KR100851898B1

KR100851898B1 - 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율 개선방법

Info

Publication number: KR100851898B1
Application number: KR20080011129A
Authority: KR
Inventors: 김동일; 이상범
Original assignee: (주)서희건설
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2008-08-13

Abstract

본 발명은 생분해성 유기성폐기물(음식물류 폐기물, 축분, 슬러지류 등)을 재료로 하여 혐기 발효시키는 건식 혐기성 소화공법에 있어서 유기성폐기물의 소화효율을 개선하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특히 건식혐기성반응에 있어서 혐기성반응조 내에 고형물의 농도(TS; Total Solid 총고형물량)를 증가시켜 주기 위하여 투입되는 유기성폐기물에 소화처리가 완료된 일정량의 고형물을 탈수한 후에 고형물을 반응조 내부로 순환시켜 TS농도를 유지시켜 교반이 원활하게 이루어지도록 하여 혐기성 미생물이 균일하게 증식, 균일한 소화가 이루어져 전반적인 소화효율을 증대시켜 줄 수 있도록 유기물을 혐기성미생물의 혐기발효를 이용하여 소화처리함으로써 바이오가스와 퇴비로 전환하도록 된 건식 혐기성 소화공법에 있어서; 상기한 혐기발효반응기에 투입되는 유기성폐기물이 혐기발효된 후에 발생되는 소화된 고형물을 응집, 탈수에 의하여 탈수고형물과 액상으로 분리하여 탈수고형물을 투입되는 유기성폐기물과 혼합하여 반응조에 투입, 혐기발효반응기내의 총고형물의 TS(Total Solid)농도를 18%이상으로 유지할 수 있도록 하여 소화조효율을 개선하고, 이러한 조건하에서 혼합이 가능한 폐식용유를 미생물 영양원의 균형을 이루기 위하여 첨가하여 미생물의 활성화를 유도하고 소화조효율을 개선하여 바이오가스 생산량을 증가시키고, 혐기성반응기내에 황화물에 의한 저해를 방지하기 위하여 철염을 첨가하여 혐기발효를 원활히 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법을 제공한다.

혐기발효, 혐기소화, 혐기성미생물, 염화철, 폐식용유, 유기성폐기물. 반송탈수슬러지

Description

건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율 개선방법{IMPROVEMENT METHODS OF DIGESTION EFFICIENCY ON DRYING ANAEROBIC DIGESTION PROCESS}

본 발명은 음식물쓰레기, 축산분뇨 등과 같은 생분해성 유기성폐기물을 혐기 발효시켜 물질을 분해 감량시킴과 동시에 메탄가스를 바이오가스로 생산하여 유용하게 이용하는 건식 혐기성 소화공법에 있어서 유기성폐기물의 소화효율을 개선한 소화효율개선방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특히 유기성폐기물을 소화처리하는 혐기성소화반응기에 TS(Total Solid: 총고형물량) 농도를 증가시켜 주기 위하여 투입되는 유기성폐기물에 소화처리가 완료되어 배출되는 것을 응집 탈수하여 일정량의 고형물을 혼합하여 반응기 내부에 재순환하는 것에 의하여 반응기 내부 고형물의 TS농도를 높게 유지시켜 소화효율을 개선하고, 고형물상의 반응기 내부물질(유기성폐기물)의 탄질소비(C/N Ratio)가 낮아 미생물의 활성이 낮아 소화효율이 저하되는 것으로부터 탄소원으로서 폐식용유를 주입하여 내부고형물과 균일하게 혼합이 가능하게 하고, 소화효율을 개선하여 바이오가스(메탄가스)를 더 많이 생산하게 하고, 혐기성소화 시에 발생하는 황화합물에 의한 저해를 방지하기 위하여 철염(FeCl₂, FeCl₃)을 첨가하여 소화효율을 개선, 전반적인 소화효율을 증대시켜 줄 수 있도록 된 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기성폐기물이라 함은 생물에 유래된 소재로 되어 있으면서 미생물에 의하여 생분해가 가능한 폐기물을 말하며, 가정에서 발생하는 생활쓰레기 중에 음식물 쓰레기, 종이류, 목재류, 정원성폐기물(전지목) 등이 해당하며, 하수처리장 및 폐수처리장에서 발생하는 슬러지류, 축산농가 등에서 발생하는 가축분뇨로 분류되는 것으로서 이러한 유기성폐기물을 처리하여 재활용하는 공법으로는 호기성 미생물을 이용한 호기성소화공법과 혐기성미생물을 이용한 혐기성소화공법이 있다. 퇴비로서 이용하는 경우에는 호기성소화공법이 이용되고 있으며, 유기물을 분해시켜 감량화 함과 동시에 메탄가스를 회수하기 위해서는 혐기성소화공법이 사용된다.

