KR20160116725A - 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치 - Google Patents

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Abstract

이 발명의 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치(100)는, 오존 처리시설(200)의 오존 용해장치(280)에서 소모되고 남은 오존 및 산소가 포함된 원료가스를 후단에 위치하는 PSA 장치(122)에서 필요로 하는 압력으로 압축하는 압축 장치부(110)와, 압축 장치부에서 공급되는 원료가스 내에 포함된 불순물을 PSA 장치를 이용해 제거하는 PSA 장치부(120)로 구성된다. 이 발명은 PSA 장치가 압력용기 내의 압력변동을 통해 그 내부에 충진되는 흡착제를 이용해 원료가스 내의 불순물을 제거하기 때문에, 압력을 가하지 않는 방식에 비해 보다 효율적인 불순물의 제거가 가능해 산소 및 오존의 재활용이 가능하다.

Description

오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치{Oxygen and ozone recycling apparatus for ozone treatment plant}
이 발명은 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오존 처리시설의 오존 용해장치를 거쳐 배출되는 산소 및 오존이 포함된 원료가스 내의 불순물을 PSA(Press Swing Adsorption) 장치를 이용해 제거함으로써 산소 및 오존을 재활용하되, 불순물 제거에 이용되는 PSA 장치 내의 흡착제를 재생해 재이용할 수 있도록 구성한 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치에 관한 것이다.
급속한 산업 문명이 발달하면서 오폐수에 의한 수질오염이 날로 심각해져 가고 있으며, 이에 따라 오존을 이용해 정수 및 살균 등을 하는 오존 처리시설에 대한 기술이 개발되고 있다.
그런데, 대부분의 오존 처리시설은 한번 사용한 산소는 그대로 대기 중으로 버려지고 새로운 고비용의 산소가 오존 발생장치로 공급되도록 구성되어 경제성이 낮은 단점이 있다. 일반적인 오존 발생장치는 순도 90~95% 이상의 고순도의 산소가 공급되면, 여러 단계를 거쳐 오존을 생성하게 되는데, 이때 오존은 산소 공급량의 대략 10% 정도 생성된다. 따라서, 오존 발생장치를 거쳐 배출되는 오존에는 대략 순도 80~85% 이상의 산소가 포함되어 있는바, 종래에는 이러한 순도 80~85% 이상의 산소가 그대로 대기로 배출되고 있다.
한편, 일부 특허문헌(일본 특개평7-148494호, 특개2000-061476호, 특개2000-061478호 및 대한민국 특허등록 제1100588호)에는 오존 처리시설(오폐수 처리, 정수처리 등)에서 소모되고 남은 일부 오존이 포함된 산소를 오존 파괴장치에서 오존을 파괴해 제거한 후, 정제된 산소를 오존 발생장치에서 재활용하는 기술에 대해 공개되어 있다.
상기와 같은 특허문헌 중에서 대한민국 특허등록 제1100588호의 기술내용을 정리해 보면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 산소 재활용 기능을 갖는 오존 산화장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 오존 산화장치(10)는 오존을 발생시키는 오존 발생기(11)와, 오존 발생기(11)에서 발생된 오존이 역류방지기(14)를 통해 내부 하단으로 공급되고 유입구를 통해 오폐수가 유입되면 0~2.5kg/㎠의 압력으로 용존시키는 접촉기(12)와, 접촉기(12)와 연결 설치되어 오존과 오염물질이 접촉기(12)의 내부에서 3회 이상 접촉되도록 순환시키는 진공펌프(13)와, 접촉기(12)와 연결 설치되어 산소에 포함된 오존을 정화 처리하는 배오존 분해기(15)와, 배오존 분해기(15)를 통해 정화 처리된 산소를 압축하는 압축기(16), 및 압축된 산소 이외의 오존 발생기(11)에서 필요로 하는 새로운 산소를 오존 발생기(11)의 내부로 공급하는 산소 발생기(17)로 구성된다.
즉, 종래의 오존 산화장치(10)는 오폐수의 정화 처리시 소모되고 남은 일부 오존이 포함된 산소를 배오존 분해기(15)를 통해 오존을 파괴해 제거한 후, 정제된 산소를 오존 발생기(11)로 재공급해 재활용하도록 구성한 것이다.
