WO2022119238A1 - 모듈형 유해가스 제거장치 및 유해가스 제거방법 - Google Patents

모듈형 유해가스 제거장치 및 유해가스 제거방법 Download PDF

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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/122—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering using filter presses

Definitions

  • the present invention is a consistent process for all harmful gases and fine dust, including carbon dioxide, dioxin, etc., generated from incineration of household wastes, thermal power plants, incineration facilities, and the process of producing recycled oil using waste vinyl or waste nets, etc. It relates to a modular harmful gas removal device and a method for removing harmful gases that can be removed through
  • CCS Carbon Capture & Storage
  • CO 2 carbon dioxide
  • This method uses a small amount of the product and stores most of the rest deep underground, but it is not suitable for the domestic situation where there is no waste oil field mainly used for storage. Moreover, storage in abandoned oil fields is not a fundamental alternative because it can leak into the atmosphere at any time in the event of a tectonic shift or earthquake.
  • CaO quicklime
  • Calcium carbonate or sodium sulfate can be produced by reacting with slaked lime or quicklime through the CCU device in a thermal power plant or incinerator.
  • Various substances other than calcium carbonate or sodium sulfate are inevitably produced, and since these other products are mixed with calcium carbonate or sodium sulfate, it is difficult to industrially utilize the produced substances.
  • CCS and CCU are mainly limited to the removal of carbon dioxide (CO 2 ), they cannot remove all of the various harmful components included in the harmful gas emitted simultaneously with carbon dioxide, so they cannot be a fundamental alternative.
  • the present invention is to solve the above problems, and most of the components harmful to the human body, such as dioxins, as well as greenhouse gases that cause global warming such as carbon dioxide emitted from thermal power plants and waste incinerators are below the standard value (for example, An object of the present invention is to provide a modular harmful gas removal device and a method for removing harmful gases that can be removed by more than 99% treatment) and can also increase the amount of discharged gas.
  • a first aspect of the present invention for achieving the above object is a modular harmful gas removal device in which two or more unit modules are sequentially arranged to remove harmful components contained in harmful gases, wherein the unit modules include one or more types of harmful gases.
  • the modular harmful gas removal device is arranged in multiple stages and rotated by a perforated plate (a plate having a plurality of holes), and the injected harmful gas is decomposed into fine bubbles by a strong shearing force when passing through the holes to form a liquid phase It is present in the medium, and through this, the reactivity between the components contained in the liquid medium and the harmful components contained in the harmful gas is improved. Through this improved reactivity, the harmful components contained in the harmful gas are efficiently removed.
  • harmful gases are decomposed into fine gases through a perforated plate that is arranged in multiple stages and rotates, decomposition into fine bubbles is possible even when a large amount of gas is injected. It is suitable for the treatment of harmful gas.
  • the number of the perforated plate may be arranged in various numbers, such as 2, 3, 4, 5, 6 or more, depending on the height of the reaction tank and the height of the liquid medium.
  • the 'gas containing harmful components' is used to mean including all of the greenhouse gas that causes global warming, even if it is harmless to the human body, such as carbon dioxide, and components harmful to the human body such as dioxin and fine dust.
  • an edge of the perforated plate may be formed with a bent portion bent downward.
  • the part bent downward on the edge of the perforated plate is a spaced part between the perforated plate and the reaction tank, and it suppresses some leakage of harmful gases to parts other than the perforated plate, and it is possible to prevent the generation of harmful gases that do not form fine bubbles.
  • the bent portion is bent over the entire edge of the perforated plate, and is preferably bent to protrude downward by about 30 to 100 mm.
  • a bar extending to a predetermined length may be attached to the upper surface of the perforated plate.
  • a bar attached to the upper surface of the perforated plate functions to prevent the fine bubbles passing through the perforated plate from aggregating with each other so that the harmful gas can smoothly contact the liquid medium.
  • the number of the bars is not particularly limited.
  • the filter is disposed to be inclined in multiple stages at a predetermined interval inside the separation tank, and may include a nonwoven fabric. Due to the perforated plate rotating at high speed, a part of the liquid medium may exist in the reaction tank as fine droplets, and the fine droplets of the liquid medium are sent to the separation tank together with the treated harmful gas. In the separation tank, liquid medium droplets mixed with the treated harmful gas are filtered through a filter. The filtered liquid medium flows down along the inclined filter, so that the function of the filter is kept constant. In this case, it is preferable in terms of efficiency and cost that the filter includes a nonwoven fabric.
  • it may further include a vibrating means for vibrating the filter. This is because the liquid medium flows down along the inclined filter, but if the filter is mechanically vibrated, the liquid medium filtered by the filter can be removed more quickly.
  • the reaction tank may further include a pH measuring means for measuring the pH of the liquid medium, and a replenishment tank for replenishing the liquid medium according to the measurement result of the pH measuring means.
  • a pH measuring means for measuring the pH of the liquid medium
  • a replenishment tank for replenishing the liquid medium according to the measurement result of the pH measuring means.
  • a sludge outlet for discharging the precipitated reactants to the lower portion is formed in the lower portion of the reaction tank and the separation tank, and a sludge treatment unit for separating and recovering the liquid medium contained in the sludge discharged through the sludge outlet may include more.
  • a deodorizing means may be connected to the outlet of the separation unit of the unit module disposed last among the two or more unit modules. After the treatment of the harmful gas is completed through such a deodorizing means, it is possible to remove a component that has low toxicity but may cause discomfort.
  • the gas temperature control unit may further include a gas temperature control unit for adjusting the harmful gas injected into the reaction unit to a predetermined temperature.
  • the gas temperature control unit may include a heat exchanger for recovering heat contained in the noxious gas or a heater for heating the noxious gas. It is preferable to maintain the temperature of the harmful gas discharged through the gas temperature control unit at a relatively high temperature of, for example, about 60 to 80° C., since it is possible to increase the reaction efficiency of the gas in the reaction tank. On the other hand, when the temperature of the harmful gas is higher than the temperature range, it is possible to reduce energy costs by recovering waste heat.
  • a second aspect of the present invention for achieving the above object is a method for removing harmful gases using the above-described modular harmful gas removal device, and a plurality of To provide a harmful gas removal method in which unit modules are continuously connected and arranged, and the composition of the liquid medium injected into the reaction tank of each unit module is adjusted so that different harmful components can be removed from each unit module.
  • the harmful component to be removed when the harmful component to be removed is not removed below a predetermined value in the gas that has continuously passed through the plurality of unit modules, it is continuously passed through the plurality of unit modules until it is removed below the predetermined value.
  • Gas can be repeatedly passed using the plurality of unit modules. According to this method, if the concentration of harmful components contained in the harmful gas is high and it is difficult to lower it below the standard value with one treatment, the concentration of the harmful gas through the method of treating the firstly treated harmful gas with the same process from the beginning can lower
  • the concentration of a specific hazardous component to be removed when the concentration of a specific hazardous component to be removed is high, two or more unit modules for removing the specific hazardous component may be continuously disposed. If the concentration of a specific harmful component contained in the harmful gas is high, so it is difficult to treat it below the standard value with one treatment, and the rest can be treated below the standard value with one treatment, the process is repeated from the beginning to remove only the specific harmful component Since the efficiency is lowered, by arranging two or more unit modules capable of removing specific harmful components, the removal efficiency of harmful gases can be increased.
  • a third aspect of the present invention for achieving the above object is a modular harmful gas removal device in which two or more unit modules are continuously arranged to remove harmful components contained in harmful gases, wherein the unit modules include one or more types of harmful substances.
  • the physical reaction unit physical energy is applied to the mixture by applying pressure to form a vortex, and in the high-pressure reaction separation unit,
  • the unit module including the mixing reaction unit, the physical reaction unit, the high-pressure reaction separation unit and the recovery unit not only promotes the reaction of the harmful components contained in the harmful gas, but also enables repeated circulation work when necessary, so the discharge It is possible to efficiently and completely remove the harmful components contained in the gas to the target level.
  • the unit module may be configured from two to ten or more according to the type of incineration material or processing gas.
  • two or more of the plurality of unit modules can be continuously configured to react using the same catalyst according to the concentration of the exhaust gas, it can be easily applied to various gas treatments.
  • the mixing reaction unit includes a mixing tank and a stirrer installed inside the mixing tank, and an inlet is formed for introducing gas to one side of the mixing tank, and an outlet for discharging the mixture is formed on the other side of the mixing tank, , it is possible to make the gas injected into the inlet through the shear force by the rotation of the stirrer into fine bubbles.
  • micro-bubbles are formed through the shear force caused by the rotation of the stirrer, the reaction area of the gas containing harmful components is increased, thereby increasing the reaction efficiency.
  • a foaming device such as a micro-bubble device may be used alone or in combination with a stirrer.
  • the physical reaction unit includes a physical reaction tank and a spiral pipe disposed inside the physical reaction tank or a bent pipe having one or more bent parts, and is installed inside or outside the physical reaction tank to pressurize the mixture
  • a pressurizing means one side of the physical reaction tank is connected to the mixing reaction unit and an inlet connected to one end of the spiral pipe or bent pipe is formed, and at the other side is an outlet connected to the other end of the spiral pipe or the bent pipe is formed
  • the pressurizing means is arranged to be connected to the inlet of the physical reaction tank, and by pressurizing the mixture and injecting it into one end of the spiral pipe or the bent pipe, the mixture flows through the spiral pipe or the bent pipe while It may be adapted to form a vortex.
  • a bent pipe having one or more bent portions may be used instead of the spiral pipe.
  • the bending angle is preferably 90°, but when the bent inner angle is formed in the range of 15 to 165°, the desired effect can be obtained in the present invention. Since it is advantageous as the number of portions bent in the pipe increases, a plurality can be formed according to the length of the pipe. For example, the rectangular pipe bent by approximately 90° in the shape of the spiral pipe may be made into a spiral shape.
  • the cross-sectional shape of the spiral pipe or the pipe having a bent part may be formed in various shapes such as a circle, an ellipse, and a polygon.
  • the high-pressure reaction separation unit includes a high-pressure reaction separation tank and a bubble means installed inside the high-pressure reaction separation tank, and an inlet connected to the outlet of the physical reaction tank is formed on one side of the high-pressure reaction separation tank. and an outlet through which the discharged mixture is discharged is formed on the other side, and the mixture introduced into the inlet of the high-pressure reaction separation tank may be discharged through the bubble means.
  • Such a high-pressure reaction separation unit discharges the reactants generated between the liquid medium and the gas at high pressure through the mixing reaction unit and the physical reaction unit, so that the reaction is made by the energy applied to the discharge process and at the same time, the liquid medium and the gas can be easily separated.
  • the reactants are discharged to the sludge, the liquid medium is sent to the mixing reaction unit for reuse, and the gas including a part of the liquid medium in the state of microdroplets is sent to the recovery unit.
  • the recovery unit includes a recovery tank and a filter installed inside the recovery tank, and an inlet connected to the outlet of the high-pressure reaction separation tank is formed on one side of the recovery tank, and the other side has passed through the filter
  • an outlet through which gas is discharged is formed, fine droplets of the liquid medium contained in the gas are separated through the filter, and harmful components to be removed in the gas from which the fine droplets are separated remain in excess of a predetermined value It is sent to the inlet of the mixing reaction unit, and when the harmful component remains below a predetermined value, it can be sent to the deodorization unit as it is, or it can be sent to the mixing reaction unit of another unit module.
  • a sludge outlet for discharging the precipitated reactants to the lower portion may be formed in the lower portions of each of the mixing tank and the high-pressure reaction separation tank.
  • the liquid medium used in each unit module of the two or more unit modules may be adjusted according to the harmful component to be removed.
  • the harmful gas removal device has two or more unit modules, and sequentially selects a liquid medium having a reaction component suitable for each component contained in the harmful gas (for example, If there are four components to be removed, such as A, B, C, and D, and it is advantageous for the subsequent process to remove A first among A, B, C, and D, A is removed using the first unit module. Afterwards, it can be removed by prioritizing it among the remaining three) and, unlike existing technologies, it increases the removal efficiency of harmful gases and at the same time removes most of the harmful gases emitted from power plants or waste incinerators through a batch process. It has the effect of allowing it to be removed.
  • the gas temperature control unit may include a heat exchanger or a heater.
  • the energy required to control the gas temperature can be obtained through a heat exchanger through which the gas containing harmful components is introduced.
  • the temperature of the gas discharged through the gas temperature control unit may be in a very high temperature state. Then, by adding to the mixing reaction unit, the reaction efficiency of the gas can be further increased. When the temperature of the harmful gas is high, it is possible to reduce energy costs by recovering waste heat through the gas temperature control unit.
  • the gas temperature control unit may include a heat exchanger or a heater.
  • it may further include a harmful gas concentrating unit for concentrating the gas containing the at least one harmful component and providing it to the mixing reaction unit.
  • the overall efficiency of the noxious gas removal device can be increased.
