KR100861418B1 - Method for recovering carbon source using byproducts and carbon source using the same method - Google Patents

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Abstract

A method for preparing a carbon source is provided to obtain the carbon source in an effective and economical manner by using a byproduct comprising high concentration organic materials, e.g., washing water generated from the bio-diesel production process, thereby treating the byproduct and preparing the carbon source at the same time, and a carbon source prepared by the method is provided. A method for preparing carbon source using a byproduct comprises: a step(S1) of removing impurities from a byproduct comprising high concentration organic materials to discharge the impurities; a step(S2) of supplying small amounts of nutrients required for the growth of microorganisms to effluent from which the impurities have been removed; and a step(S3) of adjusting pH of the effluent to which the small amounts of nutrients have been supplied. The impurities are removed by passing the byproduct through a membrane under vortex flow conditions. The byproduct is bio-diesel cleaning water. The nutrients are one or more selected from NH4Cl, KH2PO4, NaHCO3, FeCl3.6H2O, CaCl2.2H2O, KCl, and MgSO4.7H2O. The step of adjusting the pH of the effluent is performed by using an organic acid comprising carbon. The organic material is glycerol.

Description

부산물을 이용한 탄소원 제조 방법 및 그로부터 제조된 탄소원{Method for recovering carbon source using byproducts and carbon source using the same method}Method for producing carbon source using by-products and carbon source produced therefrom {Method for recovering carbon source using byproducts and carbon source using the same method}

본 발명은 부산물을 이용한 탄소원 제조 방법 및 그로 인해 제조된 탄소원에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고농도 유기 물질을 포함하는 부산물을 이용하여 탄소원을 제조 하는 방법과 이러한 방법으로 제조된 탄소원에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a carbon source using a by-product and a carbon source produced thereby, and more particularly, to a method for producing a carbon source using a by-product containing a high concentration of organic materials and a carbon source produced by such a method.

하폐수에서 효율적으로 질소 및 인을 제거하는 방법은 생물학적인 고도 처리 공정을 이용하는 것이다. 이러한 생물학적 고도 처리 공정에서 질소 및 인을 효과적으로 제거하기 위해서는 충분한 유기물이 함유되어 있어야 한다. 따라서, 생물학적 고도 처리가 필요한 유입수 내에 충분한 유기물에 포함되어 있지 않을 경우 외부에서 필요한 유기물을 주입해야 한다. 이러한 것을 외부 탄소원이라고 하는데, 메탄올, 에탄올, 아세트산, 글루코오스 등 다양한 종류의 외부 탄소원이 상용화되어 있다. An efficient way to remove nitrogen and phosphorus from sewage water is by using a biologically advanced process. Sufficient organic matter must be contained in this biologically advanced process to effectively remove nitrogen and phosphorus. Therefore, if the organic matter does not contain sufficient organic matter in the influent, it is necessary to inject the necessary organic matter from the outside. This is called an external carbon source, and various types of external carbon sources such as methanol, ethanol, acetic acid, and glucose are commercially available.

그러나 이러한 탄소원의 경우 가격이 매우 비싸고, 그 중 가장 저렴한 탄소원인 메탄올의 경우도 kg당 760원 정도이기 때문에 하수 처리 비용을 상승시키는 원인이 되고 있다. However, such a carbon source is very expensive, and methanol, which is the cheapest carbon source, is also about 760 won / kg, causing the sewage treatment cost to increase.

이러한 이유로 효과적이면서 경제적인 탄소원을 확보하는 것이 효율적이고 경제적인 하폐수를 처리하는 데 있어 매우 중요하다. For this reason, securing an effective and economical carbon source is crucial for the efficient and economical treatment of wastewater.

이에 본 발명에서는 효과적이고 경제적인 탄소원의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention is to provide a method for producing an effective and economical carbon source.

또한, 본 발명에서는 효과적이고 경제적인 탄소원을 제공하고자 하는 것이다.In addition, the present invention is to provide an effective and economical carbon source.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원의 제조 방법은 고농도 유기 물질을 포함하는 부산물에서 불순물을 제거하여 유출하는 단계, 상기 불순물이 제거된 유출수에 미생물 성장에 필요한 미량 영양 성분을 제공하는 단계, 및 상기 미량 영양 성분이 제공된 유출수의 pH를 조절하는 단계를 포함한다.Method of producing a carbon source according to an embodiment of the present invention comprises the steps of removing impurities from the by-products containing a high concentration of organic material, the step of providing a micronutrient component necessary for the growth of microorganisms in the effluent from which impurities are removed, and the Adjusting the pH of the effluent provided with the micronutrients.

