KR20080032292A - Method and apparatus for producing resources from food waste - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 자원화 방법에 대한 개략적인 공정도이다.1 is a schematic process diagram of a food waste recycling method according to the present invention.
본 발명은 음식물 쓰레기의 자원화 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 음식물 쓰레기를 이용하여, 액체 비료 및 퇴비를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 하수연계 및 중수도 방류가 가능한 청정수를 생산해낼 수 있고, 우수한 발열량을 갖는 고형분 및 바이오 가스를 제조할 수 있는 음식물 쓰레기의 자원화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recycling food waste, and more specifically, using food waste, not only can produce liquid fertilizer and compost, but also can produce clean water capable of sewage-related and heavy water discharge, excellent calorific value The present invention relates to a food waste recycling method capable of producing solids and biogas.
음식물쓰레기는 수분 함량이 80∼85%로서 쉽게 부패되어 악취와 오수가 발생하므로 분리수거 및 운반이 어려우며, 매립 시에는 다량의 침출수가 흘러나와 지하수 오염 등의 2차 환경오염을 유발시키고, 또한 침출수를 처리하는데 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 소각 시에도 발열량이 낮고 수분이 많아 소각온도 저하에 따른 보조연료의 추가 사용 등의 문제점이 유발되고 있는 실정이다.Food waste has 80 ~ 85% moisture content and easily decomposes, causing odors and sewage, so it is difficult to separate and transport.In case of landfill, a large amount of leachate flows out and causes secondary environmental pollution such as groundwater pollution. Not only does it cost a lot of money, but the calorific value is low even when incinerated, and there is a problem such as the additional use of auxiliary fuel due to the incineration temperature decrease.
국내에서 발생되는 음식물 쓰레기는 2003년 기준으로 하루 평균 15,075톤에 이르고 있다. 이러한 음식물 쓰레기의 처리는 종래 대부분 매립에 의존하여 왔으나, 매립장 고갈로 인해서 2005년부터는 음식물 쓰레기의 직매립을 금지하도록 하고 있으며, 따라서 폐기되는 음식물 쓰레기의 자원화 및 이에 대한 효과적인 처리 방법에 대한 개발이 시급하게 요구되는 실정이다.In 2003, the average amount of food waste generated in Korea is 15,075 tons per day. The disposal of such food waste has been largely dependent on landfill, but since 2005, due to the depletion of the landfill, direct disposal of food waste has been banned. Therefore, it is urgent to develop resources for the disposal of food waste and to effectively deal with it. Is required.
일반적으로 음식물 쓰레기의 처리 방법에는, 메탄 가스 및 바이오 가스를 생산해내는 혐기적 소화 방법, 퇴비화 방법, 미생물 발효 방법 및 습/건식 사료화 방법 등이 있으며, 이를 위하여 ⅰ) 처리수를 접수하여 전량 하수처리장과 연계하는 방법, ⅱ) 해양 투기업자에게 위탁하는 방법, ⅲ)1차 처리 후에 하수처리와 연계시키거나 위탁하는 방법, 및 ⅳ) 처리장 내에서 방류수 기준으로 처리하는 방법 등이 알려져 있다.In general, food waste treatment includes anaerobic digestion, composting, microbial fermentation, and wet / dry feed, which produce methane and biogas. Ii) a method of entrusting to a marine dumper, iv) a method of concatenating or consigning with sewage treatment after primary treatment, and iv) a method of treating effluent in the treatment plant.
그러나, 많은 부산물이 발생되며 악취를 발생시키고, 소각 및 매립이 곤란하며, 감량화가 낮다는 음식물 쓰레기의 특성으로 인해서, 종래의 음식물 쓰레기 자원화 방법은 사료화시 가축폐사의 원인을 제공하기도 하고, 높은 수분 함량과 저발열량으로 인해서 소각 매립시 2차 오염 문제를 유발시키며, 염도가 높아 퇴비화시 공정수 희석이 불가피하고, 부산물 발생량이 많아서 유지 관리비가 많이 소요되는 문제가 있으며, 또한 처리기술 자체에 대한 신뢰성이 낮다는 문제점이 있었다.However, due to the characteristics of food wastes that generate many by-products, generate odors, are difficult to incinerate and landfill, and have low weight reduction, conventional food waste recycling methods provide the cause of livestock mortality in feed, and high water content. Due to its content and low calorific value, it causes secondary pollution problems when incinerated, and due to high salinity, dilution of process water is inevitable when composting. There was a problem that this was low.
