KR102367558B1 - 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템 - Google Patents

초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2개의 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치를 사용하지만, 배출되는 황화수소 농도가 초저농도 이상이면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 추가로 도입되어 초저농도 이상의 황화수소 함유 바이오가스가 배출되는 것을 방지하고, 흡착제가 파과되는 경우에 바이오가스가 다른 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로만 공급되도록 조절하여 흡착제 성능을 모두 활용한 후에 교체할 수 있는 청정 바이오가스 생산 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 외부의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스 또는 이웃하는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스가 도입되면 고농도의 황화수소를 대부분 흡착시켜 제거하고 초저농도의 황화수소를 함유하는 바이오가스를 배출가스로 배출하는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)와; 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에 이웃하게 설치되어 있으며 외부의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스 또는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스가 도입되면 고농도의 황화수소를 대부분 흡착시켜 제거하고 초저농도의 황화수소를 함유하는 바이오가스를 배출가스로 배출하는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)와; 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)로 외부의 고농도 황화수소 함유 바이오가스만이 공급되도록 조절하거나 또는 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스만이 공급되도록 조절하거나 또는 어떤 가스도 유입되지 않도록 조절하는 고농도 황화수소 공급부재(30)와; 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 기준 이하이면 외부의 공급되도록 조절하거나 또는 배출가스의 황화수소 농도가 재도입 기준에 해당되면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 공급되도록 조절하는 처리된 배출가스 배출부재(40)와; 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 기준을 초과하면 배출가스를 이웃하는 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)로만 제공되도록 조절하는 처리된 배출가스 재도입부재(50)과; 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 확인하는 황화수소 농도확인부재(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템{Ultra-low concentration hydrogen sulphide containing clean biogas production system}
본 발명은 2개의 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치를 사용하지만, 배출되는 황화수소 농도가 초저농도 이상이면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 추가로 도입되어 초저농도 이상의 황화수소 함유 바이오가스가 배출되는 것을 방지하고, 흡착제가 파과되는 경우에 바이오가스가 다른 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로만 공급되도록 조절하여 흡착제 성능을 모두 활용한 후에 교체할 수 있는 청정 바이오가스 생산 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 화학 및 전자 공정 등에서 발생하는 황화수소(예를 들면, 바이오가스 생산공정에서 황화수소 및 실록산 제거, 반도체 또는 디스플레이 제조 공정에서의 할로겐 가스 제거, 천연가스에서의 황화수소 제거 등)를 제거해야할 경우 화학적 세정 공정, 건식흡착 공정 등이 사용된다. 또한 황화수소는 폐수나 오염 침전물(슬러지)이 부패하면서 발생하는 가스로, 급성 폐 손상이나 호흡 마비를 일으켜 근로자를 사망에 이르게 할 수 있는 독성 가스 중 하나이다.
이와 같이 유해한 황화수소 제거 방법은 크게 습식과 건식 방법으로 구별하고, 습식 황화수소 제거 방법에는 가성소다(NaOH) 세정 방법, 철킬레이트 세정 방법 등이 사용되고 있다. 반면에 건식 황화수소 제거 방법에는 산화철계 흡착제, 정수슬러지계 흡착제, 마그네슘계 흡착제, 수산화철계 흡착제 등이 있다.
또한 생불학적 황화수소 제거 방법도 존재하지만, 사용이 극히 제한적이다. 바이오가스에 포함된 악취 원인물질이면서 다양한 후단 공정에 심대한 영향을 미치는 황화수소는 바이오가스를 효율적으로 사용하기 위해서는 가급적 50ppb 이하의 초저농도로 낮게 유지되어야한다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 많은 연구들이 수행되었다. 습식공정에서 얻을 수 있는 황화수소 최소 농도는 수 ppm이고, 또한 산화철을 이용한 흡착공정에서도 ppb 이하의 황화수소 초저농도로 안정적이고 경제적인 방법으로 얻는 것은 불가능하다.
이에 따라 본 발명자는 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스를 생산하여 도시가스, 천연압축가스(CNG), 연료전지용 연료, 수소 생산 원료 및 화학 원료와 같은 고부가가치한 용도로 사용하기 위해서는 고성능 고효율의 흡착시스템을 연구하여 개발하게 되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 2개의 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치를 사용하지만, 배출되는 황화수소 농도가 초저농도 이상이면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 추가로 도입되어 초저농도 이상의 황화수소 함유 바이오가스가 배출되는 것을 방지하고, 흡착제가 파과되는 경우에 바이오가스가 다른 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로만 공급되도록 조절하여 흡착제 성능을 모두 활용한 후에 교체할 수 있는 청정 바이오가스 생산 시스템을 제공하는 데 있다.
