KR100870425B1 - 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합공정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치에 관한 것으로, 유기성 폐기물을 액상 폐기물과 고상 폐기물로 분리하는 제 1고액분리기와; 상기 제 1고액분리기를 통해 분리된 액상 폐기물이 산생성 미생물에 의해 분해되는 산생성조와; 상기 산생성조로부터 배출된 액상 폐기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되는 UASB 반응조와; 상기 제 1고액분리기를 통해 분리된 고상 폐기물이 잘게 파쇄되는 파쇄조와; 상기 파쇄조를 거쳐 잘게 파쇄된 고상 폐기물에 미생물이 혼합되는 혼합조와; 상기 혼합조에서 미생물과 혼합된 고상 폐기물이 건식 혐기 처리되는 건식혐기성조를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
유기성폐기물, 슬러지, UASB, 통합혐기성소화, 바이오가스
Description
본 발명은 수분이 다량 포함된 유기성 폐기물을 액상 폐기물과 고상 폐기물로 각각 분리하여 동시에 혐기 처리함과 아울러 처리과정에서 배양된 혐기성 미생물을 각각의 반응조로 공급 및 반송시켜 처리효율을 향상시키며, 처리과정에서 발생된 바이오가스는 회수하고, 폐액은 순환시켜 무방류 처리시스템을 갖는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합공정장치에 관한 것이다.
최근 음식물 쓰레기나 하수 슬러지등 유기성 폐기물의 증가에 따라 유기성 폐기물의 적절한 관리의 필요성이 대두되고 있다.
특히. 하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨 및 유기성 도시고형폐기물의 직매립 금지제도가 원활히 정착되고, 또한 앞으로 닥쳐올 동 폐기물들의 해양배출 억제를 대비하기 위하여 이들 물질의 처리는 물론 나아가 재활용을 위한 다각적인 처리시스템을 구축하는 것이 필요하다.
이에 따라, 상기 유기성 폐기물을 처리함에 있어서 발생되는 슬러지의 양을 감소시키고 또한 메탄가스 및 탄산가스와 같은 바이오 가스를 추출할 수 있는 혐기소화 처리방법이 주목받고 있다.
상기 혐기성 소화 처리방법은 혐기조건 하에서 유기성 폐기물을 처리하는 것으로서, 유기물의 소화효율이 우수하다는 장점이 있고, 거기에 부산물인 바이오 가스의 회수가 가능하다는 장점이 있다.
유기성폐기물을 이용한 바이오가스 발생처리시스템의 연구개발은 1990년 대체에너지 개발로부터 시작되었으며, 그 후 산업공정으로부터 발생되는 식품 산업폐수 등을 에너지로 전환하기 위한 상향류식 혐기성 처리공정이 개발되기 시작하여 현재 실용화가 완료된 상태이다.
하지만, 이들 대부분은 고형물의 함량이 낮은 용존성 폐수들로서, 상향류식 혐기성 처리공정에 잘 적용되는 폐수들이다.
이후 고형물의 함량이 높은 하수슬러지, 축산분뇨, 음식물쓰레기 등을 혐기성 공정에 의해 처리하기 위한 현대식 고율혐기성 처리공정의 개발이 본격화 되었으며, 축산분뇨 등 일부 유기성폐기물의 혐기성 처리에 성공적으로 응용되어 현장에 실규모 처리시스템이 운전되고 있다.
하지만 축산분뇨, 하수슬러지, 음식물쓰레기 등은 기본적으로 고형물 함량이 높은 유기성 폐기물로 구성되어 있어, 기 개발되어 이용되고 있는 현대식 상향류식 혐기성 처리공정(UASB 공정)에 적용하기 위해서는 고액분리를 위한 전처리시스템 도입, 분리된 액체의 용해화를 위한 가수분해조(산생성조)설치 등 고효율의 메탄가스 생산을 위해 전처리시설 등이 필요한 실정이다.
이상과 같이, 혐기성 소화처리 방법은 유기성 폐수 및 폐기물에서 에너지회수의 적합한 기술로, 소화 처리기술의 진보 및 전처리방법의 도입에 등에 따라 처리속도가 향상되고 있고, 바이오가스의 회수율도 증가하고 있으나, 기대에는 미치지 못하는 실정이다.
