KR19980047419A - High concentration organic waste treatment method and long-term retention type multi-stage continuous anaerobic digestion treatment device - Google Patents

High concentration organic waste treatment method and long-term retention type multi-stage continuous anaerobic digestion treatment device Download PDF

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Abstract

유기성 폐기물의 다단 연속식 혐기성 소화 처리 방법 및 이 방법에 사용되는 장치가 기재되어 있다. 본 발명의 방법은 a) 고농도의 유기성 폐기물을 가수분해시키고 유기산과 이산화탄소를 형성하는 산화 분해 반응 단계, b) 유기산과 가수분해물을 이용하여 메탄가스를 생성하고 알칼리를 공급하는 환원 분해 반응 단계, c) 가스의 저류와 배출에 의해 조의 내부에 발생되는 슬러지의 유동을 이용하는 미생물과 유기물을 접촉시키는 혼합 단계, d) 상징액의 반송으로 고형물의 분해 및 유동에 요구되는 수분을 공급하고 안정화된 알칼리수를 공급하여 악취 성분을 제거하는 단계, e) 악취 물질의 포집 후 여재의 흡착과 생물학적 탈취를 이용한 냄새 제거와 메탄가스에 함유된 황화수소 성분의 건식법에 의한 산화처리 단계 및 f) 분해 최종 잔류물을 저류하는 저장 단계로 이루어진다. 본 발명에 따르면 유지·관리를 위한 장치의 청소는 2 ∼ 3 년에 일회 정도이며 잔류 슬러지는 투입물의 약 5 ∼ 7%, 가스 발생량은 0.3 m3Gas/VS kg/d 정도이며 처리수의 발생은 없다.A method of multistage continuous anaerobic digestion of organic waste and apparatus used in the method are described. The process of the present invention comprises the steps of a) hydrolyzing high concentration organic waste and forming an organic acid and carbon dioxide, b) reducing decomposition reaction step of producing methane gas and supplying alkali using organic acid and hydrolyzate, c A) mixing step of contacting microorganisms and organics using sludge flow generated inside the tank by the storage and discharge of gas, d) supplying the water required for the decomposition and flow of the solids by returning the supernatant liquid, and supplying stabilized alkaline water. Removing odor components, e) odor removal by adsorption of media and deodorization using biological deodorization, oxidation of hydrogen sulfide components in methane gas by dry method, and f) storage of decomposed final residues. It consists of a storage step. According to the present invention, the cleaning of the device for maintenance and management is about once every 2 to 3 years, the residual sludge is about 5 to 7% of the input, the amount of gas generated is about 0.3 m 3 Gas / VS kg / d, and the treatment water is generated. There is no.

Description

고농도의 유기성 폐기물의 처리 방법 및 장기 체류형 다단 연속식 혐기성 소화 처리 장치High concentration organic waste treatment method and long-term retention type multi-stage continuous anaerobic digestion treatment device

본 발명은 주방 폐기물 및 분뇨를 포함한 고농도의 유기성 폐기물을 발생 원에서 직접 처리하여 이들로 인한 각종 환경 문제를 예방하고 부산물로 생성되는 메탄 가스를 보조 열원으로 재활용하기 위한 고농도 유기성 폐기물의 처리 방법 및 장기 체류형 다단 연속 폐수발생 제어식 혐기성 소화(消化) 장치에 관한 것이다.The present invention treats high concentrations of organic wastes, including kitchen wastes and manure, directly at the source, prevents various environmental problems caused by them, and treats high concentrations of organic wastes for recycling methane gas, which is generated as a by-product, as an auxiliary heat source. The present invention relates to a continuous multi-stage continuous wastewater generation controlled anaerobic digestion apparatus.

도시 폐기물의 처리와 관련하여 매립에 의한 처리는 우리의 국토 여건상 한계에 도달해 있으며, 특히 부패성 폐기물(주로 주방 폐기물)은 매립 후 부패에 기인한 제반 기술적 문제로 이들 폐기물의 효과적인 처리 기술 개발에 대한 요구가 더욱 증대되고 있다. 이와 관련하여, 주방 폐기물의 처리를 위한 각종 처리 장치(퇴비화, 발효 사료화)가 출현되었으나, 유지·관리 및 처리물의 최종 처분에 있어서 여전히 많은 문제를 내포하고 있는 실정이다.Regarding the disposal of municipal waste, landfill disposal has reached the limit of our national land conditions. Especially, perishable waste (mainly kitchen waste) is a technical problem caused by decay after landfill. The demand for them is increasing. In this connection, various treatment devices (composting, fermentation feed) for the treatment of kitchen wastes have emerged, but there are still many problems in the maintenance, management and final disposal of processed materials.

외국의 경우 부패성 폐기물의 최종 처리는 소각과 매립 기술이 주로 적용되고 혐기성 소화 기술의 적용예는 많지 않으며, 또한 기존 소화 기술의 대분분은 기계적인 혼합과 중온 (35 ℃) 상태의 운전 조건을 필요로 하고, 투입물의 성상도 5 % 내외의 농도 상태로 적용되고 있어 전처리가 요구되는 등의 유지·관리에 상당한 기술 수준이 요구되고 있어 운전의 경제성이 가볍게 평가되고 있는 실정이다.In foreign countries, the final treatment of perishable waste is mainly applied by incineration and landfill technology, and there are not many applications of anaerobic digestion technology, and most of the existing extinguishing technologies require mechanical mixing and operating conditions of medium temperature (35 ℃). In addition, the properties of the inputs are applied at a concentration of about 5%, and a considerable level of technology is required for maintenance and management such as pretreatment, and the economic efficiency of operation is lightly evaluated.

관련 연구예를 살펴보면, 이탈리아의 대형 식품점의 발생 폐기물 100 ton/d에 대한 적용 결과 2000 m3의 반응조에서 중온 소화를 통해, 가스는 폐기물 1톤당 약 58.5 m3의 가스가 발생하고 슬러지 24톤, 폐수 38톤이 발생되어 약 38 %의 감량이 가능한 것으로 소각보다 경제적인 우위에 있는 것으로 보고되었다. 또 다른 경우, 폐기물의 탄소/질소의 비가 10 이하인 경우 이상(二相) 소화 방식에 의한 처리가 더 유용하고, 15 이상인 경우 단상(單相)이 보다 유리한 것으로 나타났으며, 경제적인 효과 측면에서 중온보다는 무가온 상태의 운전이 다양한 부분에서 경쟁력이 있는 것으로 보고되었다 [문헌: Mata-Alvarez J., Cecchi F., Llabres P. Pavan P., Anaerobic digestion of the Barocelona central food market organic wastes. Plant design and feasibility, Bioresource Tech., Vol. 42, p33-42, 1992: Weiland P., One-and two step anaerobic digestion of solid agoindustrial residues, Water Sci. Tech., Vol. 27, p145-151, 1993:Lusk, Philip D., Comparative economic analysis. Anaerobic digestion case study, Bioresource Tech., Vol. 36, p223-228, 1991:Nazir M., Biogas plants construction technology for rural areas, Bioresource Tech. Vol. 35, p283-289, 1991].Related Research For look, apply to the generation of a large grocery store waste 100 ton / d of Italy results through mesophilic digestion at 2000 m 3 reactor, the gas of waste per ton of approximately 58.5 m 3 gas is generated and the sludge 24 tons, It is reported that 38 tons of waste water is generated, which can reduce about 38%, which is an economic advantage over incineration. In another case, the waste treatment by the biphasic extinguishing method is more useful when the carbon / nitrogen ratio of the waste is less than 10, and the single phase is more advantageous when the waste is 15 or more. Non-warming operation has been reported to be competitive in a variety of ways. Mata-Alvarez J., Cecchi F., Llabres P. Pavan P., Anaerobic digestion of the Barocelona central food market organic wastes. Plant design and feasibility, Bioresource Tech., Vol. 42, p 33-42, 1992: Weiland P., One-and two step anaerobic digestion of solid ago industrial residues, Water Sci. Tech., Vol. 27, p 145-151, 1993: Lusk, Philip D., Comparative economic analysis. Anaerobic digestion case study, Bioresource Tech., Vol. 36, p223-228, 1991: Nazir M., Biogas plants construction technology for rural areas, Bioresource Tech. Vol. 35, p 283-289, 1991].

