KR101967655B1 - Solid state anaerobic digestion method and apparatus for low water content biomass - Google Patents

Solid state anaerobic digestion method and apparatus for low water content biomass Download PDF

Info

Publication number
KR101967655B1
KR101967655B1 KR1020180095872A KR20180095872A KR101967655B1 KR 101967655 B1 KR101967655 B1 KR 101967655B1 KR 1020180095872 A KR1020180095872 A KR 1020180095872A KR 20180095872 A KR20180095872 A KR 20180095872A KR 101967655 B1 KR101967655 B1 KR 101967655B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
anaerobic digestion
solid
liquid
reactor
mixture
Prior art date
Application number
KR1020180095872A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
장은석
한성국
박세용
호 김
Original Assignee
고등기술연구원연구조합
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고등기술연구원연구조합 filed Critical 고등기술연구원연구조합
Priority to KR1020180095872A priority Critical patent/KR101967655B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101967655B1 publication Critical patent/KR101967655B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2866Particular arrangements for anaerobic reactors
    • C02F3/2893Particular arrangements for anaerobic reactors with biogas recycling
    • C05F17/02
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/46Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse

Abstract

The present invention relates to a method for energizing a low water biomass having a TS content of 15% or more, and an apparatus thereof, and more particularly, to a solid state anaerobic digestion method, which solves problems of a long retention and stirring time, digestion liquid circuition impediment, accumulation of impediment factors such as ammonia and heavy metals, generated when a solid state anaerobic digestion technique is applied to a low water biomass. According to the present invention, in the production of biomethane and manure or a solid fuel using the solid state anaerobic digestion technique which is a process of energizing low water biomass having the high TS content, a problem of the solid state anaerobic digestion is overcome, and a stable continuous operation can be performed while maximizing advantages. Therefore, energy is maximally recovered through the solid state anaerobic digestion in terms of securing new regenerative energy and performing recycling from livestock excretions, and manure or solid fuel are produced through reduction and stabilization, thereby more smoothly treating waste and producing energy, and properly responding to the climatic change convention.

Description

저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 방법 및 장치{SOLID STATE ANAEROBIC DIGESTION METHOD AND APPARATUS FOR LOW WATER CONTENT BIOMASS}Technical Field [0001] The present invention relates to a solid-phase anaerobic digestion method and apparatus for low-function biomass,

본 발명은 TS 함량이 15% 이상 되는 저함수 바이오매스를 에너지화하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저함수 바이오매스에 고상혐기소화 기술 적용시 발생하는 긴 체류시간과 교반, 소화액 순환 저해, 암모니아 및 중금속과 같은 저해인자 축적의 문제점을 개선한 고상혐기소화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for energizing a low-function biomass having a TS content of 15% or more, and more particularly, to a method and an apparatus for energizing a low-function biomass having a TS content of 15% The present invention relates to a solid-phase anaerobic digestion method and apparatus for improving the problems of inhibiting circulation, accumulation of inhibitory factors such as ammonia and heavy metals.

일반적으로, 함수율이 높은 유기성폐기물은 처리비용 및 환경문제로 인해서 주로 매립 또는 해양투기로 처리되었다. 그러나 직매립 금지와 런던협약에 의거하여 해양투기 금지, 기후변화협약에 따른 이산화탄소의 저감을 위해서 지속적인 신재생에너지 자원 확보가 매우 중요한 문제로 대두되면서 새로운 바이오매스 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 가축분뇨와 같이 유기물의 함량은 높고 함수율이 상대적으로 낮은 저함수 바이오매스(TS 15% 이상)에 대한 에너지 전환기술 개발이 필요하다.Generally, organic wastes with a high water content have been treated mainly with landfill or marine dumping due to treatment costs and environmental problems. However, interest in new biomass energy is increasing as the continuous landfill ban, the prohibition of marine dumping in accordance with the London Convention, and the reduction of carbon dioxide in accordance with the Convention on Climate Change are becoming important issues for sustainable renewable energy resources. In particular, it is necessary to develop energy conversion technology for low-function biomass (TS 15% or more), which has a high organic matter content and relatively low water content like livestock manure.

현재 TS함량이 15% 이상 되는 대표적 저함수 바이오매스인 가축분뇨 자원화는 기본적으로 농지환원체계를 기반으로 가축분뇨 퇴·액비 이용이 주를 이루고 있어, 가축사육 밀집지역의 경우 농경지 양분요구량이 가축분뇨에서 유래하는 비료성분 발생량을 초과하는 경우 농업환경 오염의 우려가 있다. 또한 퇴·액비화 공정에서 발생하는 악취를 제어하는 것이 쉽지 않으며, 퇴·액비의 수요가 봄과 가을에 집중되는 것에 비해 생산은 1년 내내 지속적으로 생산되기 때문에 수요와 공급의 균형이 맞지 않아 퇴비보관 시설의 확보가 어려운 상황이다. 또한 안정적인 품질유지의 어려움과 수분조절제의 가격 폭등으로 인해 퇴·액비가 화학비료보다 고가로 판매되는 역전현상이 발생하여 퇴비의 판매부진이 나타나고 있다. 따라서 국가적 차원의 근본적인 대책이 필요하다. At present, livestock manure recycling, which is a typical low-function biomass with a TS content of 15% or more, is mainly based on livestock manure removal and livestock rearing based on the agricultural land reduction system. In the livestock farming area, If the amount of the fertilizer component originating from the plant is exceeded, there is a fear of contamination of the agricultural environment. In addition, it is not easy to control the odor generated in the reclamation and liquefaction process, and since demand for reclaiming and liquefaction is concentrated in spring and fall, production is continuously produced throughout the year, It is difficult to secure facilities. Also, due to the difficulty in maintaining stable quality and the price hike of the moisture control agent, composting sales are showing sluggishness due to the reversal phenomenon that the fertilizer / fertilizer is sold at a higher price than the chemical fertilizer. Therefore, fundamental measures at the national level are necessary.

국내 가축분뇨 바이오가스화 시설은 대부분은 습식혐기소화 시스템으로 TS 함량이 5% 이하인 돈분뇨를 주원료로 하고 있으며, 병합소화를 통해서 일부 TS 함량이 높은 바이오매스를 처리하고 있으나, 혼합비율로 인해서 처리량의 한계가 있다. 우분과 같이 TS 함량이 높은 가축분뇨는 대부분 퇴비화로 재활용되고 있으며, 에너지화를 위한 고상혐기소화 시스템은 국내에 상용화된 사례가 없다.Domestic livestock manure biogasification facilities are mainly wet anaerobic digestion system, which mainly uses pig manure with TS content of less than 5%. It treats biomass with high TS content through merging digestion, There is a limit. Most of the livestock manure with high TS content is recycled as compost, and the anaerobic digestion system for energy is not commercialized in Korea.