이와 같은 문제를 해결하고자 한국 등록특허 제 10-0199315호(음식물 쓰레기와 하수슬러지의 병합처리 시스템)에서 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 혐기소화 하여 병합 처리하는 시스템을 게시한 바 있다.
그런데, 상기 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 혐기소화 하여 병합 처리하는 시스템은 산발효균과 유기산이 서로 혼합되어 있어 이를 고액분리하기 어렵다는 문제점과 고형물 함유량이 높은 폐기물을 처리하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 유기성폐기물이 분해가 용이한 용존성 물질화되어 있지 않고 고형화되어 있어 혐기소화법으로 처리하는데 통상 10일 이상의 매우긴 체류시간이 필요하다는 문제점이 있다.
위의 문제를 극복하고자 한국 등록특허 제 10-0521866호(미립자 생분해성 유기 폐기물의 처리방법 및 장치)에서 미립자 생분해성 유기 폐기물을 처리하여 바이오가스를 회수하기 위한 장치가 게시된 바 있다.
그러나, 상기 유기 폐기물의 처리방법 및 장치는 고온 고압조건에서 유기 폐 기물을 가용화하여 처리하는 방법으로 혐기성 소화조의 운영은 수분함량이 높은 습식 처리시스템으로 구성되어 있어, 전처리과정에 많은 에너지가 소요되며, 혐기성 소화시 발생되는 폐수를 처리하기 위한 별도의 시설을 필요로 하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기성 폐기물로부터 수분으로 이루어진 액상 폐기물과 고형분으로 이루어진 고상 폐기물을 분리하여 각각 폐기물의 특성에 따라 습식 및 건식 처리함으로써 처리시간이 단축되고 처리효율이 보다 향상된 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합공정장치를 제공하는 것이다.
또한, 처리과정에서 발생된 미생물을 반송함과 아울러, 습식처리와 건식처리과정에서 미생물을 서로 공유함으로써 미생물의 배양을 위한 별도의 장치 내지 설비가 필요치 아니한 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합공정장치를 제공하는 것이다.
또한, 처리과정에서 발생된 바이오 가스를 회수하고, 폐액은 순환시켜 친환경적인 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합공정장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합공정장치는 유기성 폐기물을 액상 폐기물과 고상 폐기물로 분리하는 제 1고액분리기와; 상기 제 1고액분리기를 통해 분리된 액상 폐기물이 산생성 미생물에 의해 분해되는 산생성조와; 상기 산생성조로부터 배출된 액상 폐기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되는 UASB 반응조와; 상기 제 1고액분리기를 통해 분리된 고상 폐 기물이 잘게 파쇄되는 파쇄조와; 상기 파쇄조를 거쳐 잘게 파쇄된 고상 폐기물에 미생물이 혼합되는 혼합조와; 상기 혼합조에서 미생물과 혼합된 고상 폐기물이 건식 혐기 처리되는 건식혐기성조를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산생성조와 UASB반응조 및 건식혐기성조 중 적어도 어느 하나에서 발생된 바이오 가스를 저장하도록 상기 산생성조와 UASB반응조 및 건식혐기성조 중 적어도 어느 하나와 연결되는 바이오가스 저장조가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 UASB반응조로부터 배출되는 액상 폐기물로부터 고형물을 침전시켜 제거하는 침전조가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 침전조로부터 미생물이 포함된 액상의 폐기물 또는 상기 건식혐기성조로부터 미생물이 포함된 고상의 폐기물을 공급받아 미생물을 배양하는 미생물배양조가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미생물배양조로부터 배양된 미생물은 상기 혼합조에 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건식혐기성조로부터 배출되는 고상 폐기물로부터 수분을 제거하는 제 3고액분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 3고액분리기를 통해 분리된 수분은 상기 산생성조로 반송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파쇄조로부터 혼합조로 이동되는 고상 폐기물로부터 수분을 제거하는 수분조절조를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산생성조로부터 UASB반응조로 이동되는 액상 폐기물로부터 고상 폐기물을 걸러내는 제 2고액분리기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 2고액분리기로부터 걸러진 고상 폐기물은 상기 산생성조 또는 상기 파쇄조로 공급되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제 2고액분리기로부터 걸러진 액상의 폐기물의 일부는 상기 산생성조 또는 수분조절조로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건식협기성조로부터 배출되는 미생물이 혼합된 고상 폐기물의 일부는 상기 혼합조로 반송되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유기성 폐기물로부터 수분으로 이루어진 액상 폐기물과 고형분으로 이루어진 고상 폐기물을 분리하여 상기 액상 폐기물과 고상 폐기물을 각각 습식 및 건식 혐기처리하여 처리효율이 보다 향상된다는 작용효과가 있다.
