KR101895347B1 - 폐기물 매립지를 이용한 바이오셀과 융합하여 유기성 폐기물을 자원화하는 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

폐기물 매립지내에 별도로 조성된 바이오셀과 협력하여 유기성 폐기물을 자원화하는 시스템 및 그 방법이 제공된다. 유기성 폐기물 자원화 시스템은 매립된 폐기물로부터 가스연료를 생산하기 위한 시설을 구비하는 바이오셀과 협력하여 하폐수 슬러지 등과 같은 유기성 폐기물을 자원화한다.
이 시스템을 이용하여, 폐기물 매립지를 안정화시키고 사후관리기간을 대폭 단축하며, 가스연료의 생산을 촉진시킬 수 있고, 에너지 사용량을 줄일 수 있고 경제성이 있는 방식으로 하폐수 슬러지를 가용화할 수 있다. 또한, 유기성 폐기물 처리를 위한 신규 플랜트 설치에 따른 경제적 비용 및 민원 제기 요소를 최소화할 수 있다.

Description

폐기물 매립지를 이용한 바이오셀과 융합하여 유기성 폐기물을 자원화하는 시스템 및 그 방법{System and method for recycling organic waste in corporation with biocell using landfill of waste}
본 발명은 폐기물 매립지를 이용한 바이오셀과 융합하여 유기성 폐기물을 자원화하는 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 매립된 유기성 폐기물로부터 가스연료를 생산하기 위한 시설을 구비하는 바이오셀과 하폐수슬러지 등과 같은 유기성 폐기물을 자원화하는 시스템 및 그 자원화 방법에 관한 것이다.
종래에 대부분의 생활폐기물 위생매립지는 매립된 폐기물이 대부분 혐기조건 및 건조상태, 예를 들어, 수분 함유율 28% 이하의 매립지 내부 조건에서 장기 분해에 따른 수동적 안정화를 통해 매립 과정 중 관리 및 매립 종료 후 사후 관리되고 있다.
도 1에는 종래의 일반적인 생활폐기물 매립지가 개략적으로 도시되어 있다. 폐기물 매립지에는 유기성 폐기물을 포함한 폐기물이 매립된 상태로 유지된다. 폐기물매립지의 침출수(2)는 전량 별도의 침출수 처리시설로 유입되어 자체 처리후 방류 또는 인근의 하수 처리장(4)으로 병합해서 처리된다. 폐기물 매립지의 유기성 폐기물의 혐기소화로 발생된 매립가스(5)는 발전소 등의 시설(6)로 제공된다.
그러나, 유기성 폐기물 중 함수율 80% 수준인 하수 슬러지와 음식물류 폐기물의 직접 매립이 금지되면서, 매립지 내부의 유기성 폐기물의 비율은 감소하고 소각재와 건설 폐기물의 비율이 증가되고 있으며, 매립장 최종 복토층의 기준이 강화됨에 따라 매립지 내부로 우수 유입도 대부분이 차단되고 있다. 이에 따라, 기존의 매립지의 내부가 매우 건조(함수율 28% 이하 수준)되고 무기화되어 가고 있다. 이러한 상황이 지속된다면, 매립지로부터 회수되는 매립가스 양의 급격한 감소로 발전사업 중단에 따른 경제성 저하와, 매립지의 안정화 및 사후관리 기간이 장기화되어 사후관리에 소요되는 비용이 대폭 증가하는 실정으로 이에 대한 기술개발이 절실히 요구되고 있다.
실제로 1992년에 매립이 종료된 난지도 매립지의 경우도 법정 사후관리기간이 종료(2011년)된 이후 현재까지도 지속적인 사후관리 중으로서, 향후 약 10년 이상 장기적인 사후관리가 필요할 것으로 예측되고 있다. 일반적으로, 사후관리 기간은 법정사후관리기간인 30년 대비 1.5배 이상 증가할 것으로 예측된다.
