KR101085270B1 - 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물의 처리시스템 및 처리방법 - Google Patents

완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물의 처리시스템 및 처리방법 Download PDF

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임태형
김영오
김일기
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Abstract

본 발명은 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템 및 처리방법에 관한 것으로, 메탄발효조에서 배출된 메탄발효액이 완충조를 거쳐 고액분리막조까지 이송되도록 설치된 공급라인; 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 농축수가 반송되도록 설치된 농축수반송라인;이 포함되어 이루어지고, 농축수반송라인은 농축수가 산발효조와 메탄발효조로 유입되도록 제1농축수공급라인 및 제2농축수공급라인과 연결되고, 농축수가 완충조로 순환하도록 공급라인과 연결되어 이루어짐으로써, 메탄발효조 및 산발효조에 수용된 메탄발효액의 안정화가 향상되면서 발효 효능이 일정 수준 이상으로 유지된다. 이로 인해 가스발생량 역시 일정 수준 이상 유지된다.

Description

완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물의 처리시스템 및 처리방법{System and method for treating organic waste of menbrane-method using buffer reactor}
본 발명은 유기성 폐기물을 처리하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법으로 반복 여과된 농축수가 산발효조와 메탄발효조에 공급되도록 한 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물의 처리시스템 및 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업발전과 함께 소득증대와 소비성향의 변화 및 유통구조의 발달로 인하여 생활 폐기물은 급격히 증가되는 추세이다.
활 폐기물의 처리 방안으로 선택될 수 있는 것으로는 매립지를 확보하여 매립처리하는 방법, 소각하여 처리하는 소각방법, 재가공하여 새로운 자원으로 활용하는 방법 등이 있다.
근래에는 유기성 폐기물에서 메탄가스가 추출되고, 기타 유독 가스 및 슬러지가 제거되며, 메탄발효액이 정화되어 방류되는 재활용 방법이 제시되고 있다.
이러한 종래의 유기성 폐기물은 유기성 폐기물이 산발효조 및 메탄발효조에서 발효되고, 메탄발효조에서 배출된 메탄발효액이 완충조를 거쳐 고액분리막조에서 여과되며, 이후 고액분리막조에서 여과되어 배출된 농축수가 메탄발효조 및 산발효조로 직접 반송되어 메탄발효조 및 산발효조 내의 미생물 농도를 높게 유지하고, 분해가 느린 생분해성 고형물과 미생물과의 접촉시간을 증가시킴으로써 처리효율을 높이고자 하였다.
하지만, 일정기간 동안 가동 후 메탄발효조를 관찰한 결과 메탄발효액의 상태가 점차 악화되었다. 이 때문에 유기성 폐기물의 발효 분해 효능이 급격히 저하되었고, 유기성 폐기물로부터 추출하는 가스의 발생량 역시 저하되는 문제점이 있었다. 이에 그 원인을 분석해 본 결과, 고액분리막과 메탄발효조의 직접 순환과정에서 발생하는 메탄발효액의 온도손실과 급작스런 농축운전에 따른 충격부화 및 여과를 위한 순환량 등의 문제점이 있었다.
상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 고액분리막조에서 여과되어 배출된 농축수가 완충조로 이송된 후 고액분리막조에 재유입되어 재여과된 후 산발효조 및 메탄발효조에 공급되도록 이루어진 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템 및 처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 고액분리막조로 유입되기 위해 완충조에서 농축수가 배출될 때, 완충조에서 발생하는 음압이 완충조 내부에 설치된 가스홀더에 의해 보상되도록 이루어진 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템 및 처리방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템은, 산발효조와 메탄발효조에서 유기성 폐기물이 발효되도록 이루어진 유기성 폐기물 처리시스템에 있어서, 메탄발효조에서 배출된 메탄발효액이 완충조를 거쳐 고액분리막조까지 이송되도록 설치된 공급라인; 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 농축수가 반송되도록 설치된 농축수반송라인;이 포함되어 이루어지고, 농축수반송라인은 농축수가 산발효조와 메탄발효조로 유입되도록 제1농축수공급라인 및 제2농축수공급라인과 연결되고, 농축수가 완충조로 순환하도록 공급라인과 연결되어 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 처리시스템은 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 투과수가 투과수저장탱크로 집수되도록 설치된 투과수반송라인; 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 물세정수가 방류탱크로 집수되도록 설치된 물세정수반송라인; 및 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 약품세정수가 살수여과탱크로 집수되도록 설치된 약품세정수반송라인;이 더 포함되어 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 처리시스템은 농축수반송라인을 통해 유동되는 농축수가 공급라인에 유입 또는 차단되도록 농축수반송라인에 설치된 순환밸브; 농축수반송라인을 통해 유동되는 농축수가 산발효조로 공급 또는 차단되도록 제1농축수공급라인에 설치된 제1공급밸브; 및 농축수반송라인을 통해 유동되는 농축수가 메탄발효조로 공급 또는 차단되도록 제2농축수공급라인에 설치된 제2공급밸브;가 더 포함되어 이루어진다.
