KR101328503B1 - Low salt and high efficiency bio-gas producing method and apparatus for use in on-site food waste treatment system - Google Patents

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KR101328503B1
KR101328503B1 KR1020130120547A KR20130120547A KR101328503B1 KR 101328503 B1 KR101328503 B1 KR 101328503B1 KR 1020130120547 A KR1020130120547 A KR 1020130120547A KR 20130120547 A KR20130120547 A KR 20130120547A KR 101328503 B1 KR101328503 B1 KR 101328503B1
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박희경
최창규
김경현
이구용
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한국과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a method for producing biogas and an apparatus thereof, wherein biogas is obtained by: providing degassing hot-water for results treated in an acid fermenter or providing dilution water when flowed in the acid fermenter; concentrating and returing microbes; maintating MLSS at a level of about 5,000 mg/L within an anaerobic acid fermenter; and therby maintaing R/M ratio 0.23 or below, and, according to the method, the present invention can treat food waste more effectively within a short amount of time, maximize the volume of biogas produced and minimize odor occured in treated water. [Reference numerals] (10) Heating equipment;(20) Degassing hot-water creating unit;(30) Degassing hot-water storage tank;(40) Food waste storage pool;(50) Acid fermentation pool;(60) Anaerobic fermentation pool;(70) Microorganism concentration pool;(80) Deposition and discharge pool;(90) Dilution water pool

Description

음식폐기물 현장처리를 위한 저염 고효율 바이오가스 생산방법 및 생산장치 {Low salt and high efficiency bio-gas producing method and apparatus for use in on-site food waste treatment system}Low salt and high efficiency bio-gas producing method and apparatus for use in on-site food waste treatment system}

본 발명은 음식폐기물로부터 바이오가스를 생산하는 바이오가스 생산방법 및 생산장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식폐기물을 저염화하여 짧은 시간 내에 보다 효율적으로 처리할 수 있으면서도, 바이오가스의 생산량을 극대화할 수 있고, 처리수의 악취발생을 최소화 할 수 있는 바이오가스 생산방법 및 생산장치에 관한 것이다. The present invention relates to a biogas production method and apparatus for producing biogas from food waste, and more particularly, to reduce the food waste and to efficiently process within a short time, while maximizing the production of biogas. The present invention relates to a biogas production method and an apparatus capable of minimizing odor generation of treated water.

본 발명에서 말하는 음식폐기물은 버려지는 폐기물 중에 음식물질을 포함하는 것을 의미하는 것으로서, 예컨대 음식 쓰레기, 식품 부산물 또는 분뇨 등을 포함한다.
Food waste as used in the present invention is meant to include food substances in the waste to be discarded, for example, include food waste, food by-products or manure.

종래의 바이오가스 생산을 위한 혐기성 처리공정은, 음식폐기물을 저장조에서 펌프 후 다시 산발효조 및 혐기발효조로 혐기성처리 하여 바이오가스를 추출하고 정제 및 분리 저장하여 에너지화한다. 이때 안전화를 거친 액비자원은 퇴비로 이용한다. In the conventional anaerobic treatment process for biogas production, the food waste is pumped in a storage tank and then anaerobicly treated with an acid fermentation tank and an anaerobic fermentation tank to extract biogas, purify and separate, and energize it. At this time, the liquid manure resources that have been secured are used as compost.

이 때, 추가로 투입되는 희석수가 적은 관계로 유기물의 농도가 높고 염도가 높으며 처리기간이 길어질 뿐더러 처리효율이 낮아 바이오가스 생산량이 낮으며 배출되는 최종유출수는 악취를 심하게 유발하는 문제점들이 있었다. 이러한 악취로 인해 혐오시설로 인식되어 일반적으로 처리장은 도시의 외곽지역 혹은 인적이 드문 지역에 설치되어 과다한 운송비용이 발생하는 2차적인 문제점을 야기하였다.At this time, due to the additional dilution number is low, the concentration of organic matter is high, the salinity is high, the treatment period is long, the treatment efficiency is low, the biogas production is low, and the discharged final effluent has bad problems causing bad smell. Due to this odor, it is recognized as a loathing facility, and the treatment plant is generally installed in the outer part of the city or in a rare area, causing the secondary problem of excessive transportation costs.

