KR101234286B1

KR101234286B1 - 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 자원순환시스템과 에너지화 방법

Info

Publication number: KR101234286B1
Application number: KR20120133586A
Authority: KR
Inventors: 전윤중; 진창숙; 이종연
Original assignee: (주)전테크
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-02-28

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물, 특히 축산농가에서 배출되는 축산분뇨를 혐기소화기술에 의해 처리함과 동시에 바이오가스인 메탄가스를 생산하며 메탄가스를 정제함에 의해 메탄가스의 순도를 높여 사용처의 다양성을 확보하고, 혐기소화 후 배출되는 소화폐액은 기능성 맞춤형 액비로 제조하여 사용함에 의해, 발생되는 축산분뇨 전량을 자원화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조정조와 스크린을 거친 유기성 폐기물을 혐기 상태에서 열교환기를 통해 폐기물을 가열/순환시키며 소화시키기 위한 혐기소화조를 형성하고, 상기 혐기소화에서 소화로 인해 메탄가스와 이산화탄소를 주성분으로 하는 바이오가스를 저장하는 저장조를 형성하고, 상기 혐기소화조에서 소화된 후의 소화폐액이 이동되어 후숙반응을 통해 발생되는 바이오가스는 저장조로 저장되며, 후숙 시 공기를 투입하여 바이오가스에 함유된 황화수소를 산화시켜 탈황처리하는 후숙조를 형성하며, 상기 저장조에 저장되는 바이오가스를 스팀으로 사용하거나 바이오가스에서 메탄가스를 발전설비로 공급하여 전기에너지를 변환하거나, 습식응축정제장치로 통과시켜 메탄가스를 정제하여 고질연료로 변환시켜 형성하고, 상기 후숙조에서 후숙이 완료된 폐액을 액체비료로 사용함에 의해 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 처리 및 에너지화와 함께 유기성 폐기물의 재활용에 따른 폐기물을 효과적으로 처리하면서 자원화 및 에너지화할 수 있는 효과가 있다.

Description

축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 자원순환시스템과 에너지화 방법{Circulation system of resources and energization method of organic waste like livestock manure}

본 발명은 유기성 폐기물을 재활용하는 시스템을 이용한 재활용 처리 방법에 관한 것으로, 특히 유기성 폐기물을 처리함과 동시에 바이오가스(메탄가스)를 생산하고, 바이오가스를 이용한 발전을 통해 전기를 생산하며, 최종 소화부산물은 액비로 자원화하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 축산농가에서 배출되는 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물을 고액분리하지 않고 그대로 혐기소화시킴에 의해 발생되는 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물을 전량 회수하여 혐기소화기술에 의해 바이오가스인 메탄가스를 생산하며 이 메탄가스를 정제함에 의해 메탄가스의 순도를 높여 사용처의 다양성을 확보하고, 혐기소화 후 배출되는 소화폐액은 기능성 맞춤형 액비로 제조하여 사용함에 의해, 발생되는 축산분뇨 전량을 자원화, 에너지화하는 자원순환형 시스템에 관한 것이다.

종래의 혐기성 처리기술은 유입되는 고형물 농도에 따라 고형물 농도 15% 이하로 운전하는 습식공정과 20~40%로 높게 운전하는 건식공정, 그리고 UASB 및 EGSB와 같은 폐수처리공정으로 구분된다.

국내에서의 혐기성 처리기술은, 하수슬러지 감량을 목적으로 외국의 재래식 혐기소화기술을 도입하면서 시작되었다.

이 후 주정폐수, 화학폐수 등과 같은 고형물 농도가 낮고 유기물 농도가 높은 폐수의 혐기처리와 함께 메탄가스 생산에 의한 에너지 생산을 위한 UASB 및 EGSB공법이 도입되어 특정산업분야(식음료, 주정, 화학, 제지 등)에 적용되었다.

이와는 달리 고형물 농도가 높은 유기성 폐기물 처리에 적합한 혐기소화기술은 하수슬러지 및 축산분뇨처리에 적용되었으나 운영관리 미숙, 처리성능 저하 등의 문제점에 의해 보급되지 못하면서 기술 개발도 정체상태에 있었다.

