KR20150096105A - Method and apparatus for treating organic waste - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기성 폐수의 처리 방법 및 그에 이용되는 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for treating organic wastewater and an apparatus used therefor.
유기성 폐수의 해양투기 금지로 인하여, 하ㅇ폐수슬러지, 음식물 폐수, 그리고 축산폐수 등의 고농도 유기성 폐수의 처리 기술 개발이 시급한 상황이다. 유기성 폐수는 호기성 소화공정 또는 혐기성 소화공정을 통해 처리될 수 있다.Due to the prohibition of marine dumping of organic wastewater, it is urgent to develop treatment technology for high concentration organic wastewater such as wastewater sludge, food wastewater, and livestock wastewater. Organic wastewater can be treated through an aerobic digestion process or an anaerobic digestion process.
호기성 소화공정은 산소가 존재하는 상태에서 분해 가능한 유기성 슬러지가 생물학적 메카니즘에 의해 수행되는 것으로, 슬러지뿐만 아니라 고농도 폐수 그리고 난분해성 폐수 등에도 손쉽게 적용할 수 있다.The aerobic digestion process can be easily applied not only to sludge but also to high concentration wastewater and refractory wastewater because organic sludge decomposable in the presence of oxygen is carried out by a biological mechanism.
혐기성 소화공정은 호기성 소화공정에 비해서 유지ㅇ관리에 있어서 높은 기술력이 요구되지만, 고농도 폐수의 과부하에 영향을 받지 않고, 호기성 소화공정에 비해 슬러지 생산량이 적어 최종 슬러지의 감량화를 이룰 수 있고, 더 높은 고형물 농도에서 유기물 감소가 가능하며, 메탄 가스 등의 형태로 에너지를 회수할 수 있다는 점에서 유기성 폐수의 처리에 많이 사용되고 있다.Although the anaerobic digestion process requires higher technology in maintenance than the aerobic digestion process, it is not affected by the overload of the high concentration wastewater. The sludge production is less than the aerobic digestion process and the final sludge can be reduced, It is possible to reduce organic matter at the concentration of solid matter, and it is widely used for the treatment of organic wastewater in that it can recover energy in the form of methane gas or the like.
유기성 폐수, 예를 들어 음식물 폐수에는 건조 중량 기준으로 8 내지 18 % 정도로 많은 함량의 유지가 포함되어 있고, 유지 성분은 비중이 낮아 단독으로, 또는 채소나 과일류에 포함된 섬유질과 결합하여 혐기소화장치의 처리조 상부로 부상하여 두꺼운 층을 형성하기 때문에 교반이 어렵고 따라서 미생물과의 접촉이 잘 이루어지지 않아 분해 또한 잘 이루어지지 않기 때문에 혐기성 소화공정의 실패 원인이 되고, 특히 동절기에 유기산 생성 수율이나 메탄 생성 수율이 현저히 하락하여, 혐기성 소화공정의 과부하가 발생하는 문제가 있고, 또한 산생성조에서 유기산 생성이 미미할 경우, 메탄생성조 내에서 유기산이 생성되어 메탄 생성 세균의 활성을 저해하는 문제가 있었다.Organic wastewater, for example, food wastewater, contains a large amount of oil as much as 8 to 18% on a dry weight basis, and the oil content of the organic wastewater is low due to low specific gravity, or by binding to fibers contained in vegetables or fruits, It is difficult to carry out the anaerobic digestion process because it is difficult to agitate and thus the microbial contact with the microbes is not performed well and the decomposition is not performed well, There is a problem in that the yield of methane production is remarkably lowered and overloading of the anaerobic digestion process occurs and if the organic acid production in the acidogenic tank is insignificant, organic acid is generated in the methane production tank to inhibit the activity of methanogenic bacteria .
한국등록특허 제10-1157819호는 혐기성 소화공정의 효율 증대를 위하여, 스컴 분리기를 포함하는 산발효조, 산발효조에서 분리된 스컴과 침전된 슬러지가 강염기에 의해 가수분해되는 가수분해조, 및 산발효조의 액상 성분을 처리하는 혐기성 소화조를 포함하는 음식물 및 음식물 폐수 전처리 장치를 제공하고 있으나, 유지 성분을 포함하는 스컴을 산가수분해하기 위한 별도의 가수분해조 및 강염기를 추가로 구비해야 하고, 가수분해조를 75 ℃ 이상으로 가열하기 위해 에너지가 다량 소비되는 문제가 있었다.
Korean Patent No. 10-1157819 discloses an acid fermentation tank including a scum separator, a scum separated from an acid fermentation tank, a hydrolysis tank in which the precipitated sludge is hydrolyzed by a strong base, and an acid fermentation tank And an anaerobic digestion tank for treating the liquid component of the scum, wherein the hydrolysis tank and the strong bases are separately provided for acid hydrolysis of the scum containing the fat component, There has been a problem that a large amount of energy is consumed to heat the bath to 75 DEG C or higher.
본 발명의 목적은 혐기성 소화공정의 처리 효율 증대 및 계절별 처리 효율의 편차를 해소하기 위해서, 저장조, 가수분해조, 산생성조 또는 혐기성 소화조를 외부 에너지원을 이용해 가열하지 않거나 가열을 적게 하면서도, 저온에서 응고하기 쉬운 유기물을 분산 및 유화시켜 미세화시킬 수 있고, 생물증대(bioaugmentation)를 통해 혐기성 소화에 관여하는 미생물의 활성을 극대화시킬 수 있는 유기성 폐수 처리 방법을 제공한다.It is an object of the present invention to provide an anaerobic digestion tank which is capable of heating a storage tank, hydrolysis tank, acid tank or anaerobic digestion tank at a low temperature The present invention provides an organic wastewater treatment method capable of maximizing the activity of microorganisms involved in anaerobic digestion by dispersing and emulsifying organic substances that are easy to solidify and making them microorganisms and bioaugmentation.
