KR101853734B1 - 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치 및 그 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기성폐기물에 포함된 각종 환경오염원을 제거하여 자원화하는 장치 및 방법에 관한 것으로서,
상기 유기성폐기물을 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 고액분리한 상태에서 상기 고상폐기물 및 상기 액상폐기물에 의해 발생하는 응축수를 혐기성공정을 통해 바이오가스를 생성하여 건조기의 열원으로 재활용함은 물론 상기 막여과기에 의해 이물질이 제거된 처리수를 냉각탑의 냉각수로 재활용함으로써,
상기 유기성폐기물의 처리장치를 하수종말처리장과의 연계처리가 불가능한 지역에 구축할 수 있고, 이로 인해 상기 유기성폐기물의 처리에 따른 환경오염원의 절감은 물론이거니와 인적 및 물적비용이 최소화된다.
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Description
본 발명은 유기성폐기물에 포함된 각종 환경오염원을 제거하여 자원화하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 상기 유기성폐기물을 고상폐기물 및 액상폐기물로 고액분리한 후, 상기 고상폐기물은 건조하여 비료 등으로 자원화하고, 상기 고상폐기물의 건조과정에서 생성되는 응축수 및 상기 액상폐기물의 처리과정에서 생성되는 응축수는 방류하지 않고 각종 재처리공정을 통해 건조기의 열원 및 냉각탑의 냉각수로 재활용할 수 있도록 한, 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기성폐기물은 가정이나 식당 등에서 발생하는 음식물쓰레기나 하/폐수처리장에서 발생하는 슬러지 등을 총칭하는 것으로서, 이러한 유기성폐기물은 수분을 다량 함유함은 물론 부식에 의한 악취를 발생하므로, 건조와 탄화과정을 거쳐 함수율이 극히 낮은 상태의 고형물로 성형하여 퇴비, 사료, 고형연료 메움토와 같은 방식으로 처리하는 방안이 널리 시행되고 있다.
예컨대, 유기성폐기물의 함수율을 낮추기 위해, 도 1에서와 같이, 고액분리단계를 수행한 상태에서, 상기 고액분리단계를 거친 폐기물을 건조단계를 거쳐 함수율을 낮춘 다음, 상기 건조단계를 거친 폐기물을 분쇄하고 금속 이물질을 자력선별을 통해 제거한 후 비료로 이용하는 처리시스템이 제안된 바 있다.
그런데, 도 1의 처리시스템은 상기 유기성폐기물을 매립하거나 소각하지 않고 사료로 재활용하는 방식으로서, 상기 고액분리단계나 상기 건조단계에서 침출수나 응축수가 발생하여 주변 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.
특히, 도 1의 처리시스템은 상기 유기성폐기물을 건조하여 함수율을 떨어뜨리는 방식으로서, 상기 건조기에 상기 유기성폐기물을 지속적으로 가열하는 열원(버너)이 필수적으로 요구되어 에너지의 소모가 매우 크며, 건조과정에서 발생되는 응축수의 방류불가지역이나 유출수의 연계처리가 불가능지역에서는 막대한 위탁처리비용 증가로 적용이 불가능하여 보급화가 매우 어렵다.
