KR20120084226A

KR20120084226A - 폐기물 처리시스템

Info

Publication number: KR20120084226A
Application number: KR1020110005634A
Authority: KR
Inventors: 김형태; 홍성길
Original assignee: 에이치투더블유티이 주식회사
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-07-27
Also published as: KR101200479B1

Abstract

본 발명은 하수슬러지 및 비닐류, 플라스틱 등의 유기성 폐기물의 폐기물 처리 시스템에 관한 것으로, 그의 주요 구성은, 하수 슬러지를 수용하여 탈수하는 슬러지 저장조(2)와, 슬러지저장조(2)의 슬러지를 공급받는 탈수슬러지 혼합기(30)와, 탄수슬러지 혼합기(30)로 부터 슬러지를 공급받아 건조하는 건조기(40)와, 건조기(40)에 발생되는 배기가스를 수용하기 위해 건조기에 연결 설치되는 싸이클론(60)과, 상기한 건조기(40)에서 건조된 슬러지를 저장하는 건조슬러지저장조(50)와, 건조슬러지 저장조(50)로부터 슬러지를 송급받는 투입호퍼(53) 및 공급호퍼(71)와, 공급호퍼(71)에서 송급받은 슬러지를 탄화시키는 슬러지 탄화기(70)와, 슬러지탄화기(70)에서 탄화된 슬러지를 저장하여 배출시키는 탄화물저장조(280)와, 슬러지탄화기(70)에서 생성되는 배기가스를 수용하는 보일러(110)와, 보일러(110)에서 생성되는 스팀을 받아 소요처로 공급하는 스팀헤더(106)와, 보일러(110)에 연결되며 배기가스를 수용하며 연수기(118)의 연수를 공급받는 절탄기(116)와, 절탄기(116)와 연결되어 공급받는 보일러 연소 배기가스의 필터링 집진을 위해 설치되는 여과집진기(120)와, 여과집진기(120)와 연결되어 배기가스를 세정하여 대기로 배출시키는 습식세정탑(121)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 탈수슬러지 혼합기(30)는 슬러지저장조(2)의 슬러지를 공급 받아 이를 건조기(40)에 공급하여 슬러지를 건조시킨 후, 건조기(40)에서 건조된 슬러지를 탈수슬러지혼합기(30)로 재차 회송시키는 것을 특징으로 하며, 상기한 슬러지 탄화기(70)는 오일저장탱크(97)로 부터의 오일의 공급과 점화로(178)의 작동으로 열원을 공급받음과 아울러 싸이클론(60)에서 배기되는 가스의 열원을 공급받으며, 슬러지 탄화기(70)의 탄화 처리 후 배기되는 가스는 가스버너탱크(105)에 저장되어 보일러(110)로 보내어져 연소열로 사용하도록 구성된 것을 특징으로 하며, 상기한 보일러(110)에서 생성되는 증기는 스팀헤더(106)를 거쳐 상기한 건조기(40)로 보내어져, 증기에 의한 간접 가열로 건조기(40)를 가열하는 것을 특징으로 하며, 상기한 여과집진기(120)에는 활성탄저장조(122)와 소석회저장조(125)가 연결되어, 활성탄과 소석회가 공급되게 하고, 습식세정탑(121)에는 백연방지열교환기(111)가 설치되여 백연을 방지고, 또한 습식세정탑(121) 하부에는 세정수순환펌프(124)를 설치하여 세정수가 순환되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 보일러(110)에는 폐유기물 재생처리장치가 연결되어, 폐유기물을 처리한 후 발생하는 건조 증기를 수집하여 생성된 오일과 폐가스가 공급되어 보일러(110)의 작동 열원으로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 폐유기물 재생처리장치는, 폐유기믈을 이송하는 이송컨베이어(202), 이송된 폐유기물을 파쇄하는 그레뉼러이터(204)와, 그레뉼레이터(204)에서 파쇄된 파쇄물 중에 금속물질을 제거하기 위해 설치하는 자력선별기(206)와, 자력선별된(206)에서의 선별된 파쇄물을 풍력에 의하여 재선별하는 풍력선별기(207)와, 풍력선별기(207)에서 선별된 파쇄물을 열풍으로 건조하는 열풍건조기(209)와, 열풍건조 마친 파쇄물을 저장하는 저장조(213)와, 저장조(213)의 파쇄물을 공급받아 탄화시키는 탄화기(80)와, 탄화처리시 발생되는 건가스를 수집하여 오일을 수집하는 오일수집탱크(90)와, 수집된 오일 내의 이물질을 제거하는 이물질제거기(93)와, 이물질제거기(93)에서 이물질이 제거된 오일을 저장하는 오일저장탱크(97)와, 오일저장탕크(97) 내의 오일을 오일공급펌프(98)에 의하여 송급받아 보일러버너(102)로 보내어 보일러(110)에서 오일을 연소시키도록 하는 오일서비스탱크(99)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 탄화기(70)에는 오일공급펌프(100)에 의하여 오일저장탱크(97)에 저장된 오일이 공급되어, 탄화기(80)의 연소 열원으로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 오일수집탱크(90)에서 배기되는 가스는 가스버퍼탱크(105)에 수집되어 보일러버너(102)에 보내어져 보일러(110)의 연소열로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 한다

Description

폐기물 처리시스템{TREATING SYSTEM OF WASTE MATERIALS}

본 발명은 생활 하수 슬러지를 포함한 비닐, 플라스틱 등의 각종 연소 가능하고 고형 연료화가 가능한 유기성 폐기물을 처리하되, 이들 폐기물을 효율적으로 처리 및 재활용할 수 시스템에 관한 것이다.

일상 사회 생활 중에는 많은 폐기물이 발생되는데, 생활 하수슬러지를 포함하여, 폐비닐류, 폐플라스틱, 기타 가연성 EPR(폐복합수지류) 처리는 항상 현존하는 문제가 되어 왔다. 그리고 2012년 부터 슬러지 해양 배출이 전면 금지되므로 슬러지 처리의 근본적인 대책 수립이 필요하다.

