KR20180050797A - 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물쓰레기 및 음식물처리공정폐수 등을 포함하는 유기성 폐기물을 소화할 때 발생하는 바이오가스로부터 황화수소, 암모니아를 제거하거나 하폐수처리 및 가축분뇨처리시설에서 발생하는 악취가스를 처리하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 유기성 폐기물의 에너지화하는 공정에서 발생하는 바이오가스 또는 환경시설에 발생하는 발생하는 악취가스에 포함된 고농도의 암모니아와 황화수소를 제거하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비에 있어서, 가스저장조에 저장된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 압송하여 공급하는 송풍기; 상기 송풍기의 후단에 직렬로 연결되고 상기 송풍기에 의해 공급되는 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 1차 세정되는 제1세정탑; 상기 제1세정탑의 후단에 직렬로 연결되고 수세된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 내부에서 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 2차 세정되는 제2세정탑; 및 상기 제2세정탑의 후단에 직렬로 연결되고 탈황된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 내부에서 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 3차 세정되는 제3세정탑;으로 구성되어, 상기 세정액의 선택에 에 따라 적어도 한 번 이상의 수세공정과 탈황공정 및 탈암모니아공정을 행하여 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 습식으로 정제하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비를 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 유기성 폐기물의 에너지화하는 공정에서 발생하는 바이오가스 또는 환경시설에 발생하는 발생하는 악취가스에 포함된 고농도의 암모니아와 황화수소를 제거하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비에 있어서, 가스저장조에 저장된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 압송하여 공급하는 송풍기; 상기 송풍기의 후단에 직렬로 연결되고 상기 송풍기에 의해 공급되는 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 1차 세정되는 제1세정탑; 상기 제1세정탑의 후단에 직렬로 연결되고 수세된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 내부에서 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 2차 세정되는 제2세정탑; 및 상기 제2세정탑의 후단에 직렬로 연결되고 탈황된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 내부에서 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 3차 세정되는 제3세정탑;으로 구성되어, 상기 세정액의 선택에 에 따라 적어도 한 번 이상의 수세공정과 탈황공정 및 탈암모니아공정을 행하여 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 습식으로 정제하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비를 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 음식물쓰레기 및 음식물처리공정폐수 등을 포함하는 유기성 폐기물을 소화할 때 발생하는 바이오가스로부터 황화수소, 암모니아를 제거하거나 하폐수처리 및 가축분뇨처리시설에서 발생하는 악취가스를 처리하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비에 관한 것이다.
음식물쓰레기, 음식물처리공정폐수, 축분, 축산부산물 등을 포함하는 유기성 폐기물을 비료 등으로 가공하여 재활용할 수 있도록 유기성 폐기물 에너지자원화시설이 많이 건설되었다.
한편, 유기성 폐기물 에너지자원화시설에서 유기성 폐기물을 소화시킬 때 발생하는 바이오가스는 유용한 에너지원으로 활용 가능하다.
그리하여 최근 들어 다수의 지방자치단체에는 유기성 폐기물을 단순 처리하여 퇴비화하는 방식 등에서 벗어나 유기성 폐기물로부터 바이오가스를 생산, 정제 및 저장하는 등의 공정으로 이루어지는 바이오가스 플랜트를 주로 건설하고 있다.
여기서 바이오가스의 주종인 메탄의 순도를 올리기 위해 악취가스 및 바이오가스의 불순물이라 할 수 있는 황화수소, 암모니아를 제거하는 정제공정이 매우 중요한데, 이를 위해 습식 탈황 및 탈암모니아 설비기술의 필요성이 증대되고 있으나, 아직까지는 황화수소, 암모니아를 효율적으로 제거할 수 있는 기술이 부족한 실정이다.