바이오가스 생산량에 있어서도, 일반적으로 국내의 경우, 유입되는 음식폐기물 1kg당 약 100L 내지 120L 정도의 바이오가스를 생산할 수 있다는 점이 보고되고 있으나, 실제 운영과정에서 바이오가스 생산량이 현저히 떨어지는 다수의 사례들이 확인되고 있으며, 바이오가스 생산량이 충분하지 않거나 운영과정에서 기타의 문제가 발생하여 실제로 운영조차 어려운 경우가 종종 발생하는 것으로 알려져 있다. In terms of biogas production, in general, in Korea, it is reported that about 100L to 120L of biogas can be produced per kilogram of food waste introduced. In addition, it is known that sometimes even the operation is difficult due to insufficient biogas production or other problems in the operation process.

종래의 혐기성 소화공정 장치에서는 음식폐기물이 고농도, 예를 들어 SCOD이 6,500mg/L를 초과하여 혐기발효조에 유입되기 때문에 높은 염도 등의 이유로 처리효율이 떨어져 처리수의 음식폐기물 농도가 높게 되어 처리수에서 악취가 유발되고 상대적으로 가스 발생량이 적은 한계가 있었다. In the conventional anaerobic digestion process equipment, food waste is high in concentration, for example, SCOD exceeds 6,500 mg / L, so the anaerobic fermentation tank enters the anaerobic fermentation tank. There was a limit to the occurrence of odor and relatively low gas generation.

이와 같이 음식폐기물이 고농도(SCOD 6,500 mg/L 초과)로 혐기발효조에 유입되면 혐기발효조에서 처리된 처리수의 농도가 1,400mg/L 이상이 되어 통상적인 배출기준에 적합하지 않으며, 이에 따라 배출기준에 맞추기 위해 후단에 막분리조 혹은 생물학적 처리조를 두어 500mg/L(40% 처리효율 가정) 이하로 낮추기 위한 추가설비들이 필요하게 된다. In this way, when food waste enters the anaerobic fermentation tank at a high concentration (greater than SCOD 6,500 mg / L), the concentration of the treated water in the anaerobic fermentation tank becomes more than 1,400 mg / L, which does not meet the standard emission standard. In order to meet this requirement, additional equipment is needed to reduce the membrane to 500 mg / L (40% treatment efficiency) or less by placing a membrane separation or biological treatment tank at the rear end.

또한, 처리수에서 악취가 발생하고, 처리수의 수질이 악화되는 등 도심현장에서 적용하기 어려운 문제들을 야기하게 되는데, 이러한 문제는 유입수의 농도가 높아질수록 더욱 심각해진다. In addition, odors are generated in the treated water, and the quality of the treated water is deteriorated, which causes problems that are difficult to apply in the downtown. Such problems become more serious as the concentration of the influent is increased.

일반적인 중온 소화공정에서 발생하는 악취의 원인은 다량의 유기물질과 암모니아성 물질 때문이다. 일반적인 종온 소화공정의 경우, 유입되는 SCOD 및 암모니아 성분은 각각 6,500mg/L와 4,000mg/L 이기 때문에, 효율이 우수한 장치나 방법을 사용하여도 유출되는 물질의 SCOD 및 암모니아 성분이 1,400mg/L와 700mg/L 정도가 되어 상당히 높은 악취성분을 배출하게 되는 문제가 있다. Odors that occur during normal mesophilic digestion processes are due to large amounts of organic and ammonia. In the case of a typical long-term fire-extinguishing process, the incoming SCOD and ammonia components are 6,500 mg / L and 4,000 mg / L, respectively. And 700mg / L is about to emit a fairly high odor component is a problem.

이에 음식 폐기물의 효율적인 관리 및 재이용을 위해 악취를 제거하고 현장에서의 실제 바이오가스 생산효율을 증가시킬 필요가 크게 대두되고 있다.
Therefore, there is a great need to remove odors and increase actual biogas production efficiency on site for efficient management and reuse of food waste.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 음식폐기물을 저염화하여 짧은 체류시간 내에 악취발생을 최소화하고 안정적으로 처리할 수 있으면서도, 바이오가스의 생산량을 극대화할 수 있는 바이오가스 생산방법 및 생산장치를 제공하는 데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a biogas production method and a production apparatus capable of maximizing the production of biogas while minimizing the occurrence of odor within a short residence time by stably reducing food waste and stably treating it. There is.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오가스 생산방법은, Biogas production method according to the present invention for achieving the above object,

