KR102405176B1 - 폐활성탄 재생 시스템 및 폐활성탄 재생 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 폐활성탄 재생 시스템 및 폐활성탄 재생 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 대기용 폐활성탄 재생부; 연소부; 및 수처리용 폐활성탄 재생부; 를 포함하고, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 복수개의 메쉬 또는 타공 형태의 경사판을 포함하는 이동형 탈착탑을 포함하고, 상기 연소부는, 상기 이동형 탈착탑에서 탈착 시 발생한 탈착 가스를 연소하여 열에너지를 생성하고, 상기 열에너지는 상기 대기용 폐활성탄 재생부 및 상기 수처리용 폐활성탄 재생부의 폐활성탄 재생 공정에 이용되는 것인, 폐활성탄 재생 시스템 및 이를 이용한 폐활성탄 재생 방법에 관한 것이다.

Description

폐활성탄 재생 시스템 및 폐활성탄 재생 방법{SYSTEM FOR REGENERATION OF ACTIVATED CARBON AND METHOD FOR REGENERATION OF ACTIVATED CARBON}
본 발명은, 폐활성탄 재생 시스템 및 폐활성탄 재생 방법에 관한 것이다.
휘발성 유기화합물 (Volatile Organic Compounds; VOCs)은, 중금속과 함께 특정 대기유해물질에 속하는 물질이다. 중소 공단 기업체의 인쇄 및 도장, 화학제품 생산 과정이나 바이오매스 반탄화 공정 등에서 배출되며 대기중에서 미세먼지, 질소산화물 등과 결합하여 오전을 생성하고 스모그의 원인이 되는 대기오염물질이다. 휘발성 유기화합물의 처리방법은, 연소법, 생물학적 처리법, 흡착법, 촉매산화 등이 있다.
일반적인 VOC 활성탄 흡착탑은 교체 주기가 짧기 때문에 유지 비용이 많이 들고 관리가 어렵다. 이를 해결하기 위해 활성탄 재생장치를 함께 쓰는 경우가 있다. 대표적인 방법으로 rotor 방식을 많이 사용하는데, 이는 최대 15배의 농도로 VOC를 탈착시켜 활성탄을 재생하고, 재생된 활성탄은 흡착용으로 재사용된다. 농축된 VOC는 연소, 응축에 의한 회수, 발전, 리포밍 등을 통해 처리되는데, 처리 비용을 줄이고 다양한 에너지화를 위해서는 이보다 높은 농도로 고농축이 필요하다.
기존 활성탄 재생방법은 대기용 폐활성탄 및 수처리용 폐활성탄의 구분없이 800 oC 이상의 고온 부활로에서 재생활성탄을 제조 및 고온 열 재생법을 주로 사용한다. 고온 열 재생법의 경우 열변형에 의한 재생활성탄의 수율이 약 20% 감소하고, 연료를 과다 사용함에 따라 운전비용 증가 및 온실가스 과다 배출 등의 문제가 발생한다.
본 발명의 발명자는, 대기용 활성탄은 가스상의 오염물질인 휘발성 유기화합물 (VOCs)을 주로 흡착하며, 흡착된 VOCs는 200 oC 이하의 저온에서도 쉽게 탈착될 수 있고, 또한, VOCs는 대부분 악취를 일으키고 인체에 유해하며 SOx, NOx 등과 함께 광화학반응으로 초미세먼지를 생성하는 오염물질이지만, 탄화수소류에 해당하여 자체 열량을 갖고 있으므로 잘 관리하면 에너지원으로 활용 가능성이 있음을 인지하였다.
