KR19990076618A - 폐기혼합물의분리법 - Google Patents

Abstract

폐기혼합물의 분리법에 관한 발명이다. 폐기혼합물의 처리방법을 개선하기 위하여, 폐기혼합물을 강제통풍하의 밀폐 용기내에서 배합하고/또는 안정화시키는 생물학적 처리를 하고, 이어서 혼합물의 성분들을 가연성 분획 및 5% 미만의 유기물질을 포함하는 비가연성 분획으로 분리한다.

Description

폐기혼합물의 분리법

본 발명은 폐기혼합물의 분리법에 관한 것이다.

폐기혼합물은 적절하게 처리될 수 있도록 분리되어야 한다. 본 발명은 폐기혼합물을 가능한한 구성성분의 유형별로 분리하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 폐기혼합물의 성분비는 항상 일정한 것이 아니기 때문에 실제 폐기혼합물을 성분별로 분리하는 것은 매우 어려운 일이다. 그러므로, 폐기물혼합물을 분리하기 전에 먼저 다양한 구성물질로 이루어진 폐기물이 얼마나 불균일한 상태인가를 확인하는 것이 필요하다. 기체 또는 액체를 운반매질로 하여 물질을 그 밀도 차이에 의하여 구별하는 처리법이 알려있다.

이제까지 공지된 처리법과 장치들에 의하면 분리할 물질들의 필요한 순도정도가 높을수록 분리하는데 더 많은 비용이 발생한다. 분리된 물질의 사용은 그 순도 및 천연원료와의 경쟁에 의한 시장가에 제한을 받는다.

도시의 폐기물에는 소각하더라도 재로 남게되는 부분(이하 분리과정에서 얻어지는 동질적 성분으로 이루어진 부분을 "분획(fraction)"이라 함) 등 잔류 부분이 남게 되므로 쓰레기 처리장 등 폐기물 처리장으로 운반되어 처리된다. 이미 예고되어 장래에 적용받게 될 관련규정에 따르면, 잔류 유기성분이 건축폐기물과 가정 쓰레기에서 각각 3% 및 5% 미만인 경우에만 폐기물 처리장에서 처리되도록 하고 있다. 따라서 이 규정을 충족하기 위해서는, 불활성물질의 선택과 가연성물질의 처리공정 및 부식의 현존하는 방출위험이 함께 검토되어야만 한다.

이제까지 실시되고 있는 것으로서, 사용가능한 물질들을 사전에 분리수거한 폐기물을 생물학적-기계적으로 처리하는 방식은 폐기물에서 유기물질을 감소시킴으로써 각각 잔류 유기성분 3%, 5% 이하라는 상기 함량규정을 만족시키는데 집중되고 있다. 그러나, 분해되기 어려운 유기물질들의 생물학적 분해는 매우 느리며(6∼8개월), 이 기간동안에 폐기물은 기술적인 검사와 콘트롤하에서 처리되야 하기 때문에 생물학적 처리공장은 상당한 공간을 필요로한다. 나아가 때때로 수분이 함유된 상태(약 35%)에서 공지된 선별 처리법에 따라서 폐기물질의 분리해야 하는 경우도 있다.

1995년 발표된 문헌(WLB Wasser, Luft und Boder, 11-12/1955, 60페이지)에 유기성분의 폐기물을 사용하는 기계적-생물학적 폐기물의 처리법이 개시되어 있다. 이것은 부패조(腐敗槽;rot drum)내에서 다단계의 강력한 부패작용에 의해 작동되는 기계적-생물학적 호기성 폐기물의 동적 처리방법이다.

DE-OS 44 34 611호에는 공급되는 쓰레기를 폐기물 처리방법에 의해 스크리닝하고, 분쇄하여 균질화하는 폐기물의 생물학적 기계적 처리방법을 개시되어 있다. 그후에 쓰레기는 부패조에서 생물학적 분해 처리공정으로 처리된다. 부패처리 후 부패된 물질들을 유기물 분획과 무기물 분획으로 분리한다.

