KR100517663B1

KR100517663B1 - 도시고형폐기물처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR100517663B1
Application number: KR10-2003-0005576A
Authority: KR
Inventors: 신대균
Original assignee: 바이오컨 주식회사
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2005-09-28
Also published as: AU2003210051A1; US20050199028A1; KR20030076253A; CN1283377C; WO2003078084A1; CN1646239A; US8133716B2

Abstract

본 발명은 도시고형폐기물처리방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분리되지 않은 상태의 도시고형폐기물을 처리하여 재활용하며 매립되는 최종폐기물의 매립량을 최소화 할 수 있는 도시고형폐기물처리방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 도시고형폐기물과 종균을 반응기로 투입하는 투입단계, 상기 투입단계에서 상기 반응기로 투입된 상기 도시고형폐기물과 상기 종균을 제1차로 반응시키는 제1반응단계, 상기 반응기에서 제1반응을 종료한 제1중간물을 제1차 선별기로 이송하여 유기성물질(제1차 선별기의 스크린을 통과한 크기가 작은 비유기성물질을 포함한 유기성물질, 이하 "제2중간물"이라 한다.)과 비유기성 물질을 분리시키는 제1분리단계, 상기 제1차 선별기를 통과한 제2중간물을 공기가 잘 통하도록 형성된 부숙장으로 이송하여 제2차 반응시키는 제2반응단계, 상기 부숙장에서 제2차 반응을 종료한 제3중간물을 제2차선별기로 이송하여 이물질을 분리시키는 제2분리단계 및 상기 제2분리단계에서 분리된 제4중간물을 후처리하여 최종물을 만들어내는 후처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

도시고형폐기물처리방법 및 장치{MUNICIPAL SOLID WASTE TREATMENT METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 도시고형폐기물처리방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분리되지 않은 상태의 도시고형폐기물을 처리하여 재활용하며 매립되는 최종폐기물의 매립량을 최소화 할 수 있는 도시고형폐기물처리방법 및 장치를 제공하는 것이다.

폐기물이란 쓰레기, 연소재, 오니, 폐유, 폐산, 폐알카리, 동물의 사체 등으로서 사람의 생활이나 사업 활동에 필요하지 아니하게 된 물질을 말한다.

본 발명에서 언급되는 도시고형폐기물이란 집단 취락이라는 의미의 도시(따라서 농어촌등 일체의 집단취락을 포함한다)에서 발생되는 폐기물중 액상 및 기상의 폐기물과 구분되는 고체 상태의 폐기물을 지칭하는 것으로서, 현행 폐기물 관리법상의 생활폐기물을 포함하고 사업장 폐기물중 생활폐기물과 동질한 구성내용을 가지는 사업장 생활계 폐기물을 포함할 수 있고, 상기 생활폐기물 및 사업장 생활계폐기물과 통합되었을 때 구성의 동일성을 저해하지 않는 범위 내에서 사업장 배출시설계 폐기물도 포함할 수 있다.

즉, 본 발명에서 언급되는 도시고형폐기물에는 음식물쓰레기, 종이, 나무, 폐플라스틱, 폐비닐, 폐철 등 유기물과 무기물을 모두 포함하는 것으로 본다.

이하에서는 음식물쓰레기, 종이, 나무 등을 유기성폐기물로 폐플라스틱, 폐비닐, 폐철, 폐금속 등은 무기성폐기물로 분류하기로 한다.

종래에 우리 나라에서는 대부분의 생활폐기물을 매립하거나 소각하여 처리하였다.

그러나 유기성분이 다량 함유된 생활폐기물을 매립하는 경우에는 유기성분의 분해로 인해 매립지에서 메탄가스와 같은 악취가 발생되며, 침출수의 오염에 따라 수질이 악화되는 문제점과 폐비닐등 난분해성 물질의 매립으로 토양오염이 발생하는 문제점이 있었다.

또한 종래의 매립지는 이미 포화되어 있으므로 기존의 매립방법을 계속 유지하기 위해서는 새로운 매립부지를 확보해야 하는 문제점이 있었다.

한편 생활폐기물을 처리하는 방안으로 생활폐기물을 소각하는 경우가 있었다.

그러나 음식물과 같은 젖은 쓰레기를 상당량 포함하는 생활폐기물을 소각하는 경우에는 다이옥신, 퓨란 등 유해성분이 배출되어 2차 환경오염을 유발시키는 문제점이 있었다.

한편, 상기 유해성분 발생을 방지하기 위하여 오염 방지시설을 설치하는 대안이 제기되었으나 경제적, 실용적 측면에서 적합하지 못한 문제점이 있었다.

이에 음식물쓰레기만을 분리수거 한 후에 처리하여 재활용하는 방안이 제안되었다.

그러나 상기 방안에서는 음식물쓰레기를 분리하여 수거하여야 하는 제약이 있다. 또한 음식물쓰레기를 분리하여 처리한 경우에도 나머지 쓰레기를 매립하거나 소각하는 등 별도로 처리하여야 하는 문제가 남게 되었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점에 착안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 분리되지 않은 상태의 도시고형폐기물을 처리할 수 있는 도시고형폐기물처리방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 도시고형폐기물을 처리할 뿐만 아니라 많은 부분을 재활용 가능한 상태로 전환하여 재활용될 수 있도록 하는 도시고형폐기물처리방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 위의 재활용에 더하여 본 발명에 의한 도시고형폐기물 처리과정에서 유기물분해, 수분증발 등을 통한 폐기물의 감량화에 의해 매립지에 매립되는 최종폐기물의 매립량을 최소화 할 수 있는 도시고형폐기물처리방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 도시고형폐기물처리방법은 도시고형폐기물과 종균을 반응기로 투입하는 투입단계, 상기 투입단계에서 상기 반응기로 투입된 상기 도시고형폐기물과 상기 종균을 제1차로 반응시키는 제1반응단계, 상기 반응기에서 제1반응을 종료한 제1중간물을 제1차선별기로 이송하여 유기성 물질(제1차 선별기의 스크린을 통과한 크기가 작은 비유기성물질을 포함한 유기성물질, 이하 "제2중간물"이라 한다)과 비유기성물질로 분리시키는 제1분리단계, 상기 제1차선별기를 통과한 상기 제2중간물을 공기가 잘 통하도록 형성된 부숙장로 운반하여 제2차 반응시키는 제2반응단계, 상기 부숙장에서 제2차 반응을 종료한 제3중간물을 제2차선별기로 이송하여 이물질을 분리시키는 제2분리단계 및 상기 제2분리단계에서 분리된 제4중간물을 후처리하여 최종물인 부숙토를 만드는 후처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 투입단계는 상기 도시고형폐기물을 분리수거 여부에 관계없이(분리수거되거나 분리수거되지 아니한 경우를 포함) 투입하는 것을 특징으로 한다.

상기 투입단계는 상기 도시고형폐기물을 파봉에 관계없이(파봉하는 경우와 파봉하지 않는 경우를 포함) 투입하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1반응단계는 상기 도시고형폐기물의 성상이나 발생량의 일시적 변동에 따라 일정한 용량으로 된 상기 반응기의 회전속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1분리단계에서는 상기 비유기성물질을 재활용하기 위하여 성상별로 선별하여 회수하는 재활용물질회수단계를 더 포함한다.

상기 제1반응단계에서 배출된 상기 제1중간물을 파쇄하여 파쇄된 제1중간물을 상기 제1차 선별기로 제공하는 파쇄단계를 더 포함하거나/ 포함하고 상기 제1분리단계에서 분리된 상기 비유기성물질을 파쇄하여 파쇄된 상기 비유기성물질을 상기 제1차선별기로 다시 제공하는 파쇄단계를 더 포함한다.

상기 제1분리단계에서 분리된 상기 비유기성물질 중 여러 물질이 감겨서 형성된 복합물과 캔류 중 적어도 하나를 선별, 파쇄하여 상기 제1차선별기로 다시 제공하는 파쇄단계를 더 포함한다.

상기 재활용물질회수단계는 풍력선별단계, 자력선별단계, 알루미늄선별단계 및 인력선별단계 중 적어도 하나의 단계를 포함한다.

상기 투입단계에서 투입되는 상기 종균은 상기 제2중간물인 것을 특징으로 한다.

상기 도시고형폐기물과 상기 제2중간물의 혼합비(부피비)는 약 3:1 내지 3:2이다.

