KR20090027702A - Recirculated hybrid system integrated with photo-catalytic reactor packed with reflecting film-photocatalytic catalyst cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산업현장에서 발생하는 휘발성 유기화합물 또는 악취오염원의 오염부하량이 공정조건 변화에 따라서 편차가 크고, 공정폐가스의 유량 또한 공정조건 변화에 따라서 편차가 큼에도 불구하고, 폐가스를 지속적으로 정화시키고 배출하기 위한 광촉매 외경에 증착, 진공증착 또는 도금된 반사막에 의한 고효율 광촉매반응을 유도하는 새로운 광촉매반응기와 바이오필터로 조합된 도 1부터 도12와 같은 재순환하이브리드시스템의 공정과 장치에 관한 것이다.According to the present invention, although the pollutant load of volatile organic compounds or odor pollutants generated at industrial sites is largely varied according to the change of process conditions, the flow rate of process waste gas is also largely varied according to the change of process conditions. The present invention relates to a process and apparatus for a recycling hybrid system as shown in FIGS. 1 to 12 combined with a new photocatalytic reactor and a biofilter inducing a high-efficiency photocatalytic reaction by a vapor deposition, vacuum deposition, or plated reflective film on an outer diameter of the photocatalyst.
기존의 산업현장에서 발생하는 휘발성 유기화합물 및 악취는 흡착, 흡수 또는 생물학적인 처리에 의해 주로 처리되고 있다. 그러나 흡착 및 흡수의 방법은 흡착제 및 흡수제에 대한 2차적 처리를 요구하게 되어 오염물질을 주로 물과 이산화탄소 같은 안정한 물질로 완전분해 시키는 생물학적인 처리가 선호되고 있는 실정이다.Volatile organic compounds and odors generated at existing industrial sites are mainly treated by adsorption, absorption or biological treatment. However, the adsorption and absorption methods require secondary treatment of adsorbents and absorbents, and biological treatments that preferentially decompose contaminants into stable substances such as water and carbon dioxide are preferred.
산업현장에서는 일반적으로 산업현장의 공정조건 변화에 따라서 발생하는 휘발성 유기화합물이나 악취오염원의 오염부하량 및 폐가스의 유량의 편차가 크다. 그러므로 산업현장에서 발생하는 폐가스내의 휘발성 유기화합물이나 악취오염원의 농도도 오염부하량 및 폐가스의 유량의 변화에 따라서 자주 변화할 수 있다. In industrial sites, there is a large variation in the pollutant load of volatile organic compounds or odor pollutants and the flow rate of waste gas generated according to changes in process conditions of the industrial site. Therefore, the concentration of volatile organic compounds or odor pollutants in the waste gas generated at industrial sites can also change frequently depending on the pollutant load and the waste gas flow rate.
한편 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 폐가스의 생물학적인 처리는 전술한 바와 같이 흡착과 흡수법에 비하여 2차처리가 필요 없는 등의 장점이 있다. 그러나 처리할 배기가스 중에 존재하는 미생물에 독성이 있는 오염원의 농도가 미생물의 성장 또는 생존에 부정적인 영향을 주는 어떤 농도 이상일 경우에는 미생물의 활성이 없어져서 바이오필터와 같은 미생물처리법은 사용이 제한될 수밖에 없다. 또한 산업현장에서 공정조건의 변경으로 발생한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원의 오염 부하가 급증하여 바이오필터와 같은 생물학적인 처리설비의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity)을 초과할 경우에는 대기환경법에 따른 배기가스의 처리농도 기준을 맞출 수 없어서 바이오필터공정의 앞이나 뒤에 추가공정의 설치가 필요하다.On the other hand, biological treatment of waste gas containing volatile organic compounds or odor pollutants has advantages such as no need for secondary treatment as compared to adsorption and absorption methods as described above. However, when the concentration of pollutants toxic to the microorganisms present in the exhaust gas to be treated is above a certain concentration that negatively affects the growth or survival of the microorganisms, the microorganisms are deactivated and the use of microbial treatment methods such as biofilters is limited. . In addition, if the pollution load of volatile organic compounds or odor pollutants caused by the change of process conditions in the industrial site increases rapidly and exceeds the designed maximum elimination capacity of biological treatment facilities such as biofilters, It is not possible to meet the treatment concentration standards of the exhaust gas, so additional processes need to be installed before or after the biofilter process.
