KR101825784B1 - System and method for manufacturing liquid fertilizer using forward osmosis - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정삼투법을 이용하여 폐수를 처리하여 정화함과 동시에 액비를 효율적으로 제조할 수 있는 액비 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템 및 제조방법은 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화조(100) 및 혐기성 소화 단계; 혐기성 소화조에서 처리되어 유출된 상등액에서 정삼투막을 통해 수분을 제거하여 액비로 농축하는 액비 농축부(200) 및 액비 농축 단계; 액비 농축부의 정삼투막을 통해 수분을 흡수하여 희석된 유도용액에서 유도용질을 분리하여 액비 농축부에 공급하는 유도용질 회수부(300) 및 유도물질 회수 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템 및 제조 방법에 의하면, 혐기성 분위기에서 폐수를 처리하여 바이오 가스를 생산할 뿐만 아니라 정삼투법을 이용하고 유도용질을 용이하게 회수하여 간단하면서 효율적으로 액비를 제조할 수 있고, 정삼투법에 의하여 발생한 희석된 유도용액에 포함된 유도용질을 회수한 후 유출되는 용액을 다양한 분리막을 이용하여 정화함에 따라 정수를 제조하는 한편 액비 제조의 효율을 더욱 높이는 효과가 있다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid production system and a manufacturing method that can purify wastewater by using a positive osmosis method and purify the liquid waste efficiently.
The system and method for producing a liquid fertilizer using the forward osmosis method according to the present invention includes an anaerobic digestion tank (100) for anaerobic digestion of organics in wastewater using microorganisms and treating wastewater, and an anaerobic digestion step; A liquid concentrator 200 for concentrating the supernatant liquid that has been treated and flowed in the anaerobic digestion tank through a cleansing osmosis membrane and thereby concentrate the liquid into a liquid concentrate; An induced solute recovery unit 300 for absorbing moisture through the liquid osmotic membrane of the liquid concentrate and separating the induced solute from the diluted induction solution and supplying the derived solute to the liquid concentrate, and an inductive substance recovery step.
According to the liquid production system and the manufacturing method using the positive osmosis method according to the present invention, not only the biogas is produced by treating the wastewater in the anaerobic atmosphere, but also the purified osmosis is easily recovered using the positive osmosis method, The purified water is purified by using various membranes after recovering the inducing solute contained in the diluted induction solution generated by the positive osmosis method and then effusing the purified solution to improve the efficiency of the production of the pot life have.

Description

정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템 및 제조 방법{ SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID FERTILIZER USING FORWARD OSMOSIS}Technical Field [0001] The present invention relates to a system and a method for manufacturing a liquid using liquid immersion method,

본 발명은 액비 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정삼투법을 이용하여 폐수를 처리하여 정화함과 동시에 액비를 효율적으로 제조할 수 있는 액비 제조 스템 및 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid production system and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a liquid production stem and a manufacturing method which can purify wastewater using purified osmosis to purify and efficiently produce liquid production.

일반 가정, 농축산업, 산업현장 등에서 발생하는 각종 하수, 오수 및 분뇨와 같은 폐수는 많은 양의 유기물을 함유하고 있다. 따라서, 유기물이 포함된 폐수를 생물학적 및 화학적 산소요구량, 부유물질함량 등이 환경기준치에 도달하지 않은 상태에서 배출하게 되면 토양이나 수질이 오염된다. Wastewater, such as sewage, sewage and manure, generated in general households, enrichment industry, and industrial sites, contains a large amount of organic matter. Therefore, if the biological and chemical oxygen demand, suspended solids content, etc. are discharged from the wastewater containing organic matter without reaching the environmental standard, soil or water quality will be contaminated.

이에 따라 폐수 내의 유기물을 생물학적, 물리적, 화학적 처리를 통해 정화된 상태로 하천 등으로 방류함으로써 환경오염을 줄일 수 있다. Accordingly, organic pollutants can be reduced by discharging the organic matter in the wastewater to a river or the like in a purified state through biological, physical, and chemical treatment.

그러나, 폐수 내 유기물을 물리적인 방법에 의해 처리 시 그 처리효과가 미비하며, 화학적 처리는 수질오염과 더불어 처리비용이 많이 소요되므로, 최근에는 미생물을 이용하는 생물학적 방법이 주로 사용되고 있다.However, the treatment effect of organic matter in the wastewater by physical methods is insufficient, and the chemical treatment requires a high treatment cost in addition to the water pollution. Therefore, recently, biological methods using microorganisms are mainly used.

생물학적인 방법으로 축산 폐수를 이용하여 액비를 제조하는 기술이 한국등록특허 제10-0978884호로 개시되어 있다. Korean Patent Registration No. 10-0978884 discloses a technique for producing liquid fertilizer using animal wastewater by a biological method.

이러한 생물학적 방법 중 하나인 혐기성 소화 공정은 혐기 상태에서 미생물을 이용하여 폐수를 처리하는 공정으로서, 혐기성 미생물이 유기물을 섭취하여 분해하고 무기화합물과 소화 가스(바이오 가스)를 방출함으로써 폐수를 처리한다. One of these biological methods, anaerobic digestion process, is a process of treating wastewater by using microorganisms in anaerobic condition, in which anaerobic microorganisms digest organic matter and decompose and release inorganic compounds and digestion gas (biogas).

혐기성 소화 공정은 유기성 폐기물 처리하는 동시에 메탄 등 바이오 가스를 회수할 수 있어 폐수를 효율적으로 처리하는 생물학적 처리방법으로 널리 이용되고 있는데, 기본적으로 혐기성 소화 처리는 크게 전처리공정, 혐기성 소화공정, 가스포집 및 정제공정, 고형물 자원화 공정으로 구분된다.The anaerobic digestion process is widely used as a biological treatment method for efficiently treating wastewater because it can recover organic wastes and biogas such as methane. Basically, the anaerobic digestion process is largely divided into a pre-treatment process, an anaerobic digestion process, Refining process, and solids recycling process.

이러한 혐기성 소화 공정을 통해 폐수를 정화하는 동시에 이를 통해 생산되는 부산물인 고형물을 좀 더 부가가치가 높은 물질을 생산할 필요성이 대두되고 있다. There is a need to purify wastewater through the anaerobic digestion process and to produce solids, a by-product produced through the anaerobic digestion process, with a higher value added material.

본 발명의 목적은 정삼투법을 이용하여 폐수를 처리하여 정화함과 동시에 액비를 제조할 수 있는 액비 제조 시스템 및 제조 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a liquid production system and a manufacturing method which can purify wastewater using purified osmosis to purify the liquid waste.

본 발명의 다른 목적은 정삼투법에 의하여 발생한 희석된 유도용액에 포함된 유도용질을 용이하게 회수하여 효율적으로 액비를 제조할 수 있는 액비 제조 시스템 및 제조 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a liquid production system and a production method which can efficiently recover an inducing solute contained in a diluted induction solution generated by a forward osmosis method, thereby efficiently producing liquid production.

본 발명의 또 다른 목적은 정삼투법에 의하여 발생한 희석된 유도용액에 포함된 유도용질을 회수한 후 배출되는 처리수를 다양한 분리막을 이용하여 정화함에 따라 정수를 제조하는 한편 액비 제조의 효율을 더욱 높이는 액비 제조 시스템 및 제조방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a method of producing purified water by purifying purified water containing purified water from a diluted induction solution produced by a forward osmosis process and then purifying the treated water discharged from the diluted induction solution by using various separation membranes, And a method of manufacturing the same.

본 발명에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템은 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화조(100); 혐기성 소화조에서 처리되어 유출된 상등액에서 정삼투막을 통해 수분을 제거하여 액비로 농축하는 액비 농축부(200); 액비 농축부의 정삼투막을 통해 수분을 흡수하여 희석된 유도용액에서 유도용질을 분리하여 액비 농축부에 공급하는 유도용질 회수부(300)를 포함한다.The system for producing liquid fertilizer using the forward osmosis method according to the present invention comprises an anaerobic digestion tank 100 for decomposing organic matter in wastewater using microorganisms to treat wastewater; A liquid concentrator 200 for removing moisture from the supernatant liquid which has been treated and flowed in the anaerobic digestion tank through the osmosis membrane and concentrate the same in the liquid fertilizer; And an induced solute recovery part (300) for absorbing moisture through the osmosis membrane of the liquid concentrate and separating the induced solute from the diluted induction solution and supplying it to the liquid concentrate.

