KR101599424B1 - 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설 - Google Patents
음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설에 관한 것으로서, 반입되는 음식물쓰레기를 저장하기 위한 음식물쓰레기 저장조; 상기 음식물쓰레기에서 협잡물을 선별해내고 파쇄 처리하기 위한 파쇄선별기; 상기 파쇄선별기를 거친 음식물쓰레기를 탈수 처리하여 음식물쓰레기로부터 음식물과 탈리액을 분리해내기 위한 탈수기; 상기 탈수기를 거친 음식물을 건조 처리 및 에너지화하여 재활용하기 위한 건조 및 에너지화부; 상기 음식물쓰레기 저장조에서 발생하는 침출수와 상기 탈수기에서 발생하는 탈리액 및 상기 건조 및 에너지화부에서 발생하는 건조배가스 응축수를 포함하는 폐수를 저장하기 위한 중간저장조; 상기 중간저장조에 저장된 폐수로부터 기름을 분리해내기 위한 기름분리기; 상기 기름분리기를 통해 폐수로부터 분리되는 기름을 일시 저장하기 위한 기름저장조; 상기 기름분리기를 통해 기름과 분리시킨 폐수를 저장하기 위한 유량저장조; 상기 유량저장조에 저장된 음식물쓰레기로 인한 폐수를 하수처리장과 연계하여 방류 처리할 수 있도록 폐수 처리 및 바이오가스화하여 재활용하기 위한 폐수처리 및 바이오가스화부; 를 포함하는 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설에 관한 것이다.
Description
본 발명은 음식물쓰레기 처리시설에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반입한 음식물쓰레기를 건조 처리하되 사료화, 비료화, 퇴비화, 에너지화하여 재활용할 수 있도록 하고, 음식물쓰레기 처리시 발생하는 폐수는 바이오가스화하여 재활용할 수 있도록 하면서 유기물 및 부유물질을 제거한 후 방류 가능한 방류수 조건으로 방류 처리할 수 있도록 하는 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설에 관한 것이다.
일반적으로 음식물쓰레기는 식품의 생산, 유통, 가공, 조리과정에서 발생하는 농/수/축산물 쓰레기와 가정이나 식당 등지에서 먹고 남기며 버려지는 음식찌꺼기 등을 말한다.
이러한 음식물쓰레기는 푸짐한 상차림과 국물 음식으로 특정지어지는 우리의 음식문화와 인구의 증가, 생활여건의 향상, 식생활의 고급화 등 음식물 낭비요인의 증가로 인해 무분별하게 버려지는 것인데, 전체 쓰레기 발생량의 28% 이상을 차지하고 있는 것으로 보고되고 있으며, 쓰레기 중 가장 처리가 곤란한 폐기물로 인식되고 있을 뿐만 아니라 각종 환경문제를 야기하고 있어 그 대책이 절실한 실정에 있다.
또한, 음식물쓰레기에는 많은 미생물이 존재하고 있는데, 이로 인하여 미생물의 발효에 의하여 유기산 및 가스가 생성됨으로써 많은 악취가 발생하고 발효에 따른 수분 발생량이 증가하여 다량의 폐수가 발생하므로 이와 같은 폐수의 처리에도 많은 비용이 발생 및 수질을 오염시키는 문제점을 유발하고 있다.
특히, 음식물쓰레기에서 발생하는 폐수는 그 오염도가 매우 고농도 일뿐만 아니라 비록 하수처리장과 연계처리한다고 할지라도 처리가 불가능하거나 상당한 애로점이 발생되고 있는 실정에 있다.
덧붙여, 해양오염의 가중에 따른 런던협약에 따라 앞으로는 해양 투기 및 배출이 금지된 상태에 있으므로 이의 처리에 따른 어려움 및 막대한 처리비용이 소요될 것으로 예측되고 있다.
이에 따라, 음식물쓰레기의 처리에 따른 문제를 해결하기 위하여 고농도 폐수를 처리하기 위한 공법이 많이 개발되고 있으나, 효율성이 낮은 실정에 있다 할 수 있다.
최근 바이오가스 생산을 통한 탄소배출권 확보 및 이산화탄소 감소를 위한 공법이 제안되고 있으나, 고농도 오염 폐수가 발생됨에 따라 아직까지 폐수처리에 많은 어려움을 겪고 있는 실정에 있으며, 미흡함이 존재한다 할 것이다.