본 발명의 발명은, 대기용 폐활성탄과 수처리용 폐활성탄의 재생 시스템이 통합된 폐활성탄 재생 시스템을 설계하였고, 에너지 소모를 줄이면서 효율적인 에너지 활용 및 공정 운영이 가능한 폐활성탄 재생 시스템을 개발하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이동층 탈착장치를 통한 대기용 활성탄을 연속적으로 저온 재생하고, 저온탈착 시 발생하는 탈착 가스를 수처리용 활성탄 재생에 필요한 열에너지로 활용하는, 폐활성탄 재생 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 폐활성탄 재생 시스템을 이용하고, 이동층 탈착장치를 통한 대기용 활성탄을 연속적으로 저온 재생하고, 저온탈착 시 발생하는 탈착 가스를 수처리용 활성탄 재생에 필요한 열에너지로 활용하는, 폐활성탄 재생 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 대기용 폐활성탄 재생부; 연소부; 및 수처리용 폐활성탄 재생부; 를 포함하고, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 복수개의 메쉬 또는 타공 형태의 경사판을 포함하는 이동형 탈착탑을 포함하고, 상기 연소부는, 상기 이동형 탈착탑에서 탈착 시 발생한 탈착 가스를 연소하여 열에너지를 생성하고, 상기 열에너지는 상기 대기용 폐활성탄 재생부 및 상기 수처리용 폐활성탄 재생부의 폐활성탄 재생 공정에 이용되는 것인, 폐활성탄 재생 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 150 ℃ 내지 250 ℃의 저온 재생 공정으로 휘발성 유기화합물을 탈착시키는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 90 % 이상의 활성탄 회수율과 90 % 이상의 탈착 효율을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 이동형 탈착탑은, 상면에 형성에 활성탄 주입부와 가스 배출부를 포함하고, 하면에 형성된 활성탄 배출부와 가스 주입부를 포함하는 기둥형 하우징; 및 상기 하우징 내부에서 상기 활성탄 주입부로부터 상기 활성탄 배출부로 상하 지그재그 형태로 연결하되, 상기 하우징의 경사단면 내부 전체를 차지하며 지그재그 경로를 갖는 복수개의 경사판을 구비한 다단 이동층; 을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다단 이동층의 최상단의 경사판을 제외한 나머지 경사판은 메쉬 형태 또는 타공을 갖는 다공성 경사판이고, 상기 최상단의 경사판은 호퍼 기능을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 폐활성탄은, 상기 다단 이동층에 따라 0.3 m/h 내지 1 m/h 속도로 이동하면서 연속적으로 재생되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다단 이동층에서 상기 폐활성탄의 체류 시간은, 30 분 내지 2 시간인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 상기 연소부에서 공급된 열에너지를 이용하여 직간접 열교환 방식으로 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 폐활성탄을 재생하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 상기 연소부에서 공급된 열에너지를 이용하여 상기 이동형 탈착탑에 열에너지를 공급하는 열교환부를 포함하고, 상기 열교환부는, 상기 연소부에서 공급된 열에너지를 이용하여 열자켓을 가열하거나 마이크로웨이브로 가열하여 상기 이동형 탈착탑에 열에너지를 공급하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 상기 재생된 활성탄을 냉각하는 냉각부; 를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 수처리용 폐활성탄 재생부는, 폐활성탄을 건조하는 건조부; 및 폐활성탄의 고온 재생부; 를 포함하고, 상기 건조부 및 상기 고온 재생부는, 상기 연소부로부터 공급된 열에너지를 이용하여 가열하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 고온 재생부는, 800 ℃ 내지 1000 ℃의 고온 재생 공정으로 폐활성탄을 재생하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 수처리용 폐활성탄 재생부는, 상기 고온 재생부에서 재생된 활성탄을 냉각하는 활성탄 냉각부; 및 상기 고온 재생부에서 발생된 가스를 냉각하는 가스 냉각부; 를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계; 상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계에서 발생한 탈착 가스를 연소시켜 열에너지를 발생시키는 단계; 상기 열에너지를 이용하여 수처리용 폐활성탄을 건조시키는 단계; 및 상기 열에너지를 이용하여 상기 건조된 수처리용 폐활성탄을 재생하는 단계; 를 포함하고, 상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계는 상기 열에너지를 이용하여 폐활성탄을 재생하는 것인, 폐활성탄의 재생 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 폐활성탄을 이동형 탈착탑에 주입하고, 기둥형 하우징 내의 다단 이동층의 지그재그 경로에 따라 중력방향으로 이동시켜 휘발성 유기화합물을 탈착시키는 단계; 상기 탈착된 휘발성 유기화합물을 연소부로 배출하는 단계; 상기 재생된 활성탄을 냉각하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 탈착시키는 단계는, 150 ℃ 내지 250 ℃의 저온 재생 공정으로 휘발성 유기화합물을 탈착시키는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 수처리용 폐활성탄을 건조시키는 단계는, 100 ℃ 내지 150 ℃ 온도에서 건조하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 건조된 수처리용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 800 ℃ 내지 1000 ℃의 고온 재생 공정으로 폐활성탄을 재생하는 것일 수 있다.