여기서, 공급라인에는 완충조에 수용된 메탄발효액 또는 농축수가 고액분리막조로 전량 배출되도록 개폐되는 배출밸브; 및 메탄발효조에서 배출되는 메탄발효액의 유동을 차단하도록 개폐되는 차단밸브;가 설치된다.
또한, 본 발명에 따른 처리시스템은 순환밸브가 개방되면 제1공급밸브와 제2공급밸브가 폐쇄되고, 순환밸브가 폐쇄되면 제1공급밸브와 제2공급밸브가 개방되도록 순환밸브, 제1공급밸브 및, 제2공급밸브를 제어하도록 설치된 제어기가 더 포함되어 이루어진다.
여기서, 제어기는 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 농축수가 고액분리막조에 재유입되어 반복 여과된 후 산발효조 및 메탄발효조로 공급되도록 순환밸브, 제1공급밸브 및, 제2공급밸브의 개폐를 제어한다.
또한, 제어기는 농축수가 고액분리막조에 유입되어 여과된 후 산발효조 및 메탄발효조로 공급되는 동안 메탄발효조의 메탄발효액이 완충조로 공급되는 것이 차단되도록 차단밸브의 개폐를 제어하고, 완충조에 수용된 메탄발효액 또는 농축수가 전량 배출되도록 배출밸브의 개폐를 제어한다.
이때, 배출밸브, 차단밸브, 순환밸브, 제1공급밸브 및, 제2공급밸브는 전자밸브이다.
완충조는 완충조에 수용된 메탄발효액이 배출되면서 발생하는 음압을 보상하기 위해 내장된 가스홀더가 포함되어 이루어진다.
여기서, 가스홀더는 유연재질로 제작되고, 완충조 내부에 음압이 발생하면 상기 완충조(400) 내부에 음압이 발생하면 포집해 두었던 가스를 방출하면서 수축하도록 설치된다.
한편, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리시스템이 이용된 유기성 폐기물 처리방법은, 산발효조 및 메탄발효조에서 유기성 폐기물이 발효되도록 이루어진 유기성 폐기물 처리방법에 있어서, 산발효조 및 메탄발효조에서 유기성 폐기물이 유입되어 발효되는 단계(S10); 메탄발효조 내의 메탄발효액이 공급라인을 통해 완충조로 유입되는 단계(S20); 완충조의 메탄발효액이 공급라인을 통해 고액분리막조로 유입되어 여과되는 단계(S30); 고액분리막조에서 얻은 농축수가 반복하여 여과되었는지를 판단하는 단계(S40); 농축수가 반복하여 여과되지 않았으면, 농축수가 농축수반송라인 및 공급라인을 통해 완충조로 유입되도록 메탄발효액이 완충조로 유입되는 단계(S20)로 순환되는 단계(S50); 및 농축수가 반복하여 여과되었으면, 농축수가 농축수반송라인, 제1농축수공급라인 및, 제2농축수공급라인을 통해 산발효조 및 메탄발효조로 유입되도록 유기성 폐기물이 유입되어 발효되는 단계(S10)로 공급되는 단계(S60);가 포함되어 이루어진다.
여기서, 본 발명에 따른 처리방법은 고액분리막조로 유입되어 여과되는 단계(S30) 이후에, 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 투과수가 투과수저장탱크로 유입되는 단계(S70); 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 물세정수가 방류탱크로 유입되는 단계(S80); 및 고액분리막조에서 메탄발효액을 여과하여 얻은 약품세정수가 살수여과탱크를 거처 원수저장조로 유입되는 단계(S90);가 더 포함되어 이루어진다.
여기서, 고액분리막조로 유입되어 여과되는 단계(S40)에서는, 고액분리막조로 유입되기 위해 완충조에서 메탄발효액이 배출될 때 발생하는 음압은 완충조 상부에 설치되면서 완충조 내부에서 발생한 가스를 포집하여 팽창되었던 가스홀더가 가스를 방출하여 수축함으로써 보상된다.
