KR101044810B1 - 악취 제거를 위한 휘발성 유기화합물 처리기 및 이를 이용한 고도악취처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 악취 제거를 위한 휘발성 유기화합물 처리기 및 이를 이용한 고도 악취처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 산업현장 및 생활환경에서 발생되는 악취를 성상별로 구분하여 처리할 수 있는 휘발성 유기화합물 처리기 및 이를 이용한 고도 악취처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 휘발성 유기화합물 처리기는 유입구를 통해 유입되는 가스를 다수의 흐름으로 분산시키기 위해 내부에 유로가 형성된 다수의 분기튜브들이 일측에 연결된 가스유입케이스와, 분기튜브들과 연결되어 상기 분기튜브들을 통과한 가스가 유입되어 합류하는 가스유출케이스와, 분기튜브들에 각각 설치되어 상기 분기튜브의 유로를 통과하는 가스 중의 휘발성 유기화합물을 분해하는 광촉매반응수단을 구비한다.
본 발명의 휘발성 유기화합물 처리기는 유입구를 통해 유입되는 가스를 다수의 흐름으로 분산시키기 위해 내부에 유로가 형성된 다수의 분기튜브들이 일측에 연결된 가스유입케이스와, 분기튜브들과 연결되어 상기 분기튜브들을 통과한 가스가 유입되어 합류하는 가스유출케이스와, 분기튜브들에 각각 설치되어 상기 분기튜브의 유로를 통과하는 가스 중의 휘발성 유기화합물을 분해하는 광촉매반응수단을 구비한다.
Description
본 발명은 악취 제거를 위한 휘발성 유기화합물 처리기 및 이를 이용한 고도 악취처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 산업현장 및 생활환경에서 발생되는 악취를 성상별로 구분하여 처리할 수 있는 휘발성 유기화합물 처리기 및 이를 이용한 고도 악취처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 악취라고 하면 사람의 신경계통을 자극시켜 정신적, 육체적으로 피해를 주는 냄새를 말한다. 이러한 악취 유발물질은 발생원에 따라 매우 다양하며 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 쓰레기 매립장, 정유공장, 화학공장, 분뇨 및 축산폐수처리장 등은 도시의 주요 악취 발생원으로 간주 되고 있다.
악취발생시설로부터 발생하는 악취는 부패물질 또는 각종 휘발성 유기화합물로 인하여 발생하는 것이므로 불쾌감을 유발시킬 뿐만 아니라 인체에 유해하며 집중력의 감소로 인한 능률의 저하 또는 안전사고의 증가에 이르기까지 많은 문제점이 있게 된다.
이러한 악취성분으로 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스티렌 등은 법적 규제물질로 정하여 단속하고 있다. 악취 물질은 pH에 따라 염기성계, 산성계 및 중성계로 구분될 수 있다. 예를 들어, 암모니아, 트리메틸아민은 염기성계에 속하고, 황화수소, 메틸메르캅탄, 프로피온산, 노르말부틸산, 이소발레르산 등은 산성계에 속하며, 황화메틸, 이황화메틸, 아세트알데히드 등은 중성계에 속한다.
이러한 악취 성분을 제거하기 위한 종래의 방법은 크게 물리적, 화학적 그리고 생물학적 처리방법으로 분류되며 현재 주로 사용되고 있는 방법으로는 연소법, 세정법, 산화법, 흡착법, 미생물 처리법 등이 있다.
이 중 연소법은 거의 모든 가연성 악취물질 제거에 효율적이지만 연료비 또는 촉매 교체에 소요되는 유지비가 고가이며 운전관리에 소홀할 경우 질소산화물이 발생 되고 폭발의 위험성이 있다.
그리고 세정법은 악취 가스를 물이나 산, 알칼리 수용액으로 세척하여 탈취하는 방법이다. 이 방법은 비교적 설비가 간단하고 운전비용이 저렴하다는 장점이 있는 반면 적용범위가 좁고 복합취기의 처리가 곤란하며 약액 사용에 의한 시설물의 부식방지 대책이 필요함과 동시에 2차 오염원인 폐수가 발생하는 단점이 있다.
또한, 산화법은 오존의 강력한 산화작용을 활용하여 악취성분을 산화시켜 제거하는 방법으로 전력량 소비가 적고 유지관리가 용이하여 대용량의 가스 제거에 비교적 효율적이지만 오존 단독으로는 적용범위가 작고 성능이 불충분하다는 단점이 있다.
