KR102522077B1 - 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식 폐기물 처리시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식 폐기물을 열분해 하여 얻은 고온의 열에너지를 이용하여 다른 음식 폐기물을 건조시키며, 폐수는 건조기(Rotary dryer) 내부에 분무 후 열분해 시 발생한 고열의 건조용 공기의 열로 증발시켜 건조공기와 혼합 배출 하므로 별도의 에너지원을 사용하지 않고서도 별도의 폐수처리 공정없이 폐수를 간단 처리함으로서 환경오염도 방지할 수 있도록 한 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경 음식 폐기물 처리시스템에 관한 것인바, 본 발명은 음식 폐기물의 친환경 음식 폐기물 처리시스템에 있어서, 음식 폐기물에서 열분해가 가능한 음식 폐기물과 열분해 되지 아니하는 음식 폐기물을 분리하고 일정한 크기로 파쇄하는 파쇄선별기와; 상기 파쇄선별기에서 파쇄된 음식 폐기물을 이송수단으로 투입하고, 소량의 소석회와 악취 제거제를 혼합 공급하는 혼합공급기와; 2차연소실을 통과한 고온의 가스를 이용하여 상기 혼합공급기를 통과한 음식 폐기물을 건조시키고 폐수저장탱크로부터 공급된 폐수를 분무하여 증발시켜 수분이 제거된 음식 폐기물과 건조 가스를 함께 배출하는 로터리 건조기(Rotary dryer)와; 상기 로터리 건조기(Rotary dryer)를 통과한 음식 폐기물을 열분해하는 열분해로와; 상기 열분해로에서 발생된 불연분(Ash)을 배출 및 이동시키는 배출장치와; 상기 열분해로에서 발생된 열분해 가스를 연소시키는 연소기와; 상기 연소기에서 배출되는 고온의 가스 중 미 반응된 가스를 연소시키는 2차연소실과; 상기 2차연소실의 작동시 요소수를 2차연소실에 공급하여 미 반응 질소산화물(NOx)과 반응시키는 요소수공급장치와; 상기 파쇄선별기에서 생성된 폐수와 2차습식세정탑(Scrubber)에서 생성된 폐수를 저장하는 폐수저장탱크와; 상기 저정탱크와 연결되어 저정된 폐수를 알카리용액과 혼합하여 공급하는 폐수공급장치와; 상기 로터리 건조기의 온도를 조절하기 위한 외기공급기(FD-Fan)와; 상기 열분해로, 연소기, 2차연소실에 공기를 공급하는 송풍기(FD-Fan)와; 상기 로터리 건조기에서 건조 혼합가스를 배출하기 위한 유인 송풍기(ID-Fan)와; 열분해 연소가스와 로타리 건조기(Rotary dryer)에서 건조 중 발생한 분진을 제거하기 위한 여과 집진기(Bagfilter)와; 상기 가스중 함유된 악취, 다이옥신(Dioxine),중금속등을 흡착 제거키 위한 건식반응기(Ventury)와; 상기 건식 반응기를 통과하여 이송되는 가스의 냉각과 음식 폐기물의 열분해기에서 발생한 산성가스(Hcl,SOX,N0X 가스)와 건식 반응기에서 미 흡착된 악취, 다이옥신(Dioxine), 중금속을 제거하는 1차 습식세정탑(1st Non-packed wet scrubber)과; 상기 1차 습식제정탑을 통과한 가스를 보다 충분한 중화반응 또는 흡착반응을 할수 있도록 반응시간과 슬러지(Sludge)형태의 중화제 및 흡착제를 공급하는 2차 습식세정탑(2nd Non-packed wet scrubber)과; 상기 2차 습식제정탑에 공급되는 가스에 포함되어 있는 유해가스 산성가스, 악취, 다이옥신(Dioxine), 중금속을 제거하도록 슬러지(Sludge)형태의 중화제 및 흡착제를 한번더 공급하는 반응물질공급수단과; 상기 2차 습식세정탑에서 수분 증발에 의한 용수를 공급하는 용수탱크(HT)를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식 폐기물 처리시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 음식 폐기물을 열분해 하여 얻은 고온의 열에너지를 이용하여 다른 음식 폐기물을 건조시키며, 열분해 후 남은 불연분(ash)은 매립하고 폐수 및 스크러브(Scrubber)순환수는 건조기(Rotary dryer) 내부에 분무 후 열분해 시 발생한 고열의 건조용 공기의 열로 증발시켜 건조공기와 혼합 배출 하므로 별도의 에너지원을 사용하지 않고 음식 폐기물을 열분해 시킴으로서 에너지도 절약하고 별도의 폐수처리 공정없이 폐수를 간단 처리함으로서 환경오염도 방지할 수 있도록 한 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경 음식 폐기물 처리시스템에 관한 것이다.
