KR20200044537A - 가연성 폐기물 재활용 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 기술은 가연성 폐기물 재활용 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 본 기술의 가연성 폐기물 재활용 방법은, 수거된 가연성 폐기물을 조대하게 1차 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 폐기물을 수중에서 선별 및 세척하는 단계; 및 상기 선별 및 세척된 폐기물을 미세하게 2차 파쇄하는 단계;를 포함하되, 상기 선별 및 세척하는 단계는 수조에 용존공기를 주입하여 수중에서 부유하는 폐기물 상부에 기포-미립자의 부상층을 형성한다.

Description

가연성 폐기물 재활용 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR RECYCLING COMBUSTIBLE WASTE AND APPARATUS THEREFORE}
본 발명은 가연성 폐기물 재활용 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 습식 방식으로 폐비닐 등과 같은 가연성 폐기물을 선별 및 파쇄하여 재활용하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
고형연료제품(SRF)은 폐비닐, 폐플라스틱 등 가연성 폐기물을 원료로 사용해 만든 재생연료를 말한다.
열효율이 좋아 시멘트 소성로, 제지시설, 지역난방시설과 같이 열원을 사용하는 업체에서 원가절감을 위해 유류를 대신하는 연료로 사용되고 있다.
다만 고형연료는 미세먼지, 발암물질과 같은 여러 환경적인 이슈를 수반하고 있어서 엄격한 기준을 요한다. 제조 과정에서 고형연료 제조시설의 시설기준 및 품질검사를 만족해야 할 뿐만 아니라, 고형연료를 원료로 사용하는 과정에서도 대기오염도 검사를 통한 배출허용기준을 준수해야 한다.
일반적으로 폐비닐을 이용하여 고형연료제품을 제작하는 과정은 다음과 같다. 크게 건식과 습식으로 나뉜다.
건식은 폐비닐을 파쇄한 이후 폐비닐에 붙은 이물질을 물리적인 힘을 가하여 제거한다.
습식은 폐비닐을 파쇄한 이후 폐비닐에 붙은 이물질을 수조에 담그고 부유 정도에 따라 분리하여 제거한다. 물속에서 무거운 이물질들은 가라앉고 가벼운 폐비닐은 부유되므로 분리할 수 있다.
상술한 건식이나 습식 과정을 통해 이물질이 제거된 폐비닐은, 열풍과 같은 건조 과정을 거치면서 건조되고, 미세하게 분쇄하기 위한 후속 절단 과정과 일정 형태로 만들기 위한 성형 과정을 거칠 수 있다.
종래에 상술한 건식과 습식 과정에 적용될 수 있는 여러 프로세스들이 존재하기는 하지만, 고형연료제품 자체가 갖는 환경오염 문제를 해결하기에는 부족한 실정이다.
본 발명의 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 실시예는 고형연료제품이 갖는 환경오염 문제를 저감시킬 수 있는 포장재 재활용 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물 재활용 방법은, 수거된 가연성 폐기물을 조대하게 1차 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 폐기물을 수중에서 선별 및 세척하는 단계; 및 상기 선별 및 세척된 폐기물을 미세하게 2차 파쇄하는 단계;를 포함하되, 상기 선별 및 세척하는 단계는 수조에 용존공기를 주입하여 수중에서 부유하는 폐기물 상부에 기포-미립자의 부상층을 형성할 수 있다.
상기 기포-미립자의 부상층은, 상기 용존공기로부터 발생된 미세기포와 상기 미세기포가 부착된 상기 가연성 폐기물 표면에 붙어있던 미립자로 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물 재활용 장치는, 수거된 가연성 폐기물을 조대하게 1차 파쇄하는 제1 파쇄부; 상기 파쇄된 폐기물을 수중에서 선별 및 세척하는 선별 및 세척부; 및 상기 선별 및 세척된 폐기물을 미세하게 2차 파쇄하는 제2 파쇄부;를 포함하되, 상기 선별 및 세척부는, 상기 1차 파쇄된 폐기물이 투입되는 수조; 및 상기 수조에 용존공기를 주입하여 수중에서 부유하는 폐기물 상부에 기포-미립자의 부상층을 형성하는 용존공기 주입부;를 포함할 수 있다.