그러나, 이러한 기존의 혐기성 소화 장치들은 대부분이 각 나라의 기후 등의 조건에 맞는 특징적인 시스템으로서 우리의 현실에 그대로 반영하기에는 한계가 있으며, 또한 발생되는 폐기물의 상태가 고형물 함량이 20 % 내외인 고농도의 주방 폐기물 처리에 적용하는 경우 희석수에 대한 고려와 배출수에 대한 추가적인 처리 문제가 발생하게 된다.However, most of these existing anaerobic digestion systems are characteristic systems for each country's climate and other conditions, which are difficult to reflect in our reality. Also, the high concentration of the generated wastes has a solid content of about 20%. Application to the disposal of kitchen wastes will lead to the consideration of dilution water and further treatment of effluents.

주방 폐기물의 처리가 가장 중요한 환경 문제 중의 하나로 부각된 현상황에서 기존 처리 기술에서 탈피한 새로운 기술의 개발이 절실히 요망되고 있으나, 현행 유기성 폐기물의 처리 및 재활용 기술로서 급격히 부각된 퇴비화 방식이 우리의 식생활 특성으로 인해 부적절한 것으로 밝혀지면서 새로운 대안의 제시가 불가피해졌다.In the situation where the treatment of kitchen waste is one of the most important environmental problems, the development of new technology that is out of the existing treatment technology is urgently needed, but the composting method that has rapidly emerged as the processing and recycling technology of organic waste is the characteristics of our diet. As it turned out to be inappropriate, the proposal of a new alternative was inevitable.

본 발명의 목적은 하수 시설의 보급 실태와 관련하여 수세식 변소의 설치가 곤란한 지역에서 직면하고 있는 환경 오염 해결을 위해 분뇨와 주방 폐기물을 통합 또는 독립적으로 혐기성 소화 처리하려는 데 있다.An object of the present invention is to integrate or independently anaerobic digestion treatment of manure and kitchen waste for solving the environmental pollution facing in areas where the installation of flush toilets is difficult in relation to the distribution of sewage facilities.

본 발명의 또 다른 목적은 식품 가공 공장 등의 고농도 유기성 폐기물을 배출하는 산업체의 환경부담으로 인한 경제 활동의 저해 문제를 해소하기 위해 폐기물 처리로 인한 처리수의 발생을 제어시켜 유지·관리 문제를 유발하지 않는 기능적이고 경제적인 처리 방법 및 장치를 제공하려는 것이다.Another object of the present invention is to control the generation of treated water due to waste treatment in order to solve the problem of impairment of the economic activity due to the environmental burden of the industry that discharges high concentration organic waste such as food processing plant, causing maintenance and management problems To provide a functional and economical processing method and apparatus that do not.

도 1은 본 발명에 따른 고농도 유기성 폐기물의 다단 연속식 혐기성 소화 장치의 단면 공정도.1 is a cross-sectional process diagram of a multi-stage continuous anaerobic digestion apparatus of high concentration organic waste according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 고농도 유기성 폐기물의 다단 연속식 혐기성 소화 장치의 평면 공정도.Figure 2 is a plan view of a multi-stage continuous anaerobic digestion apparatus of high concentration organic waste according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 고농도 유기성 폐기물의 다단 연속식 혐기성 소화 장치의 측면 공정도.Figure 3 is a side process diagram of a multi-stage continuous anaerobic digestion apparatus of high concentration organic waste according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 탈취 장치의 구조도와 악취 이송관 분배 구조도.Figure 4 is a structural diagram of the deodorizing device according to the present invention and odor feed pipe distribution structure.

도 5는 본 발명에 따른 탈황 장치와 공기 부상식 반송 장치의 구조도.5 is a structural diagram of a desulfurization apparatus and an air floating conveying apparatus according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 고농도 유기성 폐기물의 다단 연속식 혐기성 소화 장치에 의한 주방 폐기물과 분뇨의 혼합 처리 공정도.Figure 6 is a mixed process of kitchen waste and manure by the multi-stage continuous anaerobic digestion apparatus of high concentration organic waste according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1. 투입구1.Inlet

2. 산화 분해 반응조2. Oxidative decomposition reaction tank

3. 환원 분해 반응조3. Reduction digestion tank

4. 안정조4. Stabilizer

5. 저류조5. Storage tank

6. 내부 가스 저류조6. Internal gas reservoir

7. 산화, 환원 분리막7. Oxidation and Reduction Membrane

8. 내부 가스 저류판8. Internal gas reservoir

9. 유동속도 조절판9. Flow rate control plate

10. 이동식 가스 저류판10. Removable gas reservoir

11. T형 환원 반응 분리막11.T-type reduction reaction membrane

12. 경사판12. Inclined Plate

13. 임의성 미생물 배양조13. Random Microbial Culture Tank

14. 수위 조절관14. Water level control tube

15. 가스 배출관15. Gas discharge line

17. 악취 가스 흡입관17. Odor gas suction line

18. 반송용 블로아18. Return blowers

19. 반송관19. Return pipe

20. 온수 공급관20. Hot water supply pipe

21. 보일러21. Boiler

22. 악취 흡입관22. Odor Suction Line

24. 오니 및 수분 트랩24. Sludge and moisture trap

25. 가스 자동 개폐 밸브25. Gas automatic shut off valve

26. 탈황장치26. Desulfurization System

27. 가스 압축 펌프 및 유량계27. Gas Compression Pumps and Flowmeters

28. 가스 저장 탱크28. Gas Storage Tank

30. 슬러지 전단용 요철30. Sludge shear irregularities

31. 반송용 스프레이31. Return Spray

32. 보일러용 상징액 흡입관32. Supernatant suction pipe for boiler

35. 탈취 시설35. Deodorization Facility

36. 악취 이송용 송풍기36. Blower for transporting odor

40. 여과층40. Filtration layer

41, 50. 이송관41, 50. Transfer pipe

42. 지지층42. Support layer

44. 탈황용 충진물44. Desulfurization Fills

45. 반송용 공기 공급관45. Return air supply line

47. 경사 이송관47. Inclined Conduit

48. 톱밥탈취층48. Sawdust deodorization layer

49. 토양탈취층49. Soil Deodorization Layer

51. 탈취제층51. Deodorant layer

52. 여과층52. Filtration layer

53. 최종 배출구53. Final outlet

54. 배출구54. Outlet

55. 오물 배출구55. Sewage outlet

56. 반송관56. Return pipe

위와 같은 본 발명의 목적은,The object of the present invention as above,

a) 고농도의 유기성 폐기물을 가수 분해시키고 유기산과 이산화탄소를 형성하는 산화 분해 반응 단계와,a) an oxidative decomposition step of hydrolyzing high concentrations of organic waste and forming organic acids and carbon dioxide,

b) 유기산과 가수 분해물을 이용하여 메탄 가스를 생성하고 알칼리를 공급하는 환원 분해 반응 단계와,b) a reduction decomposition reaction for producing methane gas and supplying alkali using an organic acid and a hydrolyzate,

c) 가스의 저류와 배출에 의한 조의 내부에 발생되는 슬러지의 유동을 이용하는 미생물과 유기물을 접촉시키는 혼합 단계와,c) a mixing step of contacting the microorganisms with the organics using the sludge flow generated inside the tank by the storage and discharge of the gas,

d) 상징액의 반송으로 고형물의 분해 및 유동에 요구되는 수분을 공급하고 안정화된 알칼리수를 공급하여 악취 성분을 제거하는 단계와,d) supplying the water required for the decomposition and flow of the solids by returning the supernatant and supplying stabilized alkaline water to remove odor components;

e) 악취 물질의 포집 후 여재의 흡착과 생물학적 탈취를 이용한 냄새 제거와 메탄가스에 함유된 황화수소 성분의 건식법에 의한 산화처리 단계와,e) oxidation of the hydrogen sulphide component contained in methane gas by odor removal using adsorption of media and biological deodorization after collection of malodorous substances;

f) 분해 최종 잔류물을 저류하는 저장 단계f) storage step of storing decomposition final residues

로 이루어진 본 발명의 방법에 의해 달성된다.It is achieved by the method of the present invention consisting of.

