KR20080019084A - Catalytic bioconversion of petroleum-contaminated wastes/wastewaters using kenaf core powder - Google Patents

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KR20080019084A
KR20080019084A KR20060079684A KR20060079684A KR20080019084A KR 20080019084 A KR20080019084 A KR 20080019084A KR 20060079684 A KR20060079684 A KR 20060079684A KR 20060079684 A KR20060079684 A KR 20060079684A KR 20080019084 A KR20080019084 A KR 20080019084A
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에너지 앤 엔바이론멘탈 홀딩스, 엘엘씨
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Abstract

Catalytic bioconversion processes using kenaf core powder are provided to make hazardous waste harmless and to generate useful solid fuel products from waste by recovering high quality hydrocarbons. A method for treating petroleum-contaminated waste/wastewater comprises the steps of: introducing kenaf core powder(12) into petroleum-contaminated waste/wastewater at a ratio of 100 to 5000 mg/L; processing the petroleum-contaminated waste/wastewater and the kenaf in a bio-reactor(13); and dehydrating a mixture of the petroleum-contaminated waste/wastewater and the kenaf to produce a bio-solid material. The method comprises a step of producing a biomass fuel by drying the bio-solid material after performing the dehydration process, and a clarifier step performed before directly sending settled solids of a clarifier(14) to the bio-solid dehydrating step.

Description

케나프 코어 분말을 사용하는, 석유-오염된 폐기물/폐수의 촉매적 전환{CATALYTIC BIOCONVERSION OF PETROLEUM-CONTAMINATED WASTES/WASTEWATERS USING KENAF CORE POWDER}Catalytic Conversion of Petroleum-Contaminated Waste / Wastewater Using Kenaf Core Powders {CATALYTIC BIOCONVERSION OF PETROLEUM-CONTAMINATED WASTES / WASTEWATERS USING KENAF CORE POWDER}

도면의 간단한 설명Brief description of the drawings

도 1은 본원 발명을 설명하는 공정 흐름도를 도시한다.1 shows a process flow diagram illustrating the invention.

발명의 분야Field of invention

본원 발명은 석유 정제 및/또는 석유화학 산업에 의하여 발생되는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리에 관계하며, 더욱 특히 산업적 시멘트 설비 및/또는 발전 설비에서 사용하기 위한 고에너지 고형 연료를 제조하는 동시에 이러한 폐기물에 있는 석유 오염물을 생물학적으로 처리하기 위한 환경 친화적 방법을 촉진시키기 위하여, 케나프 코어 분말을 사용하는 촉매적 전환(CB) 방법에 관계한다.The present invention relates to the treatment of petroleum-contaminated waste / wastewater generated by the petroleum refining and / or petrochemical industry, and more particularly to producing high energy solid fuels for use in industrial cement plants and / or power plants. In order to facilitate environmentally friendly methods for the biological treatment of petroleum contaminants in such wastes, it relates to a catalytic conversion (CB) method using kenaf core powder.

발명의 배경Background of the Invention

석유 산업에 의하여 발생되는 유해 폐기물 및 폐수는 (K048, K049, K051, K037, 및 K038) 처리, 운반, 및 폐기하기 매우 어려운 고체, 물, 그리고 오일의 유 화 혼합물이다. 이러한 폐기물들은 이들의 원래 상태로는 상당한 탈수 없이는 연료로서 직접 사용될 수 없을 뿐만 아니라, 이들의 높은 고형 함량으로 인하여 통상의 액체 탱크에서 용이하게 운반될 수 없다. 이러한 폐기물의 탈수, 운반 및 폐기에 관계되는 비용은 석유 정제 및 석유화학 산업에 매우 큰 부담이 된다. 현재, 정련장치 및 석유화학 기기들은 이러한 폐기물 및 폐수를 가공하기 위하여 압착 여과기, 고속 원심분리기, 및 열 탈착법을 사용하고 있다. 현재 사용되는 이러한 공정들은 엄청난 가동 비용과 함께 상당한 자본 투자를 필요로 한다. 더욱 중요하게는, 이들은 유해 폐기물로 분류되는 폐기물 재료를 생성하여, 하소시켜야 하거나 또는 상당한 비용을 들여 끊임없이 의무적으로 매립시켜야 한다. 이러한 폐기물의 탈수, 운반, 및 폐기에 관계되는 재정상의 비용 및 의무는 석유 및 석유화학 산업에 매우 부담이 된다. Hazardous wastes and waste waters generated by the petroleum industry (K048, K049, K051, K037, and K038) are emulsion mixtures of solids, water, and oils that are very difficult to treat, transport and dispose of. These wastes cannot be used directly as fuels without significant dehydration in their original state, as well as because of their high solids content they cannot be easily transported in conventional liquid tanks. The costs associated with dewatering, transporting and disposing of these wastes are very heavy for the petroleum refining and petrochemical industries. At present, refineries and petrochemical devices use compression filters, high speed centrifuges, and thermal desorption to process such waste and wastewater. These processes in use today require significant capital investments with enormous operating costs. More importantly, they have to produce waste materials that are classified as hazardous wastes and either calcinate them or constantly mandatory landfills at significant costs. The financial costs and obligations associated with dehydration, transportation and disposal of these wastes are very burdensome for the petroleum and petrochemical industries.

