KR101591443B1 - 암모니아 저해 저감형 농축산부산물 혐기소화 시스템 - Google Patents

암모니아 저해 저감형 농축산부산물 혐기소화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암모니아 저해 저감형 농축산부산물 혐기소화 시스템에 관한 것으로, 축산부산물을 저장하는 축산부산물공급장치; 농산부산물을 저장 및 분쇄하는 농산부산물공급장치; 축산부산물공급장치로부터 축산부산물을 공급받고, 농산부산물공급장치로부터 분쇄된 농산부산물을 공급받아, 상기 축산부산물 및 농산부산물을 혼합하는 원료혼합장치; 원료혼합장치로부터 농축산부산물 혼합물을 공급받아 혐기소화하는 혐기소화장치; 혐기소화장치로부터 생성된 바이오가스를 저장하는 바이오가스저장장치; 바이오가스저장장치로부터 바이오가스를 공급받고, 상기 바이오가스를 에너지원으로 하여 전력을 생산하는 발전기; 바이오가스저장장치로부터 바이오가스를 공급받고, 상기 바이오가스를 에너지원으로 하여 온수를 생산하며, 생산된 온수를 통해 원료혼합장치 및 혐기소화장치를 가온하는 보일러; 암모니아 농도가 정상인 정상 혐기소화액 또는 암모니아 농도가 기준 값 보다 높은 비정상 혐기소화액을 혐기소화장치로부터 공급받아, 상기 정상 혐기소화액 또는 비정상 혐기소화액을 폭기하는 질산화장치; 상기 폭기된 정상 혐기소화액을 질산화장치로부터 공급받아, 액비로 저장하는 액비저장장치; 상기 폭기된 비정상 혐기소화액을 질산화장치로부터 공급받아, 비정상 혐기소화액 내의 용존 산소 농도를 낮추는 안정화장치; 혐기소화장치에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도가 기준 값 보다 높은 비정상 혐기소화액 일 경우, 상기 비정상 혐기소화액 중 일부 혐기소화액이 질산화장치로 공급되도록 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 고농도 암모니아를 포함하는 축산부산물의 혐기소화시 바이오가스 생산 저해가 나타나는 경우 혐기소화액을 질산화시켜 혐기소화장치로 다시 공급함으로써 암모니아의 탈질을 유도하여 소화조 내 암모니아 농도를 저감시키고, 바이오가스 생산 저해가 경감되는 경우 혐기소화액을 질산화 시켜 액비저장조로 공급하여 암모니아 휘산에 의한 액비의 악취요인을 경감시키는 효과가 있다.

Description

암모니아 저해 저감형 농축산부산물 혐기소화 시스템{Anaerobic digestion system of agricultural byproduct for the alleviation of ammonia inhibition}
본 발명은 혐기소화 시스템에 관한 것으로, 고상과 액상의 원료를 통합소화하면서 나타나는 암모니아량을 감소시켜 바이오가스 생산효율을 향상시키는 암모니아 저해 저감형 농축산부산물 혐기소화 시스템에 관한 것이다.
바이오가스(Biogas)란 유기물이 산소가 없는 극도의 환원(혐기성)상태에서 혐기성 미생물(Anaerobic Micro-organism)에 의해 분해되어 발생하는 메탄(CH4)을 주성분으로 하는 혼합기체를 말한다. 메탄가스는 분리·정제과정 없이 기존 가스보일러를 이용해 직접연소가 가능하며, 가스엔진, 가스터빈, 증기터빈 발전기를 이용하여 전기에너지로 변환시킬 수 있다.
이러한 바이오가스를 생성하기 위하여 생물학적 공정을 이용하는데 이때 사용되는 생물학적 혐기소화 공정은 슬러지 발생량이 적으면서 화석연료를 직접적으로 대체할 수 있는 메탄가스를 주로 생산 할 수 있다는 장점이 있어 고농도 유기성폐수 처리에 적용하기 위하여 전 세계적으로 증가하는 추세다.
유기성 폐기물의 처리 및 바이오가스 생산을 위하여 환경공학적 측면에서 고안된 혐기성 소화조는 매우 다양하다. 기존의 유기성폐기물을 이용한 혐기소화조는 회분식반응조(Batch reactor), 완전혼합형반응기(CSTR; Completely stirred tank reactor), 혐기성 접촉 반응기(Anaerobic contact reator), 유동층 반응조(Fluidized bed reactor) 등이 있다.