따라서 기존의 악취가스 습식 정제 설비의 현장 운영시 발생하는 문제점을 확인 및 해결하여 더욱 우수한 정제 성능과 운전 안정성을 확보할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
또한, 하폐수처리시설, 가축분뇨처리시설 및 음식물쓰레기처리시설 등의 환경시설에서 발생하는 악취가스에 대한 저감 목적으로 다양한 형태의 탈취탑이 적용되고 있으나, 고농도의 악취가스에 대하여 만족할 만한 성능을 가진 고효율의 습식 정제설비의 필요성도 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 유기성 폐기물을 에너지자원화하는 공정에서 발생하는 바이오가스에 포함된 황화수소 및 암모니아를 효율적으로 제거하고 바이오가스에서의 메탄 순도를 높이며 하폐수처리시설 등의 환경시설에서 발생하는 고농도 악취가스를 처리할 수 있는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비는, 유기성 폐기물의 에너지화하는 공정에서 발생하는 바이오가스 또는 환경시설에 발생하는 발생하는 악취가스에 포함된 고농도의 암모니아와 황화수소를 제거하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비에 있어서, 가스저장조에 저장된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 압송하여 공급하는 송풍기; 상기 송풍기의 후단에 직렬로 연결되고 상기 송풍기에 의해 공급되는 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 1차 세정되는 제1세정탑; 상기 제1세정탑의 후단에 직렬로 연결되고 수세된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 내부에서 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 2차 세정되는 제2세정탑; 및 상기 제2세정탑의 후단에 직렬로 연결되고 탈황된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 내부에서 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 3차 세정되는 제3세정탑;으로 구성되어, 상기 세정액의 선택에 따라 적어도 한 번 이상의 수세공정과 탈황공정 및 탈암모니아공정을 행하여 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 습식으로 정제하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비는 총 3개의 세정탑이 직렬로 연결되고 각 세정탑의 내부에 세정실이 상하 다단으로 구획되어 정제하고자 하는 바이오가스 또는 악취가스의 특성에 맞게 수세공정, 탈황공정, 탈암모니아공정에 대한 각각의 횟수를 적절하게 설정하여 운용할 수 있고 바이오가스 또는 악취가스의 조성비에 따라 사용하는 약액을 개별적으로 공급할 수 있으므로 바이오가스 또는 악취가스에 포함된 고농도의 유기성 분진, 수증기, 황화수소, 암모니아 및 기타 가스성분을 효율적으로 제거하여 유해한 가스성분을 제거하거나 유용한 가스성분인 메탄의 순도를 획기적으로 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비의 평면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비의 정면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비의 측면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비의 계통도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비의 정면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비의 측면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비의 계통도.
본 발명은 음식물쓰레기, 음식물처리공정폐수, 축분, 축산부산물 등을 포함하는 유기성 폐기물을 에너지자원화하는 공정에서 발생하는 바이오가스를 정제하여 메탄 순도를 높이거나 하폐수처리시설 등의 환경시설에서 발생하는 악취가스로부터 황화수소, 암모니아 및 유해가스 성분을 제거하는 목적을 가진 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비는 바이오가스에 포함된 고농도의 황화수소와 암모니아를 효과적으로 제거하여 정제된 바이오가스를 유용한 에너지원으로 활용할 수 있도록 한 것이 특징이다.
그리고 하폐수처리시설 등의 환경시설에서 발생하는 악취가스로부터 유해한 가스성분을 제거하여 냄새로 인한 시설 운영자 및 지역 주민의 민원을 해결할 수 있도록 한 것도 특징이다.
이러한 특징은 3개의 세정탑이 직렬로 연결되고 각각의 세정탑 내부는 상하 2개의 세정실이 구획되어 가스저장조에 저장된 악취가스 및 바이오가스가 송풍기에 의해 압송되면서 각각의 세정탑 하부로 유입되고 상부로 배출되는 과정에서 물, 차아염소산나트륨 수용액, 수산화나트륨 수용액, 황산 수용액으로 바이오가스 또는 악취가스를 세정하는 구조에 의해 달성될 수 있다.
따라서 3개의 세정탑에 구비된 총 6개의 세정실을 이용하여 정제하고자 하는 악취가스 및 바이오가스의 특성에 맞게 수세공정, 탈황공정, 탈암모니아공정에 대한 각각의 횟수를 적절하게 설정하여 운용할 수 있으므로 악취가스 및 바이오가스 내에 포함된 유기성 분진, 수증기, 악취가스, 황화수소, 암모니아를 효율적으로 제거하여 유용한 가스성분인 메탄의 순도를 획기적으로 상승시킬 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 크게 송풍기(미도시), 제1세정탑(100), 제2세정탑(200) 및 제3세정탑(300)으로 구성된다.
단, 대부분의 바이오가스 플랜트에서 황화수소와 같은 산화합물이 암모니아와 같은 염기화합물보다 고농도이므로 바람직한 반응탑 공정 순서는 도 4에 도시된 바와 같이 제1세정탑(100)의 하부세정실(물 세정), 제1세정탑(200)의 상부세정실(차아염소산나트륨 수용액 세정), 제2세정탑(200)의 하부세정실(가성소다 수용액 세정), 제2세정탑(200)의 상부세정실(가성소다 수용액 세정), 제3세정탑(300)의 하부세정실(황산 수용액 세정), 제3세정탑(300)의 상부세정실(물 세정)을 차례대로 거치는 것으로, 상기 공정 순서는 바이오가스 또는 악취가스의 성분 조성비에 따라 가변적으로 변경하여 운용할 수 있다.