상기 탄소원의 제조 방법에서, 상기 불순물 제거는 상기 부산물을 와류 조건 하에서 분리막을 통과시키는 것일 수 있다.In the method of preparing the carbon source, the impurity removal may be to pass the by-products through a separator under vortex conditions.

또한, 상기 탄소원의 제조 방법에서 상기 부산물이 바이오 디젤 세척수일 수 있다.In addition, the by-product may be biodiesel washing water in the carbon source manufacturing method.

또한, 상기 탄소원의 제조 방법에서 상기 미량 영양 물질은 NH4Cl, KH2PO4, NaHCO3, FeCl3·6H2O, CaCl2·2H2O, KCl, 및MgSO4·7H2O 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다.In addition, in the method for preparing the carbon source, the micronutrient is at least one of NH 4 Cl, KH 2 PO 4 , NaHCO 3 , FeCl 3 · 6H 2 O, CaCl 2 · 2H 2 O, KCl, and MgSO 4 · 7H 2 O. One can be chosen.

또한, 상기 탄소원의 제조 방법에서 상기 pH 조절은 탄소를 포함하는 유기산을 이용할 수 있다. In addition, the pH control in the method of producing the carbon source may use an organic acid containing carbon.

또한, 상기 탄소원의 제조 방법에서 상기 유기 물질은 글리세롤일 수 있다.In addition, in the method of preparing the carbon source, the organic material may be glycerol.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원은 상기한 방법에 따라 제조된 것이다.Carbon source according to an embodiment of the present invention is prepared according to the method described above.

본 발명의 탄소원 제조 방법은 고농도 유기 물질을 포함하는 부산물, 예를 들어 바이오 디젤 생산 공정에서 발생하는 세척수를 이용함으로써, 부산물을 처리함과 동시에 탄소원을 제조하여, 효과적이면서도 경제성이 우수한 탄소원을 확보하는 것을 가능하게 한다. In the carbon source manufacturing method of the present invention, by using a by-product containing a high concentration of organic materials, for example, washing water generated in the biodiesel production process, by treating the by-product and at the same time to produce a carbon source, to secure an effective and economical carbon source Makes it possible.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원의 제조 방법을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원의 제조 방법을 공정 순서에 따라 도시한 순서도이다. Hereinafter, a method of manufacturing a carbon source according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon source according to an embodiment of the present invention according to a process sequence.

도 1에 도시한 바와 같이, 우선 고농도 유기 물질을 포함하는 부산물에서 불순물을 제거한다(S1).As shown in FIG. 1, impurities are first removed from a by-product containing a high concentration of organic material (S1).

이하에서는 고농도 유기 물질을 포함하는 부산물로서, 예를 들어 바이오 디젤 생산 과정에서 발생하는 세척수를 예시하여 설명하지만, 본 발명의 고농도 유기 물질을 포함하는 부산물이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, as a by-product containing a high concentration of organic material, for example, the washing water generated in the biodiesel production process will be described by way of example, but the by-product containing a high concentration of organic material of the present invention is not limited thereto.

바이오 디젤(bio-disel)은 근래 들어 석유 가격의 급등과 환경 친화적 에너지의 수요 급증에 따라 최근에 개발, 생산되기 시작한 대체 에너지 중 바이오 에너지 연료를 의미한다. 이러한 바이오 디젤은 디젤 엔진의 기존 디젤유 대용으로 쓰일뿐만 아니라 독특한 윤활성 때문에 기존 디젤유의 첨가제로도 쓰인다. Bio-disel refers to bioenergy fuel, which has recently been developed and produced in response to a surge in oil prices and a surge in demand for environmentally friendly energy. This biodiesel is used not only as a substitute for conventional diesel oil in diesel engines but also as an additive to conventional diesel oil because of its unique lubricity.

바이오 디젤의 원료로는 유채씨, 해바라기씨, 대두 등과 같이 다량의 식물성 기름을 함유하는 종자나, 쌀기름과 같이 각종 곡물의 가공 처리 과정에서 발생되는 부산물 기름 또는 폐식용유, 동물성 기름이나 유지 등이 사용된다.Raw materials of biodiesel include seeds containing a large amount of vegetable oils such as rapeseed, sunflower seeds, and soybeans, and by-product oils or waste cooking oils, animal oils and fats and oils generated during processing of various grains such as rice oil. Used.

