선별 및 물리적 처리기술 - KOCW

선별 및 물리적 처리기술. • 학기 : 2017/2 • 담당 : 이창한 1. 제12장 선별 및 물리적 처리기술 12-1 폐기물 선별과 물리적 처리를 위한 단위공정 : 표 12-1 도시폐기물 선별 및 물리적 처리에 이용되는 방법들 - 파쇄 (Size reduction) - 크기선별 (Size separation) - 밀도차 선별 (Density separation) - 전기/자력 선별 (Electric and magnetic field separation) - 압축 운반 (Densification; Compaction) - 저장 (Materials handling) 12-2 파쇄 (Size reduction) 1. 장비의 형태(그림 12-1) (1) 해머밀 파쇄기 (Hammer mill shredders) (2) 전단 파쇄기 (Shear shredders) (3) 터브 그라인더 (Tub grinders) 2. 성능특성 - 해머밀 파쇄기로 파쇄한 도시폐기물의 대표적인 입자크기(그림 12-5) - 전단 파쇄기의 입자크기분포(표 12-2) 3. 설계기준 (http://www.youtube.com/watch?v=3a4tcjWc3gQ) 2. 1. 파쇄(Size reduction) 1) 파쇄의 목적 - 부피 감소 및 겉보기 비중의 증가 : 운반/저장/취급의 용이, 매립지 수명 및 안정성 개선 - 유가물의 분리 : 물질별 분리 용이, 선별공정의 전처리 - 비표면적의 증가 : 소각효율의 향상, 퇴비화시 발효효율의 향상 - 입경분포의 균일화 - 심미적 이유 : 병원폐기물, 기타 원제품이 심미적인 문제가 있을 경우 등 2) 파쇄기(shredder)의 종류. 축 회전체 햄머 파쇄봉(조절가능). 유공 받침쇠 (grate). 커터 축 커터날. 프레일의 헤머 회전체 지지판. 폐기물 파쇄에 사용되는 장치예 (a) 햄머밀 : 일정크기 입자로 파쇄(유공크기). 모루판 ※ 특수용도 파쇄기 : 유리파쇄기, 목재파쇄기, 건설폐기물 파쇄기 등. (b) 프레일 밀 : 큰 입자로 파쇄 (일과형 파쇄) (c) 전단기파쇄 : 섬유질, 비닐 등 (일과형 파쇄). 3. 1. 파쇄(Size reduction) - 파쇄(Size reduction) : shredding, grinding, milling 등 - 폐기물 처리용 파쇄기 : 파쇄기(shredder), 유리파쇄기(glass crusher), 목재파쇄기(wood grinder). (1) 파쇄기(Shredder). 4. (2) 유리파쇄기(glass crusher). 5. (3) 목재파쇄기(wood grinder). 6. - 해머밀 파쇄의 동력 요구량(그림 12-6). [예제 12-1] 파쇄에 필요한 동력소모량 계산. - 킥의 법칙(Kick’s law). E  C ln. l1 l2. E : 에너지 소모율 (kW·hr/ton) C : 실험상수 (kW·hr/ton) l1 : 초기크기 l2 : 최종크기. [예제 12-2] 파쇄에 소요되는 동력계산을 위한 킥의 법칙(Kick’s law) 적용 7. 3) 스크리닝에 의한 선별 - 용도 : 크기별 폐기물 분류,. 예) 혼합 재활용쓰레기에서 종이, 플라스틱등 가벼운 폐기물과 유리, 금속 등 무거운 폐기물 가연성 폐기물에서 유리, 왕모래, 세사 등 비가연성 제거 건설폐기물 분쇄 후 크기별 분류 (진동스크린) - 스크린 종류. 조대스크린. 폐기물 선별용 스크린. (a) 진동스크린 :. 미소물질 (크기1). - 일정크기 이하물질 선별. 미소물질 (크기2). - 건설폐기물 선별. 스크린 크기1. 스크린 크기2 파봉기로 사용되는 칼날이나 갈퀴. - 스크린 폐색 약점. (b) 회전드럼 스크린(트롬멜 스크린) - 가장 일반적인 선별방법 (도시쓰레기) - 파봉을 겸할 수 있음.. 미소물질 (크기1). (c) 디스크 스크린 :. 미소물질 (크기2). Lifter. 디스크. - 미소물 입자크기 조정용이, - 디스크의 자정력(폐쇄방지) 미소물질. 8. (1) 진동스크린(vibrating screens). (2) 회전스크린(rotary screens). 9. (3) 디스크스크린(disc screens). 10. 4. 파쇄장비의 선정 : 파쇄장비 선정시 고려사항(표 12-3) (1) 안전문제 (2) 안전장치 12-3 크기선별 (Size separation). 1. 장비의 종류 : 그림 12-7, 12-8, 12-9 (1) 진동 스크린 (vibrating screen or reciprocating screen) (2) 트롬멜 스크린 (trommel screen) (3) 디스크 스크린 (disk screen) 2. 성능특성 : 이원분리이론(binary separation theory) - 회수율 :. - 순도 :. - 선별효율 : Y1. [예제 12-3] 스크린의 회수율, 순도, 효율결정. 11. 3. 