KR101015938B1 - 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예는 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템을 제공한다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템은, ⅰ)포장봉투로 포장한 생활폐기물이 투입되고, 정역 방향으로 회전 가능하게 구성되어 생활폐기물을 교반 및 분쇄하는 적어도 하나의 반응기와, ⅱ)상기 반응기에 연결되게 구성되어 상기 반응기 내부로 스팀을 공급하여 그 스팀으로서 포장봉투를 파봉하고, 생활폐기물 내 가연성 유기물질을 분해하기 위한 스팀 발생기와, ⅲ)상기 반응기로부터 배출된 생활폐기물의 반응 생성물 중에서 소정 사이즈의 가연성 유기물질을 1차적으로 선별하는 제1 선별기와, ⅳ)상기 제1 선별기를 통해 선별된 가연성 유기물질을 건조하기 위한 건조기와, ⅴ)상기 건조기를 통해 건조된 가연성 유기물질 중에서 소정 사이즈의 가연성 유기물질을 2차적으로 선별하는 제2 선별기와, ⅵ)상기 반응기 및 건조기에 연결되게 구성되어 상기 반응기에서 배출되는 스팀, 및 상기 건조기에서 배출되는 배출가스 중의 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)을 제거하는 제거유닛을 포함한다.
따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 의하면, 생활폐기물에 포함된 가연성 유기물질이 스팀과 과열 반응하여 분해가 이루어지므로, 가연성 유기물질의 입도를 빠르게 감소시키며, 비교적 작은 입도의 가연성 유기물질을 추출해 낼 수 있고, 스팀으로서 가연성 유기물질을 분해하고, 가연성 유기물질을 건조하는 과정에서 발생하는 악취 및 휘발성유기화합물을 제거할 수 있으므로, 오염 물질의 대기 방출을 억제할 수 있다.

Description

생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템 {COMBUSTIBLE BIO-MATTER EXTRACTION SYSTEM OF WASTE}

본 발명의 예시적인 실시예는 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과열 반응을 통해 생활폐기물 내 가연성 유기물질을 추출하여 연료화 할 수 있도록 한 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 쓰레기는 인간이 생활하고 활동하는 문명사회에서 배출되는 폐물질(廢物質) 중 고체 형태로 버려지는 것을 말하며, 생활폐기물, 각종 슬러지(sludge), 산업폐기물 등으로 분류할 수 있다.

이러한 쓰레기는 적절하게 처리 또는 처분하지 않으면, 생활공간을 더럽히고 경관을 해칠 뿐만 아니라, 환경을 오염시킴으로써 인간을 포함한 생태계의 보존을 위협할 수도 있다.

과거에는 쓰레기를 주로 매립지에 매립하거나 소각장에서 소각하는 등의 방식으로 처리하였으나, 최근에는 도시에서 주로 버려지는 생활폐기물을 중심으로 분리수거 등을 행하는 것에 의하여 자원화 및 재활용 등이 가능한 쓰레기를 추출하고, 환경 오염을 감안하여 쓰레기의 매립이나 소각을 최소화하는 사례가 증가하고 있다.

한편, 우리나라의 도시에서 많이 배출되는 생활폐기물은 음식물 찌꺼기, 일반 쓰레기 등이 혼합된 형태이며, 주로 포장봉투(종량제봉투)에 담아서 배출한다.

이와 같이 생활폐기물은 다양한 종류가 혼합된 상태로 배출됨으로 인해 그 성상 및 입도가 제각각이므로, 이를 선별하는 작업이 쉽지 않은 것이 사실이다.

종래 생활폐기물을 선별함에 있어서는 자력 선별기나 풍력 선별기 등으로 금속 등은 선별할 수 있으나, 음식물 쓰레기나 종이류 등의 유기성 물질과 플라스틱, 비닐 등은 물질의 밀도와 특성이 유사하여 선별하기가 쉽지 않은 실정이다.

다른 한편으로, 종래에는 생활폐기물 전처리 설비(Mechanical Biological Wast Treatment: MBT)를 통해 생활폐기물을 파쇄하여 유기물질과 재활용 물질 등을 선별하고 있으나, 악취와 비산 먼지 등의 발생에 취약하다는 단점이 있다.

특히, 상기한 생활폐기물 전처리 설비의 경우에는 생활폐기물을 일정 입도 이하로 단순 파쇄/분리하고, 분리된 유기성 성분을 혐기성 소화조에 투입하게 되는 바, 이 때 유기성 성분 이외의 플라스틱류, 비닐류, 및 각종 불연물 성분 등이 함께 투입되면서 기계적인 결함을 일으키기도 한다.

또 다른 한편으로, 종래에는 폐기물 가공 연료(Refuse Derived Fuel: RDF) 설비를 통해 생활폐기물을 단순히 유기물질(당 업계에서는 통상적으로 "바이오매스" 라고도 한다)과 재활용 물질 등으로 분리하고, 그 유기물질을 성형하여 연료화하기도 한다.