  • a fourth aspect of the present invention for achieving the above object includes (a) a gas containing one or more harmful components and a component capable of forming a reactant by reacting with at least one of the one or more harmful components Creating a mixture by dividing the gas into microbubbles while mixing the liquid medium, (b) applying impact energy to the mixture by pressing and vortexing the mixture containing the divided microbubbles, (c) the impact energy Discharging the mixture to which was added and (d) removing the harmful gas comprising the step of separating the liquid medium contained in the gas of the discharged mixture, and to be removed from the gas separated in the step (d) If the harmful component is not removed below a predetermined value, the above steps (a) to (d) are repeatedly performed until the harmful component is removed below the predetermined value, to provide a method for removing harmful gas.
  • Steps (a) to (d) may be performed one or more times by using a liquid medium containing a component capable of forming a reactant by reacting with the other harmful gas component until removed by the furnace.
  • the mixing step may be divided into a multi-stage mixing tank for each liquid medium required for each reaction and contacted with the harmful gas, or may be contacted in such a way that it is cooked and selected according to a specific component included in the harmful gas and put into one mixing tank, and one reaction After this is finished, it may be repeatedly performed in consideration of the residual amount of harmful gas.
  • the introduced harmful gas uses a reagent containing an alkaline earth metal compound and an alkali metal compound or a complex compound of other metals, and in order to improve the reaction efficiency, each reaction gas included in the harmful gas is ordered in order to react differently Using a liquid medium containing have.
  • a liquid medium for the reaction for example, water, lime water, sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, aluminum hydroxide solution, magnesium hydroxide solution, etc. may be used.
  • harmful gases removed through the liquid medium for this reaction for example, carbon dioxide (CO 2, sulfur oxides (SO 2 , SO 3 ), nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), hydrogen chloride (HCl), formalin ( HCHO), ammonia (NH 3 ), benzene (C 6 H 6 ), hydrogen cyanide (HCN), and other harmful gases such as dioxin, and fine dust.
  • step (a) the gas containing the one or more harmful components is stirred in the liquid medium with a stirrer, thereby making a mixture in which the gas is divided into fine bubbles.
  • step (c) the mixture pressurized into the spiral pipe may be discharged through a bubble means.
  • the liquid medium in step (d), may be separated from the gas including the liquid medium sent from the high-pressure reaction separation unit to the recovery unit using a filter.
  • a pyrolysis process for producing recycled oil using carbon dioxide (CO 2 ) emitted from a thermal power plant and waste such as household waste, waste building materials and petrochemical products, and waste vinyl or waste nets for agriculture, etc.
  • FIG. 1 shows a unit module of a harmful gas removal apparatus according to Embodiment 1 of the present invention and a process flow in the unit module.
  • FIG. 2 shows a reaction unit constituting the unit module of FIG. 1 .
  • FIG 3 is a perspective view and a cross-sectional view of a perforated plate constituting the reaction unit.
  • FIG. 4 is a view illustrating a separation unit constituting the unit module of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a view showing a sludge treatment unit constituting the unit module of FIG.
  • FIG. 6 shows a harmful gas removal device to which a plurality of unit modules are connected.
  • Example 7 is a view showing a harmful gas removal device and process flow according to Example 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a mixing reaction unit constituting the harmful gas removal device of FIG.
  • FIG. 9 is a view showing a physical reaction unit constituting the harmful gas removal device of FIG.
  • FIG. 10 is a view showing a high-pressure reaction separation unit constituting the harmful gas removal device of FIG.
  • FIG. 11 is a view showing a recovery unit constituting the harmful gas removal device of FIG.
  • FIG. 12 is a view showing a sludge treatment unit constituting the harmful gas removal device of FIG.
  • FIG. 1 shows a unit module of a harmful gas removal device according to an embodiment of the present invention and a process flow in the unit module
  • FIG. 2 shows a reaction unit constituting the unit module of FIG. 1
  • FIG. 3 is a reaction It is a perspective view and a cross-sectional view of a perforated plate constituting a part
  • FIG. 4 is a view showing a separation unit constituting the unit module of FIG. 1
  • FIG. 5 is a view showing a sludge treatment unit constituting the unit module of FIG. 1 .
  • the unit module 100 of the harmful gas removal apparatus includes a temperature control unit 110 , a reaction unit 120 , a separation unit 130 , and a sludge treatment unit. (140) is included.
  • the temperature control unit 110 for example, when a high-temperature harmful gas is discharged, such as in an incinerator, lowering it to an effective reaction temperature of 60 ⁇ 80 °C, and heating it when the low-temperature harmful gas is discharged, and raising it to 60 ⁇ 80 °C It is a device for To this end, the temperature control unit 110 may include a heat exchanger or a heater. On the other hand, in one embodiment of the present invention, although the temperature control unit 110 is installed, the temperature control unit 110 is an optional optional that may not be installed when the temperature of the discharged harmful gas is discharged within the temperature range required for the reaction. is the composition
  • the upper cover 121a of the reaction tank 121 has a liquid medium supply port 121b for supplying a liquid medium, a chemical supply port 121c for supplying a treatment agent (catalyst) to be added to the liquid medium, and the reaction tank ( An outlet (121d) for discharging the harmful gas treated in 121) is formed.
  • a liquid medium recovery port 121e for inputting the liquid medium recovered from the separation unit 130 is formed on the side of the reaction tank 121 .
  • a noxious gas inlet 121f and a sludge outlet 121g for injecting noxious gas are formed in the lower portion of the reaction tank 121 .
  • the end of the harmful gas inlet (121f) is to be discharged through a plurality of radially arranged pipes.
  • the perforated plate 122 is formed of a circular plate having a plurality of fine holes 122a formed therein, and as seen in the cross-section, the edge of the disc has a bent portion downward ( 122b) is formed, so that the gas rising from the bottom to the top is not discharged through the separation of the perforated plate 122 and the reactor 121 .
  • a bar 122c is attached to the upper surface of the perforated plate 122 across the circular plate. The bar 122c passes through the rotating perforated plate 122 to prevent the divided microbubbles from aggregating again, thereby maintaining a wide contact area so that an efficient reaction between the harmful gas and the liquid medium can occur.
  • the perforated plate 122 are arranged at a predetermined interval, but the number of the perforated plate 122 is not particularly limited as long as it is two or more, but it is more preferable to arrange four or more.
  • the driving means 123 includes a driving motor 123a disposed on the cover 121a of the reaction tank 121 and a driving shaft 123b driven by the driving motor 123a.
  • the driving shaft 123b is connected to the plurality of perforated plates 122 arranged in multiple stages.
  • the separation unit 130 includes a separation tank 131 and a filter 132 installed inside the separation tank 131 .
  • An exhaust gas inlet 131a for injecting the gas discharged from the reaction tank 121 in communication with the outlet 121d of the reaction tank 121 is formed at one lower side of the separation tank 131 .
  • a sludge outlet (131c) for discharging the sludge collected in the is formed, respectively.
  • a gas outlet 131d for discharging the gas that has passed through the filter 132 in the separation tank 131 is formed on the upper side of the separation tank 131 .
  • the filter 132 is for removing fine droplets contained in the harmful gas processed in the reaction tank 121, and any filter capable of removing these may be used without limitation, for example, one made of a non-woven fabric. can be used
  • the filters 132 are inclined in multiple stages. This is because, when the filter 132 is disposed at an angle, the droplets filtered by the filter 132 easily flow off the filter 132 .
  • a vibration motor for quickly removing the filtered droplets from the filter may be installed.
  • the sludge treatment unit 140 includes a sludge stirring tank 141, a sludge stirring device 142, and a filter press 143 for separating the reactants and liquid medium contained in the sludge. is done
  • An inlet 141a communicating with the sludge outlets 121g and 131b of the reaction tank 121 and the separation tank 131 is formed at an upper portion of the sludge stirring tank 141, and a cone shape is formed at the lower portion
  • a sludge discharge unit 141b is formed, and a discharge port 141c is formed at the lower end of the sludge discharge unit 141b.
  • the sludge stirring device 142 includes a stirring motor 142a installed on the upper portion of the sludge stirring tank 141, and a stirring shaft 142b and stirring blades 142c installed in the sludge stirring tank 141. made including
  • the filter press 143 separates the liquid medium and the reactants by filtering the reactants from the stirred sludge with a filter and squeezing them.
  • the separated liquid medium is sent to the reaction unit 120 to be reused.
  • FIG. 6 shows a harmful gas removal device to which a plurality of unit modules are connected.
  • the harmful gas removal device according to the present invention consists of three unit modules connected in series.
  • a liquid medium for removing a specific component included in the harmful gas is injected into each of the unit modules 100, 100', 100''.
  • the harmful gas contains components A, B, and C to be removed
  • the first unit module 100 removes the component A included in the harmful gas
  • the second unit module 100' removes the B component.
  • all components to be removed can be removed in a consistent manner.
  • the gas processed by the third unit module 100 ′′ disposed at the end is connected to the deodorizing unit 200 to remove odor components included in the treated gas.
  • the deodorizing unit 200 is passed to remove the odor component contained in the exhaust gas. It is carried out when odor components remain in the air, and is not an essential device for carrying out the present invention.
  • FIG. 1 and 6 show a process in which noxious gas contained in the exhaust gas of the incinerator is removed through the noxious gas removal device according to an embodiment of the present invention by a line. With reference to this, the process performed in the unit module during the harmful gas removal process will be described.
  • each medium is introduced, and a specific component of the harmful gas in the reaction tank 121 A liquid medium capable of reacting with At this time, the liquid medium is injected so as to be at a higher position than the uppermost perforated plate 122 disposed in the reactor 121, preferably 2/3 or less of the height of the reactor, more preferably about 1/2 of the height of the reactor. adjust as much as possible.
  • the drug contains the component to be removed from the unit module among the harmful components (CO 2 , SO x , NO x , CO, HCl, HCHO, NH 3 , C 6 H 6 , HCN, dioxin, etc.)
  • At least one selected from catalysts such as 5 to 7 types of alkaline earth systems and alkali metal compounds with different pH values can be used to suit the reaction.
  • the driving motor 123a is operated to rotate the plurality of perforated plates 122 at high speed.
  • the exhaust gas whose temperature is controlled through the pretreatment process is injected into the liquid medium through the harmful gas inlet 121f formed in the reaction tank 121 .
  • the injected gas is discharged through a plurality of radially arranged tubes shown in FIG. 2 and rises by buoyancy.
  • Noxious gas rising in the liquid medium is divided into fine bubbles while passing through the perforated plate 122 located at the bottom rotating at high speed.
  • the liquid medium containing the divided bubbles is stirred by the bar 122c formed on the upper surface of the perforated plate 122, thereby preventing the divided bubbles from re-merging.
  • the primarily divided air bubbles are repeatedly divided into finer air bubbles while passing through the perforated plate 122 arranged in multiple stages.
  • a specific component contained in the harmful gas divided into fine bubbles as described above is removed by forming a reactant through a reaction between the component and a liquid medium containing the reactive component.
  • the perforated plate 122 rotating at high speed not only finely divides the bubbles, but also increases the activity of the reaction by applying a strong physical force to the bubbles.
  • the temperature in the reaction tank 121 is preferably maintained in the range of 60 ⁇ 80 °C, most of the fine dust contained in the harmful gas is precipitated and removed through contact with the liquid medium.
  • the gas discharged through the outlet 121d of the reaction tank 121 is pressurized and injected into the lower portion of the separation tank 131 through the exhaust gas inlet 131a.
  • the injected gas passes through the filter 132 made of nonwoven fabric by pressure, and in this process, the liquid medium contained in the gas is filtered and separated.
  • the liquid medium and the solid sediment are separated through the filter press 143 .
  • the separated liquid medium is sent to the reactor 121 to be reused.
  • the gas from which a specific component contained in the harmful gas has been removed over a certain level by passing through the filter 152 of the first unit module 100 is ⁇ pre-treatment process> of the second unit module 100';
  • the ⁇ reaction process> and the ⁇ separation process> other components included in the harmful gas are removed over a certain level, and the other components are included in the harmful gas from which the other components have been removed over a certain level through the second unit module 100'.
  • Noxious gas treatment is performed through the third unit module 100'' for removing another component that has been used for a certain amount or more.
  • the deodorization unit 200 When odor components are present in the gas from which harmful components have been removed through the above-described consistent process, the deodorization unit 200 is provided with a carbon filter to deodorize, and then discharges to the atmosphere.
  • FIG. 7 shows a harmful gas removal device according to Example 2
  • FIG. 8 shows a mixing reaction unit constituting the harmful gas removal device of FIG. 7
  • FIG. 9 is a physical reaction constituting the harmful gas removal device of FIG. part
  • FIG. 10 shows a high-pressure reaction separation unit constituting the harmful gas removal device of FIG. 7
  • FIG. 11 shows a recovery unit constituting the harmful gas removal device of FIG. 7
  • FIG. 12 is the harmful gas of FIG. It shows the sludge treatment unit constituting the removal device.
  • the harmful gas removal device includes one or more unit modules 300 , and the gas from which harmful gases are removed through the unit modules 300 . It comprises a deodorizing unit 400 for removing odor components.
