KR20230016971A - Treatment process of waste and process using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐기물 처리시스템 및 그 공정에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 촉매층을 포함하고 고정층 촉매 구조체가 구비된 열분해 장치 내에 캐리어 가스를 공급하여 폐기물 입자와 캐리어 가스 및 촉매층의 접촉 면적과 접촉 시간을 증가시키는 폐기물 처리시스템 및 그 공정에 관한 것이다. The present invention relates to a waste disposal system and its process. Specifically, the present invention relates to a waste treatment system and process for increasing the contact area and contact time between waste particles, the carrier gas, and the catalyst layer by supplying a carrier gas to a pyrolysis device including a catalyst layer and having a fixed-bed catalyst structure.
일반적으로, 가정에서 발생하는 각종 생활 쓰레기와 산업 현장에서 발생하는 산업 폐기물 등은 분리수거 등의 방식으로 일부 재활용되고 있으나, 이러한 분리수거 등의 재활용이 불가능한 폐기물 및 폐수는 매립, 해양 배출 및 소각 등의 방식으로 처리되고 있다. In general, various domestic wastes generated at home and industrial wastes generated at industrial sites are partially recycled through separate collection, etc. is being processed in a way that
도 1은 종래 폐수를 처리하는 공정을 도시한 도면이다. 종래 폐수 처리 공정은 폭기조 및 슬러지침전부를 통해 폐수를 슬러지화 한 후, 유해물을 포함하는 슬러지를 땅에 매립 또는 소각하여 처리하였다. 1 is a view showing a conventional wastewater treatment process. In a conventional wastewater treatment process, wastewater is sludged through an aeration tank and a sludge settling unit, and then the sludge containing harmful substances is landfilled or incinerated.
다만, 산업 폐기물 및 폐수는 화학 공정, 펄프 공정, 소각 공정 등 다양한 제품의 생산 공정에서 원치 않는 부산물로 유해 염소화합물이 생성되고 있어, 산업 폐기물 및 폐수 내 슬러지를 매립 또는 소각하게 되면 산업 폐기물 및 슬러지에 포함된 유해 염소화합물은 토양, 물, 대기 중으로 방출되게 된다. However, industrial waste and wastewater produce harmful chlorine compounds as unwanted by-products in various product production processes, such as chemical processes, pulp processes, and incineration processes. Harmful chlorine compounds contained in water are released into soil, water and air.
그리고, 폐기물을 소각하는 과정에서 발생하는 고온의 배기가스에는 대기중에서 서서히 냉각되면서 분해된 유해 염소화합물이 소량 재생성되는 문제가 발생하게 된다. In addition, the high-temperature exhaust gas generated in the process of incinerating the waste is gradually cooled in the air, causing a problem in that a small amount of decomposed harmful chlorine compounds are regenerated.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폐기물에 포함된 유해 화합물을 분해하여 처리하고, 대기 중에서 재생성되는 것을 방지하기 위한 폐기물 처리시스템 및 그 공정을 제공하고자 한다. The present invention is to solve the problems of the prior art, to provide a waste treatment system and process for decomposing and treating harmful compounds contained in waste and preventing them from being regenerated in the air.
그리고, 본 발명은 열분해 장치 내에 촉매층을 포함하고 고정층 촉매 구조체가 구비되어 있어, 폐기물 입자의 열분해 시간을 감소시키는 폐기물 처리시스템 및 그 공정을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a waste treatment system and process for reducing the thermal decomposition time of waste particles by including a catalyst layer and a fixed bed catalyst structure in a pyrolysis device.
본 발명의 일 실시상태는 입자 형태의 폐기물을 공급받아 상기 폐기물의 열분해가 이뤄지고 고정층 촉매 구조체가 포함된 열분해 장치; 및 상기 열분해 장치에 캐리어 가스를 공급하여 상기 폐기물 입자를 유동시키는 가스주입 장치를 포함하는 폐기물 처리시스템을 제공한다. An exemplary embodiment of the present invention includes a pyrolysis device receiving waste in the form of particles and thermally decomposing the waste and including a fixed bed catalyst structure; and a gas injection device supplying a carrier gas to the pyrolysis device to flow the waste particles.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열분해 장치는 상기 폐기물이 유입되는 폐기물 공급부를 포함하고, 상기 폐기물 공급부는 입경 5㎜이하의 상기 폐기물 입자만 선별하는 필터부를 더 포함하는 폐기물 처리시스템을 제공한다. In one embodiment of the present invention, the pyrolysis device includes a waste supply unit into which the waste is introduced, and the waste supply unit further includes a filter unit for selecting only the waste particles having a particle diameter of 5 mm or less. .
본 발명의 또 하나의 실시상태는 고정층 촉매 구조체를 포함하는 열분해 장치에 폐기물 및 캐리어 가스를 공급하고 상기 폐기물이 상기 고정층 촉매 구조체와 접촉하도록 하여, 상기 폐기물을 배기가스 및 열분해 슬러지로 열분해하는 열분해 단계를 포함하는 폐기물 처리 공정을 제공한다. Another embodiment of the present invention is a pyrolysis step of supplying waste and a carrier gas to a pyrolysis device including a fixed bed catalyst structure and bringing the waste into contact with the fixed bed catalyst structure to thermally decompose the waste into exhaust gas and pyrolysis sludge It provides a waste treatment process comprising a.
본 발명의 실시상태에 따른 폐기물 처리시스템을 이용하는 경우, 폐기물에 포함된 유해 화합물을 분해할 수 있다. In the case of using the waste treatment system according to the embodiment of the present invention, it is possible to decompose harmful compounds included in the waste.
또한, 열분해 장치 내에 촉매층을 포함하고 고정층 촉매 구조체가 구비되어 있어, 폐기물 입자의 열분해 시간을 감소시킬 수 있다. In addition, since a catalyst layer is included in the thermal decomposition device and a fixed bed catalyst structure is provided, the thermal decomposition time of the waste particles can be reduced.
도 1은 종래 폐수 처리 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 폐기물 처리시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시상태에 따른 폐기물 처리시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 열분해 장치를 도시한 투영 사시도 이다.
도 5(a)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 고정층 촉매 구조체의 단면도이고, 도 5(b)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 기재를 도시한 도면이고, 도 5(c)는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 기재를 도시한 도면이고, 도 5(d)는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 기재를 도시한 도면이다.
도 6(a)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 필터부를 도시한 평면도이고, 도 6(b)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 필터부가 설치된 열분해 장치의 일부를 도시한 단면도이다. 1 is a diagram showing a conventional wastewater treatment process.
2 is a block diagram showing a waste treatment system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a waste treatment system according to another embodiment of the present invention.
4 is a perspective perspective view illustrating a thermal decomposition device according to an exemplary embodiment of the present invention.
5(a) is a cross-sectional view of a fixed bed catalyst structure according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 5(b) is a view showing a base material according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5(c) shows the present invention It is a drawing showing a substrate according to another embodiment of, and FIG. 5 (d) is a drawing showing a substrate according to another embodiment of the present invention.
6(a) is a plan view showing a filter unit according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6(b) is a cross-sectional view showing a portion of a pyrolysis device in which a filter unit according to an exemplary embodiment of the present invention is installed.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 도면은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 도면에 의하여 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the drawings are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 폐기물 처리시스템(100)을 도시한 구성도이다. 2 is a block diagram showing a
폐기물 처리시스템(100)은 열분해 장치(10) 및 가스주입 장치(20)를 포함한다. The
열분해 장치(10)는 폐기물 저장부로부터 이송된 폐기물의 열분해가 이뤄지는 것으로, 폐기물을 배기가스와 열분해 슬러지로 분해할 수 있다. 여기서, 폐기물은 입자 형태로 공급되고, 열분해 슬러지는 폐기물이 열분해된 후 생성되는 액체 및 고체 형태의 슬러지를 의미한다. The
그리고, 열분해 장치(10)는 내부에 폐기물의 열분해 속도를 증가시켜줄 수 있는 촉매를 포함할 수 있다. And, the
도 5(a)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 고정층 촉매 구조체(11)의 단면도이고, 도 5(b)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 기재(1)를 도시한 도면이고, 도 5(c)는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 기재(1')를 도시한 도면이고, 도 5(d)는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 기재(1")를 도시한 도면이다. 5(a) is a cross-sectional view of a fixed
열분해 장치(10)는 기재(1)와 기재(1) 표면에 촉매층(2)이 포함된 고정층 촉매 구조체(11)를 포함할 수 있다. The
도 5(b)를 참고하면, 기재(1)는 제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b)를 포함할 수 있다. 기재(1)는 와이어들을 포함하고, 둘 이상의 와이어가 평행하게 위치되는 제1 세트(1a)와 둘 이상의 와이어가 평행하게 위치되고 제1 세트(1a)와 교차되는 제2 세트(1b)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 세트(1b)는 제1 세트(1a)와 기울기 방향이 반대로 위치되어 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b)는 격자 모양으로 제공될 수 있다. Referring to FIG. 5(b) , the
여기서, 둘 이상의 와이어가 평행하게 위치되는 것은 각 와이어의 양 끝단을 연결한 가상의 직선이 서로 교차되지 않고 같은 각도로 배열되는 것을 의미한다. Here, the fact that two or more wires are positioned in parallel means that virtual straight lines connecting both ends of each wire are arranged at the same angle without crossing each other.