한편, 폐기물 관련법으로 함수율이 75% 이상인 고형 유기성 폐기물의 경우에는 매립지에 직접 매립이 금지되어 있다. 이에 따라, 대표적인 고형 유기성 폐기물에 해당하는 하폐수 슬러지에 대하여 현재 운영중인 처리방법은 고화, 직접 건조, 탄화, 용융 등이 적용되고 있다. 그러나, 이들 처리 방법은 에너지 사용량이 크며 고형연료의 수요가 한정적이기 때문에, 국내·외에서 모두 경제성 있는 사업화가 어려운 실정이다. 이에 따라, 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 경제성이 있는 고형 유기성 폐기물의 가용화 기술의 개발이 요청되고 있다. 또한, 기존의 하폐수 슬러지와 같은 고형 유기성 폐기물 처리시설은 회피 대상 시설로서 민원 제기 요소가 많아 설치할 장소를 찾기가 어려운 형편이다. 고형 유기성 폐기물 처리시설을 기존의 폐기물 매립지 부지내에 함께 설치한다면, 민원 제기의 가능성이 줄어들 수 있다.
따라서, 고형 유기성 폐기물 처리와 폐기물 매립장을 융합하여 운영할 수 있는 방안이 제공된다면, 전술한 기술적 문제점을 해결함과 동시에 민원 제기 요소를 줄일 수 있고, 두 시설을 융합하여 운영함으로써 경제성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
KR 10-1710416 B KR 10-2010-0030211 A
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폐기물 매립지를 조기에 안정화시킴으로써 사후관리기간을 10년 이상 대폭 단축시키고, 매립가스의 생산을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 침출수 처리를 동시에 수행할 수 있도록 하는 폐기물 매립장 의 효율적 유지관리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 폐기물 매립지에 매립이 금지된 하폐수 슬러지와 같은 유기성 폐기물을 경제적으로 처리하고, 매립가스와 같은 유용한 에너지 자원으로 활용하는 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 고형 유기성 폐기물 처리를 위한 신규 플랜트 설치에 따른 경제적 비용 및 민원 제기 요소를 최소화할 수 있는 유기성 폐기물 자원화 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따라, 유기성 폐기물을 자원화하는 시스템으로서, 제1 유기성 폐기물을 열가수분해 과정에 의하여 처리하여 1차 가용화 생성물을 생성하는 가용화 장치; 상기 가용화 장치에 의하여 생성된 상기 1차 가용화 생성물의 적어도 일부에 포함된 암모니아성 질소를 포함하는 질소함유 물질을 회수하여 질소 농도가 저감된 2차 가용화 생성물을 생성하는 질소회수 반응기; 및, 상기 2차 가용화 생성물과 제2 유기성 폐기물을 함께 처리하여 가스연료를 생산하기 위한 바이오셀을 포함하는 유기성 폐기물 자원화 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따라, 유기성 폐기물을 자원화하는 방법으로서, (a) 제1 유기성 폐기물을 열가수분해 과정에 의하여 처리하여 1차 가용화 생성물을 생성하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 생성된 상기 1차 가용화 생성물의 적어도 일부에 포함된 암모니아성 질소를 포함하는 질소함유 물질을 회수하여 질소 농도가 저감된 2차 가용화 생성물을 생성하는 단계; 및, (c) 상기 2차 가용화 생성물과 제2 유기성 폐기물을 함께 처리하여 가스연료를 생산하는 단계를 포함하는 유기성 폐기물 자원화 방법이 제공된다.
본 발명에 따라, 폐기물 매립지를 조기에 안정화시키고 사후관리기간을 10년 이상 대폭 줄이며, 매립가스 연료의 생산을 향상 및 지속시킬 수 있는 유기성 폐기물 자원화 시스템 및 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템 및 방법에 의하여, 경제성이 있는 방식으로 하폐수 슬러지와 같은 고형 유기성 폐기물을 가용화한다.
또한, 본 발명에 따라 종래의 시설에 비하여 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 유기성 폐기물 처리를 위한 신규 플랜트 설치에 따른 경제적 비용 및 민원 제기 요소를 최소화할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 생활폐기물 매립지를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 자원화 시스템을 도시하는 도면.
도 3은 유기성 폐기물의 열가수분해 공정을 설명하기 위한 그래프.
도 4는 종래에 알려진 유기성 폐기물의 열가수분해에 따른 탈수능력 변화를 나타내는 그래프.
도 5(a)는 국내 특정 도시의 하수 폐기물에 열가수분해 공정을 적용한 경우의 탈수능력 변화를 나타내는 그래프.
5(b)는 국내 특정 도시의 하수 폐기물에 열가수분해 공정을 적용한 경우의 단백질 성분의 양과 점도의 변화를 나타내는 그래프.
