KR102469503B1 - 악취 저감용 복합 모듈 - Google Patents

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KR102469503B1
KR102469503B1 KR1020220053262A KR20220053262A KR102469503B1 KR 102469503 B1 KR102469503 B1 KR 102469503B1 KR 1020220053262 A KR1020220053262 A KR 1020220053262A KR 20220053262 A KR20220053262 A KR 20220053262A KR 102469503 B1 KR102469503 B1 KR 102469503B1
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Abstract

본 발명은 악취 저감용 복합 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지그재그식 기류 설계를 통해 악취 유발 물질과의 접촉 면적을 확대함으로써 공공처리장 등에서 발생하는 상기 악취 유발 물질을 효과적으로 제거할 수 있는, 악취 저감용 복합 모듈에 관한 것이다. 이를 위해, 악취 저감용 복합 모듈은, 유입구와 유출구가 구비되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 구비되는 정화부;를 포함하고, 상기 정화부는, 여과재를 포함하는 필터부, 자외선 광원, 및 광원 반사체를 포함하며, 상기 하우징 내에 지그재그로 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

악취 저감용 복합 모듈{COMPLEX MODULE FOR ODOR REDUCTION}
본 발명은 악취 저감용 복합 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지그재그식 기류 설계를 통해 악취 유발 물질과의 접촉 면적을 확대함으로써 공공처리장 등에서 발생하는 상기 악취 유발 물질을 효과적으로 제거할 수 있는, 악취 저감용 복합 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 특정 냄새를 악취로 인식하게 되는 것은 연령, 성별, 건강상태 등의 개인적인 특성이나 지역 특성, 생활수준 등의 사회문화적 특성 등에 따라 달라질 수 있다.
악취의 최소감지농도(TLV, Threshold Limit Value)는 어떤 물질이 사람에게 냄새로 느껴지기 시작하는 최소의 농도를 의미한다. 예민한 사람과 둔감한 사람이 악취를 느끼는 정도는 냄새물질에 따라 10 배 이상 차이가 날 수 있다. 따라서, 동일 물질에 대한 후각 반응에 있어 개인별로 쾌감 및 불쾌감을 느끼는 정도에 차이가 있으며, 동일인이라도 냄새를 맡는 빈도에 따라 차이가 발생하여 단기적으로는 좋은 냄새로 인식되던 것도 장기적으로 노출될 경우에는 악취로 여겨질 수 있다.
악취물질에 노출되었을 경우, 호흡기, 순환기, 소화기 계통의 생리학적 영향, 수면장애, 두통 및 구토, 알러지 증상 등을 유발할 수 있다. 그러나, 미국의 슈수트만(2001)은 대부분의 악취물질이 인체에 자극을 일으킬 수 있는 최소자극농도가 최소감지농도보다 매우 높기 때문에 냄새는 나더라도 인체 자극이나 독성을 유발하지는 않는다고 보고 있다.
예를 들어, 대표적인 악취물질인 황화수소, 트라이메틸아민의 경우 최소감지농도가 0.00041 ppm, 0.00032 ppm인 반면, 최소감지농도는 5 ppm, 10 ppm으로 최소감지농도에 비해 월등히 높다. 그렇다 하더라도 최소자극농도 이하에서 건강상 피해는 발생할 수 있으며, 이러한 현상은 악취에 대한 불쾌감, 혐오감 등의 심리적 요인이 작용한 것이라고 추측할 수 있다.
악취에 의한 영향은 작업 능률을 저하시킬 뿐 아니라, 악취발생지역 거주민의 생계에도 영향을 미쳐 경제적 손실 및 지역발전 저해 요인으로 작용할 수 있다.
특히, 현대사회에서는 삶의 질 향상에 대한 인식이 높아지고 있으며, 이러한 변화에 따라 철저하고 강화된 악취 관리의 필요성 또한 점차 증대되고 있는 상황이다.
한편, 하수종말처리장, 공단/폐수처리장, 음식물처리장, 슬러지 소각장, 축분뇨처리장 등 공공처리장들은 도시와 주택단지를 설계, 개발, 건설, 운영함에 있어 필연적으로 설치하여야 할 공공재이다. 이러한 공공처리장들이 예전엔 도심과 주택 단지들로부터 멀리 떨어진 곳에 설치되어 악취민원 발생도 적었다. 그러나, 요즘은 기존 공공처리장 근처 등 외곽지역에 각종 신설 택지지구들과 민가들이 들어서는 실정으로 악취관리를 철저히 할 필요성이 대두되고 있다.