흡착법은 활성탄을 이용하여 악취를 제거하는 방법으로, 활성탄의 세공 안에 각종 악취물질이 축적, 포화상태로 흡착되어서 더 이상 탈취효과가 없어 악취가 유출되기 시작하면 신탄으로 흡착탄을 교체해 주어야 하고, 제거 대상물질의 농도가 높을 경우 세척, 흡수,냉각, 응축 등의 전처리 단계를 병행하여 농도를 저감시킨 다음 활성탄 흡착을 행해야 하는 단점이 있다.
그리고 미생물 처리법은 악취가 나무 부스러기나 토양을 통과할 때 미생물을 이용하여 흡착된 악취물질을 분해하는 방법으로, 미생물의 생육조건이 적절히 조성되면 악취에 대한 제거능력이 우수하고 2차 오염물질이 발생하지 않는 반면에 부지면적을 많이 차지하고 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.
또한, 상술한 종래의 방법들은 산성계, 염기성계, 중성계 등 다양한 성상의 악취에 대하여 단일설비로 특정성질의 가스만 처리함에 따라 근본적인 악취처리가 어렵다는 문제점이 있다.
이를 위해 광촉매 - UV 산화, 플라즈마 - 촉매, 흡착 - 연소, 플라즈마 - 스크러버, 막 - 농축 및 흡착 - 생물여과와 같은 하이브리드식 처리기술이 연구되고 있으나, 휘발성 유기화합물 처리의 부적절, 낮은 처리효율 등의 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 산성 및 염기성의 고농도 악취가스를 성상별로 처리할 수 있는 하이브리드식 고도악취처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고도악취처리 공정에서 잔존하는 휘발성 유기화합물까지 효과적으로 처리할 수 있는 고도악취처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휘발성 유기화합물 처리기는 유입구를 통해 유입되는 가스를 다수의 흐름으로 분산시키기 위해 내부에 유로가 형성된 다수의 분기튜브들이 일측에 연결된 가스유입케이스와; 상기 분기튜브들과 연결되어 상기 분기튜브들을 통과한 가스가 유입되어 합류하는 가스유출케이스와; 상기 분기튜브들에 각각 설치되어 상기 분기튜브의 유로를 통과하는 가스 중의 휘발성 유기화합물을 분해하는 광촉매반응수단;을 구비하고, 상기 광촉매반응수단은 상기 분기튜브의 내부에 설치되는 자외선램프와, 상기 분기튜브의 내부에 설치되며 상기 자외선 램프를 나선형으로 둘러싸 상기 유로로 유입되는 가스의 흐름을 와류로 유도하기 위한 와류유도부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 광촉매반응수단은 상기 와류유도부재를 둘러싸도록 상기 분기튜브의 내부에 배치되어 상기 가스와 접촉하며 표면에 광촉매 코팅층이 형성된 메쉬망 구조의 스핀셀을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 광촉매반응수단은 상기 분기튜브의 내부에서 가스의 체류시간을 연장시키기 위해 상기 스핀셀을 회전시키기 위한 회전수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고도악취처리장치는 가스 중에 함유된 염기성 악취성분 및 분진을 제거하기 위한 제 1처리부와, 가스 중에 포함된 산성 악취성분을 제거하기 위한 제 2처리부 중 적어도 하나를 포함하는 하이브리드처리부와; 상기 하이브리드처리부를 통해 처리된 가스 중에 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하는 휘발성유기화합물 처리기;를 구비하고, 상기 휘발성유기화합물 처리기는 상기 하이브리드처리부를 통과한 가스를 다수의 흐름으로 분산시키기 위해 내부에 유로가 형성된 다수의 분기튜브들이 일측에 연결된 가스유입케이스와, 상기 분기튜브들과 연결되어 상기 분기튜브들을 통과한 가스가 유입되어 합류하는 가스유출케이스와, 상기 분기튜브들에 각각 설치되어 상기 분기튜브의 유로를 통과하는 가스 중의 휘발성 유기화합물을 분해하는 광촉매반응수단을 구비하고, 상기 광촉매반응수단은 상기 분기튜브의 내부에 설치되는 자외선램프와, 상기 분기튜브의 내부에 설치되며 상기 자외선 램프를 나선형으로 둘러싸 상기 유로로 유입되는 가스의 흐름을 와류로 유도하기 위한 와류유도부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1처리부는 상기 가스를 산성액과 접촉시켜 염기성 악취성분을 제거하는 벤츄리스크러버와, 상기 벤츄리스크러버의 후단에 연결되어 상기 벤츄리스크러버를 통과한 가스를 회전시켜 원심분리에 의해 가스 중의 분진을 제거하는 사이클론을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 하이브리드 처리부에 의해 산성 및 염기성의 고농도 악취가스를 성상별로 처리할 수 있다.