액비 농축부는 상등액이 유입되는 제1 처리 공간 및 농축된 유도용액이 유입되는 제2 처리 공간을 내부에 구비하는 농축 반응조와, 제1 및 제2 처리 공간 사이에 배치되어 제1 및 제2 처리 공간을 분리하며 상등액과 농축된 유도용액 간의 삼투압에 의해 상등액에 포함된 수분이 제2 처리 공간으로 유입되는 정삼투막과, 제1 처리 공간에 연결되어 수분이 제거된 잔여물인 액비를 배출하는 액비 배출관을 구비한다. 정삼투막은 셀룰로즈 트리아세테이트 또는 폴리아미드 계열로, 평막 또는 중공사 형태의 구조인 것이 바람직하다. The liquid concentrator includes a condensation reaction tank having therein a first processing space into which the supernatant liquid flows and a second processing space into which the concentrated induction solution flows, and a second reaction space disposed between the first and second processing spaces, And a liquid permeation pipe for discharging liquid contained in the supernatant liquid to the second treatment space by osmotic pressure between the supernatant liquid and the concentrated induction liquid, Respectively. The positive osmosis membrane is preferably a cellulose triacetate or polyamide type, and has a flat membrane or hollow fiber structure.

농축 반응조 하부와 혐기성 소화조 상부는 혐기성 소화조에서 발생한 바이오 가스가 농축 반응조의 제1 처리 공간에 수용된 상등액으로 유입하여 농축 반응조를 세정하게 하는 역세용 가스 배관으로 연결된다.The lower part of the condensation reactor and the upper part of the anaerobic digester are connected to a reverse gas pipe for allowing the biogas generated in the anaerobic digester to flow into the supernatant contained in the first treatment space of the concentration reactor to clean the concentration reactor.

유도용질 회수부는 액비 농축부에서 희석된 유도용액을 공급받아 유도용액의 석출 및 침전에 의해 유도용질을 분리시키는 결정화조와, 결정화조의 내부에 설치되어 희석된 유도용액을 냉각시키는 냉각용 열교환기와, 결정화조에서 석출되어 침전된 유도용질을 공급받아 수분에 용해시켜 농축된 유도용액의 액체상태로 변환시킨 후 액비 농축부로 공급하는 유도용액 저장조를 구비한다. The induction solute recovery unit includes a crystallization tank that is supplied with the induction solution diluted in the liquid concentration unit and separates the induction solute by precipitation and precipitation of the induction solution, a cooling heat exchanger installed inside the crystallization tank to cool the diluted induction solution, And an induction solution reservoir which is supplied with the induced solute precipitated in the crystallization tank and dissolved in water to convert it into a liquid state of the concentrated induction solution, and then supplied to the liquid concentrate section.

본 발명에 의한 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템은 유도용질 회수부의 유도용액에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액으로부터 정수를 제조하는 한편 나머지 유도용액을 1차로 분리된 유도용질에 합하여 액비 농축부에 공급하게 하는 정수부(400)를 추가로 포함할 수 있다. The liquid production system using the positive osmosis process according to the present invention is a system in which purified water is produced from an induction solution in which an induction solute is primarily separated from an induction solution in an induced solute recovery section while the remaining induction solution is combined with an induction solute, And the integer part 400 may be further included.

정수부는 유도용질이 1차로 분리된 유도용액이 유입하는 유도용액 공간과 정수가 배출되는 정수공간을 내부에 구비하는 정수조와, 유도용액 공간과 정수공간 사이에 배치되어 유도용액에 포함된 수분이 정수공간으로 이동하는 분리막을 구비한다. 분리막은 UF(한외여과)막이나 NF(나노여과)막이나 RO(역삼투)막이나 BWRO(Brackish Water RO)막이나 막증발법에 사용되는 소수성 MF(정밀여과)막으로 이루어진다.The purified water portion is disposed between the induction solution space in which the induction solution separated by the induction solute is introduced first and the purified water tank having the purified water space in which the purified water is discharged and the water contained in the induction solution, And a separation membrane moving into the space. The membrane is composed of a UF (ultrafiltration) membrane, a NF (nanofiltration) membrane, a RO (reverse osmosis) membrane, a BWRO (Brackish Water RO) membrane or a hydrophobic MF (microfiltration) membrane used in a membrane evaporation method.

정수부는 유도용질 회수부에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액을 공급받아 가열시키는 가열용 열교환기를 추가로 구비할 수 있다. The purified water portion may further include a heating heat exchanger for heating the induction solute recovery portion to receive the induction solution in which the induction solute is firstly separated and heat it.

본 발명에 의한 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템은 혐기성 소화조 및 액비 농축부 사이에 배치되어 상등액에 포함된 부유 미세 입자를 제거하는 마이크로 필터를 더 포함할 수 있다. 또한, 마이크로 필터를 통과한 상등액을 체류시켜 잔여하는 미세 부유 입자를 침전시켜 제거하는 침전 탱크를 더 포함할 수 있다. 또한, 액비 농축부에 공급되는 상등액의 압력을 대기압 수준으로 일정하게 유지하는 압력 조절부를 더 포함할 수 있다.The liquid production system using the positive osmosis method according to the present invention may further include a microfilter disposed between the anaerobic digestion tank and the liquid concentration unit to remove floating fine particles contained in the supernatant. The apparatus may further include a sedimentation tank for sedimenting the supernatant passing through the microfilter to sediment and remove the remaining fine suspended particles. The apparatus may further include a pressure regulator for maintaining the pressure of the supernatant supplied to the liquid concentrate to a constant atmospheric pressure.

본 발명에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법은, 혐기성 분위기에서 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화 단계; 혐기성 소화 단계에서 처리되어 배출된 상등액에서 정삼투막을 통해 수분을 제거하여 액비로 농축하는 액비 농축 단계; 액비 농축 단계에서 정삼투막을 통해 수분을 흡수하여 희석된 유도용액에서 유도용질을 분리하여 액비 농축 단계로 공급하는 유도용질 회수 단계를 포함한다.The method for producing liquid fertilizer using the forward osmosis method according to the present invention comprises an anaerobic digestion step of decomposing organic matter in waste water using microorganisms in an anaerobic atmosphere to treat wastewater; A liquid concentration step of removing water from the supernatant liquid which has been treated and discharged in the anaerobic digestion stage through the osmosis membrane and concentrating the liquid into the liquid pot; And an induced solute recovery step of absorbing moisture through the osmosis membrane in the liquid fertilizing step to separate the induced solute from the diluted induction solution and supplying it to the liquid fertilizing step.

유도용질은 온도에 따라 용액의 용해도가 변하는 물질로서, Na2SO4, Na2HPO4, Ca(C4H5O5)2, FeSO4 를 단독 또는 적어도 2개 이상 혼합한 물질을 사용한다. 유도용질은 20℃의 온도 차이에서 용해도가 2배 이상 차이가 나는 물질을 사용한다. The induction solute is a substance in which the solubility of the solution varies depending on the temperature, and a substance obtained by mixing Na 2 SO 4 , Na 2 HPO 4 , Ca (C 4 H 5 O 5 ) 2 , FeSO 4 alone or at least two or more is used . The derivatized solute uses a substance whose solubility differs by more than 2 at a temperature difference of 20 ° C.

본 발명에 의한 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법은 유도용질 회수 단계의 유도용액에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액으로부터 정수를 제조하는 한편 나머지 유도용액을 1차로 분리된 유도용질에 합하여 액비 농축 단계로 공급하게 하는 정수 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method for preparing liquid fertilizer using the positive osmotic process according to the present invention comprises the steps of preparing purified water from the induction solution in which the induction solute is firstly separated from the induction solution in the induced solute recovery step and adding the remaining induction solution to the induction solute, Step to the step of supplying the purified water to the step.