상기 투입단계에서는 상기 반응기에 투입되는 상기 도시고형폐기물의 함수율과 염분 및 유기물 함량을 조절하기 위하여 조절제를 첨가시키는 조절단계를 더 포함한다.

상기 조절제는 골판지, 신문지, 폐지, 톱밥, 정원쓰레기, 하수슬러지, 축산폐기물, 농업폐기물, 수산폐기물, 식물가공폐기물, 음료공업폐기물, 임업제재 또는 제지 폐기물 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물이다.

상기 제1반응단계에서 상기 반응기에 유입되는 공기량을 조절하여 상기 반응기 내의 온도를 약 40℃ 내지 60℃로 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 후처리 단계는 상기 제4중간물에 성능을 개선하기 위하여 첨가제를 부가시키는 첨가단계인 것을 특징으로 한다.

상기 후처리 단계는 상기 제4중간물의 염분도를 조절하기 위하여 상기 제4중간물의 일부를 세척하여 상기 나머지 제4중간물과 혼합시키거나 상기 제4중간물의 전부를 세척하는 탈염단계인 것을 특징으로 한다.

상기 탈염단계는 자연강우탈염단계인 것을 특징으로 하고, 상기 자연강우탈염단계는 상기 제4중간물을 일정한 높이로 야적하여 적치해 두고 자연강우에 노출하여 염분 함유량을 일정기준 이하로 줄이는 것을 특징으로 하거나, 상기 자연강우탈염단계는 상기 제4중간물을 상부가 열린 일정한 용기에 일정한 높이로 퇴적시켜 적치해 두고 자연강우에 노출하여 염분을 일정기준 이하로 줄이는 것을 특징으로 한다.

상기 탈염단계는 위와 아래쪽이 열린 일정한 용기에 상기 제4중간물을 퇴적하는 퇴적단계와, 상기 용기의 아래쪽을 막고 일정한 량의 용수를 상기 용기에 투입하여 일정시간 염분을 용출시키는 용출단계와, 상기 용기의 하부 개구부를 개방하여 자연적인 중력에 의한 탈수를 행하는 중력탈수단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 탈염단계는 인공적으로 급수 및 탈수를 행할 수 있는 (스크루)프레스, 원심분리기 등의 기계를 사용하여 상기 제4 중간물에 용수를 공급하여 염분을 용출한 후 탈수하는 방식으로 세척하는 강제급탈수세척단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 후처리 단계는 상기 제4중간물의 비산을 방지하며 염분도를 조정하기 위하여 상기 제4중간물에 흙이나 모래를 일정비율로 포함시키는 조정단계를 더 포함한다.

상기 도시고형폐기물의 처리단계에서 발생하는 악취를 제거하기 위한 바이오필터링단계를 더 포함한다.

상기 바이오필터링에 사용되는 바이오필터매체는 자갈, 목편, 퇴비, 부숙토, 굴껍질 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 도시고형폐기물처리장치는 도시고형폐기물과 종균이 투입되는 투입구와 투입된 상기 도시고형폐기물과 종균이 제1차로 반응하는 반응부와 상기 반응부에서 제1차 반응이 종료된 제1중간물이 배출되는 배출구를 포함하는 반응기로서, 상기 투입구와 배출구의 높이가 다르게 경사지고 회전하는 반응기, 상기 제1중간물을 유기성물질과 비유기성물질로 분리하는 일정 체직경의 제1스크린이 형성되어 있는 제1차선별기, 상기 제1차선별기를 통과한 제2중간물을 제2차로 반응시키도록 공기공급장치를 구비한 부숙장 및 상기 부숙장에서 제2차 반응된 제3중간물에 포함된 이물질을 분리하도록 일정 체직경의 제2스크린이 형성되어 있는 제2차선별기를 포함한다.

상기 반응부는 제1, 제2격판에 의해 구분된 제1, 제2 및 제3 반응실을 포함하고 있으며, 혼합물이 각 반응실로 이동될 수 있도록 상기 제1, 제2 격판의 일측에는 제1, 제2 개방부가 형성되어 있다.

본 발명에 따른 도시고형폐기물처리장치는 상기 제1분리단계에서 분리된 비유기성물질을 다시 성상별로 선별하는 풍력선별장치, 자력선별장치, 알루미늄선별장치, 인력선별장치 중 적어도 하나의 선별장치를 더 포함한다.

상기 제1차선별기의 제1스크린 체직경은 20mm 내지 40mm이며, 상기 제2차선별기의 제2스크린 체직경은 2mm 내지 10mm이다.

상기 반응기에서 배출된 상기 제1중간물을 파쇄하여 파쇄된 제1중간물을 상기 제1차선별기로 제공하거나, 상기 제1선별기를 통해 분리된 비유기성물질(여러 물질이 감겨서 형성된 복합물과 캔류 중 적어도 하나를 선별, 파쇄한 비유기성물질 포함)을 파쇄하여 상기 제1차선별기로 다시 제공하기 위한 파쇄수단을 더 포함한다.

상기 공기공급장치는 상기 제2중간물에 공기를 공급하기 위해 송풍기, 고랑 및 파이프로 구성되고, 상기 파이프에서 공급된 공기를 상기 제2중간물에 공급하도록 일정한 슬릿이 형성된 덮개를 포함한다.

상기 공기공급장치는 부숙중인 제2중간물의 온도에 따라 송풍량을 자동제어하는 자동제어장치를 더 포함한다.

상기 제1차 선별기 배출구 측면에 적어도 하나의 송풍기를 구비하고, 상기 적어도 하나의 송풍기 맞은 편에 부유되는 이물질을 포집하기 위한 포집장치를 구비한다.

상기 제1차 선별기 입구에 적어도 하나의 송풍기를 더 구비한다.

상기 포집장치에서 발생되는 분진을 회수하기 위한 집진장치를 더 구비한다.

상기 제2차선별기에서 나온 제4중간물을 탈염하기 위한 중력탈수염분세척수단을 더 포함한다.

상기 제2차선별기에서 나온 제4중간물을 탈염하기 위한 강제급탈수염분세척수단을 더 포함한다.

상기 강제급탈수염분세척수단은 (스크루)프레스, 원심분리기 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 반응기는 일정한 용량을 가지고 있으며, 상기 도시고형폐기물의 성상이나 발생량의 일시적 변동에 따라 상기 반응기의 회전속도를 조절하는 회전속도조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소 등에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시고형폐기물처리방법의 공정도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도시고형폐기물처리방법은 투입단계(S10), 제1반응단계(S20), 제1분리단계(S30), 제2반응단계(S40), 제2분리단계(S50), 후처리단계(S60)로 구성되고, 상기 후처리단계(S60)는 탈염단계(S70), 조정단계(S80) 및 첨가단계(S90) 중 적어도 하나의 단계로 구성된다.

또한, 도시고형폐기물처리방법에는 필요에 따라 조절단계(S100), 재활용물질회수단계(S110), 바이오필터링단계(S120) 또는 파쇄단계(S200, S210) 중 적어도 하나의 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 투입단계(S10)는 도시고형폐기물과 종균을 투입하는 단계이다.

상기 종균은 돈분, 우분, 계분 등을 적당한 비율로 혼합하여 발효과정을 거쳐 생산한 것을 이용할 수 있으며, 상기 종균제로서 종균용 부숙토를 사용할 수 있다.

상기 종균용 부숙토란 미생물 증식을 목적으로 부숙토화 원료에 섞어주는 부숙토로서, 본 발명에 따른 도시고형폐기물처리공정 중 생성된 중간물이 이에 해당될 수 있다.

상기 제1반응단계(S20)는 도시고형폐기물과 종균 또는 종균이 포함된 부숙토(이하 '종균용 부숙토'라 한다)의 혼합물을 제1차적으로 반응시켜 제1중간물을 제공하는 단계로서, 도시고형폐기물의 성상이나 발생량의 일시적 변동에 따라 일정한 용량으로 된 반응기의 회전속도를 조절할 수 있다.

상기 제1분리단계(S30)는 상기 제1반응단계(S20)에서 제1반응을 종료한 제1중간물에서 크기가 작은 비유기성물질을 포함한 유기성물질인 제2중간물과 비유기성물질을 분리하여 제2중간물을 분리해 내는 단계이다.

상기 제2반응단계(S40)는 상기 제1분리단계(S30)에서 분리된 제2중간물을 제2차적으로 반응시켜 제3중간물을 제공하는 단계이다.