한편, 종래 선행기술문헌에 있어 국내공개특허 제10-2010-0103044호에서는 음식물류폐기물 중 금속을 분리선별하는 자력금속분리시설과 음식물류폐기물을 분쇄하는 분쇄교반시설을 갖춘 밀폐식 호퍼와 음식물류폐기물을 분리 및 세정하는 1차 교반시설과 부유이물질을 부유시키는 1차 폭기조, 부유이물질과 음식물류폐기물과 비철금속폐기물을 분리하여 상/하부로 이동시키는 기능을 갖는 중간차단벽, 부유된 부유이물질을 선별 분리하는 1차 그물망스크린 콘베이어시스템과 세정된 음식물류폐기물을 수중에서 위로 부유시켜주는 2차 교반시설과 2차 폭기조, 부유된 세정된 음식물류폐기물을 선별 분리하는 2차 그물망스크린 콘베이어시스템과 비철금속과 비금속류(도자기, 유리, 뼈, 슬러지) 등을 선별분리하는 3차 침전조 스크린 콘베이어시스템 등을 포함하는 음식물류폐기물의 가축사료 및 퇴비와 바이오 가스 생산 전처리시스템에 관한 구성을 제안 및 개시하고 있는데, 이는 종래 일반적인 기술에 해당하는 것이라 할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0103044호 (2010.09.27. 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점 등을 감안하여 안출된 것으로서, 반입한 음식물쓰레기를 건조 처리하되 사료화, 비료화, 퇴비화, 에너지화하여 재활용할 수 있도록 하고, 음식물쓰레기 처리시 발생하는 폐수는 바이오가스화하여 재활용할 수 있도록 하면서 유기물 및 부유물질을 제거한 후 방류 가능한 방류수 조건으로 방류 처리할 수 있도록 한 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 음식물쓰레기의 저장소에서 발생하는 침출수와 음식물쓰레기의 탈수시 발생하는 탈리액 및 건조화 처리시 발생하는 건조배가스 응축수에 대한 음식물쓰레기 폐수를 바이오가스화할 수 있도록 하는 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 음식물쓰레기에 대한 건조화 및 바이오가스화에 따른 처리효율을 높일 수 있도록 함으로써 재활용할 수 있도록 하고 음식물쓰레기의 처리효율을 높일 수 있도록 하며, 음식물쓰레기의 폐수 처리시 하수처리장과 연계하여 방류 가능토록 하고 환경훼손을 방지할 수 있도록 한 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설은, 반입되는 음식물쓰레기를 저장하기 위한 음식물쓰레기 저장조; 상기 음식물쓰레기 저장조로부터 음식물쓰레기를 받아 음식물쓰레기에서 협잡물을 선별해내고 파쇄 처리하기 위한 파쇄선별기; 상기 파쇄선별기를 거친 음식물쓰레기를 탈수 처리하여 음식물쓰레기로부터 음식물과 탈리액을 분리해내기 위한 탈수기; 상기 탈수기를 거친 음식물을 건조 처리함과 더불어 에너지화하여 재활용 가능토록 하기 위한 건조 및 에너지화부; 상기 음식물쓰레기 저장조에서 발생하는 침출수와 상기 탈수기에서 발생하는 탈리액 및 상기 건조 및 에너지화부에서 발생하는 건조배가스 응축수를 포함하는 폐수를 저장하기 위한 중간저장조; 상기 중간저장조에 저장된 폐수로부터 기름을 분리해내기 위한 기름분리기; 상기 기름분리기를 통해 폐수로부터 분리되는 기름을 일시 저장 및 반출하기 위한 기름저장조; 상기 기름분리기를 통해 기름과 분리시킨 폐수를 저장하기 위한 유량저장조; 상기 유량저장조에 저장된 음식물쓰레기로 인한 폐수를 하수처리장과 연계하여 방류 처리할 수 있도록 폐수 처리함과 더불어 바이오가스화하여 재활용 가능토록 하기 위한 폐수처리 및 바이오가스화부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 건조 및 에너지화부는, 상기 탈수기를 거친 음식물을 건조 처리하기 위한 건조기; 상기 건조기에서 건조 처리된 음식물에서 잔존하는 금속성 협잡물을 선별하여 분리해내기 위한 자력선별기; 상기 자력선별기를 거친 음식건조물에서 진동을 이용하여 잔존하는 협잡물을 분리해내기 위한 진동스크린; 상기 진동스크린을 통해 협잡물과 분리시킨 건조화된 음식건조물을 저장 및 반출하기 위한 건조기; 상기 건조기에서 음식건조물의 건조 처리시 발생하는 건조배가스를 모으기 위한 건조배가스 집진기; 상기 건조배가스 집진기에 모아진 건조배가스를 응축 처리하기 위한 건조배가스 응축기; 상기 건조배가스 응축기를 거친 건조배가스에 대해 악취 제거 및 재활용처의 에너지원으로 사용할 수 있도록 송풍 처리하기 위한 건조배가스 송풍기; 를 포함하도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 폐수처리 및 바이오가스화부는, 상기 유량저장조에 저장된 폐수에 대해 혐기성 메탄세균을 이용하여 폐수 중의 부유물질을 가용화하고 유기물 분해를 통해 바이오가스를 생성하기 위한 메탄 발효조; 상기 메탄 발효조에서의 처리수와 용존공기부상기에서 분리된 고형물 및 침전조에서의 폐잉여슬러지를 저장하기 위한 제1 처리수조; 상기 제1 처리수조로부터 폐수를 받아 원심력을 이용하여 탈수 처리함으로써 탈리액을 추출함과 더불어 폐수 중의 부유물질을 제거하기 위한 원심 탈수기; 상기 원심 탈수기를 통해 추출된 탈리액을 저장하기 위한 탈리액 저장조; 상기 탈리액에 대해 유량 및 농도의 균질화를 위하여 조정조로서 역할 및 완충 역할을 위한 완충조; 상기 완충조를 거친 탈리액에 대해 혐기성 슬러지를 이용하여 메탄 발효조에서 분해되고 남은 유기물을 혐기성 처리 및 바이오가스를 생성하기 위한 혐기 소화조; 상기 혐기 소화조를 거친 