KR20160037592A - 막 증발법을 이용한 고농도 액비 제조 시스템 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 시스템은 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화조; 및 혐기성 소화조에서 처리되어 배출된 상등액에서 수분을 제거하여 액비를 제조하는 농축부;를 포함한다. 그리고 농축부는, 상등액이 유입되는 제1 처리 공간 및 정수가 유입되는 제2 처리 공간을 내부에 구비하는 농축 반응조와, 제1 및 제2 처리 공간 사이에 배치되어 제1 및 제2 처리 공간을 분리하며 상등액과 정수 간의 증기압 구배에 의해 상등액에 포함된 수분이 제2 처리 공간으로 유입되는 분리막과, 제1 처리 공간에 연결되어 수분이 제거된 잔여물을 배출하는 배출관을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 폐수를 처리하여 바이오가스를 생산할 뿐 아니라 액비를 제조할 수 있고, 간단하면서도 효율적으로 고농도의 액비를 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들에 따르면 폐수로부터 고농도의 액비를 회수함으로써 친환경적이고 경제적인 폐수 처리를 할 수 있다.

Description

막 증발법을 이용한 고농도 액비 제조 시스템 및 제조 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING HIGH DENSITY LIQUID FERTILIZER USING MEMBRANE DISTILLATION}

본 발명은 고농도 액비 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 막 증발법을 이용하여 폐수를 처리함으로써 고농도의 액비를 제조하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반 가정, 농축산업, 산업현장 등에서 발생하는 각종 하수, 오수 및 분뇨와 같은 폐수는 많은 양의 유기물을 함유하고 있다. 따라서, 유기물이 포함된 폐수를 생물학적 및 화학적 산소요구량, 부유물질함량 등이 환경기준치에 도달하지 않은 상태에서 배출하게 되면 토양이나 수질이 오염된다.

이에 따라 폐수 내의 유기물을 생물학적, 물리적, 화학적 처리를 통해 정화된 상태로 하천 등으로 방류함으로써 환경오염을 줄일 수 있다.

그러나, 폐수 내 유기물을 물리적인 방법에 의해 처리시 그 처리효과가 미비하며, 화학적 처리는 수질오염과 더불어 처리비용이 많이 소요되므로, 최근에는 미생물을 이용하는 생물학적 방법이 주로 사용되고 있다.

이러한 생물학적 방법 중 하나인 혐기성 소화 공정은 혐기 상태에서 미생물을 이용하여 폐수를 처리하는 공정으로서, 혐기성 미생물이 유기물을 섭취하여 분해하고 무기화합물과 소화 가스(바이오 가스)를 방출함으로써 폐수를 처리한다.

혐기성 소화 공정은 유기성 폐기물 처리하는 동시에 메탄 등 바이오 가스를 회수할 수 있어 폐수를 효율적으로 처리하는 생물학적 처리방법으로 널리 이용되고 있는데, 기본적으로 혐기성 소화 처리는 크게 전처리공정, 혐기성 소화공정, 가스포집 및 정제공정, 고형물 자원화 공정으로 구분된다.

이러한 혐기성 소화 공정을 통해 폐수를 정화하는 동시에 이를 통해 생산되는 부산물인 고형물을 좀 더 부가가치가 높은 물질을 생산할 필요성이 대두되고 있다.

본 발명의 일측면은 폐수를 처리하여 정화함과 동시에 액비를 제조할 수 있는 액비 제조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 일측면은 분리막을 이용하여 상등액을 여과된 처리수를 배출하여 농축된 액비를 확보할 수 있는 액비 제조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 시스템은 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화조; 및 혐기성 소화조에서 처리되어 배출된 상등액에서 수분을 제거하여 액비를 제조하는 농축부;를 포함한다. 그리고 농축부는 상등액이 유입되는 제1 처리 공간 및 정수(淨水)가 유입되는 제2 처리 공간을 내부에 구비하는 농축 반응조와, 제1 및 제2 처리 공간 사이에 배치되어 제1 및 제2 처리 공간을 분리하며, 상등액과 정수 간의 증기압 구배에 의해 상등액에 포함된 수분이 제2 처리 공간으로 유입되는 분리막과, 제1 처리 공간에 연결되어 수분이 제거된 잔여물을 배출하는 배출관을 포함한다.

