KR100768587B1 - Method for the production of activated carbon using waste organic sludge - Google Patents

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Abstract

A method for producing activated carbon by using organic waste with a high water content as a reaction raw material is provided to reduce operation time, be easy to treat the organic waste by decreasing volume of product generated through steps in the method, and reuse solid typed remained material into resources. A method for producing activated carbon comprises the steps of: pyrolyzing an organic waste having a water content of 50 to 95 wt.% and comprising C,H, O and N at a temperature ranging from 100 to 300 deg.C and a vapor pressure ranging from 1 to 25 atmospheric pressures, thereby separately recovering solidified carbon and residual liquid; and carbonizing the solidified carbon at a temperature of 300 to 700 deg.C to prepare activated carbon. The method further comprises the step of extracting the residual liquid at room temperature using an organic solvent to prepare oil. The organic waste comprises 5 to 25 wt.% of protein, 50 to 80 wt.% of carbohydrate, 3 to 15 wt.% of fat, and 5 to 20 wt.% of fiber.

Description

유기성 폐기물로부터 활성탄을 제조하는 방법{Method for the production of Activated carbon using Waste organic sludge}Method for the production of Activated carbon using Waste organic sludge}

도 1은 본 발명에 따라 활성탄을 제조하는 방법의 개략도를 나타낸 것이다.1 shows a schematic diagram of a method for producing activated carbon according to the present invention.

[도 1의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Signs for Main Parts of FIG. 1]

10 : 고압반응기 20 : 탄화조10: high pressure reactor 20: carbonization tank

본 발명은 유기성 폐기물로부터 활성탄을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 함수율이 높은 유기성 폐기물을 특정의 온도 및 수증기압하에서 열분해 반응하여 고형물인 고화탄소와 여액을 분리 회수하여 유기성 폐기물로부터 함유된 물을 효과적으로 분리하고, 상기 고화탄소는 탄화처리하여 활성탄을 제조하며, 여액은 추출과정을 통하여 기름을 제조하는 일련의 과정으로, 종래 처리가 어려운 함수율이 높은 유기성 폐기물로부터 물을 효과적으로 분리 회수하면서, 동시에 이로부터 분리된 고화탄소 및 여액의 재활용이 가능한 유기성 폐기물로부터 활 성탄을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing activated carbon from organic wastes, and more particularly, water containing organic wastes by separating and recovering solidified carbon and filtrate by pyrolysing organic wastes having high moisture content under a specific temperature and water vapor pressure. Is effectively separated, and the carbonized carbon is carbonized to prepare activated carbon, and the filtrate is a series of processes for preparing oil through an extraction process, while effectively separating and recovering water from organic waste having high moisture content, which is difficult to treat conventionally. The present invention relates to a method for producing activated carbon from organic wastes from which solidified carbon and filtrate separated therefrom can be recycled.

일반적으로, 활성탄은 물리적 형상에 따라 분말활성탄과 입상활성탄으로 분류되며, 오염물질의 처리분야 및 제거조건에 따라 전자·철강산업분야 및 용제회수, 페수처리, 대기오염물질의 처리, 토양개량제 등에 선택적으로 사용되고 있다.Generally, activated carbon is classified into powder activated carbon and granular activated carbon according to physical shape, and it is selective to electronic and steel industry and solvent recovery, wastewater treatment, air pollutant treatment, soil improver, etc. Is being used.

최근 들어 우리나라의 폐기물 발생량은 하루에 약 24,000 ton으로 증가 추세에 있으며, 이러한 폐기물을 처리하는데 다양한 방법이 알려지고 있다. 특히, 폐기물 중에서 유기성 폐기물은 폐기물 총 중량에서 16.7%를 차지하며 이 폐기물내에 함수율이 70% 정도로 부패가 이루어지기 쉽고 악취가 심하게 나기 때문에 유기성 폐기물의 처리에 대한 문제가 심각하게 대두되고 있다.Recently, the amount of waste generated in Korea is increasing to about 24,000 tons per day, and various methods are known for treating such wastes. In particular, organic wastes account for 16.7% of the total weight of the wastes, and since the water content is about 70% in the wastes, the organic wastes are easily decayed and bad odors are causing serious problems for the disposal of organic wastes.

