KR101066124B1 - Dry-wet serial anaerobic digestion device and method for producing biogas from high concentrated organic waste - Google Patents

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KR101066124B1
KR101066124B1 KR1020100105191A KR20100105191A KR101066124B1 KR 101066124 B1 KR101066124 B1 KR 101066124B1 KR 1020100105191 A KR1020100105191 A KR 1020100105191A KR 20100105191 A KR20100105191 A KR 20100105191A KR 101066124 B1 KR101066124 B1 KR 101066124B1
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유영섭
유성인
박현수
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신영환
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(주)대우건설
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    • Y02W10/20Sludge processing

Abstract

본 발명은 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨와 같은 고농도 유기성폐기물을 투입하는 투입 호퍼와; 상기 고농도 유기성폐기물에 포함된 조대 협잡물이나 이물질을 선별/파쇄하는 파쇄선별기와; 상기 파쇄선별기에서 선별/파쇄된 고농도 유기성폐기물이 저장되는 원료 저장조와; 선별/파쇄된 고농도 유기성폐기물을 외부로부터 공급되는 열을 통해 가열하여 가용화시키는 가용조와; 상기 가용조에서 공급되는 가용화된 고농도 유기성폐기물을 혐기성 소화하여 유기물 제거와 바이오가스를 생산하는 수평형 건식소화조와; 상기 수평형 건식소화조로부터 배출되는 배출물을 고형물과 액상의 유기성폐기물로 분리하는 고액분리기; 및 상기 고액분리기에서 배출되는 액상의 유기성폐기물을 공급받아 2차 혐기성 소화하여 잔류 유기물로부터 바이오가스를 추가 생산하는 습식소화조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 건식소화조와 습식소화조를 직렬로 연결하여 산발효조, 수분조절조, 미생물 배양조가 필요없고, 1기의 고액분리기만 설치함으로써 구성이 상대적으로 단순하여 공정을 단순화시킬 수 있고, 이로 인해 설치비 및 운영비를 절감시킬 수 있다.
The present invention relates to a dry-wet tandem anaerobic digestion apparatus and method for producing biogas from high concentration organic waste, and particularly, an input hopper for inputting high concentration organic waste such as sewage sludge, food waste, and livestock manure; A crusher for sorting / crushing coarse contaminants or foreign substances contained in the high concentration organic waste; A raw material storage tank for storing the high concentration organic waste sorted / crushed by the shredding separator; A solubilization tank for heating and solubilizing the sorted / crushed high concentration organic waste through heat supplied from the outside; A horizontal dry digester for anaerobic digestion of solubilized high concentration organic waste supplied from the solubilization tank to remove organic matter and produce biogas; A solid-liquid separator separating the discharge discharged from the horizontal dry digester into solid and liquid organic waste; And a wet digestion tank receiving second organic anaerobic digestion of liquid liquid discharged from the solid-liquid separator to further produce biogas from residual organic matter.
According to the present invention as described above by connecting the dry digestion tank and the wet digestion tank in series, there is no need for acid fermentation tank, moisture control tank, microbial culture tank, and by installing only one solid-liquid separator, the configuration is relatively simple and can simplify the process. As a result, installation and operating costs can be reduced.

Description

고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치 및 방법{DRY-WET SERIAL ANAEROBIC DIGESTION DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING BIOGAS FROM HIGH CONCENTRATED ORGANIC WASTE}DRY-WET SERIAL ANAEROBIC DIGESTION DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING BIOGAS FROM HIGH CONCENTRATED ORGANIC WASTE}

본 발명은 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 건식소화조와 습식소화조를 직렬로 연결하도록 하는 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dry-wet in-line anaerobic digestion apparatus and method for producing biogas from high concentration organic waste, and more particularly, to a dry gas for producing biogas from a high concentration organic waste for connecting a dry digester and a wet digester in series. A wet tandem anaerobic digestion apparatus and method.

최근 음식물 쓰레기나 하수 슬러지등 유기성 폐기물의 증가에 따라 유기성 폐기물의 적절한 관리의 필요성이 대두되고 있다.Recently, with the increase of organic waste such as food waste and sewage sludge, the necessity of proper management of organic waste is emerging.

특히 하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨 및 유기성 도시고형폐기물의 직매립 금지제도가 원활히 정착되고, 또한 앞으로 닥쳐올 동 폐기물들의 해양배출 억제를 대비하기 위하여 이들 물질의 육상처리는 물론 나아가 재활용을 위한 다각적인 처리시스템을 구축하는 것이 필요하다.In particular, to prevent sewage sludge, food waste, livestock manure and organic municipal solid waste from being directly buried, and to prepare for the suppression of marine discharges of these wastes in the coming years, various measures for recycling on land as well as recycling It is necessary to build a phosphorus processing system.

이에 따라, 상기 유기성 폐기물을 처리함에 있어서 발생되는 슬러지의 양을 감소시키고 또한 연료로 사용 가능한 메탄가스를 함유하는 바이오 가스를 생산할 수 있는 혐기소화 처리방법이 주목받고 있다.Accordingly, attention has been paid to an anaerobic digestion method capable of reducing the amount of sludge generated in treating the organic waste and producing biogas containing methane gas that can be used as fuel.