이러한 본 발명의 주방 폐기물 및 분뇨 등의 유기성 폐기물의 처리 방법은 소화 장치의 본체를 구성하는 유기물 투입구 (1), 산화 분해 반응조 (2), 환원 분해 반응조 (3), 안정조 (4), 저류조 (5)가 연속적으로 연결되어 있고, 내부가스 저류조 (6), 상분리막(7, 9, 11), 이동식 내부가스 저류판 (10) 및 가스 배출관 (15)를 포함하는 소화 연속식 3단 혐기성 소화 장치 본체, 반송용 블로아(18), 공기 공급관 (45), 반송관 (19) 및 반송수 스프레이 (31)로 구성되고, 상징액의 반송을 위한 반송 장치, 가스 저장 시설의 부식을 막는 탈황 장치 (26)을 포함하는 가스 자동 개폐 밸브 (25), 가스 압축 펌프 (27) 및 가스 저장 탱크 (28) 및 버너 (29)로 이루어진 가스 저장 및 활용 시설, 악취제거용 탈취 장치 (35) 및 보일러 시설 (21)의 결합으로 구성된 것이 특징인 본 발명에 따른 유기성 폐기물의 연속 다단 폐수발생 제어식 혐기성 소화 처리장치에 의해 수행될 수 있다.The organic waste treatment method, such as kitchen waste and manure of the present invention is the organic matter inlet (1), oxidative decomposition reaction tank (2), reduction decomposition reaction tank (3), stabilization tank (4), storage tank constituting the main body of the fire extinguishing device A continuous three-stage anaerobic digestion system (5) connected continuously and including an internal gas storage tank (6), a phase separation membrane (7, 9, 11), a movable internal gas storage plate (10), and a gas discharge pipe (15). It is composed of a fire extinguishing device body, a conveying blower 18, an air supply pipe 45, a conveying pipe 19, and a conveying water spray 31, and a desulfurization device for preventing the corrosion of a conveying device for conveying a supernatant liquid and a gas storage facility. A gas storage and utilization facility consisting of a gas automatic shut-off valve 25 including a device 26, a gas compression pump 27 and a gas storage tank 28 and a burner 29, a deodorizer 35 for deodorization, and Organic according to the invention, characterized in that it consists of a combination of boiler installations 21 It can be carried out by a continuous multi-stage wastewater generation controlled anaerobic digestion treatment of waste.

본 발명자들은 폐기물 처리와 관련된 가장 현실성 있는 대안으로서 혐기성 소화 방식에 따른 효율적인 처리 기술의 개발이 주방 폐기물로 인한 환경 문제의 해소에 큰 역할을 수행할 것으로 판단하였다.The inventors have determined that the development of an efficient treatment technology based on anaerobic digestion as the most realistic alternative to waste disposal will play a large role in solving environmental problems due to kitchen waste.

본 발명자들은 이와 같은 상황 인식에 부응하기 위하여 관련 연구를 거듭한 결과, 전체 폐기물 발생량의 약 30 %에 달하는 주방 폐기물을 발생 원에서 처리하여 거의 한계에 도달한 매립지와 관련한 문제를 개선하고, 유기성 폐기물을 효과적으로 처리할 수 있고, 배출수의 발생을 제어할 수 있으며, 유지·관리에 대한 기술적 요구가 거의 없는 편리하고 경제적인 처리 방법 및 장치를 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.As a result of repeated studies in order to respond to such situation awareness, the present inventors have treated about 30% of the total amount of waste generated from kitchen waste at the source to improve problems related to landfills that have reached almost limit, and organic waste. The present invention has been completed by developing a convenient and economical treatment method and apparatus capable of effectively treating the gas, controlling the generation of effluents, and having almost no technical requirements for maintenance and management.

본 발명의 각 단계의 반응은 1개 반응조에서 연속적으로 수행될 수 있도록 고안되었는데, 이들 반응 단계별 필수 구조는 도 1에 자세히 나타나 있다.The reaction of each step of the present invention is designed to be carried out continuously in one reactor, the essential structure of these reaction step is shown in detail in FIG.

이하, 본 발명에 따른 고농도 유기성 폐기물의 처리 방법 및 처리 장치를 도1 내지 도 6을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 나타낸 바와 같은 본 발명의 폐기물 처리 장치는 본 발명의 원리에 따른 폐기물 처리 방법을 수행할 수 있는 장치의 일례에 불과한 것이며, 본 발명의 방법을 수행할 수 있도록 그 형태 또는 구조 등을 다양하게 변형시키는 것이 가능하다. 이러한 변형은 본 발명의 범위에 있는 것이며, 첨부된 도면은 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 어떠한 방식으로도 제한하려고 의도한 것이 아니라는 점에 유의해야 한다.Hereinafter, a method and a treatment apparatus for a high concentration organic waste according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 6. The waste treatment apparatus of the present invention as shown in the accompanying drawings is only one example of an apparatus capable of carrying out the waste treatment method according to the principles of the present invention, and the form or structure thereof may be used to carry out the method of the present invention. Various modifications are possible. It should be noted that such modifications are within the scope of the present invention and the accompanying drawings are intended to more easily explain the present invention and are not intended to limit the present invention in any way.

본 발명의 장기 체류형 다단 연속식 폐기물 처리 장치는 크게 본체, 반송장치, 탈취 시설 (35), 가스 저장 및 활용 시설, 보일러 시설로 구성된다. 본체는 폐기물 투입구 (1), 산화 분해 반응조 (2), 환원 분해 반응조 (3), 안정조 (4), 저류조 (5), 가스 저류조 (6), 상분리막 (7, 9, 11), 이동식 내부 가스 저류판(10), 가스 배출관(15)을 포함한다. 이러한 혐기성 소화 장치는 소화 반응 단계를 산화 분해 단계와 환원 분해 단계로 분리시키되, 반응물이 중력에 의해 연속적으로 산화 반응조 (2), 환원 반응조 (3), 안정조 (4) 단계를 거쳐 저류조(5)에 저류되는 구조로서, 투입물 중의 고형물의 농도 특성에 따라 반응조 내의 미생물 체류 시간의 조절을 위해 상분리막의 설치 위치와 고형물의 이동을 위한 바닥의 경사가 변화되는 특징을 갖는다.Long-term stay multi-stage continuous waste treatment apparatus of the present invention is largely composed of a main body, a conveying device, a deodorizing facility (35), a gas storage and utilization facility, a boiler facility. The main body is a waste inlet (1), oxidative decomposition reaction tank (2), reduction and decomposition reaction tank (3), stabilizer (4), storage tank (5), gas storage tank (6), phase separation membrane (7, 9, 11), removable An internal gas reservoir plate 10 and a gas discharge pipe 15 are included. The anaerobic digestion apparatus separates the digestion reaction step into an oxidative decomposition step and a reductive decomposition step, but the reactants are continuously subjected to the oxidizing tank (2), the reducing reaction tank (3), and the stabilizing tank (4) by gravity. ), The installation position of the phase separation membrane and the inclination of the bottom for the movement of the solids in order to control the retention time of the microorganisms in the reaction tank according to the concentration characteristics of the solids in the input.