상기 제2분리단계(S50)는 상기 제2반응단계(S40)에서 제2차반응을 종료한 제3중간물에서 이물질을 분리하여 제4중간물을 제공하는 단계이다.

상기 후처리단계(S60)는 상기 제2분리단계(S50)에서 분리된 제4중간물을 후처리하여 최종물을 제공하는 단계로서, 필요에 따라 탈염단계(S70), 조정단계(S80) 및 첨가단계(S90) 중 적어도 하나의 단계를 포함한다.

상기 조절단계(S100)는 상기 투입단계(S10)에서 투입되는 도시고형폐기물과 종균에 도시고형폐기물의 함수율과 염분 및 유기물 함량을 조절하기 위하여 조절제를 첨가하는 단계이다.

상기 재활용물질회수단계(S110)는 상기 제1분리단계(S30)에서 분리된 비유기성물질을 재활용하기 위하여 성상별로 회수하는 단계이다.

상기 탈염단계(S70)는 상기 제4중간물이 부숙토로서 활용될 수 있도록 염분도를 조절하는 단계이다.

상기 조정단계(S80)는 상기 제4중간물의 비산을 방지함과 동시에 염분도를 조정하여 부숙토로서 사용될 수 있도록 하는 단계이다.

상기 첨가단계(S90)는 상기 제4중간물이 부숙토로서 활용될 때 그 성능을 향상시키기 위하여 첨가제를 부가하는 단계이다.

상기 바이오필터링단계(S120)는 상기 도시고형폐기물 처리공정 중에 발생되는 악취를 제거하기 위하여 탈취하는 단계이다.

상기 파쇄단계(S200, S210)는 상기 제1반응단계에서 배출된 상기 제1중간물을 파쇄하여 파쇄된 제1중간물을 상기 제1차선별기로 제공하거나, 상기 제1분리단계에서 분리된 상기 비유기성물질을 파쇄하여 파쇄된 상기 비유기성물질을 상기 제1차선별기로 다시 제공하는 단계이거나, 상기 제1분리단계에서 분리된 상기 비유기성물질 중 여러 물질이 감겨서 형성된 복합물과 캔류 중 적어도 하나를 선별, 파쇄하여 상기 제1차선별기로 다시 제공하는 단계 중 적어도 하나의 단계이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도시고형폐기물처리장치의 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도시고형폐기물처리장치는 반응기(10), 제1차선별기(20), 부숙장(30), 제2차선별기(40) 및 바이오필터링 장치(50) 로 구성된다. 그 외에도 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따른 도시고형폐기물처리장치는 그 용도에 따라 선별장치, 파쇄수단, 중력탈수염분세척수단, 강제급탈수염분세척수단 및 회전속도조절수단 등의 여러 구성요소 중 적어도 하나를 포함한 구성으로 이루어진다.

도 3은 도 2의 도시고형폐기물처리장치 중 반응기의 투시사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 반응기(10)는 도시고형폐기물과 종균 및/또는 종균용 부숙토를 제1차적으로 반응시키는 장치로서, 투입구(12), 반응부(14), 배출구(18)로 구성되고 투입구(12)와 배출구(18)의 높이를 다르게 하여 경사를 가진 회전하는 반응기이다.

상기 투입구(12)는 도시고형폐기물과 종균(용 부숙토)이 투입되는 부분이며, 상기 배출구(18)는 상기 투입된 도시고형폐기물과 종균(용 부숙토)이 반응된 후에 배출되는 부분이다.

상기 반응부(14)는 상기 투입구(12)로 투입된 도시고형폐기물과 종균용 부숙토 혼합물이 실질적으로 반응하는 부분으로서, 제1, 제2 격판(16,17)에 의해 제1, 제2 및 제3반응실(14a, 14b, 14c)로 구분되며, 상기 제1, 제2 격판(16,17)에는 각각 제1, 제2 개방부(16a, 17a)가 형성되어 있다.

또한 상기 반응기(10)는 일정한 용량을 가지고 있으며, 도시고형폐기물의 성상이나 발생량의 일시적 변동에 따라 반응기(10)의 회전속도를 조절하는 회전속도조절수단(미도시됨)을 더 포함한다. 이러한 회전속도조절수단은 반응기(10)의 회전을 조절할 수 있는 통상의 수단을 포함한다.

도 4a는 도 2의 도시고형폐기물처리장치 중 제1차선별기의 측면도이다.

상기 제1차선별기(20)는 상기 반응기(10)에서 제1반응을 종료한 제1중간물에서 유기성물질과 비유기성물질로 분리시키는 드럼형상의 장치로서, 그 외주에는 일정 체직경의 제1스크린(22)이 형성되어 있다. 통상적으로 트롬멜 스크린 등을 사용할 수 있다.

상기 체직경은 20-40mm인 것이 바람직하다.

상기 부숙장(30)(도 2참조)은 상기 제1차선별기(20)를 통과한 제2중간물을 제2차적으로 반응시키는 장치로서, 공기공급장치(32)와 온도에 따라 송풍량을 자동제어하는 자동제어장치(미도시)로 구성된다.

도 5a 및 도 5b는 도 2의 도시고형폐기물처리장치 중 부숙장(30)의 공기공급장치(32)의 투시상세도이다.

상기 공기공급장치(32)는 상기 부숙장(30) 내의 제2중간물이 함유된 종균과 반응할 수 있도록 공기를 공급해주는 장치로서, 파이프(34)와 덮개(36)를 포함한다.

상기 파이프(34)는 공기공급팬(미도시)에 의한 공기가 유입되는 부분으로서, 상기 파이프(34)는 상기 부숙장(30) 바닥내에 일정 직경의 고랑(33)을 형성한 후에 그 일단에 삽입된다.

상기 공기공급장치(32)의 일실시예는 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(34)가 상기 고랑(33) 내의 일부분까지만 삽입되도록 짧게 형성되어 있다.

상기 공기공급장치(32)의 다른 실시예는 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(34)가 상기 고랑(33)의 길이만큼 삽입되도록 길게 형성되어 있고 다수의 통공(35)을 구비하고 있다.

상기 덮개(36)는 상기 제2중간물이 상기 고랑(33) 또는 상기 파이프(34)에 투하되지 않도록 상기 고랑(33) 또는 파이프(34)를 덮는 부분으로서, 상기 파이프(34)로부터 유입된 공기를 상기 제2중간물에 공급하도록 일정한 간격으로 슬릿(37)이 형성되어 있다.

도 4b는 도 2의 도시고형폐기물처리장치 중 제2차선별기의 측면도이다.

상기 제2차선별기(40)는 상기 부숙장(30)에서 제2차반응을 종료한 제3중간물에서 이물질을 분리시키는 드럼형상의 장치로서, 그 외주에는 일정 체직경의 제2스크린(42)이 형성되어 있다.

상기 직경은 2mm 내지 10mm인 것이 바람직하다.

상기 바이오필터링장치(50)(도 2 참조)는 상기 도시고형폐기물 처리공정 중에 발생되는 악취를 제거하기 위하여 탈취하는 장치로서 흡입기, 파이프, 바이오필터매체(미도시 됨)로 구성된다.

상기 흡입기는 도시고형폐기물처리공정 내에서 발생되는 악취를 흡입하기 위한 장치로서, 일반적인 팬이나 석션을 사용할 수 있다.

상기 파이프는 상기 흡입기에서 흡입한 악취가 이동하는 관으로서, 장치산업에서 일반적으로 사용되는 파이프를 사용할 수 있다.

상기 바이오필터매체는 상기 파이프를 따라 이동된 악취를 정화하기 위한 매체로서 자갈, 목편, 퇴비, 부숙토, 굴껍질 중 적어도 하나 또는 이들을 혼합한 것이다.

도 6은 제1차(20)선별기 측면 및 투입구 부분에 각각 배치된 송풍기(25a, 25b), 포집장치(27) 및 집진장치(29)를 도시한 도면이고, 도 7은 제1차 선별기 측면에 배치된 송풍기와 송풍기 설치대의 정면도이다.

하나의 실시예에서, 상기 제1차선별기(20)의 측면의 설치대(26)에는 4대의 송풍기(25a)가 설치되어 있고, 상기 제1차선별기(20)의 입구에 하나의 송풍기(25b)가 설치되어 있다.

