KR19980703620A - 유기폐기물 및/또는 하수 슬러지를 퇴비화하는 방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유기폐기물 및/또는 하수 슬러지를 퇴비화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 유기폐기물 및/또는 하수슬러지는 퇴적물로서 닫힌 계중에서, 유리하게는 폭기반응기 중에서, 부패공정을 위해 필요한 공기를 도통하며, 상기 공기의 량은 계로부터 얻어지는 측정값에 의존하여 조절가능하다. 가능한한 적은 비용으로 균질한 발효를 보증하기 위하여, 닫힌계에 적어도 일시적으로 다른, 외압을 상회하는 압축압으로 공기를 공급하며, 계속적으로 외압을 하회하는 흡인압으로 공기를 배출한다.

Description

유기폐기물 및/또는 하수 슬러지를 퇴비화하는 방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치

이러한 방법 및 장치는 독일 특허 출원 공개 제 2541070 호 명세서에 기재되어 있다.

상기 명세서에 기재된 방법에 따르면, 유기 폐기물 및/또는 하수 슬러지는 소위 퇴적물로써 막힌 폭기 반응기를 상방으로부터 하방으로 통과하며, 그 시기에 부패공정에 필요한 공기가 부패재료를 통과하여 유동한다. 따라서, 폭기 반응기는 회분적(回分的)으로 작업되며, 다시 말하면 연속적인 것은 아니며, 그 시기에 공기 공급은 스위치 제어장치를 개입시켜 제어되며, 상기 스위치 제어장치는 용지 저부에 이르는 공기 공급 도관중의 밸브를 완전히 개방하던가 또는 완전히 차단하는 것으로, 부패물의 불연속적 폭기를 실행한다. 드로틀밸브를 사용하는한, 박테리아에 산소를 호흡하는 시간을 부여하기 위하여 상기 밸브는 공기 공급의 완전한 중단을 고려하고 있으며, 상기한 방법에 따르면 부패물의 불연속적 통기가 염두에 두어져 있다. 상호간에 각각 제어가능한 흡인통기장치 및 압축 통기 장치에 있어서, 기대치 - 측정치 - 비교에 의하면, 폐가스의 CO₂- 함유량 또는 O₂- 함유량에 의해, 도입된 공기의 양 및 유동 속도가 제어되며, 그때, 적어도 2개의, 유리한 퇴적물 상으로부터 ⅓ 및 아래로부터 ⅓ 의 위치에서 얻어진 습도측정치(그 측정치는 소정의 대치와 비교됨)에 따르며, 퇴적물의 저부에 공급되는 공기 경우에 의하여 미세하게 분산된 물을 첨가하며, 퇴적물의 저부에 공급되는 공기는 적어도 30℃ ~ 50℃, 유리하게는 40℃로 가열된다. 폭기 반응기에 의해 포위된 퇴적물 상방의 공간과 접속되어 있는 흡인 통기 장치가, 폭기 반응기의 저부의 압축공기 - 통기 장치보다도 높은 효율을 지니는 경우에 있어서도, 단지 각각 불연속적으로 도입되는 압축 공기 과잉량을 흡인 통기 장치에 의해 저감하는 것을 고려하고 있을 뿐이다.

동일한 방법이 독일 특허 출원 공고 제 2252188 호 명세서 및 독일 특허 출원공고 제 2253009 호 명세서에 기재되어 있다.

오스트리아 특허 제 372672 호 명세서에 있어서도, 1개 또는 경우에 따라 복수의 통기 혹은 폐기 가능하고 가열가능한, 상호 단계상으로 배치된 부패실로 구성되어 있는 부패 뱅크 중에서의 유기 폐기물의 호기성 부패 및/또는 건조를 위한 방법이 기재되어 있다. 이 경우, 발생한 반응가스는 재료의 통과 방법에 대해 횡방향으로 단체적으로 흡인되며, 흡인된 반응가스량은 경우에 따라 분석하여, 이 단계 분석의 결과를 통기 및 온도 제어를 위해 인용한다.

유럽특허 출원공개 제 0065495 호 명세서에는, 개방공기 - 퇴비화 방법이 기재되어 있는바, 그때, 공기공급 및 공기흡인을 위하여 부패물의 저부에 대체가능한 통기장치 및 흡인장치가 설치되어 있다. 상기 통기장치 및 흡인장치는 O₂, CO₂의 함유량, pH 값 및 부패물 습기에 따라 제어된다. 이 방법에 따라서도, 단지 부패물중의 아주 적은 압축공기 구축 및 계속적인 해제를 가능하게 할 뿐이다.