본체에 있어서, 산화 분해 반응조 (2)와 환원 분해 반응조 (3)은 산화 환원 분리막 (7)을 경계로 하여 접하고, 산화 분해 반응조 (2)와 환원 분해 반응조 (3)의 저면은 산화 분해 반응조 (2)에서 처리된 폐기물의 이동이 용이하도록 경사면 (12)를 이루고 있다. 산화 분해 반응조 (2)와 환원 분해 반응조 (3)의 경사면의 하부에 저류조 (5)가 위치한다. 환원 분해 반응조 (3)과 안정조 (4) 사이에는 T형 환원 반응 분리막 (11)이 위치한다. 그 밖에도, 환원 반응 분리조 (3)에는 가스 저류조 (6), 내부가스 저류판 (8) 및 유동 속도 조절판 (9)가 있고, 그 상부에는 가스 배출관 (15)가 있는 형태의 구조를 취한다. T형 환원 반응 분리막 (11)에는 이동식 가스 저류판 (10)이 부착되어 있다. 상분리막 (7, 9, 10)의 설치 위치와 경사면의 경사각은 반응조 내의 미생물 체류 시간을 고려하여 투입물 중의 고형물의 농도 특성에 따라 설정한다. 이를 고려할 때, 경사각은 약 5 ∼ 17도로 변화되는 것이 적절하다.In the main body, the oxidation decomposition reaction tank (2) and the reduction decomposition reaction tank (3) are in contact with the redox separation membrane (7) as a boundary, and the bottom of the oxidation decomposition reaction tank (2) and the reduction decomposition reaction tank (3) is an oxidation decomposition reaction tank ( An inclined surface 12 is formed to facilitate the movement of the waste treated in 2). The storage tank 5 is located in the lower part of the inclined surface of the oxidation decomposition reaction tank 2 and the reduction decomposition reaction tank 3. The T-type reduction reaction separation membrane 11 is positioned between the reduction decomposition reaction tank 3 and the stabilization tank 4. In addition, the reduction reaction separation tank 3 has a gas storage tank 6, an internal gas storage plate 8, and a flow rate control plate 9, and has a structure in which a gas discharge pipe 15 is provided thereon. . The movable gas storage plate 10 is attached to the T-type reduction reaction separator 11. The installation position of the phase separation membranes 7, 9 and 10 and the inclination angle of the inclined surface are set according to the concentration characteristics of the solids in the input in consideration of the microbial retention time in the reaction tank. In consideration of this, it is appropriate that the inclination angle is changed by about 5 to 17 degrees.

투입구 (1)의 주변에 악취 가스 흡입관 (17)이 연결되어 있고, 산화 분해 반응조 (2)의 상부에는 저류조 (5)의 안정화된 상징액을 공급하기 위한 공기 부상식 반송관 (19)에 연결된 반송 스프레이 (31)이 설치되어 있다. 산화 분해 반응조 (2)의 내부에는 산화 분해 반응을 촉진하기 위한 격자형의 임의성 미생물 배양조 (13)과 수위 조절관 (14)를 배치할 수 있다. 환원 분해 반응조(3)의 상부에는 가스 배출관 (15)가 연결되어 있으며, 발생된 가스는 이 배출관을 통하여 탈황 처리를 겪게 된다. 보일러 시설은 저류조 (5)의 온도를 20℃ 내외로 일정하게 유지하는 데 필요하다.The odor gas suction pipe 17 is connected to the inlet 1, and the upper part of the oxidative decomposition reaction tank 2 is connected to the air floating return pipe 19 for supplying the stabilized supernatant of the storage tank 5. The spray 31 is provided. In the oxidative decomposition reaction tank 2, a lattice arbitrary microorganism culture tank 13 and a water level control tube 14 for promoting the oxidative decomposition reaction can be disposed. A gas discharge pipe 15 is connected to the upper portion of the reduction decomposition reaction tank 3, and the generated gas is subjected to a desulfurization treatment through the discharge pipe. The boiler facility is necessary to keep the temperature of the storage tank 5 constant at around 20 ° C.

주방 등에서 발생되는 유기성 폐기물은 발생원 상태인 고농도로 투입구 (1)로 주입되어 산화 분해 반응조 (2)로 유입된다. 투입물의 일부는 미생물의 체외 세포 분비물에 의해 가수 분해가 진행되고, 일부는 휘발성 유기산과 수소 및 알데히드 등의 성분으로 산화되는 산성화 반응 단계를 거치게 된다. 이 때, 투입물의 산화 과정에서 발생할 수 있는 악취를 예방하고 액상의 유동성 확보에 요구되는 적절한 수분 공급을 위해, 저류조 (5)의 안정화된 상징액을 공기 부상식 반송관 (19)를 통하여 반송시켜 반송 스프레이 (31)을 이용하여 산화 분해 반응조 (2)에 균등하게 분배시킨다. 투입된 폐기물의 산화 분해 반응조 (2) 내의 피처리물의 체류 시간은 폐기물의 종류와 농도 및 가스활용 여부에 따라 분리막의 설치 간격과 바닥의 경사에 따라 결정된다.Organic waste generated in the kitchen, etc. is injected into the inlet (1) at a high concentration of the source state and flows into the oxidative decomposition reaction tank (2). Part of the input is hydrolyzed by the extracellular cell secretion of the microorganism, and part is subjected to an acidification reaction step in which the volatile organic acid is oxidized to components such as hydrogen and aldehyde. At this time, the stabilized supernatant of the storage tank 5 is conveyed through the air floating conveying pipe 19 to prevent odors that may occur during oxidation of the input and to supply adequate moisture required to secure liquidity of the liquid. The spray 31 is uniformly distributed to the oxidative decomposition reaction tank 2. The residence time of the treated object in the oxidative decomposition reaction tank (2) of the injected waste is determined by the separation interval of the membrane and the inclination of the bottom depending on the type and concentration of the waste and whether or not gas is used.

또한, 본 발명에서는 산화 반응의 촉진을 위해 산화 분해 반응조 (2) 내에 격자형의 임의성 미생물 배양조 (13)을 설치하여 펠렛형으로 제조된 특수 임의성 미생물군을 고농도로 축적하여 공급하고 있다. 산화 분해 반응을 거친 폐기물은 휘발성 유기산과 알데히드 등으로 일차 분해되어 중력에 의해 경사면 (12)를 따라 환원 분해 반응조 (3)으로 이동한다. 환원 반응조 (3)에서는 메탄화 미생물의 작용에 의해 메탄과 이산화탄소 및 암모니아가 형성되고 가스화되면서 내부 가스 저류조 (8)에서 가스압이 발생된다. T형 환원반응 분리막 (11)에 설치된 이동식 가스 저류판 (10)이 저류된 가스의 부양력에 의해 상승하면서 경사면 바닥의 슬러지를 부상시키고 가스 저류조 (6)의 내압이 0.1 ∼ 0.15 kg/cm2에 도달하면, 가스 배출관 (15)에 연결되어 있는 가스압 자동 조절 밸브 (25)의 작동에 의해 가스가 배출되어 이동식 가스 저류판 (10)은 수위와 함께 하강하게 된다. 이와 같이 생성된 가스의 저류와 배출 작용에 의한 수위 변화 작용과 이동식 가스 저류판 (10)의 상승과 하강 작용에 의해 슬러지와 미생물의 접촉을 위한 혼합 과정이 자동적으로 수행된다. 환원 분해 과정에서 생산되는 중탄산염(bicarbonate) 성분은 환원 반응조 (3)의 pH를 일정하게 유지하고, 또한 산화 반응조 (2)에서 지나친 유기산의 축적으로 pH가 저하되어 생물활성이 저하되는 것을 예방해 주는 기능을 수행한다. 환원 반응조 (3)을 거친 고형물은 점차 이동하여 안정화조 (4)를 거치면서 최종 분해 처리되어 전체 투입량의 약 5 ∼ 7 % (분뇨는 0.8 ∼ 1.2%) 정도가 슬러지로서 저류조 (5)에 잔류하게 되며, 이들은 약 2 ∼ 3년 (분뇨는 4 ∼ 5년)에 걸쳐 1회 정도로 내부 가스 점검구 (6)을 통해 정화조 청소 방식으로 제거된다.In addition, in the present invention, in order to promote the oxidation reaction, a lattice-shaped random microorganism culture tank 13 is installed in the oxidative decomposition reaction tank 2 to accumulate and supply a special random microbial group produced in pellet form at a high concentration. The waste which has undergone the oxidative decomposition reaction is first decomposed into volatile organic acids, aldehydes, and the like, and moves to the reduction decomposition reaction tank 3 along the slope 12 by gravity. In the reduction reaction tank 3, methane, carbon dioxide, and ammonia are formed and gasified by the action of methanation microorganisms, and gas pressure is generated in the internal gas storage tank 8. The movable gas storage plate 10 installed in the T-type reduction reaction membrane 11 rises due to the buoyancy force of the stored gas, floating sludge at the bottom of the inclined surface, and the internal pressure of the gas storage tank 6 is 0.1 to 0.15 kg / cm 2 . When reaching, the gas is discharged by the operation of the gas pressure automatic control valve 25 connected to the gas discharge pipe 15 so that the movable gas reservoir 10 is lowered with the water level. The mixing process for the contact of the sludge and the microorganism is automatically performed by the water level change action and the rising and falling action of the movable gas storage plate 10 due to the storage and discharge action of the generated gas. The bicarbonate component produced in the reduction and decomposition process keeps the pH of the reduction reaction tank 3 constant and prevents the degradation of the biological activity due to excessive accumulation of organic acid in the oxidation reaction tank 2. Do this. The solids passed through the reduction reaction tank (3) gradually move and undergo final stabilization while passing through the stabilization tank (4), so that about 5 to 7% (0.8 to 1.2% of manure) of the total input amount remains in the storage tank (5). They are removed by a septic tank cleaning method through the internal gas check opening 6 about once every two to three years (manure is four to five years).