  • the unit module 300 includes a temperature control unit 310 , a mixing reaction unit 320 , a physical reaction unit 330 , a high-pressure reaction separation unit 340 , a recovery unit 350 , and a sludge treatment unit 360 . is made including
  • the temperature control unit 310 is to lower the high-temperature gas discharged from the incinerator in FIG. 7 to a temperature that can be removed by efficiently reacting harmful components contained in the gas, for example, a heat exchanger may be used. .
  • a heat exchanger is used, but if the temperature of the gas to be treated is lower than the temperature effective for the reaction, the heater may be used alone or in combination.
  • the mixing reaction unit 320 includes a mixing tank 321 and a stirrer 322 installed in the mixing tank 321 .
  • An inlet 321a connected to the temperature control unit 310 and the liquid medium supply line is formed on the upper portion of the mixing tank 321 , and a cone-shaped sludge is discharged at the lower portion of the mixing tank 321 .
  • the part 321b is formed so that the reactants generated in the mixing tank 321 are precipitated and collected. This is discharged so that it can be transferred to the sludge treatment unit (360).
  • a mixture discharge port 321d for discharging the mixture generated in the mixing tank 321 is formed on one side slightly above the sludge discharge unit 321b.
  • stirrer 322 is a stirring motor 322a installed on the outer upper portion of the mixing tank 321 and a stirring shaft 322b connected to the stirring motor 322a and a plurality of stirring shafts 322b are formed along the It includes a stirring blade (322c).
  • the physical reaction unit 330 includes a physical reaction tank 331 and an impact pipe 332 installed inside the physical reaction tank 331 and extending spirally in the height direction.
  • An inlet 331a communicating with one end of the impact pipe 332 while communicating with the mixture outlet 321d of the mixing tank 321 is formed at one lower side of the physical reaction tank 331, and the physical reaction tank 331 ), an outlet (331b) communicating with the other end of the impact pipe (332) is formed on one upper side.
  • various shapes of structures capable of vortexing a fluid for example, a baffle, may be formed inside the impact pipe 332 .
  • a pressure motor 333 for strongly pressurizing the mixture is installed in the connection pipe between the mixture outlet 321d and the inlet 331a of the mixing tank 321 .
  • the high-pressure reaction separation unit 340 includes a high-pressure reaction separation tank 341 and a bubble means 342 installed inside the high-pressure reaction separation tank 341 .
  • An inlet 341a communicating with the outlet 331b of the physical reaction tank 331 is formed on one side of the upper portion of the high-pressure reaction separation tank 341, and the other side of the upper portion of the high-pressure reaction separation tank 341 is the A gas outlet (341b) for discharging the gas collected in the upper portion of the high-pressure reaction separation tank (341) is formed.
  • a sludge discharge part 341c having a cone shape is formed at the lower portion of the high-pressure reaction separation tank 341 so that the reactants generated in the high-pressure reaction separation tank 341 are precipitated and collected. , when it collects more than a certain amount, the reactants are discharged in the form of sludge through the sludge outlet 341d formed in the sludge discharge unit 341c to be transferred to the sludge treatment unit 360 .
  • a liquid medium outlet 341e capable of discharging a liquid medium is formed on a slightly upper portion of the sludge discharge unit 341c, and the liquid medium collected in the high-pressure reaction separation tank 341 is mixed with the reaction unit 320. It can be recycled and reused.
  • the mixture introduced through the inlet 341a passes through the bubble means 342 and is discharged to the high-pressure reaction separation tank 341 .
  • the recovery unit 150 includes a recovery tank 351 and a filter 352 installed inside the recovery tank 351 .
  • An inlet 351a communicating with the gas outlet 341b of the high-pressure reaction separation tank 341 is formed at one lower side of the recovery tank 351, and the filter 352 is at the upper portion of the recovery tank 351
  • An outlet 351b for discharging the gas passing through is formed.
  • a liquid medium outlet 351c for discharging the liquid medium containing the separated reactants is formed in the lower portion of the recovery unit 350 .
  • the filter 352 is for removing the liquid medium or unreacted substances contained in the gas provided from the high-pressure reaction separation tank 340, and any filter capable of removing them may be used without limitation.
  • the sludge treatment unit 360 includes a sludge stirring tank 361, a sludge stirring device 362, and a filter press 363 for separating the reactants and liquid medium contained in the sludge. is done In the upper portion of the sludge agitation tank 361, the mixing tank 321, the high-pressure reaction separation tank 341, and the sludge outlets 321c and 341d of the recovery tank 351 and the liquid medium outlet (351c) communicating with the inlet (351c) 361a) is formed, the sludge discharge part 361b made of a cone shape is formed at the lower part, and the discharge port 361c is formed at the lower end of the sludge discharge part 361b.
  • the sludge stirring device 362 includes a stirring motor 362a installed on the upper part of the sludge stirring tank 361, a stirring shaft 362b installed in the sludge stirring tank 361, and a stirring blade 362c ) is included.
  • the filter press 363 separates the liquid medium and the reactants by filtering the reactants from the stirred sludge with a filter and squeezing them. The separated liquid medium is sent to the mixing reaction unit 320 to be reused.
  • the deodorizing unit 400 includes at least one deodorizing unit including a deodorizing tank 410 and a carbon filter 420 installed inside the deodorizing tank 410 .
  • the deodorizing unit 400 is passed to remove the odor component contained in the exhaust gas, but the odor component is removed after the harmful gas is removed through the unit module 300 . It is performed when the component remains, and is not an essential device for carrying out the present invention.
  • FIG. 7 is a line showing a process in which noxious gas included in the exhaust gas of the incinerator is removed through the noxious gas removing device according to an embodiment of the present invention. With reference to this, the harmful gas removal process will be described.
  • harmful gases CO 2 , SO x , NO x , CO, HCl, HCHO, NH 3 , C 6 H 6 , HCN, dioxin, etc.
  • harmful gases While recovering heat from the exhaust gas of the incinerator through the heat exchanger of the temperature control unit 110, the temperature of the exhaust gas is maintained in a range of 60 to 80° C., which is a temperature suitable for a subsequent reaction process.
  • harmful components may be concentrated through a method such as a microcell water treatment method.
  • the temperature-controlled exhaust gas is introduced into the inlet 321a of the mixing tank 321 together with the liquid medium supplied through a separate line. After the exhaust gas and the liquid medium are added, they are strongly stirred using the stirrer 322 to finely divide the exhaust gas to form microbubbles, and some of the gases start to react with the reactant contained in the liquid medium.
  • the temperature in the mixing tank is preferably maintained in the range of 60 ⁇ 80 °C. Most of the fine dust can be removed by precipitation through contact with a liquid medium.
  • the reactants or fine dust deposits generated in the mixing process are precipitated in the sludge discharge unit 321b, and when a certain amount or more is collected, they are discharged through the sludge discharge port 321c.
  • the mixture of the inlet gas and the liquid medium formed by performing the mixing process for a predetermined time is injected through the inlet 331a formed in the lower part of the physical reaction tank 331 .
  • the mixture is pressurized and injected at a high pressure through the pressurizing motor 333, the mixture is vortexed while moving upward along the spiral impact pipe 332, and in this process, the mixture receives strong physical energy, It promotes the reaction between the microbubbles contained in the energetically active mixture and the reactant.
  • the temperature in the physical reaction tank 331 is preferably maintained in the range of 60 ⁇ 80 °C.
  • the mixture which has received strong physical energy through the impact process and whose reaction has been promoted, is discharged through the bubble means with a strong pressure inside the high-pressure reaction separation tank 341 .
  • the mixture thus discharged fills the inside of the high-pressure reaction separation tank 341, wherein the light gas is located at the top and the heavy liquid is located at the bottom.
  • the reactants generated in the mixture of the high-pressure reaction separation tank 341 are precipitated in the sludge discharge unit 341c, and when a certain amount or more is collected, they are discharged through the sludge discharge port 321c.
  • the temperature in the high-pressure reaction separation tank 341 is preferably maintained in the range of 60 ⁇ 80 °C.
  • the gas collected in the upper part of the high-pressure reaction separation tank 341 is injected into the inlet 351a formed at the lower part of the recovery tank 351, and the gas injected into the recovery tank 351 is filtered by pressure. and the liquid medium contained in the gas is separated in this process.
  • the liquid medium and the solid sediment are separated through the filter press 363 .
  • the separated liquid medium is sent to the mixing reaction unit 320 to be reused.
  • the deodorization unit 400 When odor components are present in the gas from which harmful components have been removed, the deodorization unit 400 is provided with a carbon filter to deodorize it, and then it is discharged to the atmosphere.
  • Table 1 below shows the results of treating harmful gases using the method according to Example 2 of the present invention.
  • the reaction liquid medium water, lime water, sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, etc. were used, and a separate harmful gas removal step was performed for each reaction liquid medium.

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Abstract

본 발명은 화력발전소나 소각시설 등에서 발생하는 배출가스에 포함된 미세먼지와 유해가스를 동시에 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유해가스 제거장치 방법은 2 이상의 단위 모듈이 연속적으로 배치된 모듈형 유해가스 제거장치를 사용하여 유해가스를 제거하는 방법으로, 상기 유해가스에 포함되는 유해성분 중에서 제거하고자 하는 성분에 맞추어 복수의 단위 모듈을 연속적으로 연결하여 배치하고, 각각의 단위 모듈의 반응조에 주입되는 액상매질의 조성을 서로 다르게 하여, 각각의 단위 모듈에서는 서로 다른 유해성분이 제거될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

모듈형 유해가스 제거장치 및 유해가스 제거방법
본 발명은 생활폐기물 등의 소각, 또는 화력발전소, 소각시설, 폐비닐이나 폐 그물 등을 이용하여 재생유를 생산하는 공정 등에서 발생하는 이산화탄소, 다이옥신 등을 포함한 일체의 유해가스와 미세먼지를 일관 공정을 통해 제거할 수 있는 모듈형 유해가스 제거장치와 유해가스 제거방법에 관한 것이다.
지구는 자정 능력이 있는 청정한 환경임에도 인류는 조금 더 편리한 생활을 영위하고자 새로운 물질을 만들게 되었고, 새로운 도구와 편의 수단을 발굴하고자 지하 깊은 곳에 저장된 화석연료를 사용하게 되었으며, 석유를 이용하여 에너지화 하고, 일부는 비닐과 플라스틱 도구를 만들고 화학제품을 제조하고 편의도구를 만드는데 필요한 소재를 제조하면서 다량의 온실가스와 유해가스가 만들어지고 있다. 이러한 온실가스와 유해가스는 인류가 지속 가능한 생존을 하려면 반드시 해결해야 할 과제이다.
온실가스의 처리와 관련하여, CCS(Carbon Capture & Storage)는 아민 또는 소석회를 이용하여 이산화탄소(CO2)를 포집한 후 저장하는 방식이다.
이 방식은 생성물을 소량 활용하고 나머지 대부분은 지하 깊은 곳에 저장하는 형태인데, 저장에 주로 사용되는 폐유전이 없는 국내의 실정에는 맞지 않다. 더욱이 폐유전에 저장하는 것도 지각변동, 지진 등이 발생하면 언제든 대기층으로 유출될 수 있으므로 근본적인 대안이 되지 못한다.
다른 방법으로, CCU(Carbon Capture and Utilization)는 주로 포집한 이산화탄소(CO2)를 물과 반응(CO2 + H2O = H2CO3)시켜 탄산을 만든 후 탄산을 CaO(생석회)와 반응시켜 CaCO3(탄산칼슘)을 만든다. 또한 이산화황(SO2)의 경우 NaCl과 반응(2SO2 + NaCl = Na2SO3)시켜 황산소다(가소제)를 만들어, 생성된 반응물을 산업적으로 활용한다.
이와 같이 화력발전소나 소각장에 CCU 장치를 통해 소석회나 생석회를 이용하여 반응시키면 탄산칼슘이나 황산소다를 만들 수 있지만, 실제 화력발전소나 소각장에서 배출되는 유해가스는 이산화탄소나 이산화황 외에 다양한 가스가 동시에 배출되므로 탄산칼슘이나 황산소다 외에 다른 다양한 물질이 생성될 수밖에 없고 이들 다른 생성물이 탄산칼슘이나 황산소다에 혼합된 상태가 되기 때문에 생성된 물질을 산업적으로 활용하는데 어려움이 있다.
이와 같이 탄산칼슘이나 황산소다 등을 생산한다 할지라도 다양한 부반응물이 생성될 수 있어 이를 제거하기 위한 플랜트 구축비용이 높아질 뿐 아니라, 기존의 시스템으로는 유해한 성분을 안전한 수준으로 제거하는 것이 불가능하다. 더욱이 CCS와 CCU는 주로 이산화탄소(CO2)의 제거에 국한되어 있기 때문에, 이산화탄소와 동시에 배출되는 유해가스에 포함되는 다양한 유해 성분을 모두 제거할 수 없어 근본적인 대안이 될 수 없다.
즉, 기존에 개발된 CCS와 CCU 기술은 온실가스와 유해가스를 동시에 소멸시키기 위한 수단이 아니라 특정 가스만을 제거하기 위해 개발된 것이므로, 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 염화수소(HCl), 포르말린(HCHO), 암모니아(NH3), 벤젠(C6H6), 시안화수소(HCN), 다이옥신 등 온실가스와 다양한 유해성분이 포함되는 배출가스에 포함된 대부분의 성분을 인체에 큰 영향을 주지 않는 수준으로 저감시키는 것이 불가능하다.