유기물의 호기성소화공법은 시설의 설치가 용이하며 퇴비의 생산량이 많고 유지관리가 용이한 장점은 있으나, 염분의 제거효율(염분농도 2.5%)이 낮고 노동력이 과하게 소요되며 그 점유면적이 크고 동절기 또는 우기철에는 후숙처리 효율이 저하되어 원활하게 소화되지 못하는 문제점들이 있었다.

최근에는 상기와 같은 호기성소화공법의 문제점들을 해결함은 물론 청정에너지인 바이오가스(메탄가스)를 얻을 수 있어 경제적 효용성이 증대된 혐기성미생물을 이용해 발효처리 하도록 된 혐기성소화공법이 널리 이용되고 있으며, 혐기성소화공법은 유기물을 혐기성미생물의 증식을 통하여 유기물을 분해 안정화시킴과 동시에 가스상의 연료인 메탄을 얻을 수 있도록 혐기발효를 통하여 이루어지도록 된 것으로, 습식 및 건식 발효 공법으로 대별될 수 있다.

상기에서 습식 발효공법은 내부물질이 액상으로 쉽게 펌핑하는 것에 의하여 유입ㆍ배출시킬 수 있고, 발효탱크에서 용이하게 혼합될 수 있는 장점을 가지고 있다. 유입되는 처리대상의 총 고형물질의 량이 낮게는 0.5%에서 10%까지 유지되면서 운전하고 있으며, 이러한 처리대상 물질은 펌프에 의하여 발효탱크 내로 유입되고, 35℃전후에서 반응시키는 중온소화 혹은 55℃에서 전후에서 고온소화를 하게 되며, 메탄발효조 하나만 설치시에는 1상법(단상), 산 발효조와 메탄발효조가 각각 설치되어 있으면 2상법으로 분류된다.

상기한 습식 발효공법은 발효 탱크 내 재료의 수분함량이 높으므로 이 탱크 내의 밀도는 비교적 균일하게 생성되는 바이오가스는 액상의 물질에서 용이하게 분리되어 빠져나갈 수 있도록 되어 있다. 또한 습식에서는 수분함량이 높거나, 총 고형물의 농도가 낮은 폐수 등에 대해서는 물을 다시 첨가하는 가수공정이 필요 없으나, 음식물류 폐기물 등과 같이 총고형물의 농도가 높고, 수분함량이 높은 것에 대해서는 가수공정이 필요하며, 가수 등에 의하여 반응기 용적이 크게 소요되고, 또 가수로 인한 폐수발생량이 증가 될 수밖에 없으며, 이로 인해 후단 폐수처리설비가 자연적으로 커질 수밖에 없는 문제가 있다.

이에 비하여 상기한 건식 발효공법은 총 고형물의 함량이 높아, 반고체에 가까운 유기성 폐기물을 특별한 펌프를 이용하여 “건식”발효 탱크 내로 펌프되거나 압송될 수 있도록 하고 있으며, 반입되는 물질 외에 첨가되는 물의 양이 필요 없게 된다. 즉, 가정 등에서 발생되는 음식물류 폐기물 등과 같은 유기성폐기물은 별도의 가수(加水) 없이 탱크에 공급되는 재료의 총 고형물 량을 15-45중량%로 그대로 이용하는 것이 가능하므로 반응조의 용적을 줄이는 것이 가능한 이점이 있다.