종래의 경우, 상기 폐기물 처리 시설들은 하수슬러지 처리시설, 기타 각종 가연성 폐기물의 처리 시설들이 비효율적으로 운영되고 그 운영 비용도 많이 드는 문제가 있으며 아울러 2차적인 오염도 발생하는 문제들이 있다

따라서 본 발명은 하수 처리 후, 발생하는 유기성 슬러지를 건조 및 탄화 후 부산물을 재활용하는 설비와, 비닐, 플라스틱 및 각종 폐복합수지류를 포함하는 EPR 폐기물을 탄화처리하되 그 탄화처리를 매우 효율 좋게 처리하고 이들 장치들에서 발생되는 에너지를 슬러지 건조 및 탄화설비로 리사이클링시켜 전체 설비의 가동을 위한 연료가 거의 들지 않는 완벽한 자체 가동 시설을 구축 가능한 시스템을 개발하였다

또한 2차적인 오염이 없도록 완벽한 오염 방지시설이 가능하고, 그 과정에 발생되는 악취발생 및 폭팔 등의 염려 없이 탄화 처리 할 수 있는 설비들을 개발하였다

본 발명의 주요 구성은, 하수 슬러지를 수용하여 탈수하는 슬러지 저장조(2)와, 슬러지저장조(2)의 슬러지를 공급받는 탈수슬러지 혼합기(30)와, 탄수슬러지 혼합기(30)로 부터 슬러지를 공급받아 건조하는 건조기(40)와, 건조기(40)에 발생되는 배기가스를 수용하기 위해 건조기에 연결 설치되는 싸이클론(60)과, 상기한 건조기(40)에서 건조된 슬러지를 저장하는 건조슬러지저장조(50)와, 건조슬러지 저장조(50)로부터 슬러지를 송급받는 투입호퍼(53) 및 공급호퍼(71)와, 공급호퍼(71)에서 송급받은 슬러지를 탄화시키는 슬러지 탄화기(70)와, 슬러지탄화기(70)에서 탄화된 슬러지를 저장하여 배출시키는 탄화물저장조(280)와, 슬러지탄화기(70)에서 생성되는 배기가스를 수용하는 보일러(110)와, 보일러(110)에서 생성되는 스팀을 받아 소요처로 공급하는 스팀헤더(106)와, 보일러(110)에 연결되며 배기가스를 수용하며 연수기(118)의 연수를 공급받는 절탄기(116)와, 절탄기(116)와 연결되어 공급받는 보일러 연소 배기가스의 필터링 집진을 위해 설치되는 여과집진기(120)와, 여과집진기(120)와 연결되어 배기가스를 세정하여 대기로 배출시키는 습식세정탑(121)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 탈수슬러지 혼합기(30)는 슬러지저장조(2)의 슬러지를 공급 받아 이를 건조기(40)에 공급하여 슬러지를 건조시킨 후, 건조기(40)에서 건조된 슬러지를 탈수슬러지혼합기(30)로 재차 회송시키는 것을 특징으로 하며, 상기한 슬러지 탄화기(70)는 오일저장탱크(97)로 부터의 오일의 공급과 점화로(178)의 작동으로 열원을 공급받음과 아울러 싸이클론(60)에서 배기되는 가스의 열원을 공급받으며, 슬러지 탄화기(70)의 탄화 처리 후 배기되는 가스는 가스버너탱크(105)에 저장되어 보일러(110)로 보내어져 연소열로 사용하도록 구성된 것을 특징으로 하며, 상기한 보일러(110)에서 생성되는 증기는 스팀헤더(106)를 거쳐 상기한 건조기(40)로 보내어져, 증기에 의한 간접 가열로 건조기(40)를 가열하는 것을 특징으로 하며, 상기한 여과집진기(120)에는 활성탄저장조(122)와 소석회저장조(125)가 연결되어, 활성탄과 소석회가 공급되게 하고, 습식세정탑(121)에는 백연방지열교환기(111)가 설치되여 백연을 방지고, 또한 습식세정탑(121) 하부에는 세정수순환펌프(124)를 설치하여 세정수가 순환되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 보일러(110)에는 폐유기물 재생처리장치가 연결되어, 폐유기물을 처리한 후 발생하는 건조 증기를 수집하여 생성된 오일과 폐가스가 공급되어 보일러(110)의 작동 열원으로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 폐유기물 재생처리장치는, 폐유기믈을 이송하는 이송컨베이어(202), 이송된 폐유기물을 파쇄하는 그레뉼러이터(204)와, 그레뉼레이터(204)에서 파쇄된 파쇄물 중에 금속물질을 제거하기 위해 설치하는 자력선별기(206)와, 자력선별된(206)에서의 선별된 파쇄물을 풍력에 의하여 재선별하는 풍력선별기(207)와, 풍력선별기(207)에서 선별된 파쇄물을 열풍으로 건조하는 열풍건조기(209)와, 열풍건조 마친 파쇄물을 저장하는 저장조(213)와, 저장조(213)의 파쇄물을 공급받아 탄화시키는 탄화기(80)와, 탄화처리시 발생되는 건가스를 수집하여 오일을 수집하는 오일수집탱크(90)와, 수집된 오일 내의 이물질을 제거하는 이물질제거기(93)와, 이물질제거기(93)에서 이물질이 제거된 오일을 저장하는 오일저장탱크(97)와, 오일저장탕크(97) 내의 오일을 오일공급펌프(98)에 의하여 송급받아 보일러버너(102)로 보내어 보일러(110)에서 오일을 연소시키도록 하는 오일서비스탱크(99)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 탄화기(70)에는 오일공급펌프(100)에 의하여 오일저장탱크(97)에 저장된 오일이 공급되어, 탄화기(80)의 연소 열원으로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 오일수집탱크(90)에서 배기되는 가스는 가스버퍼탱크(105)에 수집되어 보일러버너(102)에 보내어져 보일러(110)의 연소열로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면, 전체시스템이 생활 하수슬러지 및 EPR 폐기물들을 효율적으로 처리하여 그를 재활용할 수 있어 폐기물을 고형 연료화할 수 있을 뿐만 외부의 별도의 열원을 공급받지 않고 자체 운전 가능하며 여기서 생산되는 가스와 유류 연료는 다른 필요처에 공급하여 연료로 재활용할 수 있는 효과가 있다

