KR100449517B1 - 곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기, 종이와 플라스틱을포함하는 일반쓰레기 및 석탄을 포함하는 재활용 고형연료제조 방법 - Google Patents

곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기, 종이와 플라스틱을포함하는 일반쓰레기 및 석탄을 포함하는 재활용 고형연료제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 음식물쓰레기 자원화 및 농업용 저비용 연료를 얻기 위하여, 곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기, 종이와 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기 및 석탄을 포함하며, 상기 음식물쓰레기에 포함되어 있는 녹말성분에 의한 결합력으로 형상을 유지하는 재활용 고형연료를 제조하는 방법을 제공하고자 한다. 이를 위하여 본 발명은, 곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기를 압축하여 음식물쓰레기 압축물을 생성시키는 제 1 단계, 상기 음식물쓰레기 압축물을 절단하여 음식물쓰레기 분쇄물을 생성시키는 제 2 단계, 종이와 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기를 압축하여 일반쓰레기 압축물을 생성시키는 제 3 단계, 상기 일반쓰레기 압축물을 절단하여 일반쓰레기 분쇄물을 생성시키는 제 4 단계, 상기 음식쓰레기 분쇄물, 상기 일반쓰레기 분쇄물 및 석탄을 혼합하는 제 5 단계, 상기 제 5 단계의 혼합물을 압축성형하여 압축성형물을 생성시키는 제 6 단계, 상기 제 6 단계의 압축성형물을 가열함으로써 건조된 압축성형물을 생성시키는 제 7 단계 및 상기 건조된 압축성형물을 연소기에 투입가능한 크기로 절단하여 완성된 재활용 고형연료를 생성시키는 제 8 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료의 제조 방법을 제공한다.

Description

곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기, 종이와 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기 및 석탄을 포함하는 재활용 고형연료 제조 방법{Method for manufacturing refuse derived fuel in soild state which comprises food waste containing grain and vegetable, general waste containing paper and plastic, and coals}
본 발명은 폐기물 재활용 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 곡물과 채소를 함유하는 음식물쓰레기, 종이와 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기 및 석탄을 함유하는 농업용 고형연료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
우리나라 생활폐기물 발생은 1995년 쓰레기종량제 도입 초반기에는 크게 감소하였으나 최근에는 다시 조금씩 증가하는 추세이다. 음식물쓰레기도 그 동안 지속적으로 감소하였으나 그 감소 추세가 점점 둔화하고 있다. 특히 생활폐기물 중에서 음식물쓰레기가 차지하는 비중이 생활폐기물 발생량의 증감과는 관계없이 여전히 25%를 상회하고 있다(표 1 참조).
(단위 : 톤/일)
구분 1994년 1995년 1996년 1997년 1998년 1999년 2000년
생활폐기물발생량 58,118 47,774 49,925 47,895 44,583 45,614 46,438
음식물쓰레기발생량 18,055(31%) 15,075(31%) 14,532(29%) 13,063(27%) 11,798(26%) 11,577(25%) 11,434(25%)
발생실태를 배출원별로 보면 일반가정에서 가장 많은 음식물쓰레기가 발생하고 있으며 음식점이 그 다음을 차지하고 있다. 그러나 1인당 발생량으로 보면 음식점에서의 배출량이 가정의 8배나 되어 음식점에서의 음식물쓰레기 문제가 심각함을 할 수 있다. 성상별로는 평균적으로 채소류가 46%, 곡류가 22%, 어육류가 16%, 과일류가 16%를 차지하고 있는 것으로 파악되고 있다[유기영, "음식물쓰레기 감량 및 자원화 방안", 서울시정개발연구원, 1997, p 15]. 표 2에는 배출원별 음식물쓰레기 발생비율이 나타나 있다.
구분 가정 음식점(유통업소 포함)
구성 비율 53% 47%
1인당 발생량(kg/일) 0.3 2.3
한편, 배출원별로는 외식문화와 유통산업의 발전과 함께 가정보다는 음식점이나 유통업소에서 발생하는 비율이 증가할 것으로 전망된다.