그런데, 이 경우는 상기한 유기물질의 입도가 비교적 크고, 유기물질의 전처리 과정에서 병원균 및 악취 발생의 문제점이 있으며, 각종 재활용 물질과의 선별이 원활하게 이루어지지 않아 유기물질의 연소 과정에서 불완전 연소를 일으키게 되고, 이로 인해 오염 물질이 발생하게 된다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 생활폐기물의 파쇄, 파봉, 및 선별 등과 같은 전처리 공정 없이 과열 증기의 접촉을 통하여 생활폐기물 내의 가연성 유기물질을 비교적 작은 입도로서 감소시키고, 그 유기물질을 용이하게 추출하여 유기 성분의 순도가 높은 연료로서 사용할 수 있도록 한 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 스팀을 통해 생활폐기물 내 가연성 유기물질을 분해하고 그 유기물질을 건조하는 과정에서 발생하는 악취 및 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 제거하여 대기 오염물질의 방출을 제어할 수 있도록 한 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템은, ⅰ)포장봉투로 포장한 생활폐기물이 투입되고, 정역 방향으로 회전 가능하게 구성되어 생활폐기물을 교반 및 분쇄하는 적어도 하나의 반응기와, ⅱ)상기 반응기에 연결되게 구성되어 상기 반응기 내부로 스팀을 공급하여 그 스팀으로서 포장봉투를 파봉하고, 생활폐기물 내 가연성 유기물질을 분해하기 위한 스팀 발생기와, ⅲ)상기 반응기로부터 배출된 생활폐기물의 반응 생성물 중에서 소정 사이즈의 가연성 유기물질을 1차적으로 선별하는 제1 선별기와, ⅳ)상기 제1 선별기를 통해 선별된 가연성 유기물질을 건조하기 위한 건조기와, ⅴ)상기 건조기를 통해 건조된 가연성 유기물질 중에서 소정 사이즈의 가연성 유기물질을 2차적으로 선별하는 제2 선별기와, ⅵ)상기 반응기 및 건조기에 연결되게 구성되어 상기 반응기에서 배출되는 스팀, 및 상기 건조기에서 배출되는 배출가스 중의 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)을 제거하는 제거유닛을 포함한다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 제1 선별기는 30~50mm 이하의 입도를 지닌 가연성 유기물질을 선별할 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 제2 선별기는 5~30mm 이하의 입도를 지닌 가연성 유기물질을 선별할 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 제거유닛은 상기 반응기에서 배출되는 스팀과 상기 건조기에서 배출되는 배출가스 중의 악취 및 휘발성유기화합물을 제거하는 제어필터를 포함할 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 스팀 발생기는 스팀 보일러와, 상기 스팀 보일러로부터 스팀을 배출시키기 위한 스팀 배출관과, 상기 스팀 배출관과 연결되어 상기 반응기의 내부로 스팀을 공급하기 위한 스팀 유입관을 포함할 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 스팀 유입관에는 스팀의 온도와 압력을 측정하는 제1 온도-압력계가 설치될 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 반응기는 스팀을 배출하기 위한 스팀 배출부를 형성하고, 상기 건조기는 배출가스를 배출하기 위한 가스 배출부를 형성할 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 스팀 배출부 및 가스 배출부에는 개폐밸브가 각각 설치될 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 스팀 배출부에는 스팀의 온도와 압력을 측정하는 제2 온도-압력계가 설치될 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 제거유닛의 전단에는 상기 스팀 배출부를 통해 배출되는 스팀과 상기 가스 배출부를 통해 배출되는 배출가스를 상기 제거유닛으로 공급하기 위한 순환팬이 설치될 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 있어서, 상기 건조기는 건조장치를 포함할 수 있다.

상기 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템은, 상기 반응기로부터 배출되는 반응 생성물을 저장하는 제1 호퍼와, 상기 제2 선별기를 통해 선별된 상기 가연성 유기물질을 저장하는 제2 호퍼와, 상기 제1 및 제2 선별기를 통해 선별된 가연성 유기물질 이외의 물질을 분리하는 제3 선별기와, 상기 제3 선별기를 통해 선별된 재활용 물질을 저장하는 제3 호퍼를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 의하면, 생활폐기물을 반응기를 통해 교반 및 분쇄하면서 고온 고압의 스팀과 접하는 것에 의하여 생활폐기물 내 가연성 유기물질이 스팀과 과열 반응하여 분해가 이루어지므로, 가연성 유기물질의 입도를 빠르게 감소시키는 것이 가능해지며, 재활용 시설에서 발생하는 병원균 및 악취 문제를 해결할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 음식물 쓰레기, 종이류, 및 목재 등과 같은 유기 물질과, 플라스틱류, 비닐류, 알루미늄 캔, 섬유류 등의 재활용 물질 및 매립 또는 소각 물질을 제1 및 제2 선별기를 통해 쉽게 분리하는 것이 가능하므로, 생활쓰레기의 선별이 매우 용이하다.