바이오 디젤의 생산은 비교적 단순한 화학 반응에 의해 이루어진다. 바이오 디젤의 원료로 식물성 기름을 사용하는 경우, 지방 성분은 트리글리세라이드(triglyceride) 분자로 이루어져 있고, 트리글리세라이드 분자는 메탄올(methanol)과 반응하여 세 분자의 지방산 메틸에스테르(fatty acid methly ester)와 한 분자의 글리세롤(glycerol)을 생산한다. 이때 생성되는 메틸에스테르 를 포함한 알킬에스테르(alkyl ester)가 바이오 디젤의 원료가 되며, 이 알킬에스테르를 초순수와 혼합하여 몇 번의 세척/정제 과정을 거치면 앞서 설명한 디젤유를 대체하는 바이오 디젤이 된다.The production of biodiesel is achieved by relatively simple chemical reactions. In the case of using vegetable oil as a raw material for biodiesel, the fat component is composed of triglyceride molecules, and the triglyceride molecules react with methanol to react with three fatty acid methyl esters. Produces a molecule of glycerol. At this time, an alkyl ester including methyl ester is used as a raw material of biodiesel, and the alkyl ester is mixed with ultrapure water and subjected to several washing / refining processes to replace the diesel oil described above.

바이오 디젤의 세정 과정에서 초순수가 사용되며, 세척을 통하여 발생한 세척수에는 바이오 디젤 생산 공정에서 발생하는 부산물이 풍부하게 함유되어 있다.Ultrapure water is used in the washing process of biodiesel, and the washing water generated through washing contains abundant by-products generated from the biodiesel production process.

세척수의 성상은 바이오 디젤 생산 방법에 따라 상이한데 일반적인 성상은 CODCr(Chemical Oxygen Demand; 화학적 산소 요구량) 값이 550,000 내지 900,000㎎/ℓ, SCOD(Soluble Chemical Oxygen Demand; 용해성 화학적 산소 요구량) 500,000 내지 800,000㎎/ℓ, SS(Suspended Solid; 부유성 고형물) 값이 600 ~ 1,200㎎/ℓ, T-N (Total Nitrogen; 총질소) 값이 30 ~ 600㎎/ℓ, T-P (Total Phosphate; 총인) 값이 8 ~ 12㎎/ℓ, pH 8.0 내지 10 정도로 아주 고농도 유기 물질이 함유되어 있다. 이 유기 물질은 예를 들어 글리세롤(gylcerol) 이다. The characteristics of the wash water vary depending on the biodiesel production method. The general characteristics include COD Cr (Chemical Oxygen Demand) values of 550,000 to 900,000 mg / l, SCOD (Soluble Chemical Oxygen Demand) and 500,000 to 800,000. Mg / l, SS (Suspended Solid) value 600 ~ 1,200mg / l, TN (Total Nitrogen) total 30 ~ 600mg / l, TP (Total Phosphate) total 8 ~ Very high concentrations of organic material are contained, such as 12 mg / l, pH 8.0-10. This organic material is, for example, glycerol.

이러한 고농도 유기 물질은 바이오 디젤 세척수가 탄소원을 제조하기 위한 원료로 사용되는 것을 가능하게 한다. These high concentrations of organic materials allow biodiesel wash water to be used as a raw material for producing carbon sources.

바이오 디젤의 세척수에는 고농도 유기 물질뿐만 아니라, 불순물로서 예를 들어 바이오 디젤 제조 공정에서 발생하는 미반응 유지류가 에멀젼(emulsion) 상태로 존재한다. In the washing water of biodiesel, not only highly organic substances but also unreacted fats and oils generated in the biodiesel manufacturing process as impurities are present in an emulsion state.

바이오 디젤 세척수 내의 다량의 유지류를 제거하지 않으면 탄소원을 제조하기 위한 원료로 사용하기 곤란하다. 유지류의 경우 물에 대한 용존성이 낮아 미생 물이 이용하기 곤란하고 반응조 상부로 부상하여 스컴을 형성하여 미관상, 유지 관리상 문제를 발생시킨다. 따라서 바이오 디젤의 세척수에서 이러한 유지류를 제거해야만 한다.It is difficult to use it as a raw material for producing a carbon source unless a large amount of oils and fats in the biodiesel washing water is removed. In the case of oils and fats, the solubility in water is difficult to use, so that microorganisms are difficult to use and rise to the top of the reaction tank to form scum, resulting in aesthetic and maintenance problems. Therefore, this oil must be removed from the wash water of biodiesel.