또한 본 발명은 상기 유기성 폐수의 처리방법에 이용되는 혐기소화장치를 제공한다.
The present invention also provides an anaerobic digestion apparatus for use in the method for treating organic wastewater.
상기 목적 달성을 위하여, 본 발명은 유기성 폐수의 탄수화물, 단백질 및 지질을 가수분해되어 단량체로 전환되는 가수분해조; 상기 단량체가 유기산으로 전환되는 산생성조; 및 상기 유기산으로부터 메탄이 생성되는 메탄생성조;를 포함하는 혐기소화장치를 이용한 유기성 폐수의 처리방법에 있어서, 상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에, 리모넨을 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리방법을 제공한다.To achieve the above object, the present invention provides a hydrolysis tank for hydrolyzing carbohydrates, proteins and lipids of organic wastewater into monomers; An acidogenic group in which the monomer is converted to an organic acid; And a methane generation tank in which methane is generated from the organic acid, characterized in that limonene is added to organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank in an anaerobic digestion apparatus using an anaerobic digestion apparatus And a method for treating organic wastewater.
또한 본 발명은 유기성 폐수의 탄수화물, 단백질 및 지질을 가수분해되어 단량체로 전환되는 가수분해조; 상기 단량체가 유기산으로 전환되는 산생성조; 및 상기 유기산으로부터 메탄이 생성되는 메탄생성조;를 포함하는 혐기소화장치에 있어서, 상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에, 리모넨을 첨가하는 투입장치가 구비된 것을 특징으로 하는 혐기소화장치를 제공한다.
The present invention also relates to a hydrolysis tank for converting hydrocarbons, proteins and lipids of organic wastewater into monomers by hydrolysis; An acidogenic group in which the monomer is converted to an organic acid; And a methane generation tank in which methane is produced from the organic acid, characterized in that an input device for adding limonene to organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank is provided in the anaerobic digester, An anaerobic digester is provided.
본 발명의 유기성 폐수 처리 방법 및 그에 이용되는 혐기소화장치는 저장조, 가수분해조, 산생성조 또는 혐기성 소화조를 외부 에너지원을 이용해 가열하지 않거나 가열을 적게 하면서도, 저온에서 응고하기 쉬운 유기물을 분산 및 유화시켜 미세화시킬 수 있고, 미생물 증식(bioaugmentation)을 통해 혐기성 소화에 관여하는 미생물의 활성을 극대화시킴으로써 혐기성 소화공정의 처리 효율을 증대시키고, 계절별 처리 효율의 편차를 해소할 수 있게 한다.
The organic wastewater treatment method and the anaerobic digestion apparatus used in the method of the present invention can be applied to an organic wastewater treatment method and an anaerobic digestion apparatus which are capable of dispersing and emulsifying organic substances which are not heated using an external energy source, Thereby maximizing the activity of the microorganisms involved in anaerobic digestion through bioaugmentation, thereby increasing the treatment efficiency of the anaerobic digestion process and eliminating the variation in seasonal treatment efficiency.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물증식조에 부가되는 기포발생기의 작동과정을 도시한 종단면도이다.1 to 3 are longitudinal cross-sectional views illustrating an operation process of a bubble generator added to a microorganism propagation tank according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 본 발명은 유기성 폐수의 탄수화물, 단백질 및 지질을 가수분해되어 단량체로 전환되는 가수분해조; 상기 단량체가 유기산으로 전환되는 산생성조; 및 상기 유기산으로부터 메탄이 생성되는 메탄생성조;를 포함하는 혐기소화장치를 이용한 유기성 폐수의 처리방법에 있어서, 상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에, 리모넨을 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리방법이다.The present invention relates to a hydrolysis tank which hydrolyzes carbohydrates, proteins and lipids of organic wastewater into monomers; An acidogenic group in which the monomer is converted to an organic acid; And a methane generation tank in which methane is generated from the organic acid, characterized in that limonene is added to organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank in an anaerobic digestion apparatus using an anaerobic digestion apparatus By weight based on the weight of the organic wastewater.
본 발명의 유기성 폐수는 유기물을 포함하는 폐수이면 그 발생원을 특별히 한정할 필요는 없으나, 예를 들어 하ㅇ폐수슬러지, 음식물 폐수, 음식물 폐기물 그리고 축산폐수 등의 유기물 함량이 20000 내지 170000 mg/ℓ 또는 생물학적 산소 요구량이 10000 내지 150000인 고농도 유기성 폐수일 수 있고, 특히 본 발명의 방법 또는 장치가 적용되는 것이 바람직한 유기성 폐수는 유기물 중 지질 함량이 1 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 18 중량%, 더더욱 바람직하게는 5 내지 16 중량%인 폐수이다.The organic wastewater according to the present invention is not particularly limited as long as the organic wastewater containing organic matter is not particularly limited. For example, the organic wastewater sludge, food wastewater, food wastes and animal wastewater have an organic matter content of 20000-170000 mg / The organic wastewater to which the method or apparatus of the present invention is preferably applied may have a lipid content of 1 to 20% by weight, more preferably 3 to 18% by weight, , Even more preferably 5 to 16 wt%.