또한, 본 실시예에서는 제1 및 제2 선별기를 통해 가연성 유기물질을 1, 2차적으로 선별하여 비교적 입도가 작은 가연성 유기물질을 추출할 수 있으므로, 유기 성분의 순도가 더욱 증가된 가연성 유기물질을 연료로서 활용할 수 있다.

이로써, 본 실시예에서는 유기물의 순도가 높은 가연성 유기물질을 추출할 수 있으므로, 가연성 유기물질의 성형성이 증대되고, 유기물질의 전처리 과정에서 생활폐기물에 포함되어 있는 유기 성분에 의해서 재활용 시설에서 수반되는 여러 가지 문제점을 현격하게 감소시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 스팀을 통해 가연성 유기물질을 분해하고 그 가연성 유기물질을 건조하는 과정에서 발생하는 악취 및 휘발성유기화합물을 제어필터를 통해 제거할 수 있으므로, 대기 오염 물질의 대기 방출을 억제할 수도 있고, 재활용 과정에서 발생하는 병원균 및 악취 문제를 해결할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 적용되는 악취 및 휘발성유기화합물 제거유닛의 연결 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 적용되는 반응기 및 스팀 발생기의 연결 구조를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2, 제3 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템에 적용되는 악취 및 휘발성유기화합물 제거유닛의 연결 구조를 도시한 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템(100)은 생활폐기물 중에서 종이류, 음식물 쓰레기, 및 목재 등과 같은 가연성 유기물질(당 업계에서는 통상적으로 "바이오매스" 라고도 한다)을 분해/분리하여 폐기물 가공 연료(Refuse Derived Fuel: RDF)로서 활용하기 위한 것이다.

여기서, 상기 생활폐기물은 언급한 바와 같은 유기물질 이외에, 플라스틱류, 비닐류, 각종 불연물 등이 포함된 일반 종량제 폐기물을 포장봉투로서 포장한 폐기물을 의미한다.

본 실시예에 의한 상기 가연성 유기물질 추출 시스템(100)은 생활폐기물의 파쇄, 파봉, 및 선별 등과 같은 전처리 공정 없이 과열 증기의 접촉을 통하여 생활폐기물 내 가연성 유기물질을 용이하게 추출해 낼 수 있는 구조로서 이루어진다.

또한, 상기 가연성 유기물질 추출 시스템(100)은 스팀을 통해 생활폐기물 내 가연성 유기물질을 분해하고 그 가연성 유기물질을 건조하는 과정에서 발생하는 악취 및 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 제거하여 대기 오염물질의 방출을 제어할 수 있는 구조로서 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 가연성 유기물질 추출 시스템(100)은 기본적으로, 반응기(10)와, 스팀 발생기(20)와, 제1 선별기(30)와, 건조기(40)와, 제2 선별기(50)와, 악취 및 휘발성유기화합물 제거유닛(60: 이하에서는 편의 상 "제거유닛" 이라고 한다)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기한 구성 요소들은 하나의 프레임(F) 또는 분획된 각각의 프레임(F)에 모두 설치되는 바, 이러한 프레임(F)에는 상기 구성 요소들을 작동시키기 위한 각종 모터, 펌프, 실린더장치, 및 전자제어유닛 등을 구비하고 있다.

그리고, 상기 프레임(F)에는 각각의 구성 요소들을 지지하기 위한 각종 브라켓, 블록, 플레이트, 커버, 칼라 등과 같은 부속 요소들을 구비하고 있다.

이들 부속 요소는 각각의 구성 요소들을 프레임(F)에 설치하기 위한 것이므로, 본 명세서에서는 예외적인 경우를 제외하고 이들 부속 요소들을 프레임(F)으로 통칭하는 것을 원칙으로 한다.

본 실시예에서, 상기 반응기(10)는 2기 이상으로 구비되고, 포장봉투로 포장한 생활폐기물(2)을 교반 및 분쇄하는 교반 용기로서 구성된다.

상기 반응기(10)는 도 3에서와 같이, 프레임(F)에 정역(시계 및 반시계) 방향으로 회전 가능하게 구성되는 바, 생활폐기물(2)의 투입 및 반응 생성물의 배출이 가능한 통 형상의 용기 본체(12)와, 그 용기 본체(12)의 내면 둘레를 따라 형성되는 교반 날개(도면에 도시되지 않음)를 포함하여 구성된다.

