KR101109260B1 - 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치 - Google Patents
아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101109260B1 KR101109260B1 KR1020090062507A KR20090062507A KR101109260B1 KR 101109260 B1 KR101109260 B1 KR 101109260B1 KR 1020090062507 A KR1020090062507 A KR 1020090062507A KR 20090062507 A KR20090062507 A KR 20090062507A KR 101109260 B1 KR101109260 B1 KR 101109260B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ultrasonic
- subcritical water
- hydrolysis reactor
- organic waste
- subcritical
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 111
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 71
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 65
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 2
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- KVGZZAHHUNAVKZ-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxin Chemical compound O1C=COC=C1 KVGZZAHHUNAVKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000219991 Lythraceae Species 0.000 description 1
- 235000014360 Punica granatum Nutrition 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
본 발명은 아임계수의 분출상태에서 초음파 방사에 의한 난분해성 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치에 관한 것으로, 그 목적은 초음파진동자에 의한 캐비테이션 현상 유도를 통해 분해대상물을 둘러 싼 용해막을 제거하여 분해력과 확산력을 향상시키고, 난분해성 유기계폐기물을 무해하게 처리할 수 있는 아임계수의 분출상태에서 교반효과를 최적화하는 초음파 방사에 의한 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 구형(球形)의 밀폐된 가수분해반응기; 가수분해반응기에 설치되어 가수분해반응기내 아임계수를 초음파로 교반하는 초음파교반부; 가수분해반응기와 응축수 공급관에 의해 연결되고 생성된 아임계수를 응축수 공급관을 통해 가수분해반응기내로 공급하는 아임계수 생성부; 가수분해반응기 하부에 위치하도록 설치되어 가수분해반응기로부터 배출되는 잔사가 저장되는 잔사수거부;를 포함하여, 초음파교반부에 의해 발생된 초음파 교반에 의하여 아임계수에 의해 형성된 분해대상물의 용해막을 제거하도록 되어 있다.
아임계수, 폐기물분해, 난분해성폐기물, 교반기, 초음파
Description
본 발명은 아임계수의 분출상태에서 초음파 방사에 의한 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치에 관한 것으로, 내부에 설치된 초음파진동자에 의해 방사된 초음파의 교반효과에 의해 아임계수의 가수분해반응 및 용해도의 급격한 증가를 유도하여 단시간 내에 유기계 폐기물을 무해 처리하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 난분해성 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치에 관한 것이다.
종래의 유기계폐기물의 대량처리방법으로 소각처리, 매립, 미생물분해법 등이 사용되어 왔으나, 상기 소각처리는 방대한 시설 및 에너지를 필요로 하며, 연소과정에서 유해한 대기오염물질(다이옥신, CO2, NOx, SOx 등등)이 발생하여 대기를 오염시키는 문제가 발생되고, 매립처리방법은 침출수에 의한 지하수나 토양의 오염 및 계속적인 매립지의 확보가 요구되는 문제점이 있으며, 미생물분해법의 경우, 분해처리에 장시간이 소요되고 악취가 발생되는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제을 해소하기 위한 것으로 초임계수(超臨界水)를 활용한 분해처리방법이 있으나, 이러한 초임계수 처리방법은 방대한 시설비 부담 및 에너지가 소요되는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같은 초임계수 처리방법의 문제점으로 인하여, 특허등록 제 0820169 호 및, 특허등록 제 082179 호 등등과 같이 아임계수를 이용한 난분해성유기계폐기물 처리장치가 있으나, 아임계수를 이용한 난분해성 유기계폐기물 처리장치는 폐기물 분해시 아임계수가 분해대상물에 대하여 용해막을 형성하여 폐기물의 분해를 방해하는 현상이 발생될 수 있으며, 이러한 현상을 제거하고 용해를 촉진시키기 위하여 내부에 교반장치가 더 설치되고 있다.