탈리액에 대해 공기의 부상력을 이용하여 잔존하는 부유물질을 제거하기 위한 용존공기부상기(DAF); 상기 용존공기부상기에서 부유물질이 제거된 상태의 탈리액을 저장하기 위한 제2 처리수조; 상기 제2 처리수조로부터 탈리액을 받아 무산소 상태에서 탈질화 처리를 통해 질소를 제거하기 위한 무산소조; 상기 무산소조를 거친 탈리액에 대해 호기성 미생물을 이용하여 유기물을 제거하기 위한 폭기조; 상기 폭기조를 거친 탈리액으로부터 호기성 미생물과 처리수를 고액 분리하기 위한 침전조; 상기 침전조로부터 상등수만을 유입하여 저장하기 위한 방류수조; 상기 메탄 발효조와 혐기 소화조에서 생성되어지는 바이오가스를 저장하기 위한 가스저장탱크; 상기 가스저장탱크로부터 바이오가스를 받아 바이오가스에 함유된 황 성분을 제거하기 위한 탈황기; 를 포함하도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 폐수처리 및 바이오가스화부는, 상기 원심 탈수기에서 탈리액과 분리된 슬러지를 저장 및 반출하기 위한 슬러지 호퍼; 상기 혐기 소화조에서의 혐기성 슬러지를 저장 및 혐기 소화조의 미생물 농도 유지를 위해 재활용하기 위한 혐기성 슬러지조; 를 더 포함하며, 상기 가스저장탱크는 가스 연소기와 연결하여 바이오가스를 공급할 수 있도록 하고, 상기 탈황기는 보일러 또는 발전기와 연결하여 황 성분이 제거된 바이오가스를 공급할 수 있도록 함으로써 에너지자원으로 재활용할 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 혐기 소화조는, 상향류식 혐기성 입상층(UASB) 반응조 또는 내부 순환식 반응조(IC Reactor)로 구성함이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 음식물쓰레기를 건조 처리하되 사료화, 비료화, 퇴비화, 에너지화하여 재활용할 수 있고, 음식물쓰레기 처리시 발생하는 폐수는 바이오가스화하여 재활용할 수 있으면서 하수처리장을 통해 방류 가능한 방류수 조건으로 정화 처리할 수 있으며, 음식물쓰레기의 처리에 따른 효율을 높일 수 있고 환경오염을 방지할 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명은 음식물쓰레기에 대한 건조화 및 바이오가스화에 따른 처리효율을 높일 수 있고, 음식물쓰레기의 재활용도를 높일 수 있으며, 음식물쓰레기로 인한 환경 오염 및 훼손을 방지할 수 있으며, 대량의 음식물쓰레기를 처리할 수 있으면서 폐기량을 크게 줄일 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설을 설명하기 위해 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설에 있어 건조 및 에너지화부를 설명하기 위해 나타낸 상세 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설에 있어 폐수 처리 및 바이오가스화부를 설명하기 위해 나타낸 상세 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설에 있어 건조 및 에너지화부를 설명하기 위해 나타낸 상세 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설에 있어 폐수 처리 및 바이오가스화부를 설명하기 위해 나타낸 상세 구성도.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설은 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 음식물쓰레기의 반입차량에 의해 반입되는 음식물쓰레기를 계량하기 위한 계량대(100)와; 상기 계량대(100)를 통해 계량을 완료한 후 반입된 음식물쓰레기를 저장하기 위한 음식물쓰레기 저장조(200)와; 상기 음식물쓰레기 저장조(200)로부터 음식물쓰레기를 받아 음식물쓰레기에서 협잡물을 선별해내고 파쇄 처리하기 위한 파쇄선별기(300)와; 상기 파쇄선별기(300)를 통해 선별한 협잡물을 저장하기 위한 협잡물 박스(400)와; 상기 파쇄선별기(300)를 거친 음식물쓰레기를 탈수 처리하여 음식물쓰레기로부터 고체상의 음식물과 액상의 탈리액을 분리해내기 위한 탈수기(500)와; 상기 탈수기(500)를 거친 음식물을 건조 처리함과 더불어 에너지화하여 재활용 가능토록 하기 위한 건조 및 에너지화부(600)와; 상기 음식물쓰레기 저장조(200)에서 발생하는 침출수와 상기 탈수기(500)에서 발생하는 탈리액 및 상기 건조 및 에너지화부(600)에서 발생하는 건조배가스 응축수를 포함하는 폐수를 저장하기 위한 중간저장조(700)와; 상기 중간저장조(700)에 저장된 폐수로부터 기름을 분리해내기 위한 기름분리기(800)와; 상기 기름분리기(800)를 통해 폐수로부터 분리되는 기름을 일시 저장 및 반출하기 위한 기름저장조(900)와; 상기 기름분리기(800)를 통해 기름과 분리시킨 폐수를 저장하기 위한 유량저장조(1000)와; 상기 유량저장조(1000)에 저장된 음식물쓰레기로 인한 폐수를 하수처리장과 연계하여 방류 처리할 수 있도록 폐수 처리함과 더불어 바이오가스화하여 재활용 가능토록 하기 위한 폐수처리 및 바이오가스화부(1100);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 음식물쓰레기 저장조(200)는 중간저장조(700)와 연결하여 저장된 음식물쓰레기에서 발생하는 음식물 침출수를 중간저장조(700)로 보낼 수 있도록 구성한다.