특허공개공보 10-2004-0073637은 생물학적 처리시스템의 경우 휘발성 유기화합물의 높은 농도범위에서는 처리가 불가능한 것이 문제점이어서 배기가스내의 처리오염원의 농도가 생물학적 처리가 가능한 농도보다 높을 때는 전술한 하이브리드공정을 활용하고 농도가 낮을 때에는 바이오필터만을 사용하는 생물학적 처리와 광화학적 처리를 선택적으로 사용하는 방법 및 장치를 공개하였다. 그러나 특허공개 공보 10-2004-0073637은 생물학적 처리시스템의 경우 휘발성 유기화합물의 높은 농도범위에서는 처리가 불가능한 것이 문제점이어서 휘발성 유기화합물의 높은 농도범위에서 생물학적인 처리가 가능한 농도까지 낮추는데 흡착 또는 흡수 또는 기타 폐가스처리방법을 전처리공정으로 선정할 수 있음에도 불구하고 대안으로 광화학적 방법을 제시한 동기 및 목적과 광촉매반응기와 바이오필터로 이루어진 하이브리드시스템의 시너지효과를 언급하지 못하였고 마찬가지로 특허공개공보 10-2004-0073637의 실시예와 비교예에서는 바이오필터와 광촉매반응기로 이루어진 하이브리드 시스템과 바이오필터만을 운전하였을 때의 성능결과만을 단순 비교하였고 하이브리드공정 자체의 시너지특성에 관한 특허청구를 하지 못하였다. 따라서 크게 광촉매반응기와 바이오필터로 구성된 하이브리드시스템 자체에 대한 특허청구가 아니라 휘발성 유기화합물의 높은 농도범위에서는 생물학적 처리가 불가능한 것에만 중점을 두어서 생물학적인 처리가 가능한 농도와 그 이상의 농도의 경우로 나누어 생물학적 처리와 광화학적 처리를 선택적으로 사용하는 방법 및 장치를 특허 청구하였다. 그러나 생물학적 처리는 일반적으로 휘발성 유기화합물을 주로 이산화탄소와 물로 완전 분해시키지만, 생물학 처리가 불가능한 높은 농도의 휘발성유기 화합물을 광화학적으로 처리할 때는 공정조건에 따라 발암의심물질을 포함하는 처리되지 않은 배출폐가스에 함유된 오염원보다 인체에 더욱 해로운 많은 종류의 중간 유도체를 생성할 수가 있어서 산업현장에서 발생하는 생물학 처리가 불가능한 높은 농도의 휘발성유기 화합물을 모든 경우에 광화학적으로 처리할 때는 더욱 심각한 문제를 야기할 수 있다. 또한 광화학적처리는 일반적인 경우에 인체에 해로 운 파장이 짧은 UV-B 또는 UV-C를 광원으로서 사용하므로 접근이 제한되고 다루기가 까다로운 단점이 있다.Patent Publication No. 10-2004-0073637 is a problem in that it is impossible to treat a biological treatment system in a high concentration range of volatile organic compounds. Therefore, when the concentration of the treatment source in exhaust gas is higher than the concentration of biological treatment, the above-described hybrid process is used. And when the concentration is low, a method and apparatus for selectively using a biological treatment and a photochemical treatment using only a biofilter have been disclosed. However, Patent Publication No. 10-2004-0073637 is a problem in that biological treatment systems cannot be processed at high concentration ranges of volatile organic compounds. Although the waste gas treatment method can be selected as a pretreatment process, the motivation and purpose of presenting the photochemical method and the synergy effect of the hybrid system consisting of the photocatalytic reactor and the biofilter are not mentioned. Similarly, Korean Patent Publication No. 10-2004- In the example and the comparative example of 0073637, only the performance results when operating only the biofilter and the biofilter and the photocatalytic reactor and the biofilter were compared with each other, and there was no patent claim for synergy characteristics of the hybrid process itself. Therefore, rather than claiming the hybrid system itself consisting of photocatalytic reactor and biofilter, it focuses only on the fact that biological treatment is impossible in the high concentration range of volatile organic compounds. Patents and methods of selectively using biological and photochemical treatments are claimed. However, biological treatment generally completely decomposes volatile organic compounds mainly into carbon dioxide and water, but when treating photochemically high concentrations of volatile organic compounds that cannot be biologically treated, untreated waste gases containing suspected carcinogens, depending on the process conditions It can produce many kinds of intermediate derivatives that are more harmful to the human body than the pollutant contained in the chemicals, which can cause more serious problems in all cases of photochemical treatment of high concentrations of volatile organic compounds that are not biologically processed in the industrial field. Can be. In addition, since photochemical treatment uses UV-B or UV-C having a short wavelength, which is harmful to the human body in general, access is limited and difficult to handle.
본 발명의 목적은 산업현장에서 발생한 오염원의 농도 및 오염부하량을 측정하고 오염원농도가 아닌 오염원의 농도와 유량의 곱으로 표현되는 오염부하량을 기준으로 새로운 UV/광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)와 바이오필터(13)공정을 동시에 사용해야 하는 경우와 바이오필터(13)공정만으로도 가능한 경우를 합리적으로 구분하여, 오염부하량을 기준으로는 바이오필터(13)공정만으로 가능하나 생물학적 처리가 불가능한 높은 농도의 오염원 경우에는 처리된 폐가스(12)를 재순환시켜서 유입되는 공정폐가스(1)를 희석하는 재순환시스템을 선택적으로 사용하여 UV/광촉매반응공정(24, 25, 38 또는 40)의 사용을 가능한 줄임으로서 생물학 처리가 불가능한 높은 농도의 휘발성유기 화합물을 광화학적으로 처리할 때에 공정조건에 따라서 생성되는 발암의심물질을 포함하는 처리하고자 하는 오염원 보다 인체에 더욱 해로운 많은 종류의 중간 유도체와 같은 심각한 문제 등을 최소화하고, 오염원 농도와 관계없이 산업현장에서 발생한 오염원을 포함한 폐가스를 처리할 수 있는 방법과 장치를 제공하고, 오염부하량 기준으로 UV/광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)와 바이오필터(13)공정을 동시에 사용해야 하는 경우에도 적정반송비의 처리폐가스(12)를 재순환시키고, TiO2를 포함하는 광촉매로 코팅 또는 광촉매 나노입자로 분산 담지된 흡착능이 있는 투명 또는 반투명한 충전제(6)와 이산화타이타늄을 포함한 광촉매로 표면을 코팅시킨 환형 또는 관형의 허니컴(honey comb) 카트 리지(37 또는 39)를 적당한 비율로 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)를 충전시켜서 광촉매공정과 바이오필터로 구성된 하이브리드시스템의 시너지효과를 극대화하여 바이오필터(13) 또는 UV/광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)의 설계규모를 최소화하여 투자비 및 운전비를 절감하는데 있다. 