본 발명은, 이동층 탈착장치에서 저온탈착 시 발생하는 탈착 가스, 즉, 휘발성 유기화합물 가스를 연소시켜 수처리용 활성탄 재생에 필요한 에너지로 활용할 수 있는 연소 시스템이 도입되고, 대기용 폐활성탄의 재생 시스템과 수처리용 폐활성탄의 재생 시스템이 통합된 폐활성탄 재생 시스템 및 이를 이용한 폐활성탄의 재생 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은, 이동층 탈착장치를 이용하여 폐활성탄의 탈착 가스, 즉, 휘발성 유기화합물 가스의 탈착 농도를 일정하게 유지하여 연소부의 연료 소비를 낮추어 경제성 및 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 저온 탈착 재생을 통해 대기용 활성탄의 생산수율을 증가시키고, 수질용 폐활성탄의 재생 공정은, 대기용 활성탄의 재생 공정 시 탈착 휘발성 유기화합물 가스의 연소열을 활용함으로써 재생 에너지를 감소시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 폐활성탄 재생 시스템의 간략한 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 대기용 폐활성탄의 재생을 위한 이동형 탈착탑의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 대기용 폐활성탄 재생을 위한 이동형 탈착탑의 다단 이동층에 대한 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 폐활성탄 재생 시스템의 연로로 및 탈착탑의 온도 분포를 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 폐활성탄 재생 시스템의 연로로에서 보조연료(LPG) 공급유량을 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 폐활성탄 재생 시스템의 탈착가스 휘발성 유기화합물 농도를 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 폐활성탄 재생 시스템 및 폐활성탄 재생 시스템을 이용한 폐활성탄 재생 방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은, 폐활성탄 재생 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 폐활성탄 재생 시스템은, 대기용 활성탄 재생부와 수처리 활성탄의 재생부가 통합되어 동시 또는 연속적으로 재생이 가능하고, 각 재생부의 운전 시 열에너지를 효율적으로 활용하여 각 재생 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1을 참조하여 설명하며, 상기 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 폐활성탄 재생 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다. 도 1에서 상기 폐활성탄 재생 시스템은, 대기용 폐활성탄 재생부(100), 연소부(200) 및 수처리 폐활성탄 재생부(300)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 대기용 폐활성탄 재생부(100)는, 대기용 폐활성탄을 저온 탈착을 통해 연속적 및/또는 반복적으로 재생하는 이동층 탈착장치를 구비하여 탈착 가스, 즉 휘발성 유기화합물 (VOCs)의 탈착 농도를 일정하게 유지하여 폐활성탄 재생 시스템의 연료 소비를 개선시키고, 탈착 효율 (즉, 재생 효율)을 향상시킬 수 있다. 대기용 폐활성탄 재생부(100)는, 이동형 탈착탑(110), 냉각부(120) 및 열교환부(130)를 포함할 수 있다.
상기 “휘발성 유기화합물”은, 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물의 총칭이며, VOCs (Volatile Organic Compounds)라고도 한다. 대기오염물질이며 발암성을 지닌 독성 화학물질로 벤젠, 자일렌, 아세틸렌, 클로로포름, 휘발유 등을 비롯하여 산업체에서 사용되는 용매 등이 포함된다.