또한, 휘발성유기화합물 처리기에 의해 하이브리드 처리부를 통과한 가스 중에 잔존하는 저농도 휘발성 유기화합물까지 효과적으로 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고도악취처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 고도악취처리장치의 사시도이고,
도 3은 도 1에 적용된 고도악취처리장치의 요부를 나타내는 단면도이고,
도 4는 도 1에 적용된 고도악취처리장치의 요부를 나타내는 일부 절개 사시도이고,
도 5는 도 1에 적용된 고도악취처리장치의 요부를 나타내는 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고도악취처리장치의 요부를 나타내는단면도이다.
도 2는 도 1에 적용된 고도악취처리장치의 사시도이고,
도 3은 도 1에 적용된 고도악취처리장치의 요부를 나타내는 단면도이고,
도 4는 도 1에 적용된 고도악취처리장치의 요부를 나타내는 일부 절개 사시도이고,
도 5는 도 1에 적용된 고도악취처리장치의 요부를 나타내는 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고도악취처리장치의 요부를 나타내는단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고도악취처리장치에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 크게 산성 및 염기성의 악취성분을 성상별로 처리할 수 있는 하이브리드처리부와, 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 휘발성유기화합물 처리기(50)를 구비한다.
도시된 예에서 하이브리드처리부는 염기성 악취성분 및 분진을 제거하기 위한 제 1처리부(5)와, 산성 악취성분을 제거하기 위한 제 2처리부(30)로 이루어진다.
본 명세서에서 '악취성분'이란 황화수소, 머캅탄류, 아민류, 기타 자극성 있는 기체 상 물질이 인간의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 의미한다. 염기성 악취성분은 암모니아, 트리메틸아민 등을 예로 들 수 있고, 산성 악취성분은 황화수소, 메틸메르캅탄, 프로피온산, 노르말부틸산, 이소발레르산 등을 예로 들 수 있다. 이러한 악취를 유발시키는 악취 성분은 악취발생원에 따라 매우 다양하며, 주요 악취발생시설로 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 쓰레기 매립장, 분뇨 및 축산폐수처리공장, 정유공장, 정유공장, 화학공장 등을 들 수 있다.
제 1처리부(5)는 가스를 산성액과 접촉시켜 염기성 악취성분을 제거하는 벤츄리스크러버(10)와, 벤츄리스크러버(10)를 통과한 가스 중의 분진을 제거하는 사이클론(20)을 구비한다.
본 실시 예에서 악취의 1차 처리 공정으로 벤츄리스크러버(10)를 이용한다. 벤츄리스크러버(10)는 가스유입라인(3)과 연결된다. 가스유입라인(3)은 악취발생시설과 연결되어 악취성분을 함유한 가스가 유입된다.
벤츄리스크러버(10)는 가스유입라인(3)과 연결되는 상부에 횡단면적이 점진적으로 줄어들다 다시 늘어나는 교축통로를 갖는 벤츄리부(11)가 형성된다. 그리고 벤츄리부(11)로 제 1약품탱크(17)와 연결되는 제 1약품공급라인(18)이 연결된다. 제 1약품공급라인(18)에는 제 1약품탱크(17)에 저장된 약품을 벤츄리부(11)로 유입시킬 수 있도록 제 1펌프(19)가 설치된다. 제 1약품탱크(17)에는 염기성 악취 성분을 중화시킬 수 있는 산성액이 저장된다. 염기성 악취성분이 암모니아인 경우 산성액으로 황산용액을 이용할 수 있다.
가스유입라인(3)을 통해 벤츄리부(11)로 유입된 가스는 교축통로의 축소 경부를 통과할 때 가스의 유속이 빨라지고 압력은 낮아져 산성액을 강하게 흡입하면서 가스 중의 염기성 악취성분이 산성액과 강제접촉된다.
벤츄리스크러버(10)를 통과한 가스는 사이클론(20)으로 유입되어 가스 중의 분진이 제거된다. 벤츄리스크러버(10)와 사이클론(20)은 제 1연결관(21)에 의해 연결된다. 사이클론(20)의 하부로 유입된 가스는 사이클론(20) 내부에서 회전하면서 원심분리에 의해 반응생성물, 분진 및 각종 이물질은 하방으로 낙하하여 제 1약품탱크(17)로 수집되고, 가스는 상승하여 사이클론(20)의 상부를 통해 유출된다.사이클론(20)의 상부에는 유출되는 가스 중의 수분을 제거하기 위한 데미스터(Demister)(23)가 내부에 설치된다.