이하 논의되는 선행 특허들은 폐기물 처리에 사용하기 위한 섬유질의 제조를 정의하고, 폐기물 재료의 처리에서 흡수 재료를 사용하는 것의, 필요한 탈수로 인한 결점을 일반적으로 논의한다.The preceding patents discussed below define the manufacture of fibers for use in waste treatment and generally discuss the drawbacks of the necessary dehydration of using absorbent materials in the treatment of waste materials.

케나프를 코어와 섬유로 분리하는 방법은 미국 특허 제 5,970,582호에 기재되어 있다. 개시된 것은, 면 산업에서 조면되지 않은 면으로부터 폐기물을 제거하기 위해 전형적으로 사용되는 개조된 스틱(stick) 기기를 사용하여 케나프를 섬유 및 코어로 분리하기 위한 방법 및 장치이다. 케나프의 길이는 원형 톱의 원주 위에 운반되고 치차가 섬유질을 방해하며 쇠격자를 가로질러 케나프를 끌어당긴다. 코어는 섬유질로부터 떨어지고, 쇠격자를 통하여 통과하여, 코어 배출구에 운반된다. 치차 위에 있는 섬유는 도핑 휠에 의하여 제거되며, 섬유 배출구로 운반된다. 복수의 원통형 톱/도핑 휠 어셈블리가 제공된다. A process for separating kenaf into cores and fibers is described in US Pat. No. 5,970,582. Disclosed are a method and apparatus for separating kenaf into fibers and cores using modified stick machines typically used to remove waste from uncooked cotton in the cotton industry. The length of the kenaf is carried over the circumference of the circular saw and the gears interfere with the fiber and pull the kenaf across the metal grid. The core is separated from the fiber, passes through the grating, and is carried to the core outlet. The fibers on the tooth are removed by the doping wheel and carried to the fiber outlet. A plurality of cylindrical saw / doped wheel assemblies is provided.

전형적인 폐수 슬러지 안정화 공정은 미국 특허 제 4,781,842호 및 제 4,902,431호에 개시되는데, 여기서 하수 슬러지가 안정화되고, 적어도 12까지 pH를 올리기에 충분한 알칼리성 물질과 혼합됨으로써 비료로 전환된다. 이후 혼합물을 적어도 하루 동안 건조시킨다. 화학적 안정화를 달성하기 위한 알칼리성 물질은 시멘트, 킬른 먼지, 및 석회 먼지 중에서 선택된다. 슬래그 가루, 비산회, 집섬, 등과 같은 벌크재도 첨가될 수 있다. 이러한 공정은 주로 불쾌한 냄새와 병원균 미생물을 제거하기 위하여 건조시키는 공정이다. 이 공정은 공정안에서 발견되는 많은 오염물질들을 파괴할 실질적인 양의 열을 생성할 수는 없다. Typical wastewater sludge stabilization processes are disclosed in US Pat. Nos. 4,781,842 and 4,902,431, where sewage sludge is stabilized and converted to fertilizer by mixing with sufficient alkaline material to raise the pH to at least 12. The mixture is then dried for at least one day. Alkaline materials for achieving chemical stabilization are selected from cement, kiln dust, and lime dust. Bulk materials such as slag powder, fly ash, gypsum, and the like may also be added. This process is mainly a drying process to remove unpleasant odors and pathogenic microorganisms. This process cannot produce a substantial amount of heat that will destroy many of the contaminants found in the process.

미국 특허 제 6,027,652호는 오일의 생산 또는 천연 섬유에 기초한 흡수 시스템을 사용하는 화학적 흡수재와 관계되는 환경적 문제점들을 경감시키기 위한 하나의 공정을 설명한다. 지난 수십년에 걸쳐, 유해 물질의 흡수제로서 폭넓고 다양한 처리된 천연 섬유가 사용되어 왔다. 이들에는 기나나무, 토탄, 목재 섬유, 디알지네이트 켈프, 분말 나리(powdered lily), 케나프 코어, 부풀린 씨리얼, 및 그밖의 다른 다양한 셀룰로오스 재료들이 포함된다. 이러한 섬유질 유형 각각은 육지 또는 물에서 오일 및 화학약품 유출의 개선을 위해 선택되는 재료가 되지 못하게 하는 결점을 가진다. 이러한 섬유질 유형의 대부분의 주된 결점은 이들이 본래 친수성이어서, 많은 양의 물을 흡수하는 경향이 있다는 점임을 상기 특허에서 언급한다. 물의 흡수는 이러한 물질의 무게를 증가시키고, 이러한 물질들이 회수하고자 하는 오일 또는 유해 화학물질을 흡수하는 이들의 능력을 현저히 감소시킬 수 있다. 이들의 소수성을 증가시키기 위해 화학적 첨가제로 처리함으로써 이러한 물질들의 물을 흡수하고자 하는 경향을 어느 정도 감소시키거나 제거할 수 있다.U. S. Patent No. 6,027, 652 describes one process for alleviating environmental problems associated with the production of oils or chemical absorbers using absorbent systems based on natural fibers. Over the last few decades, a wide variety of treated natural fibers have been used as absorbents of hazardous substances. These include henna, peat, wood fibres, dialginate kelp, powdered lily, kenaf cores, inflated cereals, and various other cellulosic materials. Each of these fiber types has the drawback of not being the material of choice for improving oil and chemical spills on land or water. The major drawback of most of these fiber types is that the patent mentions that they are inherently hydrophilic and tend to absorb large amounts of water. Absorption of water increases the weight of these materials and can significantly reduce their ability to absorb oils or hazardous chemicals that these materials attempt to recover. Treatment with chemical additives to increase their hydrophobicity can reduce or eliminate to some extent the tendency of these materials to absorb water.