그러나, 아임계수를 이용하는 난분해성 유기계폐기물 처리장치는 고온 고압 상태를 유지해야하고, 밀폐(기밀)상태를 유지되면서 아임계수가 용기내로 분출되는 초정밀기계장치로, 이러한 초정밀기계장치 내에 교반기를 더 설치할 경우, 그 구조가 복잡하고, 기밀(밀폐)상태에 이상이 발생되어 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 난분해성 유기계폐기물 처리장치내에 설치되는 교반기 역시 초정밀기계이므로, 이러한 교반기의 설계에 많은 어려움이 있으며, 제조원가가 증대되어 경제력이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 사용되는 교반기는 스크류 또는 블레이드에 의한 기계식 교반에 의존하고 있어, 분해대상물에 형성된 용해막의 제거효율이 저하되고, 이로 인해 장치 전체에 대한 분해성능이 저하되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 초음파진동자에 의한 캐비테이션 현상 유도를 통해 분해대상물을 둘러 싼 용해막을 제거하여 분해력과 확산력을 향상시키고, 난분해성 유기계폐기물을 무해하게 처리할 수 있는 아임계수의 분출상태에서 초음파 방사에 의한 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 가수분해반응기를 구형으로 형성하고, 가수분해반응기 내부의 방사면을 원형으로 둥글게 형성하여, 초음파진동자에 의한 에너지 방사시 발생되는 정재파의 형성을 억제하고 이를 통해 균일한 캐비테이션 분산효과를 구비할 수 있는 아임계수의 분출상태에서 초음파 방사에 의한 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 20～30㎑ 대의 초음파 주파수에 의해 캐비테이션 현상을 일으켜, 아임계수 상태 하에서 효율적인 물리화학적 작용을 구비하도록 한 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수개의 초음파 진동자를 자유조합에 의해 동작시켜 아임계수의 가수분해반응의 최적조건을 형성하고, 이를 통해 가수분해반응을 단시간 내에 완료하여 분해대상물을 분해 처리할 수 있는 아임계수와 초음파 방사 에 의한 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가수분해반응기 하부에 잔사 수거대를 설치하여, 가수분해에 따른 생성물인 잔사의 처리를 용이하게 할 수 있는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계 폐기물 리사이클링 기계장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 구형의 밀폐된 가수분해반응기; 가수분해반응기에 설치되어 가수분해반응기내 아임계수를 초음파로 교반하는 초음파교반부; 가수분해반응기와 응축수 공급관에 의해 연결되고 생성된 아임계수를 응축수 공급관을 통해 가수분해반응기내로 공급하는 아임계수 생성부; 가수분해반응기 하부에 위치하도록 설치되어 가수분해반응기로부터 배출되는 잔사가 저장되는 잔사수거부를 포함하도록 되어 있다.
상기 초음파교반부는 가수분해반응기내에 설치되는 초음파진동자; 초음파진동자와 연결되어 전기신호에 의해 초음파진동자에 진동을 주는 초음파발진기; 초음파진동자 및 초음파발진기와 연결되어 초음파를 제어하는 진동자 스위칭 컨트롤러를 포함하도록 되어 있다.
이와 같이 본 발명은 초음파교반부에 의해 아임계수에 의해 분해대상물에 형성된 용해막을 제거하도록 되어 있어, 교반효율(기포발생을 통한 교반효과로 용해 촉진)을 향상시키고, 이를 통해 분해효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 초음파에 의해 교반현상이 발생되도록 되어 있어, 기계식 교반기의 설치에 따른 가수분해반응기의 밀폐성을 더욱 향상시키고, 구조를 단순화할 수 있을 뿐 만 아니라, 설계의 편이성을 증대시키고, 국내 상용화를 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 가수분해반응기 내부의 방사면을 원형으로 형성하여, 에너지 방사면에 의한 정재파의 생성을 억제하고 이를 통해 초음파의 교반에 따른 가수분해반응 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 초음파교반부가 20～30㎑ 의 초음파 주파수 출력에 따른 캐비테이션 현상을 일으키게 하여, 미세기포 생성 및 소멸에 따른 충격에너지 뿐 만 아니라, 초음파 자체의 방사압에 의한 교반효과 및 열작용을 동반 상승시켜, 아임계수 상태하에서 물리화학적 작용이 원활하게 일어날 수 있도록 되어 있다.