한편, 제 1약품탱크(17)의 바닥에는 각종 분진 및 이물질이 침전되어 모일 수 있도록 경사면이 형성되는 것이 바람직하다. 모인 침전물들은 드레인관(미도시)을 통해 주기적으로 배출시킨다. 또한, 제 1약품탱크(17)에서 제 1약품공급라인(18)으로 유입되는 산성액 중에 침전물이 혼입되는 것을 방지하기 위해 제 1약품탱크(17)의 내부 또는 제 1펌프(19)의 흡입측 전단에 침전물을 걸러 낼 수 있는 프리필터를 설치하는 것이 바람직하다.
상술한 구성을 갖는 제 1처리부(5)를 통과한 가스는 제 2처리부(30)로 유입되어 가스 중의 산성 악취성분이 제거된다. 도시된 예에서 2처리부(30)로 기액간에 접촉 면적을 넓히기 위한 충진물이 내부에 충진된 습식 스크러버(31)가 적용된다.
사이클론(20)을 통과한 가스는 제 2연결관(25)을 통해 습식 스크러버(31)의 하부로 유입된다. 습식 스크러버(31)의 내부에는 충진층(33)(34)이 하나 이상 형성된다. 충진층(33)(34)은 공극률과 비표면적이 큰 충진물이 충진된 구조로써, 충진물로 폴 링(pall ring), 라슁링(rashing ring) 등을 이용한다. 그리고 충진층(33)(34)의 상부에는 제 2약품공급라인(41)과 연결되는 분사노즐(45)(47)이 설치된다. 제 2약품공급라인(41)은 제 2약품탱크(40)와 연결된다. 제 2약품공급라인(41)에는 제 2약품탱크(40)에 저장된 약품을 습식스크러버(31) 내부로 유입시킬 수 있도록 제 2펌프(43)가 설치된다. 제 2약품탱크(40)에는 산성 악취 성분을 중화시킬 수 있는 염기성액이 저장된다. 산성 악취성분이 황화수소인 경우 염기성액으로 수산화나트륨 용액을 이용할 수 있다. 습식스크러버(31)의 하부에는 산성 악취성분과 반응한 용액이 수집되는 용액저장탱크(39)가 마련된다.
분사노즐(45)(47)을 통해 상향류로 유입되는 가스 중으로 염기성액이 분사된다. 가스는 염기성액과 접촉하여 가스 중에 함유된 산성 악취성분이 제거된다. 산성 악취성분이 제거된 가스는 습식스크러버(31)의 상부에 연결된 제 3연결관(49)을 통해 휘발성유기화합물 처리기(50)로 배출된다. 습식스크러버(31)의 상부에는 유출되는 가스 중의 수분을 제거하기 위한 데미스터(Demister)(47)가 내부에 설치된다.
상술한 하이브리드처리부에 의해 가스 중의 염기성 악취성분과, 산성 악취성분, 분진을 효과적으로 제거할 수 있다. 한편, 도시된 바와 달리 하이브리드처리부는 제 1처리부만이 적용되거나, 제 2처리부만이 적용될 수 있다.
상기 하이브리드처리부를 통과한 가스는 휘발성유기화합물 처리기(50)에서 잔존하는 휘발성 유기화합물이 제거된다.
휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds : VOCs)은 증기압이 높아 대기중으로 쉽게 증발되고, 대기 중에서 질소산화물과 공존시 태양광의 작용을 받아 광화학 반응을 일으켜 오존 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학 스모그를 유발하는 탄화수소화합물로서, 물질의 휘발성(레이드 증기압이 10.3 kPa 이상), 사용량, 인체 위해도(발암성) 등을 감안하여 선정된 벤젠, 포름알데히드, 클로로포름 등 37종 물질이 고시되어 있다. 이러한 휘발성 유기 화합물은 유해대기물질, 악취의 원인 물질로 호흡기관의 장애, 발암성 등 인체에 대한 유해성을 갖는 외에도 광화학 반응을 통한 스모그의 형성, 악취발생, 도시 오존농도의 상승 등의 원인 물질로 환경오염을 일으키고 있다.
본 발명에 적용된 휘발성유기화합물 처리기(50)는 가스유입케이스(51) 및 가스유출케이스(60)와, 분기튜브들(70)과, 광촉매반응수단을 구비한다.
가스유입케이스(51)는 일측에 유입구가 형성되고, 내부가 빈 통형의 구조를 갖는다. 가스유입케이스의 유입구는 제 3연결관(49)에 의해 연결되어 제 2처리부(30)를 통과한 가스가 유입될 수 있도록 한다. 가스유입케이스(51)의 하부에는 가스유입케이스(51)를 지지하기 위한 지지다리(58)가 설치된다.