미국 특허 제 5,021,390호에서, Hatton은 방수제제인 소듐 메틸 실리케이트로 처리한 다양한 섬유질 식물 재료로 구성된, 액체를 흡수하기 위한 조성물을 개시한다. 미국 특허 제 5,492,881호에서, Diamond는 파라핀, 그밖의 다른 왁스, 폴리비닐 알콜, 하이드록시에틸 셀룰로오스 등과 같은 소수성 제제로 처리한 미세하게 분쇄된 셀룰로오스를 사용하는 흡수 시스템을 개시한다. 이러한 첨가제들은 흡수제의 제조 비용에 첨가되며, 그 자체로 환경에 또다른 해(harm)의 공급원이 될 수 있다. In US Pat. No. 5,021,390, Hatton discloses a composition for absorbing liquids, consisting of various fibrous plant materials treated with sodium methyl silicate, which is a waterproofing agent. In US Pat. No. 5,492,881, Diamond discloses an absorption system that uses finely ground cellulose treated with hydrophobic agents such as paraffin, other waxes, polyvinyl alcohol, hydroxyethyl cellulose, and the like. These additives are added to the manufacturing cost of the absorbent and by themselves can be another source of harm to the environment.

선행 기술에서 개시된, 이미 개시된 천연 섬유질 기초 흡수제의 또 다른 결점은 이들 대부분이 일반적으로 오일 또는 그 밖의 다른 화학물질에서 이들 흡수제 중량의 5-10 배만을 흡수할 수 있다는 점이다. 또한, 이러한 천연 섬유질 조성물의 대부분은 오일, 물 또는 그밖의 다른 화학물질로 포화될 때 가라앉는 경향이 있어서, 물 바디로부터 이러한 물질 및 흡수된 화학물질의 회수를 특히 어렵거나 불가능하게 만든다.Another drawback of the already disclosed natural fiber based absorbents disclosed in the prior art is that most of them can generally absorb only 5-10 times the weight of these absorbents in oil or other chemicals. In addition, most of these natural fibrous compositions tend to sink when saturated with oil, water or other chemicals, making recovery of these and absorbed chemicals from the water body particularly difficult or impossible.

발명의 요약Summary of the Invention

본원 발명은 고에너지 고형 연료를 제조함과 동시에 폐기물 및 폐수에 존재 하는 석유 오염물질을 생물학적으로 처리하는 것을 환경 친화적 방법으로 촉진시키기 위하여 케나프 코어 분말을 사용하는 촉매적 바이오전환(CB) 공정이다. 이 신규한 공정은 매우 적은 자본 및 가동 비용을 가지며, 유해 폐기물을 유해하지 않은 폐기물로 처리 및 전환시키고, 폐기물 대신 유용한 고형 연료 제품을 제조할 수 있다. 전형적으로, 이러한 석유-오염된 폐기물/폐수는 저장 탱크에서 열 및 화학약품 처리를 사용하는 상 분리를 통해 몇몇 유형의 탄화수소 분리 및 회수를 거친다. 본원 발명의 목적은 가능한한 많은 "양질의" 탄화수소를 회수하고, 이것을 다시 제조 공정으로 재생시키는 것이다. 회수되지 않는 물질, 오일, 물 그리고 고형의 유액은 더욱 가공되어 결국에는 폐기되어야 한다. The present invention is a catalytic bioconversion (CB) process that uses kenaf core powders to produce a high energy solid fuel and at the same time facilitate the biological treatment of petroleum contaminants present in waste and wastewater in an environmentally friendly manner. . This new process has very low capital and operating costs, and can process and convert hazardous waste into non-hazardous waste and produce useful solid fuel products instead of waste. Typically, such petroleum-contaminated waste / wastewater undergoes several types of hydrocarbon separation and recovery through phase separation using heat and chemical treatment in storage tanks. It is an object of the present invention to recover as many "good" hydrocarbons as possible and to recycle them back into the manufacturing process. Unrecovered materials, oils, water and solid emulsions must be further processed and eventually discarded.