본 발명의 일 예로, 도 2를 참조하면, 이동형 탈착탑(110)은, 다단 이동층을 구비하여 상기 다단 이동층에 따라 활성탄을 중력 방향으로 이동시키면서 연속적으로 재생 공정을 진행하고, 탈착 가스 즉, 휘발성 유기화합물 가스를 고르게 분포시켜 균일한 농도를 유지할 수 있다.
예를 들어, 이동형 탈착탑(110)은, 타워 형태이며, 상면에 형성에 활성탄 주입부(111)와 가스 배출부(112b)를 포함하고, 하면에 형성된 활성탄 배출부(113)와 가스 주입부(112a)를 포함하는 기둥형 하우징일 수 있다. 상기 하우징 내부에서 활성탄 주입부(111)로부터 활성탄 배출부(113)로 상하 지그재그 형태로 연결되고, 상기 하우징의 경사단면 내부 전체를 차지하며 지그재그 경로를 갖는 복수개의 경사판을 구비한 다단 이동층(114)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 다단 이동층(114)은, 지그재그 형태의 경로로 형성되며, 활성탄이 상기 경로를 따라 중력방향으로 이동한다. 활성탄이 이동하면서 각 경사면에 다단형태가 이루어지고, 활성탄 주입부(111)와 활성탄 배출부(113)는 지그재그의 경사판의 단의 수에 따라 위치를 조절할 수 있다. 예를 들면 경사판 단이 홀수 개이면 서로 엇갈리게 위치하며, 짝수 개이면 같은 방향에 위치할 수 있다. 또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하우징 하단부의 중앙에 위치될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 기둥형 하우징의 하단부는 평면, 곡면 또는 끝이 좁아진 깔대기 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 복수개의 경사판은, 탈착탑 내부 압력강하가 크게 걸리지 않도록 활성탄층의 높이를 제한하는 역할과 탈착 가스가 고르게 분배되어 흐를 수 있도록 할 수 있다. 이러한 기능을 더욱 개선시키고 강화시키기 위해서 상기 복수개의 경사판 중 적어도 하나 또는 복수개의 메쉬 또는 타공 형태의 경사판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 살펴보면, 상기 복수개의 경사판은, 최상단(114a)은, 기공이 없는 막혀 있는 상태로, 이는 활성탄 주입부(111)로부터 도입되는 활성탄을 위한 호퍼로 적용할 수 있고, 이외 경사판(114b, 114c 및 114d)은 메쉬 또는 타공 형태 경사판일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 메쉬 또는 타공 형태 경사판의 기공율은, 전체 면적 중 90 % 이하; 80 % 이하; 20 % 내지 80 %; 또는 50 % 내지 70 %일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 탈착 가스의 농도를 일정하게 유지하면서 재생 공정을 진행할 수 있다. 상기 기공의 크기는, 상기 활성탄의 크기 보다 작은 구멍을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 활성탄 층의 두께는, 500mm 이하이며, 500mm 이상일 경우 축열에 의해 자연 착화되어 폭발 위험성이 있다.
본 발명의 일 예로, 다단 이동층(114)에서 폐활성탄은, 상하부의 로터리 밸브에 의하여 이동속도를 제어하고, 폐활성탄이 로터리 밸브에 의해 연속적으로 이동하면서 대기용 폐활성탄이 지속적으로 공급되므로 공정의 초기상태를 제외한 정상상태에서는 탈착 가스, 즉, 휘발성 유기화합물 가스의 농도 편차를 최대한 줄여 농도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
본 발명의 일 예로, 이동형 탈착탑(110) 내에서 경사판에 따라 이동하는 폐활성탄의 단수, 체류 시간, 처리 용량 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 이동형 탈착탑(110)에서 도입되는 폐활성탄은, 다단 이동층(114)에 따라 0.3 m/h 내지 1 m/h 속도로 이동하면서 연속적으로 재생될 수 있다.