상기 파쇄선별기(300)에서 협잡물은 음식물쓰레기 중에 섞여있는 것으로서 사료화, 비료화, 퇴비화 등에 적합하지 않은 금속류나 플라스틱류 또는 종이류 등의 이물질을 의미하며, 상기 협잡물 박스(400)로 투입하여 별도 처리할 수 있도록 한다.
상기 탈수기(500)에서는 반입된 음식물쓰레기를 건조화 처리하기 전에 1차적으로 물기를 제거하여주는 전처리 작업을 위한 것으로서, 고체상의 음식물과 액상의 탈리액(음식물폐수)으로 분리할 수 있다.
상기 탈수기(500)도 중간저장조(700)와 연결하여 탈수를 통해 발생하는 음식물쓰레기에서의 탈리액을 중간저장조(700)로 보낼 수 있도록 구성한다.
상기 건조 및 에너지화부(600)는 반입한 음식물쓰레기에 대한 건조화를 통해 음식물쓰레기를 사료화, 비료화, 퇴비화, 에너지화할 수 있도록 함으로써 재활용할 수 있도록 하는 시설을 제공하기 위함이다.
이때, 상기 건조 및 에너지화부(600)는 상기 탈수기(500)를 통해 탈리액(음식물폐수)과 분리된 고체상의 음식물을 완전하게 건조 처리하기 위한 건조기(610)와, 상기 건조기(610)에서 건조 처리된 음식물에 잔존할 수 있는 철 등의 금속성 협잡물을 선별하여 분리해내기 위한 자력선별기(612)와, 상기 자력선별기(612)를 거친 음식건조물에 대해 진동을 이용하여 잔존하는 협잡물을 분리해내기 위한 진동스크린(614)과, 상기 진동스크린(614)을 통해 음식건조물에 잔존하는 협잡물과 분리시킨 건조화된 음식건조물을 저장 및 반출하기 위한 건조물 저장조(616)를 포함하도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 건조기(610)는 다양한 방식이 적용될 수 있으나, 음식물의 건조화 효율을 위해 스팀을 이용하는 간접가열식 건조기 또는 열풍을 이용하는 열풍식 건조기가 바람직하다 할 수 있다.
상기 자력선별기(612)와 진동스크린(614)를 통해 선별 분리되는 잔존 협잡물은 상기 협잡물 박스(400)로 투입하여 별도 처리할 수 있도록 한다.
상기 건조물 저장조(616)에 담겨진 완전하게 건조화된 음식건조물은 재활용을 위한 반출을 통해 사료화, 비료화, 퇴비화할 수 있다.
덧붙여, 상기 건조기(610)에서 음식물의 건조 처리시 발생하는 건조배가스를 끌어 모으기 위한 건조배가스 집진기(620)와, 상기 건조배가스 집진기(620)에 모아진 건조배가스를 응축 처리하기 위한 건조배가스 응축기(622)와, 상기 건조배가스 응축기(622)를 거친 건조배가스에 대해 악취 제거 및 재활용처의 에너지원으로 사용할 수 있도록 송풍 처리하기 위한 건조배가스 송풍기(624)를 더 포함되게 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 건조배가스 응축기(622)에서는 건조배가스의 응집을 위한 응축 처리시 응축수가 발생하는데, 중간저장조(700)와 연결하여 건조배가스 응축시 발생하는 응축수를 중간저장조로 보낼 수 있도록 구성한다.
상기 건조배가스 송풍기(624)는 난방이나 스팀 생산을 위한 보일러 시스템에 연결하여 건조배가스를 악취 제거 및 공급토록 함으로써 보일러 연소에 사용하게 하는 등 재활용할 수 있다.
상기 중간저장조(700)와 기름분리기(800) 및 기름저장조(900)는 음식물쓰레기로 인한 폐수로부터 기름을 분리해내기 위한 구성요소들로서, 차후에 기술되는 메탄 발효조(1110)와 혐기 소화조(1120)에서 폐수 처리시 폐수에 함유된 기름으로 인해 야기될 수 있는 효율 저하 등의 악영향으로부터 이를 사전에 차단하여주기 위함이다.