또한, 농축수가 완충조로 유입되는 단계(S20)로 순환되는 단계(S60)에서는, 농축수반송라인의 순환밸브가 개방되고, 제1농축수공급라인 및 제2농축수공급라인의 제1공급밸브 및 제2공급밸브가 폐쇄되며, 공급라인에서의 메탄발효액의 유동이 차단되도록 차단밸브가 폐쇄된다.
또한, 산발효조 및 메탄발효조로 유입되도록 유기성 폐기물이 유입되어 발효되는 단계(S10)로 공급되는 단계(S70)에서는, 농축수반송라인의 순환밸브가 페쇄되고, 제1농축수공급라인 및 제2농축수공급라인의 제1공급밸브 및 제2공급밸브가 개방된다.
또한, 메탄발효액이 고액분리막조로 유입되어 여과되는 단계(S30) 및, 농축수가 메탄발효액이 완충조로 유입되는 단계(S20)로 순환되는 단계(S60)에서는, 공급라인에 설치된 공급펌프에 의해 배출되는 완충조 내의 메탄발효액 또는 농축수가 전량 배출되도록 배출밸브가 개폐되도록 제어된다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 메탄발효액의 온도손실과 급작스런 농축운전에 따른 충격부하 및 여과를 위한 과도한 순환량 등의 종래의 문제점이 고액분리막조에서 반복 여과하여 얻은 고농도의 농축수가 메탄발효조 및 산발효조에 공급되도록 이루어진 완충조를 활용한 간접순환방식으로 전환됨으로써, 메탄발효조 및 산발효조에 수용된 메탄발효액의 상태가 안정화되고, 고농도의 농축수의 유입으로 발효 미생물 및 미생물의 먹이가 되는 유기 탄소원의 농도가 높게 유지되며, 이로 인해 유기물 분해활동이 활발해져 가스발생량 역시 평균 가스발생량보다 향상되는 효과가 있다.
또한, 고액분리막조에서 배출된 농축수가 메탄발효조에서 배출된 메탄발효액이 차단된 상태에서 완충조로 유입됨으로써, 완충조 내의 농축수의 부피는 완충조 내의 메탄발효액의 부피보다 현저히 낮아져 완충조의 교반 능력이 향상된다. 또한, 완충조를 거친 농축수에 대해 고액분리막조에서의 분리효능 역시 향상되어 종래보다 더욱 향상된 고농도로 농축수가 배출되는 효과가 있다.
또한, 메탄발효조에서 처리하는 일일 순환량에 따른 메탄발효액의 농도 저하가 고농도의 농축수에 의해 최대한 억제할 수 있어 미생물의 생태환경이 개선되고, 가스발생량 역시 종래보다 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 처리시스템에서 주요 구성요소의 상호 연관관계가 개략적으로 도시된 블럭도이다.
도 3은 도 1에 도시된 각 밸브들을 제어하는 제어기가 도시된 블럭도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 완충조의 내부에 설치된 가스홀더의 작동상태가 개략적으로 도시된 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리방법이 도시된 블럭도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<구성>
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템이 개략적으로 도시된 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 처리시스템에서 주요 구성의 상호 연관관계가 개략적으로 도시된 블럭도이며, 도 3은 도 1에 도시된 각 밸브들을 제어하는 제어기가 도시된 블럭도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 완충조의 내부에 설치된 가스홀더의 작동상태가 개략적으로 도시된 측단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템(100)은, 산발효조(200), 메탄발효조(300), 완충조(400) 및, 고액분리막조(500)가 포함되어 이루어진다.
먼저, 산발효조(200)는 유기성 폐기물을 산발효 처리하여 고분자 유기화합물을 저분자 유기화합물로 전환하도록 이루어진다.
메탄발효조(300)는 산발효조(200)에서 유입된 저분자 유기화합물을 혐기성 미생물과 반응시켜 메탄발효액과 메탄가스를 생성시키도록 이루어진다. 여기서, 메탄발효조(300) 내에서 발효 중인 유기성 폐기물의 일부를 산발효조(200)에 일부 유입시켜 산발효조(200) 내의 산발효가 활성화되도록 회수라인(210)이 설치된다. 따라서, 유기성 폐기물이 발효되면서 생성되는 메탄가스는 메탄발효조(300)는 물론 산발효조(200)에서도 발생된다.
완충조(400)는 메탄발효조(300) 내의 메탄발효액이 유입되면 침전되지 않도록 교반되도록 설치되고, 교반을 위한 교반기(410)가 내장된다. 또한, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 완충조(400)의 내부에는 메탄발효액이 공급펌프(420)에 의해 고액분리막조(500)로 강제 배출될 때 발생하는 음압을 보상하기 위해 완충조(400)에서 생성된 메탄가스를 포집하여 팽창되는 가스홀더(430)가 설치된다.