바이오 디젤의 세척수의 유지류를 제거하기 위해 예를 들어 와류(渦流) 조건 하에서 세척수가 분리막을 통과하도록 하는 막 분리 공정을 이용할 수 있다. 와류란 유체가 소용돌이 치면서 흐르는 것을 의미하는 것으로, 본 명세서에서의 와류는 특별히 언급하지 않는 한 난류(亂流)를 포함하는 의미이다. A membrane separation process may be used to remove the oil stream of the wash water of the biodiesel, for example, to allow the wash water to pass through the separator under vortex conditions. Vortex means that the fluid flows while swirling, and vortex in the present specification is meant to include turbulent flow unless otherwise specified.

바이오 디젤 세척수에 존재하는 유지류는 에멀젼 상태로 존재하기 때문에 단순 분리 공정으로 제거가 어렵고, 이를 제거하는 효과적인 방법이 막을 이용하는 분리 방법이지만, 유지류가 막 표면에 부착하여 막의 막힘 현상을 발생시킨다.The oils and fats present in the biodiesel wash water are difficult to be removed by a simple separation process because they exist in an emulsion state, and an effective method of removing them is a separation method using a membrane, but oils and fats adhere to the membrane surface and cause clogging of the membrane.

이에 본 발명에서는 와류 발생 막 분리 공정을 이용하여 바이오 디젤의 세척수에서 유지류를 제거함으로써, 막의 막힘없이 효과적으로 유지류를 제거할 수 있다.Thus, in the present invention, by removing the oil and fat from the wash water of the biodiesel using a vortex generating membrane separation process, it is possible to effectively remove the oil and fat without clogging the membrane.

와류 발생 막 분리 공정을 이용한 유지류를 제거하는 방법에 대해 도 2 내지 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. A method of removing the oil stream using the vortex generating membrane separation process will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원의 제조 방법의 와류 발생 막 분리 공정에 사용되는 막 분리 장치의 일예를 도시한 단면도이고, 도 3은 상기 막 분리 장치에 와류 생성용 로터를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 I-I′선을 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 도 3에 도시한 로터의 동작시에 생성되는 와류를 개략적으로 도시한 도면이다. 2 is a cross-sectional view showing an example of a membrane separation apparatus used in the vortex generation membrane separation process of the method for producing a carbon source according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a vortex generation rotor in the membrane separation apparatus 4 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 3, and FIG. 5 is a view schematically showing the vortices generated when the rotor shown in FIG. 3 operates.

도 2에 도시한 바와 같이, 이러한 막 분리 장치(30)는 원수 유입구(110), 처리수 배출구(120), 농축수 배출구(130)를 구비한 배럴(100)과 배럴(100) 내에 설치되는 와류 발생용 로터(200) 및 필터 트레이(300)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the membrane separation device 30 is installed in the barrel 100 and the barrel 100 having the raw water inlet 110, the treated water outlet 120, and the concentrated water outlet 130. Vortex generating rotor 200 and filter tray 300 is included.

도 3에 도시한 바와 같이, 막 분리 장치(30) 중 와류 발생용 로터(200)는 모터(도시하지 않음)에 연결되어 모터 회전시 와류를 발생하는 것으로, 제 1 로터(202)와 제 2 로터(204)로 구성되어 있다. 여기서, 제 1 로터(202)는 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 블레이드(211)를 구비하고, 제 2 로터(204)는 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장되며, 제 1 블레이드(211)에 대하여 회전축선 방향상에서 상이한 위치에 배치된 복수의 제 2 블레이드(221)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 3, the vortex generating rotor 200 of the membrane separation device 30 is connected to a motor (not shown) to generate vortices when the motor is rotated. The first rotor 202 and the second The rotor 204 is comprised. Here, the first rotor 202 has a plurality of first blades 211 extending radially about the rotation axis, the second rotor 204 extends in the radial direction about the rotation axis, The 1st blade 211 is provided with the some 2nd blade 221 arrange | positioned in a different position on the rotation axis direction.