온수를 이용하여 용존산소함량이 1mg/L 이하이면서 35~45℃로 가온된 탈기온수를 제조하는 탈기온수 제조단계; Degassed hot water manufacturing step of producing degassed hot water heated to 35 ~ 45 ℃ while dissolved oxygen content 1mg / L or less using hot water;

음식폐기물을 산발효시키는 산발효 단계; An acid fermentation step for acid fermenting food waste;

상기 산발효 단계의 결과물에 상기 탈기온수를 첨가하여 SCOD를 6,500mg/L 이하로 유지하는 단계; Maintaining the SCOD below 6,500 mg / L by adding the degassed water to the result of the acid fermentation step;

상기 산발효 단계의 결과물과 상기 탈기온수 간의 혼합물을 혐기성 발효시키는 혐기성 발효단계; An anaerobic fermentation step of anaerobic fermentation of the mixture between the product of the acid fermentation step and the deionized water;

상기 혐기성 발효단계에서의 혐기성 미생물을 농축하여 이를 상기 혐기성 발효단계가 진행되는 혐기발효조로 반송하여 상기 혐기발효조 내의 MLSS를 4500mg/L ~ 5000mg/L로 유지시켜 F/M 비를 0.23 이하로 유지케 하는 미생물 농축단계; 및 Concentrate the anaerobic microorganisms in the anaerobic fermentation step and return it to the anaerobic fermentation tank in which the anaerobic fermentation step proceeds to maintain the MLSS in the anaerobic fermentation tank at 4500 mg / L to 5000 mg / L to maintain the F / M ratio below 0.23. Microbial enrichment step; And

상기 미생물 농축단계에서의 유출수를 침전 및 방류시키는 침전방류단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. It is characterized in that it comprises a; precipitation precipitating step of precipitating and discharge the effluent in the microbial concentration step.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오가스 생산장치는, Biogas production apparatus according to the present invention for achieving the above object,

온수를 이용하여 용존산소함량이 1mg/L 이하이면서 35~45℃로 가온된 탈기온수를 제조하는 탈기온수 제조부;Degassed water production unit for producing a degassed water heated to 35 ~ 45 ℃ while dissolved oxygen content of 1mg / L or less using hot water;

음식폐기물을 산발효시키는 산발효조; An acid fermentation tank for acid fermenting food waste;

상기 탈기온수 제조부에서 제조된 탈기온수를 저장하면서 상기 산발효조에서 처리된 결과물에 탈기온수를 공급하는 탈기온수 저장탱크;Degassing water storage tank for supplying degassing hot water to the product treated in the acid fermentation tank while storing the degassing water produced in the degassing water production unit;

상기 산발효조에서 처리된 결과물과 상기 탈기온수간의 혼합물을 혐기성 발효시키는 혐기발효조;An anaerobic fermentation tank for anaerobic fermentation of the mixture between the product treated in the acid fermentation tank and the degassed water;

상기 혐기발효조에서 발생하는 혐기성 미생물을 농축하고 이를 다시 상기 혐기성 발효조로 반송하는 미생물 농축조; 및 A microorganism concentrating tank for concentrating the anaerobic microorganisms generated in the anaerobic fermentation tank and returning it to the anaerobic fermentation tank; And

상기 미생물 농축조의 유출수를 침전 및 방류하는 침전방류조; 를 포함함으로써, 상기 산발효조에서 처리된 결과물과 상기 탈기온수간 혼합물의 SCOD를 6,500mg/L 이하로 유지하면서 상기 혐기발효조 내의 MLSS를 4500mg/L ~ 5000mg/L로 유지시켜 F/M 비를 0.23 이하로 유지케 하는 것을 특징으로 한다. A sedimentation discharge tank for precipitating and discharging the effluent of the microorganism concentration tank; By maintaining the SCOD of the mixture between the resultant and the degassed water in the acid fermentation tank to 6,500mg / L or less while maintaining the MLSS in the anaerobic fermentation tank to 4500mg / L ~ 5000mg / L to maintain an F / M ratio of 0.23 It is characterized by keeping it below.