또한, 유해가스를 제거하는 수단으로 널리 이용되고 있는 스크러버 방식은 처리효율이 ±90％ 정도로 고농도　또는 복합가스 처리에는 부적합하며, 더욱이 CO2는　처리하지　못하는　단점이　있다．
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 화력발전소, 쓰레기 소각장 등에서 배출되는 이산화탄소와 같은 지구온난화를 유발하는 온실가스는 물론, 다이옥신과 같이 인체에 유해한 성분의 대부분을 기준치 이하(예를 들어, 99% 이상 처리)로 제거할 수 있으면서, 배출되는 가스의 처리량도 증대시킬 수 있는 모듈형 유해가스 제거장치와 유해가스 제거방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면은, 2 이상의 단위 모듈이 연속적으로 배치되어 유해가스에 포함된 유해성분을 제거하는 모듈형 유해가스 제거장치로, 상기 단위 모듈은, 1종 이상의 유해성분을 포함하는 유해가스와 상기 1종 이상의 유해성분 중 적어도 1종과 반응하여 반응물을 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상매질을 혼합하여 반응시켜 상기 유해가스에 포함된 유해성분을 제거하는 반응부와, 상기 반응부에 의해 처리된 유해가스를 수용하여 상기 처리된 유해가스에 액적 상태로 포함된 액상매질을 분리하는 분리부를 포함하고, 상기 반응부는 상기 액상매질을 수용하는 반응조와, 상기 반응조의 하측에 형성되며 상기 유해가스를 주입하는 주입구와, 상기 주입구의 상측에 소정간격을 두고 다단으로 배치되는 복수의 타공판과, 상기 복수의 타공판을 회전 구동시켜 주입되는 유해가스를 미세 기포로 분할시킴과 동시에 물리적 충격을 가하는 구동수단과, 상기 반응조의 일측에 형성되며 회전 구동되는 복수의 타공판과 액상매질을 통과하여 처리된 유해가스를 배출하는 배출구를 포함하고, 상기 분리부는 처리된 유해가스를 수용하는 분리조와, 상기 분리조의 일측에 형성되며 처리된 유해가스를 주입하는 주입구와, 상기 주입구로부터 소정 거리 이격되어 배치되며 상기 처리된 유해가스에 포함되는 상기 액적 상태의 액상매질을 분리하는 필터와, 상기 분리조의 타측에 형성되며 상기 필터를 통과한 기체를 배출하는 배출구를 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치를 제공하는 것이다.
상기 모듈형 유해가스 제거장치는, 다단으로 배치되어 회전하는 타공판(다수의 구멍이 형성되어 있는 판)에 의해, 주입된 유해가스는 상기 구멍을 통과할 때 강한 전단력에 의해 미세한 기포로 분해되어 액상매질 내에 존재하게 되며, 이를 통해 상기 액상매질에 포함된 성분과 유해가스에 포함된 유해성분 사이의 반응성이 향상된다. 이와 같이 향상된 반응성을 통해 유해가스에 포함된 유해성분이 효율적으로 제거된다. 또한, 유해가스를 다단으로 배치되어 회전하는 타공판을 통해 미세가스로 분해하기 때문에, 대량의 가스를 주입하여도 미세한 기포로의 분해가 가능해지므로, 본 발명에 따른 모듈형 유해가스 제거장치는 대량의 유해가스 처리에 적합하다. 한편, 상기 타공판의 수는 반응조의 높이와 액상매질의 높이에 따라 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 이상 등 다양한 개수로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 '유해성분을 포함하는 기체'란 이산화탄소와 같이 인체에는 무해하더라도 지구온난화를 일으키는 온실가스와, 다이옥신과 같이 인체에 유해한 성분 및 미세먼지를 모두 포함하는 의미로 사용한다.
제 1 측면에 있어서, 상기 타공판의 가장자리에는 아래를 향해 절곡된 절곡부가 형성되어 있을 수 있다. 타공판의 가장자리에 아래를 향해 절곡된 부분은 타공판과 반응조 사이의 이격 부분으로 유해가스가 타공판 이외의 부분으로 일부 새어나가는 것을 억제하여, 미세한 기포 상태가 되지 않는 유해가스가 생기는 것을 방지할 수 있다. 상기 절곡부는 타공판의 가장 자리 전체에 걸쳐 절곡되며, 아래를 향해 약 30 ~ 100mm 정도 돌출하도록 절곡되는 것이 바람직하다.
제 1 측면에 있어서, 상기 타공판의 상면에는 소정 길이로 연장하는 바(bar)가 부착되어 있을 수 있다. 상기 타공판의 상면에 부착되는 바(bar)는 타공판을 통과한 미세 기포들이 서로 뭉치는 것을 방지하여 유해가스가 액상매질과 원활하게 접촉할 수 있도록 하는 기능을 한다. 이때 상기 바(bar)의 개수는 특별히 제한되지 않는다.
제 1 측면에 있어서, 상기 필터는 상기 분리조의 내측에 소정 간격을 두고 다단으로 경사지게 배치되며, 부직포를 포함할 수 있다. 고속으로 회전하는 타공판에 의해, 액상매질의 일부는 미세한 액적 상태로 반응조 내에 존재할 수 있고, 액상매질의 미세한 액적은 처리된 유해가스와 함께 분리조로 보내진다. 분리조에서는 필터를 통해 처리된 유해가스에 혼입된 액상매질 액적을 걸러낸다. 걸러진 액상매질은 경사지게 배치된 필터를 따라 흘러 내리도록 되어 있어, 필터의 기능이 일정하게 유지된다. 이때, 상기 필터는 부직포를 포함하는 것이 효율성과 비용의 측면에서 바람직하다.
제 1 측면에 있어서, 상기 필터를 진동하는 진동수단을 더 포함할 수 있다. 경사지게 배치된 필터를 따라 액상매질이 흘러내리게 되어 있으나, 필터를 기계적으로 진동시키게 되면, 필터에 걸러진 액상매질을 보다 신속하게 제거할 수 있기 때문이다.
제 1 측면에 있어서, 상기 반응조에는 상기 액상매질의 pH를 측정하는 pH 측정수단과, 상기 pH 측정수단의 측정결과에 따라 상기 액상매질을 보충하는 보충탱크를 더 포함할 수 있다. 상기 반응조에서 액상매질과 유해가스에 포함된 특정 성분이 반응하면 반응용매가 줄어들거나 pH가 변화하므로, 이에 대응하여 액상매질을 보충하는 것이 반응효율을 일정하게 유지하는데 바람직하다.
제 1 측면에 있어서, 상기 반응조와 분리조의 하부에는 침전된 반응물을 하부로 배출하기 위한 슬러지 배출구가 형성되어 있고, 상기 슬러지 배출구를 통해 배출된 슬러지에 포함된 액상매질을 분리하여 회수하는 슬러지 처리부를 더 포함할 수 있다. 이러한 슬러지 처리부를 통해 슬러지에 포함된 액상매질을 회수함으로써, 액상매질의 재사용율을 높일 수 있다.
제 1 측면에 있어서, 상기 2 이상의 단위 모듈 중 마지막에 배치되는 단위 모듈의 상기 분리부의 배출구에는 탈취수단이 연결되어 배치될 수 있다. 이러한 탈취수단을 통해 유해가스의 처리가 완료된 후 유해성은 낮지만 불쾌감을 유발할 수 있는 성분을 제거할 수 있다.
제 1 측면에 있어서, 상기 반응부에 투입되는 유해가스를 소정온도로 조절하는 기체온도조절부를 더 포함할 수 있다. 상기 기체온도조절부는 유해가스에 포함된 열을 회수하기 위한 열교환기 또는 유해가스를 가열하기 위한 가열기를 포함할 수 있다. 상기 기체온도조절부를 통해 배출되는 유해가스의 온도는 예를 들어 60 ~ 80℃ 정도의 비교적 높은 온도로 유지하는 것이, 반응조에서 기체의 반응 효율을 높일 수 있으므로 바람직하다. 한편, 유해가스의 온도가 상기 온도 범위보다 더 높은 경우에는 폐열을 회수하여 에너지 비용을 절감할 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면은, 상술한 모듈형 유해가스 제거장치를 사용하여 유해가스를 제거하는 방법으로, 상기 유해가스에 포함되는 유해성분 중에서 제거하고자 하는 성분에 맞추어 복수의 단위 모듈을 연속적으로 연결하여 배치하고, 각각의 단위 모듈의 반응조에 주입되는 액상매질의 조성을 다르게 하여 각각의 단위 모듈에서는 서로 다른 유해성분이 제거될 수 있도록 조절하는, 유해가스 제거방법을 제공하는 것이다.
이와 같이 단위 모듈을 연속적으로 배치하여, 처리하고자 하는 유해가스에 포함된 유해성분 중에 제거되어야 할 성분에 맞추어 단위 모듈의 수를 정하고, 각 단위모듈의 반응조에 주입하는 액상매질의 조성을 다르게 함으로써, 일관 공정을 통해 유해가스에서 제거하고자 하는 모든 성분을 기준치 이하로 제거할 수 있게 된다. 또한, 유해가스에 포함되는 유해성분이 달라지더라더도, 본 발명에 따른 방법에 의하면, 단위 모듈의 수를 조절과 각 단위 모듈에 사용되는 액상매질의 조성의 변경을 통해 대응이 가능하므로, 특정한 유해성분의 처리를 위해 별도의 장치를 설치하거나, 설계를 변경할 필요도 없게 된다. 또한, 유해가스에 포함된 대부분의 유해성분을 제거할 수 있게 되어, 종래의 유해가스 처리장치에서 일부 성분만 제거되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
제 2 측면에 있어서, 상기 복수의 단위 모듈을 연속적으로 통과한 기체에 제거하고자 하는 유해성분이 소정값 이하로 제거되지 않은 경우, 소정값 이하로 제거될 때까지 상기 복수의 단위 모듈을 연속적으로 통과한 기체를 상기 복수의 단위 모듈을 사용하여 반복적으로 통과시킬 수 있다. 이 방법에 의하면, 유해가스에 포함된 유해성분의 농도가 높아 한번 처리로는 기준치 이하로 낮추기 어려울 경우, 1차적으로 처리된 유해가스를 처음부터 다시 동일한 과정으로 처리하는 방식을 통해 유해가스의 농도를 낮출 수 있다.
제 2 측면에 있어서, 제거하고자 하는 특정 유해성분의 농도가 높은 경우, 상기 특정 유해성분을 제거하는 단위 모듈을 2 이상 연속적으로 배치할 수 있다. 유해가스에 포함된 특정한 유해성분의 농도가 높아 1회의 처리로 기준치 이하로 처리하기 어렵고, 나머지는 1회의 처리로 기준치 이하로 처리할 수 있는 경우, 특정 유해성분만의 제거를 위해 처음부터 공정을 반복하는 것은 효율성이 떨어지므로, 특정한 유해성분을 제거할 수 있는 단위 모듈을 2 이상 배치함으로써, 유해가스 제거효율을 높일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 측면은, 2 이상의 단위 모듈이 연속적으로 배치되어 유해가스에 포함된 유해성분을 제거하는 모듈형 유해가스 제거장치로, 상기 단위 모듈은, 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체와 상기 1종 이상의 유해성분 중 적어도 1종과 반응하여 반응물을 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상매질을 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합반응부와, 상기 혼합반응부에 연결되고, 상기 혼합물에 물리적 에너지를 가하는 물리반응부와, 상기 물리반응부에 연결되고, 상기 물리반응부에서 물리적 에너지가 가해진 혼합물을 토출하는 고압반응분리부와, 상기 고압반응분리부 및 상기 혼합반응부에 연결되고, 상기 고압반응분리부에서 토출된 혼합물에서 분리된 기체에 포함된 액상매질을 분리하는 회수부를 포함하고, 상기 혼합반응부에서는 상기 기체가 미세한 기포로 분할되어 상기 액상매질과 혼합되고, 상기 물리반응부에서는 압력을 가하여 와류를 형성함으로써 상기 혼합물에 물리적 에너지를 가하고, 상기 고압반응분리부에서는 토출된 혼합물이 상기 액상매질의 미세액적을 포함하는 기체와, 액상 매질과, 슬러지 상태의 반응 생성물로 분리되며, 상기 슬러지 상태의 반응생성물은 외부로 배출되고, 상기 액상매질은 상기 혼합반응부로 보내져 재사용되며, 상기 액상매질의 미세액적을 포함하는 기체는 상기 회수부로 보내지고, 상기 회수부를 통과한 기체에 제거하고자 하는 유해성분이 소정값을 초과하여 잔존할 경우, 상기 회수부를 통과한 기체를 상기 혼합반응부에 다시 투입하도록 되어 있는, 모듈형 유해가스 제거장치를 제공하는 것이다.