그리고 가스유입케이스(51)와 상방으로 일정 거리 이격된 위치에 가스유출케이스(60)가 설치된다. 가스유출케이스(60)는 내부가 빈 통형의 구조를 가지며, 일측에 가스가 유출되는 유출구가 형성되고, 유출구는 굴뚝(65)과 연결된다.
가스유입케이스(51)와 가스유출케이스(60) 사이에 다수의 분기튜브들(70)이 설치된다. 분기튜브들(70)은 하부에 결합된 제 1연결소켓들(53)에 의해 가스유입케이스(51)와 연결되고, 상부에 결합된 제 2연결소켓들(59)에 의해 가스유출케이스(60)와 연결된다. 분기튜브(70)는 상하부가 개방된 파이프 형상으로, 내부에는 가스를 흐를 수 있는 유로가 형성된다. 이와 같이 가스유입케이스(60)로 유입된 가스는 다수의 분기튜브들(70)로 분산되어 각 분기튜브(70)의 유로를 통과한 후 가스유출케이스(60)에서 합류한다. 가스유출케이스(60)에서 합류한 가스는 굴뚝(65)으로 배출된다.
제 1연결소켓들(53)은 가스유입케이스(51)의 상면에 형성된 다수의 분산홀들에 각각 결합한다. 도시된 예에서 각 분기튜브(70)는 제 1연결소켓(53)에 의해 가스유입케이스(51)와 연결된다. 제 1연결소켓(53)은 도 5에 도시된 바와 같이 제 1연결소켓(53)의 하부에는 분산홀의 직경보다 더 큰 직경으로 형성된 안착턱(54)이 마련되어 분산홀의 입구에 걸린다. 그리고 중앙부분이 상하로 관통되어 형성된 제 1연결소켓(53)으로 분기튜브(70)가 삽입되어 결합한다. 제 1연결소켓(53)의 하부에는 걸림턱(55)이 마련되어 분기튜브(70)의 하단이 걸릴 수 있도록 한다. 한편, 도시되지 않았지만 가스유출케이스(60)의 저면에는 상기 분산홀들과 마주하는 위치에 각각 유입홀들이 형성되고, 각 유입홀들에는 제 2연결소켓(59)이 각각 설치된다. 제 2연결소켓(59)은 제 1연결소켓(53)과 설치 위치만 다를 뿐 구성은 동일하다.
가스유입케이스(51)로 유입된 일정량의 가스는 제 1연결소켓(53)에 의해 가스유입케이스(51)와 연결된 각 분기튜브들(70)로 나누어져 유입된다. 분기튜브들(70)로 유입된 가스는 분기튜브(70)의 내부에 설치된 광촉매반응수단에 의해 휘발성유기화합물이 분해처리된다.
각 분기튜브(70)마다 설치되는 광촉매반응수단을 도 3 내지 도 5에 나타내고 있다. 광촉매반응수단은 분기튜브(70)의 내부에 설치되는 자외선램프(79)와, 상기 분기튜브(70)의 내부에 설치되며 상기 자외선 램프(79)를 나선형으로 둘러싸 상기 유로로 유입되는 가스의 흐름을 와류로 유도하기 위한 와류유도부재(75)와, 와류유도부재를 둘러싸도록 상기 분기튜브의 내부에 배치되는 스핀셀(73)을 구비한다.
자외선램프(79)는 석영관(77)에 내장되어 분기튜브(70)의 중심에 설치된다. 석영관(77)의 하단 및 상단은 가스유입케이스(51)에 설치된 제 1홀더(100) 및 가스유출케이스(60)에 설치된 제 2홀더(미도시)에 의해 지지된다. 제 1홀더(100)는 가스유입케이스(51)의 저면을 관통하도록 가스유입케이스(51)에 결합될 수 있다. 그리고 제 2홀더는 도시되지 않았지만 가스유출케이스(60)의 상면을 관통하도록 가스유출케이스(60)에 결합될 수 있다. 이때 제 2홀더는 제 1홀더(100)와 설치 위치만 다를 뿐 구성이 동일하다.
와류유도부재(75)는 분기튜브(70)의 유로로 유입된 가스의 흐름을 와류로 유도하여 분기튜브(70) 내에서의 체류시간을 연장시킨다. 와류유도부재(75)로 자외선램프(79)가 내장된 석영관(77)과 분기튜브(70) 사이에 설치된다. 와류유도부재(75)는 석영관(77)을 나선형으로 감싸도록 형성된다. 와류유도부재(75)의 단면은 일정한 폭을 갖는 얇은 판형으로 형성된다. 와류유도부재(75)의 하단은 분기튜브(70)의 개구된 하부를 통과하여 가스유입케이스(51)의 저면까지 연장된다. 와류유도부재(75)의 하단은 제 1홀더(100)에 고정된다. 와류유도부재(75)의 상단 역시 분기튜브(70)의 개구된 상부를 통과하여 가스유출케이스(60)의 상면까지 연장되어 제 2홀더에 고정된다.