상기 혐기성 소화 처리방법은 혐기조건 하에서 유기성 폐기물을 처리하는 것으로서, 유기물의 소화효율이 우수하다는 장점이 있고, 거기에 부산물인 바이오 가스의 회수가 가능하다는 장점이 있다.The anaerobic digestion treatment method is to treat organic wastes under anaerobic conditions, and has an advantage of excellent extinguishing efficiency of organic matter, and there is an advantage of recovering biogas as a by-product.

(주)대우건설은 유기성폐기물을 이용한 바이오가스 생산시스템의 연구개발을 1990년 대체에너지 개발로부터 시작하였으며, 그 후 산업공정으로부터 발생되는 식품 산업폐수 등을 에너지로 전환하기 위한 상향류식 혐기성 처리공정을 개발하기 시작하여 현재 실용화가 완료된 상태이다.Daewoo E & C started the research and development of biogas production system using organic wastes in 1990 with the development of alternative energy. Afterwards, it started an upflow anaerobic treatment process to convert food industry wastewater generated from industrial processes into energy. It has begun to develop and has been put to practical use.

하지만, 이들 대부분은 고형물의 함량이 낮은 용존성 폐수들로서, 상향류식 혐기성 처리공정에 잘 적용되는 폐수들이다.However, most of these are low solids dissolved wastewaters, which are well suited for upflow anaerobic treatment.

이후 고형물의 함량이 높은 하수슬러지, 축산분뇨, 음식물쓰레기 등을 혐기성 공정에 의해 처리하기 위한 현대식 고율혐기성 처리공법(DBS 공법, 한국 등록특허 10-0596303)의 개발이 본격화 되었으며, 축산분뇨 등 일부 유기성폐기물의 혐기성 처리에 성공적으로 응용되어 현장에 실규모 처리시스템이 운전되고 있다.Since then, the development of a modern high rate anaerobic treatment method (DBS method, Korean Patent Registration No. 10-0596303) for treating sewage sludge, livestock waste, and food waste with high solid content by anaerobic processes has been in earnest. It has been successfully applied for anaerobic treatment of waste, and a full scale treatment system is operating on site.

하지만 축산분뇨, 하수슬러지, 음식물쓰레기 등은 기본적으로 고형물 함량이 높은 유기성 폐기물로 구성되어 있어, 기 개발되어 이용되고 있는 현대식 상향류식 혐기성 처리공정(DBS공법에 적용된 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.However, livestock manure, sewage sludge, and food waste are composed of organic waste with a high solids content, so that solid-liquid separation is applied to the modern upflow anaerobic treatment process (UASB process applied to DBS process). Pretreatment facilities are needed to produce methane gas with high efficiency, such as introduction of a pretreatment system for the installation and installation of a hydrolysis tank (acid generator) for dissolution of the separated liquid.

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, 고액분리된 고형물로부터는 바이오가스를 회수하지 못하는 단점이 있다.As described above, the anaerobic digestion treatment is a suitable technique for energy recovery in organic wastewater and waste, and the treatment speed is improved according to advances in digestion treatment technology and introduction of pretreatment methods, and the recovery rate of biogas is increasing. There is a disadvantage in that biogas is not recovered from the solid-liquid separated solids.

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.In order to solve such a problem, Korean Patent Registration No. 10-0199315 (combining treatment system of food waste and sewage sludge) has published a system for processing anaerobic digestion of food waste and sewage sludge.

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.However, the system for anaerobic digestion of food waste and sewage sludge has problems that acid fermentation bacteria and organic acids are mixed with each other, making it difficult to separate solid-liquid and waste having high solid content.

또한, 유기성폐기물이 분해가 용이한 용존성 물질화되어 있지 않고 고형화되어 있어 혐기소화법으로 처리하는데 통상 25일 이상의 매우긴 체류시간이 필요하다는 문제점이 있다.In addition, organic wastes are not dissolved dissolved materials that are easily decomposed and solidified, and therefore, a long residence time of 25 days or more is usually required to be treated by anaerobic digestion.

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.In order to overcome the above problems, a device for recovering biogas by treating particulate biodegradable organic waste in Korea Patent Registration No. 10-0521866 (a method and apparatus for treating particulate biodegradable organic waste) has been published.

그러나, 상기 유기 폐기물의 처리방법 및 장치는 고온 고압조건에서 유기 폐기물을 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.However, the method and apparatus for treating organic waste is a method of solubilizing and treating organic waste under high temperature and high pressure conditions, and the operation of the anaerobic digester consists of a wet treatment system having a high moisture content, which requires a lot of energy in the pretreatment process. There is a problem in that a separate facility for treating wastewater generated during anaerobic digestion is required.

위의 문제를 극복하고자 한국 등록특허 제 10-0870425호에서 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 통합공정장치가 게시된 바 있다.In order to overcome the above problem, the Korean Patent No. 10-0870425 separates organic wastes containing a large amount of water into liquid wastes and solid wastes, respectively, and anaerobicly treats the anaerobic microorganisms cultured in the treatment process to each reactor. An anaerobic integrated process apparatus for treating organic wastes having a non-discharge treatment system has been published by supplying and returning to improve treatment efficiency, recovering biogas generated during treatment, and circulating waste liquid.