제1차선별기(트롬멜 스크린 등)(20)에서 배출구로 배출된 비유기성물질을 대상으로 제1차선별기(20)의 배출구 측면에 송풍기(25a)를 설치는 경우 송풍기의 개수, 송풍각도, 송풍강도, 송풍위치 등은 배출물의 성상에 부합하도록 적절하게 조절하여 풍력선별의 효과가 극대화되도록 조절할 수 있다.

또한 송풍효과를 보다 높이기 위해 제1차선별기(20)의 입구에 적어도 하나의 송풍기(25b)를 부가하여 설치하는 경우 제1차선별기(20) 내부에서부터 비닐이나 플라스틱 등이 비산되도록 함으로써 배출구 부분에서 비산물이 비산하는 시간을 증가시켜 비산물에 작용하는 측면 송풍기(25a)의 송풍효과를 높이는 것도 포함될 수 있다.

상기 송풍기를 구동하는 경우 비중이 작은 비닐이나 플라스틱 등이 넓게 비산되어 작업장이 지저분해질 염려가 있으므로 이를 방지하고 비산하는 비닐이나 플라스틱 등을 효율적으로 포집하기 위해 제1차선별기(20) 측면에 설치된 송풍기(25a)와 마주보는 쪽에 포집장치(27)를 설치하는 것이 바람직하다. 또한 도시되지는 않지만 포집장치(27)의 후면에는 송풍기의 바람이 통과될 수 있도록 바람구멍을 구성할 수 있고 이러한 구멍을 통해 포집장치(27)에서 발생되는 분진이 날릴 수 있으므로 이러한 분진을 회수하기 위해 집진장치(29)를 포집장치(27)와 인접하여 설치하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 도시고형폐기물처리공정을 도면을 중심으로 설명한다.

본 발명에서 기술되는 이송수단에는 컨베이어, 차량 등 물품을 이송시킬 수 있는 통상의 수단을 포함하는 것으로 보며, 본 발명에서 기술되는 부숙토에는 일반적인 부숙토, 토양개량제, 매립지 복토재 등을 포함하는 것으로 본다.

도 2에 도시된 바와 같이, 도시고형폐기물과 종균 및/또는 종균용 부숙토는 제1이송수단(60)에 투하된다. 상기 제1이송수단(60)에 투하된 도시고형폐기물과 종균용 부숙토(본 발명에서는 제2중간물을 포함할 수 있다)의 혼합비(부피비)는 약 3:1 내지 3:2인 것이 바람직하다.

상기 혼합비는 함수율의 조절과 발효과정이 원활하게 진행되기 위한 미생물 접종 차원에서 정해진 값이다.

상기 도시고형폐기물은 도시고형폐기물의 지역적, 계절적 특성에 따라 원료의 구성상 함수율이 다르다.

상기 도시고형폐기물의 함수율이 너무 높은 경우에는 조절제를 더 첨가시킬 수 있다.

예를 들어, 함수율이 약 40% 이하이면 종균 생육에 필요한 수분이 부족하며, 온도조절 능력이 저하되어 종균 생육이 억제되는 문제점이 있으며, 함수율이 약 60% 이상이 되면 상기 종균이 혐기성 상태가 되어 악취가 발생하며 발효가 잘 일어나지 않는 문제점이 있기 때문에 조절제가 첨가된 혼합물의 함수율은 약 40% 내지 약 60%인 것이 바람직하다.

상기 조절제는 함수율을 조절할 뿐만 아니라 도시고형폐기물의 염분도와 유기물 함량도 조절하게 된다. 상기 조절제는 골판지, 신문지, 폐지, 톱밥, 정원쓰레기, 하수슬러지, 축산폐기물, 농업폐기물,수산폐기물, 식물가공폐기물, 음료공업폐기물, 임업제재 또는 제기 폐기물 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있는데, 톱밥은 비용이 고가인 단점이 있다.

도시고형폐기물과 종균용 부숙토 및 조절제(이하 '혼합물'이라 한다)는 상기 제1이송수단(60)에 의해 반응기(10)의 투입구(12)로 투입된다.상기 반응기(10)는 투입구(12)와 배출구(18)의 높이가 다르게 경사지고 회전하는 반응기이다.

본 발명은 상기 반응기(10)에 투입되는 물질 중 도시고형폐기물을 분리수거 여부에 관계없이, 즉 분리수거되거나 분리수거되지 아니한 상태로 투입하는데 그 특징이 있다. 상기 반응기(10)에 투입되는 물질 중 쓰레기 종량제 봉투를 비롯한 비닐봉투 등에 담겨진 도시고형폐기물은 파봉되지 않은 상태(물론, 파봉된 상태로 투입될 수도 있다)로 반응기(10)에 투입되고 반응기(10)가 회전함에 따라 파봉되면서 분쇄되기 시작한다. 상기 파봉에 따라 봉투내의 내용물이 봉투외부로 유출되고, 반응기의 회전에 따라 상호교반되며 상호마찰 및 반응기 몸체와의 마찰에 따라 파쇄가 진행된다.

상기 반응기(10)에서 혼합물중 유기성폐기물은 종균에 의해 분해되고 이에 따라 발효열이 발생하여 약 40℃ 내지 60℃에 도달된다.

또한 상기 반응은 고온발열과정이므로 상기 혼합물의 습기가 상당량 제거된다.

상기 투입구(12)에 투입된 혼합물은 제1반응실(14a)로 이동되어, 제1반응실(14a)에서 반응이 개시된다. 상기 제1반응실(14a)에서 반응이 개시된 혼합물은 제1격판(16)에 형성된 제1개방부(16a)를 따라 제2반응실(14b)로 이동되어 반응이 진행된다.

상기 제2반응실(14b)에서 반응이 진행된 혼합물은 제2개방부(17a)를 따라 제3반응실(14c)로 이동한 후 반응된다.

또한 상기 제2반응실(14b) 내의 온도가 40℃ 내지 60℃를 유지되도록 공기량을 조절하는 것이 바람직하다. 상기 제2반응실(14b) 내의 온도를 40℃ 내지 60℃로 유지하는 이유는 상기 온도에서 고온 미생물(종균)들의 활동이 적합하여 혼합물의 고온발효가 촉진되고, 분해가 최대화되기 때문이다.

또한 본 발명에 의한 반응기(10)는 일정한 용량을 가지고 있으며, 도시고형폐기물의 성상이나 발생량의 일시적 변동에 따라 상기 반응기의 회전속도를 조절하는 회전속도조절수단을 더 포함할 수 있는데, 이를 통해 제1반응단계에서는 처리 목적에 따라 상기 반응을 종료한 제1중간물의 상태를 조정하기 위한 것이다.

상기 전술한 바와 같이 상기 반응기는 투입된 내용물에 대해 파봉, 파쇄, 혼합, 교반 및 고속발효 등의 효과를 나타내는데, 이에 따라 상기 반응기의 회전속도가 변동되는 경우 상기 반응기내에 투입된 내용물에 대한 처리 효과가 변동된다.즉 상기 반응기의 회전속도를 증가시키는 경우 처리 효과가 증가되며, 회전속도를 감소시키는 경우 처리 효과가 감소된다. 이때 회전 속도의 처리 효과가 각 효과 항목 즉 파봉, 파쇄, 혼합, 교반, 발효 등에 있어서 반드시 비례적으로 동일함을 의미하는 것은 아니다.

이를 기초로 역으로 상기 반응기의 회전속도를 변동시키는 경우 상기 제1중간물에 대해 처리 효과의 일부에 대해 동등한 정도의 처리효과를 얻으면서도 체류시간을 조절할 수 있다. 즉 회전속도를 감소시키는 경우 상기 처리효과의 일부에 대해 동등한 정도의 처리 효과를 유지하면서 체류시간을 연장시킬 수 있으며, 회전속도를 증가시키는 경우 상기 처리효과의 일부에 대해 동등한 정도의 처리 효과를 유지하면서 체류시간을 단축시킬 수 있다.

이러한 회전속도와 처리효과의 상관성을 이용하여 상기 제1반응단계에서는 처리 목적에 따라 상기 반응을 종료한 제1중간물의 상태가 조정되도록 상기 반응기의 회전속도를 조절한다. 다시 말해 회전속도를 감소시키는 경우 상기 반응기에 투입된 내용물의 반응기내 체류시간을 연장시킴으로써 반응기의 처리 용량을 저하시키는 반면, 발효 효과를 증대시켜 부숙장의 처리기간을 단축하는 효과를 거둘 수 있으며, 회전속도를 증가시키는 경우 상기 반응기에 투입된 내용물의 반응기내의 체류시간을 단축시킴으로써 반응기의 처리용량을 증가시키는 효과를 거둘 수 있다. 이러한 회전속도의 차이에 따른 처리 효과의 차이는 지역적 특성에 따라 적절히 선택되어 처리효과를 증대시키는데 기여할 수 있다.