막 분리 장치(30)를 이용하여 바이오 디젤의 세척수의 유지류를 제거하는 경우, 우선 원수 유입구(110) 내로 바이오 디젤의 세척수가 유입된다. 배럴(100) 내부로 유입된 세척수는 필터 트레이(300)의 분리막을 통과하면서, 세척수 내에 포함되어 있는 에멀젼 상태의 유지류는 걸러지고, 고농도의 유기 물질을 포함한 처리수로서 처리수 배출구(120)를 통해 외부로 유출된다. When the oil stream of the wash water of the biodiesel is removed using the membrane separation device 30, first, the wash water of the biodiesel is introduced into the raw water inlet 110. The washing water introduced into the barrel 100 passes through the separation membrane of the filter tray 300, and the emulsion oil contained in the washing water is filtered out, and the treated water outlet 120 is disposed as treated water containing a high concentration of organic substances. Through the outflow.

이러한 막 분리 장치(30)의 정화 동작이 수행되는 동안 회전축선을 중심으로 회전시키는 모터(도시되지 않음)에 의해 로터(200)가 지속적으로 회전하고, 도 4에 도시한 바와 같이 제 1 블레이드(211)와 제 2 블레이드(221)가 로터(200)의 회전축선을 중심으로 한 원주 방향상으로 상호 상이한 위치에 배치되어 로터(200) 회전시 도 5에 도시된 바와 같은 복잡한 유형의 와류를 발생한다. 이러한 와류에 의해 필 터 트레이(300)의 분리막에 부착된 유지류를 제거하게 되고, 제거된 유지류는 농축수에 함유된 상태로 농축수 배출구(130)를 통해 배럴(100) 외부로 배출된다. While the purge operation of the membrane separation device 30 is performed, the rotor 200 is continuously rotated by a motor (not shown) that rotates about a rotation axis, and as shown in FIG. 4, the first blade ( 211 and the second blade 221 are arranged in different positions in the circumferential direction around the rotation axis of the rotor 200 to generate a complex type of vortex as shown in FIG. 5 when the rotor 200 is rotated. do. The vortex removes the fat or oil attached to the separator of the filter tray 300, and the removed fat or oil is discharged to the outside of the barrel 100 through the brine outlet 130 in a state of being contained in the brine.

따라서, 상술한 바와 같이 와류를 이용하여 필터 트레이(300)의 분리막에 고착된 유지류를 효과적으로 제거할 수 있다.Therefore, as described above, it is possible to effectively remove the oil and fat adhered to the separation membrane of the filter tray 300 by using the vortex.

다음으로, 다시 도 1을 참조하여 유지류가 제거된 유출수에 미량 영양 성분을 제공한다(S2).Next, referring to FIG. 1 again, the micronutrient is provided to the effluent from which the oil or fat is removed (S2).

막 분리 장치에 의해 유지류가 제거된 유출수는 미생물이 성장하는데 필요한 미량 영양소가 부족할 수 있다. 따라서, 상기 유출수에 미량 영양 성분, 예를 들어 NH4Cl, KH2PO4, NaHCO3, FeCl3.6H2O, CaCl2.2H2O, KCl, 및 MgSO4.7H2O 중에서 적어도 하나를 제공할 수 있다.Effluents from which fats and oils have been removed by membrane separation devices may lack the micronutrients necessary for microorganisms to grow. Thus, trace nutrients in the effluent, for example, NH 4 Cl, KH 2 PO 4 , NaHCO 3, FeCl 3 .6H 2 O, CaCl 2 .2H 2 O, at least one of the, KCl, and MgSO 4 .7H 2 O Can be provided.

이어, 도 1을 참조하여 미량 영양 성분이 제공된 유출수의 pH를 조절한다(S3).Subsequently, the pH of the effluent provided with the micronutrient component is adjusted with reference to FIG. 1 (S3).

생물학적 하페수 처리 공정의 최적 pH는 약 7.0정도인데 이를 위해 상기 유출수의 pH 조정을 실시한다. The optimum pH of the biological hape water treatment process is about 7.0. To this end, the pH of the effluent is adjusted.