그러나, 상기 유기성 폐기물 처리를 위한 혐기성 통합공정장치는 건식소화와 습식화 공정이 병렬로 연결되어 있어 폐기물의 이송경로와 구성이 복잡하고, 이로 인해 단위공정이 증가하여 사용부지, 시공 및 운영비, 유지관리 요소 등이 증가하는 문제점이 있다.However, in the anaerobic integrated process apparatus for treating organic waste, a dry fire and wet process are connected in parallel, and thus the waste transport path and composition are complicated, and thus, the unit process is increased to use site, construction and operation costs, and maintenance. There is a problem that an increase in management factors.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건식소화조와 습식소화조를 직렬로 연결하여 산발효조, 수분조절조, 미생물 배양조가 필요 없고, 1기의 고액분리기만 설치함으로써 구성이 상대적으로 단순하여 공정을 단순화시킬 수 있도록 하는 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems as described above, by connecting the dry digestion tank and the wet digestion tank in series, there is no need for acid fermentation tank, moisture control tank, microbial culture tank, the configuration is relatively simple by installing only one solid-liquid separator It is an object of the present invention to provide a dry-wet in-line anaerobic digestion apparatus and method for the production of biogas from high concentration organic waste, which can simplify the process.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,Features of the present invention for achieving the above object,

하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨와 같은 고농도 유기성폐기물을 투입하는 투입 호퍼와; 상기 고농도 유기성폐기물에 포함된 조대 협잡물이나 이물질을 선별/파쇄하는 파쇄선별기와; 상기 파쇄선별기에서 선별/파쇄된 고농도 유기성폐기물이 저장되는 원료 저장조와; 선별/파쇄된 고농도 유기성폐기물을 외부로부터 공급되는 열을 통해 가열하여 가용화시키는 가용조와; 상기 가용조에서 공급되는 가용화된 고농도 유기성폐기물을 혐기성 소화하여 유기물 제거와 바이오가스를 생산하는 수평형 건식소화조와; 상기 수평형 건식소화조로부터 배출되는 배출물을 고형물과 액상의 유기성폐기물로 분리하는 고액분리기; 및 상기 고액분리기에서 배출되는 액상의 유기성폐기물을 공급받아 2차 혐기성 소화하여 잔류 유기물로부터 바이오가스를 추가 생산하는 습식소화조를 포함하는 것을 특징으로 한다.An input hopper for inputting high concentration organic waste such as sewage sludge, food waste and livestock manure; A crusher for sorting / crushing coarse contaminants or foreign substances contained in the high concentration organic waste; A raw material storage tank for storing the high concentration organic waste sorted / crushed by the shredding separator; A solubilization tank for heating and solubilizing the sorted / crushed high concentration organic waste through heat supplied from the outside; A horizontal dry digester for anaerobic digestion of solubilized high concentration organic waste supplied from the solubilization tank to remove organic matter and produce biogas; A solid-liquid separator separating the discharge discharged from the horizontal dry digester into solid and liquid organic waste; And a wet digestion tank receiving second organic anaerobic digestion of liquid liquid discharged from the solid-liquid separator to further produce biogas from residual organic matter.

여기에서, 상기 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치는 상기 수평형 건식소화조와 습식소화조에서 발생된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 홀더와; 상기 바이오가스 홀더에 저장된 바이오가스중 수분과 황화수소, 실록산 성분 제거하는 제습 탈황기; 및 상기 제습 탈황기로부터 배출되는 바이오가스를 원료로 전기와 열을 생산하고, 생산된 열의 일부를 상기 가용조로 공급하는 열병합 발전기를 더 포함한다.Here, the dry-wet series anaerobic digestion apparatus for producing biogas from the high concentration organic waste includes a biogas holder for storing the biogas generated in the horizontal dry digester and the wet digester; A dehumidifying desulfurizer for removing water, hydrogen sulfide and siloxane components from the biogas stored in the biogas holder; And a cogeneration generator for producing electricity and heat from the biogas discharged from the dehumidifying desulfurizer and supplying a part of the heat generated to the soluble tank.

여기에서 또한, 상기 수평형 건식소화조는 상기 고농도 유기성폐기물을 교반시키도록 내부에 횡축 임펠러형 교반기가 구비된다.Here, the horizontal dry digester is provided with a transverse impeller stirrer therein to stir the high concentration organic waste.

여기에서 또, 상기 수평형 건식소화조는 이에서 배출되는 배출물중 일부를 반송라인을 통해 이의 전단 및 가용조로 반송한다.Here, the horizontal dry digester conveys a part of the discharges discharged therefrom to its front end and the soluble tank via a conveying line.

여기에서 또, 상기 습식소화조는 UASB형 소화조이다.
Here, the wet digester is a UASB digester.