고상혐기소화는 기존 습식혐기소화 기술에 비해서 단위 용적당 더 많은 유기물을 처리할 수 있고 특별한 전처리 없이 바로 적용가능하며, 바이오메탄 생산효율도 높다. 그러나 이러한 우수한 장점에도 불구하고 초기 혐기소화 미생물의 접종과 안정적 운전에 도달하는 시간이 길고 체류시간이 약 3배 이상 소요되고, 또한 혐기소화 저해인자의 축적과 교반의 어려움으로 온도 유지와 미생물의 유기물 접촉, 불투과층에 의한 소화액 순환 저해 현상 등의 문제점이 존재한다. Solid-phase anaerobic digestion can treat more organic matter per unit volume than conventional wet anaerobic digestion technology, and can be applied immediately without special pretreatment, and biomethane production efficiency is high. However, in spite of these excellent merits, it takes a long time to reach the inoculation and stable operation of the initial anaerobic digestive microorganism, takes about 3 times longer stay time, and it is difficult to accumulate and stir the anaerobic digestion inhibitor, There is a problem that the contact and the impermeable layer inhibit circulation of the digestive juice.

한편, 대한민국등록특허 10-1769988는, 액상혐기소화조의 혐기소화액을 고상혐기소화조에 공급하며, 또한 고상혐기소화조에서 소화된 혐기소화액이 액상혐기소화조로 이동하는 방식을 채택하고 있다. 그러나, 액상혐기소화조에는, 고상혐기소화조에서 소화된 혐기소화액 이외에도 상부에 연결되는 액상유기성폐기물공급파이프를 통해 액상 유기성 폐기물을 공급받는다. 이것은 고상혐기소화조에서 소화된 혐기소화액의 공급만으로는 부족하기 때문이며, 이로부터 새로운 액상 유기성 폐기물을 계속 공급받아야만 하는 문제점이 있었다.On the other hand, Korean Patent No. 10-1769988 adopts a method in which an anaerobic digestion liquid of a liquid anaerobic digestion tank is supplied to a solid-phase anaerobic digestion tank and a digested anaerobic digestion liquid is transferred to a liquid anaerobic digestion tank. However, in addition to the anaerobic digestion liquid digested in the solid-phase anaerobic digestion tank, the liquid anaerobic digestion tank receives liquid organic waste through a liquid organic waste supply pipe connected to the upper part. This is because only the supply of digested anaerobic digestion liquid in the solid-phase anaerobic digestion tank is insufficient and there is a problem that new liquid organic waste must be supplied continuously.

KRKR 10-045341810-0453418 B1B1 KRKR 10-176998810-1769988 B1B1

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, TS함량이 높은 저함수 바이오매스를 에너지화 하는 공정인 고상혐기소화 기술을 이용하여 바이오메탄과 퇴비 또는 고형연료 생산함에 있어서, 고상혐기소화의 문제점을 극복하고, 장점을 극대화하면서 안정적으로 연속운전이 가능한 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for producing biomethane, compost or solid fuel using solid-phase anaerobic digestion technology, which is a process of energizing low-function biomass having high TS content, It is an object of the present invention to provide a solid-phase anaerobic digestion method and device for low-function biomass capable of overcoming problems and maximizing advantages and stably operating continuously.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치는, 유기성 폐기물(biomass)과 소화액을 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합조; 소화액에 대하여 혐기소화를 통해서 미생물 배양과 유기물 제거를 수행하는 습식혐기소화 반응기; 및 상기 혼합조에서 생성된 혼합물 및, 상기 습식혐기소화 반응기에서 미생물 배양 및 유기물 제거 처리된 소화액이 투입되어, 상기 혼합물과 상기 소화액을 혼합시킴으로써 혐기소화 반응을 수행하는 고상혐기소화 반응기를 포함하고, 상기 고상혐기소화 반응기는, 유기성폐기물과 소화액의 혼합물(이하 '혼합물'이라 한다)을 투입하는 투입구; 소화액이 투입되어 수직 하방으로 이동하는 소화액 투입관; 상기 소화액 투입관 전체에 걸쳐서 고르게 분포되어 설치된 다수의 분사노즐; 상기 소화액 투입관을 중심축으로 하여 회전하면서 상기 혼합물과 상기 분사노즐로부터 분사된 소화액을 하부로 이송하며, 상기 혼합물과 상기 분사된 소화액이 혼합되어 1차 혐기소화 반응이 일어나는 회전체; 및 상기 회전체에서 1차 혐기소화된 반응물을 교반시켜 2차 혐기소화 반응을 발생시키는 교반장치를 포함한다.To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a solid-phase anaerobic digestion apparatus for low-function biomass, comprising: a mixing tank for mixing an organic waste and a digestive juice to produce a mixture; A wet anaerobic digester reactor for performing microbial culture and organic matter removal through anaerobic digestion of digestive juice; And a solid anaerobic digestion reactor for performing anaerobic digestion reaction by mixing the mixture produced in the mixing tank and the digestion liquid into which the microbial culture and the organic matter removal treatment in the wet anaerobic digestion reactor are mixed, The solid-phase anaerobic digestion reactor includes an inlet for introducing a mixture of organic waste and digestive juice (hereinafter referred to as "mixture"); A digestive juice inlet pipe into which digestive juice is injected and moves vertically downward; A plurality of injection nozzles uniformly distributed over the entire length of the digestive liquid inlet tube; A rotating body which rotates about the digestive liquid inlet pipe and transfers the mixture and the extinguishing liquid injected from the injection nozzle to the lower part and mixes the mixture with the injected digestive juice to cause a primary anaerobic digestion reaction; And a stirring device for stirring the primary anaerobically digested reactant in the rotating body to generate a secondary anaerobic digestion reaction.

상기 고상혐기소화 반응기에서의 혐기소화 반응 진행중 배출되는 소화액은, 상기 습식혐기소화 반응기로 회수될 수 있다.The digestion liquid discharged during the anaerobic digestion reaction in the solid-phase anaerobic digestion reactor may be recovered in the wet anaerobic digestion reactor.

상기 고상혐기소화 반응기는, 상기 혼합물 및 상기 소화액이 하부로 이동하면서 혼합되어 혐기소화가 이루어지는 수직형 구조를 가질 수 있다.The solid-phase anaerobic digestion reactor may have a vertical structure in which the mixture and the digestive juice are mixed while moving down to anaerobic digestion.

상기 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치는, 상기 고상혐기소화 반응기에서 최종 배출되는 소화 잔재물에 대하여 고체와 액체를 분리시키는 고액분리기를 더 포함하고, 상기 고액분리기에서 분리된 액체는, 상기 습식혐기소화 반응기로 회수될 수 있다.Wherein the solid anaerobic digestion apparatus for the low-function biomass further comprises a solid-liquid separator for separating solids and liquid from digestion residues finally discharged from the solid-phase anaerobic digestion reactor, wherein the liquid separated from the solid- It can be recovered in the anaerobic digestion reactor.

저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치는, 고상혐기소화 반응기 및 습식혐기소화 반응기 각각에서 발생하는 바이오가스(biogas)를 저장하는 바이오가스 저장조를 더 포함할 수 있다.The solid-phase anaerobic digester for low-function biomass may further include a biogas reservoir for storing biogas generated in each of the solid-phase anaerobic digestion reactor and the wet anaerobic digestion reactor.