상기와 같은 건식 혐기성 소화공법은, 도 1에서 도시된 바와 같이 투입호퍼수단에 의해 유기물이 유입되는 투입공정과, 상기 투입호퍼수단에 의해 유입된 유기물을 파쇄선별수단으로 파쇄하고 무기물을 선별하도록 된 파쇄선별공정과, 상기 파쇄선별수단에 의해 선별된 유기물을 소화조공급수단을 통해 공급받아 혐기성소화수단에 의해 혐기성 미생물에 의한 혐기발효가 이루어지도록 된 혐기공정과, 상기 혐기공정을 통한 혐기발효에 의해 생성되는 바이오가스(메탄가스)를 별도의 가스저장수단으로 투입하여 저장한 후 탈황수단을 통하여 가스에 함유된 황을 제거한 후 가스발전수단 등으로 사용될 수 있도록 하는 가스재처리공정과, 상기 혐기성소화수단에 의해 소화된 소화슬러지를 공급받음과 동시에 응집제인 폴리머(Polymer)를 혼합 응집시키도록 하는 폴리머혼합수단을 통해 소화슬러지에 폴리머를 혼합하는 폴리머혼합공정과, 상기 폴리머혼합수단을 통해 폴리머가 혼합된 소화조슬러지를 공급받아 슬러지탈수수단을 통해 탈수하고 탈수되는 폐수를 배출하여 별도로 폐수처리하는 슬러지탈수공정과, 상기 슬러지탈수수단을 통해 탈수된 소화조슬러지를 공급받아 후숙수단을 통해 재차 발효하여 미발효된 유기물을 발효하도록 된 후숙공정과, 상기 후숙수단에 의해 발효된 퇴비를 공급받아 퇴비선별기를 통해 선별하여 퇴비를 반출처리하도록 된 퇴비선별공정으로 이루어져 있다.

상기와 같은 건식혐기성소화공법은 유기성 폐기물에 산소를 공급하지 않고 혐기성미생물에 의한 혐기발효(혐기성소화)를 하여 폐기물 중 생분해성 유기물을 바이오가스(메탄가스)로 전환하여 에너지로써 활용할 수 있도록 된 것으로, 그 발효조건은 함수율 65-92%, 중온소화온도 35-38℃, 고온소화온도 50-58℃, 최적PH 5,5-8,5로서 감량화율이 80-90%로 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 건식 혐기성 소화공법은 소화분해 후 탈수하므로 상당량의 염분이 제거되며(염분농도 0.6%), 감량화가 크고, 발효제 등과 같은 부재료가 투입되지 않아 운영비가 저렴하며, 바이오가스(메탄가스)가 생성되어 재활용을 극대화할 수 있으며, 시설 면적을 적게 차지하는 장점이 있어 근자에 이르러 널리 사용되고 있는 실정이다.