본 발명의 다른 특징은,According to another aspect of the present invention,

상기의 건식-습식 직렬 혐기 소화장치를 이용한 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화방법에 있어서, 투입 호퍼로부터 하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨와 같은 고농도 유기성폐기물을 공급받아 각종 이물질을 파쇄선별기로 선별하는 선별함과 동시에 파쇄시키는 파쇄선별공정과; 상기 파쇄선별기로부터 배출되는 고농도 유기성폐기물을 원료 저장조에 저장하여 고농도 유기성폐기물의 유량을 조정하는 저장공정과; 상기 원료 저장조로부터 배출되는 고농도 유기성폐기물을 가용조로 공급하고, 상기 가용조에서 외부로부터 공급되는 열을 이용하여 고농도 유기성폐기물을 가열하여 가용화시키는 가용화공정과; 상기 가용조로부터 가용화되어 공급되는 고농도 유기성폐기물을 혐기성 조건하에서 교반을 통해 혐기성 소화시켜 바이오가스를 생산하는 바이오가스 생산공정과; 상기 수평형 건식소화조로부터 배출되는 배출물을 고액분리기로 공급하여 상기 고액분리기에서 고형물과 액상의 유기성폐기물로 분리하여 배출하는 고액분리공정과; 상기 고액분리기에서 배출되는 액상의 유기성폐기물을 습식소화조로 공급하여 상기 습식소화조에서 혐기성 조건하에서 2차 혐기성 소화시켜 잔류 유기물로부터 바이오가스를 추가 생산하는 바이오가스 추가 생산공정과; 상기 수평형 건식소화조 및 습식소화조에서 배출되는 바이오가스를 바이오가스 홀더에 저장하는 가스저장공정과; 상기 바이오가스 홀더에 저장된 바이오가스중 수분과 황화수소, 실록산 성분을 제습 탈황기를 통해 제거하는 제습 탈황공정; 및 상기 제습 탈황기로부터 배출되는 바이오가스를 연료로 하는 열병합 발전기에서 전기와 열을 생산하고, 생산된 열의 일부를 상기 가용조로 공급하는 열병합발전공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the dry-wet in-line anaerobic digestion method for producing biogas from the high-concentration organic waste using the dry-wet in-line anaerobic digester, a high concentration of organic waste such as sewage sludge, food waste, and livestock manure is supplied from the input hopper. A crushing screening process for sorting and crushing foreign substances with a crushing screener; A storage step of controlling the flow rate of the high concentration organic waste by storing the high concentration organic waste discharged from the crusher in a raw material storage tank; A solubilization step of supplying high concentration organic waste discharged from the raw material storage tank to a soluble tank and heating and solubilizing the high concentration organic waste using heat supplied from the outside in the soluble tank; A biogas production process for producing biogas by anaerobic digestion of high concentration organic wastes solubilized and supplied from the solubilization tank under anaerobic conditions; A solid-liquid separation process for supplying the discharge discharged from the horizontal dry digester to a solid-liquid separator to separate the solid-liquid and liquid organic waste from the solid-liquid separator; A biogas additional production process of supplying the organic waste of the liquid discharged from the solid-liquid separator to a wet digestion tank and further producing biogas from residual organic matter by secondary anaerobic digestion under anaerobic conditions in the wet digestion tank; A gas storage step of storing the biogas discharged from the horizontal dry digester and the wet digester in a biogas holder; A dehumidification desulfurization process of removing water, hydrogen sulfide, and siloxane components from the biogas stored in the biogas holder through a dehumidification desulfurizer; And a cogeneration process for producing electricity and heat in a cogeneration generator using the biogas discharged from the dehumidifying desulfurization unit and supplying a part of the heat generated to the soluble tank.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치 및 방법에 따르면, 건식소화조와 습식소화조를 직렬로 연결하여 산발효조, 수분조절조, 미생물 배양조가 필요없고, 1기의 고액분리기만 설치함으로써 구성이 상대적으로 단순하여 공정을 단순화시킬 수 있고, 이로 인해 설치비 및 운영비를 절감시킬 수 있는 이점이 있다.According to the dry-wet series anaerobic digestion apparatus and method for producing biogas from the high concentration organic waste of the present invention configured as described above, there is no need for an acid fermentation tank, a moisture control tank, and a microbial culture tank by connecting a dry digester and a wet digester in series. By installing only one solid-liquid separator, the configuration is relatively simple, which simplifies the process, thereby reducing the installation and operating costs.

도 1은 본 발명에 따른 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치의 구성을 나타낸 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화방법을 설명하기 위한 공정도이다.
1 is a system configuration diagram showing the configuration of a dry-wet series anaerobic digester for producing biogas from high concentration organic waste according to the present invention.
Figure 2 is a process diagram illustrating a dry-wet serial anaerobic digestion method for producing biogas from high concentration organic waste according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of a dry-wet series anaerobic digestion apparatus for producing biogas from high concentration organic waste according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명에 따른 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치의 구성을 나타낸 시스템 구성도이다.1 is a system configuration diagram showing the configuration of a dry-wet series anaerobic digester for producing biogas from high concentration organic waste according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치(1)는, 투입 호퍼(10)와, 파쇄선별기(20)와, 원료 저장조(30)와, 가용조(40)와, 수평형 건식소화조(50)와, 고액분리기(60)와, 습식소화조(70)와, 바이오가스 홀더(80)와, 제습 탈황기(90)와, 열병합 발전기(100)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a dry-wet series anaerobic digestion apparatus 1 for producing biogas from high concentration organic waste according to the present invention includes an input hopper 10, a crusher 20, and a raw material storage tank 30. And, a soluble tank 40, a horizontal dry digester 50, a solid-liquid separator 60, a wet digester 70, a biogas holder 80, a dehumidifying desulfurizer 90, and a cogeneration generator. It consists of 100.