이러한 산화와 환원 반응을 거치면서 유기물이 가스 상태로 분해되고 고액 분리를 통해 잔류 슬러지만이 남게 되는데, 이들 과정의 이론적인 관계는 다음의 반응식 1과 같다.Through this oxidation and reduction reaction, organic matter is decomposed into a gaseous state and only residual sludge remains through solid-liquid separation. The theoretical relationship between these processes is shown in Scheme 1 below.

C7.1H12.1O3.8N0.5(주방폐기물)+3.3H2O --→ 3.55 CO2+3.55 CH4+0.5 NH3 C 7.1 H 12.1 O 3.8 N 0.5 (kitchen waste) + 3.3H 2 O-→ 3.55 CO 2 +3.55 CH 4 +0.5 NH 3

즉, 100 kg의 음식 폐기물 (고형물 함량 20 %)이 혐기성 분해되기 위해서는 약 5.8 ℓ의 물이 소요된다. 발생되는 가스는 약 16.5 m3(1.03 m3Gas/kg VS/d)으로 예상되었으나, 실험 결과 중온에서는 약 0.77 m3Gas/kg VS/d가 발생하였고, 무가온 상태로 운전된 반응조의 경우 약 0.3 m3Gas/kg VS/d가 발생하였다. 한편, 주방 폐기물에 포함된 수분은 평균 약 81 %로서 이 중 5.5 %는 유기물의 가스화 반응에 사용되고 약 4.5 %는 수증기로 가스와 함께 휘발되며, 나머지 약 71 %는 체류 시간 동안의 증발에 의해 제거된다.That is, about 5.8 liters of water are required for 100 kg of food waste (20% solids content) to be anaerobicly decomposed. The generated gas was expected to be about 16.5 m 3 (1.03 m 3 Gas / kg VS / d), but as a result of the experiment, about 0.77 m 3 Gas / kg VS / d occurred in the medium temperature, about the case of the reactor operated in an unheated state 0.3 m 3 Gas / kg VS / d was generated. Meanwhile, the average amount of water contained in kitchen waste is about 81%, of which 5.5% is used for gasification of organic matter, about 4.5% is volatilized with gas to water vapor, and about 71% is removed by evaporation during residence time. do.

환원 반응을 거친 잔류물은 안정조 (4)로 이동되어 추가적인 분해와 함께 비분해성 슬러지만이 남는 안정한 상태로 변화된다. 또한, 안정조 (4)는 환원 반응의 가스 발생으로 인한 수위 변화를 조절할 수 있는 여유부를 포함하고 있어 조절부의 역할도 수행한다.The residue, which has undergone the reduction reaction, is transferred to the stabilization tank 4, where it is changed to a stable state in which non-degradable sludge remains, with further decomposition. In addition, the stabilization tank (4) also includes a margin that can adjust the water level change due to the gas generation of the reduction reaction also serves as a regulator.

잔류물은 저류조 (5)로 이동되어 청소시기까지 축적되며 저류조에는 겨울철의 동해(冬害)에 의한 장치의 파손과 처리 효율의 향상을 위해 자동 온도 조절 방식의 보일러 (21)을 설치하여 저류조 내의 온도를 20℃ 내외로 유지할 수 있다.The residue is transferred to the storage tank 5 and accumulated until the cleaning time. The storage tank is equipped with an automatic temperature regulating boiler 21 for the damage of the device caused by the winter's East Sea and the improvement of the treatment efficiency. The temperature can be maintained around 20 ° C.

처리 장치에서 발생된 가스는 탈황 단계를 거쳐 가스 저장 시설에 저장되고 필요에 따라 사용된다. 도 2에 나타낸 바와 같이 가스는 배출관 (15)를 거쳐 가스 자동 개폐 밸브 (25)에 의해 배출되어 탈황 장치 (26)으로 이송되어 가스 압축 펌프 (27)에 의해 약 10 kg/cm2의 압력으로 가스 탱크 (28)에 저장된 후 필요한 용도로 사용된다. 주방 폐기물의 황 성분의 건조 평균 함량은 약 0.54 %로서 가스 활용시 부식의 우려가 있어 탈황 시설이 필요하다. 도 5는 탈황 장치의 구조를 나타내고 있는데, 이는 여러 종의 탈황 장치를 본 발명에 적절히 응용한 것이 가능하나, 본 발명에서는 건식법의 밀폐형 탈착식 탈황 탱크를 사용하였다. 탈황용 충진물 (44)로서는 산화철 (Fe2O3)의 산화제를 넣어 가스 내의 유황 성분을 황화철로 치환·제거시키는 방식으로 그 관계는 다음의 반응식 2와 같다.The gas generated in the treatment unit is desulfurized and stored in a gas storage facility and used as needed. As shown in FIG. 2, the gas is discharged by the automatic gas shut-off valve 25 via the discharge pipe 15 and transferred to the desulfurization device 26, at a pressure of about 10 kg / cm 2 by the gas compression pump 27. It is stored in the gas tank 28 and used for necessary purposes. The dry average content of sulfur in kitchen wastes is about 0.54%, which is corrosive when gas is used and desulfurization facilities are required. FIG. 5 shows the structure of the desulfurization apparatus, which can be suitably applied to various kinds of desulfurization apparatus in the present invention, but in the present invention, a closed type desorption desulfurization tank of the dry method is used. As the desulfurization filler 44, an oxidizing agent of iron oxide (Fe 2 O 3 ) is added to replace and remove the sulfur component in the gas with iron sulfide. The relationship is shown in the following scheme 2.

Fe2O3·3H2O + 3H2S ---→ 2FeS + 6H2OFe 2 O 3 3H 2 O + 3H 2 S --- → 2FeS + 6H 2 O

사용된 황화철은 가열하면서 일부의 공기와 접촉되면 다시 산화철 상태로 재생 가능하므로, 대개 2 ∼ 5회 정도는 재생 사용이 가능하다.The iron sulfide used can be regenerated in the form of iron oxide if it is brought into contact with some air while being heated, so that it can usually be used for 2 to 5 times.

처리 과정에서 폐기물의 부패로 인한 악취 성분은 산화 반응조(2)의 흡입관 (17)과 저류조 (5)의 흡입구를 통해 송풍기 (36)에 의해 강제 흡입되어 악취 이송관 (22)를 통해 본관 (33)으로 이송되어 탈취 장치(35)로 유입된다.The malodorous components due to the decay of the waste during the treatment are forcibly sucked by the blower 36 through the suction port 17 and the storage tank 5 of the oxidation reaction tank 2, and the main building 33 through the odor feed pipe 22. ) Is introduced into the deodorizing device (35).

