KR101275428B1 - 가시광선을 이용한 폐가스 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비활성화된 광촉매를 재생시키기 위하여 광촉매반응기의 운전을 중지하는 기존 방법과는 다르게 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 지속적인 운전을 목적으로, 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와 비활성화된 광촉매재생에 필요한 공기 또는 수증기의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기와, 광촉매가 활성화된 광촉매반응기를 통과한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수의 잔류부하와 비활성화된 광촉매를 충전한 광촉매반응기의 비활성화된 광촉매를 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 공기 또는 수증기에 의하여 재생할 때에 탈착된 오염원 부하를 처리하는 흡착, 바이오필터를 포함하는 생물학적 처리, 흡수, 연소, 플라즈마, 전자빔, AOP(Advanced oxidation process) 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 후 공정 또는 후 공정들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 대기나 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수의 처리에 관한 것이다. 광촉매를 담지한 가시광선(VIS-)/광촉매반응기를 통과시켜서 악취 및 VOC를 함유한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 처리할 때에, 운전시간이 지남에 따라서 오염원의 산화에 의하여 발생하는 중간유도체의 흡착에 의한 광촉매의 비활성화 때문에 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 오염원 제거용량이 설계기준에 점점 미달하게 되므로 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정의 광촉매 재생이 요구되는데, 광촉매 재생 초기에 후 공정에 인입하는 탈착오염원 부하는 광촉매 재생 초기 이후에 후 공정에 걸리는 탈착오염원 부하보다 큰 변동부하 또는 shock loading의 성격을 가진다. 따라서 후 공정은 일시적으로 증가하는 변동부하를 처리할 수 있는 로버스트 설계가 필수적이다. 이와 같이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기와, 광촉매가 활성화된 광촉매반응기를 통과한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수의 잔류부하와 비활성화된 광촉매를 재생할 때에 탈착된 오염원 부하를 함께 처리하는 후 공정 또는 후 공정들의 조합으로 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)을 함유하는 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 지속적으로, 효율적으로 또한 안전하게 처리할 수 있다.
Description
본 발명은 비활성화된 광촉매를 재생시키기 위하여 광촉매반응기의 운전을 중지하는 기존 방법과는 다르게 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 지속적인 운전을 목적으로, 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와 비활성화된 광촉매재생에 필요한 공기의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기와 광촉매가 활성화된 광촉매반응기를 통과한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수의 잔류부하와 다른 광촉매반응기의 비활성화된 광촉매를 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 공기 또는 수증기에 의하여 재생할 때에 탈착된 오염원 부하를 처리하는 흡착, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리, 흡수, 연소, 플라즈마, 전자빔, AOP(Advanced oxidation process) 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 후 공정 또는 후 공정들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 대기나 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수 처리를 하는 도 1과 같은 공정과 장치에 관한 것이다.
가스상의 n-C7H16과 SO2를 광촉매 산화시키는 ZnO와 TiO2 나노입자의 광촉매활성을 측정하여 n-C7H16 경우에는 ZnO만 비활성화하고 TiO2는 활성을 그대로 유지하였으나 SO2 경우에는 두 종류의 광촉매가 모두 비활성화 하였음을 관찰하였으며, 광촉매의 비활성화는 반도체 표면의 전도형태가 광촉매반응전의 N 타입에서 물, 이산화탄소 등의 산화물의 흡착으로 인한 비활성화 후의 P 타입으로 전환되기 때문이라고 제시되었다. 이와 같이 비활성화된 광촉매 나노입자는 초음파환경에서 증류수세척과 원심분리작업 후 70℃에서 24시간 건조를 하여 거의 원상태로 재생되었음을 보고하였다.[Liqiang et al., Applied Catalysis A: General, 275, 49-54, 2004]. 이와 같이 최근 환경촉매로서 각광받는 광촉매를 담지한 광촉매반응기를 통과시켜서 악취 및 VOC를 함유한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 처리할 때에, 운전시간이 지남에 따라서 오염원의 산화에 의하여 발생하는 중간유도체의 흡착에 의한 광촉매의 비활성화 때문에 광촉매반응기의 오염원 제거용량이 설계기준에 점점 미달하게 되므로 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정의 광촉매 재생이 요구되는데, 광촉매 재생 초기에 후 공정에 인입하는 탈착오염원 부하는 광촉매 재생 초기 이후에 후 공정에 걸리는 탈착오염원 부하보다 큰 변동부하 또는 shock loading의 성격을 가진다. 따라서 후 공정은 일시적으로 증가하는 변동부하를 처리할 수 있는 로버스트 설계가 필수적이다.