상기 기포-미립자의 부상층은, 상기 용존공기로부터 발생된 미세기포와 상기 미세기포가 부착된 상기 가연성 폐기물 표면에 붙어있던 미립자로 이루어질 수 있다.
상기 선별 및 세척부는, 상기 수조의 상부에 위치하여 상기 기포-미립자의 부상층을 제거하는 제1 제거부; 상기 수조의 하부에 위치하여 바닥에 가라앉은 무거운 이물질들을 제거하는 제2 제거부; 및 상기 스키머와 상기 이물질 제거부 사이에 위치하여 상기 부유하는 가연성 폐기물을 상기 제2 파쇄부로 이송하는 이송부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 제거부는 스키머 또는 스크래퍼일 수 있다.
상기 제2 제거부는 이송스크루 또는 이송컨베이어일수 있다.
상기 이송부는 경사진 구조로서, 상기 수조 내 상기 제1 제거부와 오버랩된 영역에 배치되는 제1 부분과, 상기 수조 밖에 배치되는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분보다 상기 제2 부분이 높게 배치될 수 있다.
상기 제1 부분은 제1 이송롤러와 제2 이송롤러를 포함하고, 상기 제1 이송롤러보다 상기 제2 이송롤러가 높게 배치될 수 있다.
본 기술은 고순도, 고품질의 재활용 제품을 얻을 수 있다.
또한 본 기술은 고순도, 고품질의 재활용 제품을 이용하여 보다 친환경적인 고형연료제품을 생산할 수 있다.
또한 본 기술은 고형연료제품의 사용을 활성화시켜 연간 수십만톤에 이르는 폐비닐을 재활용하는 데에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물 재활용 방법을 포함한 전체적인 가연성 폐기물 재활용 과정을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선별 및 세척조에서 투입된 폐기물이 선별 및 세척된 상태를 모식적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선별 및 파쇄 장치의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선별 및 파쇄 장치의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물 재활용 방법을 포함한 전체적인 가연성 폐기물 재활용 과정을 도시하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가연성 폐기물 재활용 전체 과정은 수집 및 운반 과정, 1차 파쇄 과정, 선별 및 세척 과정, 2차 파쇄 과정, 건조 과정, 용융 과정, 성형 과정 및 저장 과정을 포함할 수 있다. 요약하면, 수집된 폐기물이 재활용 과정을 통해 고형연료제품(펠렛과 같은)으로 제조될 수 있다.
먼저, 가연성 폐기물이 수집 및 운반된다.
가연성 폐기물은 비닐(필름) 포장재, 플라스틱 용기류, 페트병 등이 있다. 이들은 각종 생활폐기물, 영농폐기물 등으로부터 유래된다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 폐기물이라고 한다.
수집 및 운반 과정은 예비 선별 과정을 포함할 수 있다. 예비 선별 과정은 생활폐기물인지 영농폐기물인지를 선별하는 과정을 포함할 수 있다. 영농폐기물은 농약과 같은 유해물질이 묻어있으므로 외부 배출을 위한 추가적인 프로세스들을 필요로 한다. 또한 생활폐기물의 경우에도 가연성 폐기물과 불가연성 폐기물을 선별하는 과정을 포함할 수 있다. 유리나 캔과 같은 불가연성 폐기물은 가연성 폐기물과 분리 처리되어야 하기 때문이다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 가연성 폐기물로서 예비 선별된 비닐(필름) 포장재(라면봉지, 빵봉지, 일회용봉투 등과 같이)를 재활용하는 실시예를 중심으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
이어서, 수집 및 운반된 폐기물이 파쇄 장치로 투입되어 1차 파쇄 과정이 이루어진다.
후술하는 2차 파쇄 과정과 비교하여 조대하게 파쇄된다. 1차 파쇄 과정에서 폐비닐은 가로 세로 10~20cm 정도의 크기를 갖도록 파쇄될 수 있다.