예를 들어, 이동형 탈착탑(110)에서 상기 복수개의 경사판에 의한 폐활성탄 단수는, 활성탄의 처리용량과 체류시간에 맞도록 조절될 수 있다.
예를 들어, 다단 이동층(114)에서 상기 폐활성탄의 체류 시간은, 30 분 내지 2 시간; 또는 30 분 내지 1 시간일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 저온 재생 공정으로 폐활성탄에 흡착된 가스, 즉, 휘발성 유기화합물을 탈착시키며, 예를 들어, 상기 저온 재생 공정은, 100 ℃ 이상; 150 ℃ 이상; 150 ℃ 내지 250 ℃ 또는 150 ℃ 내지 200 ℃ 온도에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 10 Nm3/min 이하; 5 Nm3/min 이하; 1 Nm3/min 이하; 또는 0.5 Nm3/min 이하의 탈착 속도로 상기 활성탄을 재생할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 40 배 이상; 50 배 이상; 85 배 이상; 90 배 이상; 또는 95 배 (탈착가스농도/오염가스농도) 이상의 농축 비율로 휘발성 유기화합물을 탈착시킬 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 90 % 이상의 활성탄 회수율과 90 % 이상; 또는 95% 이상의 탈착 효율로 탈착 가스, 즉, 휘발성 유기화합물을 탈착시킬 수 있다.
본 발명의 일 예로, 냉각부(120)는, 재생된 활성탄을 냉각하는 것으로, 저온 또는 상온으로 유지하여 재생된 활성탄을 냉각할 수 있다. 또한, 재생된 활성탄을 에어, 비활성 가스 등의 가스로 처리하여 휘발성 유기화합물, 더스트 등과 같은 오염물을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 대기용 폐활성탄 재생부(100)는, 재생된 활성탄의 저장, 추가 처리를 위한 저장부, 가스 처리부 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 저장부는, 저온 또는 상온으로 유지하여 재생된 활성탄을 저장하고, 재생된 활성탄의 냉각, 에어, 비활성 가스 등의 가스 처리로 오염물 등을 더 제거할 수 있다. 예를 들어, 가스 처리부는, 재생된 활성탄을 에어, 비활성 가스 등의 가스로 처리하여 휘발성 유기화합물, 더스트 등과 같은 오염물을 제거할 수 있다. 또한, 저온 또는 상온으로 유지되어 재생된 활성탄을 냉각할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 재생된 활성탄은 냉각부, 저장부 등을 거쳐 활성탄 외부로 배출되거나 이동형 탈착탑(110)에 재주입될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 가스 주입부(112a) 및 가스 배출부(112b)는, 탈착 가스, 즉, 휘발성 유기화합물 가스의 이동형 탈착탑(110) 외부로 배출을 유도하기 위한 것이다. 상기 탈착 가스는, 연소부(200)에 유입되어 연소될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 대기용 폐활성탄 재생부(100)는, 직간접 열교환 방식으로 폐활성탄에서 가스의 탈착, 즉, 휘발성 유기화합물을 탈착하여 활성탄을 재생시킬 수 있다. 대기용 폐활성탄 재생부는, 열발생부(도면에 도시하지 않음)를 구비하고, 예를 들어, 열자켓을 구비하여 가열하거나 또는 마이크로웨이브를 통하여 열교환 방식으로 가스의 탈착, 즉, 휘발성 유기화합물을 탈착시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 연소부에서 공급된 열에너지를 이용하여 직간접 열교환 방식으로 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 폐활성탄을 재생할 수 있다. 예를 들어, 상기 열에너지를 대기용 폐활성탄 재생부에 직접적으로 공급하거나 상기 열발생부의 가열에 이용되거나 또는 상기 마이크로웨이브에 의한 열교환 방식에서 마이크로웨이브와 함께 상기 열에너지를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 열교환부(130)는, 연소부에서 공급된 열에너지를 이용하여 이동형 탈착탑(110)에 열에너지를 공급하는 것으로, 연소부 (200)에서 공급된 열에너지를 가열 수단의 가열에 이용하여 이동형 탈착탑(110)의 가열을 위한 에너지로 공급시키거나 이동형 탈착탑(110)에서 직간접 열교환 방식으로 탈착 공정을 위한 다른 에너지, 예를 들어, 마이크로웨이브와 함께 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 연소부(200)는, 이동형 탈착탑(110)에서 탈착 시 발생한 탈착 가스를 연소하여 열에너지를 생성하고, 상기 열에너지는 대기용 폐활성탄 재생부(100) 및 수처리용 폐활성탄 재생부(300)의 폐활성탄 재생 공정에 이용될 수 있다. 즉, 각 재생 공정에 필요한 온도로 가열하거나 직간접 열교환 공정에 이용될 수 있다.
