KR100310480B1 - 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템 - Google Patents

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Abstract

대도시 주변의 여러 곳에 설치되어 있는 대형의 하수처리장과 연계하여 음식물쓰레기를 처리할 수 있도록, 수집되어 유입되는 음식물쓰레기에 포함된 금속을 선별하여 제거하는 금속선별장치와, 금속이 제거된 음식물쓰레기를 작은 입자로 분쇄하는 파쇄장치와, 작은 입자로 분쇄된 음식물쓰레기에 포함된 플라스틱 등의 이물질을 제거하면서 음식물쓰레기를 소정의 시간동안 예비 산발효시키고 하수처리장으로 투입시키는 예비산발효조를 포함하여 이루어지는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템 및 처리방법을 제공한다.
예비 산발효는 대략 1∼3일 정도 행하고, 하수처리장에 투입시키는 음식물쓰레기의 양은 하수슬러지의 10% 이내로 한다.

Description

하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템 및 처리방법 {Garbage Disposal System and Method Linked With Sewage Disposal Plant}
본 발명은 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템 및 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기에 대한 이물질의 선별과 파쇄 및 분쇄 등의 작업을 행한 다음 예비 산발효를 시켜 하수처리장으로 투입하는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템 및 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 각 가정이나 음식점 등에서 발생하는 음식물쓰레기는 대부분 매립하거나 소각하여 처리한다.
예를 들면 대도시인 서울특별시의 경우에는 98년도를 기준으로 음식물쓰레기의 발생량이 대략 3,000톤/일 정도로 생활쓰레기의 발생량 10,600톤/일에 비하여 약 28%에 해당되나, 이중에서 약 81% 정도인 2,400톤이 수도권매립지에 매립되거나 자원회수시설에서 소각 처리되고, 나머지는 사료화 또는 퇴비화 처리된다.
최근에는 님비(NIMBY)현상과 다이옥신 등의 문제로 대부분의 주민들이 주변에 쓰레기매립장이나 소각장이 건설되는 것을 반대하므로, 대도시 부근의 적정한 위치를 선정하여 대량으로 쓰레기를 매립하거나 소각하는 처리방법은 서울특별시와 같은 대도시에서는 부지를 선정하여 실시하기가 매우 어려운 실정이다.
따라서 음식물쓰레기를 발효시켜 사료화하거나 퇴비화하는 여러 가지 장치나 방법이 연구 개발되고 있다.
그러나 사료화하거나 퇴비화하는 방안도 현재 개발된 기술의 낙후 및 미검증, 부산물의 시장성이 적어 근본적인 음식물쓰레기 처리대책이 되지 못하고, 생성된 퇴비가 식물의 생장에 악영향을 끼치는 일이 발생한다.
또 사료화처리 경우에 있어서도 발생량의 대부분을 차지하는 각 가정에서 발생하는 음식물쓰레기는 유기물 부족으로 사료로 사용하기가 어렵고, 고급식당에서 발생되어 사료화시킨 경우라도 많은 량의 배합사료 등을 혼합하여야 하는 등 동물의 식성에 잘 맞지 않는 경우가 발생한다.
그리고 음식물쓰레기를 사료화하거나 퇴비화하기 위해서는 장시간(1주일 이상)의 발효를 행하여야 하므로 대량의 음식물쓰레기를 처리하기 위해서는 설비가 커지고 설치장소도 넓게 차지하는 데, 이 또한 주변 주민들의 반대가 많으므로 부지선정에 어려움이 많다.
더욱이 음식물쓰레기를 처리하여 생성되는 사료나 퇴비를 소비하는 농토나 축산농가가 가까운 곳에 밀집되어 있지 않으므로 시장성이 적어 매일 생성되는 사료나 퇴비의 소비에 어려움이 많다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대도시 주변에는 여러 곳에 넓은 부지와 각종 수처리 및 오니처리, 악취방지, 계근시설 등을 거의 완벽하게 갖추고 있는 대형의 하수처리장이 설치되어 있는 점에 착안하여 별도의 부지를 선정하여 건설하지 않고도 하수처리장과 연계하여 음식물쓰레기를 예비 산발효시켜 처리할 수 있는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템 및 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 제안하는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템은 수집되어 유입되는 음식물쓰레기에 포함된 금속을 선별하여 제거하는 금속선별장치와, 금속이 제거된 음식물쓰레기를 작은 입자로 분쇄하는 파쇄장치와, 작은 입자로 분쇄된 음식물쓰레기에 포함된 플라스틱 등의 이물질을 제거하면서 음식물쓰레기를 소정의 시간동안 예비 산발효시키고 하수처리장으로 투입시키는 예비산발효조를 포함하여 이루어진다.