삭제
본 발명의 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템은, 외부의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스 또는 이웃하는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스가 도입되면 고농도의 황화수소를 대부분 흡착시켜 제거하고 초저농도의 황화수소를 함유하는 바이오가스를 배출가스로 배출하는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)와; 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에 이웃하게 설치되어 있으며 외부의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스 또는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스가 도입되면 고농도의 황화수소를 대부분 흡착시켜 제거하고 초저농도의 황화수소를 함유하는 바이오가스를 배출가스로 배출하는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)와; 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)로 외부의 고농도 황화수소 함유 바이오가스만이 공급되도록 조절하거나 또는 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스만이 공급되도록 조절하거나 또는 어떤 가스도 유입되지 않도록 조절하는 고농도 황화수소 공급부재(30)와; 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 기준 이하이면 외부의 공급되도록 조절하거나 또는 배출가스의 황화수소 농도가 재도입 기준에 해당되면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 공급되도록 조절하는 처리된 배출가스 배출부재(40)와; 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 기준을 초과하면 배출가스를 이웃하는 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)로만 제공되도록 조절하는 처리된 배출가스 재도입부재(50)과; 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 확인하는 황화수소 농도확인부재(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템은 바이오가스에 포함된 유해한 고농도 황화수소를 연속 흡착시켜 산업에 이용할 수 있는 수십 ppb의 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 2개의 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치가 서로 연동되기 때문에 처리 후 배출되는 바이오가스 내에 황화수소 농도가 초저농도 이상이면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 도입하여 초저농도 이상의 황화수소 함유 바이오가스가 배출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 처리 후 배출되는 바이오가스 내에 황화수소 농도가 초저농도 이상이면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 재도입시키기 때문에 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치 내의 흡착제 성능을 모두 활용한 후에 교체할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 제어부재의 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 재도입기준 이하인 경우에 해당되는 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템의 운전 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 재도입기준 이상인 경우에 해당되는 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템의 운전 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 완전파과농도인 경우에 해당되는 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템의 운전 예시도.
도 6는 본 발명에 따른 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 재도입기준 이상인 경우에 해당되는 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템의 운전 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템을 자세히 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10), 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20), 고농도 황화수소 공급부재(30), 처리된 배출가스 배출부재(40), 처리된 배출가스 재도입부재(50), 황화수소 농도확인부(60), 제어부재(70)를 포함한다.
제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)는 하부 일측에 외부의 고농도 황화수소 공급부재(30)이 연결되는 가스유입구(11)가 형성되고, 상부 일측에 외부의 배출가스 이송관이 연결되는 가스배출구(12)가 형성되며, 가스유입구(11)와 가스배출구(12) 사이에 바이오가스를 흡착하는 흡착제(13)가 채워지는 흡착공간이 형성된다, 그리고, 상부 일측에는 흡착제(13)를 내부로 공급하기 위한 흡착제 주입구(14)가 형성되고, 외측면에는 내부의 흡착제(13)를 외부로 제거하기 위한 흡착제 배출구(15)가 형성된다. 또한, 하단에는 유입가스에 포함되어 낙하된 이물질을 외부로 배출하기 위한 드레인(16)가 형성된다.
이러한 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)는 하단의 가스유입구(11)를 통해서 외부의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스가 도입되면 이를 상승시키면서 흡착공간에 위치하는 흡착제(13)로 고농도의 황화수소를 대부분 흡착시켜 제거하고 상단의 가스배출구(12)를 통해 초저농도의 황화수소를 함유하는 바이오가스를 배출가스로 배출하게 된다.
제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에 이웃하게 설치되어 있으며 하부 일측에 외부의 고농도 황화수소 공급부재(30)이 연결되는 가스유입구(21)가 형성되고, 상부 일측에 외부의 배출가스 이송관이 연결되는 가스배출구(22)가 형성되며, 가스유입구(21)와 가스배출구(22) 사이에 바이오가스를 흡착하는 흡착제(23)가 채워지는 흡착공간이 형성된다, 그리고, 상부 일측에는 흡착제(23)를 내부로 공급하기 위한 흡착제 주입구(24)가 형성되고, 외측면에는 내부의 흡착제(23)를 외부로 제거하기 위한 흡착제 배출구(25)가 형성된다. 또한, 하단에는 유입가스에 포함되어 낙하된 이물질을 외부로 배출하기 위한 드레인(26)가 형성된다.
