KR200434060Y1 - 오존(수), 플라즈마, 촉매를 이용한 고효율 악취제거장치및 그 방법 - Google Patents

오존(수), 플라즈마, 촉매를 이용한 고효율 악취제거장치및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 고안은 음식물처리시설, 매립장, 축산, 분뇨처리장, 하?폐수 오수처리장에서의 악취 외 각종 공장에서의 공정상에 발생하는 악취, 즉 VOCs(휘발성 유기화합물) 성분들을 오존직접산화 분해시키고 분해되지 않은 일부 악취는 고주파 방전을 이용하여 활성분자와 공기 중의 수분에 의해 OH라디컬을 발생 시킬 수 있는 플라즈마에 의해 악취를 무해화시키고 또한 UV램프에 의해 생성되는 자외선을 광촉매에 조사함으로써 유기화화합물을 산화분해시켜 무해한 물질로 바꾸고 나머지 잔존하는 오존을 포함한 나머지 미량의 악취성 물질에 대해서 활성탄 및 오존파괴촉매를 이용하여 악취를 제거시키고 마지막으로 오존수를 이용하여 OH라디컬를 생성시켜 살수함으로써 최종적으로 악취를 산화분해 하여 완벽하게 제거하고자 함이며, 이를 위해 상부 측에 형성된 악취가스 유입구로 유입된 악취에 대해 먼지가 많은 경우 전처리 먼지제거용 프리필터와, 오존가스를 발생시키는 오존발생기와, 오존발생기에서 발생된 오존을 주입하기 위해 설치되는 노즐과, 주입된 오존을 악취와 잘 반응하게 하고 오존을 골고루 분산하기 위한 오존분배필터와, 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 방전부와, 광촉매를 활성화시킬 수 있는 UV램프와, 미량의 잔류할 수 있는 악취성분 및 오존을 처리할 수 있는 촉매부와, 처리된 악취를 오존수 장치로 연결하는 연결구와, 장치 하부에 오존수를 저장할 수 있는 오존수 저장탱크와, 하부 오존수 저장조에서 오존을 순간적으로 혼합 용해시킬 수 있는 오존믹싱펌프와, 오존수를 상부에 노즐을 통해 악취와 접촉할 수 있도록 하는 오존분무노즐 및 오존분사노즐과, 분무된 오존 및 오존수를 악취와 접촉할 수 있도록 체류시간을 많이 가지게 할 수 있고 분무된 큰 입자를 흡수할 수 있게 하는 메디아충진물과, 분무 및 분사된 작은 입자를 제거할 수 있는 충진물(데미스트)과, 오존발생량을 제어할 수 있는 오존콘트롤장치인 제어반과, 오존수 저장조에서 수위를 확인할 수 있는 수위계와 오존분무 상태를 파악하기 위한 투시창과, 오존수를 장기간 사용 시 물의 보충 및 배수할 수 있는 보충수 및 드레인 밸브와, 악취를 일정한 유속과 유량을 유지할 수 있는 송풍기로 구성된 것을 특징으로 한다.
오존, 플라즈마, 촉매, 오존수, 오존믹싱펌프, 고효율 악취제거장치

Description

오존(수), 플라즈마, 촉매를 이용한 고효율 악취제거장치 및 그 방법{Advanced air deodorizor and process based on ozone(water), plasma and catalyst}
도 1은 오존산화법에 의한 악취제거방법 모식도이다
[도1]의 명칭
101 악취 102 송풍기 103 오존접촉실
104 활성탄 105 배기 106 오존발생기
도 2는 광촉매산화법에 의한 악취제거방법 모식도이다.
[도2]의 명칭
201 악취 202 UV램프 203 광촉매
204 팬 205 배기
도 3은 스크라바 세정법에 의한 악취게거장치 모식도이다.