상기 고농도 유기성 폐수, 특히 지질 함량이 높은 상기 폐수는 혐기성 소화에 작용하는 미생물이 탄수화물원에 비해 지질 소화에 더 오래 걸리는 점, 동절기에 저장조, 가수분해조, 산생성조 또는 혐기성 소화조를 포함하는 혐기소화장치에서 처리되는 유기성 폐수의 수온이 15 ℃ 미만으로 떨어질 경우 처리 효율이 급격히 저하되어 혐기소화장치에 과부하가 걸리기 쉽다는 점에서 본 발명의 방법 또는 장치가 적용되는 것이 바람직하다.The high concentration organic wastewater, particularly the wastewater having a high lipid content, is characterized in that the microorganisms acting on the anaerobic digestion take longer to extinguish the lipid than the carbohydrate source, and that anaerobic digestion including anaerobic digestion tanks, storage tanks, hydrolysis tanks, It is preferable that the method or apparatus of the present invention is applied in that the treatment efficiency drops sharply when the water temperature of the organic wastewater to be treated in the apparatus falls below 15 ° C, and the anaerobic digestion apparatus is liable to be overloaded.
상기 탄수화물, 단백질 및 지질을 가수분해되어 단량체로 전환되는 가수분해조 및 상기 단량체가 유기산으로 전환되는 산생성조는 물리적으로 분리된 각각의 가수분해조 및 산생성조가 구비되는 경우만 아니라 하나의 처리조에서 가수분해조 및 산생성조의 기능을 통합적으로 수행하는 경우를 포함하는 의미로서, 하나의 처리조에서 가수분해 및 유기산 전환이 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다.The hydrolysis tank in which the carbohydrates, proteins and lipids are hydrolyzed into monomers and the acidogenic tank in which the monomers are converted into organic acids are not only provided with physically separated hydrolysis tanks and acid tanks, Includes a case where the functions of the hydrolysis tank and the acid production tank are integrally performed, and the hydrolysis and the organic acid conversion in one treatment tank can be performed simultaneously or sequentially.
상기 가수분해조로 이송되기 전에 유기성 폐수는 별도의 저장조에서 일정 기간 저류될 수 있고, 2 이상의 저장조가 직렬로 연결될 수 있다. 상기 저장조에서 저류되어 있는 동안에도 유기성 폐수의 가수분해가 진행될 수 있다.The organic wastewater may be stored in a separate storage tank for a predetermined period of time before being transferred to the hydrolysis tank, and two or more storage tanks may be connected in series. The hydrolysis of the organic wastewater can proceed even while it is stored in the storage tank.
본 발명의 유기성 폐수의 처리방법은 상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에, 리모넨을 첨가된다. 상기 리모넨은 상기 유기성 폐수 100 중량부에 대하여, 0.005 내지 0.5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 0.05 중량부 첨가된다. 상기 하한치 미만에서는 유기성 폐수의 고형분 저감량, 유기산 생성량 및 메탄 가스 생성량에서 충분한 효과를 달성하기 어렵고, 상기 상한치를 초과하면 더 이상 상기 효과들이 증대되지 않고 리모넨의 항균력에 의해 유기성 폐수를 분해하는 미생물의 생육이 억제될 수 있다.In the method of treating organic wastewater of the present invention, limonene is added to the organic wastewater before it is transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank. The limonene is added in an amount of 0.005 to 0.5 parts by weight, preferably 0.01 to 0.05 parts by weight, based on 100 parts by weight of the organic wastewater. If it is less than the lower limit, it is difficult to achieve a sufficient effect in the amount of solid matter reduction, organic acid production and methane gas production of the organic wastewater. If the upper limit is exceeded, the above effects are not increased any more, and the growth of microorganisms decomposing organic wastewater by the antimicrobial activity of limonene Can be suppressed.
또한 상기 리모넨과 함께 상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에 계면활성제 및 리파아제 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 0.01 내지 2 중량부 더 첨가할 수 있다.Further, 0.01 to 2 parts by weight of at least one selected from a surfactant and a lipase may be added to the organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank together with the limonene.
상기 계면활성제는 전하를 가지지 않으므로 물의 경도로 인한 비활성화에 견딜수 있는 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 지방산 알코올 에테르, 알킬 폴리글루코사이드, 에틸렌 옥사이드 부가물 등이 이용될 수 있다.Since the surfactant does not have a charge, it is preferable to use a nonionic surfactant capable of withstanding deactivation due to water hardness. For example, fatty acid alcohol ether, alkylpolyglucoside, ethylene oxide adduct and the like may be used.
상기 리파아제는 지질을 분해하여 지방산과 글리세린으로 분해하는 효소로서 동물성, 식물성, 세균 또는 곰팡이성 리파아제 어느 것이나 사용할 수 있고, 바람직하게는 10 내지 60 ℃에서 활성이 높은 것, 더욱 바람직하게는 동절기 저장조, 가수분해조, 산분해조 또는 메탄생성조의 유기성 폐수의 온도 범위인 10 내지 20 ℃에서 활성이 높은 것이 바람직하다.
The lipase is an enzyme that decomposes lipids and decomposes them into fatty acids and glycerin. Any animal, vegetable, bacterial or fungal lipase can be used, preferably those having high activity at 10 to 60 캜, more preferably, It is preferable that the activity is high at 10 to 20 占 폚, which is the temperature range of the organic wastewater of the hydrolysis tank, acid decomposition tank or methane production tank.