또한, 건식 및 습식 혐기처리를 동시에 진행함과 아울러 처리과정에서 발생된 미생물을 공유함으로써 처리시간이 단축되고 효율이 향상된다는 작용효과가 있다.
또한, 처리과정에서 발생된 바이오 가스를 회수하여 신,재생에너지를 얻을수 있으며, 건식처리과정에서 발생된 폐액은 순환시켜 무방류 시스템을 갖도록 하여 친환경적이라는 작용효과가 있다.
상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.
종래 기술과 다르지 않은 부분으로서 필요하지 않은 사항은 설명에서 제외하나, 본 발명의 기술적 사상과 그 보호범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합공정장치에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치를 나타낸 개략도로서, 도면에 참조되는 바와 같이 본 발명의 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치는 수분과 고형물로 이루어진 일반적인 유기성 폐기물을 수분이 다량 포함된 액상(液相) 폐기물과 고형물이 다량 포함된 고상(固相) 폐기물로 분리하여 각각의 특성에 맞도록 액상 폐기물은 산생성조(20)와 UASB반응조(30)를 거쳐 습식조건하에서 혐기처리하고, 고상 폐기물은 파쇄조(40)를 거쳐 파쇄한 다음 미생물을 혼합하여 건식혐기성조(60)를 통해 건식조건하에서 혐기처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치에 보다 상세히 설명하면, 유기성 폐기물을 액상 폐기물과 고상 폐기물로 분리하는 제 1고액분리기(10)와, 상기 제 1고액분리기(10)로부터 분리된 액상 폐기물을 산생성 미생물을 이용하여 분해하는 산생성조(20)와, 상기 산생성조(20)로부터 배출된 액상 폐기물을 메탄생성미생물을 이용하여 분해하는 UASB반응조(30), 및 상기 제 1고액분리기(10)로부터 분리된 고상 폐기물을 잘게 파쇄하는 파쇄조(40)와, 상기 파쇄조(40)를 거쳐 잘게 파쇄된 고상 폐기물에 미생물을 혼합하는 혼합조(50), 및 상기 혼합조(50)를 통해 미생물이 혼합된 고상 폐기물을 건식조건하에서 분해하는 건식혐기성조(60)와, 액상 폐기물과 고상 폐기물의 처리과정에서 발생된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장조(70)로 이루어진다.
상기 제 1고액분리기(10)는 유기성 폐기물로부터 주로 수분으로 이루어진 액상 폐기물과, 주로 고형물로 이루어진 고상 폐기물을 분리하는 것으로서, 기계압착을 통해 분리하는 벨트프레스, 필터프레스, 스크류프레스 또는 중력에 의해 분리하는 경사스크린, 드럼스크린, 진동스크린 또는 원심력에 의한 비중차를 이용하여 분리하는 고속스크류데칸다, 원심분리기 또는 원심력과 스크린을 이용하여 분리하는 저속스크류데칸다가 적용될 수 있다.
상기 제 1고액분리기(10)를 통해 분리된 액상 폐기물은 산생성조(20)에서 산생성 미생물에 의한 효율적인 분해를 위해 상기 액상 폐기물의 총고형물(Total Solids)은 액상 폐기물 총량 대비 10~20%가 바람직하며, 고상 폐기물의 총고형물(Total Solids)은 건식혐기성미생물이 유기물을 효과적으로 분해하기 위해 고상 폐기물 총량 대비 80~90%가 바람직하다.