정수 단계 전에는 유도용질 회수 단계에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액을 공급받아 가열시키는 유도용액 가열 단계를 추가할 수 있다. Before the purification step, an induction solution heating step may be added in which an induction solution in which the induction solute is separated from the induction solute in the induction solute recovery step is supplied and heated.

유도용질 회수 단계는 액비 농축 단계에서 희석된 유도용액을 공급받아 냉각하는 유도용액 냉각단계와, 냉각된 유도용액의 결정화를 촉진하는 종자결정을 투입하는 종자결정 투입단계를 포함한다. The induced solute recovery step includes an induction solution cooling step of supplying and cooling the induction solution diluted in the liquid fertilizing step, and a seed crystal injecting step of injecting seed crystals promoting crystallization of the cooled induction solution.

본 발명에 의한 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템 및 제조 방법에 의하면, 혐기성 분위기에서 폐수를 처리하여 바이오 가스를 생산할 뿐만 아니라 정삼투법을 이용하고 유도용질을 용이하게 회수하여 간단하면서 효율적으로 액비를 제조할 수 있다는 효과가 있다.According to the liquid production system and the manufacturing method using the positive osmosis method according to the present invention, not only the biogas is produced by treating the wastewater in the anaerobic atmosphere, but also the purified osmosis is easily recovered using the positive osmosis method, There is an effect that it can be manufactured.

또한, 정삼투법에 의하여 발생한 희석된 유도용액에 포함된 유도용질을 회수한 후 유출되는 용액을 다양한 분리막을 이용하여 정화함에 따라 정수를 제조하는 한편 액비 제조의 효율을 더욱 높이는 효과가 있다.In addition, the induction solute contained in the diluted induction solution generated by the forward osmosis method is recovered, and the effluent solution is purified by using various membranes to produce purified water and further improve the efficiency of the production of the liquid.

그리고, 배출되는 정수는 농업용수 또는 생활용수로 사용할 수 있으며, 폐수로부터 액비를 간단하게 효율적으로 회수함으로써 친환경적이고 경제적인 폐수 처리를 할 수 있다는 효과가 있다. And, the discharged purified water can be used as agricultural water or domestic water, and the effluent can be recovered simply and efficiently from the wastewater, so that the effluent treatment can be carried out in an environmentally friendly and economical manner.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 액비 농축부와 유도용질 회수부 및 정수부를 구체적으로 나태는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템의 일부를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 5는 도 4의 유도용질 회수 단계와 정수 단계를 구체적으로 나타낸 공정도이다.
도 6은 본 발명의 실시예로서 유도용질로 Na2SO4, Na2HPO4을 사용하였을 경우 액비 농축 단계에서 FO(정삼투) 공정의 막 투과 유속을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예로서 유도용질로 Na2SO4 을 사용하였을 경우 유도용질 회수 단계에서 냉각석출 과정의 온도에 따른 유도용액의 농도변화를 나타내는 그래프이다.1 is a conceptual diagram schematically showing a liquid production system using a forward osmosis method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram specifically showing the liquid concentrate portion, the induced solute recovery portion, and the purified water portion of FIG. 1;
3 is a block diagram showing a part of a liquid production system using a positive osmosis method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a process diagram for explaining a method of manufacturing liquid fertilizer using the forward osmosis method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a process chart specifically showing the induced solute recovery step and the purified water step of FIG.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the concentration of Na 2 SO 4 , 2 is a graph showing the membrane permeation flux of the FO (positive osmosis) process at the liquid concentration stage when Na 2 HPO 4 is used.
FIG. 7 is a graph showing a change in concentration of an inductive solution depending on a temperature of a cooling precipitation process in the induction solute recovery step when Na 2 SO 4 is used as an induction solute in an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템 및 제조 방법에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, a system and a method for manufacturing a liquid fertilizer using the forward osmosis method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함(구비)할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상(상부, 상측)에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. In addition, throughout the specification, when an element is referred to as being " comprising ", it is to be understood that it is not intended to exclude other elements, . Also, throughout the specification, the term "to upper (upper) side" means to be located above or below a target portion, and does not necessarily mean that the upper portion is located on the upper side with respect to the gravitational direction.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 액비 농축부와 유도용질 회수부 및 정수부를 구체적으로 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템(10)은 혐기성 소화조(100)와 액비 농축부(200)와 유도용질 회수부(300) 및 포집 탱크(500)를 포함하며, 추가적으로 정수부(400)와 정수 탱크(600)를 포함할 수 있다.FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a liquid production system using a positive osmosis method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram specifically showing the liquid concentration unit, the induced solute recovery unit, and the purified water unit of FIG. As shown in the figure, the pot life producing system 10 using the forward osmosis method according to the embodiment of the present invention includes the anaerobic digestion tank 100, the liquid concentration unit 200, the induced solute recovery unit 300, and the collection tank 500, And may further include an integer portion 400 and a purified water tank 600.

혐기성 소화조(100)는 산생성 미생물과 메탄생성 미생물의 반응 기작을 통해 유기성 폐수를 처리하는 반응조로서, 외부와의 공기접촉을 차단하여 혐기성 분위기를 조성한다. 특히, 본 실시예에서는 인과 질소를 다량 함유하는 축산 폐수를 처리하는 것이 바람직하다.The anaerobic digestion tank 100 is a reaction tank for treating organic wastewater through a reaction mechanism between an acid-producing microorganism and a methanogenic microorganism. An anaerobic atmosphere is created by blocking air contact with the outside. Particularly, in this embodiment, it is preferable to treat livestock wastewater containing a large amount of phosphorus and nitrogen.

하수관, 오폐수 저장탱크 등에서 처리되지 않은 폐수가 폐기물 공급관(102)를 통해 혐기성 소화조(100)로 유입되고, 혐기성 소화조(100) 내에서 미생물에 의해 분해된다. 이 때 혐기성 소화조(100)에서 발생한 바이오 가스의 일부는 혐기성 소화조(100) 상부에 연결된 가스 배출관(미도시)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 미생물에 의해 분해된 산물인 상등액(소화액)은 상등액 공급관(104)를 통해 혐기성 소화조(100)에서 유출되어 액비 농축부(200)의 농축 반응조(210)로 유입된다. 상등액이 인 및 질소를 포함하고 있는 경우, 후술하는 단계에서 수분을 제거하여 액비(液肥, liquid fertilizer)로 제조할 수 있다. 혐기성 소화조(100)의 내부에는 반응효율을 향상시키기 위하여 교반기(110)가 설치될 수 있다. 혐기성 소화조(100)에서 처리된 상등액은 대략 30 ~ 55 ℃의 범위의 온도로 농축 반응조(210)에 공급된다. 만약 운전 중 온도가 하강하여 30 ~ 55 ℃의 범위를 벗어날 경우 별도의 장치를 이용하여 유입되는 유입수의 온도를 높여줄 수 있다.Wastewater that has not been treated in sewage, wastewater storage tanks or the like flows into the anaerobic digestion tank 100 through the waste supply pipe 102 and is decomposed by microorganisms in the anaerobic digestion tank 100. At this time, a part of the biogas generated in the anaerobic digestion tank 100 may be discharged to the outside through a gas discharge pipe (not shown) connected to the upper part of the anaerobic digestion tank 100. The supernatant (digested liquid), which is a product decomposed by microorganisms, flows out of the anaerobic digestion tank 100 through the supernatant supply pipe 104 and flows into the concentration tank 210 of the liquid concentrate unit 200. If the supernatant contains phosphorus and nitrogen, it may be prepared as a liquid fertilizer by removing moisture in a later step. In the interior of the anaerobic digestion tank 100, an agitator 110 may be installed to improve the reaction efficiency. The supernatant treated in the anaerobic digestion tank 100 is supplied to the concentration tank 210 at a temperature ranging from approximately 30 to 55 ° C. If the temperature drops during operation and falls outside the range of 30 to 55 ° C, the temperature of the influent water can be increased by using a separate device.