그리고, 제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b)에 포함된 와이어들은 절곡되지 않고 직선 형태로 구비되거나, 한 번 이상 절곡된 형태를 포함할 수 있다. In addition, the wires included in the
제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b)에 포함된 둘 이상의 와이어는 일정거리 떨어져서 위치될 수 있는데, 이때, 서로 인접한 와이어 사이 거리는 1㎜ 내지 5㎜일 수 있고, 바람직하게는 1㎜ 내지 3㎜일 수 있고, 더 바람직하게는 2㎜ 내지 3㎜일 수 있다. Two or more wires included in the
기재(1)에 포함된 하나 이상의 와이어가 1㎜ 미만의 거리로 떨어져 위치되면, 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b)에 의해 제공되는 격자 모양의 면적이 작아지게 되고 입자 형태의 폐기물이 고정층 촉매 구조체(11)를 통과하지 못해 촉매와 접촉하지 못하고, 열분해된 슬러지가 배출되지 못하는 문제가 발생하게 된다. If the one or more wires included in the
그리고, 하나 이상의 와이어의 이격 거리가 5㎜를 초과하면, 격자 모양의 면적이 증가하여 폐기물이 촉매와 접촉하는 면적 및 시간이 감소되어 폐기물의 열분해 속도가 감소할 수 있다. In addition, when the separation distance of one or more wires exceeds 5 mm, the lattice-shaped area is increased to reduce the area and time in which the waste is in contact with the catalyst, thereby reducing the thermal decomposition rate of the waste.
제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b)에 포함되는 와이어는 직경이 0.1㎜ 내지 5㎜일 수 있고, 바람직하게는 0.3㎜ 내지 3㎜, 더 바람직하게는 0.5㎜ 내지 2㎜일 수 있다. The wires included in the
제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b)는 열분해 장치(10) 내부를 가로지르게 위치될 수 있고, 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b) 사이의 각도(θ)는 45°내지 90°일 수 있다. The
도 5(c)를 참고하면, 다른 실시예에 따른 기재(1')는 제3 세트(1c)를 더 포함할 수 있다. 제3 세트(1c)는 둘 이상의 와이어를 포함하고, 와이어는 서로 평행하게 위치될 수 있다. 그리고, 제3 세트(1c)는 제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b) 중 어느 하나 이상과 10°내지 80°각도를 이룰 수 있다. Referring to FIG. 5(c) , a substrate 1' according to another embodiment may further include a
예를 들어, 제3 세트(1c)는 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b)가 교차됨에 따라 제공되는 복수개의 교차점을 대각선으로 연결하게 위치될 수 있다. 따라서, 기재(1')는 제1 세트(1a), 제2 세트(1b) 및 제3 세트(1c)가 교차되어 하나의 교차점을 제공할 수 있다. For example, the
또는, 제3 세트(1c)는 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b)가 형성하는 격자 모양을 가로지르게 위치되고, 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b) 모두 교차되게 위치될 수 있다. 따라서, 기재(1')는 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b)가 교차되어 제공되는 교차점과 제3 세트(1c)와 제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b)가 각각 교차되는 두 개의 교차점이 제공되어, 다른 실시예에 따른 기재(1')는 총 3개의 교차점을 포함할 수 있다. Alternatively, the
도 5(d)를 참고하면, 또 다른 실시예에 따른 기재(1")는 제4 세트(1d)를 더 포함할 수 있다. 제4 세트(1d)는 둘 이상의 와이어가 제3 세트(1c)와 기울기 방향이 반대로 평행하게 위치될 수 있다. 즉, 제3 세트(1c) 및 제4 세트(1d)는 격자 모양으로 구비될 수 있고, 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b)가 교차되어 형성된 격자 모양과 일정 각도 회전된 형태로 제공될 수 있다. Referring to FIG. 5(d) , a
제4 세트(1d)는 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b)가 교차됨에 따라 제공되는 교차점을 대각선으로 가로지르거나, 제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b) 모두와 교차되어 두 개의 교차점을 제공할 수 있다. The
예를 들어, 제1 세트(1a)와 제2 세트(1b), 제3 세트(1c)와 제4 세트(1d)가 각각 90°의 각도로 교차되면, 제3 세트(1c) 및 제4 세트(1d)는 제1 세트(1a) 및 제2 세트(1b) 기준으로 10°내지 80°회전되어 위치될 수 있다. For example, if the
기재(1)는 스테일레스 스틸(Steel Use stainless, SUS) 소재를 포함할 수 있다. 좀 더 상세하게, 기재(1)는 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(ni) 및 철(Fe) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. The
촉매층(2)은 격자 모양의 기재(1) 표면에 코팅되는 것으로, 폐기물을 촉매와 접촉시켜 폐기물의 열분해 시간을 단축시킬 수 있다. The catalyst layer 2 is coated on the surface of the lattice-
촉매층(2)은 기재(1) 일면에 촉매를 증착시켜 형성될 수 있다. 이때, 촉매는 스퍼터링 방법, 진공증착 방법, 화학 기상증착(CVD) 방법, 도금 방법, 촉매 용액에 기재(1)를 침지시키는 방법 등을 통해 증착될 수 있으나, 기재(1) 일면에 촉매를 증착할 수 있다면 그 방법은 한정하지 않는다. The catalyst layer 2 may be formed by depositing a catalyst on one surface of the
열분해 장치(10)는 내부에 하나 이상의 고정층 촉매 구조체(11)가 적층될 수 있다. 이때, 고정층 촉매 구조체(11)는 5개 내지 50개가 포함될 수 있고, 고정층 촉매 구조체(11)는 열분해 장치(10)의 길이 방향(y)을 따라 적층될 수 있다. 여기서, 길이 방향(y)은 열분해 장치(10)의 양 끝단을 연결했을 때 가장 긴 방향을 의미할 수 있다. In the
예를 들어, 열분해 장치(10)는 기재(1)의 격자 모양이 사각형인 고정층 촉매 구조체(11)와 기재(1)의 격자 모양이 마름모형인 고정층 촉매 구조체(11)를 포함할 수 있고, 열분해 장치(10) 내에 5개의 고정층 촉매 구조체(11)가 적층될 경우, 열분해 장치(10)에 폐기물이 투입되는 위치와 가장 가까운 위치부터 기재(1)의 격자 모양이 사각형인 고정층 촉매 구조체(11)와 기재(1)의 격자 모양이 마름모형인 고정층 촉매 구조체(11)가 순차적으로 적층될 수 있다. For example, the
고정층 촉매 구조체(11)은 50㎚ 내지 2,000㎚의 두께로 구비될 수 있고, 바람직하게는 50㎚ 내지 1,500㎚, 더 바람직하게는 100㎚ 내지 1,000㎚의 두께로 구비될 수 있다. The fixed
고정층 촉매 구조체(11)의 두께가 50㎚ 미만이면 폐기물과 촉매가 접촉되는 시간이 짧아 열분해 시간이 단축되는 효과가 미미하고, 촉매층(2)의 두께가 2,000㎚를 초과하면 촉매 사용량이 증가하는 것 대비 열분해 시간의 단축 효과는 미미할 수 있다. If the thickness of the fixed
열분해 장치(10)는 입자 형태의 폐기물이 유입되는 폐기물 공급부(12) 및 폐기물이 열분해 후 생성되는 배기가스 및 열분해 슬러지 중 어느 하나 이상을 배출하는 분해 배출부(13)를 포함할 수 있다. The
폐기물 공급부(12)는 일정한 입경 이하의 폐기물 입자만 선별하는 필터부(14)를 더 포함할 수 있다. 필터부(14)는 5㎜이하의 입경을 가지는 폐기물 입자를 선별하고, 바람직하게는 3㎜이하, 더 바람직하게는 1㎜이하의 입경을 가지는 폐기물 입자를 선별할 수 있다. The
폐기물 입자가 5㎜를 초과하면, 폐기물 입자 내부까지 열이 전달되지 않아 열분해가 균일하게 일어나지 않을 수 있다. When the waste particles exceed 5 mm, heat is not transferred to the inside of the waste particles, so thermal decomposition may not occur uniformly.