또 본 발명에 제안하는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리방법은 음식물쓰레기에 포함된 금속류를 선별 제거하고, 이물질이 제거된 음식물쓰레기를 작은 입자로 분쇄하고, 작은 입자로 분쇄된 음식물쓰레기를 소정의 시간 동안 예비 산발효시킨 다음, 하수처리장으로 투입시켜 처리하는 공정을 포함하여 이루어진다.
상기에서 예비 산발효는 대략 1∼3일 정도 행하고, 하수처리장에 투입시키는 음식물쓰레기의 양은 하수슬러지의 10% 이내로 한다.
상기와 같이 음식물쓰레기의 양을 하수슬러지의 10% 이내로 하는 것이 유기산의 생성이 소화조의 미분해물질 생성감소로 소화효율과 반송수질의 개선으로 수처리 폭기조의 활성, 최종침전지의 스컴(scum)감소를 가져오므로 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리방법의 일실시예를 개략적으로 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리방법의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 일실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도.
도 4는 도 3에 나타낸 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 일실시예를 개략적으로 나타내는 공정도.
도 5는 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도.
도 6은 도 5에 나타낸 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 공정도.
도 7은 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도.
도 8은 도 7에 나타낸 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 공정도.
다음으로 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템 및 처리방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리방법의 일실시예는 음식물쓰레기에 포함된 금속류를 선별 제거(S1)하고, 금속류가 선별 제거된 음식물쓰레기를 작은 입자로 분쇄(S2)하고, 작은 입자로 분쇄된 음식물쓰레기에 포함된 플라스틱 등의 이물질을 제거하면서 음식물쓰레기를 소정의 시간 동안 예비 산발효(S3)시킨 다음, 하수처리장으로 투입시켜 처리하는 공정을 포함하여 이루어진다.
상기에서 예비 산발효(S3)시킨 음식물쓰레기는 하수를 처리하여 발생하는 생오니와 잉여오니를 농축시키는 하수처리장의 농축조로 투입시켜 생오니 및 잉여오니와 함께 농축(S4)시키고, 농축된 농축오니는 혐기성 소화(S5)를 시킨 다음, 탈수 처리하여 고형물 덩어리(cake)로 만들어 매립하거나 소각한다.
그리도 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리방법의 다른 실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 음식물쓰레기에 포함된 금속류를 선별 제거(P1)하고, 금속류가 선별 제거된 음식물쓰레기를 작은 입자로 분쇄(P2)한 다음, 작은 입자로 분쇄된 음식물쓰레기에 포함된 플라스틱 등의 이물질을 선별 제거(P3)하고, 이물질이 선별 제거된 음식물쓰레기를 소정의 시간 동안 예비 산발효(P4)시키고, 하수처리장으로 투입시켜 처리하는 공정을 포함하여 이루어진다.
상기에서 음식물쓰레기를 예비 산발효(P4)시킬 때에 정화조오니(분뇨오니)를 투입하여 함께 예비 산발효(P4)시키고, 예비 산발효(P4)된 음식물쓰레기와 정화조오니를 함께 농축(P5)시키며, 농축된 농축오니는 혐기성 소화(P6)를 시킨다.
또 상기에서 음식물쓰레기와 정화조오니에 대한 혐기성 소화(P6)를 행할 때에는 유입되는 하수를 1차 침전처리하면서 발생한 생오니와 폭기 및 최종 침전처리하면서 발생한 잉여오니를 농축(P7)한 농축오니도 함께 행한다.
그리고 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 일실시예는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 수집되어 유입되는 음식물쓰레기에 포함된 금속을 선별하여 제거하는 금속선별장치(10)와, 금속이 제거된 음식물쓰레기를 작은 입자로 분쇄하는 파쇄장치(12)와, 작은 입자로 분쇄된 음식물쓰레기에 포함된 플라스틱 등의 이물질을 선별하여 제거하면서 음식물쓰레기를 소정의 시간동안 예비 산발효시키고 하수처리장으로 투입시키는 예비산발효조(16)를 포함하여 이루어진다.