본 발명의 유기성 폐수의 처리방법은, 상기 혐기소화장치는 미생물증식조를 더 구비하고, 상기 미생물증식조에서 유기성 폐수를 가수분해하는 미생물을 증식시킨 후 상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에 공급하는 것이 바람직하다. 상기 미생물증식조에서 미생물을 증식시킨 후 상기 저장조 또는 가수분해조로 반송하는 생물증대(bioaugmentation)를 통해 탄수화물, 단백질 및 지질 등의 유기물 분해속도를 증진시키고, 이를 통해 유기산 및 메탄 생성량을 증대시킬 수 있다.The method of treating organic wastewater according to the present invention is characterized in that the anaerobic digestion apparatus further comprises a microorganism propagation tank, and after the microorganism that hydrolyzes the organic wastewater is propagated in the microorganism propagation tank and then transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank It is preferable to supply the organic wastewater to the former organic wastewater. The rate of decomposition of organic matters such as carbohydrates, proteins and lipids is increased through the bioaugmentation in which the microorganisms are propagated in the microorganism propagation tank and then transferred to the storage tank or the hydrolysis tank, thereby increasing the amount of organic acid and methane produced .
상기 미생물증식조에서 생물증대를 더욱 촉진하기 위하여, 배양액 100 중량부에 대하여, 유기산 1 내지 30 중량% 및 아미노산 0.1 내지 30 중량%을 포함하는 pH 3 내지 6 인 액상 미생물 증식용 조성물 0.1 내지 10 중량부를 첨가할 수 있다.In order to further promote bioaccumulation in the microorganism propagation tank, 0.1 to 10 wt% of a composition for the growth of a microorganism having a pH of 3 to 6, which comprises 1 to 30 wt% of an organic acid and 0.1 to 30 wt% of an amino acid, Can be added.
상기 유기산은 젖산, 초산, 포름산, 프로피온산, 소르빈산, 벤조산, 살리실산 및 붕산 중에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 바람직하게는 젖산 또는 초산이다. 상기 유기산은 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 2 내지 25 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 15 중량%로서, 상기 하한치 미만에서는 액상 제품으로서 보관, 유통 과정 중에 미생물이 증식하여 부패나 변질이 발생할 수 있고, 상기 상한치를 초과할 경우 비용은 상대적으로 증가하는 반면에 미생물의 증식 효과 및 유기물 분해 효율 증진은 이루어지지 않는다.The organic acid is at least one selected from lactic acid, acetic acid, formic acid, propionic acid, sorbic acid, benzoic acid, salicylic acid and boric acid, preferably lactic acid or acetic acid. The organic acid is contained in an amount of 1 to 30% by weight, preferably 2 to 25% by weight, more preferably 3 to 20% by weight and most preferably 5 to 15% by weight. The microorganisms may proliferate and corruption or degeneration may occur. When the upper limit is exceeded, the cost is relatively increased, but the growth effect of microorganisms and the efficiency of degradation of organic matters are not improved.
상기 액상 미생물 증식용 조성물은 pH가 3 내지 6, 바람직하게는 pH 3.5 내지 5.5 이다. 상기 상한치를 초과할 경우 1 내지 35 ℃의 실온에서 보관 및 유통되는 액상 제품으로서 미생물이 증식하기 쉽고, 상기 하한치 미만에서는 유기산 첨가량이 상기 상한치를 초과한다.The composition for liquid microbial growth has a pH of 3 to 6, preferably a pH of 3.5 to 5.5. When the upper limit is exceeded, the microorganism tends to proliferate as a liquid product stored and circulated at 1 to 35 ° C at room temperature, and the amount of organic acid added exceeds the upper limit value below the lower limit.
상기 아미노산은 하나 이상의 합성 아미노산 또는 천연 아미노산의 복합물이 이용될 수 있고, 천연 아미노산은 펩톤 또는 효모추출물을 이용할 수 있다. 상기 아미노산은 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 15 중량%로, 상기 상한치를 초과할 경우 처리 효율 증가 대비 원재료 비용의 상승이 커지고, 상기 하한치 미만에서는 미생물의 증식 효과 및 유기물 분해 효율이 저하될 수 있다. 바람직하게는 펩톤 또는 효모추출물과 같은 천연 아미노산을 공급할 경우 미생물 생육에 필요한 리보플라빈, 티아민 등의 비타민 B군이 함께 공급될 수 있어 바람직하다.The amino acid may be a complex of at least one synthetic amino acid or a natural amino acid, and the natural amino acid may be a peptone or a yeast extract. The amount of the amino acid is 0.1 to 30% by weight, preferably 0.2 to 20% by weight, more preferably 0.3 to 15% by weight. When the upper limit is exceeded, The proliferation effect of microorganisms and the efficiency of decomposing organic matter may be lowered. Preferably, when a natural amino acid such as peptone or yeast extract is supplied, a vitamin B group such as riboflavin or thiamine necessary for microorganism growth can be supplied together, which is preferable.
상기 액상 미생물 증식용 조성물에는 필요에 따라 단당류 또는 이당류는 과당, 포도당, 갈락토오스, 맥아당, 자당 및 유당 중에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 바람직하게는 과당 또는 포도당이 첨가될 수 있다.If necessary, the monosaccharide or disaccharide may be added to at least one selected from the group consisting of fructose, glucose, galactose, maltose, sucrose and lactose, preferably fructose or glucose.
상기 액상 미생물 증식용 조성물은 미생물증식조의 배양액 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 8 중량부, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 4 중량부 투입하며, 상기 하한치 미만에서는 미생물의 증식 효과 및 유기물 분해 효율을 증가 효과를 달성하기 어렵고, 상기 상한치를 초과하더라도 더 이상의 유기물 분해 효율이 증대되지 않는다.
The liquid microorganism growth composition is added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.2 to 8 parts by weight, more preferably 0.4 to 4 parts by weight, based on 100 parts by weight of the culture solution of the microorganism growth tank. It is difficult to achieve the effect of increasing the proliferation effect and the decomposition efficiency of the organic matter, and even if the upper limit is exceeded, the organic matter decomposition efficiency is not further increased.
