KR20130003710A - 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치 및 이를 이용한 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주조공정 중 폐주물사의 재사용을 위한 사처리 공정에서 발생되는 악취 및 유해물질을 제거하기 위한 고도산화장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 과산화수소 희석액을 폐주물사에 분무하기 위한 분무장치, 상기 폐주물사와 이에 공급된 과산화수소 희석액을 혼합하기 위한 교반장치, 상기 폐주물사와 혼합된 과산화수소를 라디칼(OH-)로 활성화시키기 위한 자외선 조사장치, 상기 교반장치로 폐주물사를 혼합할 때 발생되는 분진을 포집하기 위한 국소배기장치로 구성된 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명은, 과산화수소 희석액을 폐주물사에 분무하기 위한 분무장치, 상기 폐주물사와 이에 공급된 과산화수소 희석액을 혼합하기 위한 교반장치, 상기 폐주물사와 혼합된 과산화수소를 라디칼(OH-)로 활성화시키기 위한 자외선 조사장치, 상기 교반장치로 폐주물사를 혼합할 때 발생되는 분진을 포집하기 위한 국소배기장치로 구성된 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치를 제공한다.
Description
본 발명은 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주조공정 중 폐주물사의 재사용을 위한 사처리 공정에서 발생되는 악취 및 유해물질을 제거하기 위한 고도산화장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다.
최근 생활수준의 향상으로 점차 생활환경에 대한 관심이 높아지고 있는 반면, 도심이 확장되어 외곽에 위치한 산업단지(공장) 주변에 대단위 주거지역이 조성되어 악취 등의 민원이 빈번히 제기되고 있다.
이에 따라, 지방자치단체의 악취 및 유해물질에 대한 단속 및 규제가 강화되고 있어, 그의 배출 저감을 위한 대응방안이 요구되고 있다.
특히, 주조공장은 매우 낮은 농도에서도 냄새를 감지할 수 있는 페놀류, 아민류 등을 배출함으로 인해 주요 단속 대상이 되고 있는데, 페놀류와 아민류의 공정상 주 배출원인은 모래접합을 위해 사용하는 점결제인 페놀수지와 경화제(아민) 또는 경화촉진제(헥사민)의 용탕주입에 의한 열분해에 의해 발생한다.
주조공장에서 악취 및 유해물질을 배출하게 되는 공정은 크게 코어 제조 공정, 주입/냉각 공정, 탈형 공정, 사처리 공정으로 구분할 수 있다. 상기 4개의 공정 중 중 코어 제조 공정과 주입/냉각 공정은 후단에 습식 방지시설이 설치되어 있어 악취 및 유해물질의 배출을 최소화하고 있고, 탈형 공정은 분진제거를 위한 건식 방지시설에서 분진, 악취 및 유해물질을 처리하기 위해 습식 방지시설로 전환하고 있으나, 상기 사처리 공정은 컨베이어를 이용한 이송거리가 너무 길어서 적절한 국소배기장치 및 대기 방지시설의 설치가 어려운 실정이다.
상기 사처리 공정은 탈형 시 배출된 폐주물사 덩어리를 모래알로 분쇄하는 분쇄공정, 컨베이어를 이용하여 이송하는 이송공정, 남아있는 폐주물사 덩어리를 제거하는 체거름공정, 폐주물사/신사/ 클래이(CLAY)/석탄(SEACOAL)/물을 섞어주는 혼합공정으로 이루어져 있는데, 모든 단위 공정에서 폐주물사에 잔류한 악취 및 유해물질이 배출되어 작업장과 주변 주거지역(민원발생지역)으로 확산 및 비산되는 문제가 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 사처리 공정은 분쇄공정, 체거름공정, 혼합공정에 분진 처리시설(건식 방지시설) 외에 별도 악취 및 유해물질 처리시설이 구비되어 있지 않아서 분진만 제거하고 악취 및 유해물질을 대기 중으로 배출하고 있다. 특히, 컨베이어를 이용한 이송공정은 국소배기시설 및 대기 방지시설이 미설치되어 있어 분진, 악취 및 유해물질이 작업장으로 비산되고, 공장 외부로 확산되어 배출되는 문제가 있다.
