KR20190095785A - 개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측에서 가스가 유입되는 유입구와 타측에서 처리된 가스를 배출하는 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 상기 가스유입라인과 연통하는 가스유동로; 상기 가스유동로와 상부에서 연통하며 개질활성탄이 충진된 상부여과층; 상기 가스유동로와 하부에서 연통하며 개질활성탄이 충진된 하부여과층; 상부여과층을 통과한 가스와 하부여과층을 통과한 가스가 유동하여 상기 가스배출라인으로 배출토록 하는 처리가스유동로;를 포함하는 활성탄흡착탑을 포함하는 개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템에 관한 것이다.

Description

개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템{A SYSTEM FOR DEODORIZING USING ACTIVATED CARBON}

본 발명은 하수처리장 등 환경기초시설에서 발생하는 악취를 제거하는 탈취 시스템에 관한 것으로서, 개질활성탄을 사용한 활성탄흡착탑이 포함되도록 하여 유지 및 관리가 용이하도록 하면서 악취가스로부터 악취원의 제거효율을 높이도록 하는 시스템에 관한 것이다.

지속적인 경제발전과 산업화로 인하여 오염물질의 배출량도 지속적으로 증가하고 있으며, 이러한 오염물질의 종류도 점차 다양화되고 있다. 특히, 분뇨 처리장, 오폐수 처리장 및 각종 공장에서 발생되는 악취가스에는 황화수소(H₂S), 머캅탄(R-SH), 암모니아(NH₃) 및 아민류(RNH₂), 휘발성 유기화합물(VOC) 등이 있으며, 이들 악취가스들은 통상적으로 인체 흡입 시 두통이나 불쾌감을 유발하게 된다.

따라서, 다각적인 방면에서 악취가스를 제거하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 그에 따른 많은 악취 처리 기술이 공지되어 있다. 현재 사용되고 있는 악취가스 처리 기술로는 크게 물리적 처리방법, 화학적 처리방법 및 생물학적 처리방법으로 분류된다.

물리적 처리방법으로는 활성탄흡착탑이 알려져 있으며, 이러한 활성탄흡착탑은 다공의 활성탄을 내부에 충진하여 유입된 악취가스에 포함된 악취물질을 활성탄에 흡착함으로써, 정화된 가스만을 흡착탑 외부로 배출하는 장치이다.

한편, 아래 선행기술문헌에서 언급하고 있는 대한민국 등록특허공보 제10-1130323호에서는 가스를 정화하는 활성탄 흡착탑으로서, 활성탄 흡착탑의 외부에서 내부로 가스가 유입되는 유입구와, 유입구를 통해 유입된 가스가 유동하는 유입로와, 유입로를 중심으로 상부에 위치하는 상부 활성탄층과, 유입로를 중심으로 하부에 위치하는 하부 활성탄층과, 상부 활성탄층을 통과한 가스가 유동하는 상부 유동로와, 하부 활성탄층을 통과한 가스가 유동하는 하부 유동로와, 각 유동로들을 따라 유동한 가스가 외부로 배출되도록 형성된 배출구를 포함하며, 상부 활성탄층은 유입로 상부에 점착성 활성탄이 충진되고 점착성 활성탄의 상부에 비점착성 활성탄이 충진되며, 하부 활성탄층은 유입로 하부에 점착성 활성탄이 충진되고 점착성 활성탄의 하부에 비점착성 활성탄이 충진된 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착탑을 제시하고 있다.

그러나 상기 기술의 경우 고온의 악취가스 처리에 있어 활성탄 연소에 의한 처리성능 저하의 문제, 운전중 활성탄 간 충돌 등에 의해 활성탄의 파손 및 이에 의한 처리성능 저하, 유지 및 관리의 비용이성 등의 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1130323호

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 개질활성탄을 사용한 활성탄흡착탑이 포함되도록 하여 유지 및 관리가 용이하도록 하면서 악취가스로부터 악취원의 제거효율을 높이도록 하는 시스템을 제공하고자 함이다.