3광촉매의 비활성화 및 재생에 대하여 다음과 같은 연구가 수행되었다. Medina-Valtierra et al.[Applied Surface Science, 252, 3600-3608, 2006]은 공기 중의 페놀을 산화분해하는 Degusa P25 TiO2 나노입자를 함유하는 아나타제 광촉매코팅의 광촉매활성의 재생을 조사하였는데, 공기 중에서 광촉매를 소성시키는 온도와 같은 450℃로 3시간 동안 유지하였을 때에 모든 광촉매의 활성이 재생되었다고 보고되었다. Vorontsov et al.[Applied Catalysis B: Environmental, 44, 25-40, 2003]은 가스상의 디에틸설파이드(DES)를 TiO2 suspension으로 20회 세척하여 TiO2가 침착된 코일반응기에서 광촉매산화하여 비활성화된 TiO2 광촉매를 1)흡착된 유기생성물이 완전히 무기화될 때까지 자외선으로 계속 조사한 후에 세척하거나(세척된 물에는 황산이 존재) 또는 2)곧 바로 물 세척(세척된 물에 중간유기생성물이 존재)하여, 재생시켰음을 보고하였다. 한편 광촉매의 황산에 의한 TiO2 에칭(etching)으로 설명되는 비가역적 비활성화도 함께 보고되었다. Cao et al.[Journal of Catalysis, 196, 253-261, 2000]은 나노스케일의 TiO2 광촉매를 이용한 톨루엔의 광촉매산화를 관찰하여 비활성화되는 광촉매가 420℃이상의 온도에서 2시간 가열하였을 때에 거의 100% 재생이 가능하다고 보고하였다. Chang et al.[Chemosphere, 58, 1071-1078]은 기상의 N,N'-dimethylformamide(DMF)를 10%(Degussa P-25) TiO2 슬러리로 튜브를 코팅하여 UV/광촉매산화를 관찰하며 광촉매의 비활성화를 보고하였는데, 여러 가지 광촉매 재생방법 중에서 자외선환경에서 과산화수소로 비활성화된 광촉매를 재생할 때에 거의 100% 재생효과가 나타났다고 보고하였다.
특허공개공보 10-2004-0073637은 생물학적 처리시스템의 경우 휘발성 유기화합물의 높은 농도범위에서는 처리가 불가능한 것이 문제점이어서 배기가스내의 처리오염원의 농도가 생물학적 처리가 가능한 농도보다 높을 때는 UV/광촉매반응기로 생물학적 처리가 가능한 정도로 농도를 낮추어서 바이오필터로 처리하고 농도가 낮을 때에는 바이오필터만을 사용하는 생물학적 처리와 광화학적 처리를 선택적으로 사용하는 방법 및 장치를 공개하였다. 그러나 특허공개공보 10-2004-0073637의 경우는 생물학적 처리시스템의 경우 휘발성 유기화합물의 높은 농도범위에서는 처리가 불가능한 것이 해결하고자 하는 과제이어서 휘발성 유기화합물의 높은 농도범위에서 생물학적인 처리가 가능한 농도까지 낮추는데 희석, 흡착, 흡수 또는 기타 폐가스처리방법을 전처리공정으로 선정할 수 있음에도 불구하고 대안으로 광화학적 방법을 제시한 동기 및 목적과 광촉매반응기와 바이오필터로 이루어진 하이브리드시스템의 시너지효과를 언급하지 못하였고 마찬가지로 특허공개공보 10-2004-0073637의 실시예와 비교예에서는 바이오필터와 UV/광촉매반응기로 이루어진 하이브리드 시스템과 바이오필터만을 운전하였을 때의 성능결과만을 단순 비교하였고 하이브리드공정 자체의 시너지특성에 관한 실시예를 제시하지 못하였다. 따라서 크게 광촉매반응기와 바이오필터로 구성된 하이브리드시스템 자체에 대한 특허청구가 아니라 휘발성 유기화합물의 높은 농도범위에서는 생물학적 처리가 불가능한 것을 해결하고자 하는 과제로 하여 생물학적인 처리가 가능한 농도와 그 이상의 농도의 경우로 나누어 생물학적 처리와 광화학적 처리를 선택적으로 사용하는 방법 및 장치를 특허 청구하였다.