부니(腐泥)의 퇴비화를 위해 균질한 건조를 보증하기 위하여, 독일특허 출원 공개 제 293356 호 명세서는, 부니 퇴적물을 길게 연장되고 천공된 도관상으로 구축하고, 상기 도관은 공기 - 도관을 끼워 2 방향으로 운전되는 통기 장치와 접속되어 있는 것을 제안하고 있다. 상기 통기장치는 도관중으로의 공기의 취입 및 도관으로부터 공기의 흡인을 교대로 행하기 위해 제어개로(制御開路) 또는 시간 제어에 의해 제어되며, 그 결과 공기는 시간간격을 두고 퇴적물중으로 취입되며, 또한 보통의 시간간격으로 공기는 퇴적물로부터 도관중으로 흡인하여 되돌려진다.

유럽특허 출원 공개 제 0255467 호 명세서에 기재된 방법에 따르면, 압축 - 흡인 도관을 구비한 닫힌 용기를 사용하고 있는바, 상기 도관을 개입한 공기류의 유동방향은 발효중에 발생한 온도 및/또는 잔류물의 수분에 따라 일시적으로 역전된다.

본 발명은 퇴적물로 막힌 계(系) 중에, 유리하게는 폭기(曝氣) 반응기중에, 부패 공정을 위해 필요한 공기를 통과하도록 유동시켜, 그 공기량은 계로부터 얻어진 측정치에 따라 조절가능하며, 유기 폐기물 및/또는 하수 슬러지를 퇴비화하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 더우기 닫힌 폭기반응기를 구비하여, 상기 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것인바, 그 장치의 저부에는 공기를 취입하기 위한 분배기구를 구비한 통기장치가, 폭기반응기가 포위한 퇴적물의 거의 모든 횡단면에 걸쳐 설치되어 있으며, 또한 퇴적물 중에 돌출한 적어도 1개의 온도센서가 설치되어 있으며, 이것들은 제어장치를 개입시켜 상호 접속되어 있으며, 또한 폭기 반응기는 폐(廢)가스 도관을 구비하고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 폭기 반응기의 단면도.

본 발명의 과제는, 모두(冒頭)에 기재된 방법 및 동일하게 모두에 기재된 장치를, 최소의 프로세스 기술적으로 및/또는 장치적 코스트로 부패물의 균질한 발효를 보증하는 것이 가능하도록 개량하는 것이다.

상기 과제는, 닫힌계에 적어도 1차적으로 교대로, 공기를 외압을 초월한 압축압하에서 공급하고, 동시에 게속 외압을 하회하는 흡인압하에서 인출하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 방법에 의해 해결된다.

상기 방법을 사용하면, 부패물의 퇴적물중에 반드시 형성되는 구멍내의 공간의 주변구역에도 충분히 산소가 공급되며, 그 결과, 불충분한 부패를 수반하는 개소의 형성이 적어도 충분히 회피된다. 상기 방법은, 외압을 하회하는 압력 조절만으로 필요한 흡인력을 발생시켜, 퇴적물의 구멍내의 공간 중에서 충분한 가스배출을 일으키며, 그것에 의해 신선한 공기를 해당하는 구멍내의 공간에 의도적으로 시간을 늦추어 공기 - 과압을 걸리게 하는 것에 의해 공급한다는 기본 사상으로 출발하고 있다. 이를 위해, 공기 - 교환, 특히 산소공급은, 전체 퇴적물의 범위내에서 결정적으로 개선된다.

상기 퇴비화 방법은, 그 실시를 위해 충분한, 외압을 상회하는 또는 외압을 하회하는 압력의 적용을 보증하는 것이 가능한 닫힌계를 전제 조건으로 하고 있다. 상기 닫힌계는 1개 이상의 큰 용기, 예를 들면, 콘테이너라든가 또는 작은 밀폐된 용기로 되며, 상기 용기는 병렬 접속으로 동시에 또는 점차의 시간적 순서로 통기 및 배기된다.

본 발명에 따른 방법의 실시 태양은 청구의 범위 중 종속항에 기재되어 있다.

