KR20100069643A - 고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법 - Google Patents

고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법 Download PDF

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Abstract

고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법은 분류 단계와, 압쇄 단계와, 건조 단계와, 고압에서 성형 제품으로의 압축 단계와, 고온에서 가연성 폐기물로부터 숯을 제조하고 불연성 폐기물을 고온에서 소성시키는 단계와, 최종적으로 고온 제품을 냉각시켜 다양한 형상의 건설용 벽돌 또는 보드와 함께 고형 연료를 얻는 단계를 포함한다. 본 방법은 가정용 폐기물, 특히 고형 폐기물을 완전히 재활용할 수 있다. 본 방법은 고형 폐기물을 경제적 가치를 갖는 연료 및 건설용 재료로 재활용할 수 있다. 본 방법은 간단하고, 그 처리 비용이 적다.

Description

고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법{Disposal Method for Entirely Recycling Solid Refuse}
본 발명은 가정용 폐기물의 처리 방법에 관한 것이며, 특히 고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 환경 보호 기술 분야에 속한다.
가정용 폐기물은 지속가능한 사회적 경제 개발을 해치는 공통의 위험요소 중의 하나인 반면에, 또한 상당한 성장을 가져오는 유일한 잠재력을 갖는 자원이기도 하다. 토양, 물 및 공기를 오염시키고 환경의 질 및 인간 건강에 모두 유해한 도시의 가정용 폐기물을 처리하는 방법, 및 가정용 폐기물의 감소, 오염물질 제거 및 자원 이용을 달성하기 위해 가정용 폐기물을 효과적이고 효율적인 방식으로 재사용가능하고 재생가능한 부분을 이용하는 방법은 전세계적으로 환경 보호의 주된 관심사이다. 가정용 폐기물의 처리는 인간의 생활 및 생태학적 환경을 위해 점점 더 중요하다. 사람들의 생활 수준의 개선 및 사회 경제의 신속한 개발로 인해, 최근 가정용 폐기물의 질적 및 양적인 면에서 실질적인 변화가 나타난다. 종래에는 식품 및 다른 유기성 폐기물로부터 가정용 폐기물이 나온 반면, 현재에는 종이로 제조되고 비분해성인 플라스틱 제품이 현대의 가정용 폐기물의 조성에서 그 분율이 증가되고 있다.
현재, 가정용 폐기물의 주 처리 방법은 매립, 소각 및 재활용이다. 매립은 압쇄된 폐기물을 매립하기 위한 매립지를 상당히 요구하고 있다. 분해되기가 어려운 플라스틱 폐기물이 가정용 폐기물의 상당 비율을 차지하기 때문에, 매립을 위한 매립지는 농작물의 생산에 손실을 주는 경향이 있다. 폐기물 재료의 소각은 전력을 발생시키는데 이용될 수 있는 열을 발생시킨다. 그러나, 소각기 바닥의 재, 연소 가스 및 미립자 등의 연소 잔여물은 부차적인 오염을 방지하기 위해 추가로 처리되어야 한다. 재활용은 사용된 재료를 새로운 제품 및 에너지로 가공하기 때문에 폐기물 처리에 있어서 비교적 이상적인 방법이다. 가정용 폐기물의 재활용으로 생성된 습지 가스 및 비료가 그 적절한 사례이다. 그럼에도 불구하고, 잔류 폐기물은 재활용을 통해 제거될 수 없으며, 따라서 부차적인 오염은 피할 수 없으며, 장기간에 걸쳐 환경의 질, 인간의 건강에 확실히 해를 끼친다.
본 발명의 목적은 고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법을 제공함으로써, 인간의 생활 환경을 보호하고, 인간의 생활과 생존 사이에 갈등을 해결하며, 제조시에 폐기물을 원자재로서 재사용하고 고형 폐기물을 경제적인 가치를 갖는 재료로 전환함으로써 경제적인 잇점을 얻는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라 하기의 단계가 취해져야 한다.