먼저, 상기 송풍기는 유기성 폐기물의 소화 처리 과정에서 발생하여 가스저장조(500)에 저장된 바이오가스를 후술할 제1세정탑(100)으로 압송하는 구성이다.
이때 송풍기는 바이오가스 또는 악취가스가 제1세정탑(100)과 제2세정탑(200) 및 제3세정탑(300)을 차례대로 통과하면서 원활한 정제 처리가 이루어질 수 있도록 충분한 송풍용량을 가진 것으로 구성된다.
다음으로, 상기 제1세정탑(100)은 송풍기의 후단에 이송관을 통해 직렬로 연결되어 송풍기에 의해 압송되는 바이오가스 또는 악취가스가 내부로 유입된 후 법선방향으로 선회하여 외부로 배출되는 과정에서 유입되는 바이오가스 또는 악취가스에 세정액을 분사하여 1차적으로 바이오가스 또는 악취가스에 내포된 유기성 분진들을 수세정하는 구성이다.
이를 위해 제1세정탑(100)은 제1분리격판(106)에 의해 내부가 제1상부세정실(110)과 제1하부세정실(108)로 상하 구획되고, 하부 일측에 제1하부세정실(108)과 연통하며 바이오가스 또는 악취가스가 유입되는 제1유입관(102)이 설치되며, 상부에 제1상부세정실(110)과 연통하여 바이오가스 또는 악취가스가 배출되는 제1배출관(104)이 설치된다.
그리고 제1세정탑(100)의 하부에는 제1사이클론(112)이 설치되고, 제1사이클론(112)의 하측에는 물이 저장되는 제1순환수조(412)가 제1하부세정실(108)과 연통되게 설치된다.
단, 제1유입관(102)은 바이오가스 또는 악취가스를 제1하부세정실(108)과 제1상부세정실(110)의 내부를 따라 법선방향으로 선회시킬 수 있도록 나선형으로 형성되어 제1세정탑(100)의 하부 일측에 빙둘러 설치된다.
그리고 제1배출관(104)은 제1사이클론(112)에 의해 제1하부세정실(108)과 제1상부세정실(110)의 내부 중심을 따라 선회하면서 원심 분리되어 상승하는 바이오가스 또는 악취가스가 원활하게 배출되도록 제1세정탑(100)의 상부 중심에 수직으로 설치된다.
한편, 제1하부세정실(108)의 상측에는 물을 바이오가스 또는 악취가스에 분사하는 제1하부분사관(114)이 설치되고, 제1하부분사관(114)은 복수 개의 제1하부분사노즐(116)이 하방으로 설치되고 제1순환수조(412)에 연결된다. 그리고 제1순환수조(412)는 물공급라인(410)과 연결되며, 제1순환수조(412)에 저장된 물은 제1순환펌프(414)의 작동에 따라 제1하부분사관(114)으로 공급된다.
따라서 제1하부분사관(114)에서 분사되는 물은 제1사이클론(112)의 작용에 의해 유입된 바이오가스 또는 악취가스와 균일하게 혼합된 상태가 되어 악취가스 및 바이오가스에 포함된 유기성 분진, 악취가스, 물에 용해되는 가스성분 등을 흡수하여 제거하게 된다.
그리고 물에 의해 바이오가스 또는 악취가스에 포함된 황화수소 및 암모니아의 일부가 제거되면서 후단의 제2세정탑(200)과 제3세정탑(300)의 처리효율도 높인다.
단, 제1순환수조(412)의 수질오염 부하를 확인하고 효율적인 운전을 보장하기 위하여 제1하부분사관(114)으로 일정량 이상의 물을 공급해야 한다.
상기와 같이 물에 의해 세정된 바이오가스 또는 악취가스는 제1분리격판(106)을 통과하여 제1상부세정실(110)로 유입된다. 그리고 바이오가스 또는 악취가스로 분사한 물은 제1세정탑(100)의 하부를 통해 다시 제1순환수조(412)로 회수된다.
한편, 제1상부세정실(110)의 상측에는 차아염소산나트륨 수용액을 분사하는 제1상부분사관(118)이 설치되고, 제1상부세정실(110)의 하부 일측에는 제1회수배관(122)이 연결되며, 제1회수배관(122)은 차아염소산나트륨 수용액이 저장되는 제2순환수조(422)에 연결된다.