상기와 같은 사처리 공정에서 배출되는 악취 및 유해물질의 배출을 저감하기 위해서는, 각 공정에 습식 방지시설을 설치 및 운영해야 하는데, 4개의 공정에 각기 습식 방지시설을 설치할 경우 초기 투자비가 매우 크게 소요되며 연간 운영비 또한 상당한 비용이 소요된다. 이와 같이 사처리 시설에 습식 방지시설을 설치, 운영하기 위해서는 많은 투자비용을 필요로 하는 문제가 있고, 아울러 공장 내 여유공간이 부족할 경우 방지시설의 설치가 어려울 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 주조공정 중 폐주물사의 재활용을 위한 사처리 공정의 이송공정에서 발생되는 폐주물사의 악취 및 유해물질을 산화 분해하기 위한 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 과산화수소 희석액을 폐주물사에 분무하기 위한 분무장치, 상기 폐주물사와 이에 공급된 과산화수소 희석액을 혼합하기 위한 교반장치, 상기 폐주물사와 혼합된 과산화수소를 라디칼(OH-)로 활성화시키기 위한 자외선 조사장치, 상기 교반장치로 폐주물사를 혼합할 때 발생되는 분진을 포집하기 위한 국소배기장치로 구성된 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 자외선 조사장치는 교반장치의 혼합용기 위로 자외선을 발산하는 다수의 자외선 램프, 상기 자외선 램프에서 조사된 자외선을 교반장치의 혼합용기로 집중시키기 위한 반사수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사수단은 자외선 램프의 상단부와 측면부를 들러싸는 구조로 설치 구성됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 국소배기장치의 연결덕트는 건식 방지시설에 연결되어 있어서 포집된 분진을 이송 처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 과산화수소 희석액을 폐주물사에 분무하는 분무 단계; 상기 폐주물사와 이에 공급된 과산화수소 희석액을 혼합하는 혼합 단계; 상기 과산화수소 희석액이 혼합된 폐주물사에 자외선을 조사하는 자외선 조사 단계; 상기 폐주물사를 혼합할 때 발생되는 분진을 포집하는 포집 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 자외선 조사 단계는 폐주물사 1㎏ 당 최소 2W 이상의 자외선을 3분 이상 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치 및 이를 이용한 처리방법에 의하면, 사처리 공정 중 이송공정에서 발생하는 폐주물사의 악취 및 유해물질을 산화 분해하여 제거함으로써 작업장 내 환경을 개선시킬 수 있고, 그로 인해 대기중으로 배출되는 오염물질이 저감되어 주변 주거지역의 민원을 해소할 수 있으며, 또한 별도의 추가 방지시설이 필요 없어 그에 따른 설치 및 운영 비용의 절감 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 폐주물사의 사처리 공정 및 그의 각 단위 공정에 적용된 방지시설을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치를 나타낸 구성도
도 3은 도 2의 요부를 측면에서 바라본 확대도
도 4는 본 발명에 따른 고도산화장치를 적용한 폐주물사의 사처리 공정의 시설을 나타낸 개략도
도 5 및 도 6은 본 발명에 따라 고도산화 처리된 폐주물사를 재활용하여 제조한 몰드를 이용하여 평가한 공정별 유해물질의 저감 효과를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치를 나타낸 구성도
도 3은 도 2의 요부를 측면에서 바라본 확대도
도 4는 본 발명에 따른 고도산화장치를 적용한 폐주물사의 사처리 공정의 시설을 나타낸 개략도
도 5 및 도 6은 본 발명에 따라 고도산화 처리된 폐주물사를 재활용하여 제조한 몰드를 이용하여 평가한 공정별 유해물질의 저감 효과를 나타낸 도면
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 폐주물사의 사처리 공정 중 컨베이어 이송공정에서 발생되는 악취 및 유해물질을 처리하기 위한 고도산화장치 및 이를 이용한 악취 및 유해물질의 처리방법에 관한 것으로, 폐주물사에서 발생되는 악취 및 유해물질을 산화 분해하여 작업장 환경을 개선하고 인근 주거지역의 민원을 해소할 수 있도록 한다.
이를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 고도산화장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 과산화수소 희석액을 폐주물사에 분무하기 위한 분무장치(10), 폐주물사와 이에 공급된 과산화수소 희석액을 혼합하기 위한 교반장치(20), 폐주물사와 혼합된 과산화수소를 라디칼(OH-)로 활성화시키기 위한 자외선 조사장치(30), 상기 교반장치(20)로 폐주물사를 혼합할 때 발생되는 분진을 포집하기 위한 국소배기장치(40)로 구성된다.