인위적 발생원에 의한 악취는 주로 물질의 발효 또는 부패에 따른 분해가스의 배출, 염소나 VOCs 등 악취유발물질의 누출, 물질 소각 시 불완전연소에 의한 가스 등에서 발생된다.
발생원별 주요 악취물질은 축산시설, 분뇨하수처리시설, 사료제조시설, 펄프제조시설 등의 경우 황화수소와 메틸메르캅탄류 등이다. 합판제조시설, 도료제조시설, 인쇄잉크제조시설, 도장시설 등에서는 유기용제 사용으로 인해 방향족탄화수소류가 주로 발생된다. 비료제조시설 및 소각시설 등에서는 염소, 식료품 제조시설에서는 아민류, 드라이클리닝 및 세탁시설에서는 트리클로로에틸렌이나 테트라클로로에틸렌 등이 주로 배출된다. 이러한 악취유발물질들은 시설 주변에 거주하는 주민들로부터 민원을 야기하여 갈등을 유발한다.
외곽 혹은 그린벨트 지역에 대규모 택지조성사업을 신규로 조성할 시 기본적인 공공처리장의 신설 혹은 연계 처리를 위한 펌프장, 배수장 등 관련 시설을 설치해야 하는데, 각종 수처리시설, 청소처리시설, 소각시설 등의 가동 시 다양한 악취가 발생하게 된다. 특히, 주요 악취원인인 하수처리시설은 하수에 포함된 오염물질 제거를 목적으로 운영된다. 처리 과정은 크게 하수 처리 계통과 슬러지 처리 계통으로 구분되고 일반적으로 하수가 유입되면 스크린과 침사지, 침전지에 의한 1차 처리, 생물학적 처리 방식을 이용한 2차 처리를 거치게 된다. 1차 처리시설에서 발생되는 생슬러지와 2차 처리시설에서 발생되는 잉여 슬러지는 농축조와 탈수시설에서 처리되어 최종 처분된다. 하수처리시설을 통한 수처리 과정에서 주로 악취가 발생되는 공정은 하수유입동, 최초 침전지, 슬러지 처리 과정으로 생물학적처리시설을 거친 후에는 악취발생이 크게 저하된다.
하지만, 유기물질이 안정화되기 전인 하수 유입동 및 1차 처리 시설에서 주로 악취가 발생되고, 12차 처리시설을 거쳐 발생되는 생 슬러지와 잉여 슬러지를 안정화 및 감량화하는 슬러지 처리 과정에서도 많은 악취가 발생한다.
이러한 생 슬러지와 잉여 슬러지를 농축 및 탈수하는 슬러지 처리 과정에서도 악취가 발생된다. 이 과정에서 발생되는 악취물질은 고농도이기 때문에 악취민원 발생의 주 원인이 되고 있으며, 주로 황화수소 및 메틸메르캅탄 등의 황화합물에 의해 악취가 발생한다.
실질적인 예로 경기연구원의 경기북부지역 생활악취 관리방안(정책연구 2018-01)에서 경기북부 거주주민들의 인식조사결과 혐오감이 유발될 정도로 악취를 느끼고 있는 것으로 나타났다. 이러한 주민인식 조사 결과로 볼 때, 악취 문제를 해결하기 위해서는 탈취시설 설치 등의 악취 저감사업 실시, 악취발생시설에 대한 개선사업 등과 같은 정책적, 기술적 노력이 진행되어야 할 필요성이 있다.
아울러, 기존 도심권에서도 유입 인구 증가와 물 사용량 증가로 인한 공공처리 시설들의 증설, 신설 등이 추진되며 주민들의 환경문제에 대한 인식이 상당히 높아지는 추세로 건강과 맑은 공기에 대한 욕구가 크게 높아지고 있다. 최근에는 이러한 공공하수처리장들을 지하에 설치하고 지상에는 각종 편의시설, 축구장, 테니스장, 산책로 등을 조성하여 지역주민들에게 저렴하게 빌려주는 시설들로 이용하고 있다. 예를 들어, 용인시의 "레스피아"(하수처리장), 성남시의 "수질복원센터", 용인시의 "기흥레스피아", 용인시의 "환경자원화시설" 등 경기지역 지자체들이 쾌적한 도시생활을 위한 체육시설과 공원을 공공처리장에 많이 조성하고 있다.