또한 본 발명은 아임계 영역하에서 발생되는 아임계수를 이용하여 난분해성 유기계폐기물을 무해하게 분해처리하도록 되어 있어, 금속 및 석류, 유리를 제외한 모든 폐기물의 분해처리가 가능하며, 이를 통해 지구환경을 지킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.
물은 1기압인 상태에서는 99.09℃에서 물이 끓게 되지만, 기압이 높이지면 물이 끓는 온도점이 올라가게 되는데 유체역학에서는 통상 액체와 기체를 유체라 표현하며, 물질은 3상이론에 따라 고체, 액체, 기체의 상태로 존재한다. 이러한 유체가 액체의 성질과 기체의 성질이 모호한 상태에 도달하게 되면 이 점을 임계점(critical point)이라 하는데 374℃의 온도와 22.1㎫의 상태를 의미한다. 이러한 임계점을 초과한 유체를 초임계수(Super critical point water)라 하며, 이 상태가 되면 상온상압시에는 생각할 수 없는 밀도와 유전율(誘電率), 이온적 용해도(溶解度), 분해력 등이 크게 증가하여 분해하기 어려운 유기계폐기물도 단시간내에 분해시켜 버리는 성질을 구비하게 된다. 반대로 이 임계점 이하인 영역 상태의 유체를 아임계수(Subcritical point water)라 하며, 아임계수가 갖는 성질을 이용하여 아임계수 반응에 의해 유기물의 분자, 예를 들어 전분과 단백질을 각각 포도당, 아미노산으로 분해하고, 저분자화 됨에 따라 고형분(고체)이 액체화된다.
상기와 같은 아임계수는 환경오염물질을 분해하고, 무해하게 처리를 하는 것이 가능하며, 아임계수가 유기물의 용해작용과 강한 가수분해작용을 가능케 하는 이유는 일반적으로 물의 수전율의 값은 80정도이나, 아임계수상태가 되면 수전율 값은 20～30 정도가 되어 기름을 녹이는 일에 사용되는 메탄올에 가깝게 되기 때문에 기름을 녹이는 성질을 가지는 것이 증가하게 된다.
또한, 아임계수의 온도영역이 250℃ 정도일 때에는 물이 대단히 큰 이온을 가지고, 수소이온과 수산화물이온에 분리되기 때문에 강한 분해력을 가지게 된다. 이러한 아임계수상태에서의 가수분해반응은 유기용매와 같이 화학물질 없이 물을 이용하기 때문에 환경에 유익하고 안전하게 폐기물의 재자원화를 가능케 한다.
본 발명은 상기와 같은 아임계수의 특성을 이용한 것으로, 화학적으로 매우 견고하고 안정되어 있는 고분자염화화합물(PCBs) 및 난분해성 유기계페기물을 아임계영역하에서 발생되는 포화수증기를 이용하여 초음파진동자에 의한 용해촉진을 통하여 20～30분 정도의 빠른 시간내에 대기오염물질의 배출없이 무해하게 가수분해 처리하도록 되어 있다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 평면구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 일측면구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 구형의 밀폐된 가수분해반응기(10); 가수분해반응기(10)에 설치되어 가수분해반응기(10)내 아임계수를 초음파로 교반하는 초음파교반부(20); 가수분해반응기(10)와 응축수 공급관(60)에 의해 연결되고 생성된 아임계수를 응축수 공급관을 통해 가수분해반응기내로 공급하는 아임계수 생성부(30); 가수분해반응기(10) 하부에 위치하도록 설치되어 가수분해반응기(10)로부터 배출되는 잔사가 저장되는 잔사수거부(40)를 포함하도록 되어 있으며, 초음파교반부(20)에 의해 초음파를 발생하여 아임계수에 의해 형성된 분해대상물의 용해막을 제거하도록 되어 있다.
상기 가수분해반응기(10)는 분해대상물 및 아임계수가 공급되는 구형의 밀폐 압력용기인 본체(11)와, 본체 상부 중앙에 설치되는 개폐구(12)와, 개폐구에 대응하여 본체 하부 중앙에 설치되는 잔사배출구(13)와, 잔사배출구(13)를 중심으로 양측에 각각 설치되는 증기배출구(14)를 포함하도록 되어 있다.