상기 산생성조(20)는 상기 제 1고액분리기(10)로부터 유입되는 액상 폐기물을 일정량 충전함과 아울러 내부에 충전된 산생성 미생물에 의해 상기 액상 폐기물의 분해가 이루어지는 반응조로써, 내부에 충전된 산생성 미생물에 의해 상기 액상 폐기물은 혐기소화처리된다.
이 과정에서 상기 액상 폐기물은 산생성 미생물에 의해 주로 당류와 알코올류 및 유기산등으로 분해된다.
상기 산생성조(20)에는 내부의 액상 폐기물을 교반시킴으로써 미생물과의 활발한 반응이 이루어지도록 교반기(21)가 구비되며, 상기 액상 폐기물을 분해에 적합한 33~37℃의 중온 조건 또는 53-57℃의 고온조건을 유지하도록 온도조절장치(미도시)가 구비된다.
상기 UASB반응조(30)는 내부에 충전된 미생물에 의해 상기 산생성조(20)로부터 배출된 액상의 유기성 폐기물의 분해가 이루어지는 반응조로써, 내부에 일정량의 미생물이 충전되고 이렇게 충전된 미생물에 의해 상기 산생성조(20)로부터 유입되는 액상 폐기물이 혐기소화처리 된다.
상기 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)반응조(30)는 상향류식 블랑켓 형태의 반응조로써, 상기 산생성조(20)로부터 배출된 액상 폐기물은 상기 UASB반응조(30)의 하측으로 유입되고 이렇게 유입된 액상 폐기물은 상기 UASB반응조(30)의 상부로 이동하는 과정에서 미생물과 반응하여 바이오가스(메탄+이산화탄소)로 전환된다.
상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30) 사이에는 상기 산생성조(20)로부터 배출되는 액상 폐기물로부터 고형물을 분리하는 제 2고액분리기(25)가 형성된다.
상기 제 2고액분리기(25)는 상기 산생성조(20)로부터 배출되는 액상 폐기물로부터 고형물을 제거하는 것으로서, 입경이 200㎛ 이상의 고형물을 걸러내도록 상기 제 1고액분리기(10)와 같은 다양한 종류의 고액분리기가 적용될 수 있다.
상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30)를 거쳐 처리가 완료된 액상 폐기물은 상기 UASB반응조(30)의 후단에 설치된 침전조(35)에서 고형물이 제거된 후, 깨끗한 액상 폐기물은 하천으로 직방류 되거나 하수처리장으로 이동되어 하수 처리과정을 거쳐 배출되거나, 또는 액비사용을 위한 별도의 저장조에 저장된다.
상기 제 1고액분리기(10)를 통해 걸러진 고상 폐기물 또는 유기성 도시고형폐기물을 파쇄하는 상기 파쇄조(40)는 고상 폐기물을 잘게 파쇄하는 것으로서, 상기 파쇄조(40)에 의해 상기 고상 폐기물은 잘게 파쇄되고, 그로 인해 표면적이 증가하거나, 슬러지내 미생물의 세포구조를 파괴하여 건식미생물과의 반응이 활발히 이루어지도록 한다.
상기 파쇄조(40)는 원통속에 여러개의 볼(강구)를 넣어 상기 볼(강구)의 운 동에 의한 충격으로 파쇄하는 볼밀(ball mill), 강봉을 파쇄매체로 사용하는 회전식 파쇄기인 로드밀(rod mill), 조크러셔(jaw crusher), 임팩트크러셔(impact crusher), 및 휠러밀(wheeler mill) 등과 같은 기계적 장치나 또는 초음파장치, 열적처리와 같은 물리.화학적 장치 등이 적용될 수 있다.
이때 상기 고상 폐기물은 미생물과의 접촉 및 처리의 효율성을 감안하여 입경이 50mm이하로 파쇄됨이 바람직하다.
상기 파쇄조(40)로부터 잘게 파쇄된 고상 폐기물은 적당한 수분을 포함하도록 조절하는 수분조절조(45)와, 수분이 적절히 조절된 고상 폐기물에 미생물을 혼합하는 혼합조(50)를 거쳐 건식혐기성조(60)를 통해 건식조건하에서 혐기소화처리된다.