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 저함수 바이오매스의 혐기소화를 수행하는 고상혐기소화 반응기는, 유기성폐기물과 소화액의 혼합물(이하 '혼합물'이라 한다)을 투입하는 투입구; 소화액이 투입되어 수직 하방으로 이동하는 소화액 투입관; 상기 소화액 투입관 전체에 걸쳐서 고르게 분포되어 설치된 다수의 분사노즐; 상기 소화액 투입관을 중심축으로 하여 회전하면서 상기 혼합물과 상기 분사노즐로부터 분사된 소화액을 하부로 이송하며, 상기 혼합물과 상기 분사된 소화액이 혼합되어 1차 혐기소화 반응이 일어나는 회전체; 및 상기 회전체에서 1차 혐기소화된 반응물을 교반시켜 2차 혐기소화 반응을 발생시키는 교반장치를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solid-phase anaerobic digestion reactor for anaerobic digestion of low-function biomass, comprising: an inlet for introducing a mixture of organic waste and digestive juice (hereinafter referred to as "mixture"); A digestive juice inlet pipe into which digestive juice is injected and moves vertically downward; A plurality of injection nozzles uniformly distributed over the entire length of the digestive liquid inlet tube; A rotating body which rotates about the digestive liquid inlet pipe and transfers the mixture and the extinguishing liquid injected from the injection nozzle to the lower part and mixes the mixture with the injected digestive juice to cause a primary anaerobic digestion reaction; And a stirring device for stirring the primary anaerobically digested reactant in the rotating body to generate a secondary anaerobic digestion reaction.

상기 고상혐기소화 반응기는, 상기 회전체 주위에 설치된 이중벽 중, 메쉬(mesh) 망 형태의 내벽; 및 상기 이중벽의 내벽과 외벽의 사이 공간으로서, 상기 회전체를 통하여 이동하는 소화액을 수직 하방으로 이송하는 액체 분리관을 더 포함할 수 있다.Wherein the solid-phase anaerobic digestion reactor comprises an inner wall in the form of a mesh net, among the double walls installed around the rotary body; And a liquid separating pipe for vertically moving the extinguishing liquid moving through the rotating body as a space between the inner wall and the outer wall of the double wall.

상기 고상혐기소화 반응기는, 상기 액체 분리관의 하부에서 상기 액체 분리관과 연결되어, 상기 액체 분리관을 통하여 하부로 이동하던 소화액을 습식혐기소화 반응기로 이송하는 소화액 회수관을 더 포함할 수 있다.The solid-phase anaerobic digestion reactor may further include a digestive liquid recovery pipe connected to the liquid separation pipe at a lower portion of the liquid separation pipe and transferring the digested liquid moving down through the liquid separation pipe to the wet anaerobic digestion reactor .

상기 고상혐기소화 반응기는, 회전하면서, 고상혐기소화 반응기 하부 경사면에 떨어진 소화 잔재물이 하단의 배출구로 이동하도록 소화 잔재물에 움직임을 일으키는 이송장치를 더 포함할 수 있다.The solid-phase anaerobic digestion reactor may further include a transfer device for causing movement of the digested residue so that the digested residue left on the lower inclined surface of the solid-phase anaerobic digestion reactor moves to the outlet of the lower stage while rotating.

상기 고상혐기소화 반응기는, 고상혐기소화 반응기 하단에서 배출되는 소화 잔재물이 배출구에서 막히지 않게 하는 역할을 수행하는 브리지 브레이커(bridge breaker)를 더 포함할 수 있다.The solid-phase anaerobic digestion reactor may further include a bridge breaker for preventing digestion residue discharged from the lower end of the solid-phase anaerobic digestion reactor from being blocked at the exhaust port.

상기 고상혐기소화 반응기는, 배출구를 통해 나온 소화 잔재물을 고액분리기로 이송하는 역할을 수행하는 소화 잔재물 이송 펌프를 더 포함할 수 있다.The solid-phase anaerobic digestion reactor may further include a digested residue transfer pump for transferring the digested residue from the outlet to the solid-liquid separator.

본 발명에 의하면, TS함량이 높은 저함수 바이오매스를 에너지화 하는 공정인 고상혐기소화 기술을 이용하여 바이오메탄과 퇴비 또는 고형연료 생산함에 있어서, 고상혐기소화의 문제점을 극복하고, 장점을 극대화하면서 안정적으로 연속운전이 가능한 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, in the production of biomethane and compost or solid fuel using solid-phase anaerobic digestion technology, which is a process of energizing low-function biomass having a high TS content, it is possible to overcome the problems of solid-phase anaerobic digestion, There is an effect of providing a solid-phase anaerobic digestion method and apparatus for low-function biomass capable of stable continuous operation.

또한 고상혐기소화 반응기에서의 효과적인 소화반응을 통해 소화액을 충분히 습식혐기소화 반응기로 재공급하여, 습식혐기소화 반응기에 새로운 액상 유기성폐기물을 계속적으로 공급하지 않아도 충분한 액체가 공급되어 이로부터 배양된 소화액을 다시 고상혐기소화 반응기로 지속적으로 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, the digestion liquid is sufficiently re-supplied to the wet anaerobic digestion reactor through an effective digestion reaction in the solid-phase anaerobic digestion reactor, sufficient liquid is supplied without continuously supplying new liquid organic waste to the wet anaerobic digestion reactor, It is possible to continuously provide it to the solid-phase anaerobic digestion reactor.

또한 가축분뇨를 신재생에너지 확보와 재활용 측면에서 고상혐기소화를 통해서 최대한 에너지를 회수하고 감량화, 안정화를 통해서 퇴비 또는 고형연료를 생산함으로써, 폐기물처리와 에너지생산을 더욱 원활하게 할 뿐 아니라, 기후변화협약에도 적절하게 대응할 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, from the viewpoint of securing renewable energy and recycling of livestock manure, it is possible to recover the maximum energy through solid-phase anaerobic digestion and produce compost or solid fuel through reduction and stabilization, thereby further improving waste disposal and energy production, It is possible to appropriately deal with the convention.

도 1은 본 발명의 따른 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치의 구성 및 처리 프로세스를 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명의 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치의 일 구성요소인 고상혐기소화 반응기의 내부 구조를 나타낸 도면.
도 3은 고상혐기소화 반응기의 반응 영역을 구분하여 도시한 도면.
도 4는 고상혐기소화 반응기의 상부 회전체와 반응기 외벽의 연결부분을 확대하여 도시한 도면.
도 5는 고상혐기소화 반응기의 반응기 하부의 구조를 확대하여 도시한 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing the construction and treatment process of a solid-phase anaerobic digester for low-function biomass according to the present invention; FIG.
2 is a view showing the internal structure of a solid-phase anaerobic digestion reactor, which is one component of a solid-phase anaerobic digestion apparatus for low-function biomass of the present invention.
FIG. 3 is a view showing the reaction zone of the solid-phase anaerobic digestion reactor in a separated manner. FIG.
FIG. 4 is an enlarged view showing a connection portion between an upper rotating body and an outer wall of a reactor of a solid-phase anaerobic digestion reactor. FIG.
5 is an enlarged view of the structure of the lower portion of the reactor of the solid-phase anaerobic digestion reactor.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명의 따른 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치(100)의 구성 및 처리 프로세스를 도시한 블럭도이다.FIG. 1 is a block diagram showing the construction and treatment process of a solid-phase anaerobic digestion apparatus 100 for low-function biomass according to the present invention.