도 6(a)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 필터부(14)를 도시한 평면도이고, 도 6(b)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 필터부(14)가 설치된 열분해 장치(10)의 일부를 도시한 단면도이다. 6(a) is a plan view illustrating a
필터부(14)는 폐기물 유입부(12)의 내부 면적 및 모양과 동일한 면적 및 모양으로 구비될 수 있고, 입경이 5㎜이하의 폐기물 입자를 선별하기 위해 지름이 5㎜이하의 지름을 가지는 타공이 복수개 포함될 수 있다. The
따라서, 5㎜를 초과하는 입경을 가지는 폐기물은 분쇄 장치(도시되지 않음)에 공급되어 추가 분쇄 공정을 거친 후 열분해 장치(10)로 재 공급될 수 있다. Therefore, waste having a particle diameter exceeding 5 mm may be supplied to a crushing device (not shown), subjected to an additional crushing process, and then re-supplied to the
열분해 장치(10)는 내부 하단에 폐기물 입자가 후술되는 가스주입 장치(20)로 인입되는 것을 방지하는 방지부(15)를 더 포함할 수 있다. The
방지부(15)는 열분해 장치(10)의 내부 면적 및 모양과 동일한 면적 및 모양으로 구비될 수 있고, 직경이 5㎜이하의 타공이 복수개 포함될 수 있다. 이때, 직경은 타공의 가장 먼 거리를 의미하고, 직경이 5㎜를 초과하면 입자 형태의 폐기물이 방지부(15)를 지나 가스주입 장치(20)로 인입되는 문제가 발생할 수 있다. The
열분해 장치(10)는 200℃ 내지 600℃ 의 공정 온도에서 폐기물을 열분해할 수 있다. 열분해 장치(10)의 공정 온도가 200℃ 미만이면, 폐기물이 충분해 열분해돼지 않아 폐기물의 열분해 결과물인 배기가스 및 열분해 슬러지에 유해 화합물이 포함되는 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 열분해 장치(10)의 공정 온도가 600℃를 초과하면, 폐기물의 열분해에 투입된 에너지에 비해 유해 화합물의 열분해율 상승 효과가 미미하다. The
가스주입 장치(20)는 열분해 장치(10)에 캐리어 가스를 공급하여 폐기물 입자를 유동시킬 수 있다. 따라서, 가스주입 장치(20)는 분해 배출부(13)와 대향되는 방향에 위치될 수 있다. 즉, 분해 배출부(13)가 열분해 장치(10) 상부에 위치될 경우, 가스주입 장치(20)는 열분해 장치(10) 하부에 위치될 수 있다. The
따라서, 가스주입 장치(20)는 열분해 장치(10) 하부에서 상부 방향으로 캐리어 가스를 공급하여 폐기물 공급부(12)에 투입되는 폐기물을 유동시킬 수 있다. Therefore, the
가스주입 장치(20)는 캐리어 가스를 기 설정된 온도까지 상승시켜 열분해 장치(10)로 공급할 수 있다. 즉, 가스주입 장치(20)는 열분해 장치(10) 내에 열풍을 공급하여 입자 형태의 폐기물을 유동시켜 폐기물과 접촉하고, 폐기물에 열을 공급하여 폐기물을 열분해시킬 수 있다. The
가스주입 장치(20)는 캐리어 가스를 저장하는 가스 저장부(21) 및 가스 저장부에서 캐리어 가스를 공급받고 캐리어 가스를 열분해 장치(10)에 공급하기 전 캐리어 가스를 가열하는 가열부(22)를 포함할 수 있다. The
예를 들어, 가열부는 인라인 히터(in-line heater), 열교환기 등을 포함할 수 있다. For example, the heating unit may include an in-line heater or a heat exchanger.
가스주입 장치(20)는 캐리어 가스를 200℃ 내지 600℃의 온도까지 가열할 수 있고, 바람직하게는 350℃ 내지 550℃, 더 바람직하게는 400℃ 내지 500℃의 온도까지 가열할 수 있다. The
따라서, 열분해 장치(10)는 가스주입 장치(20)로부터 상기 온도의 캐리어 가스를 공급받음으로써, 내부 온도가 200℃ 내지 600℃의 온도로 조절될 수 있다. Accordingly, the internal temperature of the
캐리어 가스가 상기 온도 범위를 만족함으로써 폐기물은 상기 온도 범위에서 열분해가 일어나고, 캐리어 가스의 온도가 200℃ 미만이면 폐기물에 포함된 유해 화합물 제거가 충분히 일어나지 않고, 600℃를 초과하면 유해 화합물의 제거 효율 향상은 거의 없는 반면, 에너지 사용량만 크게 증가하여 전체적인 공정의 경제성이 악화될 수 있다. As the carrier gas satisfies the above temperature range, waste thermal decomposition occurs in the above temperature range, and when the temperature of the carrier gas is less than 200 ° C, the removal of harmful compounds contained in the waste does not sufficiently occur, and when it exceeds 600 ° C, the removal efficiency of harmful compounds While the improvement is negligible, only the energy consumption increases significantly, which can deteriorate the economics of the overall process.
아울러, 가스주입 장치(20)가 열분해 장치(10)로 캐리어 가스를 공급함으로써, 열분해 장치(10) 내부는 무산소 또는 저산소 분위기를 유지할 수 있다. 즉, 캐리어 가스는 불활성 기체를 포함할 수 있다. 여기서, 무산소 또는 저산소 분위기는 질소 분위기, 불활성 분위기 및 진공 분위기를 포함할 수 있다. 혹은, 저산소 분위기는 산소의 함량이 3 vol% 이하인 분위기를 포함할 수 있다. In addition, since the
저산소 또는 무산소 분위기는 특정 기체에 제한을 두지 않으며, 예컨대 질소 분위기, 불활성 분위기 또는 진공 분위기일 수 있다. 불활성 분위기는 아르곤 분위기 또는 헬륨 분위기가 사용될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 이 중 특히 저산소 또는 무산소 분위기로 질소 분위기를 적용할 경우, 상대적으로 저렴한 질소를 이용할 수 있어 경제적이며, 분위기 조성이 용이하다는 이점이 있다. 예를 들어, 열분해 장치(10)는 내부 분위기를 유지하기 위해 외부에서 질소가스(N2)를 공급받는 가스 공급부가 구비될 수 있다. The low-oxygen or oxygen-free atmosphere is not limited to a specific gas, and may be, for example, a nitrogen atmosphere, an inert atmosphere, or a vacuum atmosphere. An argon atmosphere or a helium atmosphere may be used as the inert atmosphere, but is not limited thereto. Among these, when a nitrogen atmosphere is applied to a low-oxygen or anoxic atmosphere, it is economical because relatively inexpensive nitrogen can be used, and there are advantages in that the atmosphere is easy to create. For example, the
본 발명에 따른 폐기물 처리시스템(100)은 건조 장치(30)를 더 포함할 수 있다. 건조 장치(30)는 폐기물을 건조하고, 건조된 폐기물을 열분해 장치(10)로 배출하는 것으로, 폐기물을 열분해 장치(10)로 공급하기 전 폐기물에 포함된 액체 함유량을 감소시킬 수 있다. 그리고, 건조 장치(30)는 폐기물을 분쇄하여 폐기물을 일정 입도 이하로 분쇄할 수 있다. The
건조 장치(30)는 건조 장치(30)의 형태를 결정하는 본체, 본체 전단에 구비되어 폐기물이 투입되는 폐기물 투입부(31), 본체 후단에 구비되어 건조 및 분쇄된 폐기물 분말이 배출되는 분말 배출부(32), 스팀이 공급되어 외주면에 구비된 디스크 또는 회전 날개에 열을 전달하고, 회전을 통해 폐기물울 이동시키는 이동 디스크 또는 이동 스크류, 폐기물이 건조됨에 따라 발생하는 배기가스를 배출하는 배기가스 배출부를 포함한다. The drying
그리고, 분말 배출부(32)는 입경이 5㎜이하의 폐기물 입자만을 선별하는 필터부(14)를 더 포함할 수 있다. Then, the
즉, 본 발명에 따른 필터부(14)는 폐기물이 열분해 장치(10)로 유입되는 경로 상에 위치될 수 있고, 좀 더 상세하게는 필터부(14)는 열분해 장치(10)의 폐기물 유입부(12) 및 건조 장치(30)의 분말 배출부(32) 중 어느 하나 이상에 위치될 수 있다. That is, the
건조 장치(30)는 고온의 기체가 폐기물과 직접 접촉하는 방식을 포함하거나, 고온의 기체로부터 열을 전달 받을 수 있는 디스크 또는 스크류를 이용하여 비 접촉 방식으로 폐기물을 건조시키는 방식을 포함할 수 있다. The drying
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 건조 장치(30)는 고온의 기체와 폐기물이 접촉하지 않는 방식으로, 고온의 기체가 이동 디스크 또는 이동 스크류의 회전 축으로 공급되어 디스크 또는 스크류의 온도를 증가시킬 수 있다. In one embodiment, the drying
그리고, 건조 장치(30)는 회전을 통해 폐기물을 본체의 전단에서 후단으로 이동시킬 수 있다. 그리고, 건조 장치(30)는 폐기물을 분쇄하여 고온의 기체 또는 고온의 매개체와 폐기물의 접촉 면적을 증가시켜 폐기물 건조의 효율을 증가시킬 수 있다. And, the drying
건조 장치(30)는 디스크 건조기(disc dryer), 리본 건조기(ribbon dryer), 이중 스크류 건조기(twin screw dryer), 패들 건조기(paddle dryer) 등을 포함할 수 있다. The drying
그러나, 건조 장치(30)는 폐기물을 연속적으로 건조 및 분쇄할 수 있는 장치라면 특별히 한정하지 않는다. However, the drying
도 3은 본 발명의 다른 실시상태에 따른 폐기물 처리시스템(100')을 도시한 구성도이다. 3 is a block diagram showing a waste disposal system 100' according to another embodiment of the present invention.