또한, 유기성 폐기물에는 수분 뿐만 아니라 탄수화물, 지방, 단백질, 셀루로오스와 같은 유지방성 성분이 대량으로 함유되어 있어서 기름 성분의 침출수를 처리하는데 어려움을 겪고 있다. 이러한 유기성 폐기물의 처리는 가장 일반적인 방법으로 매립을 통해 처리하고 있으나, 이 방법은 유기성페기물의 반출량이 많아짐에 따라 충분한 매립지를 확보해야 하는 문제가 있으며, 특히 매립지 내에서 유기성 폐기물로부터 발생된 침출수가 주변 지역 뿐만 아니라 지하수를 오염시키게 되었다.In addition, the organic waste contains a large amount of fat-fat components such as carbohydrates, fats, proteins, cellulose, as well as water, and thus has difficulty in treating oil-leached leachate. The disposal of such organic waste is the most common method of disposal through landfill, but this method has a problem of ensuring sufficient landfill as the amount of organic waste is increased, especially the leachate generated from organic waste in the landfill It has contaminated groundwater as well as the area.

최근에 개발되고 있는 유기성 폐기물 처리 방법중의 하나로는 건조시켜 함수율을 낮춘 탄화처리하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 건조 방법은 유기성 폐기물의 함수율이 높기 때문에 물을 증발시키기 위해 많은 기화열(539 cal/g)을 필요로 하게 되어 경제적으로 불합리하다고 판단되었다.One of the recently developed organic waste treatment methods is a method of carbonizing which has reduced water content by drying. However, this drying method was determined to be economically unreasonable due to the high water content of the organic waste, which required a large amount of heat of vaporization (539 cal / g) to evaporate water.

또 다른 유기성 폐기물 처리 방법으로 퇴비화하여 이용하는 방법이 있는 바, 이러한 퇴비화 방법은 유기성 폐기물을 퇴비로 만들기 위해 소요되는 기간이 60일 정도로 길기 때문에, 다량의 유기성 폐기물을 처리하기 위해서는 퇴비화 중인 유기성 폐기물을 저장할 수 있는 대용량의 보관기 및 보관 장소가 필요하게 되어 이 또한 보관 장소가 협소한 우리나라 실정에는 적용하기 어렵다.Another method of treating organic waste is composting, which takes about 60 days to compost organic waste, so to store a large amount of organic waste, it is necessary to store the composting organic waste. It is difficult to apply to the situation of Korea where the storage space is too narrow because of the need for a large storage and storage space.

물론, 유기성 폐기물을 퇴비화 하는데 걸리는 시간을 단축시키기 위해 속성으로 음식물 쓰레기를 발효시키기 위한 효소들이 많이 개발되어 퇴비화 소요 시간이 15일 정도로 많이 단축되었으나, 이 소요 기간도 너무 길 뿐만 아니라 음식물 쓰레기의 퇴비화 과정에서 발생되는 악취 공해 등을 처리하는 데에 아직 만족할 만한 기술이 없어 이에 대한 문제가 제기되고 있다.Of course, in order to shorten the time it takes to compost organic waste, many enzymes are developed to ferment food waste as a property, and the composting time is shortened to 15 days. The problem is raised because there is no satisfactory technology in dealing with the odor pollution generated by the company.

또한, 상기 퇴비화 처리 방법은 우리나라의 경우 음식폐기물인 경우 함유된 내용물 중에 채소류가 절반을 넘기 때문에 퇴비화에 필요한 질소대비 탄소율이 기준치에 비해 10 ∼ 25% 정도 부족하게 되어, 이를 보충해 주기 위해 톱밥, 왕겨 분말, 볏집 또는 하수 슬러지 등을 첨가하여 초기 유기물 함량을 높여 주어야 하는 문제가 발생하게 되었다.In addition, in the composting treatment method in the case of food waste in our country, more than half of the contents contained in the vegetable carbon ratio for the composting is less than 10 to 25% compared to the standard value, sawdust to supplement this In addition, chaff powder, rice cakes or sewage sludge is added to increase the initial organic matter content has arisen.

이외에 유기성 폐기물 처리 방법으로 생물학적 폐기물 처리 방법이 있으나, 생물학적 처리방법은 유기성 폐기물을 처리한 다음에 부산물로 생기는 유기슬러지양이 상당하기 때문에 이 유기슬러지의 처리에 따른 매립지나 토양 오염 등이 발생으로 더욱 심각한 오염이 야기되고 있다.In addition, there is a biological waste treatment method as an organic waste treatment method.Because the amount of organic sludge generated as a by-product after treating the organic waste is large, the landfill or soil pollution caused by the treatment of the organic sludge is further generated. Serious pollution is causing.

또 다른 방법으로 소각법이 있으나, 이는 함수율이 높은 유기성페기물을 소 각해야 하기 때문에 음식물 쓰레기를 사료로 사용할 때와 마찬가지로 물을 증발시키는데 따른 많은 기화열을 필요로 하기 때문에 경제적이지 못하다.Another method is incineration, which is not economical because it requires the incineration of organic wastes with high moisture content, which requires a lot of heat of vaporization to evaporate the water as in the case of using food waste as feed.