상기 본체(11)는 내부 방사면(15)이 원형을 구비하며, 일측에 형성된 분출구(16)가 응축수 공급관(60)에 의해 아임계수 생성부(30)와 연결되고, 타측에 형성된 연결구(17)에 본체내의 진공상태를 유지시키는 진공발생부(70)와 연결된다.
상기 원형의 내부 방사면(15)은 구형의 본체 내부면을 의미하며, 이러한 원형의 내부 방사면(15)은 모든 에너지의 방사에서 발생되는 정재파(Standing wave)현상이 생겨나지 않도록 하기 위한 것이다.
상기 개폐구(12)는 분해대상물을 본체(11)내로 공급하기 위한 것으로, 기어장치(18)에 의해 밀폐력이 유지되도록 결합된다. 상기 기어장치는 공지의 일반적인 밀폐수단을 사용하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 잔사배출구(13)는 분해대상물의 반응생성물인 잔사를 외부로 배출시키기 위한 것으로, 밀폐력이 유지되도록 본체 하부에 설치되고, 분해대상물의 분해완료시 시스템제어부(50)에 의해 작동되어 잔사(분해생성물)를 배출시키는 배출제어 자동밸브(19)가 설치되어 있다.
상기 증기배출구(14)는 작업완료 즉, 분해완료시 시스템제어부(50)에 의해 작동되어 본체(11)내의 고온, 고압 수증기를 외부로 배출시키는 기능을 구비한다.
상기 아임계수 생성부(30)는 물을 증온 및 증압시키는 고온고압 보일러(31)와, 고온고압 보일러(31)와 연결되어 포화수증기를 생성하는 포화수증기 발생부(32)와, 생성된 아임계수를 온도가열히터 및 고압압축펌프에 의해 증온, 증압하 는 아임계수 조절부(33)를 포함하도록 되어 있다.
상기 아임계수 조절부(33)는 아임계수의 온도와 압력을 일정하게 유지하기 위한 것으로, 설정입력된 최적의 아임계수 상태의 온도와 압력에 따라 아임계수의 감압 및 감온을 방지한다. 즉, 고온고압 보일러(31)에서 고압증기의 온도가 250℃, 압력이 18～20기압 상태인 미립자의 나노수적(nano수적(水積))을 발생시키며, 포화수증기 발생부(32)에서 발생된 포화수증기는 아임계수 조절부(33)에 의해 증온 및 증압되어 분해대상물에 최적 상태의 아임계수(응축수)를 공급하게 된다.
이때, 상기 아임계수(응축수)는 공급노즐(34)을 통해 응축수 공급관(60)으로 이동되고, 응축수공급관(60)과 연결된 분출구(16)을 통해 가수분해반응기(10)내로 분출된다.
상기와 같은 아임계수 조절부(33)는 온도가열히터(331) 및 고압압축펌프(332)로 구성되는 아임계수조절부(33)을 포함하여 구성되고, 설정된 온도 및 압력을 유지시키기 위한 자동조절부(333) 및 작동 버튼부(334)가 포함된다.
즉, 상기 아임계수 생성부(30)는 고온고압의 전기보일러(31)의 작동에 따라 보통 상태의 물을 고온 고압의 아임계수(포화수증기)로 포화수증기발생부(32)가 생성시키면 최적의 아임계수 상태를 유지하기 위하여 아임계수조절부(33)에 속해 있는 온도가열히터 및 고압압축펌프가 작동하게 되면, 설정된 온도 및 압력을 유지시키기 위한 자동조절부가 작동되어 응수축(아임계수)를 설정상태로 유지하게 되고, 작동버튼부의 작동에 의해 설정상태로 유지된 응축수는 응축수 공급노즐(34)을 통해 응축수 공급관(60)을 따라 가수분해반응기의 분출구(16)에서 본체내로 분출되어 공급된다.
또한, 상기와 같은 고온고압 전기보일러(31), 포화수증기발생부 및 아임계수 조절부는 시스템제어부(50)와 연결되어 컨트롤된다.
상기와 같이 생성되는 아임계수는 250℃ 부근에서 액체의 용해도와 기체의 확산도가 강력하게 활성화되어 염류의 용해도적이 1,000배 이상으로 급증되어 난분해성 유기계폐기물을 가속적으로 가수분해하는 동시에 강력한 산화반응에 의해 다이옥신, 폴리염화비닐페닐(PCBs)의 벤젠환까지 즉시 파괴하는 특성을 구비한다.