설계기준 (1) 진동 스크린 (vibrating screen or reciprocating screen). (2) 트롬멜 스크린 (trommel screen) : 표 12-4. (3) 디스크 스크린 (disc screen) : 현장 운전자료 참고 12. 4. 스크린선별 장비의 선정 : 표 12-5 스크린 장비 선정시 고려사항 12-4 밀도차 선별 (Density separation) 1. 장비의 종류 : (1) 풍력 선별기(Air classifiers). (2) 스토너 (Stoner). 13. (3) 부상선별 (Flotation). (4) 중액식 선별 (Heavy media separation) : 2,000 – 3,000톤/일. 2. 성능특성 - 표 12-6 풍력선별기의 성능 특성 - 선별효율. 14. 3. 설계기준 - 표 12-7 풍력선별시 여러 도시폐기물 성분의 유동속도 - 표 12-8 펄스식 풍력선별기의 유속 범위 4. 밀도차 선별장치(Density separation)의 선정 - 표 12-9 밀도차 선별장치의 선정시 고려사항 12-5 전기/자력 선별 (Electric and magnetic field separation) 1. 장치의 종류 (1) 자력선별 : 철 vs. 비철금속 등 (2) 정전기적 선별 : 금속류(전도체) vs. 유리, 플라스틱, 종이(비전도체) (3) 와전류식 선별. 2. 성능 특성 : 식 (12-2) – 식(12-6) 참조 3. 설계기준 - 질량부하 (ton/hr) - 동력소모량 (kWh) 15. 4. 자력선별기와 전기선별기의 선정 - 표 12-10 자력선별기와 전기선별기의 선정시 고려사항 - 그림 12-16 선별할 폐기물의 두께와 자력선별기의 효율. 16. 4) 밀도차 선별 (풍력 선별기) - 재활용 물질중 세부적 선별, 가벼운 물질 중 무게차가 크지 않아 스크린 선별이 어려운 경우 예) 밀도가 다른 플라스틱 종류별 선별, 고무와 플라스틱 분류. 5) 자력선별 - 철금속의 회수 알루미늄과 철금속 구별 등 고정식자석. 연속벨트. 철금속류. 통형 컨베이어. 파쇄된 폐기물. 파쇄된 폐기물. 컨베이어벨트. 자력이 없는 드럼 내부에 위치한 고정식 전자석. 철금속류 비철금속류. <경량물질과 중량물질의 풍력선별장치>. <자력선별기 : (a)상부벨트 자력선별기 (b)상업용 상부벨트 자력선별기 사진 (c) 도르래 자력선별기>. 6) 자외선 색도선별 : 유리 재활용을 위한 색도별 선별. 17. 12-5 압축 (Compression, Compaction) (https://www.youtube.com/watch?v=xHnOvMxxA_Y) 1. 장비의 종류 : 그림 12-17, 12-18, 12-9 (1) 고정식 압축기 (Stationary compactors) - 표 12-1 부피감소에 이용되는 압축장비 - 사용압력 (적환장) : 저압력 및 고압력 (689.5 kN/m2) (2) 베일링 장비 (Bailing equipment) - 압축폐기물의 크기 : 122 × 76 × 107 cm - 183 × 76 × 112 cm (3) 입방체 또는 펠릿제조기 (Cubing and pelleting equipment) - 제조장치 (그림 12-18, 그림 12-19, 그림 12-20) - 압축폐기물의 크기 : 입방체 7.5 cm 길이 – 2.5 × 2.5 cm : 펠릿 1.3 – 1.9 cm 길이 – 1.3 × 2.5 cm. 18. 5. 압축(densification) (1) 베일러(balers) (2) 캔 압착기 (1) 베일러(balers). (2) 캔 압착기. 19. 2. 성능특성. 3. 설계기준 - 표 12-12 압축장비의 전형적인 설계인자 - 표 12-13 베일링 장비의 전형적인 설계인자 - 표 12-14 압축장비 선정시 고려사항 20. 12-7 폐기물의 취급, 이송 및 저장시설의 선정 1. 벨트 컨베이어 (Belt Conveyors) 2. 폐기물 인력선별에 이용되는 컨베이어 3. 공기압 컨베이어(Pneumatic converyor) 4. 저장 컨테이너와 건물 12-8 물질이송장비(Movable equipment used for materials handling) : 그림 9-18 12-9 재활용품 회수시설의 설계 1. 재활용품 회수시설의 설계시 고려사항 - 타당성 조사 - 예비설계 - 최종설계 (1) 처리흐름도 (2) 물질회수율 : 표 12-16 참조. [예제 12-4] 풀이. 21. (3) 물질수지와 부하율 - 단계 1) 시스템 경계를 정함 - 단계 2) 각 흐름별로 유출/유입량 확인 - 단계 3) 물질 수지 작성. - 예제 12-4 풀이 - 예제 12-5 설명. 4. 소각(incineration) : (https://www.youtube.com/watch?v=DROZUstnsnw) 5. 연료화(Refuse Derived Fuel) - 공정(http://www.youtube.com/watch?v=CbehZ_PdLwo) - 포장(http://www.youtube.com/watch?v=etIk32tHtxI) 22.