1. 건조: 고형 폐기물을 건조
2. 고압에서의 압축 및 성형: 고형 폐기물을 고압 조건에서 다양한 형상의 블록 제품으로 압축
3. 고온에서의 탄화 및/또는 소성: 가연성 폐기물을 탄화시켜 숯을 형성하고 불연성 폐기물을 고온에서 소성시켜 다양한 형상의 건설용 벽돌 또는 보드를 얻은 후에 이를 냉각시켜 건설용 벽돌 또는 보드의 완제품을 얻음
본 발명은 분류, 압쇄 및 건조 단계 이전에 각각 탈수 공정에 의해 추가로 개선된다.
본 발명은 고압에서의 압축 및 성형 공정에서 고온 가열을 이용함으로써 또한 추가로 개선된다.
본 발명은 100 ℃ 내지 500℃의 건조 온도 및 30초 내지 30분 사이의 건조 지속 시간을 필요로 한다.
본 발명은 10 내지 30 kg/cm2(0.98MPa 내지 2.94MPa)의 압력 범위를 필요로 한다.
본 발명은 300 ℃ 내지 1300℃의 탄화 온도 및 5초 내지 18분 사이의 탄화 지속 시간을 필요로 한다.
본 발명은 700 ℃ 내지 1200℃의 고온 소성 온도 및 1시간 내지 10시간의 고온 소성 지속 시간을 필요로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라 다음의 단계가 취해져야 한다.
1. 분류: 고형 폐기물을 가연성 폐기물 및 불연성 폐기물로 분류
2. 압쇄: 분류된 고형 폐기물을 분쇄기를 이용하여 보다 작은 조각으로 압쇄
3. 건조: 분류된 고형 폐기물을 건조
4. 고압에서의 압축 및 성형: 고형 폐기물을 고압에서 성형 제품으로 각각 압축
5. 고온에서의 탄화 및/또는 소성: 가연성 폐기물을 탄화시켜 숯을 형성하고, 불연성 폐기물을 고온에서 소성시켜 다양한 형상의 건설용 벽돌 또는 보드를 얻은 후에 이를 냉각시켜 건설용 벽돌 또는 보드의 완제품을 얻음
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라 다음의 단계가 취해져야 한다.
1. 분류 : 고형 폐기물을 가연성 폐기물 및 불연성 폐기물로 분류
2. 압쇄: 분류된 고형 폐기물을 분쇄기를 이용하여 보다 작은 조각으로 압쇄
3. 고압에서의 압축 및 성형: 고형 폐기물을 고압 조건에서 다양한 형상의 블록 제품으로 각각 압축
4. 고온에서의 탄화 및/또는 소성: 가연성 폐기물을 탄화시켜 숯을 형성하고, 불연성 폐기물을 고온에서 소성시켜 다양한 형상의 건설용 벽돌 또는 보드를 얻은 후에 이를 냉각시켜 건설용 벽돌 또는 보드의 완제품을 얻음
본 발명은 300 ℃ 내지 1300℃의 탄화 온도 및 5초 내지 18분 사이의 탄화 지속 시간을 필요로 하며, 본 발명은 700 ℃ 내지 1200℃의 고온 소성 온도 및 1시간 내지 10시간의 고온 소성 지속 시간을 필요로 한다.
전술한 단계들로 인해, 본 발명은 폐기물의 완전한 재활용을 실현시키며, 가정용 폐기물, 특히 고형 폐기물을 전력 공급원(숯 및 연료) 및 경제적인 가치를 갖는 건설용 재료로 전환함으로써 종래의 폐기물 처리로부터 발생하는 오염 문제점을 완화시킨다. 더욱이, 처리가 간단하고 비용 효율적이며 요구 설비가 쉽게 입수가능하므로 본 발명을 통해 상당한 경제적인 잇점이 얻어질 수 있다.
제1 실시예
먼저, 본 발명의 건조 공정은 500℃의 온도 및 30초의 작동 시간을 필요로 하는 종래의 건조 오븐(dry-off oven)을 통해 수행될 수 있다. 이는 다른 유사한 설비 또는 심지어 햇빛에 의해서도 완성될 수 있다. 전체 건조 공정 중에, 온도가 높아질수록 작동 시간을 덜 필요로 한다.