본 발명은 상기 서술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 음식물 쓰레기를 이용하여, 우수한 액체 비료 및 퇴비를 생산할 수 있을 뿐 만 아니라, 하수연계 및 중수도 방류가 가능한 청정수를 얻을 수 있고, 우수한 발열량을 갖는 고형분 및 바이오 가스를 제조할 수 있는 음식물 쓰레기의 자원화 방법 및 그 장치를 제공하고자 하는 데에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by using food waste, not only can produce excellent liquid fertilizer and compost, but also obtain clean water that can discharge sewage system and heavy water discharge, It is an object of the present invention to provide a food waste recycling method and apparatus for producing solids and biogas having excellent calorific value.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 음식물 쓰레기를 고온 호기성 조건 하에서 발효시키는 단계; 상기 발효 생성물에 대해서 1차 응집 공정을 수행하는 단계; 상기 응집 결과물에 대해서 1차 고액분리 공정을 수행하여 고체상과 액체상을 분리하는 단계; 상기 고체상을 분리하고, 상기 액체상에 대해서 2차 응집 공정 및 2차 고액분리 공정을 수행하는 단계; 상기 2차 고액분리 공정에서 얻어진 고체상을 분리하고, 액체상에 대해서 고도처리 공정을 수행하는 단계; 및 상기 고도처리 공정에서 얻어진 R/O 농축수를 분리하고, 투과수를 방류하는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기의 자원화 방법을 제공한다.The present invention to achieve the above object, the step of fermenting food waste under high temperature aerobic conditions; Performing a first flocculation process on the fermentation product; Separating a solid phase and a liquid phase by performing a first solid-liquid separation process on the agglomeration product; Separating the solid phase and performing a second flocculation process and a second solid-liquid separation process on the liquid phase; Separating the solid phase obtained in the second solid-liquid separation process and performing a high treatment process on the liquid phase; And separating the R / O concentrated water obtained in the advanced treatment process and discharging the permeate.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예로서, 음식물 쓰레기를 고온 호기성 조건 하에서 발효시키는 고온호기 발효기; 상기 고온호기 발효기의 생성물에 대해서 응집 공정을 수행하는 응집기; 상기 응집기의 결과물에 대해서 고액분리 공정을 수행하여 고체상과 액체상을 분리하는 고액분리기; 및 상기 고액분리기에서 얻어진 상기 고체상을 분리하고, 상기 액체상에 대해서는 고도처리 공정을 수행하는 고도처리기를 구비하고, 상기 고액분리기의 결과물 중 상기 액체상에 대해서는, 재차 상기 응집 공정 및 상기 고액분리 공정이 수행된 후 상기 고도처리 공정이 수행되며, 상기 고도처리기의 결과물 중 R/O 농축수는 분리되고, 투과 수는 방류되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 자원화 장치를 제공한다.In addition, the present invention is another embodiment for achieving the above object, a high-temperature exhalation fermenter for fermenting food waste under high temperature aerobic conditions; An aggregator performing a coagulation process for the product of the high temperature expiratory fermenter; A solid-liquid separator for separating a solid phase and a liquid phase by performing a solid-liquid separation process on the resultant of the flocculator; And an advanced processor for separating the solid phase obtained from the solid-liquid separator and performing a high-treatment process for the liquid phase, and the coagulation process and the solid-liquid separation process are performed again for the liquid phase of the result of the solid-liquid separator. After the advanced processing is carried out, the R / O concentrated water is separated from the result of the advanced processor, and the permeate is discharged to provide a food waste recycling apparatus.
이와 같은 본 발명에 따르면, 음식물 쓰레기를 이용하여 액체비료 및 퇴비와 같은 유용한 자원을 생산해낼 수 있을 뿐만 아니라, 하수에 직방류가 가능한 정도의 고도의 청정수를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible not only to produce useful resources such as liquid fertilizer and compost by using food waste, but also to obtain a high degree of clean water capable of direct discharge to sewage.
이하, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 자원화 방법을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the food waste recycling method according to the present invention will be described in more detail.