상기 용기 본체(12)는 대략 원통 형상으로 이루어지며, 교반 날개(도면에 도시되지 않음)는 띠 형상으로 형성되고 그 용기 본체(12)의 내주면과 직각을 이루며 길이 방향을 따라 나선형으로 설치된다.

그리고, 상기 용기 본체(12)의 양단에는 생활폐기물(2)을 투입하고 반응 생성물을 배출시키기 위한 덮개(14)가 힌지를 통해 회전 가능하게 결합되는 바, 이 덮개(14)는 언급한 바 있는 전자제어유닛(도면에 도시되지 않음)을 통해 자동으로 개폐될 수 있다.

여기서, 상기와 같은 반응기(10)는 구동유닛(19)을 통해 정역(시계 및 반시계) 방향으로 회전 가능하게 구성되는 바, 이러한 구동유닛(19)은 모터의 구동력을 스프로켓과 체인 또는 벨트 풀리와 벨트 등을 통해 반응기(10)로 전달하는 구성으로 이루어진다.

한편, 상기 생활폐기물(2)은 반응기(10)의 전단에 구성되는 폐기물 저장조(1)에 저장된 상태로 폐기물 배출기를 통해 배출되고, 이송 컨베이어를 통해 이송되면서, 폐기물 공급기를 통해 반응기(10)의 내부로 공급된다.

이 경우, 상기 폐기물 저장조(1)는 개폐식 투입문(도면에 도시되지 않음)을 구비하여 폐기물의 공급을 용이하게 하며, 계량기(도면에 도시되지 않음)를 설치하여 그 계량기를 통해 생활폐기물(2)의 중량 및 투입량을 조절할 수도 있다.

상기한 폐기물 배출기, 이송 컨베이어, 및 폐기물 공급기 등은 당 업계에서 폐기물을 이송하기 위해 널리 사용되는 공지 기술이므로, 본 명세서에서 이들 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에서, 상기 스팀 발생기(20)는 반응기(10)의 내부로 일정 온도 및 압력의 스팀을 공급하여 그 스팀으로서 생활폐기물(2)의 포장봉투를 파봉하고, 생활폐기물(2)에 포함된 유기물질을 분해하여 입도를 감소시키기 위한 것이다.

즉, 상기 스팀 발생기(20)는 반응기(10)에 연결되게 구성되는 바, 고온 고압의 스팀을 발생시키고 그 스팀을 반응기(10)의 내부에 공급할 수 있는 구조로 이루어진다.

상기한 스팀 발생기(20)는 도 3에서와 같이, 스팀 보일러(21)와, 스팀 보일러(21)로부터 스팀을 배출시키기 위한 스팀 배출관(23)과, 스팀 배출관(23)을 통해 배출되는 스팀을 반응기(10)의 내부로 공급하기 위한 스팀 유입관(25)을 포함하고 있다.

그리고, 상기 스팀 유입관(25)에는 스팀 배출관(23)을 통해 스팀 보일러(21)로부터 공급되는 스팀의 온도와 압력을 측정하고, 그 측정값을 전자제어유닛(도면에 도시되지 않음)으로 출력하는 제1 온도-압력계(27)가 설치된다.

한편, 상기 반응기(10)에 있어 용기 본체(12)에는 스팀을 배출하기 위한 관 형태의 스팀 배출부(18: 이하 도 2 참조)를 포함하고 있다.

상기 스팀 배출부(18)에는 스팀의 배출 경로를 선택적으로 개폐시키기 위한 제1 개폐 밸브(17: 이하 도 2 참조)가 설치되며, 배출되는 스팀의 온도와 압력을 측정하고 그 측정값을 전자제어유닛으로 출력하는 제2 온도-압력계(16: 이하 도 2 참조)가 설치된다.

본 실시예에서, 상기 제1 선별기(30)는 도 1에서와 같이 반응기(10)로부터 배출된 생활폐기물(2)의 반응 생성물 즉, 스팀에 의해 생활폐기물(2)로부터 분해되면서 입도가 감소된 가연성 유기물질과, 각종 재활용 물질(알루미늄 캔, 재활용 플라스틱, 섬유 등)과, 이러한 재활용 물질을 제외한 나머지 물질을 1차적으로 선별하기 위한 것이다.

즉, 상기 제1 선별기(30)는 위와 같은 반응 생성물 중에서 소정 사이즈의 가연성 유기물질을 선별하기 위한 것이다.

상기 제1 선별기(30)는 회전 스크린 등을 포함하여 구성되는 바, 그 회전 스크린(도면에 도시되지 않음)은 메쉬 사이즈가 30~50mm로 이하로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 제1 선별기(30)는 회전 스크린을 채용하는 공지 기술의 폐기물 선별장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 상기 제1 선별기(30)는 회전 스크린을 통해 30~50mm 입도 이하의 가연성 유기물질과, 30~50mm 입도 이상의 재활용 물질 등을 선별하게 된다.