상기 수분조절조(45)는 상술한 바와 같이 고상 폐기물이 적절한 수분함량을 갖도록 하는 것으로서, 일반적인 건조기는 물론 상기 제 1,2고액분리기(10, 25)와 같은 다양한 종류의 고액분리기가 적용될 수 있다.
상기 혼합조(50)는 상기 수분조절조(45)로부터 배출되는 고상 폐기물에 미생물 배양조(90)에서 배양된 미생물 및 건식혐기조(60)내 미생물을 다량 함유한 반송 고상 폐기물을 고르게 혼합하는 것으로서, 일반적인 교반 및 혼합수단으로 이루어진다.
이때 상기 수분조절조(45)로부터 배출되는 고상 폐기물의 총고형물 농도는 15%이상 또는 함수율이 85%이하로 유지되도록 한다.
상기 건식혐기성조(60)는 상기 혼합조(50)를 통해 미생물이 고루 혼합된 고상 폐기물을 일정기간 동안 건식조건 하에서 체류시켜 혐기소화 처리하는 것으로서, 상기 고상 폐기물이 천천히 이동 및 교반되도록 교반기가 구비된다.
상기 건식혐기성조(60)는 상기 혼합조(50)와 반송관(66)을 통해 연결되어 상기 건식혐기성조(60) 내부에 처리중인 고상 폐기물의 일부는 상기 혼합조(50)로 반송된다.
상기 혼합조(50)와 연결되어 상기 혼합조(50)로 미생물을 공급하는 미생물배양조(90)는 상기 침전조(35) 및 건식혐기성조(60)와 연결되어 상기 침전조(35) 및 건식혐기성조(60)로부터 잉여미생물을 공급받아 33~37℃의 중온조건 또는 53-57℃의 고온조건에서 배양한 후 상기 혼합조(50)를 통해 건식혐기조(60)로 공급한다.
상기 미생물배양조(90)를 통해 배양된 미생물을 이용하여 고상 폐기물을 처리함으로써 처리시간이 감소된다는 장점이 있다.
상기 파쇄조(40)와 수분조절조(45)는 상기 제 2고액분리기(25)와 연결되어 상기 제 2고액분리기(25)로부터 걸러진 고형물은 상기 산생성조(20)로 반송되어 상기 산생성조(20)내에 산생성균을 항상 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
또한 걸러진 고형물중 일부는 파쇄조(40)로 공급되고, 액상물은 상기 수분조 절조(45)로 선택적으로 공급된다.
이때 상기 수분조절조(45)로 공급된 액상물에는 다양한 영양물질(질소, 인, 기타미량원소)을 포함하고 있어 상기 수분조절조(45)로 유입된 고상 폐기물과 혼합되어, 건식혐기조(60)내 미생물의 활성을 증진시키는데 반드시 필요한 영양물질을 공급함으로서 별도의 영양물질의 공급을 줄일 수 있다.
상기 건식혐기성조(60)로부터 처리를 마치고 배출되는 고상 폐기물은 제 3고액분리기(80)로 이동되어 수분이 제거된 완벽한 슬러지만 배출되고 폐액은 상기 산생성조(20)로 반송된다.
상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30) 및 건식혐기성조(60)에서는 액상 폐기물과 고상 폐기물의 처리과정에서 바이오가스가 발생되는데, 이렇게 발생된 바이오가스는 상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30) 및 건식혐기성조(60)와 연결된 바이오가스 저장조(70)로 이동되어 저장된다.
이하 본 발명의 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치의 작용에 대해 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다량의 수분과 고형물로 이루어진 유기성 폐기물은 상기 제 1고액분리장치(10)를 통해 주로 수분으로 이루어진 액상 폐기물과 주로 고형물로 이루어진 고상 폐기물로 분리된다.
상기 제 1고액분리기(10)로부터 분리된 액상 폐기물은 내부에 산생성 미생물이 충전된 산생성조(20)로 이동되어 습식조건하에서 혐기소화처리 된다.
이때, 상기 액상 폐기물은 상기 산생성조(20)에 구비된 교반기(21)에 의해 교반되고, 가열장치에 의해 소화효율이 우수한 중온조건 또는 고온조건으로 유지되어 처리시간이 단축됨은 물론 처리효율이 향상된다.
