KR100370244B1 - Food waste treatment and recycling mathod and device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기의 처리와 재활용 방법 및 장치에 관한 것으로, 투입 호퍼에서 이송된 음식물 쓰레기의 수거 봉투 파봉과 조대 협잡물의 선별 및 조대 음식물을 일정 크기로 파쇄하기 위한 파봉 및 파쇄 선별공정과, 상기 파봉 및 파쇄 선별 공정을 거친 음식물 쓰레기를 자력에 의해 자성 금속류를 선별하기 위한 자력 선별공정과, 상기 자력 선별공정을 통과한 음식물 쓰레기를 고속 회전에 의한 원심력으로 비철 중량물을 분리하기 위한 원심 분리공정과, 상기 원심 분리공정을 거친 음식물 쓰레기를 후속 가수 분해 및 산발효 효율의 상승을 위해 적정 입도로 분쇄하기 위한 2단 분쇄공정과, 상기 파봉 및 파쇄 선별공정과 원심 분리공정에서 제거되지 않은 미세한 비닐 조각류를 제거하기 위한 비닐 제거공정과, 상기 비닐 제거공정을 통과하여 저류조로 투입된 음식물 쓰레기중에 혼입되어 있는 미세 중량물을 원심력과 비중차에 의해 제거하기 위한 싸이클론 공정과, 상기 전처리 공정을 완료하여 전처리된 음식물 쓰레기를 가수 분해 및 산발효하기 위한 산발효 공정을 진행하므로써 폐기물로서의 음식물 쓰레기를 완벽하게 처리함과 아울러, 에너지원으로서 효율적인 재활용을 할 수 있어서 음식물 쓰레기의 완벽한 자원화를 달성할 수 있다.The present invention relates to a method and apparatus for the treatment and recycling of food waste, comprising: a bag breaking and shredding screening process for shredding food waste bags transported from an input hopper and screening coarse contaminants and shredding coarse foods to a predetermined size; A magnetic screening process for sorting magnetic metals by the magnetic force of the food waste which has been subjected to the crushing and shredding process, and a centrifugal separation process for separating the non-ferrous weights by centrifugal force by the high speed rotation of the food waste which has passed the magnetic screening process; In addition, the two-stage grinding step for grinding the food waste subjected to the centrifugation process to an appropriate particle size for subsequent hydrolysis and an increase in acid fermentation efficiency, and fine vinyl pieces not removed in the shredding and shredding and centrifugation process The vinyl removal step for removing the flow, and the vinyl removal step By performing the cyclone process to remove the fine weights mixed in the food wastes put into the storage tank by centrifugal force and specific gravity difference, and the acid fermentation process to hydrolyze and acid ferment the pretreated food wastes by completing the pretreatment process. In addition to the complete disposal of food waste as waste, it is possible to efficiently recycle as an energy source to achieve a complete resource of food waste.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기의 처리와 재활용 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기의 이물질 제거와 분쇄를 하는 전처리 공정 및 산발효 공정을 통해 음식물 쓰레기를 완벽하게 처리함과 아울러, 에너지원으로서 효율적인 재활용을 할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for treating and recycling food waste, and more particularly, to completely treat food waste through a pre-treatment process and an acid fermentation process for removing and crushing food waste, and as an energy source. It allows for efficient recycling.
최근에 인구 증가 및 도시 집중화에 따라 생활 폐기물의 적절한 관리 필요성이 대두되고 있으며, 그 방안으로 근본적인 폐기물 발생을 억제시킴과 아울러, 발생된 폐기물의 재활용을 극대화하기 위한 방법들이 제시되고 있는 데, 1995년부터 실시되고 있는 쓰레기 종량제도가 그 중의 하나이다.Recently, the necessity of proper management of household waste has emerged due to the increase of population and the concentration of cities.In order to suppress fundamental waste generation, methods for maximizing the recycling of generated waste have been proposed. One of them is the waste-based system that has been implemented since.
이와 같은 쓰레기 종량제로 인해 생활 쓰레기중 재활용이 가능한 성분들이 매립 쓰레기로부터 분리되고 있기 때문에 매립되는 쓰레기의 대분분이 음식물 쓰레기가 되고 있다.Due to the waste-based amount of waste, most of the landfilled waste becomes food waste because the recyclable components of household waste are separated from landfill waste.
상기 음식물 쓰레기는 젖어 있기 때문에 그 자체가 침출수의 발생원이고, 수거 및 운반 과정에서 쉽게 부패되어 심한 악취 등을 발생하게 되는 등의 민원의 소지를 안고 있음에 따라 정부에서는 2005년부터 젖은 쓰레기의 직매립을 금지할 예정이어서 향후 음식물 쓰레기의 처리 방법이 폐기물 행정의 주요 관건이 될 전망이다.Since the food waste is wet, it is a source of leachate itself, and since the government has a complaint of complaints such as corruption and severe odors during the collection and transportation process, the government has reclaimed wet waste since 2005. In the future, food waste disposal will be the key to waste management.
도 15에서 참고로 1994년 음식물 쓰레기의 처리 현황을 보면, 매립 97.3%, 소각 1.8%이고, 전체의 0.9%만이 소규모 가축 먹이 및 퇴비 이용 등의 취약한 방법에 의하여 재활용되고 있었으나, 집중적인 음식물 쓰레기 관리 정책으로 매립 비율이 점차 감소하는 대신, 재활용 비율은 계속적으로 증가하여 1998년에는 21.3%의 재활용율을 나타내고 있는 데, 이와 같은 재활용 방법에는 음식물 쓰레기의 퇴비화, 사료화, 지렁이 사육 등의 방법이 있으며, 1998년 현재 전국에 퇴비화 시설 29개소, 사료화 시설 21개소의 공공 시설이 운영되고 있다.Referring to FIG. 15, the treatment status of food waste in 1994 was 97.3% landfill and 1.8% incineration, and only 0.9% of the waste was recycled by vulnerable methods such as small-scale livestock feeding and compost use. Instead of gradually reducing the landfill rate, the recycling rate continued to increase, resulting in a recycling rate of 21.3% in 1998. Such recycling methods include composting, feeding, and earthworm breeding. As of 1998, 29 composting facilities and 21 composting facilities are in operation nationwide.