본 발명에서 있어서, 상기 산발효 단계에 투입되는 음식폐기물을 분쇄, 파쇄, 교반, 또는 고액분리 처리하는 전처리 단계가 더 포함될 수 있으며, 이를 위해 전처리장치가 더 설치될 수 있다. 이러한 전처리는 후속공정인 산발효조에서의 산발효 단계와 혐기발효조에서의 혐기성 발효단계가 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다. In the present invention, a pretreatment step of pulverizing, crushing, stirring, or solid-liquid separation of the food waste introduced into the acid fermentation step may be further included, and a pretreatment device may be further installed. This pretreatment allows the acid fermentation step in the acid fermentation tank and the anaerobic fermentation step in the anaerobic fermentation tank to be performed more efficiently.

본 발명에 있어서, 상기 산발효 단계 이전에 상기 음식폐기물에 희석수를 주입하는 희석단계가 더 포함될 수 있으며, 이를 위해 희석수조가 더 설치될 수 있다. 상기 희석수조는 상기 산발효조에 유입되는 음식폐기물에 희석수를 공급하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 산발효 단계에서 산발효되는 음식폐기물의 농도를 조절할 수 있게 된다. In the present invention, a dilution step of injecting dilution water into the food waste before the acid fermentation step may be further included, for this purpose, a dilution tank may be further installed. The dilution water tank is preferably installed to supply dilution water to the food waste flowing into the acid fermentation tank. Accordingly, it is possible to adjust the concentration of food waste acid fermented in the acid fermentation step.

본 발명에 있어서, 상기 산발효조에 유입되기 전에 음식폐기물이 체류하는 음식폐기물 저장소가 파이프를 통하여 상기 산발효조에 연결되도록 설치될 수 있으며, 이 경우 상기 희석수조는 상기 음식폐기물 저장소 또는 상기 파이프에 상기 희석수를 공급하도록 설치되는 것이 바람직하다. In the present invention, a food waste reservoir in which food waste resides before being introduced into the acid fermentation tank may be installed to be connected to the acid fermentation tank through a pipe, in which case the dilution water tank may be connected to the food waste reservoir or the pipe. It is preferably installed to supply dilution water.

본 발명에 있어서, 상기 침전방류단계에서 방류되는 상기 유출수의 일부를 상기 산발효 단계 이전의 음식폐기물로 공급하는 이송단계가 더 포함될 수 있으며, 이를 위해서 이송배관이 더 설치될 수 있다. 상기 이송배관은 상기 침전방류조에서 방류되는 유출수의 일부를 상기 음식폐기물 저장조 및 상기 희석수조 중 적어도 어느 하나에 이송시키도록 연결 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 유출수를 재활용함으로써 투입되는 희석수의 양을 줄일 수 있으며, 유출수의 온도가 35~45℃를 유지하기 때문에 전체 시스템의 가온비용이 적게 소진되므로 비용절감 및 에너지 절감의 효과가 있다. In the present invention, a transfer step of supplying a portion of the effluent discharged in the precipitation discharge step to the food waste before the acid fermentation step may be further included, for this purpose may be further provided with a transfer pipe. The transfer pipe is preferably connected to transfer a portion of the effluent discharged from the sedimentation discharge tank to at least one of the food waste storage tank and the dilution water tank. As such, the amount of dilution water introduced by recycling the effluent can be reduced, and since the heating cost of the effluent is maintained at 35 to 45 ° C., the heating cost of the entire system is consumed less, thereby reducing costs and reducing energy.

본 발명에 있어서, 상기 혐기성 발효단계와 상기 미생물 농축단계는 여러번 원순환되는 것이 바람직하다. In the present invention, the anaerobic fermentation step and the microorganism concentration step is preferably cycled several times.

본 발명에 있어서, 상기 탈기온수는 소수성 여과막 및 질소충진 등을 사용하여 물속에 포함된 산소를 제거함으로써 제조될 수 있다. In the present invention, the degassed hot water may be prepared by removing oxygen contained in water using a hydrophobic filtration membrane and nitrogen filling.

본 발명에 있어서, 상기 탈기온수저장탱크는 상기 산발효조에서 처리된 결과물을 상기 혐기발효조로 이송하는 파이프에 탈기온수를 공급하도록 연결되는 것이 바람직하다. In the present invention, the degassing hot water storage tank is preferably connected to supply the degassing hot water to the pipe for transferring the resultant processed in the acid fermentation tank to the anaerobic fermentation tank.