이러한 반응조는 고농도의 질소를 함유한 원료가 유입시 소화조 내의 암모니아 농도가 증가하며 이는 혐기성 소화효율의 저하가 일어나는 문제점이 있다.
한편 우리나라의 가축분뇨의 경우 높은 농도의 암모니아를 포함하고 있어 상기 원료가 혐기소화조로 투입되는 경우 혐기소화과정에서 암모니아가 축척되어 메탄 생성균에게 독성으로 작용하여 결과적으로 혐기소화 처리효율을 저해시키고 메탄발생량을 감소시키는 원인이 된다.
암모니아 독성은 원료에 포함되어 있는 암모늄 이온(NH4 +) 자체, 또는 단백질을 포함하는 원료가 혐기적으로 분해되는 과정에서 발생하는 암모늄 이온에 의해 발생하기 때문에 단백질의 함량이 많은 동물성 부산물이나 암모니아 함량이 높은 가축분뇨의 혐기소화시 가장 주의하여야 할 운전제어 인자이다.
특히 암모늄 이온에 의한 혐기미생물의 저해 작용은 자유 암모니아(NH3)에 의해 나타난다. 암모니아는 물속에서 암모늄(NH4+)과 수산화 이온으로 해리되며, 총 암모늄 농도에 따른 혐기미생물 저해 특성에 대하여, McCarty(1994)는 pH 7.4 이상일 경우 NH4 +-N농도가1,500~3,000 mg-N/L까지 독성을 나타내며, 메탄 생성균이 50%의 활성 저해가 있다고 보고한 바 있다.
등록특허 10-0948287 등록특허 10-0922536
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 혐기소화장치에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도를 낮춤으로써, 바이오가스의 생산성을 높이며, 이러한 공정이 효율적으로 수행되도록 하는 '암모니아 저해 저감형 농축산부산물 혐기소화 시스템'을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 축산부산물을 저장하는 축산부산물공급장치; 농산부산물을 저장 및 분쇄하는 농산부산물공급장치; 축산부산물공급장치로부터 축산부산물을 공급받고, 농산부산물공급장치로부터 분쇄된 농산부산물을 공급받아, 상기 축산부산물 및 농산부산물을 혼합하는 원료혼합장치; 원료혼합장치로부터 농축산부산물 혼합물을 공급받아 혐기소화하는 혐기소화장치; 혐기소화장치로부터 생성된 바이오가스를 저장하는 바이오가스저장장치; 바이오가스저장장치로부터 바이오가스를 공급받고, 상기 바이오가스를 에너지원으로 하여 전력을 생산하는 발전기; 바이오가스저장장치로부터 바이오가스를 공급받고, 상기 바이오가스를 에너지원으로 하여 온수를 생산하며, 생산된 온수를 통해 원료혼합장치 및 혐기소화장치를 가온하는 보일러; 암모니아 농도가 정상인 정상 혐기소화액 또는 암모니아 농도가 기준 값 보다 높아 암모니아 저해가 나타나는 비정상 혐기소화액을 혐기소화장치로부터 공급받아, 상기 정상 혐기소화액 또는 비정상 혐기소화액을 폭기하는 질산화장치; 상기 폭기된 정상 혐기소화액을 질산화장치로부터 공급받아, 액비로 저장하는 액비저장장치; 상기 폭기된 비정상 혐기소화액을 질산화장치로부터 공급받아, 비정상 혐기소화액 내의 용존 산소 농도를 낮추는 안정화장치; 혐기소화장치에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도가 기준 값 보다 높은 비정상 혐기소화액 일 경우, 상기 비정상 혐기소화액 중 일부 혐기소화액이 질산화장치로 공급되도록 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 제어장치는, 혐기소화장치에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도가 기준 값 보다 높은 비정상 혐기소화액 일 경우, 상기 비정상 혐기소화액 중 일부 혐기소화액이 질산화장치로 공급되고, 질산화장치에서 질산화 처리된 비정상 혐기소화액이 안정화장치에서 안정화되며, 안정화장치에서 안정화된 비정상 혐기소화액이 다시 혐기소화장치로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 