광촉매를 담지한 가시광선(VIS-)/광촉매반응기를 통과시켜서 악취 및 VOC를 함유한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 처리할 때에, 운전시간이 지남에 따라서 오염원의 산화에 의하여 발생하는 중간유도체의 흡착에 의한 광촉매의 비활성화 때문에 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 오염원 제거용량이 설계기준에 점점 미달하게 되므로 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정의 지속적 운전이 불가능하게 된다. 따라서 이러한 과제를 해결하기 위해서 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정의 지속적 운전을 가능하게 하는 새로운 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정이 발명이 요구된다.
한편 이러한 비활성화된 광촉매가 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 공기 또는 수증기에 의하여 가역적으로 재생될 때에 탈착된 오염원 부하를 처리하는 흡착, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리, 흡수, 연소, 플라즈마, AOP 또는 이와 동등한 탈착오염원 부하를 처리할 수 있는 후 공정 또는 후 공정들의 조합이 필요하게 된다. 또한 이러한 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정과 후 공정의 조합은 synergy효과를 생성하여 경제성이 있어야한다.
본 발명의 과제해결수단은 크게 두 개의 경우로 분류할 수 있다. 첫 번째 경우는 광촉매담체의 흡착능과 무관하게 광촉매담체에 담지 또는 코팅된 비활성화된 광촉매를 재생시키는 과제해결수단이고, 두 번째 경우는 가시광선(VIS-)/광촉매반응기에 충진시킨 흡착능이 매우 큰 광촉매담체에 담지 또는 코팅된 비활성화된 광촉매를 고온에서 재생시키는 과제해결수단이다.
첫 번째 과제해결 수단은 광촉매의 비활성화로 인하여 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 오염원 제거용량이 설계기준에 점점 미달함에 따라서 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 지속적 운전이 불가능해지므로, 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와 비활성화된 광촉매재생에 필요한 공기 또는 수증기를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기와, 광촉매가 활성화된 광촉매반응기를 통과한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수의 잔류부하와 다른 광촉매반응기의 비활성화된 광촉매를 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 공기 또는 수증기를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체에 의하여 재생할 때에 탈착된 오염원 부하를 함께 처리하는 흡착, 바이오필터를 포함하는 생물학적 처리, 흡수, 연소, 플라즈마, AOP 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 후 공정 또는 후 공정들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드시스템으로써 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 대기나 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수 처리를 지속적으로 효율적으로 또한 안전하게 할 수 있게 하는 것이다.
두 번째 과제해결 수단은 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와 비활성화된 광촉매재생에 필요한 고온의 수증기 또는 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기와, 상기 탈착매체 중에서 과열수증기 또는 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수에 함유된 휘발성유기화합물의 비등점 이상 온도의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체가 공급되는 가시광선(VIS-)/광촉매반응기에 충전된 비활성화된 광촉매를 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 재생시킬 때에 탈착된 오염원 부하를 연소 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 후 공정 또는 후 공정들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드시스템으로써 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 대기나 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수 처리를 지속적으로 효율적으로 또한 안전하게 할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 효과는,
첫째 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와 비활성화된 광촉매재생에 필요한 공기 또는 수증기를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기를 사용함으로써, 광촉매의 비활성화로 인하여 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 오염원 제거용량이 설계기준에 점점 미달하게 됨에 따라서 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 지속적 운전이 불가능해지는 것을 극복하여 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)을 함유하는 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 지속적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
둘째 광촉매가 활성화된 광촉매반응기를 통과한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수의 잔류부하와, 다른 광촉매반응기의 비활성화된 광촉매가 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 공기 또는 수증기를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체에 의하여 가역적으로 재생될 때에 탈착된 오염원 부하를 흡착, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리, 흡수, 연소, 플라즈마, 전자빔, AOP(Advanced oxidation process) 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 공정 또는 공정들의 조합을, 악취 및 VOC를 함유한 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와 공기의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기의 후 공정으로서 부가함으로써 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)을 함유하는 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 잔류오염원의 breakthrough없이 성공적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
셋째 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와 비활성화된 광촉매재생에 필요한 공기 또는 수증기를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정의 후 공정으로서 바이오필터 또는 바이오필터를 제외한 생물학적 처리를 선택하였을 때에 이 하이브리드 시스템의 시너지특성으로 인하여 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)을 함유하는 폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 경제적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스와, 비활성화된 광촉매재생에 필요한 매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템을 도시한 도면