악취 본관 (33)은 관경이 이송관 (22)의 약 3배로 급확대되어 유속이 감소된 상태로 탈취 장치 (35)에 투입된다. 악취 가스는 도 4에 나타낸 바와 같이 본관 (33)을 통해 탈취조 맨 하단의 여과층 (40)에 유입되어 악취 성분에 포함되어 유입된 분진과 수분을 여과시키고 수분이 누적되면 오물 배출구 (55)를 통해 배출된다. 이러한 오물의 인발을 위해 탈취 시설의 바닥은 약 3 ∼ 5°의 경사 구배가 마련되어 있다. 여과를 거친 악취 성분은 이송관 (41)과 쇄석으로 충진된 지지층 (42)를 통과 후 톱밥 탈취층 (48)에 유입되어 물리적인 흡착과 생물학적인 질산화 과정을 통해 암모니와와 다양한 취기 성분의 제거가 시작된다. 톱밥 탈취층 (48)에서 미제거된 악취 성분은 다시 토양 탈취층 (49)로 유입되어 토양 미생물에 의한 흡착과 분해가 수행된 후 이송관 (50)을 거쳐 탈취제층 (51)에 유입되어 잔류 암모니아, 생물학적인 분해가 곤란한 황화수소 및 미량의 메치머켑탄류 등의 성분에 대한 탈취능이 우수한 에코솝(Ecosob)과 접촉되어 처리된다. 이 탈취제는 배출구 (54)를 거쳐 반송관 (56)으로 배출되어 하부의 여과층 (40)에 반송되어 탈취 시설에서 최대한 체류시킨 후 수분 등의 오물과 함께 배출구 (55)를 통해 배출된다. 탈취제층 (51)을 통과한 악취 성분은 대부분 제거되어 최상단의 여과층 (52)에서 다시 여과된 후 악취의 최종 배출구 (53)을 통해 대기중으로 방출된다.The odor main pipe 33 is introduced into the deodorizer 35 in a state in which the diameter of the odor is rapidly expanded to about three times that of the transfer pipe 22 and the flow rate is reduced. The odor gas flows into the filtration layer 40 at the bottom of the deodorization tank through the main pipe 33 to filter the dust and water introduced into the odor component as shown in FIG. Is discharged through. For the extraction of such dirt, the slope of the deodorization facility is provided with a gradient of about 3-5 degrees. The filtered odor component passes through the transfer pipe 41 and the support layer 42 filled with crushed stone and then enters the sawdust deodorizing layer 48 to remove ammonia and various odor components through physical adsorption and biological nitrification. Begins. The odor component removed in the sawdust deodorizing layer 48 is introduced into the soil deodorizing layer 49 again, and the adsorption and decomposition by the soil microorganisms are carried out and then flows into the deodorant layer 51 through the transfer pipe 50 and remains. It is processed in contact with Ecosob, which has excellent deodorizing ability against components such as ammonia, hydrogen sulfide, which is difficult to biologically decompose, and traces of methmerethane. This deodorant is discharged to the conveying pipe 56 through the discharge port 54, is conveyed to the lower filtration layer 40, and retained as much as possible in the deodorizing facility, and then discharged through the discharge port 55 together with the dirt such as moisture. Most of the malodorous components that have passed through the deodorant layer 51 are removed and filtered again in the uppermost filter layer 52 and then released into the atmosphere through the final outlet 53 of the malodor.

도 5에 나타낸 반송 시스템은 산화 분해 반응조 (2)에 저류조 (5)의 안정화된 상징액을 공급하는 데 사용되며, 공기 부상식을 사용하는 것이 바람직하다. 이 방식은 반송용 블로아 (18)에서 공기 공급관 (45)로 공급되는 공기의 부양력에 의해 저류조 (5)의 상징액을 부상시켜 반송관(19)을 거쳐 반송 스프레이 (31)로 강제 살포하는 것이다. 반송 장치의 공기 공급관 (45)는 반송관 (19) 직경의 약 1/5 ∼ 1/10배 정도인 것이 바람직하며, 흡입구는 바닥에서 3/8의 위치에 설치하는 것이 좋다.The conveying system shown in FIG. 5 is used to supply the stabilized supernatant of the storage tank 5 to the oxidative decomposition reaction tank 2, and it is preferable to use an air flotation type. This method floats the supernatant of the storage tank 5 by the buoyancy force of the air supplied from the conveying blower 18 to the air supply pipe 45, and forcibly sprays it with the conveyance spray 31 via the conveying pipe 19. . The air supply pipe 45 of the conveying device is preferably about 1/5 to 1/10 times the diameter of the conveying pipe 19, and the intake port is preferably provided at a position 3/8 from the bottom.

도 6은 재래식 변소에서 발생하는 분뇨와 주방 폐기물을 연계 처리하는 방법에 대한 공정도로서, 분뇨는 하부의 경사 이송관 (47)을 통해 혐기성 소화 장치로 이송되어 상부에서 투입되는 주방 폐기물과 함께 전자에 설명한 분해 과정을 통해 혐기성 소화가 수행된다.FIG. 6 is a process chart of a method for linking manure and kitchen waste generated in a conventional toilet, and manure is transferred to an anaerobic digestion apparatus through an inclined transfer pipe 47 at a lower portion thereof to the electronic waste together with a kitchen waste input from the upper portion. Anaerobic digestion is carried out through the decomposition process described.

이와 같이 본 발명에 따른 주방 폐기물 및 분뇨의 처리 방법을 이용하면,Thus using the kitchen waste and manure treatment method according to the present invention,

첫째, 주방 폐기물을 희석하지 않고 발생 상태의 고농도로 직접 처리가 가능하고,First, it is possible to directly treat the kitchen waste at high concentration without diluting it,

둘째, 발생원에서 직접 처리하게 되므로 이송이나 적재로 인한 부패 및 냄새 등의 문제를 효과적으로 해소할 수 있으며,Second, because it is processed directly from the source, it can effectively solve the problems such as decay and odor due to transport or loading,

셋째, 처리 과정의 부산물로서 메탄 가스를 약 0.3m3Gas/kg VS/d 정도를 생산할 수 있어 에너지로 활용할 수 있고,Third, it can produce about 0.3m 3 Gas / kg VS / d as a by-product of the treatment process, can be used as energy,

넷째, 처리 잔류물이 약 5 ∼ 7 (분뇨는 0.8 ∼ 1.2)% 정도에 불과하므로 유지·관리와 관련된 처리비용이 적어 경제적이며,Fourth, because the treatment residue is only about 5-7 (0.8-1.2)% of manure, it is economical due to the low processing costs associated with maintenance and management,

다섯째, 처리수의 발생을 억제해서 처리수와 관련된 법적 규제를 해소할 수 있다.Fifth, legal restrictions related to treated water can be eliminated by suppressing the generation of treated water.

또한, 도 6에 나타난 바와 같이 유원지 등에 간이 재래식 화장실과 병행 설치하는 경우, 화장실에 투입된 분뇨는 하부의 경사 이송관 (47)을 통해 산화 반응조 (2)로 직접 투입되고 지상에 노출된 투입구 (1)을 통해 음식 폐기물이 투입되어 음식 폐기물과 분뇨가 동시에 처리되어 별도의 추가 처리 시설 없이 자체적으로 소화·분해되므로 유지·관리상의 문제를 최소화 할 수 있다. 이 경우 혐기성 처리 장치 본체의 높이가 화장실 변기에서 최소 1 m 이상을 유지하도록 설치하는 데 주의가 요구된다.In addition, as shown in Figure 6, when installed in parallel with the conventional toilet in the amusement park, the manure put into the toilet is directly introduced into the oxidation reactor (2) through the inclined transfer pipe 47 of the lower and the inlet (1) exposed to the ground ), Food waste is injected and food waste and manure are processed at the same time so that it can be digested and decomposed itself without additional treatment facilities, thereby minimizing maintenance and management problems. In this case, care must be taken to ensure that the height of the anaerobic treatment unit body is kept at least 1 m above the toilet bowl.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 범위가 이것에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited to this.

실시예 1Example 1

도 1에 도시된 본 발명의 방법에 따른 장치를 표 1에 나타낸 사양으로 제작하고, 이 장치를 사용하여 집단 급식소에서 발생된 주방 폐기물과 인분을 각각 독립적으로 처리하였다.The apparatus according to the method of the present invention shown in FIG. 1 was manufactured to the specifications shown in Table 1, and the apparatus was used to independently process kitchen waste and servings generated in a group food service.