그러나 상기와 같은 종래의 건식 혐기성 소화공법은 혐기성소화수단인 발효조의 내부에 충진되는 충진물 중 TS(Total Solid : 총고형물함량)농도가 18% 이상이어야 안정적인 발효가 이루어지지만 상기 TS농도를 18%이상으로 유지시키는 것이 어려워 TS농도가 낮을 경우 발생하는 스컴(Scum)현상과 상 분리현상을 유발하여 혐기반응을 일으키는 혐기성미생물이 균일하게 분포된 상태에서 증식이 어려워 반응속도가 저하되는 등의 이유로 인해 유기물의 소화효율이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 건식 혐기성 소화공법에 있어서, 혐기발효(메탄발효)되는 유기물의 TS농도를 18% 이상으로 안정되게 유지함과 더불어 탄소원으로서 폐식용유를 외부에서 첨가하고, 황화합물의 제거를 위하여 철염을 주입하여 발효되는 유기물에 혐기성미생물이 균일하게 분포되어 발효를 균질하게 함과 동시에 폐식용유로서 탄소원을 공급하고 철염으로 황에 의한 발효방해를 줄임으로써 반응속도를 증대시키어 유기물의 소화효율을 높여주고 발생되는 바이오가스(메탄가스)의 발생량을 증가시킬 수 있으며, 더불어 탈수효율을 증대시켜 발생되는 퇴비의 염분농도를 저하시켜 퇴비의 질적 향상을 도모하면서 소화액 내에 유기물의 농도를 저하시켜 폐수처리에 있어서 수월성을 확보할 수 있는 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법은, 유기물을 혐기성 미생물의 혐기발효를 이용하여 소화 처리함으로써 바이오가스와 퇴비로 전환하도록 하기 위해 상기 혐기발효에 투입되는 유기물에 대해 혐기발효시 TS(Total Solid)농도가 18% 이상으로 유지될 수 있도록 혐기발효가 완료된 후 슬러지탈수수단에 의해 탈수된 소화슬러지고형물을 새로 유입되는 원료와 혼합되도록 반송시키되 상기 유기물에 혼합 반송되는 소화슬러지고형물은 소화슬러지고형물 100% 중 55-65%의 소화슬러지고형물 만이 반송되어 혼합될 수 있도록 된 건식 혐기성 소화공법에 있어서, 상기 혐기발효에 투입되는 유기물에는 탄소원으로서 폐식용유를 투입 혼합하되 상기 폐식용유는 유기물 100톤(ton)에 대하여 1.5-2.5톤(ton)이 투입 혼합되는 것을 특징으로 하고 있다.

삭제

상기와 같이 혐기발효에 투입되는 유기물에 대해 탄소원으로서, 특히 건식공정에서는 고형물과 잘 혼합되어 탄소원으로서 유용하게 사용되는 폐식용유를 투입 혼합하여 줌으로써 생물학적분해 가능한 유기물의 분해농도(BVS: Biodegradable Volatile Solids)를 증대시켜 가스발생량을 극대화하여 유기물의 분해를 촉진하도록 하여 발생되는 바이오가스의 발생을 최대화할 수 있게 되는 것이다.

삭제

또한 상기한 혐기발효에 투입되는 유기물에 대해 염화철(FeCl₂)을 투입혼합하되 상기 염화철(FeCl₂)은 유기물 100톤(ton) 대하여 200-300㎏이 투입혼합되도록 함으로써 혐기발효시 생성되어 혐기발효의 진행을 방해하는 황화합물(CH₂S, CH₃S, (CH₂)₂S)과 결합하여 황환원물질로서 침전제거하고, 철염에 의하여 탈수효율을 촉진시키는 것을 특징으로 하고 있다.

삭제

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법은 혐기발효(메탄발효)공정에 투입되는 유기물에 혐기 발효된 후 슬러지탈수수단에 의해 탈수된 소화슬러지고형물이 혼합되어 투입되는 유기물의 TS농도가 18%(18-22%) 이상으로 안정되게 유지될 수 있어 발효되는 유기물에 혐기성미생물이 균일하게 분포되어 발효를 균질하게 하여 소화효율을 증대시키며 탈수에 의하여 액상으로 염분이 제거되어 반응조로 유입되는 고형물 내에 염분 농도를 저하시킴으로 인해 발생되는 퇴비의 질적 향상을 도모할 수 있고, 또 염화철에 의해 황화합을 효과적으로 제거할 수 있어 황에 의한 발효방해를 줄임으로써 반응속도를 증대시키며, 폐식용유에 의해 유기물의 가스발생률을 증대시키어 유기물의 소화효율을 증진시킴으로써 발생되는 바이오가스(메탄가스)의 발생량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 실시 예에 의한 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법을 보인 도면들이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예의 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법은, 유기물을 혐기성미생물의 혐기발효를 이용하여 소화처리함으로써 바이오가스와 퇴비로 전환하도록 된 건식 혐기성 소화공법에 있어서; 상기한 혐기발효에 투입되는 유기물에 혐기발효된 후 슬러지탈수수단(3))에 의해 탈수된 소화슬러지를 반송 혼합하여 혐기발효시에 TS(Total Solid)농도를 18%이상으로 유지할 수 있도록 하여 혐기발효할 수 있도록 되어 있다.

