KR101691411B1 - 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 생활폐기물 및 산업폐기물로부터 SRF(Solid Refuse Fuel)를 제조하는 과정에서 발생되는 잔재물과, Bio-SRF를 제조하는 과정에서 발생되는 잔재물들처럼 무기물, 고함수 물질, 혼합 수지류, 고무류, 섬유류와 식물성 등으로 이루어져 있어 수분함량과 혼재도가 높은 혼합폐기물들 최종 폐기전에 재처리하여 연료화 효율을 현격히 증대시키도록 한 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 생활폐기물 및 산업폐기물로부터 SRF(Solid Refuse Fuel)를 제조하는 과정에서 발생되는 잔재물과, Bio-SRF를 제조하는 과정에서 발생되는 잔재물들처럼 무기물, 고함수 물질, 혼합 수지류, 고무류, 섬유류와 식물성 등으로 이루어져 있어 수분함량과 혼재도가 높은 혼합폐기물을 최종 처분 전에 재처리하여 연료화 효율을 현격히 증대시키도록 한 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법에 관한 것이다.
생활폐기물을 처리하는 기술은 매립, 소각, 재활용이 주로 사용되고 있으나, 매립의 경우는 수도권매립지를 제외할 경우 매립연한이 12년 정도 밖에 남아 있지 않고, 소각의 경우는 음식물 분리수거 후 발열량 증가로 소각량이 감소하고 있으며, 재활용의 경우는 시설 낙후로 폐기물 처리에 한계를 보이고 있다.
이에, 이러한 전통적인 폐기물 처리 방법을 대체할 수 있는 새로운 방법들이 시도되고 있으며, 그 중 하나로 MBT(Mechanical Biological Treatment) 처리법을 들 수 있다.
MBT 처리법은 생활폐기물을 고형연료화하는 방법으로서, 주로 저위 발열량 3,500kcal 이상을 만족하는 폐합성수지류, 폐타이어, 폐합성섬유류, 폐고무류 등 가연성 고형폐기물을 원료로 하여 고형연료화하는 방법을 말한다.
또한, 산업폐기물, 즉 사업장폐기물이나 재활용선별시설을 거쳐 고형연료로 선별하고 남은 잔재물들에도 흙, 종이조각, 작은 비닐, 돌, 유리파편, 음식물, 담배꽁초 등 열효율은 낮지만 연료화할 수 있는 물질들이 남아 있으며, 선별 후 남은 이러한 잔재물들이 전체 쓰레기양의 무려 40%에 육박하고 있다.
하지만, 이들에는 함수율이 40% 이상으로서 수분이 다량 포함되어 있기 때문에 생물학적 처리공정이 결여된 일반 선별시설인 MT(Mechanical Treatment) 설비로는 처리가 불가능하다.
때문에, 이렇게 품위가 낮은 저품위의 혼합폐기물들은 매립 처리되어야 하는데 매립지 공간은 한정되어 있고, 매립한다고 하더라도 수분함량이 많아 침출수는 물론 악취 발생에 따른 환경오염의 문제가 여전히 남게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 안출된 것으로, 생활폐기물을 비롯한 각종 산업폐기물의 선별 후 잔재물, 재활용선별시설을 거친 잔재물 등 수분함량이 높은 잔재물들의 수분함량을 단시간내 낮춘 후 재선별함으로서 실제 폐기되는 양을 현저히 낮추고, 연료화 또는 재활용할 수 있는 양을 최대한 증대시키도록 한 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 생활폐기물, 각종 산업폐기물 및 재활용선별시설에서 선별되고 남은 복합성상의 폐기대상 잔재물을 수거하여 바이오 드라잉(Bio-drying) 처리하는 생물학적 처리공정(S1); 바이오 드라잉된 잔재물을 반입하여 타격 분산시키고, 입도 선별한 후 입도 미만의 것들은 자력선별하는 전처리공정(S2); 전처리된 잔재물들 중 입도 선별된 것들은 다시 성상별로 선별하여 불연물과 고형연료 대상물과 건조유기물로 분리하는 성상별 선별공정(S3);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법을 제공한다.