연소부(200)는, 이동형 탈착탑(110)에 의해서 일정한 농도의 탈착 가스, 즉 휘발성 유기화합물 가스가 공급되므로, 연소부의 경제성 및 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 휘발성 유기화합물 가스의 연소 시 연소로의 일정온도를 유지하기 위해서 보조연료가 투입되는데, 탈착되는 휘발성 유기화합물 가스의 농도가 일정할수록 보조연료 공급량을 줄일 수 있다. 반면에 휘발성 유기화합물 가스의 농도 편차가 클수록 연소로를 일정 온도로 유지하기 위해 많은 양의 보조연료가 필요하며, 이에 따라 원하는 용량보다 큰 연소로(기)가 제작되어 원치 않는 폐열이 많이 발생하게 된다. 연소부(200)에서 발생한 휘발성 유기화합물 가스의 연소열(열에너지) 중 일부는 대기용 활성탄 저온 재생 (200 oC 이하) 공정에 사용되고, 나머지는 수처리용 활성탄 고온 재생에 사용될 수 있다. 즉, 대기용 활성탄은 저온 탈착 재생을 통해 생산수율이 증가하고, 수질용 활성탄은 대기용 활성탄의 탈착 휘발성 유기화합물 가스의 연소열을 활용함으로써 재생 에너지가 감소되고 공정 운영의 경제성을 확보할 수 있다.
예를 들어, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 대기용 폐활성탄 이동속도 50 kg/hr로 저온재생한 결과 탈착탑 평균 온도는 167 oC였고, 연소부의 보조연료 LPG 사용량은 초기 4 L/min에서 탈착가스가 연소됨에 따라 2 L/min으로 감소하였다. 또한, 탈착탑에서 탈착가스의 THC (total hydrocarbon concentration)는 약 30,000ppm으로 일정하게 배출되는 것을 확인하였다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 수처리 폐활성탄 재생부(300)는, 폐활성탄의 건조부(310), 폐활성탄의 고온 재생부(320), 활성탄 냉각부(330), 가스 냉각부(340) 및 집진부(350)을 포함할 수 있다. 수처리 폐활성탄 재생부(300)는, 저온탈착 시 발생하는 휘발성 유기화합물 가스를 연소시켜 수처리용 활성탄 재생에 필요한 열에너지로 활용할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 폐활성탄의 건조부(310) 및 폐활성탄의 재생부(320)에 상기 열에너지 공급되어 각 공정을 위해 활용될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 폐활성탄의 건조부(310)는, 수처리용 폐활성탄을 건조하고, 연소부(200)로부터 공급된 열에너지를 이용하여 가열되어 100 ℃ 내지 150 ℃ 온도에서 수처리용 폐활성탄을 건조시킬 수 있다. 폐활성탄의 건조부(310)에서 발생한 더스트, 가스 등을 집진부(350)를 거쳐 배출되거나 또는 추가 공정을 위해 폐활성탄의 고온 재생부(320)로 이동될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 폐활성탄의 고온 재생부(320)는, 폐활성탄의 건조부(310)를 거친 폐활성탄을 고온 재생 공정으로 재생하는 하는 것으로, 연소부(200)로부터 공급된 열에너지를 이용하여 가열되어 800 ℃ 내지 1000 ℃ 온도에서 고온 재생 공정을 진행할 수 있다. 폐활성탄의 고온 재생부(320)는, 고온 열재생 장치, 예를 들어, 재생로를 포함하고, 예를 들어, 상기 재생로에서 건조된 폐활성탄을 가열하고, 승온하고, 탄화하고 부활하는 공정을 진행할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 활성탄 냉각부(330)는, 고온 재생부(320)에서 재생된 활성탄을 냉각하고, 가스 냉각부(340)는 고온 재생부(320)에서 발생된 가스를 냉각하여 집진부(350)로 이동될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 집진부(350)는 가스, 더스트 등을 오염물을 수집하여 제거할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 폐활성탄 재생 시스템을 이용하여 폐활성탄의 재생 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 재생 방법은, 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계; 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계에서 발생한 탈착 가스를 연소시켜 열에너지를 발생시키는 단계; 열에너지를 이용하여 수처리용 폐활성탄을 건조시키는 단계; 열에너지를 이용하여 상기 건조된 수처리용 폐활성탄을 재생하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 상기 열에너지를 발생시키는 단계의 상기 열에너지를 이용하여 폐활성탄을 저온 재생할 수 있다. 