이에, 상술한 사회적 변화에 대응하기 위해 종래 광촉매 탈취장치의 단점을 개선한 하수처리에 적용 가능한 복합 반응 모듈식 악취 저감 장치에 대한 필요성이 증대된다.
대한민국 공개특허공보 제10-0874130호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 촉매 피독현상 및 램프 백태현상 등 종래 광촉매 탈취장치가 갖는 단점을 개선하여 높은 탈취 효율이 지속성 있게 발휘될 수 있는 악취 저감용 복합 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 유입구와 유출구가 구비되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 구비되는 정화부;를 포함하고, 상기 정화부는, 여과재를 포함하는 필터부, 자외선 광원, 및 광원 반사체를 포함하며, 상기 하우징 내에 지그재그로 배치된 것을 특징으로 하는, 악취 저감용 복합 모듈에 의해 달성될 수 있다.
구체적으로, 상기 여과재는, 활성탄, 숯, 이온 교환 수지, 세라믹볼, 미네랄 수소볼, 토르말린볼, 자철광 세라믹볼, 매직정수볼, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 필터부는, 광촉매 물질이 코팅된 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 광촉매 물질은, 이산화티타늄, 이산화망간, 산화아연, 산화주석, 산화텅스텐, 산화니켈, 황화구리, 황화아연, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 악취 저감용 복합 모듈은, 상기 유입구를 통해 유입된 공기에 포함된 질소화합물, 황화합물, 염소화합물, 오존, 메르캅탄류, 알코올류, 알데히드류, 케톤류, 에스테르류, 탄화수소류, 저급지방산류, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 악취 유발 물질이 상기 정화부에 의해 흡착 및/또는 제거되어 유출구로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 지그재그식 기류 설계를 통해 악취 유발 물질과의 접촉 면적 뿐만 아니라 오존이 산소 및 산소 클러스터로 전환하는데 필요한 시간을 얻을 수 있는 체류시간을 증가시킴으로써 탈취 효율을 극대화할 수 있으며, 촉매 피독현상 및 램프 백태현상 등 종래 광촉매 탈취장치가 갖는 단점을 개선하여 높은 탈취 효율이 지속성 있게 발휘될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 광원 반사체를 통해 광촉매의 자외선 광원을 더욱 증폭시켜 산화하는데 필요한 에너지 포텐셜을 높일 수 있으며, 이에 따라 공공처리장 등에서 발생하는 상기 악취 유발 물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 저감용 복합 모듈을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 유입구와 유출구가 구비되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 구비되는 정화부;를 포함하고, 상기 정화부는, 여과재를 포함하는 필터부, 자외선 광원, 및 광원 반사체를 포함하며, 상기 하우징 내에 지그재그로 배치된 것을 특징으로 하는, 악취 저감용 복합 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 지그재그식 기류 설계를 통해 악취 유발 물질과의 접촉 면적 뿐만 아니라 오존이 산소 및 산소 클러스터로 전환하는데 필요한 시간을 얻을 수 있는 체류시간을 증가시킴으로써 탈취 효율을 극대화할 수 있으며, 촉매 피독현상 및 램프 백태현상 등 종래 광촉매 탈취장치가 갖는 단점을 개선하여 높은 탈취 효율이 지속성 있게 발휘될 수 있고, 광원 반사체를 통해 광촉매의 자외선 광원을 더욱 증폭시켜 산화하는데 필요한 에너지 포텐셜을 높일 수 있으며, 이에 따라 공공처리장 등에서 발생하는 상기 악취 유발 물질을 효과적으로 제거할 수 있다는 장점을 갖는다.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명에 따른 악취 저감용 복합 모듈(100)을 상세히 설명한다.
일 실시예에 있어서, 상기 악취 저감용 복합 모듈(100)은 유입구와 유출구가 구비되는 하우징 및 상기 하우징 내에 구비되는 정화부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 정화부는 필터부(200), 자외선 광원(300), 및 광원 반사체(400)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 정화부는 필터부(200), 자외선 광원(300), 및 광원 반사체(400)를 포함할 수 있으며, 상기 하우징 내에 지그재그 형태로 배치된 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 악취 저감용 복합 모듈은 지그재그식 기류 설계를 통해 상기 정화하고자 하는 공기가 지그재그로 배치된 필터부를 순서대로 통과하면서 질소화합물, 황화합물, 염소화합물, 오존, 메르캅탄류, 알코올류, 알데히드류, 케톤류, 에스테르류, 탄화수소류, 저급지방산류, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 악취 유발 물질이 효과적으로 흡착 및/또는 제거되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 악취 저감용 복합 모듈은 지그재그식 기류 설계를 통해 악취 유발 물질과의 접촉 면적 뿐만 아니라 오존이 산소 및 산소 클러스터로 전환하는데 필요한 시간을 얻을 수 있는 체류시간을 증가시킴으로써 탈취 효율을 극대화할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부(200)는 여과재(201)를 포함할 수 있다. 상기 필터부는 필터부 내에 포함된 여과재를 통해 정화하고자 하는 공기에 포함된 하나 이상의 악취 유발 물질이 흡착 및/또는 제거되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 여과재는 활성탄, 숯, 이온 교환 수지, 세라믹볼, 미네랄 수소볼, 토르말린볼, 자철광 세라믹볼, 매직정수볼, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 필터부는 여과재로서 활성탄을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 여과재로서 미생물이 흡착된 입상활성탄을 포함할 수 있다. 상기 입상활성탄은 석탄재를 이용하여 제조된 활성탄에 미생물을 흡착시켜 제조되는 것으로서, 예를 들어, 석탄재를 건조하는 단계; 상기 건조된 석탄재를 탄화시키는 단계; 상기 탄화된 석탄재를 가열하여 활성화시키는 단계; 상기 활성화된 석탄재를 분쇄하는 단계; 및 상기 분쇄된 석탄재에 미생물을 분무하여 흡착시켜 입상활성탄을 수득하는 단계에 의해 수득되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 석탄재를 건조하는 단계는, 석탄재를 건조로에서 상기 석탄재에 포함된 수분이 약 80% 이상 건조될 때까지 가열하여 수행되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 건조된 석탄재를 탄화시키는 단계는, 상기 수분이 제거된 석탄재를 연소로에 투입하여 불활성 가체, 구체적으로는 질소 기체 하에 약 200℃ 내지 약 500℃의 온도 범위로 가열함으로써 열에 의해 탄화시키는 것일 수 있다. 이때, 상기 가열 온도가 약 200℃ 미만일 경우 탄화가 충분히 완료되지 못할 수 있으며, 약 500℃를 초과할 경우 제조되는 입상활성탄의 악취 유발 물질 흡착 효과가 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄화된 석탄재는 상기 탄화 온도 범위보다 더 높은 온도, 예를 들어, 약 700℃ 내지 900℃의 온도 범위에서 수증기와 함께 가열하여 미세공을 발달시켜 활성화되는 것일 수 있다. 만약, 상기 활성화가 약 700℃ 미만에서 수행될 경우 활성화가 충분히 수행되지 않을 수 있으며, 약 900℃를 초과할 경우 제조되는 입상활성탄의 입상활성탄의 악취 유발 물질 흡착 효과가 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 활성화된 석탄재를 분쇄한 뒤 미생물을 분무함으로써 상기 분쇄된 석탄재에 미생물을 흡착시켜 입상활성탄을 제조할 수 있다. 이 때, 상기 분쇄는 상기 활성화된 석탄재가 약 100 내지 약 400 메쉬의 입경을 갖도록 분쇄기를 이용하여 수행되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 석탄재에 흡착되는 미생물의 종류는 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 상기 미생물은 광합성세균, 방선균, 녹농균, 유산균, 사상균, 조류, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 호기성 미생물; 대장균, 고초균, 효모균, 슈도모나스속균, 살모넬라속균, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 혐기성 미생물; 또는 페니실리움균, 네우로스포라속균, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 보조활성 미생물인 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 이산화탄소 흡착제를 추가 포함할 수 있다. 상기 필터부는 여과재로서 활성탄과 함께 이산화탄소 흡착제를 추가 포함함으로써, 공공처리장 등에서 발생하는 악취 유발 물질 중 하나인 이산화탄소를 효과적으로 흡착하여 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제는 리튬 화합물을 함유하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 이산화탄소 흡착제는 Li2O, Li2CO3, LiOH, LiNO3, LiCl, LiBr, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리튬 화합물, 및 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는, 상기 이산화탄소 흡착제는 Li2CO3와 MgO의 혼합물인 LiNO3-MgO를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 리튬 화합물을 함유하는 이산화탄소 흡착제는 Li2O, Li2CO3, LiOH, LiNO3, LiCl, LiBr, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리튬 화합물 염 및 산화마그네슘을 혼합 및 소성하여 제조되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 이산화탄소 흡착제는 리튬 화합물 염을 유기용매에 분산 또는 용해시킨 뒤, 산화마그네슘과 혼합하여 약 300℃ 내지 약 500℃의 온도 범위에서 소성시켜 제조되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제의 상기 리튬과 마그네슘의 원소비는 Mg:Li = 약 1: 약 1 내지 5일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 이산화탄소 흡착제의 상기 리튬과 마그네슘의 원소비가 변화함에 따라 상기 이산화탄소의 흡착 속도가 변화할 수 있으며, 구체적으로 상기 리튬의 원소비가 증가할 경우 이산화탄소의 흡착 속도가 빨라질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 상기 활성탄 약 50 내지 약 70 중량%, 입상활성탄 약 25 중량% 내지 약 45 중량, 및 이산화탄소 흡착제 약 5 내지 약 10 중량%를 포함하는 것일 수 있다. 상기 필터부에 포함되는 활성탄, 입상활성탄, 및 이산화탄소 흡착제의 중량 비율은 최적의 악취 저감 효과를 나타내기 위한 것으로서, 상기 서술한 범위를 벗어날 경우 악취 저감 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 수활석 분말을 추가 포함할 수 있다. 상기 수활석은 마그네슘 수산화물로 이루어진 육방정계에 속하는 광물로, 브루사이트라고도 불리운다. 상기 수활석은 유해가스 및 중금속에 대한 높은 흡착 성능을 나타냄으로써, 상기 필터부에 포함될 경우 악취 유발 물질을 효과적으로 흡착하여 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수활석 분말은 약 1,000 내지 약 3,000 메쉬의 입경을 갖도록 분쇄된 것일 수 있다. 상기 수활석 분말의 입경이 약 1,000 메쉬 미만일 경우 악취 유발 물질 제거 효과가 감소할 수 있으며, 입경이 약 3,000 메쉬를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있으므로, 상기 수활석 분말은 약 1,000 내지 약 3,000 메쉬의 입경을 갖도록 분쇄된 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 수활석 분말은 상기 필터부의 약 1 내지 약 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 수활석 분말이 약 1 중량% 미만인 경우 수활석을 추가 포함함에 따른 악취 유발 물질 제거 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 약 5 중량%를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
구체적으로, 상기 필터부는 상기 활성탄 약 50 내지 약 70 중량%, 입상활성탄 약 25 중량% 내지 약 45 중량, 이산화탄소 흡착제 약 5 내지 약 10 중량%, 및 수활석 분말 약 1 내지 약 5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 광촉매 물질이 코팅된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 필터부는 광촉매 물질이 코팅된 메쉬망을 포함함으로써, 광촉매의 광원에 따른 광산화 반응에 의하여 하나 이상의 악취 유발 물질이 제거되고, 필터부 내부에 포함된 활성탄에 의해 악취 유발 물질이 흡착되어 제거됨으로써 시너지 효과를 발휘하여 종래에 사용되던 악취 저감 장치에 비하여 향상된 악취 제거 효율을 나타내는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부에 코팅되는 광촉매 물질은 광산화 반응을 일으켜 악취 유발 물질을 제거할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 이산화티타늄, 이산화망간, 산화아연, 산화주석, 산화텅스텐, 산화니켈, 황화구리, 황화아연, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 서로 다른 광촉매 물질로 코팅되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 필터부로서 메쉬망의 앞쪽은 투명성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라 유해성이 없는 이산화티타늄으로 코팅되는 것일 수 있으며, 뒤쪽은 항균성이 우수한 황화구리로 코팅되는 것일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 악취 저감용 복합 모듈은 광촉매 사용 시 발생할 수 있는 배오존을 저감함으로써 종래 악취 저감 장치에 비해 높은 효율을 발휘할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광촉매 물질로서 이산화티타늄이 사용될 경우, 상기 이산화티타늄의 결정 구조는 루타일형, 아나타제형, 브루카이트형, 무정형, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 정화부에 포함되는 자외선 광원(300)은 광촉매에 광원을 공급하여 광산화 반응을 일으키게 하는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 수은 UV 램프, 메탈할라이드 UV 램프, 제논 UV램프, 엑시머 UV 램프, UV LED, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 정화부에 포함되는 광원 반사체(400)는 자외선 광원을 반사시킴으로써 증폭하여 광산화 반응을 더욱 효과적으로 일으키게 하는 것일 수 있다. 상기 광원 반사체는 상기 자외선 광원을 반사시켜 증폭할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 경면 반사판, 확산 반사판, 또는 전개 반사판을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 경면 반사판은 거울 반사체를 의미할 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 반사판, 금 반사판, 은 반사판, 동 반사판, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 확산 반사판은 마그네슘 반사판, 법랑 반사판, 흰색 페인트면, 산화티타늄 반사판, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있고, 상기 전개 반사판은 상기 경면 반사판에 패터닝(patterning), 피규어링(figuring), 엠보싱(embossing), 리빙(ribbing), 피닝(peening), 샷 블래스팅(shot blasting) 등의 처리를 하여 수득되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 광원 반사체는 거울 반사판을 의미하는 것일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
필터부로서 메쉬망 필터를 준비하여 앞쪽은 이산화티타늄으로, 뒤쪽은 황화구리로 코팅한 뒤 내부에는 여과재로서 활성탄을 채워 준비하였다. 다음으로, 상기 활성탄을 채운 메쉬망 필터와 함께 UV 램프 및 거울 반사체를 유입구와 유출구가 구비된 하우징에 지그재그 형식으로 배치하여 실시예 1의 악취 저감용 복합 모듈을 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 악취 저감용 복합 모듈을 제조하되, 필터부로서 메쉬망 필터를 준비하여 앞쪽은 이산화티타늄으로, 뒤쪽은 황화구리로 코팅하였다. 상기 메쉬망 필터 내부에 활성탄 65 중량%, 입상활성탄 30 중량%, 및 이산화탄소 흡착제(LiNO3-MgO) 5 중량%의 혼합물을 채워 준비하였다. 다음으로, 상기 혼합물을 채운 메쉬망 필터와 함께 UV 램프 및 거울 반사체를 유입구와 유출구가 구비된 하우징에 지그재그 형식으로 배치하여 실시예 2의 악취 저감용 복합 모듈을 제조하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 악취 저감용 복합 모듈을 제조하되, 필터부로서 메쉬망 필터를 준비하여 앞쪽은 이산화티타늄으로, 뒤쪽은 황화구리로 코팅하였다. 상기 메쉬망 필터 내부에 활성탄 65 중량%, 입상활성탄 25 중량%, 이산화탄소 흡착제(LiNO3-MgO) 5 중량%, 및 수활석 분말 5 중량%의 혼합물을 채워 준비하였다. 다음으로, 상기 혼합물을 채운 메쉬망 필터와 함께 UV 램프 및 거울 반사체를 유입구와 유출구가 구비된 하우징에 지그재그 형식으로 배치하여 실시예 3의 악취 저감용 복합 모듈을 제조하였다.
[비교예]
필터부로서 메쉬망 필터를 준비하여 이산화티타늄으로 코팅한 뒤, 내부에는 여과재로서 활성탄을 채워 준비하였다. 다음으로, 상기 활성탄을 채운 메쉬망 필터와 함께 UV 램프를 유입구와 유출구가 구비된 하우징에 일렬로 배치함으로써 비교예의 악취 저감용 복합 모듈을 제조하였다.
[실험예 1: 악취 저감 효과 측정 (1)]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 악취 저감용 복합 모듈 각각의 복합 악취, 암모니아, 황화수소, 및 오존 저감 효과를 수원 하수종말처리장에서 현장테스트를 통해 측정하였다.
복합 악취의 경우 5인의 악취 판정요원을 대상으로 복합 악취-공기희석관능법(하강법)에 의해 이루어졌다. 하강법은 판정요원이 평가하려는 냄새를 쉽게 받을 수 있는 높은 농도부터 테스트를 시작하여 판정요원이 냄새를 감지하면 3 배씩 희석배율을 증가시키고, 냄새를 감지하지 못하면 중단하는 방식이다. 하강법에 의한 판정은 판정요원이 악취의 특징을 파악하기 쉽고 우연에 의한 정답을 선택할 가능성이 적다. 판정결과는 판정요원 5인 중 최대, 최소 2인의 값을 제외한 나머지 3인의 판정 요원 수치를 하기 표 1의 공기희석 관능법의 계산식으로 계산하였다. 하기 표 1에서, 당해 시료 희석 배수에서 감지 못한 판정요원의 계산 값은 한 단계 아래의 시료 희석배수 값을 적용한다(예: 10에서 오답일 경우 3 배수로 산정).
판정요원
구분		 계산과정 비고 전체의 희석배수
a a=
Figure 112022046100717-pat00001
= 5.477		 최소(제외)
Figure 112022046100717-pat00002
　 = 11.8
b b=100 최대(제외)
c c=
Figure 112022046100717-pat00003
= 5.477		 ->
d d=30 ->
e e=10 ->
또한, 암모니아의 경우 용액흡수법(붕산 5 g/1 L)으로 채취하여 UV/Vis(640 nm)를 이용하여 인도페놀법에 의해 분석하였고, 황화수소의 경우 흡인상자법으로 채취하여 GC/FPD를 이용하여 저온농축-모세관컬럼 GC법으로 분석하였다. 오존의 경우 자외선흡수법을 이용하여 측정하였다. 각각의 측정 및 분석 결과는 하기 표 2 내지 표 5에 나타내었다.
실시예 1 복합 악취 암모니아 황화수소 오존
1차 유입구 250배 0.15 ppm 0.29 ppm -
유출구 30배 0.03 ppm N.D 0.023 ppm
2차 유입구 300배 0.12 ppm 0.39 ppm -
유출구 21배 0.02 ppm N.D 0.03 ppm
3차 유입구 300배 0.14 ppm 0.56 ppm -
유출구 10배 0.02 ppm N.D 0.03 ppm
4차 유입구 300배 0.31 ppm 0.31 ppm -
유출구 10배 0.03 ppm N.D 0.020 ppm
5차 유입구 250배 0.16 ppm 0.45 ppm -
유출구 21배 0.03 ppm N.D 0.025 ppm
평균 처리 효율(%) 93% 82% 100% 0.07 ppm 이하 달성
실시예 2 복합 악취 암모니아 황화수소 오존
1차 유입구 250배 0.17 ppm 0.29 ppm -
유출구 25배 0.02 ppm N.D 0.020 ppm
2차 유입구 300배 0.12 ppm 0.39 ppm -
유출구 18배 0.01 ppm N.D 0.03 ppm
3차 유입구 300배 0.15 ppm 0.52 ppm -
유출구 10배 0.02 ppm N.D 0.02 ppm
4차 유입구 300배 0.35 ppm 0.46 ppm -
유출구 8배 0.02 ppm N.D 0.016 ppm
5차 유입구 250배 0.20 ppm 0.35 ppm -
유출구 15배 0.02 ppm N.D 0.02 ppm
평균 처리 효율(%) 94.4% 89.6% 100% 0.07 ppm 이하 달성
실시예 3 복합 악취 암모니아 황화수소 오존
1차 유입구 250배 0.16 ppm 0.29 ppm -
유출구 17배 0.01 ppm N.D 0.011 ppm
2차 유입구 300배 0.12 ppm 0.39 ppm -
유출구 15배 0.01 ppm N.D 0.01 ppm
3차 유입구 300배 0.20 ppm 0.47 ppm -
유출구 5배 0.02 ppm N.D 0.01 ppm
4차 유입구 300배 0.33 ppm 0.45 ppm -
유출구 5배 N.D N.D 0.01 ppm
5차 유입구 250배 0.22 ppm 0.45 ppm -
유출구 10배 0.01 ppm N.D 0.015 ppm
평균 처리 효율(%) 95.6% 94.2% 100% 0.07 ppm 이하 달성
비교예 복합 악취 암모니아 황화수소 오존
1차 유입구 250배 0.15 ppm 0.31 ppm -
유출구 56배 0.09 ppm 0.01 ppm 0.045 ppm
2차 유입구 300배 0.21 ppm 0.30 ppm -
유출구 42배 0.11 ppm N.D 0.04 ppm
3차 유입구 300배 0.16 ppm 0.28 ppm -
유출구 32배 0.10 ppm N.D 0.035 ppm
4차 유입구 300배 0.35 ppm 0.45 ppm -
유출구 30배 0.22 ppm N.D 0.035 ppm
5차 유입구 250배 0.21 ppm 0.32 ppm -
유출구 30배 0.08 ppm N.D 0.03 ppm
평균 처리 효율(%) 86.2% 45% 99% 0.07 ppm 이하 달성
상기 표 2 내지 표 5에 나타낸 바와 같이, 실시예의 복합 모듈의 경우 비교예에 비해 복합 악취, 암모니아 및 황화수소에 대하여 매우 향상된 저감 효과를 나타내었다.
[실험예 2: 악취 저감 효과 측정 (2)]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 악취 저감용 복합 모듈 각각의 복합 악취, 암모니아, 황화수소, 및 오존 저감 효과를 수원 하수종말처리장에서 공인시험을 통해 측정하였다. 공인시험성적서에 따른 각각의 측정 결과를 하기 표 6 내지 표 9에 나타내었다.
실시예 1 복합 악취 암모니아 황화수소 오존
1차 유입구 100배 0.05 ppm 0.29 ppm -
유출구 10배 0.03 ppm N.D N.D
2차 유입구 144배 0.2 ppm 0.39 ppm -
유출구 10배 0.06 ppm N.D 0.01 ppm
3차 유입구 144배 0.04 ppm 0.56 ppm -
유출구 10배 0.03 ppm N.D N.D
처리 효율(%) 92% 50% 100% 0.07 ppm 이하 목표 달성
실시예 2 복합 악취 암모니아 황화수소 오존
1차 유입구 100배 0.07 ppm 0.25 ppm -
유출구 8배 0.03 ppm N.D N.D
2차 유입구 162배 0.28 ppm 0.32 ppm -
유출구 12배 0.04 ppm N.D 0.01 ppm
3차 유입구 135배 0.06 ppm 0.32 ppm -
유출구 10배 0.01 ppm N.D N.D
처리 효율(%) 94.6% 75% 100% 0.07 ppm 이하 목표 달성
실시예 3 복합 악취 암모니아 황화수소 오존
1차 유입구 100배 0.06 ppm 0.37 ppm -
유출구 5배 0.01 ppm N.D N.D
2차 유입구 145배 0.26 ppm 0.24 ppm -
유출구 3배 0.02 ppm N.D 0.01 ppm
3차 유입구 150배 0.05 ppm 0.61 ppm -
유출구 3배 N.D N.D N.D
처리 효율(%) 97% 92% 100% 0.07 ppm 이하 목표 달성
비교예 복합 악취 암모니아 황화수소 오존
1차 유입구 100배 0.07 ppm 0.35 ppm -
유출구 15배 0.04 ppm 0.02 ppm N.D
2차 유입구 167배 0.26 ppm 0.35 ppm -
유출구 21배 0.18 ppm N.D 0.01 ppm
3차 유입구 126배 0.07 ppm 0.42 ppm -
유출구 15배 0.03 ppm N.D N.D
처리 효율(%) 87% 43.7% 100% 0.07 ppm 이하 목표 달성
상기 표 6 내지 표 9에 나타낸 바와 같이, 실시예의 복합 모듈의 경우 공인시험에서도 비교예에 비해 복합 악취, 암모니아 및 황화수소에 대하여 매우 향상된 저감 효과를 나타내었다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
100 : 악취 저감용 복합 모듈
200 : 필터부
201 : 여과재
300 : 자외선 광원
400 : 광원 반사체

Claims (5)

  1. 유입구와 유출구가 구비되는 하우징; 및
    상기 하우징 내에 구비되는 정화부;를 포함하고,
    상기 정화부는,
    여과재를 포함하는 필터부, 자외선 광원, 및 거울 반사체를 포함하며,
    상기 하우징 내에 지그재그로 배치된 것을 특징으로 하는,
    악취 저감용 복합 모듈로서,
    상기 여과재는, 활성탄 50 내지 70 중량%, 미생물이 흡착된 입상활성탄 25 내지 45 중량%, 및 LiNO3-MgO 5 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 필터부는, 앞쪽은 이산화티타늄으로 코팅되어 있으며 뒤쪽은 황화구리로 코팅되어 있는 메쉬망을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    악취 저감용 복합 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유입구를 통해 유입된 공기에 포함된 질소화합물, 황화합물, 염소화합물, 오존, 메르캅탄류, 알코올류, 알데히드류, 케톤류, 에스테르류, 탄화수소류, 저급지방산류, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 악취 유발 물질이 상기 정화부에 의해 흡착 및/또는 제거되어 유출구로 배출되는 것을 특징으로 하는, 악취 저감용 복합 모듈.
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