[도3]의 명칭
301 팬 302 1차 충진층 303 1차노즐
304 2차 충진충 305 2차 노즐 306 순환펌프
도 4는 생물학적 필터에 의한 악취제거장치 모식도이다
[도4]의 명칭
401 팬 402 메디아 충진층 403 노즐
404 순환펌프 405 저장탱크
도 5는 본 고안에 따른 오존(수), 플라즈마,촉매에 악취제거장치 단면도이다
[도5]의 명칭
501 프리필터 502 노즐(오존주입구)
503 오존발생기 504 오존분배필터
505 플라즈마 방전부 506 UV램프
507 촉매부 508 연결구(오존수장치유입부)
509 오존수 저장탱크 510 오존수 분무노즐
511 메디아 충진층 512 오존수 분사노즐
513 데미스트 514 오존믹싱펌프
515 투시창 및 약품주입구 516 수위계
517 제어반 518 송풍기
519 드레인 밸브 520 용존오존측정기
521 PH meter 522 보충수 주입구
도 6는 본 고안에 따른 선형플라즈마 방전장치의 단면도이다
[도6]의 명칭
601 사각관 602세라믹 603전극봉 604 너트
도 7은 본 고안에 따른 판형플라즈마 방전장치의 단면도이다
[도7]의 명칭
701 +전극 702 세라믹 담체 703 -전극
도 8은 본 고안에 따른 사각관형 플라즈마 방전장치의 단면도이다.
[도8]의 명칭
801 사각관 802 +전극판 803 내부너트(+)
804 외부너트(+) 805 +전극봉 806 -전극판
807 내부너트(-) 808 외부너트(-) 809 -전극봉
810 돌출부
본 고안은 오존(수), 플라즈마, 촉매를 이용한 고효율 악취제거장치 및 그 방법에 관한 것으로 주요악취 물질 중에는 난용성 악취물질인 황화메틸, 이황화메틸, 스틸렌은 오존으로써 직접 산화시키고 그 외의 악취물질은 플라즈마에 의해 직접산화분해되고, UV 및 광촉매로써 잉여의 악취물질을 제거시키고 미량의 오존이 많을 경우 활성탄 외 오존파괴촉매로서 흡착시켜 제거하게 되며 특히 수용성인 암모니아 외 트리메틸아민, 황화수소, 메틸메르캅탄, 아세트알데히드 등은 오존수의 OH라디컬에 의해 세정흡수하여 악취물질을 산화분해시켜 무해한 공기를 방출 시킬 수 있는 고효율 악취제거장치 및 방법에 관한 것이다.
종래기술을 살펴보면,
1. 흡착법으로 흡착제는 활성탄 및 제올라이트를 많이 사용하며 악취제거방법으로써 오래 전부터 일반적으로 많이 사용하고 있는 방법으로써 초기 투자비가 저렴하고 시스템이 간편하고 운영도 보다 쉬운 편이다. 하지만 흡착제는 소모성이am로 주기적으로 교환함으로써 운영비가 많이 소요되며 농도가 높을 경우 유지비는 가장 높다. 또한 다량의 흡착제 폐기물이 발생할 뿐만 아니라 흡착능력에 대해서도 한계가 있다. 부지면적도 커 설치비도 많이 든다.
2. 오존산화법으로 오존은 천연물질로는 불소(F2) 다음으로 강력한 산화력을 갖는 물질이며 염소보다 80배의 산화능력을 가진 물질이다. 상기 오존의 산화력을 이용하여 상수 소독하고, 오.폐수 및 하수를 처리, 탈색, 탈취, 유기물산화에 많이 이용되고 있으며 특히 각종 사업장과 오.처리장 및 분뇨처리장에 발생하는 악취를 오존처리 할 경우 오존은 악취발생 물질을 산화시켜 알데히드, 물, 이산화탄소 등으로 분해시켜 독성과 악취가 없는 물질로 바꾸어 준다. 오존의 탈취 작용은 산화작용과 다른 잡취를 덮어버리는 마스킹 효과가 2가지 인데 주로 산화작용을 이용하여 악취성분의 기(라디컬)을 변화시키거나 분자구조를 파괴시킴으로서 악취가 제거 된다
도 1을 살펴보면 악취(101)를 송풍기(102)로 유입시켜 오존접촉조(103)에서 오존발생기(106)로부터 발생된 오존과 악취를 혼합 및 접촉시켜 악취를 탈취하고 잉여의 오존은 활성탄(104)에서 흡착시켜 무해한 공기를 배기(105)시킨다.