이 가스홀더(430)는 연질 재질로 팽창 및 수축이 가능하도록 완충조(400) 상부에 장착되고, 완충조(400) 내부에 음압이 발생하면 음압을 보상하기 위해 메탄가스를 포집하여 팽창하도록 설치된다. 물론, 완충조(400) 내부에 메탄발효액이 유입되어 양압이 형성되면 가스홀더(430)는 수용된 메탄가스가 배출되면서 수축되도록 설치된다. 또한, 가스홀더(430)의 다른 실시예로는, 완충조(400) 내부의 일부 공간이 밀폐되도록 패널이 슬라이딩되도록 설치되고, 음압을 보상하기 위해 밀폐된 공간에 메탄가스가 포집되면서 패널이 하향 슬라이딩할 수 있도록 설치될 수도 있다.
한편, 고액분리막조(500)에서는 완충조(400)에서 유입된 메탄발효액이 여과되어 고농도의 농축수, 투과수, 물세정수 및, 약품세정수로 분리된다.
여기서, 고액분리막조(500)에는 메탄발효조(300)에서 완충조(400)로 연결된 공급라인(310)이 연장되어 설치되고, 이 공급라인(310)은 메탄발효조(300)에서 배출된 메탄발효액이 완충조(400)를 거쳐 고액분리막조(500)까지 공급되도록 유도하게 된다. 여기서, 공급라인(310)은 후술된 농축수반송라인(510)과 연결된다. 또한, 공급라인(310)에는 메탄발효조(300)에서 완충조(400)로 공급된 메탄발효액의 전량, 또는 고액분리막조(500)에서 완충조(400)로 공급된 농축수의 전량이 고액분리막조(500)로 유입되도록 제어기(700)에 의해 개폐되는 배출밸브(440)가 설치된다. 이 배출밸브(440)는 완충조(400)와 고액분리막조(500) 사이에 설치된다.
또한, 고액분리막조(500)에는 메탄발효액을 여과하여 얻은 농축수가 배출되도록 농축수반송라인(510)이 설치된다. 이 농축수반송라인(510)에는 농축수가 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)로 공급되도록 산발효조(200)와 연결된 제1농축수공급라인(220)과, 메탄발효조(300)와 연결된 제2농축수공급라인(320)이 연결된다. 물론, 제1농축수공급라인(220) 및 제2농축수공급라인(320)에는 농축수의 공급량을 조절하기 위한 제1공급밸브(221), 제2공급밸브(321) 및 전자유량계(201)가 각각 더 설치된다. 또한, 농축수반송라인(510)에는 고액분리막조(500)에서 배출된 농축수가 공급라인(310)으로 유동되도록 하기 위해 공급라인(310)과 제2농축수공급라인(320) 사이에 순환밸브(511)가 설치된다. 이 순환밸브(511)는 제1공급밸브(221)와 제2공급밸브(321)의 개폐동작과 반대의 개폐동작을 갖고, 메탄발효액의 공급을 차단하는 차단밸브(311)와도 반대의 개폐동작을 갖도록 제어기(700)에 의해 제어된다. 즉, 농축수반송라인(510)을 통해 유동되는 농축수가 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)에 유입되지 않으면서 공급라인(310)을 통해 완충조(400) 및 고액분리막조(500)로 재유입되도록 순환밸브(511)가 개방되도록 제어되는 경우, 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브(321) 역시 폐쇄되도록 제어된다. 이때, 메탄발효조(300)에서 배출되는 메탄발효액을 차단하도록 차단밸브(311)가 폐쇄되게 제어된다. 또한, 농축수반송라인(510)을 통해 유동되는 농축수가 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)에 유입되면서 공급라인(310)으로 유동되지 않도록 순환밸브(511)가 폐쇄되도록 제어되는 경우, 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브(321)는 개방된다. 이때, 메탄발효조(300)에서 배출된 메탄발효액이 완충조(400)로 유입하도록 차단밸브(311)가 개방되게 제어된다.
여기서, 제1농축수공급라인(220)과 제2농축수공급라인(320)에는 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)에 유입되는 농축수의 양을 조절하기 위해 전자유량계(201) 및 보조밸브(202)가 각각 더 설치된다. 여기서 전자유량계(201)는 공급라인(310)에서 메탄발효조(300)와 차단밸브(311) 사이 및, 완충조(400) 및 고액분리막조(500) 사이에도 설치된다.