그러나 1990년대부터 유럽에서 혐기소화 기술에 의한 유기성 폐기물의 에너지화가 급속히 상용화되고, 2000년대에 들어와 해양투기금지법이 시행되면서 최근 국내에서도 다시 혐기소화기술이 부각되고 있다.

최근 국내에서 사용되고 있는 대부분의 기술은, 유기성 폐기물을 고액분리한 후, 고형물농도가 0.5~1%이하인 액상을 혐기처리하고 있다. 이러한 기술은 엄밀히 표현하면, 유기성폐수의 혐기성 처리기술이라고 할 수 있으며, 유기성 폐기물에서 바이오가스 생산을 통해 에너지화할 수 있는 부분인 고형분을 분리, 제거하므로 에너지 생산량이 크지 않다.

이로써, 유기성 폐기물에서 생산할 수 있는 에너지를 극대화하기 위해서는, 고형물을 분리하지 않고 그대로 전부를 혐기소화하는 것이 바람직하다.

국내의 축사에서 배출되는 축산폐수의 종류는 크게 3가지로 스크라퍼 타입(Scrapper type)과 슬러리 타입(Slurry type), 그리고 재래식이 있다. Scrapper type은 수작업이나 기계식 Scrapper에 의해 분과 뇨를 분리하는 분리식으로 주로 소규모 축산농가에 적용되고 있으며, Slurry type은 분과 뇨가 혼합된 혼합식으로 대규모 축산농가에 적용되고 있는 방식이다. 현재는 영세 소규모는 재래식, 그 외는 대부분 Slurry type으로 되어 있다.

축분에 함유된 COD_Cr농도는 180,000 ~ 250,000㎎/ℓ, 축뇨의 COD_Cr농도는 10,000 ~ 20,000㎎/ℓ으로 약 20배의 차가 있으며, 암모니아성 질소는 분이 5,000 ~ 10,000㎎/ℓ, 뇨는 4,000 ~ 5,000㎎/ℓ으로 약 2배의 차를 보인다.

이에 국내의 축산폐수 공공처리장에서는 분과 뇨의 분리를 기본으로 하여, 공공처리장 유입 시 분과 뇨의 분리가 되지 않아 BOD 및 SS농도가 높은 경우, 반입을 불허하고 있는 실정이다. 그러나 국내의 대다수 축사가 Slurry type 및 재래식으로 고액분리에 어려움을 겪고 있어, 반입이 불허된 경우, 청수를 혼합하여 희석시켜 재반입시키거나, 무단방류하는 것이 현실이다.

희석이나 무단방류와 같은 점을 방지하기 위해서는 축사에서 발생되는 분뇨 전량을 고액분리하지 않고 처리하는 것이 경제적이고 효과적이라고 할 수 있다.

혐기소화시스템으로 축산분뇨, 음식물류 폐기물과 같은 유기성 폐자원을 처리하면, 처리 후 소화폐액이 발생된다.

소화폐액을 폐수처리 하고자 할 때 가장 큰 문제점은, 질소농도가 생물학적으로 처리하기엔 너무 높고 C/N(탄소/질소)비가 낮아 질소제거가 어렵다는 것이다.

이러한 특성은 질소(특히 유기질소나 암모니아성 질소)가 많아야 하는 액비(액상비료)의 특성을 감안하면, 양질의 액비를 제조할 수 있다.

혐기소화시스템에서 생산되는 바이오가스에는 일반적으로 메탄가스가 50~70%, 이산화탄소가 25~45%, 기타 황화수소 등의 가스가 5%정도 함유되어 있다. 에너지원이라고 할 수 있는 메탄가스의 순도를 높임에 의해 매탄가스를 이용할 수 있는 사용처가 다양해질 수 있다.

그러나 메탄순도를 높이기 위한 바이오가스 정제장치는 매우 복잡하며 설비비용이 고가라는 단점이 있다.

따라서 간단한 방법으로 메탄순도를 높일 수 있다면 높은 경쟁력을 지닌 시스템 및 방법이 절실히 요구되는 실정이다.