예를 들어, 파쇄 장치에는 수집 및 운반된 폐비닐을 투입할 수 있도록 한 호퍼, 호퍼로 유입된 폐비닐을 가압할 수 있도록 한 실린더 및 실린더에 의해 압축된 폐비닐을 절단할 수 있는 회전 절단날이 구비되어 있고, 이러한 파쇄 장치에 투입됨으로써 1차 파쇄될 수 있다. 또한, 회전 절단에 대응하여 고정 절단날이 부착될 수도 있고, 폐비닐은 이 날들 사이로 투입됨으로써 파쇄될 수도 있다. 1차 파쇄 과정은 이에 한정되지 않고 여러 방식으로 이루어질 수 있다.
이후 1차 파쇄된 폐기물(절단물)을 선별 및 세척하는 과정이 이루어진다. 절단물이 선별 및 세척조로 투입된다. 선별 및 세척조는 수조로 참조될 수 있다.
여기서 선별은 앞선 예비 선별 과정에 대비하여 본 선별 과정이라 할 수 있다. 수조 내에서 비중에 따라 폐비닐과 이 폐비닐에 묻은 이물질들이 수중에서 분리되는 원리를 이용한다. 동시에 수조 내에서 세척이 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수조 내에서 이루어지는 선별 및 세척 과정에서 용존공기 주입 과정이 수행된다. 선별 및 세척 과정에 용존공기부상(Dissolved Air Floatation, DAF)법이 적용된다. 수조 내 용존공기 주입에 따라 투입된 절단물은 삼중으로 나누어진다. 도 2를 참조하여 보다 상세하게 살펴본다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선별 및 세척조에서 투입된 폐기물이 선별 및 세척된 상태를 모식적으로 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 1차 파쇄 과정을 거치면서 절단된 폐기물(절단물)은 선별 및 세척조(수조) 내에서 최상부의 부상층(FL), 최하부의 이물질층(ML) 및 가운데의 폐비닐층(TL)으로 존재하게 된다.
비중에 따라 가장 가벼운 플로트 입자(F)가 최상부에 존재하고, 토사나 철사, 유리가루와 같은 가장 무거운 이물질(M)이 최하부에 존재하며, 이들 사이의 비중을 갖는 폐비닐(T)이 가운데에 존재한다. 즉, 수중에서 부유하는 폐비닐(T)의 상부로 플로트 입자(F)가 부상된다.
폐비닐(T)은 도면에 도시된 바와 같이 상술한 1차 파쇄 과정을 거치면서 수중에서 부유할 수 있는 적정한 크기로 절단되어 있다.
플로트 입자(F)는 용존공기로부터 발생된 미세기포와 이 미세기포가 부착된 가연성 폐기물 표면에 붙어있던 미립자로 이루어진다. 즉, 미세기포가 부착된 미립자이다. 본 발명에서 기포-미립자로 참조된다.
구체적으로, 높은 압력으로 수중에 공기를 과포화상태로 용해시켜 수조에 주입시키면, 수중에서 감압되면서 과포화되었던 만큼의 공기가 미세한 기포를 형성시키며, 이 기포가 폐비닐 표면에 묻어있던 유기물이나 협착물에 부착됨으로써 부상분리가 이루어진다. 부상분리(floatation)는 분산매(dispersion medium) 중에 함유된 부유상(suspended phase)에 미세기포(micro or nano bubble)를 부착시켜 분산매와 공기가 접하고 있는 한계면까지 부상시킴으로써 고액분리를 유도하는 것을 의미한다. 분산매는 세척수에, 부유상은 폐비닐 표면에 묻어있던 유기물(또는 협착물)에 각각 대응한다. 미세기포가 유기물에 결합 및 부상됨으로써 불순물을 선별하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 선별 및 세척 과정에서는 비중선별과 DAF세척이 동시에 이루어진다. 또한 이때 용존공기 주입에 따른 수조 내 조류(내지는 와류) 발생에 의한 세척도 함께 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 폐비닐을 이용하여 보다 고순도 및 고품질의 재활용 제품을 얻을 수 있게 된다.
이후, 가운데에 수집된 폐비닐층(TL)이 이송장치를 통해 옆단으로 이송되어 2차 파쇄 과정을 거친다. 재파쇄 과정에 해당한다.