TS 함량이 15% 이상인 저함수 유기성 폐기물, 즉 바이오매스(biomass)는 소화액과 일정 비율로 혼합하는 혼합조(110)로 공급되어, 소화액에 의해 1차 미생물을 접종한다. 이렇게 소화액과 저함수 바이오매스가 혼합된 혼합물을 고상혐기소화 반응기(130)로 투입하여 회전체 위에서 소화액과 혼합되면서 혐기소화가 이루어지고, 한편으로 메쉬(mesh)를 통해서 분리된 소화액은 습식혐기소화 반응기(120)로 회수되어 혐기소화를 통해서 미생물 배양과 유기물 제거 과정을 거친다.Biomass, a low-moisture organic waste having a TS content of 15% or more, is supplied to a mixing tank (110) for mixing with a digestion liquid at a predetermined ratio, and the primary microorganism is inoculated by a digestive juice. The mixture of digested liquid and low-function biomass is introduced into the solid-phase anaerobic digestion reactor 130, and anaerobic digestion is performed while mixing with the digestive juice on the rotating body, while the digestive juice, which is separated through the mesh, And is recovered in the reactor 120 to undergo microbial culture and organic matter removal through anaerobic digestion.

이와 같이 습식혐기소화 반응기(120)에서 혐기소화를 통해서 미생물 배양과 유기물 제거 과정을 거친 최종 소화액은 다시 혼합조(110)와 고상혐기소화 반응기(130)로 공급되어 진다. 도 2를 참조하여 후술하게 되는 바와 같이, 고상혐기소화 반응기(130)에서의 효과적인 소화 반응에 의하여 충분한 소화액을 습식혐기소화 반응기(120)로 재공급할 수 있게 되어, 습식혐기소화 반응기(120)는 새로운 액상 유기성폐기물을 지속적으로 공급받지 않아도 지속적으로 소화액을 고상혐기소화 반응기(130)로 공급할 수 있다.The final digestive juice, which has undergone microbiological culture and organic matter removal through anaerobic digestion in the wet anaerobic digestion reactor 120, is supplied to the mixing vessel 110 and the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 again. As described later with reference to FIG. 2, a sufficient digestion liquid can be re-supplied to the wet anaerobic digestion reactor 120 by an effective digestion reaction in the solid-phase anaerobic digestion reactor 130, The digester can be continuously supplied to the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 without continuously supplying new liquid organic wastes.

고상혐기소화 반응기(130)에서 최종 배출되는 소화 잔재물은 고액분리기(140)를 통해서 고체와 액체가 분리되고, 이에 따라 회수되는 액체의 일부는 다시 습식혐기소화 반응기(120)로 보내지고 일부는 폐수처리장(400)으로 보내지고, 여기서 폐수 처리가 수행된다.The solid residue and the liquid are separated through the solid-liquid separator 140, and a part of the recovered liquid is sent back to the wet anaerobic digestion reactor 120, And sent to the treatment plant 400, where wastewater treatment is performed.

고액분리기(140)를 통해서 회수되는 소화 고형물은 퇴비화 또는 연료화 시설(300)을 통해서 최종 활용될 수 있다.The digested solids recovered through the solid-liquid separator (140) can be finally utilized through the composting or fueling facility (300).

고상혐기소화 반응기(130)와 습식혐기소화 반응기(120) 각각에서 발생하는 바이오가스(biogas)는 바이오가스 저장조(150)에 저장된 후, 저장된 바이오가스는 활용시설(200)에서 이용하게 된다.The biogas generated in each of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 and the wet anaerobic digester 120 is stored in the biogas storage tank 150, and the stored biogas is used in the utilization facility 200.

이하에서는 전술한 고상혐기소화 반응기(130)의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 will be described in detail.

도 2는 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치(100)의 일 구성요소인 고상혐기소화 반응기(130)의 내부 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing the internal structure of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130, which is a component of the solid-phase anaerobic digestion apparatus 100 for low-function biomass.

본 발명의 고상혐기소화 반응기(130)는, TS함량이 15% 이상 되는 바이오매스의 혐기소화에 적용되는 기존 고상혐기소화 기술의 문제점을 극복하기 위해서 수직형 반응기 형태를 적용하고, 바이오매스가 적층되지 않고 회전체(133) 상에 고르게 분포하도록 설계된 고상혐기소화 반응기(130)를 이용한다. 즉, 유기성폐기물(바이오매스)과 소화액이 위에서 투입되어 아래로 내려가면서 혐기소화 반응이 이루어지므로 '수직형' 반응기 형태를 취하게 된다.The solid-phase anaerobic digestion reactor (130) of the present invention employs a vertical reactor type to overcome the problems of conventional anaerobic digestion technology applied to anaerobic digestion of biomass having a TS content of 15% or more, The solid-phase anaerobic digestion reactor 130 designed to be evenly distributed on the rotating body 133 is used. That is, the organic waste (biomass) and the digestive juice are injected from the top, and the anaerobic digestion reaction is carried out downward, so that it takes the form of a 'vertical type' reactor.

TS함량이 15% 이상 되는 저함수 바이오매스의 고상혐기소화는 바이오매스가 고체 상태로 존재하기 때문에 혐기소화 미생물을 접종하여 활성화하는데 어려움이 있다. 본 발명에서는, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 저함수 바이오매스를 우선 혼합조(110)에서 소화액과 일정 비율로 혼합하여 투입한다.It is difficult to inactivate anaerobic digestion microorganisms by activating anaerobic digestion microorganisms because the biomass is present in a solid state in the solid phase anaerobic digestion of low function biomass with TS content of 15% or more. In the present invention, as described above with reference to FIG. 1, the low-function biomass is first mixed with the digestive juice at a certain ratio in the mixing tank 110 and then introduced.

고상혐기소화 반응기(130)는 수식형 반응기 내부에서 천천히 회전하는 회전체(133)의 중앙에, 유기성폐기물과 소화액의 혼합물(10)이 투입되고, 투입되면서 혼합물(10)이 적층되지 않도록 파쇄기(131)에 의해 파쇄하여 투입한다. 이러한 유기성폐기물 혼합물(10)은 회전하는 회전체(133) 상에서 서서히 하부로 미끄러져 내려오게 된다. 일 실시예로서, 회전체(133)는 완만하게 경사진 나선형 형태로 형성될 수 있으며, 소화액 투입관(132)을 축으로 하여 회전하면서, 투입된 혼합물(10)을 하부로 이송하게 된다.The solid-phase anaerobic digestion reactor (130) is configured such that a mixture (10) of organic waste and a digestive liquid is introduced into the center of a rotating body (133) that slowly rotates inside a mathematical reactor, and a crusher 131). This organic waste mixture 10 is slid downwardly on the rotating rotating body 133 gradually. In one embodiment, the rotating body 133 may be formed in a gently inclined spiral shape, and the charged mixture 10 may be transferred to the lower portion while being rotated around the digestive fluid inlet pipe 132.

