KR101764798B1 - 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템 - Google Patents

폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템은 폐형광램프를 공급하는 형광램프 공급단계와. 공급된 상기 형광램프를 파쇄장치를 이용하여 파쇄하는 파쇄단계와, 파쇄된 상기 형광램프를 초음파 세정장치를 이용하여 습식 초음파 세척할 수 있도록 한 초음파 세정단계와, 세정된 상기 형광램프에서 세정수를 제거하는 탈수단계와, 상기 탈수단계에서 세정수가 제거된 형광램프를 건조할 수 있도록 한 건조단계 및 상기 초음파 세정단계와 탈수단계에서 사용된 세정수와 상기 파쇄단계 건조단계 등에서 발생되는 형광물질 및 분진을 포집하여 재활용할 수 있도록 재활용단계를 포함하는 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템이 제공된다.

Description

폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템{Hybrid eco-friendly recycling system of waste fluorescent lamp}
본 발명은 폐형광램프의 처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 발생장치를 이용하여 기존 건식처리 방법의 취약점인 처리 시간 및 처리 단가를 절감할 수 있도록 하는 동시에 재활용 처리시 발생되는 폐수 및 수은 가스를 안정적으로 처리할 수 있도록 한 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 실생활에서부터 산업체 전반에 걸쳐 사람들의 출입이 있는 장소 및 특정장소에서는 에너지 효율이 높고 발열량이 적은 형광램프가 매우 광범위하게 사용되고 있다.
이러한, 형광램프는 자외선을 가시광선으로 변화시켜주는 형광물질을 유리에 도포하고 아르곤, 네온, 크립톤 등의 불활성 가스와 미량의 수은이 포함된 가스를 200~400pascal 압력으로 봉입을 시킨 다음 텅스텐 코일 등으로 만들어진 필라멘트를 통해 가정용 및 산업용 전력을 이용하여 쉽게 가시광선을 발생시킬 수 있어 실생활에서 유용하게 사용되고 있다.
통상, 상술한 형광램프는 그 형상과 용도에 따라 종류가 매우 다양하며, 현재 재활용이 가능한 형광등은 크게 직관형 형광램프(FL), 환형 또는 원형 형광램프(FCL), 콤펙트형 형광램프(FPL)이 있다. 각각의 크기, 중량, 규격 및 제조기술 등이 상이하며, 그에 따른 베이스의 크기 및 규격 등도 상이하다.
형광램프에는 인체 및 환경에 노출될 경우 해가 될 수 있는 유해물질이 포함되어 있으며, 재활용이 가능한 금속류 및 유리류가 함께 포함되어 있어 전 세계적으로 환경에 영향을 미치지 않도록 재활용 및 처리하는 기술 개발이 다양한 접근 방법을 통해 진행중이다.
따라서, 국내 및 해외의 폐형광램프 재활용 및 처리 기술을 살펴보면 대부분 건식처리기술을 통해 폐형광등을 처리하는 것이 보편화 되었다.
전술한 건식처리기술은 파쇄장치를 이용하여 폐형광램프를 파쇄한 후 형광물질이 점착되어 있는 유리파편을 가열장치를 이용하여 300°이상 가열하여 수은 등을 증발시켜 형광물질을 분리한 후 재활하도록 한 기술이다.
그러나, 상술한 종래의 건식처리기술은 유리파편(파쇄유리)를 가열하기 위한 가열장치를 구동시키기 위한 연료 및 가스 등을 지속적으로 소모해야 함으로 처리 단가가 상승되는 단점과 함께, 안정화 처리에 필요한 처리 시간이 길어지는 단점이 있다.
또한, 폐형광등 처리 기술로 습식처리기술이 있다. 습식처리기술의 주요 기술은 박리액 및 특정 용액을 사용하여 폐형광등내에 도포된 형광물질 만을 박리 및 용해시키는 기술이다. 이는 박리액 및 특정 용액의 사용에 있어서 관리 비용 및 처리 비용이 상승하고 다양한 규격 및 사이즈를 가지는 폐형광등 처리가 어렵고 처리 용량에 제한이 크며, 설치 비용이 큰 단점이 있다.