제어기(700)는 도 3에 도시된 바와 같이, 배출밸브(440), 순환밸브(511), 제1공급밸브(221) 및, 제2공급밸브(321)의 개폐를 제어하도록 설치된다. 제어기(700)는 고액분리막조(500)에서 배출되는 농축수의 여과 횟수를 기초로 짜여진 프로그램에 의해 작동된다. 이는 고액분리막조(500)에서 배출된 농축수가 곧바로 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)로 유입되지 않고, 공급라인(310)을 통해 완충조(400)를 거쳐 고액분리막조(500)로 재유입되도록 프로그밍된 제어기(700)에 의해 순환밸브(511), 제1공급밸브(221) 및, 제2공급밸브(321)가 개폐된다. 또한, 제어기(700)는 완충조(400)에서 메탄발효액 또는 농축수의 전량이 공급펌프(420)에 의해 고액분리막조(500)로 유입되도록 공급라인(310)에 설치된 배출밸브(440)를 제어한다.
한편, 고액분리막조(500)에서는 농축수 이외에 투과수, 물세정수 및, 약품세정수가 분리된다. 투과수가 투과수저장탱크(520)로 유입되도록 고액분리막조(500)와 투과수저장탱크(520)가 연결되게 투과수반송라인(521)이 설치된다. 또한, 물세정수가 방류탱크(530)로 유입되도록 고액분리막조(500)와 방류탱크(530)가 연결되게 물세정수반송라인(531)이 설치된다. 또한, 약품세정수가 살수여과탱크(540)로 유입되도록 고액분리막조(500)와 살수여과탱크(540)가 연결되도록 약품세정수반송라인(541)이 설치된다. 여기서, 살수여과탱크(540)로 유입된 약품세정수는 여과되어 원수저장조(550)로 유입된다. 살수여과탱크(540)는 생활용수가 유입되는 물탱크(560)로부터 물이 유입되도록 설치된다.
<방법>
도 4는 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리방법이 도시된 블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유기성 폐기물 처리방법은 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)로 유기성 폐기물이 유입되어 발효(S10)된다. 이때, 유기성 폐기물은 분쇄, 선별 등을 포함한 공지의 전처리공정을 거쳐 유입된다. 산발효조(200)에서는 산발효되어 고분자 유기화합물이 저분자 유기화합물로 전환된다. 메탄발효조(300)에서는 산발효 처리되어 획득한 저분자 유기화합물이 유입되어 혐기성 미생물과 반응되어 메탄발효액과 메탄가스가 생성된다. 이 메탄발효조(300)에서 발효중인 저분자 유기화합물의 일부가 산발효조(200)로 일부 유입되어 산발효조(200) 내의 산발효가 활성화된다. 이때, 메탄발효조(300)의 저분자 유기화합물은 메탄발효조(300)와 산발효조(200)를 연결하도록 설치된 회수라인(210)을 통해 산발효조(200)로 유입된다.
다음으로, 메탄발효조(300)에서 생성된 메탄발효액이 완충조(400)로 유입(S20)된다. 메탄발효조(300)에서 저분자 유기화합물이 반응되어 획득된 메탄발효액이 공급라인(310)을 통해 완충조(400)로 유입되어 침전을 방지하도록 교반된다. 완충조(400)에 내장된 교반기(410)에 의한 교반으로 메탄가스가 발생하게 된다. 여기서, 완충조(400)의 메탄발효액이 공급펌프(420)에 의해 배출될 때, 완충조(400) 내부에 음압이 형성되고, 이 음압이 완충조(400) 내부에 설치된 가스홀더(430)의 팽창에 의해 보상된다. 즉, 가스홀더(430)가 완충조(400) 내부에서 생성된 메탄가스를 포집하여 팽창됨으로써, 음압을 보상하게 된다. 물론, 완충조(400)에 양압이 발생되면 가스홀더(430)는 수축되면서 가스홀더(430) 내의 메탄가스는 외부로 배출되거나 일부 잔류하게 된다.
다음으로, 완충조(400)의 메탄발효액이 공급라인(310)을 통해 고액분리막조(500)로 유입되어 여과(S30)된다. 고액분리막조(500)에서는 메탄발효액이 여과되어 농축수, 투과수, 물세정수 및, 약품세정수 등으로 분리된다.