상기 초음파교반부(20)는 가수분해반응기(10)내에 설치되는 초음파진동자(21)와, 초음파진동자(21)와 연결되어 초음파진동자에 진동을 발생시키는 초음파발진기(22)와, 초음파진동자(21) 및 초음파발진기(22)와 연결되어 초음파를 제어하는 진동자 스위칭컨트롤러(23)를 포함하도록 되어 있다.
상기 초음파진동자(21)는 가수분해반응기(10)내 하부에 위치하도록 다수개가 설치되어 있으며, 초음파발진기(22)는 초음파진동자(21)와 연결되어 가수분해반응기(10) 외측에 위치하도록 설치되어 있다.
상기 진동자 스위칭컨트롤러(23)는 가수분해반응기(10) 외측에 설치되어 초음파 발진기(22)에서 발진된 초음파가 초음파진동자(21)로부터 약 20～30㎑의 주파 수로 출력되도록 제어하여 최적의 교반효과(기포발생을 통한 교반효과로 용해촉진)를 유지시키고, 가수분해반응기(10)내에 다수개 설치된 다종류의 초음파진동자(21)를 각각 동작시키거나, 번갈아 동작시켜 자유조합에 의한 가수분해 최적조건을 형성한다.
상기 초음파 주파수는 5㎑ 이하에서는 주파수에 관계없이 캐비테이션을 일으키는 음의 강도는 일정하나, 10㎑이상에서는 필요한 음의 강도가 점점 커지며 100㎑ 이상에서는 아주 커지게 된다. 주파수가 높을 수록 더 높은 파워(음의 강도)가 요구되는 이유는 주파수가 높을 수록 기포가 충분히 커질 수 있는 시간적인 여유가 점점 줄어들기 때문이다. 본 발명은 상기와 같은 주파수대에 따른 캐비테이션의 특성을 고려하여, 약 20～30㎑ 대의 주파수를 통해 가장 효율적인 캐비테이션을 발생시키도록 되어 있다.
이와 같은 주파수대의 출력은 계속적으로 가수분해반응을 가능하게 하여 분해대상물을 20～30분내에 무해하게 완전 분해처리하게 된다. 또한, 20～30㎑ 주파수대에서 초음파진동자를 통해 나오는 진동은 초당 약 20,000～30,000번 가까운 파장을 갖게 되는데, 이 파장이 캐비테이션 현상을 일으키게 된다.
상기 캐비테이션 현상은 초음파의 에너지가 용액중에 전파될 때 초음파의 압력에 의해 미세기포가 생성되고 소멸되는 현상으로 매우 큰 압력(수십기압에서 수천기압)과 고온(수백도에서 수천도)를 동반하게 되며, 본 발명에 따른 가수분해반응기내에서 실제로, 캐비테이션에 의한 충격에너지에 더하여 초음파 자체의 방사압 에 의한 교반효과, 열작용 등이 상승작용을 일으켜 큰 압력을 발생시킴과 동시에 순간적인 고열을 일으켜, 아임계수(응축수) 상태하에서 여러가지 물리화학적 작용을 일으키는 원동력이 된다.
또한, 본 발명은 가수분해반응기(10) 내부에 설치된 다수개의 초음파진동자(21)를 통하여 동시에 방사하여, 정재파 형성방해 및 정재파에 의해 초음파의 방사면이 침식되는 에로젼(Erosion)현상을 방지하고, 균일한 캐비테이션 분산효과를 갖도록 하기 위하여 다주파 방식으로 이루어져 있다.
일예로써, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 가수분해반응기 본체(11)내 하부 4곳에 초음파진동자(21)를 설치하고, 가수분해반응기 본체(11) 외측 하부 4곳에 진동자 스위칭컨트롤러(23)를 장착하여 가수분해반응기 본체(11) 외부 4곳에 설치된 초음파발진기(21)에서 발진된 초음파가 진동자 스위칭컨트롤러(23)를 거쳐 최적의 교반효과(기포발생을 통한 교반효과로 용해촉진)를 유지하기 위한 초음파를 초음파 진동자로 부터 약 20㎑～30㎑의 주파수로 출력하게 되며, 상기 초음파 진동자는 20～30㎑ 주파수 중 한 대역의 하나 이상의 주파수를 갖는 초음파를 발생하게 된다.