예를 들어, 도시고형폐기물의 성상이 장시간의 고속발효기간을 요하거나, 폐기물의 발생량이 기본적 혹은 일시적으로 과소한 경우, 혹은 부숙장 용도의 토지 면적이 부족한 경우에는 반응기내 체류기간을 연장시킴으로써 토지절감효과를 거두어 상황에 따른 문제에 대응할 수 있고, 도시고형폐기물의 성상이 장시간의 고속발효를 요하지 않거나, 폐기물의 발생량이 기본적 혹은 일시적으로 과다한 경우 혹은 부숙장 용도의 토지면적이 풍부한 경우에는 반응기내 체류기간을 단축시킴으로써 상황 조건에 따른 처리의 적정성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 반응기(10)의 회전속도는 0.2rpm 내지 5rpm 정도인 것이 바람직하다.

상기 반응기(10) 내에서 상기 혼합물의 제1반응이 완료되어 제1중간물이 된 후에 상기 제1중간물은 제2이송수단(70)에 의하여 제1차선별기(20)에 투입된다.

상기 제1차선별기(20)에는 20mm-40mm 체직경의 제1스크린(22)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1차선별기(20)의 회전에 따라 상기 제1스크린(22)보다 작은 크기의 물질(크기가 작은 비유기성물질을 포함한 유기성물질인 제2중간물)은 제1차선별기(20) 하부로 떨어지고 상기 제1스크린(22)보다 큰 크기의 물질(주로 비유기성물질)은 상기 제1차선별기(20) 내부에 체류하여 회전하다가 상기 제1차 선별기의 배출구를 통해 배출된다.

상기 제1스크린(22)에서 외부로 떨어지는 물질이 비산되는 것을 방지하기 위하여 상기 제1차선별기(20)에는 비닐 등의 제1커버(24)를 외부에 설치시킬 수 있다.

상기 제1차선별기(20)의 배출구를 통해 배출되는 물질은 대개 반응기(10)에서 종균에 의해 분해되지 않은 비유기성물질이다.

상기 비유기성물질은 상기 반응기(10)를 통과하면서 다량의 습기가 제거되고 상기 제1차선별기(20)를 지나면서 유기성폐기물이 분리된 상태이다.

상기 비유기성물질은 건조상태가 양호하며, 매우 작은 크기의 유기성물질만이 붙어 있어 상기 상태로 재활용이 가능하다.

따라서 상기 비유기성물질 중 플라스틱, 비닐, 철, 금속 등을 성상별로 선별하여 회수한 후에 재활용할 수 있다.

즉, 상기 비닐, 플라스틱 등 비중이 작은 물질은 풍력에 의해, 그리고 상기 철, 캔과 같은 비중이 큰 금속류는 자력, 알루미늄선별장치 또는 인력 등을 이용하여 선별하여 회수한 후에 재활용할 수 있다. 또한 섬유, 고무 등의 성분도 선별하여 회수한 후에 재활용할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 성상별 선별의 효과를 극대화하기 위하여 본 발명은 제1차선별기(20) 배출구 측면에 적어도 하나의 송풍기(25a)와 이를 설치하기 위한 설치대(26)를 구비하고, 상기 적어도 하나의 송풍기(25a) 맞은 편에 부유되는 이물질을 포집하기 위한 포집장치(27)를 구비하는 것이 바람직한데, 제1차선별기(20) 입구에 적어도 하나의 송풍기(25b)를 더 구비하여 측면 송풍기(25a)의 송풍효과를 높이는 것도 포함될 수 있다. 또한 포집장치(27)에서 발생되는 분진이 날릴 수 있으므로 이러한 분진을 회수하기 위해 집진장치(29)를 포집장치(27)와 인접하여 설치하는 것이 바람직하다.

제1차선별기(20)에서 발생하는 이물질에 송풍기를 사용하여 풍력을 가하면 중량에 따라 비산거리의 편차가 발생하여 제1차선별기(20)의 직하부분에는 고철 등의 중량물과 여러 이물질이 감겨서 형성된 복합물의 덩어리 등 중량물이 집적되고, 이와 달리 비중이 낮은 비닐, 플라스틱은 보다 먼 거리로 비산함으로써 포집장치(27)에 포집되며, 중간부분에는 소량의 섬유, 고무등과 일부 비닐이 혼합되어 비산된다. 먼 거리에 비산된 비닐 플라스틱류는 포집기에서 포집되어 재활용공정으로 이송되고, 섬유 고무등과 비닐이 혼합되어 비산된 부분은 인력으로 간이한 선별을 통해 섬유, 고무등과 비닐을 분리한다. 여기에서 선별된 비닐은 포집기에 포집된 앞의 비닐에 부가되어 재활용공정으로 이송되고, 섬유, 고무 등은 경제성 등을 종합하여 재활용하거나 매립하는 것이 바람직하다.

고철 등의 중량물은 발생량이 소량일 경우 인력으로 선별하거나 발생량이 다량일 경우에는 자동화 처리를 하는데, 자력선별장치, 알루미늄선별장치 등이 장착된 컨베이어 벨트 등을 통해 고철류, 알루미늄 등이 자동 선별되고, 나머지는 인력선별로 선별할 수 있다.

또한, 배출구 하부에 집적되는 중량물 가운데 고철 중에는 2차 중간물을 포함하는 캔 등이 있고, 여러 이물질이 감겨서 형성된 복합물의 덩어리, 피혁류 등도 있을 수 있는데, 2차 중간물을 포함한 캔은 절단되어야 그 내부에 함유된 2차 중간물을 분리할 수 있고, 이물질이 감겨서 형성된 복합물은 해체되어 재질별로 분해되어야 재질별로 선별될 수 있으므로, 이와 같은 파쇄와 해체가 필요한 물질들을 인력 혹은 파쇄기 등을 이용하여 파쇄한 후 다시 제1차선별기로 이송함으로써 상기의 공정을 반복하여 선별공정을 완료하게 된다.

이러한 파쇄과정은 1차반응기의 배출구에 배출되어 1차 선별기에 투입되기 이전의 제1중간물을 대상으로 할 수도 있고, 제1차선별기를 거쳐 배출되는 비유기성물질 전체를 대상으로 할 수도 있다. 이러한 파쇄공정의 위치선정은 파쇄효과와 파쇄비용의 요인을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1차선별기 투입 이전의 제1중간물을 파쇄하는 경우에는 파쇄대상물을 1회 파쇄함으로써 제1차선별기에 대한 투입을 1회로 국한한다는 장점이 있는 반면, 파쇄대상물이 증가하여 파쇄 비용이 증가하고, 복합적인 파쇄대상물을 파쇄하여야 하기 때문에 파쇄설비가 고가화하는 단점 및 이밖에 배출되는 제1중간물 중 유해성분을 포함한 물질이 상대적으로 많은 지역에서는 유해물이 확산되어 2차 중간물에 포함되는 단점이 있을 수 있다. 그리고 제1차선별기에서 배출된 이후의 비유기성물질 전부를 대상으로 파쇄하는 것은 기본적으로 제1차선별기 투입이전에 파쇄하는 것에 비해 다시 한번 제1차선별기로 이송하는 비용이 추가로 발생하는 단점이 있는 반면, 제2중간물에 유해물질이 포함되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 제1차선별기에서 배출된 비유기성물질 중 비닐 플라스틱을 제외한 중량물에 대해서만 파쇄하는 경우 파쇄비용이 감소하는 장점을 갖는 반면, 파쇄된 물질을 2차로 제1차선별기에 재이송하는 이송과정으로 인해 비용이 증가되는 단점이 있다. 또한 이러한 파쇄공정은 제1분리단계에서 분리된 비유기성물질 중 여러 물질이 감겨서 형성된 복합물과 캔류 중 적어도 하나를 파쇄하여 제1차선별기로 다시 제공하는 파쇄단계를 더 포함할 수도 있다.