이에 본 발명자들은 함수율이 높은 유기성 폐기물을 효과적으로 처리하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 함수율이 높은 유기성 폐기물을 특정의 온도 및 압력하에서 열분해 반응하여 고화탄소와 여액을 분리 회수한 후, 상기 고화탄소를 탄화처리하여 활성탄을 제조하는 일련의 과정으로, 유기성 폐기물의 효과적인 처리 및 재활용이 가능하고, 또한 상기 여액을 특정의 유기용매로 추출하여 기름의 제조가 가능하다는 것을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made an effort to effectively treat organic waste having high moisture content. As a result, the organic waste having a high moisture content is pyrolyzed under a specific temperature and pressure to recover and recover the carbon and filtrate, and carbonized the solid to produce activated carbon. The present invention has been completed by recognizing that it is possible to recycle and to prepare an oil by extracting the filtrate with a specific organic solvent.

따라서, 본 발명은 함수율이 높은 유기성 폐기물을 반응원료로 사용하여 활성탄을 제조하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing activated carbon using organic waste having high moisture content as a reaction raw material.

본 발명은 함수율이 50 ∼ 95 중량%이고, C, H, O 및 N을 포함하여 이루어진 유기성 폐기물을 100 ∼ 300 ℃ 온도범위, 1 ∼ 25 atm 수증기압에서 열분해 반응하여 고화탄소와 여액을 분리 회수하는 단계와, 상기 고화탄소를 300 ∼ 700 ℃에서 탄화처리하여 활성탄을 제조하는 단계를 포함하여 이루어진 활성탄의 제조방법에 그 특징이 있다.The present invention has a water content of 50 to 95% by weight, and thermally decomposes an organic waste including C, H, O and N at a temperature range of 100 to 300 ° C. and 1 to 25 atm water vapor to separate and recover the solidified carbon and the filtrate. And carbonizing the solidified carbon at 300 to 700 ° C. to produce activated carbon.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 수분의 함유량이 많은 유기성 폐기물의 처리 및 이의 재활용 방법에 관한 것으로, 상기 유기성 폐기물을 특정의 온도 및 압력이 조절된 저온반응기에서 열분해 반응으로 고화탄소를 제조하고, 상기 제조된 고화탄소를 탄화반응시켜 활성탄을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating organic waste having a high moisture content and a recycling method thereof, wherein the organic waste is produced by pyrolysis in a low temperature reactor controlled at a specific temperature and pressure, and the solidified carbon is prepared. It relates to a method of producing activated carbon by carbonization.

일반적으로 함수율이 높은 유기성 폐기물은 물의 제거가 용이하지 않아 이의 처리에 많은 비용 및 공정이 요구되며, 그냥 매립하는 경우에는 침출수 등으로 인하여 환경오염으로 인한 2차적인 처리 문제가 있다.In general, organic waste having a high moisture content is not easy to remove water and requires a lot of costs and processes for its treatment, and in case of just landfill, there is a secondary treatment problem due to environmental pollution due to leachate.

이에 본 발명은 유기성 폐기물에 함유된 물을 효과적으로 제거하기 위하여 최적의 온도 및 수증기압 범위를 적용한 열분해 반응을 수행하여 고형분인 고화탄소와 여액으로 분리 회수한 것이다. Accordingly, the present invention performs a pyrolysis reaction in which the optimum temperature and water vapor pressure range are applied to effectively remove the water contained in the organic waste, and is separated and recovered as solid carbon and filtrate.

본 발명에 따른 유기성 폐기물로부터 활성탄을 제조하는 방법을 보다 구체적을 살펴보면 다음과 같다. 다음 도 1에 기재된 바와 같이, 유기성 폐기물을 열분해 반응기(10)를 이용하여 반응을 수행한 후, 여과하여 고화탄소와 여액폐수로 분리한다. 상기 고화탄소는 탄화조(20)를 거쳐 활성탄을 제조하고, 상기 여액폐수는 용매추출공정으로 통하여 기름을 제조한다.Looking at the method for producing activated carbon from the organic waste according to the present invention in more detail. Next, as shown in FIG. 1, the organic waste is subjected to a reaction using a pyrolysis reactor 10, and then filtered to separate the solidified carbon and the filtrate wastewater. The carbonized carbon is activated carbon through a carbonization tank 20, and the filtrate wastewater is oil produced through a solvent extraction process.