먼저, 투입 호퍼(10)는 하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨와 같은 고농도 유기성폐기물을 저장하고, 이를 하기에서 설명할 파쇄선별기(20)로 투입한다.
First, the input hopper 10 stores high concentration organic waste such as sewage sludge, food waste, and livestock manure, and inputs it to the crusher 20 to be described below.

그리고, 파쇄선별기(20)는 투입 호퍼(10)로부터 투입되는 고농도 유기성폐기물에 포함된 조대 협잡물이나 이물질을 선별/파쇄한다. 여기에서, 파쇄선별기(20)는 원통속에 여러개의 볼(강구)를 넣어 상기 볼(강구)의 운동에 의한 충격으로 파쇄하는 볼밀(ball mill), 강봉을 파쇄매체로 사용하는 회전식 파쇄기인 로드밀(rod mill), 조크러셔(jaw crusher), 임팩트 크러셔(impact crusher), 및 휠러밀(wheeler mill) 등과 같은 기계적 장치나 또는 초음파장치, 열적처리와 같은 물리·화학적 장치 등이 적용될 수 있다. 여기에서 또한, 파쇄선별기(20)에서 선별된 조대 협잡물이나 이물질은 매립처리된다.
In addition, the shredding selector 20 sorts / crushes coarse contaminants or foreign substances contained in the high concentration organic waste fed from the input hopper 10. Here, the crushing selector 20 is a ball mill (ball mill) to put a plurality of balls (steel balls) in the cylinder and crushed by the impact of the movement of the ball (steel balls), a rod crusher using a steel bar as a crushing medium mechanical devices such as rod mills, jaw crushers, impact crushers, and wheeler mills, or physical and chemical devices such as ultrasonic devices and thermal treatments. Here, the coarse contaminants or foreign matters selected by the shredding separator 20 are landfilled.

또한, 원료 저장조(30)는 파쇄선별기(30)에서 선별/파쇄된 고농도 유기성폐기물이 저장된다.
In addition, the raw material storage tank 30 stores the high concentration organic waste sorted / shredded in the shredding separator (30).

또, 가용조(40)는 원료 저장조(30)로부터 공급되는 선별/파쇄된 고농도 유기성폐기물을 하기에서 설명할 열병합 발전기(90)로부터 공급되는 열(70℃ 내외)을 통해 적정시간 가열하여 가용화시킨다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 가용조(40)에서 발생하는 중농도 취기를 진공펌프로 흡입하여 쿨링타워(cooling tower)로 공급하며, 쿨링타워에서 수증기를 냉각 액화시켜 응축수로 생성하므로 대기오염을 효과적으로 방지하도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, the solubilization tank 40 heats and solubilizes the selected / crushed high-concentration organic waste supplied from the raw material storage tank 30 through a heat (approximately 70 ° C) supplied from the cogeneration generator 90 to be described below. . Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the medium concentration odor generated in the soluble tank 40 is sucked into a vacuum pump and supplied to a cooling tower, and the cooling tower liquefies water vapor to produce condensed water. It is desirable to effectively prevent it.

한편, 수평형 건식소화조(50)는 가용조(40)로부터 공급되는 가용화되어 고형물농도(SS)가 높은 고농도 유기성폐기물을 혐기성 소화하여 유기물 제거와 바이오가스를 생산한다. 여기에서, 수평형 건식소화조(50)는 고농도 유기성폐기물을 교반시키도록 내부에 횡축 임펠러형 교반기(51)가 구비되고, 고농도 유기성폐기물의 체류시간은 30일 내외이며, 유입 TS 15% 내외이고, 소화율(분해율) 60~80%이며, 바이오가스 중 메탄가스 함량 65% 내외이다. 여기에서 또한, 수평형 건식소화조(50)는 이에서 배출되는 배출물중 일부를 반송라인(53)을 통해 이의 전단 및 가용조(40)로 반송한다.On the other hand, the horizontal dry digestion tank 50 is anaerobic digestion of high-concentration organic waste with a high solubilized solids concentration (SS) supplied from the soluble tank 40 to remove organic matter and produce biogas. Here, the horizontal dry digester 50 is provided with a transverse impeller stirrer 51 inside to stir the high concentration organic waste, the residence time of the high concentration organic waste is about 30 days, inflow TS 15% or so, Digestion rate (decomposition rate) 60-80%, methane gas content of biogas is about 65%. Here, also, the horizontal dry digester 50 conveys some of the discharges discharged therefrom to its front end and soluble tank 40 via the conveying line 53.

그리고, 고액분리기(60)는 수평형 건식소화조(50)로부터 배출되는 배출물을 고형물과 액상의 유기성폐기물로 분리한다. 여기에서, 고액분리기(60)에서 배출되는 고형물은 매립처리된다.
The solid-liquid separator 60 separates the discharge discharged from the horizontal dry digester 50 into solid and liquid organic waste. Here, the solid discharged from the solid-liquid separator 60 is landfilled.