pH를 내리기 위해서는 탄소를 포함하는 유기산을 사용한다. 탄소를 포함하는 유기산을 사용함으로써, pH 조정 외에도 고농도 유기 물질을 포함하고 있는 유출수의 탄소량을 더욱 늘려 외부 탄소원으로서의 기능을 보다 충실하게 할 수 있다. 이러한 pH 조정을 위한 유기산으로는 예를 들어 아세트산, 옥살산, 옥살아세트산, 푸마르산, 말산, 숙신산, 부티르산, 팔미트산, 타르타르산, 아스코르브산, 요산, 술 폰산, 술핀산, 페놀, 주석산, 포름산, 시트르산, 이소시트르산 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.To lower the pH, an organic acid containing carbon is used. By using the organic acid containing carbon, in addition to the pH adjustment, it is possible to further increase the carbon amount of the effluent containing the high concentration of organic substances, thereby making the function as an external carbon source more faithful. Organic acids for such pH adjustment are for example acetic acid, oxalic acid, oxalacetic acid, fumaric acid, malic acid, succinic acid, butyric acid, palmitic acid, tartaric acid, ascorbic acid, uric acid, sulfonic acid, sulfinic acid, phenol, tartaric acid, formic acid, citric acid , Iso citric acid and the like can be used, but are not limited thereto.

예를 들어 pH 조정을 위해 아세트산을 사용하는 경우, 아세트산은 생분해도가 매우 높고 초기 순응 기간이 필요하지 않아 외부 탄소원 주입 후 효과가 나타나기 위하여 요구되는 초기 순응 기간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 순응 후에도 높은 제거 속도를 확보할 수 있다.For example, when acetic acid is used for pH adjustment, acetic acid is highly biodegradable and does not require an initial acclimation period, which not only shortens the acclimatization period required for the effect after external carbon source injection, but also after acclimation. High removal rate can be achieved.

또한, pH를 올리기 위해서는 예를 들어 수산화나트륨(NaOH)을 사용할 수 있다. In addition, in order to raise pH, sodium hydroxide (NaOH) can be used, for example.

이상의 본 발명의 따라 제조된 탄소원은 도 6에 도시한 바와 같은 하폐수 처리 시스템에 적용할 수 있다. 도 6은 하폐수 처리 시스템의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.The carbon source prepared according to the present invention can be applied to the sewage treatment system as shown in FIG. 6 is a block diagram schematically showing the configuration of the wastewater treatment system.

도 6을 참조하여, 부유물 제거 수단(210)에서는 비교적 크기가 큰 부유물을 제거한 후, 부유물이 제거된 하폐수를 생물학적 반응 수단(220)에서 미생물과 생물학적 반응을 시킨다. 생물학적 반응 수단은 혐기조, 무산소조, 호기조 등의 조합으로 이루어질 수 있는데, 혐기조에서는 인용출에 필요한 유기물이 부족할 수 있고, 무산소조에는 탈질에 필요한 유기물이 부족하기 때문에 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원을 주입해줄 수 있다. Referring to FIG. 6, in the suspended matter removing means 210, after removing a relatively large suspended matter, the sewage from which the suspended matter is removed is subjected to a biological reaction with the microorganism in the biological reaction means 220. The biological reaction means may be composed of a combination of anaerobic tank, anoxic tank, aerobic tank, etc. In the anaerobic tank may lack the organic material necessary for citation, the anoxic tank lacks the organic material necessary for denitrification, injecting a carbon source according to an embodiment of the present invention I can do it.

다음, 생물학적 반응을 통해 생성된 슬러지와 처리수를 제 1 막분리 수단(230)에서 분리한다. Next, the sludge and the treated water generated through the biological reaction are separated by the first membrane separation means 230.

이어, 제 1 막분리 수단(230)을 통해 나온 처리수 중의 미량 유해 물질을 제 2 막분리 수단(240)을 통해 농축시킨다.Subsequently, trace harmful substances in the treated water discharged through the first membrane separation means 230 are concentrated through the second membrane separation means 240.

다음, 농축된 미량 유해 물질을 고도 산화 수단(250)에서 고도 산화하여 산화, 분해하거나, 생물학적으로 분해가 가능한 물질로 전환한 후, 고도 산화 수단(250)과 부유물 제거 수단(210)에서 제거된 부유물과 제 1 단계 막분리 수단(230)에 의해 분리된 슬러지를 슬러지 처리 수단(260)에서 처리한다.Next, the concentrated trace harmful substances are highly oxidized in the advanced oxidation means 250 to be oxidized, decomposed, or converted into biologically degradable materials, and then removed from the advanced oxidation means 250 and the suspended matter removing means 210. The suspended matter and the sludge separated by the first stage membrane separation means 230 are treated in the sludge treatment means 260.