또한 새로운 광촉매반응기(24)의 외경(7 또는 34)은 1)도 3과 같이 석영, 유리 또는 실리카와 같이 투명한 지지체(27)의 경우에는 폐가스와 접촉하는 내면은 이산화타이티늄과 같은 광촉매졸을 딥(dip)코팅 후에 450℃정도에 하소(calcinate)하여 광촉매코팅(26)을 하고 외면은 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 진공증착, 증착 또는 도금하여 반사막(28)을 입히고, 2)도 5와 같이 불투명한 금속 또는 플라스틱과 같이 불투명 지지체(32)의 경우에는 그 위에 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 진공증착, 증착 또는 도금하여 반사막(28)을 입히고 그 위에 폐가스와 접촉하는 광촉매코팅(26)을 한, 환형의 이중 관을 제작하여 내경(8) 및 외경(7 또는 34) 사이에는 TiO2를 포함하는 광촉매로 코팅 또는 광촉매 나노입자로 분산 담지된 흡착능이 있는 투명 또는 반투명한 충전제(6)로서 충전시키고 내경(8)의 안쪽에는 자외선램프(5)를 삽입하여 자외선이 투명 또는 반투명한 충전제(6) 사이로 흡수/통과하여 외경(7 또는 34)의 광촉매코팅(26)에 도달하여 흡수/통과 후에 반사막(28)에서 반사되어 외경(7 또는 34)의 광촉매코팅(26) 및 투명한 충전제(6) 사이로 재흡수/재통과하게 되어 광촉매반응기외경(7 또는 34) 지지체에 의한 광투과 또는 광흡수손실을 최소로 하여 광원의 효율성을 극대화시키고 폐가스에 포함된 휘발성 유기화합물 또는 악취성분에 대 한 광촉매에 의한 고효율 광촉매반응을 유도하는데 있다. 이것은 새로운 광촉매반응기(25, 38 또는 40)에도 마찬가지로 적용이 된다. An object of the present invention is to measure the concentration and the load of pollutant generated in the industrial field and to measure the concentration of pollutant and the new UV / photocatalytic reactor (24, 25, 38 or 40) based on the pollutant load expressed as the product of the pollutant concentration and the flow rate, not the pollutant concentration. ) And the biofilter (13) process can be used at the same time, and the biofilter (13) process can be reasonably distinguished. In the case of the pollutant, by selectively reducing the use of the UV / photocatalytic reaction process (24, 25, 38 or 40) by selectively using a recirculation system that dilutes the process waste gas (1) introduced by recycling the treated waste gas (12). Carcinogenic susceptible substances produced according to process conditions when photochemically treating high concentrations of volatile organic compounds that cannot be biologically treated To minimize the serious problems such as many kinds of intermediate derivatives that are more harmful to the human body than the pollutant to be treated, and to provide a method and apparatus for treating the waste gas including pollutant generated in the industrial site regardless of the concentration of the pollutant, Even when the UV / photocatalytic reactor (24, 25, 38 or 40) and the biofilter 13 process must be used simultaneously based on the contamination load, the treated
본 발명의 기술적 방법은 다음과 같은 합리적 구분으로서 설명된다. The technical method of the present invention is described as the following reasonable divisions.
1) 처리할 폐가스유량과 폐가스 내의 오염원 농도를 실시간 측정하여 오염부하량이 바이오필터의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity) 이하일 경우에는;1) when the pollutant load is less than the designed maximum elimination capacity of the biofilter by measuring the waste gas flow rate to be treated and the concentration of pollutant in the waste gas in real time;
가) 폐가스 내의 오염원 농도가 생물학적 처리가 불가능한 높은 경우에는 처리된 폐가스(12)를 재순환시켜서 유입되는 공정폐가스(1)를 생물학적 처리가 가능한 농도로 희석하는 재순환시스템을 선택적으로 사용하여 바이오필터로 처리하고 A) If the concentration of pollutant in the waste gas is not high for biological treatment, the treated
나) 폐가스 내의 오염원 농도가 그보다 낮은 경우에는 희석시키지 않고 바이오필터로 처리한다.B) If the concentration of pollutant in waste gas is lower than that, treat it with biofilter without dilution.
2) 처리할 폐가스유량과 폐가스 내의 오염원 농도를 실시간 측정하여 오염부하량이 바이오필터의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity) 이상일 경우에는 유입되는 폐가스를 UV/광촉매반응기를 통과시켜서 처리된 폐가스에 잔류하는 오염부하량이 하이브리드시스템의 시너지효과와 바이오필터의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity)의 합한 총제거능력 이하가 되도록 UV/광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40) 및 바이오필터(13)으로 처리된 폐가스(12)를 재순환시키는 최적반송비를 설계하여 광촉매처리된 폐가스를 바이오 필터에 공급하는데 그 방법은 전술한 1)과 같다.2) If the pollutant load exceeds the designed maximum elimination capacity of the biofilter by measuring the waste gas flow rate and the pollutant concentration in the waste gas in real time, the incoming waste gas is passed through the UV / photocatalytic reactor to remain in the treated waste gas. UV / photocatalytic reactors (24, 25, 38 or 40) and biofilters (13) so that the pollutant load is less than the combined total removal capacity of the hybrid system's synergy and the designed maximum elimination capacity of the biofilter. The optimum transport ratio for recycling the waste gas (12) treated by the reactor is designed and the photocatalyst treated waste gas is supplied to the biofilter.
