KR100240833B1 - 폐기물처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기나 폐수처리장에서 발생하는 슬러지 또는 유기물과 무기물을 포함하는 각종 폐기물을 환경과 인체에 무해하도록 처리하고 처리후에 발생하는 잔류물은 건축재료 등으로 재활용될 수 있도록 하는 폐기물처리시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시예인 폐기물처리시스템에 의하면, 폐기물을 분쇄 및 건조시킨 후 건조된 미립자상태에서 소각함으로써 폐기물을 완전연소시키고, 소각로에서 발생하는 폐열을 폐기물의 건조에 이용하여 폐기물의 건조처리비용을 절감시키며, 소각과정에서 발생하는 유해가스를 1차 및 2차의 정화작용으로 완전히 열분해 및 중화반응시킴으로써 인체에 유해한 물질의 배출을 방지하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

폐기물처리시스템

본 발명은 음식물쓰레기나 폐수처리장에서 발생하는 슬러지 또는 유기물과 무기물을 포함하는 각종 폐기물을 환경과 인체에 무해하도록 처리하고 처리후에 발생하는 잔류물은 건축재료 등으로 재활용될 수 있도록 하는 폐기물처리시스템에 관한 것이다.

음식물쓰레기나 폐수처리장에 침적되는 슬러지 등의 각종 폐기물은 생활수준의 향상과 산업의 발전에 따라 발생량이 급격히 증가하여 이의 처리에 상당한 어려움이 따르고 있다.

현재의 주요 처리방법은 발생된 폐기물을 대부분 지하에 매립하거나 해양에 투기하여 처리하고 있으나. 매립으로 인한 악취발생으로 매립장주변 지역주민들에 의한 집단민원이 발생하고 있고, 매립으로 발생하는 침출수에는 다량의 중금속과 유해한 미생물이 포함되어 있어서 지하수를 오염시키는 2차적 오염의 주요인이 되고 있으며, 음식물쓰레기나 슬러지 등에는 수분함유율이 높아서 매립지의 지반을 약화시키는 원인이 된다.

또한, 해양투기는 해양환경을 오염시키는 원인으로 지목되어 런던협약에 의해 1996년부터 금지되었으며 국내에서도 가까운 시일내에 금지될 것으로 예상된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 유동상(流動狀)식 소각방법, 스토커(stocker)식 소각방법 등 폐기물을 소각시키는 몇가지 소각방법이 개발되어 있으나, 상기의 소각방법에 의할 경우 시설투자비가 과다하게 소요되며 처리량이 제한되어 있어서 대량의 연속적인 처리가 불가능하고, 또한 다량의 수분이 함유된 폐기물을 소각로에 직접넣기 때문에 연소가 원활히 이루어지지 않으며 소각할 때 건조효율이 낮아 소각온도가 낮아지게 되어 인체에 유해한 중금속의 휘산(揮散)과 다이옥신 등이 발생할 염려가 있다.

또한, 다른 방법으로서 폐기물중에 포함된 고분자 유기물을 열분해하여 저분자의 오일을 얻는 폐기물의 열분해방법이 있으나, 열분해시 추가열이 필요할 뿐만 아니라 아직 현실화가 되지 않고 연구단계에 머물고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 폐기물이 건조미립자로 될 때까지 반복하여 분쇄 및 건조시킨 후 완전한 미립자상태에서 고온으로 소각함으로써 폐기물을 완전연소시키는 폐기물처리시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 소각로에서 발생하는 폐열을 폐기물의 건조에 이용하여 폐기물의 건조처리비용을 절감시키는 폐기물처리시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소각과정에서 발생하는 유해가스를 완전히 열분해시킴으로써 인체에 유해한 물질의 배출을 방지하는 폐기물처리시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폐기물처리시스템은 고온의 배기가스에 의한 건조와 분쇄를 반복하여 폐기물을 탈수된 미립자로 만드는 건조분쇄부와, 상기 건조분쇄부로부터 배관을 통하여 유입되는 배기가스와 미립자의 혼합물을 여과하여 배기가스와 미립자로 각각 분리시키는 집진기와, 상기 집진기로부터 배관을 통하여 유입된 폐기물의 미립자를 고온에서 연소시켜서 회분으로 배출함과 함께, 연소시 생성되는 고온의 배기가스를 배관을 통하여 건조분쇄부로 유출시키는 소각부와, 상기 소각부로부터 배출되는 배기가스를 건조분쇄부와 집진기를 거쳐 배관을 통하여 흡입하는 송풍기와, 상기 송풍기로부터 배관을 통하여 유입되는 배기가스를 가성소다수와 활성탄으로 정화시켜서 대기로 방출하는 배기가스정화부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명의 일실시예인 폐기물처리시스템의 전체구성을 개략적으로 도시한 구성도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10:건조분쇄부 11:폐기물공급기