그리고 제2순환수조(422)는 물을 공급하는 물공급라인(410)과 차아염소산나트륨을 공급하는 차아염소산나트륨공급라인(420) 및 제1상부분사관(118)에 연결되고, 제1상부분사관(118)에는 복수 개의 제1상부분사노즐(120)이 하방으로 설치되며, 제2순환수조(422)에 저장된 차아염소산나트륨 수용액은 제2순환펌프(422)의 작동에 따라 제1상부분사관(118)으로 공급된다.
따라서 물에 의해 세정된 바이오가스 또는 악취가스는 제1상부세정실(110)을 따라 상방으로 이동하여 제1배출관(104)으로 배출되는 과정에서 차아염소산나트륨 수용액과 기액반응하여 황화수소의 농도가 낮아지게 된다.
이때 제1분리격판(106)의 상측에는 일정높이의 제1폴링층(124)이 설치되어 바이오가스 또는 악취가스와 차아염소산나트륨 수용액의 기액접촉면적을 확대시켜 접촉시간을 늘려 기액반응 효과를 극대화시키며 약액 특성상 황화수소와 암모니아에 대하여 중화반응을 유도하여 가스농드를 20% 이상 저하시킨다.
그리고 제1상부분사관(118)의 상측에는 제1엘리미네이트(126)가 설치되어 기액반응에 의해 바이오가스 또는 악취가스에 포함된 차아염소산나트륨 수용액의 미분성분들과 수분을 분리하게 된다.
단, 제1배출관(104)의 직전에 원심력을 이용하는 제1기액분리기(128)가 더 설치되어 제1엘리미네이트(126)와 함께 2중으로 차아염소산나트륨 수용액의 미분성분들과 물방울을 바이오가스 또는 악취가스로부터 분리하여 가스성분만을 후술할 제2세정탑(200)으로 배출할 수 있다.
한편, 제1상부세정실(110)에서 제1상부분사관(118)을 통해 분사된 치아염소산나트륨 수용액은 다시 사용할 수 있도록 제1회수배관(122)을 통해 제2순환수조(422)로 회수된다.
그리고 제1세정탑(100)의 일측에는 세정실 내부를 투시할 수 있는 제1점검창(130)이 별도로 설치되어 약액 분사 및 폴링 상태 등이 점검 가능하다.
다음으로, 상기 제2세정탑(200)은 제1세정탑(100)의 후단에 연결되어 제1세정탑(100)을 통과하면서 수세공정 및 탈황공정을 거친 바이오가스 또는 악취가스에 여전히 포함된 황화수소를 환원반응으로 제거하는 장치이다.
이를 위해 제2세정탑(200)은 제2분리격판(206)에 의해 내부가 제2상부세정실(210)과 제2하부세정실(208)로 상하 구획되고, 하부 일측에 제2하부세정실(208)과 연통하며 바이오가스 또는 악취가스가 유입되는 제2유입관(202)이 설치되며, 상부에 제2상부세정실(210)과 연통하고 바이오가스 또는 악취가스가 배출되는 제2배출관(204)이 설치된다.
그리고 제2세정탑(200)의 하부에는 제2사이클론(212)이 설치되고, 제2사이클론(212)의 하측에는 수산화나트륨 수용액이 저장되는 제3순환수조(432)가 제2하부세정실(208)과 수직으로 연통되게 설치된다.
단, 제2유입관(202)은 바이오가스 또는 악취가스를 제2하부세정실(208)과 제2상부세정실(210)의 내부를 따라 법선방향으로 선회시킬 수 있도록 나선형으로 형성되어 제2세정탑(200)의 하부 일측에 빙둘러 설치된다.
그리고 제2배출관(204)은 제2사이클론(212)에 의해 제2하부세정실(208)과 제2상부세정실(210)의 내부 중심을 따라 선회하면서 상승하는 바이오가스 또는 악취가스가 원활하게 배출되도록 제2세정탑(200)의 상부 중심에 수직으로 설치된다.
한편, 제2하부세정실(208)의 상측에는 수산화나트륨 수용액을 유입되는 바이오가스 또는 악취가스에 분사하는 제2하부분사관(214)이 설치되고, 제2하부분사관(214)은 복수 개의 제2하부분사노즐(216)이 하방으로 설치되고 제3순환수조(432)에 연결된다.