[참고문헌]

1. 공개번호 제10-2005-0118133호 (명칭:축산분뇨의 처리하는 기계와 이 기계를 이용하여축산분뇨를 처리하는 방법)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 본 발명에서는 상기 기술한 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 처리에 있어서 어려운 점을 해결하고, 동시에 에너지를 생산하고, 전량 재이용할 수 있는 시스템을 구축하였다.

그리고, 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물을 전량 회수하여 혐기소화기술에 의해 바이오가스인 메탄가스를 생산하며 이 메탄가스를 간단하고 운전이 용이한 저가의 정제장치를 이용하여 안정되게 정제함에 의해 메탄가스의 순도를 높여 사용처의 다양성을 확보하고, 혐기소화 후 배출되는 소화폐액은 기능성 맞춤형 액비로 제조하여 사용함에 의해, 발생되는 축산분뇨 전량을 자원화, 에너지화하는 자원순환형 시스템을 구축하였다.

아울러, 기존의 혐기소화기술은 기술성과 경제성 측면의 단점들에 의해 실용화가 용이하지 않은 실정이다.

특히, 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물로부터 에너지 재생산을 위한 혐기소화가 적용된 사례가 미비한 요인은, (1)불안정한 소화효율 (2)높은 초기투자비, (3)짧은 발전기 수명, (4)운영 및 관리에 많은 인력 필요, (5) 바이오가스 정제장치가 복잡하고 고가, (6) 생산된 액비에서 악취가 있다는 점 등을 들 수 있다.

(1)불안정한 소화효율의 원인은, 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물에 함유된 난분해성물질의 분해 및 소화조 내 온도 등 소화조건의 안정적 관리와 정상적인 소화효율의 유지가 어렵고, 축산분뇨 등에 함유된 고농도의 암모니아성 질소에 의해 소화조 내의 미생물의 활성이 저하되기 때문이다.

(2)초기투자비가 높은 이유는, 난분해성물질을 처리하고 소화효율을 정상으로 유지하기 위해 소화조 용량을 필요 이상으로 크게 설정하고 소화가스의 탈황에 필요한 외부탈황기의 설치비 및 바이오가스 정제장치가 상당히 큰 비용을 요구하기 때문이다.

(3)발전기 수명은 소화시설에서 발생되는 가스에 함유되어 있는 황화수소(H₂S)로 인한 배관 및 기기의 부식으로 인하여 10~15년의 수명이 2~3년 이내로 단축되는 경우가 많다.

(4)운영 및 관리에 많은 인력이 필요한 이유는, 국내의 혐기소화기술의 대부분이 외국기술을 여과 없이 그대로 도입한 것으로, 기술을 도입했지만 운전 노하우 등에 대한 기술습득이 제대로 이루어지지 않아, 혐기소화에 대한 메카니즘은 알고 있으나 적정 운전조건 및 유지관리방법을 명확하게 정립시키지 못했기 때문이며 공정모니터링과 설비의 유지관리에 많은 인력을 소모하고 있기 때문이다.

(5) 바이오가스 정제장치가 복잡하고 고가인 것은, 정제장치에 고가의 이산화탄소 흡착제나 멤브레인을 사용하기 때문이다.

(6) 생산된 액비에서 악취가 발생하는 것은, 액비에 암모니아와 휘발성 유기산(VFA)이 함유되어 있기 때문인데, 이는 혐기소화과정에서 유기물분해율이 낮고 휘발성유기산이 메탄가스로 완전히 전환되지 못한 것과 암모니아를 제거해주지 못한 것이 주원인이다.

따라서, 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 자원순환형 시스템 구축을 통한 에너지화 촉진을 위해서는, 기존 혐기소화기술의 단점을 보완한 경제적이고 안정적이며 소화성능이 우수한 혐기소화시설의 개발이 필요하다.

본 발명에서는, 소화조 내부 구조에 차별성을 두었으며, 바이오가스 저장조를 후숙조 상부에 두어 설치부지면적을 최소화하였다. 그리고 습식응축정제장치에 의해 메탄가스의 순도를 간단하고 용이하게 높였으며, 바이오가스 저장조에서 직접 공기를 이용하여 탈황처리하였다. 또한 발생되는 소화폐액을 액비로 제조하고 이 때 악취성분을 처리하여 유안비료를 제조하였다.

