KR20060096392A - 음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용한 고체연료의제조방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가정, 음식점 등에서 배출되는 음식물쓰레기와 각종 산업현장 등에서 배출되는 폐합성수지를 이용하여 고체연료를 제조함으로써 음식물쓰레기와 폐합성수지로 인한 각종 환경오염 문제해결에 일조함은 물론 이들을 이용한 대체에너지의 생산을 통해 자원재활용과 에너지문제에 기여하고자 하는 것인 바,

이물질을 제거한 음식물쓰레기와 분쇄한 폐합성수지를 음식물쓰레기와 혼합하는 과정과, 음식물쓰레기와 폐합성수지의 혼합과정에서 황토, 갈탄, 코크스의 첨가제를 투입하여 함께 혼합하는 과정과, 음식물쓰레기와 폐합성수지, 첨가제를 혼합한 혼합물을 건조시키는 과정과, 건조시킨 혼합물을 압출 성형하여 일정한 크기로 절단한 후 냉각, 포장(PACKING)하는 과정으로 이루어진 것에 요지가 있다.

고체연료, 대체에너지, 음식물쓰레기, 폐합성수지, 음식물쓰레기를 이용한 고체연료, 폐합성수지를 이용한 고체연료,

Description

음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용한 고체연료의 제조방법과 그 장치{A Solid fuel manufacturing method and its device use of the food waste and the plastic waste}

도 1은 본 발명에 따른 고체연료제조 과정을 보인 흐름도

도 2는 본 발명중 압출기의 개략적인 구성도.

☞도면의 주요부분에 사용된 주요부호에 대한 설명☜

100: 압출기

200: 노즐

300: 히터

본 발명은 음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용한 고체연료의 제조방법과 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가정, 음식점 등에서 배출되는 음식물쓰레기와 각종 산업현장 등에서 배출되는 폐합성수지를 이용하여 고체연료를 제조함으로써 음식물쓰레기와 폐합성수지로 인한 각종 환경오염 문제해결에 일조함은 물론 이들을 이용한 대체에너지의 생산을 통해 자원재활용과 에너지문제에 기여하고자 하는 것이다.

이미 주지된 바와 같이 음식물쓰레기와 폐합성수지 등은 산업 및 가정 등 각종 폐기물 중에서도 가장 많은 비중을 차지하고 있음에도 음식물쓰레기는 수분 함유량이 높고 부패하기 쉬워 악취, 오염수발생 등의 환경오염문제를 일으키고 소각이나 매립 처리도 부지문제와 고가의 필요비용 등으로 인해 그 처리가 곤란하며, 폐합성수지 역시 소각처리시 다량의 대기오염물질이 발생되고, 매립 처리에는 토양오염과 자원낭비 등의 여러 문제를 갖고 있는 것이었다.

이에 고열량의 유기성 물질로 구성되어 연료로서 이용가치가 높은 음식물쓰레기와 폐합성수지를 재활용하여 재생에너지로 이용할 목적으로 이들 폐기물을 활용한 대체에너지로서의 연료 제조를 위한 연구와 개발이 아래와 같이 다양하게 진행되고 있다.

우선, 음식물쓰레기를 이용한 고체연료에 대하여 대표적인 몇가지 예를 살펴보면 다음과 같다.

공개특허공보 제10-1998-67783호는 음식물쓰레기를 전분질원료와 기타원료로 분리하여 쿠킹한 다음 화합하여 사료로 제조하고, 사료제조과정에서의 음식물쓰레기중 불연성물질을 분리한 가연성 폐기물(폐비닐 등)에 조연제를 혼합하여 압출 성형함으로써 고체연료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

공개특허공보 제10-1999-71053호는 음식물쓰레기 믹서분에 분탄과 황토, 물, 염분을 혼합하고 성형하여 가공탄을 제조할 수 있게 한 것이다.

공개특허공보 제10-2000-012514호는 음식물쓰레기를 파쇄, 탈수하고 여기에 부패방지제를 투입하여 건조시킨 다음 압출 성형하여 고체연료를 제조할 수 있게 한 것이다.

공개특허공보 제10-2001-0111687호는 음식물쓰레기에 성형첨가제를 투입, 혼합하여 성형도를 향상시킴으로써 석탄과 같은 고체연료를 제조할 수 있게 한 것이다.

공개특허공보 제10-2000-0015759호는 음식물쓰레기에 폐수슬러지 케이크, 가연성폐기물(폐타이어, 폐비닐) 분말을 혼합하여 성형기에 넣고 성형하여 고체연료로 제조할 수 있도록 한 것이다.

공개특허공보 제10-2003-023115호는 음식물쓰레기를 응집, 탈수하고 여기에 화학첨가제 및 탈수물질, 석탄분말을 혼합하여 압출 성형한 다음 성형된 성형물 표면에 고분자수지를 분사코팅하여 고체연료를 제조한 것이다.