본 발명의 개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템(이하 "본 발명의 시스템"이라함)은, 일측에서 가스가 유입되는 유입구와 타측에서 처리된 가스를 배출하는 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 상기 유입구와 연통하는 가스유동로; 상기 가스유동로와 상부에서 연통하며 개질활성탄이 충진된 상부여과층; 상기 가스유동로와 하부에서 연통하며 개질활성탄이 충진된 하부여과층; 상부여과층을 통과한 가스와 하부여과층을 통과한 가스가 유동하여 상기 배출구로 배출토록 하는 처리가스유동로;를 포함하는 활성탄흡착탑을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 개질활성탄은 표면에 탄화규소 피막이 도포된 활성탄인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 활성탄흡착탑 전단에는, 하단에 가스가 유입되는 유입구와 상단에 처리된 가스를 배출하는 배출구가 형성된 탈취조; 상기 탈취조 내부에 복수의 공극을 가진 메디아가 충진된 탈취층; 상기 탈취층에 보급수를 분사하는 분무기;를 포함하는 전처리장치가 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 전처리장치에는 전기분해조가 구성되어 상기 분무기로 전해수를 공급하여 탈취층에 전해수를 분사토록 하며, 상기 탈취조에는 상기 탈취층이 형성된 위치에 광조사수단이 구성되고, 상기 탈취층 내부에는 복수의 광반사봉이 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 광반사봉에는 상기 광반사봉과 직교하면서 곡면을 형성하는 플레이트가 하나 이상 형성됨을 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 시스템은 개질활성탄이 충진된 활성탄흡착탑이 사용되어 악취원의 흡착효율이 우수하며 내구성이 우수하여 유지 및 관리가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 시스템은 탈취장치로서 바이오트리클링필터 및 활성탄흡착탑에 의해 생물학적, 물리적방식을 병용할 수 있는 바, 악취제거효율 및 운전효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 구성인 활성탄흡착탑을 나타내는 측단면도이고,
도 2는 본 발명의 시스템의 일 실시예를 나타내는 블록도이고,
도 3은 도 2에 있어 전처리장치를 나타내는 측단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 구성인 전처리장치의 일 실시예를 나타내는 측단면도이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 시스템(1)은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 일측에서 가스가 유입되는 유입구(111)와 타측에서 처리된 가스를 배출하는 배출구(112)가 형성된 하우징(11); 상기 하우징(11) 내부에 상기 유입구(111)와 연통하는 가스유동로(12); 상기 가스유동로(12)와 상부에서 연통하며 개질활성탄이 충진된 상부여과층(13); 상기 가스유동로(12)와 하부에서 연통하며 개질활성탄이 충진된 하부여과층(14); 상부여과층(13)을 통과한 가스와 하부여과층(14)을 통과한 가스가 유동하여 상기 배출구(112)로 배출토록 하는 처리가스유동로(15);를 포함하는 활성탄흡착탑(10)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 활성탄흡착탑(10)의 내부에는 상부여과층(13)과 하부여과층(14)이 구성되어 상하로 위치하며, 상부여과층(13)과 하부여과층(14)의 사이에는 악취가스의 가스유동로(12)가 형성되어 하우징(11)의 유입구(111)를 통해 유입된 악취가스가 가스유동로(12)에서 상부에 위치한 상부여과층(13)과 하부에 위치한 하부여과층(14)을 통과하게 된다. 악취가스가 상부여과층(13) 및 하부여과층(14)을 통과하면서 악취가스에 포함된 악취물질은 흡착되는 것이다.

이와 같은 구조에 의해 상하방향으로 이동하는 악취가스가 수평하게 위치하여 활성탄이 충진된 상부여과층(13) 및 하부여과층(14)을 통과함에 따라 각 여과층(13, 14)의 전체적인 밀도가 균일하게 유지되도록 하여 악취가스가 여과층(13, 14)의 어느 부위를 통과하더라도 악취물질 흡착은 균일하게 이루어지도록 함에 따라 악취원의 제거효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

이렇게 상부여과층(13) 및 하부여과층(14)을 통과하여 악취원이 제거된 처리가스는 처리가스유동로(15)를 따라 유동한 후 하우징(11)의 배출구(112)로 배출되도록 하는 것이다.