이상의 기술을 종합하여 최종적으로는 축산분뇨 등과 같은 유기성 폐기물을 처리함과 동시에 에너지 생산을 극대화할 수 있는 한국형 표준 혐기소화시스템과 이를 이용한 재활용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유기성 폐기물을 재활용하는 시스템에 있어서, 조정조와 스크린을 거친 유기성 폐기물을 혐기 상태에서 열교환기를 통해 폐기물을 가열/순환시키며 소화시키기 위한 혐기소화조를 형성하고, 상기 혐기소화조에서 배출되는 혐기소화폐액에 함유되어 있는 소화가 완료되지 않은 유기물을 이차적으로 후숙소화하는 후숙조를 형성하고, 상기 혐기소화에서 소화로 인해 메탄가스와 이산화탄소를 주성분으로 하는 바이오가스를 저장하는 저장조를 후숙조 상부에 형성하고, 상기 혐기소화조에서 소화된 후의 소화폐액이 이동되어 후숙조에서 후숙반응을 통해 발생되는 바이오가스도 후숙조 상부의 저장조에 저장되며, 후숙조 상부의 바이오가스 저장조에 극소량의 공기를 투입하여 바이오가스에 함유된 황화수소를 산화시켜 탈황처리하며, 상기 저장조에 저장되는 바이오가스를 스팀으로 사용하거나 바이오가스에서 메탄가스를 발전설비로 공급하여 전기에너지를 변환하거나, 습식응축정제장치로 통과시켜 메탄가스를 정제하여 고질연료로 변환시켜 형성하고, 상기 후숙조에서 후숙이 완료된 폐액을 액체비료로 사용하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템 및 방법을 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 유기성 폐기물, 특히 축산농가에서 배출되는 축산분뇨를 혐기소화기술에 의해 처리함과 동시에 바이오가스인 메탄가스를 생산하여 이 메탄가스는 발전설비를 이용하여 전기를 생산하거나, 정제하여 고질연료로 사용하며, 혐기소화 후 배출되는 소화폐액은 기능성 맞춤형 액비로 제조하여 사용함에 의해, 발생되는 축산분뇨 전량을 자원화, 에너지화하는 효과가 있다.

그리고, 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 처리 및 에너지화와 함께 유기성 폐기물의 재활용에 따른 폐기물을 효과적으로 처리하면서 자원화 및 에너지화할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자원순환형 시스템을 도식화한 구성도
도 2는 바이오가스 정제를 위한 습식응축정제장치를 도식화한 구성도이다.

이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유기성 폐기물을 재활용하는 시스템은 유기성 폐기물을 혐기소화시키는 혐기소화조(10), 바이오가스를 저장하는 저장조(30), 후숙 소화하면서 탈황기능 및 정제 기능을 갖는 후숙조(20), 바이오가스를 이용하여 전기를 발생시키는 발전설비(40), 바이오가스에서 순도가 높은 매탄가스를 정제하는 습식응축정제장치(50)로 혐기소화시스템(100)이 구성되며, 상기 후숙조(20)에서 배출되는 소화폐액은 액비로 제조한다.

이러한, 상기 혐기처리시스템(10)은 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물을 조정조(11)에 일시 집수한 후, 스크린(12)에 통과시켜 대형협잡물을 제거하는 전처리를 수행하여 후속공정의 기계적인 결함 등을 감소시켜 시스템 운영의 안정성을 확보하도록 구성한다.

그리고, 상기 스크린(12)으로 대형협잡물을 제거한 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물을 혐기소화조(10)로 이송하여, 열교환기(13)를 통해 소화에 필요한 열량을 혐기소화조(10)에 공급하면서 약 20일간 혐기상태에서 소화시킨다.

이후, 상기 혐기소화조(10)의 내부에서 경사형 임펠러(14)로 구성된 교반기(15)를 설치하여 교반을 통해 폐수-슬러지-미생물의 접촉율을 높이고, 교반 시 온도를 균일하게 유지한다.

