KR100413408B1 - 각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법. - Google Patents

각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법에 관한것으로서,더욱 구체적으로는 쓰레기 및 폐기물을 연료화 할 수 있도록 하여 쓰레기 및 폐기물의 매립과 소각으로 인해 발생될 수 있는 환경,대기오염 예방에 크게 기여할 수 있고, 또 농가나 기업에게 저가의 고체연료를 제공할 수 있도록 한것이다.
즉,쓰레기(음식물,농산물)를 알카리성 호정화(Dextrini zation)액으로 화학변화시켜 결합수로 만드는 통상적인 제 1단계와; 일정량의 무연탄분말을 가열하면서 일정량의 호정화액을 혼합,건조하는 제2단계로 이루어지는 제 1공정에 의해 얻어진 결과물을,무연탄분말과 유해독성 탈촉매재 그리고 금속산화제를 일정비율로 혼합,가열하여 무연탄촉매제를 얻게하는 제 1단계와; 폐플라스틱,폐유를 일정비율로 투입,용융하여 그 용융물을 제1단계의 무연탄촉매제와 혼합,결합시킨 다음 일정한 온도까지 냉각시키는 제 2단계로 이루어지는 제 2공정에 의해 얻어진 결과물과,열 혼합하면서 유해물질 탈촉매제와 경화제 그리고 슬러지를 일정비율로 투입하고 이를 혼합,가열하여 응고시키면서 일정형태로 성형하는 제3공정에 의해 달성되도록 한것이다.