둘째, 고온(300℃) 및 고압[10 kg/cm2 (0.98MPa)] 조건에서, 압축 기계는 폐기물을 정육면체, 원통형 및 직육면체 등의 다양한 형상으로 압축시킨다. 보다 높은 압력은 보다 나은 품질의 반제품을 제조하게 하는 경향이 있다. 가연성 폐기물의 점착성으로 인해, 공정 중에 압축 기계와 폐기물 사이에 임의의 부착이 발생하는 경우에 고온 가열은 공정에서 가장 중요한 부분이다(불연성 폐기물이 이러한 교착 문제를 갖지 않으므로 압축 및 성형 공정에서 고온 가열이 강제적으로 요구되지 않는 경우를 제외하고는 전술한 공정은 불연성 폐기물에도 또한 적용될 수 있다).
셋째, 성형된 폐기물은 450℃의 고온에서 6분간 탄화되어 숯을 제조한다. 공정의 온도가 높아질수록 작동 시간을 단축시킬 수 있다. 원 폐기물의 조성, 반제품의 두께 및 처리 온도 및 작동 지속 시간에 차이가 있으므로, 다양한 형상의 숯 및 조개탄과 같은 다양한 완제품이 냉각 공정 이후에 최종적으로 얻어진다. 이들 완제품은 높은 열 에너지 및 저황 성분과 함께 가연성을 가지며, 이는 상당히 환경 친화적이다.
제2 실시예
본 발명의 제1 단계는 가정용 폐기물을 가연성 카테고리 및 불연성 카테고리로 손으로 또는 자동으로 분류하는 것이다. 이 단계에서, 높은 경제적 가치를 갖는 금속 폐기물이 분리되어 바로 판매될 수 있다.
둘째, 가연성 폐기물은 수분 추출기에 의해 탈수되고, 입자로 바람직하게는 분말로 압쇄되며, 100℃의 온도에서 30분 동안 건조 오븐 또는 기타 유사 설비 또는 햇빛을 이용하여 건조된다. 전체 건조 공정 중에는 온도가 높아질수록 작동 시간을 덜 필요로 한다.
셋째, 100℃의 고온 및 1 kg/cm2 (0.098MPa)의 고압 조건에서, 압축 기계는 폐기물을 정육면체, 원통형 및 직육면체 등의 다양한 형상으로 압축시킨다. 가연성 폐기물의 점착성으로 인해, 공정 중에 압축 기계와 폐기물 사이에 임의의 부착이 발생하는 경우에 고온 가열은 공정에서 가장 중요한 부분이다.
넷째, 성형된 폐기물은 300℃의 고온에서 18분 동안 탄화되어 숯을 제조한다. 공정의 온도가 높아질수록 작동시간을 단축시킬 수 있다. 원 폐기물의 조성, 반제품의 두께 및 처리 온도 및 작동 지속 시간에 차이가 있으므로, 다양한 형상의 숯 및 조개탄과 같은 다양한 완제품이 냉각 공정 이후에 최종적으로 얻어진다. 이들 완제품은 높은 열 에너지 및 저황 성분과 함께 가연성을 가지며, 이는 종래의 연료보다 상당히 환경 친화적이다.
제3 실시예
본 발명의 제1 단계는 가정용 폐기물을 가연성 카테고리 및 불연성 카테고리로 손으로 또는 자동으로 분류하는 것이다. 이 단계에서, 높은 경제적 가치를 갖는 금속 폐기물이 분리되어 바로 판매될 수 있다.
둘째, 가연성 폐기물은 수분 추출기에 의해 탈수되고, 입자로 바람직하게는 분말로 압쇄되며, 500℃의 온도에서 50초 동안 건조 오븐 또는 기타 유사 설비 또는 햇빛을 이용하여 건조된다. 전체 건조 공정 중에는 온도가 높아질수록 작동 시간을 덜 필요로 한다.
셋째, 500℃의 고온 및 30kg/cm2(2.94MPa)의 고압에서, 압축 기계는 폐기물을 정육면체, 원통형 및 직육면체 등의 다양한 형상으로 압축시킨다. 가연성 폐기물의 점착성으로 인해, 공정 중에 압축 기계와 폐기물 사이에 임의의 부착이 발생하는 경우에 고온 가열은 공정에서 가장 중요한 부분이다.
