하여 상기 유기용제류와 유해가스를 흡착 및 반응하여 제거하는 건식반응기와, 상기 검출센서의 측정 정보에 의해 건식 반응기에 반응제, 흡착제를 공급하는 반응제 흡착제 공급수단과, 오염된 공기를 함유한 건식반응기를 통과한 오염공기와 반응제 흡착제는 미생물 반응조의 순환액과 중화제 탱크의 알카리 용액과 순환펌프에 의해 순환하면서 PH 측정기에 의해 순환액의 PH를 7.2~7.5으로 조절하여 충진물이 없이 충분히 반응시키기 위한 습식반응탑과, 상기 습식반응탑의 순환액의 PH가 일정한 범위를 유지하도록 관리하는 PH관리기로 이루어진 물리화학적반응수단과; 상기 습식반응탑을 통과하여 이송되는 오염된 공기 중에 포함된 수분을 제거하는 수분분리기와, 상기 수분분리기를 통과한 오염된 공기 중에 포함되어 있는 미량의 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene), 산성가스를 미생물을 이용하여 제거하는 생물학적 반응수단 (bio-tricking filtering system)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치에 의하여 달성된다.
상기 반응제 흡착제 공급수단은 활성탄(Actvated carbon), 점착활성탄(Inperdneted actvated carbon), 알카리성 중탄산나트륨, 베이킹소다 중 1개를 공급하는 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치에 의하여 달성된다.
상기 PH관리기는 습식반응탑과 연결된 순환펌프와, 상기 순환펌프와 습식반응탑(Non-package wet scrubber) 사이에 설치되어 습식반응탑의 순환액의 관리시 습식반응탑에 공급하는 중화제 탱크와, 상기 습식반응탑과 연결되어 습식반응탑의 PH를 측정하는 PH측정기로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치에 의하여 달성된다.
상기 생물학적반응수단은 미생물 반응조에서 미생물을 배양하는 담체가 구비되고 상기 담체가 침지되는 미생물 반응조와, 상기 반응조에 연결되어 미생물이 증식될 수 있도록 영양소를 제공하는 영양제탱크와, 상기 미생물 반응조에 공급되는 공급수의 온도를 일정한 온도가 유지되도록 조절하는 히터수단과, 상기 미생물 반응조에 계속적으로 영양소를 공급하기 위한 펌프수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치에 의하여 달성된다.
상기 미생물 반응조에 공급된 공급수를 습식반응탑으로 리턴시키는 리턴공급파이프가 더 구비된 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치에 의하여 달성된다.
이와 같은 본 발명의 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치는 흡입되는 대기중에 과다하게 포함되어 있는 중금속, 다이옥신, 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene), 산성가스의 종류에 따라서 반응제와 흡착제를 선별적으로 공급하여 적정적 반응제, 흡착제를 사용하도록 하여 반응, 흡착 효율의 극대화와 반응제 과다 사용을 방지하며, 선별적으로 반응제, 흡착제를 투입하는 건식여과방법에 의해 후단의 알카리용액으로 PH를 조절하여 습식 반응에 의한 반응효율과 반응시간의 증대로 효과적 반응 효율로 인한 반응율 상승과 증대로 미생물 반응조의 미생물을 보호하도록 하며 습식 반응탑의 효율도 증대하도록 하는 유용한 발명이다.
도 1 및 도 2는 종래 유해가스 및 악취제거를 보여주는 공정도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 타겟형 고효율 악취제거장치의 구성을 보여주는 공정도.
도 4는 흡입된 대기중에 혼합된 가스에 따라서 타겟형 흡착부재가 공급되는 일예를 보여주는 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 타겟형 고효율 악취제거장치의 구성을 보여주는 공정도로써 이에 따르면 본 발명은 공기 중에 포함되어 있는 중금속, 다이옥신, 용제류 악취, 산성가스 등과 반응 및 흡착할 수 있는 물리화학적반응수단(L100)과 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene)에 따라서 공급되는 반응제, 흡착제를 다르게 공급하여 효과적으로 공기에 포함되어 있는 유해물질 및 중금속, 유기화합물 등을 흡착 또는 반응하여 제거하도록 하며 후단의 미생물을 보호하도록 하는 효과도 발현하는 물리화학적반응수단(L100)과, 상기 물리화학적반응수단(L100)에 의해 여과 및 제거되지 않은 유기화합물 및 악취들의 잔량을 완전 제거하도록 하는 생물학적반응수단(L200)으로 대별 구성된다.