본원 발명에서, 케나프 코어 분말은 100 내지 5000 mg/L의 비율로 매우 간단한 인-라인 이덕터 주입 시스템을 사용하여 폐기물/폐수 흐름으로 도입된다(제 1 탄화수소 회수가 시도된 후에). 분말의 고도의 흡수성으로 인하여 케나프 코어 분말은 즉각적으로 석유-오염된 폐기물/폐수 흐름에서 유기물 부하 부분을 "잡아낸다". 폐기물/페수 및 케나프 혼합물은 이후 유기물 처리를 위한 바이오반응기 및 고형물질의 분리를 위한 원심분리기를 포함하는 생물학적 처리 시스템으로 보내진다. 케나프 코어 분말 입자들은 본질적으로 대략 45%의 글루코오스 및 2%의 단백질, 생물학적 처리 시스템 중의 미생물에게 유용한 에너지원을 함유한다. 결과적으로, 케나프 코어 분말 입자들은 흡수되었던 유기물 부하로 구성되는 풍부한 식품을 제공하는 미생물을 위한 부위를 생성하며 글루코오스 및 단백질을 자연적으로 발생시킨다. 더욱이, 케나프 코어 분말은 천연적으로 중요한 영양분(인, 질소, 황, 칼 슘, 칼륨, 및 그밖의 다른 것들), 생물학적 시스템에 대하여 상당수의 고유한 미생물을 함유하고 제공한다.In the present invention, the kenaf core powder is introduced into the waste / wastewater stream using a very simple in-line eductor injection system at a rate of 100 to 5000 mg / L (after the first hydrocarbon recovery is attempted). Due to the high absorbency of the powder, Kenaf core powder instantly “catches up” the organic load portion in petroleum-contaminated waste / wastewater streams. The waste / waste and kenaf mixtures are then sent to a biological treatment system that includes a bioreactor for organic treatment and a centrifuge for separation of solids. Kenaf core powder particles essentially contain approximately 45% glucose and 2% protein, an energy source useful for microorganisms in biological processing systems. As a result, kenaf core powder particles create a site for the microorganism that provides a rich food consisting of organic loads that have been absorbed and naturally produce glucose and protein. Moreover, kenaf core powder contains and provides a number of unique microorganisms for naturally important nutrients (phosphorus, nitrogen, sulfur, calcium, potassium, and others), biological systems.

생물학적 시스템에 대한 총 효과는 생물학적 처리 시스템에서 훨씬 더 강력하며 더욱 유용한 미생물 개체이다. 결과적으로, 시스템은 쇼크 부하(유기물, 독성, pH 부하에서의 스윙)에 대하여 덜 취약하며, 이러한 경우에는 훨씬 더 빨리 회수할 것이다. 정상적인 부하 동안, 오염물질 제거에 충분한 처리가 개선되어, 생물학적 시스템에 대한 부하를 증가시킬 기회를 만들 것이다(시스템은 추가적인 유압 부하를 처리할 수 있다). 가장 중요하게는, 생물학적 시스템에 현재 첨가되는 값비싼 화학약품 (pH 조절 및/또는 영양분)을 감소시키거나 제거할 수 있다. The total effect on the biological system is a much stronger and more useful microbial population in biological treatment systems. As a result, the system is less susceptible to shock loads (organic, toxic, swings at pH loads) and in this case will recover much faster. During normal load, the treatment sufficient to remove contaminants will be improved, creating an opportunity to increase the load on the biological system (the system can handle additional hydraulic loads). Most importantly, it can reduce or eliminate the expensive chemicals (pH regulation and / or nutrients) currently added to biological systems.

미생물이 케나프에 있는 천연 탄수화물을 흡수할 때, 글리코칼릭스로 구성되는 보호성 외부 껍질이 개개의 박테리아 세포에 의하여 생성된다. 이러한 보호성 껍질은 상기 폐기물/폐수의 처리에 고유한 독성 환경에서 살아남는 능력을 가지는 생물학적 개체를 제공하는데 있어서 중요한 요인이다. CB 처리 공정을 통하여 수득된 유기물 및 무기물 제거 효율은 더이상 유해한 것으로 분류되지 않는 고체를 제조한다. When microorganisms absorb the natural carbohydrates in Kenaf, individual bacterial cells produce protective outer shells composed of glycocalyx. Such protective shells are an important factor in providing biological entities with the ability to survive in toxic environments inherent in the treatment of the waste / wastewater. The organic and inorganic removal efficiencies obtained through the CB treatment process produce solids that are no longer classified as harmful.