2차 파쇄 과정은 상술한 1차 파쇄 과정에 대비하여 보다 미세하게 이루어질 수 있다. 후속 프로세스들에서 균질한 품질을 얻기 위함이다. 상술한 1차 파쇄 과정이 수조 내 부유에 초점이 맞추어져 있었다면 2차 파쇄 과정은 좀더 미세한 절단 과정으로서 재활용 제품의 품질 확보에 초점이 맞추어진 것으로 볼 수 있다. 2차 파쇄 과정에서 폐비닐은 가로 세로 1~10cm 정도의 크기를 갖도록 파쇄될 수 있다.
2차 파쇄 과정은 재파쇄 장치로 투입되어 이루어질 수 있다. 재파쇄 장치는 상술한 파쇄 장치와 유사한 구조를 가질 수 있다. 이에 한정되지 않고, 좌우 회전칼날 사이로 투입하여 절단하는 방식일 수도 있다.
이와 같이 재파쇄된 폐기물(분쇄물)은 건조 과정을 거쳐 용융 및 성형 과정으로 진입된다.
건조 과정은 배수 장치나 탈수 장치를 이용할 수 있다. 배수 장치는 여과망과 같은 와이어부를 통과하면서 분쇄물에 잔류하는 물기를 제거할 수 있도록 한다. 탈수 장치는 원통형상의 탈수케이스를 통과하면서 원심력에 의해 분쇄물에 잔류하는 물기를 제거할 수 있도록 한다. 또한, 건조 송풍기를 이용할 수도 있다.
용융 과정은 폐비닐이 용융되면서 겔 상태로 상태변환되도록 하는 용융 장치로서 히팅기를 이용할 수 있다. 히팅기는 버너 방식이나 전기 히터 방식일 수 있다.
성형 과정은 히팅기에 의해 용융된 용융물을 성형하는 성형 장치를 이용할 수 있다. 성형 장치는 용융 장치로부터 낙하하는 용융물을 수용하는 호퍼와, 용융물을 원하는 형상(펠렛)으로 성형하는 커팅기와 좌우성형롤러를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 용융 장치와 성형 장치가 별개의 구성인 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 용융 과정과 성형 과정은 하나의 장치에서 수행될 수도 있다.
상술한 과정을 통해 제조된 펠렛은 저장 장치에 저장된다. 저장 전후로 펠렛에 잔류하는 수분을 제거하기 위한 수분 제거 과정이 더욱 수행될 수 있다.
이하 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선별 및 세척을 위한 선별 및 세척부의 구조에 대해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선별 및 파쇄 장치(100)의 상세한 구조를 도시하는 도면이다. 후속 프로세스와의 연결관계를 설명하기 위해 재파쇄 장치(200)가 함께 도시된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 선별 및 파쇄 장치(100)는 수조(110), 용존공기 주입부(120), 상부 제거부(130), 하부 제거부(140) 및 이송부(150)를 포함할 수 있다.
수조(110)는 세척수(W)를 수용한다. 세척수는 물일 수 있다. 수조로 상술한 바와 같은 1차 파쇄 과정을 거친 폐기물(절단물)이 투입되어 선별 및 세척된다.
용존공기 주입부(120)는 수조(110)에 용존공기를 주입하여 수중에서 부유하는 폐기물(T) 상부에 기포-미립자의 부상층을 형성한다.
부상층(FL, 도 2 참조)은 플로트 입자(F)로 이루어진다. 플로트 입자(F)는 용존공기로부터 발생된 미세기포(MB)와 이 미세기포가 부착된 폐비닐 표면에 붙어있던 미립자(비닐표면의 유기물이나 협착물 등)로 구성된다. 즉, 미세기포가 미립자에 붙어서 수면 위로 끌고 올라감으로써 고액분리가 이루어진다.
용존공기가 주입될 때에는 압축공기뿐만 아니라 압축공기의 용존매질에 해당하는 처리수가 함께 주입된다. 따라서, 압축공기 및 처리수에 의한 조류(내지는 와류)가 수조 내에서 발생할 수 있고, 이에 의해 수조 내에서 폐비닐 세척 효과를 높일 수 있다. 마치 수중에서 고압공기를 분사해줌으로써 폐비닐에 붙은 이물질들을 세척하는 것과 유사하다.