도 2는 흡착장치, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리장치, 흡수장치, 연소장치, 플라즈마장치, AOP(Advanced oxidization process)장치 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 장치 또는 장치들의 조합으로 이루어진 폐가스 후처리장치 또는 그 공정이, 폐가스처리용 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템에 부가된 악취 또는 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 통합시스템을 도시한 도면
도 3은 연소장치 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 장치 또는 장치들의 조합으로 이루어진 탈착 VOC 연소장치 또는 그 공정이, 폐가스처리용 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템에 부가된 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 통합시스템을 도시한 도면
도 4는 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(폐가스 또는 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수 처리용) 세척을 위한 세척액 순환시스템을 도시한 도면
도 5은 처리대상 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와, 비활성화된 광촉매재생에 필요한 매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템을 도시한 도면
도 6는 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수 후처리장치와 비활성화된 광촉매의 재생 시에 발생하는 탈착가스를 처리하는 하폐수 탈착가스처리장치 또는 그 공정들이, 하폐수 처리용 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템에 부가된 휘발성유기화합물 또는 기타 오염원을 함유한 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 처리하는 통합시스템을 도시한 도면
도 2는 흡착장치, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리장치, 흡수장치, 연소장치, 플라즈마장치, AOP(Advanced oxidization process)장치 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 장치 또는 장치들의 조합으로 이루어진 폐가스 후처리장치 또는 그 공정이, 폐가스처리용 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템에 부가된 악취 또는 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 통합시스템을 도시한 도면
도 3은 연소장치 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 장치 또는 장치들의 조합으로 이루어진 탈착 VOC 연소장치 또는 그 공정이, 폐가스처리용 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템에 부가된 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 통합시스템을 도시한 도면
도 4는 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(폐가스 또는 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수 처리용) 세척을 위한 세척액 순환시스템을 도시한 도면
도 5은 처리대상 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와, 비활성화된 광촉매재생에 필요한 매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템을 도시한 도면
도 6는 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수 후처리장치와 비활성화된 광촉매의 재생 시에 발생하는 탈착가스를 처리하는 하폐수 탈착가스처리장치 또는 그 공정들이, 하폐수 처리용 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정시스템에 부가된 휘발성유기화합물 또는 기타 오염원을 함유한 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 처리하는 통합시스템을 도시한 도면
본 발명의 첫 번째 구성은 1) 휘발성 유기화합물 및 악취오염원을 함유하는 폐가스를 처리하기 위하여 폐가스를 도입하는 폐가스 블로워(34), 유량계(1) 및 실시간 농도분석기(2)로 이루어진 도입부, 2) 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스와 비활성화된 광촉매재생에 필요한 공기 또는 수증기를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템으로 이루어진 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정(도 1에서는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템(6 및 8)로 이루어진 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정을 도시하였다.)으로 이루어져 있다.
본 발명의 두 번째 구성은 도 2와 같이, 도1에서의 발명의 구성에 부가된; 광촉매가 활성화된 광촉매반응기를 통과한 폐가스의 잔류부하와 다른 광촉매반응기의 비활성화된 광촉매가 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 공기 또는 수증기를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체에 의하여 가역적으로 재생될 때에 탈착된 오염원 부하를 함께 처리하는 흡착, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리, 흡수, 연소, 플라즈마, AOP(Advanced oxidization process) 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 공정 또는 공정들의 조합인 폐가스 후처리장치(20)로 이루어져있다.
도 1에서의 공정으로서 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 폐가스는 블로우어(34)에 의하여 송풍되어져서 유량계(1) 및 실시간 농도분석기(2)로 유량 및 농도가 각각 측정되고, 폐가스는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템(6 및 8) 중의 하나로 유입되고, 폐가스가 유입된 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 운전 중에 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 출구에서 실시간 농도분석기(10 및 11)로 처리폐가스의 breakthrough 농도를 분석하여 설정된 농도보다 높을 때에는 폐가스흐름 전환기(3) 및 탈착매체흐름전환기(4)에 동시에 각각 signal을 주고 작동을 시켜서, 폐가스흐름을 다른 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 입구로 전환시키고, 반면에 탈착매체흐름은 다른 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템으로부터 전환시켜서 공급받는다. 탈착매체를 공급받는 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템은 비활성화된 광촉매를 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척전후에 UV를 켠 상태에서 공기 또는 수증기에 의하여 가역적으로 재생시킨다. 스프레이(7 및 9)로 살수된 세척액은, 도 4에서와 같이, 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(24) 하부를 채우고 세척액 개폐밸브(30)를 조작하여 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(24) 밑으로 빠져나가서 세척액 순환펌프(31)에 의하여 세척액 탱크(32)로 순환된다. VIS-광원을 활용하는 VIS-광촉매반응기(24)의 외경은, 외부의 가시광선이나 태양광선이 VIS-광촉매반응기 내부로 도달하도록 투명한 유리, 플라스틱 또는 이와 동등한 투명한 재질로 이루어지도록 설계한다.
