KR102648025B1 - Organic waste treatment apparatus with improved biogas production and method for treating organic waste using the same - Google Patents

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Abstract

바이오가스 생산량이 개선된 유기성 폐기물의 처리방법과 처리장치가 제공된다. 이에 의하면, 유기성폐기물의 총 처리시간 중 상당한 부분을 차지하는 혐기성 소화공정에 대한 효율성을 높이며, 특히 혐기성 소화공정 중 발생하는 pH 충격, 이산화탄소 분압 증가 및 혐기성 소화공정으로 공급된 액상폐기물 내 잔존하는 유분으로 인한 메탄 발생량 저하를 방지해 혐기성 소화효율을 높이면서 바이오가스인 메탄수득량을 극대화시킬 수 있어서 각종 유기성폐기물의 처리에 널리 응용될 수 있다.A treatment method and treatment device for organic waste with improved biogas production are provided. According to this, the efficiency of the anaerobic digestion process, which accounts for a significant portion of the total processing time of organic waste, is increased, and in particular, the pH shock generated during the anaerobic digestion process, the increase in carbon dioxide partial pressure, and the remaining oil in the liquid waste supplied to the anaerobic digestion process are increased. It can be widely applied to the treatment of various organic wastes as it can maximize the yield of methane, which is biogas, while increasing the efficiency of anaerobic digestion by preventing a decrease in methane production.

Description

바이오가스 생산량이 개선된 유기성폐기물의 처리장치 및 이를 이용한 유기성폐기물의 처리방법{Organic waste treatment apparatus with improved biogas production and method for treating organic waste using the same}Organic waste treatment apparatus with improved biogas production and method for treating organic waste using the same}

본 발명은 바이오가스 생산량이 개선된 유기성폐기물의 처리장치 및 이를 이용한 유기성폐기물의 처리방법에 대한 것이다.The present invention relates to an organic waste treatment device with improved biogas production and a method of treating organic waste using the same.

현대사회는 고도의 산업 발달과 더불어 발생하는 많은 양의 쓰레기 처리문제에 직면하고 있다. 그 중에서 음식물 쓰레기, 가축 분뇨, 하수 슬러지와 같은 유기성폐기물은 2012년부터 해양 투기가 금지됨에 따라, 현재는 육상 처리만 하고 있는 실정이다.Modern society is facing the problem of disposing of large amounts of waste that arises along with advanced industrial development. Among them, organic waste such as food waste, livestock waste, and sewage sludge are currently only treated on land as ocean dumping has been banned since 2012.

이러한 유기성폐기물의 처리를 위한 방식으로 여러 종류가 제안되었으며, 현재는 이들 여러 방식이 혼재 및 복합화하여 유기성폐기물이 처리되고 있다. 제안된 방식 중 가장 많이 이용되고 있는 방법 중 하나는 생물학적인 처리방법 중 하나인 혐기성 소화법이 있다. 혐기성 소화법은 호기성 소화법에 비해 우수한 점이 많아 현재 유기성 폐기물의 처리를 위해 널리 사용되고 있다.Several types of methods have been proposed for the treatment of organic waste, and currently, organic waste is treated by mixing and combining these methods. Among the proposed methods, one of the most widely used methods is anaerobic digestion, which is one of the biological treatment methods. Anaerobic digestion has many advantages over aerobic digestion, and is currently widely used for the treatment of organic waste.

특히, 혐기성 소화법은 단순한 유기성 폐기물의 분해, 처리 기능 외에도 유기성 폐기물을 통한 연료를 생산하는 친환경 자원재생산 처리기법으로 발전하고 있고, 이에 따라서 국내 유기성 폐기물 자원화시설의 대부분을 차지하고 있던 퇴비화 시설 및 사료화 시설이 혐기성 소화법을 적용한 바이오가스화 시설로 전환되고 있는 실정이다.In particular, anaerobic digestion is developing into an eco-friendly resource recycling treatment technique that produces fuel from organic waste in addition to the simple decomposition and treatment function of organic waste. Accordingly, composting and feed facilities, which accounted for most of domestic organic waste recycling facilities, are being used. It is being converted to a biogasification facility using this anaerobic digestion method.

한편, 혐기성 소화법을 적용하는 경우 혐기성 소화조(40)로 투입되는 유기성 폐기물은 유기성 폐기물 내 존재하는 유분을 제거하는 과정을 필수적으로 거치게 되는데, 이는 유분이 혐기성 소화 과정에서 스컴을 발생시키는 주요한 원인 중 하나이고, 발생된 스컴은 메탄균에 의한 메탄발생을 저하시키는 문제를 유발하기 때문이다. 그러나 유기성 폐기물 내 유분은 100% 제거하기 어렵고, 100% 제거를 위해서는 과도한 처리시간과 비용이 소요됨에 따라서 혐기성 소화조(40) 내 유분에 기인한 스컴 발생은 피할 수 없는 실정이다. On the other hand, when applying the anaerobic digestion method, the organic waste input into the anaerobic digestion tank 40 necessarily goes through a process to remove the oil present in the organic waste, which is one of the main causes of scum in the anaerobic digestion process. One is that the generated scum causes the problem of lowering methane production by methane bacteria. However, it is difficult to 100% remove oil in organic waste, and excessive processing time and cost are required for 100% removal, so the generation of scum due to oil in the anaerobic digester 40 is unavoidable.

또한, 혐기성 소화과정에서 발생하는 이산화탄소는 혐기성 소화액 표면에 거품을 형성시키는데, 형성된 거품 역시 메탄균에 의한 소화를 저해하는 것으로 알려져 있다. In addition, carbon dioxide generated during the anaerobic digestion process forms bubbles on the surface of the anaerobic digestion liquid, and the formed bubbles are also known to inhibit digestion by methane bacteria.

나아가 단상으로 혐기성 소화 시 축적되는 유기산 또는 2상으로 혐기성 소화 시 메탄발효조로 공급되는 유기산을 포함하는 산발효 폐액의 공급량 과다는 단상 내 혐기성 소화액 또는 메탄발효조 내 소화액의 pH를 과도하게 낮추고 이로 인해서 메탄균의 소화활성을 저해하는 문제가 있다. Furthermore, excessive supply of acid fermentation waste liquid containing organic acids accumulated during single-phase anaerobic digestion or organic acids supplied to the methane fermentation tank during two-phase anaerobic digestion excessively lowers the pH of the anaerobic digestion liquid in the single phase or the digestion liquid in the methane fermentation tank, resulting in methane There is a problem of inhibiting the digestive activity of bacteria.

이에 따라서 상술한 문제점을 일거에 해결해 혐기성 소화조(40) 설비의 효율적인 운영을 위한 기술개발이 요구되는 실정이다.Accordingly, there is a need to develop technology for efficient operation of the anaerobic digestion tank 40 facility by solving the above-mentioned problems at once.

대한민국 등록특허공보 제10-0838589호Republic of Korea Patent Publication No. 10-0838589

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 유기성폐기물의 처리에 소요되는 처리시간 중 상당한 부분을 차지하는 혐기성 소화공정에서 발생하는 메탄발효의 저해요인을 제거해 바이오 가스의 생성량을 최대로 유지시킬 수 있는 유기성폐기물의 처리장치 및 그 처리방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was developed in consideration of the above points, and is designed to maintain the maximum amount of biogas production by removing the inhibitory factors of methane fermentation occurring in the anaerobic digestion process, which takes up a significant portion of the processing time required for processing organic waste. The purpose is to provide a treatment device and method for processing organic waste.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 유기성폐기물을 파쇄 및 이물질을 선별하는 파쇄선별기(10), 상기 파쇄선별기(10)를 통해서 파쇄 및 선별된 유기성폐기물을 각각 고상폐기물 및 액상폐기물로 분리하는 고액분리기(20), 분리된 상기 액상폐기물 내 유분을 선택적으로 제거하는 3상 분리기(30), 유분이 선택적으로 제거된 액상폐기물을 혐기성 소화시키고, 바이오 가스를 생산하는 혐기성 소화조(40), 혐기성 소화폐액을 호기성 소화 시키는 호기성 소화조(50) 및 상기 호기성 소화폐액 내 잔류하는 이물질을 여과하는 여과조(60)를 포함하되, 상기 혐기성 소화조(40)는 혐기성 소화 시 발생하는 이산화탄소의 전환을 위한 효소전환기를 내부에 구비하는 유기성폐기물의 처리장치를 제공한다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a crushing separator (10) for crushing organic waste and sorting out foreign substances, and a solid-liquid waste for separating the crushed and selected organic waste into solid waste and liquid waste, respectively, through the crushing separator (10). Separator (20), three-phase separator (30) for selectively removing oil in the separated liquid waste, anaerobic digestion of liquid waste from which oil has been selectively removed, and anaerobic digestion tank (40) for producing biogas, anaerobic digestion It includes an aerobic digestion tank (50) for aerobically digesting the waste liquid and a filtration tank (60) for filtering foreign substances remaining in the aerobic digestion waste liquid, and the anaerobic digestion tank (40) includes an enzyme converter for conversion of carbon dioxide generated during anaerobic digestion. A device for processing organic waste provided inside is provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고상폐기물을 건조시키는 건조기(70) 및 건조기(70)에서 발생된 증기를 응축시키는 응축기(80)를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, it may further include a dryer 70 for drying the solid waste and a condenser 80 for condensing the vapor generated in the dryer 70.

또한, 상기 건조기(70)는 혐기성 소화조(40)에서 생산되는 바이오 가스를 직접 또는 간접 에너지원으로 사용하여 가동될 수 있다.Additionally, the dryer 70 may be operated using biogas produced in the anaerobic digester 40 as a direct or indirect energy source.

또한, 상기 3상 분리기(30)는 상기 고액분리기(20)에 의해 분리되는 액상폐기물을 원심력에 의해 적어도 3개의 비중 층으로 분리한 후 상기 유분이 위치하는 비중 층을 선별적으로 추출하여 제거하는 3상원심분리기일 수 있다. In addition, the three-phase separator 30 separates the liquid waste separated by the solid-liquid separator 20 into at least three specific gravity layers by centrifugal force, and then selectively extracts and removes the specific gravity layer where the oil is located. It may be a three-phase centrifuge.