용존공기 주입부(120)는 용존공기를 주입하기 위한 노즐(122)을 포함할 수 있다. 노즐(122)은 수조(110)의 측부에 마련되는 유입부(112)에 연결되어 용존공기를 주입할 수 있다. 수조의 바닥으로는 후술하는 하부 제거부(140)가 설치될 공간이 필요하고, 수조 내 조류(내지는 와류) 발생 효과를 높일 수 있도록 유입부(112)는 수조의 측부에 마련되는 것이 바람직하다.
용존공기 주입부(120)는 용존공기 이동을 위한 용존공기 이동라인(124), 및 압축공기의 매질 역할을 하는 용존매질의 이동을 위한 용존매질 이동라인(126)을 더 포함할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이 용존매질은 수조로부터 공급될 수 있다. 즉, 용존매질 이동라인(126)은 수조의 일측에 마련된 세척수 저장부(116)에 연결되어 수조로부터 흘러넘치는 세척수를 원수로서 공급받을 수 있다. 한편, 세척수는 외부로부터 수조로 공급되고, 수조로부터 흘러넘치는 세척수는 유출부(114)를 통해 외부로 빠져나가 전체적으로 세척수는 순환될 수 있다.
다음으로, 상부 제거부(130)는 수조(110)의 상부에 위치하여 기포-미립자의 부상층(FL)을 제거한다. 즉, 수면으로 부상한 플로트 입자(F)를 제거한다.
상부 제거부(130)는 스키머 또는 스크래퍼일 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 상부 제거부(130)는 고무판이나 나일론 브러쉬(132)(이하, 설명의 편의를 위해 '브러쉬'라 함)을 포함할 수 있다. 브러쉬(132)가 회동축을 따라 회전하면서 수조 상부의 플로트 입자(F)를 걷어낸다.
브러쉬(132)가 수면으로부터 잠기는 깊이는 도면에 도시된 바와 같이, 부상층(FL) 형성 두께보다 얕을 수 있다. 만약 부상층 보다 깊으면 그 아래에 놓이는 폐비닐층(TL)을 걷어내는 결과를 초래하므로 얕은 것이 바람직하다. 브러쉬(132)의 연장 길이는 부상층의 형성 두께를 고려하여 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수조(110)의 상부에는 칸막이부(PW)가 더욱 구비될 수 있다. 칸막이부(PW)는 플레이트 형상을 가질 수 있다.
칸막이부(PW)는 플로트 입자(F)를 수조(110)의 수면 전체가 아닌 일정 영역에만 수집되도록 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 플로트 입자(F)가 수조의 좌측상단(E1)으로부터 칸막이부(E2)에 이르는 영역에만 수집되도록 한다. 후술할 이송부(150)는 경사진 구조로서 수조 내부로부터 외부로 인출되기 위한 공간을 필요로 하므로, 칸막이부(PW)를 수조의 유입부(112)로부터 일정 거리 떨어진 곳에 마련시킴으로써 플로트 입자(F)가 수집되지 않도록 하는 영역(비수집 영역)을 확보해두는 것이 바람직하다. 이 비수집 영역을 통해 후술할 이송부가 경사 설치될 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수조의 좌측상단(E1)에 인접하여 가이드부(GW)가 더욱 구비될 수 있다.
가이드부(GW)는 브러쉬(132)에 의해 플로트 입자(F)가 걷어올려져 수조의 좌측에 마련되는 수집부(118)에 수집되도록 한다. 수조의 좌측상단(E1)으로부터 수조 내부로 돌출되는 텅그(tongue) 형상을 가질 수 있다. 수집부(118)는 플로트 입자 수집을 위해 수조의 좌측에 폐쇄 공간을 형성할 수 있다.
계속하여, 하부 제거부(140)는 수조(110)의 하부에 위치하여 비중이 높아 가라앉는 무거운 이물질을 제거한다. 토사나 철사, 유리가루 등이 이에 해당한다.
하부 제거부(140)는 이송스크루 또는 이송컨베이어일 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위해 하부 제거부가 이송스크루인 경우를 가정하였으나 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
유사하게, 측부 제거부(160)는 수집부(118)의 하부에 위치하여 상부 제거부에 의해 걷어올려져 수집부에 수집된 플로트 입자를 제거한다.