2000년말 기준으로 하루 발생하는 음식물쓰레기는 11,434톤으로 8톤 대형트럭으로 1,400대분에 이르고 이를 처리하는데 4천억원의 비용이 들어간다. 특히 음식물쓰레기를 매립할 경우에는 악취가 발생하고 침출수로 인해 매립지의 안정화 저해 및 토양오염, 해충번식 등 2차 환경오염을 일으킬 수 있다.
따라서, 여러가지 감량화 노력에도 불구하고 불가피하게 발생하는 음식물쓰레기를 자원으로서 재활용하는 것은 시대적 사명이라 할 수 있다.
음식물쓰레기의 재활용 방안의 하나로서 음식물쓰레기를 퇴비화 또는 사료화하는 방법이 대한민국 공개특허공보 특2001-0029297호 등에 개시되어 있다.
한편, 재활용 연료에 관한 선행기술로서는, 하수 종말처리장 등에서 발생하는 하수 슬러지와 같은 습슬러지와 폐지 및 폐플라스틱을 함유하는 폐기물유도연료 제조 방법이 대한민국 공개특허공보 특2001-0087835호에 개시되어 있다.
기타 음식물쓰레기 재활용 방법 및 재활용 연료 제조 방법에 관한 종래 기술이 다수 존재하나, 현재까지 농업용 저비용 연료로서 사용되기에 적합한 음식물쓰레기를 함유하는 재활용 고형연료 제조 방법에 관한 기술은 개발된 사례가 없다.
따라서 본 발명은, 음식물쓰레기 자원화 및 농업용 저비용 연료를 얻기 위하여, 곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기, 종이와 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기 및 석탄을 포함하며, 상기 음식물쓰레기에 포함되어 있는 녹말성분에 의한 결합력으로 형상을 유지하는 재활용 고형연료를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 재활용 고형연료 제조 방법을 실현하기 위한 예시적인 설비의 전체적인 구성도이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기를 압축하여 음식물쓰레기 압축물을 생성시키는 제 1 단계, 상기 음식물쓰레기 압축물을 절단하여 음식물쓰레기 분쇄물을 생성시키는 제 2 단계, 종이와 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기를 압축하여 일반쓰레기 압축물을 생성시키는 제 3단계, 상기 일반쓰레기 압축물을 절단하여 일반쓰레기 분쇄물을 생성시키는 제 4 단계, 상기 음식쓰레기 분쇄물, 상기 일반쓰레기 분쇄물 및 석탄을 혼합하는 제 5 단계, 상기 제 5 단계의 혼합물을 압축성형하여 압축성형물을 생성시키는 제 6 단계, 상기 제 6 단계의 압축성형물을 가열함으로써 건조된 압축성형물을 생성시키는 제 7 단계 및 상기 건조된 압축성형물을 연소기에 투입가능한 크기로 절단하여 완성된 재활용 고형연료를 생성시키는 제 8 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료의 제조 방법을 제공한다.
한편, 상기 제 6 단계 및 상기 제 7 단계는 제조 장치의 간편화를 위하여 동시에 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 제 7 단계의 건조는 100 내지 600 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제조 방법에 사용되는 석탄은 분말탄인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제조 방법에서 재활용 고형연료 중의 음식물쓰레기의 혼합비율은 20 내지 45 중량%이고, 재활용 고형연료 중의 일반쓰레기의 혼합비율은 25 내지 60 중량%이고, 재활용 고형연료 중의 석탄의 혼합비율은 20 내지 50 중량%가 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제조 방법의 제 7 단계에서 생성되는 1차 성형물의 형태는 중공원주형, 중공삼각기둥, 중공사각기둥, 중공육각기둥 및 중공팔각기둥 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 1차 성형물은 그 외부직경이 5 내지 15 cm이고 중공부분의 내경은 2 내지 6 cm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제조 방법의 제 8 단계에서 생성되는 최종 고형연료는 길이 10 내지 30 cm의 크기를 갖도록 절단되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기의 제조 방법에 의하여 제조된 고형연료로서, 상기 고형연료는 음식물쓰레기에 포함되어 있는 녹말성분에 의한 결합력으로 형상을 유지하며, 압축강도는 0.1 내지 1 ㎏/㎠이며, 저위발열량은 1000 내지 6000 kcal/kg인 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하는 본 발명의 바람직한 구현예를 통하여, 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 재활용 고형연료 제조 방법을 실현하기 위한 예시적인 설비의 전체적인 구성도이다. 상기 설비는 음식물쓰레기 및/또는 일반쓰레기를 압축/절단하는 쓰레기압축/절단기(1), 압축/절단된 쓰레기를 다음 단계로 이동시키는 이송콘베이어(3), 압축/절단된 쓰레기와 석탄을 혼합하는 혼합탱크(9), 석탄을 혼합탱크(9)로 이송하는 석탄콘베이어(5), 분말탄 형태의 석탄을 저장하는 석탄저장탱크(7), 혼합물을 압축성형하고 건조시키는 압축성형건조기(11), 건조된 압축성형물을 소정의 크기로 절단하는 압축성형물절단기(13), 완성된 재활용 고형연료를 운반하는 완성연료배출콘베이어(15) 등으로 구성되어 있다.
주로 음식점에서 분리 배출되는 음식물쓰레기와 분리수거된 종이 및 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기는 쓰레기압축/절단기(1)에 투입되어 조립상의 쓰레기 분쇄물로 변환된다. 이때 음식물쓰레기와 일반쓰레기는 각각의 강도가 상이하므로 별도의 쓰레기압축/절단기를 통하여 분쇄될 수도 있다.
쓰레기 분쇄물은 이송콘베이어(3)를 통하여 혼합탱크(9)로 투입된다. 또한 분말탄 형태의 석탄은 석탄저장탱크(7)로부터 석탄콘베이어(5)을 통하여 혼합탱크(9)로 투입된다.
쓰레기분쇄물과 분말탄은 혼합탱크(9)에서 균일하게 교반된 후, 혼합탱크(9) 하부의 압축성형건조기(11)로 이동된다. 압축성형건조기(11) 내의 스크류에 의하여 혼합물은 압축성형되고, 압축성형건조기(11)를 통과하면서 압축성형건조기(11)에 부착된 가열장치에 의하여 건조된다. 이때 건조온도는 100 내지 600 ℃가 바람직하다. 또한 재활용 고형연료의 연소성능을 높이기 위하여, 압축성형건조기(11)의 노즐의 형상 및 크기를 달리함으로써, 압축성형물의 형태를 중공원주형, 중공삼각기둥, 중공사각기둥, 중공육각기둥 및 중공팔각기둥 중에서 선택되도록 하고, 상기 압축성형물의 외부직경이 5 내지 15 cm이고 중공부분의 내경은 2 내지 6 cm가 되도록 할 수 있다.
건조된 압축성형물은 압축성형물절단기(13)를 통과하면서 연소에 사용하기에 적합한 크기로 절단되어서 완성된 재활용 고형연료가 된다. 완성된 재활용 고형연료는 완성연료배출콘베이어(15)를 통하여 설비밖으로 배출된다. 이때, 완성된 재활용 고형연료는 그 길이가 10 내지 30 cm의 크기를 갖도록 절단되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제조 방법에서는 재활용 고형연료가 적절한 발열량을 갖고, 사용시 적절한 강도를 유지할 수 있도록 하기 위하여, 재활용 고형연료 중의 음식물쓰레기의 혼합비율을 20 내지 45 중량%, 재활용 고형연료 중의 일반쓰레기의 혼합비율을 25 내지 60 중량%, 재활용 고형연료 중의 석탄의 혼합비율을 20 내지 50 중량%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 본 발명의 제조 방법에 따른 재활용 고형연료의 저위발열량은 1000 내지 6000 kcal/kg 정도를 나타내게 된다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서는, 재활용 고형연료의 연소시에 발생하는 배기가스 중의 SOx, NOx 성분을 중화시키기 위해 석회성분을 투입하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 재활용 고형연료 중의 상기 석회성분의 함량은 2 내지 5 중량%인 것이 바람직하다. 상기 석회성분은 상기 구현예에서 혼합탱크(9)로 투입될 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 재활용 고형연료는, 별도의 바인딩 물질없이, 음식물쓰레기에 포함되어 있는 녹말성분에 의한 결합력만으로도 운반/취급시에 그 형상을 유지하기에 충분한 압축강도를 가지며, 실제로 그 수치는 0.1 내지 1 ㎏/㎠ 정도를 발휘하고 있다.