상기 유기성 폐기물은 통상적으로 생활용 및 산업용으로 배출되는 것으로 함수율이 50 ∼ 95 중량% 범위의 고함수율을 가지면서 C, H, O 및 N을 포함하여 이루어진 유기성 폐기물을 사용한다. 고함수율은 갖는 유기성 폐기물은 매립, 소각, 퇴비화 등의 방법으로 처리되고 있으나, 물의 함량이 지나치게 높아 여러 가지 문제가 있는 실정이다. 본 발명은 고함수율을 갖는 유기성 폐기물을 처리하면 서 이를 재활용하는 방법을 제공하는 데 기술구성상의 특징이 있다. The organic wastes are typically discharged for living and industrial use and use organic wastes containing C, H, O, and N, having a high water content in the range of 50 to 95% by weight. Organic wastes having a high water content are treated by landfilling, incineration, composting, etc., but the water content is too high, there are various problems. The present invention is characterized in the technical configuration to provide a method for recycling while treating the organic waste having a high water content.

본 발명의 유기성 폐기물의 함수율은 50 ∼ 95 중량%를 유지하는 바, 상기 함수율이 50 중량% 미만이면 기존 건조 탄화처리방법으로 처리 가능하고 95 중량%를 초과하는 경우에는 물의 증발에 많은 에너지가 소비되므로 경제성이 크게 저하되는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 유기성 폐기물은 생활쓰레기로 배출되는 음식폐기물, 제지공장의 제지슬러지, 폐수처리장의 하수슬러지, 식품회사에서 배출되는 식품폐기물 등으로부터 수거하여 사용할 수 있는 바, 이러한 유기폐기물은 단백질이 5 ∼ 25 중량%이고, 탄수화물이 50 ∼ 80 중량%이고, 지방이 3 ∼ 15 중량%이며, 섬유질이 5 ∼ 50 중량%을 유지한다. 상기 조성비를 만족하지 못하는 경우 본 발명의 목적 달성이 어려우며, 특히 탄수화물 함량이 50% 미만이면 활성탄 제조 시 수율이 크게 저하되는 경향이 있고, 단백질의 함량이 25%를 초과하는 경우에는 SOx나 NOx 제거의 문제가 발생한다.The water content of the organic waste of the present invention is maintained at 50 to 95% by weight, if the water content is less than 50% by weight can be treated by the existing dry carbonization treatment method, when more than 95% by weight consumes a lot of energy for evaporation of water Therefore, it is preferable to maintain the above range because a problem of greatly lowering economic efficiency occurs. Such organic waste can be collected and used from food waste discharged as household waste, paper sludge from paper mills, sewage sludge from wastewater treatment plants, food waste discharged from food companies, and the like. %, 50 to 80% by weight carbohydrate, 3 to 15% by weight fat, and 5 to 50% by weight fiber. When the composition ratio is not satisfied, it is difficult to achieve the object of the present invention, especially when the carbohydrate content is less than 50%, the yield tends to be greatly reduced during the production of activated carbon, and when the content of protein exceeds 25%, SO x or NO The problem of x removal occurs.

상기와 같은 유기성 폐기물은 100 ∼ 300 ℃ 온도범위, 1 ∼ 25 atm 수증기압에서 열분해 반응 후 여과하여 고화탄소와 여액으로 분리 회수한다.The organic waste as described above is filtered after pyrolysis at a temperature range of 100 to 300 ° C. and 1 to 25 atm steam pressure, and then separated and recovered into solidified carbon and filtrate.

상기 열분해 반응은 열분해반응기(10)를 사용하여 수행되는 바, 상기 열분해반응기(10)는 유기성 폐기물과 수증기하에서 열분해 반응을 수행한다. 상기 열분해반응기(10)는 밀폐된 상태에서 열을 가하여 일정한 온도 상태를 유지하게 되며, 밀폐된 내부의 반응압력은 수증기압에 의해 유지시켜 준다. 즉, 열분해응기(10)에 온도조절기와 가열기가 구비되어 있으며, 특히 온도조절기는 열분해반응 기(10)의 내부 온도를 100 ∼ 300 ℃로 유지시켜 주고, 상기 가열기는 유기성 폐기물로부터 발생된 수분과 외부에서 공급되는 물을 증기화시켜서 반응기 내부 압력을 1 ∼ 25 atm, 바람직하기로는 5 ∼ 25 atm으로, 1 ∼ 3시간 동안 계속하여 유지시켜 주게 된다.The pyrolysis reaction is carried out using a pyrolysis reactor 10, the pyrolysis reactor 10 performs a pyrolysis reaction under organic waste and water vapor. The pyrolysis reactor 10 maintains a constant temperature state by applying heat in a sealed state, and the reaction pressure in the sealed interior is maintained by water vapor pressure. That is, the pyrolysis reactor 10 is provided with a temperature controller and a heater, in particular, the temperature controller maintains the internal temperature of the pyrolysis reactor 10 at 100 ~ 300 ℃, the heater and the water generated from the organic waste and The water supplied from outside is vaporized to maintain the reactor internal pressure at 1 to 25 atm, preferably 5 to 25 atm, for 1 to 3 hours.