한편, 상기 반응기(10)에서 배출되는 반응 생성물은 제1 호퍼(35)로 한꺼번에 취합되며 그 호퍼(35)에 저장된 상태로 배출되고, 이송 컨베이어(도면에 도시되지 않음) 등을 통해 제1 선별기(30)로 공급된다.

이 때, 상기 제1 호퍼(35)는 계량기(도면에 도시되지 않음)를 설치하여 그 계량기를 통해 반응 생성물의 배출량을 조절할 수도 있다.

본 실시예에서, 상기 건조기(40)는 제1 선별기(30)를 통해 선별된 30~50mm 입도 이하의 가연성 유기물질을 건조하기 위한 것이다.

상기 건조기(40)는 이송 컨베이어를 통해 제1 선별기(30)와 연결되게 구성되며, 가연성 유기물질을 투입 및 배출할 수 있는 용기 형태로서 구비된다.

그리고, 상기 건조기(40)는 용기의 내부로 투입되는 가연성 유기물질을 건조시키기 위한 통상적인 구조의 건조장치(41)로서 이루어진다.

상기 건조장치(41)는 일 예로서 공기 열원식 또는 폐열원식으로 구성되며, 이러한 구성은 당 업계에서 널리 사용되는 건조장치로서 구비되므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 건조기(40)는 건조장치(41)를 통해 가연성 유기물질을 건조하면서 발생되는 배출 가스를 배출시키기 위한 가스 배출부(45: 이하 도 2 참조)를 형성하고 있으며, 그 가스 배출부(45)에는 배출 가스의 배출 경로를 선택적으로 개폐시키기 위한 제2 개폐 밸브(47: 이하 도 2 참조)가 설치된다.

본 실시예에서, 상기 제2 선별기(50)는 도 1에서와 같이 건조기(40)로부터 배출된 가연성 유기물질 중에서 소정의 사이즈를 지닌 가연성 유기물질과, 이를 제외한 재활용 물질과 나머지 물질들을 2차적으로 선별하기 위한 것이다.

여기서, 상기 제2 선별기(50)는 회전 스크린 등을 포함하여 구성되는 바, 그 회전 스크린(도면에 도시되지 않음)은 메쉬 사이즈가 5~30mm 이하로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 제2 선별기(50)는 회전 스크린을 채용하는 공지 기술의 폐기물 선별장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 상기 제2 선별기(50)는 회전 스크린을 통해 5~30mm 입도 이하의 가연성 유기물질과, 5~30mm 입도 이상의 재활용 물질, 및 그 이외의 물질 등을 선별하게 된다.

본 실시예에서, 상기 제거유닛(60)은 도 3에서와 같이 반응기(10)에서 배출되는 스팀, 및 건조기(40)에서 배출되는 배출가스 중의 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)을 제거하기 위한 것이다.

상기 제거유닛(60)은 반응기(10) 및 건조기(40)에 연결되게 구성되는 바, 반응기(10)에서 배출되는 스팀과 건조기(40)에서 배출되는 배출가스 중의 악취 및 휘발성유기화합물을 제거하는 제어필터(61)를 포함하고 있다.

여기서, 본 실시예에 의한 상기 제거유닛(60)의 전단에는 반응기(10)의 스팀 배출부(18)를 통해 배출되는 스팀과, 건조기(40)의 가스 배출부(45)를 통해 배출되는 배출 가스를 제어필터(61)로 공급하기 위한 순환팬(65)이 설치된다.

한편, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 가연성 유기물질 추출 시스템(100)은 제2 선별기(50)를 통해 선별된 플러프(fluff) 상태의 가연성 유기물질을 저장하는 제2 호퍼(71)와, 제1 및 제2 선별기(30, 50)를 통해 선별된 가연성 유기물질 이외의 재활용 물질 또는 매립/소각 물질 등을 분리하는 제3 선별기(73)와, 제3 선별기(73)를 통해 선별된 재활용 물질을 저장하는 제3 호퍼(75)를 더 포함하고 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템(100)의 전체 공정을 상세하게 설명하기로 한다.

우선, 본 실시예에서는 포장봉투로 포장한 생활폐기물들(2)을 폐기물 저장조(1)에 저장한 상태로, 생활폐기물들(2)을 폐기물 배출기를 통해 배출하고, 그 생활폐기물들(2)을 이송 컨베이어를 통해 이송시키면서 폐기물 공급기를 통해 반응기(10)의 내부로 일정량 투입한다.

여기서, 상기 폐기물 저장조(1)로부터 반응기(10)로 공급되는 생활폐기물들(2)의 중량 및 투입량은 계량기(도면에 도시되지 않음)를 통해 조절될 수 있다.