도 6은 도 1에 도시된 유기성 폐기물 자원화 시스템의 변형된 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 7은 유기성 폐기물에 열가수분해 공정을 적용한 경우의 공정 온도에 따른 생성물의 입자 크기를 나타내는 그래프.
도 8은 암모니아(질소) 농도에 따른 동일 기질에서의 혐기소화 가스 발생량을 비교한 그래프로서, 좌측은 중온혐기소화(38℃) 결과, 우측은 고온혐기소화(55℃) 결과를 나타낸 것임.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는 구체적인 사항들이 나타나 있는데 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐기물 가용화 시스템이 도시되어 있다. 유기성 폐기물 가용화 시스템은 기존의 또는 새로 설치된 폐기물 매립지의 바이오셀(1), 유기성 폐기물을 열가수분해하는 가용화 장치(20), 가용화 장치(20)의 생성물의 고체 성분과 액체 성분을 분리시키는 고액분리 장치(40), 고액분리 장치(40)로부터 배출된 액체 성분을 주로 포함하는 생성물로부터 질소함유 물질을 회수하여 질소 농도가 저감시키는 질소회수 반응기(60), 질소 농도가 저감된 생성물과 폐기물 매립지(1)의 침출수를 혼합시키는 혼합장치(80) 등을 포함한다.
“바이오셀”이란 슬러지 건조 고화물, 유기성 잔재물 등과 같은 유기성 폐기물을 매립장내 매립 후 수분 또는 공기의 강제 순환주입 등을 통해 신속히 분해 안정화 하고 바이오가스, 즉, 매립가스를 회수활용하며 침출수 수질을 저감하고 사후관리기간을 10년 이상 대폭 단축하는 폐기물 처리공법을 말한다. 바이오셀 기술에서 매립지를 제어하는 방법으로는, 예를 들어, 침출수 재순환, 영양물질, 완충제, 미생물, 공기 등을 매립지에 주입하는 등의 방법이 채택된다. 바이오셀에 관한 초기 연구는 수분공급을 위한 침출수 재순환과 영양물질 혼합 또는 공기 주입을 통한 폐기물의 조기 안정화 달성 방법에 관한 연구가 대부분을 차지한다. 국내에서는 사용종료 매립지 정비 사업이 시작되면서, 국외에서 연구된 일부 기술들이 바이오 리액터 형태로 도입되었다. <<<
바이오셀(1)에서는 매립된 폐기물 중 유기성 폐기물을 혐기소화시킴으로써 매립가스를 발생시킨다. 발생된 매립가스는 열병합 발전기(6) 등의 연료로 이용될 수 있다. 바이오셀(1)의 침출수의 일부는 재순환되며, 나머지 일부는 하폐수 처리장(4)에서 처리된다.
가용화 장치(20)는 고형 유기성 폐기물, 특히 폐기물 매립지에 매립이 금지된 하폐수 슬러지, 음식물 폐기물 등의 함수율 75%가 넘는 고형 유기성 폐기물(10)에 대하여 열가수분해 공정을 적용한다. 도 3에는 온도와 압력 간의 관계에서 열가수분해 공정이 이루어지는 영역을 나타내고 있다. 도 3에 도시된 그래프로부터 알 수 있듯이, 열가수분해 공정은 유기성 폐기물을 비증발 영역(액상 영역)에서 가열하여 분해하는 것으로서, 기화에너지가 소비되지 않는다는 이점이 있다.