압축압과 흡인압 사이의 압력차 △p는 10 ~ 300 mbar로 되며, 10 ~ 150 mbar로 되는 것이 바람직하다. 흡인압과 외압 사이의 압력차는 압축압과 외압 사이의 압력차와 같은 크기로 되는 것이 가능하지만, 그러나, 상기 압력차는 압축압과 외압 사이의 압력차의 3분의 1까지의 절대로 간주되는 얼마안되는 값으로 되는 것도 가능하다.

선행기술에 따른 공지에서, 실제로 실시되고 있는 대개의 방법에 따르면, 배기중의 O₂측정 및/또는 CO₂측정 및/또는 온도측정에 기초하여, 부패도가 조사된다. 그렇지만, 배기로부터 얻어진 그들값은, 부패가 균질하게 있는지 여부의 정보는 얻을 수 없다.

따라서, 본 발명의 또 하나의 실시태양에 따라, 부패물 중의 온도, 산소함유량, 이산화탄소 함유량, 메탄 함유량 및/또는 가스용량 흐름을 측정하여, 압축압 및/또는 흡인압의 적용을 위한 조절 척도로 하여 사용하는 것이 제안된다. 이를 위하여, 가능한한 균등하게 부패 - 퇴적물 중에 분포하게 배치된 1개 이상의 센서를 사용하는 것이 가능하다. 산소 함유량, 이산화 탄소 함유량 및/또는 메탄 함유량의 측정을 위하여 유일의 흡인관을 사용하는 것이 가능하며, 압축압 또는 흡인압의 적용중에 가스시료가 취출되며, 상기 가스시료의 조성은 제어장치와 접속하고 있는 분석장치 중에서 확인된다. 상기 제어장치 중에는, 기대치 - 기준이, 특별히 범위데이타로 입력되어 있으며, 상기 범위 데이타가 기대치 - 측정치 비교에 의한 압력 진폭 및 시간적인 압력적용에 관해 상응하는 압축압 및/또는 흡인압의 변화를 제어한다. 부패물 중에서 일정의 산소값, 이산화탄소값 및/또는 메탄값이 발생한 직후에, 압축압 - 공기공급은 흡인압에 대체되는 것이 유리하다. 일정한 또는 거의 일정한 가스 비율은, 미리 공급되며 공기중에 포함된 산소가 퇴적물 중에서 소비되었는지 여부를 증명한다. 용량류 측정은, 예를 들면 벤츄리 노즐에 의해 또는 유사한 방법에 의해 행해진다. 가스농도 및 유량으로부터, 질량 밸런스를 개입한 후에 반응을 추측하는 것이 가능하다. 생활 쓰레기(Biomull)는 평균해서 비슷하기 때문에, 경험적으로 측정되는 질량 밸런스를 설정하는 것이 가능하며, 그 결과는 후에 제어의 목적으로 사용된다.

압축압의 적용시간 및 흡인압의 적용시간은 대개 동일하게 되는 것이 유리하며, 그때 각각의 시간은 2 ~ 3분이다.

경험에 따르면, 부패물은 불연속적인 신선한 공기의 공급 이외에, 정지 시간을 필요로 하며, 그 사이에 산소흡수에 의한 박테리아에 의해 부패작업이 행해진다.

그러므로, 본 발명의 또 하나의 실시태양에 따르면, 압축압의 적용 직후의 흡인압의 적용을 행하며, 다음 압축압의 적용전에서 배기후에 압력의 적용없이 중단기간을 설정하며, 그 기간은 10 ~ 15분이다. 각각의 압축압기간, 흡인압시간 및 중단기간의 길이는, 퇴적물 조성의 개개의 경우에 있어서, 특히 퇴적물의 습기함유량, 온도, 및 부패도에 맞추는 것이 가능하다. 중단 기간의 길이는, 부패물중에서 측정되는 산소함유량에 따라 제어되기 때문에, 부패물중의 너무 이른 산소저하의 시기에 중단 기간은 점차 단축된다. 그에 따라, 중단의 길이는 폭기 및 배기의 사이에 측정되는 산소함유량에 의존해서 자동적으로 제어할 수 있다.

퇴비화를 위해 사용되는 폐기물은 통상 수분이 높기 때문에, 부패재료를 보다 양호하게 건조하기 위하여 압축압을 사용하여 부패물중에 통하는 공기를 유리하기 위해 30 ~ 50℃로 예열한다. 상기 예열은 경우에 따라 닫힌 계중에서 발생하는 프로세스열을 이용하여 실행할 수 있다.