다음으로, 고액분리막조(500)에서의 여과로 얻은 농축수가 농축수반송라인(510)을 통해 배출되면서 농축수가 최초 여과된 상태인지, 반복 여과된 상태인지 판단(S40)하게 된다. 즉, 메탄발효액이 여과되어 얻은 최초 여과된 상태의 농축수인지, 최초 여과된 농축수가 고액분리막조(500)에 재유입되어 재여과된 상태의 농축수인지 판단하게 된다. 이때, 농축수의 여과 상태 판단은 농축수의 일정 기준 농도를 기준으로 판단할 수도 있고, 고액분리막조(500)에서 배출된 농축수를 다시 여과한 횟수로 판단할 수도 있다. 농축수의 농도를 기준으로 할 경우에는 농도측정계(미도시)가 더 설치되어, 일정 농도 이상이 될 때까지 반복 여과된다. 여과 횟수로 판단할 경우에는 최초 여과된 농축수가 반송되어 여과되는 횟수로 판단하게 되고, 일반적으로 1회의 재여과 횟수를 기준으로 한다. 또한, 완충조(400)와 고액분리막조(500) 사이의 공급라인(310)에 설치된 배출밸브(440)의 개폐횟수에 의해 판단될 수도 있다. 즉, 완충조(400)에 수용된 메탄발효액 또는 농축수의 전량이 고액분리막조(500)로 공급되기 때문에 배출밸브(440)의 개폐횟수는 최초 여과된 농축수가 고액분리막조(500)로 재공급되는 횟수에서 최초 메탄발효액이 유입된 1회를 더한 횟수와 동일하므로 판단 기준으로 활용 가능하다.
다음으로, 농축수가 반복 여과된 상태가 아니면, 메탄발효조(300)의 메탄발효액이 완충조(400)로 유입되는 단계(S20)로 순환(S50)된다. 이때, 농축수는 고액분리막조(500)에서 농축수반송라인(510)을 통해 메탄발효조(300)와 완충조(400) 사이의 공급라인(310)으로 유동된다. 여기서, 농축수반송라인(510)에 설치된 순환밸브(511)가 개방되고, 농축수반송라인(510)과 산발효조(200), 농축수반송라인(510)과 메탄발효조(300)를 각각 연결하는 제1농축수공급라인(220) 및 제2농축수공급라인(320)에 설치된 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브(321)가 폐쇄된다. 또한, 메탄발효조(300)에서 메탄발효액이 공급되지 않도록 차단밸브(311)가 폐쇄된다. 물론, 순환밸브(511)가 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브(321)보다 더 공급라인(310) 측으로 설치되어 있고, 차단밸브(311)가 농축수반송라인(510)과 공급라인(310)의 접속부위보다 더 메탄발효조(300) 측에 설치됨으로써, 농축수의 유동이 사용자의 의도에 따라 원활이 유동된다.
다음으로, 농축수가 반복 여과된 상태이면, 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)로 유입되어 발효되는 단계(S10)로 순환(S60)된다. 이때, 농축수반송라인(510)의 순환밸브(511)가 폐쇄되고, 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브(321)가 개방된다. 따라서, 반복 여과된 농축수가 제1농축수공급라인(220) 및 제2농축수공급라인(320)을 통해 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)에 유입된다. 여기서, 제1농축수공급라인(220) 및 제2농축수공급라인(320)에 각각 설치된 전자유량계(201) 및 보조밸브(202)를 통해 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)로 유입되는 농축수의 양이 조절된다. 또한, 필요에 따라 차단밸브(311)가 개방되어 메탄발효조(300)의 메탄발효액이 완충조(400)에 수용된다.
다음으로, 고액분리막조(500)에서 분리된 투과수가 투과수반송라인(521)을 통해 투과수저장탱크(520)로 유입(S70)된다.
다음으로, 고액분리막조(500)에서 분리된 물세정수가 물세정수반송라인(531)을 통해 방류탱크(530)로 유입(S80)된다.
다음으로, 고액분리막조(500)에서 분리된 약품세정수가 약품세정수반송라인(541)을 통해 살수여과탱크(540)를 거쳐 원수저장조(550)로 유입(90)된다.