이와 같이, 혼합반응부, 물리반응부, 고압반응분리부 및 회수부를 포함하여 이루어지는 단위 모듈은 유해가스에 포함된 유해성분의 반응을 촉진시킬 뿐 아니라 필요시에는 반복 순환작업이 가능하기 때문에, 배출가스에 포함된 유해성분을 목표한 수준까지 효율적이면서 완전하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 단위 모듈은 소각재료 또는 처리 가스의 종류에 따라 2개에서부터 10여개 이상씩 구성될 수 있다. 또한, 배출가스의 농도에 맞추어 2개 이상의 복수의 단위 모듈이 동일한 촉매를 사용하여 반응이 일어나도록 연속하여 구성할 수도 있기 때문에, 다양한 가스처리에 용이하게 적용할 수 있다.
또한, 상기 단위 모듈 내에서는 반응물을 형성할 수 있는 성분을 동일하게 사용하는 것이 바람직하다.
제 3 측면에 있어서, 상기 혼합반응부는, 혼합조와 상기 혼합조의 내부에 설치된 교반기를 포함하고, 상기 혼합조의 일측에 기체를 투입하고 투입구가 형성되어 있고, 타측에 혼합물을 배출하는 배출구가 형성되어 있으며, 상기 교반기의 회전에 의한 전단력을 통해 상기 투입구로 투입된 기체를 미세 기포로 만들 수 있다.
이와 같이, 교반기의 회전에 의한 전단력을 통해 미세 기포화시키게 되면, 유해성분을 포함하는 기체의 반응면적이 증대되어 반응효율을 높일 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 교반기를 사용하여 미세기포화하고 있으나, 마이크로 버블 장치와 같이 기포화장치를 단독 또는 교반기와 병행하여 사용할 수도 있다.
제 3 측면에 있어서, 상기 물리반응부는, 물리반응조와 상기 물리반응조의 내부에 배치된 나선형 배관 또는 1 이상의 절곡부를 구비한 절곡배관과, 상기 물리반응조의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 혼합물을 가압하는 가압수단을 포함하고, 상기 물리반응조의 일측에는 상기 혼합반응부와 연결되며 상기 나선형 배관 또는 절곡배관의 일단과 연결되는 투입구가 형성되고 있고, 타측에는 상기 나선형 배관 또는 절곡배관의 타단과 연결되는 배출구가 형성되어 있으며, 상기 가압수단은 상기 물리반응조의 투입구에 연결되게 배치되며, 상기 혼합물을 가압하여 상기 나선형 배관 또는 절곡배관의 일단에 주입함으로써, 상기 혼합물이 상기 나선형 배관 또는 절곡배관을 통해 유동하면서 와류를 형성하도록 되어 있을 수 있다.
또한, 상기 나선형 배관 대신에 1 이상의 절곡부를 구비한 절곡배관을 사용할 수도 있다. 이를 통해 가압된 유체가 절곡되는 부분에서 강하게 충격을 받기 때문이다. 이때 절곡되는 각도는 90°가 바람직하나, 절곡되는 내각이 15 ~ 165° 범위로 형성되면 본 발명에서 목적하는 효과를 얻을 수 있다. 배관에 절곡되는 부분은 많을수록 유리하므로, 배관의 길이에 맞추어 다수개 형성할 수 있으며, 예를 들어, 상기 나선형 배관을 사각형 형태로 대략 90° 절곡된 사각형의 배관이 나선형으로 이루어지게 할 수도 있다.
한편, 상기 나선형 배관이나 절곡부를 구비한 배관의 단면 형상은 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 유해가스가 미세기포화되어 액상매질과 혼합된 혼합물을 나선형 배관에 가압하여 주입하게 되면, 나선형 배관을 따라 유동하면서 강한 와류를 형성하게 되어 기포 및 액상매질에 강한 물리적 에너지가 가해져 반응 효율을 더 높일 수 있다.
제 3 측면에 있어서, 상기 고압반응분리부는, 고압반응분리조와 상기 고압반응분리조의 내부에 설치되는 버블수단을 포함하고, 상기 고압반응분리조의 일측에는 상기 물리반응조의 배출구와 연결되는 투입구가 형성되어 있고, 타측에는 토출된 혼합물이 배출되는 배출구가 형성되어 있으며, 상기 고압반응분리조의 투입구로 투입된 혼합물이 상기 버블수단을 통과하여 토출되도록 할 수 있다.
이와 같은 고압반응분리부는 혼합반응부와 물리반응부를 통해 액상매질과 기체 사이에 생성된 반응물을 고압으로 토출함으로써, 토출과정에 가해지는 에너지에 의해 반응이 이루어지면서 동시에 액상매질 및 기체가 쉽게 분리할 수 있도록 한다. 토출된 물질 중에서 반응물은 슬러지로 배출되고, 액상매질은 상기 혼합반응부로 보내져 재사용되고, 미세액적 상태의 액상매질을 일부 포함하는 기체는 회수부로 보내지게 된다.
제 3 측면에 있어서, 상기 회수부는, 회수조와 상기 회수조의 내부에 설치된 필터를 포함하고, 상기 회수조의 일측에는 상기 고압반응분리조의 배출구와 연결되는 투입구가 형성되어 있고, 타측에는 상기 필터를 통과한 기체가 배출되는 배출구가 형성되어 있고, 상기 필터를 통해 상기 기체에 포함된 상기 액상매질의 미세액적이 분리되며, 상기 미세액적이 분리된 기체 중에 제거하고자 하는 유해성분이 소정값을 초과하여 잔존할 경우 상기 혼합반응부의 투입구로 보내고, 상기 유해성분이 소정값 이하로 잔존할 경우 그대로 탈취부로 보내거나, 다른 단위 모듈의 혼합반응부로 보낼 수 있다.
제 3 측면에 있어서, 상기 혼합조와 상기 고압반응분리조의 각각의 하부에는 침전된 반응물을 하부로 배출하기 위한 슬러지 배출구가 형성되어 있을 수 있다.
제 3 측면에 있어서, 2 이상의 단위 모듈의 각 단위 모듈에서 사용되는 액상매질은 제거해야 할 유해성분에 맞추어 조절될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 유해가스 제거장치는 단위 모듈을 2 이상 구비하고, 유해가스에 포함된 각각의 성분에 적합한 반응 성분을 가진 액상매질을 순차적으로 선택(예를 들어, 유해가스에 포함된 제거되어야 할 성분이 A, B, C, D 등의 4가지가 있고, A, B, C, D중에서 A를 가장 먼저 제거하는 것이 이후의 공정에 유리할 경우 A를 제 1 단위 모듈을 사용하여 제거한 후, 나머지 3개 중에서 우선순위를 정하여 제거할 수 있도록 함)하여 사용할 수 있도록 함으로써, 기존 기술과 달리 유해가스 제거효율을 높임과 동시에 발전소나 쓰레기 소각장에서 배출되는 대부분의 유해가스를 일괄 공정을 통해 제거할 수 있도록 하는 효과를 얻는다.
제 3 측면에 있어서, 상기 기체온도조절부는 열교환기 또는 가열기를 포함할 수 있다. 바람직하게 기체 온도 조절에 필요한 에너지는 유해성분을 포함하는 기체가 유입되는 과정에 통과하는 열교환기를 통해 얻을 수 있다.
이와 같이, 기체온도조절부를 통해 배출되는 기체의 온도는 매우 높은 온도인 상태일 수 있는데, 이 기체의 온도를, 예를 들어 60 ~ 80℃와 같이 반응에 적합한 온도가 되도록 열교환장치를 통해 조절한 후, 상기 혼합반응부에 투입함으로써, 기체의 반응 효율을 더 높일 수 있다. 유해가스의 온도가 높은 경우 기체온도조절부를 통해 폐열을 회수하여 에너지 비용을 절감할 수도 있다.
제 3 측면에 있어서, 상기 기체온도조절부는 열교환기 또는 가열기를 포함할 수 있다.
제 3 측면에 있어서, 상기 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체를 농축하여 상기 혼합반응부에 제공하는 유해가스 농축부를 더 포함할 수 있다.
상기 유해가스 농축부도 유해가스의 농도를 높게 함으로써, 유해가스 제거장치의 전체적인 효율을 높일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 측면은, (a) 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체와 상기 1종 이상의 유해성분 중 적어도 1종과 반응하여 반응물을 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상매질을 혼합하면서 상기 기체를 미세기포로 분할하여 혼합물을 만드는 단계, (b) 상기 분할된 미세기포를 포함하는 혼합물을 가압하고 와류로 만들어 상기 혼합물에 충격 에너지를 가하는 단계, (c) 상기 충격 에너지가 가해진 혼합물을 토출하는 단계 및 (d) 상기 토출된 혼합물의 기체 중에 포함된 액상매질을 분리하는 단계를 포함하는 유해가스 제거단계를 포함하고, 상기 (d) 단계에서 분리된 기체에서 제거하고자 하는 유해성분이 소정값 이하로 제거되지 않은 경우, 소정값 이하로 제거될 때까지 상기 (a) 내지 (d) 단계를 반복 수행하는, 유해가스 제거방법을 제공하는 것이다.
제 4 측면에 있어서, 상기 (d) 단계에서 분리된 기체에서 제거하고자 하는 유해성분이 소정값 이하로 제거되고, 동시에 제거해야 할 다른 유해가스 성분이 존재하는 경우, 상기 다른 유해가스 성분이 소정값 이하로 제거될 때까지 상기 다른 유해가스 성분과 반응하여 반응물을 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상매질을 사용하여 상기 (a) 내지 (d) 단계를 1회 이상 수행할 수 있다.
상기 혼합단계는 각 반응에 필요한 액상매질별로 다단 혼합조로 구분되어 유해가스에 접촉되거나, 유해가스에 포함되는 특정 성분에 맞추어 취사선택되어 하나의 혼합조에 투입되는 방식으로 접촉될 수 있으며, 1회의 반응이 종료한 후, 유해가스 잔존량을 고려하여 반복적으로 수행될 수 있다.
또한, 유입된 유해가스를 알칼리토류 금속 화합물과 알칼리금속 화합물 또는 기타 금속의 복합화합물을 포함하는 반응제를 이용하며, 반응효율을 향상하기 위하여 유해가스에 포함된 반응가스별로 순서를 정하여 각기 다른 반응제를 포함하는 액상매질을 이용하고, 단계별로 멀티형 반응 액상매질에 노출시켜 이산화탄소 및 아황산가스, 이산화질소가스, 일산화탄소가스, 염소가스, 포르말린가스, 암모니아가스, 다이옥신, 시안화수소, 먼지 등을 소멸시킬 수도 있다. 반응용 액상매질로는, 예를 들어, 물, 석회수, 수산화나트륨 용액, 수산화칼륨 용액, 수산화알루미늄 용액, 수산화마그네슘 용액 등이 사용될 수 있다. 이러한 반응용 액상매질을 통해 제거되는 유해가스로는, 예를 들어, 이산화탄소(CO2, 황산화물(SO2, SO3), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 염화수소(HCl), 포르말린(HCHO), 암모니아(NH3), 벤젠(C6H6), 시안화수소(HCN) 다이옥신 등의 유해가스와 함께 미세먼지가 있다.
제 4 측면에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체를 상기 액상매질 중에서 교반기로 교반함으로써, 상기 기체가 미세한 기포로 분할된 혼합물을 만들 수 있다.
제 4 측면에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 혼합물을 나선형 배관 내로 가압하는 방법으로 수행될 수 있다.
제 4 측면에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 나선형 배관 내로 가압된 혼합물을 버블수단을 통해 토출할 수 있다.
제 4 측면에 있어서, 상기 (d) 단계는 필터를 사용하여 상기 고압반응분리부로부터 회수부로 보내지는 액상매질을 포함하는 기체에서 액상매질을 분리할 수 있다.
본 발명에 의하면, 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소(CO2)와 생활쓰레기와 폐건축자재 및 석유화학제품 등의 폐기물 소각, 농업용 등의 폐비닐이나 폐그물 등을 이용하여 재생유를 생산하는 열분해공정에서 발생하여 배출되는 황산화물(SOx) 질소산화물(NOx) 일산화탄소(CO) 염화수소(HCl) 포르말린(HCHO) 암모니아(NH3) 벤젠(C6H6), 시안화수소(HCN) 다이옥신 등을 하나의 일관된 장치 및 방법을 통해 대부분의 유해가스와 유해물질들을 동시에 99% 이상 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 유해가스 제거장치의 단위 모듈과 이 단위 모듈에서의 공정 흐름을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 단위 모듈을 구성하는 반응부를 나타낸 것이다.
도 3은 반응부를 구성하는 타공판의 사시도와 단면도이다.
도 4는 도 1의 단위 모듈을 구성하는 분리부를 나타낸 것이다.
도 5는 도 1의 단위 모듈을 구성하는 슬러지 처리부를 나타낸 것이다.
도 6은 단위 모듈이 복수 개 연결되어 있는 유해가스 제거장치를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 유해가스 제거장치 및 공정 흐름을 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 혼합반응부를 나타낸 것이다.
도 9는 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 물리반응부를 나타낸 것이다.
도 10은 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 고압반응분리부를 나타낸 것이다.
도 11은 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 회수부를 나타낸 것이다.