그런데, 위에서 설명한 종래의 오존 산화장치(10)를 비롯하여 상기에 언급한 특허문헌에는, 처리수를 접촉기(12) 등에서 정수 및 살균 등을 함에 따라, 배오존 분해기(15)를 거치더라도 정제된 산소에 포함되는 불순물의 처리방법에 대해 구체적으로 언급되어 있지 않다. 또한, 불순물의 처리시에 이용되는 소재의 재이용을 위한 정제방안에 대해서도 구체적으로 언급되어 있지 않다. 또한, 상기의 특허문헌들에는 산소와 오존을 함께 재활용하는 내용에 대해 언급되어 있지 않다.
일본 특개평7-148494호 일본 특개2000-061476호 일본 특개2000-061478호 대한민국 특허등록 제1100588호
따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오존 처리시설의 오존 용해장치를 거쳐 배출되는 산소 및 오존이 포함된 원료가스 내의 불순물을 PSA 장치를 이용해 제거함으로써 산소 및 오존을 재활용하되, 불순물 제거에 이용되는 PSA 장치 내의 흡착제를 재생해 재이용할 수 있도록 구성한 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명의 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치는, 오존 처리시설의 오존 용해장치에서 소모되고 남은 오존 및 산소가 포함된 원료가스를 후단에 위치하는 PSA 장치에서 필요로 하는 압력으로 압축하는 압축 장치부와, 상기 압축 장치부에서 공급되는 원료가스 내에 포함된 불순물을 제거하는 PSA 장치부를 포함하며, 상기 PSA 장치부는 상기 압축 장치부에서 압축된 원료가스를 보관하고 있다가 PSA 장치에 공급하는 공급장치와, 상기 공급장치에서 공급되는 원료가스 내에 포함된 불순물을 제거하는 상기 PSA 장치와, 상기 PSA 장치에서 정제된 후 배출되는 정제가스를 저장하고 있다가 필요에 따라 정제가스를 상기 PSA 장치에 공급해 그 내부에 충진된 흡착제를 세정하고 또한 상기 PSA 장치의 내부압력을 조절하는 저장장치와, 상기 저장장치에 저장된 정제가스를 상기 PSA 장치의 내부로 유입시켜 상기 흡착제를 세정해 상기 흡착제에 부착된 불순물을 외부로 배출하는 진공펌프와, 상기 진공펌프의 후단에 연결되어 외부로 배출되는 불순물에 포함된 오존을 파괴한 후 불순물을 외부로 배출하는 오존 파괴장치, 및 상기 저장장치의 일측에 연결되어 상기 저장장치의 내부압력을 조절하는 압력 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 PSA 장치부는 스테인레스 스틸 재질로 구성된 배관에 의해 서로 간에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 불순물은 질소 및 질소 화합물, 수분, 메탄을 포함하는 탄화수소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 흡착제는 AC(활성 탄소), AL(활성 알루미늄), 4A(4Å 공극의 제올라이트), 13A(13Å 공극의 제올라이트) 및 Li-x(Li 이온 교환으로 만들어진 다공성 제올라이트)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 압축 장치부는 상기 오존 용해장치를 거쳐 공급되는 원료가스를 저장하는 원료가스 저장장치와, 상기 원료가스 저장장치에서 공급되는 원료가스를 상기 PSA 장치에서 운전 가능한 압력으로 압축해 상기 공급장치에 공급하는 압축장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 압축 장치부는 스테인레스 스틸 재질로 구성된 배관에 의해 서로 간에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 원료가스 저장장치는 그 내부압력이 일정 이하의 압력으로 낮아지면 외부공기를 유입시켜 상기 내부압력을 1기압으로 유지시키는 제1 안전밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따르면, 상기 공급장치는 그 내부압력이 일정 이상의 압력으로 높아지면 상기 공급장치 내의 원료가스를 외부로 배기시켜 상기 내부압력을 8기압으로 유지시키는 제2 안전밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 발명은 오존 처리시설의 오존 용해장치에서 소모되고 남은 오존 및 산소가 포함된 원료가스 내의 불순물을 PSA 장치를 이용해 제거하는 것으로서, PSA 장치가 압력용기 내의 압력변동을 통해 그 내부에 충진되는 흡착제를 이용해 원료가스 내의 불순물을 제거하기 때문에, 압력을 가하지 않는 방식에 비해 보다 효율적인 불순물의 제거가 가능해 산소 및 오존의 재활용이 가능하다.