다른 실시예에 따른 폐기물 처리시스템(100')은 탈수 장치(40), 건조 장치(30), 열분해 장치(10), 가스주입 장치(20), 집진 장치(50), 연소 장치(60), 냉각 장치(70) 및 스크러버(80)를 포함한다. The waste treatment system 100' according to another embodiment includes a
여기서, 열분해 장치(10), 가스주입 장치(20) 및 건조 장치(30)는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 폐기물 처리시스템(100)과 동일한 구성으로 상세한 설명은 생략한다. Here, the
탈수 장치(40)는 폐기물을 건조 장치(30)에 공급하기 전 폐기물을 탈수시키는 것으로, 폐기물 저장부와 건조 장치(30) 사이에 위치할 수 있다. The
그리고, 폐기물 처리시스템(100')은 폐기물 펌프를 더 포함할 수 있는데, 폐기물 펌프는 폐기물 저장부에서 탈수 장치(40)로 폐기물을 이동시킬 수 있다. 탈수 장치(40)에서 건조 장치(40)로의 폐기물 이동은 중력, 이동스크류 및 컨베이어 벨트 중 어느 하나를 이용할 수 있으나, 폐기물을 이동시킬 수 있는 구성이라면 한정하지 않는다. Also, the waste treatment system 100' may further include a waste pump, and the waste pump may move waste from the waste storage unit to the
집진 장치(50)는 열분해 장치(10)와 후술되는 연소 장치(60) 사이에 위치될 수 있고, 열분해 장치(10)로부터 배기가스와 열분해 슬러지를 공급받아 배기가스와 열분해 슬러지를 분리할 수 있다. The
집진 장치(50)는 사이클론 및 백필터 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 집진 장치(50)가 사이클론인 경우, 집진 장치(50)는 내부에 백필터를 포함할 수 있다. 그러나, 집진 장치(50)는 배기가스와 열분해 슬러지를 분리할 수 있다면 한정하지 않는다. The
일 실시예에 있어서, 폐기물 처리시스템(100')에 포함되는 집진 장치(50)가 사이클론인 경우, 집진 장치(50)는 원심력과 관성력을 이용하여 배기가스와 열분해 슬러지를 분리할 수 있다. In one embodiment, when the
그리고, 집진 장치(50)는 외주면의 상측에 배기가스 및 열분해 슬러지를 공급받는 열분해 슬러지 공급구가 구비될 수 있다. 따라서, 집진 장치(50)는 상부 측면에서 공급된 배기가스 및 열분해 슬러지가 내부 벽과 충돌하여 선회되고, 선회되는 배기가스 및 열분해 슬러지의 원심력 및 관성력를 갖게 된다. And, the
집진 장치(50)는 무게가 가벼운 배기가스는 상측방향으로 배출되고, 열분해된 고체 슬러지 및 물은 무게가 무거워 하측방향으로 배출된다. In the
따라서, 집진 장치(50)는 상측에 배기가스가 배출되는 배기가스 배출구가 구비되고, 하측에 열분해 슬러지가 배출되는 열분해 슬러지 배출구는 하측에 구비될 수 있다. Therefore, the
집진 장치(50)는 열분해 슬러지를 저장하는 열분해 슬러지 저장부(51)를 더 포함할 수 있다. The
열분해 슬러지 저장부(51)는 열분해 슬러지 배출구와 연결되어 열분해 고체 슬러지 및 물을 저장하고, 열분해 고체 슬러지의 유해 염소화합물 농도를 측정할 수 있다. 열분해 슬러지 저장부(51)는 열분해 고체 슬러지에서 유해 염소화합물이 검출되면, 열분해 고체 슬러지를 열분해 장치(10), 건조 장치(30) 및 연소 장치(60) 중 어느 하나 이상에 재공급할 수 있다. The pyrolysis
집진 장치(50)는 연소 장치(60)에서 배기가스의 연소 효율을 증가시키기 위해 연소촉진 가스가 공급될 수 있다. 연소촉진 가스를 공급하는 연소촉진 가스 공급부는 배기가스 및 열분해 슬러지가 집진 장치(50) 내부에서 선회되는 방향을 방해하지 않는 한 위치를 한정하지 않는다. Combustion promoting gas may be supplied to the
일 실시예에 있어서, 연소촉진 가스 공급부는 배기가스 투입구가 구비된 위치와 길이 방향 또는 집진 장치(50) 본체의 둘레방향으로 동일 선상에 구비될 수 있다. In one embodiment, the combustion-promoting gas supply unit may be provided on the same line as the location where the exhaust gas inlet is provided in the longitudinal direction or in the circumferential direction of the main body of the
연소 장치(60)는 열분해 장치(10)에서 배출된 배기가스를 연소하는 것으로, 배기가스를 고온 연소하여 저분자 물질로 분해한다. 즉, 연소 장치(60)는 배기가스에 포함된 유해 염소화합물을 재합성이 어려운 이산화탄소, 물 등으로 분해한다. The
연소 장치(60)는 내부 일측에 위치되는 연소 버너, 열분해 장치(10)의 분해 배출부(13) 혹은 집진 장치(50)와 연결되어 배기가스를 공급받는 배기가스 공급부, 연소된 배기가스를 대기로 배출하는 정화가스 배출부를 포함한다. The
연소 장치(60)는 공급받는 배기가스와 연소 후 정화된 정화가스의 혼합을 방지하기 위해 배기가스 공급부와 정화가스 배출구가 유로관으로 연결될 수 있다. 여기서, 유로관은 직선, 나선형 등 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 연소 버너에서 발생되는 연소열과의 접촉 시간 및 면적을 증가시키기 위해 나선형으로 형성되는 것이 바람직하다. In the
연소 장치(60)는 유동층 열분해 장치(10)의 분해 배출부(13)로부터 배기가스 및 열분해 슬러지를 공급받을 수 있다. 이때, 연소 장치(60)는 유로관의 전단에 열분해 슬러지를 분류하는 분류부가 구비되어, 중력 및 배기가스와 열분해 슬러지의 무게 차이에 의해 열분해 슬러지를 분리, 배출할 수 있다. The
그리고, 연소 장치(60)는 내부 또는 유로관에 연소촉진 가스를 공급하는 연소촉진 가스 공급구가 더 포함될 수 있다. 여기서, 연소촉진 가스는 가스 전체 함량 중에서 적어도 산소의 함량이 5 부피% 이상인 것을 의미한다. And, the
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템(100)은 연소 장치(60) 내부 또는 유로관에 연소촉진 가스를 공급하기 위해 유동층 열분해 장치(10)의 분해 배출부(13)와 연소 장치(60)의 배기가스 공급부를 연결하는 배관에 연소촉진 가스를 공급할 수 있다. In one embodiment, the
본 발명에 따른 폐기물 처리시스템(100)은 유동층 열분해 장치(10)의 분해 배출부(13)와 연소 장치(60)의 배기가스 공급구를 덕트가 연결하거나, 열분해 장치(10)의 분해 배출부(13)와 배기가스 공급부를 연결하는 배관에 송풍기가 포함되어 배기가스가 연소 장치(60)로 공급되는 것을 유도할 수 있다. In the
냉각 장치(70)는 연소 장치(60)에서 배출되는 배기가스를 급속 냉각시키는 것이다. The
일 실시예에 있어서, 냉각 장치(70)는 배기가스가 저장되는 용기에 냉각관이 감겨있는 형태로 구비될 수 있다. 냉각 장치(70)는 냉각관에 의해 내부 기온이 낮게 형성되고, 고온 연소로 인해 온도가 높은 배기가스가 급속 냉각되게 된다. In one embodiment, the
냉각 장치(70)는 온도가 상이하게 설정된 복수개의 용기를 포함할 수 있다. The
다른 실시예에 있어서, 냉각 장치(70)는 연소 장치(60)에서 배기가스가 배출되는 배관의 외면에 형성될 수 있다. 배기가스가 배출되는 배관 외면에 냉각관을 형성하여, 배출과 동시에 배기가스를 급속 냉각시킬 수 있다. In another embodiment, the
냉각관 내부에는 냉각수가 공급되거나, 이산화탄소, 헬륨 등의 가스가 공급될 수 있다. Cooling water or gas such as carbon dioxide or helium may be supplied to the inside of the cooling pipe.