본 발명에서는 첫째 산업현장에서 발생한 오염원의 농도 및 오염부하량을 측정하고 오염원농도가 아닌 오염원의 농도와 유량의 곱으로 표현되는 오염부하량을 기준으로 UV/광촉매반응기와 바이오필터공정을 동시에 사용해야 하는 경우와 바이오필터공정만으로도 가능한 경우를 합리적으로 구분하였다. 따라서 일반적인 방법인 오염원의 농도를 기준으로 구분할 때보다 UV/광촉매반응공정의 사용을 가능한 줄임으로서 공정폐가스에 포함된 고농도의 휘발성 유기화합물을 UV/광촉매반응공정으로 처리 시에 공정조건에 따라 생성될 수 있는 발암의심물질을 포함하는 인체에 해로운 많은 종류의 중간 유도체 등과 같은 심각한 문제 등을 최소화할 수 있다. 둘째 공정폐가스(1) 내의 오염원 농도가 생물학적 처리가 불가능하게 높으나 오염부하량이 바이오필터의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity) 이하일 경우 UV/광촉매반응공정의 사용 대신에 처리폐가스(12)를 적정반송비로 재순환시켜서 유입되는 공정폐가스(1)의 오염원 농도를 희석하여 바이오필터(13)에서 처리 가능한 오염원 농도로 낮추어서 바이오필터(13) 만으로 처리할 수 있다. 셋째 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)와 바이오필터(13)로 이루어진 하이브리드시스템에서 처리된 폐가스(12)를 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)로 적정반송비로 재순환시켜서 당 하이브리드시스템의 시너지효과를 극대화하는 재순환형 하이브리드공정 시스템으로서, 바이오필터 또는 UV/광촉매반응기의 설계규모를 최 소화하여 투자비 및 운전비를 절감할 수 있다. 넷째 TiO2를 포함하는 광촉매로 코팅 또는 광촉매 나노입자로 분산 담지된 흡착능이 있는 충전제(6)로서 충전시킨 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)와 바이오필터(13)의 하이브리드 시스템으로서 충전제(6)의 흡착능에 의한 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)의 휘발성유기화합물 및 악취오염원의 제거효율증대가 하이브리드시스템의 시너지효과를 제고시킨다. 다섯째 도 1과 같이 산업현장에서 발생하는 공정 폐가스(1)의 유량이 비교적 작은 경우에, 환형의 새로운 광촉매반응기(24 또는 38)의 내경(8)은 석영 또는 유리와 동등한 투명한 관으로 제작되고 외경(7 또는 34)은 1)도 3 또는 도 7과 같이 석영, 유리 또는 실리카와 같이 투명한 지지체(27)의 경우에는 폐가스와 접촉하는 지지체내면은 이산화타이티늄과 같은 광촉매졸을 딥(dip)코팅 후에 450℃정도에 하소(calcinate)하여 광촉매코팅(26)을 하고 지지체외면은 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 각각 진공증착, 증착 또는 도금하여 반사막(28)을 입히고, 2)도 5 또는 도 9와 같이 불투명한 금속 또는 플라스틱과 같이 불투명 지지체(32)의 경우에는 그 위에 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 각각 진공증착, 증착 또는 도금하여 반사막(28)을 입히고 그 위에 폐가스와 접촉하는 광촉매코팅(26)을 한, 환형의 이중 관을 제작하여 내경(8) 및 외경(7 또는 34) 사이에는 TiO2를 포함하는 광촉매로 코팅 또는 광촉매 나노입자로 분산 담지된 흡착능이 있는 충전제(6)와 이산화타이타늄을 포함한 광촉매로 표면을 코팅시킨 환형허니컴 카트리지(37)를 적당한 비율로 충전시키고 내경(8)의 안쪽에는 자외선램프(5)를 삽입하여 자외선이 충전제(6) 또는 환 형허니컴 카트리지(37)로 흡수/통과하여 외경(7 또는 34)의 광촉매코팅(26)에 도달하여 흡수/통과 후에 반사막(28)에서 반사되어 외경(7 또는 34)의 광촉매코팅(26) 및 충전제(6) 또는 환형허니컴 카트리지(37)로 재흡수/재통과하게 되어 폐가스에 포함된 휘발성 유기화합물 또는 악취성분에 대한 광촉매에 의한 고효율 광분해반응을 유도하는 효과가 있다. 여섯째 도 2와 같이 산업현장에서 발생하는 공정폐가스(1)의 유량이 비교적 큰 경우에, 새로운 관형의 광촉매반응기(25 또는 40)는 산업현장에서 블러워(blower)(2)로 배출되는 휘발성 유기화합물 또는 악취를 포함한 대기 또는 폐가스를 가습조(23)까지 연결하는 내부식성이 있는 원형 또는 사각형 또는 기타 형태의 유리관, 플라스틱관 또는 금속관으로된 공정폐가스 이송관(22) 내부의 천공된 칸막이(21) 사이를 TiO2를 포함하는 광촉매로 코팅 또는 광촉매 나노입자로 분산 담지된 흡착능이 있는 충전제(6)와 이산화타이타늄을 포함한 광촉매로 표면을 코팅시킨 관형허니컴 카트리지(39)를 적당한 비율로 충전시키고 충전된 관의 길이 방향으로 일정한 간격마다 구멍을 내어 자외선램프(5)를 삽입할 끝이 막힌 석영 또는 유리와 동등한 투명한 관(36)들을 충전제(6)와 관형허니컴 카트리지(39)로 충전된 관 길이의 수직 또는 사선방향으로 배치하고 복수의 자외선램프(5)를 배치된 각 석영 또는 유리와 동등한 투명한 관(36)에 삽입하고 투명한 관(36)의 외면에도 광촉매를 코팅하여서 광촉매반응효과를 개선하였다. 새로운 관형광촉매반응기(25 또는 40)의 외경(20 또는 35)은 1)도 4 또는 도8과 같이 석영, 유리 또는 실리카와 같이 투명한 관형의 지지체(30)의 경우에는 폐가스와 접촉하는 지지체내면은 이산화타이티늄과 같은 광촉매졸을 딥(dip)코팅 후에 450℃정도에 하소(calcinate)하여 관형의 광촉매코팅(29)을 하고 지지체외면은 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 진공증착, 증착 또는 도금하여 관형의 반사막(31)을 입히고, 2)도 6 또는 도 10과 같이 불투명한 금속 또는 플라스틱과 같이 불투명한 관형의 지지체(33)의 경우에는 그 위에 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 각각 진공증착, 증착 또는 도금하여 관형의 반사막(31)을 입히고 그 위에 폐가스와 접촉하는 관형의 광촉매코팅(29)을 하여, 자외선이 충전제(6) 또는 관형허니컴 카트리지(39)로 흡수/통과하여 외경(20 또는 35)의 관형 광촉매코팅(29)에 도달하여 흡수/통과 후에 관형의 반사막(31)에서 반사되어 외경(20 또는 35)의 관형 광촉매코팅(29) 및 충전제(6) 또는 관형허니컴 카트리지(39)로 재흡수/재통과하게 되어 폐가스에 포함된 휘발성 유기화합물 또는 악취성분에 대한 광촉매에 의한 고효율 광분해반응을 유도하는 효과가 있다.In the present invention, first, the concentration of the pollutant and the pollutant load generated at an industrial site are measured, and the UV / photocatalytic reactor and the biofilter process are simultaneously used based on the pollutant load expressed as the product of the