DE-PS 32 48 494호는 쓰레기 소각로 플랜트를 위한 연료의 제조법을 개시하고 있다. 유해물의 배출이 없고 칼로리 값이 개선된 연료의 제조를 위해서 가정용 쓰레기를 1차 스크린 드럼 내에서 스크린을 통과하지 않는 오버플로우(overflow)와 스크린을 통과하는 물질로 분리한다. 오버풀로우에는 금속이 분리된다. 1차 스크린을 통과한 물질을 바이오리액터(생물 반응조)내에서 배합을 한 다음, 2차 스크린 드럼내에서 콤포스트(compost; 배합토) 상태의 미세분획과 스크린을 통과하지 못하는 오버플로우를 분리한다.

본 발명은 폐기물 중에 비가연성 물질들이 포함되어 있고 각각 3%, 5% 이하라는 상기 잔류 유기성분 함량규정을 충족하지 못하기 때문에 소각로 플랜트나 폐기물 매립장 등에서 처리될 수 없는 것이 분명한 상기 서술한 유형의 처리법의 문제점을 해결하고자 하는 것이다.

첫 번째 방안은 특허청구범위 제1항에 특징화된 바와 같이 폐기 혼합물들은 생물학적으로 처리되며, 즉, 강제 통풍하에서 배합되고/또는 안정화된다. 이는 밀폐된 용기내에서 수행되는 것이 바람직하다. 그 다음에 혼합물은 가연성 분획과 비가연성 분획으로 분리된다. 이때 비가연성 분획에는 5% 미만의 유기물질이 남아있어야 한다. 생물학적 처리 즉, 배합과/또는 안정화는 소위 강력한 부패작용의 형태로 수행되는 것이 바람직하다. 강력한 부패는 바람직하게는 5일∼10일, 더욱 바람직하게는 6일∼8일, 더더욱 바람직하게는 7일에 걸쳐서 이루어진다. 이 물질들은 강력한 부패의 말기에 건조되는 것 즉, 강력한 부패는 건조에 의하여 종결되는 것이 바람직하다. 이렇게 분리된 비가연성 분획(불활성 분획)에는 광물질과/또는 철금속과/또는 비철금속이 함유될 수 있다.

더욱 바람직한 발명은 종속항에 특징적으로 표현된 바와 같다. 각 분획은 스크리닝에 의해 분리되는 것이 바람직하며, 스크리닝 분리 대신에 풍력선별을 이용할 수도 있으나 스크리닝 분리와 풍력선별을 순차적으로 하는 것이 바람직하다. 풍력선별 대신 또는 추가적으로 액체선별(liquid sorting)을 적용할 수 있는데, 액체선별은 상기 스크리닝 분리와/또는 풍력선별 후에 실시하는 것이 바람직하다.

혼합물이 생물학적 처리와 분쇄와/또는 균질화되기 전에 재순환되는 것이 더욱 바람직하다. 혼합물이 스크리닝 처리된 물질 대신 이용되거나, 혼합물에 스크리닝 처리된 물질을 가하여 이용된다면 특히 유리하다. 혼합물은 재순환되는 것이 좋으며, 바람직하게는 스크리닝 후, 더욱 바람직하게는 생물학적 처리와 분해와/또는 균질화 이전에 재순환되는 것이 좋다.

본 발명의 처리법은 폐기혼합물의 생물학적 처리를 위한 장치내에서 수행될 수 있다. 이 장치는 강제통풍이 되는 밀폐용기와, 혼합물을 가연성 분획과 비가연성 분획으로 분리를 위한 장치, 바람직하게는 스크리닝 장치와/또는 풍력선별기와/또는 액체선별장치로 이루어진다.

분쇄장치와/또는 균질화 장치를 사용하는 것이 바람직하며, 물질의 재순환 사용을 위한 장치가 있는 것이 좋다.