상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 직간접 열교환 방식으로 활성탄을 재생하는 것으로, 예를 들어, 열자켓 등으로 가열하거나 또는 마이크로웨이브를 통하여 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 활성탄을 재생할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 폐활성탄을 이동형 탈착탑에 주입하고, 기둥형 하우징 내의 다단 이동층의 지그재그 경로에 따라 중력방향으로 이동시켜 휘발성 유기화합물을 탈착시키는 단계; 탈착된 휘발성 유기화합물을 연소부로 배출하는 단계; 재생된 활성탄을 냉각하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 탈착시키는 단계는, 100 ℃ 이상; 150 ℃ 이상; 150 ℃ 내지 250 ℃ 또는 150 ℃ 내지 200 ℃에서 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 활성탄을 재생할 수 있고, 직간접 열교환 방식에서 연소부로부터 공급된 열에너지를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 탈착시키는 단계는, 10 Nm3/min 이하; 5 Nm3/min 이하; 1 Nm3/min 이하; 또는 0.5 Nm3/min 이하의 탈착 가스 속도로 상기 활성탄을 재생할 수 있고, 90 % 이상; 또는 95 % 이상의 탈착 효율로 휘발성 유기화합물을 탈착시킬 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 재생된 활성탄에 에어 등으로 처리하여 잔류하는 휘발성 유기화합물, 더스트 등을 제거하는 가스 처리 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 수처리용 폐활성탄을 건조시키는 단계는, 100 ℃ 내지 150 ℃ 온도에서 건조할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 건조된 수처리용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 800 ℃ 내지 1000 ℃ 온도의 고온 재생 공정으로 폐활성탄을 재생할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 대기용 폐활성탄 재생부;
    연소부; 및
    수처리용 폐활성탄 재생부;
    를 포함하고,
    상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 복수개의 메쉬 또는 타공 형태의 경사판을 포함하는 이동형 탈착탑을 포함하고,
    상기 연소부는, 상기 이동형 탈착탑에서 탈착 시 발생한 탈착 가스를 연소하여 열에너지를 생성하고, 상기 열에너지는 상기 대기용 폐활성탄 재생부 및 상기 수처리용 폐활성탄 재생부의 폐활성탄 재생 공정에 이용되고,
    상기 경사판의 기공율은 20 % 내지 80 %이고,
    상기 수처리용 폐활성탄 재생부는,
    폐활성탄을 건조하는 건조부; 및 폐활성탄의 고온 재생부;
    를 포함하고,
    상기 건조부 및 상기 고온 재생부는, 상기 연소부로부터 공급된 열에너지를 이용하여 가열하고,
    상기 수처리용 폐활성탄 재생부는,
    100 ℃ 내지 150 ℃ 온도에서 수처리용 폐활성탄을 건조하고, 건조된 수처리용 폐활성탄을 800 ℃ 내지 1000 ℃ 온도의 고온 재생 공정으로 재생하고,
    상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 0.5 Nm3/min 내지 10 Nm3/min의 탈착 가스 속도로 상기 대기용 폐활성탄을 재생하고, 상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 90 % 이상의 활성탄 회수율과 90 % 이상의 탈착 효율을 갖는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 150 ℃ 내지 250 ℃의 저온 재생 공정으로 휘발성 유기화합물을 탈착시키는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 탈착탑은,