pollutant concentration and the flow rate, not the pollutant concentration. Cases that could only be achieved by the biofilter process were reasonably classified. Therefore, by using UV / photocatalytic process as much as possible, it is possible to generate high concentrations of volatile organic compounds contained in process waste gas by UV / photocatalytic process. Serious problems such as many kinds of intermediate derivatives harmful to the human body, including suspected carcinogens, can be minimized. Second, if the pollutant concentration in the process waste gas (1) is too high for biological treatment but the contamination load is less than the designed maximum elimination capacity of the biofilter, the treated waste gas (12) is titrated instead of using the UV / photocatalytic reaction process. The pollutant concentration of the process waste gas 1 introduced by recycling to the return ratio may be diluted to be lowered to the pollutant concentration that can be treated by the biofilter 13 and then treated only by the biofilter 13. Third, the
본 발명의 구성은 도 1 및 2와 같이 휘발성 유기화합물 및 악취오염원의 오염물부하를 산출할 수 있는 가스유량계(3)와 전기화학적 실시간 농도분석기(4)로 이루어진 도입부, 바이오필터의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity)보다 발생된 오염원 부하가 커진 경우의 휘발성 유기화합물 및 악취오염원의 제거를 위한 새로운 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40), 바이오필터(13)에 유입되는 폐가스의 오염원농도가 너무 높아서 생물학적인 처리가 불가능할 때에 처리폐가스(12)를 재순환시켜서 공정폐가스(1)과 희석하여 주는 재순환시스템(10)과 미 생물에 의하여 오염원의 산화 분해가 일어나는 바이오필터(13)로 크게 이루어져 있다.The configuration of the present invention is the introduction of the gas flow meter (3) and the electrochemical real-time concentration analyzer (4) capable of calculating the pollutant load of volatile organic compounds and odor pollutants as shown in Figs. Contaminant concentration of waste gas entering the biofilter 13, a new
본 발명의 공정으로서 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 공정폐가스(1)는 블로우어(2)에 의하여 송풍되어져서 가스유량계(3)에서 유량을, 전기화학적 실시간 농도분석기(4)에서 농도를 측정하여 휘발성 유기화합물이나 악취오염원의 오염부하량을 산출한다. 오염부하량이 바이오필터의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity) 이하일 경우에 가) 폐가스 내의 오염원 농도가 생물학적 처리가 불가능한 높은 경우에는 바이오필터(13)공정 전에 처리폐가스(12)를 반송블로워(10)로 재순환시켜서 공정폐가스(1)와 혼합하여 생물학적 처리가 가능한 농도로 희석시켜서 가습장치(23)를 통과한 후에 바이오필터(13)로 처리하고, 나) 폐가스 내의 오염원 농도가 그보다 낮은 경우에는 희석시키지 않고 바이오필터(13)로 처리한다. 한편 처리할 폐가스유량과 폐가스 내의 오염원 농도를 가스유량계(3) 및 전기화학적 실시간 농도측정기(4)로 실시간 측정하여 오염부하량이 바이오필터의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity) 이상일 경우에는 유입되는 폐가스를 새로운 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)를 통과시킨다. 새로운 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)로 처리된 폐가스의 잔류오염원 농도를 전기화학적 실시간 농도측정기(9)로 측정하여 잔류하는 오염부하량이 새로운 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)와 바이오필터(13)로 구성된 하이브리드시스템의 시너지효과와 바이오필터(13)의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity)의 합한 총 제거능력 이하가 되도록 새로운 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)를 설계하여 광촉매처리된 폐가스를 가습장치(23)를 통과하여 바이오필터(13)에 공급하는데 그 방법은 전술한 오염부하량이 바이오필터(13)의 설계 최대제거능력(designed maximum elimination capacity) 이하일 경우와 같다. As a process of the present invention, the process waste gas (1) containing a volatile organic compound or odor pollutant is blown by a blower (2) to determine the flow rate in the gas flow meter (3) and the concentration in the electrochemical real-time concentration analyzer (4). The measurement calculates the contamination load of volatile organic compounds or odor sources. When the pollutant load is less than the designed maximum elimination capacity of the biofilter A) When the concentration of the pollutant in the waste gas is not high for biological treatment, the returned