현재 환경오염이 전 세계적으로 심각한 문제로 대두되고 있으며, 이러한 환경오염을 야기하는 주된 원인 중의 하나로 음식 폐기물을 들 수 있다. 이를 해결하기 위한 음식 폐기물 처리장치는, 음식물 쓰레기를 분말 입자 등으로 만들어서 음식 폐기물을 따로 음식 폐시물 쓰레기 용기에 버리지 않고도 일반 쓰레기 용기에 손쉽게 버릴 수 있도록 하는 장치로서 최근 생활 가전제품으로의 이용이 증가하고 있다.
그러나 가정이나 식당 등에서 발생하는 많은 양의 음식 폐기물을 효과적으로 처리하는 수단이 미흡하여, 매립 등으로 처리되고 있어 심각한 환경오염 중 하나로 분류되고 있다. 따라서 음식 폐기물을 재활용, 자원화하는 방법이 제시되고 있으며, 그 중 일 예로써 퇴비화, 사료화, 연소에 의한 열 회수, 및 혐기성 발효에 의해 발생하는 메탄가스(Methane Gas)의 에너지화 등이 있다.
그러나 음식 폐기물을 퇴비로 자원화하는 경우에는 음식물 쓰레기에 포함된 염분(NaCl)의 농도가 높기 때문에 식물 성장의 장애요인이 될 뿐 아니라, 염분이 2차적인 토양오염을 유발시킬 가능성이 있어서 염분을 함유한 음식물 쓰레기의 경우 염분을 제거하지 않고 퇴비화하는 것은 바람직하지 않다.
즉, 음식 폐기물을 퇴비 등으로 활용하는 자원화를 위해서는 음식물 쓰레기에 포함된 염분의 농도가 1.0 wt% 이하가 되어야 하지만 종래의 음식물 쓰레기 처리장치는 음식 폐기물에 포함된 염분을 제거하는데 한계가 있다. 음식 폐기물의 염분을 제거하기 위하여 종래의 음식물 쓰레기 처리장치는 미생물을 이용하여 염분을 분해하는 방법이나 물을 이용한 세척 방법 등을 이용하고 있다.
미생물을 이용한 염분 분해 방식은 원천적으로 염분을 제거하기 위한 대안이 되지만 미생물의 염분 분해 성능에 한계가 존재하여 현재 기술로는 음식 폐기물에 포함된 염분 농도를 약 2wt% ~ 3wt% 정도로 낮추는데 그치고 있다.
이는 음식 폐기물의 자원화 기준을 충족시키지 못하고 있어, 친환경에 부합하지 못하는 문제점이 있다. 그리고 물로 세척하여 염분 농도를 감소시키는 기술은 현재 가장 많이 이용되는 방법이다. 하지만, 현재까지의 기술은 단순히 물의 양을 높여 염분 농도를 낮추게 하는 정도로써 근본적 해결책이 되지 못한다. 다시 말해 염분 농도를 낮추기 위해 과도하게 많은 양의 물을 사용함으로써, 물 사용량이 급격히 증가하여 유지비용 및 폐수의 발생량을 상승시키게 되는 한계가 있다.
한편, 이와 관련된 선행특허로는 전기분해 및 진공압을 이용하여 음식 폐기물에 포함되어 있는 염분 및 수분을 제거하기 위한 음식물 쓰레기 염분제거 및 수분탈수장치와 세척수와 초음파를 이용하여 염분을 제거하여 양질의 비료, 퇴비를 얻을 수 있도록 하는 음식물 쓰레기의 염분제거장치 및 건조, 발효장치 등 음식물 쓰레기에 함유된 염분을 제거하기 위한 여러 수단들이 제시되고 있다.
하지만, 선행특허들은 현실적으로 널리 상용화되고 있지 못할 뿐 아니라 처리과정에서 발생되는 오, 폐수의 효과적인 처리와, 나아가 환경오염 개선을 수행할 수 있는 방안에 대해서는 미흡한 점이 있다.