상기 폐수처리 및 바이오가스화부(1100)는 상기 유량저장조(1000)에 저장된 음식물쓰레기로 인한 폐수를 혐기성 메탄세균을 이용하여 폐수 중의 유기물을 분해하고 이를 통해 바이오가스를 생성하기 위한 메탄 발효조(1110)와, 상기 메탄 발효조(1110)에서의 처리수와 용존공기부상기(1122)에서 분리된 고형물 및 침전조(1130)에서의 폐잉여슬러지를 저장하기 위한 제1 처리수조(1112)와, 상기 제1 처리수조(1112)로부터 음식물폐수를 받아 원심력을 이용하여 탈수 처리함으로써 탈리액을 추출함과 더불어 폐수 중의 부유물질을 제거하기 위한 원심 탈수기(1114)와, 상기 원심 탈수기(1114)를 통해 분리된 탈리액을 저장하기 위한 탈리액 저장조(1116)와, 상기 탈리액 저장조(1116)로부터 탈리액을 받아 유량 및 농도의 균질화를 위하여 조정조로서 역할 및 완충 역할을 위한 완충조(1118)와, 상기 완충조(1118)를 거친 탈리액에 대해 혐기성 슬러지를 이용하여 소화 처리함으로써 탈리액에 잔존하는 유기물을 제거함과 더불어 바이오가스를 생성하기 위한 혐기 소화조(1120)와, 상기 혐기 소화조(1120)를 거친 탈리액에 대해 공기의 부상력을 이용하여 탈리액에 잔존하는 부유물질을 제거하기 위한 용존공기부상기(DAF)(1122)와, 상기 용존공기부상기(1122)를 통해 부유물질이 제거된 상태의 탈리액을 저장하기 위한 제2 처리수조(1124)와, 상기 제2 처리수조(1124)로부터 탈리액을 받아 무산소 상태에서 탈질화 처리 및 유기물을 제거하기 위한 무산소조(1126)와, 상기 무산소조(1126)를 거친 탈리액에 폭기 처리하여 정화시키기 위한 폭기조(1128)와, 상기 폭기조(1128)를 거친 탈리액으로부터 호기성 미생물과 처리수를 고액 분리하기 위한 침전조(1130)와, 상기 침전조(1130)로부터 고액 분리된 처리수 중 상등수만을 유입하여 저장하기 위한 방류수조(1132)를 포함하도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 메탄 발효조(1110)에서는 폐수(음식물폐수)에 함유된 유기물의 분해를 수행함에 따라 메탄 등의 바이오가스를 생성할 수 있게 되는데, 추후에 기술되는 가스저장탱크(1140)와 연결하여 생성되는 메탄 등의 바이오가스를 가스저장탱크(1140) 측으로 보낼 수 있도록 하며, 이를 통해 에너지원으로 재활용할 수 있다.
상기 메탄 발효조(1110)에서는 중온 또는 고온으로 운전 선택이 가능한데, 중온에 비해 고온으로 운전함으로써 유기물의 분해속도를 빠르게 할 수도 있으며, 생성되는 바이오가스를 재활용할 수 있도록 연계함에 의해 환경오염을 방지하면서 에너지를 절약 및 자원화하는 유용함을 제공할 수 있다.
상기 메탄 발효조(1110)는 유량저장조(1000)에 저장된 폐수를 약 10일 동안 체류시킨 후 플록 타입(floc type)의 혐기성 메탄세균을 이용하여 폐수 중의 부유물질(SS; Suspended Solids)을 가용화하고 유기물 분해를 통해 바이오가스를 생성하기 위한 것이다.
상기 원심 탈수기(1114)에서는 폐수로부터 슬러지와 탈리액을 분리하게 되는데, 탈리액이 빠져나간 슬러지를 처리할 수 있도록 슬러지 호퍼(1150)와 연결함이 바람직하며, 이때 발생하는 슬러지를 슬러지 호퍼(1150)에 저장 및 이후에 반출하여 처리할 수 있도록 구성한다.
이때, 상기 슬러지 호퍼(1150)는 탈리액 저장조(1116)와 연결하는 구성으로 이루어지게 할 수 있다 할 것이다.
상기 원심 탈수기(1114)는 메탄 발효조(1110)에서의 처리수 중에 총 부유물질(TSS)이 약 2~3%가 함유되어 있어 이를 제거할 수 있도록 한 것이다.
상기 완충조(1118)는 원심력에 의해 분리 추출된 탈리액을 혐기 소화조(1120)에서 처리하기 전에 유량 및 농도(pH, COD 등)의 균질화를 위하여 조정조 역할을 수행할 수 있도록 함과 더불어 완충 역할을 수행하기 위한 것으로서, 탈리액 저장조(1116)로부터 탈리액이 유입됨과 동시에 혐기 소화조(1120)에서의 처리수가 함께 유입되도록 구비되며, 이때 혐기 소화조(1120)로부터 유입되는 처리수가 완충 역할을 하도록 구성한다.
또한, 상기 혐기 소화조(1120)에서는 탈리액의 소화 처리시 혐기성 미생물을 포함하는 혐기성 슬러지가 발생하는데, 이러한 혐기성 슬러지를 저장하여 별도 처리할 수 있도록 혐기성 슬러지조(1160)를 구비 및 연결 구성함이 바람직하다.
이때, 상기 혐기성 슬러지조(1160)는 혐기 소화조(1120)에서 발생되는 그래뉼 슬러지를 저장하였다가 혐기 소화조의 미생물 농도 유지를 위해 재활용할 수 있도록 하거나 또는 이와 비슷한 공정을 처리하는 곳에 판매할 수 있도록 하는 등 혐기성 미생물을 확보할 수 있도록 한 것이다.
여기에서, 상기 혐기 소화조(1120)는 상향류식 혐기성 입상층(UASB) 반응조 또는 내부 순환식 반응조(IC Reactor)로 구성함이 바람직하다.