혐기성 소화조(100) 및 농축부(200) 사이에는 마이크로 필터(MF)가 배치되어, 상등액에 포함된 부유 미세 입자를 제거할 수 있다. 이와 같이 부유 미세 입자를 제거하여 액비에 포함될 불순물을 감소시킴으로써, 장비의 고장을 방지하고, 용이하게 장비를 운용할 수 있다. 뿐만 아니라, 이를 통해 액비 농축부(200)에서 수분 제거 효율을 높이고, 또한 수분 제거 후에 생산되는 액비의 농도를 높일 수 있다.A microfilter (MF) is disposed between the anaerobic digestion tank (100) and the concentration unit (200) to remove suspended fine particles contained in the supernatant. By removing the floating fine particles in this manner, the impurities to be contained in the liquid fertilizer can be reduced, so that the equipment can be prevented from malfunctioning and the equipment can be operated easily. In addition, through this, it is possible to increase the water removal efficiency in the liquid concentration unit 200 and to increase the concentration of liquid produced after removing water.

액비 농축부(200)는 혐기성 소화조(100)에서 처리되어 유출된 상등액에서 정삼투막을 통해 수분을 제거하여 액비로 농축하는 부분으로서, 농축 반응조(210)와 정삼투막(220)과 액비 배출관(230)을 포함한다.The liquid concentrator 200 is a section for removing water from the supernatant liquid that has been treated and flowed out of the anaerobic digestion tank 100 through the osmosis membrane to concentrate the liquid into the liquid concentrate. The concentrator 210, the osmosis membrane 220, 230).

농축 반응조(210)는 혐기성 소화조(100)에서 공급된 상등액을 액비로 농축하는 처리조로서, 내부를 밀폐시켜 외부와 공기 접촉을 차단하여 혐기성 분위기를 조성한다. 농축 반응조(210)는 상등액이 유입되는 제1 처리 공간(211) 및 농축된 유도용액이 유입되는 제2 처리 공간(212)을 내부에 구비한다. The concentrating reaction tank 210 is a treatment tank for concentrating the supernatant supplied from the anaerobic digestion tank 100 into a liquid fertilizer, and hermetically closes the inside of the concentrating reaction tank 210 to block the air contact with the outside, thereby forming an anaerobic atmosphere. The concentration tank 210 has a first processing space 211 through which the supernatant is introduced and a second processing space 212 into which the concentrated induction solution flows.

제1 처리 공간(211) 및 제2 처리 공간(212)은 이들 사이에 배치되는 정삼투막(220)에 의해 분리된다. 정삼투막(220)은 제1 및 제2 처리 공간(211)(212)을 분리하며 상등액과 농축된 유도용액 간의 삼투압에 의해 상등액에 포함된 수분이 제2 처리 공간(212)으로 유입되게 하는 삼투막이다. 정삼투막(220)은 셀룰로즈 트리아세테이트 또는 폴리아미드 계열로, 평막 또는 중공사 형태의 구조인 것이 바람직하다. The first treatment space 211 and the second treatment space 212 are separated by a fixed osmosis membrane 220 disposed therebetween. The osmosis membrane 220 separates the first and second processing spaces 211 and 212 and allows the moisture contained in the supernatant to flow into the second processing space 212 by the osmotic pressure between the supernatant and the concentrated induction solution It is an osmotic membrane. The osmosis membrane 220 is preferably of the cellulose triacetate or polyamide series and has a flat membrane or hollow fiber structure.

제1 처리 공간(211)을 통해 상등액에서 수분이 제거되어 농축된 잔여물인 액비는 제1 처리 공간(211) 하부에 연결된 액비 배출관(230)을 통해 포집 탱크(500)로 포집된다. 처리하는 폐수가 축산 폐수인 경우 상등액이 인 및 질소를 다량으로 포함하는 액비가 된다.The liquid residue, which is a concentrated residue after removing water from the supernatant through the first processing space 211, is collected in the collecting tank 500 through the liquid discharge pipe 230 connected to the lower part of the first processing space 211. When the wastewater to be treated is livestock wastewater, the supernatant is a liquid fertilizer containing a large amount of phosphorus and nitrogen.

농축 반응조(210)의 하부와 혐기성 소화조(100)의 상부는 혐기성 소화조(100)에서 발생한 바이오 가스가 농축 반응조(210)의 제1 처리 공간(211)에 수용된 상등액으로 유입하여 농축 반응조(210)를 세정하게 하는 역세용 가스 배관(106)으로 연결된다.The lower portion of the concentration tank 210 and the upper portion of the anaerobic digestion tank 100 are supplied with the biogas generated in the anaerobic digestion tank 100 into the supernatant contained in the first treatment space 211 of the concentration tank 210, Gas pipe 106 for washing the gas.

농축 반응조(210)의 제2 처리 공간(212)에는 유도용액 유입관(302)을 통해 후술하는 유도용액 저장조(330)로부터 공급받은 농축된 유도용액이 유입되고, 농축된 유도용액은 제1 처리공간(211)의 상등액으로부터 수분을 흡수하여 희석된 유도용액이 되어 유도용액 유출관(304)을 통해 후술하는 결정화조(310)에 유입된다. The concentrated inductive solution supplied from the inductive solution storage tank 330, which will be described later, is introduced into the second processing space 212 of the condensation reaction tank 210 through the induction solution inlet pipe 302, Water is absorbed from the supernatant of the space 211 and becomes a diluted induction solution and flows into the crystallization tank 310 to be described later through the induction solution outflow pipe 304.

유도용질 회수부(300)는 액비 농축부(200)의 정삼투막(220)을 통해 수분을 흡수하여 희석된 유도용액에서 유도용질을 분리하여 액비 농축부(200)에 다시 공급하는 부분으로서, 결정화조(310)와 냉각용 열교환기(320)와 유도용액 저장조(330)를 포함한다.The induced solute recovery part 300 is a part for absorbing moisture through the osmosis membrane 220 of the liquid concentration unit 200 and separating the induced solute from the diluted induction solution and supplying it to the liquid concentration unit 200 again, A crystallization tank 310, a cooling heat exchanger 320, and an induction solution storage tank 330.

결정화조(310)은 액비 농축부(200)에서 유도용액 유출관(304)를 통해 희석된 유도용액을 공급받아 유도용액의 석출 및 침전에 의해 유도용질을 분리시킨다. 냉각용 열교환기(320)는 결정화조(310)의 내부에 설치되어 희석된 유도용액을 냉각시킨다. 결정화조(310)에는 냉각된 유도용액의 결정화를 촉진하도록 종자결정 투입관(306) 등을 통해 종자결정을 투입한다. 결정화조(310)에서 유도용질이 분리된 유도용액은 유도용액 분리관(404)을 통해 정수부(400)의 후술하는 정수조(410)에 공급되거나 유도용액 저장조(330)로 공급된다.The crystallization tank 310 receives the diluted induction solution from the liquid concentration unit 200 through the induction solution outlet pipe 304, and separates the induced solute by precipitation and precipitation of the induction solution. The cooling heat exchanger 320 is installed inside the crystallization tank 310 to cool the diluted induction solution. In the crystallization tank 310, seed crystals are injected through the seed crystal injection tube 306 or the like to promote crystallization of the cooled induction solution. The induction solution in which the induced solute is separated in the crystallization tank 310 is supplied to the purified water tank 410 of the intestine 400 through the induction solution separation pipe 404 or to the induction solution storage tank 330.