본 발명에 있어서, 상기 혐기발효조에서 생성되는 메탄가스, 이산화탄소, H2S, 수소가스, 질소가스 등의 바이오가스를 포집하는 바이오가스 포집부가 더 설치될 수 있다. In the present invention, a biogas collection unit for collecting biogas such as methane gas, carbon dioxide, H 2 S, hydrogen gas, nitrogen gas generated in the anaerobic fermentation tank may be further installed.

본 발명자들은 물 속에 포함된 기체를 제거하여 용존 산소 함량이 1mg/L 이하로 된 탈기온수를 산발효된 음식 폐기물과 혼합하고 가용성 화학적 산소요구량(Soluble Chemical Oxygen Demand, 이하 'SCOD'라 함)을 6,500mg/L이하로 유지한면서 농축된 미생물을 반송하여 혐기발효조 내의 MLSS를 5000mg/L정도 유지케하여 혐기성 발효를 진행하면, 염분농도의 영향을 최소화하여 음식폐기물을 짧은 시간내에 보다 효율적으로 처리할 수 있으면서도, 바이오 가스의 생산량을 극대화할 수 있고 처리수의 악취 발생을 최소화하고 안전성을 확보할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 본 발명을 완성하였다. The present inventors remove the gas contained in the water to mix deionized water with a dissolved oxygen content of 1 mg / L or less with acid-fermented food waste, and to calculate soluble chemical oxygen demand (hereinafter referred to as 'SCOD'). When anaerobic fermentation is carried out by returning the concentrated microorganisms while maintaining 6,500 mg / L or less and maintaining the MLSS in the anaerobic fermentation tank at about 5000 mg / L, the effect of salt concentration can be minimized to treat food waste more efficiently within a short time. While capable of maximizing the production of biogas and minimizing the occurrence of odors in the treated water and ensuring safety through experiments, the present invention was completed.

본 발명에 의하면, 유출되는 처리수의 수질이 개선되고 악취가 제거되어 도심에서도 음식폐기물 처리장치를 설치할 수 있으며, 도시분산형으로 바이오가스를 생산할 수 있는 시스템을 구성할 수 있다.According to the present invention, the water quality of the treated water flowing out can be improved, and odors can be removed, so that food waste treatment apparatus can be installed even in the city, and a system capable of producing biogas in an urban dispersion type can be constructed.

현재 통상적으로 사용되고 있는 혐기성 소화공정 또는 장치의 경우, 바이오가스 발생량이 음식폐기물 1kg당 약 100 내지 120L 정도인데 반하여, 본 발명의 경우 상기 산발효 단계의 결과물에 탈기온수를 첨가함으로써 상기 혐기발효조로 유입되는 음식폐기물의 SCOD가 6,500mg/L 정도 이하의 범위에서도 안정적인 처리수질 뿐만 아니라 처리수에서 발새하는 악취를 최소화하면서도 음식폐기물 1kg당 120L이상, 또는 150L이상, 또는 200L이상의 많은 양의 바이오가스를 생산할 수 있다. In the case of anaerobic digestion process or apparatus currently used in general, biogas generation amount is about 100 to 120L per 1kg of food waste, whereas in the present invention, by adding degassing water to the result of the acid fermentation step, it is introduced into the anaerobic fermentation tank. Even if the SCOD of food waste is less than 6,500mg / L, it can produce a large amount of biogas of 120L or more, 150L or more, or 200L or more per kilogram of food waste, while minimizing the odor generated from treated water. Can be.

이에 따라, 본 발명의 경우에는, 종래와 비교해 볼 때, 후단에 막분리조 혹은 생물학적 처리조 등의 추가적인 장치나 공정을 생략할 수 있으면서도 최종 유출되는 처리물의 SCOD도 약 200mg/L 이하로 줄일 수 있고, 유출수의 유기물 농도가 15% 수준에 불과하여 악취발생을 크게 줄일 수 있으며, 보다 많은 양의 바이오 가스를 생산할 수 있다. Accordingly, in the case of the present invention, compared to the conventional, it is possible to omit an additional device or process such as a membrane separation tank or a biological treatment tank at the rear end, while also reducing the SCOD of the final discharged treatment to about 200 mg / L or less. In addition, the organic matter concentration of the effluent is only 15%, which can greatly reduce the occurrence of odor, and can produce a larger amount of biogas.