실시예
상기 본 발명의 바람직한 구현에에 따른 설비를 이용하여, 일반쓰레기, 음식물쓰레기 및 석탄의 함량을 달리하는, 외경 9 cm, 중공부분 내경 3 cm, 길이 20 cm의 중공원주형 재활용 고형연료 샘플을 제조하여 압축강도 및 저위발열량을 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
음식물쓰레기(중량%) 일반쓰레기(중량%) 석탄(중량%) 압축강도(㎏/㎠) 저위발열량(㎉/㎏)
곡물 채소 기타 종이 플라스틱 기타
7 10 8 20 5 10 40 0.5~1.0 2000~3000
5 10 10 25 7 8 35 0.4~0.8 1500~2000
5 13 12 25 7 8 30 0.3~1.0 1200~1700
5 13 12 28 9 8 25 0.1 1000~1500
본 발명의 방법을 사용함으로써, 곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기, 종이와 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기 및 석탄을 포함하며, 상기 음식물쓰레기에 포함되어 있는 녹말성분에 의한 결합력으로 운반/취급시 형상을 유지하기에 적합한 정도의 압축강도를 가지며, 농업용 저비용 연료로서 사용되기에 적합한 정도의 발열량을 갖는 재활용 고형연료를 얻을 수 있게 되며, 더불어 음식물쓰레기 및 일반쓰레기의 자원화를 달성할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 사상적 범위내에서 다양한 실시예가 가능하며, 또한 균등한 수단도 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 하기 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 곡물과 채소를 포함하는 음식물쓰레기를 압축하여 음식물쓰레기 압축물을 생성시키는 제 1 단계;
    상기 음식물쓰레기 압축물을 절단하여 음식물쓰레기 분쇄물을 생성시키는 제 2 단계;
    종이와 플라스틱을 포함하는 일반쓰레기를 압축하여 일반쓰레기 압축물을 생성시키는 제 3 단계;
    상기 일반쓰레기 압축물을 절단하여 일반쓰레기 분쇄물을 생성시키는 제 4 단계;
    상기 음식쓰레기 분쇄물, 상기 일반쓰레기 분쇄물 및 석탄을 혼합하는 제 5 단계;
    상기 제 5 단계의 혼합물을 압축성형하여 고형연료 1차 성형물을 생성시키는 제 6 단계;
    상기 제 6 단계의 1차 성형물을 가열함으로써 건조된 1차 성형물을 생성시키는 제 7 단계; 및
    상기 건조된 1차 성형물을 연소기에 투입가능한 크기로 절단하여 최종 고형연료를 생성시키는 제 8 단계를 포함하며,
    상기 고형연료 중의 음식물쓰레기의 혼합비율은 20 내지 45 중량%이고, 상기 고형연료 중의 일반쓰레기의 혼합비율은 25 내지 60 중량%이고, 상기 고형연료 중의 석탄의 혼합비율은 20 내지 50 중량%인,
    재활용 고형연료의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 6 단계 및 상기 제 7 단계가 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 7 단계의 건조는 100 내지 600 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 석탄은 분말탄인 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 제 7 단계에서 생성되는 1차 성형물의 형태는 중공원주형, 중공삼각기둥, 중공사각기둥, 중공육각기둥 및 중공팔각기둥 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 1차 성형물은 그 외부직경이 5 내지 15 cm이고 중공부분의 내경은 2 내지 6 cm인 재활용 고형연료의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 제 8 단계에서 생성되는 최종 고형연료는 길이 10 내지 30 cm의 크기를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항, 및 제 6 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 고형연료로서, 상기 고형연료는 음식물쓰레기에 포함되어 있는 녹말성분에 의한 결합력으로 형상을 유지하며, 압축강도는 0.1 내지 1 ㎏/㎠이며, 저위발열량은 1000 내지 6000 kcal/kg인 것을 특징으로 하는 재활용 고형연료.
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