KR100361089B1 - 폐기물의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기물을 주성분으로하고 유해유기물을 함유하는 폐기물을 저비용과 다량의 배출가스나 질소산화물의 발생없이 처리하는 방법을 제공한다. 본 발명의 목적을 달성하기 위한 폐기물의 처리방법은, 무기물을 주성분으로 하고 유해유기물을 함유한 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시키고, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 발생시키는 공정과; 가스중에 함유한 휘발된 유해유기물을 무해화처리하는 공정으로 구성된다.

Description

폐기물의 처리 방법 {Method for disposing a waste}

본 발명은 폐기물을 처리하는 방법에 관한 것으로, 특히 무기물을 주성분으로하고 유해유기물을 함유하고 있는 폐기물의 처리방법에 관한 것이다.

소각잔류물(incineration residue), 오염된 토양(contaminated soil), 흡착처리잔류물(adsorption treatment residue) 등과 같은 무기물(inorganic matter)을 주성분으로하는 폐기물(waste)은, 크롤로포름(chloroform), 다이옥신류(dioxines), 피씨비류(PCBS), 유기인화합물류, 그리고 유기금속화합물 또는 그들의 이전물질 (precursor)과 같은 유해유기물(toxic organic matter)을 함유하고 있다.

유해물질 또는 그들의 이전물질을 함유하는 폐기물은, 일반적으로 화학적으로 처리나 가열처리함에 의해 무해화된다.

일본 특허공보 평6-38863호 및 특허공개공보 평2-78479호는, 폐기물 소각시 발생하는 특히, 소각비탄(incineration fly ash)에 함유된 유해유기물을 처리하는 방법을 제시하고 있다.

그러한 제시에 의하면, 전자는 소각공장(plant)에서 발생되는 비탄(fly ash)을 불안정유동시스템(nonsteady flow system)의 산소불충분상태에서 가열하여 폴리할로겐(polyhalogenide)화합물을 분해하였다.

이 경우에, '불안정유동시스템'은, 폐기물 소각공장에서 퇴적된 로(furnace)로부터 배출되어오는 불안전유동시스템을 의미한다.

반면에, 후자의 특허에 의하면, 소각비탄을 충만시킨 유지영역(retention section)에 가열수단을 설치하고 300℃ 또는 그 이상의 온도로 가열하여 다이옥신을 분해한 다음 급냉하는 방법을 제시하고 있다.

그 방법 이외에도, 특허에는 용융처리와 초임계수조건(supercritical water condition)하에서 산화분해법 등과 같은 화학적인 분해처리법이 알려져 있다.

그러나, 그러한 방법들은 몇가지 문제점을 가지고 있다. 예를들면 상기 폐기물을 초임계수조건하에서 화학약품을 이용하여 산화분해처리 또는 탈염소처리할 경우, 다량의 약품을 필요로 한다. 그러한 방법은, 일반적으로 약품단가를 증가시키게 된다.

반면에, 폐기물을 연소 또는 용해시키는 경우, 화학약품 등을 소모함이 없이 폐기물을 처리하는 것이 가능하다. 예를들어, 연소를 이용하여 무해화처리하는 경우, 폐기물은 가마(kiln) 또는 유동상방식에서 산소를 공급하면서 대략 800∼1200℃정도의 온도로 가열하는 것에 의해 행해진다.

이 방법에 의하면, 폐기물이 고농도로 유기물을 함유할 경우, 자기연소 또는 열회수가 가능해지고, 이로인해 비교적 저렴한 처리비용으로 폐기물을 무해화처리할 수 있다. 그러나, 이 방법으로 무기물을 주성분으로하는 폐기물이 무해화처리될 경우, 자기연소 및 열회수의 효율적인 작용이 상대적으로 억제되어 유기물의 농도가 낮아진다.

게다가, 이러한 방법에 있어서, 폐기물의 연소에 따라 공기를 공급할 경우, 다량의 배기가스가 방출되고, 질소산화물(NOx)이 발생되는 문제가 생긴다.

본 발명은, 무기물을 주성분으로하고 유기물을 함유하는 폐기물을 지비용으로 무해화처리가 가능한 폐기물의 처리방법을 제공하는 데에 목적이 있다. 무해화처리는 폐기물을 해롭지 않게 만드는 것을 의미한다.

또한, 본 발명은, 무기성분을 주성분으로하고 유기물을 함유하는 폐기물의 무해화처리를 다량의 배기가스 및 질소산화물(NOx)의 발생됨이 없이 행하는 것이 가능한 폐기물의 처리방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무기물을 주성분으로 하는 유해유기물을 함유하는 폐기물로부터 유기물을 휘발시키고, 그 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 발생시키는 공정과; 가스 중에 함유된 유해유기물을 무해처리하는 공정을 포함하는 폐기물의 처리 방법을 제공하는 데에 있다.

무기물을 주성분으로 하는 유기물을 포함하는 폐기물은, 토양의 어떠한 형태, 소각잔류물, 흡착잔류물의 폐기물의 독립된 형태인 한 종류이상의 유기물을 함유하고 있다. 그것은 폐기물이 상온에서 휘발하는 성분을 유해유기물로 함유하는 경우, 일반적으로는, 폭기(aeration)등에 의해 휘발성분을 추출한 후, 그것을 흡착 또는 분해하는 것에 의해 무해화처리를 행하고 있다.

그러나, 유해유기물이 분자량이 큰 유기할로겐화합물로 있을 경우, 무해레벨까지 휘발시키는 데에 필요한 온도가 매우 높다.

게다가, 유기할로겐화합물이 산화성분위기하에서 고온레벨로 가해질 경우, 염소(chlorine)가스와 같은 강한 산화성가스가 발생한다. 결론적으로, 전술한 방법에 의하면, 유기물이 염소화되고, 게다가 유해유기물이 산출된다. 더욱이, 유기물을 다량 포함하는 폐기물을 고온으로 가열할 경우, 발화의 위험성이 있다.

상기한 문제점을 조명하여 볼 때, 환원성분위기하에서 용매를 사용하여 폐기물을 분해하는 방법과 폐기물을 소각하는 방법이 추천된다. 그 방법에 의하면, 폐기물의 무해화처리에 동반하여 질소산화물(NOx)의 발생이 방지된다. 게다가, 저온에서 처리함으로 인해 처리비용이 감소된다.

그러나, 상기한 처리방법은 다음과 같은 문제를 가지고 있는데, 본 발명의 발명자에 의한 조사를 기초로 문제점를 설명한다.

우선, 폐기물인 토양과 소각비탄에, 유해유기물질 혹은 유해유기물의 근원인 트리클로페놀(trichlorophenol)과 염을 분리가능하게 함침시키고, 혼합물을 외기중에 방치시켰다. 1개월간 방치 후, 혼합물을 30ｇ씩 평량하여, 직경40㎜, 길이 500㎜의 관상로내에 각각 배치시켰다.

로내에 질소가스를 분당50㎖의 유량으로 불어넣은 다음, 혼합물을 상온으로부터 가열하여 소정온도로 유지시키고, 그 폐기물에 함유된 질소가스 중의 유해유기물의 휘발거동을 모니터하였다.

그 결과, 토양에 관하여는, 대략 200℃의 온도로 유지한 경우 대략 70％정도의 트리클로페놀이 질소중에서 휘발되었다. 즉, 토양의 경우에, 비교적 저온에서 대부분의 트리클로페놀이 휘발되었다.

반면에, 소각비탄에 관하여는, 200℃정도의 온도로 유지한 경우 매우 적은 량의 트리클로페놀이 휘발되었고, 300℃에서는 20％정도, 350℃에서는 35％정도, 400℃에서는 40％정도 휘발되었다.