스크러버(80)는 냉각 장치(70)에서 냉각된 배기가스를 필터링하여 정화된 가스를 배출시키는 것이다. 본 발명에 따른 스크러버(80)는 습식 스크러버로 유기 용매 스크러버 및 염기 용액 스크러버를 포함할 수 있다. 이때, 유기 용매 스크러버는 하나 이상 구비될 수 있다. The
스크러버(80)는 측정부(도시되지 않음)를 포함하는데, 측정부는 필터링 후 배출되는 폐액의 유기물 및 유해 염소화합물 농도를 측정할 수 있다.The
측정부는 폐액의 유기물 및 유해 염소화합물의 농도가 일정 기준 이상으로 측정되면, 폐액을 슬러지 저장부로 회수시킬 수 있다. The measuring unit can recover the waste liquid to the sludge storage unit when the concentrations of organic matter and harmful chlorine compounds in the waste liquid are measured above a certain standard.
다른 실시예에 따른 폐기물 처리시스템(100')는 집진기(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. The waste disposal system 100' according to another embodiment may further include a dust collector (not shown).
집진기는 백필터를 포함하여, 스크러버(80)와 연결되어 필터링된 정화된 가스를 공급받아 가스에 포함된 미세 입자를 제거할 수 있다. The dust collector includes a bag filter and is connected to the
그리고, 다른 실시예에 따른 폐기물 처리시스템(100')은 집진기에서 정화된 공기가 배출되는 배관에 송풍기(도시되지 않음)가 더 포함될 수 있다. Also, in the waste disposal system 100' according to another embodiment, a blower (not shown) may be further included in a pipe through which air purified by the dust collector is discharged.
본 발명에 따른 폐기물 처리시스템(100, 100')은 각 구성의 공급구, 유입구 및 배출구를 개폐할 수 있는 개폐장치가 포함되고, 공급구 및 유입구와 배출구를 연결하는 배관에는 밸브가 포함되어, 각 구성의 내부 분위기, 온도, 슬러지 또는 배기가스의 유동 속도 등을 조절할 수 있다. The waste disposal system (100, 100') according to the present invention includes an opening and closing device capable of opening and closing the supply inlet, inlet and outlet of each configuration, and a valve is included in the pipe connecting the supply inlet and the inlet and the outlet, The internal atmosphere, temperature, flow rate of sludge or exhaust gas, etc. of each component can be adjusted.
열분해 단계(S1)Pyrolysis step (S1)
본 발명의 일 실시상태에 따른 폐기물 처리 공정은 폐기물을 열분해하는 열분해 단계(S1)를 포함한다. Waste treatment process according to an exemplary embodiment of the present invention includes a thermal decomposition step (S1) of thermally decomposing the waste.
좀 더 상세하게는, 열분해 단계(S1)는 고정층 촉매 구조체가 포함된 열분해 장치에 폐기물 및 캐리어 가스를 공급하고 폐기물이 고정층 촉매 구조체와 접촉하도록 하여, 폐기물을 배기가스 및 열분해 슬러지로 열분해할 수 있다. More specifically, in the thermal decomposition step (S1), waste and carrier gas are supplied to a thermal decomposition device including a fixed bed catalyst structure, and the waste is brought into contact with the fixed bed catalyst structure to thermally decompose the waste into exhaust gas and pyrolysis sludge. .
즉, 페기물은 캐리어 가스와 접촉하여 열분해되는데, 이때, 폐기물은 고정층 촉매 구조체와 접촉하여 열분해 속도가 증가될 수 있다. That is, the waste is pyrolyzed in contact with the carrier gas, and at this time, the pyrolysis rate of the waste may be increased by contacting the fixed bed catalyst structure.
캐리어 가스는 불활성 가스를 포함할 수 있고, 고온으로 가열되어 열분해 장치에 공급될 수 있다. 여기서, 고온은 200 ℃내지 600 ℃일 수 있다. The carrier gas may include an inert gas, and may be heated to a high temperature and supplied to the pyrolysis device. Here, the high temperature may be 200 °C to 600 °C.
열분해 단계(S1)는 고온의 불활성 가스가 폐기물에 열을 가해 폐기물을 배기가스 및 열분해 슬러지로 분해할 수 있다. 그리고, 열분해 단계(S1)는 열분해 장치 내부로 고온의 불활성 가스가 공급됨으로써, 저산소 분위기 또는 무산소 분위기에서 폐기물을 열분해할 수 있다. In the pyrolysis step (S1), high-temperature inert gas may apply heat to the waste to decompose the waste into exhaust gas and pyrolysis sludge. And, in the pyrolysis step (S1), by supplying a high-temperature inert gas into the pyrolysis device, the waste may be pyrolyzed in a low-oxygen atmosphere or an oxygen-free atmosphere.
본 명세서에 있어서, 무산소 분위기란 분위기를 조성하는 기체 중 산소가 실질적으로 존재하지 않는 분위기를 의미한다. 열분해 단계(S1)는 산소의 농도가 3 vol% 이하, 바람직하게는 1 vol% 이하인 분위기 하에서 수행되는 것이 바람직하며, 산소가 전혀 존재하지 않는, 즉 산소 농도가 0 vol%인 분위기에서 수행될 수 있다. In the present specification, an oxygen-free atmosphere means an atmosphere in which oxygen among gases constituting the atmosphere does not substantially exist. The thermal decomposition step (S1) is preferably carried out in an atmosphere in which the concentration of oxygen is 3 vol% or less, preferably 1 vol% or less, and oxygen is not present at all, that is, the oxygen concentration is 0 vol%. there is.
열분해 단계(S1)가 저산소 또는 무산소 분위기 하에서 수행되는 경우, 200 ℃내지 600 ℃의 온도 및 저산소 또는 무산소 조건에서는 슬러지 내 유해 염소 화합물의 C-Cl 결합이 깨지는 탈염소 반응과 함께, 유해 염소 화합물의 일부 분해 및 완전 분해가 원활하게 일어날 수 있다. 반면, 산소가 3 vol% 초과하여 존재하는 조건에서는 산소가 슬러지 내 유기물 및 유해 염소 화합물과 반응하여 또 다른 유해 염소 화합물을 형성하거나, 분해된 유해 염소 화합물이 재합성되는 문제점이 발생할 수 있다. When the thermal decomposition step (S1) is performed under a low-oxygen or anoxic atmosphere, at a temperature of 200 ° C to 600 ° C and low-oxygen or anoxic conditions, along with a dechlorination reaction in which the C-Cl bond of the harmful chlorine compound in the sludge is broken, the harmful chlorine compound Partial and complete degradation can occur smoothly. On the other hand, under conditions where oxygen is present in an amount exceeding 3 vol%, oxygen reacts with organic matter and harmful chlorine compounds in the sludge to form another harmful chlorine compound or the decomposed harmful chlorine compound may be re-synthesized.
저산소 또는 무산소 분위기는 특정 기체에 제한을 두지 않으며, 예컨대 질소 분위기, 불활성 분위기 또는 진공 분위기일 수 있다. 상기 불활성 분위기는 아르곤 분위기 또는 헬륨 분위기가 사용될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 이 중 특히 저산소 또는 무산소 분위기로 질소 분위기를 적용할 경우, 상대적으로 저렴한 질소를 이용할 수 있어 경제적이며, 분위기 조성이 용이하다는 이점이 있다. 저산소 또는 무산소 분위기는 캐리어 가스(carrier gas)를 열분해 단계에서 사용하는 열분해 장치에 투입함으로써 조절될 수 있다. The low-oxygen or oxygen-free atmosphere is not limited to a specific gas, and may be, for example, a nitrogen atmosphere, an inert atmosphere, or a vacuum atmosphere. The inert atmosphere may be an argon atmosphere or a helium atmosphere, but is not limited thereto. Among them, when a nitrogen atmosphere is applied to a low-oxygen or non-oxygen atmosphere, it is economical because relatively inexpensive nitrogen can be used, and there are advantages in that the atmosphere is easy to create. A hypoxic or anoxic atmosphere can be controlled by introducing a carrier gas into the pyrolysis unit used in the pyrolysis step.