한편, 차단밸브(311), 배출밸브(440), 순환밸브(511), 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브(321)는 종래와는 달리 전자밸브이므로 제어기(700)에 의한 개폐제어가 용이하다. 이 제어기(700)는 완충조(400) 내의 메탄발효액 전량 또는 농축수 전량이 고액분리막조(500)로 유입되도록 배출밸브(440)를 제어한다. 또한, 제어기(700)는 고액분리막조(500)에서 배출된 농축수가 반복 여과된 농축수인지 아닌지를 판단하여 순환밸브(511)의 개폐와, 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브(321)의 개폐가 상호 교번으로 실행되도록 제어한다. 또한, 제어기(700)는 농축수가 고액분리막조(500)에 재유입되도록 순환밸브(511)가 개방된 경우 차단밸브(311)를 폐쇄하고, 순환밸브(511)가 폐쇄된 경우 필요에 따라 메탄발효액이 완충조(400)로 유입되도록 차단밸브(311)를 개방한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100...폐기물 처리시스템 200...산발효조,
210...회수라인 220...제1농축수공급라인,
221...제1공급밸브 300...메탄발효조,
310...공급라인 311...차단밸브,
320...제2농축수공급라인 321...제2공급밸브,
400...완충조 430...가스홀더,
440...배출밸브 500...고액분리막조,
510...농축수반송라인 511...순환밸브.

Claims (16)

  1. 산발효조(200)와 메탄발효조(300)에서 유기성 폐기물이 발효되도록 이루어진 유기성 폐기물 처리시스템에 있어서,
    상기 메탄발효조(300)에서 배출된 메탄발효액이 완충조(400)를 거쳐 고액분리막조(500)까지 이송되도록 설치된 공급라인(310);
    상기 고액분리막조(500)에서 상기 메탄발효액을 여과하여 얻은 농축수가 반송되도록 설치된 농축수반송라인(510);이 포함되어 이루어지고,
    상기 농축수반송라인(510)은 상기 농축수가 상기 산발효조(200)와 상기 메탄발효조(300)로 유입되도록 제1농축수공급라인(220) 및 제2농축수공급라인(320)과 연결되고, 상기 농축수가 상기 완충조(400)로 순환하도록 상기 공급라인(310)과 연결된 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고액분리막조(500)에서 상기 메탄발효액을 여과하여 얻은 투과수가 투과수저장탱크(520)로 집수되도록 설치된 투과수반송라인(521);
    상기 고액분리막조(500)에서 상기 메탄발효액을 여과하여 얻은 물세정수가 방류탱크(530)로 집수되도록 설치된 물세정수반송라인(531); 및
    상기 고액분리막조(500)에서 상기 메탄발효액을 여과하여 얻은 약품세정수가 살수여과탱크(540)로 집수되도록 설치된 약품세정수반송라인(541);이 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 농축수반송라인(510)을 통해 유동되는 상기 농축수가 상기 공급라인(310)에 유입 또는 차단되도록 상기 농축수반송라인(510)에 설치된 순환밸브(511);
    상기 농축수반송라인(510)을 통해 유동되는 상기 농축수가 상기 산발효조(200)로 공급 또는 차단되도록 상기 제1농축수공급라인(220)에 설치된 제1공급밸브(221); 및
    상기 농축수반송라인(510)을 통해 유동되는 상기 농축수가 상기 메탄발효조(300)로 공급 또는 차단되도록 상기 제2농축수공급라인(320)에 설치된 제2공급밸브(321);가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공급라인(310)에는,
    상기 완충조(400)에 수용된 상기 메탄발효액 또는 상기 농축수가 상기 고액분리막조(500)로 전량 배출되도록 개폐되는 배출밸브(440); 및
    상기 메탄발효조(300)에서 배출되는 상기 메탄발효액의 유동을 차단하도록 개폐되는 차단밸브(311);가 설치된 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 순환밸브(511)가 개방되면 상기 제1공급밸브(221)와 상기 제2공급밸브(321)가 폐쇄되고, 상기 순환밸브(511)가 폐쇄되면 상기 제1공급밸브(221)와 상기 제2공급밸브(321)가 개방되도록 상기 순환밸브(511), 상기 제1공급밸브(221) 및, 상기 제2공급밸브(321)를 제어하도록 설치된 제어기(700)가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기(700)는 상기 고액분리막조(500)에서 상기 메탄발효액을 여과하여 얻은 상기 농축수가 상기 고액분리막조(500)에 재유입되어 반복 여과된 후 상기 산발효조(200) 및 상기 메탄발효조(300)로 공급되도록 상기 순환밸브(511), 상기 제1공급밸브(221) 및, 상기 제2공급밸브(321)의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제어기(700)는 상기 농축수가 고액분리막조에 유입되어 여과된 후 상기 산발효조(200) 및 상기 메탄발효조(300)로 공급되는 동안 상기 메탄발효조(300)의 상기 메탄발효액이 상기 완충조(400)로 공급되는 것이 차단되도록 차단밸브(311)의 개폐를 제어하고, 상기 완충조(400)에 수용된 상기 메탄발효액 또는 상기 농축수가 전량 배출되도록 배출밸브(440)의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배출밸브(440), 상기 차단밸브(311), 상기 순환밸브(511), 상기 제1공급밸브(221) 및, 상기 제2공급밸브(321)는 전자밸브인 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 완충조(400)는 상기 완충조(400)에 수용된 상기 메탄발효액이 배출되면서 발생하는 음압을 보상하기 위해 상부에 설치된 가스홀더(430)가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스홀더(430)는 유연재질로 제작되고, 상기 완충조(400) 내부에 음압이 발생하면 포집해 두었던 가스를 방출하면서 수축하도록 설치된 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리시스템.
