KR100819475B1 - 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 쓰레기의 부피를 최소화하면서 이러한 쓰레기로부터 발산되는 가스 성분을 포집하여 연료로 사용하기 위한 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 수거된 쓰레기를 분쇄하고, 상기 분쇄된 쓰레기 60 ~ 85wt%, 흙 10 ~ 30wt%, 시멘트 5 ~ 20wt% 를 혼합하며, 상기 혼합물을 전후방향과 상하방향으로 다수의 통기공을 갖는 입체구조물로 성형하고, 일정한 용적의 함체 형상으로 된 본체의 상부에 가스포집기가 설치되고 본체의 하부에 침출수 배출관이 연결된 처리조에 각 입체구조물을 적층하여 미생물에 의한 분해가 발생되도록 하며, 미생물에 의한 분해과정에서 발생되는 가스 성분을 가스포집기를 통해 포집하여 저장하고, 처리조에서 발생되는 침출수를 침출수 배출관을 통해 배출하여 타격해줌으로써 물질폭발작용에 의해 가스를 발생시켜 이를 포집, 저장하고, 재처리후의 침출수는 처리조의 상부에서 살수하여 미생물에 의한 분해가 더욱 활발하게 이루어지도록 하는 것으로, 이와 같이 하면 최종적으로 발생되는 쓰레기의 부피를 최소화할 수 있음은 물론 이러한 쓰레기의 처리과정에서 발생되는 가스 성분을 포집하여 연료로 활용할 수 있는 것이다.

Description

쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치 및 방법{Device to generate fuel and deal with wastes at the same time and method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 적용되는 입체구조물의 일 예를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 처리조의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 공정도.

도 5는 본 발명에 따른 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 공정 중 침출수 재처리 공정도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 통기공 2 : 입체구조물 10 : 분쇄기

20 : 혼합기 30 : 성형기 40 : 처리조

41 : 본체 42,61 : 가스포집기 43 : 침출수 배출관

44 : 살수기 45 : 걸름망 50 : 가스저장탱크

60 : 침출수 재처리조 62 : 펌프

본 발명은 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 쓰레기의 부피를 최소화하면서 이러한 쓰레기로부터 발산되는 가스 성분을 포집하여 연료로 사용하기 위한 것이다.

주지하다시피, 현재 일상생활에 사용되고 있는 대부분의 연료는 석유 또는 석탄과 같은 화석 연료로서, 이러한 화석연료는 매장량에 한계가 있어 대체에너지의 개발이 시급한 실정이다.

일부 선진국에서는 화석연료를 대체하여 알콜연료를 이용한 자동차, 가연기관 등 다양한 개발이 이루어지고 있으며, 유기물의 발효시 발생되는 메탄가스 등을 포집하여 이를 연료로 사용하는 경우도 있다.

한편, 일상적인 생활속에서 발생되는 쓰레기는 재활용할 수 있는 일부 품목을 제외하고는 대부분 쓰레기 종량제 봉투에 담아 버리고 있으며, 이와 같이 버려지는 쓰레기는 매립지에 매립하고 있어 이러한 매립지로부터 발산되는 유해한 가스성분에 의해 대기오염을 유발하게 되고, 해마다 쓰레기 매립지를 증설해야 하는 등 많은 비용이 소요되고 있는 실정이다.

물론, 음식물 쓰레기는 별도로 수거하여 재가공한 후 비료로 재활용하고 있기는 하나 음식물 쓰레기에 함유되어 있는 다량의 염분으로 인해 비료로 활용시 염해를 일으키는 등 좋지 않은 영향을 주게 되므로 음식물 쓰레기를 재가공하는 비용이 너무 많이 소요되는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 수거한 쓰레기를 잘게 분쇄한 후 여기에 흙과 시멘트를 첨가하여 일정한 형상으로 성형하고, 상기 성형된 것을 처리조에 적층하여 미생물에 의해 분해가 일어나도록 조성하며, 미생물에 의한 분해에 의해 발생되는 가스성분을 포집하여 이를 연료로 활용함과 동시에, 처리조로부터 발생되는 침출수를 타격하여 침출수 구성물질들을 폭발시킴으로써 가스를 발생시키고 이를 포집하여 연료로 활용하며, 처리후의 침출수는 다시 처리조의 상부로 이송하여 살수토록 함으로써 미생물에 의한 분해 작용이 더욱 활발하게 이루어지도록 하는 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명을 제시된 각 실시예와 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 입체구조물의 일 예를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 처리조의 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 공정도이고, 도 5는 본 발명에 따른 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 공정 중 침출수 재처리 공정도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치는, 수거된 쓰레기를 분쇄하는 분쇄기(10)와, 상기 분쇄된 쓰레기 60 ~ 85wt%, 흙 10 ~ 30wt%, 시멘트 5 ~ 20wt% 를 혼합하는 혼합기(20)와, 혼합기(20)를 통해 혼합된 혼합물을 전후방향과 상하방향으로 다수의 통기공(1)을 갖는 입체구조물(2) 로 성형하는 성형기(30)와, 일정한 용적의 함체 형상으로 된 본체(41)의 상부에 가스포집기(42)가 설치되고 본체(41)의 하부에 침출수 배출관(43)이 연결되어 각 입체구조물(2)을 본체(41)에 적층해 둔 상태에서 미생물에 의한 분해가 발생되도록 하는 처리조(40)와, 처리조(40)에 설치된 가스포집기(42)를 통해 포집된 가스를 저장하는 가스저장탱크(50)와, 처리조(40)에 연결된 침출수 배출관(43)을 통해 배출된 침출수를 재처리하는 침출수 재처리조(60)로 구성된다.