상기 열분해반응 시 온도가 100 ℃ 미만이면 열분해반응이 진행되지 않아 고화탄소가 생성되지 않으며 300 ℃를 초과하는 경우에는 고화탄소의 가스화반응이 일어나 일산화탄소, 이산화탄소, 수소 등의 가스 생성이 증가하며, 상기 수증기압이 1 atm 미만이면 열분해반응이 진행되지 않고 25 atm을 초과하는 경우에는 고압이 되어 열분해반응기 제작에 경제성이 크게 저하되므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.When the temperature of the pyrolysis reaction is less than 100 ℃ pyrolysis does not proceed to produce a solid carbon, if the temperature exceeds 300 ℃ gasification reaction of the solid carbon occurs to increase the production of gas, such as carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, If the water vapor pressure is less than 1 atm, the pyrolysis reaction does not proceed. If the water vapor pressure exceeds 25 atm, it is preferable to maintain the above range because it becomes a high pressure and greatly reduces the economics in the production of the pyrolysis reactor.

이때, 고화탄소의 생성을 증가시키기 위하여 촉매 구체적으로 산성백토, 벤토나이트, 점토 및 제올라이트 등을 추가로 첨가하여 사용할 수 있는 바, 상기 촉매는 유기성 폐기물에 대하여 1 ∼ 5 중량% 범위로 소량 사용한다. In this case, in order to increase the production of solidified carbon, specifically, acidic clay, bentonite, clay, zeolite, etc. may be additionally used, and the catalyst is used in a small amount in the range of 1 to 5% by weight based on organic waste.

이후에 온도 90 ∼ 120 ℃에서 2 ∼ 6시간 동안 건조시켜 고화탄소를 얻는다.Thereafter, the mixture is dried at a temperature of 90 to 120 ° C. for 2 to 6 hours to obtain solidified carbon.

상기 반응으로 생성된 고화탄소는 탄소, 수소, 산소 및 질소 성분으로 이루어진 고분자량 구체적으로 10,000 ∼ 100,000 범위를 갖는 유기성 폐기물의 열분해반응으로 탄소, 수소 및 산소성분으로 이루어진 저분자량 구체적으로 500 ∼ 5,000 범위 갖는 고화탄소를 생성하게 한다. 이때, 상기 고화탄소는 수율이 40 ∼ 90 % 범위를 유지한다.The solidified carbon produced by the reaction is a high molecular weight composed of carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen components, specifically a low molecular weight composed of carbon, hydrogen and oxygen components by thermal decomposition of organic waste having a range of 10,000 to 100,000, specifically 500 to 5,000 range. To produce a solid carbon having. At this time, the solid carbon has a yield of 40 to 90% range.

상기 고화탄소는 탄화조(20)에서 탄화시켜 활성탄을 제조한다. 상기 탄화 시 온도는 300 ∼ 700 ℃ 범위를 유지하는 바, 상기 300 ℃ 미만이면 탄화가 되지 않아 활성탄으로의 성능을 갖지 못하며 700 ℃를 초과하는 경우에는 활성탄의 강도가 크게 저하되는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 활성탄은 수율이 40 ∼ 80 %이고, 흡착량이 500 ∼ 900 mg/L을 나타낸다.The carbonized carbon is carbonized in the carbonization tank 20 to produce activated carbon. When the carbonization temperature is maintained in the range 300 ~ 700 ℃ bar carbon is less than 300 ℃ does not have the performance of activated carbon, if the temperature exceeds 700 ℃ because the problem of the strength of the activated carbon is greatly reduced It is desirable to maintain the range. At this time, the activated carbon has a yield of 40 to 80% and an adsorption amount of 500 to 900 mg / L.

다음으로 상기 열분해반응으로 얻어진 여액은 극성을 특징으로 갖는 유기용매 구체적으로 디클로로메탄, 트리크로메탄, 에틸렌크로라이드 및 다이메틸설폭사이 등을 사용하여 수용액중에서 함유된 유기성분을 추출하여 점성이 있는 흙갈색의 기름을 얻는다. 이때, 상기 사용된 유기용매는 회수한 후 다시 기름을 추출하는 용매로 재사용될 수 있도록 순환한다.Next, the filtrate obtained by the pyrolysis reaction is a viscous soil by extracting the organic components contained in the aqueous solution using an organic solvent having a polarity, specifically dichloromethane, trichromemethane, ethylene chloride and dimethyl sulfoxide, etc. Get brown oil At this time, the used organic solvent is circulated so that it can be reused as a solvent for recovering oil again after recovery.