이때, 상기 생물학적 처리공정(S1)은 폐기대상 잔재물을 적치한 상태로 보관하여 자체 발열에 의해 건조시키는 공정인 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 전처리공정(S2)은 타격분리기의 투입호퍼로 상기 생물학적 처리공정(S1)을 거쳐 감량화된 잔재물을 밀어 넣는 투입단계; 다단스크린 망(15-30mm) 및 타격날을 구비한 타격분리기 내부에서 상기 잔재물을 타격 분리하여 선별하는 타격분리단계; 타격 분리된 입도 미만의 분리물은 이물질류로 분류하여 매립처분하고, 입도 이상의 분리물은 자력선별하여 금속류를 분리하는 자력선별단계;를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 성상별 선별공정(S3)은 상기 자력선별단계를 거친 선별 입도 이상의 분리물들을 트롬멜 선별기로 재차 선별하여 15-30mm에서 선택된 입도 이상의 분리물과 입도 미만의 분리물로 나누고, 입도 미만의 분리물들은 미세브러쉬를 회전시켜 가연물만 선택적으로 분리해내는 가연물 정밀선별장치를 통해 가연물을 따로 분리하는 트롬멜 선별 후 가연물 정밀선별단계; 상기 트롬멜 선별 후 가연물 정밀선별단계 중 트롬멜 선별을 거친 입도 이상의 분리물들은 이들을 이송시키는 다수의 디스크스크린과 그 위에 설치된 흡입기로 이루어진 흡입 선별장치를 통해 경량의 가연물만 흡입 분리하는 흡입 선별단계; 상기 흡입 선별단계에서 흡입되지 못하고 남은 분리물들을 고탄력의 레이크 봉을 회전시켜 가연물만 쓸어내어 분리하는 가연물 선별단계;를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 가연물 정밀선별장치를 통해 선별되지 않고 남은 건조유기물은 토양개량제로 활용되고; 가연물 정밀선별장치를 통해 선별되거나 혹은 흡입 선별단계와 가연물 선별단계를 통해 선별된 분리물은 고형연료 대상물로 활용되며; 상기 가연물 선별단계를 거쳐 선별되지 않고 남은 분리물은 불연물로 처리되는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 생물학적 처리 기술로 Bio-drying 공정을 적용하여 저품위 폐기물을 기계적 선별 및 회수가 용이한 수준까지 건조할 수 있어 폐기물 건조에 드는 에너지 소모율을 최소화할 수 있다.
또한, 기계적 선별 및 회수공정을 모래 등 미세 이물질 선별, 건조된 유기물 선별, 유리조각이나 철조각 등 불연성 이물질 선별 등으로 세분화시킬 수 있어 기존 단순 입도 선별에 따른 고형연료 품질 저하를 막고, 고품질의 고형연료 생산이 가능하다.
뿐만 아니라, 저함수율 및 고발열량 특성을 가지고 있는 고품위 폐기물을 혼합하여 최종 생산되는 고형연료의 품질을 개선하는 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법을 보인 예시적인 공정 플로우챠트이다.
도 2는 도 1의 플로우챠트를 이해하기 쉽게 시각화한 예시적인 공정도이다.
도 2는 도 1의 플로우챠트를 이해하기 쉽게 시각화한 예시적인 공정도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법은 크게 복합폐기물인 잔재물 수거하여 바이오 드라잉(Bio-drying) 처리하는 생물학적 처리공정(S1), 바이오 드라잉(Bio-drying)된 잔재물을 반입하여 선별하기 용이하도록 사전처리하는 전처리공정(S2) 및 전처리된 잔재물을 종류별로 분류하는 성상별 선별공정(S3)으로 이루어진다.
지금까지의 생활폐기물 혹은 각종 산업폐기물은 기계적 선별(MT) 공정을 거쳐 가연물과 비가연물로 나누고, 가연물은 파쇄하여 SRF로 활용하였으며, 비가연물은 매립 등 폐기 처분하였을 뿐만 아니라, 이들 중에서도 수분함량이 높은 폐기물들은 기껏해야 열풍을 이용한 건조방식을 도입하여 건조하고, 건조 후에도 수분함량이 떨어지지 않는 것들은 별도 처리방법이 없었기 때문에 전량 매립처분하였다.