도 12는 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 슬러지 처리부를 나타낸 것이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유해가스 제거장치의 단위 모듈과 이 단위 모듈에서의 공정 흐름을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 단위 모듈을 구성하는 반응부를 나타낸 것이고, 도 3은 반응부를 구성하는 타공판의 사시도와 단면도이고, 도 4는 도 1의 단위 모듈을 구성하는 분리부를 나타낸 것이고, 도 5는 도 1의 단위 모듈을 구성하는 슬러지 처리부를 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유해가스 제거장치의 단위 모듈(100)은, 온도조절부(110), 반응부(120), 분리부(130) 및 슬러지 처리부(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 온도조절부(110)는, 예를 들어 소각로와 같이 고온의 유해가스가 배출되는 경우 효율적인 반응온도인 60 ~ 80℃로 낮추고, 저온의 유해가스가 배출되는 경우 가열하여 60 ~ 80℃로 높이기 위한 장치이다. 이를 위해 온도조절부(110)는 열교환기 또는 가열기를 구비할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 온도조절부(110)를 설치하였으나, 온도조절부(110)는 배출되는 유해가스의 온도가 반응에 요구되는 온도범위로 배출되는 경우 설치하지 않을 수도 있는 선택적인 구성이다.
상기 반응부(120)는, 도 2에 도시된 것과 같이, 액상매질을 수용하는 반응조(121)와, 상기 반응조(121) 내부의 하측에 다단으로 배치되는 복수의 타공판(122)과, 복수의 타공판(122)을 회전 구동시키는 구동수단(123)을 포함하여 이루어진다.
상기 반응조(121)의 상부 커버(121a)에는 액상매질을 공급하기 위한 액상매질공급구(121b)와, 액상매질에 첨가할 처리약품(촉매)을 공급할 약품공급구(121c)와, 상기 반응조(121)에서 처리된 유해가스를 배출하기 위한 배출구(121d)가 형성되어 있다. 또한, 상기 반응조(121)의 측부에는 상기 분리부(130)에서 회수된 액상매질을 투입하기 위한 액상매질회수구(121e)가 형성되어 있다. 또한, 상기 반응조(121)의 하부에는 유해가스를 주입하기 위한 유해가스주입구(121f)와 슬러지배출구(121g)가 형성되어 있다. 상기 유해가스주입구(121f)의 단부는 방사상으로 배치된 여러 개의 관으로 배출되도록 되어 있다.
상기 타공판(122)은, 도 3에 도시된 것과 같이, 다수의 미세한 구멍(122a)이 형성되어 있는 원판으로 형성되어 있으며, 단면에서 확인되는 바와 같이, 원판의 가장자리에는 아래 방향을 향해 절곡부(122b)가 형성되어 있어, 아래에서 위를 향해 올라오는 기체가 타공판(122)과 반응조(121)의 이격부를 통해 배출되지 않도록 되어 있다. 또한, 상기 타공판(122)의 상면에는 원판을 가로질러 바(122c)가 부착되어 있다. 상기 바(122c)는 회전하는 타공판(122)을 통과하여 분할된 미세 기포가 다시 뭉치는 것을 방지하여, 유해가스와 액상매질 사이의 효율적인 반응이 일어날 수 있도록 접촉 면적을 넓게 유지하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 타공판(122)은 소정 간격을 두고 5개가 배치되어 있으나, 타공판(122)의 개수는 2 이상이면 특별히 제한되지 않지만, 4개 이상 배치하는 것이 보다 바람직하다.
상기 구동수단(123)은, 상기 반응조(121)의 커버(121a)에 배치되는 구동모터(123a)와, 상기 구동모터(123a)에 의해 구동되는 구동축(123b)를 포함하여 이루어진다. 상기 구동축(123b)은 상기 다단으로 배치되는 복수의 타공판(122)과 연결된다.
상기 분리부(130)는, 도 2 및 도 5에 도시된 것과 같이, 분리조(131)와 상기 분리조(131)의 내부에 설치된 필터(132)를 포함하여 이루어진다.
상기 분리조(131)의 하부 일측에는 상기 반응조(121)의 배출구(121d)와 연통되어 반응조(121)에서 배출된 가스를 주입하기 위한 배출가스주입구(131a)가 형성되어 있다. 또한, 상기 분리조(131)의 하부 타측에는 배출된 가스에 혼입된 액적 상태의 액상매질을 회수하여 상기 반응조(121)에 투입하기 위한 액상매질 배출구(131b)와, 분리조(131)의 하부에 모이는 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 배출구(131c)가 각각 형성되어 있다. 또한, 상기 분리조(131)의 상측에는 분리조(131)에서 상기 필터(132)를 통과한 가스를 배출하기 위한 가스배출구(131d)가 형성되어 있다.
상기 필터(132)는 상기 반응조(121)에서 처리된 유해가스에 포함된 미세한 액적을 제거하기 위한 것으로, 이들을 제거할 수 있는 용도의 필터라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 부직포로 이루어진 것이 사용될 수 있다.
상기 필터(132)는 도 5에 도시된 것과 같이, 경사지게 다단으로 배치되어 있다. 필터(132)가 경사지게 배치될 경우, 필터(132)에 걸러진 액적이 필터(132)를 타고 흘러내기기 용이하기 때문이다. 또한, 도 5에 도시되어 있지는 않지만, 걸러진 액적을 필터로부터 신속하게 제거하기 위한 진동모터가 설치될 수도 있다.
상기 슬러지 처리부(140)는, 도 6에 도시된 것과 같이, 슬러지 교반조(141)와 슬러지 교반장치(142)와 슬러지에 포함된 반응물과 액상매질을 분리하기 위한 필터프레스(143)을 포함하여 이루어진다. 상기 슬러지 교반조(141)의 상부에는 상기 반응조(121)와 분리조(131)의 슬러지배출구(121g,131b)와 연통되는 투입구(141a)가 형성되어 있고, 하부에는 콘(cone) 형상으로 이루어진 슬러지 배출부(141b)가 형성되어 있으며, 상기 슬러지 배출부(141b)의 하단에는 배출구(141c)가 형성되어 있다.
상기 슬러지 교반장치(142)는 슬러지 교반조(141)의 상부에 설치되는 교반모터(142a)와, 상기 슬러지 교반조(141)의 내부에 설치되는 교반축(142b) 및 교반날개(142c)를 포함하여 이루어진다.
상기 필터프레스(143)은 교반된 상태의 슬러지에서 반응물을 필터로 걸러내어 짜는 방식을 통해 액상매질과 반응물을 분리한다. 분리된 액상매질은 상기 반응부(120)로 보내져 재사용된다.
도 6은 단위 모듈이 복수 개 연결되어 있는 유해가스 제거장치를 나타낸 것이다. 도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 유해가스 제거장치는 3개의 단위모듈이 연속하여 연결되어 이루어져 있다.
각각의 단위 모듈(100,100',100'')에는 유해가스에 포함되는 특정 성분을 제거하기 위한 액상매질이 주입된다. 예를 들어, 유해가스에 제거해야 할 A, B, C 성분을 포함하고 있다면, 제1 단위 모듈(100)에서는 유해가스에 포함되는 A 성분을 제거하고, 제2 단위 모듈(100')에서는 B 성분을 제거하고, 제3 단위 모듈(100'')에서는 C 성분을 제거함으로써, 제거해야 할 모든 성분을 일관 방식으로 제거할 수 있다.
마지막에 배치되는 제3 단위 모듈(100'')에서 처리된 가스는 탈취부(200)와 연결되어, 처리된 가스에 포함되는 악취성분을 제거하도록 되어 있다.
상기 탈취부(200)는 탈취조(210)와 탈취조(210)의 내부에 설치된 카본 필터(220)을 포함하여 이루어지는 탈취 유닛을 적어도 1 이상 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 탈취부(200)를 통과시켜 배출가스에 포함된 악취성분을 제거하도록 하고 있으나, 악취성분의 제거는 유해가스 제거장치(100)을 통해 유해가스가 제거된 이후에 악취성분이 잔존할 경우 수행되는 것이며, 본 발명을 수행함에 있어서 필수적으로 필요한 장치는 아니다.
다음으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 유해가스 제거장치를 통해 유해가스를 제거하는 방법에 대해 설명한다.
도 1 및 도 6에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유해가스 제거장치를 통해 소각로의 배출가스에 포함된 유해가스가 제거되는 과정을 라인으로 나타내져 있다. 이를 참조하여 유해가스 제거과정 중 단위 모듈에서 이루어지는 과정에 대해 설명한다.
<전처리 공정(배기가스 온도 조절 및 농축공정)>
후속되는 반응공정에서의 반응효율을 높이기 위해, 유해성분(CO2, SOx, NOx, CO, HCl, HCHO, NH3, C6H6, HCN, 다이옥신 등)과 미세먼지를 다량 포함하는 소각로의 배출가스를 온도조절부(110)의 열교환기를 통해 열을 회수하면서 배출가스의 온도를 후속 반응공정에 적합한 온도인 60 ~ 80℃의 범위를 유지하도록 한다. 또한, 도 1에는 도시되어 있지는 않지만 마이크로셀 수처리공법과 같은 방법을 통해 유해성분을 농축할 수도 있다.
<반응 공정>
상기 반응조(121)에 형성된 액상매질공급구(121b)와 액상매질에 첨가할 처리약품을 공급할 약품공급구(121c)를 통해, 각각의 매질을 투입하여, 반응조(121) 내에 유해가스 중 특정 성분과 반응할 수 있는 액상매질을 만든다. 이때, 상기 액상매질은 상기 반응조(121)에 배치된 최상부의 타공판(122) 보다 높은 위치가 되도록 주입하고, 바람직하게는 반응조 높이의 2/3 이하, 더 바람직하게는 1/2 정도의 높이가 되도록 조절한다. 상기 약품은 유입된 배출가스에 포함된 유해성분(CO2, SOx, NOx, CO, HCl, HCHO, NH3, C6H6, HCN, 다이옥신 등) 중에서 단위 모듈에서 제거하고자 하는 성분과의 반응에 적합하도록 각기 다른 Ph값을 지닌 5 ~ 7종의 알카리 토류계통과 알카리금속화합물 등의 촉매 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
이어서 구동모터(123a)를 가동하여 복수의 타공판(122)을 고속으로 회전시킨다.
그리고 상기 전처리 공정을 통해 온도가 조절된 배출가스를 반응조(121)에 형성된 유해가스주입구(121f)를 통해 액상매질 내에 주입한다. 주입된 가스는 도 2에 도시된 방사상으로 배치된 여러 개의 관으로 배출되어 부력에 의해 상승한다.
액상매질 내에서 상승하는 유해가스는 고속으로 회전하는 맨 아래에 위치한 타공판(122)을 통과하면서 미세한 기포로 분할된다. 분할된 기포를 포함하는 액상매질은 타공판(122)의 상면에 형성된 바(122c)에 의해 교반됨으로써, 분할된 기포가 다시 합쳐지는 것이 방지된다. 1차적으로 분할된 기포는 다단으로 배치된 타공판(122)을 통과하면서 더욱 미세한 기포로 반복적으로 분할된다.
이와 같이 미세한 기포로 분할된 유해가스에 포함된 특정 성분은 이 성분과 반응하는 성분을 포함하는 액상매질과의 반응을 통해 반응물을 형성함으로써 제거된다. 이때, 고속으로 회전하는 타공판(122)은 기포를 미세하게 분할할 뿐아니라, 기포에 강한 물리력을 가함으로써, 반응의 활성도를 높인다.
한편, 상기 반응조(121) 내의 온도는 60 ~ 80℃의 범위를 유지하는 것이 바람직하고, 유해가스에 포함되는 대부분의 미세먼지는 액상매질과의 접촉을 통해 침전되어 제거된다.
타공판(122)을 통과하는 과정에 이루어진 반응에 의해 특정 성분이 일정 이상 제거된 유해가스는 액상매질의 상부에서 기체로 모여져 상기 반응조(121)의 배출구(121d)를 통해 분리부(130)로 배출된다. 이때, 배출되는 기체에는 고속으로 회전하는 타공판(122)에 의해 형성되는 미세한 액적이 혼입된다.
한편, 반응 공정에 생성된 반응물이나 미세먼지 침전물은 슬러지 배출부(121b)에 침전되어, 일정량 이상이 모이게 되면 슬러지배출구(121g)를 통해 배출된다.
<분리 공정>
상기 반응조(121)의 배출구(121d)를 통해 배출된 기체는 배출가스주입구(131a)를 통해 분리조(131)의 하부로 가압되어 주입된다.
주입된 기체는 압력에 의해 부직포로 이루어진 필터(132)를 통과하며, 이 과정에 상기 기체에 포함된 액적화된 액상매질이 걸러져 분리된다.
<슬러지 회수 공정>
상기 반응조(121)와 분리조(131)의 하부에 침전된 물질은 슬러지 처리부(140)으로 회수한 후, 필터프레스(143)을 통해 액상매질과 고형분의 침전물을 분리한다. 분리된 액상매질은 상기 반응조(121)로 보내져 재사용된다.