12:소석회공급기 13:혼합기

14:건조분쇄기 17:건조탑

18:원심분급기 21:공기유입제어밸브

22,44:온도감지센서 30:집진기

40:소각부 41:킬른

42,47,60,77:송풍기 43:연소제어버너

49:저장조 70:배기가스정화부

71:배기가스정화탑 72:활성탄

74:순환펌프 75:가성소다수탱크

이하, 본 발명의 실시예인 폐기물처리시스템에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시예인 폐기물처리시스템의 전체구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물처리시스템은 고온의 배기가스에 의한 건조와 분쇄를 반복하여 폐기물을 탈수된 미립자로 만드는 건조분쇄부(10)와, 상기 건조분쇄부(10)로부터 배관(a)을 통하여 유입되는 배기가스와 미립자의 혼합물을 여과하여 배기가스와 미립자로 각각 분리시키는 집진기(30)와, 상기 집진기(30)로부터 배관(b)을 통하여 유입된 폐기물의 미립자를 고온에서 연소시켜서 회분으로 배출함과 함께, 연소시 생성되는 고온의 배기가스를 배관(c)을 통하여 건조분쇄부(10)로 유출시키는 소각부(40)와, 상기 소각부(40)로부터 배출되는 배기가스를 건조분쇄부(10)와 집진기(30)를 거쳐 배관(d)을 통하여 흡입하는 송풍기(60)와, 상기 송풍기(60)로부터 배관(e)을 통하여 유입되는 배기가스를 가성소다수와 활성탄으로 정화시켜서 대기로 방출하는 배기가스정화부(70)를 구비하고 있다.

상기 건조분쇄부(10)는 폐기물이 투입되는 폐기물공급기(11)와, 소석회가 투입되는 소석회공급기(12)와, 상기 폐기물의 유해가스를 제거하기 위해 상기 폐기물공급기(11)로부터 공급된 폐기물에 상기 소석회공급기(12)로부터의 소석회와 1차 건조된 폐기물미립자를 원심분급기(18)에서 회수한 것을 혼합하여 적정수분으로 조정하여 건조분쇄기(14)에 투입하여 내부에서 폐기물의 뭉침과 부착을 억제하고 건조효율을 임의조정하는 전처리장치인 혼합기(13)와, 상기 혼합기(13)로부터 유입되는 폐기물을 고온의 배기가스로 건조시킴과 함께 내부에 설치된 제1 교반익(15)과 제2 교반익(16)으로 분쇄시키는 건조분쇄기(14)와, 상기 건조분쇄기(14)로부터 유입되는 건조분쇄물을 열풍의 유동에 의해 건조시키는 건조탑(17)과, 상기 건조탑(17)으로부터 유입되는 건조분쇄물을 원심력으로 회전시켜 조립자와 미립자를 분급시켜서 미립자는 배관(a)으로 유출시키고 조립자는 상기 혼합기(13)로 재투입시키는 원심분급기(18)과, 상기 건조분쇄기(14)로 유입되는 배기가스의 온도를 온도감지센서(22)로 감지하여 유입가스가 일정온도를 유지하도록 외부공기의 유입량을 제어하는 배관(c)에 설치된 공기유입제어밸브(21)를 구비하고 있다.