때문에, 이들 폐기처분되는 물질들 중에는 연료화가 가능한 물질이 아직도 많이 남아있게 되는데, 이러한 분리없이 전량 폐기처분함으로써 매립장의 내구연한도 줄어 들고, 처리비용도 상승하는 등 에너지 낭비가 심하였다.
하지만, 본 발명에서는 버려지는 폐기대상 복합성상의 잔재물들 중에서 재활용가능한 성상의 폐기물들이 다량 존재함을 감안하여 이들로부터 에너지 자원화할 수 있는 회수율을 높임으로써 최종 폐기대상 물질의 비율을 전체 쓰레기 처리량 대비 현저히 줄일 수 있도록 한 것에 주된 기술적 사상이 있다.
이를 위해, 본 발명에서는 수거된 잔재물이 높은 수분함량을 가지고 있다는 점을 고려하여 먼저 생물학적 처리공정(S1)을 거친다.
이때, 상기 잔재물은 음식물 쓰레기를 비롯한 각종 생활폐기물은 물론 각종 산업현장에서 발생되는 산업폐기물, 그리고 각 지자체별로 운용하고 있는 재활용선별시설에서 선별되고 폐기대상으로 버려지는 각종 폐기물들이 복합적으로 이루어진 복합성상을 갖는 폐기물들이다.
다시 말해, 본 발명에서 설명하는 잔재물은 기존의 개념으로는 이미 매립 폐기되어야 하는 성상의 쓰레기, 즉 폐기물들이라고 보면 된다.
이러한 복합성상의 폐기물인 잔재물에는 흙, 모래, 종이조각, 비닐, 돌, 유리파편, 음식물, 담배꽁초, 철편 등 실로 다양한 성상의 쓰레기들이 포함되어 있다.
이에, 본 발명에서는 이들 잔재물의 수분함량을 낮추기 위해 전통적으로 두엄을 만드는 방식으로, 잔재물에 생분해성 유기물질이 포함되어 있음을 감안하여 적치 보관함으로써 자체 분해열에 의해 폐기물의 수분을 신속히 건조시키도록 처리하는데, 이를 바이오 드라잉(Bio-drying) 처리라하며, 본 발명에서는 생물학적 처리공정(S1)이 이에 속하게 된다.
이때, 유기물에 포함된 당, 지질, 단백질, 셀룰로스 등이 발효열, 즉 산화열에 의해 자연건조되면서 수분이 급속히 제거되게 되는데, 이를 통해 감량화도 가능하다.
이것이 가능한 이유는 적치된 유기성 폐기물들이 분해되면서 정치단계를 거쳐 호산균, 젓산균, 누룩균, 고열균 등의 균체가 증식되면서 성장단계로 진행된 다음 고열단계를 거쳐 최대 80℃까지 발열하게 되므로 이 과정에서 수분이 대부분 증발되어 사라지게 된다.
이와 같은 과정을 거치게 되면 대략 40%의 함수율이 25% 이하로 떨어지게 되고, 동시에 감량화가 가능하게 되며, 연료화를 위해 유용성분을 회수하기 쉬운 상태가 된다.
한편, 상기 전처리공정(S2)은 생물학적 처리공정(S1)을 거친 잔재물을 튜얼타입의 타격식 분리기(미도시)로 투입하여 기계선별을 위해 사전처리하는 공정이다.
이러한 전처리공정(S2)은 투입단계, 타격분리단계, 자력선별단계로 이루어진다.
상기 투입단계는 상기 타격분리단계에서 사용되는 타격분리기의 입구에 형성된 투입호퍼로 생물학적 처리공정(S1)을 거쳐 감량화된 잔재물을 밀어 넣는 단계이다.
그리고, 상기 타격분리단계는 투입호퍼를 통해 투입된 잔재물을 튜얼 타격기가 타격하여 하방으로 이송시키면서 복합성상의 저품위 혼합폐기물들 각각의 표면에 고착되어 있던 물질들을 분리함과 동시에 타격에 넓게 분산시키도록 하는 단계이다.