상기 분무장치(10)는 과산화수소가 보관, 저장되어 있는 과산화수소 저장탱크(11), 상기 과산화수소의 이송 주입을 위한 과산화수소 주입라인(12), 공업용수의 이송 주입을 위한 공업용수 주입라인(13), 상기 과산화수소와 공업용수가 혼합되어 주입되는 반응용기(19), 상기 반응용기(19)의 과산화수소 희석액을 버블링(Bubbling)하여 미스트를 생성하는 버블링 장치(14), 상기 반응용기(19)의 미스트를 블로윙(blowing)하여 내보내기 위한 송풍기(16)로 구성된다.
상기 반응용기(19)에는 배출된 미스트의 이송 안내를 위한 미스트 이송덕트(17)가 연결 설치되고, 상기 미스트 이송덕트(17)의 단부에는 컨베이어(21)의 넓은 단면적(컨베이어 벨트에 놓여 이송되고 있는 폐주물사의 분포 면적임)을 광범위하게 커버할 수 있는 후드(18)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 컨베이어(21)는 사처리 공정 중 폐주물사의 이송공정을 위한 이송 컨베이어이다.
상기 버블링 장치(14)는 반응용기(19)의 바닥면에 내설되고, 반응용기(19) 외부에 설치된 에어공급라인(15)을 통해 공급받은 공기를 이용하여 과산화수소 희석액을 버블링한다.
상기 송풍기(16)는 반응용기(19)의 일측 벽면에 내설되고, 모터에 의해 구동되어 과산화수소 희석액 상부에 생성된 미스트를 블로윙한다.
그리고, 상기 과산화수소와 공업용수는 과산화수소가 공업용수 주입라인(13)에 유입됨에 의해 혼합되어 이송 과정 중 과산화수소 희석액을 형성한다.
이와 같이 구성된 분무장치(10)는 버블링 장치(14)를 통해 발생한 반응용기(19)의 미스트를 송풍기(16)를 통해 배출시켜 컨베이어 상의 폐주물사에 공급하게 되며, 이때 과산화수소 희석액과 폐주물사 간의 접촉효율을 높이고 과산화수소 희석액의 불필요한 낭비를 방지하기 위해 미스트를 가능한 미세하게 발생시켜 공급한다.
교반장치(20)는 컨베이어(21)를 통해 이송된 폐주물사(과산화수소 희석액이 묻은 폐주물사임)의 이동로 역할을 하는 혼합용기(22), 상기 혼합용기(22)에 투입된 폐주물사와 이에 묻어있는 과산화수소 희석액을 고르게 혼합하기 위한 혼합수단(23)으로 구성되고, 상기 혼합수단(23)은 혼합용기에 내설된 스크류로 구성될 수 있다.
이러한 교반장치(20)는 과산화수소 희석액과 폐주물사 간의 접촉시간을 확보하고, 조사되는 자외선이 전체적으로 균등하게 조사되도록 하여 악취 및 유해물질의 산화 분해를 촉진한다.
자외선 조사장치(30)는 교반장치(20)의 혼합용기(22) 위로 자외선을 발산하는 다수의 자외선 램프(31), 상기 자외선 램프(31)에서 조사된 자외선을 교반장치(20)의 혼합용기(22)로 집중시키기 위한 반사수단(32)으로 구성된다.
상기 다수의 자외선 램프(31)는 혼합용기(22)의 상단면적과 램프(31)의 광조사각 등을 고려하여 배치 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이 일방향으로 나란하게 배열 설치될 수 있다.
상기 자외선 램프(31)는 폐주물사 1㎏ 당 최소 2W 이상의 자외선을 3분 이상 조사하게 되고, 이때 자외선 파장은 250 ~ 260nm 정도가 된다.
그리고, 상기 반사수단(32)은 혼합용기(22) 위로 조사된 자외선을 더욱 효율적으로 활용하기 위하여 자외선 램프(31)의 상단부와 측면부를 들러싸는 구조로 설치 구성됨이 바람직하다.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 측면부의 반사수단(32)은 포집후드(41)의 하단과 혼합용기(22)의 상단을 연결하도록 구성되어 그 사이로 자외선이 누설됨을 방지하고, 상단부의 반사수단(32)은 가장자리가 아래 방향으로 절곡되어 반사된 자외선이 혼합용기(22) 위로 조사되도록 한다.