혐기소화장치에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도를 측정하는 암모니아농도측정장치; 상기 질산화장치에 수용된 혐기소화액의 질산 농도를 측정하는 질산농도측정장치; 상기 안정화장치에 수용된 비정상 혐기소화액의 산소 농도를 측정하는 산소농도측정장치;를 더 갖추고, 상기 제어장치는, 암모니아농도측정장치로부터 암모니아 농도 계측신호를 수신하여, 계측된 암모니아의 농도가 기준 값 보다 높을 경우, 혐기소화장치에 수용된 비정상 혐기소화액 중 일부 비정상 혐기소화액이 질산화장치로 이송되도록 제어하고, 질산농도측정장치로부터 비정상 혐기소화액의 질산 농도 계측신호를 수신하여, 계측된 질산 농도가 미리 설정된 값에 이를 경우 비정상 혐기소화액이 안정화장치로 이송되도록 제어하며, 산소농도측정장치로부터 산소 농도 계측신호를 수신하여, 계측된 산소 농도가 미리 설정된 값에 이를 경우 비정상 혐기소화액이 혐기소화장치로 이송되도록 제어하는 한편, 상기 암모니아농도측정장치로부터 암모니아 농도 계측신호를 수신하고, 계측된 암모니아의 농도가 정상값일 경우, 혐기소화장치를 지속적으로 가동하여, 혐기소화가 완료되도록 제어하고, 혐기소화가 완료된 정상 혐기소화액이 질산화장치로 이송되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 고농도 암모니아를 포함하는 축산부산물의 혐기소화시 바이오가스 생산 저해가 나타나는 경우 혐기소화액을 질산화시켜 혐기소화장치로 다시 공급함으로써 암모니아의 탈질을 유도하여 소화조 내 암모니아 농도를 저감시키고, 바이오가스 생산 저해가 경감되는 경우 혐기소화액을 질산화 시켜 액비저장조로 공급하여 암모니아 휘산에 의한 액비의 악취요인을 경감시키는 효과가 있다.
또한 본 발명은 상기 혐기소화 공정이 효율적으로 제어되도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 혐기소화 시스템을 설명하기 위한 공정도이고,
도 2는 본 발명에 따른 혐기소화 시스템의 다른 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1를 참조하여 본 발명의 특징을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 혐기소화 시스템은 축산부산물공급장치(10)와, 농산부산물공급장치(20)와, 원료혼합장치(30)와, 혐기소화장치(40)와, 바이오가스저장장치(50)와, 발전기(60)와, 보일러(70)와, 질산화장치(80)와, 액비저장장치(90)와, 안정화장치(100) 및, 제어장치(110)를 포함한다.
축산부산물공급장치(10)는 축산부산물을 저장하고, 저장된 축산부산물을 교반하며, 교반된 축산부산물을 원료혼합장치(30)로 공급한다. 이때 축산부산물을 저장하는 구조물은 콘크리트 구조물을 이루는 것이 바람직하며, 상기 축산부산물은 가축분뇨인 것이 바람직하다.
농산부산물공급장치(20)는 농부산물을 저장하고, 저장된 농부산물을 일정크기 이하로 분쇄하며, 분쇄된 농산부산물을 원료혼합장치(30)로 공급한다. 이때 농산부산물은 오이 또는 가공채소인 것이 바람직하다.
원료혼합장치(30)는 축산부산물공급장치(10)로부터 축산부산물을 공급받고, 농산부산물공급장치(20)로부터 농산부산물을 공급받아, 축산부산물과 농산부산물을 혼합한다. 그리고 원료혼합장치(30)는 상기 혼합된 농축산부산물 혼합물을 일시 저장 및 교반하여 혐기소화장치(40)로 공급한다. 본 실시예에서 원료혼합장치(30)에는 축교반식 수평 혼합조가 적용되는 것이 바람직하다.
혐기소화장치(40)는 원료혼합장치(30)로부터 농축산부산물 혼합물을 공급받아 가온 및 혐기소화 한다. 이때 혐기소화장치(40)에는 메탄(CH4)가스와 같은 바이오가스가 생성된다. 본 실시예에서 혐기소화장치(40)에는 축교반식 혐기소화조가 적용되는 것이 바람직하다.