이상과 같은 과정을 통해, 제1 단위모듈(100)의 필터(152)를 통과하여 유해가스에 포함된 특정 성분이 일정 이상 제거된 기체는 제2 단위 모듈(100')의 <전처리 공정>, <반응 공정> 및 <분리 공정>을 거쳐 유해가스에 포함된 다른 성분을 일정 이상 제거하는 공정을 거치게 되고, 제2 단위모듈(100')을 통해 상기 다른 성분이 일정 이상 제거된 유해가스에 포함된 또 다른 성분을 일정 이상 제거하기 위한 제3 단위 모듈(100'')을 통해 유해가스 처리를 수행한다. 이러한 일련의 과정을 통해, 유해가스에 포함되어 있는 성분 중에서 제거하고자 하는 모든 성분을 일관 공정으로 제거할 수 있게 된다.
상기한 일관 공정을 통해 유해성분이 제거된 기체 중에 악취성분이 존재하는 경우, 카본 필터가 구비된 탈취부(200)를 통해 탈취한 후, 대기로 방출한다.
<실시예 2>
도 7은 실시예 2에 따른 유해가스 제거장치를 나타낸 것이고, 도 8은 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 혼합반응부를 나타낸 것이고, 도 9는 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 물리반응부를 나타낸 것이고, 도 10은 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 고압반응분리부를 나타낸 것이고, 도 11은 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 회수부를 나타낸 것이고, 도 12는 도 7의 유해가스 제거장치를 구성하는 슬러지 처리부를 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 유해가스 제거장치는, 1 이상 배치되는 단위 모듈(300)과, 단위 모듈(300)을 통해 유해가스가 제거된 가스에 포함된 악취성분을 제거하기 위한 탈취부(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 단위 모듈(300)은 세부적으로, 온도조절부(310), 혼합반응부(320), 물리반응부(330), 고압반응분리부(340), 회수부(350) 및 슬러지 처리부(360)를 포함하여 이루어진다.
상기 온도조절부(310)는 도 7에서 소각로에서 배출된 고온의 기체를 상기 기체에 포함된 유해성분을 효율적으로 반응시켜 제거할 수 있는 온도로 낮추기 위한 것으로, 예를 들어, 열교환기가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 열교환기를 사용하고 있으나, 처리해야 할 기체의 온도가 반응에 효율적인 온도에 비해 낮다면 가열기를 단독 또는 병용 사용할 수도 있다.
상기 혼합반응부(320)는, 도 8에 도시된 것과 같이, 혼합조(321)와, 혼합조(321)에 설치된 교반기(322)를 포함하여 이루어진다. 상기 혼합조(321)의 상부에는 상기 온도조절부(310) 및 액상매질 공급라인과 연결된 투입구(321a)가 형성되어 있고, 상기 혼합조(321)의 하부에는 콘(cone) 형상으로 이루어진 슬러지 배출부(321b)가 형성되어 혼합조(321)의 내에서 생성된 반응물이 침전되어 모일 수 있도록 되어 있고, 일정 이상 모일 경우 슬러지 배출부(321b)에 형성된 슬러지 배출구(321c)를 통해 슬러지 형태로 반응물이 배출되어 상기 슬러지 처리부(360)로 이송될 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 슬러지 배출부(321b)보다 약간 위의 일측에는 혼합조(321)에서 생성한 혼합물을 배출하기 위한 혼합물 배출구(321d)가 형성되어 있다. 또한, 교반기(322)는 상기 혼합조(321)의 외측 상부에 설치되는 교반모터(322a)와 교반모터(322a)에 연결되는 교반축(322b)과 교반축(322b)을 따라 다수개 형성되어 있는 교반날개(322c)를 포함한다.
상기 물리반응부(330)는, 도 9에 도시된 것과 같이, 물리반응조(331)와, 물리반응조(331)의 내부에 설치되어 높이방향으로 나선형으로 연장하는 충격배관(332)를 포함하여 이루어진다. 상기 물리반응조(331)의 하부 일측에는 상기 혼합조(321)의 혼합물 배출구(321d)와 연통되면서 상기 충격배관(332)의 일단과 연통되는 투입구(331a)가 형성되어 있고, 상기 물리반응조(331)의 상부 일측에는 상기 충격배관(332)의 타단과 연통되는 배출구(331b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 충격배관(332)의 내부에는 유체를 와류화시킬 수 있는 다양한 형상의 구조물, 예를 들어 배플 등이 형성될 수 있다. 또한, 상기 혼합조(321)의 혼합물 배출구(321d)와 상기 투입구(331a)의 사이의 연결배관에는 혼합물을 강하게 가압하기 위한 가압모터(333)가 설치되어 있다.
상기 고압반응분리부(340)는, 도 10에 도시된 것과 같이, 고압반응분리조(341)와 상기 고압반응분리조(341)의 내부에 설치된 버블수단(342)를 포함하여 이루어진다. 상기 고압반응분리조(341)의 상부의 일측에는 상기 물리반응조(331)의 배출구(331b)와 연통하는 투입구(341a)가 형성되어 있고, 상기 고압반응분리조(341)의 상부의 타측에는 상기 고압반응분리조(341)의 상부에 모이는 기체를 배출하기 위한 기체 배출구(341b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 고압반응분리조(341)의 하부에는 콘(cone) 형상으로 이루어진 슬러지 배출부(341c)가 형성되어 고압반응분리조(341)의 내에서 생성된 반응물이 침전되어 모일 수 있도록 되어 있고, 일정 이상 모일 경우 슬러지 배출부(341c)에 형성된 슬러지 배출구(341d)를 통해 슬러지 형태로 반응물이 배출되어 상기 슬러지 처리부(360)로 이송될 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 슬러지 배출부(341c)의 약간 상부에는 액상 매질을 배출할 수 있는 액상매질 배출구(341e)가 형성되어 있어, 고압반응분리조(341)에 모인 액상매질을 상기 혼합반응부(320)으로 순환시켜 재사용할 수 있도록 되어 있다. 상기 투입구(341a)를 통해 투입된 혼합물은 상기 버블수단(342)을 통과하여 상기 고압반응분리조(341)에 토출된다.
상기 회수부(150)는, 도 11에 도시된 것과 같이, 회수조(351)와 상기 회수조(351)의 내부에 설치된 필터(352)를 포함하여 이루어진다. 상기 회수조(351)의 하부 일측에는 상기 고압반응분리조(341)의 기체 배출구(341b)와 연통된 투입구(351a)가 형성되어 있고, 상기 회수조(351)의 상부에는 상기 필터(352)를 통과한 기체를 배출하기 위한 배출구(351b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 회수부(350)의 하부에는 분리된 반응물을 포함하는 액상매질을 배출하기 위한 액상매질 배출구(351c)가 형성되어 있다. 상기 필터(352)는 상기 고압반응분리조(340)로부터 제공된 기체에 포함된 액상매질 또는 미반응물을 제거하기 위한 것으로, 이들을 제거할 수 있는 용도의 필터라면 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 슬러지 처리부(360)는, 도 12에 도시된 것과 같이, 슬러지 교반조(361)와 슬러지 교반장치(362)와 슬러지에 포함된 반응물과 액상매질을 분리하기 위한 필터프레스(363)을 포함하여 이루어진다. 상기 슬러지 교반조(361)의 상부에는 상기 혼합조(321), 고압반응분리조(341) 및 회수조(351)의 슬러지 배출구(321c, 341d) 및 액상매질 배출구(351c)와 연통되는 투입구(361a)가 형성되어 있고, 하부에는 콘(cone) 형상으로 이루어진 슬러지 배출부(361b)가 형성되어 있으며, 상기 슬러지 배출부(361b)의 하단에는 배출구(361c)가 형성되어 있다. 또한, 상기 슬러지 교반장치(362)는 슬러지 교반조(361)의 상부에 설치되는 교반모터(362a)와, 상기 슬러지 교반조(361)의 내부에 설치되는 교반축(362b) 및 교반날개(362c)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 필터프레스(363)은 교반된 상태의 슬러지에서 반응물을 필터로 걸러내어 짜는 방식을 통해 액상매질과 반응물을 분리한다. 분리된 액상매질은 상기 혼합반응부(320)로 보내져 재사용된다.
상기 탈취부(400)는 탈취조(410)와 탈취조(410)의 내부에 설치된 카본 필터(420)을 포함하여 이루어지는 탈취 유닛을 적어도 1 이상 포함하여 이루어진다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 탈취부(400)를 통과시켜 배출가스에 포함된 악취성분을 제거하도록 하고 있으나, 악취성분의 제거는 단위 모듈(300)을 통해 유해가스가 제거된 이후에 악취성분이 잔존할 경우 수행되는 것이며, 본 발명을 수행함에 있어서 필수적으로 필요한 장치는 아니다.
다음으로, 본 발명의 실시예 2에 따른 유해가스 제거장치를 통해 유해가스를 제거하는 방법에 대해 설명한다.
도 7에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유해가스 제거장치를 통해 소각로의 배출가스에 포함된 유해가스가 제거되는 과정을 라인으로 나타내져 있다. 이를 참조하여 유해가스 제거과정에 대해 설명한다.
<전처리 공정(배기가스 온도 조절 및 농축공정)>
후속되는 반응공정에서의 반응효율을 높이기 위해, 유해가스(CO2, SOx, NOx, CO, HCl, HCHO, NH3, C6H6, HCN, 다이옥신 등)와 미세먼지를 다량 포함하는 소각로의 배출가스를 온도조절부(110)의 열교환기를 통해 열을 회수하면서 배출가스의 온도를 후속 반응공정에 적합한 온도인 60 ~ 80℃의 범위를 유지하도록 한다. 또한, 도 8에 도시되어 있지는 않지만 마이크로셀 수처리공법과 같은 방법을 통해 유해성분을 농축할 수도 있다.
<혼합반응 공정>
온도가 조절된 배출가스를 별도의 라인을 통해 공급되는 액상매질과 함께 혼합조(321)의 투입구(321a)로 투입한다. 배출가스와 액상매질이 투입된 후, 교반기(322)를 이용하여 강하게 교반하여, 배출가스를 잘게 분할하여 미세기포화시키면서, 일부의 기체는 액상매질에 포함된 반응제와 반응이 일어나기 시작한다. 혼합조 내의 온도는 60 ~ 80℃의 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 대부분의 미세먼지는 액상매질과의 접촉을 통해 침전되어 제거될 수 있다.
한편, 혼합 공정과정에 생성된 반응물이나 미세먼지 침전물은 슬러지 배출부(321b)에 침전되어, 일정량 이상이 모이게 되면 슬러지 배출구(321c)를 통해 배출된다.
또한, 혼합공정에서는 유입된 배출가스에 포함된 유해성분(CO2, SOx, NOx, CO, HCl, HCHO, NH3, C6H6, HCN, 다이옥신 등) 중에서 단위 제거공정에서 제거하고자 하는 성분과의 반응에 적합하도록 각기 다른 Ph값을 지닌 5 ~ 7종의 알카리 토류계통과 알카리금속화합물 등의 촉매 중에서 선택된 1종 이상을 사용한다.
<물리반응 공정>
상기 혼합 공정을 소정 시간 동안 수행하여 형성된 미세 기포화된 유입가스와 액상매질의 혼합물을 상기 물리반응조(331)의 하부에 형성된 투입구(331a)를 통해 주입한다. 이때, 가압모터(333)를 통해 상기 혼합물을 고압으로 가압하여 주입하면, 혼합물을 나선형의 충격배관(332)을 타고 상방으로 이동하면서 와류화되고, 이 과정에 혼합물을 강한 물리적 에너지를 받게 되어, 에너지적으로 활성된 혼합물에 포함된 미세기포와 반응제 간의 반응을 촉진시킨다. 이때, 물리반응조(331) 내의 온도는 60 ~ 80℃의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
<고압반응분리 공정>
상기 충격 공정을 통해 물리적 에너지를 강하게 받고 반응이 촉진된 혼합물을 고압반응분리조(341)의 내부에 강한 압력으로 버블수단을 통과하여 토출된다. 이와 같이 토출된 혼합물은 고압반응분리조(341)의 내부를 채우고, 이때 가벼운 기체는 상부에 위치하고 무거운 액체는 하부에 위치한다.
고압반응분리조(341)의 혼합물에서 생성된 반응물은 슬러지 배출부(341c)에 침전되어, 일정량 이상이 모이게 되면 슬러지 배출구(321c)를 통해 배출된다. 이때, 고압반응분리조(341) 내의 온도는 60 ~ 80℃의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
<회수 공정>
상기 고압반응분리조(341)의 상부에 모인 기체는 회수조(351)의 하부에 형성된 투입구(351a)로 주입되며, 회수조(351)의 내부에 주입된 기체는 압력에 의해 필터(352)를 통과하며, 이 과정에 상기 기체에 포함된 액적화된 액상매질이 분리된다.
필터(352)를 통과한 기체 중에서 제거하고자 하는 유해성분의 제거가 충분하지 않을 경우에는 상기 고압반응분리조(341)의 배출구(351b)를 통해 배출된 기체는 다시 혼합조(351)의 투입구(351a)로 투입되어, 상기한 과정이 반복되도록 한다.