유도용액 저장조(330)는 결정화조(310)에서 석출되어 침전된 유도용질을 공급받아 수분에 용해시켜 농축된 유도용액의 액체상태로 변환시킨 후 액비 농축부(200)의 농축 반응조(210)에 형성된 제2 처리공간(212)에 공급된다. 유도용액 저장조(330)의 내부에는 유도용질을 수분에 용이하게 혼합 용해시키는 교반기(332)가 설치된다. 본 실시예에서 유도용액 저장조(330)에는 정수부(400)에서 유출되는 유도용액이 유도용액 회수관(402)을 통해 공급되어 유도용질을 용해시키지만, 정수부(400)가 설치되지 않은 경우에는 별도의 수분이 공급될 수도 있고, 결정화조(320)에서 분리된 유도용액의 일부가 직접 공급될 수도 있다.The induction solution storage tank 330 is formed of a solution containing the induction solute precipitated in the crystallization tank 310 and dissolved in water to convert the concentrated induction solution into a liquid state of the concentrated induction solution and then introduced into the concentration tank 210 of the solution concentration unit 200 And is supplied to the formed second processing space 212. In the induction solution storage tank 330, an agitator 332 for easily mixing and dissolving the inducing solute in the water is provided. In this embodiment, the induction solution discharged from the purified water part 400 is supplied to the induction solution reservoir 330 through the induction solution recovery pipe 402 to dissolve the induced solute. However, when the purified water part 400 is not provided, Moisture may be supplied, or a part of the derivatized solution separated in the crystallization tank 320 may be supplied directly.

정수부(400)는 유도용질 회수부(300)의 유도용액에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액으로부터 정수를 제조하는 한편 나머지 유도용액을 1차로 분리된 유도용질에 합하여 액비 농축부(200)에 공급하게 하는 부분으로서, 정수부(410)와 분리막(420)을 구비하며, 가열용 열교환기(430)를 추가로 구비할 수 있다.The purified water 400 is purified from the induction solution of the induction solute recovery part 300 by the induction solution separated from the induction solution by the first order while the remaining induction solution is combined with the induction solute A heating heat exchanger 430 may be further provided, which has a water purification part 410 and a separation membrane 420 as a part for supplying water.

정수조(410)는 결정화조(320)에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액이 유도용액 분리관(404)를 통해 유입하는 유도용액 공간(411)과, 정수 배출관(406)을 통해 정수가 배출되는 정수공간(412)을 내부에 구비한다. 유도용액 공간(411)에서 수분이 제거된 유도용액은 유도용액 회수관(402)을 통해 유도용액 저장조(330)에 공급되어 결정화조(310)에서 석출된 유도용질을 액체화시킨다. 분리막(420)은 유도용액 공간(411)과 정수공간(412) 사이에 배치되어 유도용액에 포함된 수분이 정수공간으로 이동되게 하는 여과막이다. 분리막(420)은 UF(한외여과)막이나 NF(나노여과)막이나 RO(역삼투)막이나 BWRO(Brackish Water RO)막이나 막증발법에 사용되는 소수성 MF(정밀여과)막 등 다양한 여과막으로 이루어진다.The water tank 410 includes an induction solution space 411 through which the induction solution in which the induction solute is firstly separated from the crystallization tank 320 flows through the induction solution separation tube 404, And a purified water space 412 is disposed inside. The induction solution from which moisture has been removed in the induction solution space 411 is supplied to the induction solution reservoir 330 through the induction solution recovery pipe 402 to liquidify the induced solute precipitated in the crystallization tank 310. The separation membrane 420 is disposed between the induction solution space 411 and the purified water space 412 to allow moisture contained in the induction solution to move to the purified water space. The separation membrane 420 may be formed of various filtration membranes such as a UF (ultrafiltration) membrane, an NF (nano filtration) membrane, an RO (reverse osmosis) membrane, a BWRO (Brackish Water RO) membrane, or a hydrophobic MF Lt; / RTI >

가열용 열교환기(430)는 유도용질 회수부(300)의 결정화조(310)에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액을 공급받아 가열시키는 열교환기로서, 결정화조(310)와 정수조(410) 사이의 유도용액 분리관(404)에 설치된다. 가열용 열교환기(430)는 정수조(410)의 유도용액 공간(411)에 설치될 수도 있다. 가열용 열교환기(430)는 결정화조(310)에서 유도용질이 1차로 분리된 저온의 유도용액을 가열함에 따라 유도용질의 용해도를 상승시킴으로써 분리막에서 유도용질에 의한 스케일 형성을 방지한다.The heating heat exchanger 430 is a heat exchanger that receives and heats the induction solution in which the induction solute is primarily separated from the crystallization tank 310 of the induction solute recovery unit 300. The crystallization tank 310 and the water purification tank 410 (Not shown). The heating heat exchanger 430 may be installed in the induction solution space 411 of the water tub 410. The heating heat exchanger 430 increases the solubility of the derivatized solute by heating the induction solution at a low temperature in which the induction solute is firstly separated from the crystallization tank 310, thereby preventing scale formation due to induced solute in the separation membrane.

포집 탱크(500)는 액비 배출관(230)을 통해 배출되는 액비를 저장하거나 일시적으로 저장하여 액비를 다양한 용도로 사용할 수 있게 하며, 정수 탱크(600)는 정수 배출관을 통해 배출되는 정수를 저장하거나 일시적으로 저장하여 생활용수 또는 농업용수 등으로 사용할 수 있게 한다. 한편, 상등액, 유도용액, 액비 및 정수의 관로에는 필요에 따라 펌프가 설치된다.
The collection tank 500 may store or temporarily store a liquid waste discharged through the liquid discharge pipe 230 so that the liquid waste can be used for various purposes. The purified water tank 600 stores the purified water discharged through the purified water discharge pipe, To be used as domestic water or agricultural water. On the other hand, a pump is installed as needed in the supernatant, induction solution, liquid fertilizer and purified water pipeline.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템의 일부를 나타내는 구성도이다. 다른 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템은 침전 탱크(ST)와 압력 조절부(PC)가 추가된 것을 제외하고 전술한 실시예의 액비 제조 시스템과 동일한 구성으로 이루어진다. 전술한 실시예와 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하며, 전술한 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.3 is a block diagram showing a part of a liquid production system using a positive osmosis method according to another embodiment of the present invention. The liquid production system using the positive osmosis method according to another embodiment has the same configuration as the liquid production system of the above-described embodiment except that the precipitation tank ST and the pressure control unit PC are added. The description of the constitution overlapping with the above embodiment is omitted, and the same reference numerals are used for members similar to those of the above-described embodiment.

침전 탱크(ST)는 마이크로 필터(MF)를 통과한 상등액을 체류시켜 잔여하는 미세 부유 입자를 침전시켜 제거하며, 또한 액비 농축부(200)에서 처리가능량보다 많은 양의 상등액이 액비 농축부(200)로 공급되는 경우, 일정량의 상등액을 저장함으로써 액비 농축부(200)로 공급되는 상등액을 조정하는 역할을 할 수 있다.The sedimentation tank ST precipitates and removes remaining supernatant liquid through the microfilter MF to remove residual supernatant particles. Further, a supernatant liquid in an amount larger than the treatable amount in the liquid concentrate unit 200 is supplied to the liquid concentrate unit 200 The supernatant supplied to the liquid concentrator 200 may be adjusted by storing a predetermined amount of the supernatant.

압력 조절부(PC)는 농축 반응조(210)에 상등액을 공급하는 상등액 공급관(104)에 설치되어 농축 반응조(210)의 제1 처리 공간(211)에 공급되는 상등액의 압력을 대기압 수준으로 일정하게 유지할 수 있다.
The pressure regulating unit PC is installed in the supernatant supply pipe 104 for supplying the supernatant to the concentration tank 210 and supplies the pressure of the supernatant supplied to the first process space 211 of the concentration tank 210 to the atmospheric pressure level .

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 5는 도 4의 유도용질 회수 단계와 정수 단계를 구체적으로 나타낸 공정도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법은 혐기성 소화 단계(S100)와 액비 농축 단계(S200)와 유도용질 회수 단계(S300) 및 액비 포집 단계(S500)를 포함하며, 추가적으로 정수 단계(S400)와 정수 추출 단계(S500)를 포함할 수 있다.FIG. 4 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a liquid fertilizer using the forward osmosis method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a process diagram specifically showing the induced solute recovery step and purified water step of FIG. As shown in the drawing, the method of manufacturing liquid fertilizer using the forward osmosis method according to the embodiment of the present invention includes an anaerobic digestion step (S100), a liquid fertilization step (S200), an induced solute recovery step (S300), and a liquid collection step (S500) And may further include an integer step S400 and an integer extraction step S500.