가스유입케이스(51)로 유입된 가스가 각 분기튜브(70)로 유입되는 경우 와류유도부재(75)에 의해 석영관(77)을 중심으로 나선형으로 회전하면서 분기튜브(70)를 통과하게 되므로 체류시간이 연장된다.
상기 와류유도부재(75)와 함께 분기튜브(70)의 내부에는 원통형의 스핀셀(73)이 더 설치된다. 스핀셀(73)은 와류유도부재(75)를 둘러싸도록 상기 분기튜브(70)의 내부에 배치된다. 스핀셀(73)의 하단은 분기튜브(70)의 개구된 하부를 통과하여 가스유입케이스(51)의 저면에 지지된다. 그리고 스핀셀(73)의 상단은 분기튜브(70)의 개구된 상부를 통과하여 가스유출케이스(60)의 상면에 지지된다. 스핀셀(73)은 와이어를 교차시켜 다수의 그물눈을 형성하는 메쉬망 구조를 갖는다. 스핀셀(73)은 와류유도부재(75)의 주변에 형성되어 와류유도부재(75)를 따라 회전하는 가스의 흐름과 접촉하여 난류를 유도하게 된다. 이러한 스핀셀(73)은 가스의 체류시간을 더욱 연장시켜 가스와의 접촉횟수를 증대시켜 광분해 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 분기튜브(70), 와류유도부재(75), 스핀셀(73) 중 적어도 어느 하나의 표면에는 자외선램프로부터 조사되는 자외선에 의해 광활성화되는 광촉매 코팅층이 형성된다. 광촉매는 자외선광에 의해 강력한 산화 환원 능력을 갖는 물질로서, 광촉매로 사용할 수 있는 것으로는 ZnO, CdS, WO3, TiO2 등이 있다. 이 중 이산화티타늄은 빛을 받아도 자신은 변화시키지 않아 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 이산화티타늄은 여기전자가 갖는 환원력보다도 정공이 갖는 산화력이 대단히 세다. 정공의 에너지 위치는 전위로 나타내면 수소기준 전위로 약 +3 V로서 염소(Cl2)의 1.36 V와 오존(O3)의 2.07 V에 비하여 훨씬 높은 산화력을 가져 강력한 유기물 분해능력을 갖는다. 따라서 광촉매로서 이산화티타늄(TiO2)을 이용하는 것이 바람직하다. 이산화티타늄 광촉매는 자외선광이 조사되면 전자, 전공대가 형성되어 강한 산화력을 가지는 하이드록시 라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드를 생성하고 하이드록시 라디칼과 슈퍼 옥사이드가 유기화합물을 산화 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시킨다. 이런 원리로 가스 중의 휘발성 유기화합물을 산화 분해시켜 무해한 물과 탄산가스로 변화시킨다.
광촉매 코팅층은 이산화티타늄을 이용하는 경우 아나타제형 이산화티탄(TiO2, Degussa의 P-25) 분말을 물 또는 아세트산과 같은 용매에 분산시켜 생성된 코팅액을 분기튜브(70)의 내주면, 와류유도부재(75)의 표면, 스핀셀(73)의 표면에 도포하여 형성한다. 이와는 다르게 졸 상태로 코팅하는 방법으로서, 티타늄페트라이소프로옥사이드(TTIP)를 물에 질산을 혼합한 용매에 넣고 80℃ 정도에서 5시간 정도 가열하여 가수분해된 졸 상태의 코팅액을 도포하고 500℃ 정도에서 5시간 정도 소성시킨 것을 적용할 수 있다. 또한, CVD법을 이용하여 코팅층을 형성할 수 있다. 광촉매 코팅층을 형성하는 방법은 상기 설명된 방법 외에도 종래의 기술로 다양하게 알려져 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이 광촉매반응수단은 스핀셀(73)을 회전시키기 위한 회전수단을 더 구비한다. 회전수단으로 스핀셀(73)의 하단을 지지하며 가스유입케이스(51)의 저면에 회전가능하도록 설치되는 회전테이블(80)과, 회전테이블(80)과 결합된 구동기어(81)를 회전시키는 구동부를 구비한다. 회전테이블(80)의 상면에는 원형의 결합홈이 형성되고, 결합홈에 스핀셀(73)의 하단이 끼움결합된다. 도시되지 않았지만 본 실시 예에서 스핀셀(73)의 상단은 분기튜브(70)의 상단까지만 연장되거나, 가스유출케이스(60)의 내부까지 연장되더라도 가스유출케이스(60)에 고정되지 않는다.