필터(352)를 통과한 기체 중에서 제거하고자 하는 유해성분의 제거가 충분하고, 다른 유해성분의 제거가 필요한 경우에는, 다른 단위 모듈(100)의 혼합조로 투입된다.
<슬러지 회수 공정>
각 공정(혼합공정, 고압토출공정 및 분리공정)에서 침전된 물질을 슬러지 처리부(360)으로 회수한 후, 필터프레스(363)을 통해 액상매질과 고형분의 침전물을 분리한다. 분리된 액상매질은 상기 혼합반응부(320)로 보내져 재사용된다.
<탈취 공정>
유해성분이 제거된 기체 중에 악취성분이 존재하는 경우, 카본 필터가 구비된 탈취부(400)를 통해 탈취한 후, 대기로 방출한다.
아래 표 1은 본 발명의 실시예 2에 따른 방법을 사용하여 유해가스를 처리한 결과를 나타낸 것이다. 반응 액상매질로는 물, 석회수, 수산화나트륨 용액, 수산화칼륨 용액 등을 사용하였으며, 반응 액상매질별로 별도의 유해가스 제거단계를 수행하였다.
종류 배출허용기준 전단부 후단부 처리비율
먼지 100mg/Sm3 119.6 3.2 97.3%
황산화물/Sox, (SO2포함) 300ppm 23.4 0 99.9%
질소산화물/NOx 200ppm 129.9 1.0 99.2%
일산화탄소/CO 600ppm 5,000 17.0 99.7%
포르말린/HCHO, H2CO 20ppm 525.51 0.098 99.9%
톨루엔/C6H5CH3 기준치 없음 1,245 불검출 99.9%
암모니아/NH3 100ppm 650.45 1.05 99.8%
염화수소/HCl 50ppm 8.527 0.55 93.5%
벤젠/C6H6 50ppm 315.05 0.1 99.9%
온도 5.02℃ 9.6℃
습도 64.7% 22.6%
위 표 1에서 확인되는 것과 같이, 본 발명에 따르면 유해가스에 포함된 대부분의 성분이 하나의 장치와 공정을 통해 제거될 수 있다.

Claims (28)

  1. 2 이상의 단위 모듈이 연속적으로 배치되어 유해가스에 포함된 유해성분을 제거하는 모듈형 유해가스 제거장치로,
    상기 단위 모듈은, 1종 이상의 유해성분을 포함하는 유해가스와 상기 1종 이상의 유해성분 중 적어도 1종과 반응하여 반응물을 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상매질을 혼합하여 반응시켜 상기 유해가스에 포함된 유해성분을 제거하는 반응부와, 상기 반응부에 의해 처리된 유해가스를 수용하여 상기 처리된 유해가스에 액적 상태로 포함된 액상매질을 분리하는 분리부를 포함하고,
    상기 반응부는 상기 액상매질을 수용하는 반응조와, 상기 반응조의 하측에 형성되며 상기 유해가스를 주입하는 주입구와, 상기 주입구의 상측에 소정간격을 두고 다단으로 배치되는 복수의 타공판과, 상기 복수의 타공판을 회전 구동시켜 주입되는 유해가스를 미세 기포로 분할시킴과 동시에 물리적 충격을 가하는 구동수단과, 상기 반응조의 일측에 형성되며 회전 구동되는 복수의 타공판과 액상매질을 통과하여 처리된 유해가스를 배출하는 배출구를 포함하고,
    상기 분리부는 처리된 유해가스를 수용하는 분리조와, 상기 분리조의 일측에 형성되며 처리된 유해가스를 주입하는 주입구와, 상기 주입구로부터 소정 거리 이격되어 배치되며 상기 처리된 유해가스에 포함되는 상기 액적 상태의 액상매질을 분리하는 필터와, 상기 분리조의 타측에 형성되며 상기 필터를 통과한 기체를 배출하는 배출구를 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타공판의 가장자리에는 하측을 향해 절곡된 절곡부가 형성되어 있는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타공판의 상면에는 소정 길이로 연장하는 바(bar)가 부착되어 있는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 분리조의 내측에 소정 간격을 두고 다단으로 경사지게 배치되며, 부직포를 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터를 진동하는 진동수단을 더 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조에는 상기 액상매질의 pH를 측정하는 pH 측정수단과, 상기 pH 측정수단의 측정결과에 따라, 상기 액상매질을 보충하는 보충탱크를 더 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조와 분리조의 하부에는 침전된 반응물을 하부로 배출하기 위한 슬러지 배출구가 형성되어 있고, 상기 슬러지 배출구를 통해 배출된 슬러지에 포함된 액상매질을 분리하여 회수하는 슬러지 처리부를 더 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 이상의 단위 모듈 중 마지막에 배치되는 단위 모듈의 상기 분리부의 배출구에는 탈취수단이 배치되는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응부에 투입되는 유해가스를 소정온도로 조절하는 기체온도조절부를 더 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 모듈형 유해가스 제거장치를 사용하여 유해가스를 제거하는 방법으로,
    상기 유해가스에 포함되는 유해성분 중에서 제거하고자 하는 성분에 맞추어 복수의 단위 모듈을 연속적으로 연결하여 배치하고,
    각각의 단위 모듈의 반응조에 주입되는 액상매질의 조성을 서로 다르게 하여, 각각의 단위 모듈에서는 서로 다른 유해성분이 제거될 수 있도록 하는, 유해가스 제거방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 모듈을 연속적으로 통과한 유해가스에 제거하고자 하는 유해성분이 소정값 이하로 제거되지 않은 경우, 소정값 이하로 제거될 때까지, 상기 복수의 단위 모듈을 연속적으로 통과한 기체를 상기 복수의 단위 모듈을 사용하여 반복적으로 통과시키는, 유해가스 제거방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 모듈을 연속적으로 통과한 기체에 제거하고자 하는 특정 유해성분이 농도가 높은 경우, 특정 유해성분을 제거하는 단위 모듈을 2 이상 연속적으로 배치하여, 상기 특성 유해성분을 제거하는, 유해가스 제거방법.
  13. 2 이상의 단위 모듈이 연속적으로 배치되어 유해가스에 포함된 유해성분을 제거하는 모듈형 유해가스 제거장치로,
    상기 단위 모듈은, 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체와 상기 1종 이상의 유해성분 중 적어도 1종과 반응하여 반응물을 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상매질을 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합반응부와, 상기 혼합반응부에 연결되고, 상기 혼합물에 물리적 에너지를 가하는 물리반응부와, 상기 물리반응부에 연결되고, 상기 물리반응부에서 물리적 에너지가 가해진 혼합물을 토출하는 고압반응분리부와, 상기 고압반응분리부 및 상기 혼합반응부에 연결되고, 상기 고압반응분리부에서 토출된 혼합물에서 분리된 기체에 포함된 액상매질을 분리하는 회수부를 포함하고,
    상기 혼합반응부에서는 상기 기체가 미세한 기포로 분할되어 상기 액상매질과 혼합되고,
    상기 물리반응부에서는 압력을 가하여 와류를 형성함으로써 상기 혼합물에 물리적 에너지를 가하고,
    상기 고압반응분리부에서는 토출된 혼합물이 상기 액상매질의 미세액적을 포함하는 기체와, 액상 매질과, 슬러지 상태의 반응 생성물로 분리되며, 상기 슬러지 상태의 반응생성물은 외부로 배출되고, 상기 액상매질은 상기 혼합반응부로 보내져 재사용되며, 상기 액상매질의 미세액적을 포함하는 기체는 상기 회수부로 보내지고,
    상기 회수부를 통과한 기체에 제거하고자 하는 유해성분이 소정값을 초과하여 잔존할 경우, 상기 회수부를 통과한 기체를 상기 혼합반응부에 다시 투입하도록 되어 있는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 혼합반응부는, 혼합조와 상기 혼합조의 내부에 설치된 교반기를 포함하고,
    상기 혼합조의 일측에 기체를 투입하고 투입구가 형성되어 있고, 타측에 혼합물을 배출하는 배출구가 형성되어 있으며,
    상기 교반기의 회전에 의한 전단력을 통해 상기 투입구로 투입된 기체를 미세 기포로 만드는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 물리반응부는, 물리반응조와 상기 물리반응조의 내부에 배치된 나선형 배관 또는 1 이상의 절곡부를 구비한 절곡배관과, 상기 물리반응조의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 혼합물을 가압하는 가압수단을 포함하고,
    상기 물리반응조의 일측에는 상기 혼합반응부와 연결되며 상기 나선형 배관 또는 절곡배관의 일단과 연결되는 투입구가 형성되고 있고, 타측에는 상기 나선형 배관 또는 절곡배관의 타단과 연결되는 배출구가 형성되어 있으며,
    상기 가압수단은 상기 물리반응조의 투입구에 연결되게 배치되며, 상기 혼합물을 가압하여 상기 나선형 배관 또는 절곡배관의 일단에 주입함으로써, 상기 혼합물이 상기 나선형 배관 또는 절곡배관을 통해 유동하면서 와류를 형성하도록 되어 있는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 고압반응분리부는, 고압반응분리조와 상기 고압반응분리조의 내부에 설치되는 버블수단을 포함하고,
    상기 고압반응분리조의 일측에는 상기 물리반응조의 배출구와 연결되는 투입구가 형성되어 있고, 타측에는 토출된 혼합물이 배출되는 배출구가 형성되어 있으며,
    상기 고압반응분리조의 투입구로 투입된 혼합물이 상기 버블수단을 통과하여 토출되도록 하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 회수부는, 회수조와 상기 회수조의 내부에 설치된 필터를 포함하고,
    상기 회수조의 일측에는 상기 고압반응분리조의 배출구와 연결되는 투입구가 형성되어 있고, 타측에는 상기 필터를 통과한 기체가 배출되는 배출구가 형성되어 있고,
    상기 필터를 통해 상기 기체에 포함된 상기 액상매질의 미세액적이 분리되며,
    상기 미세액적이 분리된 기체 중에 제거하고자 하는 유해성분이 소정값을 초과하여 잔존할 경우 상기 혼합반응부의 투입구로 보내고,
    상기 유해성분이 소정값 이하로 잔존할 경우 그대로 탈취부로 보내거나, 다른 단위 모듈의 혼합반응부로 보내는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 혼합조와 상기 고압반응분리조의 각각의 하부에는 침전된 반응물을 하부로 배출하기 위한 슬러지 배출구가 형성되어 있는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    2 이상의 단위 모듈에 있어서, 각각의 단위 모듈에서 사용되는 액상매질은 제거해야 할 유해성분에 맞추어 조절되는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 혼합반응부에 투입되는 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체를 소정온도로 조절하는 기체온도조절부를 더 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 기체온도조절부는 열교환기 및/또는 가열기를 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체를 농축하여 상기 혼합반응부에 제공하는 유해가스 농축부를 더 포함하는, 모듈형 유해가스 제거장치.
  23. (a) 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체와 상기 1종 이상의 유해성분 중 적어도 1종과 반응하여 반응물을 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상매질을 혼합하면서 상기 기체를 미세기포로 분할하여 혼합물을 만드는 단계;
    (b) 상기 분할된 미세기포를 포함하는 혼합물을 가압하고 와류로 만들어 상기 혼합물에 충격 에너지를 가하는 단계;
    (c) 상기 충격 에너지가 가해진 혼합물을 토출하여, 상기 혼합물을 구성하는 가벼운 기체는 상부에 위치하고 상기 혼합물을 구성하는 무거운 액상매질은 하부에 위치하도록 함으로써, 상기 혼합물을 구성하는 기체와 액상매질을 분리하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계에서 분리된 기체에 포함되어 있는 미세액적 상태의 액상매질을 상기 기체로부터 분리하는 단계;를 포함하고,
    상기 (d) 단계를 통해 미세액적 상태의 액상매질이 분리된 기체에서, 제거하고자 하는 유해성분이 소정값 이하로 제거되지 않은 경우, 소정값 이하로 제거될 때까지 상기 (a) 내지 (d) 단계를 반복 수행하는, 유해가스 제거방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 분리된 기체에서 제거하고자 하는 유해성분이 소정값 이하로 제거되고, 동시에 제거해야 할 다른 유해가스 성분이 존재하는 경우,
    상기 다른 유해가스 성분이 소정값 이하로 제거될 때까지 상기 다른 유해가스 성분과 반응하여 반응물을 형성할 수 있는 성분을 포함하는 액상매질을 사용하여 상기 (a) 내지 (d) 단계를 1회 이상 수행하는, 유해가스 제거방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상기 1종 이상의 유해성분을 포함하는 기체를 상기 액상매질 중에서 교반기로 교반함으로써, 상기 기체가 미세한 기포로 분할된 혼합물을 만드는, 유해가스 제거방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 혼합물을 나선형 배관 또는 1 이상의 절곡부를 구비한 절곡배관 내로 가압하는 방법으로 수행되는, 유해가스 제거방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 나선형 배관 또는 1 이상의 절곡부를 구비한 절곡배관 내로 가압된 혼합물을 버블수단을 통해 토출하는, 유해가스 제거방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 필터를 사용하여 상기 미세액적 상태의 액상매질을 상기 기체로부터 분리하는, 유해가스 제거방법.
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