기기device 기 기 사 양Technical specification 비 고Remarks 혐기성 장치 본체Anaerobic device body 28 m3(유효 용적 25 m3)28 m 3 (effective volume 25 m 3 ) 내부 피막 철판Inner film iron plate 미생물 배양조 (13)Microbial Culture Tanks (13) 0.3 x 0.3 x 0.3 m3 0.3 x 0.3 x 0.3 m 3 격자형 상자Grid box 가스 개폐 밸브 (25)Gas Opening Valve (25) 0.1 - 0.15 kg/cm2 0.1-0.15 kg / cm 2 악력형 솔레노이드 밸브Gripping Solenoid Valve 반송용 블로아 (18)Bloa for conveyances (18) 40 ℓ/min40 ℓ / min 공기 부상식 펌프용For air floating pumps 안전 배기관 (19)Safety Exhaust Pipe (19) 미량 잔류 가스 배출용For discharge of trace residual gas 탈황 장치 (26)Desulfurization Device (26) 직경 0.3, 높이 0.750.3 diameter, 0.75 height 밀폐식Hermetic 탈취 시설 (35)Deodorization Facilities (35) 0.45 x 0.45 x 1.50.45 x 0.45 x 1.5 토양 탈취식Soil deodorization 가스 압축 펌프 (27)Gas Compression Pump (27) 압축력 10 kg/cm2 Compression Force 10 kg / cm 2 가스 저장 탱크 (28)Gas Storage Tanks (28) 탱크 용량: 10 일분Tank capacity: 10 days 발생 가스의 저류Storage of generated gas 가스 버너 (29)Gas Burners (29) 발생 가스의 활용시설Utilization facility of generated gas 보일러 (21)Boilers (21) 자동 온도 조절식Thermostatic 가온Gaon 슬러지 점검봉Sludge Check Rod 길이 4.5Length 4.5 점검구의 슬러지높이 점검Sludge Height Check 제어판control panel 블로아의 작동 조절Adjust the operation of the blow

집단 급식소에서 발생한 음식 가공 전후의 폐기물을 수거하여 비닐 등의 분해 불가능한 폐기물을 분리 제거한 후, 일일 약 50 kg씩 유효 용량 25 m3규모의 처리 장치에 투입하였다. 발생된 폐기물의 고형물 함량은 약 16 ∼ 21 %로 평균 19%이었으며, 유기물 함량은 약 78 ∼ 83 %로서 평균 80%이었다. 그 중, 곡물이 약 49 %(무게비), 고기류, 야채 및 기타의 순이었다. 음식 폐기물의 투입전 시험 초기 처리 장치에는 혐기성 환경의 조성을 위해 메탄조 양단 격막이 잠길 정도로 물, 인분, 계분을 투입시켜 장치내의 공기를 이들의 빠른 분해 작용을 이용하여 제거하였다. 소규모의 실내 연구 단계에서는 물로서 양단을 채우고 질소 가스를 불어넣어 혐기성 환경을 조성하였다.The wastes before and after the food processing in the community food service were collected and separated to remove non-degradable wastes such as vinyl, and then put into a treatment device having an effective capacity of 25 m 3 each at about 50 kg per day. The solids content of the wastes generated was about 16% to 21%, an average of 19%, and the organic content was about 78% to 83%, an average of 80%. Among them, the grain was about 49% (weight), followed by meat, vegetables and others. The pretreatment test of the food waste was introduced into the initial treatment apparatus to remove water, phosphate, and poultry so that the diaphragm at both ends of the methane bath was immersed in order to form an anaerobic environment, and the air in the apparatus was removed using their rapid decomposition. In a small indoor research phase, both ends were filled with water and nitrogen gas was blown to create an anaerobic environment.

그 후 주방 폐기물 및 분뇨를 주입하기 시작하였는데, 약 20 일이 경과하자 가스 발생량이 안정한 단계에 돌입하였다.After that, kitchen waste and manure were started to be injected, and after about 20 days, gas generation began to stabilize.

본 실시예에 따른 주방 폐기물과 분뇨 처리 결과는 다음 표 2에 나타내었다.Kitchen waste and manure treatment results according to this embodiment are shown in Table 2 below.

주 방 폐 기 물Kitchen Waste Water 분 뇨Manure 유 입inflow 상징액Symbol 기 타Other 유 입inflow 상징액Symbol 기 타Other 항목Item 농도density 농도density 항목Item 결과result 항목Item 농도density 농도density 항목Item 결과result pHpH 3.883.88 7.247.24 가스량Gas volume 0.300.30 pHpH 7.827.82 7.867.86 가스량Gas volume 0.130.13 TS/VSTS / VS 19/81%19/81% 0.6/0.270.6 / 0.27 메탄함량Methane content 69%69% TS/VSTS / VS 2.4/2.32.4 / 2.3 0.52/0.210.52 / 0.21 메탄함량Methane content 66%66% BODBOD 14.76%14.76% 2665 mg/ℓ2665 mg / ℓ 슬러지량Sludge volume 7.5%7.5% BODBOD 2.1%2.1% 1547 mg/ℓ1547 mg / ℓ 슬러지량Sludge volume 0.8%0.8% TOCTOC 22.7%22.7% 6367 mg/ℓ6367 mg / ℓ 유기산Organic acid 38403840 TOCTOC 2.68%2.68% 842 mg/ℓ842 mg / ℓ 유기산Organic acid 143143 TKNTKN 2.18%2.18% 1104 mg/ℓ1104 mg / ℓ 알칼리도Alkalinity 38533853 TKNTKN 0.51%0.51% 1433 mg/ℓ1433 mg / ℓ 알칼리도Alkalinity 43334333

*기타 항목의 실측값은 상온 조건에서 점검구와 투입구를 밀폐한 상태의 값.* Actual value of other items is the value of sealed check and inlet under normal temperature condition.

*슬러지량은 투입 유량에 대한 잔류 슬러지량의 %.* Sludge amount is% of residual sludge amount based on the input flow rate.

*가스: m3Gas/kg VS/d, 유기산: mg CH3COOH/L, 알칼리도: mg CaCO3/L.* Gas: m 3 Gas / kg VS / d, organic acid: mg CH 3 COOH / L, alkalinity: mg CaCO 3 / L.

상기 결과는 95년 12월부터 현재까지 유출수가 발생하지 않은 상태의 자료로서 물질 수지를 이용한 수분의 변화를 점검한 결과, 투입 수분 함량의 약 6.8%는 반응에 이용되고 약 5.5 %는 가스와 함께 수증기 상태로 날아가며, 나머지 약 87.6 %는 점검구와 투입구의 표면 증발에 의해 제거되는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에 의한 주방 폐기물과 분뇨를 포함한 유기성 폐기물의 처리는 상당한 기간 동안 처리수의 발생 없이 처분이 가능하고 잔류 슬러지의 발생도 10 % 이하로 매우 적어 유지에 소요되는 비용이 최소화된다는 것을 알 수 있다.The result is the data of no effluent from December 1995 to the present. After checking the change of moisture using mass balance, about 6.8% of the input water content is used for reaction and about 5.5% with gas Flying to water vapor, the remaining 87.6% was found to be removed by surface evaporation of the check and input ports. Therefore, it can be seen that the treatment of the organic waste including kitchen waste and manure according to the present invention can be disposed of without treatment water for a considerable period of time and the amount of residual sludge is less than 10%, so the cost of maintenance is minimized. Can be.