따라서 상기 유기성폐기물의 처리과정에서 고상폐기물과 액상폐기물로 고액 분리하여 고상폐기물은 건조하여 비료 또는 사료로 재활용함은 물론 상기 액상폐기물의 혐기성소화 과정에서 발생하는 바이오가스를 열원으로 재활용하고 그 여과수를 냉각수로 재이용함으로써, 상기 유기성폐기물의 완전 자원화는 물론 환경환경오염원을 줄여주는 연구가 절실한 실정이다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 유기성폐기물을 고상폐기물 및 액상폐기물로 고액분리한 후, 상기 고상폐기물은 건조하여 자원화하고, 상기 고상폐기물의 건조과정에서 생성되는 응축수 및 상기 액상폐기물의 처리과정에서 생성되는 응축수는 방류하지 않고 각종 재처리공정을 통해 건조기의 열원 및 냉각탑의 냉각수로 재활용할 수 있도록 한, 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치 및 그 처리방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 처리장치는; 유기성폐기물을 파쇄 및 선별하는 파쇄선별기와, 상기 파쇄선별기에서 파쇄 및 선별되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 고액분리하는 고액분리기; 상기 고액분리기에서 분리되는 고상폐기물을 건조하는 건조기; 상기 건조기의 건조과정에서 생성되는 수증기를 냉각탑의 냉각수를 통해 열교환하는 응축기; 상기 고액분리기에서 분리되는 액상폐기물을 원심력에 의해 음폐수 및 유분으로 분리하는 3상분리기; 상기 3상분리기에서 분리되는 음폐수를 농축하는 감압증발농축기; 상기 감압증발농축기에서 분리되는 응축수 및 상기 응축기에서 분리되는 응축수를 미생물과 반응시켜 바이오가스를 생성하는 제1반응기; 상기 제1반응기에서 분리되는 소화폐액을 생물학적으로 분해하여 유기물을 제거하는 제2반응기; 상기 제2반응기에서 분리되는 처리수를 여과하여 슬러지 및 여과수로 분리하는 막여과기; 상기 제1반응기에서 생성되는 바이오가스를 상기 건조기의 보일러로 공급하는 열원공급관로 및; 상기 막여과기에서 분리되는 여과수를 상기 냉각탑의 냉각수로 공급하는 냉각수공급관로를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 처리방법은; 유기성폐기물을 파쇄하고 이물질을 선별하는 파쇄선별단계와; 상기 파쇄선별단계에서 공급되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리하는 고액분리단계; 상기 고액분리단계에서 분리되는 고상폐기물을 건조하는 건조단계; 상기 건조단계에서 생성되는 수증기를 냉각탑의 냉각수를 통해 열교환하는 열교환단계; 상기 고액분리단계에서 분리되는 액상폐기물의 유분을 원심력을 통해 분리하는 유분분리단계; 상기 유분분리단계에서 분리되는 음폐수를 감압 및 가열하여 응축수를 농축하는 감압증발농축단계; 상기 감압증발농축단계에서 분리되는 응축수를 수용하여 미생물과의 반응을 통해 바이오가스를 생성하는 혐기성처리단계; 상기 혐기성처리단계에서 분리되는 소화폐액을 수용하여 생물학적 분해를 통해 유기이물질 등을 제거하는 생물학적처리단계; 상기 생물학적처리단계의 처리수를 여과하여 슬러지 및 냉각수로 분리하는 막여과단계; 상기 혐기성처리단계에서 생성되는 바이오가스를 상기 건조단계에 필요한 열원으로 공급하는 열원공급단계; 상기 막여과단계에서 분리되는 냉각수를 상기 열교환단계로 공급하는 냉각수공급단계; 및 상기 열교환단계에서 분리되는 응축수를 상기 혐기성처리단계로 공급하는 응축수공급단계를 포함한다.
이상과 같이, 본 발명은 적어도 다음의 효과를 포함한다.
첫째, 상기 유기성폐기물의 처리과정에서 발생하는 음폐수를 재처리하여 상기 건조기의 열원 또는 상기 냉각탑의 냉각수로 재활용함으로써, 상기 음식물폐기물의 자원화에 필요한 에너지비용이 절감된다.
둘째, 상기 건조기에 의해 건조작업이 완료되는 고상폐기물을 비료 또는 사료로 재활용함으로써, 상기 유기성폐기물의 완전자원화가 가능해짐은 물론 상기 유기성폐기물에 의해 환경환경오염원이 줄어든다.
셋째, 상기 유기성폐기물에서 분리되는 응축수의 열교환과정에서 지하수나 상수와 같은 냉각수를 별도로 사용하지 않으므로, 상기 냉각수로서 적어도 하루에 50톤 내지 100톤을 절약할 수 있어 경제적이다.