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 시스템에 있어서, 상등액은 인 및 질소를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 시스템에 있어서, 제1 처리 공간에 유입되는 상등액을 가열하는 가열부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 시스템에 있어서, 제1 처리 공간에 유입되는 상등액의 온도가 제2 처리 공간에 유입되는 정수의 온도보다 20 ~ 80 ℃ 높은 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 시스템에 있어서, 혐기성 소화조 및 농축부 사이에 배치되며, 상등액에 포함된 부유 미세 입자를 제거하는 마이크로 필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 시스템에 있어서, 마이크로 필터를 통과한 상등액을 체류시켜 잔여하는 미세 부유 입자를 침전시켜 제거하는 침전 탱크; 및 침전 탱크에 수용된 상등액을 가열하는 보일러;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 시스템에 있어서, 농축 반응조에 배치되어 제1 처리 공간에 공급되는 상등액의 압력을 대기압 수준으로 일정하게 유지하는 압력 조절부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고농도 액비 제조 방법은, 혐기성 분위기에서 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화 단계; 정수 및 처리되어 배출된 상등액을 증기압 구배에 의해 수분이 출입할 수 있는 분리막을 사이에 두고 배치하는 전처리 단계; 상등액과 정수 간의 증기압 구배에 의해 상등액에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거 단계; 및 수분이 제거된 잔여물을 수거하여 포집하는 단계;를 더 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따르면 폐수를 처리하여 바이오 가스를 생산할 뿐 아니라 액비를 제조할 수 있고, 간단하면서도 효율적으로 고농도의 액비를 제조할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예들에 따르면 폐수를 정화하여 배출되는 정수는 농업용수 또는 생활용수로 사용할 수 있으며, 폐수로부터 고농도의 액비를 회수함으로써 친환경적이고 경제적인 폐수 처리를 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A 영역에 도시된 농축부를 구체적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 1의 A 영역에 도시된 농축 반응조에서의 반응을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템에서 가열부를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 1의 A 영역에 도시된 농축부의 다른 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템에서, 제1 처리 공간의 압력과 분리막의 투과율 간의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템에서, 압력과 분리막의 염제거율 간의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 막 증발법을 이용한 고농도 액비 제조 시스템 및 제조방법에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이며, 도 2는 도 1의 A 영역에 도시된 농축부를 구체적으로 나타내는 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템은 혐기성 소화조(100); 및 농축부(200);를 포함하여 구성된다.

혐기성 소화조(100)는 산생성 미생물과 메탄생성 미생물의 반응 기작을 통해 유기성 폐수를 처리하는 반응조로서, 외부와의 공기접촉을 차단하여 혐기성 분위기를 조성한다. 특히, 본 실시예에서는 인과 질소를 다량 함유하는 축산 폐수를 처리하는 것이 바람직하다.

하수관, 오폐수 저장탱크 등에서 처리되지 않은 폐수가 폐기물 공급관(102)를 통해 혐기성 소화조(100)으로 유입되고, 혐기성 소화조(100) 내에서 미생물에 의해 분해된다. 이 때 혐기성 소화조(100)에서 발생한 바이오 가스의 일부는 혐기성 소화조(100) 상부에 연결된 가스 배출관(미도시)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 미생물에 의해 분해된 산물인 상등액(소화액)은 상등액 공급관(104)를 통해 혐기성 소화조(100)에서 배출되어 농축부(200)의 농축 반응조(210)로 유입된다. 상등액이 인 및 질소를 포함하고 있는 경우, 후술하는 공정에서 수분을 제거하여 고농도의 액비(液肥, liquid fertilizer)로 제조할 수 있다. 혐기성 소화조(100)의 내부에는 반응효율을 향상시키기 위하여 교반기(110)가 설치될 수 있다.