바이오가스저장장치(50)는 혐기소화장치(40)에서 생성된 바이오가스를 공급받아 저장한다. 이때 바이오가스는 제습탈황장치(미도시)에 의해 습기와 황 성분이 제거된다.
발전기(60)는 바이오가스저장장치(50)로부터 바이오가스를 공급받고, 상기 바이오가스를 에너지원으로 이용하여, 전력을 생산한다. 이때 발전기(60)에서 생성된 전력은 혐기소화장치(40)의 구동 전력에 사용된다. 나아가 상기 발전기(60)에서 생성된 전력은 본 실시예에서 사용되는 기타 장치의 전력으로도 사용가능하다.
보일러(70)는 바이오가스저장장치(50)로부터 바이오가스를 공급받고, 상기 바이오가스를 이용하여 온수를 생산한다. 이때 보일러(70)에서 생성된 온수는 원료혼합장치(30) 및 혐기소화장치(40)를 가온하여, 원료혼합장치(30) 및 혐기소화장치(40)의 해당 유기성 폐기물이 적정 온도에서 반응이 일어나도록 한다.
한편 상기 발전기(60) 및 보일러(70)에서 생산된 전력 및 온수는 겨울철 시설하우스의 난방용으로 사용할 수 있다.
질산화장치(80)는 암모니아 농도가 정상인 정상 혐기소화액 또는 암모니아 농도가 기준 값 보다 높은 비정상 혐기소화액을 혐기소화장치로부터 공급받아, 상기 정상 혐기소화액 또는 비정상 혐기소화액을 브로워를 이용하여 일정시간 폭기한다.
액비저장장치(90)는 질산화장치(80)로부터 폭기된 정상 혐기소화액을 공급받아 액비로 저장한다.
안정화장치(100)는 질산화장치(80)로부터 질산화된 비정상 혐기소화액을 공급받고, 혐기소화가 잘 이루어지도록 상기 비정상 혐기소화액에 포함된 용존산소량을 낮춘다. 이때 상기 용존산소량이 낮아진 비정상 혐기소화액은 혐기소화장치(40)로 다시 공급된다.
제어장치(110)는 혐기소화장치에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도가 기준 값 보다 높은 비정상 혐기소화액 일 경우, 상기 비정상 혐기소화액 중 일부 혐기소화액이 질산화장치로 공급되도록 제어한다.
특히 제어장치(110)는 혐기소화장치(40)에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도를 확인하여, 암모니아 농도에 따라 혐기소화장치(40)에 수용된 혐기소화액의 양 및 상기 혐기소화액의 이동 경로를 제어한다. 즉 제어장치(110)는 혐기소화장치(40)에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도가 기준 값 이상 높아질 경우, 혐기소화장치(40)에 수용된 비정상 혐기소화액 중 일부가 질산화장치(80)로 배출되도록 제어하고, 폭기에 의해 질산화장치(80)에서 질산화된 비정상 혐기소화액이 안정화장치(100)로 이송되도록 제어하며, 안정화장치(100)에서 용존산소량이 낮아진 비정상 혐기소화액이 혐기소화장치(40)로 공급되도록 제어한다.
또한 제어장치(110)는 혐기소화장치(40)에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도가 정상값이면 혐기소화장치(40)에 수용된 정상 혐기소화액이 질산화장치(80)로 이송되도록 제어한 후, 질산화장치(80)에서 폭기된 정상 혐기소화액이 액비저장장치(90)로 이송되도록 제어한다.
이하 본 발명에 따른 혐기소화 시스템의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
우선 축산부산물공급장치(10)에는 축산부산물이 저장되며, 축산부산물공급장치(10)는 상기 축산부산물을 원료혼합장치(30)로 공급한다. 그리고 농산부산물공급장치(20)는 농산부산물을 분쇄하여 원료혼합장치(30)로 공급한다.
그러면 원료혼합장치(30)는 축산부산물 및 농산부산물을 혼합한 후, 혼합된 농축산부산물을 혐기소화장치(40)로 공급하고, 혐기소화장치(40)는 일정시간 동안 상기 축산부산물 혼합물을 혐기소화한다. 이때 상기 농축산부산물이 혐기소화되는 과정에서 암모니아가 발생된다.