도 1에는, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 자원화 방법에 대한 개략적인 공정도가 도시되어 있다.1, a schematic process diagram of a food waste recycling method according to the present invention is shown.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방법은, 우선 음식물 쓰레기에 대해서 고온 호기성 조건 하에서 발효를 수행한다. 이는, 추후 응집 단계에서의 고형물 생성시 응집효율을 높여주며, 이러한 단계에서 발효 배출액의 휘발성 저급 지방산은 거의 다 제거됨으로써, 탁월한 악취 저감 효과를 나타내게 된다. 더불어, 상기 발효 공정은 불안정한 음식물 쓰레기의 탈리액을 후속 처리가 가능한 상태로 안정화시키는 기능을 수행하기도 한다.Referring to FIG. 1, the method according to the invention first performs fermentation on food waste under high temperature aerobic conditions. This increases the coagulation efficiency in the formation of a solid in a later coagulation step, and in this step, almost all of the volatile lower fatty acids in the fermentation effluent are removed, thereby exhibiting an excellent odor reduction effect. In addition, the fermentation process may perform a function of stabilizing the desorption liquid of the unstable food waste in a state capable of subsequent processing.
바람직하게는, 상기 발효 단계는 60℃ 내지 70℃의 온도 범위에서 수행되는데, 발효 온도가 60℃ 미만인 경우에는 병원성미생물 등의 제2의 감염의 문제점이 있고, 70℃를 초과하는 경우에는 악취발생 및 발효가 안 되는 문제점이 있어서 바람직하지 않다. 특히, 본 발명에서는 상기와 같이 고온에서 발효 공정을 수행하는 관계로, 발효 단계에서 대부분의 병원성 미생물을 사멸시킬 수 있다는 효과도 갖는다.Preferably, the fermentation step is carried out in a temperature range of 60 ℃ to 70 ℃, if the fermentation temperature is less than 60 ℃ there is a problem of a second infection, such as pathogenic microorganisms, if exceeding 70 ℃ odor generation And it is not preferable because there is a problem that cannot be fermented. In particular, in the present invention, since the fermentation process is performed at a high temperature as described above, most fermentative microorganisms can be killed in the fermentation step.
상기 발효 단계의 pH는 8.0 내지 9.0으로 유지되는 것이 바람직한데, pH가 8.0 미만인 경우에는 미부숙의 문제점이 있고, 9.0을 초과하는 경우에는 과폭기로 인한 발효상태의 문제점이 있어서 바람직하지 않다. 한편, 유입되는 음식물 쓰레기의 탈리액은 통상적으로 4.0 내외의 pH를 갖는다.The pH of the fermentation step is preferably maintained at 8.0 to 9.0, if the pH is less than 8.0, there is a problem of immature, if it exceeds 9.0 there is a problem of the fermentation state due to overaeration is not preferred. On the other hand, the desorbing liquid of the incoming food waste usually has a pH of about 4.0.
상기와 같은 호기성 발효 단계에서는 바실러스균, 고온바실러스균등의 미생물이 사용된다.In the aerobic fermentation step as described above, microorganisms such as Bacillus bacteria and high temperature Bacillus bacteria are used.
바람직하게는, 상기 발효 단계는 24 내지 48 시간 동안 수행된다.Preferably, the fermentation step is carried out for 24 to 48 hours.
다음으로, 발효 단계를 거친 발효 생성물에 대해서는 1차 응집 공정이 수행된다. 상기 1차 응집 공정은 발효 생성물에 황산 제2철 (Fe2(SO4)3) 및 고분자 응집제를 첨가하여 줌으로써 수행되는데, 고분자 응집제로는 폐수 처리 업계에서 통상적으로 사용되는 것들이 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 Hi-pax, HanFloc-P 또는 Yangfloc 등과 같은 고분자 응집제들이 사용될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 황산 제2철과 고분자 응집제의 혼합 중량비는 1:0.01 내지 1:0.02 이다.Next, a first flocculation process is performed on the fermentation product that has undergone the fermentation step. The primary flocculation process is performed by adding ferric sulfate (Fe2 (SO4) 3) and a polymer flocculant to the fermentation product. As the polymer flocculant, those commonly used in the wastewater treatment industry may be used. Although, for example, polymer flocculants such as Hi-pax, HanFloc-P or Yangfloc may be used. In addition, preferably, the mixing weight ratio of the ferric sulfate and the polymer flocculant is 1: 0.01 to 1: 0.02.