상기한 혐기발효에 투입되는 유기물에는 혐기 발효된 후 슬러지탈수수단(3)에 의해 탈수된 소화슬러지고형물 100% 중 55-65%의 소화슬러지고형물이 혼합되며, 바람직하게는 60%의 소화슬러지고형물이 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 혐기발효에 투입되는 유기물에 혐기발효된 후 탈수처리되어 수 분이 제거된 소화슬러지고형물이 혼합되면 혐기발효시에 TS농도를 18%이상으로 유지할 수 있어, TS농도가 낮아질 때 하부로 침전물이 생성되어 고착화됨으로써 교반이 불가능하고 입구를 밀폐하는 스컴층의 생성과 상 분리 현상이 발생하지 않도록 되어 있어 혐기성 반응에 관여하는 혐기성미생물이 유기물의 전반에 걸쳐 균일하게 증식하여 균질한 혐기 발효를 이룩할 수 있도록 되어 있다.

또한 투입되는 소화슬러지고형물이 탈수가 이루어진 것으로 수분함유가 적어 TS농도가 높아지고 탈수효율이 증진되어 생성되는 퇴비의 염분농도가 낮아져 퇴비의 품질이 증대되고, 최종적으로 발생되는 소화조 내에 수질도 상당량 개선되도록 되어 있다.

또한 투입되는 소화슬러지고형물이 재반송 사용됨으로써 혐기성미생물이 재공급되고, 다시 고형물이 소화됨으로써 소화효율이 증대되고 전반적인 바이오가스(메탄가스)의 발생량이 증가 된다.

그리고 본 실시 예의 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법은 상기한 혐기발효에 투입되는 유기물에 폐식용유를 투입, 균일 혼합하여 유기물에 탄소원을 공급하여 탄소와 질소 비를 나타내는 C/N비를 맞추어 줌으로서 생물학적분해가 가능한 유기물의 분해농도(BVS : Biodegradable Volatile Solids)를 증대시켜 가스발생량을 극대화하여 유기물의 분해를 촉진하도록 하여 발생되는 바이오가스의 발생을 최대화할 수 있도록 되어 있다. 습식혐기성소화에서는 폐식용유가 상 분리되어 상부에 축적되어 사용이 불가능하나, 건식에서는 고형물로서 쉽게 균질하게 잘 혼합됨으로 탄소원으로 공급이 가능한 특징을 가지고 있다.

상기한 혐기발효에 투입되는 유기물에 혼합되는 폐식용유는 유기물 100톤(ton) 대하여 폐식용유 1.5-2.5톤(ton)이 투입혼합되는 것이 바람직하나 유기물 100톤(ton) 대하여 폐식용유 2톤(ton)이 투입혼합되는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 혐기 발효에 투입되는 유기물에 폐식용유를 투입혼합되면 생물학적인 혐기성 반응시에 매우 중요한 C/N비(탄소/질소: 탄소함유비)를 높여주어 가스발생률을 증대시켜줌으로써 최종적으로 유기물의 혐기발효의 소화효율을 증진시켜 전환되는 바이오가스(메탄가스)의 발생률을 증대시켜 줄 수 있도록 되어 있다.

또한 본 실시 예의 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법은 상기한 혐기발효에 투입되는 유기물에 염화철(FeCl₂)를 투입혼합하여 혐기발효시 생성되어 혐기발효의 진행을 방해하는 황화합물(CH2S, CH3S, (CH2)2S)을 황 환원하여 황을 제거하도록 되어 있다.