또한 고상혐기소화 반응기(130) 중앙에 수직으로 설치된 소화액 투입관(132)에 소화액(11)이 투입되고, 투입된 소화액은, 소화액 투입관(132) 표면 전체에 걸쳐서 고르게 분포되어 다수개 설치된 분사노즐(132.3)을 통하여 회전체(133) 상의 유기성폐기물 혼합물(10)에 분사된다. 이것은 소화액의 유기물 접촉을 원활하게 하여 초기 혐기소화 미생물의 접종 문제를 극복하도록 한다. 즉, 소화액 투입관(132) 표면 전체에 걸쳐서 고르게 분포되어 다수개 설치된 분사노즐(132.3)을 통한 소화액의 분사는, 회전체(133) 상에서 서서히 하부로 미끄러져 내려오는 유기성 폐기물에 대하여, 고체 덩어리 상태로 존재하기 때문에 발생하는 미생물 접종과 미생물의 유기물 접촉, 교반, 불투과층 생성의 문제를 극복하여 고상혐기소화가 잘 될 수 있는 상태를 만들어 준다.The digestive liquid 11 is introduced into the digestive liquid inlet pipe 132 vertically installed in the center of the solid phase anaerobic digestion reactor 130 and the injected digestive liquid is uniformly distributed over the entire surface of the digestive liquid inlet pipe 132, (132.3) to the organic waste mixture (10) on the rotating body (133). This facilitates the contact of organic matter in the digestive juices and overcomes the problem of inoculation of the early anaerobic digestive microorganisms. That is, the spraying of the extinguishing liquid through the plurality of spray nozzles 132.3 uniformly distributed over the entire surface of the extinguishing liquid inlet pipe 132 causes the organic waste, which gradually slides downwardly on the rotating body 133, , It is possible to overcome the problem of microbial inoculation and microbial organic matter contact, agitation, and impermeable layer formation, thereby making the state of anaerobic digestion well.

혼합물(10)은, 회전체(133)의 경사와 회전력을 통해서 소화액과 혼합되고 미생물의 접종 및 접촉을 통해서 혐기소화가 잘 진행되도록 하며, 회전체(133)의 경사면을 따라서 고상 바이오매스 혼합물(10)은, 분사된 소화액과 천천히 혼합되면서 고상혐기소화 반응기(130) 하부로 이동하게 된다.The mixture 10 is mixed with the digestive juice through the tilting and rotating force of the rotating body 133 to allow the anaerobic digestion to proceed well through the inoculation and contact of the microorganisms and the solid phase biomass mixture 10 are moved slowly to the lower part of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 while mixing with the injected digestive juice.

소화액은 회전체(133) 상에서 고상 바이오매스와 혼합되어 회전체(133)를 타고 내려오면서, 2중벽 구조인 고상혐기소화 반응기(130) 내벽의 메쉬(mesh)망(134) 쪽으로 이동한다. 이러한 고상혐기소화 반응기(130) 내벽의 메쉬망(134)을 통해서 액체(소화액)는 빠져나가게 되고, 빠져나간 액체는 액체 분리관(135)을 통하여 수직 하방으로 이동한 후 소화액 회수관(136)을 통하여 습식혐기소화 반응기(120)로 이동하여 회수되고, 고상 바이오매스는 분사노즐(132.3)을 통하여 분사된 소화액과, 회전체(133) 상에서 지속적으로 접촉하여 미생물을 접종하고 혼합되면서 혐기소화가 진행된다. 즉, 고상혐기소화 반응기(130) 상부, 즉 회전체(133) 상에서의 1차 혐기소화 반응에서 생물학적 가용화, 산 발효 및 혐기소화가 이루어진다.The digestive juice is mixed with the solid phase biomass on the rotating body 133 and moves down toward the mesh network 134 on the inner wall of the solid phase anaerobic digestion reactor 130 having the double wall structure while descending the rotating body 133. The liquid (extinguishing liquid) exits through the mesh network 134 on the inner wall of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130. The liquid that has escaped moves vertically downward through the liquid separation pipe 135, And the solid biomass is continuously contacted with the digested liquid injected through the injection nozzle 132.3 on the rotating body 133 to inoculate the microorganisms and mix the anaerobic digestion It proceeds. That is, biological solubilization, acid fermentation, and anaerobic digestion are performed in the first anaerobic digestion reaction on the upper part of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130, that is, on the rotating body 133.

전술한 바와 같이, 회전체(133) 상에서 서서히 하부로 미끄러져 내려오는 유기성 폐기물에 대하여, 소화액 투입관(132) 표면 전체에 걸쳐서 고르게 분포되어 설치된 분사노즐(132.3)을 통한 소화액의 분사를 통해 혐기소화가 충분히 잘 진행되도록 하여, 또한 이로부터 배출되는 소화액도 많아지게 되고, 이러한 소화액이 고상혐기소화 반응기(130) 내벽의 메쉬망(134)을 통해서 습식혐기소화 반응기(120)로 회수되는 양을 많아지게 함으로써, 습식혐기소화 반응기(120)는 지속적으로 새로운 액상 유기성폐기물을 공급받지 않아도 지속적으로 소화액을 고상혐기소화 반응기(130)로 공급할 수 있게 된다.As described above, organic wastes slid downward gradually on the rotating body 133 are sprayed through the injection nozzle 132.3, which is uniformly distributed over the entire surface of the digestive liquid injection pipe 132, The amount of the digestion liquid that is discharged from the wet anaerobic digestion reactor 120 through the mesh network 134 on the inner wall of the solid phase anaerobic digestion reactor 130 The wet anaerobic digester reactor 120 can continuously supply the digester to the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 without continuously supplying new liquid organic wastes.

고상혐기소화 반응기(130) 하부에는 교반장치(137)와, 소화 잔재물을 고상혐기소화 반응기(130) 하단의 배출구로 이송 가능한 이송장치(138.1)가 존재한다.Below the solid-phase anaerobic digestion reactor 130, there is a stirring device 137 and a transfer device 138.1 capable of transferring the digested residue to the outlet of the lower end of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130.

고상혐기소화 반응기(130) 상부에서 1차 혐기소화된 소화물은 고상혐기소화 반응기(130) 하부로 내려와 최적의 체류시간을 보내면서 교반장치(137)에서의 기계적인 혼합을 통해서 메탄 발효를 통한 대부분의 바이오가스가 생성된다. 즉, 교반장치(137)에 의해서 혼합되면서 10일 정도의 짧은 체류시간 동안 본격적인 메탄 발효가 발생되어 바이오가스가 생산된다. 따라서 기존의 고상혐기소화의 문제점을 하나의 반응기(130)에서 극복이 가능하다. 고상혐기소화 반응기(130)에서 발생한 바이오가스는 고상혐기소화 반응기(130) 상부의 바이오가스 회수관(40)을 통해서 바이오가스 저장조(150)로 이동한다. The first anaerobically digested digestion material is transferred to the bottom of the solid-phase anaerobic digestion reactor (130) at the upper part of the solid-phase anaerobic digestion reactor (130), and the most part of methane fermentation is performed through mechanical mixing in the agitator Of biogas is produced. That is, by mixing with the stirring device 137, full-scale methane fermentation occurs during a short residence time of about 10 days to produce biogas. Therefore, it is possible to overcome the problems of conventional solid-phase anaerobic digestion in one reactor (130). The biogas generated in the solid phase anaerobic digestion reactor 130 is transferred to the biogas storage tank 150 through the biogas recovery pipe 40 at the upper part of the solid phase anaerobic digestion reactor 130.

또한 소화액 순환을 통해서 고상혐기소화의 반응온도를 유지할 수 있으며, 저해물질의 축적을 방지할 수 있다. 또한 소화액을 이용한 습식혐기소화를 통해서 소화액의 유기물 처리 및 혐기소화 미생물 배양과 저해인자 조절의 기능이 가능하다.In addition, it is possible to maintain the reaction temperature of the solid-phase anaerobic digestion through digestive juice circulation and prevent the accumulation of inhibitory substances. In addition, wet anaerobic digestion using digestive juices can be used to treat digestive organic matter, anaerobically digest microbes, and control inhibitory factors.