또한, 상기 효소전환기는 광물성 다공질 지지체 및 상기 광물성 다공질 지지체 상에 고정된 탄산무수화효소를 포함할 수 있다.Additionally, the enzyme converter may include a porous mineral support and carbonic anhydrase immobilized on the porous mineral support.

또한, 상기 광물성 다공성 지지체는 경석 및 황토를 포함하는 광물성분이 소결된 다공질 소결체로서 비중이 1.0 미만일 수 있다. In addition, the mineral porous support is a porous sintered body in which mineral components including pumice and red clay are sintered, and the specific gravity may be less than 1.0.

또한, 상기 혐기성 소화조(40)는 액상폐기물 상에 형성되는 유분층을 제거하기 위한 비이온성 계면활성제 방출장치를 혐기성 소화조(40) 내 더 포함할 수 있다.In addition, the anaerobic digestion tank 40 may further include a nonionic surfactant release device for removing the oil layer formed on the liquid waste.

또한, 상기 비이온성 계면활성제는 HLB(hydrophile-lipophile balance) 값이 11 ~ 15일 수 있다. Additionally, the nonionic surfactant may have a hydrophile-lipophile balance (HLB) value of 11 to 15.

또한, 본 발명은 유기성폐기물을 파쇄하고 이물질을 선별하는 파쇄선별 단계; 상기 파쇄선별 단계에서 공급되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리하는 고액분리단계; 상기 고액분리단계에서 분리되는 액상폐기물을 3상원심분리하여 유분을 선택적으로 제거하는 유분제거 단계; 유분이 선택적으로 제거된 액상폐기물을 혐기성 소화시키고 바이오 가스를 생산하는 혐기성 소화단계; 혐기성 소화폐액을 호기성 소화시키는 호기성 소화단계; 및 호기성 소화폐액 내 이물질을 여과시키는 여과 단계;를 포함하며, 상기 혐기성 소화단계는 혐기성 소화를 통해서 생성되는 이산화탄소의 중탄산 이온으로의 전환이 함께 수행되도록 이루어지는 유기성폐기물의 처리방법을 제공한다. In addition, the present invention includes a crushing and screening step of crushing organic waste and selecting foreign substances; A solid-liquid separation step of dehydrating the organic waste supplied in the crushing and sorting step and separating it into solid waste and liquid waste; An oil removal step of selectively removing oil by three-phase centrifugation of the liquid waste separated in the solid-liquid separation step; An anaerobic digestion step of anaerobically digesting liquid waste from which oil has been selectively removed and producing biogas; An aerobic digestion step of aerobically digesting anaerobic digestion waste fluid; and a filtration step of filtering out foreign substances in the aerobic digestion waste fluid. The anaerobic digestion step provides a method of treating organic waste in which carbon dioxide produced through anaerobic digestion is converted into bicarbonate ions.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고액분리단계에서 분리되는 고상폐기물을 건조하는 건조단계 및 상기 건조단계에서 발생하는 증기를 응축기(80)를 이용하여 액화시키는 응축수 제조 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, it may include a drying step of drying the solid waste separated in the solid-liquid separation step and a condensate production step of liquefying the vapor generated in the drying step using the condenser 80.

또한, 상기 혐기성 소화단계에서 발생된 이산화탄소의 중탄산이온으로의 전환은 광물성 다공질 지지체 및 상기 광물성 다공질 지지체 상에 고정된 탄산무수화효소를 포함하는 효소전환기를 통해서 수행될 수 있다. Additionally, the conversion of carbon dioxide generated in the anaerobic digestion step into bicarbonate ions may be performed through an enzyme converter including a mineral porous support and carbonic anhydrase immobilized on the mineral porous support.

본 발명에 의한 유기성폐기물의 처리장치 및 처리방법은 유기성폐기물의 총 처리시간 중 상당한 부분을 차지하는 혐기성 소화공정에 대한 효율성을 높이며, 특히 혐기성 소화공정 중 발생하는 pH 충격, 이산화탄소 분압 증가 및 혐기성 소화공정으로 공급된 액상폐기물 내 잔존하는 유분으로 인한 메탄 발생량 저하를 방지해 혐기성 소화효율을 높이면서 바이오가스인 메탄수득량을 극대화시킬 수 있어서 각종 유기성폐기물의 처리에 널리 응용될 수 있다. The organic waste treatment device and treatment method according to the present invention increases the efficiency of the anaerobic digestion process, which accounts for a significant portion of the total treatment time of organic waste, and in particular, pH shock, increase in carbon dioxide partial pressure, and anaerobic digestion process occurring during the anaerobic digestion process. It can be widely applied to the treatment of various organic wastes as it can maximize the yield of methane, which is biogas, while increasing anaerobic digestion efficiency by preventing a decrease in methane generation due to oil remaining in the liquid waste supplied.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성폐기물의 처리 공정도이다.1 is a process diagram for processing organic waste according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 유기성폐기물의 처리장치는, 유기성폐기물을 파쇄 및 이물질을 선별하는 파쇄선별기(10), 상기 파쇄선별기(10)를 통해서 파쇄 및 선별된 유기성폐기물을 각각 고상폐기물 및 액상폐기물로 분리하는 고액분리기(20), 분리된 상기 액상폐기물 내 유분을 선택적으로 제거하는 3상 분리기(30), 유분이 제거된 액상폐기물을 혐기성 소화시키고, 바이오 가스를 생산하는 혐기성 소화조(40), 혐기성 소화폐액을 호기성 소화 시키는 호기성 소화조(50), 및 상기 호기성 소화폐액 내 잔류하는 이물질을 여과하는 여과조(60)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the organic waste treatment device according to an embodiment of the present invention includes a crushing separator 10 that crushes organic waste and selects foreign substances, and a crushing and sorting device that crushes and selects the organic waste through the crusher 10. A solid-liquid separator (20) that separates organic waste into solid waste and liquid waste, respectively, a three-phase separator (30) that selectively removes oil in the separated liquid waste, anaerobically digests the liquid waste from which oil has been removed, and biogas It includes an anaerobic digestion tank (40) that produces, an aerobic digestion tank (50) that aerobically digests the anaerobic digestion waste fluid, and a filtration tank (60) that filters foreign substances remaining in the aerobic digestion waste fluid.

또한, 본 발명의 일 실시예는 상술한 유기성폐기물의 처리장치를 이용하여 유기성폐기물을 파쇄하고 이물질을 선별하는 파쇄선별 단계; 상기 파쇄선별 단계에서 공급되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리하는 고액분리단계; 상기 고액분리단계에서 분리되는 액상폐기물을 3상원심분리하여 유분을 선택적으로 제거하는 유분제거 단계; 유분이 제거된 액상폐기물을 혐기성 소화시키고 바이오 가스를 생산하는 혐기성 소화단계; 혐기성 소화폐액을 호기성 소화시키는 호기성 소화단계; 및 호기성 소화폐액 내 이물질을 여과시키는 여과 단계;를 포함하는 유기성폐기물의 처리방법을 포함한다. In addition, an embodiment of the present invention includes a crushing and screening step of crushing organic waste and selecting foreign substances using the above-described organic waste treatment device; A solid-liquid separation step of dehydrating the organic waste supplied in the crushing and sorting step to separate it into solid waste and liquid waste; An oil removal step of selectively removing oil by three-phase centrifugation of the liquid waste separated in the solid-liquid separation step; Anaerobic digestion step of anaerobically digesting liquid waste from which oil has been removed and producing biogas; An aerobic digestion step of aerobically digesting anaerobic digestion waste fluid; and a filtration step of filtering out foreign substances in aerobic digested waste fluid.

먼저, 파쇄선별 단계에 대해서 설명한다. First, the crushing selection stage will be explained.

파쇄선별단계는 다양한 크기의 유기성폐기물을 일정 크기 이하로 분쇄하고, 이물질을 선별하는 단계이다. 파쇄선별기(10)로 투입되는 유기성폐기물은 가축이나 동물의 분뇨, 음식물폐기물 등 유기물이 주를 이루는 폐기물을 모두 포함할 수 있고, 일 예로는 음식물 폐기물일 수 있다. 파쇄선별단계는 폐기물을 일정 크기 이하로 분쇄하여 후속되는 각종 공정에 유리하게 변형시키는 것뿐만 아니라 유기성폐기물에 포함된 각종 이물질을 분리선별기 위한 과정으로써, 분쇄하는 과정에서 상부로 부유하는 비닐이나 종이, 부유 또는 침전하는 금속 등의 협잡물을 선별 제거할 수 있다. 이때 선별제거는 각종 스크린 등의 공지된 방법에 의할 수 있고, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 이때, 선별제거된 각종 협잡물은 재질에 따라서 분별된 후 유기성 협잡물은 압출 등의 공지된 방법을 통해서 고형연료로 재활용될 수 있다. 또한, 선별된 나머지 유기성폐기물은 고액분리기(20)로 공급된다. The crushing and sorting stage is a stage in which organic waste of various sizes is crushed to a certain size or less and foreign substances are sorted out. Organic waste input into the shredding separator 10 may include all wastes mainly composed of organic matter, such as livestock or animal waste, and food waste, and may be food waste as an example. The shredding and sorting step is a process for not only crushing waste to a certain size and transforming it to be advantageous for various subsequent processes, but also separating and sorting various foreign substances contained in organic waste. During the crushing process, vinyl, paper, and Contaminants such as suspended or precipitated metals can be selectively removed. At this time, selection and removal may be performed by known methods such as various screens, and the present invention is not particularly limited thereto. At this time, the various contaminants that have been selectively removed are classified according to their material, and then the organic contaminants can be recycled as solid fuel through a known method such as extrusion. In addition, the remaining selected organic waste is supplied to the solid-liquid separator (20).