또한, 이 발명은 불순물을 흡착 제거함에 따라 흡착제에 부착되는 불순물을 정제가스를 이용해 세정해 외부로 배출시킴으로써, 흡착제를 재생해 재이용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 이 발명은 오존 용해장치에서 소모되고 남은 오존을 재활용하도록 구성함에 따라, 흡착제의 재생을 위한 흡착제의 세정시에 불순물과 함께 배출되는 오존만을 오존 파괴장치를 통해 파괴하면 되므로, 기존의 오존 파괴장치와 비교해 오존 파괴장치의 용량 축소가 가능하다.
또한, 이 발명은 오존 용해장치에서 소모되고 남은 오존을 재활용하도록 구성함에 따라, 오존 처리시설을 구성함에 있어 재활용 오존량 만큼의 새로운 오존 생성량을 줄여도 무방해 기존의 오존 발생장치와 비교해 오존 발생장치의 용량 축소가 가능하다.
또한, 이 발명은 PSA 장치를 통해 질소를 흡착 제거함에 있어서, 질소의 제거량 조절이 가능하기 때문에, 오존 처리시설을 구성함에 있어 질소 보충을 위한 질소 공급장치를 구비하지 않아도 됨에 따라, 질소구입 비용의 절감, 질소 공급을 위한 서설부지의 불필요 및 자연적인 질소 손실분에 따른 비용 절감 등의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이 발명은 PSA 장치에서 정제가스 내에 포함된 수분을 제거해 이슬점 온도 -45℃ 이하로 오존 발생장치에 공급이 가능하기 때문에, 오존 처리시설을 구성함에 있어 냉각식 건조장치와 냉각장치를 설치하지 않아도 구현이 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 산소 재활용 기능을 갖는 오존 산화장치의 구성도이고,
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치의 구성관계를 도시한 개념도이다.
아래에서, 이 발명에 따른 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치의 구성관계를 도시한 개념도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치는 오존을 이용해 정수 및 살균 등을 하는 오존 처리시설의 오존 용해장치에서 소모되고 남은 오존과 산소 내에 포함된 불순물을 제거해 산소와 오존을 오존 발생장치에서 재활용할 수 있도록 하는 장치이다.
이 실시예의 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치(100)는 오존 처리시설(200)의 오존 용해장치(280)에서 소모되고 남은 오존 및 산소가 포함된 원료가스를 후단에 위치하는 PSA(Press Swing Adsorption, 압력변동식 흡착) 장치에서 필요로 하는 압력으로 압축하는 압축 장치부(110)와, 압축 장치부(110)에서 공급되는 원료가스 내에 포함된 질소 및 질소 화합물, 수분, 메탄을 포함하는 탄화수소계 물질 등의 불순물을 제거하는 PSA 장치부(120)로 구성된다.
이 실시예의 압축 장치부(110)는 오존 용해장치(280)를 거쳐 공급되는 원료가스를 저장하는 제1 저장장치(원료가스 저장장치, 111)와, 제1 저장장치(111)에서 공급되는 원료가스를 PSA 장치(122)에서 운전 가능한 압력으로 압축하는 압축장치(112), 및 PSA 장치부(120)로 공급되는 원료가스의 공급량을 파악하기 위한 제1 유량계(113)로 구성된다. 이러한 압축 장치부(110)는 스테인레스 스틸 재질로 구성된 배관에 의해 서로 간에 연결된다.
제1 저장장치(111)는 오존 용해장치(280)를 거쳐 공급되는 원료가스를 1차적으로 저장함으로써, 후단에 위치하는 압축장치(112)에 충격이 가해지는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 오존 용해장치(280)에서 공급되는 원료가스를 압축장치(112)에 직접 공급할 경우에는 압축장치(112)가 손상될 우려가 있다. 따라서, 제1 저장장치(111)는 냉각장치(111)를 거친 원료가스를 모아 저장하였다가 압축장치(112)에 정량으로 공급하는 역할을 한다. 이때, 제1 저장장치(111)는 1기압, 25℃ 정도에서 원료가스를 저장한다. 한편, 제1 저장장치(111)에는 제1 안전밸브(114)가 설치된다. 여기서, 제1 안전밸브(114)는 제1 저장장치(111)의 내부압력을 조절하는 역할을 하는 것으로서, 제1 저장장치(111)가 일정 이하의 압력으로 낮아지면 외부공기를 유입시켜 제1 저장장치(111)의 내부압력이 1기압을 유지하도록 한다.