혐기성 소화조(100) 및 농축부(200) 사이에는 마이크로 필터(500)가 배치되어, 상등액에 포함된 부유 미세 입자를 제거할 수 있다. 이와 같이 부유 미세 입자를 제거하여 액비에 포함될 불순물을 감소시킴으로써, 장비의 고장을 방지하고, 용이하게 장비를 운용할 수 있다. 뿐만 아니라, 이를 통해 농축부(200)에서 수분 제거 효율을 높이고, 또한 수분 제거 후에 생산되는 액비의 농도를 높일 수 있다.

농축부(200)는 혐기성 소화조(100)에서 처리되어 배출된 상등액에서 수분을 제거하여 고농도의 액비를 제조하기 위한 수단으로서, 농축 반응조(210)와, 분리막(220)과, 배출관(230)를 포함하여 구성된다.

농축 반응조(210)는 혐기성 소화조(100)에서 공급된 상등액을 농축하여 투과수를 분리하는 처리조로서, 내부를 밀폐시켜 외부와 공기 접촉을 차단하여 혐기성 분위기를 조성한다. 농축 반응조(210)는 상등액이 유입되는 제1 처리 공간(211) 및 정수(淨水)가 유입되는 제2 처리 공간(212)을 내부에 구비한다.

제1 처리 공간(211) 및 제2 처리 공간(212)은 이들 사이에 배치되는 분리막(220)에 의해 분리된다. 분리막(220)은 증기압 구배에 의해 수분이 출입할 수 있는 다공성의 막(membrane)으로서, 온도차에 의한 증기압을 구동력으로 하여 순수한 증기만 다공성 분리막을 통과하도록 하는 막 증발법(Membrane Distillation)에 이용된다.

도 3은 도 1의 A 영역에 도시된 농축 반응조에서의 반응을 개략적으로 나타내는 개념도이다.

혐기성 소화조(100)에서 처리된 상등액이 대략 30 ~ 40 ℃의 범위의 온도로 공급되고, 정수가 대략 7 ~ 8 ℃의 범위의 온도로 공급되는 경우, 본 실시예에서 상대적으로 높은 온도의 상등액(증발기)과 낮은 온도의 정수(응축기) 사이에 증기압 구배에 의해 상등액에 포함된 수분은 도 3에 도시된 바와 같이, 분리막(220)의 표면에서 분리되고, 증기만이 분리막(220)을 통과해 정수가 수용된 제2 처리 공간(212)에서 응축된다.

수분의 증발 속도는 물과 공기면이 접촉하고 있는 면적에 비례하기 때문에 면적을 넓고 크게 확보할 수 있다면 상등액과 정수 사이의 온도 차이가 작다고 하더라도 일정한 목표 수량을 얻을 수 있다.

분리막(220)은 소수성의 멤브레인인 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 또는PVDF(polyvinylidenedifluoride)를 포함하는 물질로 구성될 수 있으며, 평막형, 중공사막형 등 다양한 형태의 막 중에서 선택될 수 있다.

농축 반응조(210)의 제2 처리 공간(212)에는 정수 유입관(402)를 통해 정수 탱크(400)로부터 공급받은 급수를 수용되는데, 이를 통해 상등액보다 낮은 온도의 급수를 공급받아 상등액에서 수분이 분리되어 분리막(220)을 통과할 수 있도록 한다. 제2 처리 공간(212)에는 정수 탱크(400)로부터 공급받은 급수뿐 아니라 분리막(220)을 통과하여 정제된 정수도 포함된다. 이와 같은 급수 및 정수는 정수 배출관(404)를 통해 다시 정수 탱크(400)로 되돌아감으로써 순환하게 되며, 정수 탱크(400)에 보관된다. 즉, 제2 처리 공간(212)에 공급된 급수에 분리막(220)을 통과하여 정제된 정수가 포함되어, 최초 제2 처리 공간(212)에 공급된 양보다 많은 양의 급수가 정수 탱크(400)로 되돌아간다. 정수 탱크(400)에 보관된 정수는 생활용수 또는 농업용수 등으로 사용될 수 있다.