혐기성 소화 단계(S100)는 혐기성 분위기에서 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 단계로서, 하수관, 오폐수 저장탱크 등에서 처리되지 않은 폐수가 혐기성 소화조에 유입되어 혐기성 소화조 내에서 미생물에 의해 분해되어, 미생물에 의해 분해된 산물인 상등액(소화액)은 액비 농축 단계(S200)로 공급되게 한다.The anaerobic digestion stage (S100) is a step of treating the wastewater by decomposing organic matter in the wastewater by using microorganisms in the anaerobic atmosphere. The wastewater which has not been treated in the sewage pipe and the wastewater storage tank is introduced into the anaerobic digestion tank, And the supernatant (digestive juice), which is decomposed and decomposed by microorganisms, is supplied to the liquid concentrate step (S200).

액비 농축 단계(S200)는 혐기성 소화 단계(S100)에서 처리되어 유출된 상등액에서 정삼투막을 통해 수분을 제거하여 액비로 농축하는 단계로서, 정삼투막이 설치된 농축 반응조 내에서 상등액과 농축된 유도용액 간의 삼투압에 의해 상등액에 포함된 수분이 유도용액으로 이동하여, 상등액이 액비로 농축되게 하는 한편 수분을 흡수하여 희석된 유도용액이 유도물질 회수 단계(S300)로 공급되게 한다.The step of concentrating the liquid (S200) is a step of removing water from the supernatant which has been treated in the anaerobic digestion step (S100), and concentrating the liquid through the osmosis membrane, and concentrating the liquid in the concentrating reactor equipped with the osmosis membrane, The osmotic pressure causes the water contained in the supernatant to migrate to the induction solution, allowing the supernatant to concentrate to the pot, and absorbing the moisture to allow the diluted induction solution to be fed to the inducer recovery stage (S300).

유도용질 회수 단계(S300)는 액비 농축 단계(S200)에서 정삼투막을 통해 수분을 흡수하여 희석된 유도용액에서 유도용질을 분리하여 액비 농축 단계(S200)로 공급하는 단계로서, 냉각용 열교환기가 설치된 결정화조 내에서 희석된 유도용액의 냉각에 따라 유도용액의 용해도가 변화함에 따라 유도용질이 석출되게 하여, 유도용질을 회수하는 한편 유도용질이 1차로 분리된 유도용액을 정수 단계(S400)로 공급되게 한다. 유도용질 회수 단계(S300)에서는 석출된 유도용질을 유도용액 저장조에서 액체화하여 액비 농축 단계(S200)로 공급한다. 이때, 별도의 수분으로 액체화할 수도 있고, 결정화조에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액의 일부를 사용하여 액체화할 수도 있다.The induction solute recovery step (S300) is a step of absorbing water through the positive osmosis membrane in the liquid fertilizing step (S200), separating the induced solute from the diluted induction solution, and supplying the induced solute to the liquid fertilizing step (S200) As the solubility of the induction solution is changed according to the cooling of the induction solution diluted in the crystallization tank, the induced solute is precipitated, and the induction solute is recovered. Meanwhile, the induction solution in which the induction solute has been separated is supplied to the purification step (S400) . In the induced solute recovery step (S300), the precipitated induced solute is liquidated in the induction solution storage tank and supplied to the liquid concentration step (S200). At this time, it may be liquefied with separate water, or may be liquidated using a part of the induction solution in which the induction solute is primarily separated in the crystallization tank.

유도용질 회수 단계(S300)는 액비 농축 단계(S200)에서 희석된 유도용액을 공급받아 냉각용 열교환기를 통해 냉각하는 유도용액 냉각단계(S310)와, 냉각된 유도용액의 결정화를 촉진하는 종자결정(seed crystal)을 투입하는 종자결정 투입단계(S320)로 세분된다. 종자결정(seed crystal)은 과포화 용액에서 결정을 석출시키는 경우, 결정의 석출 속도를 빠르게 하고 또한 미소결정이 되는 것을 방지하여 결정의 크기를 균일하게 하기 위해 첨가하는 동일 성분의 미소 결정이다.The induced solute recovery step (S300) includes an induction solution cooling step (S310) in which the induction solution diluted in the solution concentration step (S200) is supplied and cooled through the cooling heat exchanger, and seed crystals seed crystal injecting step (S320) for injecting a seed crystal. A seed crystal is a crystallite of the same component which is added in order to accelerate the precipitation rate of crystals and to prevent the crystal from becoming crystallized and to uniformize the crystal size when crystals are precipitated in the supersaturated solution.

유도용질은 온도에 따라 용액의 용해도가 변하는 물질로서, Na2SO4, Na2HPO4, Ca(C4H5O5)2, FeSO4 를 단독 또는 적어도 2개 이상 혼합한 물질을 사용한다. 유도용질은 20℃의 온도 차이에서 용해도가 2배 이상 차이가 나는 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 0℃ ~ 70℃ 사이에서 용해도가 변화하는 물질은 어떤 것이든 사용가능하다. 석출된 유도용질은 고체의 입자형태가 되어 결정화조의 하단에 축적되며 연속적으로 유도용액 저장조로 이송된다. 결정화조의 유도용액 온도는 0℃에서 15℃ 사이로 냉각되며, 온도의 결정은 사용하는 유도용질의 용해도와 관계가 있다. 예를 들어 Na2SO4나 Na2HPO4를 사용하는 경우 결정화조의 유도용액 온도는 5℃~10℃를 유지한다. 유도용액의 농도는 상등액의 농도와 필요한 플러그에 의해 다르게 설정할 수 있으며 일반적으로 0.5~4M 조건으로 하는 것이 바람직하다.The induction solute is a substance in which the solubility of the solution varies depending on the temperature, and a substance obtained by mixing Na 2 SO 4 , Na 2 HPO 4 , Ca (C 4 H 5 O 5 ) 2 , FeSO 4 alone or at least two or more is used . It is preferable to use a substance whose solubility differs by at least twice at a temperature difference of 20 ° C, and any substance whose solubility changes between 0 ° C and 70 ° C may be used. The precipitated induced solute becomes a solid particle form and is accumulated at the lower end of the crystallization tank and is continuously transferred to the induction solution reservoir. The induction solution temperature of the crystallization tank is cooled between 0 ° C and 15 ° C, and the determination of the temperature is related to the solubility of the inductive solute used. For example, Na 2 SO 4 If Na 2 HPO 4 is used, the temperature of the crystallization bath induction solution is maintained at 5 ° C to 10 ° C. The concentration of the inducing solution can be set differently depending on the concentration of the supernatant and the required plug, and it is generally preferable to set the concentration to 0.5 to 4M.

정수 단계(S400)는 분리막을 통해 유도용질 회수 단계(S300)의 유도용액에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액으로부터 정수를 제조하는 한편 나머지 유도용액을 1차로 분리된 유도용질에 합하여 액비 농축 단계(S200)로 공급하게 하는 단계다. 정수 단계(S400) 전에는 유도용질 회수 단계(S300)에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액을 공급받아 가열용 열교환기를 통해 가열시키는 유도용액 가열 단계(S350)를 행한다. 이때, 가열용 열교환기에 의해 유도용액이 가열되는 온도는 10℃~60℃로 하며, 유도용질로 Na2SO4나 Na2HPO4를 사용하는 경우 15℃~20℃로 가열되는 것이 바람직하다.In the purification step (S400), purified water is produced from the induction solution in which the induction solute is separated from the induction solution in the induced solution recovery step (S300) through the separation membrane, while the remaining induction solution is combined with the induction solute, (S200). Before the purification step (S400), an induction solution heating step (S350) is performed in which the induction solution in which the induction solute is primarily separated in the induced solute recovery step (S300) is heated and heated through the heating heat exchanger. At this time, the temperature at which the induction solution is heated by the heat exchanger for heating is 10 ° C to 60 ° C, and Na 2 SO 4 When Na 2 HPO 4 is used, it is preferably heated to 15 ° C to 20 ° C.