예외적인 경우에 있어서, 결국 부패물중의 온도 및/또는 산소, 이산화탄소 및/또는 메탄함유량에 대해서 소정의 범위값이 유지되지 않는 경우에는, 부패공정을 조기에 중단하며, 퇴적물을 새로이 장전하던가 또는 새로이 혼합한다.

상기한 방법을 실시하기 위하여, 본 발명의 경우, 폭기반응 용기중으로(온도 센서외에) 다시 한번, 산소 측정, 이산화탄소 측정 및/또는 메탄 측정을 위한 적어도 하나의 센서가 돌출되어 있으며, 상기 센서는 제어장치와 접속되어 있으며, 통기장치는 대체가능한 압축/흡인 통기장치로 구성되어 있으며, 폭기반응기의 상방 영역에 설치된 폐가스 도관은 조절장치와 접속되어 있는 드로틀 밸브를 지니고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 10에 기재된 폭기반응기를 사용한다. 드로틀 밸브의 사용은, 제 2의 통기장치를 생략할 수 있다. 폭기 반응기의 저부중에 과압하에서 공기를 공급하기 위하여 존재하는 통기 장치는(상방의 폐가스도관중의) 드로틀 밸브를 닫은 경우에, 역동에 의해 흡인 통기 장치로 이용할 수 있다. 이것은 상기 드로틀 밸브에 대하여, 외압과의 관계로 과압 및 감압을 구축하는 것을 의미한다. 배기를 위하여, 다시 말하면 흡인압 적용의 완료를 위하여, 통기 장치는 차단되거나 및/또는 드로틀 밸브는 개방되며, 그 결과, 저측 및 옥근(屋根) 측으로 공기가 유입할 수 있다.

상기의 이유로부터, 압력통기 장치를 개입하여 공급되는 공기는 예열되며, 그를 위하여 공기도관 중에는 가열장치가 설치되어 있으며, 상기 가열 장치는 폐가스 도관으로부터 에너지를 취출할 수 있는 열교환기이다. 상기 열교환기 자체는 가열장치일 수도 있다.

폭기 반응기(10)는 다공저(11)를 구비하고 있으며, 상기 다공저의 상방에 퇴적된 퇴적물(12)은, 다공저를 통해 아래로부터 위로 통기되며, 반대방향으로 배기할 수 있다. 폭기 반응기(10)는 하방으로 공기 공급도관 및 공기 배출도관(13)을 구비하고 있으며, 상기 도관중에 대체 가능한 통기장치(14)가 설치되어 있다. 폭기 반응기의 옥근 영역에는, 드로틀밸브(16)를 구비한 가스 배출 도관(15)이 설치되어 있다. 퇴적물중에는 온도 센서(17) 외에, 예시되어 있을 뿐인 다른 센서(18, 19 및 20)가 돌출하여 있다. 퇴적물(12)중으로의 다른 진입 깊이의 복수개의 온도 센서(17)도 사용할 수 있다. 동일하게, 센서(18 ~ 20)는 가스 취출하는 관의 형태로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 관을 통하여 가스시료가 채취되며, 도시되어 있지 않은 분석장치를 사용하여 가스의 조성에 관해 조사한다. 분석장치는 도시되어 있지 않은 제어장치와 접속되어 있으며, 상기 제어장치는 동시에 드로틀밸브(16) 및 흡인압 통기장치(14)를 제어한다.

상기 반응기는 다음과 같이 사용된다. 퇴적물(12)을 충전한 후, 센서(17 ~ 20)가 고정배치되어 있지 않은 경우에 퇴적물중에 삽입되며, 그때, 복수개의 센서의 경우 가능한한 균일한 분포 및 퇴적을 달성하도록 된다. 폭기 반응기(10)의 봉쇄후, 주기적 순서로 전후해서, 우선 밸브(16)를 봉쇄한 상태에서, 통기장치(14)를 개입하여 예열한 공기를, 외압을 상회하는 압축압으로, 예를 들면, 외압을 상회하는 50mbar의 압력으로, 2 ~ 3분의 시간 간격으로 도입하던가, 또는 부패물(12)중에서 측정된 산소함유량이 소정의 , 경우에 따라 일정값으로 상승하기까지 도입하며, 상기 도입은 CO₂함유량과 상응하는 감소를 수반한다. 부패의 사이에 경우에 따라 발생하지만, 바람직하지 않은 CH₄과잉량은, 공기공급을 여전히 유지하고 있는 것을 표시한다. 계속, 여전히 드로틀밸브(16)가 닫힌 상태에서, 통기장치는 흡인운전으로 대체되며, 가스는 폭기반응기로부터 배출되며, 상기 배출은 2 ~ 3분의 시간간격으로 행해져야 한다. 상기한 시간으로부터 합계해서 4 ~ 6분후에, 드로틀밸브(16)는 개방되며, 동시에 통기장치(14)는 차단되며, 상기 통기장치는 운전 상태에서 10 ~ 12분의 중단기간으로 차단된채 유지된다. 상기 시간으로 단기간 배기후에 폭기 반응기(10) 중에서는 외압과 동일한 압력으로 된다. 중단기간의 경과후에, 두번째로 높은 압축압 및 잇따른 흡인압이 적용되며, 그후 다시 통기장치는 상기한 것처럼 차단된다.