상술한 바와 같이 파쇄공정을 설정하는 위치는 지역별 성상을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

이러한 재활용물질회수단계(S110)를 거쳐 선별된 물질 중 재활용 가능한 물질은 재활용공정으로 이송하고, 재활용이 부적절한 물질은 최종 이물질로 분류하여 매립한다. 재질별로 선별되는 이물질을 재활용공정으로 이송하는 방법으로는 인력, 로더, 자동차등 운반수단 등에 의할 수도 있고, 재질별 이송용 컨베이어 벨트를 설치하여 자동적으로 재활용공정으로 이송될 수 있다.

상기 제1차선별기(20)를 통과한 제2중간물(보통 유기성물질)은 제3이송수단(미도시)을 통해 상기 부숙장(30)로 이송된다.

상기 제3이송수단(미도시)을 통해 이송된 제2중간물은 상기 부숙장(30)에서 제2차적으로 반응한다.

상기 제2반응을 위하여 상기 부숙장(30)에 공기공급장치(32)에 의해 공기가 공급된다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 공기공급장치(32)는 고랑(33) 내에 설치된 파이프(34)에 팬(미도시) 등에 의해 공기를 유입시킨다. 상기 파이프(34) 또는 상기 파이프(34)의 통공(35)을 통해 유입된 공기는 상기 덮개(36)의 슬릿(37)을 통해 상기 제2중간물에 공급된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 부숙장(30)은 여러 구간으로 구획되어 있다.

이에 상기 제2중간물은 반응정도에 따라 다음 구간으로 뒤집으면서 이동시킨다.

한편 상기 제2차 반응시 온도를 제어하기 위하여 상기 부숙장(30)에 온도센서(38)를 설치하였고, 상기 온도센서(38)에 의해 감지된 온도를 통해 반응온도제어장치(미도시)가 반응시 온도를 제어한다. 상기 반응온도는 컴퓨터를 이용하여 전자적으로 정밀하게 제어된다.

상기 부숙장(30) 내의 상기 중간물의 온도가 약 30 ℃정도가 되면 제2차 반응은 종결된 것으로 볼 수 있다. 즉, 제1반응단계(S20)와 제2반응단계(S40)에서 도시고형폐기물 중 유기성폐기물이 투입된 종균에 의해 발효가 완료되었다고 볼 수 있다.

상기 부숙장(30) 내에서 발효기가 끝난 제3중간물은 후숙기에 접어들며, 제4이송수단(미도시)을 통해 상기 제2차선별기(40)에 투입된다.

상기 제2차선별기(40)에는 2mm 내지 10mm 체직경의 제2스크린(42)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2차선별기(40)의 회전에 따라 상기 제2스크린(42)보다 작은 크기의 물질은 제2차선별기(40) 외부로 떨어지고 상기 제2스크린(42)보다 큰 크기의 물질은 상기 제2차선별기(40) 내부에 체류하여 회전하다가 상기 제1차 선별기의 배출구를 통해 배출된다.

상기 제2스크린(42)에서 외부로 떨어지는 물질이 비산되는 것을 방지하기 위하여 상기 제2차선별기(40)에는 비닐 등의 제2커버(44)를 외부에 설치시킬 수 있다.

상기 제2차선별기(40)를 통과한 제4중간물은 소량의 무기성폐기물이 포함되는 경우도 있으나, 부숙토로서 사용되기에 적합하다.

필요한 경우, 상기 제4중간물을 부숙토로서 활용하기 위하여 후처리단계(S60)를 거치게 된다.

상기 후처리단계(S60)에는 탈염단계(S70)가 포함될 수 있다.

상기 탈염단계(S70)는 필요한 경우 상기 제4중간물이 부숙토로서 활용될 수 있도록 염분도를 조절하는 단계이다.

부숙토의 염분도가 1% 이상인 경우에는 부숙토로 사용할 수 없도록 법정규격이 정해져 있으므로 상기 제4중간물의 염분도가 1% 이상인 경우에는 탈염단계(S70) 및 조정단계(S80)가 필요하다. 상기 제4중간물의 염분도가 1% 이상인 경우에 상기 제4중간물 전부를 세척하거나 상기 제4중간물의 일부를 세척하여 나머지 제4중간물과 혼합시키거나, 상기 제4중간물에 흙이나 모래를 일정비율로 포함시켜 염분도를 조정할 수 있다.

제4중간물의 전부를 탈염하는 경우 상기 탈염단계(S70)는 상기 제4중간물에 수분을 첨가하여, 상기 제4중간물 내에 함유된 염분을 용출하여 일정한 비율이하로 줄이는 단계로서, 용수를 공급하는 공정, 용출을 종료한 제4중간물에서 수분을 탈수하는 공정, 탈수된 폐수를 정화하는 공정 등이 포함되는데, 상기 각 과정을 실행하는 방법에 따라 다양한 방법이 구성될 수 있는바, 본 발명에서 주변 여건에 따라 다음과 같은 방법들 중 하나를 사용한다.

먼저, 상기 탈염단계(S70)는 상기 제4중간물을 일정한 높이로 야적하여 적치해 두고, 일정기간에 걸쳐 자연강우를 맞게 한 후 염분을 일정비율 이내로 줄이는 방법인 자연강우 세척방법을 사용할 수 있다. 퇴적의 높이는 가급적 퇴적물의 두께가 얇을수록 유리하나. 야적장의 면적을 고려하고, 강수강도에 따라 적정한 높이를 찾아서 달리 하는 것이 바람직하다. 또한 염분용출의 속도를 촉진하기 위해 상기 제4중간물을 일정한 높이로 퇴적될 수 있도록 용기에 담아둔 상태로 자연강우에 노출되도록 하는 방법도 사용한다.

그리고, 용수의 공급 및 탈수에 사용되는 동력원으로서 중력을 사용하는 중력세척 방법을 사용할 수 있다. 이러한 중력세척 방법은 위와 아래쪽이 열린 일정한 용기에 상기 제4중간물을 퇴적하는 퇴적단계와 상기 용기의 아래쪽을 막고 상기 제4중간물에 일정한 용수를 투입하여 일정시간 염분을 용출시키는 용출단계와 상기 용기의 하부 개구부를 개방하여 자연적인 중력에 의해 탈수를 행하여 염분의 양을 줄이는 방법이다.

또한 상기 탈염단계는 인공적으로 급수 및 탈수를 행할 수 있는 (스크루)프레스, 원심분리기 등의 기계를 사용하여 상기 제4 중간물에 용수를 공급하여 염분을 용출한 후 탈수하는 방식으로 세척하는 강제급탈수세척단계를 더 포함하는 방법도 사용할 수 있다.

여기서 용출된 폐수의 처리방법으로서는 자연정화되도록 하거나 혹은 인공적 정화과정에 의해 처리되게 하는 방법을 사용한다.

이러한 탈염단계(S70)는 일정한 조건내에서 수행되어야 하는 제약이 있는데, 즉 부숙토는 1%이내의 염분을 함유함과 동시에 25%이상의 유기물비율을 가져야 하며, 유기물대 질소의 비율(CN비)이 50 이하로 되어야 한다는 것이다. 이러한 탈염단계(S70)는 유기물과 질소의 유실이 동반되는데, 염분의 세척만을 추구하는 경우 유기물의 과도한 유실로 유기물비율에 미달하는 경우가 발생할 수 있고 질소의 과도한 유실로 탄소와 질소의 비율이 50을 초과하는 경우도 발생할 수 있다. 이와 같은 이유로 해서 염분은 세척하되 유기물 비율과 탄소대 질소의 비율을 기준 이내로 유지하는 범위내에서 염분을 세척하여야 한다.

또한 세척에 사용하는 용수가 가장 소량이 사용되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 용수사용량을 감축하는 의미에서도 그러하지만 발생하는 폐수의 처리량을 줄이는 것이 필요하기 때문이다. 용수사용량을 최소화하고 처리에 가장 유리한 상태의 폐수가 발생하도록 하는 것이 바람직하다. 또한 염분을 세척함에 있어서는 가장 저비용으로 탈수와 건조가 가능하도록 하는 것이 필요하다. 이러한 기술성 및 경제성의 제약조건을 감안하여 최적의 세척공정을 설계하여야 한다.