그러나 오존산화법은 큰분자를 가진 악취성분 및 반응이 빠른 물질은 오존으 로 처리가 가능하나 암모니아, 메탄, 이황화수소등과 같은 작은 분자는 오존으로 처리하기가 어렵다. 특히 암모니아 같은 악취물질은 잘 제거되지 않는 문제점이 잔존한다.
3. 광촉매산화법으로 일본에서 개발된 악취제거 방법으로서 세라믹 담체에 광촉매를 코팅시킨 후 자외선램프를 조사하면 광촉매에 의해 산화분해된다.
도2를 살펴보면 광촉매(203)에 UV램프(202)를 조사한 뒤 광촉매(203)에서 악취(201)를 산화 분해시켜 팬(204)을 통해 처리된 악취를 배기(205)하는 것이다. 대표적인 광촉매(203)로는 ZnO, CdS, WO3, TiO2가 있으며 이중에서 이산화티타늄(TiO2)이 가장 안정적이다. TiO2 광촉매는 N형 반도체로서 자외선을 받으면 전자, 전공대(electron hole)가 형성되어 강한 산화력을 가진 하이트록시 라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드(O2)을 생성한다. 이 라디칼과 슈퍼옥사이드가 유기 화합물을 산화 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시킨다.
광촉매산화법은 자외선 램프의 수명이 짧아 자주 교체해 주고 상대적으로 처리 효율은 낮고 주로 저농도의 악취물질, 실내공기정화 및 일부 VOCs에 이용하고 있는 실정이다.
4. 스크라바 세정법으로 도3을 살펴보면 순환펌프(306)에 의해 물을 순환시켜 노즐(303), (305)에 의해 분사하게 되며 분사된 물이 메디아 충진층(302,304)으로 빠져나오면서 팬(301)에 의해 유입된 악취와 접촉되면서 흡착시키는 방법으로 취급이 용이하나 제거효율이 낮고 크기가 높고 공간적 제약을 많이 받은 단점이 있다.
5. 생물학적 필터에 의한 탈취법은 스크라바와 유사한 방법으로 도 4를 살펴보면 충진메디아(402)에 미생물을 접종시켜 미생물의 신진대사를 이용해 악취를 제거시키는 방법이며 팬(401)에 의해 유입된 악취는 메디아(402)를 통과하면서 미생물에 의해 악취가 제거되고 상부에 노즐(403)은 미생물이 잘 성장할 수 있도록 적정하게 수분을 주입하고 영양염분도 같이 주입하게 된다.
이 방법은 습도가 높은 악취에 유리하지만 미생물 성장을 위해 온도, 습도, 영양분을 잘 관리해야 하며 미생물 사멸 시에 정산 운전을 위해 많은 시간이 소요되며 부지면적도 많이 차지하는 문제점이 있다.
따라서 악취물질을 제거함에 있어 악취는 발생원과 그에 따른 악취농도 변화가 심하기 때문에 어느 하나의 공정으로 처리하기에 대단히 어렵고 최근에 악취에 대한 민원이 많기 때문에 처리에 있어 완벽하게 처리해야 할 필요성이 있다고 하겠다. 그러므로 악취를 확실하게 제거하여 완전히 정화된 공기를 배출시킬 수 있고 또한 복합악취에서도 적용이 가능한 오존(수), 플라즈마, 광촉매에 의한 악취제거 시스템이 필요한 것이다.