본 발명은 유기성 폐수의 탄수화물, 단백질 및 지질을 가수분해되어 단량체로 전환되는 가수분해조; 상기 단량체가 유기산으로 전환되는 산생성조; 및 상기 유기산으로부터 메탄이 생성되는 메탄생성조;를 포함하는 혐기소화장치에 있어서, 상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에, 리모넨을 첨가하는 투입장치가 구비된 것을 특징으로 하는 혐기소화장치이다.The present invention relates to a hydrolysis tank for converting hydrocarbons, proteins and lipids of organic wastewater into monomers by hydrolysis; An acidogenic group in which the monomer is converted to an organic acid; And a methane generation tank in which methane is produced from the organic acid, characterized in that an input device for adding limonene to organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank is provided in the anaerobic digester, It is an anaerobic digester.
상기 혐기소화장치에는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수가 저장되는 저장조가 더 구비될 수 있다.The anaerobic digestion apparatus may further include a storage tank for storing organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank.
상기 가수분해조 또는 상기 저장조에는 계면활성제 또는 리파아제 첨가하는 투입장치가 더 구비될 수 있다.The hydrolysis tank or the storage tank may further include an addition device for adding a surfactant or lipase.
또한 유기성 폐수를 가수분해하는 미생물을 증식시킨 후 상기 가수분해조 또는 상기 저장조에 공급하는 미생물증식조가 더 구비될 수 있다.Further, a microorganism propagation tank may be further provided for propagating a microorganism that hydrolyzes organic wastewater, and then supplying the microorganism to the hydrolysis tank or the storage tank.
상기 미생물증식조에는 순환배관이 구비된 미생물증식조를 통해 배양액을 순환시키면서, 공기의 공급 및 배양액의 분산을 동시에 수행하는 벤츄리 효과를 이용한 기포발생기가 더 구비될 수 있다.The microbial growth tank may further include a bubble generator that uses a venturi effect to circulate the culture liquid through the microbial growth tank provided with the circulation pipe and to simultaneously perform the air supply and the dispersion of the culture liquid.
상기 기포공급기는, 일면으로부터 타면방향으로 함몰된 함몰부가 형성되고, 상기 함몰부의 내측면에 나사선이 형성되며, 상기 함몰부와 연통되어 타면까지 관통되되 상기 함몰부보다 직경이 작은 제1 홀이 형성된 제1 결합체; 및 일면이 상기 함몰부에 삽입되도록 외측면에 나사선이 형성되어 상기 함몰부의 내측면과 나사결합되고, 일면으로부터 타면까지 관통되되 상기 제1 홀과 연통되는 제2 홀이 형성된 제2 결합체;를 포함하는 기포발생수단을 포함하고, 상기 함몰부의 내측면에는 상기 함몰부의 함몰되는 방향을 따라 연장되도록 함몰된 흡입홈이 형성되고, 상기 흡입홈은 상기 함몰부와 상기 제2 결합체 사이의 공간과 연통되고, 상기 제2 홀은 상기 제2 결합체의 타면방향에서 일면방향으로 가면서 직경이 좁아지고, 상기 제2 홀로 유기성 폐수가 공급되어 상기 제1 홀로 배출될 때, 상기 흡입홈을 통해서 공기가 흡입되어 상기 유기성 폐수와 함께 상기 제1 홀로 배출되고, 상기 제1 홀로 배출되는 배양액은 상기 순환배관을 통해 미생물증식조로 재공급되어, 공기의 공급, 배양액의 분산 및 순환을 동시에 수행한다.The bubble supplying device includes a depression formed in a surface of the bubble supplying device, the depression being formed in an inner surface of the depression, a first hole communicating with the depression and penetrating to the other surface of the depression, A first coupling member; And a second assembly formed with threads on the outer side so that one side is inserted into the depressed portion and screwed on the inner side surface of the depressed portion and having a second hole penetrating from one surface to the other surface and communicating with the first hole Wherein the suction groove is formed in the inner surface of the depression so as to extend along the depression direction of the depression, and the suction groove is communicated with the space between the depression and the second assembly And the second hole is narrowed in diameter in a direction from the other surface of the second coupling member to the first hole, and when the organic wastewater is supplied into the second hole and discharged to the first hole, air is sucked through the suction groove, The culture medium discharged into the first hole together with the organic wastewater and discharged to the first hole is supplied again to the microorganism breeding tank through the circulation pipe, Class, and it performs the distribution and circulation of the culture medium at the same time.
도 1 내지 도 3은 상기 기포발생기의 작동과정을 도시한 종단면도로, 액체를 실선으로, 기체를 점선으로 도시하였다. 우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 펌프를 이용하여 관형부재(155)에 액체를 공급하면, 돌출부재(150)를 거쳐 제2 공급홀(136)을 통해서 공급부재(130)의 제2 공간(139)에 액체가 전달된다. 또한, 제1 공급홀(134)을 통해서 공급부재(130)의 제1 공간(137)에 기체가 전달된다. 즉, 공급부재(130)의 제2 공간(139)에는 액체가 일정한 유량으로 공급되고, 공급부재(130)의 제1 공간(137)에는 기체가 전달된 상태이다. 다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 공급부재(130)의 제2 공간(139)에 공급되는 일정한 유량의 액체가 제2 결합체(120)의 제2 홀(127)로 공급된다. 이때, 제2 결합체(120)의 제2 홀(127)은 제1 결합체(110)의 제1 홀(117)에 가까워지면서 직경이 좁아지므로, 일정한 유량의 액체는 속도가 빨라지고 압력이 낮아진다. 이와 같이, 액체의 압력이 낮아지면서, 공급부재(130)의 제1 공간(137)에 존재하는 기체가 제1 결합체(110)의 흡입홈(119)을 통해서 흡입된다. 결국, 컴프레셔 등 기체를 강제로 공급하는 수단이 없이도, 벤츄리 효과(Venturi Effect)를 이용하여, 기체를 자연스럽게 흡입할 수 있다. 다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 결합체(120)의 제2 홀(127)로 공급된 액체와 제1 결합체(110)의 흡입홈(119)으로 흡입된 기체는 제1 결합체(110)의 함몰부(113)와 제2 결합체(120) 사이의 공간(114)에서 혼합된다. 이와 같이, 액체와 기체가 혼합되면, 매우 작은 크기의 기포를 발생시킬 수 있다. 이러한 기포는 제1 결합체(110)의 제1 홀(117)을 통해서 배출된다.