도 7은 탄소원의 종류에 따른 질산성 질소의 농도 변화를 도시한 그래프로, 바이오 디젤의 세척수를 이용하여 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 통해 탄소원을 제조하여 일반 도시 하수 처리장 슬러지를 이용하여 탈질율을 실험한 것이다. Figure 7 is a graph showing the change in the concentration of nitrate nitrogen according to the type of carbon source, using a washing water of biodiesel to produce a carbon source through a method according to an embodiment of the present invention as described above in the general municipal sewage treatment plant The denitrification rate was tested using sludge.

도 7의 그래프로부터, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원은 순응 기간이 없었음에도 불구하고, 탈질이 효율적으로 발생하지만, 메탄올의 경우 순응 기간이 필요한 관계로 탈질율이 낮은 것을 알 수 있었다.From the graph of FIG. 7, although the carbon source according to the exemplary embodiment of the present invention did not have a compliance period, denitrification occurred efficiently, but it was found that the denitrification rate was low because of the need for the compliance period in methanol.

이상으로부터 본 발명에 따라 고농도 유기 물질을 포함하는 부산물로부터 탄소원을 제조함으로써, 기존에 고도 처리 공정를 위하여 사용하는 탄소원을 대체할 수 있는 탄소원을 제공하는 것이 가능하고, 부산물을 이용한다는 점에서 폐기물 발생 저감 및 자원 절약 효과를 제공할 수 있다. In view of the above, by producing a carbon source from a by-product containing a high concentration of organic materials according to the present invention, it is possible to provide a carbon source that can replace the carbon source previously used for the advanced treatment process, and to reduce waste generation in terms of using the by-product. And resource saving effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원의 제조 방법을 공정 순서에 따라 도시한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon source according to an embodiment of the present invention according to a process sequence.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소원의 제조 방법의 와류 발생 막 분리 공정에 사용되는 막 분리 장치의 일예를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an example of a membrane separation apparatus used in the vortex generation membrane separation process of the method for producing a carbon source according to an embodiment of the present invention.

도 3은 상기 와류 발생 수단에 적용되는 와류 생성용 로터를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a vortex generating rotor applied to the vortex generating means.

도 4는 도 3의 I-I′선을 따라 절단한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 3.

도 5는 도 3에 도시한 로터의 동작시에 생성되는 와류를 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 5 is a view schematically showing the vortices generated when the rotor shown in FIG. 3 operates.

도 6은 하폐수 처리 시스템의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.6 is a block diagram schematically showing the configuration of the wastewater treatment system.

도 7은 탄소원의 종류에 따른 질산성 질소의 농도 변화를 도시한 그래프이다. 7 is a graph showing a change in concentration of nitrate nitrogen according to the type of carbon source.

Claims (7)

고농도 유기물질을 포함하는 부산물에서 불순물을 제거하여 유출하는 단계;Removing impurities from the by-products containing a high concentration of organic materials and flowing them out; 상기 불순물이 제거된 유출수에 미생물 성장에 필요한 미량 영양 성분을 제공하는 단계; 및Providing micronutrients necessary for microbial growth to the effluent from which the impurities have been removed; And 상기 미량 영양 성분이 제공된 유출수의 pH를 조절하는 단계를 포함하는 탄소원의 제조 방법.Adjusting the pH of the effluent provided with the micronutrients. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불순물 제거는 상기 부산물을 와류 조건 하에서 분리막을 통과시키는 탄소원의 제조 방법.The impurity removal is a method of producing a carbon source to pass the by-products through the separator under vortex conditions. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부산물은 바이오 디젤 세척수인 탄소원의 제조 방법.The byproduct is a method of producing a carbon source is biodiesel washing water. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 미량 영양 물질은 NH4Cl, KH2PO4, NaHCO3, FeCl3·6H2O, CaCl2·2H2O, KCl, 및MgSO4·7H2O 중에서 적어도 하나 선택되는 탄소원의 제조 방법.The micronutrient is at least one selected from NH 4 Cl, KH 2 PO 4 , NaHCO 3 , FeCl 3 · 6H 2 O, CaCl 2 · 2H 2 O, KCl, and MgSO 4 · 7H 2 O. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 pH 조절은 탄소를 포함하는 유기산을 이용하는 탄소원의 제조 방법.The pH control method of producing a carbon source using an organic acid containing carbon. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기물질은 글리세롤인 탄소원의 제조 방법.The organic material is a method of producing a carbon source is glycerol. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 의해 제조된 탄소원.Carbon source produced by the method according to any one of claims 1 to 6.
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