이와 같이 구성된 자외선 조사장치(30)는 폐주물사에 분무된 과산화수소를 활성화하여 라디칼(OH-)을 생성시켜 악취 및 유해물질을 산화 분해하는 역할을 한다.
마지막으로, 국소배기장치(40)는 상기 교반장치(20)의 혼합공정에 의해 발생되는 분진을 포집하기 위한 흡입기(43), 상기 흡입기(43)에 의해 포집되는 분진의 이동로 역할을 하는 연결덕트(42)로 구성된다.
상기 흡입기(43)는 연결덕트(42)의 일측에 설치되어 포집한 분진을 연결덕트(42)로 흡입하게 되고, 상기 연결덕트(42)는 일단부가 건식 방지시설에 연결되어 있어서 포집된 분진을 상기 건식 방지시설로 이송하게 된다.
또한, 상기 연결덕트(42)는 타단부에 깔대기 형상의 포집후드(41)가 연결되어 있고, 상기 포집후드(41)는 혼합용기(22)의 넓은 상단면을 커버할 수 있는 구조로 구성된다.
여기서, 상기 건식 방지시설은 사처리 공정 중 분쇄공정에서 발생된 분진을 제거하기 위한 방지시설로, 도 4와 같이 상기 연결덕트(42)로부터 이송된 분진을 함께 제거한다.
이와 같이 구성된 국소배기장치(40)는 악취 및 유해물질을 처리하는 과정에서 발생하는 분진과 함께 산화 부산물을 포집하여 그로 인한 작업장 오염을 방지하는 역학을 한다.
더불어, 도 4와 같이 사처리 공정 중 분쇄공정의 분진을 제거하기 위한 건식 방지시설에 습식 방지시설을 연결 구성함으로써 폐주물사의 사처리 공정 중 발생하는 악취 및 유해물질을 제거하여 정화공기만을 배출할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 고도산화장치를 사처리 시설에 적용할 시 사처리 공정의 모든 단위 공정이 아닌 분쇄공정 시설에만 습식 방지시설을 구성하여 악취 및 유해물질을 제거한 정화공기를 배출할 수 있으며, 이에 따라 작업장 및 인근 주거지역의 환경을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고도산화장치를 이용한 악취 및 유해물질의 처리 공정을 설명하도록 한다.
먼저, 공업용수와 과산화수소는 공업용수 주입라인(13)에서 혼합, 희석되어 반응용기(19)로 유입되고, 버블링 장치(14)의 구동에 의해 미스트를 형성하게 된다.
상기 미스트는 송풍기(16)에 의해 이송되어 컨베이어(21)로 공급되어서 컨베이어(21)의 폐주물사에 부착하게 된다.
미스트, 즉 과산화수소 희석액이 묻은 폐주물사는 컨베이어(21)의 작동에 의해 교반장치(20)의 혼합용기(22)로 이송되며, 혼합수단(23)에 의해 폐주물사와 과산화수소 희석액이 고르게 섞이게 된다.
이때, 자외선 램프(31)에서 조사되는 자외선에 의해 과산화수소가 활성화되어 라디칼이 생성되고, 생성된 라디칼은 폐주물사의 악취 및 유해물질을 산화 분해하여 제거한다.
또한 이때, 국소배기장치(40)의 흡입기(43)가 구동되어 폐주물사와 과산화수소의 혼합시 발생하는 분진을 포집하여 작업장에 비산됨을 방지한다.
이렇게 처리된 폐주물사는 차후 체거름공정 및 혼합공정에서의 악취 및 유해물질의 발생을 일으키지 않으므로, 도 4와 같이 이송공정의 후단 공정에서 악취 및 유해물질의 배출을 방지할 수 있다.