상기한 혐기발효에 투입되는 유기물에 혼합되는 염화철은 투입되는 유기물 100톤(ton) 대하여 염화철(FeCl₂) 200-300㎏이 투입혼합되는 것이 바람직하나 유기물 100톤(ton) 대하여 염화철(FeCl₂) 250㎏이 투입혼합되는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 혐기발효에 투입되는 유기물에 염화철이 혼합되어 투입되면 유기물의 혐기발효시에 바이오가스와 더불어 생성되는 황화합물과 염화철이 반응을 하여 황화철과 염화수소로 황환원 된다.

상기에서 제거되어진 황은 철염과 황화철의 형태로 고형물로서 침전되어 유기물의 혐기발효를 방해하지 않도록 되어 있으며, 소화된 것을 탈수하기 전에 응집하는 응집공정의 응집효율을 향상시키도록 되어 있다.

상술한 바와 같이 이루어지는 본 실시 예의 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법을 적용한 건식 혐기성 소화방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 본 실시 예가 적용된 건식 혐기성 소화공법은 투입호퍼수단에 의해 유기물이 유입되는 투입공정을 통해 유입된 유기물을 파쇄선별공정에서 파쇄선별수단으로 파쇄하고 무기물을 선별하도록 되어 있다.

그리고 상기 파쇄선별수단에 의해 선별된 유기물을 소화조공급수단(2)을 통해 공급받아 혐기성소화수단(1)에 의해 혐기성 미생물에 의한 혐기발효가 이루어지도록 된 혐기공정을 통하여 생성되는 바이오가스(메탄가스)를 별도의 가스저장수단으로 투입하여 저장한 후 탈황수단을 통하여 황을 가스에 함유된 황을 제거한 후 가스발전수단 등으로 사용될 수 있도록 되어 있다.

상기에서 상기 소화조공급수단(2)으로 염화철과 폐식용유를 투입하여 유기물과 혼합하도록 되어 있으며, 혼합되는 염화철은 투입되는 유기물 100톤(ton) 대하여 염화철(FeCl₂) 200-300㎏이 투입 혼합되며, 폐식용유는 유기물 100톤(ton) 대하여 폐식용유 1.5-2.5톤(ton)이 투입 혼합되도록 되어 있다.

그리고 상기 혐기성소화수단(1)에 의해 소화된 소화슬러지를 공급받음과 동시에 응집제인 폴리머(Polymer)를 혼합 응집시키도록 하는 폴리머혼합수단(4)을 통해 소화슬러지에 폴리머를 혼합하고 폴리머혼합수단(4)을 통해 폴리머가 혼합된 소화조슬러지를 공급받아 슬러지탈수수단(3)을 통해 탈수하고, 탈수되는 폐수를 폐수 처리설비로 배출시켜 별도로 폐수 처리하도록 되어 있다.

또한 상기한 슬러지탈수수단(3)에 의해 탈수된 슬러지고형유기물 중 소화슬러지고형물 100% 중 55-65%의 소화슬러지고형물을, 가장 바람직하게는 60%의 소화슬러지고형물을 상기 소화조공급수단(2)으로 재순환 반송시켜 유기물과 혼합되는 상태로 다시 상기 혐기성소화수단(1)으로 공급되도록 되어 있다.

또한 상기 슬러지탈수수단(3)을 통해 탈수된 소화조슬러지 중 상기 소화조공급수단(2)으로 재투입되지 않는 나머지 소화조슬러지는 후숙수단을 통해 재차 발효되어 미발효된 유기물을 발효하도록 되어 있으며, 발효가 완료되어 퇴비가 완성되면 퇴비선별기를 통해 선별하여 반출처리하도록 되어 있다.

상기와 같이 얻어지는 본 실시 예에 의해 혐기 발효되는 유기물의 소화효율을 종래의 건식 혐기 소화효율과 비교하면 다음과 같다. 비교는 종래에 탄소원으로 이용하였던 제지슬러지를 첨가한 것과 폐식용유을 첨가한 것을 비교하여 실시하였다.