새로운 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)는, 첫째 도 1과 같이 산업현장에서 발생하는 공정 폐가스(1)의 유량이 비교적 작은 경우에, 환형의 새로운 광촉매반응기(24 또는 38)의 내경(8)은 석영 또는 유리와 동등한 투명한 관으로 제작되고 외경(7 또는 34)은 1)도 3 또는 도 7과 같이 석영, 유리 또는 실리카와 같이 투명한 지지체(27)의 경우에는 폐가스와 접촉하는 지지체내면은 이산화타이티늄과 같은 광촉매졸을 딥(dip)코팅 후에 450℃정도에 하소(calcinate)하여 광촉매코팅(26)을 하고 지지체외면은 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 각각 진공증착, 증착 또는 도금하여 반사막(28)을 입히고, 2)도 5 또는 도 9와 같이 불투명한 금속 또는 플라스틱과 같이 불투명 지지체(32)의 경우에는 그 위에 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 각각 진공증착, 증착 또는 도금하여 반사막(28)을 입히고 그 위에 폐가스와 접촉하는 광촉매코팅(26)을 한, 환형의 이중 관을 제작하여 내경(8) 및 외경(7 또는 34) 사이에는 TiO2를 포함하는 광촉매로 코팅 또는 광촉매 나노입자로 분산 담지된 흡착능이 있는 투명 또는 반투명한 충전제(6)와 이산화타이타늄을 포함한 광촉 매로 표면을 코팅시킨 환형허니컴 카트리지(37)를 적당한 비율로 충전시키고 내경(8)의 안쪽에는 자외선램프(5)를 삽입하여 자외선이 투명 또는 반투명한 충전제(6) 또는 환형허니컴 카트리지(37)로 흡수/통과하여 외경(7 또는 34)의 광촉매코팅(26)에 도달하여 흡수/통과 후에 반사막(28)에서 반사되어 외경(7 또는 34)의 광촉매코팅(26) 및 투명 또는 반투명한 충전제(6) 또는 환형허니컴 카트리지(37)로 재흡수/재통과하게 되어 폐가스에 포함된 휘발성 유기화합물 또는 악취성분에 대한 광촉매에 의한 고효율 광분해반응을 유도하였다. 또한 공정폐가스가 접촉하는 내경(8)의 바깥쪽에도 광촉매로 코팅을 하여서 광분해반응을 개선하였다.The new
둘째 도 2와 같이 산업현장에서 발생하는 공정폐가스(1)의 유량이 비교적 큰 경우에, 새로운 관형의 광촉매반응기(25 또는 40)는 산업현장에서 블러워(blower)(2)로 배출되는 휘발성 유기화합물 또는 악취를 포함한 대기 또는 폐가스를 가습조(23)까지 연결하는 내부식성이 있는 원형 또는 사각형 또는 기타 형태의 유리관, 플라스틱관 또는 금속관으로된 공정폐가스 이송관(22) 내부의 천공된 칸막이(21) 사이를 TiO2를 포함하는 광촉매로 코팅 또는 광촉매 나노입자로 분산 담지된 흡착능이 있는 투명한 충전제(6)와 이산화타이타늄을 포함한 광촉매로 표면을 코팅시킨 관형허니컴 카트리지(39)를 적당한 비율로 충전시키고 충전된 관의 길이 방향으로 일정한 간격마다 구멍을 내어 자외선램프(5)를 삽입할 끝이 막힌 석영 또는 유리와 동등한 투명한 관(36)들을 투명 또는 반투명한 충전제(6)와 관형허니컴 카트리지(39)로 충전된 관 길이의 수직 또는 사선방향으로 배치하고 복수의 자외선램프(5)를 배치된 각 석영 또는 유리와 동등한 투명한 관(36)에 삽입하고 투명한 관(36)의 외면에도 광촉매를 코팅하여서 광촉매반응효과를 개선하였다. 새로운 관형광촉매반응기(25 또는 40)의 외경(20 또는 35)은 1)도 4 또는 도8과 같이 석영, 유리 또는 실리카와 같이 투명한 관형의 지지체(30)의 경우에는 폐가스와 접촉하는 지지체내면은 이산화타이티늄과 같은 광촉매졸을 딥(dip)코팅 후에 450℃정도에 하소(calcinate)하여 관형의 광촉매코팅(29)을 하고 지지체외면은 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 진공증착, 증착 또는 도금하여 관형의 반사막(31)을 입히고, 2)도 6 또는 도 10과 같이 불투명한 금속 또는 플라스틱과 같이 불투명한 관형의 지지체(33)의 경우에는 그 위에 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 각각 진공증착, 증착 또는 도금하여 관형의 반사막(31)을 입히고 그 위에 폐가스와 접촉하는 관형의 광촉매코팅(29)을 하여, 자외선이 투명 또는 반투명한 충전제(6) 또는 관형허니컴 카트리지(39)로 흡수/통과하여 외경(20 또는 35)의 관형 광촉매코팅(29)에 도달하여 흡수/통과 후에 관형의 반사막(31)에서 반사되어 외경(20 또는 35)의 관형 광촉매코팅(29) 및 투명 또는 반투명한 충전제(6) 또는 관형허니컴 카트리지(39)로 재흡수/재통과하게 되어 폐가스에 포함된 휘발성 유기화합물 또는 악취성분에 대한 광촉매에 의한 고효율 광분해반응을 유도하였다.Second, when the flow rate of the process waste gas (1) generated in the industrial site is relatively large, as shown in Figure 2, the new tubular photocatalytic reactor (25 or 40) is discharged to the blower (2) in the industrial site Perforated partition 21 inside the process waste gas delivery pipe 22 made of glass, plastic or metal tubes of corrosion-resistant round or square or other form that connects the atmosphere or waste gas containing compounds or odors to the humidification tank 23. ) And a
가습장치(23)을 통과하여 바이오필터(13)의 상부로 인입된 폐가스는 바이오필터 내부에 충진된 미생물담체(17) 사이를 통과하면서 바이오필터 인입가스에 포함된 휘발성 유기화합물이나 악취발생원을 미생물막에 의한 흡수 및 생분해를 통하여 제거 하게 되어 바이오필터 또는 하이브리드시스템으로 처리된 폐가스(12)가 대기로 배출된다. 각 광촉매담체를 충전한 UV/광촉매반응기와 바이오필터가 결합된 하이브리드시스템의 최대 처리효율을 위해서는 아직 처리가 안 된 오염원을 UV/광촉매반응기로 재순환시켜서 하이브리드시스템의 시너지효과를 제고할 필요가 있고 반면에 처리폐가스의 일부를 재순환시켰을 때에 발생하는 희석(back-mixing)효과에 따른 반응기의 부피당 처리효율 저하를 기대할 수가 있다. 따라서 하이브리드시스템의 최적반송비가 존재하는데, 이러한 적정반송비의 처리폐가스(12)를 재순환시켜서 광촉매반응기(24, 25, 38 또는 40)와 바이오필터(13)로 구성된 하이브리드시스템의 시너지효과를 극대화시킨다. Waste gas introduced through the humidifier 23 to the upper portion of the biofilter 13 passes between the microbial carriers 17 filled in the biofilter, and the volatile organic compound or odor generating source included in the biofilter inlet gas is microorganisms. It is removed through absorption and biodegradation by the membrane, and the