또한, 습식소화조(70)는 고액분리기(60)에서 배출되는 액상의 유기성폐기물을 공급받아 2차 혐기성 소화하여 잔류 유기물로부터 바이오가스를 추가 생산한다. 여기에서, 습식소화조(70)는 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)형 소화조로서, 액상의 유기성폐기물이 하측으로 유입되어 상부로 이동하는 유입 상향류 및 생산된 바이오가스에 의해 자연적으로 교반되고, 습식소화조(70) 내부에서 자가 배양되는 메탄균이 고농도로 농축된 입상슬러지(granule)에 의해 단기간에 고부하의 유기물 소화 가능하여 체류시간 10일 이내로 매우 짧고, 소화율 85% 이상이며 바이오가스 중 메탄가스 함량 75% 내외이다.
In addition, the wet digestion tank 70 receives the organic waste of the liquid discharged from the solid-liquid separator 60 to further anaerobic digestion to further produce biogas from the residual organic matter. Here, the wet digestion tank 70 is a UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) digestion tank, which is naturally agitated by the inflow upstream and the produced biogas flowing into the upper portion of the liquid organic waste to the upper side, and the wet digestion tank. (70) Methane bacteria self-cultivated inside can digest high load organic matter in a short time by high concentration granular sludge, so it is very short within 10 days residence time, digestibility rate is more than 85% and content of methane gas in biogas 75 % Is around.

또, 바이오가스 홀더(80)는 수평형 건식소화조(50)와 습식소화조(70)에서 발생된 바이오가스를 저장한다.
In addition, the biogas holder 80 stores the biogas generated in the horizontal dry digester 50 and the wet digester 70.

한편, 제습 탈황기(90)는 바이오가스 홀더(80)에 저장된 바이오가스중 수분과 황화수소, 실록산 성분 제거한다.
Meanwhile, the dehumidifying desulfurizer 90 removes water, hydrogen sulfide, and siloxane components from the biogas stored in the biogas holder 80.

그리고, 열병합 발전기(100)는 제습 탈황기로부터 배출되는 바이오가스를 원료로 동작되어 전기와 열을 생산하고, 생산된 열(약 70℃ 내외)의 일부를 가용조(40)로 공급한다.
In addition, the cogeneration generator 100 operates as a raw material of the biogas discharged from the dehumidifying desulfurizer to produce electricity and heat, and supplies a part of the heat (about 70 ° C. or more) to the soluble tank 40.

이하, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a dry-wet series anaerobic digestion method for producing biogas from high concentration organic waste according to the present invention according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화방법을 설명하기 위한 공정도이다.Figure 2 is a process diagram illustrating a dry-wet serial anaerobic digestion method for producing biogas from high concentration organic waste according to the present invention.

《파쇄선별공정-S100》`` Crushing sorting process-S100 ''

먼저, 수거차량으로부터 수거된 하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨와 같은 고농도 유기성폐기물이 투입 호퍼(10)에 저장된 후 파쇄선별기(20)로 공급되면 파쇄선별기(20)가 각종 이물질을 파쇄선별기(20)로 선별하는 선별함과 동시에 파쇄시킨다.
First, when a high concentration of organic waste such as sewage sludge, food waste, and livestock manure collected from the collection vehicle is stored in the input hopper 10 and then supplied to the shredding separator 20, the shredding separator 20 dismantles various foreign matters. And sorting at the same time.

《저장공정-S110》《Storage Process-S110》

그리고, 원료 저장조(30)에 파쇄선별기(20)로부터 배출되는 고농도 유기성폐기물이 저장된다.
Then, the high concentration organic waste discharged from the shredding separator 20 is stored in the raw material storage tank 30.

《가용화공정-S120》`` Solubilization process-S120 ''

이어서, 원료 저장조(30)로부터 배출되는 고농도 유기성폐기물이 가용조(40)로 공급되면, 가용조(40)는 열병합 발전기(100)에서 배출되는 열(약 70℃ 내외)을 이용하여 고농도 유기성폐기물을 가열하여 가용화시킨다.
Subsequently, when the high concentration organic waste discharged from the raw material storage tank 30 is supplied to the soluble tank 40, the soluble tank 40 uses the high concentration organic waste using heat (about 70 ° C. or less) discharged from the cogeneration generator 100. Is solubilized by heating.

《바이오가스 생산공정-S130》Biogas Production Process-S130

계속해서, 가용조(40)로부터 가용화되어 공급되는 고농도 유기성폐기물이 수평형 건식소화조(50)로 공급되면, 수평형 건식소화조(50)는 고형물농도(SS)가 높은 고농도 유기성폐기물을 혐기성 조건하에서 교반을 통해 혐기성 소화시켜 바이오가스를 생산하여 생산된 바이오가스를 바이오가스 홀더(80)로 배출한다.
Subsequently, when the high concentration organic waste solubilized and supplied from the soluble tank 40 is supplied to the horizontal dry digestion tank 50, the horizontal dry digestion tank 50 carries out the high concentration organic waste having a high solids concentration SS under anaerobic conditions. Anaerobic digestion through agitation produces biogas and discharges the produced biogas to the biogas holder 80.

《고액분리공정-S140》Solid Liquid Separation Process-S140

그리고, 수평형 건식소화조(50)로부터 배출되는 배출물이 고액분리기(60)로 공급되면, 고액분리기(60)는 고형물과 액상의 유기성폐기물로 분리하여 배출한다.
Then, when the discharge discharged from the horizontal dry digester 50 is supplied to the solid-liquid separator 60, the solid-liquid separator 60 separates and discharges the solids and the organic waste of the liquid.