이 과정에서 유입로(111)로 유입된 악취가스와 처리가스유동로(15)를 따라 유동하는 처리가스가 혼합되지 않도록 도 1에서 보는 바와 같이 가스유동로(12)와 처리가스유동로(15)를 구획하는 격벽(도면번호 도시되지 않음)이 형성되어야 한다.

한편 본 발명은 상기 구조에서 보는 바와 같이 유입된 악취가스가 상부여과층(13) 및 하부여과층(14)으로 분산 유입되도록 하여 유입되는 가스의 압력에 의해 각 여과층(13, 14)을 구성하는 활성탄의 깨짐 등 내구성 저하요인을 제어하도록 하는데 본 발명에서는 이러한 내구성을 더욱 배가시키기 위해 상부여과층(13) 및 하부여과층(14)에 개질활성탄이 충진되도록 한다.

예로 악취가스 내의 다이옥신은 소각로로부터 배출되는 고온(약 500℃이상)에서 가장 활성화되는데 이러한 고온상태에서 일반 활성탄을 통해 악취가스를 흡착하게 되면 고온의 가스에 의해 활성탄 자체가 연소되는 등 내열성 저하로 제대로 된 흡착기능이 발현될 수 없다.

또한 일반 활성탄의 경우 운전과정에서 활성탄 간 충돌 등에 의해 깨짐 등이 발생되는 문제가 있어 이 경우도 제대로 된 흡착효율을 기대할 수 없는 문제가 있다.

이에 본 발명에서는 내열성 및 강도를 보강할 수 있는 개질활성탄이 상부여과층(13) 및 하부여과층(14)에 충진되도록 하여 유지 및 관리의 용이성을 도모하고 악취원의 제거효율을 높이도록 한다.

이를 위해 본 발명에서는 상기 개질활성탄은 표면에 탄화규소 피막이 도포된 활성탄이 사용되도록 하는 예를 제시하고 있는 것이다.

상기 탄화규소는 매우 단단하고, 규소와 탄소의 결정성 화합물로 2500℃ 이상에서 분해된다. 고온강도가 높고, 내마모성, 내산화성, 내식성, 크랙 저항성 등의 특성이 우수한 성질을 갖고 있는 바, 활성탄 표면에 이러한 탄화규소 피막이 도포된 개질활성탄이 사용되도록 함으로써 고온에서도 활성탄의 흡착능이 발현되도록 하면서 운전중 발생되는 활성탄 간의 충돌 등에 의한 깨짐, 마모 등에 의해 내구성 저하, 흡착능 저하의 문제를 해결토록 하는 것이다.

상기 개질활성탄 즉 탄화규소 피막이 도포된 활성탄은 다양한 공지기술에 의해 제조될 수 있는데 일 예로 활성탄을 고온(약 300℃)의 건조로에서 규소 함유 사이클로부탄 기체에 노출시킴으써 활성탄 표면에 얇은 탄화규소 피막이 형성되도록 할 수 있다.

한편 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명의 시스템(1)은 상기에서 언급한 활성탄흡착탑(10) 전단에 전처리장치(20)가 구성되도록 하여 활성탄흡착탑(10)의 부하를 방지하면서 악취가스로부터 오염원(악취원)의 제거효율을 더욱 배가시키도록 하는 예를 제시하고 있다.

상기 전처리장치(20)는 도 3에서 보는 바와 같이 하단에 가스가 유입되는 유입구(211)와 상단에 처리된 가스를 배출하는 배출구(212)가 형성된 탈취조(21); 상기 탈취조(21) 내부에 복수의 공극을 가진 메디아가 충진된 탈취층(22); 상기 탈취층(22)에 보급수를 분사하는 분무기(23);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 바람직하게는 상기 탈취조(21) 하부에는 도면번호가 도시된 바는 없으나 집수탱크가 위치하며 집수탱크에 저장된 보급수를 분무기(23)를 통해 분사하고, 분사되어 탈취층(22)을 하향 통과하여 상기 집수탱크에 저장된 물을 재 분사할 수 있도록 도면번호가 도시된 바는 없으나 순환라인 구성된다. 이렇게 순환라인이 집수탱크 및 분무기(23)와 연결되어 탈취조(21) 내부의 습도 유지 및 미생물의 성장에 필요한 수분을 제공한다.