또한, 상기 경사형 임펠러(14)를 바닥에 스크러버처럼 설치함에 의해 바닥에 침전된 고형물을 흐름 방향으로 이동시켜 중앙부에 모이게 하고 중앙에 배출구(16)를 형성함에 의해 바닥에 침전물이 형성되어 퇴적함에 의해 발생되는 문제점을 해결하였다.

그리고, 상기 혐기소화조(10)의 내부 상부에 형성되는 스컴 제거를 위해서는 유수분리 반응조에서 사용하는 스크러버 형태의 경사형 임펠러(14)를 스컴층에 설치하여 스컴을 깨서 혼합시켜 줌에 의해 스컴에 의한 가스 탈기방해 등의 문제를 해결하도록 구성하였다.

아울러, 상기 경사형 임펠러(14)는 비금속성 재질로 제작하여 금속성 물질이 공기와 바이오가스가 접촉함에 의해 발생 가능한 스파크현상에 따른 발화문제를 방지하였다.

한편, 상기 혐기소화조(10)의 내에서는 초기에 식종한 소화균(산생성균, 메탄생성균, 수소생성균 등)들의 활성에 의해 유기물이 생물학적으로 전환되거나 분해되어 최종적으로 바이오가스(주로 메탄가스(CH₄)와 이산화탄소(CO₂))가 생성된다.

이렇게, 상기 혐기소화조(10)에서 생성된 바이오가스는 후숙조(20)의 상부에 설치된 가스 저장조(30)에 유입되어 일시 저장된다.

그리고, 상기 혐기소화조(10)에서 소화된 후의 소화폐액은 후숙조(20)로 이송되며, 상기 후숙조(20)에서는 약 5일간 후숙 반응이 진행된다. 상기 후숙조(20)에서 생성되는 바이오가스는 후숙조 상부에 설치된 가스저장조에 일시 저장된다.

이러한, 상기 후숙조(20)의 상부에 위치된 저장조(30)에 미량의 공기를 투입함에 의해 바이오가스에 함유되어 있는 황화수소(H₂S)를 산화시켜 탈황처리한다.

아울러, 상기 저장조(30)를 후숙조(20)의 상부에 설치함에 의해 저장조(30)를 별도로 설치하는 기존 소화시스템에 비해 시설설치비 및 부지면적을 감소시켜 경제성을 높였다.

이렇게, 상기 탈황처리된 바이오가스는 발전설비(40)에서는 바이오가스 중에서 메탄가스(CH₄)를 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산한다.

그리고, 전기 생산이 아닌 차량의 연료로 직접 사용하는 경우에는, 메탄가스의 순도를 높여야 한다. 이 경우에는 신규의 습식응축정제장치(50)를 사용하여 메탄가스의 순도를 97% 이상으로 정제하여 고질연료(9,000~9,500㎉/N㎥)로 사용할 수 있게 한다.

이때, 상기 습식응축정제장치(50)는 혐기소화조(10)에서 생산된 바이오가스를 마이크로버블 및 마이크로나노버블과 같은 미세기포를 응축기 내에 분사하여 응축기 내 액체층과의 접촉단면적을 높여 친수성을 가지는 수분과 이산화탄소를 제거함에 의해 바이오가스 내의 메탄가스 함량(순도)을 높여주는 구성된 장치이다.

이러한, 상기 습식응축정제장치(50)에는 이산화탄소가 물 층에 흡수되면 pH가 낮아지므로 응축기 내에 pH 센서를 설치하여 pH를 감시함에 의해 이산화탄소가 완전히 포화되기 전에 자동으로 물을 교환해줌에 의해 일정량의 이산화탄소가 연속적으로 제거되어 높은 메탄가스 함량이 안정적으로 유지할 수 있게 구성하였다.

한편, 처리대상 유기성 폐기물에 따라 탈황처리 후에도 황화수소농도가 높을 경우가 있으며, 이 경우에는 발전설비(40) 전단부분에 철 또는 활성탄이 충진된 탈황설비를 두어 황화수소(H₂S)농도를 100ppm이하로 유지하여 발전설비(40)로 이송한다.

그리고, 상기 후숙조(20)에서 배출되는 소화폐액은, 액비저장조로 이송하여 저장하고 필요 시 필요량만큼 배출하여 사용한다.