상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로써 본 발명의 목적은 초기 음식폐 기물을 열분해 처리할 경우만 다른 에너지를 사용하고, 그 후 다른 음식 폐기물을 열분해 처리의 경우는 이미 건조된 음식 폐기물을 열분해 하여 얻은 고온의 열에너지를 이용하여 다른 음식 폐기물을 건조시카며, 열분해 후 남은 회분(Ash)은 매립하고 폐수 및 스크러버(Scrubber)순환수는 건조기(Rotary Dryer) 내부에 분무하고 열분해 후 발생한 고열의 건조용 공기열로 증발시켜 건조공기와 혼합 배출 하므로 별도의 에너지원을 사용하지 않고, 음식 폐기물을 열분해 시킴으로서 에너지를 절약하고 별도의 폐수처리 공정 없이 폐수를 간단 처리함으로서 환경오염도 방지할 수 있도록 한 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경 음식 폐기물 처리시스템을 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 음식 폐기물의 친환경 음식 폐기물 처리시스템에 있어서, 음식 폐기물에서 열분해가 가능한 음식 폐기물과 열분해 되지 아니하는 음식 폐기물을 분리하고 일정한 크기로 파쇄하는 파쇄선별기(100)와; 상기 파쇄선별기에서 파쇄된 음식 폐기물을 이송수단으로 투입하고, 소량의 소석회와 악취 제거제를 혼합 공급하는 혼합공급기(110)와; 2차연소실을 통과한 고온의 가스를 이용하여 상기 혼합공급기를 통과한 음식 폐기물을 건조시키고 폐수저장탱크로부터 공급된 폐수를 분무하여 증발시켜 수분이 제거된 음식 폐기물과 건조 가스를 함께 배출하는 로터리 건조기(Rotary dryer)(700)와; 상기 로터리 건조기(Rotary dryer)를 통과한 음식 폐기물을 열분해하는 열분해로(300)와; 상기 열분해로에서 발생된 불연분(Ash)을 배출 및 이동시키는 배출장치(310)와; 상기 열분해로에서 발생된 열분해 가스를 연소시키는 연소기(400)와; 상기 연소기에서 배출되는 고온의 가스 중 미 반응된 가스를 연소시키는 2차연소실(500)과; 상기 2차연소실의 작동시 요소수를 2차연소실에 공급하여 미 반응 질소산화물(NOx)과 반응시키는 요소수공급장치(510)와; 상기 파쇄선별기에서 생성된 폐수와 2차습식세정탑(Scrubber)에서 생성된 폐수를 저장하는 폐수저장탱크(CT)와; 상기 저장탱크(200)와 연결되어 저장된 폐수를 알카리용액과 혼합하여 공급하는 폐수공급장치(710)와; 상기 로터리 건조기의 온도를 조절하기 위한 외기공급기(FD-Fan)(630)와; 상기 열분해로, 연소기, 2차연소실에 공기를 공급하는 송풍기(FD-Fan)(610)(620)와; 상기 로터리 건조기에서 건조 혼합가스를 배출하기 위한 유인 송풍기(ID-Fan)(640)와; 열분해 연소가스와 로타리 건조기(Rotary dryer)에서 건조 중 발생한 분진을 제거하기 위한 여과 집진기(Bagfilter)(750)와; 상기 가스중 함유된 악취, 다이옥신(Dioxine),중금속등을 흡착 제거키 위한 건식반응기(Ventury)(800)와; 상기 건식 반응기를 통과하여 이송되는 가스의 냉각과 음식 폐기물의 열분해기에서 발생한 산성가스(Hcl,SOX,N0X 가스)와 건식 반응기에서 미 흡착된 악취, 다이옥신(Dioxine), 중금속을 제거하는 1차 습식세정탑(1st Non-packed wet scrubber)(910)과; 상기 1차 습식제정탑을 통과한 가스를 보다 충분한 중화반응 또는 흡착반응을 할수 있도록 반응시간과 슬러지(Sludge)형태의 중화제 및 흡착제를 공급하는 2차 습식세정탑(2nd Non-packed wet scrubber)(920)과; 상기 2차 습식제정탑에 공급되는 가스에 포함되어 있는 유해가스 산성가스, 악취, 다이옥신(Dioxine), 중금속을 제거하도록 슬러지(Sludge)형태의 중화제 및 흡착제를 한번더 공급하는 반응물질공급수단(200); 상기 2차 습식세정탑에서 수분 증발에 의한 용수를 공급하는 용수탱크(HT)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식폐기물 처리시스템에 의하여 달성된다.
상기 반응물질공급수단(200)은 고체 상태의 활성탄과 액체 상태의 소석회 용액을 슬러지(Sluudge)상태로 공급하는 것을 특징으로 하는 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식폐기물 처리시스템에 의하여 달성된다.
상기 로터리 건조기는 2차연소실에서 배출된 고온의 가스가 유입구를 통해 혼합공간으로 유입되어 폐수공급장치로부터 공급되는 폐수를 분무하여 소각시키는 몸체에는 2차연소실에서 유입된 고온의 온도에 의하여 음식 폐기물을 건조시키는 챔버가 형성되어 이루어져 것을 특징으로 하는 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식폐기물 처리시스템에 의하여 달성된다.
이와 같은 본 발명은 초기 음식 폐기물을 열분해할 때만 다른 에너지를 사용하고 그 후 다음 음식 폐기물을 열분해할 경우는 이미 건조된 음식 폐기물을 열분해하여 발생되는 고온의 열에너지를 이용하여 다른 음식 폐기물을 건조함으로 에너지를 절약할 수 있고. 파쇄선별기와 2차습식세정탑에서 발생된 폐수 및 순환수는 건조기(Rotary dryer) 내부에 분무하면 열분해후 발생한 고열의 가스를 이용하여 증발시켜 별도의 폐수처리 공정 없어 폐수를 간단 처리함으로서 환경오염도 방지할 수 있도록 하는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 발명의 기술이 적용된 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식 폐기물 처리시스템의 작동을 보여주는 공정예시도.
도 2는 도 1의 로터리 건조기의 구조를 보여주는 예시도.
도 2는 도 1의 로터리 건조기의 구조를 보여주는 예시도.
이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부도면 도 1은 발명의 기술이 적용된 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 음식 폐기물 처리시스템의 작동을 보여주는 공정예시도로써 이에 따르면 수분 함수량이 평균85wt% 이상을 갖는 일반적인 음식 폐기물을 호퍼를 이용하여 파쇄선별기(100)에 공급하면 상기 파쇄선별기(100)는 열분해가 가능한 음식 폐기물와 열분해 되지 아니하는 재료를 분리하면서 음식 폐기물을 일정한 크기로 파쇄한다.
한편 상기 파쇄선별기(100)에서 일정한 크기로 파쇄된 음식 폐기물은 자체의 함수율이 평균80wt%로 저하되고, 열분해시키기 위해서는 수분 함량을 20wt% 이하로 탈수시키야 하는데 상기한 음식 폐기물에 소량의 소석회를 투입하여 발생되는 산성 악취를 일부 제거한다. 또한 파쇄선별기에서(100)에서 음식 폐기물을 선별하고 파쇄할 때 다량의 폐수가 발생하게 되는데 상기 발생된 ㅂ폐수는 폐수정장탱크(CT)로 이송하여 저장한다.
한편 혼합공급기(200)에서 발생되는 악취는 송풍기(620)로 흡입되어 후술하는 연소기(400)로 공급되며, 고체 형태의 음식 폐기물은 로타리 건조기(700)로 이송되어 건조되고, 건조된 음식 폐기물은 열분해기(300)로 이송시켜 열분한 후 고형분(Ash)은 배출장치(310)를 이용하여 외부로 배출한다.
여기서 상기 음식 폐기물은 초기 구동시 별도의 에너지 원에 의해 건조되어 준비되며 상기 건조된 음식 폐기물을 열분해로(300)에서 열분해가 시작되며, 상기 열분해로(300)가 작동되면 고온의 가스가 발생되는데 이때 상기 생성된 고온의 가스를 이용하여 파쇄선별기(100)에서 일정한 크기로 파쇄된 음식 폐기물을 로터리 건조기(700)를 이용하여 건조 시키게 된다.
즉, 초기 음식 폐기물을 열분해할 때만 다른 에너지를 사용하고 그 후 다음 음식 폐기물을 열분해할 경우는 이미 건조된 음식 폐기물을 열분해하여 발생되는 고온의 열에너지를 이용하여 다른 음식 폐기물을 건조함으로 에너지를 절약할 수 있는 이점을 갖게 된다.
한편 상기 로터리 건조기(700)는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 2차연소실(500)에서 배출된 고온의 가스가 유입구를 통해 혼합공간으로 유입되어 폐수공급장치로부터 공급되는 폐수를 분무하여 소각시키는 몸체(700a)에는 2차연소실(500)에서 유입된 고온의 온도에 의하여 음식 폐기물을 건조시키는 챔버(700b)가 일체로 형성되어 이루어져 있는 구조이다.
상기 로터리 건조기(700)는 두가지의 효과를 나타내는데 폐수 처리 효과와 음식 폐기물 건조 효과이다. 먼저 폐수 처리 효과는 파쇄선별기(100)에서 일정한 크기로 파쇄된 음식 폐기물의 건조 방법은 2차연소실(500)에서 배출된 고온의 가스가 몸체(700a)로 유입되면서 동시에 혼합공급기(110)의 악취를 포함하는 공기 및 외부에서 공기가 송풍기(630)에 의해 공급되면 900~1,000℃의 온도를 갖는 열분해 가연성 가스의 온도가 400~450℃로 저하된다.
한편 상기 열분해로에서 생성된 900~1,000℃ 온도의 가연성 가스가 이송 전달된 몸체(700a) 내부에 폐수공급장치(710)으로부터 폐수가 분사되면 폐수가 증발 소멸시키게 된다. 상기와 같은 작동으로 본 발명은 파쇄선별기와 2차습식세정탑에서 발생된 폐수 및 순환수는 건조기(Rotary dryer) 내부에 분무하면 열분해후 발생한 고열의 가스를 이용하여 증발시켜 별도의 폐수처리 공정 없어 폐수를 간단 처리함으로서 환경오염도 방지할 수 있는 효과를 갖게된다.
음식 폐기물 건조 효과는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 2차연소실(500)에서 유입된 몸체(700a) 내부의 온도가 900~1,000℃이므로 몸체(700a)에는 챔버(700b)가 일체로 형성되어 있어 챔버(700b)에 열을 전달하여 챔버(700b)로 이송된 음식 폐기물의 수분 함량을 20wt%이하로 건조시킨다. 따라서 로터리 건조기(700)는 고온의 열에너지를 이용하여 다른 음식 폐기물을 건조함으로 에너지를 절약할 수 있는 이점을 갖게 된다.
상기 열분해로(300)에서는 저산소 상태에서 원료를 점화 연소하면 건조, 열분해가 일어난다. 열분해 반응은 우선 음식 폐기물중의 산소(O2)와 송풍기(610)에 의해 공급된 공기 중의 산소(O2)는 음식 폐기물 중의 수소(H2)와 탄소(C)와 반응하여 물(H2O),이산화탄소(CO2)로 연소반응을 하고, 다시 폐기물 중의 탄소(C)와 치환반응을 하여 일산화탄소(CO), 수소(H2)의 형태로 연소기(400)로 배출된다.
이때 반응은 연소반응과, 치환반응이 동시에 일어나며 반응식은 아래 반응식과 같다. 연소기(400)에서는 열분해기(300)에서 배출된 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가스를 송풍기(620)에서 공급된 공기로 완전 연소시킨다. 이때 연소과정에서 발생하는 연소열은 건조 및 열분해 온도유지를 위한 열원으로 사용된다.
이때 반응은 연소반응이다. 아래 반응식과 같다. 또한 상기 열분해로(300)에서 발생된 불연분(Ash)는 배출장치(310)에 의하여 열분해로(300) 외부로 배출되며 배출됨과 동시에 이송되어 별도의 장소에 매립 처리된다.
[반응식]
1)열분해반응(열분해기)
C + O2 → CO2
C + CO2 → 2CO
H2 + 1/2O2 → H2O
2) 수가반응(열분해기)
C + H2O → CO + H2
3) 연소반응(연소기)
H2 + 1/2O2 → H2O
CO + 1/2O2 → CO2
상기 연소기(300)에서 1차 연소된 가스는 다시 2차연소실(500)로 이송되어 연소되는데 이때 요소수 공급장치(510)로부터 소량의 요소수를 공급 받아 2차연소실(500) 내부로 분무 분사 하여 질소산화물(NOx)과 반응시켜 인체에 무해한 질소(N2)로 환원시키고 2차연소실(500) 내부 설치된 가열필터를 이용하여 연소가스중에 포함되어 있는 불완전연소에 의한 소량의 미연소 가연분은 가열필터수단과 접촉하여 가스중에 포함되어 있는 질소산화물 및 가연분의 배출을 방지하여 대기환경에 개선하도록 하는 효과가 있다.
이때 고온의 2차연소실(500)에 공급된 요소수는 고온의 연소가스와 혼합하면서 다음과 같은 탈질반응이 일어난다.
2CO(NH2)2 + 4NO + O2 → 2N2 +CO2 + 2H2O
그러나 상기 연소기(400)를 통과한 연소가스는 요소수와의 최적 반응조건이 1,000±50℃에서 2초이므로, 2차연소실(2nd Furance, SNCR)(500)에서 1,000±100℃에서 2초 이상 체류하면서 완전한 연소반응과 탈질반응을 시킨다. 2차연소실(2nd Furance, SNCR)(500)에서 완전히 반응한 연소가스는 후단의 유인 송풍기(650)에 의해 로터리 건조기(700)로 이송된다.
상기 2차연소실(500)의 연소 온도는 1,000℃±100℃로써 고온의 온도이므로 로터리 건조기(700)에서 고온의 연소가스와 송풍기(630)에 의하여 공급된 외부 공기와 혼합하여 건조기용 공기온도를 450±50℃로 조절하여 공급하고 폐수는 로타리 건조기(700) 내부에 분사하여 증발 소멸시킨다.
예컨대 로터리 건조기(700)에 상기 파쇄선별기(100)에서 생성된 폐수와 습식세정탑의 알카리용액을 혼합하여 공급하는 폐수공급장치(710)에서 폐수와 알카리용액을 혼합하여 공급함과 동시에 송풍기(630)를 이용하여 외부 공기를 공급하고 상기 2차연소실(500)을 통과한 고온의 가스에 의해 450±50℃로 조절된 건조용 공기중에 폐수는 증발 소멸된다.
이때 건조기를 통과한 건조 가스는 음식 폐기물의 건조시 발생 악취와 폐수 와 알카리용액 분무로 인한 악취로 생성된 가스의 일부를 송풍기(620)로 상기 2차연소실(500)로 보내어 연소시켜 악취는 제거하고 열원은 건조기 에너지 효율상승을 도모한다.
상기 열분해로(300)에서 발생된 연소 가스는 가연성 가스이고 혼합공급기(200)에서 발생되는 악취는 별도의 악취 제거용 설비 없이 연소기(400)의 연소용 공기 공급기(620)로 흡입하여 연소 제거한다. 또한 공급콘베어(Feed conveyor)에서 발생 악취는 별도의 악취 제거 설비없이 송풍기(610)으로 공기와 흡입하여 열분해기(300)의 열분해용 공기로 공급하여 제거한다. 그리고 로타리 건조기(700)의 건조 단계를 거치면서 유해물질을 제거하는 것이다.
상기 로터리 건조기(700)를 통과한 배출가스는 집진수단(750)에 의해 열분해기(300)에서 발생한 분진 및 로타리 건조기(700)에서 건조중 발생 분진이 여과되어 건식반응기(800)으로 이송되며 이때 배출가스의 온도는 140~160℃의 온도를 유지하고 있으므로 송풍기(620)을 통하여 연소기에 공급 악취 제거와 건조효율을 상승시키기 위하여 재순환시킨다.
상기 송풍기(620)에 의해 재순환 폐수공급장치(710)에서 분사한 수분이 증발 하면서 악취와 수분을 함유하고 건조되면서 건조가스의 온도는 약 140~160℃의 온도로 낮추어져 후단의 건식반응기(800)로 이송된다. 공급되는 배출가스를 100vol%라고 하였을 때 연소기로 공급하는 배출가스는 1~30vol% 이내로 재순환 공급한다. 이때 공급되는 배출가스가 5vol% 이하이면 에너지 회수 목적이 저조하므로 무의미 하며 30vol% 이상 공급되면 공기중의 산소 농도가 떨어져 연소효율이 저하되는 문제점이 있다.
그러나 폐수에 산성 성분이 잔류하고 있을 가능성이 있기 때문에 폐수를 로터리 건조기(700)에 공급하기 전 폐수공급장치(710)에서 반응시켜 산성 성분을 중화시키되 상기 폐수공급장치(710)에서 사용되는 알카리용액은 바람직하게 후단의 1차습식세정탑(900)에서 발생된 알카리액을 리턴해서 사용한다.