상기 소각부(40)는 폐기물의 건조된 미립자를 고온에서 연소시키는 회전식 킬른(41)과, 상기 집진기(30)로부터 배관(b)을 통하여 유입되는 미립자를 공기의 송풍력으로 상기 킬른(41)에 유입시키는 송풍투입기(42)와, 상기 킬른(41)으로부터 유출되는 배기가스의 온도를 온도감지센서(44)로 감지하여 킬른(41)내부가 일정온도를 유지하도록 외부공기의 유입량과 연소연료량을 제어하는 연소제어버너(43)와, 상기 킬른(41)으로부터 유출되는 회분이 부압에 의해 역류되지 않도록 하는 부압차단밸브(45)와, 상기 킬른(41)으로부터 유출되는 회분에 공기의 송풍력을 가하는 송풍수송기(47)와, 공기와 회분을 분리시키도록 상기 저장조(49)내에 설치된 여과기(48)와, 상기 회분을 저장하는 저장조(49)를 구비하고 있다.

상기 배기가스정화부(70)는 배기가스를 정화시키는 배기가스정화탑(71)과, 가성소다수가 저장된 가성소다수탱크(75)와, 상기 가성소다수탱크(75)로부터 가성소다수를 유출시키는 순환펌프(74)와, 상기 순환펌프(74)로부터 유출되는 가성소다수를 상기 배기가스정화탑(71)내에 분무시키는 분무기(73)와, 상기 배기가스정화탑(71)에 분무된 가성소다수를 가성소다수탱크(75)로 되돌려 보내는 순환배수관(76)과, 상기 배기가스의 악취를 제거시키도록 상기 배기가스정화탑(71)내에 설치된 활성탄층(72)과, 상기 배기가스정화탑(71)으로부터 배기가스를 흡입하여 배기굴뚝(78)으로 배출시키는 송풍기(77)를 구비하고 있다.

도면중 미설명부호 19는 폐기물의 조립자를 배출하는 밸브, 32는 폐기물의 미립자를 배출하는 밸브, 그리고 46, 51은 회분을 배출하는 밸브로서, 배출시 공기의 유입을 차단할 수 있는 로터리 형식의 밸브이다.

다음에, 이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 일실시예에 의한 폐기물처리시스템의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 음식물쓰레기나 슬러지 등의 각종 폐기물은 수분함유량이 60% 내지 85%인 상태에서 건조분쇄부(10)의 폐기물공급기(11)에 유입된 후 혼합기(13)로 유입되고, 상기 폐기물로부터 발생하는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 염화수소(HCL) 등 각종 유해가스를 제거하기 위하여 소석회공급기(12)로부터 소석회가 상기 혼합기(13)에 유입되어 폐기물과 혼합된다. 유입된 소석회는 폐기물의 수분과 결합하여 건조시 증발하는 가스상 물질로 되어 유해가스와 화학반응을 한다.

상기 혼합물은 건조분쇄기(14)로 유입되어 배관(c)을 통해 재순환된 고온의 배기가스로 건조됨과 동시에, 제1 교반익(15)과 제2 교반익(16)에 의해 분쇄된 다음, 건조탑(17)을 통과하면서 고온의 배기가스유동에 의해 수분함유율 15% 내지 30%로 더욱더 건조되며, 폐기물로부터 나오는 유해가스와 배기가스는 소석회에 의하여 1차로 정화된다.

다음에, 상기 폐기물의 분쇄물은 원심분급기(18)로 유입되어 원심력에 의해 조립자와 미립자로 분급되며, 미립자는 배기가스 유동통로인 배관(a)을 따라 집진기(30)로 유입되고, 조립자는 밸브(19)를 거쳐 혼합기(13)로 재유입된다.

수분함유율이 15% 내지 30%인 상기 조립자가 혼합기(13)로 유입됨으로 해서 혼합기(13)내의 폐기물과 소석회의 혼합물은 수분함유율이 50% 내지 60%로 떨어지게 되어 건조분쇄기(14)내에서 뭉침과 부착이 억제되고 신속·용이하게 건조될 수 있다.