열분해 단계(S1)의 온도 조건은 200℃내지 600℃일 수 있고, 바람직하게는 350℃내지 450℃일 수 있다. 상기 열분해 단계의 온도가 상술한 범위 내일 경우, 후술하는 연소 단계와의 연계적 관점에서 최종적인 유해 화합물 제거율이 더 높을 수 있다. 특히, 열분해 단계(S1)의 온도가 상술한 범위보다 낮은 경우 충분한 유해 화합물 제거가 일어나지 않을 수 있고, 열분해 단계(S1)의 온도가 상술한 범위보다 높은 경우에는 유해 염소 화합물의 제거 효율 향상은 거의 없는 반면, 에너지 사용량만 크게 증가하여 전체적인 공정의 경제성이 악화될 수 있다.The temperature condition of the thermal decomposition step (S1) may be 200 °C to 600 °C, preferably 350 °C to 450 °C. When the temperature of the thermal decomposition step is within the above-described range, the final harmful compound removal rate may be higher in terms of connection with the combustion step described later. In particular, when the temperature of the thermal decomposition step (S1) is lower than the above range, sufficient removal of harmful compounds may not occur, and when the temperature of the thermal decomposition step (S1) is higher than the above range, the removal efficiency of harmful chlorine compounds is hardly improved. On the other hand, only energy consumption increases significantly, which may deteriorate the economic feasibility of the overall process.
열분해 단계(S1)의 수행 시간은 1 시간 내지 6 시간일 수 있고, 바람직하게는 2 시간 내지 6 시간일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3 시간 내지 5 시간일 수 있다. 열분해 단계(S1)의 수행 시간이 너무 짧은 경우에는 유해 화합물의 충분한 열분해가 이루어질 수 없고, 열분해 단계(S1)의 수행 시간이 너무 긴 경우에는 에너지 사용량이 증가하는 것 대비 유해 화합물의 제거율의 상승 효과가 미미하다. The performance time of the thermal decomposition step (S1) may be 1 hour to 6 hours, preferably 2 hours to 6 hours, and more preferably 3 hours to 5 hours. If the time of the thermal decomposition step (S1) is too short, sufficient thermal decomposition of harmful compounds cannot be achieved, and if the time of the thermal decomposition step (S1) is too long, the effect of increasing the removal rate of harmful compounds compared to the increase in energy consumption is insignificant
열분해 단계(S1)는 폐기물의 열분해에 의해 열분해 슬러지 및 배기가스가 발생되게 되고, 그 중 열분해 슬러지는 잔존하는 염소 화합물의 농도를 측정하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 열분해 슬러지의 염소 화합물 농도가 기준치를 초과할 경우, 열분해 슬러지는 전처리 단계(S0) 혹은 열분해 단계(S1)를 재수행하여 염소 화합물을 완전히 분해할 수 있다. In the thermal decomposition step (S1), thermal decomposition sludge and exhaust gas are generated by thermal decomposition of the waste, and the thermal decomposition sludge can be treated by measuring the concentration of remaining chlorine compounds. For example, when the concentration of chlorine compounds in the pyrolysis sludge exceeds the reference value, the pyrolysis sludge may completely decompose chlorine compounds by re-performing the pretreatment step (S0) or the pyrolysis step (S1).
그리고, 열분해 단계(S1)는 배기가스 및 열분해 슬러지를 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다. 폐기물이 열분해되어 생성되는 배기가스는 후술되는 연소 장치(S2) 내지 후처리 단계(S4)를 거쳐 대리고 배출될 수 있고, 열분해 슬러지는 외부로 배출하거나, 상술한 바와 같이, 후술되는 슬러지 회수 단계(S5)를 거쳐 전처리 단계(S0) 혹은 열분해 단계(S1)를 재수행하여 염소 화합물을 완전히 분해할 수 있다. And, the thermal decomposition step (S1) may further include a step of classifying the exhaust gas and the thermal decomposition sludge. Exhaust gas produced by pyrolysis of waste may be discharged through a combustion device (S2) to post-processing step (S4) described later, and pyrolysis sludge is discharged to the outside, or, as described above, the sludge recovery step (described later) The chlorine compound may be completely decomposed by re-performing the pretreatment step (S0) or the thermal decomposition step (S1) through S5).
전처리 단계(S0)Preprocessing step (S0)
본 발명의 일 실시상태에 따른 폐기물 처리 공정은 열분해 단계(S1) 전 폐기물을 건조하는 전처리 단계(S0)를 포함한다. The waste treatment process according to an exemplary embodiment of the present invention includes a pretreatment step (S0) of drying the waste before the pyrolysis step (S1).
전처리 단계(S0)는 폐기물의 함수율이 20 wt% 이하가 되도록 수행할 수 있다. 이와 같은 함수율을 갖는 경우, 열분해 단계(S1) 및 후술되는 연소 단계(S2)에서 유해 화합물의 제거 효율 및 에너지 효율을 높일 수 있다. 전처리 단계(S0) 이후, 폐기물의 함수율은 바람직하게는 10 wt% 이하, 더욱 바람직하게는 5 wt% 이하일 수 있다. The pretreatment step (S0) may be performed so that the moisture content of the waste is 20 wt% or less. In the case of having such a water content, it is possible to increase the removal efficiency and energy efficiency of harmful compounds in the thermal decomposition step (S1) and the combustion step (S2) described later. After the pretreatment step (S0), the moisture content of the waste may be preferably 10 wt% or less, more preferably 5 wt% or less.
전처리 단계(S0)는 상기와 같은 함수율 범위를 만족할 수 있도록 하는 방식, 조건 및 시간으로 수행될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상온 보다 높고 열분해 단계의 온도 보다 낮은 온도에서 전술한 함수율을 만족할 때가지 폐기물을 유동시킴으로써 수행될 수 있다. The pretreatment step (S0) may be performed in a manner, condition, and time to satisfy the moisture content range as described above, and is not particularly limited. For example, it may be performed by flowing the waste at a temperature higher than room temperature and lower than the temperature of the pyrolysis step until the above-described moisture content is satisfied.
전술한 건조 온도의 조절 및 함수율의 조절은 공지된 방법을 이용하여 수행될 수 있으며, 건조에 사용되는 일반적인 장치를 이용하여 수행될 수 있다. Control of the drying temperature and control of the moisture content described above may be performed using a known method, and may be performed using a general device used for drying.
전처리 단계(S0)는 필요에 따라, 폐기물을 분쇄하는 단게를 더 포함할 수 있으며, 그 후 특정 입경의 입자를 분리하기 위하여 분급 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 특정 입경은 5 mm 이하를 포함할 수 있다.The pretreatment step (S0) may further include a step of crushing the waste, if necessary, and then may further include a classification step to separate particles having a specific particle diameter. Here, the specific particle diameter may include 5 mm or less.
슬러지 형태의 폐기물을 분쇄하여 입자 형태로 제조하는 경우, 슬러지 형태의 폐기물 그대로의 상태에 비하여 상대적으로 낮은 함수율을 갖도록 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 함수율을 제어하기 용이하고, 원하는 함수율을 갖도록 제어할 수 있으므로, 열분해 및 연소 단계에서 분해되어야 할 유해 화합물로의 열전달에 유리하다. 또한, 폐기물의 입자를 상대적으로 균일하게 제어함으로써, 슬러지 내의 불균일한 입자 크기로 인한 유해 화합물로의 열전달 방해를 최소화할 수 있다. 또한, 동일 질량을 기준으로 할 때, 입자 형태의 폐기물은 슬러지 형태의 폐기물보다 더 넓은 표면적을 가질 수 있고, 이러한 넓은 표면적은 열전달이 원활하게끔 할 수 있는 요소가 되어 이후의 열분해 및 연소 단계의 효율성을 더욱 높일 수 있다. When sludge-type waste is pulverized and produced in particle form, not only can it be controlled to have a relatively low moisture content compared to the state of the sludge-type waste as it is, but it is easy to control the moisture content and can be controlled to have a desired moisture content Therefore, it is advantageous for heat transfer to harmful compounds to be decomposed in the thermal decomposition and combustion stages. In addition, by controlling the particles of the waste to be relatively uniform, it is possible to minimize heat transfer to harmful compounds due to non-uniform particle sizes in the sludge. In addition, based on the same mass, particle-type waste can have a larger surface area than sludge-type waste, and this large surface area is a factor that facilitates heat transfer, thereby increasing the efficiency of the subsequent pyrolysis and combustion steps. can be further increased.