상술한 문제를 해결하기 위한 또 다른 방안은 특허청구범위 제5항에 특징화되어 있다. 폐기물은 균질화된 다음에 혼합물 성분들이 가연성분과 비가연성분획으로 분리된다. 분리된 가연성분획은 생물학적으로 처리, 즉 강제 통풍하에서 배합되고/또는 안정화 된는데 이것은 밀폐된 용기내에서 수행되는 것이 바람직하다. 이때 비가연성 분획에는 5% 미만의 유기물질이 남아있어야 한다. 분리는 씽크-스윔 분리기의 도움에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.

나아가, 가연성 분획과 비가연성분획으로 분리하기 전에 폐기혼합물을 분쇄 및/또는 균질화하는 것이 유리하다.

본 발명의 처리법은 폐기혼합물의 분리를 위한 장치 내에서 이루어진다. 이장치는 혼합물의 성분들을 가연성 분획과 비가연성 분획으로 분리할 수 있는 분리장치, 바람직하게는 씽크-스윔 분리기와, 가연성분획의 생물학적 처리를 위한 장치 즉, 강제 통풍되는 밀폐된 용기로 구성된다. 또한 분쇄장치와/또는 균질화 장치도 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 두 가지 해결책은, 각각 3% (건축물 페기물)와 5% (가정용 쓰레기) 이상의 유기성분을 지닌 폐기물중에 포함된 비가연성 물질들(예; 돌, 세라믹, 모래, 유리, 금속과 다른 밀도가 큰 물질들)은 소각로나 폐기물 매립장에서 처리되지 않는다는 사실과, 가연성 분획중의 비가연성 물질들이 10중량% 미만으로 감소된다는 사실로 귀착된다. 만일에 습기와 생물학적으로 쉽게 분해될 수 있는 유기물질들이 폐기물로부터 제거된다면, 본 발명에 의하여 이룰 수 있는 최대의 분리정확도에 의해 폐기물로부터 각 성분들을 확실하게 분리할 수 있게 된다.

본 발명의 처리법을 실시하는데는 폐기물의 분리를 위한 장치, 스크린 유니트, 풍력선별 유니트, 중력선별 유니트, 회전선별 유니트와/또는 액체선별 유니트 등이 장치된 공지의 처리공정 플랜트가 사용될 수 있다.

본 발명에 의하면 건식 및 습식선별의 조합에 의하여 건조된 폐기물(바람직하게는 잔류습도 15% 이하로 건조됨) 중에서 쉽게 분해할 수 있는 유기물질을 생물학적으로 분해하기 전과/또는 후에, 공지의 방법에 의한 기간(약 1주일) 보다 상당히 짧은 기간에 불활성분획 및 유기분획을 분리할 수 있게 된다. 더욱이, (스크린을 통과한)물질에 결합된 유해물질들을 불용성 방법으로 고정시키는 것, 만일 유해물질들이 쉽게 이동될 수 있는 것일 경우에는 기계적-생물학적 방법에 의한 분리 직후의 수세(水洗)과정에서 제거하는 것, 제거된 유해물질들을 농축된 조건에서 액체매질로부터 처리하는 것 등이 가능해 진다.

발명의 실시예들은 다음과 같이 첨부된 도면과 함께 아래에 예시된다 :

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 처리법과 장치의 개략도이며,

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 처리법과 장치의 개략도이다.

도 1의 예에서, 폐기물 혼합물은 분쇄되고 균질화된 후 "생물학적으로 건조"된다. 이는 강제 통풍되는 밀폐용기 내에서 배합과/또는 안정화되는 것을 포함할 수도 있다. 이렇게 처리된 물질들을 스크리닝 처리되는데 미세입자 분획과 중간크기의 입자분획은 풍력선별기로 보낸다. 여기서 미세입자 분획과 중간크기의 입자분획의 풍력선별은 따로따로 일어날 수 있다. 풍력선별 결과 건조된 유기물 미세입자 분획과 건조된 안정화된 가연성 입자(stabilate; 이하 '스테빌릿'이라 함) 분획이 얻어진다. 다른 분획은 액체선별로 처리되는데 액체선별법은 스크리닝 처리 및 생물학적으로 건조된 스테빌릿을 위한 분리 플랜트 처리 후에 일어난다. 액체선별법은 수분을 함유하는 불활성 분획을 생산한다. 액체는 수처리 유니트에 의하여 순환된다. 액체선별법과 수처리법은 목재와 유기물질과 함께 수분함유 분획을 분리한다.