이러한 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)도 하단의 가스유입구(21)를 통해서 외부의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스 또는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스가 도입되면 이를 상승시키면서 흡착공간에 위치하는 흡착제(23)로 고농도의 황화수소를 대부분 흡착시켜 제거하고 상단의 가스배출구(22)를 통해 초저농도의 황화수소를 함유하는 바이오가스를 배출가스로 배출하게 된다.
고농도 황화수소 공급부재(30)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스유입구(11)에 연결된 제1 공급관(31)과, 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스유입구(21)에 연결된 제2 공급관(32)과, 제1 공급관(31)의 끝단에 위치하는 제1 삼방밸브(33)와, 제2 공급관(32)의 끝단에 위치하는 제2 삼방밸브(34)와, 분기된 끝단이 제1 삼방밸브(33)와 제2 삼방밸브(34)에 각각 연결되어 외부의 고농도 황화수소를 도입하는 제3 공급관(35)으로 이루어진다.
이러한 제1, 2 삼방밸브(33,34)에 의해서 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)의 가스유입구(11,21)로 외부의 고농도 황화수소만이 공급되도록 조절하거나 또는 가스유입구(11)로 어떤 가스도 유입되지 않도록 조절하거나 또는 후술하는 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리되는 배출가스만이 공급되도록 조절할 수 있게 된다.
처리된 배출가스 배출부재(40)은 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스배출구(12)에 연결된 제1 배출관(41)과, 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스배출구(22)에 연결된 제2 배출관(42)과, 제1 배출관(41)의 끝단에 위치하는 제3 삼방밸브(43)와, 제2 배출관(42)의 끝단에 위치하는 제4 삼방밸브(44)와, 분기된 끝단이 제3 삼방밸브(43)와 제4 삼방밸브(44)에 연결되어 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크(또는 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 활용시설 등)에 연결되는 제3 배출관(45)으로 이루어진다.
이러한 제3, 4 삼방밸브(43,44)에 의해서 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)의 가스배출구(12,22)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 기준 이하이면 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크(또는 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 활용시설 등)로 공급되도록 조절하거나 또는 후술하는 배출가스의 황화수소 농도가 재도입 기준에 해당되면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 공급되도록 조절할 수 있게 된다.
처리된 배출가스 재도입부재(50)는 제3 삼방밸브(43)와 제4 삼방밸브(44)에 연결된 제1 재도입관(51)과, 제1 삼방밸브(33)와 제2 삼방밸브(34) 사이에 연결된 제2 재도입관(52)과, 제1 재도입관(51)과 제2 재도입관(52) 사이에 위치하는 연결관(53)으로 이루어진다.
이러한 처리된 배출가스 재도입부재(50)에 의해서 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스배출구(12)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 재도입기준을 초과하면 제3 삼방밸브(43), 제2 삼방밸브(34)를 조절하여 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스흡입구로 유입시키고, 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스배출구(22)에서 처리된 배출가스의 황화수소 재도입기준을 초과하면 제4삼방밸브(44), 제1 삼방밸브(33)를 조절하여 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스흡입구로 도입시켜 약 50ppb를 초과하는 황화수소가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 배출되는 것을 방지할 수 있게 된다.
황화수소 농도확인부(60)는 제1 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 확인한다. 황화수소 농도확인부(60)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 확인하는 제1 황화수소 농도확인부(62)와, 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 확인하는 제2 황화수소 농도확인부(62)로 이루어진다. 이러한 황화수소 농도확인부(60)는 관리자가 확인할 수 있도록 외부에 표시하거나 또는 유무선 통신을 통해서 제어부재(70)로 제공할 수 있다.
제어부재(70)는 기준 농도관리부(71), 황화수소 농도관리부(72), 배출가스 농도검토부(73), 정상운전부(74), 재도입가스 운전부(75), 완전파과 운전부(76), 완전파과 알림부(77)를 포함한다.
기준 농도관리부(71)는 제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스에 적용되는 황화수소의 기준 재도입농도 및 기준 완전파과농도를 등록받아 관리한다.
황화수소 농도관리부(72)는 제1, 2 황화수소 농도확인부(61,62)에서 측정된 제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 제공받는다. 이에 따라 황화수소 농도관리부(72)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 각각 확인할 수 있게 된다.