처리 시스템에 대한 이점은 생물학적 처리 시스템(바이오반응기)에 제한되지 않는다. 또한, 케나프 코어 분말에 있는 탄수화물 부분은 헤미-셀룰로오스로 구성되어 있다. 헤미-셀룰로오스 중 일부는 생물학적 시스템에서 미생물에 의해 소비되지 않으며 시스템으로부터 폐기되는 고체에서 중요한 기질이 된다. 이러한 고체는 헤미-셀룰로오스를 함유하지 않는 고체 보다 더 우수하게 물을 탈수시키며, 더 빠 르게 건조할 것이며, 이들은 더욱 경제적으로 건조되고 펠릿화(pelletize) 될 수 있다. 폐기물 활성화된 슬러지의 개선된 탈수성은 고체의 화학약품 처리를 감소시키거나 제거할 수 있다. 또한, 고체는 헤미-셀룰로오스를 함유하기 때문에, 이들은 이제 훨씬 더 많은 열 에너지 함량을 가진다. 건조되고 펠릿화 된 슬러지는 시멘트 킬른 또는 발전 설비에서 바이오매스 연료로서 사용될 수 있다. The benefits to the treatment system are not limited to biological treatment systems (bioreactors). In addition, the carbohydrate portion in the kenaf core powder is composed of hemi-cellulose. Some of the hemi-celluloses are not consumed by microorganisms in biological systems and become important substrates in solids that are discarded from the system. These solids will dehydrate water better than solids that do not contain hemi-cellulose, and will dry faster, which can be dried and pelletized more economically. Improved dehydration of waste activated sludge can reduce or eliminate chemical treatment of solids. In addition, since the solids contain hemi-cellulose, they now have much more thermal energy content. Dried and pelletized sludge can be used as biomass fuel in cement kilns or power plants.

바람직한 구체예의 설명Description of Preferred Embodiments

도 1은 케나프 분말(12)가 100 내지 5,000 mg/리터의 비율로 인-라인 주입 시스템을 사용하여 유입 폐기물/폐수 흐름(11)으로 도입되는 공정의 흐름도이다. 처리되지 않은 폐기물/폐수 흐름의 유속은 일반적으로 분 당 5 내지 500 갤론의 범위이다. 폐기물/폐수 흐름과 혼합되는 케나프 분말은, 이들의 높은 흡수성 때문에, 즉각적으로 유기물 부하의 일부를 "잡아낸다(grab)". 폐기물/폐수 흐름과 케나프는 혼합되어, 미생물과 그밖의 다른 원소들이 유기물을 파괴하는 바이오-반응기로 유입한다. 처리된 액체는 정화기(14)로 보내지는데, 여기서 고체가 액체로부터 분리된다. 고체(16)은 바이오-고체 탈수 구역으로 펌프되고, 고체의 일부(19)(10% 내지 50%)는 추가 가공을 위하여 바이오-반응기(13)으로 돌아갈 수 있다. 바이오-고체 탈수 구역에 있는 고체(17)은 탈수되고, 물은 바이오-반응기로 되돌아가며(18), 탈수된 고체(20)은 고체 건조 공정(21)을 거친다. 이후 건조된 고체는 연료로서 사용하기 위하여 가공되고 저장된다(22). 1 is a flow diagram of a process in which kenaf powder 12 is introduced into an incoming waste / wastewater stream 11 using an in-line injection system at a rate of 100 to 5,000 mg / liter. Untreated waste / wastewater flow rates generally range from 5 to 500 gallons per minute. Kenaf powders mixed with waste / wastewater streams immediately “grab” some of the organic load due to their high absorption. Waste / wastewater streams and kenaf are mixed and introduced into bio-reactors where microorganisms and other elements destroy organic matter. The treated liquid is sent to a clarifier 14 where the solid is separated from the liquid. Solid 16 is pumped into the bio-solid dewatering zone, and a portion of the solid 19 (10% to 50%) may be returned to the bio-reactor 13 for further processing. The solid 17 in the bio-solid dehydration zone is dehydrated, water is returned to the bio-reactor 18, and the dehydrated solid 20 is subjected to a solid drying process 21. The dried solid is then processed and stored 22 for use as fuel.

본 공정에 사용되는 케나프 분말 입자들은 본래 대략 45%의 글루코오스와 2% 의 단백질, 생물학적 시스템에서 미생물을 위한 유용한 에너지원을 함유한다. 결과적으로, 케나프 분말 입자들은 흡수된 유기물 부하 및 본래 발생하는 글루코오스와 단백질로 구성되는 풍부한 식품을 제공하는, 미생물을 위한 부위를 생성한다. 더욱이, 케나프 분말은 상당수의 자생 미생물과 함께 중요한 영양분(인, 질소, 황, 칼슘, 칼륨, 및 그밖의 다른 영양분들)을 본래 함유하며, 생물학적 시스템에 제공한다. 생물학적 시스템에 대한 총 효과는 생물학적 시스템에서 훨씬 더 강하고 더욱 유용한 미생물 개체이다. 결과적으로, 시스템은 쇼크 부하(유기성, 독성, 또는 pH 부하에서의 스윙)에 덜 취약하며, 이러한 경우로부터 훨씬 더 빠르게 회수할 것이다. 일반적인 부하 동안, 오염물질 제거를 위한 처리 효율성은 개선될 것이며, 이로써, 시스템에 대한 부하를 증가시킬 기회를 생성할 것이다. 가장 중요하게는, 생물학적 시스템에 현재 첨가되는 값이 비싼 화학물질들(pH 조절 및/또는 영양분)을 감소시키거나 제거할 수 있다. Kenaf powder particles used in this process originally contain approximately 45% glucose and 2% protein, a useful energy source for microorganisms in biological systems. As a result, kenaf powder particles create sites for microorganisms that provide absorbed organic loads and abundant foods consisting of naturally occurring glucose and proteins. Moreover, kenaf powders inherently contain important nutrients (phosphorus, nitrogen, sulfur, calcium, potassium, and other nutrients) along with a large number of native microorganisms and provide them to biological systems. The total effect on the biological system is a much stronger and more useful microbial organism in the biological system. As a result, the system is less susceptible to shock loads (organic, toxic, or swings at pH loads) and will recover much faster from this case. During typical loads, the treatment efficiency for contaminant removal will be improved, thereby creating an opportunity to increase the load on the system. Most importantly, it is possible to reduce or eliminate expensive chemicals (pH regulation and / or nutrients) currently added to biological systems.