상기 건식반응기(800)에서는 알카리성 물질 중 가장 가격이 저렴한 소석회(Ca(OH)2)와 분말활성탄을 공급받아 연소가스와 반응시켜 미반응 산성가스와 중금속(Hg, As, Pb, Cr 등), 다이옥신류(PCDD, PCDF)를 제거하기 위해 분말소석회와 분말 활성탄(Acti vated carbon)을 분사하여 중화, 흡착 반응을 시킨다.
상기 반응은 미립자 고체 상태의 소석회, 활성탄의 분말과 기체상태의 연소가스의 반응이므로 반응율이 저조하여 반응율을 높이기 위하여 고체 분말상태의 소석회, 활성탄을 과도하게 많이 사용할 수 밖에 없는 문제가 있다.
건식반응기(800)에서 반응한 산성가스 중화 반응물과 중금속 흡착물은 다음 공정인 1차습식세정탑(910)으로 이송되며 상기 1차습식세정탑(910)은 후단에 연역 설치된 2차습식세정탑(920)의 부하를 출이기 위한 사전 작업이다.
한편 상기와 같이 1차습식세정탑(910)을 경유한 가스는 2차습식세정탑(920)으로 이송 전달되며 상기 2차습식세정탑(920)에서 질소화합물은 상기 1차습식세정탑(910)에서 40~50% 정도 알카리와 중화반응에 의하여 제거된다. 더불어 상기 2차습식세정탑(920)에 약 10wt% 소석회 슬러리를 공급하여 미 반응의 유해 산성가스를 완전 제거한다. 또한 여기에 분말 활성탄(Activated carbon)을 공급하여 다이옥신류(PCDD, PCDF)와 중금속류(Hg, As, Pb, Cr 등)를 습식세정탑(Non-package wet scrubber)의 순환액 중의 활성탄과 반응하여 흡착 제거된다.
습식세정탑에서 체류시간이 3초 이상, L/G가 7 이상으로 설계하므로 건식 반응기에서의 기체 고체 반응보다 기체 액체 반응이므로, 접촉시간및 접촉비율이 건식반응보다 아주 우수하며, 종래의 방법보다 월등히 제거율이 우수하다. 그러므로 종래의 방법보다 활성탄이 적은량으로 보다 많은 다이옥신류와 중금속을 흡착 제거하여 외부로 배출한다.
이와 같은 본 발명은 초기 음식물 쓰레기를 열분해할 때만 다른 에너지를 사용하고 그 후 다른 음식물 쓰레기를 열분해할 때 발생되는 고온의 열에너지를 이용하여 다른 음식물 쓰레기는 열분해시켜 매립하고 폐수는 고온의 열로 기화시켜 소멸시킴으로 별도의 에너지원을 사용하지 않고 음식물 쓰레기로 음식물 쓰레기를 열분해시킴으로서 에너지를 절약하고 별도의 폐수처리 공정 없어 폐수를 소멸시킴으로서 환경오염을 방지할 수 있도록 하는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
100 : 파쇄선별기 110 : 혼합공급기
200 : 반응물질공급수단 300 : 열분해로
310 : 배출장치 400 : 연소기
500 : 2차연소실 510 : 요소수공급장치
610, 620 : 송풍기 630 : 외기공급기
700 : 로터리 건조기 710 : 폐수공급장치
750 : 여과 집진기 800 : 건식반응기
910 : 1차 습식세정탑 920 : 2차 습식세정탑
CT : 폐수저장탱크
200 : 반응물질공급수단 300 : 열분해로
310 : 배출장치 400 : 연소기
500 : 2차연소실 510 : 요소수공급장치
610, 620 : 송풍기 630 : 외기공급기
700 : 로터리 건조기 710 : 폐수공급장치
750 : 여과 집진기 800 : 건식반응기
910 : 1차 습식세정탑 920 : 2차 습식세정탑
CT : 폐수저장탱크
Claims (3)
- 음식 폐기물의 친환경 음식 폐기물 처리시스템에 있어서,
음식 폐기물에서 열분해가 가능한 음식 폐기물과 열분해 되지 아니하는 음식 폐기물을 분리하고 일정한 크기로 파쇄하는 파쇄선별기(100)와;
상기 파쇄선별기에서 파쇄된 음식 폐기물을 이송수단으로 투입하고, 소량의 소석회와 악취 제거제를 혼합 공급하는 혼합공급기(110)와;
2차연소실을 통과한 고온의 가스를 이용하여 상기 혼합공급기를 통과한 음식 폐기물을 건조시키고 폐수저장탱크로부터 공급된 폐수를 분무하여 증발시켜 수분이 제거된 음식 폐기물과 건조 가스를 함께 배출하는 로터리 건조기(Rotary dryer)(700)와;