파쇄선별 단계는 파쇄선별기(10)를 통해서 수행될 수 있는데, 파쇄선별기(10)는 유기성폐기물에 포함된 비닐이나 금속이나 플라스틱과 같은 각종 이물질을 선별하여 제거함은 물론 상기 유기성폐기물을 건조 및 비료 원료로 가공하기에 적합한 크기로 파쇄하는 것으로서, 상기 유기성폐기물의 파쇄기와 선별기를 순차적으로 구성함이 바람직하다. 이때, 상기 유기성폐기물의 파쇄기 및 선별기는 공지된 것을 이용할 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않으며, 일 예로 파쇄기로는 파쇄효율이 우수한 스크류 방식의 파쇄기가 바람직하다. The crushing and sorting step can be performed through the crushing separator 10, which not only selects and removes various foreign substances such as vinyl, metal, or plastic contained in the organic waste, but also dries the organic waste and uses it as fertilizer raw material. In order to crush the organic waste into a size suitable for processing, it is preferable to sequentially configure the crusher and sorter for the organic waste. At this time, the present invention is not particularly limited, as known shredders and sorters for the organic waste can be used. For example, a screw type shredder with excellent crushing efficiency is preferable.

다음으로 고액분리단계에 대해서 설명하면, 공급된 유기성폐기물을 고상폐기물과 액상폐기물로 분리하기 위한 단계이다. 유기성폐기물은 액상의 폐기물을 함유하며, 이를 곧바로 퇴비로 사용 시 오히려 액상의 침출수로 인한 오염이 가속화될 수 있고, 연료로 가공 시 건조 소요되는 시간과 비용이 과다해 바람직하지 못하다. 이에 고상폐기물 및 액상폐기물로 분리하는 단계를 거치게 되며, 이러한 단계가 고액분리단계다. Next, the solid-liquid separation step is explained. It is a step to separate the supplied organic waste into solid waste and liquid waste. Organic waste contains liquid waste, and if it is used directly as compost, contamination due to liquid leachate may accelerate, and when processed into fuel, the time and cost of drying is excessive, which is undesirable. Accordingly, it goes through a stage of separation into solid waste and liquid waste, and this stage is the solid-liquid separation stage.

상기 고액분리단계는 공지된 고액분리기(20) 또는 탈수장치를 이용해 수행할 수 있으며, 일 예로 원심력을 이용하여 액상폐기물을 제거하는 원심분리방식의 장치일 수 있다. The solid-liquid separation step can be performed using a known solid-liquid separator 20 or a dehydration device. For example, it may be a centrifugal separation device that removes liquid waste using centrifugal force.

다음으로 분리된 액상폐기물에 대한 유분제거 단계에 대해 설명한다. Next, the oil removal step for the separated liquid waste will be described.

분리된 액상폐기물에는 후속되는 생물학적 소화, 즉 혐기성 소화단계와 호기성 소화단계에서 처리될 유기물 이외에 유분을 포함하며, 유분은 후속된 혐기성 소화단계에서 스컴의 형성을 가속화시켜서 혐기성 소화효율을 저하시키며, 바이오가스 생성을 감소시키는 문제가 있다. 이에 분리된 액상폐기물 내 유분을 선별적으로 제거하는 유분제거 단계를 수행한다. Separated liquid waste contains oil in addition to organic matter to be processed in the subsequent biological digestion, that is, the anaerobic digestion step and the aerobic digestion step. The oil accelerates the formation of scum in the subsequent anaerobic digestion step, lowering the anaerobic digestion efficiency, and bio There is a problem of reducing gas production. Accordingly, an oil removal step is performed to selectively remove oil in the separated liquid waste.

상기 유분제거 단계는 유기성폐기물 내 유분을 제거하는 공지된 장치를 이용하여 수행할 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는데, 일 예로 3상 분리기(30)를 통하여 수행하며, 상기 3상 분리기(30)는 구체적으로 상기 액상폐기물을 원심력에 의한 비중 차에 의해 추출하는 3상원심분리기일 수 있다. 이때, 상기 3상 분리기(30)에 의해 분리되는 유분은 유해성분을 여과하여 비누 및 바이오디젤, 발전소 연료 등으로 재활용될 수 있다. The oil removal step can be performed using a known device for removing oil in organic waste, so the present invention is not particularly limited thereto. For example, it is performed through a three-phase separator 30, and the three-phase separator 30 is used to remove oil. The separator 30 may be a three-phase centrifuge that extracts the liquid waste by the difference in specific gravity caused by centrifugal force. At this time, the oil separated by the three-phase separator 30 can be recycled into soap, biodiesel, power plant fuel, etc. by filtering out harmful components.

다음으로 유분이 제거된 액상폐기물에 대하여 이를 혐기성 소화시키고 바이오 가스를 생산하기 위한 혐기성 소화단계를 수행한다. Next, the liquid waste from which the oil has been removed is anaerobically digested and an anaerobic digestion step is performed to produce biogas.

상기 혐기성 소화단계는 유기물을 여러 미생물의 분해작용에 의하여 메탄으로 전환하는 일련의 프로세스로서, 구체적으로 유기물을 액상화하고, 가수분해하는 가수분해과정, 식초산, 프로피온산, 부틸산 등의 유기산을 생성하는 유기산생성과정 및 생성된 유기산을 통한 메탄인 바이오 가스를 생성하는 메탄생성과정을 포함하며, 이들 각각의 과정에 관여하는 미생물, 최적의 반응조건은 상이할 수 있다. 이에 따라서 혐기성 소화단계는 가수분해과정과 유기산생성과정이 하나의 혐기성 소화조(40) 내에서 모두 이루어지도록 구성되는 단상의 설비를 이용해 수행하거나 또는 산발효 단계와 메탄발효단계로 나누어 진행되도록 혐기성 소화조(40)를 2상, 즉 산발효조와 메탄발효조로 나누어 구성된 설비를 통해 수행될 수 있다. 이때 구체적인 혐기성 소화조(40)의 설비구조 및 구성은 혐기성 소화와 관련된 공지의 설비기술을 적절히 이용할 수 있으므로 본 발명은 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. The anaerobic digestion step is a series of processes that convert organic matter into methane through the decomposition action of various microorganisms. Specifically, a hydrolysis process that liquefies and hydrolyzes organic matter, and produces organic acids such as vinegaric acid, propionic acid, and butyric acid. It includes an organic acid production process and a methane production process that generates methane biogas through the generated organic acid, and the microorganisms and optimal reaction conditions involved in each of these processes may be different. Accordingly, the anaerobic digestion step is performed using a single-phase equipment configured so that the hydrolysis process and the organic acid production process are all carried out within one anaerobic digestion tank (40), or an anaerobic digestion tank ( 40) can be performed through equipment divided into two phases, that is, an acid fermentation tank and a methane fermentation tank. At this time, since the specific equipment structure and configuration of the anaerobic digestion tank 40 can appropriately utilize known equipment technology related to anaerobic digestion, detailed description thereof is omitted in the present invention.

또한, 혐기성 소화 단계를 산발효 단계와 메탄발효 단계로 이분화하여 수행 시 최적의 조건은 산발효 단계는 중온소화, 예를 들어 30 ~ 40℃로 수행되고, 산발효조에서 가수분해가 함께 수행될 수 있음을 고려해 pH 4.5 ~ 6.5, 보다 바람직하게는 pH 5.5 ~ 6.5로 유지하는 것이 좋다. 또한, 메탄발효 단계는 중온소화, 또는 고온소화 예를 들어 50 ~ 55℃에서 수행될 수 있고, 이때 바람직한 pH는 6.5 ~ 7.5, 보다 바람직하게는 7.0 ~ 7.5에서 수행될 수 있다. In addition, when performing the anaerobic digestion step by dividing it into an acid fermentation step and a methane fermentation step, the optimal condition is that the acid fermentation step is performed at a medium temperature, for example, 30 to 40 ℃, and hydrolysis is performed together in the acid fermentation tank. Considering this, it is recommended to maintain pH between 4.5 and 6.5, more preferably between pH 5.5 and 6.5. Additionally, the methane fermentation step may be performed at medium temperature digestion or high temperature digestion, for example, at 50 to 55°C, and in this case, the preferred pH is 6.5 to 7.5, more preferably 7.0 to 7.5.

한편, 혐기성 소화 단계에서 발생할 수 있는 소화폐액의 계면에 발생하는 스컴이나 거품은 메탄발효 미생물의 발효효율을 저하시키며, 이에 따라서 메탄발효가 제대로 이루어지지 않고 메탄발생량을 감소시키는 문제가 있을 수 있다. 특히 거품은 밀폐된 혐기성 소화조(40) 내 혐기성 소화를 통해서 발생되는 이산화탄소 분압의 증가에 기인하는데, 혐기성 상태의 유지를 위해서 혐기성 소화조(40)를 밀폐시키는 것을 고려할 때 이산화탄소 분압을 낮추는 것이 용이하지 않다. 이에 본 발명은 발생된 이산화탄소를 다시 소화폐액 내 중탄산이온 상태로 전환시켜서 용해시킴으로써 이산화탄소 분압을 낮춰서 거품생성에 따른 메탄발효 저하를 방지하는 동시에 중탄산이온의 증가에 따른 알칼리도 증가를 통해서 혐기성 소화조(40) 내 pH 완충능력을 강화시킴으로써 pH 감소나 증가에 따른 pH 충격을 최소화할 수 있는 이점이 있다. 이를 위해서 본 발명은 이산화탄소를 전환시킬 수 있는 효소전환기를 혐기성 소화조(40) 내 구비한다. On the other hand, scum or foam generated at the interface of the digestive waste fluid, which may occur during the anaerobic digestion stage, reduces the fermentation efficiency of methane fermenting microorganisms, which may result in methane fermentation not being carried out properly and reducing the amount of methane produced. In particular, foam is caused by an increase in the partial pressure of carbon dioxide generated through anaerobic digestion in the sealed anaerobic digestion tank 40. Considering that the anaerobic digestion tank 40 is sealed to maintain the anaerobic state, it is not easy to lower the partial pressure of carbon dioxide. . Accordingly, the present invention lowers the partial pressure of carbon dioxide by converting the generated carbon dioxide back into the bicarbonate ion state in the digestive waste fluid and dissolving it, thereby preventing the decline in methane fermentation due to foam generation and at the same time increasing alkalinity due to the increase in bicarbonate ions, thus reducing the anaerobic digestion tank (40). By strengthening my pH buffering capacity, there is an advantage in minimizing pH shock caused by a decrease or increase in pH. For this purpose, the present invention provides an enzyme converter capable of converting carbon dioxide in the anaerobic digestion tank (40).