미생물이 케나프 중에 있는 천연 탄수화물을 흡수할 때, 글리코칼릭스로 구성되는 보호성 외부 껍질이 개개의 박테리아 세포에 의하여 생성된다. 이러한 보호성 껍질은 상기 폐기물/폐수 흐름의 처리에 고유한 독성 환경에서 살아남는 능력을 가지는 생물학적 개체를 제공함에 있어 중요한 요인이다. 바이오반응기에서의 유기물 및 무기물 제거 효율성은 유해 폐기물로서 분류되지 않는 고체를 생성한다. 글리코칼릭스는 또한 최종 정화기에서 더욱 작은 현탁된 고체들을 서로 "붙게"하여 더욱 크고 무거운 입자들을 형성하게 함으로써, 응집제로서 기능한다. 더욱 크고 무거운 고체 입자들은 더욱 우수하고 더욱 빠르게 가라앉는 바이오매스 슬러지를 생성한다. 침전을 개선하기 위하여 응고제와 응집제를 사용하는 처리 시스템은 이러한 화학물질의 사용을 감소시키거나 또는 완전히 제거할 수도 있다. When microorganisms absorb the natural carbohydrates in kenaf, a protective outer shell consisting of glycocalyx is produced by individual bacterial cells. Such protective shells are an important factor in providing biological entities with the ability to survive in toxic environments inherent in the treatment of the waste / wastewater stream. The efficiency of organic and inorganic removal in bioreactors produces solids that are not classified as hazardous waste. Glycocalix also functions as a flocculant by "sticking" smaller suspended solids together to form larger and heavier particles in the final clarifier. Larger and heavier solid particles produce biomass sludge that is better and sinks faster. Treatment systems that use coagulants and flocculants to improve precipitation may reduce or eliminate the use of these chemicals.

폐수 처리 설비에 대한 이점은 생물학적 시스템(바이오반응기)에 제한되지 않는다. 생물학적 시스템으로부터 폐기된 고체는 더욱 우수하게 탈수되고, 훨씬 빠른 건조 시간을 가진다. 고체의 개선된 탈수 및 건조 성질은 몇몇 처리 설비에서 탈수 공정을 제거하게 할 수 있다. 더욱 중요하게는, 상기 고체들이 이제 케나프 분말을 함유하기 때문에, 이들은 더욱 경제적으로 건조되고 펠릿화 될 수 있으며, 이들은 더욱 높은 열에너지 값을 함유할 수 있다. 건조된 고체는 이후 바이오매스 연료로서 시멘트 킬른 또는 발전설비에 선적될 수 있다.The advantages for wastewater treatment plants are not limited to biological systems (bioreactors). Solids discarded from biological systems are better dehydrated and have a much faster drying time. The improved dehydration and drying properties of the solids can lead to the removal of the dehydration process in some treatment plants. More importantly, since the solids now contain kenaf powder, they can be more economically dried and pelletized, which can contain higher thermal energy values. The dried solid may then be shipped to the cement kiln or power plant as biomass fuel.

시멘트 킬른은 가장 중요한 온실효과 기체(GHG) 중 하나인 CO2를 많은 양으로 방출한다. 시멘트 제조 산업으로부터의 CO2 방출은 두 가지 상이한 공정에 의하여 방출된다. 첫째, 석회석은 시멘트 제품을 제조하기 위하여 대략 2600 °F까지 가열되어야 한다. 이는 많은 양의 화석 연료(통상적으로 석탄)의 연소를 필요로 한다. 둘째, 석회석이 가열될 때, 석회석은 하소라 불리는 공정을 거치며, 많은 양의 CO2를 방출한다. 시멘트를 제조하기 위하여 석회석을 가열하고 하소시켜야 하기 때문에, 시멘트 산업은 GHG (CO2) 방출 및 이들의 환원을 다루는데 있어서 매우 제한된 선택사항을 가진다. 시멘트 산업에 있어서 이러한 문제점에 대한 해결방법을 찾는 주요한 방법이 있다. Cement kilns release large amounts of CO 2 , one of the most important greenhouse gases (GHGs). CO 2 from the Cement Manufacturing Industry Release is by two different processes. First, limestone must be heated to approximately 2600 ° F to produce cement products. This requires the combustion of large amounts of fossil fuels (usually coal). Second, when limestone is heated, limestone undergoes a process called calcination and releases large amounts of CO 2 . Since limestone must be heated and calcined to produce cement, the cement industry has very limited options in dealing with GHG (CO 2 ) emissions and their reduction. There is a major way in the cement industry to find a solution to this problem.