측부 제거부(160)는 이송스크루 또는 이송컨베이어일 수 있으며, 도면에서는 설명의 편의를 위해 이송스크루인 경우를 가정하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
선별 및 세척부 전체가 차지하는 공간 활용 측면을 고려하면, 측부 제거부(160)가 연장하는 방향은 하부 제거부(140)가 연장하는 방향에 교차하는 것이 바람직하다. 일례로, 하부 제거부가 가로 방향으로 연장하는 이송스크루인 경우 측부 제거부는 세로 방향으로 연장하는 이송스크루일 수 있다.
계속하여 도 3을 참조하면, 이송부(150)는 상부 제거부(130)와 하부 제거부(140) 사이에 위치하여 부유하는 폐비닐을 옆단으로 이송한다. 즉, 후속 과정인 제2 파쇄 장치(200)로 이송한다. 제2 파쇄 장치는 이송된 폐비닐을 투입할 수 있도록 한 호퍼(210)와, 호퍼로 유입된 폐비닐을 가압 및 절단할 수 있는 절단부(220)를 포함할 수 있다. 이에 한정되지 않으며, 폐비닐을 재파쇄하기 위한 다양한 구조를 가질 수 있다.
요컨대, 수조 내 3중으로 선별된 층들은, 최상부의 부상층(FL)이 상부 제거부(130)에 의해 제거되고, 최하부의 이물질층(ML)이 하부 제거부(140)에 의해 제거되며, 가운데의 폐비닐층(TL)이 이송부(150)에 의해 제거된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이송부(150)는 경사진 구조로서, 수조(110)의 내부와 외부에 걸쳐서 마련된다.
이송부(150)는 이송컨베이어일 수 있다. 이송롤러들(R1, R2, R3, R4)과 이들에 감긴 벨트(CB)로 동작되는 이송컨베이어일 수 있다. 이송롤러들의 개수에 본 발명이 한정되지 않는다.
이송부(150)는 수조 내부 깊이 배치되는 제1 부분, 수조 외부 공기 중에 배치되는 제2 부분, 그리고 이들 사이에서 연장하는 제3 부분을 포함할 수 있다. 이로써 수중 가운데층에 존재하는 폐비닐(T)을 적절히 깊은 곳으로부터 수면을 벗어나 옆단의 제2 파쇄 장치로 이송시킬 수 있다.
제1 부분이 이송롤러들(R1, R2)에 의해 정의되는 부분이고, 제2 부분이 이송롤러들(R3, R4)에 의해 정의되는 부분이며, 제3 부분이 이들 사이의 이송롤러들(R2, R3)에 의해 정의되는 부분일 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 제1 부분은 수조 내부에서 상부 제거부(130)와 오버랩된 부분에 배치된다. 제2 부분은 수조 외부 물 밖에 배치된다. 제3 부분은 수면 아래와 수면 위를 지나 물속으로부터 물밖으로 연장한다.
제1 부분은 상술한 칸막이부(PW)에 의해 정의되는 일정 영역과 오버랩되어 배치되기도 한다. 일정 영역은 플로트 입자가 수집되는, 수조의 좌측상단(E1)으로부터 칸막이부(E2)에 이르는 영역이다. 그리고, 제3 부분은 상술한 칸막이부(PW)에 의해 정의되는 비수집 영역을 통해 경사 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이송롤러들(R1 내지 R4)은 대체로 순서대로 높이가 높아지도록 배치된다. 이송롤러들(R1 및 R2)보다 이송롤러들(R3 및 R4)이 높게 배치될 수 있다. 이송롤러(R1)보다 이송롤러(R2)가 높게 배치될 수 있다. 그리고, 이송롤러(R2)보다 이송롤러(R3)가 높게 배치될 수 있다. 또한 도면에 도시된 바와 같이, 이송롤러(R3)보다 이송롤러(R4)가 높게 배치될 수 있다. 이러한 배치는 수중에서 부유하는 폐비닐(T)을 수조 내 충분히 깊은 곳으로부터(즉, 부유 폐비닐이 수중에 존재할만한 최저 위치점으로부터) 수조 밖 옆단으로 이송시킴으로써, 수조 내 가운데층에 모아진 폐비닐(T)을 빠짐없이 밖으로 끌어올리기에 유리한 구조를 갖는다. 대략 이송롤러(R1)의 설치 높이는 유입부(112)의 설치 높이와 유사할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선별 및 파쇄 장치(100')의 상세한 구조를 도시하는 도면이다. 도 4에서는 설명의 편의를 위해, 부상층, 이물질층 및 폐비닐층을 도시하지 않았으나, 상술한 도 3 대비 이송부(150')를 제외한 나머지 구성요소들은 동일하므로, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 선별 및 파쇄 장치(100')는 이송부(150')를 포함할 수 있다.