이렇게 반응기(10)로 생활폐기물들(2)을 투입하는 과정에서는 반응기(10)를 시계 방향으로 회전시키면서 생활폐기물들(2)을 반응기(10)에 채운다. 이 때, 스팀 발생기(20)는 스팀 보일러(21)에서 발생하는 스팀을 스팀 배출관(23)을 통해 배출시키고, 스팀 유입관(25)을 통해 반응기(10)의 내부로 미량 공급하여 생활폐기물들(2)을 온열시킨다.

그리고, 제1 온도-압력계(27)는 반응기(10)의 내부로 공급되는 스팀의 온도와 압력을 측정하고 그 측정값을 전자제어유닛(도면에 도시되지 않음)으로 출력하는데, 전자제어유닛은 제1 온도-압력계(27)를 통해 측정되는 온도-압력값을 모니터링하며 스팀의 온도를 100~150℃ 이상으로 유지시키고, 압력을 5~7kg/㎠ 이상으로 유지시킨다.

상기와 같은 과정을 거치며 반응기(10)에 대한 생활폐기물들(2)의 투입이 완료되면, 본 실시예에서는 전자제어유닛을 통해 반응기(10)의 덮개(14)를 자동 밀폐하고, 그 덮개(14) 측이 위를 향하도록 반응기(10)를 지면과 경사지게 기울인 상태에서 반응기(10)를 2~3rpm 이상으로 일정하게 반시계 방향으로 회전시킨다.

그러면, 상기 반응기(10) 내부의 생활폐기물들(2)은 교반 날개(13)에 의해서 교반되는데, 이러는 과정을 거치는 동안 스팀 발생기(20)는 스팀 보일러(21)에서 발생하는 스팀을 스팀 배출관(23)을 통해 배출시키고, 스팀 유입관(25)을 통해 반응기(10)의 내부로 공급한다.

여기서, 상기 반응기(10)의 제1 개폐 밸브(17)는 전자제어유닛에 의해 제어되어 스팀 배출부(18)를 소정 개도량 만큼 개방하게 되고, 제2 온도-압력계(16)는 그 스팀 배출부(18)를 통해 미량 배출되는 스팀의 온도와 압력을 측정하고 그 측정값을 전자제어유닛으로 출력한다.

그러면, 상기 전자제어유닛은 제2 온도-압력계(16)를 통해 측정되는 온도-압력값을 모니터링하며 스팀의 온도를 100~150℃ 이상으로 유지시키고, 압력을 5~7kg/㎠ 이상으로 유지시킨다.

상기와 같이 반응기(10)의 내부에 스팀이 균일하게 채워지면, 즉 스팀의 온도-압력이 100~150℃ 또는 5~7kg/㎠ 이상이 되면, 계속하여 반응기(10)를 2~3rpm 이상으로 일정하게 반시계 방향으로 회전시키며, 생활폐기물들(2)을 20~30분 이상 교반한다.

따라서, 상기 반응기(10)의 내부로 스팀을 공급하고 그 반응기(10)를 회전시키며 생활폐기물들(2)을 교반하게 되면, 생활폐기물(2)을 포장한 포장용기는 스팀 및 교반 날개(13)에 의해 파봉이 이루어지며, 그에 따라 생활폐기물(2)이 흩어지고 교반 날개(13)와 접하면서 교반 및 분쇄가 이루어지게 된다.

그리고, 상기 생활폐기물(2)에 포함된 유기물질은 고온 고압의 스팀(과열 증기)과 접촉하며 대부분이 분해되면서 입도가 작아지게 된다.

이와 같이 반응기(10)를 통한 생활폐기물들(2)의 교반이 완료되면, 본 실시예에서는 전자제어유닛을 통해 언급한 바 있는 제1 개폐 밸브(17)를 작동시켜 반응기(10)의 스팀 배출부(18)를 완전히 개방시킨다.

이에, 반응기(10)는 스팀 배출부(18)를 통해 내부의 스팀을 배출하는데, 상기한 과정 및 전술한 바와 같은 과정에서 스팀 배출부(18)를 통해 배출되는 스팀은 본 실시예에 의한 제거유닛(60)으로 공급된다.

여기서, 상기 스팀 배출부(18)를 통해 배출되는 스팀은 유기물질을 분해하면서 발생된 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)과 함께 순환팬(65)을 통해 제거유닛(60)으로 공급된다.

그러면, 상기 스팀은 제거유닛(60)을 통과하며 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)이 제거된 상태로 대기 중으로 방출된다.

상기와 같이 스팀의 배출이 완료되면, 본 실시예에서는 전자제어유닛을 통해 반응기(10)의 덮개(14)를 자동 개방하고, 그 반응기(10)를 지면 방향으로 비스듬히 기울여 시계방향으로 일정하게 회전시키면서 반응기(10) 내부의 반응 생성물을 배출시킨다.