이러한 조건을 고려하여 본 실시예에서는 20-30% 정도의 수분을 함유하고 있고, 염분이 1.7%인 제4중간물을 위와 아래쪽이 열린 일정한 용기에 15cm 정도 높이로 퇴적시킨 후, 용기의 아래쪽을 막고 제4중간물 중량의 약 150% 내지170%에 해당하는 용수를 용기에 투입한 후 염분이 용출될 수 있도록 일정시간을 경과한 후에, 하부의 개구부를 개방하여 배수하되, 자연적인 중력에 의한 탈수가 진행되도록 하였다. 탈염을 위한 용수의 양을 제4중간물 중량의 약 150% 이하로 할 경우에는 탈염이 잘 되지 않는 문제점이 있으며, 용수의 양을 제4중간물 중량의 약 170% 이상으로 할 경우에는 사용되는 용수의 양이 많아짐으로 인해 발생되는 폐수의 양이 많아지는 문제점이 있으므로 탈염이 잘되면서 발생되는 폐수의 양이 최소로 될 수 있는 최적의 용수의 양을 선택하는 것이 바람직할 것이다.

이러한 탈염단계를 거친 부숙토에서의 염분함량, 유기물비율, 유기물대 질소의 비율(CN비)을 아래의 표에 나타내었다.

표 1. 본 실시예에 따른 부숙토의 염분함량, 유기물비율, 유기물대 질소의 비율(CN비)(약 20 내지 30%의 수분을 함유하고, 염분함량이 1.7%인 제4중간물을 사용)

	실험 1	실험 2	실험 3	실험 4	실험 5	실험 6
염분함량	0.2	0.2	0.3	0.3	0.3	0.6
유기물 비율	28.5	41.8	28.2	34.0	39.9	33.4
CN비	45.9	40.2	39.8	46.6	35.6	35.5

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 탈염단계를 거친 부숙토는 1%이내의 염분을 함유함과 동시에, 유기물과 질소의 과도한 유실이 방지되어 25%이상의 유기물비율을 가지며, 유기물대 질소의 비율(CN비)이 50 이하로 얻어짐을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명은 자연적인 중력을 이용하는 중력탈수염분세척수단을 통해 탈수를 행함으로써 비용을 현저히 절감시켰다. 탈염단계를 거친 부숙토는 50-60 %정도의 함수율의 상태로 조성된 후 부숙장에서 일정시간 체류함으로써 30-40% 정도의 함수율로 건조되어 통상 상태의 수분에 도달하였다. 한편 이 과정에서 발생한 폐수는 일정한 응집을 실시한 후 10마이크로 필터를 통하여 정수한 결과 최종 정화수의 동일량의 수분과 희석함으로써 방류수 기준에 도달하였다.

제4중간물의 일부를 세척하는 경우에는 세척해야 하는 제4중간물의 비율은 하기의 식으로부터 구할 수 있다.

염분도 × (1-A) = 1.0 -- (1)

A = 1- (1/염분도) -- (2)

예컨대, 염분도가 1.3인 경우에는 세척해야 하는 제4중간물의 비율은 식 (2)에 의해서 1-(1/1.3) = 0.231이 되므로, 제4중간물의 23.1%가 된다.

한편 본 발명에 의한 탈염단계는 자연적인 중력탈수염분세척방법이외에 강제급탈수염분세척방법을 이용할 수도 있는데, 이는 탈수 비용이 추가되는 단점이 있으나 탈수시간을 줄일 수 있는 장점을 가진다.

상기 탈염 및 조정단계(S80)를 거친 제4중간물은 부숙토로서 재활용될 수 있으나, 상기 부숙토의 성능을 개선하기 위해서 첨가제를 부가할 수 있다.

상기 첨가제로는 굴껍질을 사용할 수 있으며, 상기 굴껍질에는 탄산칼슘이 다량 함유되어 있으므로 상기 굴껍질은 pH 조절제 및 부피조절제(bulking agent)로 사용될 수 있다.

한편, 상기 반응기(10)에서 배출되는 악취와 상기 제1차선별기(20), 부숙장(30) 등 기타의 공장 내부에서 발생되는 악취 등은 바이오필터링장치(50)에서 정화된다.

상기 악취는 공장 내에 설치된 흡입기(미도시)에 의해 흡입되어 공장의 일측에 설치된 파이프(미도시)를 따라 이동하여 적재된 바이오필터매체(미도시)를 통과하게 된다.

상기 악취가 바이오필터 매체인 적재된 자갈, 목편, 퇴비,부숙토, 굴껍질 등을 통과하는 동안에 상기 악취는 정화된다.

상기의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 단순한 설계상의 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 도시고형폐기물처리방법 및 도시고형폐기물처리장치에 의하면, 생물학적 반응과 선별과정을 동시에 이용하여 분리수거 되지 않은 상태에서도 일반적인 도시고형폐기물을 동시에 처리할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 처리되는 도시고형폐기물을 분리수거 여부에 관계없이 그리고 파봉에 관계없이 처리하여도 높은 효율을 달성할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 반응기의 회전속도를 조절함으로써 도시고형폐기물의 성상의 차이 및 발생량의 계절적 편차 등의 불안정한 상황에 대해서도 동일한 용량의 반응기로써 편차에 대응하는 효과를 거둘 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 반응기에서 제1반응이 완료된 비유기성물질은 다량의 습기가 제거된 상태로서 매우 작은 크기의 유기성물질만이 붙어있으므로, 상기 물질 중 플라스틱, 비닐, 철, 금속 등을 성상별로 선별하여 회수한 후에 재활용할 수 있고 매립되어야 하는 도시고형폐기물의 양을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 반응기와 부숙장 내의 제1 및 제2반응단계에서 유기물 분해와 다량의 수분의 증발되므로 매립되야 하는 도시고형폐기물의 양을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 따라 생성된 최종물은 부숙토, 토양개량제, 매립지 복토재 등으로 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 바이오필터링 작업으로 악취가 발생되지 않도록 도시고형폐기물을 처리할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 탈염시 최소의 용수사용으로 인한 최소의 폐수발생, 비용이 발생하지 않는 자연적인 중력에 의한 탈수 및 건조 등의 방식에 의해 높은 경제성을 달성할 수 있고, 한편 강제급탈수염분세척수단을 사용하여 탈염시간을 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시고형폐기물처리방법의 공정도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도시고형폐기물처리장치의 개략도.

도 3은 도 2의 도시고형폐기물처리장치 중 반응기의 투시사시도.

도 4a는 도 2의 도시고형폐기물처리장치 중 제1차선별기의 측면도.

도 4b는 도2의 도시고형폐기물처리장치 중 제2차선별기의 측면도.

도 5a는 도 2의 도시고형폐기물처리장치 중 부숙장의 일 실시예에 따른 공기공급장치의 투시상세도.

도 5b는 도 2의 도시고형폐기물처리장치 중 부숙장의 다른 실시예에 따른 공기공급장치의 투시상세도.

도 6은 제1차선별기 측면 및 투입구 부분에 각각 배치된 송풍기와 포집장치를 도시한 도면.

도 7은 제1차선별기 측면에 배치된 송풍기와 송풍기 설치대의 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 반응기 12: 투입구

14:반응부 14a: 제1반응실

14b: 제2반응실 14c: 제3반응실

16: 제1격판 16a: 제1개방부

17: 제2격판 17a:제2개방부

18: 배출구 20: 제1차선별기

22: 제1스크린 24: 제1커버

25a, 25b: 송풍기 26: 송풍기 설치대

27: 포집장치 29: 집진장치

30: 부숙장 32: 공기공급장치

33: 고랑 34: 파이프

35: 통공 36: 덮개

37: 슬릿 38: 온도센서

40: 제2차선별기 42: 제2스크린

44: 제2커버 50: 바이오필터링장치

60: 제1이송수단 70: 제2이송수단

Claims

도시고형폐기물과 종균을 반응기로 투입하는 투입단계;

상기 투입단계에서 상기 반응기로 투입된 상기 도시고형폐기물과 상기 종균을 제1차로 반응시키며, 발효를 포함하고, 상기 도시고형폐기물의 성상이나 발생량의 일시적 변동에 따라 일정한 용량으로 된 상기 반응기의 회전속도를 조절하며, 상기 반응기에 유입되는 공기량을 조절하여 상기 반응기 내의 온도를 약 40℃ 내지 60℃로 유지하는 제1반응단계;

상기 반응기에서 제1반응을 종료한 제1중간물을 제1차선별기로 이송하여 유기성물질(제1차 선별기의 스크린을 통과한 크기가 작은 비유기성물질을 포함한 유기성물질, "제2중간물"이라 한다)과 비유기성물질을 분리시키는 제1분리단계;

상기 제1차선별기를 통과한 상기 제2중간물을 공기가 잘 통하도록 형성된 부숙장로 운반하여 제2차 반응시키며 발효를 포함하는 제2반응단계;