압축장치(112)는 제1 저장장치(111)에서 공급되는 원료가스를 후단에 위치하는 PSA 장치(122)에서 운전 가능한 압력으로 압축해 PSA 장치(122)에 공급한다. 여기서, 압축장치(112)는 원료가스를 대략 8기압까지 압축한다. 이러한 압축장치(112)는 PSA 장치(122) 쪽으로의 유분 혼입을 방지할 수 있는 구성관계를 갖는 것이 바람직하다.
제1 유량계(113)는 PSA 장치부(120)로 공급되는 원료가스의 공급량을 파악하기 위한 것이다.
이 실시예의 PSA 장치부(120)는 압축장치(112)에서 압축된 고압의 원료가스를 보관하고 있다가 PSA 장치(122)에 공급하는 공급장치(121)와, 공급장치(121)에서 공급되는 원료가스 내에 포함된 질소 및 질소 화합물, 수분, 메탄을 포함하는 탄화수소계 물질 등의 불순물을 흡착해 제거하는 PSA 장치(122)와, PSA 장치(122)에서 정제된 후 배출되는 정제가스를 저장하고 있다가 필요에 따라 정제가스를 PSA 장치(122)에 공급해 그 내부에 충진된 흡착제를 세정하고 또한 PSA 장치(122)의 내부압력을 조절하는 제2 저장장치(123)와, 제2 저장장치(123)에 저장된 정제가스를 PSA 장치(122)의 내부로 유입시켜 그 내부에 충진된 흡착제를 세정해 흡착제에 부착된 불순물을 외부로 배출하는 진공펌프(124)와, 진공펌프(124)의 후단에 연결되어 외부로 배출되는 불순물에 포함된 오존을 파괴한 후 불순물을 외부로 배출하는 열분해식 오존 파괴장치(128)와, 제2 저장장치(123)의 일측에 연결되어 제2 저장장치(123)의 내부압력을 조절하는 압력 조절장치(125), 및 PSA 장치(122)를 통해 정제된 정제가스의 생산량을 파악하기 위한 제2 유량계(126)로 구성된다. 이러한 PSA 장치부(120)는 스테인레스 스틸 재질로 구성된 배관에 의해 서로 간에 연결된다.
공급장치(121)는 압축장치(112)에서 압축된 고압(대략 8기압)의 원료가스를 보관하고 있다가 PSA 장치(122)에 공급하는 역할을 한다. 그리고, 공급장치(121)에는 제2 안전밸브(127)가 설치된다. 여기서, 제2 안전밸브(127)는 공급장치(121)의 내부압력을 조절하는 역할을 하는 것으로서, 공급장치(121)가 일정 이상의 압력으로 높아지면 공급장치(121) 내의 원료가스를 외부로 배기시켜 공급장치(121)의 내부압력이 8기압을 유지하도록 한다.
PSA 장치(122)는 원료가스 내에 포함된 질소 및 질소 화합물, 수분, 메탄을 포함하는 탄화수소계 물질 등의 불순물을 흡착해 제거하는 역할을 한다. 따라서, PSA 장치(122)는 상기와 같은 불순물을 제거하기 위한 다양한 종류의 흡착제가 압력용기 내에 충진된다. 이러한 PSA 장치(122)는 압력용기 내의 압력변동을 통해 그 내부에 충진되는 흡착제를 이용해 원료가스 내의 불순물을 제거하기 때문에, 압력을 가하지 않는 방식에 비해 보다 효율적인 불순물의 제거가 가능하다. 한편, 이 실시예의 흡착제로는 AC(Active Carbon, 활성 탄소), AL(Active Al, 활성 알루미늄), 4A(4Å 공극의 제올라이트), 13A(13Å 공극의 제올라이트) 및 Li-x(Li 이온 교환으로 만들어진 다공성 제올라이트) 제품을 이용할 수 있다. 여기서, AC 제품은 메탄 및 탄화수소계 물질의 제거, AL, 4A 및 13A 제품은 수분제거, Li-x 제품은 질소 및 질소화합물의 제거에 이용된다.