상기 탈취조(21)는 수직 대향류 탑 구조로서, 탈취조(21)의 하부에 장착된 유입구(211)를 통해 악취가스가 유입된 후 상부로 유동하면서 탈취조(21)의 내부에 설치된 탈취층(22)을 통과한다. 탈취층(22)은 메디아가 충진된 구조이다.

메디아는 복수의 공극을 형성하는 다양한 공지의 재질과 구조가 사용될 수 있는데 상부에서 분사된 보급수와 악취가스가 접하여 악취가스가 보급수에 수용되어 액상화 되는 것을 촉진하는 기능을 수행한다.

이와 같이 악취가스가 보급수에 수용되어 액상화 되었을 때에 미생물이 수용된 악취물질을 분해하기가 용이하게 되는 것이다. 즉 황화수소 등 수용성 악취발생물질의 분해에 효율적이다.

상기 분무기(23)에서 분사된 보급수는 하부에 위치한 탈취층(22)을 통해 탈취조(21) 아래로 유동한다. 앞서 설명한 바와 같이, 메디아에서 악취가스의 악취물질이 보급수에 수용되며, 미생물에 의해 악취물질이 분해된다. 이와 같이 악취가스는 탈취층(22)을 통과하면서 미생물에 의해 악취물질이 분해되고, 악취물질이 제거되는 것으로 이렇게 처리된 가스는 탈취조(21)의 배출구(212)를 통해 배출된다.

한편 상기 전처리장치(20)는 상기에서 보는 바와 같이 생물반응을 통해 악취가스로부터 악취원을 제거토록 하는 것인데 이에 산화제 등 화학적 기재를 더 첨가하는 경우 악취원의 제거효율을 높일 수 있으나 화학적 기재의 경우 2차 오염을 유발할 수 있는 문제가 있는 바, 이에 본 발명에서는 화학적 기재 없이 전해수를 분무함으로써 악취가스로부터 악취원의 제거효율을 배가시키는 실시 예를 더 제시하고 있다.

본 실시 예는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 전처리장치(20)에 전기분해조(25)가 구성되도록 하여 상기 분무기(23)로 전해수를 공급토록 함으로써 탈취층(22)에 전해수가 분사되도록 하는 것이다.

이렇게 전해수가 탈취층(22)에 분무되도록 함으로써 악취가스에 포함되어 있는 유기물 등이 분해되도록 하는 것이다.

이에 더하여 이러한 전해수에 의한 분해효율을 배가시키기 위한 구성이 제시되고 있는 바, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 탈취조(21)에는 상기 탈취층(22)이 형성된 위치에 광조사수단(26)이 구성되도록 하여 상기 광조사수단(26)에 의해 탈취층(22)에 광이 조사되도록 하는 것이다.

이와 같이 광조사수단(26)에 의해 탈취층(22)에 광이 조사되도록 함으로써 탈취층(22)에서 전해수에 의한 유기물 등의 분해효율을 배가시키도록 하는 것이다.

그런데 이러한 광조사수단(26)은 상기 탈취조(21)의 내주연에 형성되어 광이 조사되도록 함에 따라 탈취층(22)의 내부에 위치하는 메디아에는 광조사수단(26)에 의한 광이 미치지 못하는 문제가 있는 수 있는데 이에 본 실시예에서는 상기 탈취층(22) 내부에는 복수의 광반사봉(222)이 구성되도록 하여 광조사수단(26)에 의해 조사되는 광이 광반사봉(222)에 의해 반사되도록 하여 탈취층(22) 전체에 광이 균일하게 전달되도록 함으로써 적은 에너지에 의해서도 전해수 분해효율을 배가시키도록 하는 것이다.