한편 바이오필터(13)는 미생물 담체(17)로서 퇴비(compost), 바크(bark) 및 피트(peat) 등을 포함한 유기담체를 쓰고 지지체로서 활성탄(granular activated carbon), 세라믹 또는 폐타이어담체를 바이오필터(13) 내부에 충전한다. 바이오필터(13) 내부의 미생물담체(12)의 적당한 습도 및 부착미생물에 대한 적당한 환경을 유지시켜주기 위하여 스프레이(16)로 주기적으로 영양소를 포함한 액상미디움(14) 및 수분(15)을 각 펌프(18 및 19)로 공급한다. On the other hand, the biofilter 13 uses organic carriers including compost, bark, and peat as the microbial carrier 17, and uses activated carbon, ceramic, or waste tire carrier as a support. The filter 13 is charged inside. In order to maintain proper humidity of the
도 1은 공정폐가스의 유량이 비교적 적을 경우에 공정폐가스에 포함된 휘발성 유기화합물 또는 악취를 효율적으로 제거하기 위한 새로운 환형광촉매반응기(24)와 바이오필터(13)로 조합된 재순환하이브리드시스템의 공정 및 장치를 도시한 도면1 is a process of a recycling hybrid system combined with a novel cyclic
도 2는 공정폐가스의 유량이 비교적 큰 경우에 공정폐가스에 포함된 휘발성 유기화합물 또는 악취를 효율적으로 제거하기 위한 새로운 관형광촉매반응기(25)와 바이오필터(13)로 조합된 재순환하이브리드시스템의 공정 및 장치를 도시한 도면2 shows a process of a recycling hybrid system combined with a new tubular photocatalytic reactor 25 and a biofilter 13 for efficiently removing volatile organic compounds or odors contained in the process waste gas when the flow rate of the process waste gas is relatively large. Drawing showing the device
도 3은 도 1에서 새로운 환형광촉매반응기(24)의 광촉매코팅(26), 투명한 지지체(27) 및 반사막(28)으로 이루어진 새로운 환형광촉매반응기(24)의 외경(7)을 포함한 도면FIG. 3 includes an outer diameter 7 of a novel cyclic
도 4는 도 2에서 새로운 관형광촉매반응기(25)의 경우 새로운 관형광촉매반응기(25)의 광촉매코팅(29), 투명한 지지체(30) 및 반사막(31)으로 이루어진 외경(20)을 포함한 도면4 includes an outer diameter 20 consisting of a
도 5는 도 1에서 새로운 환형광촉매반응기(24)의 광촉매코팅(26), 반사막(28) 및 불투명한 지지체(32)로 이루어진 새로운 환형광촉매반응기(24)의 외경(34)을 포함한 도면FIG. 5 includes an
도 6은 도 2에서 새로운 관형광촉매반응기(25)의 광촉매코팅(29), 반사막(31) 및 불투명한 지지체(33)로 이루어진 새로운 관형광촉매반응기(25)의 외경(35)을 포함한 도면FIG. 6 includes an
도 7은 도 3에서 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명한 환형허니컴 카트리지(37)를 충전한 도면FIG. 7 is a view filled with a transparent or translucent
도 8은 도 4에서 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명한 관형허니컴 카트리지(39) 또는 금속반사막이 증착되고 그 위에 광촉매가 코팅된 불투명한 관형허니컴 카트리지(39)를 충전한 도면FIG. 8 is a view of filling a transparent or translucent
도 9는 도 5에서 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명한 환형허니컴 카트리지(37)를 충전한 도면FIG. 9 is a view of filling a transparent or translucent
도 10은 도 6에서 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명하거나, 또는 금속반사막이 증착되고 그 위에 광촉매가 코팅된 불투명한 관형허니컴 카트리지(39)를 충전한 도면FIG. 10 is a transparent or semitransparent coating of a photocatalyst in FIG. 6, or a opaque
도 11은 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명한 환형허니컴 카트리지11 is a transparent or translucent annular honeycomb cartridge coated with a photocatalyst
도 12는 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명하거나, 또는 금속반사막이 증착되고 그 위에 광촉매가 코팅된 불투명한 관형허니컴 카트리지12 is a transparent or translucent coated photocatalyst, or an opaque tubular honeycomb cartridge having a metal reflector deposited thereon and a photocatalyst coated thereon.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1. 공정폐가스1. Process waste gas
2. 블로워(blower)2. Blower
3. 공정폐가스유량계3. Process waste gas flow meter
4. 전기화학적 실시간 농도분석기4. Electrochemical Real-Time Concentration Analyzer
5. UV-광원5. UV-light source
6. 광촉매로 코팅 또는 담지된 흡착능이 있는 투명한 또는 반투명한 충전제6. Transparent or translucent fillers with adsorptive capacity coated or supported by photocatalyst
7. 새로운 환형 광촉매반응기의 지지체가 투명한 외경7. The outer diameter of the support of the new cyclic photocatalytic reactor is transparent
8. 새로운 환형 광촉매반응기의 내경8. Internal Diameter of New Cyclic Photocatalytic Reactor