상기 잔사 수거부(40)는 가수분해반응기의 잔사배출구(13) 하부에 위치하도록 설치되는 것으로, 가분수분해반응기의 본체를 지지하는 본체지지대(41)와, 상기 본체지지대(41) 내측에 위치하도록 또한 잔사배출구(13) 하부에 위치하도록 설치되는 잔사 수거대(42)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 개폐구(12)와 연결된 기어장치(18)를 통해 가수분해반응기(10)를 밀폐시키고, 본체(11)의 진공상태를 유지하기 위한 진공발생부(70)가 본체(11)에 연결설치되며, 본체(11)내 하부에 다주파 방식의 초음파 방사를 위한 다수개의 초음파 진동자(21)가 설치되고, 본체 다리(80) 끝부분에 초음파발진기(22)가 설치되며, 초음파 컨트롤을 위한 진동자 스위칭컨트롤러(23)가 연결되어 설치된다.
또한, 가수분해반응기(10)의 본체(11) 하부에는 본체 지지대(41)가 설치되고, 본체 하부 중앙에 잔사배출구(13)가 설치되며, 그 밑에 잔사수거대(42)가 설치되고, 본체 하부 양쪽 두 곳에 증기배출구(14)가 설치되며, 잔사배출구(13)에 연결되도록 배출제어 자동밸브(19)가 설치되도록 되어 있다.
이하, 본 발명의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 가수분해반응기 본체 상측에 설치된 개폐구를 열어 분해처리 위한 사전단계에서 물리적인 균일처리 및 파쇄 처리된 유기계폐기물을 투입한 다음, 개폐구를 완전밀폐하고, 시스템제어부에서 진공발생장치, 아임계수 생성부를 작동시켜 발생된 응축수(아임계수)를 응축수 공급노즐에서 분사시켜 응축수 공급관을 따라 응축수 분출구에서 가수분해반응기 본체내로 분출시키고,
초음파 발진기에서 발진된 초음파를 진동자 스위칭컨트롤러에서 통제한 후, 초음파진동자를 통해 방사하여 캐비테이션 현상을 유도함으로써, 기포발생을 통한 교반효과로 분해대상물의 주위를 둘러싼 아임계수 용해막을 제거하여 가수분해반응을 매우 빠른 속도로 진행시킨다.
즉, 캐비테이션 현상으로 발생된 기포는 매우 빠른 속도로 아임계수가 유기계폐기물의 표면에 침투할 수 있는 공간을 계속적으로 형성시킨다. 이때, 엄청난 폭발력과 충돌로 높은 밀도를 가진 충돌 수분자는 통상 수증기의 수 천배 이상의 충돌로 화학적으로 매우 견고한 구조를 가진 염소원자의 대부분이 분리되고, 다시 PCBs(폴리염화비페닐)의 벤젠환을 포함한 분자구조를 완전히 분해하게 되며, 20～30분 정도의 시간으로 많은 난분해성유기계폐기물이 처리된다.