상기 로터리 건조기(Rotary dryer)를 통과한 음식 폐기물을 열분해하는 열분해로(300)와;
상기 열분해로에서 발생된 불연분(Ash)을 배출 및 이동시키는 배출장치(310)와;
상기 열분해로에서 발생된 열분해 가스를 연소시키는 연소기(400)와;
상기 연소기에서 배출되는 고온의 가스 중 미 반응된 가스를 연소시키는 2차연소실(500)과;
상기 2차연소실의 작동시 요소수를 2차연소실에 공급하여 미 반응 질소산화물(NOx)과 반응시키는 요소수공급장치(510)와;
상기 파쇄선별기에서 생성된 폐수와 2차습식세정탑(Scrubber)에서 생성된 폐수를 저장하는 폐수저장탱크(CT)와;
상기 폐수저장탱크(CT)와 연결되어 저정된 폐수를 알카리용액과 혼합하여 공급하는 폐수공급장치(710)와;
상기 로터리 건조기의 온도를 조절하기 위한 외기공급기(FD-Fan)(630)와;
상기 열분해로, 연소기, 2차연소실에 공기를 공급하는 송풍기(FD-Fan)(610)(620)와;
상기 로터리 건조기에서 건조 혼합가스를 배출하기 위한 유인 송풍기(ID-Fan)(640)와;
열분해 연소가스와 로타리 건조기(Rotary dryer)에서 건조 중 발생한 분진을 제거하기 위한 여과 집진기(Bagfilter)(750)와;
상기 가스중 함유된 악취, 다이옥신(Dioxine),중금속등을 흡착 제거키 위한 건식반응기(Ventury)(800)와;
상기 건식 반응기를 통과하여 이송되는 가스의 냉각과 음식 폐기물의 열분해기에서 발생한 산성가스(Hcl,SOX,N0X 가스)와 건식 반응기에서 미 흡착된 악취, 다이옥신(Dioxine), 중금속을 제거하는 1차 습식세정탑(1st Non-packed wet scrubber)(910)과;
상기 1차 습식제정탑을 통과한 가스를 보다 충분한 중화반응 또는 흡착반응을 할수 있도록 반응시간과 슬러지(Sludge)형태의 중화제 및 흡착제를 공급하는 2차 습식세정탑(2nd Non-packed wet scrubber)(920)과;
상기 2차 습식제정탑에 공급되는 가스에 포함되어 있는 유해가스 산성가스, 악취, 다이옥신(Dioxine), 중금속을 제거하도록 슬러지(Sludge)형태의 중화제 및 흡착제를 한번더 공급하는 반응물질공급수단(200);
상기 2차 습식세정탑(920)에서 수분 증발에 의한 용수를 공급하는 용수탱크(HT)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식폐기물 처리시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 반응물질공급수단(200)은 고체 상태의 활성탄과 액체 상태의 소석회 용액을 슬러지(Sluudge)상태로 공급하는 것을 특징으로 하는 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식폐기물 처리시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 로터리 건조기(700)는 2차연소실(500)에서 배출된 고온의 가스가 유입구를 통해 혼합공간으로 유입되어 폐수공급장치(710)로부터 공급되는 폐수를 분무하여 소각시키는 몸체에는 2차연소실(500)에서 유입된 고온의 온도에 의하여 음식 폐기물을 건조시키는 챔버가 형성되어 이루어져 것을 특징으로 하는 음식 폐기물을 에너지원으로 사용하는 친환경적 음식폐기물 처리시스템.
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| JP2009097758A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | 汚泥燃料化装置 |
| KR101998858B1 (ko) * | 2018-10-30 | 2019-09-04 | 비엔지코리아(주) | 통나무 열분해장치 및 열분해 가스 처리장치를 이용한 에너지 회수 시스템 |
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