건조되고 펠릿화된 고체로부터 제조된 바이오매스 연료는 시멘트 설비에 CO2 감축실적을 가지는 연료원을 제공할 수 있다. 이러하 바이오매스 연료는, 케나프 분말과 그밖의 다른 바이오매스로 구성되어 있기 때문에, 재생가능하며 고갈됨 없이 이용될 수 있다. CO2 감축실적은 케나프 성장기 동안 탄소-풍부한 화석 연료를 대기로부터 고립시킨 바이오매스 연료로 대체함으로써 생성된다. Biomass fuels made from dried and pelletized solids can provide a cement source with a CO 2 reduction record. This biomass fuel is renewable and depleted because it consists of kenaf powder and other biomass. It is produced by replacing the rich fossil fuels to biomass fuels was isolated from the atmosphere - CO 2 reduction results for kenaf growing carbon.

시멘트 킬른에서 상기 바이오매스 연료를 사용하는 또다른 이점은 연소된 바이오매스 연료의 일부인 무기성 고체(재)를 이용하기 위한 시멘트 킬른의 능력이다. 이러한 무기성 고체는 시멘트 제조 원료의 일부가 되며, 실제적으로 시멘트 설비에 증가된 생산을 제공한다. Another advantage of using the biomass fuel in cement kilns is the ability of the cement kiln to utilize inorganic solids (ash) that are part of the burned biomass fuel. These inorganic solids become part of the cement manufacturing raw material and actually provide increased production for the cement plant.

CO2 감축실적 및 생산 증가를 고려하면, 상기 연료는 고급 석탄에 견줄만한 가격이어야 한다. 케나프 코어 분말은 활성화된 슬러지 폐수 처리에서 생물학적 활성을 증강시키고, 최종 정화기에서 생물학적 고체의 침전을 개선시키며, 고체의 탈수 및 건조 성질을 개선시킨다. Considering the CO 2 reduction and increased production, the fuel should be comparable to high-grade coal. Kenaf core powder enhances biological activity in activated sludge wastewater treatment, improves precipitation of biological solids in the final clarifier, and improves dehydration and drying properties of the solids.

케나프 코어 분말은 값비싼 화학적 처리 프로그램에 대하여 천연의 비용 효율적인 대안을 제공한다. 케나프 코어는 모든 양태의 생물학적 처리 시스템에 대하여 이점을 제공한다. 영양분 첨가를 위한 값비싼 화학적 처리 프로그램, 응고제 및 응집제 첨가, 및 탈수가 현저히 감소되거나 제거된다. 케나프 코어 분말은 합성적으로 제조되지 않는 천연의, 환경적으로 안전한 산물이다. 케나프 코어 분말은 완전히 생분해가능하며, 환경에 화학약품 잔여물을 도입시키지 않는다. 건조되고 펠릿화된 헤미-셀룰로오스 보강된 고체는 취급 및 운반이 훨씬 더 용이하다. 이는 폐 기를 위하여 매립지에 보내져야만 하는 폐기물에 대하여 잠재적인 수익을 생성하는 제품을 창출한다. Kenaf core powder provides a natural, cost-effective alternative to expensive chemical treatment programs. Kenaf core provides advantages for all aspects of biological treatment systems. Expensive chemical treatment programs for nutrient additions, coagulant and flocculant additions, and dehydration are significantly reduced or eliminated. Kenaf core powder is a natural, environmentally safe product that is not synthesized. Kenaf core powder is fully biodegradable and does not introduce chemical residues into the environment. Dried and pelletized hemi-cellulose reinforced solids are much easier to handle and transport. This creates a product that generates potential revenue for waste that must be sent to landfill for disposal.

Claims (15)

