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정준 반
6 years ago
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1 단위사업장에서의유해가스와악취처리를위한 고효율이온교환스크러버및모니터링장치 (Ionic Exchange Scrubber with High Removal Efficiency and Real Time Odor Monitoring System) 김동수 / M.A.T Co.,Ltd.

2 순서 1. 환경법 2. 대기오염방지시설의선택과비교 3. 이온교환스크러버의소개 4. 악취정보관리시스템의소개

3 1. 환경법

4 환경관리정책의변화 환경관리패러다임의변화 웰빙과 LOHAS 추세로 매체에서수용체중심으로 유해성에서위해성으로 LOHAS Lifestyles of Health and Sustainability

5 환경법의적용 대기환경보전법 : 깨끗한환경을위하여허용기준을정하고기준이하로배출토록함 산업안전보건법 : 악취방지법 : 주변의생활자들이건강하고쾌적한생활을할수있도록악취의정도를제한함 작업자보호를위해오염물질을가능한한많이작업장외부로배기시킴

6 Air Pollution Control 시기준설정 온실가스발생제어 국제협약 경제적가치고려 CO 2, Halocarbons, N 2 O, CH 4 TLV- Threshold Limit Value, TWA- Time Weighted Average, STEL- Short Term Exposure Limit, C- Ceiling LC50-Lethal Concentration 50%, PM-Particle Matter, THC- Total

7 노동법관련법령 1. 법률기준 ( 관련법 ) 노동부고시제 호 ( 별첨 ) 노동법및산업안전보건법에의해아래사항을위반시사업자및경영자에대하여 형사처벌 ( 구속혹은벌금 ) 이될수있습니다. -TWA 이내에서는 1일 8시간이내근무가능 -TWA~STEL 이내에서는일회 15분이하의노출시간가능,1시간이상의간격으로일일 4회이하의작업이가능 -STEL 이상에서는작업불가 -모든노출위험은합산함 ( 노동부고시참조 ) 보기 TWA STEL 유해물질 ppm mg/m 3 ppm mg/m 3 벤젠 톨루엔 크실렌 메틸아세테이트 메틸에틸케논 엠엔코

8 산업안전보건법 1. 법률기준 ( 관련법 ) - 산업안전보건법 24 조 1 항 ( 보건상의조치 ) 1 사업주는사업을행함에있어서발생하는다음각호의건강장해를예방하 기위하여필요한조치를하여야한다. [ 개정 ] 1. 원재료 가스 증기 분진 흄 (fume) 미스트 (mist) 산소결핍공기 병원체등에 의한건강장해 [[ 시행일 ]] 3. 사업장에서배출되는기체 액체또는잔재물등에의한건강장해 6. 환기 채광 조명 보온 방습및청결등에대한적정기준을유지하지아니함 으로인하여발생하는건강장해 엠엔코

9 대기환경보존법 암모니아 ( 보기 ) 대기오염물질배출시설배출허용기준 암모니아 (ppm) 1) 화학비료제조시설 50 이하 2) 안료및염료제조시설 70 이하 3) 생활폐기물고형연료제품 (RDF) 또는폐 플라스틱고형연료제품 (RPF) 전용시설 30(12) 이하 4) 그밖의배출시설 100 이하 Page 9

10 악취관련법령 < 악취방지계획에포함하여야할사항 ( 시행규칙 11 조관련 ) > 다음의조치중악취를제거할수있는가장적합한조치를포함하여야한다. 1. 악취방지시설가. 연소에의한시설나. 흡수에의한시설다. 흡착에의한시설라. 촉매반응을이용하는시설마. 응측에의한시설바. 산화, 환원에의한시설사. 미생물을이용한시설 2. 소취제, 탈취제또는방향제의살포를통한악취의제거 3. 그밖의보관시설의밀폐, 부유상덮개또는상부덮개의설치, 물청소등을통한악취억제또는방지조치

11 악취배출허용기준 복합악취 2. 지정악취물질 구분 배출허용기준 ( 희석배수 ) 엄격한배출허용기준의범위 공업지역기타지역공업지역기타지역 배출구 1000 이하 500 이하 500 ~ ~ 500 부지경계선 20 이하 15 이하 15 ~ ~ 15 구분 배출허용기준 (ppm) 엄격한배출허용기준의범위 공업지역기타지역공업지역 1 암모니아 ~ 2 2 메칠메르캅탄 ~ 황화수소 ~ 황화메틸 ~ 이황화메틸 ~ 트리메틸아민 ~ 아세트알데히드 ~ 스틸렌 ~ 프로피온알데히드 ~ 뷰티르알데히드 ~ n- 발레르알데히드 ~ i- 발레르알데히드 비고 비고 부

