KR101309714B1 - 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템 - Google Patents

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Abstract

농축 탈착된 악취와 휘발성유기화합물을 동시에 효율적으로 처리하는 폐가스 처리시스템이 개시된다. 본 발명은 저농도의 황계 악취성분, 질소계 악취성분 및 휘발성유기화합물을 포함하는 폐가스를 처리하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 있어서, 유입되는 상기 폐가스를 흡착하고, 흡착된 상기 악취성분과 휘발성유기화합물을 상기 폐가스보다 높은 온도 및 낮은 유량의 탈착용 공기를 이용하여 탈착하는 흡착농축수단; 및 상기 탈착된 가스를 연소하는 산화수단을 포함하고, 상기 산화수단에서 연소되어 처리된 가스의 최소한 일부를 상기 흡착농축수단으로 재유입하는 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템을 제공한다. 본 발명에 따르면, 흡착 성능이나 수명에 문제가 발생하지 않고, 농축된 오염물질을 연소할 때에 잔취를 최소화하는 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템을 제공할 수 있다.

Description

악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템{THE TREATING SYSTEM OF ODORS AND VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS SIMULTANEOUSLY}
본 발명은 악취와 휘발성유기화합물 등과 같은 오염성분을 동시에 함유하고 있는 폐가스를 처리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농축 탈착된 악취와 휘발성유기화합물을 동시에 효율적으로 처리하는 폐가스 처리시스템에 관한 것이다.
최근 대기환경에 대한 법적규제가 강화됨에 따라 암모니아, 황화수소 등 악취성분과 톨루엔, 자일렌과 같은 휘발성유기화합물에 대한 처리기술 개발이 활성화되고 있다. 이 중 저농도의 황화수소, 메틸메르캅탄, 디메틸설파이드 등과 같은 황계 악취성분, 암모니아, 아민류와 같은 질소계 악취성분, 그리고 알데히드류와 방향족화합물과 같은 휘발성유기화합물을 동시에 포함하는 폐가스의 경우 열이나 촉매를 이용하여 산화처리하는데 매우 어려운 점이 있다. 일반적으로 이러한 폐가스의 경우 폐가스 중 연소가능한 성분이 작아 800℃이상의 고온을 이용하거나 300℃이상의 촉매를 이용한 산화시스템은 추가적인 에너지의 소모가 많아 비경제적이다. 따라서 최근 기술로는 축열재를 이용하여 열회수율을 90％이상 회수하여 저농도의 휘발성유기화합물을 처리하는 축열연소법이 많이 사용되고 있다. 축열연소법은 산화온도를 800℃이상으로 유지하여 휘발성유기화합물을 고온으로 산화시키는 산화법으로 일반적으로 폐가스중의 휘발성유기화합물의 산화발열량에 의한 승온온도가 가스단위입방미터당 40∼80℃인 경우에는 추가적인 연료의 공급없이 운전이 가능하다. 하지만 승온온도가 가스단위입방미터당 40℃이하인 경우 추가적인 연료가 소요되게 된다. 축열연소법에서 촉매를 이용한 축열연소법을 축열촉매연소법이라고 하며, 연소온도를 300∼450℃로 낮출수 있으므로 보다 경제적으로 처리가능하다. 하지만 이 경우에도 폐가스의 포함된 휘발성유기화합물의 가스단위입방미터당 발열량이 15∼30℃를 미치지 못할 경우 많은 에너지가 추가로 소모되게 된다. 하지만 최근 환경규제가 더욱 강화됨에 따라 보다 낮은 농도의 악취나 휘발성유기화합물을 포함하는 폐가스를 처리해야 하는 경우가 늘고 있다. 일반적으로 휘발성유기화합물만을 포함하는 경우 처리에 큰 문제가 없으나 악취와 휘발성유기화합물이 동시에 포함된 폐가스의 경우 처리가 매우 어려운 게 현실이다. 특히 황화수소, 메틸메르캅탄, 디메틸설파이드 등과 같은 황계 악취성분과 암모니아, 아민과 같은 질소계 악취성분을 함유하고 있는 경우 일반적인 활성탄이나 실리카 등과 같은 흡착제를 이용하여 농축하여 처리하기 어렵다. 특히 활성탄계 흡착제의 경우, 황계 및 질소계 악취성분의 흡착효율과 농축 자체가 어려운 실정이어서 현장적용이 불가능하다. 따라서 이러한 황계 악취 및 질소계 악취성분을 함유하고 휘발성유기화합물을 동시에 포함하는 저농도의 폐가스를 산화처리하는 새로운 방안이 필요하다.