소각비탄은 토양에 비해 유해유기물의 휘발이 더 어렵지만, 토양에 비해 온도가 증가할수록 유해유기물의 휘발량이 더 증가하였다.

즉, 350℃로 가열되는 비탄에서 트리클로페놀의 잔류량을 초기량의 3％정도로 채취하여 분석하였다.

상술한 방법에 의하면, 트리클로페놀의 분해량은 가열온도가 증가함에 따라 촉진되었지만, 그 반면에 그것들의 휘발량은 증가한다. 그 결과로서, 특히 유동계(flow system)에서 트리클로페놀과 다른 유해물질은 기대수준 만큼 분해하기가 어렵다고 생각된다.

다음으로, 본 발명의 발명자는 공기유동시스템하에서 동일한 실험을 실시하였다. 그 결과, 토양의 경우 전술한 것과 동일한 결과를 얻을 수 있었지만, 소각비탄의 경우에는 다이옥신의 합성으로 인해 전술한 것과는 다른 결과를 얻었고, 아래에서 설명한 것과 유사한 결과를 얻었다.

알트위커(Altwicker)등은 올가놀로겐 컴파운드(Organologen Compounds) Vol. 20(1994)에서 소각비탄의 가열시험 결과를 보고하였다.

보고에 의하면, 계(system)내에 산소를 10％정도 함유한 가스를 통과시키고 계내에서 비탄을 가열시킬 경우, 재합성에 의해 생성된 다이옥신류의 량은 온도가 250∼300℃로 상승함에 따라 증가하고, 350℃에서는 300℃에 비해 약간 저하된다.

또한, 300℃에서는 다이옥신류의 37％가 가스상으로 이동하고, 350℃에서는 94％가 가스상으로 이동한다.

더욱이, 알트위커 등은 산소농도와 다이옥신류의 량과의 관계를 발표하였다. 즉, 유동시스템에서 300℃로 비탄을 가열할 경우, 산소농도의 증가와 함께 다이옥신류의 량이 증가한다.

특히, 산소농도가 1％에서 조차도 수백ｎｇ／ｇ 정도의 다이옥신류가 생성된다.(공기의 경우 10％ 정도)

90％ 또는 그 이상의 분해율을 얻기 위해서는, 처리(Treatment)는 산소농도를 1％이하로 하거나 또는 밀폐계(closed system)에서 행하는 것이 필요하다. 그러나, 소각비탄의 용적밀도(bulk density)는 0.3ｇ／㎖정도로 낮고, 동반되는 공기량(air volume)은 매우 크게 된다.

그러므로, 산소농도가 1％ 또는 그 이하의 레벨로 조절되는 불활성가스를 사용할 경우, 불활성가스의 소모가 증대되는 문제를 발생한다. 또한, 처리를 밀폐계에서 수행할 경우, 매우 큰 장치용량이 필요한 문제를 발생한다.

이상에서 설명한 것처럼, 환원분위기하에서의 가열 및 분해방법은 완전하게 만족스러운 방법은 아니다.

그와 반대로, 본 발명의 방법에 의하면, 폐기물의 무해화는 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시킴에 의해 수행되고, 휘발된 유해유기물은 별도로 무해화처리된다. 결과적으로, 본 발명의 방법에 의하면 폐기물의 무해화처리는 고자유도(high degree of freedom)에서 행하는 것이 가능하다.

예를 들면, 본 발명의 방법에 의하면, 폐기물의 무해화처리는 산소농도를 제어할 필요가 없고, 유동계에서의 처리도 가능하다. 결론적으로, 본 발명의 방법에 의하면, 보다 효율적이고 보다 저비용으로 폐기물을 무해화처리하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 폐기물로부터 유해유기물의 휘발처리는, 폐기물을 가열함에 의해 행해진다. 이 휘발처리는 연소가 발생되지 않고 그리고 최종적으로 폐기물에 함유된 유해유기물이 거의 완전히 제거되는 방법으로 행해진다.

본 발명의 방법에 있어서, 휘발처리는, 폐기물을 가열하는 것에 첨가된 계(系)의 압력을 변동시키면서 행하는 것도 좋다. 즉, 저기압상태로 이르게(감압하여)하여 유해유기물의 휘발을 촉진시켜도 좋다.

또한, 본 발명의 방법에 있어서, 폐기물을 수용하는 휘발탱크에 휘발촉진가스를 공급하여 유해유기물의 휘발을 촉진하게 된다.

또한, 휘발촉진가스를 공급함이 없이, 폐기물에 수반되어 휘발탱크로 공급되는 가스를 흡인배기시키거나 또는 휘발촉진가스를 공급하는 동안 휘발가스를 흡인배기시키는 것도 좋다.

더욱이, 유해유기물을 휘발시키는 경우에, 폐기물의 진동에 의해 폐기물의 유동상(fluidized bed)을 형성하는 것이 좋다. 이 경우, 폐기물은 균일하게 가열되었고, 유해유기물의 휘발이 증대된다.

폐기물의 유동상은 예를들어, 폐기물을 수용하는 용기를 기계적으로 진동시키거나 또는 폐기물에 가스를 순차적으로 공급시킴에 의해 형성된다.

본 발명의 방법에 의하면, 휘발된 유해유기물의 무해화처리는, 연소법 (combustion), 촉매연소법(catalytic combustion), 용매분해법(decomposition), 용해물과의 접융분해법(decomposition by contacting with fused material), 흡착법(adsorption), 세정법(scrubbing), 냉각응고법(cooling and condensing), 그들의 조합법을 사용한다.

예를들어, 연소법을 적용할 경우, 유해유기물을 폐기물로부터 휘발시키지 않는 경우에 비해 연소에 필요한 산소량이 감소된다. 따라서, 산소원으로 공기를 사용하는 경우에도, 다량의 배기가스(flue gas) 및 질소산화물(NOx)의 발생됨이 없이 무해화처리가 가능하다.

유해유기물을 촉매를 사용하여 무해화할 경우, 유해유기물과 촉매는, 유기물이 폐기물로부터 분리되지 않은 경우와 비교하여 접촉 가능성이 증대된다. 특히, 이동상식(moving bed) 혹은 유동상식의 촉매연소법과 촉매분해법을 적용할 경우, 유해유기물과 촉매의 접촉가능성이 증가된다.

그러므로, 다량의 배가스 및 질소산화물의 발생됨이 없이 무해화처리를 수행하여, 더 나아가서 폐기물의 무해화처리가 저비용으로 가능해진다. 폐기물이 소각비탄일 경우, 고정상식의 촉매연소법 또는 고정상식의 촉매분해법을 이용하여 휘발된 유해유기물을 무해화처리하여도 좋다.

일반적으로, 유해유기물을 휘발시킨 폐기물에 에너지를 부여할 경우, 에너지의 일부는 증발수 (vaporize water)에 의해 소모된다. 반대로, 폐기물이 극소량의 수분을 함유한 소각비탄일 경우, 유해유기물은 효율적으로 휘발된다.

게다가, 그 경우에, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스 중의 유해유기물의 농도가 증가된다. 결과적으로, 수분이 존재하지 않은 상태하에서, 고정상식의 촉매연소법 또는 고정상식의 촉매분해법에서도 매우 만족스러운 고효율로 무해화처리가 행해진다.

휘발된 유해유기물의 무해화처리를 위해, 용융물과의 접융분해법, 흡착법, 세정법, 냉각수축법을 적용할 경우, 무해화처리는 다량의 배가스나 질소산화물의 발생됨이 없이 수행된다.

본 발명의 방법에 의하면, 휘발된 유해유기물의 무해화처리는 필수적으로 가열단계를 필요로하지 않는다. 본 발명의 방법에 따른 무해화처리공정에 공급되는 가스는 폐기물을 가열함에 의해 발생한다.