9. 전기화학적 실시간 농도분석기9. Electrochemical Real-Time Concentration Analyzer
10. 재순환블로워(blower)10. Recirculation blower
11. 재순환가스유량계11.Recirculating gas flow meter
12. 처리가스실시간 농도분석기12. Process gas real time concentration analyzer
13. 바이오필터13. Bio Filter
14. 액상 미디움탱크14. Liquid medium tank
15. 물탱크15. Water Tank
16. 스프레이16. Spray
17. 미생물담체(퇴비, 폐타이어담체 및 활성탄)17. Microbial carriers (compost, waste tire carriers and activated carbon)
18. 미디움펌프18. Medium pump
19. 물펌프19. Water Pump
20. 새로운 관형 광촉매반응기의 지지체가 투명한 외경20. The outer diameter of the support of the new tubular photocatalytic reactor is transparent
21. 천공된 칸막이21. Perforated Partition
22. 공정폐가스 이송관22. Process waste gas transfer pipe
23. 가습장치23. Humidifier
24. 새로운 환형의 광촉매반응기24. New Cyclic Photocatalytic Reactor
25. 새로운 관형의 광촉매반응기25. New Tubular Photocatalytic Reactor
26. 환형의 광촉매코팅26. Annular photocatalytic coating
27. 새로운 환형 광촉매반응기 외경의 투명한 지지체27. Transparent support of the outer diameter of the new cyclic photocatalytic reactor
28. 환형의 진공증착, 증착 또는 도금된 반사막28. Annular vacuum deposition, evaporated or plated reflective film
29. 관형의 광촉매코팅29. Tubular photocatalytic coating
30. 새로운 관형 광촉매반응기 외경의 투명한 지지체30. Transparent support of outer diameter of new tubular photocatalytic reactor
31. 관형의 진공증착, 증착 또는 도금된 반사막31. Tubular vacuum deposition, deposited or plated reflectors
32. 새로운 환형 광촉매반응기 외경의 불투명한 지지체32. An opaque support of the outer diameter of the new annular photocatalytic reactor
33. 새로운 관형 광촉매반응기 외경의 불투명한 지지체33. Opaque Support of New Tubular Photocatalytic Reactor Outer Diameter
34. 새로운 환형 광촉매반응기의 지지체가 불투명한 외경34. Opaque Outer Diameter of Support of New Cyclic Photocatalytic Reactor
35. 새로운 관형 광촉매반응기의 지지체가 불투명한 외경35. Opaque Outer Diameter of Support of New Tubular Photocatalytic Reactor
36. 석영 또는 유리와 동등한 투명한 관36. Transparent tube equal to quartz or glass
37. 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명한 환형허니컴 카트리지37. Transparent or translucent annular honeycomb cartridges coated with a photocatalyst
38. 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명한 환형허니컴 카트리지를 충전한 환형광촉매반응기38. Circular Photocatalytic Reactor with Transparent or Translucent Circular Honeycomb Cartridge Coated with Photocatalyst
39. 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명하거나, 또는 반사막이 진공증착, 증착 또는 도금되고 그 위에 광촉매가 코팅된 불투명한 관형허니컴 카트리지39. Transparent or translucent coated photocatalyst, or opaque tubular honeycomb cartridge with reflective film vacuum deposited, deposited or plated and photocatalyst coated thereon
40. 광촉매를 코팅한 투명 또는 반투명하거나, 또는 반사막이 진공증착, 증착 또는 도금되고 그 위에 광촉매가 코팅된 불투명한 관형허니컴 카트리지를 충전한 관형광촉매반응기40. A tubular photocatalytic reactor in which a transparent or translucent coated photocatalyst or a reflective film is vacuum deposited, deposited or plated and filled with an opaque tubular honeycomb cartridge coated with a photocatalyst thereon.
41. 환형허니컴 카트리지의 높이41. Height of the Round Honeycomb Cartridge
42. 관형허니컴 카트리지의 높이42. Height of Tubular Honeycomb Cartridge
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KR1020090007881A KR20090027702A (en) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | Recirculated hybrid system integrated with photo-catalytic reactor packed with reflecting film-photocatalytic catalyst cartridge |
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CN110935296A (en) * | 2019-12-16 | 2020-03-31 | 合肥杰通环境技术有限公司 | Emission working condition monitoring system of plasma photocatalysis treatment organic compound device |
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2009
- 2009-02-02 KR KR1020090007881A patent/KR20090027702A/en active Search and Examination
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