12 악취배출허용기준 톨루엔 ~30 14 자일렌 2 1 1~2 15 메틸에틸케톤 ~ 부 16 메틸아이소부티르케톤 3 1 1~3 17 뷰티르아세테이트 4 1 1~4 18 프로피온산 ~ n- 뷰티르산 ~ n- 발레르산 ~ 부 21 i- 발레르산 ~ i- 뷰티르알코올 ~4

13 2. 대기오염방지시설의선택과비교

14 Air Pollution Control 계획시중요도순서 1. 제거대상오염물질확정 측정, 제거대상구분 2. 발생원의 leak 방지방법설정 방출경로확인, 포집방법결정 3. 포집조건의설정 포집속도, 포집량, 온도 4. 대기배출목표설정 각물질별대기배출허용농도 5. 악취희석배율목표설정 각물질별최소감지농도 6. 최선의방지기술선택

15 방지기술선택시고려사항 1. 배출가스의조성및농도 2. 함유된유기화합물의특성 ( 폭발한계, 응축성, 용해성, 흡착성 ) 3. 배출가스내수분, 먼지함유량 4. 배출량 ( 최대, 평균, 최소유량등 ), 온도, 압력, 습도 5. 산재된각오염배출원의형태 ( 점, 면, 선오염원, 공정, 불특정등 ) 6. 오염물질의종류 ( 분진, 염소화합물, 고분자탄화수소등 ) 7. 연간운영시간 ( 가동시간, 가동율, 부하율등 ) 8. 장치의위치 ( 실내, 실외, 지표고도, 지붕, 여유공간등 ) 9. 보조연료또는에너지비율 10. 각종 Utility( 수도, 전기, 스팀, 배관, 관거, 구조물 ) 이용가능여부 11. 기존의대기오염방지시설설치, 운영사항 ( 종류, 규모, 내용연수 ) 12. 공정변경, 물질대체, 용제사용량감축, 저공해도료사용, 회수시설설치 13. 경제성 ( 즉, 초기투자비및연간운전비 )

16 유해가스및악취방지기술종류 Thermal (flame) incineration ( 직접연소 ) Thermal Thermal Oxidation Oxidation Catalytic oxidation ( 촉매연소 ) RTO (Regenerative thermal oxidation) RCO (Regenerative catalytic oxidation) FTO (Flameless Thermal Oxidation) Adsorption ( 흡착 ) 분리분리,, 제거제거 ( 회수 ( 회수 )) Absorption ( 흡수 ) Condensation ( 응축 ) Bio Bio Treatment Treatment Bio-filter

17 배기가스및악취처리방안 ( 특성비교 -1) 제어기술 자본비 운영비 실제현장 에서의 사용여부 공정의융통성 대용량처리능력 고농도오염물질에대한적용가능성 열소각 고 고 O O O O 흡 착 고 중 O O O O 흡 수 저 중 O X O O 응 축 고 중 O X X O 생물여과 중 저 X(O) O X X 촉매산화 중 중 X O X X 광촉매산화 중 저 X O X X

18 유해가스및악취처리방안 ( 특성비교 -2) 항목이온교환스크러버활성탄흡착탑약액세정스크러버바이오필터축열식연소장치 원리 이온교환섬유의흡착및탈착반응에의해오염물질을염화제거 활성탄의미세공극의흡착력을이용하여물리적으로제거 오염물질을산또는알카리등의약액과반응시켜산화및중화제거 메디아층에충진된미생물을이용한생물학적탈취방식 축열재에축열된열로오염가스를승온시켜고온에서연소하여제거 처리효율 높음 보통 낮음 보통 낮음 초기투자비 보통 적음 적음 큼 큼 유지관리비 적음 많음 많음 적음 많음 폐수발생 매우소량발생 없음 많이발생 없음 없음 전처리시설 ( 분진제거 ) 필요필요불필요필요불필요 설치면적적음적음적음큼큼 운전및유지관리 용이 용이 숙련된운전기술요함 까다로움 복잡

19 에너지사용량에따른방지기술분류 에너지 사용량 고온소각로축열식촉매소각로바이오필터흡착, 메디아스크러버이온교환스크러버 세정식스크러버 < 에너지절감형 > < 에너지소비형 > 광촉매스크러버 < 에너지보존형 > 폐수발생량 Page 19

20 3. 이온교환스크러버의소개

21 이온교환스크러버 (Ionic Exchange Scrubber) 이온교환섬유를이용하여 VOCs, 악취, SOx, NOx 등을화학적이온교환과물리적흡착을이용하여제거하는시스템 에너지절감형고효율스크러버 적용음식물처리장질산황산생산시설농산물훈증시설반도체설비석유화학플랜트폐수처리장 기타악취시설 Page 21