한편 제어장치(110)는 혐기소화장치(40)에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도를 확인하여, 암모니아의 농도가 기준 값 보다 높을 경우, 혐기소화장치(40)에 수용된 비정상 혐기소화액의 일부를 질산화장치(80)로 이송하도록 제어한다.
이때 질산화장치(80)로 이송된 비정상 혐기소화액 내의 암모니아는 질산화장치(80)에서의 폭기에 의해 질산화되며, 질산화된 비정상 혐기소화액은 혐기소화장치(40)에서 반응이 효율적으로 일어나도록 안정화장치(100)에서 용존산소량이 낮춰진다.
계속해서 안정화장치(100)에서 안정화된 비정상 혐기소화액은 혐기소화장치(40)로 이송되며, 기존의 비정상 혐기소화액과 혼합되어, 비정상 혐기소화액이 정상값의 암모니아 농도를 이뤄 정상 혐기소화액이 된다.
이때 상기 정상화된 혐기소화액은 탈질 작용이 일어나면서, 각각이 포함하고 있는 질소를 배출한다.
여기서 상기 탈질 작용을 간단히 설명하면 다음과 같다.
탈질 작용은 미생물에 의해 질산성 질소가 질소(N2)로 환원되는 작용을 지칭한다. 탈질 작용은 미생물이 산소가 부족하면 질산(NO3)에 포함되어 있는 산소를 빼내 이용하므로 질산은 산소를 잃고 질소로 환원되어 대기중으로 방출되는 것이다. 한편 탈질 미생물들은 종속 영양균에 속하므로 성장을 위해 외부로부터 영양분(탄소)을 공급 받아야 하는데, 외부 탄소원으로 사용 가능한 물질들은 메탄올 ,아세트산,메탄,등 유기물이 있다.
또한 제어장치(110)는 혐기소화장치(40)에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도 확인하고, 확인된 암모니아의 농도가 정상값일 경우, 혐기소화장치(40)를 지속적으로 가동하여, 혐기소화가 완료되도록 제어한다. 그리고 제어장치(110)는 혐기소화가 완료된 정상 혐기소화액이 질산화장치(80)로 이송되도록 하고, 질산화장치(80)에서 상기 혐기소화액을 폭기하여 액비화하도록 하며, 상기 폭기된 혐기소화액은 액비저장장치(90)로 이송되도록 한다.
한편 혐기소화장치(40)의 혐기소화에 의해 발생된 바이오가스는 바이오가스저장장치(50)로 이송되고, 바이오가스저장장치(50)로 이송된 바이오가스는 발전기(60) 및 보일러(70)의 에너지원으로 사용된다.
이때 발전기(60)는 바이오가스를 에너지원으로 이용하여 전력을 생산하고, 상기 전력은 혐기소화장치(40) 및 바이오가스저장장치(50)의 구동 전력에 사용된다.
또한 보일러(70)는 바이오가스를 에너지원으로 이용하여, 온수를 생산한다. 이때 보일러(70)에서 생성된 온수는 원료혼합장치(30) 또는 혐기소화장치(40)를 가온하여, 원료혼합장치(30) 및 혐기소화장치(40)가 해당 유기성 폐기물이 적정 온도에서 반응이 일어나도록 한다.
한편 본 발명에서는 도 2와 같이 혐기소화장치(40)에 수용된 암모니아 농도를 측정하는 암모니아농도측정장치(120)와, 상기 질산화장치(80) 내 혐기소화액의 질산 농도를 측정하는 질산농도측정장치(130) 및, 안정화장치(100) 내 혐기소화액의 용존산소 농도를 측정하는 산소농도측정장치(140)를 더 갖추며, 제어장치(110)는 암모니아농도측정장치(110), 질산농도측정장치(130), 산소농도측정장치(140)로부터의 계측신호에 따라 질산화장치(80) 및 안정화장치(100)를 작동제어하여, 혐기소화액의 이송을 제어한다.