상기 상향류식 혐기성 입상층(UASB; Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 반응조는 폐수에 대해 상향류식 활성 오니 공법 처리를 위한 것으로서, 혐기성 미생물을 이용하여 폐수 내 유기물(COD, BOD)을 분해함으로써 유기물을 적은 량의 슬러지와 많은 바이오가스로 전환 처리하는 설비이다.
상기 내부 순환식 반응조(Internal Circulation Reactor)는 개선된 UASB 반응조로서, 이 역시 혐기성 미생물을 이용하여 폐수 내 유기물을 분해함으로써 바이오가스를 생성하는 설비이다.
이때, 상기 혐기 소화조(1120)에서는 메탄가스나 황화수소 등을 성분을 포함하는 바이오가스를 생성하게 되는데, 황화수소는 유독성 및 부식성의 특성을 갖는 것이므로 반드시 제거함이 바람직하며, 소화 슬러지 감소를 통해 인 성분을 방출한다.
이와 같이, 생성되는 바이오가스 중에서 황화수소 성분의 제거를 위해 본 발명에서는 추후에 기술하는 바와 같이, 탈황기(1142)를 포함하여 구성한다.
부연하여, 상기 혐기 소화조(1120)는 상향류식 혐기성 슬러지 블랑킷(UASB) 공법을 이용하는 것으로서, 그래뉼(granular) 타입의 혐기성 슬러지를 이용하여 메탄 발효조(1110)에서 분해되고 남은 유기물을 혐기성 처리하기 위한 것이다.
상기 혐기 소화조(1120)는 원심 분리된 탈리액에 대해 완충조(1118)로부터 하부로 투입되어 상향으로 흐르도록 유도하며 그래뉼 타입의 혐기성 슬러지와 접촉하여 유기물이 제거되게 한다.
이때, 상기 혐기 소화조(1120)는 운전 온도 30~35℃의 중온에서 처리함이 바람직하고, 체류시간은 10시간 이내로 함이 바람직하다.
상기 용존공기부상기(DAF; Dissolved Air Floatation)(1122)는 공기의 부상력을 이용하여 폐수 중에 잔존하는 부유물질을 제거하기 위한 설비로서, 유입 폐수 전체에 대하여 공기를 주입하는 방식과 유입 폐수의 일부분에만 공기를 주입하는 방식 또는 유출 폐수의 일부분에 공기를 주입하는 방식 등이 사용될 수 있다.
상기 용존공기부상기(1122)는 혐기 소화조(1120)를 거친 처리수에는 총부유물질(TSS)이 약 500~1000ppm 정도 포함되는데, 이러한 잔존하는 부유물질에 대해 폐수 중에 용존된 공기의 부상력을 이용하여 제거할 수 있도록 한 것이다.
여기에서, 상기 용존공기부상기(1122)와 침전조(1130)에서는 각각 부유물질 또는 폐잉여슬러지 등의 고형물이 발생되는데, 이때 발생한 고형물은 상기 제1 처리수조(1112)로 보내 다시 폐수 처리할 수 있도록 구성함이 바람직하며, 환경오염을 방지할 수 있도록 한다.
상기 무산소조(1126)는 용존공기부상기(1122)에서의 처리수 중 질소를 제거하기 위한 것으로서, 폭기조(1128)에서 질산화된 폐수가 반송되어 유입되도록 구비되며, 무산소 상태에서 질산성 질소를 질소 가스로 환원시켜 질소를 제거할 수 있도록 한 것이다.
상기 폭기조(1128)는 호기성 미생물을 이용하여 유기물을 제거하기 위한 것이며, 탈리액 중의 유기질소와 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시키는 역할을 수행하도록 한 것이다.
여기에서, 상기 방류수조(1132)는 하수처리장과 연계하는 구성으로 하며, 하수처리장을 통해 방류할 수 있도록 구성한다.
이때, 상술한 구성을 갖는 상기 메탄 발효조(1110) 내지 침전조(1130)를 통한 폐수 처리에 의해 정화되어 방류수조(1132) 내에 저장되는 상등수는 CODmn 130mg/ℓ 이하, BODmn 120mg/ℓ 이하, SS(부유물질, 현탁물질) 130mg/ℓ 이하, T-N(총 질소) 60mg/ℓ 이하, T-P(총 인) 8mg/ℓ 이하, pH 6.5~8.5의 방류조건을 만족시킬 수 있는 상태가 되며, 환경을 오염시키지 않는 방류수로 처리하여 방류할 수 있다.