    상면에 형성에 활성탄 주입부와 가스 배출부를 포함하고, 하면에 형성된 활성탄 배출부와 가스 주입부를 포함하는 기둥형 하우징; 및
    상기 하우징 내부에서 상기 활성탄 주입부로부터 상기 활성탄 배출부로 상하 지그재그 형태로 연결하되, 상기 하우징의 경사단면 내부 전체를 차지하며 지그재그 경로를 갖는 복수개의 경사판을 구비한 다단 이동층;
    을 포함하는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다단 이동층의 최상단의 경사판을 제외한 나머지 경사판은 메쉬 형태 또는 타공을 갖는 다공성 경사판이고,
    상기 최상단의 경사판은 호퍼 기능을 갖는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 폐활성탄은, 상기 다단 이동층에 따라 0.3 m/h 내지 1 m/h 속도로 이동하면서 연속적으로 재생되는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 다단 이동층에서 상기 폐활성탄의 체류 시간은, 30 분 내지 2 시간인 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 상기 연소부에서 공급된 열에너지를 이용하여 직간접 열교환 방식으로 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 폐활성탄을 재생하는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 상기 연소부에서 공급된 열에너지를 이용하여 상기 이동형 탈착탑에 열에너지를 공급하는 열교환부를 포함하고,
    상기 열교환부는, 상기 연소부에서 공급된 열에너지를 이용하여 열자켓을 가열하거나 마이크로웨이브로 가열하여 상기 이동형 탈착탑에 열에너지를 공급하는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 대기용 폐활성탄 재생부는, 상기 재생된 활성탄을 냉각하는 냉각부;
    를 더 포함하는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수처리용 폐활성탄 재생부는,
    상기 고온 재생부에서 재생된 활성탄을 냉각하는 활성탄 냉각부; 및
    상기 고온 재생부에서 발생된 가스를 냉각하는 가스 냉각부;
    를 더 포함하는 것인,
    폐활성탄 재생 시스템.
  14. 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계;
    상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계에서 발생한 탈착 가스를 연소시켜 열에너지를 발생시키는 단계;
    상기 열에너지를 이용하여 수처리용 폐활성탄을 건조시키는 단계; 및
    상기 열에너지를 이용하여 상기 건조된 수처리용 폐활성탄을 재생하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계는 상기 열에너지를 이용하여 폐활성탄을 재생하는 것인,
    제1항의 폐활성탄 재생 시스템을 이용하는, 폐활성탄의 재생 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 대기용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 폐활성탄을 이동형 탈착탑에 주입하고, 기둥형 하우징 내의 다단 이동층의 지그재그 경로에 따라 중력방향으로 이동시켜 휘발성 유기화합물을 탈착시키는 단계;
    상기 탈착된 휘발성 유기화합물을 연소부로 배출하는 단계;
    상기 재생된 활성탄을 냉각하는 단계;
    를 포함하는 것인,
    폐활성탄의 재생 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 탈착시키는 단계는, 150 ℃ 내지 250 ℃의 저온 재생 공정으로 휘발성 유기화합물을 탈착시키는 것인,
    폐활성탄의 재생 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 수처리용 폐활성탄을 건조시키는 단계는, 100 ℃ 내지 150 ℃ 온도에서 건조하는 것인,
    폐활성탄의 재생 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 건조된 수처리용 폐활성탄을 재생하는 단계는, 800 ℃ 내지 1000 ℃의 고온 재생 공정으로 폐활성탄을 재생하는 것인,
    폐활성탄의 재생 방법.
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