상기 물리화학적반응수단(L100)은 건식 반응, 흡착방법인 건식반응기(L20)와 습식 중화, 흡착방법인 습식 반응탑(L50)으로 대별 구성되며 상기 물리화학적반응수단(L100)은 먼저 흡입 송풍기(L10)를 이용하여 대기 중으로 배출되는 고농도 공기를 흡입하여 파이프 또는 덕트로 연결된 건식반응기(L20)으로 이송시키며, 이때 상기 연소기(L31)와 건식반응기(Ventury reactor, L20)를 연결하는 파이프 또는 덕트에는 검출센서(L30)가 설치되어 있다.
따라서 흡입 송풍기(L10)에서 대기 중으로 배출되는 고농도의 악취와 유해물질로 오염된 공기를 흡입하여 파이프 또는 덕트를 따라 외부의 악취와 오염물질로 오염된 흡입 공기를 먼저 연소기(L31)에서 암모니아(Amonia), 황화수소(Hydrogen),메르캅탄(Mercatan)류 등을 우선 연소 제거 후 건식 반응기(L20)로 이동 시키면 고체형태의 반응제, 흡착제와 반응시켜 다이옥신, 산성가스, 염기성가스, 중금속, 유해 휘발성 물질이 1차적으로 중화반응 또는 흡착반응을 하여 제거된다.
이때 흡입 송풍기(L10)와 연소기(L31) 후단과 건식반응기(L20)를 연결하고 있는 파이프 또는 덕트에는 흡입 이송되는 오염 공기 중에 포함되어 있는 유해물질의 종류 및 유기용제류 잔류 유무를 검출하는 검출센서(L30)가 설치되어 있어 검출되게 된다. 물론 상기 센서 및 각 수단은 제어장치에 연결되어 있으나 제어장치의 설명은 생략하기로 한다.
한편 상기 오염된 공기를 흡입하여 이송시키는 흡입 송풍기와, 상기 흡입송풍기에 의해 건식반응기로 이송되는 오염 공기에 포함되어 있는 악취의 일부를 제거하고 가스를 건조시키는 악취제거용 연소기(L31)가 설치되며, 상기 검출센서(L30)는 공기 중에 포함되어 있는 가스의 유해물질의 종류 및 유기용제류 잔류 유무 또는 산성가스, 염기성가스, 다이옥신을 선별하여 상기 검출된 신호에 따라서 반응제, 흡착제를 선별적으로 공급하여 적정한 반응제 및 흡착제를 사용하도록 하여 반응 또는 흡착효율 극대화와 반응제, 흡착제의 과다 사용을 방지한다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 흡입 송풍기(L10)를 이용하여 오염공기를 흡입하여 일부를 연소기(L31)에서 연소제거 후 건식 반응탑(Ventury reactor L20)의 흡입력에 의해 공기는 파이프 또는 덕트를 따라 건식반응기(L20)로 이동된다. 이때 상기 파이프 또는 덕트에는 검출센서(L30)가 설치되어 있어 흡입되는 공기에 포함되어 있는 예컨대 암모니아(Ammonia), 황화수소(hydrogen sulfide), 메틸메르캅탄(Methyl mercaptan), 황화메틸(Dimethyl sulfide), 이황화메틸(Dimethyl disulfide) 등 악취와, 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethyl benzene), 자이렌(Xylene), 헥산(Hexane) 등 휘발성 유기화합물과 비소(As), 수은(Hg), 크롬(Cr), 납(Pb) 등의 중금속, 일산화가스(CO), 이산화가스(CO2), 질소산화물(NO), 이산화황(SO2), 염소(Cl2) 등의 산성가스, 먼지, 다이옥신 등 중 어느 것이 다량 함유되어 있는지를 검출하면 미도시된 제어기에서 검출센서(L30)에 의해 검출된 신호에 따라서 반응제 흡착제 공급수단(L40)을 작동시켜 반응제 흡착제를 공급한다.