상기 분쇄 단계는 슬러지 형태의 물질을 분쇄하기 위해 사용될 수 있는 것으로 알려진 일반적인 방법을 사용할 수 있으며, 예컨대 일반적인 분쇄기를 사용하여 수행될 수 있다. 구체적으로 조오 크러셔(jaw crusher) 등을 이용할 수 있다. 상기 분급 단계는 입자를 크기별로 분리하는 방식으로 공지된 것을 사용할 수 있으며, 체를 사용한 방법이 이용될 수 있다.The grinding step may use a general method known to be used for grinding a material in the form of sludge, and may be performed, for example, using a general grinder. Specifically, a jaw crusher or the like can be used. In the classifying step, a known method of separating particles by size may be used, and a method using a sieve may be used.
그리고, 전처리 단계(S0)는 필요에 따라, 폐기물을 건조하는 단계 전 폐기물을 탈수하는 단계를 더 포함할 수 있다. And, the pretreatment step (S0) may further include, if necessary, dewatering the waste before drying the waste.
탈수 단계는 함수율이 95wt% 이상인 슬러지로부터 함수율이 50 wt% 내지 60 wt%인 슬러지를 형성하는 단계이다. The dehydration step is a step of forming sludge having a moisture content of 50 wt% to 60 wt% from sludge having a moisture content of 95 wt% or more.
탈수를 위하여 필요한 방법을 채용할 수 있으며, 예컨대 필터 프레스(filter press) 또는 디켄터(decanter)를 이용하여 함수율 50 wt% 내지 60 wt%의 반고형의 물질을 회수할 수 있다. A method necessary for dehydration may be employed, and for example, a semi-solid material having a moisture content of 50 wt% to 60 wt% may be recovered using a filter press or a decanter.
연소 단계(S2)Combustion stage (S2)
상기 열분해 단계에서는 폐기물 내 유해 화합물이 분해되어 기체를 형성하며, 형성된 기체 성분 중 일부는 여전히 유해성을 가질 수 있다. 따라서, 기체 상태의 유해 화합물을 추가적으로 연소시켜 제거할 필요가 있다. 본 단계에서의 연소를 통해 잔존하는 기상의 유해 화합물은 이산화탄소나 물과 같은 무해한 저분자 화합물로 전환될 수 있다. In the thermal decomposition step, harmful compounds in the waste are decomposed to form gases, and some of the formed gas components may still have harmful properties. Therefore, it is necessary to additionally burn and remove gaseous harmful compounds. Hazardous compounds in the gaseous phase remaining through combustion in this step can be converted into harmless low-molecular compounds such as carbon dioxide or water.
상기 연소 단계에서는 전술한 열분해 단계에서 발생한 가스 이외에 공기 또는 산소를 함께 투입하는 것이 바람직하다. In the combustion step, it is preferable to introduce air or oxygen together with the gas generated in the above-mentioned pyrolysis step.
일 실시상태에 따르면, 상기 연소 단계에서의 온도는 900℃내지 1,200℃일 수 있으며, 바람직하게는 1,000℃내지 1,200℃일 수 있다. 연소 단계에서의 온도가 상기 범위의 하한 보다 낮은 경우에는 잔존하는 기상 유해 화합물이 충분히 산화될 수 없으며, 상기 범위의 상한 보다 높은 경우에는 연소에 사용되는 에너지량이 과도하여 전체적인 처리 공정의 경제성을 악화시킬 수 있다.According to one embodiment, the temperature in the combustion step may be 900 °C to 1,200 °C, preferably 1,000 °C to 1,200 °C. When the temperature in the combustion step is lower than the lower limit of the above range, the remaining gaseous hazardous compounds cannot be sufficiently oxidized, and when it is higher than the upper limit of the above range, the amount of energy used for combustion is excessive, which may deteriorate the economics of the overall treatment process. can
상기 연소 단계의 시간은 5분 내지 60분, 바람직하게는 15분 내지 30분 일 수 있다. 상기 연소 단계의 시간이 너무 짧은 경우에는 충분한 산화가 수행될 수 없고, 너무 긴 경우에는 온도의 경우와 마찬가지로 연소에 사용되는 에너지량이 과도하여 전체적인 처리 공정의 경제성을 악화시킬 수 있다.The time of the burning step may be 5 to 60 minutes, preferably 15 to 30 minutes. If the time of the combustion step is too short, sufficient oxidation cannot be performed, and if it is too long, the amount of energy used for combustion is excessive, as in the case of temperature, and thus the economic feasibility of the overall treatment process may be deteriorated.
냉각 단계(S3)Cooling stage (S3)
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따른 폐기물 처리 공정은 상기 연소 단계에서 연소되어 발생한 연소 가스를 냉각하는 단계(S3)를 더 포함할 수 있다. 전술한 열분해 단계(S1) 및 연소 단계(S2)를 거치더라도 완전히 분해 및 제거되지 못한 유해 화합물이 잔존할 수 있으며, 일부만 분해된 유해 화합물은 이후 다시 유해 화합물로 재합성될 수 있다. 따라서, 이와 같은 재합성을 방지하기 위해서는 미분해 유해 화합물이 잔존할 수 있는 연소 가스를 냉각시켜, 재합성에 필요한 에너지를 제거하는 것이 바람직하다.Waste treatment process according to another embodiment of the present invention may further include a step (S3) of cooling the combustion gas generated by combustion in the combustion step. Harmful compounds that are not completely decomposed and removed may remain even after the above-described pyrolysis step (S1) and combustion step (S2), and harmful compounds that are partially decomposed may be re-synthesized into harmful compounds thereafter. Therefore, in order to prevent such resynthesis, it is preferable to remove energy required for resynthesis by cooling the combustion gas in which undecomposed harmful compounds may remain.
상기 냉각은 일반적으로 사용되는 방법, 예컨대 저온의 물 또는 냉각수를 이용하는 방법을 통해 수행될 수 있으며, 재합성을 최대한 억제하기 위해 급속 냉각인 것이 바람직하다. 예컨대, 배기가스가 지나가는 튜브의 주변에 순환기(circulator)를 사용하여 저온의 물 또는 냉각수가 지나도록 함으로써 냉각을 수행할 수 있다. The cooling may be performed through a commonly used method, for example, a method using low-temperature water or cooling water, and rapid cooling is preferable to minimize resynthesis. For example, cooling may be performed by allowing low-temperature water or cooling water to pass through a circulator around a tube through which exhaust gas passes.
후처리 단계(S4)Post-processing step (S4)
일 실시상태에 따른 폐기물 처리 공정은, 전술한 냉각 단계 이후에 여전히 미량의 유해 가스와 산성 가스가 남아 있는 경우, 이를 제거하기 위한 후처리 단계(S4)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 폐기물 처리 공정은 상기 냉각 단계에서 냉각된 연소 가스를 스크러버에 통과시키는 스크러빙 단계(S4-1) 및/또는 상기 냉각 단계에서 냉각된 연소 가스를 집진기에 통과시키는 집진 단계(S5-2)를 더 포함할 수 있다. 상기 스크러빙 단계(S4-1) 및 상기 집진 단계(S5-2)는 어느 하나만 포함되거나, 둘 모두 포함될 수 있다. The waste treatment process according to one embodiment may further include a post-processing step (S4) for removing, when trace amounts of harmful gas and acid gas still remain after the above-described cooling step. For example, the waste treatment process includes a scrubbing step of passing the combustion gas cooled in the cooling step through a scrubber (S4-1) and/or a dust collecting step of passing the combustion gas cooled in the cooling step through a dust collector (S5-2). may further include. The scrubbing step (S4-1) and the dust collecting step (S5-2) may include either one or both.
상기 후처리 단계를 통하여 대부분의 유해 화합물이 제거될 수 있다. Most of the harmful compounds can be removed through the post-treatment step.
상기 스크러빙 단계(S4-1)에서 사용되는 스크러버는 유기 가스를 제거하기 위한 유기 용매 스크러버와 산성 가스를 제거하기 위한 염기 용액 스크러버 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 연소 가스는 유기 용매 스크러버를 통과한 뒤 염기 용액 스크러버를 통과하는 것일 수 있다. 상기 유기 용매 스크러버로는 톨루엔 스크러버를 사용할 수 있으며, 염기 용액 스크러버로는 수산화나트륨 스크러버를 사용할 수 있다. 상술한 스크러버를 사용할 때 유해 화합물 제거 효과가 극대화될 수 있다.The scrubber used in the scrubbing step (S4-1) may include at least one of an organic solvent scrubber for removing organic gas and a base solution scrubber for removing acid gas. The combustion gas may pass through an organic solvent scrubber and then a base solution scrubber. A toluene scrubber may be used as the organic solvent scrubber, and a sodium hydroxide scrubber may be used as the base solution scrubber. When using the above scrubber, the effect of removing harmful compounds can be maximized.