상기에서 수집되어 유입되는 음식물쓰레기를 투입하는 투입구의 악취는 탈취장치(41)를 연결 설치하여 제거한다.
상기한 탈취장치(41)로는 토양탈취상이나 지렁이를 이용하는 지렁이탈취상 등을 사용하는 것이 가능하다.
상기한 예비산발효조(16)에서 행하는 예비 산발효는 대략 1∼3일 정도를 행하는 것이 음식물쓰레기에 대하여 충분한 예비 산발효과정을 수행하므로 바람직하다.
상기한 산발효과정은 단백질, 탄수화물, 지방 등의 복합중합체인 유기물((CH2O)n)로 구성되는 음식물쓰레기를 가수분해하여 가용성의 유기물 단위체인 당류와 아미노산 등의 저분자물질로 전환하고, 산발효균에 의하여 당류와 아미노산 등의 저분자물질을 유기산(VFA:Volatile Fatty Acid)과 알콜 및 탄산가스와수소 등으로 분해하는 과정으로 이루어진다.
상기에서 알콜과 2원자 탄소 이상의 유기산은 산발효균(수소생성 초산균)에 의하여 연속으로 분해되어 발효되기 쉬운 물질이고 유기탄소인 탄소 6개 이하의 분해가 쉬운 저탄소기의 초산, 수소, 이산화탄소로 신속히 전환되는 데, 최대 발효시에 유기산의 농도가 15,000∼20,000㎎/ℓ까지 상승할 수 있으나 상기한 예비산발효조(16)에서는 예비 산발효로서 유기산의 농도를 최대 10,000㎎/ℓ(10,000ppm) 정도를 유지한다. 이들 유기산의 산물은 호기성 및 혐기성 미생물에 의한 분해가 양호하며, 분뇨에 의한 소화조의 암모니아 영향을 감소시켜 소화효율을 증대시킨다. 결국 예비산발효는 음식물쓰레기의 처리방법상 차이점을 고려한 것으로 선진외국과 같이 주방에서 파쇄되어 하수처리장으로 유입까지 2-5일 체류하며 가수분해와 산발효가 일어나는 과정이 차량으로 운반하는 우리의 경우 생략되며 일부 산발효가 있다하여도 고형물의 가수분해가 동반되지 않아 슬러지화됨을 사전 방지하여 계절에 관계없이 미생물이 활용하기 쉬운 상태로 전환함이 설치목적이다.
상기와 같은 산발효과정을 거치면 pH가 대략 5.5∼6.5 정도로 유지된다.
상기한 예비산발효조(16)에는 교반장치가 내장되고, 상단에는 부상 이물질을 제거하는 제거장치가 설치되고, 하부에는 침강 이물질을 제거하는 제거장치가 설치된다.
즉 상기한 예비산발효조(16)에는 상단부에 스컴(scum)화 되어 떠오른 비닐류 등과 같은 플라스틱 및 비중이 작은 이물질을 제거하는 제거장치를 설치하고, 비중이 큰 비철금속성 물질 및 돌 등의 침강 이물질을 제거하는 제거장치를 하부에 설치한다.
또 상기한 예비산발효조(16)는 혐기성 산화조를 사용하고, 부식성을 고려하여 스테인레스강을 사용하며, 가온장치를 구비하여 동절기에도 적정 발효가 이루어지도록 35℃ 정도의 온도를 유지하는 중온산발효 또는 55℃정도의 온도를 유지하는 고온산발효도 가능하다.
상기한 금속선별장치(10)는 자석을 이용하는 자석선별방식을 사용하는 것도 가능하고, 관성을 이용하는 관성선별방식을 사용하는 것도 가능하며, 물질의 비중차이를 이용하는 테이블(경사진 판에 물체를 흐르게 한 뒤 폭방향으로 나누어 빠른 진동과 느린 진동을 주면, 빠른 진동을 주는 쪽에는 가벼운 물질이, 느린 진동을 주는 쪽에는 무거운 물질이 분류되는 방식)을 사용하는 것도 가능하다.
상기와 같이 음식물쓰레기에 포함된 금속류를 선별하여 제거하는 것은 파쇄장치(12)의 손상이나 파손을 방지하고, 산발효에 의하여 분해되지 않는 물질을 제거하여 설비의 부하를 줄이기 위한 것이다.