한편 상기 검출센서(L30)가 설치된 앞 부분에 악취제거용 연소기(L31)를 더 설치하여 유입되는 가스를 연소 건조시켜 검출센서(L30)의 측정도를 높일 수 있도록 함과 악취의 일부를 제거 및 습도가 높은 가스가 유입될 경우 건식반응기(L20)에 전달되는 부하를 낮추어 설비 최소화와 수명을 연장할 수 있는 효과가 있기 때문이다.
상기 반응제 흡착제 공급수단(L40)은 호퍼에 연결된 활성탄(Actvated carbon)(L41), 점착활성탄(Inperdneted actvated carbon)(L42), 중탄산나트륨(L43)가 호퍼를 통해 스크류에 연결 설치되어 있어 검출센서(L30)에 의해 상기 활성탄(Actvated carbon)(L41), 점착활성탄(Inperdneted actvated carbon)(L42), 중탄산나트륨(L43)의 공급양 또는 공급비가 달라져 공급된다.
예컨대 검출센서(L30)에 의해 검출된 신호가 이산화질소(Nitrogen dioxide), 질산(Nitric acid), 독가스(Poison gases), 하수구 냄새(Sewer oders), 이산화항(Sulphur dioxide), 삼산화황(Sulphur trioxide), 황산(Sulphuric acid) 등이 검출되면 일반 활성탄으로는 흡착 및 제거가 불가능하지만 일반 활성탄에 특정화합물을 첨착하여 일반 활성탄이 제거하기 힘든 물질들을 제거 또는 여과, 흡착할 수 있는 점착활성탄(L42)을 활성탄(Actvated carbon)(L41)과 중탄산나트륨(L43) 보다도 더 공급할 수 있도록 할 수 있다.
검출센서(L30)에 의해 검출된 신호가 분진과 Sox, HCl, HF 등의 산성가스 및 비소(As), 수은(Hg), 크롬(Cr), 납(Pb) 등의 중금속이 검출될 경우 활성탄(Actvated carbon)(L41)의 공급양을 다른 반응제보다 많이 공급하고 또한 산과 염기 분자를 중성을 만들어 냄새를 없애는 중탄산 나트륨(L43)를 같이 공급한다.
따라서 검출센서에 의해 검출된 신호에 의해 일반 활성탄을 사용할지 또는 일반 활성탄으로 흡착이 불가능한 가스가 검출될 경우 점착활성탄(Inperdneted actvated carbon)(L42)을 사용할 것인지를 판별함으로써 공기에 포함되어 있는 오염물질에 따라서 반응제 및 흡착제를 선별적으로 공급하도록 하여 여과의 효율을 극대화하며 활성탄의 과대 사용을 방지하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
상기 건식반응기(L20)에서 1차 여과된 공기는 약 40%의 흡착 또는 반응효율을 얻을 수 있으며 상기 여과된 공기는 후단의 습식 반응탑(Non-packaged wet scrubber)(L50)으로 이송되어 처리된다. 이때 상기 습식 반응탑(L50)에는 물과 활성탄 또는 점착활성탄, 중탄산나트륨 순환액에서 순환하면서 반응한다. 이때 PH 측정기(PH measurment L62)에 의해 PH를 측정하고, 미 도시된 PH 조절기에 의하여 PH를 중화액 탱크(Alkali sol’n tank L61)의 알카리 용액을 이용해 7.2~7.5 조절한다. 이때 사용하는 중화액 탱크의 알카리용액은 10wt% 가성소다(NaOH) 소석회(Ca(OH)2) 용액을 사용할 수 있다. 습식 반응탑의 설계는 충분한 반응을 고려하여 오염 공기량의 체류시간을 최소 5초 이상, 습식 가스량 대비 순환액량의 비율을 6ℓ/Nm³(wet) 이상으로 설계한다. 그리하여 상기 오염 공기 중에 함유된 유해가스 및 악취, 유기 용제류, 중금속 또는 유해물질의 나머지 잔량의 약 90% 이상을 완전 제거하게 된다.