회전테이블(80)은 가스유입케이스(51)의 내부에 설치된다. 회전테이블(80)의 중심에는 제 1홀더(100)가 관통한다. 따라서 회전테이블(80)은 고정된 제 1홀더(100)를 회전중심으로 하여 회전하게 된다. 회전테이블(80)의 둘레에는 톱니들이 형성된다. 각 분기튜브(70)의 스핀셀(73)을 지지하는 회전테이블들(80)은 톱니에 의해 서로 치합하도록 배치되다. 따라서 하나의 회전테이블이 회전하게 되면 인접하는 회전테이블들이 연동하여 회전하는 구조를 갖는다.
구동기어(81)는 가스유입케이스(51)에 설치된 베어링에 의해 지지되는 회전축(83)에 결합된다. 구동기어(81)는 어느 하나의 회전테이블(80)과 치합하도록 배치된다. 구동기어(81)를 회전시키기 위한 구동부는 전동모터(90)와, 전동모터(90)의 구동축에 결합되는 제 1풀리(89)와, 회전축(83)에 결합되는 제 2풀리(85)와, 제 1 및 제 2풀리(89)(85)를 연결하는 벨트(87)로 이루어진다.
상술한 회전수단에 의해 전동모터(90)에 전원이 인가되면 구동기어(81)가 회전하게 되고, 구동기어(81)가 회전하게 되면 구동기어와 치합하는 회전테이블(80)이 회전한다. 이에 따라 서로 치합하고 있는 다수의 회전테이블들이 회전한다. 이와 같이 스핀셀(73)을 회전시킴에 따라 분기튜브(70)를 통과하는 가스와 스핀셀(73)의 접촉횟수가 증가하게 되고 가스의 통과 시간이 연장되어 휘발성 유기화합물의 광분해 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 실시 예 중에서 위에서 설명되지않은 구성요소는 도 5에 도시된 실시 예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
5: 제 1처리부 10: 벤츄리스크러버
11: 벤츄리부 17: 제 1약품저장탱크
20: 사이클론 21: 제 1연결라인
25: 제 2연결라인 30: 제 2처리부
31: 습식스크러버 33: 충전층
40: 제 2약품저장탱크 45: 분사노즐
49: 제 3연결라인 50: 휘발성유기화합물 처리기
51: 가스유입케이스 60: 가스유출케이스
70: 분기튜브 73: 스핀셀
75: 와류유도부재 77:석영관
79: 자외선램프
11: 벤츄리부 17: 제 1약품저장탱크
20: 사이클론 21: 제 1연결라인
25: 제 2연결라인 30: 제 2처리부
31: 습식스크러버 33: 충전층
40: 제 2약품저장탱크 45: 분사노즐
49: 제 3연결라인 50: 휘발성유기화합물 처리기
51: 가스유입케이스 60: 가스유출케이스
70: 분기튜브 73: 스핀셀
75: 와류유도부재 77:석영관
79: 자외선램프
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- 측면에 형성된 유입구를 통해 유입되는 가스를 다수의 흐름으로 분산시키기 위해 내부에 유로가 형성된 다수의 분기튜브들이 상부에 연결된 가스유입케이스와;
상기 분기튜브들이 하부에 연결되어 상기 분기튜브들을 통과한 가스가 유입되어 합류하는 가스유출케이스와;
상기 분기튜브들에 각각 설치되어 상기 분기튜브의 유로를 통과하는 가스 중의 휘발성 유기화합물을 분해하는 광촉매반응수단;을 구비하고,
상기 광촉매반응수단은 상기 분기튜브의 내부에 설치되며 하단은 상기 가스유입케이스의 저면에 설치된 제 1홀더에 지지되고 상단은 상기 가스유출케이스의 상면에 설치된 제 2홀더에 지지되는 자외선램프와, 상기 분기튜브의 내부에 설치되며 상기 자외선 램프를 나선형으로 둘러싸 상기 유로로 유입되는 가스의 흐름을 와류로 유도하기 위한 와류유도부재와, 상기 와류유도부재를 원형으로 둘러싸도록 상기 분기튜브의 내부에 배치되어 상기 가스와 접촉하며 표면에 광촉매 코팅층이 형성된 메쉬망 구조의 스핀셀과, 상기 분기튜브의 내부에서 가스의 체류시간을 연장시키기 위해 상기 스핀셀을 회전시키기 위한 회전수단을 구비하고,