뿐만 아니라, 상대적으로 고농도 유입되는 음식 폐기물을 안정화시키기 위해서는 최소한 25일 이상의 체류기간이 필요한데 반하여, 본 발명의 경우에는 상기 산발효 단계에서 처리된 결과물에 탈기온수를 공급함으로써 저염 저농도의 처리물을 혐기발효조로 공급하게 되며, 반송되는 농축미생물로 혐기발효조내 MLSS를 4500mg/L ~ 5500mg/L로 유지시켜 F/M비(food-to-microorganism ratio)를 0.23 이하로 유지케 하여 안정화되는 처리기간이 상당히 줄어들어 최소한 10일 이상을 단축시킬 수 있다.
In addition, in order to stabilize the relatively high concentration of food waste introduced, at least 25 days of residence time is required, whereas in the present invention, by treating the resultant in the acid fermentation step with degassed water, anaerobic treatment of low salt and low concentration is performed. It is supplied to the fermentation tank, and the returned microorganism is maintained in the anaerobic fermentation tank to maintain the SSSS of 4500mg / L ~ 5500mg / L to maintain the food-to-microorganism ratio (0.23 or less) to stabilize the treatment period Significantly reduced, it can save at least 10 days.

도 1은 본 발명의 일예에 따른 음식물폐기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 바이오가스 생산장치를 설명하기 위한 도면;
도 2는 도 1의 바이오가스 생산장치를 이용한 경우의 가스발생결과를 측정한 결과 그래프이다.
1 is a view for explaining a biogas production apparatus for producing biogas from food waste according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a graph illustrating results of gas generation when the biogas production apparatus of FIG. 1 is used.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are only presented to understand the content of the present invention, and those skilled in the art will be capable of many modifications within the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited to these embodiments.

[실시예: 음식폐기물로부터 바이오가스를 생산] Example: Producing Biogas from Food Waste

SCOD 농도가 30,000ppm인 음식폐기물을 희석수를 투입하여 4배정도 희석하여 산발효조에서 농도를 조절하였다. 산발효된 결과물에 탈기온수를 첨가하여 전체 희석배율을 높여 혐기발효조에 투입될 때의 농도를 도 2에서와 같이 6,500mL 이하로 각각 조절하였다. Food wastes with a SCOD concentration of 30,000 ppm were diluted 4 times with dilution water to adjust the concentration in acid fermentation tanks. Degassed water was added to the acid-fermented product to increase the total dilution ratio, and the concentration of the dehydrated fermentation tank was adjusted to 6,500 mL or less as shown in FIG. 2.

이 때 상기 탈기온수는 소수성 여과막을 사용하여 용존산소를 포함한 기체를 제거하여 용존산소량이 1mg/L이하가 되도록 하였으며, 탈기온수의 온도는 40℃가 되도록 하였다.At this time, the degassed water was removed by using a hydrophobic filtration membrane to remove the gas containing dissolved oxygen so that the amount of dissolved oxygen is less than 1mg / L, the temperature of the degassed water was 40 ℃.

혐기발효조에서는 활성오니(activated sludge)를 5℃ 및 1,000rpm의 조건에서 5분동안 원심분리하여 얻어지는 상대액에 포함되는 미생물을 이용하여 혐기성 발효르르 진행하였다. In the anaerobic fermentation tank, anaerobic fermentation was carried out using microorganisms contained in the counterpart obtained by centrifuging activated sludge for 5 minutes at 5 ° C. and 1,000 rpm.

혐기발효조에 투입되는 산발효조의 결과물에 탈기온수를 더하여 농도를 6,500 mg/L 정도로 조절한 경우, 혐기발효조의 유출수 SCOD 농도가 400 mg/L이하였고 침전방류조를 통한 최종유출수의 SCOD 농도는 200 mg/L정도였으다. 그리고 가스발생량은 음식폐기물 1톤당 127m3(=L/kg)이 측정되었다. 이 때 메탄은 평균 63%를 차지하였다. In case of adjusting the concentration to 6,500 mg / L by adding degassed water to the result of the acid fermentation tank in the anaerobic fermentation tank, the effluent SCOD concentration of the anaerobic fermentation tank was 400 mg / L and the SCOD concentration of the final effluent through the sedimentation discharge tank was 200 It was about mg / L. In addition, the amount of gas produced was measured 127m 3 (= L / kg) per tonne of food waste. At this time, methane accounted for 63%.