이어서, 상기 1차 응집 공정의 결과물에 대해서는 1차 고액분리 공정이 수행됨으로써, 고체상과 액체상이 분리된다. 이러한 고액분리 공정은 통상적인 필터 프레스 등을 사용하여 수행될 수 있으며, 결과물로서 복토재 및 RDF(Refuse Derived Fuel)를 포함하는 고체상 및 하수 연계가 가능한 액체상을 얻을 수 있게 된다. Subsequently, the first solid-liquid separation process is performed on the resultant of the first coagulation process, whereby the solid phase and the liquid phase are separated. The solid-liquid separation process may be performed using a conventional filter press, etc., and as a result, it is possible to obtain a solid phase and a sewage-linkable liquid phase including a cover material and RDF (Refuse Derived Fuel).
이때의 고체상은 높은 발열량을 가지며, 회분 발생량이 많아서 재생 연료로 서 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 상기 액체상은 하수 연계가 가능하지만, 중수도 방류가 가능한 정도의 고도 청정수로 변환하기 위해서는, 상기 응집 공정 및 고액분리 공정을 재차 수행하여야 한다. At this time, the solid phase has a high calorific value and a large amount of ash generated, and thus may be usefully used as a regenerated fuel. In addition, the liquid phase can be connected to sewage, but in order to convert to a high degree of clean water capable of heavy water discharge, the coagulation process and the solid-liquid separation process must be performed again.
따라서, 본 발명은, 상기 1차 응집 공정에서 얻어진 액체상에 대해서 2차 응집 공정을 재차 수행하게 되며, 2차 응집 공정에서도 1차 응집 공정과 마찬가지의 황산 제2철 및 고분자 응집제가 사용될 수 있다. 여기에서, 발효 단계를 거쳐서 신규 유입되는 유입수는 1차 응집 공정 및 1차 고액분리 공정을 끝마친 상기 액체상, 즉 처리수와 혼합되게 되는데, 상기 유입수와 처리수의 혼합 비율은 1:0.5인 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, the secondary coagulation process is performed again on the liquid phase obtained in the primary coagulation process, and the same ferric sulfate and polymer coagulant as the primary coagulation process may be used in the secondary coagulation process. Here, the inflow water newly introduced through the fermentation step is mixed with the liquid phase, that is, the treated water, which has completed the first flocculation process and the first solid-liquid separation process, and the mixing ratio of the inflow water and the treated water is preferably 1: 0.5. Do.
다음으로, 상기 2차 고액분리 공정에서 얻어진 고체상을 분리하고, 액체상에 대해서 고도처리 공정을 수행한다.Next, the solid phase obtained in the second solid-liquid separation process is separated and a high-treatment process is performed on the liquid phase.
고도처리 공정이란, 박을 이용하여 액체상을 R/O 농축수와 재이용 가능한 투과수로 분리 처리 후, R/O 농축수에 대해 다시 처리 공정을 진행시킴으로써 액체상이 버려짐 없이 모두 재활용(recycle) 가능할 수 있도록 하기 위한 처리 공정을 의미한다.The advanced treatment process is to separate the liquid phase into concentrated R / O water and reusable permeate using foil, and then recycle the R / O concentrated water again so that the liquid phase can be recycled. It means a treatment process to ensure that.
이어서, 최종적으로 상기 고도처리 공정에서 얻어진 R/O 농축수를 분리하고, 투과수는 방류함으로써 본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 자원화 방법이 완성된다. 이때, R/O 농축수는 발효 탱크를 통해 리사이클링되며, 발효탱크 내 탈리액의 pH 조절은 외부 유입수 등에 의해 이루어질 수 있다.Subsequently, finally, the R / O concentrated water obtained in the above advanced processing step is separated, and the permeate is discharged to complete the food waste recycling method according to the present invention. At this time, the R / O concentrated water is recycled through the fermentation tank, pH control of the desorption liquid in the fermentation tank may be made by an external influent.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 하 기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples are only for illustrating the present invention and do not limit the scope of the present invention.