이때, 상기 액비는 시비대상 작물에 따라 필요한 성분을 보완하여 기능성 맞춤형 액비로 제조하여 사용한다. 액비 사용에 있어서 가장 큰 문제점은 악취발생인데, 본 발명에서 혐기소화시스템(100)에서 배출된 소화폐액을 액비로서 논에 시비한 결과, 후숙조(20)에서 배출되는 소화폐액에 약간의 흙냄새가 있을 뿐 액비저장조에서 배출되는 액비에는 냄새가 거의 없는 특징이 있다.

그리고, 기능성 액비로 제조하는 과정에서는 호기처리를 하는 경우가 있는데, 이 때 발생되는 암모니아가스는 포집하여 황산이 충진된 반응조로 이송시켜 화학적 반응에 의해 유안비료(황산암모늄)로 제조하여 사용한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

10 : 혐기소화조 11 : 조정조
12 : 스크린 13 : 열교환기
14 : 임펠러 15 : 교반기
16 : 배출구 20 : 후숙조
21 : 반응조 30 : 저장조
40 : 발전설비 50 : 습식응축정제장치
100 : 혐기소화시스템

Claims

유기성 폐기물을 재활용하는 시스템에 있어서,
조정조(11)와 스크린(12)을 거친 유기성 폐기물을 혐기 상태에서 열교환기(13)를 통해 폐기물을 가열/순환시키며 소화시키기 위한 혐기소화조(10)를 형성하고,
상기 혐기소화조(10)에서 배출되는 혐기소화폐액에 함유되어 있는 소화가 완료되지 않은 유기물을 이차적으로 후숙 소화하는 후숙조(20)를 형성하고,
상기 혐기소화조(10)에서 소화로 인해 메탄가스와 이산화탄소를 주성분으로 하는 바이오가스와 후숙조(20)에서 후숙반응을 통해 발생되는 바이오가스를 저장하하도록 상부에 형성되며, 극소량의 공기를 투입하여 바이오가스에 함유된 황화수소를 산화시켜 탈황처리하는 저장조(30)를 형성하며,
상기 저장조(30)에 저장되는 바이오가스를 스팀으로 사용하거나 바이오가스에서 메탄가스를 발전설비(40)로 공급하여 전기에너지를 변환하거나, 습식응축정제장치(50)로 통과시켜 메탄가스를 정제하여 고질연료로 변환시켜 형성하고,
상기 후숙조(20)에서 후숙이 완료된 폐액을 액체비료로 사용하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 혐기소화조(10)의 내부에는 경사형 임펠러(14)가 구비된 교반기(15)를 설치하고,
상기 혐기소화조(10)의 바닥의 중앙부에 배출구(16)를 형성하여,
상기 교반기(15)의 교반을 통해 폐수-슬러지-미생물의 접촉율을 높이고, 바닥에 침전된 고형물을 흐름방향으로 이동시켜 주는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 교반기(15)의 경사형 임펠러(14)는 비금속성 재질로 제작하여 금속성 물질이 공기와 바이오가스가 접촉함에 의해 발생 가능한 스파크현상을 방지하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 저장조(30)에 저장된 바이오가스를 마이크로버블 및 마이크로나노버블과 같은 미세기포를 공급하는 응축기의 내부로 분사하여 액체층과의 접촉단면적을 높여 친수성을 가지는 수분과 이산화탄소를 제거함에 의해 바이오가스 내의 메탄가스 함량(순도)을 높여주고,
상기 응축기 내에 pH 센서를 설치하여 pH를 감시함에 의해 이산화탄소가 완전히 포화되기 전에 자동으로 물을 교환해줌에 의해 일정량의 이산화탄소가 연속적으로 제거되어 높은 메탄가스 함량이 안정적으로 유지할 수 있는 습식응축정제장치(50)에 통과시켜 발전설비(40)로 공급되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 후숙조(20)의 상부를 돔 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 후숙조(20)에서 발생되는 소화폐액을 기능성 액비로 제조하는 과정에서 호기처리를 하는 경우 발생되는 암모니아가스를 포집하여 황산이 충진된 반응조로 이송하며, 황산을 순환시켜 반응조의 상부에서 살포하여 유입되는 암모니아가스와 접촉시켜 화학반응을 통해 유안비료(황산암모늄)를 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 후숙조(20)에서 후숙이 완료된 폐액을 액비로 제조하는 과정에서는 호기 처리를 하는 경우가 있는데, 이 때 발생되는 암모니아가스는 포집하여 황산이 충진된 황산반응조로 이송시켜 화학적 반응에 의해 유안비료(황산암모늄)로 제조하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템.