상기 산생성조(20)를 거쳐 분해된 액상 폐기물은 제 2고액분리기(25)를 거쳐 200㎛ 이상의 입경을 갖는 고형물이 걸러진 후, 200 ㎛ 이하의 크기를 갖는 액상물 만이 상기 UASB반응조(30)로 이동되어 혐기소화처리 된다.
이때, 상기 제 2고액분리기(25)로부터 걸러진 고형물에는 산생성조(20)에서 배양된 미생물이 포함되어 있는 바, 일부는 산생성조(20)로 반송되어 유입되는 액상 고형물의 혐기성소화를 촉진시키며, 상기 제 2고액분리기(25)로부터 걸러진 고형물의 일부는 파쇄조(40)로 공급된다.
상기 파쇄조(40)로 유입되는 고상 폐기물은 파쇄과정에서 윤활수단 및 온도유지 수단으로 이용되어 상기 파쇄과정에서 마찰이 감소되고 온도가 일정하게 유지된다는 장점이 있다.
상기 UASB반응조(30)는 상향류식 블랑켓 형태의 반응조로써, 상기 제 2고액분리기(25)를 통해 고형물이 걸러진 액상 폐기물은 상기 UASB반응조(30)의 하측으 로 유입되고 이렇게 유입된 액상 폐기물은 상기 UASB반응조(30)의 상부로 이동하면서 상기 UASB반응조(30)의 내부에 충전된 입상 혐기성미생물에 의해 분해된다.
상기 UASB반응조(30)를 거쳐 혐기소화 처리된 상기 액상 폐기물은 상기 UASB반응조(30)의 후단에 설치된 침전조(35)를 거쳐 깨끗한 액상 폐기물은 직 방류되거나 하수처리장으로 이동하여 후처리 된 후 방류된다.
상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30)는 혐기성 반응조로써, 처리과정에서 바이오가스가 발생된다. 이렇게 발생된 바이오가스는 상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30)와 연결된 바이오가스 저장조(70)로 이동되어 저장된다.
상기 제 1고액분리기(10)로부터 분리된 고상 폐기물은 상기 파쇄조(40)로 이동되어 입경이 500mm이하로 잘게 파쇄된다.
상기 파쇄조(40)를 거쳐 잘게 파쇄된 고상 폐기물은 상기 수분조절조(45)를 거쳐 수분함량이 적절히 조절되고, 상기 혼합조(50)로 이동된 고상 폐기물은 상기 미생물배양조(90)로부터 공급되는 미생물과 고르게 혼합된다.
이 과정에서 상술한 바와 같이 상기 파쇄조(40)로 제 2고액분리기(25)로부터 걸러진 고형물이 유입되고, 상기 제2고액분리기(25)로부터 발생된 액상 폐기물은 수분조절조(45)로 유입되어 고상 폐기물의 수분조절 및 영양물질을 공급하는 역할을 한다.
상기 혼합조(50)에 미생물을 공급하는 미생물배양조(90)는 상기 침전조(35)와 건식혐기성조(60)와 연결되어 상기 침전조(35)와 건식혐기성조(60)로부터 미생물이 포함된 슬러지을 공급받아 미생물이 뛰어난 활성을 갖도록 배양한다.
상기 미생물배양조(90)를 통해 성향이 우수한 미생물이 배양되고 이러한 미생물이 혼합조(50)로 공급되어 고상 폐기물과 혼합되어 건식혐기조(60)에서 처리됨에 따라 처리시간이 단축된다는 장점이 있다.
상기 혼합조(50)를 거쳐 미생물이 적절히 혼합된 고상 폐기물은 상기 건식혐기성조(60)로 유입되어 일정기간동안 건식조건하에서 혐기소화처리된다.
이 과정에서 상기 고상 폐기물은 상기 건식혐기성조(60) 내부에 구비된 교반기(65)를 통해 천천히 교반된다. 이로써 상기 건식혐기성조(60) 내부에 고상 폐기물과 미생물 사이에 고른 반응이 이루어진다는 장점이 있다.
상기 건식혐기성조(60) 또한 혐기성 반응조로써 처리과정에서 바이오가스가 발생된다. 이렇게 발생된 바이오가스는 상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30)와 연결된 바이오가스 저장탱크(70)로 이동되어 저장된다.