이송장치(138.1)는 회전하면서, 고상혐기소화 반응기(130) 하부 경사면에 떨어진 소화 잔재물이 하단의 배출구로 이동하도록 소화 잔재물에 움직임을 일으키고, 배출구에 설치된 브리지 브레이커(bridge breaker)(138.2)는 고상혐기소화 반응기(130)에서 배출되는 소화 잔재물이 배출구에서 막히지 않게 하는 역할을 수행하며, 소화 잔재물 이송펌프(30)는 배출구를 통해 나온 소화 잔재물을 고액분리기(140)로 이송하는 역할을 수행한다.The transfer device 138.1 rotates while moving the fire extinguishant so that the fire extinguishing residues that fall on the lower inclined surface of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 move to the outlet of the lower end, and the bridge breaker 138.2 installed at the exit port, The digested residue discharged from the anaerobic digestion reactor 130 is prevented from being clogged at the discharge port and the digested residue transfer pump 30 transfers the digested residue from the discharge port to the solid-liquid separator 140.

도 3은 고상혐기소화 반응기(130)의 반응 영역을 구분하여 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view showing the reaction zone of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 in a separated manner.

도 2를 참조하여 이미 상세히 설명한 고상혐기소화 반응기(130)는, 반응 영역을 기준으로 구분할 때, 크게 2부분으로 구분된다.The solid-phase anaerobic digestion reactor 130, which has already been described in detail with reference to FIG. 2, is roughly divided into two parts based on the reaction area.

도 3을 참조하면, 고상혐기소화 반응기(130) 상부는, 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이 반응기 내부 메쉬망(134)과 거의 밀착되어 있는 큰 회전체(133)로서 완만한 경사 및 회전력과 중심부인 소화액 투입관(132)에서 배출되는 소화액을 통해서 고상혐기소화 반응기(130)로 투입된 고상 혼합물이 교반과 접촉을 반복하면서 미생물의 접종과 1차 혐기소화가 이루어진다.Referring to FIG. 3, the upper portion of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 is a large rotating body 133 closely contacting the mesh network 134 in the reactor as described above with reference to FIG. 2, The solid mixture introduced into the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 through the digestion liquid discharged from the central digestion liquid inlet pipe 132 is repeatedly stirred and contacted with the microorganisms in the inoculation and primary anaerobic digestion.

고상혐기소화 반응기(130) 하부는 교반장치(137)와 이송장치(138.1, 도 2 참조)를 구비하며, 회전체(133)에서 충분하게 미생물의 접종을 통해서 생물학적 가용화 및 혐기소화(산발효, 메탄 발효) 반응이 이루어진 1차 반응물을 이용하여, 고상혐기소화 반응기(130) 하부에서 교반장치(137)에 의한 기계적인 교반과 함께 최적의 체류시간을 통해서 대부분의 바이오가스를 생산하는 2차 혐기소화가 이루어진다. The lower part of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 is provided with a stirring device 137 and a transfer device 138.1 (refer to FIG. 2). Biological solubilization and anaerobic digestion (acid fermentation, Methane fermentation) reaction is used to perform mechanical agitation by the agitation device 137 in the lower part of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 and the second anaerobic digestion Digestion is done.

도 4는 고상혐기소화 반응기(130)의 상부 회전체와 반응기 외벽의 연결부분을 확대하여 도시한 도면이다.4 is an enlarged view showing a connection portion between an upper rotating body of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 and an outer wall of the reactor.

상부의 회전체(133)와 메쉬망(134)은 도 4와 같이, 제1 차단부(132.1)를 가지고 있어서 고상 혼합물(10)은 회전체(133) 아래로 떨어지지 않도록 차단하고, 소화액만 메쉬망(134)을 통해서 배출되도록 되어 고액분리가 가능하다. 또한 소화액이 반응기 하부로 떨어지는 것을 차단하기 위해서 회전체(133) 아래쪽으로 떨어지는 소화액을 받아서 메쉬망(134)을 통해 배출될 수 있도록 제2 차단부(132.2)가 구비된다. 이러한 구조를 통해서 혐기소화의 대상인 고상 혼합물(10)은 회전체(133) 위에서 일정 체류시간 동안 머무르면서 소화액과 지속적인 혼합을 통해서 미생물의 접종과 접촉을 향상시켜 혐기소화의 효율을 높이는 한편, 소화액이 회수되지 않고 고상혐기소화 반응기(130) 하부의 2차 혐기소화 구역으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 4, the upper rotating body 133 and the mesh mesh 134 have a first blocking portion 132.1 to block the solid mixture 10 from falling down below the rotating body 133, And is discharged through the net 134, so that solid-liquid separation is possible. In addition, a second blocking portion 132.2 is provided so as to receive the extinguishing liquid falling downward from the rotating body 133 and to be discharged through the mesh net 134 in order to prevent the fire extinguishing liquid from falling down to the lower portion of the reactor. Through this structure, the solid mixture (10), which is a subject of anaerobic digestion, can stay in the rotating body (133) for a certain residence time and improve the efficiency of anaerobic digestion by improving microbial inoculation and contact through continuous mixing with digestive juice, And is prevented from flowing into the secondary anaerobic digestion zone in the lower part of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 without being affected.

도 5는 고상혐기소화 반응기(130)의 반응기 하부의 구조를 확대하여 도시한 도면으로서, 점선부를 확대하여 위에서 바라본 도면이다.FIG. 5 is an enlarged view of the structure of the lower portion of the reactor of the solid-phase anaerobic digestion reactor 130, with the dotted line portion being enlarged and viewed from above.

고상혐기소화가 완료된 소화 잔재물의 원활한 배출을 위한 장치로서 이송장치(138.1)는, 경사면에 떨어진 소화 잔재물이 하단의 배출구(139)로 이동하도록 소화 잔재물에 움직임을 일으켜, 고상혐기소화 반응기(130) 하단 배출구(139)로 경사면을 따라 이송하는 역할을 한다. 또한 회전방향 조절을 통해서 2차 혐기소화가 진행되는 고상혐기소화 반응기(130) 하부의 고상 혼합물을 혼합하는데에도 사용이 가능하다.The transfer device 138.1 is a device for smoothly discharging digested residues after completion of the solid-phase anaerobic digestion. The transfer device 138.1 causes movement of the digested residues so that the digested residues separated from the inclined surfaces move to the lower outlet 139, And the lower discharge port 139 along the inclined surface. Also, it can be used to mix the solid phase mixture under the solid-phase anaerobic digestion reactor 130 where the second anaerobic digestion proceeds through the rotation direction control.