배출가스 농도검토부(73)는 황화수소 농도관리부(72)에서 제공받은 배출가스의 황화수소의 농도가 등록된 기준 재도입농도를 초과하면 해당 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치의 재도입신호를 발생시키며, 기준 완전파과농도에 해당되면 해당 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치의 완전파과신호를 발생시킨다.
정상운전부(74)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10) 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20) 중에서 하나의 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로만 외부의 고농도 황화수소가 공급되도록 제1, 2 삼방밸브(33,34)를 조작하고, 처리된 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크만으로 제공되도록 제3, 4 삼방밸브(43,44)를 조작한다.
재도입가스 운전부(75)는 배출가스 농도검토부(73)에서 재도입신호가 발생되면, 재도입신호가 발생된 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공되지 않고 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로만 공급되도록 제1, 2, 3, 4 삼방밸브(33,34,43,44)를 조작한다.
완전파과 운전부(76)는 배출가스 농도검토부(73)에서 완전파과신호가 발생되면, 완전파과신호가 발생된 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 외부의 고농도 황화수소가 공급되지 않으면서 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로만 공급되도록 제1, 2 삼방밸브(33,34)를 조작하고, 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크만으로 제공되도록 제3, 4 삼방밸브(43,44)를 조작한다.
완전파과 알림부(77)은 배출가스 농도검토부(73)에서 완전파과신호가 발생되면, 등록된 관리자에게 통지한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 작용 및 효과를 설명한다.
먼저, 도 3에 도시된 같이, 초기에 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스에서 초저농도 황화수소를 생산하기 위하여 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스유입구(11)로만 고농도 황화수소가 공급되도록 고농도 황화수소 공급부재(30)에 설치된 제1, 2 삼방밸브(33,34)를 조작하고, 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스배출구(12)에서 처리된 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크만으로 제공되도록 처리된 배출가스 배출부재(40)에 설치된 제3 삼방밸브(43)를 조작한다.
그 후, 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스유입구(11)로 공급된 고농도 황화수소 함유 바이오가스는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10) 내부의 흡착공간에 위치하는 흡착제(13)에서 흡착되고, 흡착제(13)를 통과한 초저농도의 황화수소 함유 바이오가스는 가스배출구(12)에 연결된 처리된 배출가스 배출부재(40)을 거쳐 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공된다. 이때, 황화수소 농도확인부(60)의 제1 황화수소 농도확인부(61)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스에 포함된 황화수소 농도를 확인한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 황화수소 농도확인부(61)에서 측정된 배출가스의 황화수소 농도가 약 50ppb의 재도입기준에 해당되면 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공되는 것을 차단하고 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스유입구(21)으로 공급되도록 제3 삼방밸브(43)와, 제2 삼방밸브(34)를 조절한다.
이에 따라 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스는 제1 가스배출구(12)->제3 재도입관(51)->연결관(53)->제2 재도입관(52)->가스유입구(21)을 거쳐 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)로 제공되어 처리된 후에 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공되기 때문에 기준 이상 농도를 갖는 황화수소가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공되는 것을 차단할 수 있게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 황화수소 농도확인부(61)에서 측정된 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)로 유입되는 고농도 황화수소의 농도와 유사한 완전파과농도에 해당되면 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스유입구(21)로만 고농도 황화수소가 공급되도록 고농도 황화수소 공급부재(30)에 설치된 제1, 2 삼방밸브(33,34)를 조작하고, 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스배출구(22)에서 처리된 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크만으로 제공되도록 처리된 배출가스 배출부재(40)에 설치된 제4 삼방밸브(44)를 조작한다.
이에 따라 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 흡착제(13)의 완전파과기준에 해당되면 외부의 고농도 황화수소가 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)로만 공급되고 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스도 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크만으로 제공되기 때문에 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 흡착제(13)를 교체할 수 있게 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 황화수소 농도확인부(62)에서 측정된 배출가스의 황화수소 농도가 약 50ppb의 재도입기준에 해당되면 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공되는 것을 차단하고 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스유입구(11)으로 공급되도록 제1 삼방밸브(33)와, 제4 삼방밸브(44)를 조절한다.
이에 따라 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스는 제4 재도입관(54)->연결관(55)->제1 재도입관(51)을 거쳐 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스유입구(11)으로 제공되어 처리된 후에 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공되기 때문에 기준 이상 농도를 갖는 황화수소가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공되는 것을 차단할 수 있게 된다.
이러한 본 발명에 의해서 바이오가스에 함유된 고농도 황화수소를 연속적으로 초저농도 황화수소를 생산할 수 있으며, 흡착제도 완전파과상태까지 사용할 수 있어 흡착제의 교체시점도 늦출 수 있어 경제적이다.