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 효소전환기는 광물성 다공질 지지체 및 상기 광물성 다공질 지지체 상에 고정된 탄산무수화효소를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the enzyme converter may include a porous mineral support and carbonic anhydrase immobilized on the porous mineral support.

상기 탄산무수화효소는 이산화탄소를 중탄산이온으로 전환시키는 생촉매로서, 이산화탄소 흡수제에 대비해 친환경적이고, 탄산무수화효소는 이론상으로 1초당 백만개의 이산화탄소 분자를 중탄산이온으로 전환할 수 있음에 따라서 빠른 속도로 증가하는 이산화탄소의 전환에 매우 적합하다. 특히, 이산화탄소 분압의 저감을 위해서 이산화탄소 흡수제를 혐기성 소화조(40) 내 구비하는 것을 고려할 수 있으나, 통상적인 이산화탄소 흡수제는 pH가 9 ~ 12로 강알칼리성임에 따라서 혐기성 소화조(40) 내 소화폐액의 pH를 과도하게 상승시키고, 이로 인해서 오히려 메탄발효균의 메탄발효를 억제할 우려가 있다. 그러나 탄산무수화효소는 이산화탄소 흡수제와 같은 pH 변동을 유발시키지 않음에 따라서 메탄발효균의 메탄발효 저하를 방지할 수 있다. The carbonic anhydrase enzyme is a biocatalyst that converts carbon dioxide into bicarbonate ions, and is more environmentally friendly than carbon dioxide absorbents. Carbonic anhydrase enzyme can theoretically convert one million carbon dioxide molecules per second into bicarbonate ions, thereby rapidly converting carbon dioxide molecules into bicarbonate ions. It is very suitable for conversion of increasing carbon dioxide. In particular, in order to reduce the partial pressure of carbon dioxide, it may be considered to provide a carbon dioxide absorbent in the anaerobic digestion tank (40). However, typical carbon dioxide absorbents have a pH of 9 to 12 and are strongly alkaline, so the pH of the digested waste fluid in the anaerobic digestion tank (40) If it increases excessively, there is a risk of inhibiting the methane fermentation of methane fermenting bacteria. However, since carbonic anhydrase does not cause pH changes like carbon dioxide absorbers, it can prevent the decline in methane fermentation of methane fermenting bacteria.

상기 탄산무수화효소는 이산화탄소를 중탄산이온으로 전환시키는 반응을 촉진시키는 기능을 갖는 공지된 효소일 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 일예로, 야생형 탄산무수화효소 및 탄산무수화효소 변이체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 야생형 탄산무수화효소는 통상적으로 동물, 식물 등 자연적으로 생체내 존재하는 효소일 수 있음에 따라 α형, β형, γ형, δ형 및 ε형으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이거나 및/또는 생체내 존재하는 효소를 모방하거나 상기 효소를 인공적으로 재조합한 것, 또는 이들과 생체내 존재하는 탄산무수화효소가 병용된 것일 수 있다. 상기 인공적으로 재조합된 탄산무수화효소는 공지된 것일 수 있어 본 발명에서는 이에 대한 아미노산 서열을 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 탄산무수화효소 변이체는 자연적으로 존재하는 탄산무수화효소의 아미노산 서열의 일부 또는 전부가 변형된 것으로써, 탄산무수화효소의 기본적 기능을 가지는 동시에 자연적으로 존재하는 탄산무수화효소가 갖추지 못하는 내열성 등의 물성을 유리하게 개선, 개량한 것일 수 있으며, 본 발명에서는 이에 대한 아미노산 서열을 특별히 한정하지 않는다.If the carbonic anhydrase is a known enzyme that has the function of promoting the reaction of converting carbon dioxide into bicarbonate ions, it can be used without limitation. For example, any one or more of wild-type carbonic anhydrase and carbonic anhydrase mutants may be used. It can be included. At this time, the wild-type carbonic anhydrase may be an enzyme that normally exists naturally in living organisms such as animals and plants, and may be one or more types selected from the group consisting of α-type, β-type, γ-type, δ-type and ε-type. And/or it may be a product that mimics an enzyme existing in the body, artificially recombined the enzyme, or a combination of these and carbonic anhydrase enzyme that exists in the body. The artificially recombinant carbonic anhydrase may be known, so the present invention does not specifically limit its amino acid sequence. In addition, the carbonic anhydrase variant is one in which part or all of the amino acid sequence of the naturally existing carbonic anhydrase enzyme has been modified, and at the same time has the basic functions of carbonic anhydrase enzyme and does not possess the naturally existing carbonic anhydrase enzyme. Physical properties such as heat resistance may be advantageously improved, and the present invention does not specifically limit the amino acid sequence thereof.

상술한 탄산무수화효소는 유리상태로 혐기성 소화조(40) 내 소화폐액에 구비될 수 있으나, 이 경우 탄산무수화효소의 안정성 및 탄산무수화효소의 위치 제어가 어려움에 따라서 충분한 이산화탄소 전환 효과를 달성하기 어려울 수 있다. 즉, 이산화탄소 전환은 이산화탄소의 농도가 높은 혐기성 소화조(40) 내 소화폐액과 이산화탄소를 포함하는 가스가 위치하는 가스공간의 계면에서 가장 활발히 이루어질 수 있는데, 유리상태의 탄산무수화효소를 상기 계면에 고농도로 위치시키는 제어는 불가능에 가깝다. The carbonic anhydrase described above may be provided in the digestion waste fluid in the anaerobic digestion tank 40 in a free state, but in this case, it is difficult to control the stability of the carbonic anhydrase and the position of the carbonic anhydrase, thereby achieving a sufficient carbon dioxide conversion effect. This can be difficult to do. In other words, carbon dioxide conversion can be most actively performed at the interface of the gas space where the gas containing carbon dioxide and the digested waste fluid in the anaerobic digestion tank 40 with a high concentration of carbon dioxide are located, and a high concentration of carbonic anhydrase in a free state is added to the interface. Positioning control is close to impossible.

이에 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 탄산무수화효소는 광물성 다공질 지지체에 고정된 상태로 혐기성 소화조(40) 내 구비되며, 이를 통해 혐기성 소화조(40) 내에서 안정적으로 효소활성을 발휘하기에 유리할 수 있다. 또한, 상기 광물성 다공질 지지체가 비중이 1.0 미만일 수 있으며, 이를 통해서 광물성 다공질 지지체가 소화폐액과 가스공간 간의 계면에 부유할 수 있고, 이로써 탄산무수화효소를 상기 계면에 위치시키기에 유리할 수 있다. Accordingly, according to one embodiment of the present invention, the carbonic anhydrase enzyme is provided in the anaerobic digestion tank (40) in a state fixed to a mineral porous support, and through this, it stably exerts enzyme activity within the anaerobic digestion tank (40). It can be advantageous. In addition, the mineral porous support may have a specific gravity of less than 1.0, which allows the mineral porous support to float at the interface between the digestive waste fluid and the gas space, which may be advantageous for positioning carbonic anhydrase enzyme at the interface.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 광물성 다공질 지지체는 비중이 1.0 미만으로 구현되기에 유리하고, 혐기성 소화조(40)에 공급되는 액상폐기물에 존재하는 각종 독성물질로 인한 혐기성 미생물의 활성 저하를 방지하도록 독성물질을 흡착할 수 있는 경석 및 황토를 포함하는 광물성분이 소결된 다공질 소결체일 수 있다. 상기 경석은 황토와 함께 비중 1.0 미만의 다공질 소결체를 보다 용이하게 구현하도록 할 수 있다. 또한, 황토는 구성 광물이 석영, 장석, 점토광물, 산화철광물, 깁사이트 등 여러가지 종류의 광물을 포함하며, 그 화학성분으로는 이산화규소, 삼산화알루미늄, 삼산화철, 산화마그네슘, 산화칼륨, 물과 함께 다른 성분을 소량 포함하는 것일 수 있는데, 황토는 혐기성 소화를 저해하는 것으로 알려진 중금속, 암모니아, 등의 독성물질을 흡착해 독성물질로 인한 혐기성 미생물의 활성저하에 따른 혐기성 소화효율 감소를 방지할 수 있다. 바람직하게는 상기 다공질 소결체는 경석 및 황토가 1: 0.5 ~ 0.8 중량비로 혼합될 수 있고, 만일 황토가 0.5 중량비 미만으로 구비 시 혐기성 소화효율 증대가 미미할 수 있으며, 황토가 0.8 중량비를 초과 시 비중이 1.0 미만으로 구현되는 다공질 소결체의 생산효율이 저하될 수 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, the mineral porous support is advantageous in that it is implemented with a specific gravity of less than 1.0, and reduces the activity of anaerobic microorganisms due to various toxic substances present in the liquid waste supplied to the anaerobic digestion tank (40). It may be a porous sintered body in which mineral components including pumice and red clay that can adsorb toxic substances are sintered to prevent it. The pumice stone, together with red clay, can more easily produce a porous sintered body with a specific gravity of less than 1.0. In addition, red clay contains various types of minerals such as quartz, feldspar, clay minerals, iron oxide minerals, and gibbsite, and its chemical components include silicon dioxide, aluminum trioxide, iron trioxide, magnesium oxide, potassium oxide, water, and It may also contain small amounts of other ingredients. Red clay can absorb toxic substances such as heavy metals and ammonia, which are known to inhibit anaerobic digestion, and prevent a decrease in anaerobic digestion efficiency due to a decrease in the activity of anaerobic microorganisms due to toxic substances. there is. Preferably, the porous sintered body may be a mixture of pumice and red clay at a weight ratio of 1: 0.5 to 0.8, and if the red clay is provided in a weight ratio of less than 0.5, the increase in anaerobic digestion efficiency may be minimal, and if the red clay exceeds 0.8 weight ratio, the specific gravity may be The production efficiency of porous sintered bodies implemented at less than 1.0 may decrease.