또한, 가수분해반응기 분체에서 발생되는 소량의 물은 하부의 증기배출구를 통해 외부로 배출되며, 시스템제어부에서 분해생성물의 최종상태가 확인되면 자동으로 작업완료 신호가 울리면서 고온고압 보일러의 작동이 자동으로 정지되며, 가수분해반응기 본체의 고온, 고압 수증기를 증기배출구를 통해 배출시킨 후, 배출제어자동밸브가 열리면서 잔사(분해생성물)가 잔사배출구를 통해 잔사수거대로 배출되어 쌓이게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 평면구성을 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 일측면구성을 보인 예시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(10) : 가수분해 반응기 (11) : 본체
(12) : 개폐구 (13) : 잔사배출구
(14) : 증기배출구 (15) : 내부 방사면
(16) : 분출구 (17) : 연결구
(18) : 기어장치 (19) : 배출제어 자동밸브
(20) : 초음파교반부 (21) : 초음파진동자
(22) : 초음파발진기 (23) : 진동자 스위칭컨트롤러
(30) : 아임계수 생성부 (31) : 고온고압 보일러
(32) : 포화수증기 발생부 (33) : 아임계수 조절부
(34) : 공급노즐 (40) : 잔사수거부
(41) : 본체지지대 (42) : 잔사수거대
(50) : 시스템제어부 (60) : 응축수 공급관
(70) : 진공발생부 (80) : 본체 다리
Claims (10)
- 구형의 밀폐된 가수분해반응기;가수분해반응기에 설치되어 가수분해반응기내 아임계수를 초음파로 교반하는 초음파교반부;가수분해반응기와 응축수 공급관에 의해 연결되고 생성된 아임계수를 응축수 공급관을 통해 가수분해반응기내로 공급하는 아임계수 생성부;가수분해반응기 하부에 위치하도록 설치되어 가수분해반응기로부터 배출되는 잔사가 저장되는 잔사수거부;를 포함하고,상기 가수분해반응기는 분해대상물 및 아임계수가 공급되는 구형의 밀폐 압력용기인 본체와, 본체 상부에 설치되는 개폐구와, 개폐구에 대응하여 본체 하부에 설치되는 잔사배출구와, 잔사배출구를 중심으로 양측에 각각 설치되는 증기배출구를 포함하여 구성되어,초음파교반부에 의해 초음파를 발생하여 아임계수에 의해 형성된 분해대상물의 용해막을 제거하는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
- 삭제
- 청구항 1 에 있어서;상기 본체는 내부 방사면이 원형을 구비하는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
- 청구항 1 에 있어서;상기 잔사배출구에는 시스템제어부에 의해 작동되어 잔사(분해생성물)를 배출시키는 배출제어 자동밸브가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
- 청구항 1 에 있어서;상기 아임계수 생성부는 증온 및 증압시키는 고온고압 보일러와,고온고압 보일러와 연결되어 포화수증기를 생성하는 포화수증기 발생부와,포화수증기 발생부에 의해 생성된 아임계수를 온도가열히터 및 고압압축펌프에 의해 증온, 증압하여 설정값으로 유지하는 아임계수 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
- 청구항 1 에 있어서;상기 초음파교반부는 가수분해반응기내에 설치되는 초음파진동자와, 초음파진동자와 연결되어 전기신호에 의해 초음파진동자에 진동을 주는 초음파발진기와, 초음파진동자 및 초음파발진기와 연결되어 초음파를 제어하는 진동자 스위칭컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
- 청구항 6 에 있어서;상기 초음파 교반부는 20～30㎑ 주파수를 구비하는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
- 청구항 1 에 있어서;상기 잔사배출부는 가분수분해반응기의 본체를 지지하는 본체지지대와, 상기 본체지지대 내측에 위치하도록 또한 잔사배출구 하부에 위치하도록 설치되는 잔사수거대를 포함하는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
- 청구항 6 에 있어서;상기 초음파 진동자는 20～30㎑ 주파수 중 한 대역의 하나 이상의 주파수를 갖는 초음파를 발생하는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
- 청구항 6 또는 청구항 9 에 있어서;상기 초음파 진동자는 다수개의 초음파 진동자가 동시 동작되거나, 다수개의 초음파 진동자가 번갈아 동작되는 것을 특징으로 하는 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090062507A KR101109260B1 (ko) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090062507A KR101109260B1 (ko) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110005021A KR20110005021A (ko) | 2011-01-17 |
| KR101109260B1 true KR101109260B1 (ko) | 2012-01-30 |
Family
ID=43612323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090062507A KR101109260B1 (ko) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101109260B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104587877A (zh) * | 2013-10-31 | 2015-05-06 | 无锡华臻新能源科技有限公司 | 锂离子电池电极浆料的超声搅拌装置 |