결론적으로, 만일 무해화처리공정에 공급되는 가스온도가 무해화처리를 행하는 공정에서 충분히 높다면, 거기에는 부가적인 가열을 행할 필요가 없다. 즉, 보다 저비용으로 폐기물의 무해화처리가 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한공정흐름도,

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도,

도 11은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 유해유기물의 휘발공정을 도시한 공정흐름도,

도 12는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 유해유기물의 휘발공정에서 온도프로파일의 일례를 도시한 그래프,

도 13a는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 유해유기물의 휘발공정을 개략적으로 도시한 프로세스 플로우,

도 13b은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 유해유기물의 휘발공정을 개략적으로 도시한 다른 공정흐름도,

도 14는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 유해유기물의 휘발공정에 따른 압력조건을 도시한 그래프도,

도 15는 본 발명의 제1 및 제1실시예에 따른 휘발조 배열의 일례를 도시한 도면,

도 16은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 휘발조 배열의 다른예를 도시한 도면,

도 17은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 휘발조 배열의 또다른 예를 도시한 도면,

도 18a는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 휘발조 배열의 또다른 예를 도시한 도면,

도 18b는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 휘발조 배열의 또다른 예를 도시한 도면,

도 18c는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 휘발조 배열의 또다른 예를 도시한 도면,

도 19는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 폐기물의 처리방법에서 사용되고 있는 휘발장치의 일례를 개략적으로 도시한 도면,

도 20a은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 관한 폐기물의 처리방법에서 사용되고 있는 휘발장치의 다른예를 개략적으로 도시한 도면,

도 20b은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 관한 폐기물의 처리방법에서 사용되고 있는 휘발장치의 또다른예를 개략적으로 도시한 도면,

도 20c은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 관한 폐기물의 처리방법에서 사용되고 있는 휘발장치의 또 다른예를 개략적으로 도시한 도면,

도 21은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 고체-기체분리공정을 도시한 공정흐름도,

도 22a는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 고체-기체분리방법을 개략적으로 도시한 도면,

도 22b는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 고체-기체분리방법을 개략적으로 도시한 다른 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 폐기물저장탱크 2,6 : 휘발탱크

3 : 소각로 4 : 집진기

5 : 혼련기 7 : 활성탄탑

8 : 고온제진기 9 : 촉매분해탑

10 : 가스냉각탑 11 : 활성탄흡착탑

12 : 응축냉각탑 21, 22-n, 23-n : 곡선

이하, 본 발명에 관하여 실시예를 도면을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1내지 도 6은 본 발명에 따른 제1실시예에 관한 폐기물의 처리방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도이다.

본 발명에 따른 제1실시예의 폐기물 처리방법에 의하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 무기물을 주성분으로 하는 유해유기물을 포함하는 폐기물, 예를들어 소각비탄은 폐기물저장탱크(1)에서 휘발탱크(2)로 투입된다. (도면에서 각각의 물질의 흐름방향을 화살표로 지시함; 폐기물의 흐름은 ━으로, 가스와 폐기물의 흐름은으로, 그리고 가스의 흐름은으로 지시함)

휘발탱크(2)에는 소각비탄중에 함유된 유해유기물의 가열에 의해 휘발이 행해진다. 유해유기물의 휘발은 통상, 휘발탱크(2)에 공기와 같은 휘발촉진가스를 공급함에 의해 촉진된다.

휘발촉진가스로는 예를들어 수증기, 불활성가스, 폐기물을 가열함에 의해 생성된 가스, 비탄의 무해화처리하는 과정에서 수반되어 생성된 가스, 그리고 그들의 혼합가스 등도 이용된다. 또한, 휘발촉진가스를 공급하는 것 대신에, 소각비탄에 수반되어 휘발탱크(2)로 공급된 가스를 흡인 또는 배기하거나, 또는 휘발촉진가스를 흡인 또는 배기하여도 좋다.

이렇게 휘발된 유해유기물은 통상, 고체가스분리처리(solid gas seperation treatment)에 의해 비탄으로부터 강제적으로 분리된다. 처리 후의 비탄은, 유해유기물을 제거함에 의해 무해화된 처리비탄으로서 휘발탱크(2)로부터 배출된다.

반면에, 휘발된 유해유기물에 포함된 가스는 예를들어, 연소법에 의해 무해화처리된다.

연소법을 사용하여 무해화처리 할 경우, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스는 도 1에서와 같이, 휘발탱크(2)에서 소각로(3)로 공급된다. 그 순간, 가스의 배기에 동반하여 휘발탱크(2)로부터 배출된 비산먼지를 집진기(4)로 회수하고, 집진기(4)에 회수된 먼지를 도 2에서와 같이, 다시 휘발탱크(2)로 재순환하는 것이 좋다.

휘발된 유해유기물을 함유하는 가스는, 예를 들어 전용소각로(exclusive-use incinerator) 또는 기설소각로(existing incinerator)의 버너화염에서 연소가 행해진다.

휘발탱크(2)에서 폐기물을 가열하는 온도는, 함유된 유해유기물의 종류에 따라서 달라진다. 예를들어, 유해유기물이 벤젠할로겐화합물(benzene halide)인 경우 가열온도는 200℃정도이고, 그리고 유해유기물이 다이옥신류인 경우 350℃이상의 온도가 필요하다.

또한, 가열온도의 상한선은 통상 염류가 용해되어 고체물을 생성하는 500℃정도이다. 휘발탱크(2)를 간접외부가열방식으로 가열하거나 가열된 휘발촉진가스를 직접가열방식 또는 그것들의 조합법을 사용하여 가열할 경우, 처리대상물인 폐기물이 접하는 벽면의 온도를 600℃이하로 함이 좋다.

폐기물에서 유기물의 함량은 5％이하인 것이 좋다. 예를들어, 폐기물중에 함유된 유기물이 열가소성플라스틱인 경우에, 유기물의 함량이 5％이하면 용해와 고착으로 인해 휘발장애는 발생하지 않는다. 또한, 폐기물중에 함유된 유기물이중질유나 열경화성수지인 경우에도, 유기물함량이 5％이하이면 휘발장애의 문제가 발생하지 않는다.

폐기물중에 함유한 유기물함량의 과잉으로 열분해가스로 인한 발화의 염려가 있지만, 이것은 휘발탱크(2)내의 분위기가스의 제어와 정전기(static charge)대책을 행함에 의해 방지가능하다. 무해화처리를 실시한 가스는, 무해화가스로서 배출된다. 이상과 같이 폐기물의 무해화처리가 수행된다.

도 3내지 도 4에 도시된 것처럼, 도 1내지 도 2에 관하여 설명된 공정도에서, 폐기물과 할로겐가스발생방지제를 혼련기(5)에서 혼련시킨 혼합물은 휘발탱크 (2)로 공급해도 좋다.

폐기물중에 할로겐화합물이 함유된 경우, 휘발탱크(2)에는 아래와 같은 화학식에 도시한 반응이 발생한다.

상기한 반응에 의해 생성된 염소가스(chlorine gas)는, 촉매로서 금속이 존재하고 있는 폐기물 중에서 염소화된 유기물에 의해 유해물질을 생성시킨다. 특히, 폐기물중의 할로겐원소의 농도가 0.1％이상일 경우, 무시해서는 안될 정도의 농도로 유해물질이 생성되는 경우가 있다.

그것에 반하여, 폐기물과, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 수산화물; 물; 금속, 합금, 질소산화물, 수소화합물 등의 환원제; 또는 그것들의 혼합물 등을 혼련기(5)에서 혼합할 경우, 할로겐화합물의 생성이 방지된다. 예를들어, 물을 첨가할 경우, 폐기물중에 함유된 금속의 촉매로서의 능력을 억제시킨다.