도 2의 공정으로서 광촉매가 활성화된 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템을 통과한 폐가스의 잔류부하와 다른 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템의 비활성화된 광촉매가 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV를 켠 상태에서 탈착매체에 의하여 가역적으로 재생될 때에 탈착된 오염원 부하는 합쳐져서 흡착, 바이오필터를 포함하는 생물학적 처리, 흡수, 연소, 플라즈마, AOP 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 공정 또는 공정들의 조합으로 이루어진 후 공정(20)에서 처리된다.
한편 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정의 후 공정으로서 바이오필터 또는 바이오필터를 제외한 생물학적 처리를 선택하였을 때에는 혼합조를 설치하여, 후 공정으로 인입되는 폐가스에 악취 및 VOC 농도가 생물학적 처리가 어려울 정도로 너무 높을 경우에 폐가스를 혼합조를 거쳐서 희석한 후에 생물학적으로 처리한다. 필요시에는 혼합조 블로워로 혼합조에 희석용 공기를 공급한다.
본 발명의 세 번째 구성은 1) 휘발성 유기화합물 및 악취오염원을 함유하는 폐가스를 처리하기 위하여 폐가스를 도입하는 폐가스 블로워(34), 유량계(1)와 실시간 농도분석기(2)로 이루어진 도입부, 2) 악취와 VOC를 함유한 처리대상 폐가스와 비활성화된 광촉매재생에 필요한 과열수증기 또는 폐가스에 함유된 휘발성유기화합물의 비등점 이상 온도의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템로 이루어진 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정(도 3에서는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템(6 및 8)으로 이루어진 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정을 도시하였다.), 3) 과열수증기 또는 폐가스에 함유된 휘발성유기화합물의 비등점 이상 온도의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체가 공급되는 가시광선(VIS-)/광촉매반응기에 충진된 비활성화된 광촉매를 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 재생시킬 때에 탈착된 오염원 부하를 연소 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 탈착 VOC 연소장치(23)로 이루어져있다.
20도 3에서의 공정으로서 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 폐가스는 블로우어(34)에 의하여 송풍되어져서 유량계(1) 및 실시간 농도분석기(2)로 유량 및 농도가 각각 측정되고, 폐가스는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템(6 및 8) 중의 하나로 유입되고, 폐가스가 유입된 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 운전 중에 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 출구에서 실시간 농도분석기(10 및 11)로 처리폐가스의 breakthrough 농도를 분석하여 설정된 농도보다 높을 때에는 폐가스흐름 전환기(3) 및 탈착매체흐름전환기(4)에 동시에 각각 signal을 주고 작동을 시켜서, 폐가스흐름을 다른 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 입구로 전환시키고, 반면에 과열수증기 또는 폐가스에 함유된 휘발성유기화합물의 비등점 이상 온도의 공기를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체 흐름은 다른 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템으로부터 전환시켜서 공급받는다. 이와 같은 탈착매체를 공급받는 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템은 비활성화된 광촉매를 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 가역적으로 재생시킨다. 이러한 광촉매재생 시의 탈착된 오염원 부하를 처리가스흐름전환기(22)로 유도하여 연소 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 탈착 VOC 연소장치(23)로 처리한다. 스프레이(7)로 살수된 세척액은, 도 4에서와 같이, 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(24) 하부를 채우고 세척액 개폐밸브(30)를 조작하여 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(24) 밑으로 빠져나가서 세척액 순환펌프(31)에 의하여 세척액 탱크(32)로 순환된다. VIS-광원을 활용하는 VIS-광촉매반응기(24)의 외경은, 외부의 가시광선이나 태양광선이 VIS-광촉매반응기 내부로 도달하도록 투명한 유리, 플라스틱 또는 이와 동등한 투명한 재질로 이루어지도록 설계한다.
본 발명의 네 번째 구성은 1) 휘발성 유기화합물이나 기타 오염원을 함유하는 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수를 처리하기 위하여 하폐수를 도입하는 Feed 펌프(35), 하폐수 전처리공정(44), 하폐수 유량계(36) 및 수질분석기(37)로 이루어진 도입부, 2) 휘발성 유기화합물 및 기타 오염원을 함유하는 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수와, 비활성화된 광촉매재생에 필요한 과열수증기 또는 하폐수에 함유된 휘발성유기화합물의 비등점 이상 온도의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는, 탈착매체의 공급이 번갈아 swing되는 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템으로 이루어진 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정(도 5에서는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템(51 및 52)로 이루어진 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정을 도시하였다.)으로 이루어져 있다.
도 5에서의 공정으로서 휘발성 유기화합물이나 기타 오염원을 함유하는 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수는 Feed 펌프(35)에 의하여 이송되어져서 하폐수 전처리공정(44), 하폐수 유량계(36) 및 수질분석기(37)로 하폐수 유량 및 COD, 색도, 부유물질 등의 농도가 각각 측정되고, 하폐수는 두 개의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템(51 및 52) 중의 하나로 유입되고, 하폐수가 유입된 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 운전 중에 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 출구에서 수질분석기(39 및 40)로 처리하폐수의 breakthrough 농도를 분석하여 설정된 농도보다 높을 때에는 수질분석지시계(49 및 50)가 하폐수 흐름 전환기(38) 및 탈착매체흐름전환기(4)에 동시에 각각 signal을 주고 작동을 시켜서, 하폐수 흐름을 다른 광촉매가 활성화된 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템 입구로 전환시키고, 반면에 하폐수 공급이 중지되어 광촉매가 비활성화된 광촉매반응기가 비워진 상태에서 탈착매체 흐름을 다른 광촉매가 활성화된 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템으로부터 전환시켜서 공급받는다. 탈착매체를 공급받는 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템은 비활성화된 광촉매를 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV를 켠 상태에서 가역적으로 재생시킨다. 또한 광촉매반응기를 통과한 탈착매체(42) 흐름을 탈착매체흐름 전환기(41)를 사용하여 하폐수 탈착가스 처리장치(45)로 유도한다.
스프레이(7 및 9)로 살수된 세척액은, 도 4에서와 같이, 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(24) 하부를 채우고 세척액 개폐밸브(30)를 조작하여 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(24) 밑으로 빠져나가서 세척액 순환펌프(31)에 의하여 세척액 탱크(32)로 순환된다. VIS-광원을 활용하는 VIS-광촉매반응기(24)의 외경은, 외부의 가시광선이나 태양광선이 VIS-광촉매반응기 내부로 도달하도록 투명한 유리, 플라스틱 또는 이와 동등한 투명한 재질로 이루어지도록 설계한다.
본 발명의 다섯 번째 구성은 도 6과 같이, 도5에서의 발명의 구성에 부가된; 광촉매가 활성화된 광촉매반응기를 통과한 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수의 잔류부하를 처리하여 고도처리된 하폐수(48)를 배출하는 흡착, 수처리용 바이오필터, 수처리용 바이오필터를 제외한 생물학적 처리, AOP(Advanced oxidization process) 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 기타오염원을 처리할 수 있는 공정 또는 공정들의 조합으로 이루어진 하폐수 후처리장치(47);
및
27다른 광촉매반응기의 비활성화된 광촉매가 초음파환경 또는 비초음파환경에서 세척 전, 세척 후 또는 세척 전후에 UV 또는 가시광(VIS-)을 켠 상태에서 과열수증기 또는 하폐수에 함유된 휘발성유기화합물의 비등점 이상 온도의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 탈착매체에 의하여 가역적으로 재생될 때에 탈착된 오염원 부하를 처리하는 흡착, 바이오필터를 포함하는 생물학적 처리, 흡수, 연소, 플라즈마, AOP(Advanced oxidization process) 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 처리할 수 있는 공정 또는 공정들의 조합으로 이루어진 하폐수 탈착가스 처리장치(45)로 이루어져 있다.
도 6의 공정으로서 광촉매가 활성화된 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템을 통과한 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수의 잔류부하는 하폐수 후처리공정(47)에서 처리되어 고도처리된 하폐수(48)을 배출하며, 비활성화된 광촉매의 재생 시에 발생하는 탈착오염원부하를 포함한 탈착매체는 하폐수 탈착가스 처리장치(45)에서 처리된다. 한편 탈착가스처리장치(45)으로서 바이오필터 또는 바이오필터를 제외한 생물학적 처리를 선택하였을 때에는 혼합조를 설치하여, 하폐수 탈착가스 처리장치(45)로 인입되는 탈착오염원 농도가 악취 및 VOC 농도가 생물학적 처리가 어려울 정도로 너무 높을 경우에 폐가스를 혼합조를 거쳐서 희석한 후에 생물학적으로 처리한다. 필요시에는 혼합조 블로워로 혼합조에 희석용 공기를 공급한다.