도 4는 다양한 유기성 폐기물에 대하여 열가수분해 공정을 적용하였을 경우에 반응 온도에 따른 생성물의 탈수능력의 변화에 대하여 일반적으로 알려진 그래프이다. 도 4의 그래프에는, 유기성 폐기물에 대한 열가수분해 반응의 온도가 약 160℃ 이상이 되면 탈수능력이 향상됨을 알 수 있다. 탈수능력이 향상되면, 후술하는 고액분리 장치에서 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 5(a) 및 5(b)에는 국내 특정 도시의 하수 폐기물에 대하여 열가수분해 공정을 적용한 사례가 도시되어 있다. 도 4에서는 유기성 폐기물에 대한 열가수분해 반응의 온도가 약 160℃ 이상이 되면 탈수능력이 향상되는 것으로 나타나지만, 도 5(a)에서는 열가수분해 반응의 온도가 170℃까지는 오히려 농축슬러지(TS, Thickening Sludge)보다 탈수능력이 감소하며, 약 190℃에서 탈수능력이 향상되는 것으로 나타난다. 이는 열가수분해에 의하여 세포막이 파괴되면서 세포막 내부의 고점성 물질인 과세포질 중합물질(EPS, Extracellular Polymeric Substances)이 유출되어 점도가 증가하기 때문이라고 추정된다. 또한, 180℃부터 탈수능력이 개선되어 190℃ 이상부터 탈수능력이 크게 향상되는 것은, 유출된 EPS가 일종의 단백질로 구성된 물질로서 열가수분해 온도가 증가하면서 분해되어 점도가 감소되기 때문이라고 추정된다. 이러한 현상은 도 5(b)로부터 설명될 수 있다. 즉, 열가수분해 온도가 160℃까지는 단백질 성분의 양과 점도가 증가하지만, 180℃에서는 점도가 급격하게 감소하고 단백질의 양도 감소하기 시작하며, 220℃에서는 점도가 농축슬러지보다 작아지고 단백질의 양도 크게 감소한다.
열가수분해 공정은 250℃ 이하에서 이루어지는 것이 좋은데, 이 이상의 온도에서는 분해되었던 유기물이 다시 고리형 탄화수소와 같은 유기물을 형성하게 되는데, 고리형 유기물은 매립지 내부의 혐기소화 미생물에 의하여 분해되기 어렵기 때문이다 또한 열가수분해 공정의 반응온도가 증가할수록 질소의 농도가 증가하여 혐기소화 미생물에 저해를 주기 때문이다.
이상의 점을 고려할 때, 가용화 장치(20)에서 이루어지는 열가수분해 공정은, 160℃에서 250℃ 범위에서 이루어지는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는, 190℃에서 220℃ 범위에서 이루어지는 것이 좋다.
가용화 장치(20)에서 배출되는 생성물(30; 이하, '1차 가용화 생성물'이라 함)은 고액분리 장치(40)에서 고상 물질(42)과 액상 물질(50)로 분리된다. 1차 가용화 생성물(30)은 탈수능력이 향상되어 있기 때문에, 고액분리장치(40)에서의 고액분리 공정의 속도가 향상될 수 있다. 고상 물질(42)은 건조 장치(44)에 제공되어 고형연료(46)를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 제조된 고형연료(46)는 열병합 발전기(6)의 연료로 공급될 수 있다.
1차 가용화 생성물(30)의 액상 물질(50)은 질소회수 반응기(60)에 제공된다. 질소회수 반응기(60)는 암모니아성 질소 등과 같은 질소함유 물질(62)을 액상 물질(50)로부터 제거한다. 도 5(b)로부터 알 수 있듯이, 유기성 폐기물(10)이 열가수분해 공정을 거치면 농축슬러지에 비하여 단백질, 즉, 질소 성분을 함유한 물질의 양이 늘어난다. 예를 들어, 열가수분해가 220℃에서 이루어진 경우, 단백질의 양은 농축슬러지의 단백질의 양(약 0 ㎍/㎖) 보다 약 1,300 ㎍/㎖ 정도 증가하게 된다.
질소함유 물질 중에서 특히 암모니아성 질소는 혐기소화 미생물의 매립가스 생산 활동을 저해한다. 따라서, 질소회수 반응기(60)에서는 열가수분해 공정에서 생성된 1차 가용화 생성물로부터 질소함유 물질을 제거하여, 매립가스 생산 효율을 증가시킨다. 도 8에는 실험실에서 2주 정도 이루어진 실험에 기초한 그래프로서, 암모니아 농도에 따른 동일 기질에서의 혐기소화가스 발생량이 도시되어 있다. 좌측은 중온(38℃)에서의 혐기소화 가스 발생량을 나타내며, 우측은 고온(55℃)에서의 혐기소화 가스 발생량을 나타낸다. 두 온도에서 모두 암모니아성 질소의 농도가 높아질수록 저해 효과가 나타나는 것을 확인 할 수 있다. 가용화를 통해서 얻어지는 액체생성물의 암모니아 농도는 3000mg/L 전후 정도로서 질소회수를 통해서 암모니아 농도를 300mg/L 이하로 낮추기 때문에 암모니아성 질소의 저해 효과를 방지할 수 있다. 나아가, 침출수와 혼합하여 희석효과를 통해서 장기 연속운전에서도 암모니아가 축적되어 저해효과를 나타내는 것을 방지하고 있다.