따라서, 본 출원인은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결할 수 있도록 한 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템을 강구하게 되었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐형광램프를 처리함에 있어 기존의 건식처리 기술의 긴 공정시간 및 습식처리기술의 폐수 발생과 관리 비용의 상승을 통한 처리비용의 상승 등의 단점을 보안하여 처리 시간이 짧고, 폐수가 없으며, 낮은 관리 비용 등의 효율적인 폐형광램프의 재활용 및 안정적인 처리가 가능한 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템은 폐형광램프를 공급하는 형광램프 공급단계와. 공급된 상기 형광램프를 파쇄장치를 이용하여 파쇄하는 파쇄단계와, 파쇄된 상기 형광램프를 초음파 세정장치를 이용하여 습식 초음파 세척할 수 있도록 한 초음파 세정단계와, 세정된 상기 형광램프에서 세정수를 제거하는 탈수단계와, 상기 탈수단계에서 세정수가 제거된 형광램프를 건조할 수 있도록 한 건조단계 및 상기 초음파 세정단계와 탈수단계에서 사용된 세정수와 상기 파쇄단계 건조단계 등에서 발생되는 형광물질 및 분진을 포집하여 재활용할 수 있도록 재활용단계를 포함하는 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템은 초음파 발생장치를 이용하여 형광물질과 폐형광램프를 분리하는 습식처리방식과, 자유낙하에너지를 이용해 엔드캡을 분리한 후 폐형광램프를 파쇄할 수 있도록 하는 등 건식 처리방식을 포함한 하이브리드 방법으로 폐형광램프를 안정적으로 처리할 수 있는 이점과 함께 처리시간 및 처리 단가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템의 처리공정도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템의 폐형광램프 공급단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용된 엔드캡 커팅단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 사용된 파쇄장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 사용된 초음파 세정장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 초음파 세정장치의 변경예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 사용된 탈수장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 사용된 건조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 건조장치의 변경예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 사용된 제2파쇄장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 사용된 선별장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 사용된 제2초음파 세정단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 사용된 집진장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 사용된 저장조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 사용된 고액분리기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 도 15의 고액분리기의 변경예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 사용된 진공가열부를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다
본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템은 초음파 발생장치를 이용하여 폐형광램프 유리와 형광 물질 분말을 분진 없이 분리할 수 있도록 하는 습식 공정을 행할 수 있도록 함으로써, 안정적으로 폐형광을 처리할 수 있는 동시에 처리 시간 및 처리 단가를 절감할 수 있다.
통상 형광램프는 직선형태로 이루어진 직관형 형광램프와, 직선형태가 아닌 비직관형 형광램프로 구분되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템은 상술한 직관형 및 비직관형의 폐형광램프를 모두 처리할 수 있는 시스템이다
우선, 직관형 폐형광램프의 처리 공정을 살펴보면, 폐형광램프를 공급하는 형광램프 공급단계(S10)와, 공급된 폐형광램프의 엔드캡을 절단하는 엔드캡 컷팅단계(S20)와, 엔드캡이 컷팅된 폐형광램프를 파쇄하는 파쇄단계(S30)와, 습식 초음파를 이용해 세척 및 형광물질을 분리하는 초음파 세정단계(S40)와, 세정된 폐형광램프를 탈수하는 탈수단계(S50) 및 건조단계(S60)와 사용된 세정수를 재활하는 재활단계(S70)를 포함할 수 있다.
폐형광램프의 공급단계(S10)는 수거된 폐형광램프(L)를 컨베이어(112)를 이용하여 후술하는 엔드캡 컷팅단계(S20)의 엔드캡 커팅기(120)로 이송시키는 단계이다.
통상 폐형광램프(L)는 전용 수거함에 수납된 상태에서 운반되며, 이렇게 운반된 폐형광램프(L)는 투입호퍼(111)를 통해 투입되어 컨베이어(112)를 통해 이송된다.
이때, 상기 컨베이어(112)는 폐형광램프(L)가 안정적으로 운반될 수 있도록 하는 동시에 순차적으로 공급이 가능하도록 컨베이어(112) 상에 도 2에 도시된 바와 같이, 폐형광램프(L)가 수납될 수 있도록 한 수납홈(113)이 형성된다.
엔드캡 커팅단계(S20)는 상술한 컨베이어(112)를 통해 이송된 폐형광램프(L)의 양 끝단에 형성된 엔드캡(L1)을 절단하는 단계이다.
즉, 커팅장치(120)를 이용하여 상기 폐형광램프(L)에 포함된 플라스틱과 금속으로 이루어진 엔드캡(L1)을 절단하여 엔드캡(L1)과 유리를 분리하는 것으로, 상기 커팅장치(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 수용공간을 갖는 케이싱(122)과, 상기 컨베이어(112)에 수납된 폐형광램프(L)의 규격 및 사이즈를 센싱할 수 있도록 한 센서(123)와, 엔드캡(L1)을 절단할 수 있도록 한 커팅기를 포함할 수 있다.
케이싱(122)은 내부에 수용공간을 갖는 함체 형상으로 형성되며 상기 수용공간 내로 폐형광램프(L)가 수납된 컨베이어(112)가 이동될 수 있도록 형성된다. 이때, 상기 케이싱(122)은 엔드캡(L1)의 절단시 비산되는 먼지 및 가스가 외부로 유출되는 것을 최소화할 수 있도록 밀폐된 형태로 이루어지며, 케이싱(122) 내의 먼지 및 가스는 후술하는 재활단계(S70)의 세정식 집진장치(170)로 향하게 된다.
여기서, 상기 케이싱(122) 내의 컨베이어(112)는 하방향으로 경사지도록 형성되어 상기 경사진 곳 상에 폐형광램프(L)가 위치할 경우 컨베이어의 수납홈(113)에서 상기 폐형광램프(L)가 이격되어 자유낙하될 수 있도록 한다.
또한, 센서(123)는 상기 케이싱(122) 내를 이동하는 폐형광램프(L)의 전체 사이즈 및 위치 등을 센싱하여 후술하는 커팅기로 센싱값을 송신한다. 즉, 폐형광램프(L)의 사이즈에 맞게 커팅기의 휠(124) 위치를 조정하여 엔드캡 (L1)부분을 정확히 절단할 수 있도록 한다.
커팅기는 상기 컨베이어(112)에서 자유 낙하되는 폐형광램프(L1)의 양 끝단에 형성된 엔드캡(L1)을 절단하는 것으로, 폐형광램프(L)의 양 끝단부분 상하에 4개의 휠(124)이 위치된 상태에서 자유낙하되는 폐형광램프(L)의 힘과 휠(124)의 회전을 통해 절단되도록 한다.
이때, 상기 휠(124)의 위치는 앞서 말한 바와 같이, 센서(123)에 의해 센싱된 값을 토대로 조절될 수 있으며, 절단된 엔드캡(L1)은 자동으로 분리되어 재활단계(S70)로 향하게 된다.
또한, 상술한 엔드캡 커팅단계(S20)를 거친 폐형광램프(L)는 파쇄단계(S30)로 향하게 된다.
파쇄단계(S30)는 엔드캡(L1)이 컷팅된 폐형광램프(L)를 파쇄장치(130)를 이용하여 파쇄하는 단계로서, 엔드캡(L1)이 분리된 폐형광램프(L)를 약 10mm 크기로 파쇄하여 폐유리화하는 단계이다.
파쇄장치(130)는 상기 폐형광램프(L)가 투입될 수 있도록 한 투입호퍼(131)가 마련된 파쇄하우징(132)과, 상기 파쇄하우징(132) 내에 설치되며 상기 폐형광램프(L)를 파쇄할 수 있도록 한 파쇄롤러(134)로 이루어질 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 투입호퍼(131)를 통해 폐형광램프(L)가 파쇄하우징(132) 내로 투입되면, 상기 파쇄하우징(132) 내에 설치된 톱니형태로 이루어진 파쇄롤러(134)가 회전하면서 상기 폐형광램프(L)를 파쇄함으로써, 폐유리화 할 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 파쇄롤러(134)는 한 쌍으로 이루어지되, 평행한 상태로 위치된 상태에서 칼날이 상호 맞물리는 형태로 폐형광램프(L)를 파쇄한다.
또한, 상기 파쇄단계(134)를 거쳐 파쇄된 폐유리는 습식 초음파를 이용해 폐유리와 형광물질을 세척 및 분리하는 단계인 초음파 세정단계(S40)로 이송된다.
통상, 형광램프(형광등)의 수은은 대부분 형광물질과 화합물 형태로 존재하기 때문에 무해화 처리를 하기 위해선 형광물질을 분리해야 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 초음파를 이용하여 폐유리와 형광물질을 분리하도록 한 것이다.
즉, 초음파 발생장치(146)에서 주파수가 20KHz 이상인 초음파가 수용액으로 전달이 되면 수용액 내부에 파동이 생기게 되며, 유체역학적으로 정압(positive pressure)과 부압(negative pressure)의 발생으로 버블 형태로 된 수백 만개의 미세 공간이 형성된다.
이때, 상기 미세공간은 수 밀리초 (mili-seconds)정도의 매우 짧은 시간동안 합쳐지거나 커지면서 미세한 공간에 10만 atm 이상의 고 에너지를 가지는 충격파를 발생하게 된다.
폐유리와 형광물질은 화학적 결합이 이루어진 상태가 아니고 유리의 표면에 형광체가 도포되어 있는 형식이며, 형광체가 초음파로 발생된 고에너지를 받게 되면 물리적으로 형성된 결정들이 분쇄되어 수용액으로 분산되며, 이를 통해 유리와 형광체를 손쉽게 분리할 수 있다.
따라서, 이를 위해 본 발명의 일 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 소정의 길이를 가지며 내부에 수용공간이 형성된 것으로 일단에 폐유리가 유입될 수 있도록 유입구(141a)가 형성되고 타단에 배출구(141b)가 형성된 세정하우징(142)과, 상기 세정하우징(142) 내에 설치되며 폐유리를 이송시킬 수 있도록 한 스크류(144)와, 상기 세정하우징(142) 내에 초음파를 발생시킬 수 있도록 한 초음파 발생장치(146)와, 형광물질이 분리된 폐유리에 신수를 분사할 수 있도록 한 1차세정장치(148)로 이루어진 초음파 세정장치(140)를 이용하여 폐유리와와 형광물질을 분리하도록 하였다.
상기 세정하우징(142)은 약 7°~ 10°가량 기울어지게 위치되도록 설치되어 있으며, 기울어진 상기 세정하우징(142)의 하측 내부에는 세정수가 충진되고 상측에는 세정수가 충진되지 않게 설치된다.
따라서, 상술한 바와 같이 설치된 상기 세정하우징(142)의 유입구(141a)를 통해 폐유리를 투입하여 세정수에 잠기도록 한 다음, 상기 초음파 발생장치(146)를 구동시켜 세정수에 잠긴 폐유리에 초음파를 가하여 폐유리와 형광물질이 분리되도록 한다.
이후, 형광물질이 분리된 폐유리는 구동모터(143)에 의해 회전되는 스크류(144)를 통해 세척수에서 건져져 탈수단계(S50)로 이송되는데, 이때, 상기 세정하우징(142) 내에는 세정수에서 건져진 폐유리를 1차 세척할 수 있도록 한 1차세정장치(148)가 설치되어 있어 건져진 폐유리에 신수를 분사하는 방식으로 1차적으로 세정을 한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 초음파 세정단계(S40)를 스크류를 이용한 초음파 세정장치(140)를 사용하도록 설명하였으나, 경우에 따라선 도 6에 도시된 드래그 타입의 초음파 세정장치(140a)를 사용할 수도 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 발생장치(146a)를 이용하여 폐유리를 세정한 다음 세정하우징(142a) 내에 복수개의 드래그판(143a)이 형성된 컨베이어(144a)에 의해 세정된 폐유리가 세정수에서 건져지도록 한 다음 일측에 마련된 1차세정장치(148a)가 폐유리에 신수를 분사하는 방식으로 폐유리를 세정할 수도 있다.
이때, 상기 세정하우징(142a)은 내부에 세정수가 충진되는 것으로, 하측은 세정수가 충진되고 상측은 세정수가 충진되지 않게 형성되어 있으며, 상기 컨베이어(144a)는 일측이 상기 세정수에 잠기도록 위치되고 타측은 세정수에 잠기지 않는 위치된다.
상기 1차 세정된 폐유리는 탈수단계(S50)로 향하게 되고, 초음파 세정단계에서 사용된 세정수는 재활단계(S70)의 저장조(190)로 향하게 된다.
탈수단계(S50)는 초음파에 의해 세정된 폐유리를 2차세정한 후 표면에 잔류하는 세정수를 제거할 수 있도록 하는 단계로서 도 7은 탈수단계(S50)에 사용된 탈수장치(150)를 개시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 탈수장치(150)를 로터리 킬른타입 방식을 적용하여 폐유리를 세척한 후 표면에 잔류하는 세정수를 제거할 수 있도록 한 것으로, 탈수하우징(152)과, 상기 탈수하우징(152)의 내측에 회전가능하게 설치되는 매쉬망(154)과, 상기 폐유리에 세정수를 분사할 수 있도록 한 2차세정장치(156)를 포함할 수 있다.
즉, 원통형상으로 이루어진 탈수하우징(152) 내측에 동심원상으로 매쉬망(154)을 회전가능하게 설치하여 매쉬망(154)의 회전시 폐유리가 탈수하우징 내에서 유동될 수 있도록 한다.
이때, 상기 탈수하우징(152)과 매쉬망(154)은 하방향으로 경사지게 기울어진 형태로 설치되어 있으며, 상측에 위치된 끝단에는 상기 매쉬망(154)에 안착된 폐유리에 세정수를 분사할 수 있도록 한 2차세정장치(156)가 마련되어 있다.
상기 2차세정장치(156)는 내부에 유로가 형성된 파이프 형태의 안내봉과, 상기 안내봉의 외주면을 따라 내부의 유로와 연통되게 형성되는 복수개의 노즐로 구성되어 외부에서 공급되는 세정수가 상기 폐유리로 분사되도록 하여 폐유리에 미세하게 잔류하는 형광물질을 완전히 세정한다.
또한, 상술한 바와 같이 2차세정장치(156)에 의해 세척된 폐유리는 경사지게 설치된 탈수하우징(152) 및 매쉬망(154)에 의해 회전하면서 자유낙하되어 탈수하우징(152) 외부로 배출되고, 배출된 폐유리는 건조단계(S60)로 향하게 된다.
건조단계(S60)는 상술한 탈수단계(S50)를 거친 폐유리에 열풍을 가하여 폐유리 표면에 잔류하는 수분을 증발시킬 수 있도록 한 단계로서, 상술한 탈수단계(S50)와 유사한 로터리 킬른 타입 방식이 적용된 건조장치(160)를 이용할 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 원통형상의 건조하우징(162)과, 상기 건조하우징(162) 내측에 회전 가능하게 설치되는 원통형상의 매쉬망(164) 및 상기 건조하우징(162) 내에 열풍을 공급할 수 있도록 한 열풍장치(미도시)를 구비한 후 상기 매쉬망(164)이 회전되는 상태에서 열풍장치를 이용하여 열풍을 공급함으로써 열풍에 의해 폐유리에 잔류하는 수분을 증발시킬 수 있다.
덧붙여, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 로터리 킬른 타입의 건조장치(160)를 설명하였으나, 도 9에 도시된 바와 같이, 컨베이어 타입 방식을 적용건조장치(160a)를 사용할 수도 있다.
상기 컨베이어 타입 건조장치(160a)는 내부에 수용공간을 갖는 제2건조하우징(162a)이 구비되고, 상기 제2건조하우징(162a)의 일측에 폐유리를 투입할 수 있도록 한 호퍼(161a)가 마련된다. 또한, 상기 제2건조하우징(162a) 내에는 매쉬망으로 이루어진 컨베이어(164a)가 설치되어 있는 구성으로서, 상기 제2건조하우징(162a) 내부에 열선을 감아 가열을 하거나 또는 건조장치(160)와 동일한 열원인 별도의 열풍장치(미도시)를 통해 상기 컨베이어(164a) 상에 안착된 폐유리를 건조시킬 수 있는 구성이다.
한편, 비직관형의 폐형광램프의 경우에는 직관형 폐형광램프와는 달리 파쇄단계를 먼저 시행한다.
즉, 비직관형 폐형광램프(L)를 전용 박스로 수거한 후 전용 박스에 담긴 체로 별도의 컨베이어(미도시)를 통하거나 직접 파쇄장치(130a)로 이송을 한 다음, 전용 박스를 회전시켜 다양한 사이즈 및 종류를 가지는 비직관형 폐형광램프(L) 파쇄장치 (130a)의 호퍼(135a)에 직접 투입을 하여 파쇄할 수 있도록 한다.
상술한 비직관형 폐형광램프의 경우 매우 다양한 사이즈를 가짐으로 상술한 직관형 폐형광램프의 엔드캡 커팅단계(S20)를 행할 수 없다.
따라서, 다양한 형태를 갖는 비직관형 폐형광램프를 도 10에 도시된 제2파쇄장치(130a)의 호퍼(135a)를 통해 파쇄하우징(135) 내에 투입하면, 상기 파쇄하우징(135) 내에 설치된 컨베이어(136)를 통해 V-밀(V-mill)(137)이 폐형광램프(L)를 종류 및 크기에 상관없이 일정한 크기로 파쇄한다.
상기 V-밀(137) 방식은 사이즈를 지속적으로 축소시키면서 분해하는 방식으로서, V형상으로 위치되되 상하부가 개방되게 형성된 진동식압축판(137a) 과, 상기 진동판에 진동을 가할 수 있도록 한 진동압축공급부(137b)를 포함할 수 있다.
즉, V형상으로 이루어진 진동식압축판(137a)에 폐형광램프(L)가 유입되도록 한 후 진동압축공급부(137b)를 구동시켜 진동식압축판(137a)에 진동 및 압축이 발생되도록 함으로써, 진동식 압축에 의해 비직관형 폐형광램프(L)가 파쇄되면서 점차 하부로 배출될 수 있도록 한 것이다.
또한, 상기 제2파쇄단계(S30-1)를 거쳐 파쇄된 비직관형 폐형광램프(L)는 엔드캡(플라스틱 + 금속)과 폐유리를 분리하는 스크린 선별단계(S80)로 향한다.
스크린 선별단계(S80)는 선별장치(180)를 통해 플라스틱 및 금속을 폐유리와 분리할 수 있도록 한 것으로, 상기 선별장치(180)는 도 11에 도시된 바와 같이, 호퍼 형태의 받침부(182)와, 상기 받침부(182)의 상부에 설치되는 매쉬망(184)과, 상기 매쉬망(184)의 상측에 위치되어 수평방향으로 좌우 이동되는 것으로, 상기 폐유리에 포함된 금속을 흡착할 수 있도록 한 자력기(186)를 포함한다.
즉, 상술한 제2파쇄단계(S30-1)를 거친 파쇄된 비직관형 폐형광램프(L)를 상기 받침부(182)의 상측에 마련된 매쉬망(184)으로 공급한다. 이때, 폐유리는 상기 매쉬망(184)을 통과하여 하부로 배출되고 폐유리보다 비교적 큰 크기를 갖는 플라스틱과 금속은 상기 매쉬망(184)에 남겨지게 된다.
즉, 엔드켑을 구성하는 물질(플라스틱 및 금속류)은 압력에 대한 저항성이 높아 찌그러지거나 부분적으로 찢어지게 되지만 유리의 경우 인장능력이 없으므로 바로 파쇄가 이루어진다. 따라서, 비교적 작은 크기의 폐유리는 매쉬망(184)을 통과하여 받침부(182) 내로 유입되고, 폐유리보다 크기가 큰 플라스틱 및 금속은 매쉬망(184)에 남겨지게 된다.
이후, 자력을 발생시키는 자력기(186)를 수평방향으로 좌우 이동시켜 금속이 상기 자력기(186)에 흡착되도록 하는 방식으로 폐유리와 엔드캡을 분리할 수 있다.
이후, 분리된 폐유리는 상술한 초음파 세정단계(S40)로 향하여 세정된 다음 탈수단계(S50) 및 건조단계(S60)를 거치게 되며, 플라스틱 및 금속으로 이루어진 엔드캡은 엔드캡만을 세정할 수 있도록 한 제2초음파 세정단계(S40-1) 및 탈수단계(S50-1), 그리고 건조단계(S60-1)를 순차적으로 거치게 된다.
여기서, 도 12는 상술한 제2초음파 세정단계(S40-1)의 초음파세정장치(140a)를 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 초음파세정장치(140a)는 세정하우징(142a)과 상기 세정하우징(142a) 내측에 설치되는 메쉬망(144a) 및 상기 세정하우징(142a) 내에 초음파를 발생시킬 수 있도록 한 초음파발생장치(146a)로 이루어지며 단일 또는 2~3개 조의 직렬조로 구성될 수 있으며, 세정단계(S40)에서도 도 12와 같은 구성으로 활용될 수 있다.
상기 탈수단계(S50-1) 및 건조단계(S60-1)는 전술한 탈수단계(S50) 및 건조단계(S60)와 동일한 구성으로 이루어져 있어 자세한 설명은 생략하기로 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템은 초음파를 이용하여 폐형광램프를 안정적으로 처리할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상술한 직관형 폐형광램프의 처리공정 및 비직관형 폐형광램프의 처리공정 상에 발생하는 분진 및 형광물질, 그리고 이를 세척할 수 있도록 한 세정수는 재활단계(S70)로 향하게 된다.
재활단계(S70)는 상술한 파쇄단계(S30)와, 제2파쇄단계(S30-1), 스크린 선별단계(S80) 및 건조단계(S60) 등에서 발생하는 분진 및 형광물질을 포집할 수 있도록 한 집진장치(170)와, 사용된 세정수를 일시 저장할 수 있도록 한 저장조와(190), 상기 저장조(190)에서 분리된 상층수를 필터링할 수 있도록 한 필터링부와(195), 상기 저장조(190)에서 분리된 침전수에서 형광물질을 분리할 수 있도록 한 고액분리기(200) 및 상기 고액분리기(200)에서 분리된 형광물질에서 수은을 회수할 수 있도록 한 진공가열부(210)를 포함할 수 있다.
집진장치(170)는 순수를 이용하여 세정하는 것으로, 용액을 분무하여 가스상 유해물질을 제거하는 일반적인 스크러버와 달리 용액의 사용없이 일반적인 수돗물 또는 1차 정제수를 사용하여 분진을 포집할 수 있도록 한 장치이다.
도 13을 참고하면, 상기 집진장치(170)는 집진하우징(171)과, 상기 집진하우징(171) 내에 충진되는 집진부재(175)와, 공기의 흐름을 안내하는 송풍팬(176)으로 이루어진다.
집진하우징(171)은 내부에 수용공간을 가지며 비산된 분진을 유입할 수 있도록 한 유입구(172)와, 상기 유입구(172)를 통해 유입되는 분진에 신수를 분사할 수 있도록 한 노즐부재(173)와, 상기 유입구(172)를 통해 유입된 공기를 배출할 수 있도록 한 배출구(174)가 형성된다.
노즐부재(173)는 상기 집진하우징(171)의 내측에 설치되며 상기 유입구(172)를 통해 유입되는 분진에 신수를 분사하여 1차적으로 분진을 집진한다.
집진부재(175)는 상기 노즐부재(173)에 의해 1차적으로 집진된 분진 및 가스를 흡착할 수 있도록 한 것으로, 복수개의 층으로 구성할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서는 3단의 집진층을 형성하여 공기중에 포함된 분진 및 가스를 원천적으로 제거할 수 있다.