상기한 파쇄장치(12)는 디스포저방식(disposer type)의 파쇄기를 이용하는 것이 가능하고, 물을 투입하면서 대략 직경 2㎜ 이내의 작은 입자로 음식물쓰레기를 분쇄하도록 구성한다.
상기와 같이 물을 투입하면서 작은 입자로 음식물쓰레기를 분쇄하면 거의 졸(sol)상태로 되어, 배관 내의 이송이 원활하여 막힐 우려가 없으며, 수분함유율이 높아지므로 염도가 낮아져 산발효 등이 보다 잘 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 일실시예가 연계되는 하수처리장은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 유입되는 하수에 포함된 토사류 및 협잡물 등을 제거하고 스크린이 설치되는 침사지(18)와, 상기한 침사지(18)로부터 공급되는 하수를 대략 2시간 정도 체류시키면서 BOD 및 SS를 각각 30∼35% 정로 제거하는 하나이상의 1차침전지(20)와, 상기한 침사지(18)의 하수를 수처리하기 적당한 높이로 상기한 1차침전지(20)로 고르게 분배하는유입펌프장(19)과, 상기한 1차침전지(20)로부터 공급되는 하수에 공기를 불어넣어주므로 호기성 미생물이 성장 번식하여 유기물을 미생물 덩어리(활성오니)로 만드는 폭기조(22)와, 상기한 폭기조(22)로부터 공급되는 하수를 대략 3시간 정도 체류시키면서 활성오니를 침전시켜 대부분 상기한 폭기조(22)로 반송시키고 일부는 잉여오니로 배출하는 최종침전지(24)와, 상기한 1차침전지(20)로부터 배출되는 생오니와 상기한 최종침전지(24)로부터 배출되는 잉여오니를 농축시켜 수분을 대략 98.9%를 97%로 줄이는 농축조(26)를 포함한다.
상기한 최종침전지(24)에는 활성오니 등의 유기물이 제거된 처리수를 방류하는 방류펌프장(25)이 연결 설치된다.
상기에서 예비산발효조(16)의 산물 또는 산물 일부를 상기한 침사지(18)에 유입되는 하수와 함께 투입하면, 유입되는 하수의 BOD가 낮아 F/M(food-to-microorganism)비 및 혼합액부유고형물(MLSS)의 농도 유지에 어려움이 많은 폭기조(22)에 영양물질로 플러스 작용을 하게 된다.
즉 상기한 예비산발효조(16)에서 산발효된 유기산이 포함된 산물 또는 산물 일부를 활성조정제로서 상기한 침사지(18)에 투입하여 상기한 폭기조(22)에 유입되도록 하면, F/M비 및 혼합액부유고형물의 농도를 유지하는 것이 용이하다.
상기한 농축조(26)의 상등수는 다시 유입되는 하수쪽으로 반송한다.
그리고 상기한 하수처리장은 상기한 농축조(26)로부터 공급되는 농축오니를 대략 35℃ 정도의 중온에서 혐기성 상태로 2단 소화시켜 유기물의 대략 50% 정도를 분해시키는 소화조(28)가 더 설치된다.
상기한 예비산발효조(16)는 음식물쓰레기의 체류시간이 대략 1∼3일 정도가 되도록 구성하며, 소화조(28)는 35℃ 중온 소화로 체류시간을 1단 및 2단 소화를 합하여 총 소화기간이 약 30일 정도가 되도록 구성한다.
상기한 농축조(26)는 중력농축조를 사용한다.
또 상기한 소화조(28)에는 발생되는 소화가스에 포함된 유황성분을 제거하는 탈황장치(50)와, 소화가스를 저장하는 가스저장탱크(52)가 연결 설치된다.
상기한 가스저장탱크(52)에 저장되는 가스는 발전기(54)와 가온용 보일러(56)로 공급되어 에너지로 사용되거나, 연소장치(58)를 통하여 연소시킨 다음 안전하게 대기로 방출한다.
상기한 가온용 보일러(56)를 이용하여 상기한 소화조(28)의 온도를 대략 35℃ 정도로 유지시킨다.
그리고 상기한 소화조(28)에는 소화되고 남은 소화오니를 탈수하여 고형물 덩어리(cake)로 배출하는 탈수장치(30)가 연결 설치된다.