질수회수 반응기(60)에서 제거된 질소함유 물질(62)은 열병합 발전기(6)로 제공되어, 질소산화물(NOx)의 배출량을 저감시키는데 이용하도록 할 수 있다.
질소 농도가 저감된 액상 물질(70)(이하, '2차 가용화 생성물'이라 함)은 바이오셀(1)로 투입된다. 바이오셀(1)로 투입되기 전에, 바이오셀(1)의 재순환된 침출수(3)와 혼합(80)될 수 있다.
바이오셀(1)은 지속적으로 가용화 생성물을 공급받음으로써, 계속 매립가스를 생산할 수 있으며, 안정화 속도가 향상될 수 있다.
열병합 발전기(6)로부터 배출되는 폐열(80, 82)은 가용화 장치(20)의 열가수분해 공정 및/또는 건조 장치(44)의 고형연료 제조공정에 제공될 수 있다. 이로써 유기성 폐기물 자원화 시스템의 전체 효율이 향상될 수 있다.
도 6에는 도 2에 도시된 유기성 폐기물 자원화 시스템의 변형예가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 시스템에서는 가용화 장치(20)에서 생성된 1차 가용화 생성물(30)이 고액분리장치(40)를 경유하지 않고 직접 질소회수 반응기(60)로 공급된다. 질소회수 반응기(60)는 1차 가용화 생성물로부터 질소함유 물질을 제거하여 질소 농도가 저감된 2차 가용화 생성물(70a)를 배출한다. 2차 가용화 생성물(70a)는 바이오셀(1a)로 제공된다.
이 경우, 바이오셀(1a)로 제공되는 2차 가용화 생성물(70a)는 도 2에 도시된 시스템의 2차 가용화 생성물(70)과 달리 고상 물질을 포함하고 있다. 이러한 고상 물질이 장기간 바이오셀 시설에 공급되는 경우, 노즐과 매립지 내부의 공극 등이 막히거나 하여 운전이 곤란해질 우려가 있다.
도 7에는 열가수분해 공정의 온도에 따른 1차 가용성 생성물의 고상 물질 입자 크기의 분포가 나타나 있다. 열가수분해 온도가 170℃일 경우에는 원시료인 탈수슬러지에 비해서는 작은 입도를 나타내지만, 농축슬러지(TS)에 비하여 크기가 큰 입자가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 열가수분해 온도가 200℃가 되면, 1차 가용성 생성물에 포함된 고상 물질의 입자 크기가 탈수 전인 농축슬러지와 비슷해지며, 250℃에서는 농축슬러지의 입자 크기보다 작아져 약 10㎛가 됨을 알 수 있다. 따라서 반응온도가 증가할수록 반응물의 평균입도도 작아지는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 실시예의 경우, 바이오셀(1a)의 시설의 조건을 고려하여, 가용화 장치(20)에서의 열가수분해 공정의 온도를 조정할 필요가 있다. 바람직하게는, 농축슬러지보다 입자의 직경이 작아지도록 200℃ 이상의 온도에서 열가수분해를 수행하는 것이 좋다. 다른 한편으로, 바이오셀(1a)의 시설은 가용화 장치(20)에서 생성되어 제공되는 가용화 생성물에 포함된 입자의 크기를 고려하여 설계되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가용화 장치(20)에서의 열가수분해 온도가 220℃인 경우, 바이오셀(1a)의 시설은 평균 약 20㎛, 최대 약 120㎛의 입자를 처리할 수 있도록 형성되는 것이 좋다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1, 1a: 바이오셀
2, 3: 침출수
4: 하수 처리장
5: 매립가스
6: 열병합 발전기
10: 유기성 폐기물
20: 가용화 장치
40: 고액분리장치
44: 건조장치
46: 고형연료
60: 질소회수 반응기
62: 질소함유 물질
80: 혼합기

Claims (16)

  1. 유기성 폐기물을 자원화하는 시스템으로서,
    제1 유기성 폐기물을 열가수분해 과정에 의하여 처리하여 가용화 생성물을 생성하는 가용화 장치;
    상기 가용화 장치에 의하여 생성된 1차 가용화 생성물의 적어도 일부에 포함된 암모니아성 질소를 포함하는 질소함유 물질을 회수하여 질소 농도가 저감된 2차 가용화 생성물을 배출하는 질소회수 반응기; 및,
    상기 2차 가용화 생성물과 제2 유기성 폐기물을 함께 처리하여 가스연료를 생산하기 위한 바이오셀을 포함하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이오셀은 폐기물 매립지에 설치되며, 상기 제2 유기성 폐기물은 폐기물 매립지 내에 매립된 유기성 폐기물인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가용화 장치에 의하여 생성된 1차 가용화 생성물을 고체상 물질과 액체상 물질로 분리하는 고액분리장치; 및 상기 고액분리장치에 의하여 분리된 1차 가용화 생성물의 고체상 물질을 건조시켜 고형연료로 전환시키는 건조 장치를 더 포함하며,