그리고 제3순환수조(432)는 물공급라인(410)과 수산화나트륨공급라인(430)에 연결되고, 제3순환수조(432)에 저장된 수산화나트륨 수용액은 제3순환펌프(434)의 작동에 따라 제2하부분사관(214)으로 공급된다.
따라서 제2하부분사관(214)에서 분사되는 수산화나트륨 수용액은 제2사이클론(212)의 작용에 의해 유입되는 바이오가스 또는 악취가스와 균일하게 혼합된 상태에서 바이오가스 또는 악취가스와 재차 기액반응하여 바이오가스 또는 악취가스에 포함된 황화수소를 흡수하여 제거하게 된다.
상기와 같이 수산화나트륨 수용액에 의해 세정된 바이오가스 또는 악취가스는 제2분리격판(206)을 통과하여 제2상부세정실(210)로 유입된다. 그리고 바이오가스 또는 악취가스에 분사된 수산화나트륨 수용액은 제2하부세정실(208)의 하부를 통해 제3순환수조(432)로 회수된다.
한편, 제2상부세정실(210)의 상측에는 수산화나트륨 수용액을 분사하는 제2상부분사관(218)이 설치되고, 제2상부분사관(218)은 제3순환수조(432)에 연결되며, 제2상부분사관(218)에는 복수 개의 제2상부분사노즐(220)이 하방으로 설치된다.
그리고 제2상부세정실(210)의 하부 일측에는 제2회수배관(222)이 연결되며, 제2회수배관(222)은 제3순환수조(432)에 연결되고, 제3순환수조(432)에 저장된 수산화나트륨 수용액은 제3순환펌프(434)에 의해 제2상부분사관(218)으로 공급된다.
따라서 수산화나트륨 수용액에 의해 재차 세정된 악취가스 및 바이오가스는 제2상부세정실(210)을 따라 상방으로 이동하여 제2배출관(204)으로 배출되는 과정에서 수산화나트륨 수용액과 또다시 기액반응하여 황화수소의 농도가 더욱 더 낮아지게 된다.
이때 제2분리격판(206)의 상측에는 일정높이의 제2폴링층(224)이 설치되어 바이오가스 또는 악취가스와 수산화나트륨 수용액의 기액접촉면적을 확대시켜 접촉시간을 늘려 기액반응 효과를 극대화시켜 70% 이상의 황화수소를 제거할 수 있다.
그리고 제2상부분사관(218)의 상측에는 제2엘리미네이트(226)가 설치되어 기액반응에 의해 바이오가스 또는 악취가스에 포함된 수산화나트륨 수용액의 미분성분들을 분리하게 된다.
단, 제2배추관(204)의 직전에 원심력을 이용하는 제2기액분리기(228)가 더 설치되어 제2엘리미네이트(226)와 함께 2중으로 수산화나트륨 수용액의 미분성분들을 바이오가스 또는 악취가스로부터 분리하여 바이오가스 또는 악취가스의 가스성분만을 후술할 제3세정탑(300)으로 배출할 수 있다.
한편, 제2상부세정실(210)에서 제2상부분사관(218)을 통해 분사된 수산화나트륨 수용액은 다시 사용할 수 있도록 제2회수배관(222)을 통해 제3순환수조(432)로 회수된다.
그리고 제2세정탑(200)의 일측에는 세정실 내부를 투시할 수 있는 제2점검창(230)이 별도로 설치되어 약액 분사 및 폴링 상태 등이 점검 가능하다.
마지막으로, 상기 제3세정탑(300)은 제2세정탑(200)의 후단에 연결되어 제2세정탑(200)을 통과하면서 2회에 걸쳐 탈황공정을 거친 바이오가스 또는 악취가스에 포함된 암모니아를 산화반응으로 제거하는 장치이다.
이를 위해 제3세정탑(300)은 제3분리격판(306)에 의해 내부가 제3상부세정실(310)과 제3하부세정실(308)로 상하 구획되고, 하부 일측에 제3하부세정실(308)과 연통하며 바이오가스 또는 악취가스가 유입되는 제3유입관(302)이 설치되며, 상부에 제3상부세정실(310)과 연통하고 바이오가스 또는 악취가스가 배출되는 제3배출관(304)이 설치된다.
그리고 제3세정탑(300)의 하부에는 제3사이클론(312)이 설치되고, 제3사이클론(312)의 하측에는 황산 수용액이 저장되는 제4순환수조(442)가 제3하부세정실(308)과 연통되게 설치된다.