《바이오가스 추가 생산공정-S150》Biogas Additional Production Process-S150

이어서, 고액분리기(60)로부터 배출되는 액상의 유기성폐기물이 습식소화조(70)로 공급되면, 습식소화조(70)는 혐기성 조건하에서 혐기성 소화시켜 잔류 유기물로부터 바이오가스를 추가 생산하고, 생산된 바이오가스를 바이오가스 홀더(80)로 배출한다.
Subsequently, when the liquid organic waste discharged from the solid-liquid separator 60 is supplied to the wet digestion tank 70, the wet digestion tank 70 is anaerobic digested under anaerobic conditions to further produce biogas from residual organic matter, and the produced biogas To the biogas holder 80.

《가스저장공정-S150》《Gas Storage Process-S150》

한편, 바이오가스 홀더(80)는 수평형 건식소화조(50) 및 습식소화조(70)에서 배출되는 바이오가스를 저장한다.
Meanwhile, the biogas holder 80 stores the biogas discharged from the horizontal dry digester 50 and the wet digester 70.

《제습 탈황공정-S160》《Dehumidification Desulfurization Process-S160》

이어서, 제습 탈황기(90)는 바이오가스 홀더(80)에 저장된 바이오가스중 수분과 황화수소, 실록산 성분을 제습 탈황기를 통해 제거하여 배출한다.
Subsequently, the dehumidifying desulfurizer 90 removes and discharges water, hydrogen sulfide, and siloxane components in the biogas stored in the biogas holder 80 through the dehumidifying desulfurizer.

《열병합발전공정-S170》Cogeneration Process-S170

계속해서, 열병합 발전기(100)는 제습 탈황기(90)로부터 배출되는 바이오가스를 연료로 동작되어 전기와 열을 생산하고, 생산된 열의 일부를 가용조(40)로 공급한다.Subsequently, the cogeneration generator 100 operates the biogas discharged from the dehumidifying desulfurization unit 90 as a fuel to generate electricity and heat, and supplies a part of the generated heat to the soluble tank 40.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the description, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Should be.

10 : 투입 호퍼 20 : 파쇄선별기
30 : 원료 저장조 40 : 가용조
50 : 수평형 건식소화조 60 : 고액분리기
70 : 습식소화조 80 : 바이오가스 홀더
90 : 제습 탈황기 100 : 열병합 발전기
10: input hopper 20: shredder
30: raw material storage tank 40: soluble tank
50: horizontal dry digester 60: solid-liquid separator
70: wet digestion tank 80: biogas holder
90 dehumidification desulfurizer 100 cogeneration generator

Claims (6)