다음 단계를 포함하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법:Methods for treating petroleum-contaminated waste / wastewater, including the following steps: 석유 폐기물/폐수에 케나프 분말(kenaf powder)을 도입하는 단계;Introducing kenaf powder into petroleum waste / wastewater; 바이오-반응기(bio-reactor)에서 상기 석유-오염된 폐기물/폐수 및 케나프를 가공하는 단계; 및Processing the petroleum-contaminated waste / wastewater and kenaf in a bio-reactor; And 상기 석유-오염된 폐기물/폐수 및 케나프 혼합물을 탈수시켜 바이오-고체(bio-solid) 재료를 생성하는 단계.Dewatering the petroleum-contaminated waste / wastewater and kenaf mixture to produce a bio-solid material. 제 1항에 있어서, 상기 케나프 분말은 케나프 코어 분말임을 특징으로 하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법.The method of claim 1 wherein the kenaf powder is a kenaf core powder. 제 1항에 있어서, 상기 케나프 분말은 100 내지 5,000 mg/리터의 비율로 상기 석유-오염된 폐기물/폐수로 도입됨을 특징으로 하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법.The method of claim 1, wherein the kenaf powder is introduced into the petroleum-contaminated waste / wastewater at a rate of 100 to 5,000 mg / liter. 제 1항에 있어서, 상기 탈수 공정 후 상기 바이오-고체 재료가 건조되어 바이오매스 연료(biomass fuel)를 생성함을 특징으로 하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법.The method of claim 1, wherein after the dehydration process, the bio-solid material is dried to produce a biomass fuel. 제 1항에 있어서, 침전된 정화기(clarifier) 고체를 상기 바이오-고체 탈수 단계로 직접 보내기 이전에 정화기 단계를 포함함을 특징으로 하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법. The method of claim 1, comprising a purifier step prior to directing the precipitated clarifier solids to the bio-solid dewatering step. 다음 단계를 포함하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법:Methods for treating petroleum-contaminated waste / wastewater, including the following steps: 석유-오염된 폐기물/폐수로 케나프 분말을 도입하는 단계;Introducing kenaf powder into petroleum-contaminated waste / wastewater; 상기 석유-오염된 폐기물/폐수 및 케나프를 바이오-반응기에서 가공하는 단계;Processing the petroleum-contaminated waste / wastewater and kenaf in a bio-reactor; 상기 석유-오염된 폐기물/폐수 및 케나프 혼합물을 정화기에서 가공하는 단계; 및Processing the petroleum-contaminated waste / wastewater and kenaf mixture in a clarifier; And 상기 처리된 석유-오염된 폐기물/폐수 및 케나프 혼합물을 탈수시켜 바이오-고체 재료를 생성하는 단계.Dewatering the treated petroleum-contaminated waste / wastewater and kenaf mixture to produce a bio-solid material. 제 6항에 있어서, 상기 케나프 분말은 케나프 코어 분말임을 특징으로 하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법.7. The method of claim 6, wherein said kenaf powder is a kenaf core powder. 제 6항에 있어서, 케나프 분말은 100 내지 5,000 mg/리터의 비율로 석유-오염된 폐기물/폐수에 도입됨을 특징으로 하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법.7. The method of claim 6, wherein the kenaf powder is introduced into the petroleum-contaminated waste / wastewater at a rate of 100 to 5,000 mg / liter. 제 6항에 있어서, 상기 탈수 공정 후 바이오-고체 재료가 건조되어 바이오매스 연료를 생성함을 특징으로 하는 석유-오염된 폐기물/폐수의 처리 방법.7. The method of claim 6, wherein after the dewatering process, the bio-solid material is dried to produce biomass fuel. 다음 단계를 포함하는, 바이오매스 연료의 제조 방법:A method of making a biomass fuel, comprising the following steps: 케나프를 석유-오염된 폐기물/폐수와 혼합하는 단계;Mixing kenaf with petroleum-contaminated waste / wastewater; 상기 석유-오염된 폐기물/폐수 및 케나프를 바이오-반응기에서 가공하는 단계; 및Processing the petroleum-contaminated waste / wastewater and kenaf in a bio-reactor; And 상기 바이오-반응기 가공된 석유-오염된 폐기물/폐수 및 케나프로부터 생성된 바이오매스 고체를 탈수시키고 건조시키는 단계.Dewatering and drying the biomass solids produced from the bio-reactor processed petroleum-contaminated waste / wastewater and kenaf. 제 10항에 있어서, 상기 케나프 분말은 케나프 코어 분말임을 특징으로 하는 바이오매스 연료의 제조 방법. The method of claim 10, wherein the kenaf powder is a kenaf core powder. 제 10항에 있어서, 케나프 분말은 100 내지 5,000 mg/리터의 비율로 석유-오염된 폐기물/폐수에 도입됨을 특징으로 하는 바이오매스 연료의 제조 방법. The method of claim 10, wherein the kenaf powder is introduced into the petroleum-contaminated waste / wastewater at a rate of 100 to 5,000 mg / liter. 제 10항에 있어서, 상기 탈수 공정 후, 상기 바이오-고체 재료가 건조되어 바이오매스 연료를 생성함을 특징으로 하는 바이오매스 연료의 제조 방법.The method of claim 10, wherein after the dehydration step, the bio-solid material is dried to produce a biomass fuel. 제 10항에 있어서, 침전된 정화기 고체를 상기 바이오-고체 탈수 단계로 직 접 보내기 이전에 정화기 단계를 포함함을 특징으로 하는 바이오매스 연료의 처리 방법. 11. The method of claim 10, comprising a purifier step prior to directing the precipitated purifier solids to the bio-solid dehydration step. 제 6항에 있어서, 정화기의 폐수로부터 바이오-고체 재료를 분리하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 바이오매스 연료의 처리 방법.7. The method of claim 6, comprising separating the bio-solid material from the effluent of the clarifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190021821A (en) * 2017-08-24 2019-03-06 (주)케나프 Bio solid fuel using kenaf and production method thereof

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