22 Equipments of IES I.E.S Body Cir. tank Rotary nozzle Cell Box 이온교환섬유 + 이온교환필터 Dimension: 495ⅹ300 ⅹ300 mm Pump Page 22

23 이온교환스크러버처리메카니즘 반응메카니즘 H OH H2SO4 H OH NaOH H OH H H OH OH H H OH OH H H OH OH + 염화합물 POLLUTANT H OH H OH H OH ADSORPTION DESORPTION REGENERATION 유해가스종류에따른섬유적용 산성가스 (H 2 S, SOx, CH 3 SH, HCl, HF, NOx) 음이온교환섬유적용 염기성가스 (NH 3, (CH 3 ) 3 N) 양이온교환섬유적용 Page 23

24 이온교환섬유의흡착성능 < 자료출처 : 원자력연구소동위원소방사선응용연구팀 > Page 24

25 화학적이온교환 화학적이온교환 ( [P-NR 3 ] + OH - ) + H 2 S ( [P-NR 3 ] + SH ) + H 2 O ( 흡착반응 ) ( [P-NR 3 ] + SH ) + 2NaOH ( [P-NR 3 ] + OH - ) + Na 2 S ( 재생반응 ) 화학적이온교환 Page 25

26 황화수소의흡착과정 H 2 S H 2 S H 2 O H 2 O OH - OH - OH - SH SH OH - [ P-NR 3 ] [ P-NR 3 ] OH - OH - OH - OH - SH SH H 2 S H 2 S H 2 O H 2 O 흡착전 흡착후 Page 26

27 황화수소의재생과정 NaOH NaOH NaOH NaOH Na 2 S Na 2 S SH SH OH - OH - OH - OH - P-NR 3 P-NR 3 OH - SH SH OH - OH - OH NaOH NaOH NaOH NaOH Na 2 S Na 2 S 재생전 재생 Page 27 Page 2

28 암모니아의흡착과정 NH 3 NH H+ H+ H+ + + NH 4 NH 4 H+ [ P-SO 3 ] [ P-SO 3 ] H+ H+ H+ H+ NH 4 + NH NH 3 NH 3 흡착전 흡착후 Page 28

암모니아의재생과정 H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 + + + + NH 4 + NH 4 + H + H + H + H + P-SO 3 P-SO

29 암모니아의재생과정 H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO NH 4 + NH 4 + H + H + H + H + P-SO 3 P-SO 3 H + NH 4 + NH 4 + H + H + H H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 재생전 재생 Page 29 Page 2

30 이온교환스크러버의암모니아, 황화수소가스처리능력 1 < 각종흡착제의흡착능력비교 > 암모니아흡착량 (mg NH 3 /g) 황화수소흡착량 (mg H 2 S /g) 이온교환섬유활성탄실리카겔탄소섬유 0 이온교환섬유실리카겔활성탄탄소섬유 참고자료 : 한국원자력연구소동위원소방사선응용연구팀 Page 30

31 이온교환스크러버의암모니아가스처리능력 2 < 이온교환섬유의암모니아에대한화학및물리흡착능력 > 암모니아흡착량 (mmol NH 3 /g) 물리적흡착량 화학적흡착량 총흡착량 흡착시간 (min) 참고자료 : 한국원자력연구소동위원소방사선응용연구팀 Page 31

32 이온교환스크러버의처리능력 -2 부산신평장림피혁협동조합내공동폐수처리장 구 분 단 위 최고 인입농도 (ppm) 최저 평균 출구농도 (ppm) 제거율 (%) 악 취 황화수소 N.D 99.9 이상 (550 m3 /min) 메틸메르캅탄 N.D 99.9 이상 Page 32

33 기존기술과의비교 기존기술과의비교 구 분 이온교환스크러버 활성탄흡착탑 약액세정스크러버 처리농도 고농도및저농도 저농도 저농도 처리효율 99% 이상 70~80% 60~70% 2 차오염물질발생 소량의폐수 다량의폐활성탄 다량의폐수 기존기술과의압력손실비교 압력손실 ( P) 이온교환스크러버 활성탄흡착탑 약액세정스크러버 DUCT 25mmAq 25mmAq 25mmAq 스크러버 10mmAq 10mmAq 10mmAq 충진층 20mmAq 100mmAq 80mmAq 데미스터 mmAq 총합계 55mmAq 135mmAq 165mmAq Page 33