| KR102524832B1 (ko) * | 2022-09-08 | 2023-04-24 | 이앤드아이코리아 주식회사 | 아임계 폐기물 처리 장치 |
| KR102524834B1 (ko) * | 2022-10-14 | 2023-04-24 | 이앤드아이코리아 주식회사 | 이동형 모듈 타입 아임계 폐기물 처리 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004267890A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Takenaka Komuten Co Ltd | 反応容器の残渣除去方法およびその装置 |
| KR100820169B1 (ko) * | 2007-07-06 | 2008-04-08 | 주식회사 도하인더스트리 | 아임계수(亞臨界水)에 의한 난분해성(難分解性) 유기계폐기물의 무해화 처리 장치 |
-
2009
- 2009-07-09 KR KR1020090062507A patent/KR101109260B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004267890A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Takenaka Komuten Co Ltd | 反応容器の残渣除去方法およびその装置 |
| KR100820169B1 (ko) * | 2007-07-06 | 2008-04-08 | 주식회사 도하인더스트리 | 아임계수(亞臨界水)에 의한 난분해성(難分解性) 유기계폐기물의 무해화 처리 장치 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104587877A (zh) * | 2013-10-31 | 2015-05-06 | 无锡华臻新能源科技有限公司 | 锂离子电池电极浆料的超声搅拌装置 |
| KR102524832B1 (ko) * | 2022-09-08 | 2023-04-24 | 이앤드아이코리아 주식회사 | 아임계 폐기물 처리 장치 |
| KR102524834B1 (ko) * | 2022-10-14 | 2023-04-24 | 이앤드아이코리아 주식회사 | 이동형 모듈 타입 아임계 폐기물 처리 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110005021A (ko) | 2011-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gogate | Cavitational reactors for process intensification of chemical processing applications: a critical review | |
| KR101109260B1 (ko) | 아임계수와 초음파 방사에 의한 유기계폐기물 리사이클링 기계장치 | |
| KR100820169B1 (ko) | 아임계수(亞臨界水)에 의한 난분해성(難分解性) 유기계폐기물의 무해화 처리 장치 | |
| KR101472883B1 (ko) | 고효율 유기성 폐기물 처리장치 | |
| JP2002172389A (ja) | 有機性廃液の超音波処理装置 | |
| JP2009022941A (ja) | 液状物質を処理する噴気式超音波照射装置及びシステム | |
| KR102105197B1 (ko) | 초음파를 이용한 슬러지 처리장치 | |
| JP6256961B1 (ja) | 有機性廃棄物処理装置及び有機性廃棄物処理方法 | |
| JP2004321855A (ja) | 材料変換処理システム、材料変換処理方法およびこれらによる処理済み材料から成型される発熱成型体 | |
| KR101879671B1 (ko) | 스컴제거 및 하부 침적물 생성방지가 가능한 혐기성 소화조 장치 | |
| KR101712166B1 (ko) | 유기성 폐기물 가용화 및 감량화 장치 및 방법 | |
| KR20160089818A (ko) | 고형 폐기물 자원회수장치 | |
| KR20230150984A (ko) | 유기계 폐기물 처리장치 및 유기계 폐기물 처리 시스템 | |
| KR20210029970A (ko) | 난 선별성 난 분해성이종 폐기물을 효과적으로 분해시키는 고효율의 진공증열반응처리장치 | |
| JP2001300524A (ja) | 難分解性有機物の分解方法 | |
| US20180117648A1 (en) | Waste material treatment apparatus and waste material treatment method | |
| KR20030090362A (ko) | 수처리를 위한 오존-초음파분해 조합 방법 및 장치 | |
| JP2021090915A (ja) | 亜臨界水又は超臨界水を用いた有機廃棄物の分解処理システム | |
| WO2016038724A1 (ja) | バイオマスガス化システムおよびバイオマスガス化方法 | |
| JP2001300523A (ja) | 難分解性有機物の分解方法 | |
| KR101169378B1 (ko) | 혐기성 소화조의 슬러지 분쇄장치 및 이를 구비한 슬러지감량장치 | |
| JP2001300526A (ja) | 難分解性有機物の分解方法および装置 | |
| JP2004049938A (ja) | 汚泥処理装置と方法 | |
| JP2001300527A (ja) | 難分解性有機物の分解方法および装置 | |
| WO2023286525A1 (ja) | プラスチック油化装置及び方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141223 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160105 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170110 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180110 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190116 Year of fee payment: 8 |