단, 제3유입관(302)은 바이오가스 또는 악취가스를 제3하부세정실(308)과 제3상부세정실(310)의 내부를 따라 법선방향으로 선회시킬 수 있도록 나선형으로 형성되어 제3세정탑(300)의 하부 일측에 빙둘러 설치된다.
그리고 제3배출관(304)은 제3사이클론(312)에 의해 제3하부세정실(308)과 제3상부세정실(310)의 내부 중심을 따라 선회하면서 상승하는 바이오가스 또는 악취가스가 원활하게 배출되도록 제3세정탑(300)의 상부 중심에 수직으로 설치된다.
한편, 제3하부세정실(308)의 상측에는 황산 수용액을 유입되는 바이오가스 또는 악취가스에 분사하는 제3하부분사관(314)이 설치되고, 제3하부분사관(314)은 복수 개의 제3하부분사노즐(316)이 하방으로 설치되고 제4순환수조(442)에 연결된다.
그리고 제4순환수조(442)는 물공급라인(410)과 황산공급라인(440)에 연결되고, 제4순환수조(442)에 저장된 황산 수용액은 제4순환펌프(444)의 작동에 따라 제3하부분사관(314)으로 공급된다.
따라서 제3하부분사관(314)에서 분사되는 황산 수용액은 제3사이클론(312)의 작용에 의해 바이오가스 또는 악취가스와 균일하게 혼합된 상태에서 바이오가스 또는 악취가스와 기액반응하여 악취가스 및 바이오가스에 포함된 암모니아를 산화반응으로 약 70% 이상 제거할 수 있다.
상기와 같이 황산 수용액에 의해 기액반응하여 암모니아 등의 염기성 가스가 제거된 정제된 가스는 제3분리격판(306)을 통과하여 제3상부세정실(310)로 유입된다. 그리고 바이오가스 또는 악취가스에 분사된 황산 수용액은 제3하부세정실(308)의 하부를 통해 제4순환수조(442)로 회수된다.
한편, 제3상부세정실(310)의 상측에는 물을 분사하는 제3상부분사관(318)이 설치되고, 제3상부분사관(318)은 제1순환수조(412)에 연결되며, 제3상부분사관(318)에는 복수 개의 제3상부분사노즐(320)이 하방으로 설치된다.
그리고 제3상부세정실(310)의 하부 일측에는 제3회수배관(322)이 연결되며, 제3회수배관(322)은 제1순환수조(412)에 연결되고, 제1순환수조(412)에 저장된 물은 제1순환펌프(414)에 의해 제3상부분사관(318)으로 공급된다.
따라서 황산 수용액에 의해 기액반응된 바이오가스 또는 악취가스는 제3상부세정실(310)을 따라 상방으로 이동하여 제3배출관(304)으로 배출되는 과정에서 물에 의해 세정되어 황산 수용액이 제거된다.
이때 제3분리격판(306)의 상측에는 일정높이의 제3폴링층(324)이 설치되어 바이오가스 또는 악취가스와 물의 접촉면적을 확대시켜 접촉시간을 늘려 세정 효과를 극대화시키게 된다.
그리고 제3상부분사관(318)의 상측에는 제3엘리미네이트(326)가 설치되어 기액반응에 의해 바이오가스 또는 악취가스에 포함된 황산 수용액의 미분성분들과 물방울을 분리하게 된다.
단, 제3배출관(304)의 직전에 원심력을 이용하는 제3기액분리기(328)가 더 설치되어 제3엘리미네이트(326)와 함께 2중으로 수산화나트륨 수용액의 미분성분들과 수분을 배출되는 가스로부터 분리하여 최종적으로 정제된 가스성분만을 외부로 배출하게 된다.
한편, 제3상부세정실(310)에서 제3상부분사관(318)을 통해 분사된 물을 다시 사용할 수 있도록 제3회수배관(322)을 통해 제1순환수조(412)로 회수된다.
그리고 제3세정탑(300)의 일측에는 세정실 내부를 투시할 수 있는 제3점검창(330)이 별도로 설치되어 약액 분사 및 폴링 상태 등이 점검 가능하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비는 바이오가스 또는 악취가스를 제1세정탑과 제2세정탑 및 제3세정탑을 차례대로 통과시키는 과정에서 물, 차아염소산나트륨 수용액, 수산화나트륨 수용액, 황산 수용액을 분사하여 기액반응을 유도하여 수세공정, 2회의 탈황공정 및 탈암모니아공정을 행함으로써 바이오가스 또는 악취가스에 포함된 유기성 분진, 유해가스, 물에 용해되는 가스성분, 황화수소, 암모니아 등을 약 90% 이상 분리 제거하여 바이오가스의 경우 바이오가스의 주종인 메탄의 순도를 높일 수 있고 악취가스의 경우 고농도의 악취가스성분을 대폭 제거하여 악취저감 효과를 높일 수 있다.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.