10: 유기성폐기물(biomass)과 소화액의 혼합물
11: 소화액
20: 혼합물 투입관
30: 소화 잔재물 이송펌프
40: 바이오가스 회수관
100: 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치
110: 혼합조
120: 습식혐기소화 반응기
130: 고상혐기소화 반응기
131: 파쇄기
132: 소화액 투입관
132.1: 제1 차단부
132.2: 제2 차단부
132.3: 분사노즐
133: 회전체
134: 메쉬(mesh) 망
135: 액체 분리관
136: 소화액 회수관
137: 교반장치
138.1: 이송장치
138.2: 브리지 브레이커(bridg breaker)
139: 배출구
140: 고액분리기
150: 바이오가스(biogas) 자장조
200: 바이오가스 활용시설
300: 퇴비화 또는 고형연료화 시설
400: 폐수처리장
10: Mixture of organic waste (biomass) and digestive juice
11: Fire extinguisher
20: Mixture input tube
30: Extinguishing residue transfer pump
40: Biogas recovery pipe
100: Solid-phase anaerobic digester for low-function biomass
110: mixing tank
120: Wet anaerobic digestion reactor
130: Solid phase anaerobic digestion reactor
131: Crusher
132: Digestive fluid input tube
132.1:
132.2:
132.3: injection nozzle
133: rotating body
134: mesh network
135: liquid separation pipe
136: Digestive fluid collection tube
137: stirring device
138.1: Feeding device
138.2: bridg breaker
139: Outlet
140: Solid-liquid separator
150: biogas
200: Biogas utilization facility
300: Composting or solid fueling facility
400: Wastewater treatment plant

Claims (16)

저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치로서,
유기성 폐기물(biomass)과 소화액을 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합조;
소화액에 대하여 혐기소화를 통해서 미생물 배양과 유기물 제거를 수행하는 습식혐기소화 반응기; 및
상기 혼합조에서 생성된 혼합물 및, 상기 습식혐기소화 반응기에서 미생물 배양 및 유기물 제거 처리된 소화액이 투입되어, 상기 혼합물과 상기 소화액을 혼합시킴으로써 혐기소화 반응을 수행하는 고상혐기소화 반응기
를 포함하고,
상기 고상혐기소화 반응기는,
유기성폐기물과 소화액의 혼합물(이하 '혼합물'이라 한다)을 투입하는 투입구;
소화액이 투입되어 수직 하방으로 이동하는 소화액 투입관;
상기 소화액 투입관 전체에 걸쳐서 고르게 분포되어 설치된 다수의 분사노즐;
상기 소화액 투입관을 중심축으로 하여 회전하면서 상기 혼합물과 상기 분사노즐로부터 분사된 소화액을 하부로 이송하며, 상기 혼합물과 상기 분사된 소화액이 혼합되어 1차 혐기소화 반응이 일어나는 회전체; 및
상기 회전체에서 1차 혐기소화된 반응물을 교반시켜 2차 혐기소화 반응을 발생시키는 교반장치
를 포함하는,
저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치.
As a solid-phase anaerobic digester for low-function biomass,
A mixing tank for mixing the organic waste (biomass) and digestive liquid to produce a mixture;
A wet anaerobic digester reactor for performing microbial culture and organic matter removal through anaerobic digestion of digestive juice; And
A mixture produced in the mixing tank and a digestion liquid in which the microbial culture and the organic matter removal treatment are performed in the wet anaerobic digestion reactor are mixed and the anaerobic digestion reaction is performed by mixing the mixture with the digestion liquid,
Lt; / RTI >
Wherein the solid-phase anaerobic digestion reactor comprises:
An inlet for introducing a mixture of organic waste and digestive liquid (hereinafter referred to as "mixture");
A digestive juice inlet pipe into which digestive juice is injected and moves vertically downward;
A plurality of injection nozzles uniformly distributed over the entire length of the digestive liquid inlet tube;
A rotating body which rotates about the digestive liquid inlet pipe and transfers the mixture and the extinguishing liquid injected from the injection nozzle to the lower part and mixes the mixture with the injected digestive juice to cause a primary anaerobic digestion reaction; And
An agitator for generating a secondary anaerobic digestion reaction by agitating the primary anaerobically digested reactant in the rotating body,
/ RTI >
Solid - phase anaerobic digester for low - function biomass.
청구항 1에 있어서,
상기 고상혐기소화 반응기에서의 혐기소화 반응 진행중 배출되는 소화액은, 상기 습식혐기소화 반응기로 회수되는 것
을 특징으로 하는 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치.
The method according to claim 1,
The digestion liquid discharged during the anaerobic digestion reaction in the solid-phase anaerobic digestion reactor is recovered in the wet anaerobic digestion reactor
Characterized in that the anaerobic digester is a solid anaerobic digester for low-function biomass.
청구항 1에 있어서,
상기 고상혐기소화 반응기는,
상기 혼합물 및 상기 소화액이 하부로 이동하면서 혼합되어 혐기소화가 이루어지는 수직형 구조를 가지는 것
을 특징으로 하는 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the solid-phase anaerobic digestion reactor comprises:
Having a vertical structure in which the mixture and the digestive juice are mixed while moving downward and anaerobic digestion is carried out
Characterized in that the anaerobic digester is a solid anaerobic digester for low-function biomass.
청구항 1에 있어서,
상기 고상혐기소화 반응기에서 최종 배출되는 소화 잔재물에 대하여 고체와 액체를 분리시키는 고액분리기
를 더 포함하고,
상기 고액분리기에서 분리된 액체는, 상기 습식혐기소화 반응기로 회수되는 것
을 특징으로 하는 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치.
The method according to claim 1,
A solid-liquid separator for separating the solid and the liquid from the digested residue finally discharged from the solid-phase anaerobic digestion reactor
Further comprising:
The liquid separated in the solid-liquid separator is recovered in the wet anaerobic digestion reactor
Characterized in that the anaerobic digester is a solid anaerobic digester for low-function biomass.
청구항 1에 있어서,
고상혐기소화 반응기 및 습식혐기소화 반응기 각각에서 발생하는 바이오가스(biogas)를 저장하는 바이오가스 저장조
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저함수 바이오매스를 위한 고상혐기소화 장치.
The method according to claim 1,
A biogas storage tank for storing biogas generated in each of the solid-phase anaerobic digestion reactor and the wet anaerobic digestion reactor
Further comprising a second anaerobic digester for the low-function biomass.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 저함수 바이오매스의 혐기소화를 수행하는 고상혐기소화 반응기로서,
유기성폐기물과 소화액의 혼합물(이하 '혼합물'이라 한다)을 투입하는 투입구;
소화액이 투입되어 수직 하방으로 이동하는 소화액 투입관;
상기 소화액 투입관 전체에 걸쳐서 고르게 분포되어 설치된 다수의 분사노즐;
상기 소화액 투입관을 중심축으로 하여 회전하면서 상기 혼합물과 상기 분사노즐로부터 분사된 소화액을 하부로 이송하며, 상기 혼합물과 상기 분사된 소화액이 혼합되어 1차 혐기소화 반응이 일어나는 회전체; 및
상기 회전체에서 1차 혐기소화된 반응물을 교반시켜 2차 혐기소화 반응을 발생시키는 교반장치
를 포함하는 고상혐기소화 반응기.
A solid-phase anaerobic digestion reactor for anaerobic digestion of low-function biomass,
An inlet for introducing a mixture of organic waste and digestive liquid (hereinafter referred to as "mixture");
A digestive juice inlet pipe into which digestive juice is injected and moves vertically downward;
A plurality of injection nozzles uniformly distributed over the entire length of the digestive liquid inlet tube;
A rotating body which rotates about the digestive liquid inlet pipe and transfers the mixture and the extinguishing liquid injected from the injection nozzle to the lower part and mixes the mixture with the injected digestive juice to cause a primary anaerobic digestion reaction; And
An agitator for generating a secondary anaerobic digestion reaction by agitating the primary anaerobically digested reactant in the rotating body,
Wherein the solid-phase anaerobic digestion reactor is a solid-phase anaerobic digestion reactor.
청구항 11에 있어서,
상기 회전체 주위에 설치된 이중벽 중, 메쉬(mesh) 망 형태의 내벽; 및
상기 이중벽의 내벽과 외벽의 사이 공간으로서, 상기 회전체를 통하여 이동하는 소화액을 수직 하방으로 이송하는 액체 분리관
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상혐기소화 반응기.
The method of claim 11,
An inner wall in the form of a mesh net among the double walls installed around the rotating body; And
A liquid separating pipe for vertically moving the extinguishing liquid moving through the rotating body as a space between the inner wall and the outer wall of the double wall,
Further comprising a second anaerobic digestion reactor.
청구항 12에 있어서,
상기 액체 분리관의 하부에서 상기 액체 분리관과 연결되어, 상기 액체 분리관을 통하여 하부로 이동하던 소화액을 습식혐기소화 반응기로 이송하는 소화액 회수관
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상혐기소화 반응기.
The method of claim 12,
A liquid separation pipe connected to the liquid separation pipe at a lower portion of the liquid separation pipe, for transferring the digested liquid moving down through the liquid separation pipe to the wet anaerobic digestion reactor,
Further comprising a second anaerobic digestion reactor.
청구항 11에 있어서,
회전하면서, 고상혐기소화 반응기 하부 경사면에 떨어진 소화 잔재물이 하단의 배출구로 이동하도록 소화 잔재물에 움직임을 일으키는 이송장치
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상혐기소화 반응기.
The method of claim 11,
A conveying device for causing movement of the digested residue to move the digested residue left on the lower inclined surface of the solid-phase anaerobic digestion reactor to the lower outlet
Further comprising a second anaerobic digestion reactor.
청구항 11에 있어서,
고상혐기소화 반응기 하단에서 배출되는 소화 잔재물이 배출구에서 막히지 않게 하는 역할을 수행하는 브리지 브레이커(bridge breaker)
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상혐기소화 반응기.
The method of claim 11,
A bridge breaker that serves to prevent the digestion residue discharged from the bottom of the solid-phase anaerobic digestion reactor from clogging at the outlet,
Further comprising a second anaerobic digestion reactor.
청구항 11에 있어서,
배출구를 통해 나온 소화 잔재물을 고액분리기로 이송하는 역할을 수행하는 소화 잔재물 이송 펌프
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상혐기소화 반응기.
The method of claim 11,
A digester residue transfer pump that transfers the digestion residue from the outlet to the solid-liquid separator
Further comprising a second anaerobic digestion reactor.
KR1020180095872A 2018-08-17 2018-08-17 Solid state anaerobic digestion method and apparatus for low water content biomass KR101967655B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180095872A KR101967655B1 (en) 2018-08-17 2018-08-17 Solid state anaerobic digestion method and apparatus for low water content biomass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180095872A KR101967655B1 (en) 2018-08-17 2018-08-17 Solid state anaerobic digestion method and apparatus for low water content biomass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101967655B1 true KR101967655B1 (en) 2019-04-10