넷째, 성형된 폐기물은 1300℃의 고온에서 5초 동안 탄화되어 숯을 제조한다. 공정의 온도가 높아질수록 작동 시간을 단축시킬 수 있다. 원 폐기물의 조성, 반제품의 두께 및 처리 온도 및 작동 지속 시간에 차이가 있으므로, 다양한 형상의 숯 및 조개탄과 같은 다양한 완제품이 냉각 공정 이후에 최종적으로 얻어진다. 이들 완제품은 높은 열 에너지 및 저황 성분과 함께 가연성을 가지며, 이는 종래의 연료보다 환경친화적이다.
제4 실시예
본 발명의 제1 단계는 가정용 폐기물을 가연성 카테고리 및 불연성 카테고리로 손으로 또는 자동으로 분류하는 것이다. 이 단계에서, 높은 경제적 가치를 갖는 금속 폐기물이 분리되어 바로 판매될 수 있다.
둘째, 가연성 폐기물은 수분 추출기에 의해 탈수되고, 입자로 바람직하게는 분말로 압쇄되며, 건조 오븐 또는 기타 유사 설비 또는 햇빛을 이용하여 건조된다. 전체 건조 공정 중에는 온도가 높아질수록 작동 시간을 덜 필요로 한다.
셋째, 350℃의 고온 및 20 kg/cm2(1.96MPa)의 고압 조건에서, 압축 기계는 폐기물을 정육면체, 원통형 및 직육면체 등의 다양한 형상으로 압축시킨다. 보다 높은 압력은 보다 나은 품질의 반제품을 제조하게 하는 경향이 있다. 가연성 폐기물의 점착성으로 인해, 공정 중에 압축 기계와 폐기물 사이에 임의의 부착이 발생하는 경우에 고온 가열은 공정에서 가장 중요한 부분이다.
넷째, 성형된 폐기물은 650℃의 고온에서 9분 동안 탄화되어 숯을 제조한다. 공정의 온도가 높아질수록 작동 시간을 단축시킬 수 있다. 원 폐기물의 조성, 반제품의 두께 및 처리 온도 및 작동 지속 시간에 차이가 있으므로, 다양한 형상의 숯 및 조개탄과 같은 다양한 완제품이 냉각 공정 이후에 최종적으로 얻어진다. 이들 완제품은 높은 열 에너지 및 저황 성분과 함께 가연성을 가지며, 이는 종래의 연료보다 환경 친화적이다.
제5 실시예
본 실시예는 불연성 폐기물의 처리 방법을 개시한다. 분류, 탈수, 압쇄, 건조 공정은 압쇄 공정에서의 생성 입자가 전술한 실시예에서와 같이 반드시 작을 필요가 없는 것을 제외하고는, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예에서의 대응 부품과 거의 동일하다. 고압에서의 압축 및 성형 공정 중에, 불연성 폐기물이 충분한 점착성을 가지지 못하기 때문에, 폐기물의 고압 성형을 용이하게 하면서 점성을 향상시키기 위해 점토가 추가되어야 한다(이러한 경우에 고온 조건은 선택 사양이다). 더욱이, 성형된 폐기물의 소성은 충분한 경도 및 강도를 갖는 건설용 재료를 얻기 위해 700℃의 고온에서 10시간 동안 수행되어야 한다. 다양한 형상의 건설용 벽돌 또는 보드는 최종 냉각을 통해 입수가능하다.
제6 실시예
본 실시예는 불연성 폐기물의 처리 방법을 개시하고 있다. 분류, 탈수, 압쇄, 건조 공정은 압쇄 공정에서의 생성 입자가 전술한 실시예에서와 같이 반드시 작을 필요가 없는 것을 제외하고는, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예에서의 대응 부품과 거의 동일하다. 고압에서의 압축 및 성형 공정 중에, 불연성 폐기물이 충분한 점착성을 가지지 못하기 때문에, 폐기물의 고압 성형을 용이하게 하면서 점성을 향상시키기 위해 점토가 추가되어야 한다(이러한 경우에 고온 조건은 선택 사양이다). 더욱이, 성형된 폐기물의 소성은 충분한 경도 및 강도를 갖는 건설용 재료를 얻기 위해 1200℃의 고온에서 1시간동안 수행되어야 한다. 다양한 형상의 건설용 벽돌 또는 보드는 최종 냉각을 통해 입수가능하다.