또한, 나트륨, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘 등의 수산화물을 첨가한 경우, 유기물의 염소화촉매로서 기능하는 금속을 금속수산화물로 변환시킨다. 즉, 금속수산화물은 폐기물중에 함유된 유기물의 염소화를 방지한다.

환원제를 첨가하는 경우, 상기 화학식에서 도시된 반응에 의해 생성된 염소가스 등은 환원제로 흡수된다. 그러므로, 그 경우에도 폐기물에 함유된 유기물의 염소화를 방지한다.

휘발탱크(2)에는, 폐기물과 함께 알콜류를 공급하는 것이 좋다. 알콜류를 공급할 경우, 흡착 등의 작용에 의해 폐기물에 포집된 유해유기물을 용출시키고, 독성유기물의 휘발을 촉진하게 된다.

이상은, 폐기물과 첨가물이 혼련된 후 휘발탱크(2)로 공급되는 과정에 대하여 설명한 것이다. 폐기물과 첨가물은 미리 혼련하지 않고 분리가능하게 휘발탱크 (2)로 공급해도 좋다. 이 경우에도 상술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

폐기물이 수은(mercury)을 함유할 경우, 폐기물의 처리는 도 5에 도시한 것 처럼, 폐기물을 휘발탱크(2)로 공급하기 전에 예비휘발탱크(6)에서 처리하는 것이 좋다. 예비휘발탱크(6)에서 폐기물을, 예를들어 200℃정도이하의 온도로 가열함에 의해, 폐기물중에 함유된 수은 등은 휘발된다.

그것에 의해 생성된 휘발가스는 활성탄탑(activated carbon absorption tower, 7)으로 공급하여, 활성탄을 통해 흡착함으로 인해, 폐기물로부터 수은을 제거할 수 있다.

또한, 폐기물로부터 수은을 제거한 경우에, 도 6에 도시한 바와 같이, 폐기물에 환원제를 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우에, 폐기물중에 함유된 수은화합물을 환원하여 금속수은화하게 된다.

결과적으로, 수은의 휘발을 보다 용이하게 생성하는 것이 가능해지고, 예를들어 휘발온도를 100℃정도이하로 하는 것이 가능하다. 환원제의 첨가는, 환원제와 폐기물을 혼련함에 의해 행해도 좋고, 환원제와 폐기물을 예비휘발탱크(6)로 별도로 장입함에 의해 행해도 좋다.

상술한 제1실시예에 의한 공정에 의하면, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스는, 연소법에 의해 무해화처리되고, 촉매를 사용하여 무해화처리하는 것도 가능하다. 이하, 도 7내지 도 10을 참고로 촉매를 사용한 무해화처리에 관하여 설명한다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 제2실시예에 관한 폐기물의 처리방법을 개략적으로 설명한 공정도이다. 촉매를 사용한 무해화처리는, 예를들어, 도 7에 도시한 바와같이, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 휘발탱크(2)로부터 고온제진기(8)를 통해 촉매분해탑(9)으로 공급함에 의해 행해진다.

즉, 제1실시예에서 설명한 것과 동일한 방법에 의해, 휘발탱크(2)에서 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 발생시킨다. 이어서, 이 가스로부터 비산되어진 분진가스를 고온제진기(8)에서 제거한 후에, 그것을 촉매분해탄(9)으로 공급한다.

촉매분해탑(9)내에는, 일반적인 산화촉매인 전이금속산화물이나 백금, 팔라듐, 로듐과 같은 산화물을 담지(support)하는 귀금속촉매 등이 수용됨에 의해, 상기 가스는 촉매의 작용에 의해 무해화처리된다.

촉매분해탑(9)에서의 유해유기물의 무해화처리는, 예를들어 이동상 또는 유동상의 촉매연소법이나 촉매분해법을 이용하여 행해진다. 또한, 폐기물이 소각비탄에 있을 경우, 고정상식의 촉매연소법 또는 고정상식의 촉매분해법을 이용하여 휘발된 유해유기물을 무해화처리하는 것이 좋다.

상술한 것처럼, 촉매분해탑(9)내에서의 무해화처리는, 촉매연소법 또는 촉매분해법 중의 어느하나에 의해 행해진다. 그 처리법의 채택은 유해유기물의 종류에 의해 좌우된다. 촉매분해법과 촉매연소법은, 전자가 탈염소화(dechlorination)가 행해지는 반면에 후자가 유기물이 산화분해되는 차이점이 있다.

촉매분해법과 촉매연소법은 처리온도에 따라서 선택하는 것이 가능하다. 온도가 350℃정도이상일 경우, 촉매연소법이 적용된다.

그것보다 온도가 낮을 경우 예를들어, 140∼180℃일 경우 촉매분해법이 적용된다. 촉매분해법을 적용한 경우, 유황화합물(sulfur compound)은, 가스가 철 또는 철염(iron salt)과 같은 철화합물에 보다 잘 접촉할 수 있도록 또는 가스가 촉매반응 이전에 유황을 보다 잘 제거할 수 있도록 하기 위하여, 촉매의 독(catalyst poison)으로 작용되어도 좋을 것이다. 촉매연소법을 적용할 경우, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스에, 350℃이상의 온도조건하에서 가스로 존재하는 가연성 (flammable) 유해유기물을 첨가해도 좋다.

상기 촉매를 사용한 무해화처리는, 촉매와 휘발탱크(2)로부터 공급된 가스의 가열을 수반하여도 좋다. 그러나, 휘발탱크(2)로부터 공급된 가스의 온도가 충분히 고온일 경우, 가열을 행할 필요가 없다. 그 경우에, 보다 저비용으로 폐기물의 무해화처리하는 것이 가능하다. 촉매를 사용한 무해화처리는 통상 이론적 산소요구량이상에서 행한다.

촉매분해탑(9)에서 무해화된 가스는, 통상 일부를 휘발탱크(2)로 재순환시키고 나머지는 가스냉각탑(10)으로 공급시킨다. 가스냉각탑(10)에서 냉각된 가스는 활성탄흡착탑(11)으로 공급되고, 할성탄흡착탑(11)에서 미분말(undecompose)유기물이 흡착제거된다.

그와 동시에, 가스중에 함유된 수은 등도 흡착제거된다. 활성탄흡착탑(11)에서 유기물과 수은 등이 흡착제거된 가스를, 응축냉각탑 (12)으로 공급한 후, 공정(process)의 외부로 배기한다. 이상에서 설명한 바와 같은 순서로 폐기물이 무해화처리된다.

도 7에 도시한 공정흐름도에 의하면, 유해유기물을 무해화처리한 후에, 수은 등의 흡착제거가 행해진다. 수은 등의 흡착은 도 8에 도시된 공정에 따라 행해져도 좋다. 즉, 폐기물을 예비휘발탱크(6)에서 예를들어, 200℃이하의 온도로 가열한다. 따라서, 폐기물로부터 수은 등이 휘발된다. 휘발된 수은 등을 함유한 가스를 가스냉각탑(10), 활성탄흡착탑(11), 응축냉각탑(12)으로 순차적으로 공급시킨다.

예비휘발탱크(6)에서 수은 등을 제거한 폐기물은 휘발탱크(2)로 공급된다. 휘발탱크(2)에는 상술한 것과 같은 양상으로 유해유기물이 휘발된다. 휘발된 유해유기물을 함유한 가스는 고온제진기(8)로부터 먼지가 제거된 후에 촉매분해탑(9)으로 공급된다. 촉매분해탑(9)에서 무해화된 일부가스는 예비휘발탱크(6)으로 보내지고, 나머지는 휘발탱크(2)로 보내진다. 즉, 도 8에서 도시한 공정흐름도에 의하면, 가스의 무해화처리에 앞서, 폐기물로부터 수은이 제거된다.