도 2는 혐기발효조에 투입되는 산발효조의 결과물농도를 조절함에 따라 달라지는 가스 발생량 측정 결과를 나타낸 것이다. 측정방법은 다음과 같다. 바이오가스는 습식가스메타기로 측정하고, 가스크로마토그래피로 메탄, 질소, 이산화탄소, H2S 등의 농도를 측정하였다. 또한 수질공정시험법에 따라 SCOD, SS, T-N, T-P, 대장균, pH, Turbidity, HPLC로 측정 하였다.Figure 2 shows the result of measuring the amount of gas generated by adjusting the concentration of the resultant acid fermentation tank is added to the anaerobic fermentation tank. The measurement method is as follows. Biogas was measured by a wet gas meter, and the concentrations of methane, nitrogen, carbon dioxide, H 2 S and the like were measured by gas chromatography. In addition, it was measured by SCOD, SS, TN, TP, E. coli, pH, Turbidity, HPLC according to the water quality test method.

도 2에서, 탈기온수를 산발효된 음식폐기물과 혼합하여 혐기발효조로의 유입농도를 SCOD 6,500mg/L이하로 유지한 경우, 음식폐기물 1kg당 약 120L에서 297L 까지의 바이오가스를 생산할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
In FIG. 2, when degassed hot water is mixed with acid fermented food waste to maintain an inflow concentration into an anaerobic fermentation tank at SCOD 6,500 mg / L or less, it can produce biogas from about 120 L to 297 L per kg of food waste. You can check it.

10: 가온설비 20: 탈기온수 제조부
30: 탈기온수 저장탱크 40: 음식폐기물 저장조
50: 산발효조 60: 협기발효조
70: 미생물 농축조 80: 침전방류조
90: 희석수조 95: 이송배관10: heating equipment 20: degassing water manufacturing unit
30: deionized hot water storage tank 40: food waste storage tank
50: acid fermentation tank 60: anaerobic fermentation tank
70: microorganism concentration tank 80: sedimentation discharge tank
90: dilution tank 95: transfer piping

Claims (8)