분리된 조(粗)입자분획은 스크리닝에 의해 건조 가연성분획(스테빌릿)과 건조 불활성분획으로 분리된다. 건조 가연성분획(스테빌릿)은 또한 건조된 유기물 미세입자 분획도 포함한다.

스크리닝처리에 이어서, 조입자분획(건조 불활성분획과 건조된 가연성 스테빌릿분획)은 재순환된다. 재순환은 회전선별, 수동선별, 자력분리, 시각선별 또는 몇가지의 다른 적절한 방법에 의하여 일어난다. 재순환 단계 다음으로 분쇄와 균질화가 진행된다.

도 2의 예에서, 초기 폐기물(원래의 폐기물 혼합물)은 먼저 분쇄 및 균질화된 후 씽크-스윔 분리기로 보내진다. 여기에서 분리된 침강물은 수분을 함유한 불활성 물질분획을 구성한다. 이 분획을 수세공정으로 처리하면, 바로 폐기물 매립장으로 보낼 수 있는 불활성 물질로 된 수분함유 분획을 얻는다.

수중에서 부유하는(suspended) 물질들은 씽크-스윔 분리기에서 분리되며, 수세공정에서 분리된 물질들은 첫째 프레스로 보내진다. 여기서 생긴 물은 씽크-스윔 분리기로 순환된다. 이 물질들은 첫째 프레스로부터 밀폐된 첫째 부패조로 보내져 배합되며, 강제통풍하에서 생물학적으로 건조된다. 이렇게 수세, 부패, 건조된 최종 분획은 토양개량제의 원료 또는 연료로 사용될 수 있다.

수면에 떠있는 부유(floating)물질들은 씽크-스윔 분리기에서 분리되어 둘째 프레스로 보내고, 여기로부터 다시 둘째 밀폐된 부패조로 보내져 배합되며, 강제통풍하에서 생물학적으로 건조된다. 이로써 폐기물의 건조분획과 소각 및/또는 매립하기에 적합한 스테빌릿이 얻어진다. 프레스와 부패조에서 생성된 물은 수처리된 후 씽크-스윔 분리기로 순환된다. 수처리는 호기성 및/또는 혐기성으로 수행될 수 있다.

도 2는 쉽게 분해할 수 있는 유기물질의 생물학적 분해전에 실시되는 선별법을 예시한다. 도1 및 도2 예의 차이점은 다음과 같다: 도 1의 예에서는, 쉽게 분해할 수 있는 유기물질의 생물학적 분해 및 건조한 스테빌릿의 스크린-풍력선별이 있은 후에 생성된 분획-유동(예; 약 0∼40㎜ 내지 0∼60㎜)이 액체선별되는 반면, 도 2의 경우, 모든 폐기물은 생물학적 건조가 일어나기 전에 액체선별 단계를 거친다. 선택된 방법은 또한 습도와/또는 원래 폐기물의 입상도(粒狀度; granulation)의 함수이다. 미생물 분해는 일정한 습도를 전제로하고, 폐기물내의 습도는 언제나 충분한 범위내로 존재하지는 않는다는 것은 잘 알려져 있다.