도 8에 도시된 공정흐름도에 의하면, 예비휘발탱크(6)에서 휘발된 수은 등은, 가스냉각탑(10)으로 공급된다. 도 9에 도시한 것처럼, 가스의 일부분을 고온제진기(8)로 공급하여도 좋다.

또한, 도 9 내지 도 10에서 처럼, 폐기물을 금속수산화물 및, 물 등과 혼련시킨 후, 예비휘발탱크(6)으로 공급하여도 좋다. 그 경우, 폐기물중에 함유된 유해유기물이 염소화되는 것을 방지할 수도 있다.

상기 제 1실시예 및 제 2실시예에 관한 폐기물의 처리방법에 의하면, 휘발탱크(2)로 폐기물을 공급하는 것은, 회분식(batch-wise mode) 및 연속식(continuous mode)의 어느하나에 의해 행하는 것도 좋다.

휘발탱크(2)에 폐기물을 연속식으로 장입할 경우, 휘발탱크(2)에 연속적으로 휘발촉진가스를 공급시키면, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스 및 유해유기물을 제거한 폐기물은, 휘발탱크(2)로부터 연속적으로 배출된다.

반면에, 회분식으로 폐기물을 장입한 경우, 통상 휘발탱크(2)에 연속적으로 휘발촉진가스를 공급시키면, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스는 휘발탱크(2)로부터 연속적으로 배출되는 반면에, 유해유기물이 제거된 폐기물은 휘발탱크(2)로부터 간헐적으로 배출된다. 즉, 회분식의 경우에도, 폐기물의 장입과, 폐기물의 가열과, 처리후의 폐기물배출이 순차적으로 수행된다.

회분식으로 폐기물을 장입한 경우, 휘발탱크(2)내에 온도구배(temperature gradient)를 형성시켜도 좋다. 이러한 요점은, 도 11을 참고로하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 유해유기물의 휘발공정을 도시한 공정흐름도이다.

도 11에서 처럼, 휘발탱크(2)내에서 폐기물 및 휘발촉진가스의 공급측으로부터 폐기물의 배출측을 향해 온도가 상승하도록 온도구배를 형성시킬 경우, 공급측으로부터 배기되는 가스(1)와 중앙부로부터 배기되는 가스(2)와 배출측으로부터 배기되는 가스(2)는 조성이 서로 다르다.

일반적으로, 유해유기물을 함유하는 가스의 무해화처리조건은, 그것에 함유된 성분의 종류에 따라 다르다. 따라서, 상술한 것처럼, 유해유기물을 각 종류별로 분리가능하게 휘발시키는 것에 의해, 각 가스성분을 최적조건하에서 무해화처리하는 것이 가능해진다.

도 11에 도시한 것 처럼, 휘발탱크(2)로부터 배기된 가스(1)의 일부 또는 전부를 휘발탱크(2)로 재순환되도록 공급해도 좋다.

상술한 방법에 의하면, 유해유기물을 그 종류별로 휘발시키기 위해 휘발탱크 (2)내에서 온도구배를 형성한다. 그러나, 다른방법에 의해서도 유해유기물을 각 종류별로 분리가능하게 휘발시키는 것이 가능하다.

예를 들어, 도 12에 도시된 것 처럼, 휘발탱크(2)내에서 온도를 단계적으로 상승시킬 경우, 각각의 가열온도(Ⅰ)∼(Ⅲ)에 대응하여 조성이 서로다른 가스(1) ∼(3)가 발생된다. 그러므로, 가스(1)∼(3)의 각각을 최적조건하에서 무해화처리하는 것이 가능하다.

이상, 회분식으로 폐기물을 장입할 경우 유해유기물을 그 종류별로 휘발시키는 것에 관하여 설명한 것이다. 또한, 연속식으로 폐기물을 장입할 경우도 역시유해유기물을 그 종류별로 휘발시키는 것이 가능하다. 이러한 것들을 도 13을 참고로하여 설명한다.

도 13a와 도 13b는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 유해유기물의 휘발공정을 도시한 것이다. 도 13a에서 도시한 것 처럼, 휘발탱크(2)에서 폐기물의 공급측으로부터 배출측으로 향해 온도가 상승하는 방식으로 온도구배를 형성할 경우, 공급측으로부터 배기측으로 가는 가스(1)와 중앙측으로부터 배기측으로 가는 가스(2)와 배출측으로부터 배기측으로 가는 가스(3)의 조성이 서로 다르다.

따라서, 휘발탱크(2)내에 연속식으로 폐기물을 장입하는 경우에도, 가스(1)∼(3)를 최적조건하에서 무해화처리할 수 있다.

휘발탱크(2)내에서 형성한 온도구배는, 도 13a에 도시한 것 처럼, 일정단계로 상승하여도 좋고 단계적으로 상승하여도 좋다. 휘발촉진가스는, 13b에 도시한 것 처럼, 각각의 배기위치(venting position)에 대응하는 지점에서 휘발탱크(2)로 공급하는 것이 좋다. 그 경우에, 유해유기물은, 보다 높은 정밀도(high accuracy)에서 그 종류별로 휘발시키는 것이 가능해진다.

제 1실시예와 제 2실시예에 관한 폐기물의 처리방법에서, 폐기물을 회분식으로 공급할 경우, 휘발탱크내의 압력을 제어함에 의해 유해유기물의 휘발을 촉진하게 된다. 아래의 도 14를 참고로하여 설명한다.

도 14는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 유해유기물의 휘발공정에 따른 압력조건을 도시한 그래프도이다. 도면에서, 수평축은 시간을 표시한 것이고 수직축은 휘발탱크의 내부압(internal pressure)을 표시한 것이다.

곡선(curve, 21)에서 도시한 것 처럼, 휘발탱크의 내부압(pressure inside)이 정압상태(positive pressure)로 유지되고, 일정시간이 경과된 후 대기압 (atmospheric pressure)으로 감압될 경우, 그 압력차이에 의해 유해유기물이 효율적으로 휘발된다.

곡선(22-1, 22-2)에서 도시한 것 처럼, 휘발탱크(2)의 내부압이 정압상태 혹은 대기압상태로 유지되도록 가열할 경우, 내부압은 일정시간이 경과된 후 부압상태(negative)가 되는 것이 좋다. 더욱이, 곡선(23-1, 23-2)에서 도시한 것 처럼, 내부압이 정압 또는 부압상태하에서 스윙(swing)되는 동안 가열된 경우에도, 효율적으로 유해유기물을 휘발시킬 수 있다.

휘발탱크(2)의 내부압력은 예를들어, 휘발탱크의 내부에 피스톤을 설치하고 피스톤의 구동에 따라서 휘발탱크의 용적을 변화시킴에 의해 스윙시키는 것이 가능하다. 곡선(21)∼곡선(23)에 도시한 압력변화는, 1회의 가열처리 당 1회의 사이클이 되게 행하거나, 또한 1회의 가열처리 당 복수회의 사이클을 반복하도록 하는 것이 좋다. 특히, 1회의 가열처리 당 1회의 사이클이 반복되는 경우, 대기압과 감압의 사이의 압력차이에 의해 휘발촉진가스의 공급이 필요하지 않게 된다.

휘발탱크(2)내에서 유해유기물의 휘발에 관하여, 압력변화와 온도변화를 조합하는 것도 가능하다. 예를들어, 1회의 압력변화 사이클 동안 휘발탱크(2)내의; 온도를 변화시키는 것이 가능하다. 복수회의 압력변화 사이클이 반복될 경우, 각각의 사이클에 휘발탱크내의 온도를 변화시켜도 좋다.