온수를 이용하여 용존산소함량이 1mg/L 이하이면서 35~45℃로 가온된 탈기온수를 제조하는 탈기온수 제조단계;
음식폐기물을 산발효시키는 산발효 단계;
상기 산발효 단계의 결과물에 상기 탈기온수를 첨가하여 SCOD를 6,500mg/L 이하로 유지하는 단계;
상기 산발효 단계의 결과물과 상기 탈기온수 간의 혼합물을 혐기성 발효시키는 혐기성 발효단계;
상기 혐기성 발효단계에서의 혐기성 미생물을 농축하여 이를 상기 혐기성 발효단계가 진행되는 혐기발효조로 반송하여 상기 혐기발효조 내의 MLSS를 4500mg/L ~ 5500mg/L로 유지시켜 F/M비(food-to-microorganism ratio)를 0.23 이하로 유지케 하는 미생물 농축단계; 및
상기 미생물 농축단계에서의 유출수를 침전 및 방류시키는 침전방류단계;를 포함하는 바이오가스 생산방법. Degassed hot water manufacturing step of producing degassed hot water heated to 35 ~ 45 ℃ while dissolved oxygen content 1mg / L or less using hot water;
An acid fermentation step for acid fermenting food waste;
Maintaining the SCOD below 6,500 mg / L by adding the degassed water to the result of the acid fermentation step;
Anaerobic fermentation step of anaerobic fermentation of the mixture between the product of the acid fermentation step and the degassed water;
Concentrate the anaerobic microorganisms in the anaerobic fermentation step and return it to the anaerobic fermentation tank in which the anaerobic fermentation step proceeds to maintain the MLSS in the anaerobic fermentation tank at 4500 mg / L to 5500 mg / L to maintain the F / M ratio (food-to-microorganism). concentration of microorganisms to maintain a ratio of 0.23 or less; And
A biogas production method comprising a; precipitation step of precipitating and discharge the effluent in the microbial concentration step. 제1항에 있어서, 상기 산발효 단계 이전에 상기 음식폐기물에 희석수를 주입하는 희석단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생산방법. The biogas production method according to claim 1, further comprising a dilution step of injecting dilution water into the food waste before the acid fermentation step. 제1항에 있어서, 상기 침전방류단계에서 방류되는 상기 유출수의 일부를 상기 산발효 단계이전의 음식폐기물로 공급하는 이송단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 바이오가스 생산방법. The biogas production method according to claim 1, further comprising a transfer step of supplying a portion of the effluent discharged in the precipitation discharge step to food waste before the acid fermentation step. 제1항에 있어서, 상기 혐기성 발효단계와 상기 미생물 농축단계를 여러번 원순환시키는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생산방법. The biogas production method according to claim 1, wherein the anaerobic fermentation step and the microorganism concentration step are cycled several times. 온수를 이용하여 용존산소함량이 1mg/L 이하이면서 35~45℃로 가온된 탈기온수를 제조하는 탈기온수제조부;
음식폐기물을 산발효시키는 산발효조;
상기 탈기온수 제조부에서 제조된 탈기온수를 저장하면서 상기 산발효조에서 처리된 결과물에 탈기온수를 공급하는 탈기온수저장탱크;
상기 산발효조에서 처리된 결과물과 상기 탈기온수간의 혼합물을 혐기성 발효시키는 혐기발효조;
상기 혐기성 발효조에서 발생하는 혐기성 미생물을 농축하고 이를 다시 상기 혐기성 발효조로 반송하는 미생물농축조; 및
상기 미생물 농축조의 유출수를 침전 및 방류하는 침전방류조; 를 포함함으로써, 상기 산발효조에서 처리된 결과물과 상기 탈기온수간 혼합물의 SCOD를 6,500mg/L 이하로 유지하면서 상기 혐기발효조 내의 MLSS를 4500mg/L ~ 5000mg/L로 유지시켜 F/M 비를 0.23 이하로 유지케 하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생산장치. Degassing hot water manufacturing unit for producing deionized hot water heated to 35 ~ 45 ℃ while dissolved oxygen content 1mg / L or less using hot water;
An acid fermentation tank for acid fermenting food waste;
Degassing hot water storage tank for supplying degassing hot water to the product treated in the acid fermentation tank while storing the degassing hot water produced by the degassing water production unit;
An anaerobic fermentation tank for anaerobic fermentation of the mixture between the product treated in the acid fermentation tank and the degassed water;
A microbial concentrating tank for concentrating the anaerobic microorganisms generated in the anaerobic fermentation tank and returning it to the anaerobic fermentation tank; And
A sedimentation discharge tank for precipitating and discharging the effluent of the microorganism concentration tank; By maintaining the SCOD of the mixture between the resultant and the degassed water in the acid fermentation tank to 6,500mg / L or less while maintaining the MLSS in the anaerobic fermentation tank to 4500mg / L ~ 5000mg / L to maintain an F / M ratio of 0.23 Biogas production apparatus, characterized in that maintained below. 제5항에 있어서, 상기 산발효조에 유입되는 음식폐기물에 희석수를 공급하는 희석수조가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생산장치. The biogas production apparatus according to claim 5, further comprising a dilution tank for supplying dilution water to the food waste flowing into the acid fermentation tank. 제6항에 있어서, 상기 산발효조에 유입되기 전에 음식폐기물이 체류하는 음식폐기물 저장소가 파이프를 통하여 상기 산발효조에 연결되도록 설치되며, 상기 희석수조는 상기 음식폐기물 저장소 또는 상기 파이프에 상기 희석수를 공급하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생산장치. The food waste reservoir in which food waste resides before being introduced into the acid fermentation tank is installed to be connected to the acid fermentation tank through a pipe, wherein the dilution water tank is used to supply the dilution water to the food waste reservoir or the pipe. Biogas production apparatus, characterized in that installed to supply. 제7항에 있어서, 상기 침전방류조에서 방류되는 유출수의 일부를 상기 음식폐기물 저장조 및 상기 희석수조 중 적어도 어느 하나에 이송시키는 이송배관이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생산장치. The biogas production apparatus according to claim 7, further comprising a transfer pipe for transferring a part of the effluent discharged from the sedimentation discharge tank to at least one of the food waste storage tank and the dilution water tank.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003135089A (en) 2001-11-06 2003-05-13 Takuma Co Ltd Method and apparatus for producing hydrogen and methane using microorganism
KR20120005857A (en) * 2010-07-09 2012-01-17 (주) 에코데이 Plant for treatment waste water
KR101157819B1 (en) 2011-10-20 2012-06-22 이재기 Food waste and wastewater pre treatment system

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