<실험예>
4,516ppm의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스를 반응기부피가 4.71ml인 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치를 이용하여 초저농도 황화수소를 생산하였다.
실시예(2Bed SYSTEM)로 제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치를 이웃하게 설치하고 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)만으로 고농도 황화수소를 함유하는 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스를 공급하고 처리된 배출가스의 황화수소의 농도가 50ppb의 초저농도 이상이면 다시 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)로 도입되도록 하였다. 그리고, 처리된 황화수소의 농도가 4516ppm의 완전파과농도이면 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)만으로 공급되도록 하였다.
비교예(2Bed SYSTEM)로 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스를 공급하고 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치의 흡착제가 완전파과된 후 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 다시 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스를 공급하였다.
실시예와 비교예에 따라 흡착된 량을 표 1에 나타내었으며, 생산된 초저농도 황화수소에 대한 그래프를 도 6의 그래프로 나타내었다.
[표 1]
Figure 112020002406592-pat00001
표 1 및 도 6에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예는 비교예에 비하여 초초저농도의 황화수소를 얻는 바이오가스의 양을 약 15% 정도 더 확보할 수 있고, 흡착제 사용량도 15% 정도 감소시킬 수 있었다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의의 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치
11 : 가스유입구 12 : 가스배출구
13 : 흡착제 14 : 흡착제 주입구
15 : 흡착제 배출구 16 : 드레인
20 : 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치
21 : 가스유입구 22 : 가스배출구
23 : 흡착제 24 : 흡착제 주입구
25 : 흡착제 배출구 26 : 드레인
30 : 고농도 황화수소 공급부재 31 : 제1 공급관
32 : 제2 공급관 33 : 제1 삼방밸브
34 : 제2 삼방밸브 35 : 제3 공급관
40 : 처리된 배출가스 배출부재 41 : 제1 배출관
42 : 제2 배출관 43 : 제3 삼방밸브
44 : 제4 삼방밸브 45 : 제3 배출관
50 : 처리된 배출가스 재도입부재 51 : 제1 재유입관
52 : 제2 재유입관 53 : 연결관
60 : 황화수소 농도확인부 61 : 제1 황화수소 농도확인부
62 : 제2 황화수소 농도확인부 70 : 제어부재
71 : 기준 농도관리부 72 : 황화수소 농도관리부
73 : 배출가스 농도검토부 74 : 정상운전부
75 : 재도입가스 운전부 76 : 완전파과 운전부
77 : 완전파과 알림부

Claims (5)

  1. 외부의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스 또는 이웃하는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스가 도입되면 고농도의 황화수소를 흡착시켜 제거하고 초저농도의 황화수소를 함유하는 바이오가스를 배출가스로 배출하는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)와;
    제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에 이웃하게 설치되어 있으며 외부의 고농도 황화수소를 함유하는 바이오가스 또는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스가 도입되면 고농도의 황화수소를 흡착시켜 제거하고 초저농도의 황화수소를 함유하는 바이오가스를 배출가스로 배출하는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)와;
    제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)로 외부의 고농도 황화수소만이 공급되도록 조절하거나 또는 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리되는 배출가스만이 공급되도록 조절하거나 또는 어떤 가스도 유입되지 않도록 조절하는 고농도 황화수소 공급부재(30)와;
    제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 기준 이하이면 외부의 공급되도록 조절하거나 또는 배출가스의 황화수소 농도가 재도입 기준에 해당되면 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 공급되도록 조절하는 처리된 배출가스 배출부재(40)와;
    제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도가 기준을 초과하면 배출가스를 이웃하는 제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)로만 제공되도록 조절하는 처리된 배출가스 재도입부재(50)과;
    제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 확인하는 황화수소 농도확인부재(60)와;
    제어부재(70)를 포함하되