공개특허공보 제10-2003-032488호는 음식물쓰레기를 퀼른건조기에서 수분함유율 10%이하로 건조시킨 후 분쇄하고 이를 톱밥과 함께 혼합약품을 투입, 혼합하여 압출성형함으로써 고체연료를 제조할 수 있게 한 것이다.

공개특허공보 제10-2003-0066113호는 음식물쓰레기를 알카리성 호정화(Dextrini zation)액으로 화학변화시킨 다음 무연탄분말을 투입하여 혼합하고 다시 유해독성 탈촉매제와 금속산화제, 무연탄촉매제, 경화제, 슬러지를 일정 비율로 투입하여 혼합 가열하여 응고시키면서 일정 형태로 성형하여 고체연료를 제조할 수 있게 한 것이다.

공개특허공보 제10-2005-41616호는 음식물쓰레기에 탄가루, 소석회, 왕겨, 황토, 제오라이트, 폐식용유가 소정 비율로 혼합된 연료화 첨가물을 혼합하여 고형틀에서 성형하고 고온에서 건조시켜 연료를 제조할 수 있게 한 것이다.

공개특허공보 제10-2005-091164호는 음식물쓰레기와 인분, 채소쓰레기에 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 수용액을 투입하여 혼합하고, 여기에 폐폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 첨가제 및 호정화분말, 알루미늄분말 등을 투입, 혼합한 다음 일정 크기의 과립형으로 성형하여 연료를 제조토록 한 것이다.

이하에는 폐합성수지 등의 폐기물을 이용한 고체연료에 관한 몇가지 예를 살펴보기로 한다.

특허공보 제1989-002831호는 폐합성수지를 균질 혼련하여 칩으로 성형한 다음 여기에 염소산칼리, 무수크롬산, 벤토나이트, 고온 건류탄화시킨 목분, 왕겨, 저질탄 혼합물을 혼합하고 성형하여 고체연료를 제조토록 한 것이다.

공개특허공보 제10-2000-041940호는 유기물이 함유된 폐기물를 수거하여 여기에 황토, 탄분을 혼합, 믹서하여 성형, 건조하여 고체연료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

공개특허공보 제10-2003-25985호는 가연성 폐기물을 분쇄하여 요기에 소석회를 투입하고 성형기에서 압출, 성형하여 고체연료를 제조할 수 있게 한 것이다.

공개특허공보 제10-2001-067490호는 폐합성섬유와 폐합성고무를 폐지 등과 혼합하고 여기에 산화칼슘, 합성제올라이트를 투입, 혼합하여 성형시켜서 고체연료를 제조할 수 있게 한 것이다.

공개특허공보 제10-2002-059074호는 가연성폐물을 건조시켜서 고온 압축성형하여 연료화하는 방법에 관한 것이다.

공개특허공보 제10-2002-075763호는 가연성폐기물을 분쇄한 칩에 조연제를 투입, 혼합하고 가열, 압착 성형한 다음 압출, 성형하여 고체연료를 제조할 수 있도록 한 것이다.

이상에서 살펴본 고체연료에 대한 기존의 제조 방법 등은 음식물쓰레기와 폐합성수지를 개별로 이용하여 고체 연료를 제조하게 되어 이들 음식물쓰레기와 폐합성수지의 처리비용이 고가로 요구되었고 이들의 재활용 효율성도 저조할 수 밖에 없는 등의 여러 문제점이 있었다.

상기에서 살펴본 바와 같이 기존에는 음식물쓰레기와 폐합성수지를 함께 이용하여 고체연료를 제조하는 방법 등에 대한 연구와 개발이 부재하였던 바,

본 발명에서는 음식물쓰레기와 폐합성수지를 함께 이용하여 고체연료를 제조할 수 있게 함으로써 이들 음식물쓰레기와 폐합성수지의 동시처리 및 재활용이 가능하게 하여 이들의 처리 및 재활용에 필요한 비용을 절감할 수 있게 하고자 하며,

이들을 함께 처리, 재생함에 따른 비용절감과 더불어 보다 간단하고 용이한 고체연료의 제조 공정을 통해 음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용한 고체연료의 생산성 향상에 기여하고 저비용 고효율성의 고체연료를 널리 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 수거하여 이물질을 분리한 음식물쓰레기를 파쇄시킨 폐합성수지와 혼합하여 믹싱하고, 건조시킨후 압출기에서 압출, 성형시켜 고체연료를 제조할 수 있도록 하는 것에 특징이 있는 것으로, 이하에 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

실시예.

1. 음식물쓰레기의 혼합준비

수거된 음식물쓰레기는 혼입되어 있는 각종 비닐류, 철금속, 비철금속 등의 음식물 외의 여러 이물질을 제거한 상태에서 폐합성수지와 혼합하기 위해 교반기가 설치된 믹서(MIXER)에 투입한다.