덧붙여, 상기 메탄 발효조(1110)와 혐기 소화조(1120)에서 각각 생성되어지는 메탄가스 등의 바이오가스를 저장하기 위한 가스저장탱크(1140)와, 상기 가스저장탱크(1140)로부터 바이오가스를 받아 바이오가스 내에 함유된 황화수소 등의 황 성분을 제거하기 위한 탈황기(1142)를 더 포함되게 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 가스저장탱크(1140)는 가스 연소기(10)와 연결하여 바이오가스를 공급할 수 있도록 하고, 상기 탈황기(1142)는 보일러(20) 시스템 또는 발전기(30) 시스템과 연결하여 황 성분이 제거된 상태의 바이오가스를 공급할 수 있도록 구성함이 바람직하며, 이를 통해 음식물쓰레기를 에너지자원으로 재활용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설을 통해서는 음식물쓰레기를 건조 처리하되 사료화, 비료화, 퇴비화, 에너지화하여 재활용할 수 있고, 음식물쓰레기 처리시 발생하는 폐수는 바이오가스화하여 재활용할 수 있으면서 하수처리장을 통해 방류 가능한 방류수 조건으로 정화 처리할 수 있으며, 음식물쓰레기의 처리에 따른 효율을 높일 수 있고 환경오염을 방지할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 대해 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 특별히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형 및 수정될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
100: 계량대 200: 음식물쓰레기 저장조
300: 파쇄선별기 400: 협잡물박스
500: 탈수기 600: 건조 및 에너지화부
610: 건조기 612: 자력선별기
614: 진동스크린 616: 건조물 저장조
620: 건조배가스집진기 622: 건조배가스 응축기
624: 건조배가스 송풍기 700: 중간저장조
800: 기름분리기 900: 기름저장조
1000: 유량저장조 1100: 폐수처리 및 바이오가스화부
1110: 메탄 발효조 1112: 제1 처리수조
1114: 원심 탈수기 1116: 탈리액 저장조
1118: 완충조 1120: 혐기 소화조
1122: 용존공기부상기 1124: 제2 처리수조
1126: 무산소조 1128: 폭기조
1130: 침전조 1132: 방류수조
1140: 가스저장탱크 1142: 탈황기
1150: 슬러지 호퍼 1160: 혐기성 슬러지조
300: 파쇄선별기 400: 협잡물박스
500: 탈수기 600: 건조 및 에너지화부
610: 건조기 612: 자력선별기
614: 진동스크린 616: 건조물 저장조
620: 건조배가스집진기 622: 건조배가스 응축기
624: 건조배가스 송풍기 700: 중간저장조
800: 기름분리기 900: 기름저장조
1000: 유량저장조 1100: 폐수처리 및 바이오가스화부
1110: 메탄 발효조 1112: 제1 처리수조
1114: 원심 탈수기 1116: 탈리액 저장조
1118: 완충조 1120: 혐기 소화조
1122: 용존공기부상기 1124: 제2 처리수조
1126: 무산소조 1128: 폭기조
1130: 침전조 1132: 방류수조
1140: 가스저장탱크 1142: 탈황기
1150: 슬러지 호퍼 1160: 혐기성 슬러지조
Claims (5)
- 음식물쓰레기의 반입차량에 의해 반입되는 음식물쓰레기를 계량하기 위한 계량대(100);
상기 계량대(100)를 통해 계량을 완료한 후 반입된 음식물쓰레기를 저장하기 위한 음식물쓰레기 저장조(200);
상기 음식물쓰레기 저장조(200)로부터 음식물쓰레기를 받아 음식물쓰레기에서 협잡물을 선별해내고 파쇄 처리하기 위한 파쇄선별기(300);
상기 파쇄선별기(300)를 통해 선별한 협잡물을 저장하기 위한 협잡물 박스(400);
상기 파쇄선별기(300)를 거친 음식물쓰레기를 탈수 처리하여 음식물쓰레기로부터 음식물과 탈리액을 분리해내기 위한 탈수기(500);
상기 탈수기(500)를 거친 음식물을 건조 처리함과 더불어 에너지화하여 재활용 가능토록 하기 위한 건조 및 에너지화부(600);
상기 음식물쓰레기 저장조(200)에서 발생하는 침출수와, 상기 탈수기(500)에서 발생하는 탈리액과, 상기 건조 및 에너지화부(600)에서 발생하는 건조배가스 응축수를 포함하는 폐수를 저장하기 위한 중간저장조(700);
상기 중간저장조(700)에 저장된 폐수로부터 기름을 분리해내기 위한 기름분리기(800);
상기 기름분리기(800)를 통해 폐수로부터 분리되는 기름을 일시 저장 및 반출하기 위한 기름저장조(900);
상기 기름분리기(800)를 통해 기름과 분리시킨 폐수를 저장하기 위한 유량저장조(1000); 및
상기 유량저장조(1000)에 저장된 음식물쓰레기로 인한 폐수를 하수처리장과 연계하여 방류 처리할 수 있도록 폐수 처리함과 더불어 바이오가스화하여 재활용 가능토록 하기 위한 폐수처리 및 바이오가스화부(1100); 를 포함하되,