상기한 소화조(28)에서는 메탄발효균에 의한 메탄발효(알칼리발효)가 진행되어 상기한 예비산발효조(16)에서 산발효되어 유기산과 알콜 등으로 분해된 음식물쓰레기가 메탄가스로 전환되고, pH는 대략 7.0∼7.4 정도로 유지된다.
상기와 같이 메탄발효가 행해지기 위해서는 산발효공정이 필수적으로 필요하다. 소화과정 중에 산발효는 휘발성 고형물(VS)의 제거율이 크고 급속하게 일어나므로 최대 대략 15일 정도의 충분한 산발효과정과, 대략 180일 정도의 체류시간을 주는 메탄발효가 이루어진다면, COD 및 VS 성분 중에 생물학적으로 분해가 가능한물질은 대부분 분해되어 복합유기물인 음식물쓰레기의 경우에 대략 97∼98% 정도까지 제거가 가능하다.
일반적으로 메탄발효는 절대혐기상태에서 진행되며, 산화환원전위(ORP)는 대략 -300㎷ 정도의 극히 높은 혐기조건으로 분자상 산소(O2)와 NO2, NO3등의 결합산소 모두가 존재하지 않는 상태에서 분해 활동되는 경우로서, 최종적으로 일부 남게 되는 약 2% 정도의 리그닌, 탄화수소 등의 성분도 수처리 계통의 폭기조로 반송시에 모두 분해가 가능하다.
그러나 폐쇄식의 배치(batch)식은 초장기로 소화과정이 아닌 대략 30일 또는 20일 정도의 소화기간을 갖는 우리나라의 하수처리장과 같이 연속적인 공정의 경우에는 통성혐기상태에서 메탄발효가 진행되며, 분자상 산소(O2)는 없으나 NO2, NO3등의 결합산소로 호흡을 계속하는 혐기상태가 유지되므로, 이들을 고려하여 무한정으로 체류시간을 줄 수 없는 상황에서 최대 효율을 발휘하기 위해서는 본 발명과 같이 예비 산발효과정이 필수적으로 필요하다.
상기에서 예비산발효조(16)를 통과하여 농축조(26)나 소화조(28)에서 하수를 처리한 하수슬러지(생오니와 잉여오니 또는 농축오니)와 혼합되는 음식물쓰레기의 양은 하수슬러지의 10wt% 이내로 하는 것이 유기산의 생성이 소화조(28)내 미분해물질 생성감소로 소화효율과 반송 수질 개선으로 수처리 폭기조(22)의 활성 및 최종침전지(24)의 스컴감소를 가져 올 수 있으며 혐기성 소화에 적정하므로 바람직하다.
즉 음식물쓰레기의 양을 하수슬러지의 10wt% 이상으로 투입하면, 유기산의 농도가 과다(소화오니의 유기산/알칼리도 비율이 대략 0.8 이상)하여 소화가스의 생성에 방해가 된다.
따라서 이상적인 소화오니의 유기산/알칼리도 비율이 대략 0.3 정도를 유지하도록 상기한 음식물쓰레기의 양은 하수슬러지의 10% 이내로 유지하는 것이 바람직하다.
예를 들면 100만㎥/일 용량의 하수처리장에서 생오니와 잉여오니를 농축하면 농축오니의 총고형물(TS)은 대략 3% 정도로 발생량이 약 5,000톤/일이며, 하수슬러지(농축오니) 대비 음식물쓰레기의 투입양을 10%로 하면 약 80∼85%의 함수율의 음식물쓰레기는 약 500톤/일 정도를 처리하는 것이 가능하고, 3,000톤/일 정도의 음식물쓰레기가 발생하는 서울특별시의 경우에는 발생하는 음식물쓰레기의 17% 정도를 처리하는 것이 가능하다.
상기한 계산은 유입되는 하수의 BOD가 설계값에 근접하는 경우에 한하며, 유입되는 하수의 BOD가 낮게 유지되는 경우에는 유입되는 BOD의 부하량에 대비하여 더 많은 양의 음식물쓰레기를 처리하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 다른 실시예는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 최종침전지(24)에서 발생하는 잉여오니를 부상농축조(44)로 공급하여 농축하고, 1차침전지(20)에서 발생하는 생오니 및 예비산발효조(16)에서 예비 산발효가 진행된 음식물쓰레기와 상기한 부상농축조(44)에서 농축된 농축오니를 혼화조(46)로 공급하여 혼합한 다음, 소화조(28)로 공급하여 메탄발효를 행하도록 구성한다.
상기한 부상농축조(44)는 발생 기포 세포와 현탁물 사이의 접착메카니즘에 의해 부상이 이루어지는 가압 부상 방식으로, 상기한 예비산발효조(16)의 유기산이 포함된 상등수의 일부를 하수가 유입되는 1차침전지(20)에 투입하여 상기한 폭기조(22) 및 부상농축조(44)에 공급하므로, 상기한 폭기조(22)의 미생물에 의한 수처리 효과가 증대되어 안정된 잉여오니의 공급시에 상기한 부상농축조(44)의 부상효과가 상승되는 효과를 가져온다.
일반적으로 소화조(28)가 1단으로 이루어지는 하수처리장에서는 소화오니가 50% 이상의 비교적 높은 휘발성 고형물(VS)/알칼리도를 나타내어 중력농축이 어렵기 때문에 부상농축조(44)를 사용하며, 휘발성 고형물/알칼리도가 높으면 탈수장치(30)에서 탈수할 때에 여과포에 막이 형성되어 탈수가 원활하게 이루어지지 않으므로 알칼리도를 낮추기 위하여 수세를 하거나 많은 양의 고분자응집제를 투여하는 등의 공정이 필요하다.
그런데 본 발명에 따른 예비산발효조(16)에서 산발효가 진행되어 유기산을 포함하는 음식물쓰레기를 투입하면, 소화율이 향상되고 소화오니의 알칼리도를 2,000㎎/ℓ 이하로 낮추는 것이 가능하므로, 휘발성 고형물/알칼리도의 비율 조정을 할 수가 있고, 탈수과정에서 고분자응집제의 투여량을 최소화할 수 있으며, 알칼리도를 낮추기 위하여 행하는 수세공정 등이 필요치 않다.
상기한 이외의 구성은 도 3 및 도 4에 나타낸 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 또 다른 실시예는 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 대형 저류조가 있는 하수처리장에 적용되는 경우로서 대형 저류조를 예비산발효조(17)로 사용하며, 수거차량으로 수집되어 유입되는 정화조오니(분뇨오니)를 투입하여 토사류 및 협잡물 등을 제거하고 상기한 예비산발효조(17)인 저류조로 공급하는 침사지(40)를 포함하고, 유입되는 하수를 처리하는 1차침전지(20)에서 발생하는 생오니와 최종침전지(24)에서 발생하는 반송오니를 농축시키는 농축조(42)를 상기한 예비산발효조(17)에서 예비 산발효된 음식물쓰레기와 정화조오니를 농축시키는 농축조(26)와 별도로 설치한다.
상기에서 기존의 하수처리장에 설치되어 있는 대형 저류조는 대략 2일 이상의 체류시간이 확보되는 대형저류시설로서, 대략 35℃ 정도의 중온 소화온도를 유지하고 대략 30일 정도의 체류시간이 확보되는 2단계 소화조(28)가 구비된 경우에 한하여 상기한 예비산발효조(17)로 사용하는 것이 가능하다.
다만 예비산발효조(17)로 사용하는 저류조는 산발효 기능이 낮으므로 음식물쓰레기이 최대 처리 중량%는 상기한 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 별도로 설치하는 예비산발효조(16)를 사용하는 경우에 비하여 1/2 이하로 줄어 들 수 있고, 별도의 이물질선별장치(14)가 필요하다.
상기한 예비산발효조(17)는 기존의 하수처리장에 설치된 대형 저류조를 사용하므로 플라스틱 등의 이물질을 제거하는 제거장치나 침강 이물질을 제거하는 제거장치가 설치되지 않는다.
따라서 도 7 및 도 8에 나타낸 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템의 또 다른 실시예는 금속선별장치(10)를 통하여 금속류가 선별 제거도고 파쇄장치(12)를 통하여 대략 2㎜ 이하의 작은 입자로 분쇄된 음식물쓰레기에 포함된 플라스틱 등의 이물질을 선별하여 제거하는 이물질선별장치(14)를 더 설치한다.
상기한 침사지(40)에는 악취 등을 제거하기 위한 탈취장치(41)를 연결 설치한다.
상기한 탈취장치(41)로는 토양탈취상이나 지렁이를 이용하는 지렁이탈취상 등을 사용하는 것이 가능하며, 상기한 탈취장치(40)에는 음식물쓰레기를 투입하는 투입구를 연결하여 음식물쓰레기에서 발생하는 악취도 제거한다.
상기한 침사지(40)에는 스크린을 설치하여 이물질을 제거하며, 침사지(40)로부터 공급되는 정화조오니(분뇨오니)는 저류조의 기능을 하는 상기한 예비산발효조(17)로 유입된다.
상기한 이외의 구성은 도 3 및 도 4에 나타낸 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템 및 처리방법에 의하면, 별도의 새로운 소화조를 설치하지 않고 간단한 파쇄장치와 이물질선별장치 및 예비산발효조를 설치한 다음, 기존 하수처리장의 농축조와 소화조 등을 최대한 활용하여 대규모로 음식물쓰레기를 처리하는 것이 가능하므로, 시설비와 유지비 등의 원가절감이 이루어진다.
또 대도시의 경우 음식물쓰레기 처리시설의 부지확보가 어려운 실정에서 권역별로 설치되어 있는 인근의 하수처리장을 활용하므로 음식물쓰레기의 운송비를 크게 절감할 수 있다.
메탄발효과정의 예비 산발효 개념을 도입하여 음식물쓰레기를 메탄발효균이 활용 가능한 유기산 계통으로 전환하므로 음식물쓰레기의 분해효율 및 메탄가스 생성량을 증대시킬 수 있으며, 메탄가스 생성량이 크게 증대되므로 소화조의 온도유지에 필요한 에너지를 공급하는 것이 가능하여 연료(LNG, 경유 등)의 소비량을 줄일 수 있고, 잉여 가스로 발전기 등을 가동시켜 전력을 생산하는 것도 가능하다.
그리고 예비산발효조에서 생성되는 산물 또는 산물일부를 침사지를 통하여 폭기조에 공급하므로 활성미생물인 양질의 유기탄소원으로 공급 사용하여 최종침전지에서 발생되어 부상농축조로 유입되는 잉여오니의 부상효과를 거둘 수 있으며, 1단 소화처리 시스템의 탈수시 탈수가 원활하게 이루어지므로 별도의 수세공정이 필요없고, 고분자응집제의 사용량을 줄일 수 있다.
종래 음식물쓰레기 처리시스템을 별도로 설치하는 경우에는 폐수처리시설을 설치하여야 하지만, 본 발명은 탈수가 이루어진 여액을 유입되는 하수쪽으로 반송하여 처리하는 것이 가능하므로 시설이 간단해진다.
또 예비산발효조의 액상 산물 또는 산물 일부를 침사지를 통하여 폭기조로 투입하면, 유입수의 BOD가 낮아서 F/M비 및 혼합액부유고형물(MLSS)의 농도 유지에 어려움이 많은 폭기조에 영양물질로 플러스 작용을 하게 되고, 농축조 또는 소화조의 상등수와 탈수장치의 탈리액도 수처리계통의 폭기조로 유입하여 활성조정제로 사용하는 것이 가능하다.

Claims (4)

  1. 유입되는 음식물쓰레기에 포함된 금속을 선별하여 제거하는 금속선별장치와, 금속이 제거된 음식물쓰레기를 작은 입자로 분쇄하는 파쇄장치와, 작은 입자로 분쇄된 음식물쓰레기에 포함된 플라스틱 등의 이물질을 제거하면서 음식물쓰레기를 소정의 시간동안 예비 산발효시키고 하수처리장으로 투입시키는 예비산발효조를 포함하는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템에 있어서,
    상기 예비산발효조의 유기산이 포함된 산물 또는 산물 일부를 하수처리장의 침사조를 통하여 폭기조로 공급하여 활성조정제로 사용하는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 예비산발효조는 음식물쓰레기의 체류기간이 1∼3일인 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 파쇄장치는 물을 투입하면서 2㎜ 이내의 작은 입자로 음식물쓰레기를 분쇄하도록 구성하는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 예비산발효조로부터 하수처리장으로 공급되는 음식물쓰레기의 양은 하수슬러지의 10wt% 이내로 유지하는 하수처리장 연계 음식물쓰레기 처리시스템.
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