제2 저장장치(123)는 PSA 장치(122)에서 정제되어 배출되는 정제가스를 저장하고 있다가, 필요에 따라 정제가스를 PSA 장치(122)에 공급해 그 내부에 충진된 흡착제를 세정하고, 또한 PSA 장치(122)의 내부압력을 조절하는 역할을 한다. 한편, PSA 장치(122)는 원료가스 내의 불순물을 제거하기 위해 압력변동이 필요하다. 따라서, PSA 장치(122)의 전단에 위치하는 공급장치(121)에서 공급되는 1곳의 압력만을 이용하는 것보다는 또다른 곳의 압력을 이용하는 것이 압력변동에 용이하다. 즉, 이 실시예에서는 PSA 장치(122)의 후단에 위치하는 제2 저장장치(123)에서 공급되는 정제가스의 공급압력을 이용해 PSA 장치(122)의 내부압력을 조절하는데 이용하도록 구성한 것이다. 이렇듯, 이 실시예에서는 PSA 장치(122)의 양측에서 제공되는 압력에 의해 PSA 장치(122)의 내부압력을 조절할 수 있어서, 보다 효율적인 PSA 장치(122)의 내부압력 조절이 가능하다.
한편, PSA 장치(122)의 일측에는 진공펌프(124)가 연결된다. 여기서, 진공펌프(124)는 PSA 장치(122) 내에 충진된 흡착제를 재생하는데 이용된다. 즉, 흡착제를 재생시킴에 있어서, PSA 장치(122)의 내부압력이 1기압이 될 때가지는 자연배기를 시킨 후에, 그 이후부터는 진공펌프(124)를 통해 0.1~0.2기압으로 PSA 장치(122)의 후단에 위치하는 제2 저장장치(123)에 저장된 정제가스를 PSA 장치(122)의 내부로 유입시켜 그 내부에 충진된 흡착제를 세정해 흡착제에 부착된 불순물을 외부로 배출하도록 구성된다. 한편, 진공펌프(124)는 PSA 장치(122) 쪽으로의 유분 혼입을 방지할 수 있는 구성관계를 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 진공펌프(124)의 후단에는 열분해식 오존 파괴장치(128)가 연결된다. 여기서, 열분해식 오존 파괴장치(128)는 자연배기 또는 진공펌프(124)를 거쳐 외부로 배출되는 불순물에 포함된 오존을 파괴한 후 불순물을 외부로 배출하는 것으로서, 일반적인 열분해식 오존 파괴장치와 동일하게 구성된다. 한편, 이 실시예에서는 열분해식 오존 파괴장치(128)를 이용하도록 구성하였으나, 오존 용해장치(280)에서 처리하는 처리수의 종류에 따라 촉매식 오존 파괴장치를 이용하도록 구성할 수도 있다. 여기서, 열분해식 오존 파괴장치(128)는 300℃ 정도로 열을 가해 배출가스 내에 포함된 오존을 파괴해 제거하는 반면, 촉매식 오존 파괴장치는 촉매를 60~80℃ 정도로 가온시켜 배출가스 내에 포함된 오존을 파괴해 제거한다.
한편, 이 실시예는 오존 용해장치(280)에서 소모되고 남은 오존을 재활용하도록 구성함에 따라, 흡착제의 재생을 위한 흡착제의 세정시에 불순물과 함께 배출되는 오존만을 열분해식 오존 파괴장치(128)를 통해 파괴하면 된다. 따라서, 이 실시예의 열분해식 오존 파괴장치(128)는 기존의 열분해식 오존 파괴장치와 비교해 용량 축소가 가능하다.
그리고, 제2 저장장치(123)의 일측에는 제2 저장장치(123)의 내부압력을 조절하는 압력 조절장치(125)가 연결된다. 여기서, 제2 저장장치(123)는 5~7기압 정도를 유지하는 것이 바람직하다.
제2 유량계(126)는 PSA 장치(122)를 통해 정제함으로써 생산되는 정제가스의 생산량을 파악하기 위한 것이다.
이 실시예에 적용되는 오존 처리시설(200)은 상기의 정제가스, 산소 보충가스 및 질소 보충가스를 혼합하는 혼합장치(210)와, 소모된 산소를 보충하도록 산소를 공급하는 산소 공급장치(220)와, 소모된 질소를 보충하도록 질소를 공급하는 질소 공급장치(230)와, 혼합장치(210)에서 혼합된 혼합가스 내부의 수분을 제거하는 냉각식 건조장치(240)와, 냉각식 건조장치(240)의 여열을 제거하고 수분을 2차 제거하는 냉각장치(250)와, 공급되는 산소 등을 이용해 오존을 생성하는 오존 발생장치(260)와, 오존을 처리수와 반응시켜 처리수의 정수처리, 살균처리 등을 행하는 오존 용해장치(280), 및 오존 용해장치(280) 내의 유체가 오존 발생장치(260) 쪽으로 역류하는 것을 방지하는 역류 방지장치(270)로 구성된다.