상기 습식 반응탑(L50)에 사용되는 액상용 활성탄은 중간세공(20∼1,000Å)구조가 잘 발달되어 있어 탈색, 탈취, 세탁액 정제 및 정폐수처리 등에 이용된다. 활성탄소의 세공은 반경 1,000Å 이상의 대세공, 반경 20∼1,000Å의 중간세공, 반경 20Å 이하의 미세세공등 3가지로 분류하는것이 일반적이다.
대세공은 흡착질의 확산통로 역할을 하므로 흡착속도에 큰 영향을 주지만, 액상에서의 흡착력은 오히려 미세공과 중간세공 용적분포에 더욱 영향을 받는다. 따라서 액상용 활성탄소는 18∼100Å의 중간세공이 잘 발달되어 있기 때문에 탈색 및 탈취력 등 흡착력이 뛰어나며, 대세공역시 잘 발달되어 있으므로 확산속도가 빠르고 재생이 용이하다.
상기 액상용 활성탄을 이용하면 2-에틸헥산올(2-Ethyl hexanol), 2-에틸부탄올(2-Ethyl buthanol), 이소부탄올(Iso buthanol), n-헥산올(n-Hexanol), 부탄올(Buthanol),파라알데히드(Par-aldehyde), 벤즈알데히드(Benz aldehyde), 크로톤알데히드(Croton aldehyde), 부틸알데히드(Butyl aldehyde),디-N-프로필아민(Di-N-propylamine), 부틸아민(Butyl amine), 디-N-부틸아민(Di-N-butylamine), 디이소프로판올아민(Di-isopropanolamine),2-메틸-5-에틸피리딘(2-Methyl-5-ethyl-pyridine), 벤젠(Benzene), 에틸벤젠(Ethyl benzene), 니트로벤젠(Nitrobenzene), 스티렌(Styrene), 부틸아크릴레이트(Butylacrylate), 에틸아크릴레이트(Ethylacrylate), 디클로로이소프로필에테르(Dichloro isopropylether), 헥산글리콜(Hexane glycol), 테트라에틸렌글리콜(Tetraethyleneglycol), 카프로산(Caproic Acid), 벤조산(Benzoic Acid), 프로필렌디클로라이드(Propylenedichloride), 아세트페놀(Acet phenol), 디이소부틸케톤(Di-isobutyl ketone) 등을 용이하게 흡착할 수 있다.
상기 습식 반응탑(L50)을 오래 사용하게 되면 중화 반응에 의한 염의 농도와 공급된 흡착제량의 상승으로 순환액이 염의농도와 반응한 흡착제의 상승에 의하여 반응효율 저하를 되는 것을 방지하기 위하여 습식 반응탑(L50)에 연결 설치된 자동 드레인 발브를 작동시켜 반복적으로 일정량을 배출시킨다.
상기 PH관리기(L60)의 구조는 습식 반응탑(L50)의 순환액을 순환시키는 순환펌프(L63)에 의해 순환하면서, 일정량을 배출하여 순환액의 오염물질 농도와 반응제, 흡착제의 농도에 맞게 자동 발브(Valve)의 타이머(Timer)에 의해 배출한다. 그러므로 습식 반응탑(L50)의 액면은 미생물 반응조(L81)의 액면 높이로 자동 조절된다. 또한 미생물 반응조의 액면은 액면조절장치에 의거 공업용수 공급에 의하여 조절된다. 습식 반응탑(L80)의 순환액의 PH를 조절하는 중화제탱크(L61)과 상기 중화제탱크(L61)는 습식 반응탑(L50)과 연결되어 순환루프를 형성하게 된다.
한편 상기 순환루프를 형성하는 파이프에는 습식 반응탑(L50)에서 사용하는물을 PH를 측정하는 PH 측정기(L62)가 설치된다. 상기 PH 측정기(L62)의 설치부위는 순환펌프(L63)의 전방 또는 후방에 설치하며 본 발명의 도면에서는 편의상 와 중화제탱크(L61) 사이에 설치하는 것으로 표기한다.