Figs. 1 to 3 are longitudinal sectional views showing the operation of the bubble generator, the liquid is shown by a solid line, and the gas is shown by a dotted line. 1, when a liquid is supplied to the
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. It will be apparent, however, to those skilled in the art that these embodiments are for further explanation of the present invention and that the scope of the present invention is not limited thereby.
실험예 1: 유기성 폐수의 온도에 따른 가수분해 효율Experimental Example 1: Hydrolytic efficiency of organic wastewater according to temperature
울산 소재 음식물류폐기물 중간처리업체에서 배출되는 표 1의 조성을 가진 음식물 폐수를 이하 실험에 이용하였다.Food wastewater having the composition shown in Table 1 discharged from the middle distillery of food waste materials in Ulsan was used for the following experiments.
고형분volatility
Solids
1ℓ 가수분해조에 상기 음식물 폐수를 500 ㎖씩 넣고, 12 ℃, 18 ℃ 및 24 ℃에서 온도조건에서 3일간 60rpm으로 유지시킨 후 가수분해조에 잔존하는 총고형분(TS) 및 휘발성고형분(VS),회분 함량분석은 폐기물공정시험방법에 준하여 분석하였고,단량체로 분해되지 않은 조단백질, 조지방 및 조섬유질 함량은 Kjeldahl 단백질정량법, ether추출법 및 회화법으로 각각 분석하여 표 2에 나타내었다.500 ml of the food wastewater was placed in a 1 l hydrolysis tank and maintained at 60 rpm for 3 days under the conditions of 12 캜, 18 캜 and 24 캜 for 3 days. Thereafter, the total solid content (TS), volatile solids The contents of crude protein, crude fat and crude fiber were analyzed by Kjeldahl protein determination method, ether extraction method and filtration method, respectively, and the results are shown in Table 2.
고형분volatility
Solids
온도에 따른 음식물 폐수의 성분의 가수분해 정도를 살펴보면, 24 ℃에서는 휘발성 고형분이 약 28 % 및 총고형분 함량이 약 20 % 감소되었으나, 12 ℃에서는 휘발성 고형분이 및 총고형분 함량이 모두 약 5 % 감소하는데 그쳤다.The hydrolysis of food wastewater by temperature showed a decrease of about 28% in volatile solids and about 20% in total solids content at 24 ° C, but the volatile solids and total solids content decreased about 5% at 12 ° C .
또한 24 ℃에서는 50 % 이상의 지방이 분해되었으나, 온도가 낮아지면서 지방의 분해율이 급속히 저하되었고, 12 ℃에서는 약 4 %의 지방만 분해되고, 90 % 이상의 지방은 그대로 남아 있음을 알 수 있었다.
At 24 ℃, more than 50% of the fat was decomposed. However, as the temperature decreased, the decomposition rate of the fat rapidly decreased. At 12 ℃, only about 4% of the fat was decomposed and more than 90% of the fat remained.
실험예 2: 유기성 폐수의 온도에 따른 계면활성제 및 리파아제 첨가에 따른 가수분해 효율Experimental Example 2: Hydrolytic efficiency of surfactant and lipase added to organic wastewater according to temperature
실험예 1의 음식물 폐수에 리모넨(D-limonene) 단독, 또는 리모넨과 비이온성 계면활성제(IC Chem사, 모델: ISODOL LA7)을 혼합사용하여 함량을 달리 첨가하면서, 12 ℃에서 3일간 60rpm으로 가수분해시킨 후, 총고형분 및 휘발성 고형분 함량을 측정하여 표 3 및 표4에 나타내었다.D-limonene alone or a mixture of limonene and a nonionic surfactant (IC Chem, model: ISODOL LA7) was added to the food wastewater of Experimental Example 1 at a rate of 60 rpm for 3 days at 12 캜, After the decomposition, the total solid content and the volatile solid content were measured and shown in Tables 3 and 4.
(%)Total solids
(%)
(%)Volatile solids
(%)
(%)Volatile solids / total solids
(%)
12 ℃에서 무첨가군의 경우 처리전에 비해 휘발성 고형분 및 총고형분의 감소가 거의 미미하였으나, 리모넨의 첨가량에 비례하여 휘발성 고형분 및 총고형분이 감소하고, 총고형분에 대한 휘발성 고형분의 비율 또한 감소하였다.The decrease of volatile solid content and total solid content in the non - addition group at 12 ℃ was almost insignificant, but the volatile solid content and the total solid content decreased and the volatile solid content ratio to the total solid content decreased in proportion to the addition amount of limonene.
위와 동일한 조건으로 12 ℃에서 3일간 60rpm으로 가수분해시킨 후 리모넨의 첨가량을 300 ppm으로 고정하고, 추가로 비이온성 계면활성제를 추가로 첨가하여 휘발성 고형분 및 총고형분의 변화를 확인하였다.The amount of limonene added was fixed to 300 ppm and the addition of a nonionic surfactant was further performed to confirm the change of the volatile solid content and the total solid content after hydrolysis at 12 rpm for 3 days at 60 rpm under the same conditions as above.