<실시예><Example>
음식물 쓰레기의 탈리액 240리터를 평균 63.7℃의 운전 온도에서, 24시간 동안 고온 발효시켰으며, 발효 단계의 pH는 평균 8.5로 유지하였다. 하기 표 1에는 고온 발효 단계에 유입되는 유입수 및 고온 발효 단계를 거친 후의 배출수의 성상을 개략적으로 나타내었다.240 liters of the food waste was fermented for 24 hours at an operating temperature of 63.7 ° C. on average, and the pH of the fermentation stage was maintained at an average of 8.5. Table 1 schematically shows the characteristics of the influent flowing into the high temperature fermentation step and the discharge water after the high temperature fermentation step.
이어서, 상기 발효 생성물에 황산 제2철 (Fe2(SO4)3)을 첨가 총략의 1.5%를 첨가하고, 고분자 응집제로서 Y사의 Yangfloc 100mg/L ~ 150mg/L를 첨가하여 1차 응집 공정을 수행하였다. 상기 응집 결과물에 대해서 필터프레스(고형화기기, 알평기계)를 사용하여 1차 고액분리 공정을 수행하였다.Subsequently, 1.5% of the total amount of ferric sulfate (Fe2 (SO4) 3) was added to the fermentation product, and Yangfloc 100mg / L to 150mg / L of Y company was added as a polymer coagulant to carry out the first aggregation process. . The first solid-liquid separation process was performed using the filter press (solidifying machine, Alpyeong machine) for the flocculation product.
상기 고액분리 공정에서 얻어진 고체상(처리량 100kg에 약 10kg)을 분리하였으며, 액체상(처리량의 90%) 및 발효 단계로부터의 신규 유입수(총량의 90%)에 대해서 상기 1차 응집 공정 및 1차 고액분리 공정과 동일한 요령으로 2차 응집 공정 및 2차 고액분리 공정을 수행하였다.The solid phase obtained in the solid-liquid separation process (about 10 kg to 100 kg throughput) was separated, and the first flocculation process and the first solid-liquid separation were performed on the liquid phase (90% of the throughput) and the fresh influent (90% of the total amount) from the fermentation step. In the same manner as the process, a second flocculation process and a second solid-liquid separation process were performed.
상기 2차 고액분리 공정의 결과로 처리수(처리량의 90%) 및 고체상(처리량의 10%)을 얻었으며, 얻어진 처리수에 대해서 고도처리 공정을 수행하였다. 고도처리 공정에서는 역삼투막 장치((주)그린웰)를 사용하였다. 상기 고도처리 공정에서 R/O 농축수(고도처리 유입수의 20%) 및 투과수(고도처리 유입수의 80%)를 얻었다.As a result of the second solid-liquid separation process, the treated water (90% of the throughput) and the solid phase (10% of the throughput) were obtained, and the obtained treated water was subjected to a high treatment process. In the advanced treatment process, a reverse osmosis membrane device (Greenwell Co., Ltd.) was used. R / O concentrated water (20% of the highly treated influent) and permeate (80% of the highly treated influent) were obtained in the advanced treatment process.
표 2 및 표 3에는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 전의 음식물 탈리액에 대한 성상 (표 2) 및 본 발명에 따른 방법을 수행하는 도중 각 단계의 결과물에 대한 성상 (표 3)을 나타내었다.Tables 2 and 3 show the properties of the food desorption solution before performing the method according to the invention (Table 2) and the properties of the results of each step during the method according to the invention (Table 3).
본 발명에 따르면, 음식물 쓰레기를 이용하여, 액체 비료 및 퇴비를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 하수연계 및 중수도 방류가 가능한 청정수를 생산해낼 수 있다. According to the present invention, the food waste can be used to produce not only liquid fertilizer and compost, but also to produce clean water capable of sewage-related and heavy water discharge.
또한, 본 발명에 따른 공정에서 생산되는 고형분은 우수한 발열량을 지니므로 유용하게 자원화가 가능하고, 공정 과정에서 생산되는 바이오 가스 역시 유용한 자원으로 활용될 수 있다.In addition, the solids produced in the process according to the present invention has an excellent calorific value and thus can be usefully resourceized, and biogas produced in the process can also be utilized as a useful resource.
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Legal Events
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |