KR20130088524A - 악취가스 정화용 탈취 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 악취가스 정화용 탈취 시스템에 관한 것으로서, 자세하게는 음식쓰레기의 사료화 및 퇴비화 시설에서 나오는 악취가스를 경제적이면서도 고효율로 정화하기 위한 탈취 시스템에 관한 것이다.

Description

악취가스 정화용 탈취 시스템{Deodorization System For Depuration Of Offensive Odor Gas}

본 발명은 악취가스 정화용 탈취 시스템에 관한 것으로서, 자세하게는 음식쓰레기의 사료화 또는 퇴비화 시설에서 나오는 악취가스를 경제적이면서도 고효율로 정화하기 위한 탈취 시스템에 관한 것이다.

음식쓰레기 자원화 시설 중에서 발효시설, 탈수시설, 건조시설 등에서 발생하는 악취의 저감 시설이 꼭 필요하지만 현재는 완벽한 설비를 갖추기 위하여는 상당한 설비비용 및 운전비용이 요구되고 있다. 또한 축분을 이용한 퇴비화 시설에도 악취 발생으로 인해서 농가 주변에서 민원이 발생하는 등 악취로 인한 피해가 점점 늘고 있는 실정이다.

종래에는 쓰레기의 사료화 또는 퇴비화 시설에서 나오는 악취가스를 처리하기 위하여 주로 활성탄 흡착탑을 이용하였으나, 이러한 방법은 악취가스 내의 수분을 제거하지 않고 악취가스를 그대로 활성탄에 접촉시키므로 활성탄의 생명인 기공이 단기간에 막혀 그 흡착 기능이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.

또한 종래의 활성탄을 이용한 흡착방식은 흡착물질의 종류가 한정되어 있을 뿐만 아니라 흡착효율도 최대 70 % 정도에 불과하며, 활성탄을 설치한 초기에는 높은 흡착 효율을 나타내지만 시간이 흐르면서 활성탄에 수분을 비롯한 기타 물질이 침적하면서 그 효과가 급격히 떨어지게 되어 활성탄을 수시로 교체해야만 하였다.

이에, 악취물질을 별도로 포집, 압축하는 방법, 악취가스를 소각시키는 방법, 악취를 없애는 특수 미생물을 이용하여 악취물질을 정화시키는 방법, 오존을 이용한 탈취방법, 소취제, 방향제 등을 이용하여 악취 입자를 감추는 방법 등 여러 가지 방법이 개발, 실용화되고 있으나, 이들 대부분은 설치비용이 비싸고 설치 후 소모품 및 운영비용이 많이 소요됨으로 인해서 대부분의 영세 사업자 또는 축산농가 등이 이용하는 데에 어려움이 있어 실효성을 거두지 못하고 있는 실정이다.

이에, 본 발명에서는 소모품 및 운영비용을 줄이면서도 악취가스의 정화효율을 90%이상으로 높일 수 있는 탈취 시스템을 개발하기에 이르렀다.

상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 소모품 및 운영비용을 최대한 줄이면서도 고효율로 안전하게 악취를 처리할 수 있는 탈취 시스템을 제공하여 악취발생 시설의 주변환경을 개선하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 악취가스를 정화하기 위한 탈취 시스템으로서, i) 악취가스를 급격하게 냉각시켜 수증기를 증류수로 응축시킴으로써, 상기 수증기 내에 함유된 수용성 오염물질을 제거하는 응축부; ⅱ) 상기 수용성 오염물질이 제거된 가스 중의 오염물질을 활성탄을 이용하여 흡착하는 흡착부; ⅲ) 상기 흡착부에서 흡착되지 않고 가스 내에 잔류하는 오염물질을 황토 소성 촉매를 이용하여 분해함과 동시에 냄새를 중화하는 탈취부; 및 ⅳ) 상기 탈취부에서 분해된 오염물질을 제올라이트를 이용하여 흡착하고 가스를 항균처리하는 정화부;를 포함하는 악취 가스 정화용 탈취 시스템을 제공한다.

이때, 상기 흡착부는 상기 흡착부가 제1 흡착부와 제2 흡착부로 이루어지며, 상기 제1 흡착부에 충진된 활성탄이 상기 제2 흡착부에 충진된 활성탄보다 더 큰 기공크기를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탈취부가 황토 그레뉼을 1000~1100℃에서 소성한 것으로서, 기공크기가 5~20㎛인 황토 소성 촉매로 충진되는 것이 바람직하며, 상기 정화부는 기공크기가 1~10nm인 제올라이트로 충진되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 응축부에서 생성된 증류수는 상기 악취가스의 응축을 위한 열교환기에 사용되어 재활용될 수 있다.

본 발명의 악취가스 정화용 탈취 시스템은 가스 내 수분을 먼저 응축시키므로 흡착제의 수명을 3배~10배로 연장할 수 있으며, 종래의 활성탄만을 이용하는 장치와는 다르게 총 4가지의 입자층을 사용함으로써 흡수 물질의 특성에 따라 여러 종류의 냄새물질을 제거할 수 있어 악취제거에 월등한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 악취가스 정화용 탈취 시스템은 활성탄 흡착 이전에 수증기 응축용 열교환기 등을 설치하여 설치비용이 추가되지만, 활성탄 충진량을 절반 이하로 줄이고 황토 촉매 및 제올라이트 촉매를 활성탄의 절반 정도만 사용함으로써, 설비비 및 운영비용을 종래보다 1/3~1/10까지 줄일 수 있다.

도 1 - 본 발명의 탈취 시스템을 다이아그램 형태로 예시한 공정도
도 2 - 전체 공정이 조합된 발명 장치의 정면도
도 3 - 대형장치를 위한 공기응축장치의 변형도
도 4 - 대형 장치중 수직 배열형태의 장치를 예시한 배치도

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명의 악취가스 정화용 탈취 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 i) 악취가스를 급격하게 냉각시켜 수증기를 증류수로 응축시킴으로써, 상기 수증기 내에 함유된 수용성 오염물질을 제거하는 응축부, ⅱ) 상기 수용성 오염물질이 제거된 가스 중의 오염물질을 활성탄을 이용하여 흡착하는 흡착부, ⅲ) 상기 흡착부에서 흡착되지 않고 가스 내에 잔류하는 오염물질을 황토 소성 촉매를 이용하여 분해함과 동시에 냄새를 중화하는 탈취부, 및 ⅳ) 상기 탈취부에서 분해된 오염물질을 제올라이트를 이용하여 흡착하고 가스를 항균처리하는 정화부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

종래에는 쓰레기의 사료화 또는 퇴비화 시설에서 나오는 악취가스를 처리하기 위하여 주로 활성탄 흡착탑을 이용하였으나, 악취가스 내의 수분으로 인하여 활성탄의 생명인 기공이 단기간에 막힌다는 문제점이 있었다. 또한, 활성탄 교체 비용이 많이 들어 사용자가 적정교체시점에 흡착제를 교체해주지 않고 그대로 사용하게 되어 악취의 흡착효율이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 일반적으로 음식물 및 축분의 발효 및 건조 과정에서 발생하는 대부분의 악취 원인 물질은 하기 표 1과 같이 대부분 수용성 물질로서 공기 중의 수증기 속에 함유되어 있다.

화합물	냄새의 특성	원인물질명
황화합물	양파, 양배추 썩는 냄새	메틸머캅탄, 황화케닐, 이황화메틸
	계란 썩는 냄새	황화수소
질소화합물	분뇨 냄새	암모니아, 에틸아민
	생선 썩는 냄새	메틸아민, 트라이메틸아민
알데히드류	자극적이며, 새콤하고 타는 듯한 냄새	아세트알데하이드, 프로피온알데하이드, 부틸알데하이드, 발레르알데하이드
탄화수소류	자극적인 신나 냄새	아세트산에틸 메틸아이소부틸게톤
	가솔린 냄새	톨루엔, 스틸렌, 자일렌 등
지방산류	자극적인 신 냄새	프로피온산
	땀 냄새	노말부틸산
	젖은 구두에서 나는 냄새	노말발레르산, 이소발레르산

<악취 원인 물질 및 특성>

이에, 본 발명에서는 악취가스를 활성탄 등 흡착물질에 접촉하기 이전에 공기 중 수증기를 열교환기 등을 통하여 급격하게 냉각시켜 수증기를 증류수로 응축시켜 분리, 제거함으로써 전체 흡착제의 수명을 연장할 뿐만 아니라, 악취가스 내의 수용성 오염물질을 효율적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 수증기의 응축은 별도의 냉각기나 냉각탑과 연결된 열교환기를 통해 이루어질 수 있으며, 상기 응축부에서 생성된 증류수는 상기 악취가스의 응축을 위한 열교환기에 사용되어 재활용할 수 있다.

이와 같이 수용성 오염물질이 제거된 악취가스는 상기 응축부에서 제거되지 않은 불용성 오염물질들을 제거하기 위하여 활성탄이 충진된 흡착부를 통과하게 된다. 상기 활성탄은 수많은 기공으로 이루어져 각종 냄새입자 및 기타 오염물질들을 흡착하게 된다. 이때, 전단계인 응축부에서 가스 내의 수분을 먼저 제거하여 상기 흡착부는 건조한 공기를 흡착처리하게 되므로, 기공이 수분으로 인하여 막히는 현상을 방지하여 활성탄의 수명을 수배로 연장할 수 있다.

이때, 상기 흡착부는 서로 다른 기공크기를 가지는 활성탄을 이중으로 구성하여 다양한 크기를 가지는 오염물질을 효과적으로 흡착하는 것이 바람직하며, 구체적으로 제1 흡착부와 제2 흡착부로 이루어지며, 상기 제1 흡착부에 충진된 활성탄이 상기 제2 흡착부에 충진된 활성탄보다 더 큰 기공크기를 가지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 흡착부를 통과한 악취가스는 가스 내에 여전히 잔류하는 오염물질들은 효율적으로 분해하고 아직까지 가스에 남아있는 냄새를 중화하기 위하여 황토 소성 촉매로 충진된 탈취부를 통과하게 된다. 오염물질을 효율적으로 분해하고 촉매 활성 효과를 극대화하기 위하여, 상기 탈취부를 구성하는 황토 소성 촉매는 황토 그레뉼을 1000~1100℃에서 소성한 것으로서, 기공크기가 5~20㎛인 것이 바람직하다.

상기 가스는 황토 소성 촉매를 통과하면서 상기 흡착부에서 미처 흡착되지 못한 오염물질들이 분해되는 과정을 거치게 되며, 황토 특유의 냄새로 인해 악취를 중화하는 효과를 얻을 수 있다.

마지막으로, 상기 탈취부를 통과한 가스는 상기 탈취부에서 분해된 오염물질을 최종적으로 흡착하고 가스를 항균처리하기 위하여, 제올라이트로 충진된 정화부를 통과하게 된다. 이때, 상기 정화부를 구성하는 제올라이트는 흡착 및 항균 효과를 최대화하기 위하여 기공크기가 1~10nm인 것이 바람직하다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 악취가스 정화용 탈취 시스템은 악취가스가 응축부, 흡착부, 탈취부, 정화부를 통과하면서 오염물질을 포집, 흡착, 분해하게 되며, 바람직하게는 상기 흡착부가 제1 흡착부와 제2 흡착부로 구성되어 총 5단계의 처리 단계를 거치게 된다.

이와 같은 구성을 통하여, 본 발명의 탈취 시스템은 종래의 70% 정도의 탈취효율을 보이던 방법들에 비하여 90% 이상의 완벽한 탈취효율을 얻을 수 있으며, 흡착제의 사용수명을 약 5배 이상 늘려 교체기간을 늘이고 사용량을 줄일 수 있어 운전비용을 획기적으로 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 탈취시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 전체 시스템을 하나의 장치에 조합하여 영세 사업자 또는 축산농가 등이 제작하여 사용하기에 편리하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이 시스템을 구성하는 각 부분을 다양한 형태로 배치하여 대형 장치로 설계할 수도 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

1 : 악취가스 흡입닥트 2 : 흡입닥트용 댐퍼
3 : 흡입용 송풍기 4 : 수증기 응축용 열교환기
5 : 1차 활성탄 흡착층 6 : 2차 활성탄 흡착층
7 : 황토 소성 촉매층 8 : 제오라이트 흡착층
9 : 배기용 닥트

Claims (5)

1. 사료화 또는 퇴비화 시설에서 나오는 악취가스를 정화하기 위한 탈취 시스템으로서, i) 악취가스를 급격하게 냉각시켜 수증기를 증류수로 응축시킴으로써, 상기 수증기 내에 함유된 수용성 오염물질을 제거하는 응축부; ⅱ) 상기 수용성 오염물질이 제거된 가스 중의 오염물질을 활성탄을 이용하여 흡착하는 흡착부; ⅲ) 상기 흡착부에서 흡착되지 않고 가스 내에 잔류하는 오염물질을 황토 소성 촉매를 이용하여 분해함과 동시에 냄새를 중화하는 탈취부; 및 ⅳ) 상기 탈취부에서 분해된 오염물질을 제올라이트를 이용하여 흡착하고 가스를 항균처리하는 정화부;를 포함하는 악취가스 정화용 탈취 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 흡착부가 제1 흡착부와 제2 흡착부로 이루어지며, 상기 제1 흡착부에 충진된 활성탄이 상기 제2 흡착부에 충진된 활성탄보다 더 큰 기공크기를 가지는 것을 특징으로 하는 악취가스 정화용 탈취 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 탈취부가 황토 그레뉼을 1000~1100℃에서 소성한 것으로서, 기공크기가 5~20㎛인 황토 소성 촉매로 충진된 것을 특징으로 하는 악취가스 정화용 탈취 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 정화부가 기공크기가 1~10nm인 제올라이트로 충진된 것을 특징으로 하는 악취가스 정화용 탈취 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 응축부에서 생성된 증류수가 상기 악취가스의 응축을 위한 열교환기에 사용되는 것을 특징으로 하는 악취가스 정화용 탈취 시스템.

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