상하수도 117회 1교시 문제 4. 소화조 내와 소화가스에 포함된 황화수소 제거기술

답 1. 탈황장치 개요

- 소화가스내의 황화수소(H2S)농도는 통상 100 ~ 200 ppm이나 처리상황에 따라 400 ~ 600 ppm, 분뇨와 혼합처리하는 경우 1,000 ~ 2,000 ppm에 달하기도 함

- 황화수소는 무색의 기체로 부패취가 심하고 비중(공기비)이 1.2이며 대단히 유독성

→ 특히, 습윤상태에서는 600 ppm의 농도에서 급속히 금속을 부식시키며, 연소하면 부식성이 강한 아황산가스가 발생하므로 소화가스는 일반적으로 탈황시킴

- 소화가스의 탈황은 황화수소의 부식성 및 연소 후의 영향을 고려해 50 ppm 정도 이하가 되도록 하는 것이 바람직

→ 일반적으로 소화가스를 알칼리세정 하거나 또는 탈황제를 통과시키면 황화수소 함유율은 10 ppm 이하가 되며, 소화가스내의 황화수소를 제거하기 위한 방법에는 건식 탈황 법과 습식 탈황법이 있음

답 2. 건식 탈황법

- 산화철분식은 산화철과 대팻밥을 용적비 1 : 5 ~ 1 : 10, 중량비 약 2 : 1의 비율로 혼합한 철스폰지 (iron sponge)를 내식성의 탈황기에 40 ~ 60 cm 정도의 두께로 채워서 소화가스를 통과시키면 아래와 같은 반응이 일어나면서 황화물이 제거

- 2Fe2S3 + 3O2 → 2Fe2O3 + 6S

- 4FeS + 3O2 → 2Fe2O3 + 4S

- 산화철이 황화철로 많이 바뀌어 철스폰지의 탈황능력이 감소되면 철스폰지를 탈황기에서 꺼낸 다음 물을 뿌리면서 공기에 노출시키면 재생 가능

- 성형탈황제식은 철분과 점토 등을 혼합해 펠릿(pellet)형태로 만든 성형탈황제를 충전시켜 소화가스와 접촉시키는 것으로 사용 후의 탈황제는 매립처분

- 건식방법을 채택하면 부지면적은 적게 필요하나 탈황제를 자주 교체 또는 재생시켜야 하는 단점이 있으며, 탈황제의 교체나 재생을 위하여 탈황기는 2대 이상 설치

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답 3. 습식 탈황법

- 습식 탈황법에는 수세정식과 알칼리 세정식, 약액 세정식

1) 수세정식은 지하수나 2차처리수로 소화가스를 세정하는 방법으로 건설비는 적으나 다량의 세정수가 발생하며 황화수소제거율도 비교적 낮음

2) 알칼리 세정식은 2 ~ 3%의 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 수산화나트륨(NaOH)용액과 소화가스를 접촉시키는 것으로 약액은 순환사용가능하며, 일부는 새로운 약액과 교환

- 약액농도의 관리가 필요하지만 황화수소제거율은 높음

3) 약액 세정식은 흡수탑과 재생탑을 결합한 것으로 알칼리세정 후약액은 재생탑에서 촉매를 사용하여 황화물을 분리 재생시켜 반복 사용하는 것

- 약액 세정식은 건설비가 많이드나, 황화수소가 고농도이고 소화 가스량이 많은 경우는 유지관리비가 적음

- 탄산나트륨의 경우 : Na2CO3 + H2S → NaHS + NaHCO3

- 수산화나트륨의 경우 : NaOH + H2S → NaHS + H2S

[이미지 출처 : 하수도시설기준]

 

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