100: 제1세정탑
102: 제1유입관
104: 제2배출관
106: 제1분리격판
108: 제1하부세정실
110: 제1상부세정실
112: 제1사이클론
114: 제1하부분사관
116: 제1하부분사노즐
118: 제1상부분사관
120: 제1상부분사노즐
122: 제1회수배관
124: 제1폴링층
126: 제1엘리미네이트
128: 제1기액분리기
130: 제1점검창
200: 제2세정탑
202: 제2유입관
204: 제2배출관
206: 제2분리격판
208: 제2하부세정실
210: 제2상부세정실
212: 제2사이클론
214: 제2하부분사관
216: 제2하부분사노즐
218: 제2상부분사관
220: 제2상부분사노즐
222: 제2회수배관
224: 제2폴링층
226: 제2엘리미네이트
228: 제2기액분리기
230: 제2점검창
300: 제3세정탑
302: 제3유입관
304: 제3배출관
306: 제3분리격판
308: 제3하부세정실
310: 제3상부세정실
312: 제3사이클론
314: 제3하부분사관
316: 제3하부분사노즐
318: 제3상부분사관
320: 제3상부분사노즐
322: 제3회수배관
324: 제3폴링층
326: 제3엘리미네이트
328: 제3기액분리기
330: 제3점검창
410: 물공급라인
412: 제1순환수조
414: 제1순환펌프
420: 차아염소산나트륨공급라인
422: 제2순환수조
424: 제2순환펌프
430: 수산화나트륨공급라인
432: 제3순환수조
434: 제3순환펌프
440: 황산공급라인
442: 제4순환수조
444: 제4순환펌프
450: 가스저장조
102: 제1유입관
104: 제2배출관
106: 제1분리격판
108: 제1하부세정실
110: 제1상부세정실
112: 제1사이클론
114: 제1하부분사관
116: 제1하부분사노즐
118: 제1상부분사관
120: 제1상부분사노즐
122: 제1회수배관
124: 제1폴링층
126: 제1엘리미네이트
128: 제1기액분리기
130: 제1점검창
200: 제2세정탑
202: 제2유입관
204: 제2배출관
206: 제2분리격판
208: 제2하부세정실
210: 제2상부세정실
212: 제2사이클론
214: 제2하부분사관
216: 제2하부분사노즐
218: 제2상부분사관
220: 제2상부분사노즐
222: 제2회수배관
224: 제2폴링층
226: 제2엘리미네이트
228: 제2기액분리기
230: 제2점검창
300: 제3세정탑
302: 제3유입관
304: 제3배출관
306: 제3분리격판
308: 제3하부세정실
310: 제3상부세정실
312: 제3사이클론
314: 제3하부분사관
316: 제3하부분사노즐
318: 제3상부분사관
320: 제3상부분사노즐
322: 제3회수배관
324: 제3폴링층
326: 제3엘리미네이트
328: 제3기액분리기
330: 제3점검창
410: 물공급라인
412: 제1순환수조
414: 제1순환펌프
420: 차아염소산나트륨공급라인
422: 제2순환수조
424: 제2순환펌프
430: 수산화나트륨공급라인
432: 제3순환수조
434: 제3순환펌프
440: 황산공급라인
442: 제4순환수조
444: 제4순환펌프
450: 가스저장조
Claims (5)
- 유기성 폐기물의 에너지화하는 공정에서 발생하는 바이오가스 또는 환경시설에 발생하는 발생하는 악취가스에 포함된 고농도의 암모니아와 황화수소를 제거하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비에 있어서,
가스저장조에 저장된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 압송하여 공급하는 송풍기;
상기 송풍기의 후단에 직렬로 연결되고 상기 송풍기에 의해 공급되는 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 1차 세정되는 제1세정탑;
상기 제1세정탑의 후단에 직렬로 연결되고 수세된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 내부에서 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 2차 세정되는 제2세정탑; 및
상기 제2세정탑의 후단에 직렬로 연결되고 탈황된 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스가 하부에서 유입되어 내부에서 법선방향으로 회전하여 상부로 배출되는 과정에서 상하로 구획된 두 개의 세정실을 차례대로 통과하면서 각 세정실 상측에서 각각 분사하는 세정액으로 3차 세정되는 제3세정탑;으로 구성되어,
상기 세정액의 선택에 따라 적어도 한 번 이상의 수세공정과 탈황공정 및 탈암모니아공정을 행하여 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 습식으로 정제하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비. - 제1항에 있어서,
상기 제1세정탑은