또한, 킬른(41)으로부터 유출되는 배기가스를 직접 건조분쇄기(14)내로 유입시켜 건조가스로 사용할 경우에는 온도가 800℃ 내지 900℃로 지나치게 높아서 각 부품에 치명적인 영향을 미칠 수 있으므로, 배관(c)에 설치된 공기유입제어밸브(21)는 상기 건조분쇄기(14)와 연결되는 배관(c)의 유입부에 설치된 온도감지센서(22)에 의해 배기가스의 온도를 측정한 후 온도가 높을 경우에는 외부공기유입량을 증가시키고 온도가 낮을 경우에는 감소시켜 평균온도 400℃ 내지 600℃로 유지되도록 자동제어된다.

상기 원심분급기(18)로부터 배관(a)을 통하여 집진기(30)로 유입된 배기가스와 폐기물 미립자의 혼합물은 열풍과 유동을 계속하여 집진기(30)에서 배출될 때는 함수율이 10% 내지 20%에 달한다.

다음에, 상기 혼합물은 상기 집진기(30)내의 여과기(31)에 의해 기체와 미립자로 분리되어, 기체는 송풍기(60)를 거쳐 배기가스정화부(70)로 송출되고, 고체의 미립자는 밸브(32)를 거쳐 배관(b)을 통하여 소각부(40)로 보내진다.

상기 배관(b)으로부터 유출된 미립자는 송풍기(42)에 의해 연소용 공기와 함께 킬른(41)내로 유입되어 연소되며, 상기 연소제어버너(43)는 킬른(41)과 연결되는 배기가스유출용 배관(a)에 설치된 온도감지센서(44)에 의해 감지된 온도가 일정온도보다 낮을 경우에는 연소용 연료와 공기의 공급을 증가시켜 킬른(41)의 내부온도를 높이고 높을 경우에는 반대로 작동하여, 상기 킬른(41)의 내부연소온도가 800℃ 내지 900℃로 일정하게 유지되도록 작동한다.

상기 킬른(41)은 원통형의 회전로로서 소각균일도가 일정하고 소각후 회분의 형상이 고르게 형성되므로 회분을 재활용하는데 유리한 연소로이며, 또한 상기 연소제어버너(43)를 연소재료인 폐기물미립자의 투입과 병류방식으로 운전함으므로써, 고온의 연소가스를 안정적으로 체류시켜서 연소시 발생하는 국부저온부에 의한 불완전연소, 소각로내의 온도불균형으로 회분의 국부과열에 따른 유리질화현상 등의 문제점을 해결할 수 있다.

이러한 연소로 생성된 고온의 배기가스는 배관(a)을 통하여 건조분쇄기(14)로 유입되고, 완전연소되어 남은 회분은 부압차단밸브(45)와 밸브(46)를 거쳐 송풍기(47)에 의해 저장조(49)로 보내지며, 상기저장조(49)내의 여과기(48)에 의해 공기와 회분으로 분리되어 공기는 대기(80)로 방출되고 회분은 저장된후 필요에 따라 밸브(51)를 통하여 외부로 배출된다.

다음에, 상기 집진기(30)로부터 배관(d)을 통하여 배출되는 배기가스는 송풍기(60)에 의하여 배관(e)을 거쳐서 배기가스정화부(70)로 유입되는데, 상기 송풍기(60)는 킬른(41)으로부터 생성된 배기가스가 배관(a), 건조분쇄기(14), 건조탑(17), 원심분급기(18), 배관(b), 집진기(30) 및 배관(d)을 거쳐서 배기가스정화부(70)로 송출되도록 배기가스를 흡입 및 배출하는 역할을 한다.

상기 배관(e)으로부터 배출된 배기가스는 배기가스정화부(70)의 배기가스정화탑(71)으로 유입되어, 배기가스중 유해성분은 순환펌프(74)에 의해 가성소다수탱크(75)로부터 분무기(73)로 송출되는 가성소다수로 2차정화되고, 악취는 활성탄층(72)에 의해 탈취된 다음, 송풍기(77)에 의해 배기굴뚝(78)으로 보내져 대기(80)로 방출된다.