하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨와 같은 고농도 유기성폐기물을 투입하는 투입 호퍼와;
상기 고농도 유기성폐기물에 포함된 조대 협잡물이나 이물질을 선별/파쇄하는 파쇄선별기와;
상기 파쇄선별기에서 선별/파쇄된 고농도 유기성폐기물이 저장되는 원료 저장조와;
선별/파쇄된 고농도 유기성폐기물을 외부로부터 공급되는 열을 통해 가열하여 가용화시키는 가용조와;
상기 가용조에서 공급되는 가용화된 고농도 유기성폐기물을 혐기성 소화하여 유기물 제거와 바이오가스를 생산하는 수평형 건식소화조와;
상기 수평형 건식소화조로부터 배출되는 배출물을 고형물과 액상의 유기성폐기물로 분리하는 고액분리기; 및
상기 고액분리기에서 배출되는 액상의 유기성폐기물을 공급받아 2차 혐기성 소화하여 잔류 유기물로부터 바이오가스를 추가 생산하는 습식소화조를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치.
An input hopper for inputting high concentration organic waste such as sewage sludge, food waste and livestock manure;
A crusher for sorting / crushing coarse contaminants or foreign substances contained in the high concentration organic waste;
A raw material storage tank for storing the high concentration organic waste sorted / crushed by the shredding separator;
A solubilization tank for heating and solubilizing the sorted / crushed high concentration organic waste through heat supplied from the outside;
A horizontal dry digester for anaerobic digestion of solubilized high concentration organic waste supplied from the solubilization tank to remove organic matter and produce biogas;
A solid-liquid separator separating the discharge discharged from the horizontal dry digester into solid and liquid organic waste; And
Dry-wet series anaerobics for producing biogas from high concentration organic waste, characterized in that it comprises a wet digestion tank receiving the organic waste of the liquid discharged from the solid-liquid separator and further producing biogas from residual organic matter. Fire Extinguisher.
제 1 항에 있어서,
상기 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치는,
상기 수평형 건식소화조와 습식소화조에서 발생된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 홀더와;
상기 바이오가스 홀더에 저장된 바이오가스중 수분과 황화수소, 실록산 성분 제거하는 제습 탈황기; 및
상기 제습 탈황기로부터 배출되는 바이오가스를 원료로 전기와 열을 생산하고, 생산된 열의 일부를 상기 가용조로 공급하는 열병합 발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치.
The method of claim 1,
Dry-wet serial anaerobic digestion apparatus for producing biogas from the high concentration organic waste,
A biogas holder for storing the biogas generated in the horizontal dry digester and the wet digester;
A dehumidifying desulfurizer for removing water, hydrogen sulfide and siloxane components from the biogas stored in the biogas holder; And
Drying for producing biogas from high-concentration organic waste, characterized in that it further comprises a cogeneration generator for producing electricity and heat from the biogas discharged from the dehumidifying desulfurizer and supplying a portion of the heat produced to the soluble tank. Wet serial anaerobic digester.
제 1 항에 있어서,
상기 수평형 건식소화조는,
상기 고농도 유기성폐기물을 교반시키도록 내부에 횡축 임펠러형 교반기가 구비되는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치.
The method of claim 1,
The horizontal dry digester,
Dry-wet series anaerobic digestion apparatus for producing biogas from high concentration organic waste, characterized in that a horizontal axial impeller stirrer is provided to stir the high concentration organic waste.
제 3 항에 있어서,
상기 수평형 건식소화조는,
이에서 배출되는 배출물중 일부를 반송라인을 통해 이의 전단 및 가용조로 반송하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치.
The method of claim 3, wherein
The horizontal dry digester,
Dry-wet in-line anaerobic digestion apparatus for producing biogas from high concentration organic waste, characterized in that for conveying some of the discharge discharged from it to the front end and the solubilization tank through the transfer line.
제 1 항에 있어서,
상기 습식소화조는,
UASB형 소화조인 것을 특징으로 하는 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화장치.
The method of claim 1,
The wet digester is
Dry-wet serial anaerobic digester for producing biogas from high concentration organic waste, characterized in that the UASB type digester.
제 1 항의 건식-습식 직렬 혐기 소화장치를 이용한 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화방법에 있어서,
투입 호퍼로부터 하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨와 같은 고농도 유기성폐기물을 공급받아 각종 이물질을 파쇄선별기로 선별하는 선별함과 동시에 파쇄시키는 파쇄선별공정과;
상기 파쇄선별기로부터 배출되는 고농도 유기성폐기물을 원료 저장조에 저장하여 고농도 유기성폐기물의 유량을 조정하는 저장공정과;
상기 원료 저장조로부터 배출되는 고농도 유기성폐기물을 가용조로 공급하고, 상기 가용조에서 외부로부터 공급되는 열을 이용하여 고농도 유기성폐기물을 가열하여 가용화시키는 가용화공정과;
상기 가용조로부터 가용화되어 공급되는 액상의 고농도 유기성폐기물을 혐기성 조건하에서 교반을 통해 혐기성 소화시켜 바이오가스를 생산하는 바이오가스 생산공정과;
상기 수평형 건식소화조로부터 배출되는 배출물을 고액분리기로 공급하여 상기 고액분리기에서 고형물과 액상의 유기성폐기물로 분리하여 배출하는 고액분리공정과;
상기 고액분리기에서 배출되는 액상의 유기성폐기물을 습식소화조로 공급하여 상기 습식소화조에서 혐기성 조건하에서 2차 혐기성 소화시켜 잔류 유기물로부터 바이오가스를 추가 생산하는 바이오가스 추가 생산공정과;
상기 수평형 건식소화조 및 습식소화조에서 배출되는 바이오가스를 바이오가스 홀더에 저장하는 가스저장공정과;
상기 바이오가스 홀더에 저장된 바이오가스중 수분과 황화수소, 실록산 성분을 제습 탈황기를 통해 제거하는 제습 탈황공정; 및
상기 제습 탈황기로부터 배출되는 바이오가스를 연료로 하는 열병합 발전기에서 전기와 열을 생산하고, 생산된 열의 일부를 상기 가용조로 공급하는 열병합발전공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성폐기물로부터 바이오 가스 생산을 위한 건식-습식 직렬 혐기 소화방법.
In the dry-wet series anaerobic digestion method for producing biogas from high concentration organic waste using the dry-wet series anaerobic digester of claim 1,
A crushing sorting process for receiving high-concentration organic wastes such as sewage sludge, food waste, and livestock waste from the input hopper;
A storage step of controlling the flow rate of the high concentration organic waste by storing the high concentration organic waste discharged from the crusher in a raw material storage tank;
A solubilization step of supplying high concentration organic waste discharged from the raw material storage tank to a soluble tank and heating and solubilizing the high concentration organic waste using heat supplied from the outside in the soluble tank;
A biogas production process for producing biogas by anaerobic digestion of liquid high concentration organic wastes solubilized and supplied from the solubilization tank under anaerobic conditions;
A solid-liquid separation process for supplying the discharge discharged from the horizontal dry digester to a solid-liquid separator to separate the solid-liquid and liquid organic waste from the solid-liquid separator;
A biogas additional production process of supplying the organic waste of the liquid discharged from the solid-liquid separator to a wet digestion tank and further producing biogas from residual organic matter by secondary anaerobic digestion under anaerobic conditions in the wet digestion tank;
A gas storage step of storing the biogas discharged from the horizontal dry digester and the wet digester in a biogas holder;
A dehumidification desulfurization process of removing water, hydrogen sulfide, and siloxane components from the biogas stored in the biogas holder through a dehumidification desulfurizer; And
Biogas production from the high concentration organic waste, characterized in that the cogeneration generator for producing electricity and heat from the cogeneration generator using the biogas discharged from the dehumidifying desulfurization unit and supplying a part of the heat generated to the soluble tank. Dry-Wet Serial Anaerobic Digestion Method.
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