상기 집진 단계(S4-2)에서 사용되는 집진기는 백필터 등을 포함하는 것일 수 있다. The dust collector used in the dust collection step (S4-2) may include a bag filter or the like.
상기 후처리 단계에서, 상기 스크러빙 단계(S4-1)와 상기 집진 단계(S4-2)가 모두 포함되는 경우, 그 순서는 특별히 제한되지 않으며, 냉각된 연소 가스를 집진기에 통과시킨 후, 스크러버에 통과시키거나, 냉각된 연소 가스를 스크러버에 통과시킨 후 집진기에 통과시킬 수 있다. 유해 가스의 제거 관점에서 스크러버와 집진기 중 집진기에 먼저 통과시키는 것이 더 바람직할 수 있다. In the post-processing step, when both the scrubbing step (S4-1) and the dust collection step (S4-2) are included, the order is not particularly limited, and after passing the cooled combustion gas through the dust collector, the scrubber Alternatively, the cooled combustion gas can be passed through a scrubber and then through a dust collector. From the viewpoint of removing harmful gases, it may be more preferable to first pass through a dust collector among scrubbers and dust collectors.
슬러지 회수 단계(S5)Sludge recovery step (S5)
일 실시상태에 따른 폐기물 처리 공정은 전술한 열분해 단계 이후 폐기물이 열분해되어 생성되는 열분해 슬러지를 회수하는 단계(S5)를 더 포함할 수 있다. The waste treatment process according to one embodiment may further include a step (S5) of recovering pyrolysis sludge generated by pyrolysis of waste after the pyrolysis step described above.
슬러지 회수 단계는 상기 열분해 단계의 지속적인 수행을 위해, 열분해 장치 또는 집진 장치 내 슬러지를 회수하는 단계로 슬러지의 온도가 상온 또는 상온 이하로 감소되었을 때 슬러지를 회수할 수 있다. The sludge recovery step is a step of recovering the sludge in a pyrolysis device or a dust collector to continuously perform the pyrolysis step, and the sludge can be recovered when the temperature of the sludge is reduced to room temperature or below room temperature.
슬러지는 열분해 장치 내에서 자연 냉각시키거나, 슬러지 배출부를 통해 배출될 때 급냉시킬 수 있다. The sludge can be cooled naturally in the pyrolysis unit or rapidly cooled when discharged through the sludge outlet.
슬러지는 완전히 분해 및 제거되지 못한 유해 화합물이 잔존할 수 있으며, 일부만 분해된 유해 화합물은 이후 다시 유해 화합물로 재합성될 수 있다. 따라서, 이와 같은 재합성을 방지하기 위해서는 미분해 유해 화합물이 잔존할 수 있는 슬러지를 냉각시켜, 재 합성에 필요한 에너지를 제거하는 것이 바람직하다. Hazardous compounds that are not completely decomposed and removed may remain in the sludge, and toxic compounds that are partially decomposed may be re-synthesized into toxic compounds later. Therefore, in order to prevent such resynthesis, it is preferable to remove the energy required for resynthesis by cooling the sludge in which undecomposed harmful compounds may remain.
슬러지 회수 단계는 슬러지를 열분해 장치로 재 공급하는 단계(S5-1)를 더 포함할 수 있다. The sludge recovery step may further include resupplying the sludge to the pyrolysis device (S5-1).
폐기물 내 포함된 유해 화합물은 열분해 단계를 통해 완전 분해되거나, 폐기물이 열분해되어 생성되는 기체 및 슬러지에 포함될 수 있다. 따라서, 슬러지의 유해 화합물(독성) 농도를 측정한 후, 유해 화합물 농도가 기준치를 초과하면 슬러지를 열분해 장치로 재 공급할 수 있다. Harmful compounds included in the waste may be completely decomposed through the pyrolysis step, or may be included in gas and sludge generated by pyrolysis of the waste. Therefore, after measuring the concentration of harmful compounds (toxic) in the sludge, if the concentration of harmful compounds exceeds the standard value, the sludge can be re-supplied to the pyrolysis device.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.
100, 100': 폐기물 처리시스템
10: 열분해 장치
11: 고정층 촉매 구조체
1, 1': 기재
1a: 제1 세트
1b: 제2 세트
1c: 제3 세트
1d: 제4 세트
2: 촉매층
12: 폐기물 공급부
13: 분해 배출부
14: 필터부
15: 방지부
20: 가스주입 장치
21: 가스 저장부
22: 가열부
30: 건조 장치
31: 폐기물 투입부
32: 분말 배출부
40: 탈수 장치
50: 집진 장치
51: 열분해 슬러지 저장부
60: 연소 장치
70: 냉각 장치
80: 스크러버 100, 100': waste treatment system
10: pyrolysis device
11: fixed bed catalyst structure
1, 1': description
1a: first set
1b: second set
1c: 3rd set
1d: 4th set
2: catalyst layer
12: waste supply
13: decomposition discharge unit
14: filter unit
15: prevention part
20: gas injection device
21: gas storage unit
22: heating unit
30: drying device
31: waste input unit
32: powder discharge unit
40: dewatering device
50: dust collector
51: pyrolysis sludge storage unit
60: combustion device
70: cooling device
80: scrubber
Claims (14)
상기 열분해 장치에 캐리어 가스를 공급하여 상기 폐기물 입자를 유동시키는 가스주입 장치
를 포함하는 폐기물 처리시스템.
A thermal decomposition device receiving waste in the form of particles and thermally decomposing the waste and including a fixed bed catalyst structure; and
A gas injection device for flowing the waste particles by supplying a carrier gas to the pyrolysis device
Waste treatment system comprising a.
The waste treatment system of claim 1, wherein the fixed-bed catalyst structure included in the pyrolysis device includes a substrate and a catalyst layer coated on a surface of the substrate.
3. The method according to claim 2, wherein the substrate includes wires, the wires comprising a first set of two or more positioned parallel to each other and a second set of two or more wires positioned parallel to each other and intersecting the first set waste disposal system.
The method according to claim 3, wherein the substrate further comprises a third set comprising wires forming an angle of 10° to 80° with at least one of the first set and the second set, at least two of which are parallel to each other. system.
The waste treatment system according to claim 2, wherein in the pyrolysis device, one or more fixed-bed catalyst structures are stacked along a longitudinal direction of the pyrolysis device.
The waste disposal system of claim 1, wherein the pyrolysis device includes a waste supply unit into which the waste is introduced, and the waste supply unit further comprises a filter unit that selects only the waste particles having a particle size of 5 mm or less.
The method according to claim 1, further comprising a drying device for drying the waste and discharging the dried waste to the pyrolysis device, wherein the drying device includes a powder discharge unit for discharging the dried waste, wherein the powder discharge unit has a particle size Waste treatment system further comprising a filter unit for screening only the waste particles of 5 mm or less.
The waste disposal system of claim 1, wherein the gas injection device includes a gas storage unit for storing the carrier gas and a heating unit receiving the carrier gas from the gas storage unit and heating the carrier gas.
The waste treatment system according to claim 1, wherein the process temperature of the pyrolysis unit is 200 °C to 600 °C.
The waste disposal system of claim 1 , wherein the pyrolysis device further includes a prevention unit at an inner lower portion of the pyrolysis device to prevent the waste particles from entering the gas injection device.
A waste treatment process comprising a thermal decomposition step of supplying waste and a carrier gas to a pyrolysis device including a fixed bed catalyst structure and allowing the waste to come into contact with the fixed bed catalyst structure to thermally decompose the waste into exhaust gas and pyrolysis sludge.
The waste treatment process according to claim 11, further comprising a pretreatment step of drying the waste and crushing the waste to a particle size of 5 mm or less.
12. The process of claim 11, wherein the carrier gas comprises an inert gas.
The waste treatment process of claim 11 , wherein the carrier gas is heated to a temperature of 200° C. to 600° C. and supplied to the pyrolysis device.
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KR101753204B1 (en) | 2016-01-19 | 2017-07-12 | 주식회사 코리아세라믹인터내셔날 | System for purifying sewage or waste water |
KR102198080B1 (en) | 2020-04-21 | 2021-01-05 | 대원엔지니어링(주) | Wastewater incineration processing system and wastewater processing method using the same |
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