넷째 상기 유기성폐기물의 처리장치를 하수종말처리장과의 연계처리가 불가능한 지역에 구축함으로써, 상기 유기성폐기물의 처리장치를 장소에 구애받지 않고 어디든지 설치할 수 있어 유지보수비가 절감된다.
다섯째, 상기 유기성폐기물을 농축하여 총휘발성유기산 등의 농도를 높인 상태에서 생물학적으로 처리하여 제거함으로써, 상기 응축수에 포함된 각종 이물질의 제거효율이 향상되어 환경환경오염원이 줄어든다.
도 1은 종래기술에 따른 유기성폐기물의 처리장치를 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 유기성폐기물의 처리장치를 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 유기성폐기물의 처리방법을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기성폐기물의 처리장치를 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 유기성폐기물의 처리방법을 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 설명한다.
도 2에서와 같이, 본 발명에 따른 처리장치는, 파쇄선별기(10)에서 파쇄 및 선별되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 고액분리하는 고액분리기(20)와; 상기 고액분리기(20)에서 분리되는 고상폐기물을 건조하는 건조기(30); 상기 건조기(30)의 건조과정에서 생성되는 수증기를 냉각탑(44)의 냉각수를 통해 열교환하는 응축기(40); 상기 고액분리기(20)에서 분리되는 액상폐기물을 원심력에 의해 음폐수 및 유분으로 분리하는 3상분리기(50); 상기 3상분리기(50)에서 분리되는 음폐수를 농축하는 감압증발농축기(60); 상기 감압증발농축기(60)에서 분리되는 응축수 및 상기 응축기(60)에서 분리되는 응축수를 미생물과 반응시켜 바이오가스를 생성하는 제1반응기(70); 상기 제1반응기(70)에서 분리되는 소화폐액을 생물학적으로 분해하여 유기물을 제거하는 제2반응기(80); 상기 제2반응기(80)에서 분리되는 처리수를 여과하여 슬러지 및 냉각수로 분리하는 막여과기(90); 상기 제1반응기(70)에서 생성되는 바이오가스를 상기 건조기(30)의 보일러(32)로 공급하는 열원공급관로(72) 및; 상기 막여과기(90)에서 분리되는 여과수를 상기 냉각탑(44)의 냉각수로 공급하는 냉각수공급관로(92)를 포함한다.
도 3에서와 같이, 본 발명에 따른 처리방법은, 유기성폐기물을 파쇄하고 이물질을 선별하는 파쇄선별단계와; 상기 파쇄선별단계에서 공급되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리하는 고액분리단계; 상기 고액분리단계에서 분리되는 고상폐기물을 건조하는 건조단계; 상기 건조단계에서 생성되는 수증기를 냉각탑의 냉각수를 통해 열교환하는 열교환단계; 상기 고액분리단계에서 분리되는 액상폐기물의 유분을 원심력을 통해 분리하는 유분분리단계; 상기 유분분리단계에서 분리되는 음폐수를 감압 및 가열하여 응축수를 농축하는 감압증발농축단계; 상기 감압증발농축단계에서 분리되는 응축수를 수용하여 미생물과의 반응을 통해 바이오가스를 생성하는 혐기성처리단계; 상기 혐기성처리단계에서 분리되는 소화폐액을 수용하여 생물학적 분해를 통해 유기이물질 등을 제거하는 생물학적처리단계; 상기 생물학적처리단계의 처리수를 여과하여 슬러지 및 냉각수로 분리하는 막여과단계; 상기 혐기성처리단계에서 생성되는 바이오가스를 상기 건조단계에 필요한 열원으로 공급하는 열원공급단계; 상기 막여과단계에서 분리되는 냉각수를 상기 열교환단계로 공급하는 냉각수공급단계; 및 상기 열교환단계에서 분리되는 응축수를 상기 혐기성처리단계로 공급하는 응축수공급단계를 포한한다.