상기 PH 측정기(L62)를 순환펌프(L63)를 중심으로 전방 또는 후방에 설치하는 이유는 습식 반응탑(L50)의 순환액의 PH를 정확히 측정하고 순환액의 속도에 의하여 PH 측정기 표면 모세관의 막힘 현상에 의한 PH의 오차를 줄이고 습식 반응탑(L50) 내부 PH를 정확히 측정할 수 있기 때문이다.
상기한 물리화학적반응수단(L100)으로는 반응되지 않는 유기화합물(VOC) 및 악취는 완전히 제거되지 않게 되기 때문에 미생물을 이용한 반응을 더 추가하여 제거하여야 하며 상기 미생물을 이용하는 생물화학적 반응에 의하여 완전 제거한다.
한편 습식 반응탑(L50)에서는 미생물의 번식에 저해물질인 수은, 비소, 납, 카드륨 등의 중금속과 다이옥신을 완전 흡착 제거하기 때문에 담체에 부착된 미생물이 살 수 있는 최적 환경조건을 조성해주면서 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 한다.
상기 미생물을 이용하는 생물학적반응수단(L200)의 구조는 습식 반응탑(L50)을 통과한 공기에는 극미량의 분진과 순환액 중의 오염물질이 함유된 수분이 포함되어 있기 때문에 상기 반응한 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하는 수분분리기(L70)과 미생물을 배양하는 담체가 침지되는 미생물 반응조(L81)와, 상기 미생물 반응조(L81)에 연결되어 미생물이 증식될 수 있도록 영양소를 제공하는 영양제탱크(L84)와, 상기 미생물 반응조(L81)에 공급되는 순환액의 온도를 일정한 온도가 되도록 조절하는 히터수단(L83)과, 상기 미생물 반응조(L81)에 공급된 물과 영양소를 공급하기 위한 순환펌프수단(L82)으로 이루어진 구조이다. 한편 상기 미생물 반응조(L81)에 액면은 액면 조절장치에 의하여 조절발브로 용수가 공급되며, 습식반응기의 오염액의 배출에 의한 액면보충은 미생물 반응조(L81)의 순환액으로 보충된다.
상기 생물학적반응수단(L200)의 작동은 수분분리기(L70)에서 여과된 공기 중에 포함되어 있는 수분을 제거하고, 액면 조절에 따른 용수가 공급되고 상기 용수에는 미생물이 서식할 수 있는 영양염류가 영양제탱크(L84)로부터 공급되고 상기 영양소가 공급된 용수에 미생물이 서식할 수 있는 개방형 다공 구조의 담체가 침지되어 있는 미생물 반응조(L81)에 영양제가 함유된 용수를 순환공급 하여 오염된 공기 중 오염물질을 미생물이 습취하면 오염 공기 중 포함되어 있는 미량의 Voc가 제거되며 또한 악취도 제거된다.
미생물은 3대 요소가 있어야 번식할 수 있는데 영양소, 온도, 산소이며 습도가 있으면 대량 번식의 요건이 이루어진다. 따라서 미생물의 번식을 돕기 위하여 히터수단(L83)을 이용하여 영양류가 포함된 물의 온도를 일정하게 유지시키며 상기 미생물 반응조(L81)와 연결된 순환펌프수단(L82)으로 순환액을 순환시키면서 영양소와 수분과 최적의 온도를 유지하여 공기 중 오염물질을 미생물이 습취하면서 번식하는 최적의 조건을 유하면서 미생물을 번식시킨다.
한편 상기 미생물 반응조(L81)에는 물의 공급이 일정한 범위를 넘게 되면 오버플러워 되는 물은 리턴공급파이프(L85)를 이용하여 습식반응탑(L50)으로 리턴시켜 사용한다.
이와 같은 본 발명의 공기에 포함되어 있는 오염물질에 따라서 반응제와 흡착제를 선별적으로 공급하는 타겟형 고효율 악취제거장치는 흡입되는 공기에 과다하게 포함되어 있는 중금속, 다이옥신, 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene), 산성가스의 종류에 따라서 반응제를 선별적으로 공급하여 적정적 반응제를 사용하도록 하여 여과 효율과 반응제 과다 사용을 방지하며, 선별적으로 반응제를 투입하는 건식여과방법에 의해 후단의 습식 반응조를 사용하는 미생물을 보호하도록 하여 습식여과 효율도 증대하도록 하는 유용한 발명이다.