상기 광반사봉(222)은 빛의 반사율이 높은 재질을 사용하면 그 재질을 한정하지는 않는다. 또한 상기 광반사봉(222)은 도면에 도시된 바는 없으나 원형의 단면을 가지도록 하여 광조사수단(26)에 의해 조사되는 빛이 다방향으로 반사되도록 하여 광이 균일하게 탈취층(22)으로 전달되도록 하는 것이 타당하다.

상기 광반사봉(222)은 도 4에서 보는 바와 같이 메디아를 상,하로 받치는 한쌍의 받침프레임(221)을 상호 연결토록 하는 구조로 구성되어 탈취층(22)의 형상을 유지하는 기능이 발현되도록 한다.

이에 더하여 도 4에서 보는 바와 같이 상기 광반사봉(222)에는 상기 광반사봉(222)과 직교하면서 곡면을 형성하는 플레이트(223)가 하나 이상 형성되도록 하는데 이렇게 플레이트(223)가 구성되도록 하는 이유는 광반사봉(222)에서 상기 플레이트(223)가 탈취층(22)을 형성하는 메디아 사이로 높이별로 게재되도록 하여 메디아 간에 높이별로 수평방향으로 가압력이 발생되도록 함으로써 탈취층(22)에서 높이별로 사용중 메디아 밀도가 달라지는 것을 방지토록 하기 위한 것이다.

즉 탈취층(22) 높이에 따른 메디아 밀도를 균일하게 하여 악취원의 균일한 분해가 이루어지도록 하는 것이다.

또한 상기 플레이트(223)는 도면에서 보는 바와 같이 광반사봉(222)에서 점점 외측으로 직경이 작아지는 형상으로 단면이 오목한 곡면이 형성되도록 하는 구조를 가지도록 함으로써 광조사수단(26)에 의한 광의 반사각도를 다방향으로 조사되도록 하여 탈취층(22)에 균일하게 광이 조사되도록 하는 것이다.

즉 광반사봉(222)에 의해 횡방향으로 다방향으로 광이 반사되도록 하는 것에 더하여 플레이트(223)에 의해 종방향으로 다방향으로 광이 반사되도록 하여 결국 탈취층(22)에서 전해수의 분해효율을 배가시키도록 하는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 본 발명의 시스템 10 : 활성탄흡착탑
20 : 전처리장치

Claims (5)

1. 일측에서 가스가 유입되는 유입구와 타측에서 처리된 가스를 배출하는 배출구가 형성된 하우징;
   상기 하우징 내부에 상기 가스유입라인과 연통하는 가스유동로;
   상기 가스유동로와 상부에서 연통하며 개질활성탄이 충진된 상부여과층;
   상기 가스유동로와 하부에서 연통하며 개질활성탄이 충진된 하부여과층;
   상부여과층을 통과한 가스와 하부여과층을 통과한 가스가 유동하여 상기 가스배출라인으로 배출토록 하는 처리가스유동로;
   를 포함하는 활성탄흡착탑을 포함하는 개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 개질활성탄은 표면에 탄화규소 피막이 도포된 활성탄인 것을 특징으로 하는 활성탄흡착탑을 포함하는 개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 활성탄흡착탑 전단에는,
   하단에 가스가 유입되는 유입구와 상단에 유입된 가스를 배출하는 배출구가 형성된 탈취조;
   상기 탈취조 내부에 복수의 공극을 가진 메디아가 충진된 메디아층이 형성되는 탈취층;
   상기 탈취층에 보급수를 분사하는 분무기;
   를 포함하는 전처리장치가 포함되는 것을 특징으로 하는 개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 전처리장치에는 전기분해조가 구성되어 상기 분무기로 전해수를 공급하여 탈취층에 전해수를 분사토록 하며, 상기 탈취조에는 상기 탈취층이 형성된 위치에 광조사수단이 구성되고, 상기 탈취층 내부에는 복수의 광반사봉이 구성됨을 특징으로 하는 개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 광반사봉에는 상기 광반사봉과 직교하면서 곡면을 형성하는 플레이트가 하나 이상 형성됨을 특징으로 하는 개질활성탄을 이용한 악취제거 시스템.

Images