또한 본 발명에 따른 시스템에 의하면, 모든 장치의 부분에서 에너지 자체 조달 및 에너지 절약 및 재활용이 가능하여, 에너지 효율이 최적이 되게 함과 아울러 폐기물이나 폐수에서는 전혀 오염물질이 양산되지 않는다

또한 최종 생산되는 탄화물은 토양 보조제 및 고체연료로도 사용 가능하여 폐기물의 양산이 거의 없이 재생 처리 가능한 시설이어서 가장 효율적인 시스템이라 할 수 있다

도 1 은 본 발명에 따른 시스템에 대한 전체 구성도
도 2 는 도 1 의 "가" 부분에 관한 것으로, 슬러지 탈수 및 건조 과정을 보여주는 도면
도 3 은 도 1 의 "나"부분에 관한 것으로 슬러지 탄화시설을 보여주기 위한 도면
도 4 는 도 1 의 "다" 부분으로, 슬러지의 보일러에서의 연소 및 배기처리를 보여 주기 위한 도면
도 5 는 도 1 의 "라" 부분으로, 연료화 가능한 유기성 폐기물의 전처리 및 탄화 과정까지 보여주는 도면
도 6 은 도 1 의 "마"부분으로 탄화기에서 수집된 건오일을 냉각시켜 오일을 수집하는 설비를 보여 주는 도면

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 상술한다

도 1 및 도 2 에서 보듯이, 슬러지는 차량(1)에 의해 이송되어 슬러지 저장조(2)에 저장된다. 슬러지저장조(2)에는 종래와 달리 초음파센서(미도시)를 설치하여, 슬러지의 저량을 정확히 체크할 수 있도록 하였다. 종래 경우 레벨센서 부착으로 인해 슬러지가 레벨센서에 부착되면 저량을 오감지하게 된다

슬러지저장조(2) 내의 슬러지 이송을 위한 푸시로드에 사용되는 펌프는 피스톤 펌프보다는 1축 나사식 정량 펌프를 사용한다. 상기 1축나사식 정량펌프는, 펌프의 회전수 제어에 의한 슬러지 이송량 조절이 용이 및 정확하고 이송량의 자동 계산 및 기록이 가능하며, 로타의 회전으로 무맥동 정량 이송이 가능하고 인버터 채용으로 원격조작이 용이하며 자동 운전에 편리하다. 그리고 부하 변동시 신속한 대응 및 응답으로 제어성이 우수하다

한편 피스톤 펌프도 사용될 수 있으나, 이는 설비가 고가이며, 이물질 함유시 고장 유발 가능성이 크며 초기 투자 비용이 고가이고 유지관리가 어렵고 고장시 수리 위한 시간이 장시간 소요되는 단점이 있어 바람직하지 못하다

반면, 슬러지저장조(2)의 스틸구조물에 스크류가 내장된 구조의 저장조를 사용할 수도 있으나, 이는 제작 중량이 많이 나가고 구조 유지를 위한 유지비가 많이 들며 슬러지 가교 현상이 발생하는 문제가 있으며 구동 부품들이 많아 잦은 고장의 원인이 되고, 그리고 마모시 부식에 의한 보수유지비가 많이 든다

슬러지는 슬러지저장조(2) 하부에 구성되는 탈수슬러지 이송피더(3) 또는 배출컨베이어(4) 중 어느 하나를 채택하거나 또는 설치 위치에 따라 모두 채택하여 이송펌프(5)에 의해 슬러지의 원활한 이송을 도와 탈수 슬러지혼합기(30)를 거쳐 건조기(40)로 보내진다. 슬러지저장조(2)에서 발생되는 악취 공기는, 배기덕트(7)을 거쳐 연소공기 공급팬(8)의 작동으로 연소용 공기로 투입하여 고온의 보일러에서 소각처리함으로써 악취를 제거한다

한편, 탈수슬러지 이송펌프(5)에서 공급되는 탈수슬러지는 약 80% 정도 탈수된 슬러지로 탈수슬러지 혼합기(30)로 유입되어 건조기(40)로 투입되어 건조처리된다. 혼합기(30)의 구성은 혼합기축이 2개인 2축 패들에 의한 슬러지 혼합이 이루어지며, 혼합기축에 설치된 부채형 패의 회전으로 상호 교차에 의한 혼합으로 되므로 그 혼합 성능이 매우 우수하다

한편, 혼합부 형상이 쟁기 형상으로 이루어지는 1축 쟁기형 혼합기도 사용할 수 있으나 이는 상대적으로 혼합효율 및 이송 효율이 떨어지며, 괴상의 고체혼합 및 유체의 첨가 조직에 적합하고 본 발명에서 사용되는 혼합슬러지에 사용하기에는 부적합하다

혼합기(30)에서 혼합되는 물질은, 슬러지입구로는 이송펌프(5)에서 유입되는 슬러지가 투입되고 건슬러지입구로는 건조기(40)를 거친 슬러지가 재유입되는 유입구이며, 슬러지출구(34)에서는 혼합된 후의 슬러지가 건조기(40)로 들어간다

건조기(40)에는 건조 열원으로 스팀이 스팀히터에 의해 스팀주입구를 통하여 제공되는 바, 보일러(110)에서 발생되는 증기를 이용하여 스팀 컨트롤밸브로 스팀량 조절하여 건조 온도를 제어할 수 있으며, 건조 성능을 함수율 100% 경우 70%까지 제거 가능하다. 건조 후의 슬러지 함수율은 약 10% 이하로 조절 가능하여 후속 공정인 탄화공정에서 탄화 가능한 함수율로 건조 가능하다

본 발명에서 사용하는 슬러지 건조기(40)는 패들(paddle)형식을 사용하지 않고 디스크 형식을 사용한다. 패들 형식은 구동 구조가 복잡하고 동력소모가 크며 유지보수가 불편하며 피건조물과 마찰하는 패들 선단면이 넓어 마모에 취약하며, 1개소 열공급으로 온도분포가 불균일하고 응축수 배출이 어렵기 때문에 바람직하지 못하다