상기 건조 및 에너지화부(600)는 상기 탈수기(500)를 거친 음식물을 건조 처리하기 위한 건조기(610)와, 상기 건조기(610)에서 건조 처리된 음식건조물에서 잔존하는 금속성 협잡물을 선별하여 분리해내기 위한 자력선별기(612)와, 상기 자력선별기(612)를 거친 음식건조물에서 진동을 이용하여 잔존하는 협잡물을 분리해내기 위한 진동스크린(614)과, 상기 진동스크린(614)을 통해 협잡물과 분리시킨 건조화된 음식건조물을 저장 및 반출하기 위한 건조물 저장조(616)와, 상기 건조기(610)에서 음식물의 건조 처리시 발생하는 건조배가스를 모으기 위한 건조배가스 집진기(620)와, 상기 건조배가스 집진기(620)에 모아진 건조배가스를 응축 처리하기 위한 건조배가스 응축기(622)와, 상기 건조배가스 응축기(622)를 거친 건조배가스에 대해 악취 제거 및 재활용처의 에너지원으로 사용할 수 있도록 송풍 처리하기 위한 건조배가스 송풍기(624)를 포함하고,
상기 폐수처리 및 바이오가스화부(1100)는 상기 유량저장조(1000)에 저장된 폐수에 대해 혐기성 메탄세균을 이용하여 폐수 중의 부유물질을 가용화하고 유기물 분해를 통해 바이오가스를 생성하기 위한 메탄 발효조(1110)와, 상기 메탄 발효조(1110)에서의 처리수와 용존공기부상기(1122)에서 분리된 고형물 및 침전조에서의 폐잉여슬러지를 저장하기 위한 제1 처리수조(1112)와, 상기 제1 처리수조(1112)로부터 폐수를 받아 원심력을 이용하여 탈수 처리함으로써 탈리액을 추출함과 더불어 폐수 중의 부유물질을 제거하기 위한 원심 탈수기(1114)와, 상기 원심 탈수기(1114)를 통해 추출된 탈리액을 저장하기 위한 탈리액 저장조(1116)와, 상기 탈리액 저장조(1116)로부터 탈리액을 받아 유량 및 농도의 균질화를 위하여 조정조로서 역할 및 완충 역할을 위한 완충조(1118)와, 상기 완충조(1118)를 거친 탈리액에 대해 혐기성 슬러지를 이용하여 상기 메탄 발효조(1110)에서 분해되고 남은 유기물을 혐기성 처리 및 바이오가스를 생성하기 위한 혐기 소화조(1120)와, 상기 혐기 소화조(1120)를 거친 탈리액에 대해 공기의 부상력을 이용하여 잔존하는 부유물질을 제거하기 위한 상기 용존공기부상기(1122)와, 상기 용존공기부상기(1122)에서 부유물질이 제거된 상태의 탈리액을 저장하기 위한 제2 처리수조(1124)와, 상기 제2 처리수조(1124)로부터 탈리액을 받아 무산소 상태에서 탈질화 처리를 통해 질소를 제거하기 위한 무산소조(1126)와, 상기 무산소조(1126)를 거친 탈리액에 대해 호기성 미생물을 이용하여 유기물을 제거하기 위한 폭기조(1128)와, 상기 폭기조(1128)를 거친 탈리액으로부터 호기성 미생물과 처리수를 고액 분리하기 위한 침전조(1130)와, 상기 침전조(1130)로부터 상등수만을 유입하여 저장하기 위한 방류수조(1132)와, 상기 메탄 발효조(1110)와 상기 혐기 소화조(1120)에서 생성되어지는 바이오가스를 저장하기 위한 가스저장탱크(1140)와, 상기 가스저장탱크(1140)로부터 바이오가스를 받아 바이오가스에 함유된 황 성분을 제거하기 위한 탈황기(1142)와, 상기 원심 탈수기(1114)에서 탈리액과 분리된 슬러지를 저장 및 반출하기 위한 슬러지 호퍼(1150)와, 상기 혐기 소화조(1120)에서의 혐기성 슬러지를 저장 및 상기 혐기 소화조(1120)의 미생물 농도 유지를 위해 재활용하기 위한 혐기성 슬러지조(1160)를 포함하되, 상기 메탄발효조(1110)는 상기 유량저장조(1000)에 저장된 폐수를 10일 동안 체류시킨 후 플록 타입(floc type)의 혐기성 메탄세균을 이용하여 폐수 중의 부유물질(SS; Suspended Solids)을 가용화하고 유기물 분해를 통해 바이오가스를 생성하고, 상기 가스저장탱크(1140)는 가스 연소기와 연결하여 바이오가스를 공급할 수 있도록 하고, 상기 탈황기(1142)는 보일러 또는 발전기와 연결하여 황 성분이 제거된 바이오가스를 공급할 수 있도록 함으로써 에너지자원으로 재활용할 수 있도록 구성하고, 상기 혐기 소화조(1120)는 그래뉼(granular) 타입의 혐기성 슬러지를 이용하여 상기 메탄 발효조(1110)에서 분해되고 남은 유기물을 혐기성 처리하되 운전 온도는 30~35℃의 중온으로 하여 처리하고 체류시간은 10시간 이내로 하고, 상기 용존공기부상기(1122)는 상기 혐기 소화조(1120)를 거친 처리수에 포함된 총부유 물질(TSS) 500~1000ppm을 폐수 중에 용존된 공기의 부상력을 이용하여 제거하고, 상기 용존공기부상기(1122)와 상기 침전조(1130)에서 각각 발생된 부유물질 또는 폐잉여슬러지의 고형물을 상기 제1 처리수조(1112)로 보내 다시 폐수처리하는,
것을 특징으로 하는 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설. - 삭제
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| KR101599424B1 true KR101599424B1 (ko) | 2016-03-14 |
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