    상기 질소회수 반응기에서는 상기 1차 가용화 생성물로부터 분리된 액체상 물질에 포함된 질소함유 물질을 회수하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  4. 청구항 1 또는 2 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오셀에 의하여 생산된 가스연료를 이용하여 에너지를 생산하는 열병합 발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 바이오셀에 의하여 생산된 가스연료와 상기 건조 장치에 의하여 생산된 고형연료 중의 적어도 하나를 이용하여 에너지를 생산하는 열병합 발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 질소회수 반응기에 의하여 회수된 질소함유 물질 중 적어도 일부를 이용하여 상기 열병합 발전기로부터 배출되는 질소산화물을 제거하는
    것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 열병합 발전기로부터 회수된 폐열을 이용하여 상기 가용화 장치 및 상기 건조 장치 중의 적어도 하나의 장치에 에너지를 공급하는
    것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이오셀은 소정의 크기 이하의 입자를 포함하는 액체를 처리할 수 있도록 형성되며, 상기 가용화 장치에 의하여 생성된 상기 1차 가용화 생성물은 상기 소정의 크기 이하의 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 시스템.
  9. 유기성 폐기물을 자원화하는 방법으로서,
    (a) 제1 유기성 폐기물을 열가수분해 과정에 의하여 처리하여 1차 가용화 생성물을 생성하는 단계;
    (b) 상기 단계 (a)에서 생성된 상기 1차 가용화 생성물의 적어도 일부에 포함된 암모니아성 질소를 포함하는 질소함유 물질을 회수하여 질소 농도가 저감된 2차 가용화 생성물을 생성하는 단계; 및,
    (c) 상기 2차 가용화 생성물과 제2 유기성 폐기물을 함께 처리하여 가스연료를 생산하는 단계를 포함하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 유기성 폐기물은 폐기물 매립지 내에 매립된 유기성 폐기물인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    (d) 상기 단계(a)의 가용화 장치에 의하여 생성된 상기 1차 가용화 생성물을 고체상 물질과 액체상 물질로 분리하는 단계;
    (e) 상기 1차 가용화 생성물로부터 분리된 고체상 물질을 건조시켜 고형연료로 전환시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 단계 (b)에서는 상기 1차 가용화 생성물로부터 분리된 액체상 물질에 포함된 질소함유 물질을 회수하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  12. 청구항 9 내지 10 중의 어느 한 항에 있어서,
    (f1) 상기 가스연료를 이용하여 열병합 발전을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    (f2) 상기 가스연료와 상기 고형연료 중의 적어도 어느 하나를 이용하여 열병합 발전을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    (g) 상기 단계 (b)에서 회수된 질소함유 물질 중 적어도 일부를 이용하여 열병합 발전을 수행하며 배출되는 질소산화물을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 가스연료와 상기 고형연료 중의 적어도 어느 하나를 이용한 열병합 발전에서 회수된 폐열을 이용하여 상기 단계 (a)의 열가수분해 과정 및 상기 단계 (e)의 건조 과정 중의 적어도 하나의 과정에 에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 단계 (a)의 열가수분해 과정은 160℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 자원화 방법.
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JP2013511386A (ja) 2009-11-24 2013-04-04 株式会社北斗興業 水熱分解と資源再生の方法による廃棄物からエネルギーへの変換

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