좀 더 구체적으로, 다단스크린 망(15-30mm) 및 타격날을 이용하여 혼합폐기물에 붙어 있는 이물질, 즉 매립대상 폐기물로서 주로 토사, 자기류, 연탄재, 음식물류, 유리류 등과 같이 고형연료 제조시 SRF의 품질을 저하시키는 물질들을 털어내는데 활용된다.
그러면, 혼합폐기물 중에는 철을 비롯한 금속 물질들이 자연스럽게 분리되며, 또한 흙, 모래 혹은 서로 겹쳐져 있던 것들이 분리되게 된다.
여기에서, 20mm 미만의 분리물은 최종 매립처분될 이물질류로 스크린을 통해 최종 분리하고, 20mm 이상의 분리물들만 자력선별기로 이송한다.
이것은 20mm 미만의 분리물들은 대부분 흙 또는 모래, 기타 불연물들이 대부분이어서 이들은 연료화가 불가능하고, 재활용도도 떨어지므로 최종 매립 처분함이 바람직하다. 때문에, 기존에 비해 매립 처분할 양이 현저히 줄어드는데, 본 발명이 목표하는 바는 전체 잔재물의 15% 이하로 줄이도록 한 것이다.
이후, 20mm 이상의 분리물들은 자력선별단계를 거치는데, 이렇게 분리된 복합성상의 혼합폐기물(=분리물)들이 자력선별기를 통과하면서 금속 물질들만 자석에 흡착되어 분리 제거됨으로써 연료화 효율을 높일 수 있게 되며, 이들 중에서 유가금속들은 재회수하여 유용하게 활용할 수 있을 것이다.
이어, 성상별 선별공정(S3)을 거치게 된다.
상기 성상별 선별공정(S3)은 앞서 설명한 선행 공정들에서 최종 분리되지 않고 남은 분리물을 트롬멜 선별 후 가연물 정밀선별단계, 흡입 선별단계, 가연물 선별단계를 거쳐 불연물, 고형연료 대상물, 건조유기물로 최종 분리하는 공정이다.
이때, 상기 트롬멜 선별 후 가연물 정밀선별단계는 분리물을 다시 한번 20mm를 기준으로 그 이상과 미만으로 입도 분리하는 드럼형 선별기이며 구멍 막힘 방지를 위해 내부에 러버가 부착된 트롬멜을 이용하여 선별하고, 이 중에서 20mm 미만의 분리물들은 미세브러쉬를 회전시켜 가연물만 선택적으로 분리해내는 가연물 정밀선별장치를 통해 가연물을 따로 분리하는 단계이다.
상기 트롬멜 선별 후 가연물 정밀선별단계 중 트롬멜 선별을 거친 20mm 이상의 것들은 흡입 선별단계로 이송되고, 20mm 미만의 것들 중 가연물 정밀선별된 가연물들은 고형연료 대상물로 분류되어 고형연료 제조에 활용되며, 가연물로 정밀선별되지 못한 것들은 건조유기물로 분류된다.
여기에서, 상기 건조유기물의 경우에는 성상에 따라 고형연료에 혼합하여 사용하거나 혹은 토양개량제로 활용될 수 있다.
그리고, 상기 흡입 선별단계는 흡입 선별장치를 이용하여 선별하는 것으로, 상기 흡입 선별장치는 다수의 디스크를 이용한 디스크스크린과, 그 위에 설치된 흡입기로 이루어지며, 디스크스크린을 이동하는 것들 중 15-30mm, 예를 들어 20mm 이상의 것들 중 경량의 가연물, 즉 비닐, 플라스틱, 종이류 등은 쉽게 부상되므로 이를 빨아 들여 분리하는 단계로서, 분리된 경량의 가연물들은 고형연료 대상물로 분류된다.
아울러, 흡입 선별단계에서 선별되지 못한 20mm 이상의 혼합폐기물은 가연물 선별장치로 이송되어 가연물 선별단계를 거친다.