불활성물질의 수세는 더 가벼운 입자들을 수세한 물의 순환(재활용)에 의하여 이루어지도록 한다다. 수중에서 부유하는(suspended) 분획은 액체 스크리닝과/또는 중력선별에 의하여 제거된다. 수면에 뜰 수 있는(floatable) 부유물질분획의 분리는 부유선광법에 의하여 증진될 수 있다. 나아가, 수세액의 pH와 온도를 조절함으로써 용액중에서 중금속들을 콘트롤할 수도 있다. 이러한 처리에 의하여 생성된 물질들은 종래기술에 의한 물질들과는 달리, 마치 재생품이 아닌 것 처럼 재사용을 위하여 다른 물질과 양호하게 혼합될 수 있거나, 또는 이들에 첨가될 수가 있다(건축자재 제조, 연료생산 등).

폐기물의 분리를 위한 본 발명의 처리법과 장치들은 스크리닝, 풍력, 스윔, 씽크와/또는 부유선별법 등의 형태를 고려할 수 있다. 거의 동일한 밀도를 지니는 여러 가지의 물질 성분들이 생물학적 안정화 전과/또는 후에 부패조 내에서 가연성분획과 비가연성 분획으로 분리될 수 있다. 이러한 처리법 및 장치는 순도가 거의 95%를 넘는 물질에서도 행하여 질 수 있다. 분리에 의해 3% 미만의 유기 성분(폐기물 처리장 카테리고1) 및 5% 미만의 유기 성분(폐기물 처리장 카테리고2)을 함유하는 불활성물질을 생성할 수 있다. 가연성물질의 분획은 10% 미만의 광물성분을 포함하게 할 수 있다.

액체선별과/또는 중력선별에 의한 분리를 한다음에 부유액체 중의 수중부유(suspended)분획은 토양개선제와/또는 연료로서 깨끗하게 사용될 수 있다. 재사용될 수 없는 나머지 분획은 건조한 스테빌릿로서 패킹될 수 있다. 건조한 스테빌릿은 패킹을 풀고 소각하고/또는 연탄형태로 소각할 수 있다. 생성된 물질의 분획-성분들은 다른물질과 혼합될 수 있다. 액체선별은 폐기물의 생물학적 건조를 하기전 또는 후에 일어날 수 있다. 생물학적으로 건조된 폐기물의 고밀도분획의 액체선별은 스크리닝 다음에, 스크리닝과 회전선별 다음에 또는 스크리닝, 회전선별과/또는 풍력선별 다음에 일어날 수 있으며, 결과적으로 생물학적 건조의 결과로서 생긴 소수성 요소들은 가연성의 부유(floatable) 성분들의 분리를 증진시킨다.

Claims (7)

1. 폐기혼합물을 강제통풍하의 밀폐 용기내에서 배합하고/또는 안정화시키는 생물학적 처리를 하고, 이어서 혼합물의 성분들을 가연성분획 및 5% 미만의 유기물질을 포함하는 비가연성분획으로 분리하는 것을 특징으로 하는 폐기혼합물의 분리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 각 분획의 분리는 스크리닝과/또는 풍력선별과/또는 액체선별에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기혼합물의 분리법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 생물학적 처리를 하기 전에 폐기 혼합물을 분쇄하고 그리고/또는 균질화 하는 것을 특징으로 하는 폐기 혼합물의 분리법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 폐기혼합물은 생물학적 처리를 하기전에 재순환시키고, 분쇄하고 그리고/또는 균질화하고/또는 이어서 스크리닝 하는 것을 특징으로 하는 폐기 혼합물의 분리방법.
5. 폐기혼합물의 성분을 가연성분획 및 5% 미만의 유기물질을 포함하는 비가연성분획으로 분리하고, 이어서 가연성분획을 강제통풍하의 밀폐 용기내에서 배합하고/또는 안정화시키는 생물학적 처리를 하는 것을 특징으로 하는 폐기혼합물의 분리방법.
6. 제 5 항에 있어서, 각 분획은 싱크-스윔 분리기에 의하여 분리되는 것을 특징으로 하는 폐기물 혼합물의 분리방법.
7. 제 5 항 또는 6 항에 있어서, 혼합물을 가연성분획과 비가연성분획으로 분리하기 전에 분쇄하고 그리고/또는 균질화 하는 것을 특징으로 하는 폐기혼합물의 분리법.