특히 상기 제어장치(110)는 암모니아농도측정장치(120)로부터 혐기소화장치(40)에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도가 기준 값 이상이라는 계측신호를 수신하면, 혐기소화장치(40)를 작동제어하여 혐기소화장치(40) 내의 일부 비정상 혐기소화액이 질산화장치(80)로 이송되도록 제어하고, 질산농도측정장치(130)로부터 질산화장치(80)에 수용된 비정상 혐기소화액의 질산 농도가 미리 설정해 놓은 설정 값에 이르렀다는 계측신호를 수신할 경우, 상기 비정상 혐기소화액이 안정화장치(100)로 이송되도록 제어하며, 산소농도측정장치(140)로부터 안정화장치(100)에 수용된 비정상 혐기소화액의 용존산소 농도가 미리 설정해 놓은 설정 값에 이르렀다는 계측신호를 수신할 경우, 상기 비정상 혐기소화액이 혐기소화장치(40)로 이송되도록 제어한다.
또한 본 발명에서 각각의 구성요소는 제어장치(110)에 의해 작동제어될 수 있으며, 혐기소화액이 저장되는 구성요소에는 제어장치(110)에 의해 작동제어되어 혐기소화액을 이송하는 펌프가 구비되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 혐기소화장치(40)에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도가 계측하여, 상기 혐기소화액 내의 암모니아 농도가 높을 경우, 상기 혐기소화액을 질산화시킨 후 다시 혐기소화 공정을 거침으로써, 혐기소화액 내의 암모니아 농도를 낮춰, 혐기소화 공정에서 암모니아가 메탄 생성균의 활동을 저해하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 혐기소화 공정에서 메탄 생성을 위한 최적의 조건을 유지함으로써, 바이오가스 생성을 효율적으로 할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 혐기소화 공정을 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 생성된 바이오가스를 혐기소화 시스템에 사용되는 구성의 에너지원으로 사용함으로써 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.
10; 축산부산물공급장치 20; 농산부산물공급장치
30; 원료혼합장치 40; 혐기소화장치
50; 바이오가스저장장치 60; 발전기
70; 보일러 80; 질산화장치
90; 액비저장장치 100; 안정화장치
110; 제어장치 120; 암모니아농도측정장치
130; 질산농도측정장치 140; 산소농도측정장치

Claims (3)

  1. 축산부산물을 저장하는 축산부산물공급장치;
    농산부산물을 저장 및 분쇄하는 농산부산물공급장치;
    상기 축산부산물공급장치로부터 축산부산물을 공급받고, 상기 농산부산물공급장치로부터 분쇄된 농산부산물을 공급받아, 축산부산물 및 농산부산물을 혼합하는 원료혼합장치;
    상기 원료혼합장치로부터 농축산부산물 혼합물을 공급받아 혐기소화하는 혐기소화장치;
    상기 혐기소화장치로부터 생성된 바이오가스를 저장하는 바이오가스저장장치;
    상기 바이오가스저장장치로부터 바이오가스를 공급받고, 상기 바이오가스를 에너지원으로 하여 전력을 생산하는 발전기;
    상기 바이오가스저장장치로부터 바이오가스를 공급받고, 상기 바이오가스를 에너지원으로 하여 온수를 생산하며, 생산된 온수를 통해 상기 원료혼합장치 및 혐기소화장치를 가온하는 보일러;
    암모니아 농도가 정상인 정상 혐기소화액 또는 암모니아 농도가 기준 값 보다 높은 비정상 혐기소화액을 혐기소화장치로부터 공급받아, 상기 정상 혐기소화액 또는 비정상 혐기소화액을 폭기하는 질산화장치;
    상기 폭기된 정상 혐기소화액을 상기 질산화장치로부터 공급받아, 액비로 저장하는 액비저장장치;
    상기 폭기된 비정상 혐기소화액을 상기 질산화장치로부터 공급받아, 비정상 혐기소화액 내의 용존 산소 농도를 낮추는 안정화장치;
    상기 혐기소화장치에 수용된 혐기소화액의 암모니아 농도를 측정하는 암모니아농도측정장치;
    상기 질산화장치에 수용된 혐기소화액의 질산 농도를 측정하는 질산농도측정장치;
    상기 안정화장치에 수용된 비정상 혐기소화액의 산소 농도를 측정하는 산소농도측정장치;