이 때, 상기 반응기(10)에서 배출되는 반응 생성물은 제1 호퍼(35)로 한꺼번에 취합되며 저장되고, 그 반응 생성물의 배출량은 계량기(도면에 도시되지 않음)를 통해 조절될 수 있다.

다음으로, 본 실시예에서는 상기 제1 호퍼(35)에 저장된 반응 생성물을 이송 컨베이어 등을 통해 제1 선별기(30)로 공급한다. 그러면, 제1 선별기(30)에서는 회전 스크린을 통해 반응 생성물을 크기 별로 선별하게 된다.

즉, 이 과정에서는 제1 선별기(30)를 통해 30~50mm 입도 이하의 비교적 작은 반응 생성물과, 30~50mm 입도 이상의 비교적 큰 반응 생성물을 분리 선별하게 된다.

여기서, 30~50mm 입도 이하의 반응 생성물은 생활폐기물(2)에서 분리된 가연성 유기물질이 대부분이나 응고된 플라스틱, 입도가 작은 불연물, 유리 물질 등이 일부 포함될 수 있다.

그리고, 30~50mm 입도 이상의 반응 생성물은 유기물질이 대부분 제거된 재활용 물질(예컨대, 알루미늄 캔, 재활용 플라스틱, 섬유류 등)과, 그 재활용 물질 이외의 매립 또는 소각 물질이 대부분이다.

한편, 상기와 같은 제1 선별기(30)를 통해 선별된 가연성 유기물질은 평균적으로 50~65% 내외의 수분을 함유하고 있다.

이에, 본 실시예에서는 상기 가연성 유기물질을 이송 컨베이어 등을 통해 건조기(40)로 공급한다. 그러면, 상기 건조기(40)에서는 건조장치(41)를 통하여 가연성 유기물질 중에 함유된 수분을 10~20% 내외로 건조시키게 되는데, 그 가연성 유기물질은 플러프(fluff) 상태이므로 더욱 쉽게 건조될 수 있다.

상기 가연성 유기물질의 건조 과정이 이루어지는 동안, 건조기(40)에서는 배출 가스가 발생하는데, 그 배출 가스는 전자제어유닛에 의한 제2 개폐 밸브(47)의 작동으로서 개방된 가스 배출부(45)를 통해 배출된다.

여기서, 상기 가스 배출부(45)를 통해 배출되는 배출 가스는 가연성 유기물질을 건조하는 과정에서 발생된 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)를 포함하고 있는 바, 그 악취 및 휘발성유기화합물은 순환팬(65)을 통해 제거유닛(60)으로 공급된다.

그러면, 상기 배출 가스는 제거유닛(60)의 제어필터(61)를 통과하며 악취 및 휘발성유기화합물이 제거된 상태로 대기 중으로 방출된다.

이와 같은 과정을 거친 후, 상기 건조기(40)에서 건조된 가연성 유기물질은 이송 컨베이어 등을 통해 제2 선별기(50)로 공급되고, 제2 선별기(50)에서는 회전 스크린을 통해 소정 사이즈의 가연성 유기물질을 분리하고, 언급한 바와 같이 가연성 유기물질에 포함되어 있는 응고된 플라스틱, 입도가 작은 불연물, 유리 물질 등을 선별하게 된다.

즉, 이 과정에서는 제2 선별기(50)를 통해 5~30mm 입도 이하의 비교적 작은 대부분의 가연성 유기물질과, 상기 응고된 플라스틱, 입도가 작은 불연물, 유리 물질 등과 같이 5~30mm 입도 이상의 비교적 큰 물질을 분리한다.

따라서, 상기와 같이 제2 선별기(50)를 통해 선별된 가연성 유기물질은 플러프 상태로 제2 호퍼(71)로 공급되며 저장되는데, 이러한 가연성 유기물질은 탄소(C)가 30~40% 이상이며, 발열량이 2000~3000kcal 이상인 폐기물 가공 연료(RDF)로서의 활용이 가능해진다.

다른 한편으로, 전술한 바와 같은 제1 선별기(30)에서 선별된 30~50mm 입도 이상의 재활용 물질과 이 재활용 물질을 제외한 매립 또는 소각 물질, 및 제2 선별기(50)에서 선별된 5~30mm 입도 이상의 응고된 플라스틱, 입도가 작은 불연물, 유리 물질 등은 이송 컨베이어 등을 통해 제3 선별기(73)로 공급된다.