L10 : 흡입 송풍기 L20 : 건식반응기
L30 : 검출센서 L31 : 연소기
L40 : 반응제 흡착제 공급수단 L41 : 활성탄
L42 : 점착활성탄 L43 : 중탄산나트륨
L50 : 습식 반응탑 L60 : PH관리기
L61 : 중화제탱크 L62 : PH 측정기
L63 : 순환펌프 L70 : 수분분리기
L81 : 미생물 반응조 L82 : 순환펌프수단
L83 : 히터수단 L84 : 영양제탱크
L85 : 리턴공급파이프 L100 : 물리화학적반응수단
L200 : 생물학적반응수단

Claims (5)

  1. 공기 중에 고농도로 포함되어 있는 중금속, 다이옥신, 용제류 악취, 산성가스를 반응 흡착할 수 있는 물리화학적반응수단과 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene)을 미생물을 이용한 생물학적반응수단을 이용하는 악취제거장치에 있어서,
    고농도로 오염된 공기를 흡입하여 이송시키는 흡입 송풍기와, 상기 흡입송풍기에 의해 건식반응기로 이송되는 공기에 포함되어 있는 악취의 일부를 연소시키는 악취제거용 연소기와, 상기 흡입송풍기에 의해 건식반응기로 이송되는 오염 공기에 포함되어 있는 유해물질의 종류 및 유기용제류 잔류 유무를 검출하는 검출센서와, 상기 흡입 이송되는 공기 중에 포함되어 있는 먼지, 유해가스 및 유기용제류와 반응하여 상기 유기용제류와 유해가스를 흡착 및 반응하여 제거하는 건식반응기와, 상기 검출센서의 측정 정보에 의해 건식 반응기에 반응제,흡착제를 공급하는 반응제 흡착제 공급수단과, 오염된 공기를 함유한 건식반응기를 통과한 공기와 반응제 흡착제는 미생물 반응조의 순환액과 중화제 탱크의 알카리 용액과 순환펌프에 의해 순환하면서 PH 측정기에 의해 순환액의 PH를 7.2~7.5으로 조절하여 충진물이 없이 충분히 반응시키기 위한 습식반응탑과, 상기 습식반응탑의 순환액의 PH가 일정한 범위를 유지하도록 관리하는 PH관리기로 이루어진 물리화학적반응수단과;
    상기 습식반응탑을 통과하여 이송되는 대기에 포함된 수분을 제거하는 수분분리기와, 상기 수분분리기를 통과한 오염된 공기 중에 포함되어 있는 유해 휘발성물질(VOCs), 돌루엔(toluene) 및 산성가스를 미생물을 이용하여 제거하는 생물학적 반응수단 (bio-tricking filtering system)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응제 흡착제 공급수단은 활성탄(Actvated carbon), 점착활성탄(Inperdneted actvated carbon), 중탄산나트륨, 베이킹소다 중 1개를 공급하는 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 PH관리기는 습식반응탑과 연결된 순환펌프와, 상기 순환펌프와 습식반응탑 사이에 설치되어 습식반응탑의 PH를 중화시켜 습식반응탑에 공급하는 중화제 탱크와, 상기 습식반응탑과 연결되어 습식반응탑의 PH를 측정하는 PH측정기로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물학적반응수단은 미생물 반응조에서 미생물을 배양하는 담체가 구비되고 상기 담체가 침지되는 미생물 반응조와, 상기 반응조에 연결되어 미생물이 증식될 수 있도록 영양소를 제공하는 영양제탱크와, 상기 미생물 반응조에 공급되는 공급액의 온도를 일정한 온도가 유지되도록 조절하는 히터수단과, 상기 미생물 반응조에 계속적으로 영양소를 공급하기 위한 펌프수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 미생물 반응조에 공급된 공급수를 습식반응탑으로 리턴시키는 리턴공급파이프가 더 구비된 것을 특징으로 하는 공기 중 고농도로 함유된 유해, 악취물질의 종류에 따라 선별적으로 반응제, 흡착제를 공급하는 고효율 탈취장치.
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