상기 건식혐기성조(60)를 거쳐 처리가 완료된 고상 폐기물은 상기 제 3고액분리기(80)를 거쳐 수분이 제거된 후 배출된다.
이때, 상기 제 3고액분리기(80)를 통해 걸러진 폐액은 상기 산생성조(20)로 반송되어 재처리된다.
이처럼 유기성 폐기물을 수분이 다량 포함된 액상 폐기물과 고형물이 다량 함유된 고상 폐기물로 분리하여 각각의 특성이 맞춰 습식 및 건식 조건하에서 처리하여 부산물인 바이오가스를 회수함은 물론 처리효율이 비약적으로 향상되어 슬러지 및 폐액의 배출량이 감소된다는 장점이 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 음식물 쓰레기와 하수슬러지의 병합처리 시스템을 나타낸 개략도.
도 2는 종래의 미립자 생분해성 유기 폐기물의 처리방법 및 장치를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치를 나타낸 개략도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 제 1고액분리기 20: 산생성조
21: 교반기 25: 제 2고액분리기
30: UASB반응조 35: 침전조
40: 파쇄조 45: 수분조절조
50: 혼합조 60: 건식혐기성조
66: 반송관 70: 바이오가스 저장조
80: 제 3고액분리기 90: 미생물반응조
Claims (12)
- 유기성 폐기물을 액상 폐기물과 고상 폐기물로 분리하는 제 1고액분리기(10)와;상기 제 1고액분리기(10)를 통해 분리된 액상 폐기물이 산생성 미생물에 의해 분해되는 산생성조(20)와;상기 산생성조(20)로부터 배출된 액상 폐기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되는 UASB 반응조(30)와;상기 산생성조(20)로부터 UASB반응조(30)로 이동되는 액상 폐기물로부터 고상 폐기물을 걸러내는 제 2고액분리기(25)와;상기 제 1고액분리기(10)를 통해 분리된 고상 폐기물이 잘게 파쇄되는 파쇄조(40)와;상기 파쇄조(40)를 거쳐 잘게 파쇄된 고상 폐기물에 미생물이 혼합되는 혼합조(50)와;상기 혼합조(50)에서 미생물과 혼합된 고상 폐기물이 건식 혐기 처리되는 건식혐기성조(60)와;상기 파쇄조(40)로부터 혼합조(50)로 이동되는 고상 폐기물로부터 수분을 제거하는 수분조절조(45) 를 포함하되,상기 제 2고액분리기(25)로부터 걸러진 액상의 폐기물은 선택적으로 상기 수분조절조(45)로 공급되는 것 을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30) 및 건식혐기성조(60) 중 적어도 어느 하나에서 발생된 바이오 가스를 저장하도록 상기 산생성조(20)와 UASB반응조(30) 및 건식혐기성조(60) 중 적어도 어느 하나와 연결되는 바이오가스 저장조(70)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 UASB반응조(30)로부터 배출되는 액상 폐기물로부터 고형물을 침전시켜 제거하는 침전조(35)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치.
- 제 3항에 있어서,상기 침전조(35)로부터 미생물이 포함된 액상의 폐기물 또는 상기 건식혐기성조(60)로부터 미생물이 포함된 고상의 폐기물을 공급받아 미생물을 배양하는 미생물배양조(90)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 통한 혐기성 통합처리장치.
- 제 4항에 있어서,상기 미생물배양조(90)로부터 배양된 미생물은 상기 혼합조(50)에 공급되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 건식혐기성조(60)로부터 배출되는 고상 폐기물로부터 수분을 제거하는 제 3고액분리기(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치.
- 제 6항에 있어서,상기 제 3고액분리기(80)를 통해 분리된 수분은 상기 산생성조(20)로 반송되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2고액분리기(25)로부터 걸러진 고상 폐기물은 상기 산생성조(20) 또는 상기 파쇄조(40)로 공급되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치.
- 삭제
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 건식협기성조(60)로부터 배출되는 미생물이 혼합된 고상 폐기물의 일부는 상기 혼합조(50)로 반송되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합처리장치.
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