액비 포집 단계(S500)는 액비 농축 단계(S200)를 거쳐 농축 반응조에서 배출되는 액비를 액비 배출관을 통해 포집 탱크에 포집하는 단계이고, 정수 추출 단계(S600)는 정수 단계(S400)를 거쳐 정수조에서 배출되는 정수를 정수 배출관을 통해 정수 탱크에 저장하는 단계이다.
The liquid collection step S500 is a step of collecting the liquid waste discharged from the concentration and reaction tank through the liquid waste concentration step S200 into the collection tank through the liquid discharge pipe and the water extraction step S600 is performed through the purification step S400, Is stored in the purified water tank through the purified water discharge pipe.

도 6은 본 발명의 실시예로서 유도용질(draw solute)로 Na2SO4, Na2HPO4을 사용하였을 경우 액비 농축 단계에서 FO(정삼투) 공정의 막 투과 유속을 나타내는 그래프이다.Figure 6 is a graphical representation of an embodiment of the present invention in which draw solute is used as Na 2 SO 4 , 2 is a graph showing the membrane permeation flux of the FO (positive osmosis) process at the liquid concentration stage when Na 2 HPO 4 is used.

도 6에 나타난 바와 같이, 유도용질(draw solute)의 몰농도(molar concentration)가 높아질수록 삼투압이 증가하는 것을 삼투압식을 사용하여 계산하였다(calculated water flux, theoretical water flux). 실험결과도 유사한 경향을 나타냈으며(Experiment water flux), Na2SO4가 Na2HPO4보다 높은 막 투과 유속을 나타냈다. 고농도 액비 생산을 위해서 더 높은 효율을 나타내기 위해서는 1몰 이상의 용액을 사용하며 Na2SO4, Na2HPO4를 사용할 수 있다.As shown in FIG. 6, the increase in osmotic pressure as the molar concentration of the draw solute increases is calculated using an osmotic pressure (calculated water flux). The experimental results showed similar trends (Experiment water flux), and the Na 2 SO 4 showed higher membrane permeation flux than Na 2 HPO 4 . In order to produce higher efficiency, Na 2 SO 4 and Na 2 HPO 4 can be used in order to achieve higher efficiency.

도 7은 본 발명의 실시예로서 유도용질로 Na2SO4 을 사용하였을 경우 유도용질 회수 단계에서 냉각석출 과정의 온도에 따른 유도용액의 농도변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing a change in concentration of an inductive solution depending on a temperature of a cooling precipitation process in the induction solute recovery step when Na 2 SO 4 is used as an induction solute in an embodiment of the present invention.

도 7에 나타난 바와 같이, 온도에 따라 유도용액의 몰농도(molar concentration) 변화가 급격하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 더욱이 온도에 따라 Na2SO4은 10수화물과 7수화물로 변화하게 되는데, 10수화물을 형성하는 환경을 조성하여 줄수록 더 급격한 농도변화를 나타냈다. 또한 용액에 결정핵(종자결정, seed crystal)으로 Na2SO4+10H2O를 첨가해 주었을 경우 이러한 현상이 급격히 일어났다. 이는 10수화물이 형성을 촉진시키기 때문이다.
As shown in FIG. 7, it can be seen that the change of the molar concentration of the induction solution according to the temperature rapidly appears. Furthermore, depending on the temperature, Na 2 SO 4 was changed into 10 hydrate and 7 hydrate, which showed a more rapid concentration change as the environment for forming 10 hydrate was established. This phenomenon occurred rapidly when Na 2 SO 4 + 10 H 2 O was added as a seed crystal to the solution. This is because 10 hydrates promote formation.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 다양한 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention.

100 : 혐기성 소화조 200 : 액비 농축부
210 : 농축 반응조 220 : 정삼투막
230 : 액비 배출관 300 : 유도용질 회수부
310 : 결정화조 320 : 냉각용 열교환기
330 : 유도용액 저장조 400 : 정수부
410 : 정수조 420 : 분리막
430 : 가열용 열교환기 500 : 포집 탱크
600 : 정수 탱크
MF : 마이크로 필터 ST : 침전 탱크
PC : 압력 조절부100: Anaerobic digestion tank 200: Liquid concentrate
210: Condensation reaction tank 220: Fixed osmosis membrane
230: Liquid discharging pipe 300: Induced solute collecting part
310: Crystallization tank 320: cooling heat exchanger
330: Induction solution storage tank 400:
410: water purification tank 420: membrane
430 heat exchanger for heating 500 collecting tank
600: Water tank
MF: Microfilter ST: Settling tank
PC: Pressure regulator

Claims (18)

미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화조(100); 상기 혐기성 소화조에서 처리되어 유출된 상등액에서 정삼투막을 통해 수분을 제거하여 액비로 농축하는 액비 농축부(200); 상기 액비 농축부의 정삼투막을 통해 수분을 흡수하여 희석된 유도용액에서 유도용질을 분리하여 상기 액비 농축부에 공급하는 유도용질 회수부(300);를 포함하며,
상기 액비 농축부는
상기 상등액이 유입되는 제1 처리 공간 및 농축된 유도용액이 유입되는 제2처리 공간을 내부에 구비하는 농축 반응조와,
상기 제1 및 제2 처리 공간 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 처리 공간을 분리하며 상기 상등액과 상기 농축된 유도용액 간의 삼투압에 의해 상기 상등액에 포함된 수분이 상기 제2 처리 공간으로 유입되는 정삼투막과,
상기 제1 처리 공간에 연결되어 수분이 제거된 잔여물인 상기 액비를 배출하는 액비 배출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.An anaerobic digestion tank 100 for decomposing organic matter in wastewater using microorganisms to treat wastewater; A liquid concentrator 200 for removing water from the supernatant liquid that has been treated and flowed out of the anaerobic digestion tank through the osmosis membrane to concentrate the liquid into a liquid fertilizer; And an induced solute recovery unit (300) for absorbing moisture through the liquid osmotic membrane of the liquid oxygen concentrator to separate the induced solute from the diluted induction solution and supply it to the liquid oxygen concentrator,
The liquid concentrator
A condensation reaction tank having a first processing space into which the supernatant is introduced and a second processing space into which concentrated inductive solution flows,
Wherein the first processing space is separated from the first processing space and the moisture contained in the supernatant is introduced into the second processing space by osmotic pressure between the supernatant and the concentrated inductive solution, A forward osmosis membrane,
And a liquid discharge pipe connected to the first processing space to discharge the liquid waste, which is a moisture-free residue. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 정삼투막은 셀룰로즈 트리아세테이트 또는 폴리아미드 계열로, 평막 또는 중공사 형태의 구조인 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the osmosis membrane is a cellulose triacetate or polyamide system and has a flat membrane or hollow fiber structure. 청구항 1에 있어서,
상기 농축 반응조 하부와 상기 혐기성 소화조 상부는 상기 혐기성 소화조에서 발생한 바이오 가스가 상기 농축 반응조의 제1 처리 공간에 수용된 상기 상등액으로 유입하여 상기 농축 반응조를 세정하게 하는 역세용 가스 배관으로 연결되는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the bottom of the dense reaction tank and the top of the anaerobic digestion tank are connected to a reverse gas pipe for allowing the biogas generated in the anaerobic digestion tank to flow into the supernatant contained in the first treatment space of the denitrification tank, Liquid production system using the positive osmosis method. 제1항에 있어서,
상기 유도용질 회수부는
상기 액비 농축부에서 상기 희석된 유도용액을 공급받아 유도용액의 석출 및 침전에 의해 유도용질을 분리시키는 결정화조와,
상기 결정화조의 내부에 설치되어 상기 희석된 유도용액을 냉각시키는 냉각용 열교환기와,
상기 결정화조에서 석출되어 침전된 유도용질을 공급받아 수분에 용해시켜 농축된 유도용액의 액체상태로 변환시킨 후 상기 액비 농축부로 공급하는 유도용액 저장조를
구비하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method according to claim 1,
The induced solute recovery unit
A crystallization tank which receives the diluted induction solution in the liquid concentration unit and separates the induction solute by precipitation and precipitation of the induction solution;
A cooling heat exchanger installed inside the crystallization tank to cool the diluted induction solution,
An induction solution reservoir which is supplied with the induced solute precipitated and precipitated in the crystallization tank and dissolved in water to convert the concentrated induction solution into a liquid state,
And the liquid is supplied to the liquid processing system. 청구항 1에 있어서,
상기 유도용질 회수부의 유도용액에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액으로부터 정수를 제조하는 한편 나머지 유도용액을 1차로 분리된 유도용질에 합하여 상기 액비 농축부에 공급하게 하는 정수부(400)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method according to claim 1,
An integer part 400 for producing a purified water from the induction solution in which the induction solute is firstly separated from the induction solution of the induced solute recovery part while supplying the remaining induction solution to the induction solute which is separated first and supplying the derived induction solution to the solution concentrating part, Wherein the liquid production system is a liquid production system using a positive osmosis process. 청구항 6에 있어서,
상기 정수부는
상기 유도용질이 1차로 분리된 유도용액이 유입하는 유도용액 공간과 정수가 배출되는 정수공간을 내부에 구비하는 정수조와,
상기 유도용액 공간과 상기 정수공간 사이에 배치되어 유도용액에 포함된 수분이 정수공간으로 이동하는 분리막을
구비하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method of claim 6,
The integer part
An induction solution space for introducing the induction solution into which the induction solute is primarily separated and a purified water space for discharging purified water therein,
A separation membrane disposed between the induction solution space and the purified water space, wherein water contained in the induction solution moves to the purified water space;
And the liquid is supplied to the liquid processing system. 청구항 7에 있어서,
상기 분리막은 UF(한외여과)막이나 NF(나노여과)막이나 RO(역삼투)막이나 BWRO(Brackish Water RO)막이나 소수성 MF(정밀여과)막인 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method of claim 7,
Wherein the separation membrane is made of a UF (ultrafiltration) membrane, an NF (nano filtration) membrane, an RO (reverse osmosis) membrane, a BWRO (Brackish Water RO) membrane, or a hydrophobic MF system. 청구항 7에 있어서,
상기 정수부는 상기 유도용질 회수부에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액을 공급받아 가열시키는 가열용 열교환기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method of claim 7,
Wherein the intrinsic part further comprises a heat exchanger for heating the induction solute in the induction solute recovery part to receive and heat the induction solution in which the induction solute is primarily separated. 청구항 1에 있어서,
상기 혐기성 소화조 및 상기 액비 농축부 사이에 배치되어 상기 상등액에 포함된 부유 미세 입자를 제거하는 마이크로 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a microfilter disposed between the anaerobic digestion tank and the liquid fertilizer to remove suspended particulate contained in the supernatant liquid. 청구항 10에 있어서,
상기 마이크로 필터를 통과한 상등액을 체류시켜 잔여하는 미세 부유 입자를 침전시켜 제거하는 침전 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method of claim 10,
Further comprising a sedimentation tank for retaining the supernatant which has passed through the microfilter to precipitate and remove the remaining fine suspended particles. 청구항 1에 있어서,
상기 액비 농축부에 공급되는 상등액의 압력을 대기압 수준으로 일정하게 유지하는 압력 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a pressure regulator for maintaining the pressure of the supernatant supplied to the liquid concentrate at a constant atmospheric pressure level. 혐기성 분위기에서 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화 단계;
상기 혐기성 소화 단계에서 처리되어 배출된 상등액에서 정삼투막을 통해 수분을 제거하여 액비로 농축하는 액비 농축 단계;
상기 액비 농축 단계에서 상기 정삼투막을 통해 수분을 흡수하여 희석된 유도용액에서 유도용질을 분리하여 상기 액비 농축 단계로 공급하는 유도용질 회수 단계를 포함하며,
상기 액비 농축 단계에서는
상기 상등액이 유입되는 제1 처리 공간 및 농축된 유도용액이 유입되는 제2처리 공간을 내부에 구비하는 농축 반응조와, 상기 제1 및 제2 처리 공간 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 처리 공간을 분리하며 상기 상등액과 상기 농축된 유도용액 간의 삼투압에 의해 상기 상등액에 포함된 수분이 상기 제2 처리 공간으로 유입되는 정삼투막과, 상기 제1 처리 공간에 연결되어 수분이 제거된 잔여물인 상기 액비를 배출하는 액비 배출관을 구비하는 액비 농축부를 사용하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법.An anaerobic digestion step of decomposing organic matter in waste water using microorganisms in anaerobic atmosphere to treat wastewater;
A liquid concentration step of removing water from the supernatant liquid which has been treated and discharged in the anaerobic digestion step through the osmosis membrane and concentrating it in the liquid fertilizer;
And an induced solute recovery step of absorbing moisture through the osmosis membrane in the liquid fertilizing step to separate the induced solute from the diluted induction solution and supply the induced solute to the liquid fertilizing step,
In the liquid potentiating step
A condensation reaction tank having therein a first processing space into which the supernatant is introduced and a second processing space into which a concentrated induction solution flows, and a second reaction space disposed between the first and second processing spaces, Wherein the water contained in the supernatant is introduced into the second treatment space by osmotic pressure between the supernatant and the concentrated inducing solution, and a second osmosis membrane connected to the first treatment space to remove moisture, A liquid fertilizer production method using a liquid osmotic process, characterized by using a liquid fertilizer having a liquid fertilizer discharge pipe for discharging liquid fertilizer. 청구항 13에 있어서,
상기 유도용질은 온도에 따라 용액의 용해도가 변하는 물질로서, Na2SO4, Na2HPO4, Ca(C4H5O5)2, FeSO4 를 단독 또는 적어도 2개 이상 혼합한 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법.14. The method of claim 13,
The induction solute is a substance in which the solubility of the solution varies depending on the temperature, and a substance in which Na 2 SO 4 , Na 2 HPO 4 , Ca (C 4 H 5 O 5 ) 2 and FeSO 4 are used singly or in combination of at least two Wherein the liquid fertilizer is produced by using a forward osmosis method. 청구항 13에 있어서,
상기 유도용질은 20℃의 온도 차이에서 용해도가 2배 이상 차이가 나는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the derivatized solute comprises a material having a solubility difference of at least 2 times at a temperature difference of 20 ° C. 청구항 13에 있어서,
상기 유도용질 회수 단계의 유도용액에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액으로부터 정수를 제조하는 한편 나머지 유도용액을 1차로 분리된 유도용질에 합하여 상기 액비 농축 단계로 공급하게 하는 정수 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법.14. The method of claim 13,
Further comprising the steps of: preparing a purified water from the induction solution in which the induction solute is firstly separated from the induction solution in the induction solute recovery step, while supplying the remaining induction solution to the induction solute separated in the first step and supplying the derived induction solution to the solution concentration step Wherein the liquid fertilizer is produced by using a forward osmosis method. 청구항 16에 있어서,
상기 정수 단계 전에는 상기 유도용질 회수 단계에서 유도용질이 1차로 분리된 유도용액을 공급받아 가열시키는 유도용액 가열 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법.18. The method of claim 16,
Wherein an induction solution heating step of adding and heating an induction solution in which the induction solute is primarily separated in the induced solute recovery step is added before the purification step. 청구항 13에 있어서,
상기 유도용질 회수 단계는
상기 액비 농축 단계에서 희석된 유도용액을 공급받아 냉각하는 유도용액 냉각단계와,
냉각된 유도용액의 결정화를 촉진하는 종자결정을 투입하는 종자결정 투입단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투법을 이용한 액비 제조 방법.14. The method of claim 13,
The induced solute recovery step
An induction solution cooling step of supplying and cooling the diluted induction solution in the liquid concentration step,
A seed crystal injecting step of injecting seed crystals promoting crystallization of the cooled induction solution
Wherein the method comprises the steps of:
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