이에, 상기 제3 선별기(73)에서는 재활용이 가능한 물질과, 매립 또는 소각이 가능한 물질을 선별하고, 재활용이 가능한 물질은 이송 컨베이어 등을 통해 제3 호퍼(75)로 공급되며, 재활용이 불가능한 매립 또는 소각 물질 등은 별도로 취합되어 매립 또는 소각 처리된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템(100)에 의하면, 생활폐기물(2)을 반응기(10)를 통해 교반 및 분쇄하면서 고온 고압의 스팀과 접하는 것에 의하여 생활폐기물(2) 내 가연성 유기물질이 스팀과 과열 반응하여 분해가 이루어지므로, 가연성 유기물질의 입도를 빠르게 감소시키는 것이 가능해지며, 재활용 시설에서 발생하는 병원균 및 악취 문제를 해결할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 음식물 쓰레기, 종이류 등과 같은 유기 물질과, 플라스틱류, 비닐류, 알루미늄 캔, 섬유류 등의 재활용 물질 및 매립 또는 소각 물질을 제1 및 제2 선별기(30, 50)를 통해 쉽게 분리하는 것이 가능하므로, 생활쓰레기의 선별이 매우 용이하다.

또한, 본 실시예에서는 제1 및 제2 선별기(30, 50)를 통해 가연성 유기물질을 1, 2차적으로 선별하여 비교적 입도가 작은 가연성 유기물질을 추출할 수 있으므로, 유기 성분의 순도가 더욱 증가된 가연성 유기물질을 연료로서 활용할 수 있다.

이로써, 본 실시예에서는 유기물의 순도가 높은 가연성 유기물질을 추출할 수 있으므로, 그 가연성 유기물질의 성형성이 증대되고, 유기물질의 전처리 과정에서 생활폐기물에 포함되어 있는 유기 성분에 의해서 재활용 시설에서 수반되는 여러 가지 문제점을 현격하게 감소시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 스팀을 통해 생활폐기물 내 가연성 유기물질을 분해하고 그 가연성 유기물질을 건조하는 과정에서 발생하는 악취 및 휘발성유기화합물을 제거유닛(60)의 제어필터(61)를 통해 제거할 수 있으므로, 대기 오염 물질의 대기 방출을 억제할 수도 있고, 재활용 과정에서 발생하는 병원균 및 악취 문제를 해결할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1... 폐기물 저장조 2... 생활폐기물
10... 반응기 12... 용기 본체
14... 덮개 16... 제2 온도-압력계
17... 제1 개폐 밸브 18... 스팀 배출부
19... 구동유닛 20... 스팀 발생기
21... 스팀 보일러 23... 스팀 배출관
25... 스팀 유입관 27... 제1 온도-압력계
30... 제1 선별기 35... 제1 호퍼
40... 건조기 41... 건조장치
45... 가스 배출부 47... 제2 개폐 밸브
50... 제2 선별기 60... 제거유닛
61... 제어필터 65... 순환팬
71... 제2 호퍼 73... 제3 선별기
75... 제3 호퍼

Claims (9)

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2. 삭제
3. 포장봉투로 포장한 생활폐기물이 투입되고, 정역 방향으로 회전 가능하게 구성되어 생활폐기물을 교반 및 분쇄하는 적어도 하나의 반응기;
   상기 반응기에 연결되게 구성되어 상기 반응기 내부로 스팀을 공급하여 그 스팀으로서 포장봉투를 파봉하고, 생활폐기물 내 가연성 유기물질을 분해하기 위한 스팀 발생기;
   상기 반응기로부터 배출된 생활폐기물의 반응 생성물 중에서 소정 사이즈의 가연성 유기물질을 1차적으로 선별하는 제1 선별기;
   상기 제1 선별기를 통해 선별된 가연성 유기물질을 건조하기 위한 건조기;
   상기 건조기를 통해 건조된 가연성 유기물질 중에서 소정 사이즈의 가연성 유기물질을 2차적으로 선별하는 제2 선별기; 및
   상기 반응기 및 건조기에 연결되게 구성되어 상기 반응기에서 배출되는 스팀, 및 상기 건조기에서 배출되는 배출가스 중의 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)을 제거하는 제거유닛을 포함하되,
   상기 제거유닛은 상기 반응기에서 배출되는 스팀과 상기 건조기에서 배출되는 배출가스 중의 악취 및 휘발성유기화합물을 제거하는 제어필터를 포함하고,
   상기 반응기는 스팀을 배출하기 위한 스팀 배출부를 형성하며, 상기 건조기는 배출가스를 배출하기 위한 가스 배출부를 형성하고,
   상기 제거유닛의 전단에는 상기 스팀 배출부를 통해 배출되는 스팀과 상기 가스 배출부를 통해 배출되는 배출가스를 상기 제거유닛으로 공급하기 위한 순환팬이 설치되며,
   상기 제1 선별기는 30~50mm 이하의 입도를 지닌 가연성 유기물질을 선별하고, 상기 제2 선별기는 5~30mm 이하의 입도를 지닌 가연성 유기물질을 선별하는 것을 특징으로 하는 생활폐기물 내 가연성 유기물질 추출 시스템.
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