Description

각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법.{manufacturing method of solid fuel which is utilized every kind of refuse and waste}
본 발명은 음식물,농산물(이하 "쓰레기"라 함)쓰레기와 폐플라스틱, 폐유,폐식용유(이하 "폐기물"이라 함)를 이용한 고체연료 제조방법에 관한것으로서,이를 좀더 구체적으로 설명하자면 수분이 탈수된 쓰레기를 무정형탄소(무연탄분말)과 결합시켜 가연성 고분자로 만들고, 이를 폐기물을 이용하여 제조한 고분자 화석 연료와 혼합하여 고체연료를 얻을 수 있도록 함으로써 가장 많이 발생되는 쓰레기와 폐기물를 자원화할 수 있도록 하여 환경오염을 방지할 수 있도록 함과 동시에 농업용 또는 공업용 연료를 저가로 공급할 수 있도록 한것이다.
일반적으로 요식업계 및 농산물시장을 비롯하여 가정에서 많은 량의 쓰레기가 발생됨은 물론 공업계에서도 폐기물이 많이 발생되고 있는데, 현재까지는 이러한 쓰레기 및 폐기물 처리를 대부분 매립하거나 소각하여 왔다.
이와같은 처리방법은 엄청난 비용과 매립땅이 필요하였을 뿐만 아니라 땅에 매립할 경우에는 침출수로 인하여 지질 및 지하수 오염을 초래하였고, 또한 소각할 경우에는 다이옥신등과 같은 유해물질로 인하여 대기오염이 발생되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 지금까지 다양한 처리방법이 제시되고 있지만 폐기물 처리방법에서는 매립 및 소각이외에는 별다른 방법을 제시하지 못하고 있는 실정이고, 쓰레기 처리방법에서는 쓰레기에서 수분을 탈수하여 이를 사료,퇴비등으로 사용할 수 있도록 하는 방법이 제시되고는 있으나 쓰레기의 취술수 처리가 곤란하였고, 또한 탈수된 쓰레기를 사료로 사용할 경우에는 쓰레기에 포함된 중금속이나 오염물질로 인하여 가축이 질병(구제역,광우병등)에 감염될 염려가 높았다.
이에 따라 쓰레기 및 폐기물을 유해물질 발생없이 재활용할 수 있는 기술이 절실히 요구되어 있고 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 적극적으로 부응하기 위함에 그 기술적인 과제를 두고 발명된 것으로서, 특히 취출수 발생없이 쓰레기와 폐기물을 각기 처리한 다음 이를 슬러지와 함께 혼합함으로써 고체연료를 얻을 수 있도록 한것인데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면은 본 발명의 이해를 돕기위해 전체적인 공정을 블럭도로
표현 한것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제시하는 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법은,
쓰레기(음식물,농산물)를 알카리성 호정화(Dextrinization)액으로 화학변화시켜 결합수로 만드는 통상적인 제1단계와; 무정형탄소를 함유하고있는 일정량의 무연탄분말(부영제)을 가열하면서 일정량의 호정화액을 혼합하여 건조,농축하는 제2단계에 의해 얻어진 결과물(무연탄분말과 호정화액의 결합물질)인 가연성 고분자와,[쓰레기 처리공정 : 제 1공정]
무연탄분말과 유해독성 탈촉매제 그리고 금속산화제를 일정비율로 혼합,가열하여 무연탄촉매제를 얻게하는 제 1단계와; 폐플라스틱, 폐유(폐식용유 포함)를 일정비율로 투입,용융하여 그 용융물을 제1단계의 무연탄촉매제와 혼합, 결합시킨 다음 일정한 온도까지 냉각시키는 제 2단계에 의해 얻어진 결과물 즉, 결합발화점이 낮은 고분자 화석연료를,[폐기물 처리공정 : 제 2공정]
열 혼합하면서 유해물질 탈촉매제와 경화제 그리고 하수처리장에서 배출되는 슬러지 또는 쓰레기 처리과정(제1공정)에서 발생되는 슬러지를 일정비율로 투입하고 이를 혼합, 가열하여 액정화 한후 응고시키면서 일정형태의 고체연료가 되도록하여서된 것이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 각 공정별에 대하여 바람직한 실시례와 작용를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
-제 1공정(쓰레기 처리공정)-
<제1단계>
제1단계는 90%의 수분과,6%의 섬유질 및 전분,단백질,지방등이 4%로 이루어지는 쓰레기(음식물,농산물)를 결합수로 만들기 위해 쓰레기를 알카리성 호정화 (Dextrinizion)액으로 화학변화시키는 단계인데, 이 단계는 본원 출원인 선 출원하여 등록받은 특허등록제 27484호(음식물쓰레기와 그 취출수를 이용하는 사료제조방법)에서 대부분 인용한것으로서, 전분질50kg과 분쇄탈수되는 쓰레기의 취출수(탈수물)5말을 혼합하여 약180℃~190℃내에 가열하면서 수산화나트륨(NaOH)20g, 수산화칼륨(KOH)10g,탄산나트륨(Na2CO₃)30g, 활성탄1g을 투입하여 알카리성 호정화액이 생성되도록하는 것이며, 이때 호정화액은 약90%의 수분을 함유하고 있다.
<제2단계>
제2단계는 무정형탄소를 함유하고 있는 무연탄분말(부영제) 100kg을 200℃ 범위내에서 가열함과 동시에 가열되는 무연탄분말에 1000kg의 쓰레기를 화학변화시킴으로써 얻어진 제1단계의 호정화액 90kg을 30kg씩 나누어 혼합하여 건조,농축하되, 먼저 혼합된 호정화액의 수분함유량이 15%까지 건조된 다음 차기 호정화액을혼합,건조하여 수분 함유량이 15%정도의 가연성 고분자(결과물(무연탄분말+호정화액))를 얻을 수 있도록 하는것이며, 이때 가열되는 무연탄분말에 나누어 투입되는 호정화액의 건조는 약3000싸이클의 음파와 약100℃의 가열공기로 건조한다.
이와같이 상기의 제1공정에 의해 얻어지는 가연성 고분자를 미분쇄하면 별도의 호퍼에 보관할 수 있으며, 한편 제1공정을 실시할 때 발생되는 슬러지는 동건조시켜 아래의 제3공정을 실시할 때 첨가물로 사용된다.
-제 2공정(폐기물 처리공정)-
<제1단계>
제1단계는 무연탄분말100kg에 유해독성(다이옥신,일산화탄소등) 탈촉매제인 나트륨(Na),칼슘(Ca),바륨(Ba),실리콘(Si),알루미늄(Al),금속산화제를 각각 20g씩 투입한 후 약230℃~약240℃ 범위내에서 가열,혼합(교반)하여 무연탄촉매제를 얻을 수 있도록 한것이다.
<제2단계>
제2단계는 폐플라스틱100kg과 폐유(폐식용유 포함)10kg을 혼합하여 약230℃~약240℃ 범위내에서 용융하고 그 용융물을 제1단계에서 얻어진 무연탄촉매재와 혼합하여 약5℃까지 냉각시켜 고분자 화석연료(결과물)를 얻을 수 있도록 한것인데, 여기서 상기 고분자 화석연료를 미쇄분쇄하면 별도의 호퍼에 보관할 수 있게된다.
-제 3공정(고체연료 제조공정)-
제1,2공정에서 얻어진 가연성 고분자(결과물)100kg와, 고분자 화석연료(결과물)90kg와, 연소시 유해물질(비산가스,다이옥신,일산화탄소등) 탈촉매제인 나트륨 (Na)40g,수산화나트륨(NaOH)20g,수산화칼륨(KOH)20g, 알카리성 폴리에틸렌 글리콜 30g과, 슬러지10kg와, 경화제인 알루미나(Al2O3)50g, 실리카(SiO2)50g을 혼합하여 약80℃ ~약90℃의 범위내에서 가열하여 액정화 하고, 이를 성형기에 투입하면서 응고시켜 일정형태의 고체연료가 되도록 하는 공정인 것이다.
참고로 아래의 그림은 상기 제 1,2공정에서 처리되는 쓰레기 및 폐기물중 대표적인 물질의 분자구조로써 무정형탄소와 탈촉매제가 첨가되어 고체연료로 되는 과정을 표현한 것이다.
따라서 본 발명은 상기에서 서술한 바와같이 쓰레기(음식물,농산물쓰레기)를 제1공정의 제1,2단계에 의거하여 가연성 고분자 물질을 얻은다음 이를 폐기물(폐플라스틱,폐유,폐식용유)을 제2공정의 제1,2단계 처리로 얻어지는 고분자 화석연료와 혼합함과 동시에 탈촉매제,경화제를 첨가하여 혼합,가열함으로써 고체연료를 제조할 수 있으므로 연간 다량으로 배출되는 쓰레기 및 폐기물을 연료화 할 수 있게되고, 이는 쓰레기 및 폐기물의 매립과 소각으로 인한 환경,대기오염 예방에 크게 기여할 수 있는 효과와 아울러 농가나 기업에게 저가의 연료를 제공할 수 있는 장점도 있는 것이며, 한편 이와같이 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 고체연료를 연소시키면 대표적인 유해물질인 다이옥신은 제 3공정에서 첨가되는 알카리성 폴리에틸렌 글리콜에 의해 제거되게되고 그 과정은 아래의 그림과 같다.
즉, 알카리성 폴리에틸렌 글리콜에 의한 다이옥신의 탈염소화 반응인것이다.

Claims (6)

  1. 쓰레기(음식물,농산물)를 알카리성 호정화(Dextrini zation)액으로 화학변화시켜 결합수로 만드는 통상적인 제1단계와; 무정형탄소와 호정화액을 일장 비율로 혼합하여 건조,농축하는 제2단계로 이루어지는 제 1공정에 의해 얻어진 결과물을,
    무연탄분말과 유해독성 탈촉매제 그리고 금속산화제를 일정비율로 혼합,가열하여 무연탄촉매제를 얻게하는 제 1단계와; 폐플라스틱,폐유를 일정비율로 투입,용융하여 그 용융물을 제1단계의 무연탄촉매제와 혼합,결합시킨 다음 일정한 온도까지 냉각시키는 제 2단계로 이루어지는 제 2공정에 의해 얻어진 결과물과,
    열 혼합하면서 유해물질 탈촉매제와 경화제 그리고 슬러지를 일정비율로 투입하고 이를 혼합,가열하여 응고시키면서 일정형태로 성형하는 제3공정에 의해 달성되도록 하여서 됨을 특징으로 하는 각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1공정의 제2단계에서는 무정형탄소를 무연탄분말로 하되,상기 무연탄분말100kg을 200℃ 범위내에서 가열함과 동시에 가열되는 무연탄분말에 제1단계의 호정화액 90kg을 혼합,건조,농축하여 수분 함유량이 15%정도의 결과물을 얻을 수 있도록 하여서됨을 특징으로 하는 각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 호정화액 건조를 약3000싸이클의 음파와 약100℃의 가열공기로 하여서 됨을 특징으로 하는 각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 제 2공정의 제1단계는 무연탄분말100kg에 유해독성 탈촉매제인 나트륨(Na),칼슘(Ca),바륨(Ba),실리콘(Si),알루미늄(Al),금속산화제를 각각 20g씩 투입한 후 약230℃~약240℃ 범위내에서 가열,혼합하여 무연탄촉매제를 얻을 수 있도록 하여서됨을 특징으로 하는 각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 제 2공정의 제2단계는 폐플라스틱100kg과 폐유10kg을 혼합하여 약230℃~약240℃ 범위내에서 용융하고 그 용융물을 제1단계에서 얻어진 무연탄촉매재와 혼합하여 약5℃까지 냉각시켜 결과물을 얻을 수 있도록 하여서됨을 특징으로 하는 각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,제 3공정은 가연성 고분자100kg와, 고분자 화석연료90kg와, 탈촉매제인 나트륨 (Na)40g,수산화나트륨(NaOH)20g,수산화칼륨(KOH)20g,알카리성 폴리에틸렌 글리콜 30g과, 슬러지10kg와, 경화제인 알루미나(Al2O3) 50g, 실리카(SiO2) 50g을 혼합하여 약80℃ ~약90℃의 범위내에서 가열하여서됨을 특징으로 하는 각종 쓰레기 및 폐기물을 이용한 고체연료 제조방법.
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