또한, 상기 다공질 소결체는 규사나 소다회와 같은 유리분말을 더 함유할 수 있고, 이를 통해서 소결체의 기계적 강도를 상승시킬 수 있다. 이때, 유리분말은 경석 및 황토 중량 총합 100 중량부에 대해서 40 ~ 60 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 만일 유리분말이 40 중량부 미만일 경우 기계적 강도 향상이 미미할 수 있고, 60중량부를 초과 시 상대적으로 경석 및 황토 중량이 감소해 비중 1.0 미만을 구현하기 어렵거나, 독성물질의 흡착성능이 저하될 우려가 있다. In addition, the porous sintered body may further contain glass powder such as silica sand or soda ash, through which the mechanical strength of the sintered body can be increased. At this time, it is preferable that the glass powder is included in an amount of 40 to 60 parts by weight based on the total weight of pumice and red clay of 100 parts by weight. If the glass powder is less than 40 parts by weight, the improvement in mechanical strength may be minimal, and if it exceeds 60 parts by weight, the improvement in mechanical strength may be relatively small. As the weight of pumice and red clay decreases, it may be difficult to achieve a specific gravity of less than 1.0, or there is a risk that the adsorption performance of toxic substances may decrease.

또한, 상기 다공질 소결체는 상술한, 황토, 경석, 유리분말을 기공형성제와 혼합한 슬러리를 소정의 크기와 형상으로 성형한 후 700 ~ 1000℃로 소결하여 수득할 수 있다. 상기 기공형성제는 소결체를 다공질 구조로 제조하기 위한 것으로서, 소결과정을 통해서 열분해되어 기공을 형성하며, 이러한 기능을 갖는 것으로 공지된 기공형성제의 경우 제한 없이 사용될 수 있고, 일 예로 폴리아크릴아미드, 폴리스티렌, 폴리아크릴산나트륨 등을 이용할 수 있다. In addition, the porous sintered body can be obtained by molding the above-described slurry of red clay, pumice, and glass powder mixed with a pore forming agent into a predetermined size and shape and then sintering at 700 to 1000°C. The pore-forming agent is used to manufacture the sintered body into a porous structure, and is thermally decomposed through the sintering process to form pores. Pore-forming agents known to have this function can be used without limitation, for example, polyacrylamide, Polystyrene, sodium polyacrylate, etc. can be used.

또한, 상기 다공질 소결체는 기공율이 바람직하게는 45 ~ 70%로 구현되는 것이 좋고, 이를 통해서 본 발명의 목적을 달성하기에 유리하다. In addition, the porous sintered body is preferably implemented with a porosity of 45 to 70%, which is advantageous for achieving the purpose of the present invention.

또한, 상술한 다공질 소결체 상에 탄산무수화효소가 고정되는데, 탄산무수화효소는 다공질 소결체의 외부표면과 기공 내부에 고정될 수 있다. 상기 고정은 일 예로 물리적인 흡착이거나, 결합제, 예를 들어 글루타르알데하이드 등을 이용해 고정시킨 것일 수 있으며, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. In addition, carbonic anhydrase is fixed on the porous sintered body described above, and carbonic anhydrase may be fixed on the outer surface and inside the pores of the porous sintered body. The fixation may be, for example, physical adsorption or fixation using a binder, such as glutaraldehyde, but the present invention is not particularly limited thereto.

한편, 혐기성소화조가 2상으로 구비되는 경우 효소전환기는 메탄발효조에 구비될 수 있다. 이를 통해서 발효 중 발생하는 이산화탄소를 중탄산이온(HCO3 -)으로 전환시켜서 메탄발효조 내 중탄산이온의 농도를 증가시킬 수 있고, 증가된 중탄산이온은 메탄발효조의 pH를 완충시키는 능력을 증대시킴으로써 산발효조에서 유기산을 포함하는 1차 혐기성 소화폐액이 과도하게 공급하는 경우에도 pH 저하 충격을 완화해 pH 6.5 이상의 조건을 유지할 수 있고 이를 통해서 안정적인 메탄발효가 가능할 수 있다. On the other hand, when the anaerobic digestion tank is provided in two phases, the enzyme converter may be provided in the methane fermentation tank. Through this, the carbon dioxide generated during fermentation can be converted into bicarbonate ions (HCO 3 - ) to increase the concentration of bicarbonate ions in the methane fermentation tank. The increased bicarbonate ions increase the ability to buffer the pH of the methane fermentation tank, thereby increasing the concentration of bicarbonate ions in the acid fermentation tank. Even in the case of excessive supply of primary anaerobic digestion waste fluid containing organic acids, the shock of pH drop can be alleviated and conditions of pH 6.5 or higher can be maintained, thereby enabling stable methane fermentation.

또한, 효소전환기를 구비한 혐기성 소화조(40)는 소화온도가 중온소화 또는 고온소화될 수 있으나, 효소전환기에 구비된 탄산무수화효소의 활성 저해를 방지하기 위해서 중온소화가 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the anaerobic digestion tank 40 equipped with an enzyme converter can be digested at a medium temperature or at a high temperature, but it is preferable that digestion is performed at a medium temperature in order to prevent inhibition of the activity of the carbonic anhydrase enzyme provided in the enzyme converter.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 혐기성 소화조(40)로 공급되는 액상폐기물 내 잔여 유분에 따른 스컴발생 및 이로 인한 메탄발생량 저하를 방지하기 위해서 소화폐액의 상층에 별도의 유분층을 형성시키지 않고 소화폐액에 용해될 수 있도록 비이온성 계면활성제를 방출할 수 있는 비이온성 계면활성제 방출장치를 혐기성 소화조(40)에 더 구비할 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제 방출장치는 혐기성 소화조(40) 내부의 스컴발생이나, 유분층 형성정도를 파악해 비온성 계면활성제의 방출량을 외부에서 원격으로 제어할 수 있도록 공지의 기술을 응용해 구성된 것일 수 있고, 본 발명은 방출장치 자체의 구체적 구성에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. In addition, according to one embodiment of the present invention, in order to prevent the generation of scum due to residual oil in the liquid waste supplied to the anaerobic digestion tank 40 and the resulting decrease in methane production, a separate oil layer is not formed in the upper layer of the digested waste fluid. The anaerobic digestion tank 40 may be further equipped with a nonionic surfactant release device capable of releasing the nonionic surfactant so that it can be dissolved in the digestive waste fluid. The nonionic surfactant release device may be configured by applying known technology to remotely control the amount of nonionic surfactant released from the outside by determining the degree of scum generation or oil layer formation inside the anaerobic digestion tank 40. , the present invention does not specifically limit the specific configuration of the emitting device itself.

한편, 유분층의 제거를 위해서 비온성 계면활성제를 사용하는데, 만일 양쪽성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 또는 양이온성 계면활성제의 사용 시 유기성폐기물, 특히 음식쓰레기 유래의 액상폐기물 내 잔존하는 유분으로 인한 유분층 제거가 원활하지 않을 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 비온성 계면활성제는 HLB 값이 11 ~ 15인 것일 수 있고, 더 바람직하게는 HLB 값이 13 ~ 15인 것일 수 있으며 이를 통해서 음식쓰레기 유래의 액상폐기물 내 잔존하는 유분으로 인한 유분층 제거가 훨씬 용이할 수 있다. Meanwhile, a non-ionic surfactant is used to remove the oil layer. If an amphoteric surfactant, anionic surfactant, or cationic surfactant is used, the oil remaining in organic waste, especially liquid waste derived from food waste, is used. Removal of the oil layer may not be smooth. More preferably, the non-ionic surfactant may have an HLB value of 11 to 15, and more preferably, the non-ionic surfactant may have an HLB value of 13 to 15, and through this, the non-ionic surfactant may be used to remove oil from residual oil in liquid waste derived from food waste. Layer removal can be much easier.

또한, 혐기성 소화를 통해 생성된 바이오 가스인 메탄을 포함하는 기체는 혐기성 소화조(40)에 연결된 별도의 유출수단을 통해서 유출된 후 바이오가스 처리 설비, 예를 들어 응축기(80)를 통한 수증기 제거, 탈황설비를 통한 이산화황 제거 및 이산화탄소 포집장치를 통한 이산화탄소 제거과정을 거쳐서 별도의 저장탱크에 저장되거나 혐기성 소화에 필요한 온도를 유지하기 위한 보일러나, 액상폐기물과 함께 고액분리되어 수득된 고상폐기물을 건조하기 위한 건조기(70) 등의 열원 가동을 위한 에너지원으로 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있다. In addition, gas containing methane, which is biogas generated through anaerobic digestion, flows out through a separate outlet connected to the anaerobic digestion tank 40, and then removes water vapor through a biogas treatment facility, for example, a condenser 80, After going through the process of removing sulfur dioxide through a desulfurization facility and removing carbon dioxide through a carbon dioxide capture device, it is stored in a separate storage tank, a boiler to maintain the temperature necessary for anaerobic digestion, or drying solid waste obtained by separating solid and liquid together with liquid waste. It can be used directly or indirectly as an energy source for operating a heat source such as the dryer 70.

한편, 혐기성 소화된 액상폐기물은 후술되는 호기성 소화 단계에 투입되기 전에 공지의 방법을 이용한 소화슬러지 제거 단계를 더 수행할 수 있다. 소화슬러지 제거는 침전된 소화슬러지를 수거하는 통상의 방법에 의할 수 있다. 또한, 수거된 소화슬러지는 탈수장치를 이용하여 고액분리단계를 더 수행할 수 있고, 수득된 고형의 슬러지는 별도로 저장하여 혐기성 소화조(40)에 혐기성 미생물을 재투입하기 위한 자원으로 활용하거나, 건조 후 비료화 과정을 거쳐서 비료로 활용되거나 고체연료로 재활용될 수 있다. 또한, 소화슬러지 고액분리단계에서 수득된 탈수액은 혐기성 소화폐액과 함께 합쳐져 후술하는 호기성 소화 단계에 투입될 수 있다. 또한, 고형물의 건조 시 발생하는 응축수는 후술하는 호기성 소화단계에 투입되거나, 별도의 저류조에 저장, 또는 별도의 혐기성 소화조(40)에 투입해 혐기성 소화단계를 거칠 수 있고, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. Meanwhile, the anaerobically digested liquid waste may be further subjected to a digestion sludge removal step using a known method before being introduced into the aerobic digestion step described later. Digested sludge can be removed by a conventional method of collecting settled digested sludge. In addition, the collected digested sludge can be further subjected to a solid-liquid separation step using a dehydration device, and the obtained solid sludge can be stored separately and used as a resource for reintroducing anaerobic microorganisms into the anaerobic digestion tank 40, or dried. After going through a composting process, it can be used as fertilizer or recycled as solid fuel. In addition, the dehydrated liquid obtained in the digested sludge solid-liquid separation step can be combined with the anaerobic digested waste fluid and input into the aerobic digestion step described later. In addition, condensate generated during drying of solids may be inputted into an aerobic digestion step described later, stored in a separate storage tank, or inputted into a separate anaerobic digestion tank 40 and subjected to an anaerobic digestion step, and the present invention specifically provides for this. It is not limited.