여기서 본 발명에 따른 처리장치(1)는 상기 유기성폐기물을 고액분리하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리한 후 재처리공정을 거쳐 완전자원화하는 장치로서, 상기 파쇄선별기(10)와 상기 고액분리기(20)와 상기 건조기(30)와 상기 응축기(40)와 상기 3상분리기(50)와 상기 감압증발농축기(60)와 상기제1,2반응기(70)와 상기 막여과기(90)가 순차적으로 결합되어 구성된다.
즉, 상기 처리장치(1)는 상기 건조기(30)에 의해 상기 고상폐기물을 건조하여 자원화하고, 상기 상기 3상분리기(50)와 감압증발농축기(60)와 제1,2반응기(70,80)와 막여과기(90)에 의해 상기 액상폐기물을 처리하여 바이오가스 및 냉각수를 생성하여 재활용하는 것에 특징이 있음을 첨언한다.
그리고 상기 파쇄선별기(10)는 상기 유기성폐기물을 적절한 크기로 파쇄함은 물론 상기 유기성폐기물에 포함된 비닐이나 금속이나 플라스틱 등의 불순물을 선별하기 위한 것으로서, 상기 유기성폐기물을 파쇄하는 파쇄기 및 상기 유기성폐기물에 섞여있는 이물질을 걸러내는 선별기를 포함한다.
상기 파쇄기로는 파쇄효율이 우수한 스크류 방식이나 볼밀방식의 파쇄기구가 바람직하고, 상기 선별기로는 메쉬망을 이용한 진동선별기 또는 자력을 이용한 자력선별기 또는 비중차를 이용한 비중선별기가 바람직하다.
그리고 상기 고액분리기(20)는 상기 파쇄선별기(10)에 의해 불순물이 제거되는 파쇄물을 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리하기 위한 것으로서, 상기 고액분리기(20)로는 원심력을 이용하여 고상폐기물과 액상폐기물을 선별적으로 분리하는 원심분리방식이 바람직하다.
그리고 상기 건조기(30)는 상기 고액분리기(20)에 의해 분리되는 고상폐기을 수용하여 건조하기 위한 것으로서, 상기 고상폐기물의 함수율을 적어도 10％ 이하의 범위로 낮추어주는 보일러(32)를 적용함이 바람직하고, 특히 상기 보일러(32)는 가스보일러 및 우드펠릿의 겸용보일러가 바람직하다.
상기 건조기(30)의 건조온도는 100∼150℃가 바람직하며 건조시간은 2∼3시간이 바람직하지만, 상기 함수율을 10％ 이하의 범위로 낮추어 줄 수 있다면 상기 건조온도 및 상기 건조시간을 적절히 조절할 수 있다.
즉 상기 건조기(30)에 의해 건조완료되는 고상폐기물은 비료제조공정 또는 사료제조공정으로 이송하여 재활용한다.
그리고 상기 응축기(40)는 상기 건조기(30)의 건조과정에서 생성되는 수증기를 처리하기 위한 것으로서, 상기 수증기를 열교환하는 냉각탑(44), 및 상기 수증기의 응축과정에서 생성되는 응축수를 상기 제1반응기(70)로 공급하는 응축수공급관로(42)를 포함하여 구성된다. 이때 상기 냉각탑(44)에서 기화되는 수증기는 여과하여 방출하는 구성을 추가할 수도 있다.
그리고 상기 3상분리기(50)는 상기 고액분리기(20)에서 분리되는 액상폐기물을 수용하여 유분 및 음폐수로 분리하기 위한 것으로서, 상기 액상폐기물을 수용한 상태에서 원심력에 의한 비중차를 이용하여 상기 유분을 상향시켜 추출하는 방식을 적용함이 바람직하다. 상기 유분은 가능한 유해성분을 여과하여 제거한 상태에서 비누 및 바이오디젤, 발전소 연료 등으로 자원화한다.