또한, 상기 국소배기장치(40)를 통해 포집된 분진은 분쇄공정 설비의 건식 방지시설로 이송되어 분쇄공정의 분진과 함께 처리된다. 흡입기(43, 혹은 송풍기)의 기류가 분진을 흡입하는 방향으로 형성되므로 형성된 기류를 따라 분진과 악취 및 유해물질의 분해 부산물이 포집되며, 이렇게 포집된 오염물질을 연결덕트(42)를 따라 건식 방지시설로 이송시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면 폐주물사의 사처리 공정 중 이송공정에서 발생되는 악취 및 유해물질을 산화 분해하고, 그 과정에서 배출되는 분진과 악취/유해물질의 분해 부산물을 포집, 처리하여서 작업장 및 인근 주거지역의 환경조건을 개선할 수 있고, 또한 악취 및 유해물질 처리시설의 설치와 그 운영비용을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 폐주물사 표면에 부착된 오염물질을 지속적으로 제거하여 재사용 횟수를 증가시킬 수 있고, 그에 따라 신규 주물사의 구매비용을 절감할 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따라 고도산화 처리된 폐주물사를 재활용하여 제조한 몰드를 이용하여 평가한 공정별 유해물질의 저감 효과를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에 보이는 바와 같이, 미처리된 폐주물사에 순수(순수한 물)를 주입하여 제조한 몰드(순수 몰드)에 비해, 고도산화 처리된 폐주물사를 재활용하여 제조한 몰드(산화액 몰드)를 이용한 용탕주입/냉각 공정 및 탈형 공정에서 악취 및 유해물질이 배출 저감되었음을 확인할 수 있었다.
즉, 몰드 제조시 사처리 공정에서 악취 및 유해물질을 산화하여 분해 처리한 폐주물사를 재활용함에 의해 악취 및 유해물질이 기존 대비 약 80% 이상 배출 저감됨을 확인할 수 있다.
10 : 분무장치
11 : 과산화수소 저장탱크
12 : 과산화수소 주입라인
13 : 공업용수 주입라인
14 : 버블링 장치
15 : 에어공급라인
16 : 송풍기
17 : 미스트 이송덕트
18 : 후드
19 : 반응용기
20 : 교반장치
21 : 컨베이어
22 : 혼합용기
23 : 혼합수단
30 : 자외선 조사장치
31 : 자외선 램프
32 : 반사수단
40 : 국소배기장치
41 : 포집후드
42 : 연결덕트
43 : 흡입기(혹은 송풍기)
11 : 과산화수소 저장탱크
12 : 과산화수소 주입라인
13 : 공업용수 주입라인
14 : 버블링 장치
15 : 에어공급라인
16 : 송풍기
17 : 미스트 이송덕트
18 : 후드
19 : 반응용기
20 : 교반장치
21 : 컨베이어
22 : 혼합용기
23 : 혼합수단
30 : 자외선 조사장치
31 : 자외선 램프
32 : 반사수단
40 : 국소배기장치
41 : 포집후드
42 : 연결덕트
43 : 흡입기(혹은 송풍기)
Claims (6)
- 과산화수소 희석액을 폐주물사에 분무하기 위한 분무장치, 상기 폐주물사와 이에 공급된 과산화수소 희석액을 혼합하기 위한 교반장치, 상기 폐주물사와 혼합된 과산화수소를 라디칼(OH-)로 활성화시키기 위한 자외선 조사장치, 상기 교반장치로 폐주물사를 혼합할 때 발생되는 분진을 포집하기 위한 국소배기장치로 구성된 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 조사장치는 교반장치의 혼합용기 위로 자외선을 발산하는 다수의 자외선 램프, 상기 자외선 램프에서 조사된 자외선을 교반장치의 혼합용기로 집중시키기 위한 반사수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 반사수단은 자외선 램프의 상단부와 측면부를 들러싸는 구조로 설치 구성됨을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 국소배기장치의 연결덕트는 건식 방지시설에 연결되어 있어서 포집된 분진을 이송 처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리용 고도산화장치.
- 과산화수소 희석액을 폐주물사에 분무하는 분무 단계;
상기 폐주물사와 이에 공급된 과산화수소 희석액을 혼합하는 혼합 단계;
상기 과산화수소 희석액이 혼합된 폐주물사에 자외선을 조사하는 자외선 조사 단계;
상기 폐주물사를 혼합할 때 발생되는 분진을 포집하는 포집 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 자외선 조사 단계는 폐주물사 1㎏ 당 최소 2W 이상의 자외선을 3분 이상 조사하는 것을 특징으로 하는 폐주물사의 악취 및 유해물질 처리방법.
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