따라서, 본 발명에 따라 고함수율은 갖는 유기성 폐기물은 분해과정과 추출과정을 거치는 동안에 함수율이 5 ∼ 20 중량% 범위로 현저하게 떨어지면서 고체잔류물을 얻게 되고, 또한 고체잔류물을 탄화처리하여 활성탄을 얻게 되어 유기성 폐기물 부피 감소율이 90 ∼ 99 중량% 범위를 유지하게 되며, 이와 함께 자원으로 활용가능하게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, the organic waste having a high water content, while undergoing the decomposition process and the extraction process, the water content drops significantly in the range of 5 to 20% by weight, thereby obtaining a solid residue, and carbonizing the solid residue to activate carbon The organic waste volume reduction rate is maintained in the range of 90 to 99% by weight, and becomes available as a resource.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는 바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

실시예 1Example 1

식당에서 얻은 음식물 폐기물을 아시피레이터로 여과한 후, 수분함량이 80%이고, 휘발성 물질의 함량 98.9 %이며, 전체 고형분 중 지방 12.8 %, 단백질 20.2 %, 탄소화물 60.0 및 섬유질 7.0 % 조성을 갖는 음식물 쓰레기 600 g을 고압반응기에 넣어, 200 ℃로 가열하여 압력을 25 atm 유지하며 무촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 이후에 상기 반응물을 여과하여 고화탄소와 여액을 분리한 다음, 상기 여액을 50 mL의 메틸렌클로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다.The food waste obtained from the restaurant is filtered with an apierator, and the food waste is 80% water, 98.9% volatile, 12.8% fat, 20.2% protein, 60.0% carbon and 7.0% fiber in total solids. 600 g was put in a high-pressure reactor, heated to 200 ℃ to maintain a pressure of 25 atm and cooled to room temperature after 1 hour of reaction without a catalyst. The reaction was then filtered to separate the solidified carbon and the filtrate, and the filtrate was extracted twice with 50 mL of methylene chloride solvent to obtain an oil.

상기 고화탄소를 700 ℃ 온도, 탄화조에서 열분해반응하여 활성탄을 제조하였다.The carbon was pyrolyzed in a carbonization tank at 700 ° C. to prepare activated carbon.

실시예 2Example 2

제지공장에서 배출되는 유기성 폐기물로 수분함량이 82 %이고, 휘발성 물질의 함량 70 %이며, 전체 고형분 중 섬유질 70 %, 무기성분 30 % 조성을 갖는 제지슬럿지 600 g을 고압반응기에 넣어 200 ℃로 가열 25 atm 유지하며 무촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 이후에 상기 반응물을 여과하여 고화탄소와 여액을 분리한 다음, 여액을 50 mL의 메틸렌클로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 상기 고화탄소를 700 ℃ 온도, 탄화조에서 열분해반응하여 활성탄을 제조하였다.Organic waste discharged from paper mills. 600 g of paper sludge containing 70% of volatile substances, 70% of volatile substances, 70% of total solids and 30% of inorganic components. The reaction was maintained atm and cooled to room temperature after 1 hour of reaction without catalyst. Thereafter, the reaction product was filtered to separate the solidified carbon and the filtrate, and the filtrate was extracted twice with 50 mL of methylene chloride solvent to obtain an oil. The carbon was pyrolyzed in a carbonization tank at 700 ° C. to prepare activated carbon.

실시예 3Example 3

폐수처리장에서 배출되는 유기성 폐기물로 수분함량이 85 %이고, 휘발성 물질의 함량 85 %이며, 전체 고형분 중 지방 3 %, 단백질 3 %, 탄수화물 46% 및 섬유질 48% 조성을 갖는 하수슬럿지 600 g을 고압반응기에 넣어 200 ℃로 가열 25 atm 유지하며 무촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 이후에 상기 반응물을 여과하여 고화탄소와 여액을 분리한 다음, 여액을 50 mL의 메틸렌클로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 상기 고화탄소를 700 ℃ 온도, 탄화조에서 열분해반응하여 활성탄을 제조하였다.Organic waste from the wastewater treatment plant, containing 85% moisture, 85% volatile content, 600% sewage sludge with 3% fat, 3% protein, 46% carbohydrate and 48% fiber in solids. The mixture was heated to 200 ° C. and maintained at 25 atm, and then cooled to room temperature after 1 hour of reaction without a catalyst. Thereafter, the reaction product was filtered to separate the solidified carbon and the filtrate, and the filtrate was extracted twice with 50 mL of methylene chloride solvent to obtain an oil. The carbon was pyrolyzed in a carbonization tank at 700 ° C. to prepare activated carbon.