Family

ID=66163955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180095872A KR101967655B1 (en) 2018-08-17 2018-08-17 Solid state anaerobic digestion method and apparatus for low water content biomass

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101967655B1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003024912A (en) * 2001-07-19 2003-01-28 Takuma Co Ltd Anaerobic fermentation method and system
KR100453418B1 (en) 2001-12-20 2004-10-20 김고정 Disposal device for livestock waste
KR101257911B1 (en) * 2011-11-14 2013-04-24 한경대학교 산학협력단 Biogas production system for the integrated organic waste
KR101276758B1 (en) * 2012-06-14 2013-06-20 서울과학기술대학교 산학협력단 Continuous aerobic and anaerobic dry fermentation system and method
KR101626752B1 (en) * 2014-07-29 2016-06-02 태양그린 주식회사 Recycling System for anaerobic digestive fluid
KR101631835B1 (en) * 2015-06-11 2016-06-20 충남대학교산학협력단 apparatus
KR101769988B1 (en) 2016-05-20 2017-08-22 한경대학교 산학협력단 Anaerobic digester of solid and liquid organic waste

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003024912A (en) * 2001-07-19 2003-01-28 Takuma Co Ltd Anaerobic fermentation method and system
KR100453418B1 (en) 2001-12-20 2004-10-20 김고정 Disposal device for livestock waste
KR101257911B1 (en) * 2011-11-14 2013-04-24 한경대학교 산학협력단 Biogas production system for the integrated organic waste
KR101276758B1 (en) * 2012-06-14 2013-06-20 서울과학기술대학교 산학협력단 Continuous aerobic and anaerobic dry fermentation system and method
KR101626752B1 (en) * 2014-07-29 2016-06-02 태양그린 주식회사 Recycling System for anaerobic digestive fluid
KR101631835B1 (en) * 2015-06-11 2016-06-20 충남대학교산학협력단 apparatus
KR101769988B1 (en) 2016-05-20 2017-08-22 한경대학교 산학협력단 Anaerobic digester of solid and liquid organic waste

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101381674B (en) Vertical non-stirred organic waste dry-type anaerobic digestion processing equipment and method
CN101337838B (en) Combined anaerobic fermentation process for organic solid wastes
Karim et al. Anaerobic digestion of animal waste: Waste strength versus impact of mixing
Joo et al. Sustainable approaches for minimizing biosolids production and maximizing reuse options in sludge management: A review
CN104355707A (en) Dry and wet combined digestion treatment method for livestock manure and straw
EP2521768A2 (en) Combined dry and wet dual phase anaerobic process for biogas production
CN101935139A (en) Method for producing mash gas from municipal sludge through dry method anaerobic fermentation
CN107628736A (en) A kind of livestock and poultry farm integration treatment for cow manure method
CN102352380A (en) Food residue and sludge mixing anaerobic treatment method and system
CN101987796A (en) Two-stage dry anaerobic fermentation process of Chinese medicine residue
CN105713928A (en) Kitchen waste treating technology
CN111808727A (en) Horizontal plug-flow anaerobic reactor and treatment method for kitchen waste materials
KR102218612B1 (en) Apparatus and method for recovery high efficiency energy to low water content biomass
CN114058482A (en) Anaerobic digestion system for improving biogas production efficiency
KR101363477B1 (en) Innovation anaerobic sequencing batch reactor developed the conventional anaerobic digestion technology
CN102154372B (en) Method for producing methane by means of fermentation with jet mixing technology
CN102020404A (en) Method for improving fermentation capability of slurry dry process
CN211847929U (en) Straw and high ammonia nitrogen material combined dry anaerobic fermentation system
KR101967655B1 (en) Solid state anaerobic digestion method and apparatus for low water content biomass
KR20100013803A (en) Apparatus and method for anaerobic composting of high solid organic waste collected by pneumatic collection system
KR101126125B1 (en) Sludge and Organic Matter Treatment Plant Having Two-Phase Digester
Wang et al. Accelerated hydrolysis and acidification of municipal solid waste (MSW) in a flushing anaerobic bio‐reactor using treated leachate recirculation
KR101690721B1 (en) Dry anaerobic digestion tank
CN113430101A (en) Efficient cooperative resource utilization method for livestock and poultry manure and silage straws
CN210048633U (en) Energy-saving and environment-friendly fecal sewage treatment device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant