KR102113597B1 - 질소 및 인을 포함한 유효자원 회수 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

질소 및 인을 포함한 유효자원 회수 장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 유기성 폐기물에 포함된 자원을 회수하는 장치에 있어서, 혐기성 소화를 수행하여 상기 유기성 폐기물을 소화폐액과 가스로 분해하는 혐기성 소화조와 상기 소화폐액을 고체성분과 액체성분으로 분리하는 제1 고액분리조와 상기 제1 고액분리조에서 분리된 고체성분 중 기 설정된 성분을 용출하는 용출조와 상기 용출조를 거쳐 용출된 성분과 잔류하는 고체성분을 분리하는 제2 고액분리조와 상기 제2 고액분리조에서 분리된 성분으로부터 기 설정된 성분을 석출하는 회수조와 상기 제1 고액분리조에서 분리된 액체성분에 기 설정된 양의 공기를 주입하여 암모늄 이온 일부를 암모니아로 탈기(脫氣)시키고 상기 액체성분 내 잔류하는 기 설정된 성분을 고형물로 생성하는 호기조와 상기 호기조에서 탈기된 암모니아로부터 질소 성분을 회수하는 질소 회수조 및 상기 호기조에서 생성된 고형물과 액체성분을 분리하는 제3 고액분리조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치를 제공한다.

Description

질소 및 인을 포함한 유효자원 회수 장치 및 방법{Apparatus and Method for Recovering Available Resources Including Nitrogen and Phosphorus}

본 발명은 유기성 폐기물 내에서 질소와 인 등을 포함한 유효 자원을 회수하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

혐기성 소화 기술은 가축분뇨, 음식물류 폐기물 또는 하수찌꺼기와 같은 유기성 폐기물을 감량화하는 대표적인 기술로, 가축분뇨 공공처리시설, 음식물 자원화 시설 또는 하수처리시설 등에 적용되고 있다. 혐기성 소화 기술은 유기성 폐기물의 감량화뿐만 아니라 부산물로 메탄 함량 60%, 이산화탄소 40%의 바이오가스를 회수할 수 있다. 혐기성 소화를 거쳐 발생하는 소화폐액에는 대부분 하수처리시설로 이송되어 연계처리되고 있으나, 고농도의 질소와 인을 함유하고 있어 수처리 공정에 부담을 가중시키고 있다.

특히, 가축분뇨의 경우, 우유를 생산하기 위하여 젖소를 사육하는 축산농가에서는 우유생산량을 증가시키기 위하여 우유의 주 성분인 칼슘(CaHCO₃)을 사료와 함께 공급한다. 이러한 이유로 젖소가축분뇨는 약 10,000~12,000mg/L의 높은 알카리도와, 높은 칼슘이온(Ca²⁺)농도를 갖는다. 또한, 양계농장에서는 계란의 생산량과 품질을 향상시키기 위하여 칼슘을 공급하는데, 일반적으로 1개의 계란을 생산하기 위해서는 4g의 칼슘을 사료와 함께 공급한다. 사료와 함께 공급되는 칼슘 중 2g, 즉, 50%만이 섭취되어 계란생산에 사용되고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로, 미 이용된 칼슘과 다량의 탄산(HCO₃ ^2-)이온이 양계분뇨(계분)와 함께 배출된다.

국내 젖소농가의 경우 일반적으로 톱밥우사를 사용하기 때문에 젖소분뇨의 발생이 매우 적지만, 미국의 경우에는 스크래퍼 우사를 사용하기 때문에 다량의 젖소분뇨가 발생한다. 미국의 경우 젖소분뇨를 혐기성소화조로 유입시켜 바이오가스를 생산하고, 유출수는 1차 고액분리를 통하여 섬유질을 제거하여 축사의 깔개로 재활용하고, 2차 고액분리를 통하여 얻어진 고형물은 퇴비원료로 사용한다. 혐기성소화조를 이용하여 가축분뇨를 처리할 경우, 탄소(C)는 메탄(CH₄)으로 회수가 되지만, 질소 및 인은 전량 배출된다. 미국에서는 이처럼 배출된 분뇨를 농지에 주입하여 옥수수 및 콩과 같은 사료작물을 생산하는데 사용하고 있다. 질소 및 인이 오랜 기간 동안 지속적으로 농지로 주입될 경우, 미 이용된 질소가 지하로 이동하여 지하수 오염을 발생시키거나, 토양에 흡착되어 있던 인이 강우시 우수와 함께 유출되어 강 및 호수를 오염시키는 결과를 초래하는 것으로 알려져 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 유기성 폐기물 내 잔류하는 질소와 인을 제거하여 회수하는 정화처리과정을 거친 후 유기성 폐기물을 방류하곤 했다. 질소의 경우라면 탈질과정을 거치며 거의 대부분이 회수될 수 있었으나, 인의 경우는 회수가 용이하지 않았다. 가축분뇨에 존재하는 인은 유기물과 결합되어 있거나 다양한 이온과 화학적으로 결합되며 80% 이상이 고형물 상태로 존재한다. 특히, 용존성 인은 칼슘이온과 쉽게 결합하는데, 젖소 및 양계 분뇨의 경우 칼슘이온이 다량으로 함유되어 있기 때문에, 용존상태로 존재하는 인이 상당히 낮은 수준이다. 이러한 이유로 인해, 정화처리과정에서 유기성 폐기물 내 고형물이 제거되며 상당량의 인이 이와 함께 제거되기 때문에, 종래의 방법으로는 인의 회수가 상당히 곤란한 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시예는, 적절한 전처리와 부산물의 효과적인 이용으로 유기성 폐기물 내 질소 및 인을 포함하는 유효자원을 경제적으로 회수할 수 있는 유효자원 회수장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 유기성 폐기물에 포함된 자원을 회수하는 장치에 있어서, 혐기성 소화를 수행하여 상기 유기성 폐기물을 소화폐액과 가스로 분해하는 혐기성 소화조와 상기 소화폐액을 고체성분과 액체성분으로 분리하는 제1 고액분리조와 상기 제1 고액분리조에서 분리된 고체성분 중 기 설정된 성분을 용출하는 용출조와 상기 용출조를 거쳐 용출된 성분과 잔류하는 고체성분을 분리하는 제2 고액분리조와 상기 제2 고액분리조에서 분리된 성분으로부터 기 설정된 성분을 석출하는 회수조와 상기 제1 고액분리조에서 분리된 액체성분에 기 설정된 양의 공기를 주입하여 암모늄 이온 일부를 암모니아로 탈기(脫氣)시키고 상기 액체성분 내 잔류하는 기 설정된 성분을 고형물로 생성하는 호기조와 상기 호기조에서 탈기된 암모니아로부터 질소 성분을 회수하는 질소 회수조 및 상기 호기조에서 생성된 고형물과 액체성분을 분리하는 제3 고액분리조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제3 고액분리조는 분리한 고형물을 상기 제1 고액분리조로 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 질소 회수조는 기 설정된 환경을 제공하여 상기 호기조에서 탈기된 암모니아를 액상상태로 회수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 질소 회수조는 이산화탄소를 공급받아 상기 호기조에서 탈기된 암모니아를 고상의 조성물로 회수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 유기성 폐기물에 포함된 자원을 회수하는 방법에 있어서, 혐기성 소화를 수행하여 상기 유기성 폐기물을 소화폐액과 가스로 분해하는 분해과정과 상기 소화폐액을 고체성분과 액체성분으로 분리하는 제1 고액분리과정과 상기 제1 고액분리과정에서 분리된 고체성분 중 기 설정된 성분을 용출하는 용출과정과 상기 용출과정에서 용출된 성분과 잔류하는 고체성분을 분리하는 제2 고액분리과정과 상기 제2 고액분리과정에서 분리된 성분으로부터 기 설정된 성분을 석출하는 석출과정과 상기 제1 고액분리과정에서 분리된 액체성분에 기 설정된 양의 공기를 주입하여 암모늄 이온 일부를 암모니아로 탈기(脫氣)시키고 상기 액체성분 내 잔류하는 기 설정된 성분을 고형물로 생성하는 탈기과정과 상기 탈기과정에서 탈기된 암모니아로부터 질소 성분을 회수하는 회수과정 및 상기 탈기과정을 거치며 생성된 고형물과 액체성분을 분리하는 제3 고액분리과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제3 고액분리과정에서 분리된 고형물은 상기 제1 고액분리과정에 의해 다시 고체성분과 액체성분으로 분리되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 회수과정은 기 설정된 환경을 제공하여 상기 탈기과정에서 탈기된 암모니아를 액상상태로 회수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 회수과정은 이산화탄소를 공급받아 상기 탈기과정에서 탈기된 암모니아를 액상상태로 회수하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 적절한 전처리와 부산물의 효과적인 이용으로 약품의 사용을 최소화하면서도 유기성 폐기물로부터 질소 및 인을 포함한 다양한 유효자원을 효율적으로 회수할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유효자원 회수장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 암모니아의 pH 및 온도에 따른 암모니아 성상의 변화를 도시한 그래프이다.
도 3은 pH와 각 pH를 만들기 위해 필요한 약품소모량과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유효자원 회수장치를 거친 유기성 폐기물과 그렇지 않은 유기성 폐기물의 고형물 침전도 차이를 도시한 도면이다.
도 5는 압력과 온도에 따른 질소의 상태 변화를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유효자원 회수 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질소 회수장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 질소 회수장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 질소 회수장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유효자원 회수장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유효자원 회수장치(100)는 혐기성 소화조(110), 분리장치(120), 제1 고액 분리조(130), 인 용출조(140), 제2 고액 분리조(150), 인 회수조(160), 호기조(170), 제3 고액 분리조(180) 및 질소 회수장치(190)를 포함한다.

혐기성 소화조(110)는 혐기성 소화를 수행하여 유기성 폐기물을 소화폐액과 바이오 가스로 분해한다. 혐기성 소화조(110)는 가축분뇨, 음식물류 폐기물 또는 하수찌꺼기 등의 유기성 폐기물을 유입받아 혐기성 소화를 수행한다. 혐기성 소화조(110)는 산소가 존재하지 않는, 혐기 조건하에서 혐기성 미생물을 이용하여 유기성 폐기물을 소화폐액과 바이오 가스로 분해한다. 바이오 가스에는 메탄(CH₄)이 약 60~70%, 이산화탄소(CO₂)가 약 30~40% 정도 포함되어 있으며, 미량의 황화수소(H₂S)와 실록산(R₂SiO) 등의 물질들이 포함되어 있다.

혐기성 소화조(110)의 혐기성 소화에 의해 발생한 소화폐액은 제1 고액 분리조(130)로 전달되고, 바이오 가스는 분리장치(120)로 전달된다.

혐기성 소화조(110)로 유기성 폐기물이 유입되기 전에, 유기성 폐기물에 대해 전처리과정이 수행될 수 있다. 전처리 과정은 유기성 폐기물이 혐기성 소화조(110)로 유입된 후 혐기성 소화조(110)의 동작에 문제를 일으키지 않도록 하기 위해 수행되며, 예를 들어, 유기성 폐기물 내 혐기성 소화조(110)을 파손시킬 우려가 있는 이물질 등의 제거과정 등이 포함될 수 있다.

분리장치(120)는 혐기성 소화조(110)에서 생성된 바이오 가스를 유입받아, 바이오 가스 내 포함된 각 성분별로 분리하여 배출한다. 전술한 대로, 바이오 가스의 대부분은 메탄과 이산화탄소로 구성되어 있다. 분리장치(120)는 바이오 가스를 유입받아 메탄과 이산화탄소를 분리하여 배출한다. 나아가, 분리장치(120)는 바이오 가스 내 포함된 미량의 성분들도 추가적으로 분리할 수 있다.

분리장치(120)가 메탄과 이산화탄소를 분리하는 방법 중 하나가 양 기체의 용해도 차이를 이용하는 방법이다. 분리장치(120)는 내부에 용해수(예를 들어, 물)를 포함하며, 혐기성 소화조(110)에서 생성된 바이오 가스를 주입받아 용해수와 해당 가스를 혼합한다. 이때, 용해수가 물일 경우, 이산화탄소의 용해도가 동일한 온도에서 메탄의 용해도보다 약 85배 가량 높다. 즉, 메탄과 이산화탄소가 주 성분을 구성하는 바이오 가스가 분리장치(120) 내로 주입될 경우, 이산화탄소의 대부분은 용해수에 용해되며, 메탄의 대부분은 용해수에 용해되지 않고 기체상태를 유지한다.

분리장치(120)는 이러한 용해수에 대한 기체의 용해도 차이를 이용하여 바이오 가스 내 메탄을 분리해낼 수 있다. 분리장치(120)는 별도의 약품이나 공정을 거치지 않고 단지 주입된 바이오 가스를 용해수와 혼합하는 것만으로도 특정 기체(메탄)를 바이오 가스 내에서 분리할 수 있는 장점을 갖는다. 분리장치(120)는 기체 상태의 메탄을 분리하며, 별도의 탈기과정을 거치며 용해수에 용해된 이산화탄소를 기체상태로 분리한다. 분리장치(120)는 분리한 이산화탄소를 인 용출조(140)로 전달한다.

제1 고액 분리조(130)는 혐기성 소화조(110)에 의해 분해된 유기성 폐기물의 소화폐액을 받아 고체성분과 액체성분으로 분리한다. 유기성 폐기물의 소화폐액 내에는 다량의 고형물 및 질소/인이 존재하게 된다. 일반적으로 가축분뇨에 함유되어 있는 질소는 액상으로 존재하고, 인은 고상(固相)으로 존재한다. 유기성 폐기물이 혐기성소화조를 거치며 액상화가 진행되어, 용존상태의 질소가 증가하게 된다. 반면, 인의 경우에도 고상의 인이 용존상태의 인으로 전환되지만, 물 속에 존재하는 다양한 양이온과 반응하여 화학적 결합을 거치며 고형 상태로 전환되기 때문에, 용존상태의 인의 농도는 크게 증가하지 않는다. 제1 고액 분리조(130)는 고체성분과 액체성분을 분리하여, 고체성분은 인 용출조(140)로, 액체성분은 호기조(170)로 전달한다. 제1 고액 분리조(130)는 필터 프레스, 원심 탈수기, 밸트 프레스 또는 용존 공기부상 등 다양한 방법을 이용할 수 있다.

인 용출조(140)는 기 설정된 환경을 제공하여 제1 고액 분리조(130)에서 분리된 고체성분 중 기 설정된 성분을 용출한다.

인 용출조(140)는 제1 고액 분리조(130)에서 분리된 고체성분 중 인을 용출한다. 고상의 인이 효과적으로 용출되기 위해서는 낮은 pH 환경(주로 2~3의 pH)이 제공되어야 한다. 이때, 중성환경의 pH에서 2~3의 pH까지 pH를 낮추기 위해서는 상당히 많은 양의 약품(산)이 투입되어야 하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해소하고자, 분리장치(120)에서 분리된 이산화탄소가 인 용출조(140)로 유입된다. 일반적으로 분리장치(120)로부터 98% 가량의 고농도의 이산화탄소가 회수된다. 이러한 고농도의 이산화탄소가 인 용출조(140)로 유입되며 인 용출조(140)의 pH는 대략 4.0까지 저하된다. 이에 따라, 인 용출조(140)내 pH는 4.0에서부터 2.0~3.0까지만 저하되면 되어, pH 저하에 사용될 약품량이 상당히 감소할 수 있다. 이는 다음의 도 3에 도시된 그래프에서 확인할 수 있다.

도 3은 pH와 각 pH를 만들기 위해 필요한 약품소모량과의 관계를 도시한 그래프이다.

도 3을 참조하면, pH가 4.0에서 1.0 내지 3.0까지 감소하는데 사용되는 약품의 소모량은 크지 않으나, pH가 7.0에서 4.0까지 감소하는데 있어서는 상당히 많은 양의 약품이 소모되어야 함을 확인할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 인 용출조(140)는 1차적으로 고액분리되어 액체성분이 포함되지 않은 고체성분만이 유입된다. 액체성분 내에는 알칼리도가 상당히 높은 액상물들이 존재하게 되어, 액체성분이 포함되어 있을 경우 pH를 저하시키는데 보다 많은 약품이 소모되어야 한다. 인 용출조(140)로는 고체성분만이 유입됨에 따라, pH를 낮추는데 소모되는 약품량이 추가적으로 감소한다.

나아가, 혐기성 소화조로부터 유출된 소화폐액 내의 고형물 농도는 5% 내외인데 반해, 고액분리를 거쳐 인 용출조(140)로 유입되는 고형물의 농도는 약 16.5% 이상으로 고액분리를 거치지 않은 소화폐액보다 약 3배 이상이 높다. 이에 따라, 인 용출조(140)가 기 설정된 환경을 갖기 위해 pH가 저하되어야 할 부피량이 30%이상 감소하게 되어, pH를 낮추는데 소모되는 약품량도 30%가량 상대적으로 감소하며, 인 용출조(140)의 부피도 종래에 비해 30%정도 감소되어도 충분히 소화폐액을 처리할 수 있게 된다. 인 용출조(140)에서는 고농도의 고체성분으로부터 인 성분이 용출되기 때문에, 용출된 인의 농도는 약 5,000 내지 6,000mg/L로 일반적인 경우보다 약 16.7 내지 20배 가량 높다.

전술한 특징으로 인해, 인 용출조(140)가 기 설정된 환경을 갖도록 함에 있어 약품소모량을 종래에 비해 98.2%까지 절감할 수 있다.

제2 고액 분리조(150)는 인 용출조(140)를 거쳐 용출된 성분과 잔류하는 고형물을 분리한다. 인 용출조(140)를 거치며 대부분의 인 성분이 용출되기 때문에, 제2 고액 분리조(150)에서는 별도의 추가구성없이 단순 침전으로도 고형물과 액체성분의 분리가 가능해진다. 침전된 고형물은 인 용출조(140)를 거치며 산성 환경에 의해 세포가 파괴된 상태이므로, 혐기성 소화조(110)로 전달되어 메탄 생산에 이용된다.

인 회수조(160)인 회수조(160)는 제2 고액 분리조(150)에서 분리된 액체성분을 유입받아, 액체성분 중 기 설정된 성분을 석출한다.

인 회수조(160)는 제2 고액 분리조(150)를 거친 액체성분 내에서 인을 회수한다. 인 용출조(140)에서 용출되어 제2 고액 분리조(150)를 거친 액체성분 내에는 상당히 고 농도의 인 성분이 포함되어 있다. 통상적으로 용출된 인 성분을 회수하기 위해서는 용출시와는 달리 pH가 8.5 이상의 염기성 환경으로 유지되어야 한다. 그러나 본 발명에서는 제1 고액 분리조(130)와 인 용출조(140)를 거치며, 인 회수조(160)로 유입되는 액체성분 내에 고 농도의 인 성분이 포함되어 있어, pH 7 정도의 중성 환경에서도 90% 이상의 인을 회수할 수 있다. 또한, 인 회수조(160)는 제3 고액 분리부(180)로부터 액상물을 유입받는다. 제3 고액 분리부(180)에서 분리된 액생물은 호기조(170)를 거치며 pH가 상승된 상태이기 때문에, 인 회수조(160)의 pH는 제3 고액 분리부(180)로부터 분리된 액상물을 유입받아 별도의 약품 사용없이 손쉽게 중성 환경의 pH를 유지할 수 있다. 또한, 인 회수조(160)로는 공기가 주입되며, 인 회수에 필요한 교반을 수행하고 인 회수조(160)로 유입된 액상물 내 존재하는 용존된 이산화탄소를 탈기시켜 인 회수조(160)의 pH를 상승시킨다. 이러한 과정을 거치며 인 회수조(160)는 NH₄MgPO₄·6H₂O 또는 NH₄CaPO₄·6H₂O 등 액체 성분 내 함유된 이온의 종류와 농도에 따라 다양한 형태로 인을 회수한다. 또한, 인 회수조(160)는 중성의 pH 환경을 가짐에 따라, 인과 함께 용출된 암모니아성 질소가 pH의 상승으로 탈기될 수 있다. 탈기된 암모니아 기체는 질소 회수장치(190)로 전달된다.

호기조(170)는 호기성 환경을 제공하여 제1 고액 분리조(130)로부터 분리된 액체성분을 유입받아 유기물을 제거한다.

공기 주입에 의해 호기조(170)가 호기성 환경을 가지며, 호기조로 유입된 액체성분 내 이산화탄소가 탈기된다. 이산화탄소가 탈기되며, 호기조로 유입된 액체성분의 pH는 상승하게 된다. 이에 따라, 호기조(170)에서는 액상의 질소(암모늄 이온)의 탈기가 진행된다. 질소의 탈기가 진행되는 이유는 도 2를 참조하여 아래에서 설명하기로 한다.

도 2는 암모니아의 pH 및 온도에 따른 암모니아 성상의 변화를 도시한 그래프이다.

암모늄 이온은 pH가 높아질수록, 온도가 높아질수록 탈기되는 비율이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 암모늄 이온을 포함한 액체의 pH가 높아지거나, 온도가 높아질수록 더 많은 양의 암모늄 이온이 암모니아 기체로 탈기된다.

다시 도 1을 참조하면, 호기조(170)로 유입된 액체성분의 pH가 상승하며, 액상의 질소는 약 50 내지 60%가 탈기된다.

호기조(170)로 유입된 액체성분의 pH가 상승하며, 액체성분 내 잔존하는 용존성 인이 화학결합을 수행하여 고형물로 생성된다.

제3 고액 분리조(180)는 호기조(170)를 거친 액체성분과 고체성분을 분리한다. 호기 환경을 갖는 호기조(170)를 거치며, 호기조(170)로 유입된 액체성분 내 용존성 인이 고형물로 생성된다. 용존성 인이 고형물로 생성됨에 따라, 제3 고액 분리조(180)는 인을 회수하기 위해 별도의 약품을 주입할 필요없이 고상의 인을 액체성분으로부터 분리할 수 있다. 제3 고액 분리조(180)는 기 설정된 기간, 예를 들어, 1개월 내지 2개월 동안 유입된 액체성분을 체류시키며 액체성분과 고체성분을 분리한다. 각 상황에 따라 도 4에는 액체성분과 고체성분이 분리된 정도가 도시되어 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유효자원 회수장치를 거친 유기성 폐기물과 그렇지 않은 유기성 폐기물의 고형물 침전도 차이를 도시한 도면이다.

도 4에는 유효자원 회수장치(100)를 거쳤으며, 별도의 약품 주입없이 제3 고액분리조에서 고액분리된 유기성 폐기물(①); 유효자원 회수장치(100)를 거쳤으며, 약품을 주입하여 제3 고액분리조에서 고액분리된 유기성 폐기물(②, ③, ④, ⑤, ⑦); 및 유효자원 회수장치(100)가 아닌 종래의 회수장치로부터 분리된 유기성 폐기물(⑥)이 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 약품이 주입된 경우나 주입되지 않은 경우 모두 유효자원 회수장치(100)를 거친 경우, 고체성분의 침전도가 일정 수준 이상으로 안정적인 고액분리가 이루어지고 있는 반면, 종래의 회수장치를 거친 경우, 고체성분의 침전도가 상당히 떨어지는 것을 확인할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 제3 고액 분리조(180)는 분리한 고체성분은 제1 고액분리조(130)로 전달하여, 인 용출조(140)와 인 회수조(160)에 의해 인 성분이 회수될 수 있도록 한다. 한편, 제3 고액 분리조(180)는 분리된 액체성분에 대해 추가적으로 액체성분 내 잔존하는 질소 성분을 제거하는 탈질 공정(미도시)을 거쳐 방류하며, 액체성분 일부는 인 회수조(160)로 전달하여 인 회수조(160)가 중성 pH 환경을 가질 수 있도록 한다.

질소 회수장치(190)는 호기조(170)에서 탈기된 암모니아 기체를 회수한다.

질소 회수장치(190)는 냉각장치로 구현되어, 암모니아 기체를 액체상태의 암모니아수로 회수할 수 있다. 암모니아 기체는 도 5에 도시된 것과 같이 압력과 온도에 따라 상이한 상태를 갖는다.

도 5는 압력과 온도에 따른 질소의 상태 변화를 도시한 그래프이다.

도 5에 도시된 그래프를 참조하면, 압력이 1기압으로 유지되는 상황에서 온도가 -60 내지 -40℃까지 떨어질 경우, 암모니아는 액상상태를 갖는다. 이때, 압력이 상승할 경우, 암모니아는 상대적으로 더 높은 온도에서도 액상상태를 가질 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 질소 회수장치(190)는 적절한 압력과 온도를 유지하여, 암모니아 기체를 액체상태의 암모니아수로 변환하여 질소 성분을 회수한다.

한편, 질소 회수장치(190)는 분리장치(120)로부터 분리된 이산화탄소를 이용하여 암모늄바이카보네이트(NH₄HCO₃)로 회수할 수 있다. 이산화탄소가 물에 용해되는데, 이때, 이산화탄소가 용해된 용액에 암모니아 기체가 주입되면, 암모늄바이카보네이트가 생성된다. 질소 회수장치(190)는 이처럼 생성된 암모늄바이카보네이트를 회수함으로써 질소 성분을 회수한다.

이처럼, 유효자원 회수장치(100)는 처리과정에서 생성되는 부산물을 적절히 이용하여 약품의 사용을 최소화함으로써 경제적으로 유효자원을 회수할 수 있으며, 유기성 폐기물 내 포함된 질소 뿐만 아니라 주로 고상을 갖는 인 성분도 유실없이 대부분을 회수할 수 있는 장점을 갖는다.

질소 회수장치(190)는 도 1에 도시된 것처럼 구성되어 동작할 수 있으나, 이와 달리 냉각제를 이용하여 질소성분을 회수할 수도 있다. 질소 회수장치(190)는 도 7 내지 9에 도시되어 있다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질소 회수장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 질소 회수장치(190)는 냉각탑(710), 냉각제 저장소(720, 725) 및 파이프(730)를 포함한다.

호기조(170)에서의 소화액의 폭기는 NH₃, CO₂, O₂ 및 N₂를 포함하는 여러 가스를 생성한다. CO₂는 다음 식에 따라 소화액의 알칼리도가 높을 때 생성된다.

HCO₃ + air → CO₂ + OH^-

OH^-는 pH를 상승시켜서 NH₄ ⁺의 평형을 NH₃ ⁺쪽으로 옮겨서, 액체에서 NH₄ ⁺를 NH₃가스로 발생시킨다. O₂와 N₂는 공기로부터 제공된다. 호기조(170)에서 생성된 가스들은 냉각탑(710)의 가스 유입구(713)를 거쳐 냉각탑(710) 내부로 유입된다.

냉각탑(710)은 -77℃ 내지 -33℃로 유지된다. 냉각탑 내부(712)로는 냉각제 저장조(720)로부터 냉각된 냉각수가 파이프(730)에 의해 전달된다. 한편, 냉각탑(710)은 내부 벽과 외부 벽 사이의 공간(711)이 냉각수로 채워지는 이중층 벽을 가진 스테인레스 스틸로 만들어진다. 냉각탑의 공간(711)으로는 냉각제 저장조(725)로부터 냉각된 냉각수가 파이프(735)에 의해 전달된다. 이에 따라, 냉각탑(710)은 냉각수에 의해 -77℃ 내지 -33℃로 유지될 수 있다.

냉각탑(710)으로 유입되는 각 가스의 끓는점은 NH₃의 경우 -33.34℃, CO₂의 경우 -78.5℃, O₂의 경우 -183℃, N₂의 경우 -195.8℃이다. 반면에, 녹는 점은 각각 NH₃, CO₂, O₂ 및 N₂가 각각 -77.7℃, -78.5℃, -218.8℃ 및 -210℃이다. 따라서 혼합 가스가 -77℃와 -33℃ 사이의 온도로 유지되는 냉각탑으로 유입될 경우, NH₃는 액화되는 반면, 다른 모든 가스는 기체상태를 그대로 유지하게 된다. 이에 따라, 혼합된 가스가 냉각탑(710)으로 보내지면, 가스가 냉각탑(710) 내부에 머무는 동안 NH₃는 액화된다. 액화된 NH₃는 실리카겔 또는 CaO₂와 같은 건조제로 건조되어, 냉각탑 하단부(715)에서 실린더에서 수거될 수 있다. 내부 압력이 임계 값에 도달하면, 나머지 가스들은 냉각탑(710)의 가스 배출구(714)로 방출된다.

냉각제 저장조(720)는 냉각제를 저장하여, 파이프(730)로 유입되는 냉각수를 냉각시킨다. 냉각제 저장조(720)는 드라이아이스, 액화 드라이아이스 및 아세톤에 혼합된 드라이아이스 중 일부 또는 전부를 포함하는 냉각제를 저장한다. 이러한 냉각제는 -78.5℃ 정도의 온도를 가지며, 냉각제 저장조(720)로 유입되는 냉각수를 다시 -77℃와 -33℃ 사이의 온도를 갖도록 냉각시킨다. 냉각탑(710)으로 유입된 냉각수는 냉각탑(710)으로 유입된 가스와의 열 교환에 따라, 가스의 온도는 하강시키는 반면 자신의 온도는 상승하게 된다. 온도가 상승한 냉각수는 파이프(730)를 거쳐 냉각제 저장조(720)로 유입된 후, 냉각제와의 열 교환으로 다시 온도가 하강한다. 냉각수는 파이프(730)를 순환하며 냉각탑(710) 내부 온도를 전술한 온도 범위로 유지시킨다.

마찬가지로, 냉각제 저장조(725)도 냉각제를 저장하여, 파이프(735)로 유입되는 냉각수를 냉각시킨다. 냉각제 저장조(725)도 냉각제를 저장하여, 냉각제 저장조(725)로 유입되는 냉각수를 다시 -77℃와 -33℃ 사이의 온도를 갖도록 냉각시킨다. 파이프(735)에 의해 냉각탑 사이 공간(711)과 냉각제 저장조(725)를 순환하는 냉각수는 냉각탑(710) 내부 온도를 전술한 온도 범위로 유지시킨다.

각 파이프(730, 735)를 순환하는 냉각수의 유량은 각 냉각제 저장조(720, 725)의 온도와 냉각탑 내부(711) 또는 냉각탑 사이 공간(711)을 흐르는 냉각수의 온도가 동일해지도록 설정된다. 또한, 작업에 사용되는 냉각수의 최초 부피는 모든 파이프를 채우는 부피의 두 배 이상이어야 한다. 그렇지 않으면 냉각탑 내부(711)의 온도를 유지하는 것이 어려워진다. 냉각수의 일부가 냉각탑 내부에서 열교환을 하는 도중에도 충분한 양의 냉각수가 냉각제 저장조에서 냉각되고 있어야 한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 질소 회수장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 질소 회수장치(190)는 냉각탑(810), 냉각제 저장조(820) 및 가스 파이프(830)를 포함한다.

냉각탑(810)과 냉각제 저장조(820)는 냉각탑(710) 및 냉각제 저장조(720)와 동일한 동작을 수행한다.

다만, 냉각탑(810)과 연결된 가스 파이프(830)는 냉각탑(810) 내부로 가스를 주입하는 것이 아니라, 냉각탑(810) 내부를 거치기만 한다. 가스 파이프(830)를 거치며 여러 가스 중 NH₃만이 전술한 온도 범위에서 액화되며, 나머지 가스는 가스 파이프(830)를 거쳐 냉각탑(810) 외부로 배출된다. 액화된 NH₃는 실리카겔이나 CaO₂와 같은 건조제에 의해 건조된 후 중력에 의해 냉각탑 하단부(814)로 배출된다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 질소 회수장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 제3 실시예에 따른 질소 회수장치(190)는 송풍기(910), 디퓨저(920) 및 수조(930)를 포함한다.

제3 실시예에 따른 질소 회수장치(190)는 제1 및 제2 실시예에 따른 질소 회수장치(190)와는 달리 질소 성분을 NH₄ 수용액으로 회수한다.

20℃에서 물에 대한 NH₃의 용해도는 34%이다. 물에서 NH₃는 다음과 같은 과정으로 NH₄ ⁺로 이온화한다.

NH₃ + H₂O → NH₄ ⁺ + OH^-

호기(170)조에 의해 생성된 혼합 가스(NH₃, CO₂, O₂ 및 N₂ 가스)는 송풍기(Blower, 910), 예를 들어, 루트 송풍기(Root Blower)에 의해 파이프를 거쳐 수조(930)로 보내진다. 수조(930)는 물로 완전히 채워지지 않고, 수위 위에 약간의 빈 공간(932)을 갖는다. 이 공간(932)은 수조(930)내 물을 통과한 가스를 저장하기 위한 공간이다. 파이프 끝에는 가스를 확산시키는 디퓨저(Diffuser, 920)가 있다. 물 속으로 들어가는 가스의 거품이 작을수록, 가스는 주어진 온도에서 물에 더 빨리 더 잘 용해된다.

수조(930)로 주입되는 가스 중 N₂는 다른 가스 또는 물에 아무런 영향을 미치지 않는 양성 화학 물질이며, 1bar에서 물에 대한 용해도는 20mg/L 미만이다. 따라서 대부분의 N₂는 물의 성질을 변화시키지 않고 물속으로 들어가고 나오며, 물속에서 오히려 빨리 빠져 나와 수조(930)에 형성된 빈 공간(932)에서 압력을 형성한다. 수조(930)에 일정한 수준의 압력이 발생하면, N₂는 가스 배출구(934)에 의해 수조(930)에서 방출된다.

O2의 용해도는 1bar에서 25℃의 물에 대해 40mg/L로 현저히 높지는 않다. 따라서 대부분의 O₂도 N₂와 마찬가지로 가스 배출구(934)를 거쳐 배출된다.

CO₂는 호기조(170)에서 나와 수조(930)로 주입되는 또 다른 가스이다. 1bar에서 25℃의 물에 대해 CO₂의 용해도는 1.45g/L이다. 따라서 일단 물에 용해되면, CO₂는 물에서 다음과 같이 용해된다.

CO₂ + H₂O → H⁺ + HCO₃ ^-

pKa의 값이 6.367이라면, CO₂가 물에 포화되었을 때 pH는 3.9이 되어, CO₂는 NH₄ ⁺가 수용액 내에 머무르는 데 도움이 되도록 물을 산성화한다.

따라서, NH₃는 물에 용해되어 다음과 같은 과정을 거치며 NH₄OH가 된다.

NH₃ + H₂O → NH₄OH

NH₃가 물에 얼마나 많이 용해되는지는 온도와 pH에 따라 달라진다. 위에서 언급했듯이, CO₂는 물에 용해되어 주변 온도에서 pH가 3.9가 된다. 이 환경은 물에 NH₃의 용해를 촉진한다. 이에 따라, 수조(930)의 하단부(936)에서 NH₄ 수용액을 회수할 수 있다.

제3 실시예에 따른 질소 회수장치(190)에서 다음의 조건으로 회수되는 NH₄ 수용액은 다음과 같은 특징을 갖는다.

2,000mg/L의 NH₄를 포함한 물에서 폭기에 의해 NH₃ 가스가 발생된다. 폭기 1.5일 후, 폭기에 의해 NH₃ 가스 1,000 mg / L이 생성되고, 파이프를 이용해 호기조(170)에서 수조(930)로 보내 NH₃를 물에 용해시켰다. 디퓨저가없는 파이프를 이용해 단순히 NH₃ 가스를 물에 버블링하였다. 그 다음, NH₃ 용액의 밀도 및 NH₄ 용액의 부피를 측정하여 NH₃ 용해된 물 또는 NH₄ 용액의 밀도를 결정하였다. NH₄ 용액의 비중은 0.896g/cc이었다. 특정 밀도와 용액 중 NH₄의 wt% 사이의 잘 알려진 관계에 따르면, NH₄의 중량 백분율은 용액은 30.48 %였다. 현재 30%의 질소 수용액은 $350/톤으로 비료로 판매되고 있다. 질소 수용액의 회수 과정에서 화학 물질이 전혀 사용되지 않기 때문에, 제3 실시예에 다른 질소 회수장치(190)가 회수한 NH₄ 수용액은 유기 물질로 인증받을 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유효자원 회수 방법을 도시한 순서도이다.

혐기성 소화조(110)는 혐기성 소화를 수행하여, 유기성 폐기물을 소화폐액과 바이오 가스로 분해한다(S610).

분리장치(120)는 바이오 가스 내 메탄과 이산화탄소를 분리한다(S620).

제1 고액 분리조(130)는 소화폐액을 고체성분과 액체성분으로 분리한다(S630).

인 용출조(140)는 제1 고액 분리조(130)에서 분리된 고체성분에서 기 설정된 성분을 용출한다(S640).

인 회수조(160)는 용출한 기 설정된 성분을 회수한다(S650). 인 용출조(140)에서 기 설정된 성분을 용출하며, 제2 고액 분리조(150)를 이용해 고체성분과 액체성분을 분리한다. 인 회수조(160)는 제2 고액 분리조(150)에서 분리된 액체 성분으로부터 인 성분을 회수한다.

호기조(170)는 공기를 주입하여 제1 고액 분리조(130)에서 분리된 액체성분에서 용존성 암모니아를 탈기시키고, 용존성 인을 고형물로 생성시킨다(S660).

질소 회수장치(190)는 탈기된 암모니아로부터 질소성분을 회수한다(S670).

제3 고액 분리부(180)는 생성된 고체성분을 침전시켜 액체성분과 분리한다(S680).

제1 고액 분리조(130), 인 용출조(140) 및 인 회수조(160)는 침전된 고체성분 내에서 기 설정된 성분을 회수한다(S690). 제3 고액 분리부(180)에 의해 침전된 고체성분은 제1 고액분리조(130)로 전달되며, S630, S640 및 S650과정을 다시 거치며 기 설정된 성분이 회수된다.

도 6에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 6에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 6에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 유효자원 회수장치
110: 혐기성 소화조
120: 분리장치
130: 제1 고액 분리조
140: 인 용출조
150: 제2 고액 분리조
160: 인 회수조
170: 호기조
180: 제3 고액 분리조
190: 질소 회수장치
710, 810: 냉각탑
711: 공간
712: 내부
713: 가스 유입구
714, 934: 가스 배출구
715, 814: 하단부
720, 725, 820: 냉각제 저장조
730, 735: 파이프
830: 가스 파이프
910: 송풍기
920: 디퓨저
930: 수조
932: 빈 공간

Claims (13)

1. 유기성 폐기물에 포함된 자원을 회수하는 장치에 있어서,
   혐기성 소화를 수행하여 상기 유기성 폐기물을 소화폐액과 가스로 분해하는 혐기성 소화조;
   내부에 용해수를 포함하며, 상기 가스를 전달받아 상기 용해수에 대한 기체의 용해도 차이를 이용하여 상기 가스 내 포함된 각 성분별로 분리하여 배출하는 분리장치;
   상기 소화폐액을 고체성분과 액체성분으로 분리하는 제1 고액분리조;
   상기 제1 고액분리조에서 분리된 고체성분만이 유입되며, 낮은 pH환경을 제공하여 유입된 고체성분 중 인을 용출하는 용출조;
   상기 용출조를 거쳐 용출된 성분과 잔류하는 고체성분을 분리하며, 분리된 고체성분을 상기 혐기성 소화조로 전달하는 제2 고액분리조;
   공기를 주입하여 교반을 수행함과 동시에 상기 제2 고액분리조에서 분리된 성분 내 용존된 이산화탄소를 탈기시키며, 상기 제2 고액분리조에서 분리된 성분으로부터 인을 석출하는 회수조;
   기 설정된 양의 공기를 주입하여 상기 제1 고액분리조에서 분리된 액체성분내 암모늄 이온 일부를 암모니아로 탈기(脫氣)시키고, 상기 액체성분 내 잔류하는 인을 고형물로 생성하는 호기조;
   상기 호기조에서 탈기된 암모니아로부터 질소 성분을 회수하는 질소 회수조; 및
   상기 호기조에서 생성된 고형물과 액체성분을 분리하는 제3 고액분리조를 포함하며,
   상기 분리장치에서 분리되어 배출되는 가스 중 이산화탄소는 상기 용출조로 유입되고,
   상기 제3 고액분리조로부터 분리된 액체성분 중 일부는 상기 회수조로 유입되는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제3 고액분리조는,
   분리한 고형물을 상기 제1 고액분리조로 전달하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 질소 회수조는,
   기 설정된 환경을 제공하여 상기 호기조에서 탈기된 암모니아를 액상상태로 회수하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 질소 회수조는,
   이산화탄소를 공급받아 상기 호기조에서 탈기된 암모니아를 고상의 조성물로 회수하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 질소 회수조는,
   기 설정된 온도 범위를 유지하여 상기 호기조에서 탈기된 암모니아만을 액화시켜 회수하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 질소 회수조는,
   외부로부터 주입되는 냉각수에 의해 기 설정된 온도 범위를 유지하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 질소 회수조는,
   각 기체의 물에 대한 용해도 차이를 이용하여 상기 호기조에서 탈기된 암모니아만을 수용액으로 회수하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수장치.
8. 유기성 폐기물에 포함된 자원을 회수하는 방법에 있어서,
   혐기성 소화를 수행하여 상기 유기성 폐기물을 소화폐액과 가스로 분해하는 분해과정;
   상기 가스를 전달받아, 용해수에 대한 기체의 용해도 차이를 이용하여 가스 내 포함된 각 성분별로 분리하여 배출하는 배출과정;
   상기 소화폐액을 고체성분과 액체성분으로 분리하는 제1 고액분리과정;
   상기 제1 고액분리과정에서 분리된 고체성분만이 유입되며, 낮은 pH 환경을 제공하여 유입된 고체성분 중 인을 용출하는 용출과정;
   상기 용출과정에서 용출된 성분과 잔류하는 고체성분을 분리하며, 분리된 고체성분을 상기 분해과정으로 전달하는 제2 고액분리과정;
   공기를 주입하여 교반을 수행함과 동시에 상기 제2 고액분리과정에서 분리된 성분 내 용존된 이산화탄소를 탈기시키며, 상기 제2 고액분리과정에서 분리된 성분으로부터 인을 석출하는 석출과정;
   상기 제1 고액분리과정에서 분리된 액체성분에 기 설정된 양의 공기를 주입하여 암모늄 이온 일부를 암모니아로 탈기(脫氣)시키고 상기 액체성분 내 잔류하는 인을 고형물로 생성하는 탈기과정;
   상기 탈기과정에서 탈기된 암모니아로부터 질소 성분을 회수하는 회수과정; 및
   상기 탈기과정을 거치며 생성된 고형물과 액체성분을 분리하는 제3 고액분리과정을 포함하며,
   상기 배출과정에서 배출되는 가스 중 이산화탄소는 상기 용출과정으로 유입되고,
   상기 제3 고액분리과정로부터 분리된 액체성분 중 일부는 상기 회수과정으로 유입되는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제3 고액분리과정에서 분리된 고형물은,
   상기 제1 고액분리과정에 의해 다시 고체성분과 액체성분으로 분리되는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 회수과정은,
    기 설정된 환경을 제공하여 상기 탈기과정에서 탈기된 암모니아를 액상상태로 회수하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 회수과정은,
    이산화탄소를 공급받아 상기 탈기과정에서 탈기된 암모니아를 액상상태로 회수하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수방법.
12. 제8항에 있어서,
    상기 회수과정은,
    외부로부터 주입되는 냉각수에 의해 기 설정된 온도 범위를 유지함으로써 상기 탈기과정에서 탈기된 암모니아로부터 질소 성분을 회수하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수방법.
13. 제8항에 있어서,
    상기 회수과정은,
    각 기체의 물에 대한 용해도 차이를 이용하여 상기 탈기과정에서 탈기된 암모니아만을 수용액으로 회수하는 것을 특징으로 하는 유효자원 회수방법.

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