이송부(150')는 제1 이송부(152'), 제2 이송부(154') 및 제3 이송부(156')를 포함할 수 있다. 이송부(150')는 전체적으로 경사진 구조를 가지며, 수조(110)의 내부와 외부에 걸쳐서 마련된다는 점에서는 상술한 이송부(150)와 유사하다.
제1 이송부(152')와 제2 이송부(154')는 다수의 판들이 마련된 회전롤러일 수 있다. 다수의 판들은 방사상으로 뻗어나온 구조를 가질 수 있다. 제1 및 제2 이송부들은 도면상 시계방향으로 회전하면서 수중에서 부유 폐비닐을 우측으로 이송시킨다. 다수의 판들이 회전하면서 도면상 우측 방향으로 조류를 일으키는 것을 생각하면 된다. 이와 동시에 다수의 판들은 회전하면서 직접 부유 폐비닐을 우측으로 이송시킬 수도 있다.
즉, 제1 및 제2 이송부들은 수조 내 조류를 유도하여 간접적으로 부유 폐비닐을 이송시키기도 하고 회전하면서 부유 폐비닐을 밀어서 직접적으로 이송시키기도 한다.
제1 이송부(152')와 제2 이송부(154')는 수중에 배치된다. 제1 및 제2 이송부들은 상부 제거부(130)와 오버랩된 영역에 배치된다.
제3 이송부(156')는 수면 아래와 수면 위를 경유하여 물속으로부터 물밖으로 연장한다.
제3 이송부는 제1 및 제2 이송부들에 의해 이송된 부유 폐기물을 물밖으로 꺼내어 옆단으로 이송시킨다.
제1 이송부(152')와 제2 이송부(154')는 칸막이부(PW)에 의해 정의되는 일정 영역에 오버랩되어 배치된다. 일정 영역은 도 3에서 상술한 플로트 입자가 수집되는, 수조의 좌측상단(E1)으로부터 칸막이부(E2)에 이르는 영역이다.
제3 이송부(156')는 칸막이부(PW)에 의해 정의되는 비수집 영역에 배치된다. 비수집 영역은 플로트 입자가 수집되지 않도록 하는 영역이다. 이 비수집 영역을 통해 제3 이송부가 경사 설치될 수 있다.
제3 이송부(156')는 이송스크루일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되지 않고 제3 이송부는 이송컨베이어일 수도 있다.
제1 이송부(152')보다 제2 이송부(154')가 높게 배치될 수 있다. 제2 이송부(154')보다 제3 이송부(156')가 높게 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 이송부들(152', 154', 156')은 순서대로 높이가 높아지도록 배치됨으로써, 수중에서 부유하는 폐비닐을 수조 내 충분히 깊은 곳으로부터 꺼내어 수조 밖 옆단으로 이송시킬 수 있다. 대략 제1 이송부(152')의 설치 높이는 유입부(112)의 설치 높이와 유사할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수조(110)는 그 내부에 배치되는 가열부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 가열부는 수조의 바닥면에 배치될 수 있다. 또는 수조의 측면 아래쪽에 배치될 수 있다(일례로, 유입부(112)보다 아래쪽에 배치될 수 있다).
가열부(미도시)는 수조 내 물을 가열시킨다. 따라서, 수집 및 운반된 폐기물의 오염정도가 높은 경우로 판단된 경우에는 가열부를 동작시켜서 수조 내 세척수의 온도를 높여줄 수 있다. 예를 들어, 5~10℃의 범위에서 높여줄 수 있다.
이와 같은 높은 온도의 세척수는 폐비닐표면에 묻은 유기물이나 협착물의 제거를 용이하게 한다. 또한, 용존공기의 용해도를 낮게 함으로써 수중에서 미세기포의 형성을 보다 용이하게 한다. 이는 DAF세척 효율을 높인다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고순도, 고품질의 재활용 폐비닐을 얻을 수 있으므로, 보다 친환경적인 고형연료제품을 생산할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면, 고형연료제품의 사용을 활성화시켜 연간 수십만톤에 이르는 폐비닐을 재활용하는 데에 기여할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 가연성 폐기물 재활용 장치
110 : 수조
112 : 유입부
114 : 유출부
116 : 세척수 저장부
118 : 수집부
120 : 용존공기 주입부
122 : 노즐
124 : 용존공기 이동라인
126 : 용존매질 이동라인
130 : 상부 제거부
132 : 브러쉬
140 : 하부 제거부
150 : 이송부
R1, R2, R3, R4 : 이송롤러들
CB : 벨트
152', 154', 156' : 제1, 제2 및 제3 이송부들
160 : 측부 제거부
FL : 부상층
ML : 이물질층
TL : 폐비닐층
F : 플로트 입자
T : 폐비닐
MB : 미세기포

Claims (9)

  1. 수거된 가연성 폐기물을 조대하게 1차 파쇄하는 단계;
    상기 파쇄된 폐기물을 수중에서 선별 및 세척하는 단계; 및
    상기 선별 및 세척된 폐기물을 미세하게 2차 파쇄하는 단계;를 포함하되,
    상기 선별 및 세척하는 단계는 수조에 용존공기를 주입하여 수중에서 부유하는 폐기물 상부에 기포-미립자의 부상층을 형성하는, 가연성 폐기물 재활용 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기포-미립자의 부상층은, 상기 용존공기로부터 발생된 미세기포와 상기 미세기포가 부착된 상기 가연성 폐기물 표면에 붙어있던 미립자로 이루어진, 가연성 폐기물 재활용 방법.
  3. 수거된 가연성 폐기물을 조대하게 1차 파쇄하는 제1 파쇄부;
    상기 파쇄된 폐기물을 수중에서 선별 및 세척하는 선별 및 세척부; 및
    상기 선별 및 세척된 폐기물을 미세하게 2차 파쇄하는 제2 파쇄부;를 포함하되,
    상기 선별 및 세척부는,
    상기 1차 파쇄된 폐기물이 투입되는 수조; 및
    상기 수조에 용존공기를 주입하여 수중에서 부유하는 폐기물 상부에 기포-미립자의 부상층을 형성하는 용존공기 주입부;를 포함하는, 가연성 폐기물 재활용 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기포-미립자의 부상층은, 상기 용존공기로부터 발생된 미세기포와 상기 미세기포가 부착된 상기 가연성 폐기물 표면에 붙어있던 미립자로 이루어진, 가연성 폐기물 재활용 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 선별 및 세척부는,
    상기 수조의 상부에 위치하여 상기 기포-미립자의 부상층을 제거하는 제1 제거부;
    상기 수조의 하부에 위치하여 바닥에 가라앉은 무거운 이물질들을 제거하는 제2 제거부; 및
    상기 스키머와 상기 이물질 제거부 사이에 위치하여 상기 부유하는 가연성 폐기물을 상기 제2 파쇄부로 이송하는 이송부;를 더 포함하는, 가연성 폐기물 재활용 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 제거부는 스키머 또는 스크래퍼인, 가연성 폐기물 재활용 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 제거부는 이송스크루 또는 이송컨베이어인, 가연성 폐기물 재활용 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 이송부는 경사진 구조로서, 상기 수조 내 상기 제1 제거부와 오버랩된 영역에 배치되는 제1 부분과, 상기 수조 밖에 배치되는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분보다 상기 제2 부분이 높게 배치되는, 가연성 폐기물 재활용 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 부분은 제1 이송롤러와 제2 이송롤러를 포함하고, 상기 제1 이송롤러보다 상기 제2 이송롤러가 높게 배치되는, 가연성 폐기물 재활용 장치.
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