34 경제성비교 항 목 이온교환스크러버 약액세정스크러버 비 고 처리용량 오염물질종류 50m 3 /min 악취 ( 황화수소, 메틸메르캅탄, 암모니아등 ) 초기투자비 75,000,000 원 50,000,000 원 용수사용량 22.8T/ 년 360T/ 년 전력사용량 32,313.6kw/ 년 50,544kw/ 년 유지관리비 용수사용비용폐수처리비용약품사용비용전력비카트리지교체비계 12,540원 / 년 1,824,000원 / 년 3,033,600원 / 년 1,777,248원 / 년 2,304,000원 / 년 8,951,388원 / 년 198,000원 / 년 28,800,000원 / 년 14,229,000원 / 년 2,779,920원 / 년 - 46,006,920원 / 년 550원 /T 80,000원 /T 50원 /kwh 5년사용 Page 34

35 경제성비교 경제성비교 초기투자비및유지관리비 ( 원 ) 200,000, ,000, ,000, ,000, ,000, ,000,000 80,000,000 60,000,000 40,000,000 20,000, 사용기간 ( 개월 ) 이온교환스크러버약액세정스크러버 Page 35

교환하는이온의전하종류에따라양이온교환과음이온교환으로나눌수있으며, 상에따라이온교환수지와이온교환섬유로구분할수있다.

36 이온교환섬유 < 양이온섬유 > 이온교환이란고체또는액체중의이온을대상으로하는외부용액중에존재하는같은부호의이온과교환하는현상즉, 용액내에불용성고체의어떤이온이같은부호를가진주위의다른이온과가역적으로교환하는반응을말하며, 교환하는이온의전하종류에따라양이온교환과음이온교환으로나눌수있으며, 상에따라이온교환수지와이온교환섬유로구분할수있다. 이온교환섬유는산업용자재로쓰이는산업용기능성섬유의일종으로 1935년영국의 B.A 에덤스와 F.L 홈스가다가페놀과포름알데히드를축합시킨섬유가양이온을, m-페닐렌디아민과포름알데히드를축합시킨섬유가음이온을교환한다는사실을발견함. < 음이온섬유 > Page 36

37 이온교환섬유의구조및특징 이온교환섬유는이온교환수지에비하여이온교환속도가수중에서 20 배이상빠르며, 내열 / 내산성이뛰어나며재생이가능하여경제적이다. 구분화학성수지모체교환기형상 유효pH 범위 총교환량 양이온섬유강산성 PVA Sulfon 기 Endless 섬유 0~14 20eq/kg.IEF 음이온섬유중염기성 PVA 제 4 급암모늄기및제 2,3 급아민기 Endless 섬유 0~14 3.6eq/kg.IEF Page 37

38 이온교환섬유의물리적흡착 중앙판과그릴에의해악취가스가지그재그방향으로이동하면서이온교환섬유에물리적으로흡착된다. 이온교환섬유 그릴 중앙판 H2S Page 38

39 4. 악취정보관리시스템의소개

40 시스템설치및운영목적 악취를자동으로실시간감지하고기록, 저장, 분석 악취민원지역및사업장 / 공단내의악취경향을파악 악취방지법의후각측정방법및표시방법을보다객관적으로개선가능 실시간으로악취의정보를시각적으로고지하고시민에게제공 ( 악취강도, 센서값, 풍향, 풍속, 온도, 습도등 ) 악취관련민원행정의투명성을확립 시민에악취발생우려시설의도입및운영에관한불신을제거 필수불가결한시설의도입시대민홍보용자료로활용가능

41 실시간악취정보관리시스템구성 < 악취감지장치 > < 제어컴퓨터 > < 외부표시장치 > 악취감지장치는악취센서, 온도센서, 습도센서, 풍향, 풍속계가장착되어이들자료를지속적으로측정하여실시간으로중앙제어컴퓨터로보낸다.

42 음식물자원화시설 ( 설치예 ) 하수처리장 음식물쓰레기자원화시설 주거지역

43 중앙관제모니터의화면

44 중앙관제모니터의화면

45 시스템구성장치 1) 악취수집기 2) 악취감지장치내부 3) 기온변화영향의최소화장치 4) 센서모듈

46 시스템설정

47 데이터관리

48 데이터분석

49 일일자동보고서

50 감사합니다. Thank you! Questions? Please me.

업무(계획/중간/결과)보고서

업무(계획/중간/결과)보고서 이온교환섬유를이용한유해가스제거장치 이온교환스크러버 김동원 ( 주 ) 엔코코대표이사 1. 머리말최근들어한층더대두되고있는 " 생활환경의질 " 과 " 삶의질 " 에대한요구와수요는그동안개발이라는명제앞에가리워진피폐해진환경의복구와개선을통해깨끗한환경으로의회귀라는본능적결론에대한갈망이라생각된다. 대기오염, 수질오염, 토양오염, 각종쓰레기및폐기물에의한오염, 지하수오염등인간의경제적활동에따른이러한인위적인오염원들은적절한제어를통해정화시키지아니하면최종적으로우리의삶을파괴할수밖에없다.