반면, 본 발명에서 사용되는 디스크 타입의 슬러지 건조기(40)는 1축상에 원형디스크가 배열된 구조로, 구동부가 소형이고 소요동력이 크지 않으며 내부에 설치되는 디스크 끝면 엔드링 취부로 마찰에 의한 내모마성이 우수하고, 배기가스량이 적고 먼지가 적게 발생하며 2 개소 열원 분할 공급이 가능하여 전열 효과가 우수하고 과열방지할 수 있다. 그리고 건조 중 고형화 방지 및 분말 건조화가 가능하고 내부 진공 건조 방식으로 악취 유출을 방지할 수 있다

디스크식 건조기(40)의 건조 원리는 고입의 스팀이 유입되어 건조 열원으로 사용되며 간접 전도열에 의해 투입된 슬러지를 건조시킨다

건조기의 디스크에 공급된 스팀은 슬러지 가열 후 응축되어 내장 파이프(미도시)를 통하여 양방향으로 응축수배출구(48)를 통하여 응축수 탱크(미도시)로 회수된다. 그리고 건조기 내부를 -20~-30 mmH₂O 의 부압으로 유지하는 진공건조 방식을 취하여 악취의 외부 유출이 없고 건조 효율이 우수하고 낮은 증발 온도를 유지 가능하며 에너지 절감 효과가 있다

건조기(40)에서 건조되는 슬러지는 함수율 78.85%를 함수율 10%까지 낮출 수 있다. 즉 건조 처리능력이 60% ~ 70% 정도 건조 가능하다. 건조기에서 처리된 슬러지는 약 25% 정도의 양을 컨베이어를 거쳐 탈수슬러지 혼합기(30)로 재투입된다. 이렇게 재투입하는 이유는 건조슬러지가 함수율이 높아 글루존(glue zone) 운전시 점착성 증가로 슬러지의 부착에 의한 기기내 셧다운(shut down)이 발생하기 때문에 이를 방지하여 연속 운전이 가능하도록 하기 위한 것이다. 그리하여 건조기(40) 내의 연속 건조 효율을 높이도록 한다.

건조기(40)에서 건조된 슬러지 일부는 건조 슬러지저장조(50)로 저장된다. 건조된 슬러지는 건 슬러지저장조(50)에 저장된 후 수직 밀폐컨베이어(51)를 거쳐 슬러지 탄화기의 투입호퍼(53)로 공급된다. 밀폐컨베이어(51)를 사용하는 이유는 비산먼지 유출 방지를 위한 것이다

한편 건조기(40) 상에는 싸이클론(60)이 연결 설치되는데, 싸이클론(60)은 건조기(40)에서 발생하는 가스와 분진을 상부 유입구(63)로 수용하여 원심력과 중력 침강의 원리를 이용하여 분진을 제거하는데, 가스는 상부 배출구(64)로 배출시키고 하부로는 분진을 제거하고 과열공기는 건조기(40)로 재투입하여 건공기의 열량을 재활용할 수 있다. 싸이클론(60)은 고온 가스의 처리가 가능하고 압력손실이 적으며, 분진입자의 크기가 클수록 포집 효율이 높으며, 건식 포집 및 제진이 가능하고 운전비용이 저렴한 장점이 있다. 싸이클론(60)에서의 가스 배출구(64)는 충돌식 탈습탑(66)과 연결되어 배기 가스의 수분을 제거한다. 탈습 방식은 습식 충돌식 방법을 사용한 탈습탑을 사용한다

한편 건 슬러지저장조(50)로 부터 이송되어 온 건술러지는 도 3 에서 보듯이, 투입호퍼(53)로 투입되어, 공급호퍼(71)를 경유하여 슬러지 탄화기(70)로 투입된다. 탄화기(70)는 밀폐형 저산소 분위기로 간접가열방식으로 원료에 포함된 휘발성분을 기화시키는 설비로, 열원은 열풍이며 열분해 가스화 처리방식으로 처리된다. 특성은 환원방식으로 산화에 의한 오염 물질이 발생하지 않으며, 폐기물 발생이 거의 없으며 자원으로서 탄화물 제조가 가능하며, 오일 및 건류 가스로 에너지 회수가 가능하며, 설비가 간단하여 유지 관리에 유리하며, 폐기물과 다이옥신이 발생하지 않는 무공해 자원화 시설이다

반면, 일반 소각 설비는 연소에 의한 산화 처리방식으로 발열 방응하며 산소 공급으로 연소하며 개방형이며 폐열 회수에 의한 스팀 생산 방식이다. 이러한 소각설비는 산화 방식으로 인해 산업 폐기물로 다이옥신을 포함한 대기오염 물질이 발생하며 자원화율이 낮고 폐기물의 처리 추가 비용이 발생하며 소각재도 10% 이상 발생하며 복잡한 제어가 필요하며 유지관리비가 비싸다

탄화기(70)의 탄화로 구조는 도 2 에서 보듯이 수직한 층별로 형성되는 스크류축(171)과 그에 일체로 형성된 스크류가 구성되는 다단 스크류 이송 방식의 구조로 이루어져 구조적으로 적은 공간을 차지하도록 콤팩트하게 구성되며, 스크류에 의한 슬러지의 수평이송 및 원활한 하부 이송으로 막힘 트러블을 방지하고 완벽한 실링이 가능하고, 스크류축(171) 및 스크류의 회전수 조절로 탄화 시간을 단축할 수 있다. 여기에서 처리되는 슬러지의 탄화처리 후의 탄화물 수분량은 5% 미만이 된다. 그리고 건슬러지 투입호퍼(53)와 공급호퍼(71)에서 발생 및 잔류하는 가스는 배기팬(175)을 통하여 배기시켜 폭팔이나 화재 위험으로부터 배제시킨다

탄화기(70)에는 건물의 악취를 연소공기공급팬(177)에 의한 송풍으로 점화로(178)로 보내어 점화시켜 탄화기(70)의 열원으로 활용하여 악취제거도 함께 이루어질 수 있게 하였다. 탄화기(70)에서 나오는 탄화물은 수직컨베이어(76)를 거쳐 탄화물 탄화물저장조(280)에 저장된 후 배출된다.

상기한 컨베이어들은 밀폐컨베이어로 구성하여 악취나 먼지 등의 비산을 방지토록 하며, 탄화물저장조(280)에는 질소공급장치를 설치하여 질소를 공급하여 주어 가스에 의한 화재나 폭팔을 예방하도록 한다. 또한 탄화물저장조(280) 상부에는 배기되는 분진을 제거하기 위한 백필터가 설치되어 팬의 송풍으로 강제 배기시킨다

탄화기(70)에서 발생되는 고온의 열은 배관(77)을 통하여 보일러(78)로 보내어져 고온의 열량을 회수하여 사용 가능하며 아울러 탄화기(70)에서 발생되는 악취가스를 보일러 연소 공기로 사용하므로 고온 산화에 의한 악취제거도 함께 된다. 그리고 탄화기(70)에서 탄화처리 과정 중에 발생된 연소 가능한 가스는 가스공급팬(176)의 작동으로 가스가 필요한 곳으로 보내어지거나 저장하여 열원으로 활용할 수 있다. 상기 연료로 사용되는 가스는 그 가스 회수율이 높다. 왜냐하면 탄화기(70) 구조가 밀폐형이어서 가스에너지 회수율이 높다

상기한 전체적 구성 및 탄화기(70)의 구성은 열교환을 극대화할 수 있어 탄화 소요시간을 단축할 수 있으며, 폐기물의 발생이 적고 설비가 간단하여 유지관리도 매우 편리하다.

또한 상기한 탄화기에서 탄화처리되어 나오는 탄화물은 다공성의 성질을 가지고 있어 활성탄의 1/10의 비교 표면적을 갖는 활성탄에 가까운 특성을 가지며 발열량은 10,000 내지 15,000 KJ/kg을 가지고 있어 석탄의 약 절반 정도이 발열량을 갖는다. 따라서 토관이나 고형 연료로 만들어 연료로도 활용 가능하다

그리고 입상의 경량, 무취하고 무균, 통풍성, 투수성, 보존수성, 중 내지 약 알카리성, 흡착성, 열흡수성의 특성이 있어 토양개량제, 탈취제, 흡착제, 습도조정, 적조제거제, 눈 용융제, 아스팔트 골재 등 다양한 용도로 사용할 수 있다

다음은 탄화기(70)와 연결되는 보일러(110)에 대하여 도 4 를 참고로 설명한다

건조설비, 건조 탄화설비, 열분해설비인 EPR 탄화설비에서 발생하는 배기가스를, 즉, 건조기(40), 슬러지저장조(50), 슬러지 탄화기(70), EPR탄화기(80) 등으로 부터 발생하는 배기가스를 보일러(110) 내로 주입시켜 고온에서 연소처리한다. 그리하여 건조 배가스의 고농도 악취는 보일러의 고온 산화로 완벽하게 제거 가능하다. 또한 슬러지저장조(50) 및 경우에 따라 건물 내의 악취도 연소공기공급팬(8)으로 보일러(110)로 송풍시켜 보일러(110)에서 연소 공기로 악취를 제거할 수 있다.

한편, 하수처리장(141)에서 도출되어 나오는 유해가스, 먼지 등도 보일러(110)로 투입되어 제거된다. 상기한 충돌식 탈습탑(140)에서 사용되는 중화제는 산성가스 제거 효율을 높이기 위해 응집보조 알카리제인 가성소다를 사용한다

상기한 보일러(110)는 수관식 보일러를 사용한다. 수관식 보일러는 드럼 직경이 작아 고압에 적합하며, 전열면적이 커 증기발생 시간이 단축되고 열회수율이 높고 고농도 분진에도 운전 효율이 우수하고 증발량이 많아 대용량에 적합하며, 보일러수의 순환이 빠르고 효율이 높으며 설치 면적이 작은 장점이 있다

반면 노통 연관식 보일러도 사용될 수도 있으나 증발속도는 빠르나 내분식으므로 스케일 부착이 쉽고 구조가 복잡하여 청소 및 수리검사가 곤란하며, 고압보일러나 대용량에는 부적합하며 설치면적이 큰 단점도 있다.

보일러(110) 급수 및 응축수 회수 시스템은 다음과 같다

건조기(40)에서는 매우 높은 온도의 열이 회수될 수 있는데 건조기(40)의 출구 온도는 섭씨 약 167도 정도이어서, 고온의 응축수를 응축수 탱크(112)로 회수하여 보일러급수펌프(115)에 의해 절탄기(116)로 보내어져 보일러(110)로 투입된다. 이와 같이 고온의 응축수를 회수하여 보일러(110)에 재활용되므로 열회수율이 높고 에너지 절감효과가 매우 높다.

응축수탱크(112)는 연수기(118)와 연결되어 연수주입펌프(119)에 의하여 공급되어 보일러 수질을 양호하게 한다. 연수기(118)는 양이온 교환수지를 이용하여 원수 중이 칼슘과 마그네슘 등의 경도 성분을 제거하여 연수를 생성 공급하여 배관설비 및 보일러 관내에 스케일이 형성되지 않토록 한다

상기 구성에 의하면 건조기(40)에서 회수되는 열량이 커 보일러수의 온도를 크게 높일 수 있어 그에 따라 증기 발생량이 많아 에너지 회수 효율을 극대화할 수 있다

보일러(110)를 거친 배기 가스의 먼지 제거시스템은 다음과 같다

SOx, HCl은 소석회저장조(125)에 의한 소석회의 여과집진기(120)에 대한 분무에 의한 투입과, 여과집진기(120)와 2단 습식세정탑(121)에 의해 제거되고, 다이옥신은 활성탄저장조(122)에서 제공되는 활성탄 공급에 의한 활성탄 분무로 다이옥신입자를 포집하여 제거하고 또한 여과집진기(120)에 의하여도 제거된다. 다이옥신은 재합성 온도 이하로 즉 섭씨 200도 이하로 연소가스 온도 유지하여야 한다.

소석회 공급은 소석회저장조(125)를 설치하여 건조된 분말 소석회를 공급하는데 건조된 분말형의 소석회를 이유는, 습윤에 의하여 여과집진기120)에서 눈막힘 현상을 방지하기 위한 것이다. 여과집진기(120)의 처리 효율은 SOx, HCl 의 처리농도는 20ppm로 각각 되어 98% 이상이 제거 가능하고, 다이옥신은 0.1mg-TEQ/Nm3 이하가 되고 분진은 10mg/Nm3 이하가 된다

백필터(bag filter)를 사용하는 여과집진기(120)는 습식전기집진기나 건식 전기집진기보다 장점은, 순간 과부하에도 안정적 처리 효율 유지가능하고 탄소섬유 등 양도체 분지까지 처리가능하고 미세분진 다이옥신 포집 효율이 높다. 반면, 습식 전기집진기는 운진비용이 높고 설비비가 높으며, 건식전기집진기는 탄소섬유 등의 양도체분진의 제거 효과가 없고 순간부하 증가에 대처하지 못한다

분진 역시, 상기한 여과집진기(120)에서 1차로 분진제거되고 2차로 습식세정탑(121)에서 분진이 재차 제거되어 먼지 제거 효과는 99.99% 정도 완벽하게 제거된다. 유해가스는 습식세정탑(121)에 의한 제거가 98% 이상 제거 가능하여 가장 효율이 높다.

그리고 2단 습식세정탑(121)과 여과집진기(120)로 구성된 것은 결국, 2 단계로 처리됨으로 인해 일시적인 고장시 상호 보완이 가능하며 건식 및 습식의 2중 제거 시스템 적용을 처리 효율을 매우 높일 수 있어 산성가스, 분진, 다이옥신 등의 제거 효율이 매우 우수하다

2단 습식세정탑(121)에는 세정수순환펌프(124)가 설치되어 세정수를 순환시키고 그리고 세정을 위한 공급수(123)가 공급되는 구조로 되어 있어 1차로 배기가스가 냉각 흡수되고 2차로 충돌,흡수에 의한 반응으로 처리된다. 그리하여 최종 배기가스의 HCl 및 SOx 처리가 99%정도 처리가능하다.

그리고 세정탑 상부로 배출되는 배기 가스의 백연 방지를 위하여 백연방지열교환기(111)가 습식세정탑(121)에 설치된 구조이다. 그리하여 배기가스 내 상당량의 수분의 응축 및 백연을 방지 가능하다

백연방지열교환기(111)는 보일러(110)의 스팀헤더(106) 및 분배관에 연결되어 각 필요처인 공급되며 일부는 백연방지 열교환기(111)로 보내어져 습식세정탑(121)에서 열교환이 이루어지게 하고, 그 후 회수되는 증기는 보일러급수펌프(115)에 의해 절탄기(116)를 거쳐 보일러(110)로 회수된다. 백연방지열교환기(111)를 설치하면 배기가스의 가열에 의한 감습 및 건조 효과로 인해, 대기온도가 섭씨 0도 정도까지 되어도 백연 방지 가능하다

상기와 같은 본 발명에 따른 처리 설비에 의하면, 일산화탄소는 보일러(110)에서 배출허용 기준인 20ppm 이하로 제거되고, 염화수소와 황산화물은 소석회저장조(125)에 의한 소석회 투입과, 반응 여과집진기(120), 습식세정탑(121)에 의해 배출허용기준 이하로 제거되고, 다이옥신은 활성탄 저장조(122)에 의한 활성탄 공급설비와 여과집진기(120)에서 제거되고, 매연은 여과집진기(120)와 습식세정탑(121)에서 그리고 악취는 보일러(110)에서 완전히 제거되므로, 결론적으로 대기환경보전법의 배출허용기준을 충분히 준수할 수 있는 정도의 완벽한 처리가 이루어질 수 있다

그러면, 이하는 폐비닐류 등의 EPR 폐기물의 처리와 그 처리에 따라 생성되는 오일 및 고온의 폐가스 열원을 상기 보일러(110)의 열원으로 활용하는 재활용시스템을 첨부도면 도 1, 도 5 및 도 6 을 참고로 설명한다

EPR 폐기물(200)의 처리 역시 상기한 하수슬러지의 처리 공정과 거의 일일 유사하다. EPR 폐기물(200)은 호퍼(2010에 공급되어 이송컨베이어(202)에 의하여 이송되어 자력선별기(203)에 의한 금속 물질이 선별된 후, 그레뉼레이터(204)로 보내어져 20mm정도로 일정한 크기로 분쇄된다. 그레뉼레이터(204)는 1축 충격식 파쇄기로 구성되며 깍아내기 쪼개기 작업으로 파쇄하며 파봉 및 파쇄가 동시에 가능한 장치이며 생활폐기물의 파봉 파쇄에 적합하다. 그리고 수직컨베이어(205)에 의하여 이송시켜 자력선별기(206)로 2차로 금속물질이 재차 제거되고, 풍력선별기(207)에 의하여 중량에 따른 분리작업을 행한다. 그리고 열풍건조기(209)를 거쳐 건조를 시킨다.

건조 작업을 하는 이유는 탄화대상물을 충분히 건조시켜 탄화대상물의 융착 방지와 탄화대상물에 있는 휘발성분의 기화시켜 화재 및 폭팔을 방지하기 위한 것이다

열풍건조기(209)에 투입되는 열풍은 열풍건조기공급팬(210)으로 송급하되, 열풍건조기 열교환기(208)에 의한 가열로 열풍을 공급한다. 이 열풍건조기는 스팀을 열원으로 하여 온도조절을 용이하게 하고 에너지도 절감할 수 있도록 한다. 공급되는 열풍은 건조기 내에서 직접 접촉하여 열풍이 대류에 의하여 건조시키는 방법으로, 상기 열풍건조기(209) 장치에 의하면 건조속도가 빠르고 저온 건조로 화재 및 폭팔을 방지할 수 있다

열풍건조기(209)에서 발생되는 먼지 등은 집진기(212)에서 집진되어 배기팬(211)에 의하여 배기되고 열풍건조기(209)를 거쳐 나온 폐기물은 저장조(213)에 저장되어 배출컨베이어(213)를 거쳐 투입호퍼(226) 및 공급호퍼(225)를 거쳐 탄화기(80)로 공급되어 EPR 폐기물 조각편을 탄화처리한다

탄화처리 위한 연료공급은 오일공급펌프(100)에 의하여 연료 공급되며, 이는 후술하는 오일저장탱크(97)에서 공급되며, 오일저장탱크(97)에 수집되는 오일은 탄화기(80)의 배기가스를 응축시켜 얻어진 폐오일의 재활용이다

탄화기(80)에서 연소시, 건물의 악취 공기도 연소공기공급팬(215)으로 송급하여 점화로(216)를 거쳐 연소시켜 제거한다. 탄화기(80)에서 탄화처리된 후의 폐기물은 자력선별기(220)를 거쳐 금속물질을 제거하고 그리고 수직컨베이어(221)를 거쳐 탄화물저장조(22)로 저장된 후 그 탄화물을 다른 용도로 재활용한다

상기한 탄화기(80)에서 배기되는 가스에는 건오일이 함유되는데 이를 도 6 에서 보듯이 오일수집탱크(90)로 보낸다. 오일 회수는 응축성 건류가스를 비점에 따라 단계적으로 응축시켜 회수율을 극대화하도록 냉각장치를 구성하였다

상기한 단계적 응축에 의한 오일 응축 회수율을 높이기 위하여 오일응축기(90)를 3 개 나란히 설치하여 제일 앞에 설치된 오일응축기(90)가 1차 응축을 마친 후 다음 오일응축기(90)로 건류가스를 이송시켜 2차로 응축하고 응축이 안된 건류가스를 다시 다음 오일응축기(90)로 보내어 3차로 응축하는 다단 응축 방식을 구성하였다

먼저 EPR 탄화기(80)에서 유입되는 유증기 형태의 건류 오일은 오일응축기(9) 상부의 유증기입구(91)로 유입된다. 도 1 에 도시한 3 개의 오일응축기(90)는 입형타입으로 중력방향의 가스와 내부에 구성된 냉각부의 간접접촉으로 오일을 응축하여 생산한다. 이러한 구조는 입형이어서 설치면적이 적게 소요되고 중력방향 흐름으로 인해, 튜브타입의 전열관에서 튜브의 막힘 현상이 발생하지 않는다. 또한 설치면적이 작아 각 장치 사이에 공간확보가 용이하여 설비 유지보수가 쉽고 초기 투자비가 적게 소요된다

한편 가로로 길게 지면에 낮게 눕혀지는 수평타입의 오일 응축기를 사용할 수도 있으나, 이는 유증기와 냉각수의 간접접촉으로 유증기 내의 오일을 응축하는 방식으로 설치 면적이 많이 필요하고 기기간 공간확보가 어렵고 유지보수도 어려운 단점이 있고 아울러 건류오일의 막힘 현상이 발생할 수 있다. 따라서 입식 타입의 오일응축기로 구성하는 것이 바람직하다

오일응축기(90)는 예를들어 이마 상술한 바와 같이 3 개가 나란히 설치되는데, 첫번째 오일응축기(90)을 거쳐 나온 가스는 다음 오일응축기(90)로 투입되는 식으로 구성되며, 하부에는 오일수집순환펌프(103)가 각각 설치되어 오일응축기(90)를 거쳐 나온 가스를 재순환시켜 오일의 수집효율을 높이도록 구성하였다. 두번째 오일응축기(90)에는 냉각수가 유입 및 유출되게 내부적으로 구성하여 냉각 효율을 더욱 높이도록 하였다. 즉, 첫번째 오일응축기(90)를 거쳐 나온 건류 가스를 더욱 냉각하여 응축효과를 높이기 위해 이와 같이 냉각수에 의한 냉각을 구성하였다. 마찬가지로 제일 우측의 3번째 오일응축기(90)에도 오일쿨러(104)를 설치하여 내부에 찬 냉매를 순환시키는데, 이는 가스의 간접접촉으로 가스 온도를 식힘과 아울러 점도를 떨어뜨려 고착을 방지하기 위한 것이며, 그리고 가스의 최종 오일 응축 효과를 단계적으로 더욱 더 높이도록 하였다. 응축가스가 초기엔 고분자

오일응축기(90) 그 자체의 오일 응축원리와 내부 구조는 본 출원인에 의한 선출원인 특허출원 제 2010-66031 호에 상세히 기재되어 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

응축된 오일은 오일수집탱크(92)를 거쳐 이물질제거기(93)로 유입된다

이물질제거기(93)는 자동스크래핑에 의한 강제 배출식 이물질 제거 형식으로 기능을 하며 고점도 건류오일에도 작용하며 운전범위가 넓다. 이는 필터 자체의 막힘 방지 기능이 있어 청결유지가 용이하며 연속 운전이 가능하고 자동운전 기능으로 운전이 편리하다

한편, 선택적으로 필터 프레스형 이물질 제거기를 사용할 수도 있으나 이는 고점도 응축오일 생산시 연속 운전이 어렵고 장애가 자주 발생하며 자동 막힘 방지 기능이 없어 수동 운전하여야 하며 고점도 오일에 의한 장애시 시설의 청결유지가 어려운 단점이 있다

이물질제거기(93)에서 카본케익(94)은 제거되며 걸러진 오일은 오일버퍼탱크(95)로 보내지고, 다시 오일이송펌프(96) 작동으로 오일저장탱크(97)에 저장되며, 그리고 오일공급펌프(98)의 작동으로 오일서비스탱크(99)에 저장된다. 필요에 따라 오일공급펌프(100)의 작동으로 보일러버너(102) 또는 오일을 사용하는 기타 점화로((101)로 이송되어 필요한 곳에 오일이 사용된다

오일응축기(90)를 전부 거친 후 배기되는 비응축가스는 기름성분을 함유하는 연소가능한 가스이므로, 이를 가스버퍼탱크(105)로 보내어 저장하고, 이를 보일러(110)로 공급되게 하여 보일러(110)의 열원으로 사용할 수 있다. 또한 본 발명에서는 이미 상술한 바와 같이, 하수처리 후 발생되는 유기성 슬러지의 처리장치에서 발생되는 슬러지를 건조한 후 이를 탄화처리하는 슬러지탄화기(70)로 부터 발생되는 가스도 가스공급팬(704) 및 가스버퍼탱크(105)를 경유하여 보일러버너(102)에 이송시켜 보일러 열원이나 연료로 활용할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 전체 시스템에 의하면, 생활 하수슬러지 및 EPR 폐기물 등을 효율적으로 처리하여 그를 재활용할 수 있어 모든 폐기물을 연료화 할 수 있을 뿐만 외부 연료를 공급 받지 않고 자체 운전 가능하며 여기서 생산되는 가스와 유류 연료는 다른 필요처에 공급하여 연료로 재활용할 수 있는 효과가 있다

또한 본 발명에 따른 시스템에 의하면, 모든 장치의 부분에서 에너지 자체 조달 및 에너지 절약 및 재활용이 가능하며, 에너지 효율이 최적이 되게 함과 아울러 폐기물이나 폐수에서는 전혀 오염물질이 양산되지 않는다

또한 최종 생산되는 탄화물은 토양 보조제 및 고체연료로도 사용 가능하여 버릴 것이 하나 없이 재생 처리 가능한 시설이어서 가장 효율적인 시스템이라 할 수 있다.

2 슬러지저장조 30 탈수슬러지혼합기
40 건조기 50 슬러지저장조
70 슬러지탄화기 80 탄화기
90 오일수집탱크 93 이물질제거기
97 오일저장탱크 99 오일서비스탱크
103 오일수집순환펌프 110 보일러
116 절탄기 120 여과집진기
121 습식세정탑 122 활성탄저장조
125 소석회저장조 204 그레뉼러이터
207 풍력선별기 213 EPR 저장조
222 탄화물저장조

Claims

하수 슬러지를 수용하여 탈수하는 슬러지 저장조(2)와,
슬러지저장조(2)의 슬러지를 공급받는 탈수슬러지 혼합기(30)와,
탈수슬러지 혼합기(30)로 부터 슬러지를 공급받아 건조하는 건조기(40)와,
건조기(40)에 발생되는 배기가스를 수용하기 위해 건조기에 연결 설치되는 싸이클론(60)과,
상기한 건조기(40)에서 건조된 슬러지를 저장하는 건조슬러지저장조(50)와,
건조슬러지 저장조(50)로부터 슬러지를 송급받는 투입호퍼(53) 및 공급호퍼(71)와,
공급호퍼(71)에서 송급받은 슬러지를 탄화시키는 슬러지 탄화기(70)와,
슬러지탄화기(70)에서 탄화된 슬러지를 저장하여 배출시키는 탄화물저장조(280)와,
슬러지탄화기(70)에서 생성되는 배기가스를 수용하는 보일러(110)와,
보일러(110)에서 생성되는 스팀을 받아 소요처로 공급하는 스팀헤더(106)와,
보일러(110)에 연결되며 배기가스를 수용하며 연수기(118)의 연수를 공급받는 절탄기(116)와,
절탄기(116)와 연결되어 공급받는 보일러 연소 배기가스의 필터링 집진을 위해 설치되는 여과집진기(120)와,
여과집진기(120)와 연결되어 배기가스를 세정하여 대기로 배출시키는 습식세정탑(121)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템
제 1 항에 있어서,
상기한 탈수슬러지 혼합기(30)는 슬러지저장조(2)의 슬러지를 공급 받아 이를 건조기(40)에 공급하여 슬러지를 건조시킨 후, 건조기(40)에서 건조된 슬러지를 탈수슬러지혼합기(30)로 재차 회송시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템
제 1 항에 있어서,
상기한 슬러지 탄화기(70)는 오일저장탱크(97)로 부터의 오일의 공급과 점화로(178)의 작동으로 열원을 공급받음과 아울러 싸이클론(60)에서 배기되는 가스의 열원을 공급받으며, 슬러지 탄화기(70)의 탄화 처리 후 배기되는 가스는 가스버너탱크(105)에 저장되어 보일러(110)로 보내어져 연소열로 사용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템
제 1 항에 있어서,
상기한 보일러(110)에서 생성되는 증기는 스팀헤더(106)를 거쳐 상기한 건조기(40)로 보내어져, 증기에 의한 간접 가열로 건조기(40)를 가열하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템
제 1 항에 있어서,
상기한 여과집진기(120)에는 활성탄저장조(122)와 소석회저장조(125)가 연결되어, 활성탄과 소석회가 공급되게 하고, 습식세정탑(121)에는 백연방지열교환기(111)가 설치되여 백연을 방지고, 또한 습식세정탑(121) 하부에는 세정수순환펌프(124)를 설치하여 세정수가 순환되게 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템
제 1 항에 있어서,
상기한 보일러(110)에는 폐유기물 재생처리장치가 연결되어, 폐유기물을 처리한 후 발생하는 건조 증기를 수집하여 생성된 오일과 폐가스가 공급되어 보일러(110)의 작동 열원으로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템
제 6 항에 있어서, 상기한 폐유기물 재생처리장치는,
폐유기믈을 이송하는 이송컨베이어(202),
이송된 폐유기물을 파쇄하는 그레뉼러이터(204)와,
그레뉼레이터(204)에서 파쇄된 파쇄물 중에 금속물질을 제거하기 위해 설치하는 자력선별기(206)와,
자력선별된(206)에서의 선별된 파쇄물을 풍력에 의하여 재선별하는 풍력선별기(207)와,
풍력선별기(207)에서 선별된 파쇄물을 열풍으로 건조하는 열풍건조기(209)와,
열풍건조 마친 파쇄물을 저장하는 저장조(213)와,
저장조(213)의 파쇄물을 공급받아 탄화시키는 탄화기(80)와,
탄화처리시 발생되는 건가스를 수집하여 오일을 수집하는 오일수집탱크(90)와,
수집된 오일 내의 이물질을 제거하는 이물질제거기(93)와,
이물질제거기(93)에서 이물질이 제거된 오일을 저장하는 오일저장탱크(97)와,
오일저장탕크(97) 내의 오일을 오일공급펌프(98)에 의하여 송급받아 보일러버너(102)로 보내어 보일러(110)에서 오일을 연소시키도록 하는 오일서비스탱크(99)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템
제 7 항에 있어서,
탄화기(70)에는 오일공급펌프(100)에 의하여 오일저장탱크(97)에 저장된 오일이 공급되어, 탄화기(80)의 연소 열원으로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템
제 7 항에 있어서,
상기한 오일수집탱크(90)에서 배기되는 가스는 가스버퍼탱크(105)에 수집되어 보일러버너(102)에 보내어져 보일러(110)의 연소열로 사용하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 시스템