또한, 침출수 재처리조(60)에서 발생된 가스를 포집하여 가스저장탱크(50)에 저장하는 가스포집기(61)와, 침출수 재처리조(60)에서 처리된 후의 침출수를 처리조(40)의 상부에서 각 입체구조물(2)의 상부에 살수하는 살수기(44)가 더 구비된다.

이때, 본 발명에 적용되는 쓰레기는 일반적인 음식물 쓰레기, 종이, 목재 등 생분해가 가능한 유기물질성 쓰레기, 무기물로 된 쓰레기, 합성수지, 금속 등 모든 쓰레기를 포함하며, 이러한 쓰레기의 분쇄시 성형성을 감안하여 수분을 전체 함량의 30wt% 이하로 건조시키도록 함이 바람직하다.

또한, 각 쓰레기의 분쇄 입경은 별도로 제한하지는 않으나, 성형기를 통해 성형이 가능하도록 그 직경이 1㎜를 넘지 않도록 함이 바람직하다.

도면상의 미설명 부호 45는 처리조(40)의 하부에서 각 입체구조물(2)을 받쳐주면서 침출수는 통과하도록 설치되는 걸름망을 나타내고, 62는 재처리가 끝난 후의 침출수를 살수기(44)로 이송해주기 위한 펌프를 나타낸다.

이와 같이 구성된 상태에서 쓰레기를 수거하여 분쇄기(10)를 통해 분쇄하고, 혼합기(20)에 상기 분쇄된 쓰레기 60 ~ 85wt%, 흙 10 ~ 30wt%, 시멘트 5 ~ 20wt% 를 투입하여 혼합하게 된다.

이때, 흙과 시멘트를 같이 투입하는 이유는 쓰레기를 적층이 가능하도록 입체구조물(2)로 성형해주기 위한 것으로, 여기에 적용되는 흙은 지구상에 존재하는 어떠한 종류의 흙이든 모두 적용가능하며, 그 함량이 10wt% 미만이면 쓰레기에 함유된 수분에 의해 성형성을 보장할 수 없고 30wt%를 초과하게 되면 상대적으로 쓰레기의 함량이 줄어들어 가스의 발생량이 줄어들게 되며, 시멘트는 쓰레기를 고형화시키기 위한 것으로 그 함량이 5wt% 이하이면 성형성이 떨어지고 20wt%를 초과하게 되면 쓰레기가 너무 고형화되어 가스의 발생효율이 떨어지게 된다.

또한, 흙과 시멘트를 쓰레기와 섞어줌으로써 쓰레기에 포함된 염분을 희석시켜 유해가스의 발생을 줄여줄 수 있으며, 모든 과정을 마친 후 쓰레기를 매립할 때 염분의 농도를 떨어뜨려 염해를 줄여주게 된다.

상기와 같이 쓰레기, 흙, 시멘트를 혼합한 후에는 이를 성형기(30)에 투입하여 전후방향과 상하방향으로 다수의 통기공(1)을 갖는 입체구조물(2)로 각각 성형하게 되며, 이러한 각 입체구조물(2)을 처리조(40)의 본체(41) 내부에 차례대로 적층하게 된다.

처리조(40)에 각 입체구조물(2)을 적층한 후 방치하게 되면 미생물이 서서히 각 입체구조물(2)에 포함된 쓰레기를 분해하게 되는데, 입체구조물(2)이 적층된 상태에서도 입체구조물(2)에 형성된 다수의 통기공(1)에 의해 공기가 통하게 되어 적층된 입체구조물(2)들이 미생물에 의해 균일하게 분해될 수 있으며, 쓰레기가 분해 되면서 가스 성분이 발생되어 상승하게 되면 처리조(40)의 본체(41) 상부에 설치된 가스포집기(42)를 통해 가스성분이 포집되어 가스저장탱크(50)에 모이게 된다.

이러한 가스성분은 대부분 매탄가스로서 본 발명에서는 자세히 설명하지는 않았지만 약간의 정제과정을 거치게 되면 연료로서 충분히 활용할 수 있게 된다. 이러한 메탄가스의 정제과정은 일반적으로 널리 알려져 있으므로 본 발명에서는 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 처리조(40)에서 미생물에 의해 쓰레기가 분해되는 과정에서는 분가분 침출수가 발생되며, 이러한 침출수는 침출수 배출관(43)에 의해 배출되어 침출수 재처리조(60)로 유입된다.