본 발명의 방법 및 장치는 기존의 혐기성 소화 기술을 개량하여 슬러지 생산을 최소화하고 처리수의 발생으로 인한 문제를 해소할 수 있으며, 유지·관리와 관련된 기술적 요구가 없는 소화처리 방식이다. 이 시스템에 의해 주방 폐기물을 처리하는 경우, 발생원에서 희석 없이 고농도 상태로 처리되어, 투입물의 약 93 %는 증발과 분해에 의해 수분과 메탄 및 이산화탄소 형태로 제거되고, 약 7 %의 잔류 슬러지와 수분으로 2 ∼ 4 년에 한번의 청소로 유지·관리 문제를 해소할 수 있다.The method and apparatus of the present invention can improve the existing anaerobic digestion technology to minimize sludge production and solve the problems caused by the generation of treated water, and there is no technical requirement related to maintenance and management. When the kitchen waste is processed by this system, it is treated in high concentrations without dilution at the source, so that about 93% of the input is removed in the form of water and methane and carbon dioxide by evaporation and decomposition, and about 7% of residual sludge and water The cleaning and cleaning problem can be solved once every 2 to 4 years.

Claims (7)

a) 주방 폐기물 및 분뇨를 포함한 유기성 폐기물을 발생 지점에서 고형물 함량 약 20 ∼ 30 %의 고농도로 전처리 없이 직접 투입하는 단계와,a) directly injecting organic waste, including kitchen waste and manure, at a point of generation with a high solids content of about 20-30%, without pretreatment; b) 혐기성 소화 진행 과정의 산화 분해 반응, 환원 분해 반응 및 안정화의 반응 상변화를 분리막을 이용하여 독립적으로 수행하는 단계와,b) independently performing a phase change of oxidative decomposition, reduction and stabilization of the anaerobic digestion process using a separator; c) 산화, 환원 및 안정화의 반응 단계가 1개의 반응조에 설치되어 독립적인 반응 단계와 상호 보완 반응 단계가 연속적으로 수행되어 방류수의 발생이 억제되는 단계와,c) a step in which oxidation, reduction and stabilization reaction steps are installed in one reactor so that independent reaction steps and complementary reaction steps are continuously performed to suppress generation of effluent water; d) 발생되는 가스압에 의한 슬러지의 유동과 가스의 부양력을 이용한 환원 반응조 내부의 이동식 가스 저류판의 상하 왕복에 의해 유기물과 미생물의 접촉을 유도하는 혼합 단계와,d) a mixing step of inducing contact between the organic material and the microorganism by vertically reciprocating the movable gas storage plate inside the reduction reaction tank using the flow of sludge due to the generated gas pressure and the buoyancy force of the gas; e) 산화 반응 단계를 촉진시키는 특수한 임의성 미생물의 펠렛을 이용하여 산화 반응조에서 배양·적용하는 혼합 단계와,e) a mixing step of culturing and applying in an oxidation reaction tank using pellets of a special random microorganism which promotes an oxidation reaction step, f) 발생되는 가스에 함유된 유황 성분을 제거하고, 악취 성분의 처리를 위한 탈황·탈취 단계와,f) a desulfurization and deodorization step for removing the sulfur component contained in the generated gas and treating the malodorous component, g) 산화 반응에서 발생하는 악취 저감과 투입 폐기물의 농도 조절 및 액상의 유동성을 확보하기 위해 저류조의 상징액을 반송하는 단계g) conveying the supernatant of the storage tank to reduce the odor generated from the oxidation reaction, to adjust the concentration of the input waste and to secure the liquidity of the liquid phase; 로 이루어진 것이 특징인 유기성 폐기물의 다단 연속 폐수발생 제어식 혐기성 소화 처리 방법.Multistage continuous wastewater generation controlled anaerobic digestion treatment method of organic waste, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서, 상기 e)의 혼합 단계는 인위적으로 채취한 미생물체를 점토성 토양에 혼합하여 펠렛으로 가공하여 제조된 특정 임의성 미생물 펠렛을 산화 반응조에 설치된 격자형의 배양조에서 배양함으로써 수행하는 것이 특징인 혐기성 소화 처리 방법.The method of claim 1, wherein the mixing step e) is performed by culturing specific random microbial pellets prepared by mixing artificially collected microorganisms in clay soil and processing them into pellets in a grid-shaped culture tank installed in an oxidation reactor. Anaerobic digestion treatment method characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 f)의 탈황 단계는 건식법으로 수행되고, 산화제는 Fe2O3이며, 탈취 단계의 탈취 재료는 화산회 토양, 제올라이트 등의 음이온 치환 능력이 큰 재료인 것이 특징인 혐기성 소화 처리 방법.The anaerobic digestion method according to claim 1, wherein the desulfurization step of f) is performed by a dry method, the oxidizing agent is Fe 2 O 3 , and the deodorizing material of the deodorizing step is a material having a large anion substitution ability such as volcanic ash soil and zeolite. Treatment method. 유기물 투입구 (1), 산화 분해 반응조 (2), 환원 분해 반응조 (3), 안정조 (4), 저류조(5), 내부 가스 저류조 (6), 상분리막 (7, 9, 11), 이동식 내부가스 저류판 (10) 및 가스 배출관 (15)를 포함하는 소화 장치 본체와,Organic matter inlet (1), oxidative decomposition reaction tank (2), reduction decomposition reaction tank (3), stabilizer (4), storage tank (5), internal gas storage tank (6), phase separation membranes (7, 9, 11), mobile interior A fire extinguishing device body including a gas storage plate 10 and a gas discharge pipe 15; 흡입구, 반송용 블로아(18), 공기 공급관 (45), 반송관(19) 및 반송수 스프레이(31)로 구성되고, 상징액의 반송을 위한 반송 장치와,A conveying apparatus for conveying a supernatant liquid, comprising a suction port, a conveying blower 18, an air supply pipe 45, a conveying pipe 19, and a conveying water spray 31; 가스 저장 시설의 부식을 막는 탈황 장치 (26)을 포함하는 가스 자동 개폐 밸브 (25), 가스 압축 펌프 (27) 및 가스 저장 탱크(28) 및 버너 (29)로 이루어진 가스 저장 및 활용 시설과,A gas storage and utilization facility comprising a gas automatic shut-off valve 25, a gas compression pump 27, and a gas storage tank 28 and a burner 29 including a desulfurization device 26 to prevent corrosion of the gas storage facility, 악취 제거용 탈취 장치 (35)와,Deodorization device for removing odor (35), 보일러 시설 (21)Boiler facilities (21) 로 구성된 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 연속식 다단 혐기성 소화 처리 장치.Continuous multi-stage anaerobic digestion apparatus for organic waste, characterized in that consisting of. 제4항에 있어서, 상기 산화 분해 반응조 (2), 환원 분해 반응조 (3), 안정조 (4) 및 저류조 (5)는 연속적으로 연결되고, 상분리막(7, 9, 11)에 의해 분리되어 있으며, 저류조 (5)는 상기 산화 분해 반응조 (2) 및 환원 분해 반응조 (3)의 저면의 경사면 (12)를 따라 그 아래에 배치되어 있는 구조를 갖는 것이 특징인 혐기성 소화 처리 장치.The oxidative decomposition reaction tank (2), the reduction decomposition reaction tank (3), the stabilization tank (4) and the storage tank (5) are continuously connected and separated by phase separation membranes (7, 9, 11). And the storage tank (5) has a structure disposed below the inclined surface (12) of the bottom of the oxidative decomposition reaction tank (2) and the reduction decomposition reaction tank (3). 제4항 또는 5항에 있어서, 분리막은 폐기물의 처리량과 농도에 따라 그 설치 간격이 조절되고, 경사면은 약 5 ∼ 17도로 변화되는 구조를 갖는 것이 특징인 혐기성 소화 처리 장치.The anaerobic digestion apparatus according to claim 4 or 5, wherein the separation membrane has a structure in which the installation interval is adjusted according to the throughput and concentration of the waste, and the inclined surface is changed to about 5 to 17 degrees. 제4항 또는 5항에 있어서, 반송 장치의 공기 공급관 (45)는 반송관 (19) 직경의 약 1/5 ∼ 1/10배이고, 흡입구는 바닥에서 3/8의 위치에 설치되는 것이 특징인 혐기성 소화 처리 장치.The air supply pipe 45 of the conveying apparatus is about 1/5 to 1/10 times the diameter of the conveying pipe 19, and the inlet is provided at the position 3/8 from the bottom. Anaerobic digestion apparatus.
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