유기성 폐기물을 재활용하는 시스템을 이용한 재활용 처리 방법에 있어서,
조정조(11)와 스크린(12)을 거친 유기성 폐기물을 혐기소화조(10)에 공급하여 혐기 상태에서 열교환기(13)를 통해 폐기물을 가열/순환시키며 소화시키고,
상기 혐기소화조(10)에서 소화로 인해 메탄가스와 이산화탄소를 주성분으로 하는 바이오가스를 저장조(30)에 저장하며,
상기 혐기소화조(10)에서 소화된 후의 소화폐액이 후숙조(20)로 이동되어 후숙반응시 공기를 투입하여 바이오가스에 함유된 황화수소를 산화시켜 탈황처리하고 발생되는 바이오가스를 저장조(30)로 저장하며,
상기 저장조(30)에 저장된 바이오가스를 스팀으로 사용하거나 바이오가스에서 메탄가스를 발전설비(40)로 공급하여 전기에너지를 변환하거나, 습식응축정제장치(50)로 통과시켜 메탄가스를 정제하여 고질연료로 변환시키고,
상기 후숙조(20)에서 후숙이 완료된 폐액을 액체비료로 제조하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템을 이용한 방법.
제 8항에 있어서, 상기 혐기소화조(10)의 바닥의 중앙부에 배출구(16)를 통해 잔여물이 배출되도록 하고, 내부에는 경사형 임펠러(14)가 구비된 교반기(15)를 설치하여 교반을 통해 폐수-슬러지-미생물의 접촉율을 높이고, 바닥에 침전된 고형물을 흐름방향으로 이동시켜 주는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템을 이용한 방법.
제 9항에 있어서, 상기 교반기(15)의 경사형 임펠러(14)는 비금속성 재질로 제작하여 금속성 물질이 공기와 바이오가스가 접촉함에 의해 발생 가능한 스파크현상을 방지하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템을 이용한 방법.
제 8항에 있어서, 상기 저장조(30)에 저장된 바이오가스를 마이크로버블 및 마이크로나노버블과 같은 미세기포를 공급하는 응축기의 내부로 분사하여 액체층과의 접촉단면적을 높여 친수성을 가지는 수분과 이산화탄소를 제거함에 의해 바이오가스 내의 메탄가스 함량(순도)을 높여주고,
상기 응축기 내에 pH 센서를 설치하여 pH를 감시함에 의해 이산화탄소가 완전히 포화되기 전에 자동으로 물을 교환해줌에 의해 일정량의 이산화탄소가 연속적으로 제거되어 높은 메탄가스 함량이 안정적으로 유지할 수 있는 습식응축정제장치(50)에 통과시켜 발전설비(40)로 공급되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템을 이용한 방법.
제 8항에 있어서, 상기 후숙조(20)의 상부를 돔 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템을 이용한 방법.
제 8항에 있어서, 상기 후숙조(20)에서 발생되는 소화폐액을 기능성 액비로 제조하는 과정에서 호기처리를 하는 경우 발생되는 암모니아가스를 포집하여 황산이 충진된 반응조로 이송하며, 황산을 순환시켜 반응조의 상부에서 살포하여 유입되는 암모니아가스와 접촉시켜 화학반응을 통해 유안비료(황산암모늄)를 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템을 이용한 방법.
제 8항에 있어서, 상기 후숙조(20)에서 후숙이 완료된 폐액을 액비로 제조하는 과정에서는 호기 처리를 하는 경우가 있는데, 이 때 발생되는 암모니아가스는 포집하여 황산이 충진된 황산반응조로 이송시켜 화학적 반응에 의해 유안비료(황산암모늄)로 제조하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 전량 재활용하는 자원순환형 시스템을 이용한 방법.