  11. 산발효조(200) 및 메탄발효조(300)에서 유기성 폐기물이 발효되도록 이루어진 유기성 폐기물 처리방법에 있어서,
    상기 산발효조(200) 및 상기 메탄발효조(300)에서 유기성 폐기물이 유입되어 발효되는 단계(S10);
    상기 메탄발효조(300) 내의 메탄발효액이 공급라인(310)을 통해 완충조(400)로 유입되는 단계(S20);
    상기 완충조(400)의 상기 메탄발효액이 상기 공급라인(310)을 통해 고액분리막조(500)로 유입되어 여과되는 단계(S30);
    상기 고액분리막조(500)에서 얻은 농축수가 반복하여 여과되었는지를 판단하는 단계(S40);
    상기 농축수가 반복하여 여과되지 않았으면, 상기 농축수가 농축수반송라인(510) 및 상기 공급라인(310)을 통해 상기 완충조(400)로 유입되도록 상기 메탄발효액이 상기 완충조(400)로 유입되는 단계(S20)로 순환되는 단계(S50); 및
    상기 농축수가 반복하여 여과되었으면, 상기 농축수가 상기 농축수반송라인(510), 제1농축수공급라인(220) 및, 제2농축수공급라인(320)을 통해 상기 산발효조(200) 및 상기 메탄발효조(300)로 유입되도록 상기 유기성 폐기물이 유입되어 발효되는 단계(S10)로 순환되는 단계(S60);가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고액분리막조(500)로 유입되어 여과되는 단계(S30) 이후에,
    상기 고액분리막조(500)에서 상기 메탄발효액을 여과하여 얻은 투과수가 투과수저장탱크(520)로 유입되는 단계(S70);
    상기 고액분리막조(500)에서 상기 메탄발효액을 여과하여 얻은 물세정수가 방류탱크(530)로 유입되는 단계(S80); 및
    상기 고액분리막조(500)에서 상기 메탄발효액을 여과하여 얻은 약품세정수가 살수여과탱크(540)를 거처 원수저장조(550)로 유입되는 단계(S90);가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 고액분리막조(500)로 유입되어 여과되는 단계(S30)에서는, 상기 고액분리막조(500)로 유입되기 위해 상기 완충조(400)에서 메탄발효액이 배출될 때 발생하는 음압은 상기 완충조(400) 상부에 설치되어 상기 완충조(400) 내부에서 발생한 가스를 포집하여 팽창되었던 가스홀더(430)가 가스를 방출하여 수축함으로써 보상되는 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 농축수가 상기 완충조(400)로 유입되는 단계(S20)로 순환되는 단계(S60)에서는, 상기 농축수반송라인(510)의 순환밸브(511)가 개방되고, 상기 제1농축수공급라인(220) 및 상기 제2농축수공급라인(320)의 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브(321)가 폐쇄되며, 상기 공급라인(310)에서의 메탄발효액의 유동이 차단되도록 차단밸브(311)가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 산발효조(200) 및 상기 메탄발효조(300)로 유입되도록 상기 유기성 폐기물이 유입되어 발효되는 단계(S10)로 순환되는 단계(S60)에서는, 상기 농축수반송라인(510)의 순환밸브(511)가 페쇄되고, 상기 제1농축수공급라인(220) 및 상기 제2농축수공급라인(320)의 제1공급밸브(221) 및 제2공급밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 메탄발효액이 고액분리막조(500)로 유입되어 여과되는 단계(S30) 및, 상기 농축수가 상기 메탄발효액이 상기 완충조(400)로 유입되는 단계(S20)로 순환되는 단계(S60)에서는, 상기 공급라인(310)에 설치된 공급펌프(420)에 의해 배출되는 상기 완충조(400) 내의 상기 메탄발효액 또는 상기 농축수가 전량 배출되도록 배출밸브(440)가 개폐되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 완충조를 활용한 간접순환식 막분리공법의 유기성 폐기물 처리방법.
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