상기 부숙장에서 제2차 반응을 종료한 제3중간물을 제2차선별기로 이송하여 이물질을 분리시키는 제2분리단계; 및

상기 제2분리단계에서 분리된 제4중간물을 후처리하여 최종물인 부숙토를 만드는 후처리단계를 포함하는 도시고형폐기물처리방법.
제1항에 있어서, 상기 투입단계는 상기 도시고형폐기물을 분리수거 여부에 관계없이(분리수거되거나 분리수거되지 아니한 경우를 포함) 투입하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제1항에 있어서, 상기 투입단계는 상기 도시고형폐기물을 파봉에 관계없이(파봉하는 경우와 파봉하지 않는 경우를 포함) 투입하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 제1분리단계에서는 상기 비유기성물질을 재활용하기 위하여 성상별로 선별하여 회수하는 재활용물질회수단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 5항에 있어서, 상기 제1반응단계에서 배출된 상기 제1중간물을 파쇄하여 파쇄된 제1중간물을 상기 제1차선별기로 제공하는 파쇄단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 5항에 있어서, 상기 제1분리단계에서 분리된 상기 비유기성물질을 파쇄하여 파쇄된 상기 비유기성물질을 상기 제1차선별기로 다시 제공하는 파쇄단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 5항에 있어서, 상기 제1분리단계에서 분리된 상기 비유기성물질 중 여러 물질이 감겨서 형성된 복합물과 캔류 중 적어도 하나를 파쇄하여 상기 제1차선별기로 다시 제공하는 파쇄단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 5항에 있어서, 상기 재활용물질회수단계는 풍력선별단계, 자력선별단계, 알루미늄선별단계 및 인력선별단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 1항에 있어서, 상기 투입단계에서 투입되는 상기 종균은 상기 제2중간물인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 10항에 있어서, 상기 도시고형폐기물과 상기 제2중간물의 혼합비(부피비)는 약 3:1 내지 3:2인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 1항에 있어서, 상기 투입단계에서는 상기 반응기에 투입되는 도시고형폐기물의 함수율과 염분 및 유기물 함량을 조절하기 위하여 조절제를 첨가시키는 조절단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 12항에 있어서, 상기 조절제는 골판지, 신문지, 폐지, 톱밥, 정원쓰레기, 하수슬러지, 축산폐기물, 농업폐기물,수산폐기물, 식물가공폐기물, 음료공업폐기물, 임업제재 또는 제지 폐기물 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 후처리 단계는 상기 제4중간물에 성능을 개선하기 위하여 첨가제를 부가시키는 첨가단계인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 1항에 있어서, 상기 후처리 단계는 상기 제4중간물의 염분도를 조절하기 위하여 상기 제4중간물의 일부를 세척하여 상기 나머지 제4중간물과 혼합시키는 탈염단계인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 1항에 있어서, 상기 후처리 단계는 상기 제4중간물의 염분도를 조절하기 위하여 상기 제4중간물의 전부를 세척하는 탈염단계인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 17항에 있어서, 상기 탈염단계는 자연강우탈염단계인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 18항에 있어서, 상기 자연강우탈염단계는 상기 제4중간물을 일정한 높이로 야적하여 적치해 두고 자연강우에 노출하여 염분 함유량을 일정기준 이하로 줄이는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 18항에 있어서, 상기 자연강우탈염단계는 상기 제4중간물을 상부가 열린 일정한 용기에 일정한 높이로 퇴적시켜 적치해 두고 자연강우에 노출하여 염분을 일정기준 이하로 줄이는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 17항에 있어서, 상기 탈염단계는 위와 아래쪽이 열린 일정한 용기에 상기 제4중간물을 퇴적하는 퇴적단계와, 상기 용기의 아래쪽을 막고 일정량의 용수를 상기 용기에 투입하여 일정시간 염분을 용출시키는 용출단계와, 상기 용기의 하부 개구부를 개방하여 자연적인 중력에 의한 탈수를 행하는 중력탈수단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 17항에 있어서, 상기 탈염단계는 인공적으로 급수 및 탈수를 행할 수 있는 (스크루)프레스, 원심분리기 등의 기계를 사용하여 상기 제4 중간물에 용수를 공급하여 염분을 용출한 후 탈수하는 방식으로 세척하는 강제급탈수세척단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 1항에 있어서, 상기 후처리 단계는 상기 제4중간물의 비산을 방지하며 염분도를 조정하기 위하여 상기 제4중간물에 흙이나 모래를 일정비율로 포함시키는 조정단계인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도시고형폐기물의 처리단계에서 발생하는 악취를 제거하기 위한 바이오필터링단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
제 24항에 있어서, 상기 바이오필터링단계에 사용되는 바이오필터매체는 자갈, 목편, 퇴비, 부숙토, 굴껍질 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리방법.
도시고형폐기물과 종균이 투입되는 투입구와 투입된 상기 도시고형폐기물과 종균이 발효반응을 포함하여 제1차로 반응하는 반응부와 상기 반응부에서 제1차 반응이 종료된 제1중간물이 배출되는 배출구를 포함하는 반응기로서, 상기 투입구와 배출구의 높이가 다르게 경사지고 회전하는 반응기;

상기 제1중간물을 유기성물질(제1차 선별기의 스크린을 통과한 크기가 작은 비유기성물질을 포함한 유기성물질, 제2중간물"이라 한다)과 비유기성물질로 분리하는 일정 체직경의 제1스크린이 형성되어 있는 제1차선별기;

상기 제1차선별기를 통과한 상기 제2중간물을 발효반응을 포함하여 제2차로 반응시키도록 공기공급장치를 구비한 부숙장; 및

상기 부숙장에서 제2차 반응된 제3중간물에 포함된 이물질을 분리하도록 일정 체직경의 제2스크린이 형성되어 있는 제2차선별기를 포함하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항에 있어서, 상기 반응부는 제1, 제2격판에 의해 구분된 제1, 제2 및 제3 반응실을 포함하고 있으며, 혼합물이 각 반응실로 이동될 수 있도록 상기 제1, 제2 격판의 일측에는 제1, 제2 개방부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항에 있어서, 상기 분리된 비유기성물질을 다시 성상별로 선별하는 풍력선별장치, 자력선별장치, 알루미늄선별장치, 인력선별장치 중 적어도 하나의 선별장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항에 있어서, 상기 제1차선별기의 제1스크린 체직경은 20mm 내지 40mm인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항에 있어서, 상기 제2차선별기의 제2스크린 체직경은 2mm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항에 있어서, 상기 반응기에서 배출된 상기 제1중간물을 파쇄하여 파쇄된 제1중간물을 상기 제1차선별기로 제공하거나, 상기 제1선별기를 통해 분리된 비유기성물질을 파쇄하여 상기 제1차선별기로 다시 제공하기 위한 파쇄수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항에 있어서, 상기 제1차선별기를 통해 분리된 비유기성물질 중 여러 물질이 감겨서 형성된 복합물과 캔류 중 적어도 하나를 선별, 파쇄하여 상기 제1차선별기로 다시 제공하기 위한 파쇄수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기공급장치는 상기 제2중간물에 공기를 공급하기 위해 송풍기, 고랑 및 파이프로 구성되고, 상기 파이프에서 공급된 공기를 상기 제2중간물에 공급하도록 일정한 슬릿이 형성된 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 33항에 있어서, 상기 공기공급장치는 부숙중인 제2중간물의 온도에 따라 송풍량을 자동제어하는 자동제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1차 선별기 배출구 측면에 적어도 하나의 송풍기를 구비하고, 상기 적어도 하나의 송풍기 맞은 편에 부유되는 이물질을 포집하기 위한 포집장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 35항에 있어서, 상기 제1차 선별기 입구에 적어도 하나의 송풍기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 36항에 있어서, 상기 포집장치에서 발생되는 분진을 회수하기 위한 집진장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2차선별기에서 나온 제4중간물을 탈염하기 위한 중력탈수염분세척수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2차선별기에서 나온 제4중간물을 탈염하기 위한 강제급탈수염분세척수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 39항에 있어서, 상기 강제급탈수염분세척수단은 (스크루)프레스, 원심분리기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.
제 26항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기는 일정한 용량을 가지고 있으며, 상기 도시고형폐기물의 성상이나 발생량의 일시적 변동에 따라 상기 반응기의 회전속도를 조절하는 회전속도조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도시고형폐기물처리장치.