    제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)는 하부 일측에 외부의 고농도 황화수소 공급부재(30)이 연결되는 가스유입구(11)가 형성되고, 상부 일측에 외부의 배출가스 이송관이 연결되는 가스배출구(12)가 형성되며, 가스유입구(11)와 가스배출구(12) 사이에 바이오가스를 흡착하는 흡착제가 채워지는 흡착공간(13)과, 상부 일측에 흡착제(13)를 내부로 공급하기 위한 흡착제 주입구(14)가 형성되고, 외측면에 내부의 흡착제(13)를 외부로 제거하기 위한 흡착제 배출구(15)를 포함하고,
    제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에 이웃하게 설치되어 있으며 하부 일측에 외부의 고농도 황화수소 공급부재(30)이 연결되는 가스유입구(21)가 형성되고, 상부 일측에 외부의 배출가스 이송관이 연결되는 가스배출구(22)가 형성되며, 가스유입구(21)와 가스배출구(22) 사이에 바이오가스를 흡착하는 흡착제(23)가 채워지는 흡착공간과, 상부 일측에는 흡착제(23)를 내부로 공급하기 위한 흡착제 주입구(24)가 형성되고, 외측면에는 내부의 흡착제(23)를 외부로 제거하기 위한 흡착제 배출구(25)를 포함하고,
    고농도 황화수소 공급부재(30)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스유입구(11)에 연결된 제1 공급관(31)과, 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스유입구(21)에 연결된 제2 공급관(32)과, 제1 공급관(31)의 끝단에 위치하는 제1 삼방밸브(33)와, 제2 공급관(32)의 끝단에 위치하는 제2 삼방밸브(34)와, 분기된 끝단이 제1 삼방밸브(33)와 제2 삼방밸브(34)에 각각 연결되어 외부의 고농도 황화수소를 도입하는 제3 공급관(35)을 포함하고,
    처리된 배출가스 배출부재(40)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)의 가스배출구(12)에 연결된 제1 배출관(41)과, 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)의 가스배출구(22)에 연결된 제2 배출관(42)과, 제1 배출관(41)의 끝단에 위치하는 제3 삼방밸브(43)와, 제2 배출관(42)의 끝단에 위치하는 제2 삼방밸브(44)와, 분기된 끝단이 제3 삼방밸브(43)와 제4 삼방밸브(44)에 연결되어 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크에 연결되는 제3 배출관(45)을 포함하고,
    처리된 배출가스 재도입부재(50)는 제3 삼방밸브(43)와 제4 삼방밸브(44)에 연결된 제1 재도입관(51)과, 제1 삼방밸브(33)와 제2 삼방밸브(35) 사이에 연결된 제2 재도입관(52)과, 제1 재도입관(51)과 제2 재도입관(52) 사이에 위치하는 연결관(53)을 포함하며,
    농도확인부재(60)는 제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 확인하는 제1 황화수소 농도확인부(61)와, 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 확인하는 제2 황화수소 농도확인부(62)로 이루어지며,
    제어부재(70)는
    제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스에 적용되는 황화수소의 기준 재도입농도 및 기준 완전파과농도를 등록받아 관리하는 기준 농도관리부(71)와;
    제1, 2 황화수소 농도확인부(61,62)에서 측정된 제1, 2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10,20)에서 처리된 배출가스의 황화수소 농도를 제공받는 황화수소 농도관리부(72)와;
    황화수소 농도관리부(72)에서 제공받은 배출가스의 황화수소의 농도가 등록된 기준 재도입농도를 초과하면 해당 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치의 재도입신호를 발생시키며, 기준 완전파과농도에 해당되면 해당 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치의 완전파과신호를 발생시키는 배출가스 농도검토부(73)와;
    제1 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10) 또는 제2 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(20) 중에서 하나의 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로만 외부의 고농도 황화수소가 공급되도록 제1, 2 삼방밸브(33,34)를 조작하고, 처리된 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크만으로 제공되도록 제3, 4 삼방밸브(43,44)를 조작하는 정상운전부(74)와;
    배출가스 농도검토부(73)에서 재도입신호가 발생되면, 재도입신호가 발생된 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크로 제공되지 않고 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치(10)로만 공급되도록 제1, 2, 3, 4 삼방밸브(34,35,44,45)를 조작하는 재도입가스 운전부(75)와;
    배출가스 농도검토부(73)에서 완전파과신호가 발생되면, 완전파과신호가 발생된 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로 외부의 고농도 황화수소가 공급되지 않으면서 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치로만 공급되도록 제1, 2 삼방밸브(33,34)를 조작하고, 이웃하는 초저농도 황화수소 함유 바이오가스 생산장치에서 처리된 배출가스가 외부의 초저농도 황화수소 저장탱크만으로 제공되도록 제3, 4 삼방밸브(43,44)를 조작하는 완전파과 운전부(76)와;
    배출가스 농도검토부(73)에서 완전파과신호가 발생되면, 등록된 관리자에게 통지하는 완전파과 알림부(77)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저농도 황화수소 함유 청정 바이오가스 생산 시스템.
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