다음으로 혐기성 소화된 액상폐기물은 이후 혐기성 소화된 액상폐기물 내 높은 COD 및 BOD 등을 감소시키기 위하여 호기성 소화단계에 투입된다. 상기 호기성 소화 단계는 호기성 미생물을 이용한 혐기성 소화된 액상폐기물내 잔존하는 유기물의 소화를 의미하며, 당업계에 공지된 호기성 소화 설비를 이용해 수행할 수 있으며, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 일 예로 호기성 소화단계는 산소를 필요로 함에 따라서 별도의 폭기조가 호기성 소화조(50) 앞에 배치되거나 폭기장치가 호기성 소화조(50) 내 구비될 수 있다. 또한, 호기성 소화 단계의 구체적인 소화 조건은 구비되는 호기성 미생물의 종류에 따라서 달리 선택될 수 있으므로 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않으며, 공지의 조건을 적절히 활용하여 수행할 수 있다. Next, the anaerobically digested liquid waste is put into the aerobic digestion step to reduce the high COD and BOD in the anaerobically digested liquid waste. The aerobic digestion step refers to the digestion of organic matter remaining in the anaerobically digested liquid waste using aerobic microorganisms, and can be performed using aerobic digestion equipment known in the art, and the present invention is not particularly limited thereto. For example, as the aerobic digestion step requires oxygen, a separate aeration tank may be placed in front of the aerobic digestion tank (50) or an aeration device may be provided in the aerobic digestion tank (50). In addition, the specific digestion conditions of the aerobic digestion step may be selected differently depending on the type of aerobic microorganisms provided, so the present invention is not particularly limited thereto and can be performed by appropriately utilizing known conditions.

한편, 상기 호기성 소화 단계에 전에 무산소 발효 단계를 더 수행할 수 있다. 상기 무산소 발효 단계는 공지된 무산소조를 통해서 수행할 수 있다. 또한, 무산소조를 구비하는 경우 공지된 A2O 공법에 의할 수 있는데, A2O공법의 경우 혐기성 소화조(40), 무산소조, 호기성 소화조(50)의 순서로 조가 배치되고, 무산소조의 적용을 통해 반송슬러지를 통해서 혐기조로 재공급되는 질산성 질소의 양을 최소화할 수 있다. 혐기성 소화조(40), 무산소조는 탈질공정, 호기성 소화조(50)는 질산화 공정을 하게 되며, 유입수와 반송(활성)슬러지(외부순환)를 혐기성 소화조(40)로 공급하고, 호기성 소화조(50)의 활성슬러지(내부순환)를 무산소조에 순환시킬 수 있다. Meanwhile, an anaerobic fermentation step may be further performed before the aerobic digestion step. The anaerobic fermentation step can be performed through a known anaerobic tank. In addition, when an anoxic tank is provided, the known A2O method can be used. In the case of the A2O method, the tanks are arranged in the order of the anaerobic digestion tank (40), the anoxic tank, and the aerobic digestion tank (50), and through the application of the anoxic tank, the returned sludge is The amount of nitrate nitrogen re-supplied to the anaerobic tank can be minimized. The anaerobic digestion tank (40) and the anoxic tank perform a denitrification process, and the aerobic digestion tank (50) performs a nitrification process. Influent water and returned (activated) sludge (external circulation) are supplied to the anaerobic digestion tank (40), and the aerobic digestion tank (50) performs a nitrification process. Activated sludge (internal circulation) can be circulated in an anoxic tank.

상기 A2O 공법은 질소와 인 모두를 제거할 수 있으며, 질산화에 필요한 알칼리도를 제공할 수 있으며, 슬러지의 침전성이 양호하고 운전이 상대적으로 간단하다는 장점이 있는 반면 질산성 질소를 포함하는 RAS는 혐기조로 반송되는데 이 때 인 제거능에 영향을 주게 되며, 질소 제거는 내부반송비에 의해 제한적이며, AO공법, 즉 혐기성 소화조(40)와 호기성 소화조(50)로 구성하는 경우에 대비해 더 높은 BOD/P비가 필요하므로 외부 탄소원을 투입해야 하는 경우가 있음을 밝혀둔다. The A2O method can remove both nitrogen and phosphorus, provides the alkalinity necessary for nitrification, has good sludge settling properties, and has the advantage of being relatively simple to operate, while RAS containing nitrate nitrogen is used in an anaerobic tank. At this time, it affects the phosphorus removal ability, nitrogen removal is limited by the internal return ratio, and the BOD/P ratio is higher compared to the AO method, that is, when composed of an anaerobic digester (40) and an aerobic digester (50). It should be noted that there are cases where external carbon sources must be input because it is necessary.

상술한 호기성 소화조(50)를 거친 거친 처리수는 하수종말처리를 거쳐 방류할 수도 있으나, 여과 단계에 공급될 수 있고, 여과 단계를 거친 여과수가 하수관을 통해 방류되거나, 또는 응축기(80)와 함께 구성되는 냉각탑의 냉각수로 공급되어 무방류 시스템을 구성할 수도 있다.The rough treated water that has passed through the aerobic digestion tank (50) described above may be discharged after undergoing sewage treatment, or may be supplied to the filtration step, and the filtrated water that has gone through the filtration step may be discharged through a sewer pipe or together with the condenser (80). It can also be supplied as cooling water to the cooling tower to form a zero-discharge system.

상기 여과 단계는 공지된 여과조(60)를 이용해 수행할 수 있다. 일 예로 상기 여과조(60)는 침전조, 모래조 및/또는 활성탄여과조(60)로 적절히 구성될 수 있고, 각각의 구체적인 조의 설비는 공지의 설비를 이용할 수 있으므로 본 발명은 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다. 한편, 여과 단계는 여과막이 장착된 막여과조(60)를 이용해서 수행할 수 있고, 상기 막여과조(60)는 통상의 UF, NF, RO 등의 여과막이 장착될 수 있으며 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.The filtration step can be performed using a known filtration tank 60. As an example, the filtration tank 60 may be appropriately composed of a sedimentation tank, a sand tank, and/or an activated carbon filtration tank 60, and since the equipment of each specific tank can use known equipment, the present invention omits the detailed description thereof. . Meanwhile, the filtration step can be performed using a membrane filtration tank 60 equipped with a filtration membrane, and the membrane filtration tank 60 may be equipped with a typical filtration membrane such as UF, NF, RO, etc., and the present invention specifically provides for this. It is not limited.

한편, 유기성폐기물의 처리방법과 처리장치는 상술한 고액분리기(20)를 통해 분리된 고상폐기물을 건조시키는 건조단계와 이를 위한 건조기(70), 및 상기 건조단계에서 발생하는 증기를 응축시키는 응축수 제조단계 및 이를 위한 응축기(80)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the organic waste treatment method and treatment device include a drying step of drying the solid waste separated through the solid-liquid separator 20 described above, a dryer 70 for this, and condensate production to condense the vapor generated in the drying step. It may further include a step and a condenser 80 therefor.

상기 건조기(70)는 상기 고액분리기(20)에 의해 분리되는 고상폐기물의 함수율을 적어도 10% 이하의 범위로 낮추어주는 것으로서, 상기 건조기(70)의 건조온도는 일 예로 100 ~ 150℃일 수 있고, 건조시간은 2 ~ 3시간일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The dryer 70 lowers the moisture content of the solid waste separated by the solid-liquid separator 20 to at least 10% or less. The drying temperature of the dryer 70 may be, for example, 100 to 150°C. , drying time may be 2 to 3 hours, but is not limited thereto.

또한, 상기 건조기(70)에 의해 건조작업이 완료되는 고상폐기물은 파쇄 및 선별될 수 있고. 이 경우 고상폐기물의 선별기로는 메쉬망을 이용한 진동선별기 또는 자력을 이용한 자력선별기가 바람직하지만, 그 밖에도 비중차를 이용한 비중선별기를 적용하더라도 본원의 기술범주에 포함됨을 밝혀둔다. 또한, 파쇄 및 선별된 고상폐기물은 비료 또는 사료의 원료로 재활용되고, 건조물을 비료 또는 사료 제조공정으로 공급하는 건조물 배출라인이 더 구비될 수 있다.In addition, the solid waste for which the drying operation is completed by the dryer 70 can be shredded and sorted. In this case, a vibration separator using a mesh net or a magnetic separator using magnetic force is preferable as a sorter for solid waste, but it should be noted that even if a specific gravity sorter using specific gravity difference is applied, it is included in the technical scope of this institute. In addition, the crushed and selected solid waste is recycled as a raw material for fertilizer or feed, and a dried matter discharge line may be further provided to supply the dried matter to the fertilizer or feed manufacturing process.