본 발명의 방법은 자동조절로 실시되는바, 다시 말하면 압축압 적용 및 흡인압 적용의 사이에 측정된 가스의 값 및 온도값에 응하여 실시되는 것이 유리하다.

Claims (11)

1. 유기 폐기물 및/또는 하수슬러지에 퇴적물로서 막힌 계중에서, 유리하게는 폭기 반응기(10) 중에서, 부패 공정을 위해 필요한 공기를 도통(導通)시키며, 상기 공기의 양은 상기 계로부터 얻어진 측정치에 응해서 조절가능한 유기 폐기물 및/또는 하수슬러지를 퇴비화하는 방법에 있어서, 닫힌계에 적어도 일시적으로 교대로, 외압을 상회하는 공기를 압축압으로 공급하고, 그 다음 외압을 하회하는 흡인압으로 배출하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물 및/또는 하수 슬러지의 퇴비화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 압축압과 흡인압 사이의 압력차가 10 ~ 30mbar, 바람직하게는 10 ~ 150mbar로 되는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 부패물중의 온도, 산소함유량, 이산화탄소 함유량, 메탄 함유량 및/또는 가스 용량류를 측정하여, 압축압 및/또는 흡인압의 적용을 위한 조절척도로 하여 사용하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 부패물중에서 일정의 산소값, 이산화탄소값 및/또는 메탄값이 발생한 직후에, 압축압 - 공기공급을 흡인압(공기 반출)에 교체하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 압축압의 적용시간과 흡인압의 적용시간이 거의 같은 길이로 되며, 유리하게는 각각 2 ~ 3분간으로 되는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 압축압의 적용직후에 흡인압의 적용을 계속하며, 다음 압축압의 적용전에 배기에 의한, 압력의 적용에서, 유리하게는 10 ~ 15분간의 중단기간을 설정하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 중단기간의 길이가, 부패물중에서 측정된 산소함유량에 의해 제어되기 때문에, 부패물중의 너무 이른 산소저하의 시기에 상기 중단기간은 점차 단축되는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 압축압하에서 부패물중으로 도입되는 공기가, 유리하게는 30℃ ~ 50℃로 예열되어 있는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 부패물중의 온도 및/또는 산소, 이산화탄소, 및 메탄의 함유량에 관한 소정의 범위값을 유지할 수 없을 경우에는 부패공정을 중단하는 방법.
10. 닫힌 폭기 반응기(10)를 지니며, 상기 폭기 반응기의 저부에 분배기구(11)를 구비한 통기장치(14)가, 폭기 반응기(10)에 포위된 퇴적물(12)의 거의 전단면에 걸쳐 공기를 취입하기 위하여 설치되어 있으며, 조절장치를 개입하여 상호간에 접속되어 있는 퇴적물(12)중에 돌출한 적어도 1개의 온도센서(17)가 설치되어 있으며, 또한 폐가스 도관(15)을 지니는 장치에 있어서, 폭기 반응기(10)중에 다시 한번 산소측정, 이산화탄소측정 및/또는 메탄측정을 위한 적어도 1개의 센서(18 ~ 20)가 돌출하여 있으며, 상기 센서는 조절장치와 접속되어 있으며, 통기장치(14)는 대체가능한 압축/흡인 통기장치로서 구성되어 있으며, 폭기반응기의 상방 영역에 설치된 폐가스도관(15)이, 조절장치와 접속되어 있는 드로틀 밸브(16)를 지니고 있는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실시하기 위한 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 공기 공급 도관(13)중에 가열장치가 설치되어 있으며, 상기 가열장치는 폐가스 도관으로부터 에너지를 취출하는 것이 가능한 열교환기인 장치.