한국특허출원 제2007-42401호는 저농도의 황화수소, 메틸메르캅탄, 디메틸설파이드 등과 같은 황계 악취성분, 암모니아 아민류와 같은 질소계 악취성분, 그리고 알데히드류와 방향족화합물 등과 같은 휘발성유기화합물이 단일 또는 혼합된 복합폐가스를 처리하는 처리 시스템을 제시한 바 있다. 종래의 시스템은 배출원으로부터 배출된 배출 가스를 전처리수단, 흡착농축수단, 최종산화수단을 통해 배출구로 배출한다. 흡착농축수단에는 기공크기가 3Å에서 13Å을 갖는 1개 이상의 제올라이트를 단독 또는 혼합한 것을 주성분으로 하여, 여기에 활성탄, 활성탄소섬유, 알루미나, 실리카 중 1개 이상을 첨가하여 제조된 흡착제로 악취 및 휘발성유기화합물을 동시에 흡착처리하며, 폐가스의 일부를 분기하거나 외부에서 도입된 탈착용공기(탈착시 이용하는 공기)를 이용하여 흡착된 이들 성분을 탈착함으로써 원농도 대비 3배이상 30배의 농도로 농축하여 이를 직접 연소시스템, 보일러, 소각로, 촉매산화시스템, 축열촉매산화시스템, 축열연소시스템 등과 같은 최종산화설비를 통해 처리함으로써 낮은 농도의 악취 및 휘발성유기화합물을 추가적인 연료의 공급을 최소화하면서 높은 처리효율을 갖도록 하고 있다.
그러나, 이 시스템에 사용되는 주요 흡착제인 제올라이트는 처리 가스에 암모니아, 황화수소, 알데히드 등이 포함된 경우 흡착 성능이나 수명에 문제가 발생한다. 특히 분해될 때 pH가 낮아지는 가스를 처리하는 경우 제올라이트는 구조가 파괴되어 사용할 수 없다는 문제를 갖는다.
또한, 이 시스템은 농축된 오염물질(악취, VOCs)을 연소하는 경우에 연소 후 잔취로 인해 최종 배출구에서 잔취(복합 악취)가 남아 이어 악취 처리 효율을 저하시킨다는 문제점을 갖는다.
또한, 이 시스템을 축열 연소 및 축열 촉매 연소 설비로 적용하는 경우에는 축열재 등의 빈 공간에 차가운 오염 물질이 잔존하여 처리 효율을 저하하고 막힘 현상을 초래하여 공정 문제를 야기할 수 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 처리 가스에 암모니아, 황화수소, 알데히드 등이 포함된 경우 흡착 성능이나 수명에 문제가 발생하지 않는 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 농축된 오염물질(악취, VOCs)을 연소할 때에 잔취로 인해 최종 배출구에서 악취가 남지 않는 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 축열 연소 및 축열 촉매 연소 설비로 적용하는 경우에는 축열재 등의 빈 공간에 차가운 오염 물질이 잔존하여 처리 효율을 저하하거나 막힘 현상을 초래하지 않는 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 저농도의 황계 악취성분, 질소계 악취성분 및 휘발성유기화합물을 포함하는 폐가스를 처리하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 있어서, 유입되는 상기 폐가스를 흡착하고, 흡착된 상기 악취성분과 휘발성유기화합물을 상기 폐가스보다 높은 온도 및 낮은 유량의 탈착용공기를 이용하여 탈착하는 흡착농축수단; 및 상기 탈착된 가스를 연소하는 산화수단을 포함하고, 흡착농축수단은 흡착 물질로 USY 또는 ZSM-5를 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템을 제공한다.
본 발명에서 상기 USY 또는 ZSM-5는 모재에 코팅된 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 흡착농축수단 전단에는 고비점 화합물이나 액상 유분을 처리하기 위하여 판형, 절곡형 및 포켓형 필터수단으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 필터 수단을 더 포함하거나, 소석회, 활성탄 및 탄소성분을 30%이상 함유하는 물질로 이루어진 그룹 중에서 선택된 흡수 흡착제를 구비한 백필터를 더 포함하고, 상기 탄소성분 함유 물질은 석탄, 고무, 플라스틱, 하수슬러지 및 오일로 이루어진 그룹 중에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 흡착농축수단에서 산화수단으로 이동되는 농축된 가스중의 오염물질중 산화수단 전단에서 응축되는 오염물질을 걸러내기 위한 오일 세퍼레이터를 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명에서 상기 산화수단은 회전 로터 및 축열층을 구비하고, 상기 회전 로터는 유입 영역, 유출 영역 및 퍼지 영역으로 구획되며, 상기 퍼지 영역으로는 60~350℃의 고온 가스를 유입할 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 저농도의 황계 악취성분, 질소계 악취성분 및 휘발성유기화합물을 포함하는 폐가스를 처리하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 있어서, 유입되는 상기 폐가스를 흡착하고, 흡착된 상기 악취성분과 휘발성유기화합물을 상기 폐가스보다 높은 온도 및 낮은 유량의 탈착용공기를 이용하여 탈착하는 흡착농축수단; 및 상기 탈착된 가스를 연소하는 산화수단을 포함하고, 상기 산화수단에서 연소되어 처리된 가스의 최소한 일부를 상기 흡착농축수단으로 재유입하는 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템을 제공한다.
이 때, 상기 흡착농축수단으로 재유입되는 가스의 분율은 30% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명은, 저농도의 황계 악취와 질소계 악취 그리고 휘발성유기화합물을 동시에 포함하고 있는 폐기물처리공정, 생활폐기물소각공정, 음식물처리공정, 타이어제조공정, 담배제조공정, 도장공정 및 수산물유통 및 가공공정에서 발생하는 폐가스를 연소하는데 있어 낮은 에너지비용으로 높은 처리효율로 처리가 가능하다.
처리 가스에 암모니아, 황화수소, 알데히드 등이 포함된 경우 흡착 성능이나 수명에 문제가 발생하지 않는 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템을 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 농축된 오염물질(악취, VOCs)을 연소할 때에 잔취를 최소화할 수 있고, 그로 인해 악취 및 휘발성유기화합물 동시에 효율적으로 처리할 수 있다. 또한, 본 발명은 축열 연소 및 축열 촉매 연소 설비로 적용하는 경우에는 축열재 등의 빈 공간에 차가운 오염 물질이 잔존하여 처리 효율을 저하하거나 막힘 현상을 초래하지 않는 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 악취 및 휘발성유기화합물 동시 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농축흡착수단의 단면을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산화수단의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산화수단의 로터 구조 단면을 개념적으로 도시한 도면이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다.
도 1은 본 발명에 따른 처리시스템을 개략적으로 도시한 계통도이다. 배출원(10)에서 유입되는 폐가스는 전처리 수단(20)에서 입자상 물질 등 흡착농축수단(40)과 최종산화수단(60)에 문제가 될 수 있는 성분을 제거한다. 일반적으로 전처리 수단(20)은 조립입자, 미립입자 그리고 화학물질을 제거하는 수단을 구비할 수 있다.
본 발명에서 폐가스 중에 유분이나 미스트(mist) 등의 고비점 화합물이나 액상 유분이 많은 경우, 상기 전처리 수단(10)은 백필터 시스템으로 구현될 수 있다. 상기 백필터 시스템은 유분 및 미스트 등 고비점 화합물 및 액상 유분을 흡착 및 흡수 가능한 소석회나 활성탄, 탄소 성분을 갖는 물질의 애쉬 또는 탄화물을 흡착흡수제로 구비한 백필터 시스템인 것이 바람직하다. 여기서 탄소 성분을 갖는 물질로는 탄소성분을 30%이상 함유하는 석탄, 고무, 플라스틱, 하수슬러지 및 오일을 들 수 있다. 전처리 수단대용으로는 판형, 절곡형 또는 포켓 형식의 필터수단을 사용할 수 있다.
배출원에서 배출된 폐가스 중 전처리수단(20)을 통과한 폐가스에 포함된 악취 및 휘발성유기화합물은 흡착농축수단(40)을 통과하면서 흡착제에 의해 흡착되어 진다. 흡착농축수단(40)은 유입되는 악취 및 휘발성유기화합물의 농도에 따라 회전속도를 2∼20rph로 조절할 수 있는 하니컴형 로타방식의 이동상 흡착농축수단을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 경우에 따라서는 두개 이상의 흡착베드를 이용하여 흡착과 탈착을 반복하는 고정상흡착농축수단, 또는 유동화에 적합한 구상의 흡착제를 이용한 유동상 농축흡착수단을 이용할 수 있다.
본 발명에서 흡착농축수단(40)에 사용되는 흡착제의 형상은 구상흡착제, 무정형흡착제, 실린더형흡착제 및 하니컴형 흡착제를 이용한 충전식흡착제로 사용하거나 절곡, 압출 및 시트형 흡착제를 이용한 적층형 흡착제를 형상하여 통기성과 접촉면적을 향상시킨 하니컴 모양의 흡착제 형상을 사용하는 것도 무방하다.
본 발명에서 흡착제로는 USY(Ultra Stable Zeolite)나 ZSM-5, 또는 이들의 혼합물을 주성분으로 포함하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 제올라이트 흡착제는 VOCs 처리에 주로 사용된다. 그러나, 본 발명자들은 제올라이트가 악취 성분인 암모니아, 황화수소, 알데히드류 등을 포함하는 폐가스의 처리 시에는 흡착 성능과 수명에 문제가 있음을 발견하였다. 특히, 분해 시 pH가 낮아지는 악취 성분의 폐가스를 처리하는 경우 시간의 경과에 따라 그 구조가 파괴되는 문제점이 나타난다. 이에 따라, 본 발명에서는 이를 대신하여 USY나 ZSM-5 등을 사용하며, 이 물질들은 타이어 제조 공정 등에서 발생하는 악취 성분에 대한 장시간 운전에도 높은 처리 효율을 나타낸다. 예컨대, 이들 흡착제를 사용하는 경우 공기희석관능법에 의한 악취 저감 효과는 90% 이상이며, FID에 의한 VOC 처리 효율도 90% 이상을 얻을 수 있다.
본 발명에서 상기 USY 또는 ZSM-5는 구상, 시트형, 적층형 등의 필터 형상 모재에 코팅되거나 이들 모재에 함침된 형태로 제공될 수 있다.
본 발명에서 상기 흡착농축수단(40)은 약 4~15배의 농축 배수를 갖는다. 예컨대, 농축 배수가 12배인 경우 배출원의 가스량이 1200 cmm이라면 농축수단(40)은 1200 cmm의 용량을 갖는 것을 사용할 수 있고, 상기 농축수단으로부터 탈착된 가스를 처리하는 연소 설비는 100 cmm의 용량을 가지도록 설계될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 흡착농축수단(40)의 단면을 도시한 개략도이다. 흡착농축수단(40)은 최소한 2개의 영역으로 구분된다. 도시된 바와 같이, 상기 흡착농축수단(40)은 흡착부(42) 및 탈착부(44)로 구분되며, 두 영역의 경계부에 냉각부(46)를 구비할 수 있다.
상기 흡착부(42)는 유입되는 악취 및 휘발성유기화합물을 흡착하고 탈착부(44)는 흡착된 화합물을 탈착한다. 냉각부(46)는 탈착시 상승한 온도를 냉각한다. 도 3에 도시된 흡착농축수단(40)은 회전식로타에 의해 시계 반대방향으로 회전하도록 설계되어 있다. 본 발명에서 폐가스로부터 분기된 공기가 냉각부(46) 및 탈착부(44)로 유입될 수 있다. 즉 폐가스로부터 분기된 공기가 냉각부(46)로 유입된 후 흡착제층을 냉각하고, 냉각부(46)을 통과한 후 가열수단(50)을 통해 탈착에 필요한 온도로 상승된다. 이어서 온도 상승된 공기는 탈착부(44)로 유입되어 흡착제에 흡착된 악취성분과 휘발성유기화합물을 탈착시킨 후 최종산화수단(60)으로 이송되어 처리되어 진다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 탈착 공기로 원배출원에서 배출되는 폐가스의 1/4배 내지 1/15배의 공기가 사용될 수 있다. 또한, 상기 탈착 공기는 가열수단(50)에 의해 50∼350℃까지 승온될 수 있다. 상기 탈착 공기에 의해 탈착되어 최종산화수단(60)으로 유입된 가스는 열원(70)을 이용하여 400∼1000℃의 고온에서 완전 산화되어 처리된 후 외부로 배출된다.
본 발명에서 상기 최종산화수단(60)으로는 직접연소설비(TO), 촉매연소설비(CO), 축열연소설비(RTO), 축열촉매연소설비(RCO)가 사용될 수 있다. 에너지의 절감 차원에서 연소설비로는 축열연소설비(RTO) 및 축열촉매연소설비(RCO)가 사용되는 것이 보편적이며, 이들 설비는 열원(70)을 설비의 일부로 구비할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 축열연소설비를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 축열연소설비(60)는 회전식 로터(64)와 상기 회전식 로터상의 축열층(65) 및 연소실(66)을 포함하여 구성된다.
회전식 로터(64)는 가스의 연소를 위한 가스유입구(61), 연소 가스의 유출구(62) 및 퍼징가스 유입로(63)와 연통된다.
상기 회전식 로터(64)는 상기 축열층(65)을 통과하여 연소실로 유입되거나 연소 후 축열층(65)을 통과하여 외부로 배출되는 가스의 경로를 분리하기 위해 내부가 적절히 구획되어 있다. 도 5는 본 발명의 회전식 로터(64)의 단면을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 로터(64)는 단면상 원형이며, 가스 유입 영역(In), 퍼지 영역(P) 및 가스 유출 영역(Out)으로 구획되는데, 로터의 각 영역은 그 상부의 축열층의 대응 영역과 쌍을 이루어 가스 유입 및 유출 경로를 형성한다.
가스 유입 영역(In)은 축열층의 대응 영역과 함께 가스 유입구(61)를 통해 공급된 가스를 연소실(66)으로 이송한다. 가스 유출 영역(Out)은 연소실(66)에서 연소된 후 축열층(65)의 대응 영역을 통과하여 나오는 가스를 연소 설비 외부로 배출한다. 퍼지 영역(P)은 로터의 회전에 따라 가스 유입 영역(In)이 가스 유출 영역(Out)으로 전환되기 전 로터 내부 및 축열층의 오염 물질을 퍼징하는 경로로 작용한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에서는 퍼징을 위해 60~350℃의 고온 공기가 사용되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 로터 내부 또는 축열층에 흡착된 악취 성분이나 고비점 화합물의 경우 퍼징에 의해 용이하게 제거하기가 어려우며, 따라서 이러한 성분의 제거를 위해 고온의 공기를 이용한 퍼징이 바람직하기 때문이다. 이를 위해 본 발명에서는 상기 퍼징가스 유입로(63)에는 적절한 가열 수단(68)이 구비될 수 있다. 유입된 퍼징 가스는 로터의 퍼징 영역(P)과 축열층의 대응 영역을 통과하여 연소 설비 외부로 배출된다.
물론, 퍼징 가스의 승온에는 전술한 것과 같은 별도의 가열 수단을 사용하는 방식, 연소실(66)로부터 분기된 가스로부터 열교환하는 방식 또는 분기된 가스와 외부 공기를 혼합하는 방식 등의 다양한 방식이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 축열연소설비를 대신하여 축열촉매연소설비가 사용될 수 있다. 이것은 유입되는 가스의 악취 및 휘발성유기화합물의 농도가 매우 낮아 최종산화수단(60)을 운전하기 위한 단위입방미터당 승온온도가 40∼80℃에 도달하지 못해 처리시 많은 추가연료가 필요한 경우에 사용될 수 있다. 이 경우 축열촉매연소시스템의 연소실(66)의 온도는 100∼550℃로 운전할 수 있으며 단위입방미터당 승온온도가 15℃인 경우에도 거의 추가연료없이 운전이 가능하다. 이때 사용하는 촉매의 경우 압력손실을 고려하여 압출형 하니컴형상 촉매를 사용하게 되는데 저농도의 황계 악취성분을 포함하고 있으므로 내황성촉매나 촉매의 피독에 대한 재생시스템을 구축하는 것이 바람직하다. 내황성촉매는 Co, Ni, Mo. V, W의 성분중 1개 이상을 포함하는 금속성분을 담지한 하니컴촉매를 사용하는 것이 바람직하며, 이 때 사용하는 GHSV(Gas Hourly Space Velocity, 1/hr)은 5,000∼80,000으로 설계한다. 하지만 내황성촉매의 경우 황계 악취성분의 농도가 상대적으로 높고 휘발성유기화합물의 농도가 낮은 폐가스에 적용하는 것이 바람직하다. 또 다른 본 시스템에 적용하는 촉매로서는 백금, 팔라듐, 로듐의 귀금속 성분중 1개 성분이상을 선택하여 적용한 촉매를 사용한다. 이 경우 황계 악취성분의 농도가 높은 경우, 촉매층의 온도를 귀금속촉매의 내열온도인 750℃이하로 상승시켜 황성분을 제거할 수 있는 기능을 구비할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 본 발명에서 상기 최종산화수단(60)의 전단에는 오일 세퍼레이터가 구비될 수 있다. 통상 흡착농축수단(40)으로부터 탈착된 농축 가스가 최종산화수단(60) 입구에서 액화 및 고형화되어 설비의 운전 및 처리 효율을 저하하는 문제가 발생한다. 이 경우, 탈착된 가스로부터 응축된 오염 물질을 걸러내는 설비로 오일 세퍼레이터를 사용할 수 있다. 오일 세퍼레이터는 충전식(충돌식) 또는 냉각 방식의 것을 사용할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 축열연소설비(60)로부터 배출되는 가스는 송풍기(80)을 통해 이송된다.
이 때, 상기 배출 가스에는 연소로 인한 다종의 부산물이 존재하며, 이 부산물들은 잔취를 발생한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 악취 및 VOC 동시 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 최종산화수단(60)에서 배출되는 배출 가스의 일부 또는 전부는 흡착농축수단(40)으로 유입된다. 상기 배출 가스의 유입 지점은 전처리 수단(20)의 전단이거나 흡착농축수단(40)의 전단일 수 있다. 예컨대, 잔취 성분에 전처리가 필요한 경우에는 상기 배출 가스의 유입지점은 전처리 수단(20)의 전단인 것이 바람직하고, 그렇지 않다면 유입 지점은 흡착농축수단(40)의 전단이 선택될 수 있다. 또한, 본 발명에서 흡착농축수단(40)으로 되돌려지는 배출 가스의 분율은 당업자가 적절히 선택할 수 있을 것이나 바람직하게는 배출 가스의 30 % 이상인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면 재유입되는 배출 가스의 분율에 비례하여 악취 제거 효율은 높아진다. 그러므로, 30% 이하의 분율에서는 효율 수치에 미치는 영향은 미미해진다.
<실시예>
본 실시예는 타이어 공장에서 배출되는 저농도의 황계 악취성분과 알데히드류 그리고 스타이렌 성분의 배출 가스를 본 발명에 따른 USY와 ZSM-5 제올라이트가 코팅된 흡착농축수단과 백금계 촉매를 이용한 축열촉매연소설비를 이용하여 처리실험을 하였다.
시스템으로 유입되는 풍량은 20 ㎥/min이며, 흡착농축장치의 직경은 500mm 실린더형을 사용하였다. 흡착농축장치의 통과유속은 2m/s이며, 촉매연소시스템의 GHSV=25000 1/hr로 하여 운전하였다. 유입되는 농도는 지정악취물질인 황화합물질의 경우 H2S, CS2, MeSH 및 DMDS가 각각 수십~수백 ppb 수준이며, 알데히드류는 아세트알데히드 수 ppm, 프로피온알데히드, 뷰티르알데히드, i-발레르알데히드, n-뷰티르알데히드가 수십~수백 ppb 수준이었다. VOCs의 대표적인 악취물질인 Styrene은 5ppm 수준이었다. 또한 복합악취의 경우는 1440~3000배이며, TVOCs의 경우는 18~42ppm 수준이었다.
이상의 유입되는 성분을 도 2에 도시된 바와 같이, 연소가스의 90%를 농축수단으로 재유입하는 장치를 이용하여 처리한 결과 복합 악취 및 유기휘발성 화합물의 농도를 측정하였다(실시예). 한편, 비교를 위해 연소 가스의 재유입을 제외한 나머지 조건을 동일하게 하여 복합 악취 및 유기휘발성 화합물의 농도를 측정하였다. 복합악취는 "환경분야 시험 검사 등에 관한 법률" 제6조 제1항에 따른 제4호에 따른 환경경오염공정시험기준의 공기희석관능법을 적용하여 측정하였고, 휘발성 유기화합물 농도는 휘발성유기화합물은 FID측정기(portable fid 측정기, TVA-1000B)로 측정하여, PPM 단위로 표시하였다.
아래 표 1은 공기희석관능법에 의한 복합악취의 측정 결과(단위 : 배수)이고, 표 2는 휘발성 유기 화합물 농도를 측정한 결과(단위 ppm)를 나타내는 것이다. 아래 표에서 입구는 도 1 및 도 5의 배출원으로부터 유입되는 지점을 의미하고, 출구는 도 1 및 도 5의 배출구에서의 측정 값을 나타낸다.
구분 샘플 1 샘플 2 샘플 3 샘플 4 샘플 5 샘플평균
비교예 입구 2080 3000 1442 2080 2080
출구 208 208 144 144 208
효율 90% 93.1% 90.0% 93.1% 90.0% 91.2%
실시예 입구 2154 2080 3000 2080 3000
출구 144 100 144 100 144
효율 93.3% 95.2% 95.2% 95.2% 95.2% 94.8%
구분 샘플 1 샘플 2 샘플 3 샘플 4 샘플 5 샘플평균
비교예 입구 30 25 20 40 18
출구 1.5 1 0.9 1.8 1.2
효율 95% 96% 95.5% 95.5% 93.3% 91.2%
실시예 입구 23 32 42 18 20
출구 0.8 0.8 1.2 0.6 0.6
효율 96.5% 97.5% 97.1% 96.7% 97.0% 97.0%
위 표에서 알 수 있는 바와 같이, 배출 가스를 분기하여 흡착 농축 수단으로 유입한 경우에 잔취의 발생이 현격하게 감소함을 알 수 있다. 또한, 부가적으로 배출 가스를 농축흡착수단으로 재유입하는 경우에는 휘발성 유기 화합물의 농도가 낮아지는 것을 알 수 있다.
10 : 배출원 20 : 전처리수단
30 : 송풍기 40 : 농축흡착수단
42 : 흡착영역 44 : 탈착영역
46 : 냉각영역 50 : 열원
60 : 최종산화수단 61 : 유입구
62 : 유출구 63 : 퍼지 유입로
64 : 로터 65 : 흡착층
66 : 연소실 70 : 열원
80 : 송풍기 85 : 댐퍼
90 : 배출구

Claims (7)

  1. 저농도의 황계 악취성분, 질소계 악취성분 및 휘발성유기화합물을 포함하는 폐가스를 처리하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 있어서,
    유입되는 상기 폐가스를 흡착하고, 흡착된 상기 악취성분과 휘발성유기화합물을 상기 폐가스보다 높은 온도 및 낮은 유량의 탈착용공기를 이용하여 탈착하는 흡착농축수단; 및
    상기 탈착된 가스를 연소하는 산화수단을 포함하고,
    상기 흡착농축수단은 흡착 물질로 USY 또는 ZSM-5를 포함하고, 상기 USY 또는 ZSM-5는 모재에 코팅되며,
    상기 산화수단은 회전 로터 및 축열층을 구비하고, 상기 회전 로터는 유입 영역, 유출 영역 및 퍼지 영역으로 구획되며, 상기 퍼지 영역으로 60~350℃의 고온 가스를 유입하는 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡착농축수단 전단에는 고비점 화합물이나 액상 유분을 처리하기 위하여 판형, 절곡형 및 포켓형 필터수단으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 필터 수단을 더 포함하거나,
    소석회, 활성탄 및 탄소성분을 30%이상 함유하는 물질로 이루어진 그룹 중에서 선택된 흡수 흡착제를 구비한 백필터를 더 포함하고,
    상기 탄소성분 함유 물질은 석탄, 고무, 플라스틱, 하수슬러지 및 오일로 이루어진 그룹 중에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    흡착농축수단에서 산화수단으로 이동되는 농축된 가스중의 오염물질중 산화수단 전단에서 응축되는 오염물질을 걸러내기 위한 오일 세퍼레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템.
  5. 삭제
  6. 저농도의 황계 악취성분, 질소계 악취성분 및 휘발성유기화합물을 포함하는 폐가스를 처리하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 있어서,
    유입되는 상기 폐가스를 흡착하고, 흡착된 상기 악취성분과 휘발성유기화합물을 상기 폐가스보다 높은 온도 및 낮은 유량의 탈착용공기를 이용하여 탈착하는 흡착농축수단; 및
    상기 탈착된 가스를 연소하는 산화수단을 포함하고,
    상기 산화수단에서 연소되어 처리된 가스의 최소한 일부를 상기 흡착농축수단으로 재유입하는 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 흡착농축수단으로 재유입되는 가스의 분율은 30% 이상인 것을 특징으로 하는 저농도 악취 및 휘발성 유기화합물을 처리 시스템.
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