(%)Total solids
(%)
(%)Volatile solids
(%)
(%)Volatile solids / total solids
(%)
비이온성계면활성제 100 ppmLimonene +
비이온성계면활성제 150 ppmLimonene +
비이온성계면활성제 200 ppmLimonene +
Nonionic surfactant 200 ppm
리모넨과 함께 비이온성 계면활성제를 첨가할 경우 첨가량에 비례해서 휘발성 고형분 및 총고형분이 감소하고, 총고형분에 대한 휘발성 고형분의 비율 또한 감소하였다.
When the nonionic surfactant was added together with limonene, volatile solids and total solids were decreased in proportion to the addition amount, and the ratio of volatile solids to total solids was also decreased.
실험예 3: 계면활성제 첨가에 따른 메탄 생성 속도 및 수율Experimental Example 3: Methane Production Rate and Yield by Addition of Surfactant
실험예 1의 음식물 폐수 60 ㎖ 및 울산 소재 음식물류폐기물 중간처리업체에서 얻은 혐기성 소화 슬러지 340 ㎖를 혼합하고, 1ℓ 가수분해조에 상기 혼합액 400 ㎖씩 넣고, 18 ℃에서 3일간 60rpm으로 유지시킨 후 발생되는 메탄가스의 양을 측정하였다. 실험예 2의 리모넨 또는 리모넨과 비이온성 계면활성제를 첨가한 시료의 메탄 생성 속도 및 수율을 확인하여 표 5에 나타내었다.60 ml of the food wastewater of Experimental Example 1 and 340 ml of the anaerobic digestion sludge obtained from Ulsan Food Waste Intermediate Treatment Plant were mixed and 400 ml of the mixed solution was added to the 1 l hydrolysis tank and maintained at 18 rpm for 3 days at 60 rpm The amount of methane gas was measured. Table 5 shows the methane production rate and yield of the limonene or limonene of Experimental Example 2 and the sample to which the nonionic surfactant was added.
(CH4㎖/mgVS)Methane production rate
(CH 4 ml / mgVS)
비이온성계면활성제 200 ppmLimonene 300 ppm +
Nonionic surfactant 200 ppm
실험예Experimental Example 4: 생물증대에 따른 메탄 생성 속도 4: Methane production rate due to the increase of organisms
실험예 1의 음식물 폐수 60 ㎖ 및 울산 소재 음식물류폐기물 중간처리업체에서 얻은 혐기성 소화 슬러지 340 ㎖를 혼합하고, 상기 중간처리업체의 동절기 가수분해조해서 분리한 저온에서 가수분해 활성이 높은 미생물을 별도의 미생물증식기에서 30 ℃에서 24 시간 동안 배양하여 배양된 배양액 중 총 세균수의 농도가 108 CFU/㎖ 이상이 되는 배양액을 조제한 후 이 배양액 10 ㎖를 첨가하여, 18 ℃에서 3일간 60rpm으로 유지시킨 후 발생되는 메탄가스의 양을 측정하였다(시료 4-1).60 ml of the food wastewater of Experimental Example 1 and 340 ml of the anaerobic digestion sludge obtained from the food waste intermediate treatment company in Ulsan were mixed and the microorganisms having high hydrolysis activity were separated at the low temperature separated by the intermediate treatment company in the winter After culturing in a microbial growth apparatus at 30 ° C for 24 hours, a culture solution having a total bacterial concentration of 10 8 CFU / ml or more in the cultured medium was prepared, 10 ml of the culture solution was added, and the mixture was maintained at 18 ° C for 3 days at 60 rpm And the amount of methane gas generated thereafter was measured (Sample 4-1).
또한 상기 음식물 폐수와 혐기성 소화 슬러지의 혼합액 100 ㎖에, 젖산, 천연 아미노산 함량이 40 중량%인 효모추출물 및 물을 20 : 50 : 30 중량비로 혼합한 pH 4.5의 액상 미생물 증식용 조성물 5 ㎖를 첨가하여 30 ℃에서 24 시간 동안 배양하여 배양된 배양액 중 총 세균수의 농도가 108 CFU/㎖ 이상이 되는 배양액을 조제하였다. 상기 배양액 10 ㎖와 실험예 1의 음식물 폐수 60 ㎖ 및 울산 소재 음식물류폐기물 중간처리업체에서 얻은 혐기성 소화 슬러지 340 ㎖를 혼합하여, 18 ℃에서 3일간 60rpm으로 유지시킨 후 발생되는 메탄가스의 양을 측정하였다(시료 4-2).5 ml of a liquid phase microorganism growth composition having pH 4.5 in which lactic acid, a yeast extract having a natural amino acid content of 40% by weight and water at a weight ratio of 20: 50: 30 was added to 100 ml of the mixture of the food wastewater and the anaerobic digestion sludge And cultured at 30 ° C for 24 hours to prepare a culture solution having a total bacterial concentration of 10 8 CFU / ml or more in the cultured medium. 10 ml of the above culture solution, 60 ml of food waste water of Experimental Example 1, and 340 ml of anaerobic digestion sludge obtained from Ulsan Food Waste Intermediate Treatment Plant were mixed and maintained at 18 rpm for 60 days at 60 rpm to measure the amount of methane gas generated (Sample 4-2).