실시예 4Example 4

식품회사로부터 배출되는 유기성 폐기물로 수분함량이 85%이고, 휘발성 물질의 함량 95%이며, 전체 고형분 중 지방 5.1 %, 단백질 7.3 %, 탄수화물 36.4% 및 섬유질 51.2 % 조성을 갖는 식품폐기물 600 g을 고압반응기에 넣어 200 ℃로 가열 25 atm 유지하며 무촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 이후에 상기 반응물을 여과하여 고화탄소와 여액을 분리한 다음, 여액을 50 mL의 메틸렌클로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 상기 고화탄소를 700 ℃ 온도, 탄화조에서 열분해반응하여 활성탄을 제조하였다. Organic waste from food companies, containing 85% water, 95% volatile content, 5.1% fat, 7.3% protein, 36.4% carbohydrate and 51.2% fiber, and 600g food waste. The mixture was heated to 200 ° C. and maintained at 25 atm, and then cooled to room temperature after 1 hour of reaction without a catalyst. Thereafter, the reaction product was filtered to separate the solidified carbon and the filtrate, and the filtrate was extracted twice with 50 mL of methylene chloride solvent to obtain an oil. The carbon was pyrolyzed in a carbonization tank at 700 ° C. to prepare activated carbon.

실시예 5Example 5

식당에서 얻은 음식물 폐기물을 아시피레이터로 여과한 후 수분함량이 80%이 고, 휘발성 물질의 함량 98.9%, 전체 고형분 중 지방 12.75 %, 단백질 20.2 %와 섬유질 76.0 %인 음식물 쓰레기 600 g을 촉매 산성백토 0.5 g과 함께 고압반응기에 넣어 200℃로 가열한 후 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 이후에 상기 반응물을 여과하여 고화탄소와 여액을 분리한 다음, 여액을 50 mL의 메틸렌클로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 상기 고화탄소를 700 ℃ 온도, 탄화조에서 열분해반응하여 활성탄을 제조하였다. After filtering food wastes obtained from restaurants using an acipitator, catalytic acidicity was used to treat 600 g of food waste with 80% water content, 98.9% volatile content, 12.75% fat in total solids, 20.2% protein and 76.0% fiber. 0.5 g of clay was put into a high pressure reactor and heated to 200 ° C., and then cooled to room temperature after 1 hour of reaction. Thereafter, the reaction product was filtered to separate the solidified carbon and the filtrate, and the filtrate was extracted twice with 50 mL of methylene chloride solvent to obtain an oil. The carbon was pyrolyzed in a carbonization tank at 700 ° C. to prepare activated carbon.

[물성측정방법][Measurement of physical properties]

1. 원료에 함유된 수분의 함량 : 105 ℃에서 고체의 점화손실(ignition loss)를 측정1. Moisture content in raw materials: measure ignition loss of solids at 105 ° C

2. 애쉬(Ash)량 : 600 ℃에서 태운 다음 측정.2. Ash amount: measured after burning at 600 ℃.

3. 탄소와 질소의 함량 : 원소분석법으로 측정.3. Content of carbon and nitrogen: measured by elemental analysis.

4. 열량 : 밤브 칼로리측정기(bomb calorimeter)를 이용하여 측정.4. Calorie: Measured using bomb calorimeter.

5. 유기성폐기물에 함유된 단백질, 지방, 탄수화물, 섬유질 분석 : JIS 방법에 의해 측정. 5. Analysis of Proteins, Fats, Carbohydrates and Fibers in Organic Wastes: Measured by JIS Method.

6. 부피감소율 : 다음 수학식 1로부터 얻어짐.6. Volume reduction rate: Obtained from the following equation (1).

Figure 112006061617089-pat00001
Figure 112006061617089-pat00001

상기 실시예 1 ∼ 5에서 제조된 고화탄소와, 기름의 회수량, 유기폐기물의 부피감소율, 제조된 활성탄의 수율 및 요오드 흡착량을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The solidified carbon prepared in Examples 1 to 5, the recovery amount of oil, the volume reduction rate of organic waste, the yield of activated carbon and the iodine adsorption amount were measured and the results are shown in Table 1 below.

구 분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 고화탄소 (g)Solid carbon (g) 30.1 (5609 cal/g)30.1 (5609 cal / g) 45.2 (3608 cal/g)45.2 (3608 cal / g) 42.3 (4609 cal/g)42.3 (4609 cal / g) 32.3 (5513 cal/g)32.3 (5513 cal / g) 35.3 (4086 cal/g)35.3 (4086 cal / g) 기름 (g)Oil (g) 1.11.1 1.21.2 1.31.3 1.21.2 1.41.4 부피감소율 (%)Volume Reduction Rate (%) 9898 9898 9898 9898 9898 활성탄Activated carbon 수득량 (g)Yield (g) 15.215.2 22.522.5 25.825.8 16.216.2 15.315.3 요오드 흡착량 (mg/L)Iodine Adsorption (mg / L) 850850 630630 650650 880880 820820