제1분리격판에 의해 상하로 구획된 제1상부세정실과 제1하부세정실과,
상기 제1하부세정실의 하부에 설치되어 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 상방으로 선회시키는 제1사이클론과,
상기 제1하부세정실에 설치되고 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스에 물을 분사하는 제1하부분사관과,
상기 제1하부세정실의 하부에 구비되고 물공급라인에 연결되어 상기 제1하부분사관에서 분사된 상기 물을 회수하고 상기 제1하부분사관으로 물을 공급하는 제1순환수조와,
상기 제1상부세정실에 설치되고 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스에 차아염소산나트륨 수용액을 분사하는 제1상부분사관과,
상기 제1분리격판의 상측에 설치되어 기액접촉면적을 확대시키는 제1폴링층과,
상기 제1상부분사관의 상측에 설치되어 기액분리 기능을 하는 제1엘리미네이트와,
상기 제1상부세정실의 하부 일측에 구비되어 상기 제1상부분사관에서 분사된 상기 차아염소산나트륨 수용액을, 상기 물공급라인 및 차아염소산나트륨공급라인에 연결되어 상기 제1상부분사관으로 상기 차아염소산나트륨 수용액을 공급하는 제2순환수조로 회수하는 제1회수배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비. - 제1항에 있어서,
상기 제2세정탑은
제2분리격판에 의해 상하로 구획된 제2상부세정실과 제2하부세정실과,
상기 제2하부세정실의 하부에 설치되어 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 상방으로 선회시키는 제2사이클론과,
상기 제2하부세정실에 설치되고 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스에 수산화나트륨 수용액을 분사하는 제2하부분사관과,
상기 제2하부세정실의 하부에 구비되고 상기 제2하부분사관에서 분사하는 상기 수산화나트륨 수용액을 회수하고 상기 물공급라인과 상기 수산화나트륨공급라인에 연결되어 상기 수산화나트륨 수용액을 상기 제2하부분사관으로 공급하여 제3순환수조와,
상기 제2상부세정실에 설치되고 상기 제3순환수조에 연결되어 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스에 상기 수산화나트륨 수용액을 분사하는 제2상부분사관과,
상기 제2분리격판의 상측에 설치되어 기액접촉면적을 확대시키는 제2폴링층과,
상기 제2상부분사관의 상측에 설치되어 기액분리 기능을 하는 제2엘리미네이트와,
상기 제2상부세정실의 하부 일측에 구비되어 상기 제2상부분사관에서 분사된 상기 상기 수산화나트륨 수용액을 제3순환수조로 회수하는 제2회수배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비. - 제1항에 있어서,
상기 제3세정탑은
제3분리격판에 의해 상하로 구획된 제3상부세정실과 제3하부세정실과,
상기 제3하부세정실의 하부에 설치되어 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스를 상방으로 선회시키는 제3사이클론과,
상기 제3하부세정실에 설치되고 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스에 황산 수용액을 분사하는 제3하부분사관과,
상기 제3하부세정실의 하부에 구비되고 상기 제3하부분사관에서 분사하는 상기 황산 수용액을 회수하고 상기 물공급라인과 상기 황산공급라인에 연결되어 상기 황산 수용액을 상기 제3하부분사관으로 공급하여 제4순환수조와,
상기 제3상부세정실에 설치되고 상기 제1순환수조에 연결되어 상기 바이오가스 또는 상기 악취가스에 상기 물을 분사하는 제3상부분사관과,
상기 제3분리격판의 상측에 설치되어 기액접촉면적을 확대시키는 제3폴링층과,
상기 제3상부분사관의 상측에 설치되어 기액분리 기능을 하는 제3엘리미네이트와,
상기 제3상부세정실의 하부 일측에 구비되어 상기 제3상부분사관에서 분사된 상기 물을 제1순환수조로 회수하는 제3회수배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비. - 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 세정탑의 상부세정실 상측에는
원심력을 이용하는 기액분리기가 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 악취가스 습식 정제 설비.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102009996B1 (ko) * | 2018-12-28 | 2019-08-12 | 한라오엠에스 주식회사 | 바이오가스 탈황 방법 및 장치 |
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