그리고 상기 감압증발농축기(60)는 상기 3상분리기(50)에서 분리되는 음폐수를 감압 및 가열하여 농축하기 위한 것으로서, 상기 음폐수를 수용한 상태에서 350mmHg 이하로 감압하면서 70∼80℃의 온도로 증발시켜 COD 26,000mg/L 이상의 고농도 유기물로 농축하는 기능을 수행한다. 이때 상기 감압증발농축기(60)에 의해 분리되는 액상물은 재처리공정을 거쳐 습식사료 등으로 자원화함이 바람직하다.
이때, 상기 3상분리기(50)에서 분리되는 음폐수를 직접 상기 제1반응기(70)에 공급하여 혐기성 처리할 수도 있지만, 상기 고액분리기(20)에 의해 분리되는 음폐수에 비해 부유물의 농도가 낮고 상기 부유물의 생물학적인 처리를 고려하여 상기 감압증발농축기(60)를 거쳐 처리함이 바람직하다.
즉, 상기 감압증발농축기(60)에서 분리되는 응축수는 상기 고액분리기(20)에서 분리되는 음폐수와는 달리 부유물질이나 질소나 인 등과 같은 환경환경오염원의 농도가 상대적으로 낮고 생물학적 분해가 가능한 총휘발성유기산이나 BOD나 COD의 농도가 매우 높은 상태이므로, 상기 제1반응기(70)에 투입하는 경우 바이오가스의 증산제로서 활용가치가 높다.
이때, 상기 감압증발농축기(60)에서 농축되는 응축수는 집수조에서 교반하여 성상을 균질화한 상태에서 조정조에서 pH 및 온도를 적절하게 조절한 후, 상기 제1반응기(70)에 공급함이 바람직하다.
그리고 상기 제1반응기(70)는 상기 감압증발농축기(60)에서 분리되는 응축수를 산소가 없는 환경에서 세균이나 산생성균이나 메탄생성균의 대사에 의해 유기물로부터 바이오가스(특히, 메탄가스)를 생성하기 위한 것으로서, 상기 웅축수를 수용한 상태에서 pH 7 정도로 조정하고 35~55℃의 온도로 유지시킴으로써 상기 응축수 중에 포함된 고농도 유기물을 바이오가스로 전환시킨다.
상기 제1반응기(70)의 혐기성 처리방법은 UASB (Upflow anaerobic sludge blanket)와 같은 공정이 바람직하며, 상기 감압증발농축기(60)에서 분리되는 응축수가 하부에서 상부로 흐르면서 하부 반응존의 혐기미생물슬러지층을 통과함으로써 유기물이 제거되고, 이때 발생하는 자체 발생가스(메탄가스, 이산화탄소)에 의해 교반되면서 슬러지와 폐수 유기물이 접촉하는 방식이다.
이때 상기 제1반응기(70)는, 상기 감압증발농축기(60)에 의해 농축되는 응축수에 포함된 부유물을 포함함 이물질을 제거를 위한 부탄소원으로 상기 응축기(40)의 응축수를 추가로 사용할 수 있는 특징이 있다.
즉 상기 제1반응기(70)에 유입되는 응축수는 상기 응축수공급관로(42)를 통해 공급되는 응축수와 혼합되어 함께 유기물을 혐기성처리하며, 이로 인해 상기 제1반응기(70)의 응축수는 상기 감압증발농축기(60)에서 유입되는 응축수보다 희석된 상태가 되고 염분농도가 상대적으로 낮은 상태가 된다.
따라서, 상기 응축기(40)의 응축수공급관로(42)를 통해 공급되는 응축수로 인해 상기 제1반응기(70)의 혐기성처리는 물론 상기 제2반응기(80)의 생물학적 처리가 보다 용이하게 수행되는 효과를 제공한다.
그리고 상기 제2반응기(80)는 상기 제1반응기(70)에 의해 분리되는 소화폐액을 산소의 존재하에서 생물학적으로 처리하기 위한 것으로서, 상기 제2반응기(80)로서 폭기조와 침전조와 응집반응조를 순차적으로 구성하여 상기 소화폐액 중에 포함된 유기물을 포함한 각종 환경오염원을 제거한다.
이때, 상기 제2반응기(80)는, 상기 소화폐액을 산소의 존재하에서 분해 및 산화하여 환경오염원을 제거하는 폭기조와, 상기 폭기조에 의해 미처리된 잔류 환경오염원을 침강하여 제거하는 침전조, 및 상기 침전조에 의해 미처리된 잔류 환경오염원을 약품처리하는 응집반응조를 포함함이 바람직하다.
즉, 상기 제2반응기(80)는 상기 소화폐액에 혼입되어 있는 환경오염원(C, H, O, N, S)을 산소의 존재하에서 호기성미생물에 의해 분해 및 산화함으로서, 상기 유기성 환경오염원을 무기질로 전환하여 제거하고, 이때 발생하는 슬러지는 탈수설비를 이용하여 탈수하여 자원화하게 된다.
그리고 상기 막여과기(90)는 상기 제2반응기(80)에서 분리되는 처리수에 잔류하는 입자성물질이나 COD나 BOD 등을 여과하기 위한 것으로서, 상기 제2반응기(80)를 거쳐 생물학적으로 처리된 처리수는 샌드필터나 활성탄필터를 거쳐 여과한 상태에서 상기 냉각탑(44)의 냉각수로 활용한다.
특히 상기 막여과기(90)에 의해 각종 환경오염원이 제거된 여과수는 냉각수공급관로(92)를 통해 상기 냉각탑(44)으로 공급된다.
이때, 상기 제2반응기(80)를 거친 처리수는 하수종말처리를 거쳐 방류함은 물론 상기 막여과기(90)를 거친 여과수를 하수관을 통해 방류할 수도 있지만, 본 발명에서는 상기 냉각탑(44)의 냉각수로 활용한다.
그리고 상기 열원공급관로(72)는 상기 제1반응기(70)에서 발생하는 바이오가스를 버리지 않고 열원으로 재활용하기 위한 것으로서, 상기 건조기(30)에 수용되는 고상폐기물의 가열에 필요한 열원을 공급한다.
그리고 상기 냉각수공급관로(92)는 상기 막여과기(90)에서 분리되는 여과수를 상기 냉각탑(44)으로 공급하기 위한 것으로서, 상기 응축기(40)에 수용되는 수중기의 열교환에 필요한 냉각수를 공급한다.
이하, 본 발명에 따른 작용을 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 처리장치(1)를 작동하기 위해서는, 일단 상기 파쇄선별기(10)에 의해 비닐이나 금속과 같은 이물질을 제거한 상태에서 건조작업에 적당한 크기로 상기 유기성폐기물을 파쇄한다.
이어서, 상기 고액분리기(20)에 파쇄된 유기성폐기물을 수용한 상태에서 세팅시간 및 세팅속도로 원심분리함으로서, 상기 유기성폐기물을 탈수처리하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리한다.
그런 다음 상기 건조기(30)에 상기 고상폐기물을 수용한 상태에서 세팅온도 및 세팅시간 동안 가열하여 건조물을 생성하고, 상기 건조물을 비료제조공정 또는 사료제조공정으로 이송하여 재활용한다.
특히, 상기 건조기(30)에서 발생하는 수증기는 상기 응축기(40)에서 열교환하며, 이 과정에서 상기 응축기(40)에서 생성되는 응축수는 상기 응축수공급관로(42)를 거쳐 상기 제1반응기(70)로 공급된다.
이때, 상기 응축기(40)에서 생성되는 응축수는 상기 제1반응기(70)에 공급되어 상기 바이오가스의 증산제로 사용되는 것이다.
한편, 상기 고액분리기(20)에서 분리되는 상기 액상폐기물은 상기 3상분리기(50)를 거쳐 유분이 제거되고, 상기 감압증발농축기(60)와 상기 제1,2반응기(70,80)와 상기 막여과기(90)를 경유하면서 점점 정수된다.
즉, 상기 감압증발농축기(60)에서 총휘발성유기산 등이 극대화된 상태에서 상기 제1반응기(70)를 거쳐 바이오가스를 생성한 후, 상기 제2반응기(80)를 거쳐 생물한적으로 처리되어 환경오염원이 순차적으로 제거된다.
이때, 상기 제1반응기(70)의 혐기성 반응에 의해 생성되는 바이오가스는 상기 열원공급관로(72)를 거쳐 상기 보일러(32)에 공급되고, 상기 건조기(30)의 작동과정에서 고상폐기물의 건조열원으로 이용된다.
특히, 상기 막여과기(90)에서 여과되는 여과수는 상기 냉각탑(44)에 공급되어 냉각수로 재활용되므로, 상기 냉각탑(44)의 작동비용이 절감됨은 물론 상기 음폐수의 무방류가 가능해져 환경오염원이 절감된다.
따라서, 상기 제1반응기(70)의 바이오가스를 건조열원으로 이용함으로써 에너지 비용이 절감되어 경제적임은 물론 상기 막여과기(90)의 여과수를 냉각수로 이용함으로써 환경오염원이 절감되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
10 : 파쇄선별기 20 : 고액분리기
30 : 건조기 32 : 보일러
40 : 응축기 42 : 응축수공급관로
44 : 냉각탑 50 : 3상분리기
60 : 감압증발농축기 70 : 제1반응기
72 : 열원공급관로 80 : 제2반응기
90 : 막여과기 92 ; 냉각수공급관로
30 : 건조기 32 : 보일러
40 : 응축기 42 : 응축수공급관로
44 : 냉각탑 50 : 3상분리기
60 : 감압증발농축기 70 : 제1반응기
72 : 열원공급관로 80 : 제2반응기
90 : 막여과기 92 ; 냉각수공급관로
Claims (14)
- 유기성폐기물을 파쇄 및 선별하는 파쇄선별기(10)와;
파쇄선별기(10)에서 파쇄 및 선별되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 고액분리하는 고액분리기(20);
상기 고액분리기(20)에서 분리되는 고상폐기물을 건조하는 건조기(30);
상기 건조기(30)의 건조과정에서 생성되는 수증기를 냉각탑(44)의 냉각수를 통해 열교환하는 응축기(40);
상기 고액분리기(20)에서 분리되는 액상폐기물을 원심력에 의해 음폐수 및 유분으로 분리하는 3상분리기(50);
상기 3상분리기(50)에서 분리되는 음폐수를 농축하는 감압증발농축기(60);
상기 감압증발농축기(60)에서 분리되는 응축수 및 상기 응축기(40)에서 분리되는 응축수를 미생물과 반응시켜 바이오가스를 생성하는 제1반응기(70);
상기 제1반응기(70)에서 분리되는 소화폐액을 생물학적으로 분해하여 유기물을 제거하는 제2반응기(80);
상기 제2반응기(80)에서 분리되는 처리수를 여과하여 슬러지 및 냉각수로 분리하는 막여과기(90);
상기 제1반응기(70)에서 생성되는 바이오가스를 상기 건조기(30)의 보일러(32)로 공급하는 열원공급관로(72) 및;
상기 막여과기(90)에서 분리되는 처리수를 상기 냉각탑(44)의 냉각수로 공급하는 냉각수공급관로(92);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치. - 제 1항에 있어서, 상기 파쇄선별기(10)는,
상기 유기성폐기물을 파쇄하는 파쇄기 및 상기 유기성폐기물에 포함된 이물질을 제거하는 선별기를 포함하며,
상기 선별기는,
메쉬망을 이용한 진동선별기 또는 자력을 이용한 자력선별기 또는 비중차를 이용한 비중선별기 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치. - 제 1항에 있어서, 상기 3상분리기(50)는,
상기 고액분리기(20)에서 분리되는 상기 액상폐기물을 수용하여 원심력에 의해 적어도 3개의 비중 층으로 분리한 후 상기 유분이 위치하는 비중 층을 선별적으로 추출하는 3상원심분리기인 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치. - 제 1항에 있어서, 상기 감압증발농축기(60)는,
상기 3상분리기(50)의 음폐수를 수용하여 350mmHg 이하로 감압하면서 70∼80℃의 온도로 증발시켜 COD 26,000mg/L 이상의 고농도 유기물로 농축하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제1반응기(70)는.