최근에 악취로 인하여 많은 민원이 대두됨으로서 본 고안은 상기와 같은 종래의 개별적인 악취제거장치 방식으로써 완전히 악취를 제거하기 어렵기 때문에 이러한 장치들의 단점을 해소하기 위하여 주요 악취원인 음식물처리시설, 매립장, 축산, 분뇨처리장, 하.폐수.오수처리장에서의 악취 외 각종 공장에서의 공정상에 발생하는 악취, 즉 VOCs(휘발성 유기화합물) 성분들을 악취농도가 높거나 낮은 농도와 관계없으며 염기성 또는 산성가스와도 관계없으며 수용성 또는 난용성 악취 가스에서도 관계없이 고효율로 악취제거가 가능한 악취제거장치에 관한 것으로 본 고안은 오존직접산화 분해시키고 분해되지 않은 일부 악취는 고주파 방전을 이용하여 활성분자와 공기 중의 수분에 의해 OH라디컬을 발생시킬 수 있는 플라즈마에 의해 악취를 무해화시키고 또한 UV램프에 의해 생성되는 자외선을 광촉매에 조사함으로써 유기화화합물을 산화분해시켜 무해한 물질로 바꾸고 나머지 잔존하는 오존을 포함한 나머지 미량의 악취성 물질에 대해서 활성탄 및 오존파괴촉매를 이용하여 악취를 제거시키고 최종적으로 오존수를 이용하여 OH라디컬를 생성시켜 살수함으로서 OH라디컬의 시너지 효과를 극대화하여 악취를 완전하게 산화 분해하여 인체에 무해한 공기로 전환되어 완벽하게 제거하여 인간과 동?식물에 환경에 기여하고자 하며,
본 고안으로 이러한 문제를 해결하기 위해 보다 완벽하게 악취를 제거하고자 오존(수), 플라즈마, 촉매에 의한 고효율 악취제거장치를 제공하는 데 있다.
본 고안에 의한 오존(수), 플라즈마, 촉매에 의한 고효율 악취제거장치는 도 5에 의하면 악취에는 통상적으로 먼지가 많기 때문에 이를 제거하기 위하여 먼지필터(501)를 사용한다. 이는 일반적으로 많이 보급되어 있는 것으로써 흡입유량 및 압력손실을 고려하여 사용하면 된다.
오존 발생기(503)는 최근에는 오존 농도를 높이기 위해 산소발생기를 사용하여 오존발생기에 산소를 주입하면 코로나 발전에 의해 오존이 생성되고 이를 악취와 빠르게 산화되고 이를 위해 배관 상에 골고루 오존을 주입하고 분사하기 위해 오존주입구에 노즐(502)을 연결하여 분사하게 된다. 노즐(502)은 오존에 부식이 되지 않은 스테인레스 스틸 재질을 사용하고 유량 및 분사각에 맞게 노즐을 선택하면 된다.
이렇게 오존과 악취성분이 혼합된 가스는 혼합되면서 악취와 산화반응하게 되고 오존분배필터(504)를 거치게 된다. 주로 사용되는 것은 오존에 부식성이 없는 스텐인레스 스틸 재질의 데미스트를 사용한다. 이는 시중에 많이 보급되어있는 것으로써 압력손실이나 혼합율이 좋은 것으로 선택하면 된다. 이외에도 세라믹, P.P P.E을 용도와 오존농도에 따라 선택한다..이는 단순히 오존과 반응할 수 있는 체류시간을 길게 하고 잘 반응할 수 있도록 하는 것이다.
오존과 반응되어 있는 악취는 플라즈마 방전부(505)로 유입하게 된다.
본 고안에 사용되는 플라즈마 발생장치는 도6, 도7 도8에 나타내었다.
도6은 선형플라즈마 방전장치로써 사각관(601) 내부에 절연체인 세라믹(602)을 코팅한 스테인레스 전극봉(603)을 짝수로 여러 개 설치하여 이 전극봉을 교대로 +전극과 -전극을 연결하여 고전압과 저전류를 부과하면 두 전극사이에 세라믹이 절연체이므로 방전이 일어나게 되어 플라즈마 불꽃이 생성되게 된다.
또한 스테인레스 스틸 전극봉에 나사를 체결하고 절연물인 애자를 부착하여 안전하게 한다.
도7은 판형플라즈마 방전장치로써 사각형의 절연체인 세라믹 담체(702)의 양쪽에 망상형의 스테인레스 스틸 망사형의 전극(electrde)이 있고 이 전극 양쪽에 서로 다른 +전극(701) -전극(703)에 고전압과 저전류를 부과하면 두 전극사이에 세라믹이 절연체이므로 방전이 일어나게 되어 플라즈마 불꽃이 생성되게 된다. 그리고 전극은 판형이 아니더라도 세라믹에 부착할 수 있는 구조로 만들면 된다.