여기서, 상기 집진부재(175)는 부직포 및 활성탄 등 다양한 재질로 형성될 수 있는 등 상기 분진 및 가스를 흡착할 수 있도록 한 재질이라면 그 재질에 제한을 두지 않는다.
또한, 송풍팬(176)은 상기 집진하우징(171)의 배출구(174) 또는 유입구(172)에 설치되어 집진하우징(171) 내의 공기가 외부로 배출되도록 함으로써, 공기가 유동될 수 있도록 한다.
따라서, 일반적인 수돗물 또는 1차 정제수를 사용하여 1차집진된 분진 및 가스는 상술한 3단의 집진부재(175)를 거쳐 형광램프(L)의 파쇄 및 건조시 발생된 미세 수은 및 가스가 완전히 제거되고 이후 외부로 배출되게 된다.
한편, 상기 집진하우징(171)의 일측에는 1차집진시 사용된 세정수가 배출될 수 있도록 한 드레인공(177)이 형성되어 있으며, 상기 드레인공(177)을 통해 사용된 세정수가 저장조(190)로 유동된다.
상기 저장조(190)는 상술한 초음파 세정장치(140,140a) 및 집진장치(170)탈수장치(150) 등에서 사용된 세정수에서 형광물질을 분리하도록 한 것이다.
즉, 초음파 세정장치(140,140a)와 집진장치(170)에서 사용된 세정수에는 형광물질이 포함되어 있으며, 이를 도 14에 도시된 저장조(190)에서 적어도 4시간 이상 저장하면 세정수에 포함된 형광물질이 밀도의 차이로 인해 저장조(190)의 하부에 침전되게 된다.
이때 본 발명의 일 실시예에서는 상기 저장조(190)를 호퍼형상으로 형성하고 상기 저장조(190)의 상측에는 상층수를 배출할 수 있도록 한 세정수배출구(191)를 구비하고, 하측에는 상기 침전수를 배출할 수 있도록 한 침전수배출구(192)가 구비된다.
따라서, 상기 저장조(190)에 유입공(193)을 통해 세정수가 유입되면, 유입된 세정수를 4시간 이상을 보관함으로써 형광물질이 저장조의 하부에 침전되면, 저장조(190)의 상측에 위치된 상층수는 세정수배출구(191)를 통해 배출하고, 배출된 세정수는 필터링부(미도시)로 공급하여 1차적으로 입자사이즈를 거르고 이차적으로 RO필터(미도시)를 이용하여 금속이온을 거른 후 재사용하고, 상기 저장조(190)의 하부에 침전된 침전수는 침전수배출구(192)를 통해 고액분리기(200)로 향하게 된다.
고액분리기(200)는 도 15에 도시된 필터프레스, 즉, 내부에 수용공간을 가지며 중앙부분에 신장 또는 축소될 수 있도록 한 주름부(202)를 형성한 필터하우징(204)에 침전수를 충진한 후 측방향 양측에서 압력을 주어 고체상테인 형광체는 필터하우징(204)내부의 필터(206)에 남고 침전수만 걸러서 배출되도록 할 수 있으며,
경우에 따라선 도 16에 도시된 바와 같이, 호퍼 형태로 이루어진 진공하우징(204a)내에 세정수를 충진시킨 후 진공펌프(202a)를 사용하여 압력차를 이용해 필터(206a)에 고체인 형광물질이 걸러질 수 있도록 한 진공식 고액분리기(200a)를 사용할 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같은 고액분리기(200,200a)를 이용하여 액체와 고체를 분리한 후에는 액체는 저장조(190)로 공급되도록 하여 재차 재활단계(S70)를 거치도록 하는 한편, 고체인 형광물질은 수은을 회수할 수 있도록 한 진공가열부(210)로 공급한다.