100: 기포발생수단
110: 제1 결합체
113: 함몰부
114: 공간
115: 나사선
117: 제1 홀
119: 흡입홈
120: 제2 결합체
125: 나사선
127: 제2 홀
127a: 단차
129: 돌출부
130: 공급부재
133: 외벽
133a: 제1 관통홀
134: 제1 공급홀
135: 내벽
135a: 제2 관통홀
136: 제2 공급홀
137: 제1 공간
139: 제2 공간
140: 제1 실링수단
145: 제2 실링수단
150: 돌출부재
153: 제1 플랜지
155: 관형부재
157: 제2 플랜지
160: 평탄면
165: 일자홈
170: 회전수단100: bubble generating means 110:
113: depression 114: space
115: thread 117: first hole
119: Suction groove 120: Second coupling body
125: thread 127: second hole
127a: Step 129:
130: supply member 133: outer wall
133a: first through hole 134: first supply hole
135: inner wall 135a: second through hole
136: second supply hole 137: first space
139: second space 140: first sealing means
145: second sealing means 150: projecting member
153: first flange 155: tubular member
157: second flange 160: flat face
165: Dowel groove 170: Rotation means
Claims (10)
상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에, 리모넨을 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리방법.
A hydrolysis tank which hydrolyzes carbohydrates, proteins and lipids of organic wastewater into monomers; An acidogenic group in which the monomer is converted to an organic acid; And a methane generation tank in which methane is generated from the organic acid, the method comprising the steps of:
Wherein the limonene is added to the organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank.
The method according to claim 1, wherein the limonene is added in an amount of 0.005 to 0.5 part by weight based on 100 parts by weight of the organic wastewater.
The method of treating organic wastewater according to claim 1, wherein 0.01 to 2 parts by weight of at least one selected from a surfactant and a lipase is further added to the organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank.
The method according to claim 1, wherein the anaerobic digester further comprises a microbial growth tank, wherein the anaerobic digestion apparatus further comprises a microbial growth tank for growing microbes that hydrolyze organic wastewater in the microbial growth tank, Wherein the organic wastewater is supplied to the treatment tank.
5. The method according to claim 4, wherein 0.1 to 10 parts by weight of a composition for the growth of a microorganism having a pH of 3 to 6, which comprises 1 to 30% by weight of an organic acid and 0.1 to 30% by weight of an amino acid, is added to 100 parts by weight of the culture solution of the microorganism- ≪ / RTI >
상기 가수분해조 또는 상기 가수분해조로 이송되기 전의 유기성 폐수에, 리모넨을 첨가하는 투입장치가 구비된 것을 특징으로 하는 혐기소화장치.
A hydrolysis tank which hydrolyzes carbohydrates, proteins and lipids of organic wastewater into monomers; An acidogenic group in which the monomer is converted to an organic acid; And a methane generation tank in which methane is generated from the organic acid,
And an input device for adding limonene to the organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank or the hydrolysis tank.
The anaerobic digestion apparatus according to claim 6, further comprising a storage tank for storing organic wastewater before being transferred to the hydrolysis tank.
[7] The anaerobic digestion apparatus of claim 6, further comprising a feeding device for adding a surfactant or lipase to the hydrolysis tank or the storage tank.
9. The anaerobic digestion apparatus according to any one of claims 6 to 8, further comprising a microorganism propagation tank for propagating a microorganism that hydrolyzes organic wastewater, and then supplying the microorganism to the hydrolysis tank or the storage tank.
일면으로부터 타면방향으로 함몰된 함몰부가 형성되고, 상기 함몰부의 내측면에 나사선이 형성되며, 상기 함몰부와 연통되어 타면까지 관통되되 상기 함몰부보다 직경이 작은 제1 홀이 형성된 제1 결합체; 및 일면이 상기 함몰부에 삽입되도록 외측면에 나사선이 형성되어 상기 함몰부의 내측면과 나사결합되고, 일면으로부터 타면까지 관통되되 상기 제1 홀과 연통되는 제2 홀이 형성된 제2 결합체;를 포함하는 기포발생수단을 포함하고,
상기 함몰부의 내측면에는 상기 함몰부의 함몰되는 방향을 따라 연장되도록 함몰된 흡입홈이 형성되고, 상기 흡입홈은 상기 함몰부와 상기 제2 결합체 사이의 공간과 연통되고,
상기 제2 홀은 상기 제2 결합체의 타면방향에서 일면방향으로 가면서 직경이 좁아지고,
상기 제2 홀로 유기성 폐수가 공급되어 상기 제1 홀로 배출될 때, 상기 흡입홈을 통해서 공기가 흡입되어 상기 유기성 폐수와 함께 상기 제1 홀로 배출되고,
상기 제1 홀로 배출되는 유기성 폐수는 미생물증식조로 재공급되어, 공기의 공급, 유기성 폐수의 분산 및 순환을 동시에 수행하는 기포발생기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 혐기소화장치.10. The microorganism-producing apparatus according to claim 9,
And a first hole communicating with the depressed portion and penetrating to the other surface, the first hole having a diameter smaller than the depressed portion, the first depressed portion being formed in the depressed portion; And a second assembly formed with threads on the outer side so that one side is inserted into the depressed portion and screwed on the inner side surface of the depressed portion and having a second hole penetrating from one surface to the other surface and communicating with the first hole And a bubble generating means
A suction groove is formed in the inner side surface of the depression so as to extend along the depression direction of the depression, the suction groove communicates with the space between the depression and the second combination body,
The second hole is narrowed in the one surface direction from the other surface direction of the second coupling member,
Air is sucked through the suction groove and discharged to the first hole together with the organic wastewater when the organic wastewater is supplied to the second hole and discharged to the first hole,
Wherein the organic wastewater discharged into the first hole is supplied again to the microorganism breeding tank and is further provided with a bubble generator that simultaneously performs air supply and dispersion and circulation of the organic wastewater.
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