세라믹 담체는 중간에 공극이 많이 있으므로 이 공극사이에서 플라즈마 방전이 생성되고. 악취는 이 공극사이로 통과하면서 분해되게 된다.
도8은 사각관(Pipe)형 플라즈마 방전장치로써 사각관(801)으로 만들어지고 사각관 재질은 세라믹으로 만들어지며, 전극판(802,806)과 전극봉(805,809)은 스테인레스 스틸 재질로 만들어지고, 사각관(801) 내부에 설치되는 4개의 전극판이 상 하 전극판(802)과 좌우 전극판(806) 사이에는 일정한 간격을 두고 전극봉(805,809)으로 사각관(801)과 전극판(802,806) 사이를 지지하고, 같은 극의 전극판(802,806)은 마주보게 설치되며, +극 전극판(802)과 -극 전극판(806)이 직각의 형태로 배치되고 +극 전극판(802)과 -극 전극판(806) 사이에 약간의 간격을 두어 그 간격에서 아크형 프라즈마가 발생하게 된다.
사각관(801) 내부에 설치된 4개의 긴 등변사다리꼴 형태의 개별 전극판에, 마주보는 전극판(802,806)은 같은 극으로 하여 전극봉(805,809)에 +극, -극을 가하면 플라즈마가 발생되게 구성된다.
방전장치의 사각관(801)은 세라믹으로 제작하고 사각관(801) 둘레에 돌출부(810)를 만들어 외부통에 지지할 수 있도록 하며 그 돌출부(810)는 사각관(801)의 상, 하 2군데를 두어 상, 하부에 지지할 수 있도록 구성한다.
전극판(802,806)은 스테인레스 스틸로 하며, 전극판(802,806)은 판 두께는 얇고 길이는 긴 등변사다리꼴 형상을 가진다.
전극봉(805,809)은 스테인레스 스틸로 하며 4개의 전극봉(805,809)에 너트(804,808)를 체결하고 전극봉(805,809)에는 절연물인 애자를 부착하여 안전하게 한다
.
이 사각관형플라즈마 방전장치는 사각관(801) 내부의 표면적에 4군데 골고루 플라즈마 방전이 일어나는 것이 특징이며 사각관형으로 제작되어 설치가 용이하고 전극 연결도 편리함을 도모하였다.
악취는 사각관(801)을 통과하면서 표면적 대부분에서 방전이 일어남으로서 단일 아크형 플라즈마 방식에 비해 훨씬 효율이 높다고 하겠다.
플라즈마에 의해 오존은 활성산소와 악취 속에 있는 습기에 의해 라디컬로 변화되고 이 라디컬에 의해 악취물질은 산화분해된다. 미반응 악취와 오존은 UV램프(506)를 지나 촉매(507) 필터를 지나가게 된다. 촉매부(507)는 광촉매와 활성탄, 제오라이트, 오존파괴촉매 등 여러 가지의 촉매를 사용할 수 있으며 경우에 따라 혼합하여 사용할 수 있다.
먼저 광촉매는 여러 가지 형태로 사용할 수 있으며 세라믹 담체 자체에 광촉매(TiO2)를 일정부문으로 혼합하여 조성한 것, 세라믹 담체 내부 벽에 광촉매 코팅 한 것등을 사용한다.
광촉매(507)는 자외선을 받으면 -전기를 가진 (e-)와 +전기를 가진 정공(h+)이 형성되고 그중에서 정공(h+)는 특히 강력한 산화작용을 하는 라디컬(OH)을 형성하여 염소나 오존보다 강한 산화력을 갖게 되고, 유기화합물을 산화분해시켜 물과 탄산가스로 변화시킨다.
다량의 오존 주입과 플라즈마에 의해 생성된 오존이 UV램프(506)를 거치면서 파괴되지만 미량의 잔류오존은 불쾌한 냄새를 제공함으로 완전히 제거하는 것이 좋다. 따라서 아주 저농도의 오존 및 제거되지 않는 악취물질은 다공성의 활성탄으로 흡착시켜 제거할 수가 있으며 오존도 분해가 가능하다. 하지만 체류시간을 많이 요하기 때문에 이산화망간, 산화구리, 산화알루미늄으로 구성된 오존파괴촉매와 활성탄(508)을 혼합하여 사용할 수도 있다.
처리된 악취를 오존수 장치로 연결하는 연결구(508)를 통하여 유입되게 되고, 메디아층 하부에 설치되어 있는 오존분무노즐(510)에 의하여 분무된 오존수는 잔류악취를 흡수 또는 OH라디컬과 반응함으로서 악취가 제거되게 된다. 분무된 오존수 알갱이는 큰 입자를 흡착할 수 있게 하는 메디아충진물(511)과 충돌하여 큰 물방울로 변화되어 하부의 오존수를 저장할 수 있는 오존수 저장탱크(509)에 저장되게 된다. 그리고 메디아 충진물은 여러 형태의 메디아를 사용할 수 있으며 악취와 오존수를 접촉하는 체류시간이 긴 메디아일수록 좋다.
하부 오존수 저장탱크(509)에서 오존발생기(503)에 의해 발생된 오존을 오존믹싱펌프(514)에 의해 순간적으로 혼합 용해시켜 오존수를 만들어 상부에 분무노즐(510)에 의해 먼저 악취와 접촉시키고 메디아충진물(511)를 거쳐 분무형태가 아닌 오존수를 분사할 수 있는 오존분사노즐(512)을 통해 악취와 최종적으로 접촉하게 하여 악취를 완전히 분해되어 제거된다.
분무 및 분사된 매우 작은 물방울 입자는 데미스트(513)를 거쳐 최종적으로 제거되면서 깨끗한 청정공기와 외부에 배출 된다.
데미스트(513)를 거친 청정공기는 일정한 유속과 유량을 유지할 수 있는 송풍기(518)에 의해 대기상으로 배출되게 되고 송풍기는 악취 풍량에 맞는 사양으로 선택하면 된다.
오존수를 적정한 농도를 유지하게 하기 위해 오존콘트롤장치인 제어반(517)에 의해 오존발생량을 제어 할 수 있게 하고 여기에는 용존오존측정기(520) 및 PH meter(521)를 설치하여 오존수 농도 및 용액의 PH를 일정하게 조정하여 제어반으로 시그널을 보내어 오존수 농도 및 PH를 조정한다.
제어부(517)에는 오존측정기와 오존발생기와의 연동되도록 하고, 제어부(517)에는 오존발생기 및 플라즈마 각각에 대한 전류계 및 전압계를 설치하고 각각의 콘트롤을 할 수 있는 조절스위치와 비상시 비상스위치를 차단할 수 있는 차단계를 설치한다. 또한 송풍기를 제어할 수 있도록 한다
오존수 저장조에서 수위를 확인할 수 있는 수위계(516)를 부착하고 장기간 사용시 비산 및 증발에 의해 소모된 물을 보충하기 위해 보충수 주입구(522) 및 배수 할 수 있는 드레인 밸브(519)을 설치하게 한다. 또한 오존수 분무 상태를 파악하기 위한 투시창(515)을 만들어 반응이 잘 되는지 확인한다.,
본 고안은 특히 오존을 직접 주입 산화반응하고 플라즈마를 방전하여 악취를 분해하며, UV램프를 이용한 광촉매를 활성화시켜 악취를 제거하고 잔류되는 오존 및 악취는 촉매에 의해 파괴시키며, 잔존하는 미량의 성분을 오존수로 최종 산화분해 할 수 있는 오존수 스크라바로 구성되어진 일체형의 고효율의 악취제거장치로써 여러 가지 기능이 복합되어 최적의 효율을 나타낼 수 있으며 타 설비에 대해 악취 제거 효율이 높고 높이가 높지 않아 설치가 용이하고 컴팩트한 크기를 구성할 수 있는 것을 특징으로 하는 고효율 악취제거장치 및 방법이 제공된다.
본 고안에서 악취성분이 오존과 플라스마 및 광촉매를 통과하면서 무해화되는 화학반응식은 아래와 같다.
1. 암모니아(NH3) :
NH3 + O3/Plasma,TiO2 +O3 water → N2↑ + H2O
2. 황화수소(H2S) :
H2S + O3/Plasma,TiO2 O3 water → H2O + S↓
3. 메틸메르캅탄(CH3SH) :
CH3SH + O3/Plasma,TiO2 O3 water → CO2↑ + H2O + S↓
4. 황화메틸(CH3)2S :
(CH3)2S + O3/Plasma,TiO2 O3 water → CO2↑ + H2O + S↓
5. 틸아민(CH3NH2) :
CH3NH2 + O3/Plasma,TiO2 O3 water → CO2↑ + N2↑ + H2O
6. 트리메틸아민(CH3)3N :
(CH3)3N + O3/Plasma,TiO2 O3 water → CO2↑ + N2↑ + H2O
7. 포름알데히드(HCHO) :
HCHO + O3/Plasma,TiO2 O3 water → CO2↑ + H2O
결국 모든 산화분해 반응은 강력한 OH라디컬이 거의 반응의 주가 되며 OH라디컬을 얼마나 많이 생성하는 것이 기술의 핵심이다.
따라서 각각의 공정에서 라디컬의 생성원리를 아래에 서 간략하게 살펴보면 아래와 같다.
1. 오존 및 오존수 산화 : O3 +H2O = OH-
2. 플라즈마 : O3 +플라즈마 = O* + 02, O* + H2O = OH-
3. 광촉매 : O3 + UV = O*, O* +H20 = OH-,
이상과 같이 본 고안인 오존(수), 플라즈마, 촉매를 이용한 고효율 악취제거장치 및 그 방법은 악취원에서 발생되는 악취를 첫째, 오존으로써 악취물질을 직접산화시키고, 둘째, 잉여의 오존을 플라즈마를 통해 OH라디컬을 생성할 수 있도록 하면서 악취를 직접 플라즈마에 의해 형성된 전자나 이온으로 분해하여 악취를 제거하고, 셋째, UV램프에 의해 광촉매를 활성화시켜 이를 통해 OH라디컬을 생성하여 악취성분을 제거함고 동시에 여러 가지 촉매를 사용하여 오존 및 악취를 제거하고, 넷째, 잘 제거되지 않은 미량의 악취는 오존수에 의해 완벽하게 악취물질을 제거할 수 있다.
추가하여 제어반을 두어 오존발생량 및 농도를 제어하고 방출될 수 있는 오존은 오존수의 제어에 의해 완벽하게 오존이 배출 되지 않도록 하였다. 또한 PH 미터를 두어 오염된 오존수의 교체 주기를 파악하여 사용자에게 편리함을 도모하게 하였다.
따라서 본 고안은 악취를 제거할 수 있는 여러 공정을 통하여 OH라디컬 반응을 극대화시켜 보다 확실하게 악취를 제거할 수 있도록 고안된 것으로서 그 효과를 살펴보면,
1. 활성탄 악취제거방법처럼 부피가 크지 않고 폐활성탄 처리문제가 없으며,
2. 오존산화법에 의해 제거되지 않는 암모니아 같은 수용성 악취물질을 완벽하게 제거할 수 있으며,
3. 광촉매산화법은 저농도 악취가 가능하나 본 고안은 고농도에서도 가능하 며 부가적인 방법으로 광촉매를 최소한으로 사용할 수 있으며,
4. 스크라바 세정법은 높이가 높아야 되나 전단의 공정에서 많은 악취를 제거하고 오존수로 분무 분사하기 때문에 악취처리가 매우 빠르고 체류시간이 짧기 때문에 높이가 높지 않아도 되며,
5. 생물학적 필터에 의한 탈취법처럼 미생물이 아닌 화학적 방법으로 처리하기 때문에 영양염류의 주입이 필요가 없고, 미생물의 사멸에 따라 문제가 없으며,
6. 따라서 악취성상이 고농도, 저농도, VOCs에 관계가 없으며 악취성분이 단일물질이든 복합물질이든 상관없으며, 염기성, 산성, 수용성 및 난용성 물질에 관계없이 본 고안으로 모든 악취를 완벽하게 제거할 수 가 있으며, 이러한 여러 개의 공정은 악취농도와 성분에 따라서 일부공정을 생략할 수 있으며,
또한 현시점에서 악취문제가 사회적 문제로 부각됨에 따라 환경기준에 부합 할지라도 일부 제거되지 않는 악취로 인하여 많은 민원이 야기됨에 따라 완벽하게 악취를 제거함으로써 사회에 기여하고자 함을 그 목적으로 하며 또한 기존의 탈취방법보다 안정된 처리능력을 가지며 특히 복합악취성분 처리에 효과적이며, 설치면적이 적고 콤팩트하게 제작할 수 있으며, 종래기술의 단점을 완벽하게 해소할 수 있다.