제7 실시예
본 실시예는 불연성 폐기물의 처리 방법을 개시하고 있다. 분류, 탈수, 압쇄, 건조 공정은 압쇄 공정에서의 생성 입자가 전술한 실시예에서와 같이 반드시 작을 필요가 없는 것을 제외하고는, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예에서의 대응 부품과 거의 동일하다. 고압에서의 압축 및 성형 공정 중에, 불연성 폐기물이 충분한 점착성을 가지지 못하기 때문에, 폐기물의 고압 성형을 용이하게 하면서 점성을 향상시키기 위해 점토가 추가되어야 한다.

Claims (10)

  1. (1) 고형 폐기물을 건조시키는 건조 단계와,
    (2) 고형 폐기물을 고압 조건에서 다양한 형상의 블록 제품으로 압축하는 고압에서의 압축 및 성형 단계와,
    (3) 가연성 폐기물을 탄화시켜 숯을 형성하고 불연성 폐기물을 고온에서 소성시켜 다양한 형상의 건설용 벽돌 또는 보드를 얻은 후에, 건설용 벽돌 또는 보드를 냉각시켜 건설용 벽돌 또는 보드의 완제품을 얻는 고온에서의 탄화 및/또는 소성 단계를 포함하는
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (1) 고형 폐기물을 가연성 폐기물 및 불연성 폐기물로 분류하는 분류 단계와,
    (2) 분류된 고형 폐기물을 분쇄기를 이용하여 보다 작은 조각으로 압쇄하는 압쇄 단계를 더 포함하는
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분류, 압쇄 및 건조 단계 중 어느 하나의 단계 이전에 고형 폐기물을 탈수시키는 탈수 단계를 더 포함하는
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 고형 폐기물이 고압으로 압축 및 성형되는 동안에 고형 폐기물을 고온으로 가열하는 고온 가열 단계를 더 포함하는
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 건조 온도는 100℃ 내지 500℃의 범위 내이며, 지속 시간은 30초 내지 30분인
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  6. 제4항에 있어서, 고압 조건은 10 내지 30 kg/cm2(0.98MPa 내지 2.94MPa)의 압력 및 100℃ 내지 500℃의 온도를 포함하는
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 탄화 온도는 300℃ 내지 1300℃의 범위 내이며, 지속 시간은 5초 내지 18분인
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 고온 소성 온도는 700℃ 내지 1200℃의 범위 내이며, 지속 시간은 1 내지 10시간인
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  9. (1) 고형 폐기물을 가연성 폐기물 및 불연성 폐기물로 분류하는 분류 단계와,
    (2) 분류된 고형 폐기물을 분쇄기를 이용하여 보다 작은 조각으로 압쇄하는 압쇄 단계와,
    (3) 고형 폐기물을 고압 조건에서 다양한 형상의 블록 제품으로 각각 압축하는 고압에서의 압축 및 성형 단계와,
    (4) 가연성 폐기물을 탄화시켜 숯을 형성하고, 불연성 폐기물을 고온에서 소성시켜 다양한 형상의 건설용 벽돌 또는 보드를 얻은 후에, 건설용 벽돌 또는 보드를 냉각시켜 건설용 벽돌 또는 보드의 완제품을 얻는 고온에서의 탄화 및/또는 소성 단계를 포함하는
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 고압 조건은 10 내지 30 kg/cm2(0.98MPa 내지 2.94MPa)의 압력이며, 고압 탄화 온도는 300℃ 내지 1300℃의 온도 범위 내이며, 지속 시간은 5초 내지 18분이고, 고온 소성 온도는 700℃ 내지 1200℃의 범위를 가지며, 지속 시간은 1 내지 10시간의 범위를 갖는
    고형 폐기물을 완전히 재활용하기 위한 처리 방법.
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