1. 유량계
2. 실시간 농도분석기
3. 폐가스 흐름전환기
4. 매체흐름 전환기
5. 매체공급 블로우어
6. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기 시스템
7. 세척액 스프레이
8. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기 시스템
9. 세척액 스프레이
10. 실시간 농도분석기
11. 실시간 농도분석기
12. 농도지시계
13. 농도지시계
14. 바이패스밸브
15. 바이패스밸브
16. 바이패스밸브
17. 바이패스밸브
18. 바이패스밸브
19. 바이패스밸브
20. 흡착장치, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리장치, 흡수장치, 연소장치, 플라즈마장치, 전자빔장치, AOP(Advanced oxidation process) 장치 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 포함한 잔류부하 및 탈착가스를 처리할 수 있는 장치 또는 장치들의 조합으로 이루어진 폐가스 후처리장치
21. 과열수증기 또는 폐가스함유 VOC의 비등점 이상의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 매체를 공급하는 블로우어
22. 처리가스 흐름전환기
23. 탈착 VOC 연소장치
24. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기(폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수처리용)
25. 초음파 환경
26. 가시광선(VIS-) 램프
27. UV (또는 VIS-) 광촉매
28. 유입폐가스 distributor
29. 폐가스 개폐밸브
30. 세척액 개폐밸브
31. 세척액 펌프
32. 세척액탱크
33. 세척액 보충수 공급
34. 폐가스 블로우어
35. Feed 펌프
36. 하폐수 유량계
37. 수질분석기
38. 하폐수 흐름전환기
39. 수질분석기
40. 수질분석기
41. 광촉매 재생을 위하여 광촉매반응기를 통과한 탈착매체흐름 전환기
42. 광촉매 재생을 위하여 광촉매반응기를 통과한 탈착매체
43. 광촉매 처리된 하폐수
44. 하폐수 전처리장치
45. 흡착장치, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리장치, 흡수장치, 연소장치, 플라즈마장치, 전자빔장치, AOP(Advanced oxidation process)장치 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 포함한 탈착가스를 처리할 수 있는 장치 또는 장치들의 조합으로 이루어진 하폐수 탈착가스 처리장치
46. 처리된 폐가스
47. 하폐수 후처리장치
48. 고도처리된 하폐수
49. 수질분석지시계
50. 수질분석지시계
51. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기 시스템(수처리용)
52. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기 시스템(수처리용)
53. 과열수증기 또는 하폐수함유 VOC의 비등점 이상의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 매체를 공급하는 블로우어
2. 실시간 농도분석기
3. 폐가스 흐름전환기
4. 매체흐름 전환기
5. 매체공급 블로우어
6. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기 시스템
7. 세척액 스프레이
8. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기 시스템
9. 세척액 스프레이
10. 실시간 농도분석기
11. 실시간 농도분석기
12. 농도지시계
13. 농도지시계
14. 바이패스밸브
15. 바이패스밸브
16. 바이패스밸브
17. 바이패스밸브
18. 바이패스밸브
19. 바이패스밸브
20. 흡착장치, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리장치, 흡수장치, 연소장치, 플라즈마장치, 전자빔장치, AOP(Advanced oxidation process) 장치 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 포함한 잔류부하 및 탈착가스를 처리할 수 있는 장치 또는 장치들의 조합으로 이루어진 폐가스 후처리장치
21. 과열수증기 또는 폐가스함유 VOC의 비등점 이상의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 매체를 공급하는 블로우어
22. 처리가스 흐름전환기
23. 탈착 VOC 연소장치
24. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기(폐가스 또는, 도시하수 또는 산업폐수를 포함하는 하폐수처리용)
25. 초음파 환경
26. 가시광선(VIS-) 램프
27. UV (또는 VIS-) 광촉매
28. 유입폐가스 distributor
29. 폐가스 개폐밸브
30. 세척액 개폐밸브
31. 세척액 펌프
32. 세척액탱크
33. 세척액 보충수 공급
34. 폐가스 블로우어
35. Feed 펌프
36. 하폐수 유량계
37. 수질분석기
38. 하폐수 흐름전환기
39. 수질분석기
40. 수질분석기
41. 광촉매 재생을 위하여 광촉매반응기를 통과한 탈착매체흐름 전환기
42. 광촉매 재생을 위하여 광촉매반응기를 통과한 탈착매체
43. 광촉매 처리된 하폐수
44. 하폐수 전처리장치
45. 흡착장치, 바이오필터, 바이오필터를 제외한 생물학적 처리장치, 흡수장치, 연소장치, 플라즈마장치, 전자빔장치, AOP(Advanced oxidation process)장치 또는 이와 동등한 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 포함한 탈착가스를 처리할 수 있는 장치 또는 장치들의 조합으로 이루어진 하폐수 탈착가스 처리장치
46. 처리된 폐가스
47. 하폐수 후처리장치
48. 고도처리된 하폐수
49. 수질분석지시계
50. 수질분석지시계
51. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기 시스템(수처리용)
52. UV (또는 VIS-) 광촉매반응기 시스템(수처리용)
53. 과열수증기 또는 하폐수함유 VOC의 비등점 이상의 비가연성가스를 포함하나 제한되지 않는 매체를 공급하는 블로우어
Claims (8)
- 휘발성 유기화합물이나 악취오염원을 함유한 폐가스를 송풍하는 블로우어(34), 유량 및 농도를 각각 측정하는 유량계(1) 및 실시간 농도분석기(2)로 구성된 폐가스 도입장치
두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템(6, 8), 폐가스가 유입된 상기 가시광선(VIS-)/광촉매반응기 출구에서 처리폐가스의 breakthrough 농도를 분석하는 실시간 농도분석기(10), 처리폐가스의 breakthrough 농도가 설정농도보다 높은 경우에 signal을 보내는 농도지시계(12, 13), 수신된 signal에 의하여서 도입되는 악취와 VOC를 함유한 폐가스의 흐름방향을 광촉매가 활성화된 다른 가시광선(VIS-)/광촉매반응기 입구로 전환시키는 폐가스 흐름전환기(3), 수신된 signal에 의하여서 비활성화된 광촉매재생에 필요한, 매체공급블로워(5)에 의하여 도입되는 매체의 흐름방향을 광촉매가 활성화된 다른 가시광선(VIS-)/광촉매반응기 입구로부터 전환시켜서 상기 매체를 공급받는 매체 흐름전환기(4)로 구성된 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정장치로;
이루어진 것을 특징으로 하는 악취 또는 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 장치 - 제 1항에 있어서, 상기 두 개 이상의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템(6, 8) 각각의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(24) 내부에 가시광선(VIS-) 광촉매(27)를 세척하기 위한;
세척액 스프레이(7)가 설치된 것을 특징으로 하는 악취 또는 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 장치 - 제 1항의 상기 폐가스 도입장치 및 상기 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정장치 뒤에;
상기 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정장치의 광촉매가 활성화된 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템에서 배출되는 잔류부하만을 처리하거나, 광촉매가 비활성화된 다른 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템의 비활성화된 광촉매를 재생할 때에 탈착된 오염원 부하를 함께 처리하는;
흡착탑, 생물학적 처리장치, 흡수장치, 연소장치, 플라즈마장치, AOP(Advanced oxidization process)장치 중의 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 폐가스 후처리장치(20)로서;
후 공정장치가 부가된 것을 특징으로 하는 악취 또는 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 장치 - 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템의 가시광선(VIS-)/광촉매반응기(24) 하부에 채워진 살수된 세척액의 수위를 조절하고 가시광선(VIS-)/광촉매반응기 밑으로 통과시키는 세척액 개폐밸브(30), 세척액을 세척액탱크(32)로 이송하는 세척액 순환펌프(31), 세척액 탱크(32)가 설치된 것을 특징으로 하는 악취 또는 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 장치
- 삭제
- 제 1항의 상기 폐가스 도입장치 및 상기 가시광선(VIS-)/광촉매반응공정장치 뒤에;
상기 가시광선(VIS-)/광촉매반응기시스템의 비활성화된 광촉매를 재생할 때에 탈착된 오염원 부하를 처리가스흐름전환기(22)로 유도하여 처리하는;
연소장치 또는 휘발성 유기화합물이나 악취오염원 처리장치 중의 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 탈착 VOC 연소장치(23)로서; 탈착가스처리장치가 부가된 것을 특징으로 하는 악취 또는 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 장치 - 삭제
- 제 3항 및 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 연소장치는 비등점이 100℃ 이상인 휘발성유기화합물을 응축시키는 열교환기를 포함하는 condenser;
수증기를 물로 응축시켜서 물과 비등점이 100℃ 이하인 휘발성유기화합물을 분리하는 moisture trap을 포함하는 분리기가 설치된 것을 특징으로 하는 악취 또는 휘발성유기화합물을 함유한 대기나 폐가스를 처리하는 장치
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