또한, 건조기(70)를 통해 건조 시 발생하는 증기를 재활용하기 위한 증기처리기를 더 구비할 수 있고, 상기 증기 처리기는 증기를 열교환하는 응축기(80)를 포함하고, 응축된 응축수의 온도를 냉각시키기 위한 냉각탑을 더 포함할 수 있다. In addition, a vapor processor may be further provided to recycle the vapor generated during drying through the dryer 70, and the vapor processor includes a condenser 80 for heat exchanging vapor, and cooling the temperature of the condensed condensate. It may further include a cooling tower for

수득된 응축수는 별도의 저류조에 저장될 수 있으나, 응축수 내 용해된 질소 또는 황, 예를 들어 암모니아나 황화수소의 제거를 위해서 상기 응축수는 혐기성 소화조(40)나 호기성 소화조(50)로 공급될 수 있음을 밝혀둔다.The obtained condensate may be stored in a separate storage tank, but the condensate may be supplied to the anaerobic digestion tank (40) or the aerobic digestion tank (50) to remove nitrogen or sulfur dissolved in the condensate, such as ammonia or hydrogen sulfide. Let it be known.

한편, 혐기성 소화조(40)를 통해 생성된 바이오가스는 본 발명의 처리방법의 수행시 요구되는 각종 열원을 생성하는 열원공급기(90)로 공급될 수 있어서 외부의 별도의 에너지원의 공급없이 유기성폐기물의 처리가 가능함에 따라서 절감된 비용으로 유기성폐기물의 처리가 가능하다. On the other hand, biogas generated through the anaerobic digester 40 can be supplied to the heat source supplier 90, which generates various heat sources required when performing the treatment method of the present invention, so that organic waste can be removed without the supply of a separate external energy source. Since it is possible to process organic waste, it is possible to process organic waste at reduced costs.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples do not limit the scope of the present invention, and should be interpreted to aid understanding of the present invention.

<실시예1> <Example 1>

음식물쓰레기인 유기물폐기물을 유기성 폐기물을 파쇄선별기에 투입한 후 고액 원심분리기에 투입해 액상폐기물을 수득했다. 수득된 액상폐기물에 대해서 3상원심분리기를 통해서 유분을 제거한 후 유분이 제거된 액상폐기물을 액상폐기물은 산발효조와 메탄발효조 2상으로 구성된 혐기성 소화조로 투입하였고, 산발효조에서는 pH 4.5, 35℃ 온도로 산발효 공정을 수행시켰다. 한편, 산발효조에서 약 10일 이상 단독으로 산발효 후 상기 산발효조와 연결된 메탄발효조로 산발효된, 유기산을 포함하는 1차 혐기성 소화폐액을 메탄발효조로 일정유량으로 지속적으로 공급하되, 메탄발효조 내 공급된 소화폐액과 가스공간 간의 계면에 아래의 준비예에서 제조된 효소전환기를 위치시켜서 메탄발효가 이루어지도록 구성했다. 이후 혐기성 소화 단계를 수행한 후 생성된 메탄을 포함하는 기체를 수증기, 이산화탄소 및 황을 각각 제거할 수 있는 복수의 기체분리막이 구비된 바이오가스 수득장치로 공급하여 메탄가스를 별도로 저장했고, 혐기성 소화 단계를 거친 침전된 소화슬러지는 탈수를 거쳐서 고상폐기물로 저장했으며, 액상폐기물은 통상의 호기성 소화조 및 여과조를 통해 여과시켜서 유기성 폐기물을 처리했다. Organic waste, which is food waste, was put into a crushing separator and then put into a solid-liquid centrifuge to obtain liquid waste. After removing the oil from the obtained liquid waste through a three-phase centrifuge, the liquid waste from which the oil was removed was introduced into an anaerobic digestion tank consisting of two phases, an acid fermentation tank and a methane fermentation tank, and the acid fermentation tank had pH 4.5 and a temperature of 35°C. The acid fermentation process was performed. Meanwhile, after independent acid fermentation in the acid fermentation tank for about 10 days or more, the acid-fermented primary anaerobic digestion waste fluid containing organic acids is continuously supplied to the methane fermentation tank at a constant flow rate in the methane fermentation tank. The enzyme converter manufactured in the preparation example below was placed at the interface between the supplied digestive waste fluid and the gas space to enable methane fermentation. After performing the anaerobic digestion step, the gas containing methane produced was supplied to a biogas obtaining device equipped with a plurality of gas separation membranes capable of removing water vapor, carbon dioxide, and sulfur, respectively, and the methane gas was stored separately, and anaerobic digestion was performed. The precipitated digested sludge was dehydrated and stored as solid waste, and the liquid waste was filtered through a regular aerobic digestion tank and filtration tank to treat organic waste.

* 준비예* Preparation example

경석과 황토를 1: 0.6 중량비가 되도록 혼합한 후 규사와 소다회의 용융혼합물로 수득된 유리분말을 경석과 황토 중량 총합 100 중량부 대비 60 중량부로 투입하고, 폴리스티렌 기공형성제를 유리분말을 경석과 황토 중량 총합 100 중량부 대비 400 중량부로 투입한 후 물을 혼합해 교반한 후 압출시키고 건조시킨 뒤 절단해 펠렛형상의 성형체를 제조했다. 제조된 성형체를 소성로에 장입시키고 850℃ 온도로 소성해 기공율이 63%이고, 비중이 0.89이고, 직경이 2㎜이며, 길이가 1㎝인 광물성 다공질 지지체를 수득했다. After mixing pumice and red clay at a weight ratio of 1:0.6, glass powder obtained from a melted mixture of silica sand and soda ash was added in an amount of 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of pumice and red clay, and a polystyrene pore former was added by mixing the glass powder with the pumice stone. After adding 400 parts by weight of the total weight of red clay (100 parts by weight), water was mixed and stirred, extruded, dried, and cut to produce a pellet-shaped molded body. The manufactured molded body was charged into a firing furnace and fired at a temperature of 850°C to obtain a mineral porous support with a porosity of 63%, specific gravity of 0.89, a diameter of 2 mm, and a length of 1 cm.

이후 수득된 광물성 다공질 지지체를 1mg/ml의 농도로 탄산무수화효소가 분산된 인산버퍼용액에 투입해 광물성 다공질 지지체 상에 탄산무수화효소를 흡착시킨 뒤 세척해 효소전환기를 수득했다. Afterwards, the obtained mineral porous support was added to a phosphate buffer solution in which carbonic anhydrase was dispersed at a concentration of 1 mg/ml, carbonic anhydrase was adsorbed on the mineral porous support, and then washed to obtain an enzyme converter.

<실시예 2><Example 2>

실시예1과 동일하게 실시하여 수행하되, 준비예에서 제조된 효소전환기의 광물성 다공질 지지체 비중을 1.0을 초과하도록 변경해 혐기성 소화를 진행했고, 이후 호기성 소화 및 여과 단계를 거쳐서 유기성폐기물을 처리했다. The same procedure as in Example 1 was carried out, but the specific gravity of the mineral porous support of the enzyme converter prepared in the preparation example was changed to exceed 1.0 to proceed with anaerobic digestion, and then the organic waste was treated through aerobic digestion and filtration steps.

<실시예 3><Example 3>

실시예1과 동일하게 실시하여 수행하되, 메탄발효조에 HLB 값이 11인 비온성 계면활성제(poly sorbate 85)를 방출할 수 있는 비이온성 계면활성제 방출장치를 설치해 메탄발효 중에 비온성 계면활성제를 방출하여 혐기성 소화를 진행했고, 이후 호기성 소화 및 여과 단계를 거쳐서 유기성폐기물을 처리했다. The same procedure as in Example 1 was carried out, but a nonionic surfactant release device capable of releasing a nonionic surfactant (poly sorbate 85) with an HLB value of 11 was installed in the methane fermentation tank to release the nonionic surfactant during methane fermentation. Anaerobic digestion was performed, and the organic waste was then treated through aerobic digestion and filtration steps.

<실시예 4 ~ 9> <Examples 4 to 9>

실시예 2와 동일하게 실시하여 수행하되, 비이온성 계면활성제 대신에 하기 표 1에 따른 계면활성제를 투입해 혐기성 소화를 진행했고, 이후 호기성 소화 및 여과 단계를 거쳐서 유기성폐기물을 처리했다.The same procedure as in Example 2 was performed, except that anaerobic digestion was performed by adding a surfactant according to Table 1 below instead of a nonionic surfactant, and then the organic waste was treated through aerobic digestion and filtration steps.

종류 type 상품명product name HLBHLB 실시예4Example 4 양이온성cationic CTABCTAB 1010 실시예5Example 5 음이온성anionic SLSSLS 4040 실시예6Example 6 양쪽성amphiphilic TegoTego 1313 실시예7Example 7 비이온성nonionic sorbitan lauratesorbitan laurate 8.68.6 실시예8Example 8 비이온성nonionic Tween80Tween80 15.015.0 실시예9Example 9 비이온성nonionic Tween 20Tween 20 16.716.7

<비교예1><Comparative Example 1>

실시예1과 동일하게 실시하여 수행하되, 효소전환기를 포함하지 않고 혐기성 소화, 호기성 소화 및 여과 단계를 거쳐서 유기성폐기물을 처리했다. The same procedure as in Example 1 was performed, but organic waste was treated through anaerobic digestion, aerobic digestion, and filtration steps without including an enzyme converter.

<실험예><Experimental example>

실시예 1 ~ 9 및 비교예 1을 통한 유기성폐기물 처리장치와 처리방법에 대해 아래의 물성을 평가해 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The following physical properties were evaluated for the organic waste treatment devices and treatment methods through Examples 1 to 9 and Comparative Example 1, and the results are shown in Table 2 below.

1. 생성되는 메탄가스의 수득량 측정1. Measurement of yield of methane gas produced

혐기성 소화 단계를 수행한지 25일 경과 후 수득된 메탄가스의 양을 측정했고, 실시예 1의 측정결과를 100% 기준해 나머지 실시예 및 비교예1의 결과를 상대적인 수득량으로 환산했다.The amount of methane gas obtained 25 days after performing the anaerobic digestion step was measured, and the results of the remaining Examples and Comparative Example 1 were converted into relative yields based on the measurement results of Example 1 as 100%.

