KR20010111687A

KR20010111687A - Preparation method of solid fuel from foods waste

Info

Publication number: KR20010111687A
Application number: KR1020000032298A
Authority: KR
Inventors: 손병현; 최성호
Original assignee: 손병현
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-12-20

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 고체 연료 제법에 관한 것으로, 음식물쓰레기에 성형첨가제를 주입하여 음식물쓰레기의 성형도를 향상시켜 석탄과 같은 고체연료 및 이의 제법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a food waste solid fuel manufacturing method. The present invention relates to a solid fuel such as coal and a method for preparing the food waste by injecting a molding additive into the food waste.

본 발명의 고체연료는 발열량이 커서 고체연료로 사용가능성이 있다.The solid fuel of the present invention has a large calorific value and can be used as a solid fuel.

Description

Preparation method of solid fuel from foods waste

우리나라의 폐기물관리법에서는 폐기물을 쓰레기, 연소재, 오니, 폐유, 폐산, 폐알키리, 동물의 사체 등으로서 사람의 생활이나 사업활동에 필요하지 아니하게 된 물질로 규정하고 있다. 이 중에서 음식물쓰레기란 농·축·수산물 유통과정 중에서 버려지는 쓰레기, 가정·음식점 등에서 조리과정 중 식품을 다듬고 버리는 식품쓰레기, 먹고 남긴 음식물 찌꺼기, 보관했다가 그냥 버려지는 식품폐기물을 말한다. 농·축·수산물 도매시장 등에서는 판매, 수송과정에서 먹을 수 없는 부분이 반드시 발생하고 가정, 음식점에서는 식품을 다듬을 때 훼손된 부분, 먹을 수 없는 부분의 식품쓰레기가 발생하며, 필요 이상으로 너무 많이 차린 식단으로 인해 먹고 남은 음식물 찌꺼기가 발생된다. 또한 너무 많은 식품을 구매해서 유통기간이 초과된 식품, 보관 부주의로 변질된 식품폐기물이 발생하고 있다. 음식물 쓰레기 발생량은 1990년 23천여톤/일에서 1994년에 18천톤/일, 1998년에 12천톤/일로 해마다 감소하고 있으며, 생활쓰레기 발생량 중에서 차지하는 비중도 1993∼1995년 동안 31%수준에서 1996년 29%, 1997년 27%, 1998년 26%로 줄었다. 음식물쓰레기 발생량 변동율을 생활쓰레기 발생량 증감율과 비교하면 1991년∼1995년 동안은 유사한 감소율을 보였으나 1996년에는 생활쓰레기가 4.5% 증가했음에도 음식물쓰레기는 3.6% 감소했고, 1998년에도 생활쓰레기는 6.9% 감소하였으나 음식물쓰레기는 이보다 훨씬 많은 9.7`% 감소하였다. 음식물쓰레기 자원화가 확대되면서 발생량에 변화가 있음을 알 수 있다.Korea's waste management law stipulates waste as waste, combustible materials, sludge, waste oil, waste acid, waste alkyri, carcasses, etc., which are not needed for human life or business activities. Among these, food waste refers to garbage discarded during farming, livestock, and aquatic distribution, food waste that trims and discards food during cooking, food waste left over from food, and food waste that is left after being discarded. In agricultural, livestock, and marine products wholesale markets, inedible parts occur during the sales and transportation process, while food and food in homes and restaurants are damaged and inedible parts. Your diet will leave food leftovers. In addition, too much food is produced, foods whose shelf life is exceeded, and food wastes that have been inadvertently stored are generated. Food waste generation decreased from 233,000 tons / day in 1990 to 18,000 tons / day in 1994, and 12 thousand tons / day in 1998, and the share of household waste generated from 31% level in 1993 to 1995 in 1996. It was reduced to 29%, 27% in 1997 and 26% in 1998. Comparing the rate of change of food waste generation with the increase and decrease rate of domestic garbage generation, the similar decrease rate was observed between 1991 and 1995, but in 1996, the amount of food waste decreased 3.6%, and in 1998, the amount of food waste decreased 6.9%. Food waste, however, decreased by 9.7%. As food waste resources become more widespread, there is a change in the amount generated.

1996년말 김포 수도권매립지 주민대책위원회에서 1996년 11월 1일부터 물기 있는 음식쓰레기를 반입하는 차량에 대해 10일간의 반입금지조치를 취하겠다고 발표하였다. 이에 따라 각 지방자치단체에서는 음식물쓰레기 처리시설 설치를 하게 되었고 음식물쓰레기 물기제거 홍보 등 음식물쓰레기 감량대책에 부심 하게 되었다.At the end of 1996, the Gimpo Metropolitan Landfill Countermeasures Committee announced on November 1, 1996 that it would take a 10-day ban on vehicles to bring in wet food waste. As a result, local governments have set up food waste treatment facilities, and have been focused on measures to reduce food waste, including promoting the removal of food waste.

그동안 산업발전에 따른 국민 소득수준이 향상되면서 가정 등에서 배출되는 생활쓰레기의 발생양태에 양과 질 면에서 많은 변화를 가져왔다. 1995년도부터 전국적으로 실시된 쓰레기 종량제와 재활용품 분리수거 확대에 따라 생활쓰레기 발생량은 줄어든 반면에 음식물쓰레기가 차지하는 점유비율은 상대적으로 증가되었으며, 앞으로도 식생활의 고급화로 더욱 증가될 전망이다. 과다하게 발생되는 음식물쓰레기는 귀중한 식량자원의 낭비를 초래할 뿐만 아니라, 소각 처리시 소각효율을 저하시키고 매립 처리시 악취와 침출수 발생 등 2차 환경오염을 초래함에 따라 음식물쓰레기를 줄이고 재활용 하기 위한 다양한 정책 대안이 요구되고 있다. 그러나 음식물쓰레기 문제는 우리의 전통적인 음식문화와 직결되어 있어 단시일 내에 국민의식 전환을 통한 음식문화 개선이 어려운 실정이며, 발생된 음식물쓰레기를 재활용 하기 위한 기술개발과 처리시설도 매우 미흡한 상태에 있다.As the national income level has improved due to industrial development, there have been many changes in the quantity and quality of household waste generated from households. Since 1995, the amount of garbage collected has been reduced as a result of the separate waste collection system and the separate collection of recycled products, while the share of food waste is relatively increased. Excessive food waste not only wastes valuable food resources but also reduces incineration efficiency during incineration and secondary environmental pollution such as odor and leachate during landfill disposal. Alternatives are needed. However, the food waste problem is directly related to our traditional food culture, so it is difficult to improve the food culture by changing national consciousness in a short time, and the technology development and processing facilities for recycling the generated food waste are also insufficient.

음식물쓰레기의 주요 문제점으로는 첫째, 음식물쓰레기 특성상 수분함량이 80∼85%로서 쉽게 부패되어 수거와 운반시 악취들이 발생되고, 과다한 염분(약3%)은 퇴비화의 저해요인이 되고 있으며, 둘째, 매립 처리시에는 다량의 침출수가 흘러나와 지하수 오염 등 2차 환경오염을 유발시키고 침출수를 처리하는데 많은 비용이 소요되며, 소각시에도 발열량이 낮고 물기가 많아 소각온도 저하에 따른 보조연료를 추가로 사용하여야 하는 문제점이 있다. 또한 음식물쓰레기를 퇴비G화와 자원화 등으로 최대한 재활용 하여야 하나 재활용을 위한 자원화 기술개발이 미흡하고 공공처리시설이 절대로 부족한 실정에 있으며, 아직 표준화된 자원화기술이 정립되어 있지 않으며, 공공처리 시설도 초기 보급단계로 체계적인 재활용이 미흡한 실정에 있는 등 여러 문제점을 안고 있는 실정이다.The main problems of food waste are as follows: First, the water content is 80-85%, so it easily decays, and odors are generated during collection and transportation. Excess salt (about 3%) is a deterrent to composting. In case of landfill treatment, a large amount of leachate flows out, causing secondary environmental pollution such as groundwater contamination and treating leachate. It takes a lot of cost. There is a problem to be done. In addition, food waste should be recycled as much as possible, such as composting and resourceization, but the development of resources for recycling technology is insufficient, and there is no shortage of public treatment facilities. The standardized resourceization technology has not been established yet. There are a number of problems, including the lack of systematic recycling as a dissemination stage.

음식물쓰레기는 수분함량이 높고 쉽게 부패되어 매립 및 소각처리에 어려움을 초래함에 따라 이에 대한 다각적인 처리 대안이 논의되어 왔으며 특히 음식물쓰레기는 건조중량기준 발열량이 높고, 수분이 충분하며 유기성 물질로서 영양소가 충분함에 따라 퇴비화 사료화로서의 재활용 방안이 집중적으로 연구 개발되고 있다. 지금까지 음식물쓰레기를 재활용하기 위해 가장 많이 연구된 분야인 사료화/퇴비화는 재활용이 가능한 음식물쓰레기만을 선별하여 배출해야하며, 비닐, 병뚜껑,은박지, 젓가락 등의 이물질과 필요시 소금성분이 많은 된장, 고추장, 간장 등은 별도로 배출 한다. 또한 동·식물성 유지류, 중금속 오염가능 물질 및 잉크물질은 제거하여 배출해야 하며, 가정용 수집용기를 비치하여 음식물쓰레기만을 별도로 수집하여야 하는 어려움이 있어 분리수거 비용이 많이 들고 분리수거가 되지 않을 경우 기술의 신뢰성이 떨어지는 문제를 안고 있다.As food waste has a high moisture content and easily decays, which causes difficulties in landfilling and incineration, various treatment alternatives have been discussed. Especially, food waste has a high calorific value on a dry weight basis, sufficient moisture, and an organic substance. As it is sufficient, recycling methods as compost feedstocks have been intensively researched and developed. So far, the most researched field for recycling food waste is feed / composting, which must select and discharge only food waste that can be recycled.Miso, such as vinyl, bottle caps, silver foil, chopsticks, and soybean, Gochujang, soy sauce, etc. are discharged separately. In addition, animal and vegetable oils, heavy metal contaminants and ink substances should be removed and discharged.In addition, it is difficult to collect food wastes separately with household collection containers. There is a problem of low reliability.

이에 본 발명에서는 사료화/퇴비화에서 문제시 되는 염분, 금속류, 목재, 섬유, 그리고 고무류 등을 분리하지 않고 음식물쓰레기를 배출된 그 상태에서 여러 단계의 공정을 거쳐 고체연료로 재생하는 음식폐기물의 고체연료화 기술 개발을 수행하고자 한다. 현재 우리나라는 재활용이 가능한 대부분의 유기성 음식폐기물이 매립이나 소각에 의해 처리되고 있어 매립지 부족에 의한 매립단가 상승과 고효율의 소각시설 설치 및 운영에 따른 처리에 막대한 자금이 소요되고 있다. 또한 매립이나 소각 처리에 의해 토양, 지하수질 및 대기오염을 유발하는 많은 문제점이 지적되고 있다. 이러한 관점에서 유기성 음식폐기물을 연료화기술에 의해 처리하면 매립지의 수명 연장, 소각에 의한 처리비의 절감효과, 그리고 음식쓰레기 분리수거에 필요한 비용의 절감 등의 경제적인 이득을 가져올 수 있으리라 판단된다.Therefore, in the present invention, solid waste of food waste which is recycled as solid fuel through several steps in the state of discharging food waste without separating salt, metals, wood, fibers, and rubbers, which are a problem in feed / composting We want to carry out technology development. At present, most of the organic food wastes that can be recycled are disposed of by landfill or incineration. Therefore, huge funds are required for the disposal of landfill due to lack of landfill and the installation and operation of high efficiency incineration facilities. In addition, many problems that cause soil, groundwater and air pollution by landfilling or incineration have been pointed out. In this regard, the treatment of organic food waste by fueling technology can bring economic benefits such as extending the life of landfills, reducing the disposal cost by incineration, and reducing the cost of separate collection of food waste.

이에 본 발명에서는 음식물쓰레기 고체 연료 제법에 관한 것으로, 음식물쓰레기에 성형첨가제를 주입하여 음식물쓰레기의 성형도를 향상시켜 석탄과 같은 고체연료 및 이의 제법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a food waste solid fuel manufacturing method, and to a solid fuel such as coal and a manufacturing method thereof by injecting a molding additive into food waste to improve the moldability of the food waste.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체연료 제법은 음식물쓰레기를 저장탱크에 저장한 후 중력에 의한 수분을 제거하는 제 1단계; 수분함량을 60%전후로 조절하는 수분조절 제 2단계; 음식물쓰레기의 크기를 10mm이하로 분쇄하는 제 3단계; 점착성이 있는 액체와 성형첨가제를 주입하여 성형하는 제 4단계; 성형된 음식쓰레기를 수분함량이 10% 미만으로 건조하는 제 5단계를 포함하므로써 이루어진다.Solid fuel production method of the present invention for achieving the above object is a first step of removing the water by gravity after storing the food waste in the storage tank; A second step of controlling moisture to adjust the moisture content to around 60%; A third step of grinding the size of the food waste to less than 10mm; A fourth step of molding by injecting a tacky liquid and a molding additive; It comprises the fifth step of drying the molded food waste to less than 10% moisture content.

도 1은 본 발명의 제조예 1에 따른 고체연료 제조공정을 개략적으로 도시한 공정도이다.1 is a process diagram schematically showing a solid fuel manufacturing process according to Preparation Example 1 of the present invention.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the present invention in more detail as follows.

제 1단계로서, 음식물쓰레기를 채취하여 저장 탱크에 저장하고 중력에 의해 수분을 제거(자연탈수)한 다음, 국내의 음식폐기물은 계절과 배출되는 장소에 따라 수분함량이 차이가 나므로 먼저 음식물쓰레기의 수분함량과 강열감량을 측정한다. 제 2단계로서, 1단계의 시료를 drying oven에서 건조하여 수분함량을 일정(약 60% 전후)하게 한다. 경험에 의하면 시료의 수분함량이 50% 이하인 경우는 너무 건조하여 성형이 어렵고 수분함량이 70%를 초과하면 수분이 너무 많아 자중에 의해 성형 후에 원래의 형상을 유지하기 어렵기 때문이다. 제 3단계로서, 단계 2의 시료를 분쇄기에서 분쇄한다. 본 발명에서는 음식물쓰레기의 크기가 너무 크면 성형틀에 음식물쓰레기가 균일하게 충진되지 않기 때문에 시료의 크기를 10mm이하로 일정하게 분쇄하였다. 제 4단계로서, 성형을 하기 위해 점착성이 있는 액체와 성형첨가제를 단계 3에서 분쇄한 음식물쓰레기와 혼합하여 성형틀에 넣고 압축성형한다. 음식폐기물의 완전한 성형을 위해 음식폐기물에 점착성의 시약과 성형첨가제를 혼합하여 성형 전의 형상을 유지할 수 있게 하였다. 단계 5로서, 단계 4에서 제조한 음식물쓰레기 고체연료를 건조기에서 건조한다. 음식폐기물을 이용하여 고체연료를제조한 다음 연료로 사용하기 위해 수분함량을 10% 미만으로 완전히 건조하였다.As the first step, food waste is collected and stored in a storage tank, and water is removed by gravity (natural dehydration). Since domestic food waste varies in water content depending on the season and the place where it is discharged, Measure moisture content and ignition loss. As a second step, the sample of step 1 is dried in a drying oven to keep the water content constant (about 60%). Experience shows that when the moisture content of the sample is 50% or less, it is difficult to mold because it is too dry, and when the moisture content exceeds 70%, the moisture is too much to maintain the original shape after molding due to its own weight. As a third step, the sample of step 2 is ground in a mill. In the present invention, if the size of the food waste is too large, since the food waste is not uniformly filled in the forming mold, the size of the sample is uniformly pulverized to 10 mm or less. As a fourth step, in order to perform molding, the tacky liquid and the molding additive are mixed with the food waste pulverized in step 3, and put into a molding mold and compression molded. For complete shaping of food waste, the food waste was mixed with a sticky reagent and a molding additive to maintain the shape before molding. As step 5, the food waste solid fuel prepared in step 4 is dried in a dryer. Solid waste was produced using food waste and then completely dried to less than 10% moisture content for use as fuel.

음식폐기물을 이용한 고체연료화의 가장 중요한 과정은 압축-성형-건조 후 초기모양이 깨어지지 않고 성형할 때의 형상을 그대로 유지하는 것이다. 이와 같이 성형 후의 모양이 깨어지지 않게 하기 위해 점착성이 있는 액체와 성형첨가제를 사용하였으며 적정사용량을 파악하기 위해 우선 점착성이 있는 액체의 농도와 성형첨가제의 양이 성형정도에 미치는 영향을 먼저 실험하였다. 본 발명에서 점착성액체는 점성이 있으면서 음식폐기물과 혼합하여 연료를 만들어도 연소시 배가스의 문제가 되지 않은 성분을 선택하였고 고체시약을 사용하여 실험에 필요한 농도를 제조하여 사용하였다. 성형첨가제 역시 같은 목적을 이룰 수 있으면서 음식폐기물과 성분이 같은 셀룰로오스 계열의 첨가제를 선택하였고 선택시 가격문제도 고려하였다.The most important process of solid fueling with food waste is to maintain the shape as it is formed without breaking the initial shape after compression-molding-drying. In order to prevent the shape after shaping, a tacky liquid and a molding additive were used. First, the effect of the concentration of the tacky liquid and the amount of the molding additive on the molding degree was first tested in order to determine an appropriate amount of use. In the present invention, the viscous liquid is viscous and mixed with food waste to produce a fuel that is not a problem of exhaust gas during combustion, and the concentration required for the experiment was used by using a solid reagent. Molding additives were able to achieve the same purpose, but selected cellulose-based additives with the same ingredients as food waste.

실험결과 성형정도에 영향을 미치는 인자는 성형첨가제의 주입량과 점착성액체의 농도이며, 음식물쓰레기 고체연료의 탈수성에 영향을 미치는 인자는 대부분 성형첨가제의 양인 것으로 나타났다. 또한 음식물쓰레기 고체연료의 원소분석과 발열량을 분석해 본 결과 황 함유량은 약 040wt%이었고 발열량은 약 4,884cal/kg으로 석탄의 발열량보다 약간 낮은 수준을 보여 연료로서 충분히 가능성이 있음을 알 수 있었다.As a result, the factors affecting the degree of molding were the injection amount of the molding additive and the concentration of the adhesive liquid, and most of the factors affecting the dehydration of food waste solid fuel were the amount of the molding additive. In addition, elemental analysis and calorific value of food waste solid fuel showed that sulfur content was about 040wt% and calorific value was about 4,884cal / kg, which is slightly lower than the calorific value of coal.

본 발명은 사료화/퇴비화에서 문제시 되는 염분, 금속류, 목재, 섬유, 그리고 고무류 등을 분리하지 않고 음식물쓰레기를 배출된 그 상태에서 다단계의 공정을 거쳐 고체연료로 재생하는 음식폐기물의 고체연료화 기술 개발을 수행하는 것이다. 현재 우리나라는 재활용이 가능한 대부분의 유기성 음식폐기물이 매립이나 소각에 의해 처리되고 있어 매립지 부족에 의한 매립단가 상승과 고효율의 소각시설 설치 및 운영에 따른 처리에 막대한 자금이 소요되고 있다. 또한 매립이나 소각 처리에 의해 토양, 지하수질 및 대기오염을 유발하는 많은 문제점이 지적되고 있다. 이러한 관점에서 유기성 음식폐기물을 연료화기술에 의해 처리하면 매립지의 수명 연장, 소각에 의한 처리비의 절감효과, 그리고 음식쓰레기 분리수거에 필요한 비용의 절감 등의 경제적인 이득을 가져올 수 있으리라 판단된다. 본 발명에서 제조한 고체연료는 석탄의 발열량보다 약간 낮은 값을 보이므로 기존의 고체연료를 사용하는 로에 대체연료로 사용할 수 있다는 장점이 있다.The present invention is to develop a solid fuel conversion technology of food waste that is recycled as a solid fuel through a multi-step process in which food waste is discharged without separating salt, metals, wood, fibers, and rubbers, which are a problem in feed / composting. To do. At present, most of the organic food wastes that can be recycled are disposed of by landfill or incineration. Therefore, huge funds are required for the disposal of landfill due to lack of landfill and the installation and operation of high efficiency incineration facilities. In addition, many problems that cause soil, groundwater and air pollution by landfilling or incineration have been pointed out. In this regard, the treatment of organic food waste by fueling technology can bring economic benefits such as extending the life of landfills, reducing the disposal cost by incineration, and reducing the cost of separate collection of food waste. Since the solid fuel produced in the present invention shows a slightly lower value than the calorific value of coal, it can be used as a substitute fuel in the furnace using the conventional solid fuel.

Claims

A first step of removing the water by gravity after storing the food waste in a storage tank; A second step of controlling moisture to adjust the moisture content to around 60%; A third step of grinding the size of the food waste to less than 10mm; A fourth step of molding by injecting a tacky liquid and a molding additive; A food waste solid fuel manufacturing method comprising a fifth step of drying the molded food waste to less than 10% moisture content.

The food waste solid fuel manufacturing method according to claim 1, wherein the tacky liquid and the molding additive are injected and molded.