2.폐합성수지의 혼합준비

수거된 폐합성수지는 선별기에서 철금속, 비철금속류, 흙 등의 이물을 분리하는 과정을 거쳐 분쇄기에 투입하여 입도 30∼50mm의 크기로 분쇄한 다음 음식물쓰레기 와 혼합하기 위해 믹서에 투입한다.

3. 음식물쓰레기와 폐합성수지의 혼합

이물질을 분리한 음식물쓰레기와 분쇄기에서 분쇄한 폐합성수지는 믹서에서

음식물쓰레기 30%(중량비) : 폐합성수지 70%(중량비)의 혼합비로 혼합한다.

4. 첨가제의 혼합

상기 음식물쓰레기와 폐합성수지의 혼합과정에서 황토, 갈탄, 코크스의 첨가제를 혼합한다.

상기 첨가제의 혼합비는 음식물쓰레기를 기준으로 7:3의 비율로 투입, 혼합하는 것으로, 그 혼합비율을 아래와 같다.

음식물쓰레기 70%(중량비):황토 10%(중량비):갈탄 10%(중량비):코크스(Cokes) 10%(중량비)의 비율로 혼합한다.

갈탄은 폐갈탄을 사용할 수 있으며, 상기 첨가제와 함께 일정량의 황을 혼합투입할 수 있다.

상기 첨가물중 황토는 마그네슘, 칼슘, 탄산칼륨, 알루미늄 등의 성분을 함유하고 있으며 규토 등이 주류를 이루어 음식물쓰레기와 폐합성수지의 친화력을 높여주며, 갈탄은 석탄 중에서 가장 탄화도(炭化度)가 낮은 석탄으로서, 4,000∼6,000kcal/kg의 발열량을 가지고 있고 코크스(Cokes)는 고정탄소가 주성분으로 6,000∼7,500kcal의 높은 발열량을 가지고 있다.

5. 음식물쓰레기와 폐합성수지, 첨가제를 혼합한 혼합물의 건조

상기에서 음식물쓰레기와 폐합성수지, 첨가제를 혼합한 혼합물(이하, 혼합물이라 함.)은 믹서에서 충분히 믹싱하여 혼합한 다음 열풍건조기로 이송하여 적어도 200℃의 고온 열풍으로 수분함유율 10%이하로 건조시킨다.

6. 압출, 성형

상기에서 건조시킨 혼합물은 도 2와 같이 노즐(200)측에 히터(300)가 설치되어 압출온도를 임의로 조절할 수 있는 압출기(100)에서 압출, 성형하여 일정한 크기로 절단한 후 냉각하여 포장(PACKING)한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 음식물쓰레기와 폐합성수지를 함께 이용하여 고체 연료를 제조함으로써 이들 음식물쓰레기와 폐합성수지의 동시처리로 그 비용을 절감할 수 있음은 물론 이로부터 음식물쓰레기와 폐합성수지의 재활용 효율성을 크게 높여 이들을 저비용으로 에너지화할 수 있는 등의 여러 경제적 이익을 도모할 수 있으며 효과적인 폐기물 처리와 자원절약, 환경보전, 에너지 정책 등에 기여할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용하여 고체연료를 제조함에 있어서,

   이물질을 제거한 음식물쓰레기와 입도 30∼50mm의 크기로 분쇄한 폐합성수지를 음식물쓰레기 30%(중량비) : 폐합성수지 70%(중량비)의 혼합비로 혼합하는 단계와,

   음식물쓰레기와 폐합성수지의 혼합과정에서 황토, 갈탄, 코크스의 첨가제를

   음식물쓰레기를 기준으로 7:3의 비율로 투입하여 함께 혼합하는 단계와,

   음식물쓰레기와 폐합성수지, 첨가제를 혼합한 혼합물을 수분함유율 10%이하로 건조시키는 단계와,

   건조시킨 혼합물을 압출기에서 압출 성형하여 일정한 크기로 절단한 후 냉각, 포장(PACKING)하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용한 고체연료의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   음식물쓰레기와 폐합성수지의 혼합과정에서 투입, 혼합되는 황토, 갈탄, 코크스의 첨가제는,

   음식물쓰레기 70%(중량비):황토 10%(중량비):갈탄 10%(중량비):코크스(Cokes) 10%(중량비)의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용한 고체연료의 제조방법.
3. 음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용한 고체연료의 제조장치를 구성함에 있어서,

   수거하여 이물질이 분리된 음식물쓰레기와 분쇄된 폐합성수지 및 황토, 갈탄, 코크스의 첨가제를 투입하여 혼합하는 믹서(MIXER)와,

   믹서에서 혼합된 혼합물을 열풍으로 건조시키는 열풍건조기와,

   열풍건조기에서 건조된 혼합물을 압출, 성형하는 압출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기와 폐합성수지를 이용한 고체연료의 제조장치.

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