    상기 암모니아농도측정장치로부터 암모니아 농도 계측신호를 수신하여, 계측된 암모니아의 농도가 기준 값 보다 높을 경우, 상기 혐기소화장치에 수용된 비정상 혐기소화액 중 일부 비정상 혐기소화액이 상기 질산화장치로 이송되도록 제어하고, 상기 질산농도측정장치로부터 비정상 혐기소화액의 질산 농도 계측신호를 수신하여, 계측된 질산 농도가 미리 설정된 값에 이를 경우 상기 질산화장치에 수용된 비정상 혐기소화액이 상기 안정화장치로 이송되도록 제어하며, 상기 산소농도측정장치로부터 산소 농도 계측신호를 수신하여, 계측된 산소 농도가 미리 설정된 값에 이를 경우 상기 안정화장치에 수용된 비정상 혐기소화액이 상기 혐기소화장치로 이송되도록 제어하는 한편,
    상기 암모니아농도측정장치로부터 암모니아 농도 계측신호를 수신하고, 계측된 암모니아의 농도가 정상값일 경우, 상기 혐기소화장치를 지속적으로 가동하여, 혐기소화가 완료되도록 제어하고, 혐기소화가 완료된 정상 혐기소화액이 상기 질산화장치로 이송되도록 제어하는 제어장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 저해 저감형 농축산부산물 혐기소화 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102000526B1 (ko) 2016-09-08 2019-07-18 주식회사 더블유앤이 고 질산태 질소, 무 암모니아태 질소 및 무 부유고형물의 고품질 액비 제조 시스템

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000015231A (ja) * 1998-07-06 2000-01-18 Kubota Corp 有機性廃棄物のメタン発酵方法
KR20030034918A (ko) * 2001-10-29 2003-05-09 대림산업 주식회사 탈질율을 개선시킨 슬러지 재포기조를 조합한하수고도처리시스템
KR20030042866A (ko) * 2001-11-26 2003-06-02 주식회사 한화건설 유기성 폐기물의 혐기성 소화 방법
KR20050039546A (ko) * 2003-10-23 2005-04-29 가부시끼가이샤 도시바 하수 처리 시스템
KR20110129210A (ko) * 2010-05-25 2011-12-01 권혁성 메탄수율이 향상된 유기성 폐기물 처리장치 및 그 방법
JP2012152721A (ja) * 2011-01-28 2012-08-16 Kurita Water Ind Ltd 有機性排水の処理方法
KR20120110721A (ko) * 2011-03-30 2012-10-10 주식회사 안나비니테즈 혐기성 소화조에 미생물을 식종하여 초기 운전 조건을 제어하는 방법
KR20130030868A (ko) * 2011-09-20 2013-03-28 계창석 환경친화적 폐수처리장치를 연계한 에너지 절약형 축산분뇨 처리 및 자원화 장치
KR101313766B1 (ko) * 2013-01-18 2013-10-01 주식회사 신영그린시스 가축분뇨와 부재료의 혼합물을 이용한 고효율 혐기성소화 장치 및 방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000015231A (ja) * 1998-07-06 2000-01-18 Kubota Corp 有機性廃棄物のメタン発酵方法
KR20030034918A (ko) * 2001-10-29 2003-05-09 대림산업 주식회사 탈질율을 개선시킨 슬러지 재포기조를 조합한하수고도처리시스템
KR20030042866A (ko) * 2001-11-26 2003-06-02 주식회사 한화건설 유기성 폐기물의 혐기성 소화 방법
KR20050039546A (ko) * 2003-10-23 2005-04-29 가부시끼가이샤 도시바 하수 처리 시스템
KR20110129210A (ko) * 2010-05-25 2011-12-01 권혁성 메탄수율이 향상된 유기성 폐기물 처리장치 및 그 방법
JP2012152721A (ja) * 2011-01-28 2012-08-16 Kurita Water Ind Ltd 有機性排水の処理方法
KR20120110721A (ko) * 2011-03-30 2012-10-10 주식회사 안나비니테즈 혐기성 소화조에 미생물을 식종하여 초기 운전 조건을 제어하는 방법
KR20130030868A (ko) * 2011-09-20 2013-03-28 계창석 환경친화적 폐수처리장치를 연계한 에너지 절약형 축산분뇨 처리 및 자원화 장치
KR101313766B1 (ko) * 2013-01-18 2013-10-01 주식회사 신영그린시스 가축분뇨와 부재료의 혼합물을 이용한 고효율 혐기성소화 장치 및 방법

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