한편, 음식물 쓰레기의 하수 병합 처리시설은 최근 몇몇 지방 자치단체에서 기존 하수 처리장의 여건에 맞춰 전처리 공정후 소화조 투입, 전처리 및 산발효 공정후 소화조 또는 하수 고도 처리시설 투입 등의 방법으로 시설을 운영 또는 계획하고 있다.On the other hand, the food waste sewage treatment facility has recently been operated by some local governments in accordance with the conditions of the existing sewage treatment plant by adding a digester after the pretreatment process, a digester or an advanced sewage treatment facility after the pretreatment and acid fermentation process. Planning.
그러나, 이와 같은 종래 음식물 쓰레기의 자원화시에는 첫째, 혐오 시설이라는 인식에 따라 시설 인근 주민과의 마찰의 소지가 있고, 둘째, 자원화 시설을 설치할 경우 철저한 오염 방지시설을 구비해야 하므로 인해 처리 비용이 많이 소요되며, 셋째 음식물 쓰레기에 포함된 염분으로 인해 퇴비화 및 사료화에 제약이 되고 있고, 생산된 퇴비 및 사료의 판로 확보가 선결되어야 하는 등의 많은 문제점이 있었다.However, in the conventionalization of such food waste, first, there is a possibility of friction with residents near the facility in accordance with the recognition that it is a hate facility, and second, when the resource facility is installed, a thorough pollution prevention facility must be provided, thus causing a high disposal cost. Third, the salinity contained in the food waste is restricted to composting and feed, and there are many problems such as securing the market for the compost and feed produced.
이러한 면에서 볼 때 지자체 별로 설치되어 있는 하수 처리장 기본 부지를 이용하여 음식물 쓰레기 처리 부산물을 하수 처리장의 수처리 및 슬러지 처리 계통에 유입시켜 하수 처리장 빈부하 해소 및 열원으로서의 메탄 가스를 생산할 수 있는 하수 병합처리가 가장 효과적인 대안으로 제시되고 있는 실정이다.In view of this, the sewage treatment plant, which is installed by local governments, uses food waste treatment by-products into the water treatment and sludge treatment systems of the sewage treatment plant to solve the poor load of sewage treatment plants and to produce methane gas as a heat source. Is suggested as the most effective alternative.
따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 음식물 쓰레기의 이물질 제거와 분쇄를 하는 전처리 공정 및 산발효 공정을 통해 음식물 쓰레기를 완벽하게 처리함과 아울러, 에너지원으로서 효율적인 재활용을 할 수 있도록 하여 음식물 쓰레기의 완벽한 자원화를 달성할 수 있는 음식물 쓰레기의 처리와 재활용 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems, complete processing of food waste through the pre-treatment process and acid fermentation process to remove and crush the foreign matter of the food waste, and can be efficiently recycled as an energy source The purpose of the present invention is to provide a method and apparatus for the disposal and recycling of food waste, which can achieve complete resource recycling of food waste.
본 발명의 다른 목적은 본 공정의 최종 처리 산물인 산발효 유기산을 이용하여 하수의 질소 및 인 처리시에 필요한 외부 탄소원으로 사용하는 것과 유기물 함량이 매우 높은 음식물 쓰레기를 하수 처리장의 소화조로 공급함에 따라 메탄 가스의 증산 효과를 가져올 수 있는 음식물 쓰레기의 처리와 재활용 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to use an acid-fermented organic acid, the final product of this process, as an external carbon source for treating nitrogen and phosphorus in sewage, and to supply food waste having a very high organic content to the digester of a sewage treatment plant. It is to provide a method and apparatus for the treatment and recycling of food waste which can bring about the transpiration effect of methane gas.
도 1은 본 발명의 전체 공정을 나타낸 흐름도1 is a flow chart showing the overall process of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 파봉 및 파쇄 선별기를 나타낸 사시도Figure 2 is a perspective view showing the breaking and crushing sorter according to the present invention
도 3은 본 발명에 따른 원심 분리조를 나타낸 종단면도Figure 3 is a longitudinal sectional view showing a centrifugal separation tank according to the present invention
도 4는 본 발명에 따른 2단 분쇄기를 나타낸 종단면도Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing a two-stage grinder according to the present invention
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 비닐 제거기를 각각 나타낸 측면도 및 종단면도5A and 5B are side and longitudinal cross-sectional views, respectively, showing a vinyl remover according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 싸이클론을 나타낸 종단면도Figure 6 is a longitudinal cross-sectional view showing a cyclone according to the present invention
도 7은 본 발명에 따른 산발효 공정에서 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정을 나타낸 흐름도7 is a flow chart showing the anaerobic digestion process of organic waste in the acid fermentation process according to the present invention
도 8은 본 발명에 따른 가수 분해시 체류 시간별 SCOD/TCOD 전환율을 나타낸 그래프 선도8 is a graph showing the SCOD / TCOD conversion rate by residence time during hydrolysis according to the present invention
도 9는 본 발명에 따른 산생성균과 메탄 생성균의 생장 환경조건을 비교한 비교표9 is a comparison table comparing the growth environmental conditions of acid-producing bacteria and methane-producing bacteria according to the present invention
도 10은 본 발명에 따른 산발효시 체류 시간별 유기산 발생량을 나타낸 그래프 선도10 is a graph showing the amount of organic acid generated by residence time during acid fermentation according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 산발효시의 실험 조건표11 is a table of experimental conditions during acid fermentation according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 실험 단계별 각 성분 변화를 비교하여 나타낸 그래프 선도12 is a graph showing the comparison of each component change in each experimental step according to the present invention
도 13은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 삼성분 특성을 나타낸 표13 is a table showing the characteristics of the sambunbun of food waste according to the present invention
도 14는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 하수 병합 처리에 대한 효과 분석표14 is an effect analysis table for the food waste sewage combined treatment according to the present invention
도 15는 음식물 쓰레기 연도별 처리 현황표15 is a table of processing status according to food waste year
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1; 투입 호퍼 2; 파봉 및 파쇄 선별기One; Input hopper 2; Shredding and Shredding Sorters
21,41,51,61,81; 본체 22; 투입구21,41,51,61,81; Main body 22; Slot
23,42; 모터 24; 회전 드럼23,42; Motor 24; Rotary drum
25; 긁음판 26; 통공25; Scratching plate 26; Through
27; 제 1 배출구 28; 제 2 배출구27; First outlet 28; 2nd outlet
3; 자력 선별기 4; 원심 분리조3; Magnetic separator 4; Centrifuge
43; 교반 로터 44; 챔버43; Stirring rotor 44; chamber
45; 제 1 밸브 46; 제 2 밸브45; First valve 46; Second valve
5; 2단 분쇄기 52; 파쇄날5; Two-stage mill 52; Shredding blade
53; 압하 로울러 6; 비닐 제거기53; Rolling roller 6; Vinyl remover
62; 유입관 63; 제 1 모터62; Inlet tube 63; 1st motor
64; 드럼 65; 핀64; Drum 65; pin
66; 스크랩퍼 67; 제 2 모터66; Scraper 67; 2nd motor
68; 탈수기 69; 배출구68; Dehydrator 69; outlet
7; 저류조 8; 싸이클론7; Storage tank 8; Cyclone
82; 입구관 83; 출구관82; Inlet tube 83; Outlet pipe
84; 정크 박스 9; 가수 분해조84; Junk box 9; Hydrolysis tank
10; 산발효조10; Acid Fermentation Tank
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 투입 호퍼에서 이송된 음식물 쓰레기의 수거 봉투 파봉과 조대 협잡물의 선별 및 조대 음식물을 일정 크기로 파쇄하기 위한 파봉 및 파쇄 선별공정과, 상기 파봉 및 파쇄 선별 공정을 거친 음식물 쓰레기를 자력에 의해 자성 금속류를 선별하기 위한 자력 선별공정과, 상기 자력 선별공정을 통과한 음식물 쓰레기를 고속 회전에 의한 원심력으로 비철 중량물을 분리하기 위한 원심 분리공정과, 상기 원심 분리공정을 거친 음식물 쓰레기를 후속 가수 분해 및 산발효 효율의 상승을 위해 적정 입도로 분쇄하기 위한 2단 분쇄공정과, 상기 파봉 및 파쇄 선별공정과 원심 분리공정에서 제거되지 않은 미세한 비닐 조각류를 제거하기 위한 비닐 제거공정과, 상기 비닐 제거공정을 통과하여 저류조로 투입된 음식물 쓰레기중에 혼입되어 있는 미세 중량물을 원심력과 비중차에 의해 제거하기 위한 싸이클론 공정과, 상기 전처리 공정을 완료하여 전처리된 음식물 쓰레기를 가수 분해 및 산발효하기 위한 산발효 공정을 진행하도록 된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 처리와 재활용 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the sacking and shredding screening process for crushing the collection bag of the food waste transported from the input hopper and coarse contaminants and crushing the coarse food to a certain size, and the crushing and A magnetic screening process for sorting magnetic metals by a magnetic force of the food wastes subjected to the shredding screening process, and a centrifugal separation process for separating non-ferrous weights by centrifugal force by high-speed rotation of the food wastes passing the magnetic screening process; A two-stage grinding process for grinding food waste that has been subjected to centrifugation to an appropriate particle size for subsequent hydrolysis and an increase in acid fermentation efficiency, and fine vinyl pieces not removed in the shredding and shredding and centrifugation processes. After the vinyl removal process for removal and the vinyl removal process, and put into the storage tank Cyclone process for removing fine weights mixed in food waste by centrifugal force and specific gravity difference, and acid fermentation process for hydrolysis and acid fermentation of pretreated food waste by completing the pretreatment process. There is provided a method of treating and recycling food waste.
또한, 상기 음식물 쓰레기의 전처리 공정후, 하수 처리장 소화조로 연계하는 공정을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.In addition, after the food waste pretreatment step, characterized in that it comprises a step of connecting to the sewage treatment plant digester.
그리고, 상기 전처리 공정을 완료하여 전처리된 음식물 쓰레기를 가수 분해 및 산발효한 다음, 하수 고도 처리시 외부 탄소원으로 이용하는 공정을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Then, the pretreatment process is completed to hydrolyze and acid ferment the pretreated food waste, and characterized in that it comprises a step of using as an external carbon source during the advanced sewage treatment.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 음식물 쓰레기의 전처리 공정을 진행하기 위해 상단 및 하단에 각각 유입관 및 배출구가 구비되는 본체와, 상기 본체의 내부에 장착되어 유입관을 통해 투입된 음식물 쓰레기에 포함된 비닐 조각 및 섬유질을 제거하기 위한 복수개의 핀이 외주면에 설치되는 드럼과, 상기 본체의 일측에 장착되어 드럼을 회전시키는 동력을 발생시키기 위한 제 1 모터와, 상기 드럼의 일측에 설치되어 드럼과 같은 방향으로 회전하여 복수개의 핀에 걸린 이물질을 분리시키기 위한 스크래퍼와, 상기 본체 내의 하부에 장착되어 스크랩퍼에 의해 분리되어 유입된 이물질을 탈수시키기 위해 회전하는 탈수기와, 상기 본체의 타측에 설치되어 탈수기를 회전시키는 동력을 발생시키기 위한 제 2 모터로 구성된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 처리와 재활용 장치가 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the main body is provided with an inlet pipe and an outlet at the top and bottom, respectively, in order to proceed with the pretreatment process of food waste, the inlet pipe is mounted inside the main body A drum having a plurality of pins disposed on an outer circumferential surface thereof to remove the pieces of vinyl and fibers contained in the food waste introduced through the waste, a first motor mounted on one side of the main body to generate power for rotating the drum, and the drum A scraper installed at one side of the drum to rotate in the same direction as the drum to separate foreign substances caught in the plurality of pins, and a dehydrator rotating at a lower portion of the main body to dewater the foreign substances introduced and separated by the scraper; A second motor installed on the other side of the main body to generate power for rotating the dehydrator Processing and recycling of food waste apparatus wherein is provided.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention for achieving the above object will be described in detail.
도 1은 본 발명의 전체 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 파봉 및 파쇄 선별기를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 원심 분리조를 나타낸 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 2단 분쇄기를 나타낸 종단면도이며, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 비닐 제거기를 각각 나타낸 측면도 및 종단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 싸이클론을 나타낸 종단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 산발효 공정에서 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 8은 본 발명에 따른 가수 분해시 체류 시간별 SCOD/TCOD 전환율을 나타낸 그래프 선도이며, 도 9는 본 발명에 따른 산생성균과 메탄 생성균의 생장 환경조건을 비교한 비교표이다.1 is a flow chart showing the overall process of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a crushing and crushing separator according to the present invention, Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing a centrifugal separation tank according to the present invention, Figure 4 is the present invention 5 is a longitudinal cross-sectional view showing a two-stage shredder according to the present invention, Figures 5a and 5b is a side view and a longitudinal cross-sectional view showing a vinyl remover according to the present invention, Figure 6 is a longitudinal cross-sectional view showing a cyclone according to the present invention, Figure 7 8 is a flowchart showing the anaerobic digestion process of organic wastes in an acid fermentation process according to the present invention, and FIG. 8 is a graph showing the conversion rate of SCOD / TCOD by residence time during hydrolysis according to the present invention, and FIG. 9 is an acid producing bacterium according to the present invention. This is a comparison table comparing the environmental conditions for growth of methane-producing bacteria.
또한, 도 10은 본 발명에 따른 산발효시 체류 시간별 유기산 발생량을 나타낸 그래프 선도이고, 도 11은 본 발명에 따른 산발효시의 실험 조건표이며, 도 12는 본 발명에 따른 실험 단계별 각 성분 변화를 비교하여 나타낸 그래프 선도이고, 도 13은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 삼성분 특성을 나타낸 표이며, 도 14는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 하수 병합 처리에 대한 효과 분석표이다.In addition, Figure 10 is a graph showing the amount of organic acid generated by residence time during acid fermentation according to the present invention, Figure 11 is a table of experimental conditions at the time of acid fermentation according to the present invention, Figure 12 shows the change of each component in each experimental step FIG. 13 is a graph showing comparison characteristics of food waste according to the present invention, and FIG. 14 is an effect analysis table for food waste sewage combined treatment according to the present invention.
본 발명은 크게 5단계의 단위 공정을 통해 음식물 쓰레기에 포함된 이물질을 제거하고 5㎜ 이하의 적정 크기로 분쇄하여 주는 전처리 공정과, 상기 전처리된 음식물 쓰레기를 가수 분해 및 산발효하여 하수 처리장의 고도 처리시설(질소/인 제거시설) 및 소화조로 연계할 수 있는 산발효 공정을 순차적으로 진행하게 된다.The present invention is a pre-treatment process to remove the foreign matter contained in the food waste through a five-step unit process and crushed to a suitable size of 5 mm or less, and the hydrolysis and acid fermentation of the pre-treated food waste in the advanced sewage treatment plant The acid fermentation process that can be linked to the treatment facility (nitrogen / phosphorus removal facility) and the digester will be carried out sequentially.
먼저, 상기 전처리 공정을 단계별로 설명하면 다음과 같다.First, the pre-processing step will be described as follows.
도 1에 도시한 투입 호퍼(1)에서 이송된 음식물 쓰레기는 도 2에 도시한 파봉 및 파쇄 선별기(2)의 본체(21) 상부에 형성된 투입구(22)로 투입되고, 모터(23)의 구동에 의해 본체(21) 내부의 회전 드럼(24)과 그 내부에 톱날 형상의 긁음판(25)이 서로 동일한 방향으로 회전하면서 우선적으로 비닐 봉투를 파봉하며, 상기 회전 드럼(24)과 긁음판(25)의 회전수 차이로 인한 전단력을 이용하여 음식물 쓰레기와 종이류 등을 선택적으로 파쇄, 선별하여 상기 회전 드럼(24)에 형성된 약 30∼60㎜ 정도의 복수개 통공(26)을 통해 분리시킨 후, 상기 본체(21) 하부의 제 1 배출구(27)에 연계된 콘베이어 벨트 라인을 통해 후단 공정으로 이송된다.The food waste conveyed from the input hopper 1 shown in FIG. 1 is introduced into the input port 22 formed above the main body 21 of the shredding and shredding sorter 2 shown in FIG. 2, and the motor 23 is driven. By rotating the rotary drum 24 in the main body 21 and the saw blade-shaped scraping plate 25 therein, the plastic bag is first broken, while the rotary drum 24 and the scraping plate ( By selectively shearing and sorting food waste and papers using the shear force due to the difference in the number of revolutions of 25) through the plurality of through holes 26 of about 30 to 60 mm formed in the rotary drum 24, The conveyor belt line connected to the first outlet 27 under the main body 21 is transferred to the rear end process.
그 다음, 상기 회전 드럼(24)의 복수개 통공(26)을 통해 선별된 비닐, 플라스틱, 고무, 섬유, 금속, 큰 건전지 등의 조대 협잡물은 상기 본체(21) 하부의 제 2 배출구(28)를 통해 이물질로 분리되어 협잡물 저장호퍼에 저장된 후 장외로 반출된다.Then, coarse contaminants, such as vinyl, plastic, rubber, fiber, metal, and large batteries, selected through the plurality of through holes 26 of the rotary drum 24, may open the second outlet 28 under the main body 21. It is separated into foreign matter and stored in the hopper for storage of impurities, and then taken out of the market.
상기 파봉 및 파쇄 선별기(2)의 기능적인 특징은 비닐 봉투, 종이 봉투 등의 수거 봉투를 파쇄하여 그 안의 내용물을 배출시키며, 크기가 큰 비닐 봉투 등 협잡물의 선별 및 조대 쓰레기의 파쇄를 단일 공정에서 소동력으로 처리할 수 있는 것이다.The functional features of the shredding and shredding sorter (2) is to crush the collection bags, such as plastic bags, paper bags, and discharge the contents therein, and to sort the contaminants such as large plastic bags and shredding coarse waste in a single process It can be dealt with by the force.
그 후, 상기 파봉 및 파쇄 선별기(2)를 거친 음식물 쓰레기는 선행 공정인파봉 및 파쇄 선별기(2)와 원심 분리조(4) 사이의 콘베이어 벨트 라인에 설치된 자력 선별기(3)로 공급되는 데, 이 자력 선별기(3)는 상기 파봉 및 파쇄 선별기(2)에서 완전히 제거되지 않은 철재류중 병뚜껑, 철편 금속류 등의 자성 금속류를 자력의 세기 조정이 가능한 강력한 전자석인 강자성체(2000∼2500 Gauss)를 이용하여 제거하고, 제거된 철재류는 철재 중량물 탱크에 저장된 다음 장외로 반출된다.Thereafter, the food waste which has passed through the crushing and crushing sorting machine 2 is supplied to the magnetic sorting machine 3 installed in the conveyor belt line between the preceding process, the crushing and crushing sorting machine 2 and the centrifugal separation tank 4, This magnetic separator (3) uses a ferromagnetic material (2000 to 2500 Gauss), which is a powerful electromagnet capable of adjusting the magnetic strength of magnetic metals, such as bottle caps and iron metals, among iron materials that are not completely removed from the crushing and crushing separators (2). The removed steels are stored in steel weight tanks and then taken out of the market.
그 후, 상기 자력 선별기(3)를 통과한 음식물 쓰레기는 도 3에 도시한 원심 분리조(4)의 본체(41) 내부로 투입되고, 투입된 음식물 쓰레기는 이 본체(41) 내의 하부에 설치되어 모터(42)의 구동에 의해 회전하는 교반 로터(43)의 고속 회전시 발생하는 원심력에 의해서 무거운 중량물은 상기 본체(41) 하단의 챔버(44) 내부로 유입되며, 분리된 중량물은 이 챔버(44)의 중앙 및 하단부에 설치된 제 1,2 밸브(45)(46)를 이용하여 배출하게 되는 데, 이 제 1 밸브(45)는 차단시키고, 제 2 밸브(46)를 개방하여 밖으로 배출시키며, 분리 중량물의 양에 따라 상기 제 1,2 밸브(45)(46)의 작동 빈도를 조절하게 된다.Thereafter, the food waste that has passed through the magnetic separator 3 is introduced into the main body 41 of the centrifugal separation tank 4 shown in FIG. 3, and the introduced food waste is installed in the lower portion of the main body 41. Due to the centrifugal force generated during the high-speed rotation of the stirring rotor 43 that is rotated by the driving of the motor 42, heavy heavy materials are introduced into the chamber 44 at the bottom of the main body 41, and the separated heavy materials are transferred to the chamber ( The first and second valves 45 and 46 installed at the center and the lower end of 44 are discharged, and the first valve 45 is shut off, and the second valve 46 is opened and discharged outward. The frequency of operation of the first and second valves 45 and 46 is adjusted according to the amount of the separated weight.
그 다음, 상기 원심 분리조(4)를 거친 음식물 쓰레기는 도 4에 도시한 2단 분쇄기(5)의 내부로 투입되는 데, 이 2단 분쇄기(5)는 후단 가수 분해 및 산발효 효율의 상승을 위해 음식물 쓰레기를 약 5㎜의 적정 입도로 분쇄하여 준다.Then, the food waste that has passed through the centrifugal separation tank 4 is introduced into the two-stage grinder 5 shown in FIG. 4, and the two-stage grinder 5 increases post-stage hydrolysis and acid fermentation efficiency. To crush the food waste to an appropriate particle size of about 5㎜.
즉, 상기 2단 분쇄기(5)는 본체(51) 내의 상,하부에 파쇄날(52)과 압하 로울러(53)가 설치되어 상기 본체(51)의 상부로 투입된 음식물 쓰레기는 상기 파쇄날(52)의 양면 회전에 따라 조대한 입자가 1차로 파쇄된 후, 하부의 압하 로울러(53)를 통과하면서 완전하게 분쇄되고, 파쇄는 상기 파쇄날(52)의 양면 회전에의해 각각 파쇄되며, 대형 음식물 쓰레기는 파쇄날(52)의 홈에서 물려 투입되고, 상기 파쇄날(52)과 압하 로울러(53)의 사이에 필요시 수분을 살수하도록 하므로써 분쇄 효율을 높일 수 있으며, 파쇄와 분쇄 입경은 각각 파쇄 15㎜ 이하, 분쇄 5㎜ 이하가 된다.That is, the two-stage grinder 5 has a shredding blade 52 and a pressing roller 53 installed at the top and bottom of the main body 51 so that the food waste put into the upper portion of the main body 51 is the shredding blade 52. After the coarse particles are first crushed by both sides of rotation), they are completely crushed while passing through the lower pressing roller 53, and the crushing is crushed by the two sides rotation of the crushing blade 52, respectively. Garbage is fed into the groove of the crushing blade 52, the water can be squeezed between the crushing blade 52 and the pressure reduction roller 53, if necessary to increase the grinding efficiency, the crushing and grinding particle diameter is shredded, respectively It is 15 mm or less and grinding | pulverization 5 mm or less.
그 다음, 상기 2단 분쇄기(5)를 통과한 음식물 쓰레기는 도 5a 및 도 5b에 도시한 비닐 제거기(6)로 투입되는 데, 이 비닐 제거기(6)는 상기 파봉 및 파쇄 선별기(2)와 원심 분리조(4)에서 제거되지 않은 작은 비닐 조각류 등을 제거하기 위한 설비로서, 상기 2단 분쇄기(5)와 저류조(7)의 사이에 설치된다.Then, the food waste which has passed through the two-stage grinder 5 is introduced into the vinyl remover 6 shown in Figs. 5A and 5B, which vinyl remover 6 and the shredder and shred sorter 2 It is a facility for removing small pieces of vinyl or the like which have not been removed from the centrifugal separation tank 4, and is provided between the two-stage grinder 5 and the storage tank 7.
즉, 상기 비닐 제거기(5)의 본체(61) 상부에 설치된 복수개의 유입관(62)을 통해 투입된 음식물 쓰레기는 낙하되면서 음식물 쓰레기에 포함된 비닐 조각 및 섬유질이 상기 본체(61) 내부에 장착되어 제 1 모터(63)의 구동에 의해 회전하는 드럼(64)의 외주면에 설치된 복수개의 핀(65)에 박혀 제거된다.That is, the food waste introduced through the plurality of inflow pipes 62 installed on the main body 61 of the vinyl remover 5 is dropped and the vinyl pieces and fibers contained in the food waste are mounted inside the main body 61. Driven by the first motor 63, the plurality of pins 65 are attached to and removed from the outer circumferential surface of the drum 64 to be rotated.
이와 동시에, 상기 복수개의 핀(65)에 걸린 이물질은 상기 드럼(64)의 일측에 설치되어 드럼(64)과 같은 방향으로 회전하는 스크래퍼(Scraper)(66)에 의해 분리됨과 동시에, 상기 본체(61) 내의 하부에 장착되어 제 2 모터(67)의 구동에 의해 회전하는 탈수기(68)로 유입되어 탈수되고, 탈수된 이물질은 콘베이어를 통해 외부로 반출되며, 탈수액은 상기 본체(61)의 하단에 형성된 배출구(69)를 통해 상기 저류조(7)로 투입된다.At the same time, foreign substances caught by the plurality of pins 65 are separated by a scraper 66 installed at one side of the drum 64 and rotating in the same direction as the drum 64. 61 is introduced into the lower part in the inside of the dehydrator 68 is rotated by the drive of the second motor 67 is dewatered, dehydrated foreign matter is carried out to the outside through a conveyor, the dehydration liquid of the main body 61 It is introduced into the storage tank (7) through the discharge port 69 formed at the lower end.
그 후, 상기 저류조(7)로 투입된 음식물 쓰레기는 후속 공정인 가수 분해 및 산발효 공정을 진행하기 위해 이송되는 데, 이때 상기 저류조(7)에 투입된 음식물쓰레기중에 혼입되어 있는 모래, 조개 껍질, 달걀 껍질 등의 미세 중량물을 원심력을 이용하여 제거하기 위해 저류조(7)의 일측에 도 6에 도시한 싸이클론(8)이 설치된다.Thereafter, the food waste introduced into the storage tank 7 is transported in order to proceed with the hydrolysis and acid fermentation process, which is a subsequent process, in which sand, shells, and eggs are mixed in the food waste introduced into the storage tank 7. The cyclone 8 shown in FIG. 6 is installed on one side of the storage tank 7 to remove fine weights such as shells using centrifugal force.
상기 싸이클론(8)의 본체(81) 상부 일측에 형성된 입구관(82)을 통해 2∼3 ㎏/㎠ 의 압력으로 투입된 음식물 쓰레기는 상기 본체(81)의 내부에서 선회하면서 점차 아래로 내려가다가 본체(81) 내부의 중앙부에서 조절수(Balance Water)를 만나 평형을 이루게 되고, 상기 본체(81) 내의 중앙 통로를 거꾸로 거슬러 올라가 본체(81) 상단의 출구관(83)을 통해 배출되며, 음식물 쓰레기는 평형을 이루는 지점에서 약간 희석되고, 미세 중량물은 음식물 쓰레기에서 분리되어 상기 본체(81) 하부의 정크 박스(84)로 유입된 후 배출하게 된다.Food waste introduced at a pressure of 2 to 3 kg / cm 2 through an inlet pipe 82 formed on one side of the main body 81 of the cyclone 8 gradually descends while turning inside the main body 81. Meeting the balance water at the central portion inside the main body (81) to achieve an equilibrium, and upstream of the central passage in the main body (81) is discharged through the outlet pipe (83) on the top of the main body (81), The waste is slightly diluted at the point of equilibrium, and the fine weight is separated from the food waste and flows into the junk box 84 below the main body 81 and then discharged.
한편, 상기한 전처리 공정을 완료한 후에는 산발효 공정을 진행하게 되는 데, 산발효 공정을 설명하기 전에 도 7을 참고로 산발효 공정에서 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정을 설명하면 다음과 같다.On the other hand, after the above-mentioned pretreatment process is completed, the acid fermentation process is carried out. Before explaining the acid fermentation process, the anaerobic digestion process of the organic waste in the acid fermentation process will be described with reference to FIG.
상기한 유기성 폐기물의 혐기성 반응은 탄수화물, 지방, 단백질 등의 고분자 유기물이 산생성균이라 통칭하여 불리는 발효균이나, 혐기성 산화균에 의해 단당류로 가수 분해되고, butyric acid, 수소, 이산화탄소 등으로 전환되며, 메탄균은 이들을 이용하여 메탄과 이산화탄소와 같은 최종 생성물을 생산한다.The anaerobic reaction of the organic waste is hydrolyzed into monosaccharides by fermentation bacteria or anaerobic oxidizing bacteria, which are commonly referred to as acid-producing bacteria such as carbohydrates, fats, and proteins, and are converted into butyric acid, hydrogen, carbon dioxide, etc. The bacteria use them to produce end products such as methane and carbon dioxide.
본 발명에서는 메탄 생성이 이루어지기 전에 하수 처리장과 연계하므로써 생성된 휘발성 유기산(VFA; Volatile fatty acid - butyric acid, propionic acid, acetic acid 등)을 하수 고도 처리시(질소/인) 외부 탄소원으로 이용할 수 있도록공정을 구성하였으며, 가수 분해 및 유기산 생성은 단일 반응조 또는 별도의 반응조에서 분리 시행할 수 있으나, 본 발명에서는 알카리 가수 분해조(9)와 산발효조(10)로 구분하여 최적의 조건에서 유기물질의 유기산 전환이 이루어지도록 유도하게 된다.In the present invention, the volatile organic acid (VFA; Volatile fatty acid-butyric acid, propionic acid, acetic acid, etc.) generated by linking with a sewage treatment plant before methane production can be used as an external carbon source for advanced sewage treatment (nitrogen / phosphorus). The hydrolysis and organic acid production can be carried out separately in a single reaction tank or in a separate reaction tank, but in the present invention, the organic material is separated into an alkaline hydrolysis tank (9) and an acid fermentation tank (10) under optimum conditions. Will lead to the conversion of the organic acid.
즉, 상기 가수 분해조(9)에서는 알카리 가수 분해를 통해 고분자 유기물의 용존성 유기물 전환율을 향상시킬 수 있고, 도 8에 도시한 바와 같이 액성 가성소다 180 meq/L 투입, 35℃ 중온 조건에서 초기 음식물 쓰레기 SCOD/TCOD 비 33%에서 18시간 경과후 60% 내외로 증가하는 효과를 확인할 수 있는 데, 이때 상기 SCOD/TCOD 전환율은 가수 분해시의 효율 지표로서 전체 유기물(TCOD)량중 용존성 유기물(SCOD)량을 나타내며, 가수 분해를 통해 용존성 유기물 함량이 증가하므로써 후단 산발효조(10)의 산발효 효율을 증가시킬 수 있게 된다.That is, in the hydrolysis tank 9, it is possible to improve the dissolved organic matter conversion rate of the polymer organic material through alkali hydrolysis, and as shown in FIG. 8, 180 meq / L of liquid caustic soda is initially added at 35 ° C. In the food waste SCOD / TCOD ratio of 33%, it can be seen that the effect of increasing to about 60% after 18 hours, wherein the SCOD / TCOD conversion rate is an indicator of the efficiency of hydrolysis, the dissolved organic matter (TCOD) of the total organic matter (TCOD) SCOD) amount, and by increasing the dissolved organic matter content through hydrolysis, it is possible to increase the acid fermentation efficiency of the rear end acid fermentation tank (10).
그 다음, 상기 산발효조(10)에서는 유기산 생성균의 활동으로 급속한 유기산 생성이 이루어지며, 메탄 발효를 억제하기 위하여 산생성균이 우세하게 생장할 수 있는 환경을 조성하게 되는 데, 도 9는 산생성균과 메탄 생성균의 생장 환경조건을 비교한 것으로, 본 발명에서는 산발효 기간(가수 분해 포함) 2일 내외, 반응조 내부의 온도계와 가온 설비의 연동 조건, 반응조 내부의 ph meter와 약품 주입설비의 연동 운전을 통해, 메탄 생성균의 성장을 억제하고 산생성균을 우점종화시키며, 적정 pH를 유지함으로써, 유기산 생성을 극대화시킬 수 있어서 본 발명의 목적중 하나인 하수 고도 처리시 외부 탄소원의 역할을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.Then, the acid fermentation tank 10 is a rapid organic acid is produced by the activity of the organic acid producing bacteria, in order to suppress the methane fermentation to create an environment in which the acid producing bacteria can dominantly grow, Figure 9 Compared to the growth environmental conditions of methane-producing bacteria, in the present invention, within two days of acid fermentation period (including hydrolysis), the interlocking conditions of the thermometer and the heating equipment in the reactor, the interlocking operation of the ph meter and the chemical injection equipment in the reactor By suppressing the growth of methane-producing bacteria, predominantly producing acid-producing bacteria, and maintaining an appropriate pH, it is possible to maximize the generation of organic acids, so that the role of an external carbon source in the treatment of sewage is one of the objectives of the present invention. Will be.
한편, 도 10은 본 발명에 따른 산발효시 체류 시간별 유기산 발생량을 나타낸 그래프 선도로서, 35℃ 중온 조건에서 운전되는 산발효산물의 유기산 농도를 체류 시간에 따라 측정한 값으로, 21시간 알카리 가수 분해후 18∼30 시간 산발효 결과 10,000∼15,000 mg/L의 안정적인 고농도 휘발성 유기산 농도를 얻을 수 있게 된다.On the other hand, Figure 10 is a graph showing the amount of organic acid generated by residence time during acid fermentation according to the present invention, the organic acid concentration of the acid fermentation product operated at 35 ℃ medium temperature conditions measured according to the residence time, alkaline hydrolysis for 21 hours After 18 to 30 hours of acid fermentation, stable high volatile organic acid concentrations of 10,000 to 15,000 mg / L can be obtained.
또한, 본 발명에 적용된 전처리 공정으로 운영중인 음식물 쓰레기 처리 설비에서 전처리된 음식물 쓰레기를 본 발명에 적용된 조건으로 알카리 가수 분해 및 산발효한 실험 내용은 도 11과 같으며, 도 12는 본 발명에 따른 실험 단계별 각 성분 변화를 비교하여 나타낸 그래프 선도로서, 전처리된 음식물 쓰레기의 전체 고형물중 유기물의 비율을 나타내는 지표인 VS/TS(VS; Volatile Solids, TS; Total Solids)는 0.838로 유기물이 차지하는 비율은 높으나, SCOD/TCOD는 0.334로 후단 하수 고도 처리 및 소화조 시설로 유입하기 위해서는 용존성 유기물의 증가 및 VFA으로의 전환 공정이 요구된다.In addition, the content of the alkaline hydrolysis and acid fermentation of the food waste pretreated in the food waste treatment facility operating in the pretreatment process applied to the present invention under the conditions applied to the present invention is as shown in FIG. 11, and FIG. 12 is according to the present invention. As a graph showing the change of each component in each experiment, VS / TS (VS; Volatile Solids, TS; Total Solids), which is an indicator of the ratio of organic matter in total solids of pretreated food waste, was 0.838, and the proportion of organic matter was High, but the SCOD / TCOD is 0.334, which requires the increase of dissolved organic matter and conversion to VFA in order to enter the downstream sewage treatment and digester facilities.
또한, 상기 가수 분해 및 산발효후, SCOD/TCOD는 초기 0.334에서 0.693으로, VFA는 초기 1,832 mg/L에서 10,250 mg/L로 각각 증가하였으며, 유입 VS 대비 VFA 생성량은 평균 0.156 mgVFA/mgVS로 측정되었는 데, 상기 VFA/VS는 유입 유기물(VS)에 대한 휘발성 유기산(VFA) 생산량을 나타내는 지표로서, 실험 결과 평균 유입 VS 농도 65,800 mg/L, 산발효후 평균 VFA 생성농도 10,250 mg/L로서 VFA/VS는 평균 0.156 mgVFA/mgVS를 나타내게 된다.In addition, after the hydrolysis and acid fermentation, SCOD / TCOD was increased from 0.334 to 0.693, VFA was increased from the initial 1,832 mg / L to 10,250 mg / L, respectively, VFA production compared to the inflow VS was measured as the average 0.156 mgVFA / mgVS The VFA / VS is an indicator of the production of volatile organic acids (VFA) for the influent organic matter (VS), the experimental results show that the average influent VS concentration 65,800 mg / L, the average VFA production concentration 10,250 mg / L after acid fermentation / VS will represent an average of 0.156 mgVFA / mgVS.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 음식물 쓰레기의 이물질 제거와 분쇄를 하는 전처리 공정 및 산발효 공정을 통해 폐기물로서의 음식물 쓰레기를 완벽하게 처리함과 아울러, 에너지원으로서 효율적인 재활용을 할 수 있으므로써 음식물 쓰레기의 완벽한 자원화를 달성할 수 있으며, 특히 본 공정의 최종 처리 산물인 산발효 유기산은 하수의 질소 및 인 처리시에 필요한 외부 탄소원으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 하수 처리장의 소화조로 공급시 유기물의 함량이 매우 높음에 따른 메탄 가스의 증산 효과를 가져올 수 있는 등의 많은 장점이 구비된 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention provides a food waste by completely treating food waste as waste through a pretreatment process and an acid fermentation process that removes and grinds foreign matters of food waste and efficiently recycles it as an energy source. It is possible to achieve complete recycling of waste, and especially the acid-fermented organic acid, the final product of this process, can be used as an external carbon source for the treatment of nitrogen and phosphorus in sewage, as well as the content of organic matter when fed to the digester of sewage treatment plants. This is a very useful invention with many advantages, such as to bring about the transpiration effect of the methane gas according to the very high.
먼저, 산발효 유기산의 하수 고도 처리시 외부 탄소원 역할을 통한 자원화 효과를 보다 구체적으로 설명하면, 하수 고도 처리시 질소 제거의 메카니즘은 다음과 같다.First, when the acidification effect of the acid-fermented organic acid to more specifically explain the effect of the resource through the role of the external carbon source, the mechanism of nitrogen removal during the advanced sewage treatment is as follows.
질산화과정: NH3+ 2O2→ NO3 -+ H2O + H+---------------- (1)Nitrification process: NH 3 + 2O 2 → NO 3 - + H 2 O + H + ---------------- (1)
탈질화과정: 2NO3 -+ 유기물질 → N2↑ + CO2+ H2O -------- (2)Denitration process: 2NO 3 - + organic substance → N 2 ↑ + CO 2 + H 2 O -------- (2)
상기 식(1)에서와 같이 하수중에 포함된 암모니아성 질소(NH3-N)는 산소가 공급되는 호기 조건에서 질산화 미생물(Nitrosomonas, Nitrobactor 등)에 의하여 산화되어 질산성 질소(NO3 -- N)로 전환되고, 식(2)에서와 같이 외부 산소가 공급되지 않는 무산소 조건에서 질산성 질소(NO3 -- N)내의 결합 산소로 호흡하며, 하수에 포함된 유기 물질을 영양원으로 이용하여 질산성 질소에서 질소 가스(N2)로의 전환이 이루어지는 탈질화 과정이 진행된다.The expression of ammonium nitrogen contained in the wastewater, as shown in (1) (NH 3 -N) is oxidized by nitrifying micro-organisms (Nitrosomonas, Nitrobactor etc.) under aerobic conditions in which oxygen is supplied to the nitrate nitrogen (NO 3 - - N ) it is switched to, the nitrate nitrogen in the oxygen free conditions, external oxygen is not supplied, as shown in equation (2) (nO 3 - - N) , and respiration to combine oxygen in, be used as nutrient sources to the organic matter contained in wastewater A denitrification process is carried out in which the conversion of acidic nitrogen to nitrogen gas (N 2 ) takes place.
그러나, 상기 탈질화 과정에 필요한 유기 물질이 충분하지 않을 경우 탈질 효과는 현저히 감소하는 데, 국내 하수성상은 전형적인 빈부하 현상, 즉 저 유기물질의 유입으로 인해 아세트산 또는 메탄올 형태의 유기 물질(외부 탄소원)을 인위적으로 공급해야 하는 실정이다. 음식물 쓰레기를 산발효하여 하수 고도 처리시 외부 탄소원으로 이용가능한 휘발성 유기산 생산량을 검토한 결과 음식물 쓰레기 1톤당 약 20.6 ㎏에 해당하는 휘발성 유기산이 생산되는 것으로 산정되었다.However, when there is not enough organic material for the denitrification process, the denitrification effect is remarkably reduced. Domestic sewage phase has a typical poor load phenomenon, that is, organic materials in the form of acetic acid or methanol (external carbon source) due to the inflow of low organic materials. ) Must be artificially supplied. As a result of the acid fermentation of food wastes and the production of volatile organic acids available as an external carbon source for advanced sewage treatment, it was estimated that about 20.6 kg of volatile organic acids were produced per ton of food wastes.
이때, 132,000 mgVS/L ×0.156 mgVFA/mgVS ×10-3= 20.6 kgVFA/톤132,000 mgVS / L x 0.156 mgVFA / mgVS x10 -3 = 20.6 kgVFA / ton
음식물 쓰레기의 지역별/계절별 성상 변화를 고려하여 가연분(VS)은 도 13의 최저치(13.2% → 132,000 mg)를 적용한 것이다.In consideration of regional / seasonal change of food waste, the burnable fraction (VS) is the lowest value (13.2% → 132,000 mg) of FIG. 13.
또한, 일일 100톤의 음식물 쓰레기를 처리하는 하수 병합 처리장의 경우 년간 하수 고도 처리에 필요한 메탄올 대치 효과는 다음과 같다.In addition, the combined sewage treatment plant that handles 100 tons of food waste per day has the following effects of methanol replacement for annual sewage treatment.
20.6 kg as Methanol/ton × 100ton/d ×360d/y ÷ 100020.6 kg as Methanol / ton × 100ton / d × 360d / y ÷ 1000
= 741.6 ton as Methanol / year ----------------- (3)= 741.6 ton as Methanol / year ----------------- (3)
다음으로 산발효된 음식물 쓰레기가 기존 하수 처리장 소화조로 유입시 메탄 가스 증산에 따른 자원화 효과를 살펴본다. 본 발명에서 상술한 바와 같이 혐기성 분해 과정에서 유기 물질의 최종산물은 열원으로 사용가능한 메탄 가스 그리고 이산화탄소의 형태이다. 산발효된 음식물 쓰레기에 포함된 유기 물질은 기존 하수 처리장 소화조에서 산생성 단계와 메탄 생성 단계를 거쳐 메탄으로 전환되며, 일일100톤의 음식물 쓰레기를 처리하는 하수 병합 처리장의 경우 년간 메탄 생산량은 다음과 같다.Next, when acid-fermented food waste flows into the existing sewage treatment plant digestion tanks, the effect of recycling of methane gas will be examined. As described above in the present invention, the final product of the organic material in the anaerobic decomposition process is in the form of methane gas and carbon dioxide which can be used as a heat source. Organic matter contained in acid-fermented food waste is converted to methane through acid production and methane production in the existing sewage treatment plant digestion system. same.
132 kgVS/ton × (1-0.35) ×0.25 m3CH4/kgVS ×100 ton/d ×360d/year132 kgVS / ton × (1-0.35) × 0.25 m 3 CH 4 / kgVS × 100 ton / d × 360d / year
= 772,200 m3CH4/year= 772,200 m 3 CH 4 / year
이때, 상기 소화조로 유입되는 VS 농도는 가수 분해/산발효시 고형물감량 35%를 적용하였고, 단위 고형물당 CH4가스 발생량은 하수도 시설 기준 및 하수 처리장 소화조에 적용되는 일반적인 기준을 참조로 선정한 것이다.At this time, the VS concentration introduced into the digester was applied to reduce the solids loss 35% during hydrolysis / acid fermentation, and the amount of CH 4 gas generated per unit solids is selected by reference to the sewage facility standards and the general standards applied to the sewage treatment plant digesters.
또한, 도 14는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 하수 병합 처리(100톤/일 처리 기준)에 대한 효과 분석표로서, 음식물 쓰레기의 하수 병합 처리에 따른 연간 외부 탄소원 및 메탄 생산량을 각각 메탄올과 LNG로 환산했을 경우 매우 큰 경제적인 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.In addition, Figure 14 is an analysis table of the food waste sewage combined treatment (100 tons / day treatment standard) according to the present invention, the annual external carbon source and methane production according to the combined sewage treatment of food waste was converted into methanol and LNG, respectively It can be seen that a very large economic effect can be obtained.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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