여기서, 상기 배기가스정화탑(71)내에서 분무기(73)에 의해 배기가스로 분무된 가성소다수는 상기 배기가스정화탑(71)하부의 순환배수관(76)을 통하여 가성소다수탱크(75)로 유입되어 재사용된다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예인 폐기물처리시스템에 의하면, 폐기물이 건조미립자로 될 때까지 반복하여 분쇄 및 건조시킨 후 완전한 미립자상태에서 고온으로 소각함으로써 폐기물을 완전연소시키고, 소각로에서 발생하는 폐열을 폐기물의 건조에 이용하여 폐기물의 건조처리비용을 절감시키며, 소각과정에서 발생하는 유해가스를 1차 및 2차의 정화작용으로 완전히 열분해 및 중화반응시킴으로써 인체에 유해한 물질의 배출을 방지하는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (4)

1. 고온의 배기가스에 의한 건조와 분쇄를 반복하여 폐기물을 탈수된 미립자로 만드는 건조분쇄부와, 상기 건조분쇄부로부터 배관을 통하여 유입되는 배기가스와 미립자의 혼합물을 여과하여 배기가스와 미립자로 각각 분리시키는 집진기와, 상기 집진기로부터 배관을 통하여 유입된 폐기물의 미립자를 고온에서 연소시켜서 회분으로 배출함과 함께, 연소시 생성되는 고온의 배기가스를 배관을 통하여 건조분쇄부로 유출시키는 소각부와, 상기 소각부로부터 배출되는 배기가스를 건조분쇄부와 집진기를 거쳐 배관을 통하여 흡입하는 송풍기와, 상기 송풍기로부터 배관을 통하여 유입되는 배기가스를 가성소다수와 활성탄으로 정화시켜서 대기로 방출하는 배기가스정화부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물처리시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 건조분쇄부는 폐기물이 투입되는 폐기물공급기와, 소석회가 투입되는 소석회공급기와, 상기 폐기물의 유해가스를 제거하도록 상기 폐기물공급기로부터 공급된 폐기물에 상기 소석회공급기로부터의 소석회를 혼합하는 혼합기와, 상기 혼합기로부터 유입되는 폐기물을 고온의 배기가스로 건조시킴과 함께 내부에 설치된 제1 및 제2 교반익으로 분쇄시키는 건조분쇄기와, 상기 건조분쇄기로부터 유입되는 건조분쇄물을 유동에 의해 건조시키는 건조탑과, 상기 건조탑으로부터 유입되는 건조분쇄물을 원심력으로 회전시켜 조립자와 미립자를 분급시켜서 미립자는 배관으로 유출시키고 조립자는 상기 혼합기로 재투입시키는 원심분급기와, 상기 건조분쇄기로 유입되는 배기가스의 온도를 온도감지센서로 감지하여 유입가스가 일정온도를 유지하도록 외부공기의 유입량을 제어하는 배관에 설치된 공기유입제어밸브를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물처리시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 소각부는 폐기물의 미립자를 고온에서 연소시키는 회전식 킬른과, 상기 집진기로부터 배관을 통하여 유입되는 미립자를 공기의 송풍력으로 상기 킬른에 유입시키는 송풍투입기와, 상기 킬른으로부터 유출되는 배기가스의 온도를 온도감지센서로 감지하여 킬른내부가 일정온도를 유지하도록 외부공기의 유입량과 연소연료량을 제어하는 연소제어버너와, 상기 킬른으로부터 유출되는 회분이 부압에 의해 역류되지 않도록 하는 부압차단밸브와, 상기 킬른으로부터 유출되는 회분에 공기의 송풍력을 가하는 송풍수송기와, 공기와 회분을 분리시키도록 상기 저장조내에 설치된 여과기와, 상기 회분을 저장하는 저장조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물처리시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 배기가스정화부는 배기가스를 정화시키는 배기가스정화탑과, 가성소다수가 저장된 가성소다수탱크와, 상기 가성소다수탱크로부터 가성소다수를 유출시키는 순환펌프와, 상기 순환펌프로부터 유출되는 가성소다수를 상기 배기가스정화탑내에 분무시키는 분무기와, 상기 배기가스정화탑에 분무된 가성소다수를 가성소다수탱크로 되돌려보내는 순환배수관과, 상기 배기가스의 악취를 제거시키도록 상기 배기가스정화탑내에 설치된 활성탄층과, 상기 배기가스정화탑으로부터 배기가스를 흡입하여 배기굴뚝으로 배출시키는 송풍기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물처리시스템.

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