상기 회전수단은 상기 제 1홀더가 관통하도록 상기 가스유입케이스의 내부에 회전가능하도록 설치되고 상부에 형성된 원형의 결합홈에 상기 스핀셀의 하부가 결합되며 외주면에 톱니들이 형성된 회전테이블과, 상기 회전테이블과 인접하도록 상기 가스유입케이스 내부에 회전가능하도록 설치되며 상기 회전테이블의 톱니들과 치합하는 구동기어와, 상기 구동기어를 회전시켜 상기 스핀셀을 회전시키는 구동부를 구비하며,
상기 구동부는 상기 구동기어와 결합되며 상기 가스유입케이스의 외부로 연장되는 회전축과, 상기 가스유입케이스의 외부에 설치된 전동모터와, 상기 전동모터의 구동축에 결합되는 제 1풀리와, 상기 회전축에 결합되는 제 2풀리와, 상기 제 1풀리 및 상기 제 2풀리를 연결하는 벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리기. - 가스 중에 함유된 염기성 악취성분 및 분진을 제거하기 위한 제 1처리부와, 가스 중에 포함된 산성 악취성분을 제거하기 위한 제 2처리부 중 적어도 하나를 포함하는 하이브리드처리부와;
상기 하이브리드처리부를 통해 처리된 가스 중에 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하는 휘발성유기화합물 처리기;를 구비하고,
상기 휘발성유기화합물 처리기는 측면에 형성된 유입구를 통해 상기 하이브리드처리부를 통과한 가스가 유입되며 상기 가스를 다수의 흐름으로 분산시키기 위해 내부에 유로가 형성된 다수의 분기튜브들이 상부에 연결된 가스유입케이스와. 상기 분기튜브들이 하부에 연결되어 상기 분기튜브들을 통과한 가스가 유입되어 합류하는 가스유출케이스와, 상기 분기튜브들에 각각 설치되어 상기 분기튜브의 유로를 통과하는 가스 중의 휘발성 유기화합물을 분해하는 광촉매반응수단을 구비하고,
상기 광촉매반응수단은 상기 분기튜브의 내부에 설치되며 하단은 상기 가스유입케이스의 저면에 설치된 제 1홀더에 지지되고 상단은 상기 가스유출케이스의 상면에 설치된 제 2홀더에 지지되는 자외선램프와, 상기 분기튜브의 내부에 설치되며 상기 자외선 램프를 나선형으로 둘러싸 상기 유로로 유입되는 가스의 흐름을 와류로 유도하기 위한 와류유도부재와, 상기 와류유도부재를 원형으로 둘러싸도록 상기 분기튜브의 내부에 배치되어 상기 가스와 접촉하며 표면에 광촉매 코팅층이 형성된 메쉬망 구조의 스핀셀과, 상기 분기튜브의 내부에서 가스의 체류시간을 연장시키기 위해 상기 스핀셀을 회전시키기 위한 회전수단을 구비하고,
상기 회전수단은 상기 제 1홀더가 관통하도록 상기 가스유입케이스의 내부에 회전가능하도록 설치되고 상부에 형성된 원형의 결합홈에 상기 스핀셀의 하부가 결합되며 외주면에 톱니들이 형성된 회전테이블과, 상기 회전테이블과 인접하도록 상기 가스유입케이스 내부에 회전가능하도록 설치되며 상기 회전테이블의 톱니들과 치합하는 구동기어와, 상기 구동기어를 회전시키는 구동부를 구비하며,
상기 구동부는 상기 구동기어와 결합되며 상기 가스유입케이스의 외부로 연장되는 회전축과, 상기 가스유입케이스의 외부에 설치된 전동모터와, 상기 전동모터의 구동축에 결합되는 제 1풀리와, 상기 회전축에 결합되는 제 2풀리와, 상기 제 1풀리 및 상기 제 2풀리를 연결하는 벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 고도 악취처리장치. - 제 4항에 있어서, 상기 제 1처리부는 상기 가스를 산성액과 접촉시켜 염기성 악취성분을 제거하는 벤츄리스크러버와, 상기 벤츄리스크러버의 후단에 연결되어 상기 벤츄리스크러버를 통과한 가스를 회전시켜 원심분리에 의해 가스 중의 분진을 제거하는 사이클론을 구비하는 것을 특징으로 하는 고도 악취처리장치.
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| KR1020110002121A KR101044810B1 (ko) | 2011-01-10 | 2011-01-10 | 악취 제거를 위한 휘발성 유기화합물 처리기 및 이를 이용한 고도악취처리장치 |
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