이때, 상기 가연물 선별단계는 저품위 혼합폐기물 중 가연물을 최종적으로 회수하는 단계로서, 컨베이어를 타고 이송되는 저품위 혼합폐기물 위에서 고탄력의 레이크 봉이 회전하면서 싸리빗자루질 하듯이 쓸어내도록 구성된 가연물 선별장치를 통해 경량이 아닌 비닐, 플라스틱, 포장재, 종이류, 목재류, 고무 등의 가연물을 선별하게 된다.
그러면, 선별된 가연물은 고형연료 대상물로 분류되고, 선별되지 못한 것들은 불연물로 분류되게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법은 지금까지 무관심했고, 또한 관심이 있었더라도 높은 수분함량 때문에 처리하기 어려웠던 각종 잔재물, 즉 생활폐기물 처리시설이나 재활용폐기물 선별시설, 산업폐기물 연료화시설 등에서 처리하지 못하고 필히 매립처리하기 위해 폐기물로 분류된 저품위 혼합폐기물들을 다시한번 더 정밀 선별하여 실제 매립량을 대폭 감소시킴으로써 비용을 절감하고, 에너지자원화에 도움이 되며, 매립지 부족현상도 극복할 수 있는 매우 유용한 기술적 특징을 지니고 있다.
S1: 생물학적 처리공정
S2: 전처리공정
S3: 성상별 선별공정
S2: 전처리공정
S3: 성상별 선별공정
Claims (5)
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- 생활폐기물, 각종 산업폐기물 및 재활용선별시설에서 선별되고 남은 복합성상의 폐기대상 잔재물을 수거하여 바이오 드라잉(Bio-drying) 처리하는 생물학적 처리공정(S1); 바이오 드라잉된 잔재물을 반입하여 타격 분산시키고, 입도 선별한 후 입도 미만의 것들은 자력선별하는 전처리공정(S2); 전처리된 잔재물들 중 입도 선별된 것들은 다시 성상별로 선별하여 불연물과 고형연료 대상물과 건조유기물로 분리하는 성상별 선별공정(S3);으로 이루어진 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법에 있어서,
상기 전처리공정(S2)은 타격분리기의 투입호퍼로 상기 생물학적 처리공정(S1)을 거쳐 감량화된 잔재물을 밀어 넣는 투입단계; 다단스크린 망(15-30mm) 및 타격날을 구비한 타격분리기 내부에서 상기 잔재물을 타격 분리하여 선별하는 타격분리단계; 타격 분리된 입도 미만의 분리물은 이물질류로 분류하여 매립처분하고, 입도 이상의 분리물은 자력선별하여 금속류를 분리하는 자력선별단계;를 더 포함하고,
상기 성상별 선별공정(S3)은 상기 자력선별단계를 거친 선별 입도 이상의 분리물들을 트롬멜 선별기로 재차 선별하여 15-30mm에서 선택된 입도 이상의 분리물과 입도 미만의 분리물로 나누고, 입도 미만의 분리물들은 미세브러쉬를 회전시켜 가연물만 선택적으로 분리해내는 가연물 정밀선별장치를 통해 가연물을 따로 분리하는 트롬멜 선별 후 가연물 정밀선별단계; 상기 트롬멜 선별 후 가연물 정밀선별단계 중 트롬멜 선별을 거친 입도 이상의 분리물들은 이들을 이송시키는 다수의 디스크스크린과 그 위에 설치된 흡입기로 이루어진 흡입 선별장치를 통해 경량의 가연물만 흡입 분리하는 흡입 선별단계; 상기 흡입 선별단계에서 흡입되지 못하고 남은 분리물들을 고탄력의 레이크 봉을 회전시켜 가연물만 쓸어내어 분리하는 가연물 선별단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 가연물 정밀선별장치를 통해 선별되지 않고 남은 건조유기물은 토양개량제로 활용되고; 가연물 정밀선별장치를 통해 선별되거나 혹은 흡입 선별단계와 가연물 선별단계를 통해 선별된 분리물은 고형연료 대상물로 활용되며; 상기 가연물 선별단계를 거쳐 선별되지 않고 남은 분리물은 불연물로 처리되는 것을 특징으로 하는 저품위 혼합폐기물 정밀 선별 처리방법.
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