혼합장치(210)는 상기와 같은 정제가스를 오존 발생장치(260)에 공급해 이용함에 있어서, 오존 발생장치(260)에서 필요로 하는 요건을 충족시키기 위해 산소 공급장치(220)에서 공급되는 산소 보충가스와 질소 공급장치(230)에서 공급되는 질소 보충가스 및 상기의 정제가스를 혼합하는 역할을 한다. 즉, 오존 발생장치(260)에서 오존을 생성함에 있어서는, 일정량의 산소와 질소를 필요로 한다. 그런데, 상기 정제가스 내에는 오존 발생장치(260)에서 필요로 하는 산소와 질소의 양을 충족시키지 못한다. 이는, 오존 처리시설(200)을 순환하는 과정에서 산소와 질소가 소모되기 때문이다.
산소 공급장치(220)는 오존 처리시설(200)에서 소모된 산소를 보충하도록 산소를 공급하는 것으로서, 기화 가스 또는 액화 가스를 공급하도록 구성된다. 한편, 산소 공급장치(220)의 일측에는 보충 산소량을 파악하기 위한 산소공급 유량계(221)가 설치된다.
질소 공급장치(230)는 오존 처리시설(200)에서 소모된 질소를 보충하도록 질소를 공급하는 것으로서, 기화 가스 또는 액화 가스를 공급하도록 구성된다. 이러한 질소 공급장치(230)는 오존 발생장치(260)의 운전조건을 만족시키기 위해서는 오존 처리시설(200)에서 반드시 필요하다. 그런데, 이 실시예의 경우에는 PSA 장치(122)를 통해 질소를 흡착 제거함에 있어서, 질소의 제거량 조절이 가능하기 때문에, 질소 공급장치(230)를 구비하지 않아도 무방하다. 따라서, 이 실시예는 질소 공급장치(230)를 설치하지 않아도 됨에 따라, 질소구입 비용의 절감, 질소 공급을 위한 서설부지의 불필요 및 자연적인 질소 손실분에 따른 비용 절감 등의 효과를 얻을 수가 있다.
질소 공급장치(230)의 일측에는 보충 질소량을 파악하기 위한 질소공급 유량계(231)가 설치된다.
한편, 혼합장치(210)의 후단에는 냉각식 건조장치(240)가 설치된다. 여기서, 냉각식 건조장치(240)는 혼합장치(210)에서 혼합된 혼합가스 내부의 수분을 제거하는 역할을 한다. 또한, 냉각식 건조장치(240)의 후단에는 냉각식 건조장치(240)의 여열을 제거하고 수분을 2차 제거하는 냉각장치(250)가 설치된다.
그런데, 이 실시예에서는 PSA 장치(122)에서 정제가스 내에 포함된 수분을 제거해 이슬점 온도 -45℃ 이하로 오존 발생장치(260)에 공급이 가능하기 때문에, 냉각식 건조장치(240)와 냉각장치(250)를 설치하지 않아도 구현이 가능하다. 한편, 냉각장치(250)는 오존 발생장치(260)의 후단에 설치되어 오존 발생장치(260)에서 생성되어 배출되는 고온의 가스(오존, 산소 포함)를 냉각하는데 이용할 수도 있다.
오존 발생장치(260)는 공급되는 산소 등을 이용해 오존을 생성하는 것으로서, 일반적인 오존 발생장치(260)와 동일 유사하게 구성된다. 한편, 일반적인 오존 발생장치(260)는 이슬점 온도 -45℃ 이하, 질소 2 중량% 이상 및 산소 95 중량% 이상 포함, 압력 2.5~4 bar 조건에서 운전하도록 구성된다.