침출수 재처리조(60)의 내부에는 상세히 설명하지는 않았지만 침출수를 주기적으로 타격해줄 수 있는 장치가 구성되어 있어 침출수가 유입되면 침출수를 주기적으로 타격하게 되고, 침출수가 타격되면 침출수를 구성하는 구성재료의 분자가 점차 커지면서 결국 폭발되어 그 과정에서 가스성분이 발생되며, 이러한 가스성분이 가스포집기(61)에 의해 포집되어 가스저장탱크(50)로 유입되어 2차적인 가스의 발생이 이루어지게 된다.

또한, 모든 처리 후 남은 침출수는 펌프(62)에 의해 살수기(44)로 이송되어 처리조(40)에 적층되어 있는 각 입체구조물(2)의 상부에 살수됨으로써 미생물에 의한 쓰레기의 분해가 더욱 활발히 진행되도록 도와주게 된다.

여기서, 처리조(40)에 적층되어 있는 각 입체구조물(2)은 미생물에 의한 분해가 진행되면서 조금씩 소멸되며, 따라서 각 입체구조물(2)을 적층하여 처리하면 서 새로운 입체구조물(2)을 기존의 입체구조물(2) 위에 계속 적층해주는 작업을 반복해주게 되면 지속적으로 가스를 발생시킬 수 있으며, 마지막까지 소멸되지 않은 쓰레기 성분은 주기적으로 처리조(40)로부터 배출하여 매립하여 처리하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 그대로 버려지거나 별도의 처리과정을 거쳐야만 재활용할 수 있는 각종 쓰레기를 활용하여 가스 연료를 생산할 수 있는 것이므로 쓰레기를 최소화할 수 있는 이점이 있음은 물론 큰 비용이 들지 않으면서도 고효율의 연료를 생산할 수 있는 이점이 있는 것이며, 특히 화석연료가 점차 고갈되어 가고 있는 현시점에서 대체에너지로서 그 활용성을 크게 할 수 있는 이점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 수거된 쓰레기를 분쇄하는 분쇄기(10);

   상기 분쇄된 쓰레기 60 ~ 85wt%, 흙 10 ~ 30wt%, 시멘트 5 ~ 20wt%를 혼합하는 혼합기(20);

   상기 혼합기(20)를 통해 혼합된 혼합물을 전후방향과 상하방향으로 다수의 통기공(1)을 갖는 입체구조물(2)로 성형하는 성형기(30);

   일정한 용적의 함체 형상으로 된 본체(41)의 상부에 가스포집기(42)가 설치되고 상기 본체(41)의 하부에 침출수 배출관(43)이 연결되어 상기 각 입체구조물(2)을 상기 본체(41)에 적층 해 둔 상태에서 쓰레기의 분해가 발생되도록 하는 처리조(40);

   상기 처리조(40)에 설치된 가스포집기(42)를 통해 포집된 가스를 저장하는 가스저장탱크(50); 및

   상기 처리조(40)에 연결된 침출수 배출관(43)을 통해 배출된 침출수를 유입시켜 재처리하는 침출수 재처리조(60)를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 침출수 재처리조(60)에서 발생된 가스를 포집하여 상기 가스저장탱크(50)에 저장하는 가스포집기(61)와, 상기 침출수 재처리조(60)에서 처리된 후의 침출수를 상기 처리조(40)의 상부에서 상기 각 입체구조물(2)의 상부에 살수하는 살수기(44)와, 상기 침출수 재처리조(60)에서 처리된 후의 침출수를 상기 살수기(44)로 이송하는 펌프(62)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 장치.
3. 쓰레기를 분쇄하는 단계;

   상기 분쇄된 쓰레기 60 ~ 70wt%, 흙 20 ~ 30wt%, 시멘트 10 ~ 20wt%를 혼합하는 단계;

   상기 혼합물을 성형기(30)에 투입하여 전후방향과 상하방향으로 다수의 통기공(1)을 갖는 입체구조물(2)로 성형하는 단계;

   일정한 용적의 함체 형상으로 된 본체(41)의 상부에 가스포집기(42)가 설치되고 상기 본체(41)의 하부에 침출수 배출관(43)이 연결된 처리조(40)에 상기 각 입체구조물(2)을 적층하여 미생물에 의한 자연적인 분해가 이루어지도록 하는 단계;

   미생물에 의한 분해과정에서 발생되는 가스 성분을 상기 가스포집기(42)를 통해 포집하여 저장하는 단계; 및

   상기 처리조(40)에서 자연적으로 발생하는 분해과정 중에서 발생되는 침출수를 상기 침출수 배출관(43)을 통해 배출하여 재처리하는 단계를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 침출수 재처리 단계는,

   상기 처리조(40)에서 발생되는 침출수를 침출수 배출관(43)을 통해 배출하여 침출수 재처리조(60)에 유입시키는 단계;

   상기 침출수 재처리조(60)에서 상기 침출수를 타격하는 단계;

   상기 침출수를 타격할 때에 침출수에 함유된 다양한 물질들이 타격에 의해 폭발될 때에 자연적으로 발생되는 가스를 포집하여 저장하는 단계; 및

   상기 침출수 재처리조(60)에서의 처리 후 남은 침출수를 상기 처리조(40) 상부로 이송하여 살수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 쓰레기를 처리하면서 연료를 생산하는 방법.

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