상술한 제1실시예와 제2실시예에서, 폐기물로부터 유해유기물을 휘발하기 위해 복수개의 휘발탱크를 이용된다. 도 15와 도 16을 참고로하여 설명한다. 도 15에 의하면, 휘발탱크(1)∼(N)은 직렬로 배열되어 있다. 즉, 도 15에 도시된 배열에 의하면, 휘발탱크(n)에서 가열처리된 폐기물은 휘발탱크(n+1)로 공급된다. 가열되지 않은 폐기물은 각각의 휘발탱크(1)∼(n)로 공급하는 것이 좋다.

각각의 휘발탱크(1)∼(n)으로 공급되는 미처리 폐기물의 종류가 서로 다른 경우, 각 휘발탱크 간에서 도 15에 도시한 것과 같은, 온도차이를 형성함에 의해 각각 조성의 차이가 있는 가스를 회수할 수 있게 된다. 도 15에 도시한 것 처럼, 각 휘발탱크에 가해지는 압력을 조정하거나 또는 온도차이와 압력제어를 조합하는 것이 좋다.

도 16에 의하면, 휘발탱크(1)∼(n)은 직렬로 배열되고, 휘발탱크(a,b)도 역시 일렬로 배열되어 있다. 휘발탱크(a)와 (b)는 휘발탱크(3)에 접속되어 있다. 즉, 도 16에서 휘발탱크(2)의 배열은 직렬과 병렬을 조합할 수도 있다.

도 16에서와 같은 배열이 적용될 경우, 서로 다른 조건에서의 처리를 필요로하는 한 개이상의 폐기물을 처리함에 의해, 우선적으로 각각의 폐기물을 별도의 공정에서 처리하고, 그리고 동일조건하에서 처리가 가능한 시점에서 각 폐기물을 단일공정으로 처리할 수도 있다. 즉, 처리공정의 중복(multiplication)을 피해야 한다.

도 15와 도 16은 유해유기물의 휘발시키기 위한 휘발탱크(2)의 배열을 도시한 것이다. 휘발된 유해유기물을 함유하는 가스의 무해화처리에도 도 15 및 도 16에 관하여 설명한 것과 유사한 배열이 이용될 수 있다.

더욱이, 도 17에 도시한 것 처럼, 예를 들어, 2종류의 폐기물의 일방향을 직렬로 배열한 휘발탱크(1),(2).....에서 처리하고, 폐기물의 타방향은 직렬로 배열한 휘발탱크(α),(β).....에서 처리하는 경우에, 각각의 휘발탱크(2)로부터 발생한 가스의 일부를 혼합한 후에 무해화처리하거나 또는 가스의 전부를 혼합후에 무해화처리하는 것이 좋다. 이러한 방법을 선택하는 것은, 가스온도, 가스성분, 함유된 먼지농도에 의해 좌우된다.

복수의 휘발탱크(2)를 이용하여 유해유기물을 휘발시키는 경우에, 휘발탱크로 휘발촉진가스를 공급하고, 휘발탱크로부터 배기된 적어도 일부의 가스를 다른 휘발탱크로 공급하는 것도 좋다.

예를 들어, 복수의 휘발탱크를 직렬로 배열하고, 휘발탱크(2)의 일부로 휘발촉진가스를 공급할 경우, 통상 도 18a에 도시한 것 처럼, 휘발탱크로부터 배기된 가스가 다른 휘발탱크로 공급되지 않는다.

반대로, 도 18b와 도 18c에 도시한 것 처럼, 그 휘발탱크(2)로 휘발촉진가스를 공급하고, 그 휘발탱크로부터 배기된 가스를 다른 휘발탱크로 공급할 경우, 휘발촉진가스의 소비량을 저감시킨다.

상술한, 폐기물로부터 유해유기물의 휘발에 관하여는, 폐기물을 진동시킴에 의해 폐기물의 유동상을 형성함이 바람직하다.

휘발탱크(2)내에 수용된 폐기물을 교반날개(agitator blade)를 사용하여 교반할 경우, 교반날개의 회전속도(rotational speed)와 같은 교반조건에 의해 의존되고, 폐기물의 교반이 충분하게 행해지는 않는 경우가 있다. 그 경우에, 폐기물의균일하게 가열할 수 없어, 유해유기물의 충분한 휘발을 유도하기 어려우며, 유해유기물을 충분하게 휘발하기 위한 많은 량의 에너지가 소모된다.

반대로, 폐기물을 진동시켜 그 유동상을 형성한 경우에, 교반날개를 사용하여 폐기물을 교반하는 경우에 비해 폐기물의 균일한 가열이 행해지도록, 폐기물의 응집(agglomeration) 등이 억제된다. 결과적으로, 비교적 낮은 에너지에 의해 유해유기물이 충분히 휘발되는 것이 가능하다.

더욱이 이 경우에, 균일한 가열이 행하지므로 인해 가열온도의 조정이 용이하다. 그러므로, 유해유기물에 함유된 유해유기물의 원하는 성분을 선택적으로 그리고 용이하게 휘발시키게 된다.

게다가, 그 경우에, 폐기물의 용적밀도(bulk density)가 감소되므로, 폐기물과 휘발탱크(2)내의 가스 접촉가능성이 증대되었고, 유해유기물을 보다 효율적으로 휘발시키는 것이 가능하다.

유동상을 이용하여 폐기물로부터 유해유기물을 휘발하는 것은, 예를들어 도 9에 도시한 것과 같은 장치를 사용한다.

도 19는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 폐기물의 처리방법에서 사용되고 있는 휘발장치의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 19에 도시한 휘발장치(13)는, 스프링(15)과 같은 탄성부재를 사용한 진동방식(vibratory mode)에서 지지판(14)에 의해 지지되는 휘발탱크(2)가 구비된다.

휘발탱크(2)는 컨베이어(16)를 개재한 폐기물저장탱크(1)와 접속되므로 인해 소정량의 폐기물을 폐기물저장탱크(1)로부터 휘발탱크(2)로 공급가능하게 된다.

휘발탱크(2)에는, 소각설비(incineration facility)로부터 나오는 고온배기가스(hot flue gas) 등을 이용하여 휘발탱크(2)를 가열하는 가열재킷 또는 전기히터와 같은 가열기(17)가 구비되어 있다. 가열기(17)로 인해, 휘발탱크(2)내의 폐기물이 소정온도로 가열가능하게 된다.

또한, 휘발탱크(2)에는 예를들어, 모우터의 회전축에 편심환판(off-centered disc)을 고정하여 된 진동기(18)가 결합되어 있다.

휘발탱크(2)의 하부에는, 휘발탱크(2)내에서 휘발작용이 종료된 폐기물을 배출하기 위한 파이프(19)가 구비되며, 상부에는 휘발탱크내에서 휘발작용에 의해 생성된 유해유기물을 함유한 가스를 배출하기 위한 파이프(20)가 구비되어 있다.

도 19에서 도시한 휘발장치(13)에 의하면, 하기에 도시한 방법에 의해 폐기물로부터 발생된 유해유기물의 휘발처리가 행해진다.

컨베이어(16)를 이용하여 폐기물저장조(1)로부터 소정량의 폐기물이 휘발탱크(2)로 장입된다. 휘발탱크(2)내로 공급된 폐기물은 진동기(18)를 가동하여 휘발탱크(2)를 진동시킴에 의해 유동상을 형성한다. 그 상태에서, 가열기(17)를 이용하여 소정의 온도로 폐기물을 가열함으로인해, 폐기물에 함유된 유해유기물의 휘발을 생성시킨다.

상기한 것에 의해 생성된 유해유기물을 함유한 가스는 파이프(20)를 통해 휘발탱크(2)의 외부로 배출된 후에, 무해화처리를 실시한다. 폐기물에 함유된 유해유기물의 목적성분의 대부분을 휘발시킨 후에, 폐기물을 파이프(19)를 통해 휘발탱크(2)의 외부로 배출시킨다.

그런 후, 새로운 폐기물을 폐기물저장조(1)에서 휘발탱크(2)로 장입하고, 동일한 처리순서를 반복한다. 도 19에서 도시한 휘발장치(13)에 의하면, 상기의 순서에 따라서 휘발처리가 행해진다.

상술한 유동상을 이용한 휘발처리는, 도 20에 도시한 휘발장치(13)를 사용하여 행하는 것도 가능하다. 도 20a는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 관한 폐기물의 처리방법을 사용되고 있는 휘발장치의 다른예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 20b은 도 20a에서 주어진 휘발장치의 가스분배기의 B-B선을 도시한 단면도이고, 도 20c은 도 20C에서 도시한 가스분배기에서 사용되는 디스크를 도시한 평면도이다.

도 20a에서 도시한 휘발탱크(13)는, 휘발탱크(2)와 가스공급기(25)를 주로하여 구성되어 있다. 휘발탱크(2)의 내부는 다수개의 구멍을 형성한 분산판(26)으로 상하부로 분리되어 있다. 휘발탱크(2)내의 분산판(26)에 의해 분리된 상부공간부는, 휘발실(27)을 구성하고, 휘발처리 이전의 폐기물은 휘발실(27)로 공급된다.

휘발탱크(2)내에서 분산판(26)에 의해 분리된 하부공간부는, 복수의 칸막이로 분할됨에 의해 다수개의 가스실(28a∼28c)을 형성한다. 가스공급기(25)의 일부를 구성하는 가스분배기(29)는, 칸막이에 의해 분리된 복수의 배기실(30a∼30c)을 형성한다.

가스실(28a∼28c)은 배기챔버(30a∼30c)에 각각 접속됨으로 인해, 가스공급기(25)로부터 들어오는 가스를 가스분배판(26)을 통해 휘발실(27)로 공급한다. 가스공급기(25)는, 가스공급원(미도시)과 가스공급원에 연결된 가스분배기 (29)가 구비된다. 가스공급원은 가스분배기(29)에 충분한 온도로 가열된 가스를 공급한다.

가스공급기(25)의 일부를 구성하는 가스분배기(29)는 도 20b에 도시한 것 처럼, 가스공급원으로부터 가스를 공급하는 가스실(31)을 구비하고 있다. 가스실(31)이 배기실(30a∼30c)에 연결되고, 도 20c에 도시한 팬형개구부(33,fan-shape opening)가 설치된 디스크(32)에 의해 분리되어 있다.

디스크(32)는 회전가능하게 설치되고, 가스실(31)에 공급된 가스의 배기라인을 배기실(30a,30b,30c)의 사이에 순차적으로 변경한다.

도 20에 도시한 휘발장치(13)에 의하면, 이하에 도시한 방법에 의해 폐기물로부터 발생된 유해유기물의 휘발처리가 행해진다.

소정량의 폐기물이 컨베이어를 통해 폐기물저장탱크에서 휘발실(27)로 장입되는 반면, 소정의 온도로 가열된 가스를 가스실(31)로 공급하여 디스크(32)를 회전시킨다.

가스실(31)로 공급된 가스의 배기라인은, 디스크(32)의 회전에 따라서 배기실(30a,30b,30c)의 사이에서 순차적으로 변경된다. 즉, 가스실(28a∼28c)에는 가열된 가스(hot gas)가 펄스형태(pulse mode)로 순차적으로 공급된다. 결과적으로, 휘발실(27)내에서 폐기물의 유동상이 형성된다.

여기에서, 전술한 것 처럼, 가스실(31)로 공급되는 가스는 이미 소정의 온도로 가열되어 있다. 따라서, 휘발실(27)로 가스를 공급함에 의해, 유동상을 형성하는 폐기물이 목표온도로 가열되어, 유해유기물에 함유된 유해유기물의 목표성분을 휘발시키게 된다.

폐기물에 함유된 유해유기물의 목표성분의 대부분을 휘발시킨 후, 폐기물을 파이프(19)를 통해 휘발실(27)의 외부로 배출한다. 그런 후, 새로운 폐기물을 폐기물저장탱크에서 휘발탱크(27)내로 공급하고, 동일한 처리를 반복한다. 도 20에 도시한 휘발장치에 의하면, 상기의 순서로 휘발처리가 행해진다.

휘발처리에 있어서는, 상술한 순서로 가열된 가스를 공급하여 폐기물을 가열하는 것도 좋고, 도 19에 관하여 설명한 것과 같은 가열기를 병용하여 사용하는 것도 좋다. 또한, 파이프(20)로부터 배기된 가스의 일부를 유동상의 형성에 재이용하는 것도 좋다. 가스의 일부분을 휘발탱크(22)와 가스공급기(25)와 사이로 순환시켜도 좋다.

도 19와 도 20에 관하여 설명된 방법은, 회분식으로 휘발처리를 행하지만, 연속식으로 행할 수도 있다. 또한, 도 19와 도 20의 경우에는, 휘발탱크(2)를 진동시키거나 혹은 폐기물에 가스를 공급함에 의해 유동상을 형성한다. 그러한 방법 이외에, 예를들면 초음파 등으로 유동상을 형성해도 좋다.

상술한 제 1실시예와 제2실시예에 의하면, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스와 폐기물과의 고체-기체분리는 중력법(gravity method), 원심법(centrifugal method), 충돌법(impingement method) 등에 의해 행하게 된다.

중력분리는 반드시 별도의 분리탱크를 필요로하지는 않고, 통상은 가열탱크 (2,휘발탱크)내에서 수행한다.

상기한 고체-기체분리는 중력식, 원심식, 충돌식 등의 분리법과, 정전식 (electrostatic type), 여과식(filter type) 당의 분리법을 조합하여 행하여도 좋다.

예를 들어, 도 21에 도시한 것 처럼, 휘발공정에서 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시킨 후, 제1고체-기체분리공정에서 중력식, 원심식, 충돌식 등의 분리방법을 이용하여 효율적으로 분리를 행한다.

더욱이, 제1고체-기체분리공정에서 분리된 가스와 그것에 함유된 소량의 폐기물을, 제2고체-기체분리공정에서 정전기식과 여과식 등의 분리방법을 이용하여 고효율의 분리를 행한다.

복수의 분리방법을 조합하여 사용하는 것에 의해, 효율적이고 고정밀도로 고체-기체분리를 행할 수 있게 된다.

휘발된 유해유기물을 함유한 폐기물과 가스의 고체-기체분리하는 동안, 폐기물중에, 공기와 수증기와 질소등의 불활성가스와 폐기물의 무해화처리과정에서 생성된 가스와 그들의 혼합가스와 같은 고체-기체분리촉진가스를 공급하는 것이 좋다. 예를들어, 도 22a와 도 22b에 도시한 것 처럼, 폐기물에 고체-기체분리촉진가스를 공급함에 의해, 휘발된 유해유기물에 함유된 가스를 추출할 수 있다.

그 순간, 도 22b에 도시한 것 처럼, 흡인과 배기를 병용하는 것이 좋다. 배기를 흡인함으로 인해, 보다 효율적으로 휘발된 유해유기물을 함유된 가스를 추출하게 되는 것이다.

상술한 가스의 추출을 행하는 영역과 도 22a와 도 22b의 파선(broken line)에 의해 둘러싸여진 영역의 온도는, 180℃이하로 함이 바람직하다. 그러한 온도조건하에서 가스의 추출이 행해질 경우, 다이옥신류와 유해유기물 염화합물의 생성을초기에 억제하게 된다.

이상에서 설명한 제1실시예와 제2실시예의 형태에 있어서는, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 연소법, 촉매분해법, 촉매연소법을 이용하여 무해화처리하는 것을 설명한 것이다. 그러나, 무해화처리를 다른방법을 이용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 용융물과의 접촉에 의한 접융분해법, 흡착법, 세정법, 냉각응축법 등을 이용한다. 상술한 방법을 조합하여 사용하는 것도 가능하다.

흡착법을 이용한 상기의 가스처리법은, 가스의 온도가 180℃이하, 예를들어 흡착제흡입(adsorbing agent blowing)-제진법(dust removing), 고정상흡착법, 이동상흡착법 및, 유동상흡착법 등을 이용하여 수행한다.

흡착법에 이용하는 흡착제로는 탄소원자수가 18 또는 그 이상인 직쇄상 (straight chain), 환상(cyclic), 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon): 실리콘을 함유한 유기화합물; 금속석염(metallic soap); 그것들을 지지하는 물질 등을 포함한다.

상기한 가스의 처리에 흡착법을 이용할 경우, 사용되는 흡착제는, 상술한 폐기물과 혼합하여 처리하게 된다. 또한, 사용한 흡착제는 소각처리하여도 좋고 재생하여 다시 흡착제로 이용하여도 좋다.

흡착제를 재생할 경우, 흡착제에 흡착된 유해물을 예를들어, 산성용매 (acidic solvent), 염기성용매(basic solvent), 유기용매(organic solvent)를 사용하여 흡착제로부터 탈착시켜야만 한다.

그 경우, 용매중에서 유해물이 이동하기 위해서는, 통상 용매를 무해화처리할 필요가 있다.

전술한 가스의 처리에 세정법과 냉각응축법을 이용한 경우, 그 처리에 수반되어 생성된 액체(세정액 또는 냉각응축액)는 유해물이 함유되어 있다. 그러한 경우에, 세정액과 냉각응축액을 폐기물과 혼합하고, 상술한 방법(세정법 및 냉각응축법을 배제함)에 의해 무해화처리해도 좋다.

상기 가스의 처리에 이용되는 흡착액, 세정액, 냉각응축액, 사용된 흡착제의 재생에 사용된 용매는, 다른 방법으로 처리해도 좋다. 예를들어, 고온산화법, 자외선을 이용한 오존분해법, 자외선을 이용한 초음파분해법 또는 고온고압법에 의해 처리할 수도 있다.

상술한 무해화처리방법에 의하면, 무해화처리된 가스중의 유기할로겐화합물의 농도에 따라서 연속적으로 모니터닝(monitoring)을 행하는 것이 좋다. 예를들어, 무해화처리에 촉매를 사용하는 경우에, 촉매의 수명을 감지할 수 있다. 무해화처리를 연소법을 이용하여 행할 경우, 연소성능(combustion performance) 등의 변화를 감지할 수가 있다.

흡착제를 사용한 경우에, 모니터링은 흡착제의 수명을 감지할 수 있다. 세정법이나 냉각응축법을 사용한 경우에, 처리능력의 변화를 감지할 수 있다. 결과적으로, 무해화처리가 불완전하게 행해지는 것을 방지할 가능성이 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 방법을 적용하면, 폐기물의 무해화처리는 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시킴에 의해 행해지고, 휘발된 유해유기물은별도로 무해화처리시킨다. 결론적으로, 본 발명의 방법에 의하면, 폐기물의 무해화처리는 고자유도에서 수행되고, 이로인해 보다 고효율적이고 저비용으로 폐기물의 무해화처리가 가능해진다.

본 발명의 방법에 의하면, 유해유기물과 그것들의 원인물질을 휘발.제거하므로, 무해화처리전에 혹은 후에 유해유기물의 발생될 가능성이 희박해진다. 본 발명에 의하면, 무기성분을 주성분으로 하는 유기물을 함유한 폐기물을 저비용으로 무해화처리하는 것이 가능한 폐기물의 처리방법 및, 무기성분을 주성분으로 하는 유기물을 함유한 폐기물의 무해화처리를 다량의 배출가스나 질소산화물의 생성없이 처리하는 것이 가능한 폐기물의 처리방법을 제공한다.

Claims (22)

1. 무기물을 주성분으로 하는 유해유기물을 함유한 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시키고, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 발생시키는 공정과;

   중력식, 원심식 및 충돌식으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 분리법을 이용하여, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 폐기물로부터 강제적으로 분리하는 공정 및

   상기 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 무해화처리하는 공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 가스를 무해화처리하는 공정은 연소법, 이동상 또는 유동상식의 촉매연소법, 이동상 또는 유동상식의 촉매분해법, 용융물과의 접융분해법, 세정법, 냉각응축법으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 방법을 이용하여, 가스를 무해화처리하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
5. 제 4항에 있어서, 가스를 무해화처리하는 공정은, 가스를 대략 500℃ 또는 그 이하의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
6. 제 1항에 있어서, 가스를 무해화처리하는 공정은, 물이 존재하지 않는 상태에서 고정상식의 촉매연소법 및 촉매분해법 중에서 선택된 적어도 하나의 방법을 이용하여 무해화처리하는 것을 포함하는 폐기물의 처리방법.
7. 제 6항에 있어서, 폐기물은 소각비탄인 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
8. 제 1항에 있어서, 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시키는 공정은, 유해유기물에 휘발촉진가스를 공급하는 동안 유해유기물을 함유한 가스가 발생되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
9. 제 8항에 있어서, 유해유기물의 휘발촉진가스는, 공기, 수증기, 불활성가스, 폐기물의 가열에 의해 생성된 가스, 폐기물의 무해화처리와 동반되어 생성된 가스로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 가스가 함유한 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
10. 제 1항에 있어서, 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시키는 공정은, 폐기물과 함께 가스를 공급하는 과정에서 가스를 발생시키는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
11. 제 1항에 있어서, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 발생시키는 공정은, 회분식으로 폐기물을 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
12. 제 1항에 있어서, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 발생시키는 공정은, 연속식으로 폐기물을 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
13. 제 1항에 있어서, 폐기물은 복수개의 유해유기물을 함유한 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
14. 제 13항에 있어서, 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시키는 공정는, 가열온도와 압력과 유지시간으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 휘발조건에 의해 다른종류의 유해유기물이 연속적으로 휘발되고, 휘발된 유해유기물을 각각 함유한 복수종류의 가스가 발생되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
15. 제 1항에 있어서, 가스를 무해화처리하는 공정은, 복수종류의 가스로 구성된그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 가스를 다른가스와는 다른 조건하에서 처리하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
16. 제 1항에 있어서, 휘발된 유해유기물을 함유한 가스를 발생시키는 공정은, 압력조건을 변화시킴에 의해, 유해유기물의 휘발을 촉진하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
17. 제 1항에 있어서, 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시키는 공정은, 직렬, 병렬 혹은 직/병렬로 배치된 복수개의 용기내에서 가스를 발생시키는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
18. 제 1항에 있어서, 폐기물은 수은을 함유하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
19. 제 18항에 있어서, 폐기물로부터 수은을 회수하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
20. 제 1항에 있어서, 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시키는 공정은, 폐기물을 진동시킴에 의해 폐기물의 구성을 유동상으로 형성하고, 유동상의 형성에서 폐기물을 가열하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
21. 제 20항에 있어서, 폐기물로부터 유해유기물을 휘발시키는 공정은, 폐기물을 수용한 용기를 기계적으로 진동시킴에 의해 폐기물의 구성을 유동상을 형성하고, 유동상의 형성에서 폐기물을 가열하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.
22. 제 20항에 있어서, 폐기물로부터 유해유기물이 휘발시키는 공정은, 폐기물에 가스를 간헐적으로 공급함에 의해 폐기물의 구성을 유동상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리방법.