그런데, 이 실시예에서는 오존 용해장치(280)에서 소모되고 남은 오존을 재활용하도록 구성함에 따라, 재활용 오존이 새로운 오존 생성에 필요한 산소 및 질소와 함께 오존 발생장치(260)에 공급된다. 따라서, 이 실시예에 적용되는 오존 발생장치(260)는 기존의 오존 발생장치와 비교해 재활용 오존량 만큼의 새로운 오존 생성량을 줄여도 무방하기 때문에, 용량 축소가 가능하다. 한편, 오존 발생장치(260)의 일측에는 오존 발생장치(260)의 방전관을 부분적으로 냉각하는 냉각수 공급장치(261)가 설치된다.
역류 방지장치(270)는 후단에 위치하는 오존 용해장치(280) 내의 유체가 오존 발생장치(260) 쪽으로 역류하는 것을 방지하는 것으로서, 체크 밸브 및 트랩 등을 갖도록 구성된다.
오존 용해장치(280)는 오존을 처리수와 반응시켜 처리수의 정수처리, 살균처리 등을 행하는 것으로서, 일반적인 오존 용해장치와 동일하게 구성된다.
이상에서 이 발명의 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이다. 따라서, 이 발명이 상기에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 이 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 그러한 변형예 또는 수정예들 또한 이 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
100 : 산소 및 오존 재활용장치 110 : 압축 장치부
111 : 제1 저장장치 112 : 압축장치
113 : 제1 유량계 114 : 제1 안전밸브
120 : PSA 장치부 121 : 공급장치
122 : PSA 장치 123 : 제2 저장장치
124 : 진공펌프 125 : 압력 조절장치
126 : 제2 유량계 127 : 제2 안전밸브
128 : 열분해식 오존 파괴장치

Claims (8)

  1. 오존 처리시설의 오존 용해장치에서 소모되고 남은 오존 및 산소가 포함된 원료가스를 후단에 위치하는 PSA(Press Swing Adsorption) 장치에서 필요로 하는 압력으로 압축하는 압축 장치부와, 상기 압축 장치부에서 공급되는 원료가스 내에 포함된 불순물을 제거하는 PSA 장치부를 포함하며,
    상기 PSA 장치부는 상기 압축 장치부에서 압축된 원료가스를 보관하고 있다가 PSA 장치에 공급하는 공급장치와, 상기 공급장치에서 공급되는 원료가스 내에 포함된 불순물을 제거하는 상기 PSA 장치와, 상기 PSA 장치에서 정제된 후 배출되는 정제가스를 저장하고 있다가 필요에 따라 정제가스를 상기 PSA 장치에 공급해 그 내부에 충진된 흡착제를 세정하고 또한 상기 PSA 장치의 내부압력을 조절하는 저장장치와, 상기 저장장치에 저장된 정제가스를 상기 PSA 장치의 내부로 유입시켜 상기 흡착제를 세정해 상기 흡착제에 부착된 불순물을 외부로 배출하는 진공펌프와, 상기 진공펌프의 후단에 연결되어 외부로 배출되는 불순물에 포함된 오존을 파괴한 후 불순물을 외부로 배출하는 오존 파괴장치, 및 상기 저장장치의 일측에 연결되어 상기 저장장치의 내부압력을 조절하는 압력 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PSA 장치부는 스테인레스 스틸 재질로 구성된 배관에 의해 서로 간에 연결되는 것을 특징으로 하는 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 불순물은 질소 및 질소 화합물, 수분, 메탄을 포함하는 탄화수소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 흡착제는 AC(활성 탄소), AL(활성 알루미늄), 4A(4Å 공극의 제올라이트), 13A(13Å 공극의 제올라이트) 및 Li-x(Li 이온 교환으로 만들어진 다공성 제올라이트)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축 장치부는 상기 오존 용해장치를 거쳐 공급되는 원료가스를 저장하는 원료가스 저장장치와, 상기 원료가스 저장장치에서 공급되는 원료가스를 상기 PSA 장치에서 운전 가능한 압력으로 압축해 상기 공급장치에 공급하는 압축장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 압축 장치부는 스테인레스 스틸 재질로 구성된 배관에 의해 서로 간에 연결되는 것을 특징으로 하는 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 원료가스 저장장치는 그 내부압력이 일정 이하의 압력으로 낮아지면 외부공기를 유입시켜 상기 내부압력을 1기압으로 유지시키는 제1 안전밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 공급장치는 그 내부압력이 일정 이상의 압력으로 높아지면 상기 공급장치 내의 원료가스를 외부로 배기시켜 상기 내부압력을 8기압으로 유지시키는 제2 안전밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 처리시설용 산소 및 오존 재활용장치.
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