2. pH 완충효과 평가2. Evaluation of pH buffering effect

메탄발효조 내 공급되는 1차 혐기성 소화액의 유량을 20일 경과 후 2.5배로 증가시킨 뒤 혐기성 소화 단계를 수행한지 30일 경과 후 수득된 메탄가스의 양을 측정했고, 실시예 1의 측정결과를 100% 기준해 나머지 실시예 및 비교예1의 결과를 상대적인 수득량으로 환산했다.The flow rate of the primary anaerobic digestion liquid supplied to the methane fermentation tank was increased to 2.5 times after 20 days, and the amount of methane gas obtained 30 days after performing the anaerobic digestion step was measured, and the measurement results of Example 1 were 100% Based on this, the results of the remaining Examples and Comparative Example 1 were converted into relative yields.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 실시예7Example 7 실시예8Example 8 실시예9Example 9 비교예1Comparative Example 1 효소전환기 구비여부/광물성 다공질 지지체 비중Enzyme converter availability/specific gravity of mineral porous support ○/
0.89
○/
0.89
○/
1.0 초과
○/
greater than 1.0
○/
0.89
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0.89
○/
0.89
미구비/-Not equipped/-
투입 계면활성제 종류(HLB값)Type of surfactant added (HLB value) 미투입Not entered 미투입Not entered 비이온성(11.0)Nonionic (11.0) 양이온성(10)Cationic (10) 음이온성(40)Anionic (40) 양쪽성(13)Amphiphilic (13) 비이온성(8.6)Nonionic (8.6) 비이온성(15.0)Nonionic (15.0) 비이온성(16.7)Nonionic (16.7) 미투입Not entered 메탄 수득량(%)Methane yield (%) 100100 70.170.1 138.9138.9 101.6101.6 94.194.1 106.0106.0 118.3118.3 156.5156.5 125.9125.9 60.860.8 pH 완충효과(메탄수득량(%))pH buffering effect (methane yield (%)) 100100 29.029.0 미평가Not rated 미평가Not rated 미평가Not rated 미평가Not rated 미평가Not rated 미평가Not rated 미평가Not rated 28.528.5

상기 표 2를 통해서 확인할 수 있듯이, As can be seen from Table 2 above,

효소전환기를 구비한 실시예1 및 실시예2는 비교예 1에 대비해 수득된 메탄 수득량에 있어서 현격히 우수한 효과를 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 다만, 비중이 1.0을 초과하는 광물성 다공질 지지체를 구비한 효소전환기는 소화 폐액 내 침전됨에 따라서 이산화탄소 전환이 크지 않아서 메탄수득량이 실시예 1에 대비해 현격히 적었고, pH 완충효과는 비교예 1과 유사수준으로 전환된 양으로는 pH 완충효과 발현이 미미한 것을 알 수 있다. It can be confirmed that Examples 1 and 2 equipped with an enzyme converter have a significantly superior effect in terms of methane yield compared to Comparative Example 1. However, the enzyme converter equipped with a mineral porous support with a specific gravity exceeding 1.0 did not convert much carbon dioxide as it settled in the digestion waste fluid, so the methane yield was significantly less than that of Example 1, and the pH buffering effect was similar to that of Comparative Example 1. It can be seen that the pH buffering effect is minimal in the amount converted to .

또한, 비온성 계면활성제를 투입한 실시예3, 7 ~ 9는 계면활성제를 투입하지 않은 실시예 1에 대비해 메탄수득량이 현격히 증가했고, 이를 통해서 유분층에 따른 스컴발생이 억제되고 이로 인해서 메탄발효 효율이 증대되었음을 예상할 수 있다. In addition, in Examples 3, 7 to 9, in which a non-ionic surfactant was added, the methane yield was significantly increased compared to Example 1 in which the surfactant was not added, and through this, the generation of scum in the oil layer was suppressed and methane was produced. It can be expected that fermentation efficiency has increased.

또한, 계면활성제를 투입하는 경우에도 양이온성, 음이온성 및 양쪽성 계면활성제를 투입한 실시예 4 ~ 6의 경우 메탄수득량 증가가 실시예3, 7 ~ 9에 대비해 미미한 것을 확인할 수 있다. In addition, it can be seen that even when surfactants are added, the increase in methane yield in Examples 4 to 6, in which cationic, anionic and amphoteric surfactants are added, is insignificant compared to Examples 3 and 7 to 9.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiment presented in the present specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , other embodiments can be easily proposed by change, deletion, addition, etc., but this will also be said to be within the scope of the present invention.

Claims (8)

유기성폐기물을 파쇄 및 이물질을 선별하는 파쇄선별기;
상기 파쇄선별기를 통해서 파쇄 및 선별된 유기성폐기물을 각각 고상폐기물 및 액상폐기물로 분리하는 고액분리기;
분리된 상기 액상폐기물 내 유분을 선택적으로 제거하는 3상 분리기;
유분이 선택적으로 제거된 액상폐기물을 혐기성 소화시키고, 바이오 가스를 생산하는 혐기성 소화조;
혐기성 소화폐액을 호기성 소화시키는 호기성 소화조; 및
상기 호기성 소화조로부터 배출된 호기성 소화폐액 내 잔류하는 이물질을 여과하는 여과조;를 포함하되,
상기 혐기성 소화조는 혐기성 소화 시 발생하는 이산화탄소의 전환을 위한 효소전환기 및 액상폐기물 상에 형성되는 유분층을 제거하기 위한 비이온성 계면활성제 방출장치를 내부에 구비하며,
상기 효소전환기는 경석 및 황토를 포함하는 광물성분이 소결된 다공질 소결체로서 비중이 1.0 미만인 광물성 다공질 지지체 및 상기 광물성 다공질 지지체 상에 고정된 탄산무수화효소를 포함하고, 상기 비이온성 계면활성제 방출장치는 HLB 값이 11 ~ 15인 비이온성 계면활성제를 방출하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 생산량이 개선된 유기성폐기물의 처리장치.
A crushing separator that crushes organic waste and selects foreign substances;
A solid-liquid separator that separates the crushed and selected organic waste into solid waste and liquid waste, respectively, through the crusher and sorter;
A three-phase separator that selectively removes oil in the separated liquid waste;
An anaerobic digester that anaerobically digests liquid waste from which oil has been selectively removed and produces biogas;
An aerobic digestion tank that aerobically digests anaerobic digestion waste fluid; and
Including a filtration tank for filtering foreign substances remaining in the aerobic digestion waste fluid discharged from the aerobic digestion tank,
The anaerobic digestion tank is equipped with an enzyme converter for conversion of carbon dioxide generated during anaerobic digestion and a nonionic surfactant release device for removing the oil layer formed on the liquid waste,
The enzyme converter is a porous sintered body in which mineral components including pumice and red clay are sintered, and includes a mineral porous support having a specific gravity of less than 1.0 and carbonic anhydrase fixed on the mineral porous support, and the nonionic surfactant releasing device is HLB. An organic waste treatment device with improved biogas production, characterized in that it emits a nonionic surfactant with a value of 11 to 15.
제1항에 있어서,
상기 고상폐기물을 건조시키는 건조기; 및
건조기에서 발생된 증기를 응축시키는 응축기;를 더 포함하는 바이오가스 생산량이 개선된 유기성폐기물의 처리장치.
According to paragraph 1,
A dryer for drying the solid waste; and
An organic waste treatment device with improved biogas production, further comprising a condenser for condensing vapor generated in the dryer.
제2항에 있어서,
상기 건조기는 혐기성 소화조에서 생산되는 바이오 가스를 직접 또는 간접 에너지원으로 사용하여 가동되는 바이오가스 생산량이 개선된 유기성폐기물의 처리장치.
According to paragraph 2,
The dryer is an organic waste treatment device with improved biogas production that operates by using biogas produced in an anaerobic digester as a direct or indirect energy source.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 유기성폐기물을 파쇄하고 이물질을 선별하는 파쇄선별 단계;
상기 파쇄선별 단계에서 공급되는 유기성폐기물을 탈수하여 고상폐기물 및 액상폐기물로 각각 분리하는 고액분리단계;
상기 고액분리단계에서 분리되는 액상폐기물을 3상원심분리하여 유분을 선택적으로 제거하는 유분제거 단계;
유분이 선택적으로 제거된 액상폐기물을 혐기성 소화시키고 바이오 가스를 생산하는 혐기성 소화단계;
혐기성 소화폐액을 호기성 소화시키는 호기성 소화단계; 및
호기성 소화폐액 내 이물질을 여과시키는 여과 단계;를 포함하며,
상기 혐기성 소화단계는 혐기성 소화를 통해서 생성되는 이산화탄소의 중탄산 이온으로의 전환 및 액상 폐기물 상에 형성되는 유분층의 제거를 위한 HLB 값이 11.0 ~ 15.0인 비이온성 계면활성제의 방출이 함께 수행되도록 이루어지며,
이산화탄소의 중탄산 이온으로의 전환은 경석 및 황토를 포함하는 광물성분이 소결된 다공질 소결체로서 비중이 1.0 미만인 광물성 다공질 지지체 및 상기 광물성 다공질 지지체 상에 고정된 탄산무수화효소를 포함하는 효소전환기를 통해 수행되는 바이오가스 생산량이 개선된 유기성폐기물의 처리방법.
A shredding and sorting step in which organic waste is shredded and foreign substances are selected;
A solid-liquid separation step of dehydrating the organic waste supplied in the crushing and sorting step to separate it into solid waste and liquid waste;
An oil removal step of selectively removing oil by three-phase centrifugation of the liquid waste separated in the solid-liquid separation step;
An anaerobic digestion step of anaerobically digesting liquid waste from which oil has been selectively removed and producing biogas;
An aerobic digestion step of aerobically digesting anaerobic digestion waste fluid; and
It includes a filtration step of filtering out foreign substances in aerobic digestive lung fluid,
The anaerobic digestion step is performed so as to convert carbon dioxide generated through anaerobic digestion into bicarbonate ions and release a nonionic surfactant with an HLB value of 11.0 to 15.0 for removal of the oil layer formed on the liquid waste. ,
The conversion of carbon dioxide into bicarbonate ions is a porous sintered body in which mineral components including pumice and red clay are sintered, and is carried out through an enzyme converter comprising a mineral porous support having a specific gravity of less than 1.0 and carbonic anhydrase fixed on the mineral porous support. Organic waste disposal method with improved biogas production.
삭제delete
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