탄소원으로 종래 제지슬러지와 본 발명의 폐식용유를 이용한 실시사례

구 분	이용한 탄소원의 성상				실시 후의 결과 값
구 분	TS (%)	VS (% on TS)	유기태-N (g/kg TS)	C/N	Biogas 발생량 (Nℓ/kg TS)	BVS (% on VS)	CH4 (%)
종래 (제지슬러지)	50.47	34.84	2.91	60	79.7	26.6	63.9
본 실시 예 (폐식용유)	98.73	99.98	0.30	1,673	1,358.4	159	64.5

상기 표에서 표기된 TS는 Total Solid 로서 총고형물함량을 보인 것이며, VS는 상기 총고형물중에 유기물함량을 나타낸 것이며, C/N은 탄소/질소 비이다. Biogas 발생량은 총고형물당 발생한 전체가스량이며, BVS는 유기물(VS)당 분해되어진 분해율로서 제지슬러지나 폐식용유를 첨가하지 않았을 시에 분해되어진 것에 비교하여 증가되어진 분해율을 %로 나타낸 것이다.

상기한 표에서 알 수 있는 바와 같이 제지슬러지의 경우는 고형물당 바이오가스 발생량이 79.7 Nℓ/kg TS, 유기물의 분해비율이 26.6%정도 증가하였으나, 폐식용유의 경우에는 C/N의 현저한 증대로 고형물당 바이오가스 발생량이 1,358.4 Nℓ/kg TS, 유기물의 분해비율이 159%정도 증가한 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법은 건식 혐기성 소화시에 혐기발효에 투입되는 유기물에 혐기발효와 1차적으로 수행된 소화슬러지를 탈수하여 일정비율로 재투입하여 혼합함으로서 총유기물함량률을 증대시키고 폐식용유를 일정비율로 첨가하여 탄소원을 공급함으로써 가스발생률을 증대시키며, 염화철을 일정 비율로 투입혼합하여 발생되는 황화합물을 황환원시켜 제거함으로써 혐기발효의 소화효율을 증대시킨 것을 특징으로 하는 것으로, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것임을 부언한다.

도 1은 종래의 건식 혐기성 소화방법을 보인 개략 예시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법이 적용된 건식 혐기성 소화방법을 보인 개략 예시도이다.

도 3은 본 실시 예의 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법을 보인 개략 예시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 혐기성소화수단 2 : 소화조공급수단

3 : 슬러지탈수수단 4 : 폴리머혼합수단

Claims

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유기물을 혐기성 미생물의 혐기발효를 이용하여 소화 처리함으로써 바이오가스와 퇴비로 전환하도록 하기 위해 상기 혐기발효에 투입되는 유기물에 대해 혐기발효시 TS(Total Solid)농도가 18% 이상으로 유지될 수 있도록 혐기발효가 완료된 후 슬러지탈수수단에 의해 탈수된 소화슬러지고형물을 새로 유입되는 원료와 혼합되도록 반송시키되 상기 유기물에 혼합 반송되는 소화슬러지고형물은 소화슬러지고형물100% 중 55-65%의 소화슬러지고형물 만이 재 반송되어 혼합될 수 있도록 된 건식 혐기성 소화공법에 있어서,

상기 혐기발효에 투입되는 유기물에는 탄소원으로서 폐식용유를 투입 혼합하되 상기 폐식용유는 유기물 100톤(ton)에 대하여 1.5-2.5톤(ton)이 투입 혼합되는 것을 특징으로 하는 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법.
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제 4항에 있어서,

상기한 혐기발효에 투입되는 유기물에는 염화철(FeCl₂)이 더 투입 혼합되되 상기 염화철(FeCl₂)은 유기물 100톤(ton)에 대하여 200-300㎏이 투입 혼합되는 것을 특징으로 하는 건식 혐기성 소화공법에 있어서 소화효율개선방법.