Claims (5)

  1. 오존을 발생할 수 있는 오존발생기와,
    오존발생기로부터 생성된 오존을 악취제거장치 전단부에 주입하고 오존을 잘 혼합할 수 있는 데미스트와,
    오존발생기로부터 생성된 오존을 오존수를 만들수 있는 순간오존믹싱펌프 및 오존수 순환장치와,
    오존믹싱펌프에 의해 생성된 오존수를 분무 및 분사될 수 있는 노즐과,
    오존수 저장탱크는 PH, 오존농도, 오존량을 제어할 수 있는 제어반과.
    분무 및 분사된 오존수 미립자를 접촉 및 포집할 수 있는 데미스트 및 충진재와,
    사각관 내부에 설치된 4개의 긴 등변사다리꼴 형태의 전극판 각각에 +극,-극에 전기를 통하면 발생되는 플라즈마 발생장치와,
    잉여오존을 파괴할 수 있는 오존파괴촉매 및 저농도의 악취성 물질을 제거할 수 있는 활성탄과,
    고출력 저압 UV 램프가 삽입된 광촉매 필터와,
    저압 고풍량을 만들수 있는 송풍기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오존(수),플라즈마,촉매를 이용한 고효율 악취제거장치
  2. 제 1 항에 있어서
    플라즈마 반응부가 사각관(Pipe)으로 만들어지고 사각관 재질은 세라믹으로 만들어지며, 전근판과 전극봉은 스테인레스 스틸 재질로 만들어지고, 사각관 내부에 설치되는 4개의 전극판이 상하 전극판과 좌우 전극판 사이에는 일정한 간격을 두고 전극봉으로 사각관과 전극판 사이를 지지하고, 같은 극의 전극판은 마주보게 설치되며, +극 전극판과 -극 전극판이 직각의 형태로 배치되고 +극 전극판과 -극 전극판 사이에 약간의 간격을 두어 그 간격에서 아크형 프라즈마가 발생되고, 전체적으로 사각의 형태를 지니는 플라즈마 발생장치를 포함하는 악취제거장치.
  3. 제 2 항에 있어서
    전극판은 스테인레스 스틸로 하며, 전극판은 판 두께는 얇고 길이는 긴 등변사다리꼴 형상을 가지는 아크형 플라즈마가 발생되는 장치를 포함하는 악취제거장치.
  4. 제 2 항에 있어서
    사각관(801) 내부에 설치된 4개의 긴 등변사다리꼴 형태의 개별 전극판에, 마주보는 전극판은 같은 극으로 하여 전극봉에 +극, -극을 가하면 플라즈마가 발생되는 장치를 포함하는 악취제거장치.
  5. 제 2 항에 있어서
    방전장치의 사각관은 세라믹으로 제작하고 사각관 둘레에 돌출부를 만들어 외부통에 지지할 수 있도록 하며 그 돌출부는 사각관의 상, 하 2군데를 두어 상, 하부에 지지할 수 있도록 구성하여 아크형 플라즈마가 발생되는 장치를 포함하는 악취제거장치.
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