UASB(Upflow anaerobic sludge blanket) 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제1반응기(70)는,
상기 감압증발농축기(60)에 의해 분리되는 응축수 및 상기 응축기(40)에 의해 분리되는 응축수를 수용한 상태에서 pH 7로 조정하고 35~55℃의 온도범위로 유지시키는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제1반응기(70)는,
상기 감압증발농축기(60)에 의해 농축되는 응축수의 부유물을 포함함 이물질을 제거를 위한 부탄소원으로 상기 응축기(40)의 응축수를 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리장치. - 유기성폐기물을 파쇄하고 이물질을 선별하는 파쇄선별단계와;
상기 파쇄선별단계에서 공급되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리하는 고액분리단계;
상기 고액분리단계에서 분리되는 고상폐기물을 건조하는 건조단계;
상기 건조단계에서 생성되는 수증기를 냉각탑의 냉각수를 통해 열교환하는 열교환단계;
상기 고액분리단계에서 분리되는 액상폐기물의 유분을 원심력을 통해 분리하는 유분분리단계;
상기 유분분리단계에서 분리되는 음폐수를 감압 및 가열하여 응축수를 농축하는 감압증발농축단계;
상기 감압증발농축단계에서 분리되는 응축수를 수용하여 미생물과의 반응을 통해 바이오가스를 생성하는 혐기성처리단계;
상기 혐기성처리단계에서 분리되는 소화폐액을 수용하여 생물학적 분해를 통해 유기이물질을 제거하는 생물학적처리단계;
상기 생물학적처리단계의 처리수를 여과하여 슬러지 및 냉각수로 분리하는 막여과단계;
상기 혐기성처리단계에서 생성되는 바이오가스를 상기 건조단계에 필요한 열원으로 공급하는 열원공급단계;
상기 막여과단계에서 분리되는 냉각수를 상기 열교환단계로 공급하는 냉각수공급단계; 및
상기 열교환단계에서 분리되는 응축수를 상기 혐기성처리단계로 공급하는 응축수공급단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리방법. - 제 8항에 있어서, 상기 건조단계는,
상기 파쇄선별단계에서 공급되는 고상폐기물의 건조열원으로서 상기 혐기성처리단계에서 생성되는 바이오가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리방법. - 제 8항에 있어서, 상기 유분분리단계는,
상기 고액분리단계에서 분리되는 액상폐기물을 원심력에 의해 적어도 3개의 비중 층으로 분리한 후 상기 유분이 위치하는 비중 층을 선별적으로 추출하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리방법. - 제 8항에 있어서, 상기 감압증발농축단계는,
상기 유분분리단계에서 분리되는 음폐수를 수용하여 350mmHg 이하로 감압하면서 70∼80℃로 증발시켜 COD 26,000mg/L 이상의 고농도 유기물로 농축하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리방법. - 제 8항에 있어서, 상기 혐기성처리단계는,
UASB(Upflow anaerobic sludge blanket) 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리방법. - 제 8항에 있어서, 상기 혐기성처리단계는,
상기 감압증발농축단계에서 분리되는 응축수 및 상기 열교환단계에서 분리되는 응축수를 수용한 상태에서 pH 7에서 35~55℃의 온도로 유지시키는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리방법. - 제 8항에 있어서, 상기 혐기성처리단계는,
상기 감압증발농축단계에서 농축되는 응축수에 포함된 질소 또는 인을 포함한 이물질의 제거를 위한 부탄소원으로 상기 열교환단계의 웅측수를 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 음폐수의 처리수 무방류 자원화 처리방법.
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