도 17을 참고하면, 상기 진공가열부(210)는 가열로(212)와, 급냉부(214), 및 진공펌프(216)로 구성되며, 상기 가열로(21)내에서 진공펌프(216)를 이용하여 진공상태로 기화온도가 낮아지도록 하여 최대 10-2Torr 유지를 하면서 200~250도 가열을 하면 수은이 기화되며, 이를 다시 급냉부(214)에서 냉매 또는 액화질소를 이용하여 급냉시켜 액체금속 수은으로 포집을 하는 시스템으로서 형광체에서 수은을 제거하여 포집할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템은 초음파 발생장치를 이용하여 폐형광램프에서 재활용이 가능한 금속 및 플라스틱과 무해화 처리된 형광물질로 안정적이고 친환경적으로 분리할 수 있으며, 또한, 분리한 형광물질에서 수은을 포집 및 처리를 효과적으로 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
S10 : 폐형광램프 공급단계 S20 : 엔드캡 커팅단계
S30, S30-1 : 파쇄단계 S40 : 초음파 세정단계
S50 : 탈수단계 S60 : 건조단계
S70 : 재활단계 S80 : 스크린 선별단계
111 : 투입호퍼 112 : 컨베이어
113 : 수납홉 120 : 커팅장치
122 : 케이싱 123 : 센서
124 : 휠 130 : 파쇄장치
130a : 제2파쇄장치 131 : 투입호퍼
132 : 파쇄하우징 134 : 파쇄롤러
135 : 컨베이어 135a : 호퍼
136 : 컨베이어 137 : V-밀
137a : 진동식압축판 137b : 진동압축공급부
140 : 초음파세정장치 141a : 유입구
141b : 배출구 142 : 세정하우징
143 : 구동모터 144 : 스크류
146 : 초음파 발생장치 148 : 1차세정장치
150 : 탈수장치 152 : 탈수하우징
154 : 매쉬망 156 : 2차세정장치
160 : 건조장치 162 : 건조하우징
164 : 매쉬망 170 : 집진장치
171 : 집진하우징 172 : 유입구
173 : 노즐부재 174 : 배출구
175 : 집진부재 176 : 송풍팬
177 : 드레인공 180 : 선별장치
182 : 받침부 184 : 매쉬망
186 : 자력기 190 : 저장조
191 : 세정수배출구 192 : 침전수배출구
200 : 고액분리기 210 : 주름부
220 : 필터하우징 210 : 진공가열부
212 : 가열로 214 : 급냉부
216 : 진공펌프 L : 형광램프

Claims (18)

  1. 폐형광램프를 공급하는 형광램프 공급단계와.
    공급된 상기 형광램프를 파쇄장치를 이용하여 파쇄하는 파쇄단계와,
    파쇄된 상기 형광램프를 초음파 세정장치를 이용하여 습식 초음파 세척할 수 있도록 한 초음파 세정단계와,
    세정된 상기 형광램프에서 세정수를 제거하는 탈수단계와,
    상기 탈수단계에서 세정수가 제거된 형광램프를 건조할 수 있도록 한 건조단계 및
    상기 초음파 세정단계와 탈수단계에서 사용된 세정수와 상기 파쇄단계, 건조단계에서 발생되는 형광물질 및 분진을 포집하여 재활용할 수 있도록 재활단계를 포함하되,
    상기 초음파 세정장치는
    내부에 수용공간을 가지며 일단에 폐유리가 유입될 수 있도록 유입구가 형성되고 타단에 배출구가 형성된 것으로, 7°~ 10 기울어지게 위치되어 있으며, 기울어진 상기 수용공간의 하측에는 세정수가 충진되고 상측에는 세정수가 충진되지 않게 이루어진 세정하우징과,
    상기 세정하우징 내에 설치되며 폐유리를 이송시킬 수 있도록 한 스크류와,
    상기 세정하우징 내에 초음파를 발생시켜 형광물질과 폐유리가 분리될 수 있도록 한 초음파 발생장치와,
    형광물질이 분리된 폐유리에 신수를 분사할 수 있도록 한 1차세정장치를 포함한 것을 특징으로 하는 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 1에 있어서 상기 재활단계는
    상기 파쇄단계 및 건조단계에서 발생하는 분진 및 형광물질을 포집할 수 있도록 한 집진장치와,
    상기 초음파 세정단계와 상기 탈수단계에서 사용된 세정수를 일시 저장하여 세정수와 형광물질을 밀도를 통해 분리할 수 있도록 한 저장조와,
    상기 저장조의 상측에 위치되는 상층수를 필터링할 수 있도록 한 필터링부와,
    상기 저장조의 하측에 위치되는 침전수에서 형광물질을 분리할 수 있도록 한 고액분리기 및
    상기 고액분리기에서 분리된 형광물질에서 수은을 회수할 수 있도록 한 진공가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 집진장치는
    유입되는 분진 및 형광물질에 신수를 분사할 수 있는 노즐부재가 설치된 집진하우징과,
    상기 집진하우징 내에 충진되는 집진부재와,
    공기의 흐름을 안내하는 송풍팬으로 이루어진 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 고액분리기는 내부에 수용공간을 가지며 중앙부분에 신장 또는 축소될 수 있도록 한 주름부가 형성된 필터하우징과,
    상기 필터하우징의 주름부에 설치되는 필터로 구성되는 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 고액분리기는 호퍼 형태로 이루어진 진공하우징 내에 세정수를 충진시키고 진공펌프를 사용하여 상기 진공하우징 내의 압력차를 이용해 고체인 형광물질이 걸러질 수 있도록 한 폐형광램프의 하이브리드 친환경 재활용 처리시스템.
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