상기 표 1에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 실시예 1 ∼ 5에서 제조된 반응원료물질 600 g에 대하여 고화탄소 30.1 ∼ 45.2 g과 기름 1.1 ∼ 1.4 g을 얻었으며, 부피감소율은 98 % 이상을 유지하였다. 또한, 고화탄소로부터 얻어진 활성탄은 수득량이 15.2 ∼ 25.8 g을 유지하였으며, 이의 요오드 흡착량이 630 ∼ 880 mg/L 범위를 유지한다는 것을 확인할 수 있었다.As described in Table 1, 30.1 to 45.2 g of solid carbon and 1.1 to 1.4 g of oil were obtained with respect to 600 g of the reaction raw materials prepared in Examples 1 to 5 according to the present invention, and the volume reduction rate was 98% or more. Maintained. In addition, it was confirmed that the activated carbon obtained from the carbonized carbon had a yield of 15.2 to 25.8 g, and its iodine adsorption amount was maintained in the range of 630 to 880 mg / L.

이상에서 본 바와 같이 본 발명에 따른 열분해 및 탄화과정을 적용하면, 1) 각 과정에서 일어나는 반응 시간이 짧아 수분의 증발과 같이 에너지를 필요로 하는 소비량이 줄어들게 되고 여기에 작업 시간을 단축할 수 있는 효과가 있고, 2) 각 과정을 거치고 난 결과물이 부피가 현저하게 줄어들어 유기성페기물을 처리하기가 용이할 뿐만 아니라 고형잔류물을 자원으로 재활용할 수 있어 자원재활용 효율을 높일 수 있으며, 3) 제조된 활성탄은 흡착체로 사용하여 폐수처리, 가스흡착, 토양개량제로의 사용이 용이하다. As described above, when the pyrolysis and carbonization process according to the present invention is applied, 1) the reaction time occurring in each process is short, so that energy consumption such as evaporation of water is reduced and work time can be shortened. 2) It is easy to dispose of organic wastes as the resultant volume is significantly reduced in volume after each process, and it is possible to recycle solid residues as resources, thereby improving resource recycling efficiency. Activated carbon is used as an adsorbent, so it is easy to use as waste water treatment, gas adsorption and soil improving agent.

Claims (6)

함수율이 50 ∼ 95 중량%이고, C, H, O 및 N을 포함하여 이루어진 유기성 폐기물을 100 ∼ 300 ℃ 온도범위, 1 ∼ 25 atm 수증기압에서 열분해 반응하여 고화탄소와 여액을 분리 회수하는 단계와Separating and recovering the solidified carbon and the filtrate by pyrolysing the organic waste having a water content of 50 to 95% by weight and comprising C, H, O and N at a temperature range of 100 to 300 ° C. and 1 to 25 atm water vapor pressure; 상기 고화탄소를 300 ∼ 700 ℃에서 탄화처리하여 활성탄을 제조하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 활성탄의 제조방법.Carbonizing the solidified carbon at 300 ~ 700 ℃ manufacturing method of the activated carbon comprising the step of producing an activated carbon. 제 1 항에 있어서, 상기 여액은 유기용매로 상온에서 추출하여 기름을 제조하는 단계를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 활성탄의 제조방법.The method of claim 1, wherein the filtrate is extracted with an organic solvent at room temperature to prepare an oil. 제 1 항에 있어서, 상기 유기성 폐기물은 단백질이 5 ∼ 25 중량%이고, 탄수화물이 50 ∼ 80 중량%이고, 지방이 3 ∼ 15 중량%이며, 섬유질이 5 ∼ 50 중량%인 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 활성탄의 제조방법.The method of claim 1, wherein the organic waste comprises 5 to 25% by weight of protein, 50 to 80% by weight of carbohydrate, 3 to 15% by weight of fat, 5 to 50% by weight of fiber. Method for producing activated carbon, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 유기성 폐기물의 부피감소율은 95 ∼ 99 %인 것을 특징으로 하는 활성탄의 제조방법.The method of claim 1, wherein the volume reduction rate of the organic waste is 95 to 99%. 제 1 항에 있어서, 상기 고화탄소는 수율이 40 ∼ 90 %인 것을 특징으로 하는 활성탄의 제조방법.The method for producing activated carbon according to claim 1, wherein the solid carbon has a yield of 40 to 90%. 제 1 항에 있어서, 상기 활성탄은 수율이 40 ∼ 80 %이고, 흡착량이 500 ∼ 900 mg/L인 것을 특징으로 하는 활성탄의 제조방법.The method for producing activated carbon according to claim 1, wherein the activated carbon has a yield of 40 to 80% and an adsorption amount of 500 to 900 mg / L.
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