또한 지하수 등과 같이 상등액보다 낮은 온도의 공급수를 정수 탱크(400) 또는 정수 투입관(402)에 별도로 공급하여 제2 처리 공간(212)에 유입되도록 할 수 있으며, 이와 같이 별도의 저온의 급수를 공급함으로써 정수 탱크(400)에 물을 보충할 뿐 아니라 상등액에서 수분이 분리될 수 있는 충분한 구동력을 제공할 수 있다.

농축 반응조(210) 하부와 혐기성 반응조(100) 상부를 연결하는 역세용 가스 배관(106)이 구비되어, 혐기성 반응조(100)에서 발생한 바이오 가스가 농축 반응조(210)의 제1 처리 공간(211)에 수용된 상등액으로 유입되도록 할 수 있는데, 이는 농축 반응조(210)를 세정하기 위함이다.

수분이 제거된 잔여물은 제1 처리 공간(211) 하부에 연결된 배출관(230)을 통해 포집 탱크(300)로 포집된다. 처리하는 폐수가 축산 폐수인 경우 상등액이 인 및 질소를 다량으로 포함하고 있으므로, 이 잔여물은 고농도의 액비가 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템에서 가열부를 개략적으로 나타내는 개념도이다.

가열부(600)는 제1 처리 공간(211)에 유입되는 상등액을 가열하는 수단으로서, 농축 반응조(210)에서 온도차에 의한 증기압을 통해 여과가 이루어지므로 상등액과 정수의 온도 차이를 높여 반응이 원활히 발생하도록 한다.

가열부(600)는 상등액 공급관(104) 또는 제1 처리 공간(211)에 배치될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 상등액의 온도를 높일 수 있는 위치라면 어느 곳에 배치되어도 무방하다.

또한 가열부(600)는 제1 처리 공간(211)에 수용되는 상등액의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(610a), 제2 처리 공간(212)에 수용된 정수의 온도를 측정하는 제2 온도 센서(610b), 그리고 제1 온도 센서(610a)와 제2 온도 센서(610b)의 온도를 비교하여 가열부(600)가 작동여부를 판단하는 가열 제어부(620)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 온도 센서(610a, 620b)는 각각 제1 처리 공간(211) 및 제2 처리 공간(212)에 배치될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 상등액 공급관(104) 및 정수 투입관(402)에 배치될 수도 있으며, 각각 상등액 및 정수의 온도를 측정할 수 있는 다양한 위치 중에 선택되어 배치될 있다.

예를 들어, 제1 온도 센서(610a)에서 측정된 상등액의 온도와 제2 온도 센서(610b)에서 측정된 정수의 온도를 비교하였을 때, 그 온도의 차이가 설정된 온도 차이보다 작은 경우, 가열 제어부(620)에서 가열부(600)가 상등액의 온도를 높일 수 있도록 한다. 여기서 설정 온도는 분리막(220)에서의 활발한 반응을 위해 적절한 상등액과 정수의 온도 차이일 수 있다. 또한, 온도 비교시 온도의 차이가 설정된 온도 차이보다 큰 경우, 가열 제어부(620)에서 가열부(600)의 작동을 정지시킬 수 있다.

제1 처리 공간(211)에 유입되는 상등액의 온도가 제2 처리 공간(212)에 유입되는 정수의 온도보다 20 ~ 80 ℃ 높은 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30 ~ 50 ℃ 높은 것이 바람직하다. 온도 차이가 30 ℃ 미만인 경우, 온도 차이에 따른 구동력이 약하기 때문에 상등액의 수분을 효율적으로 제거하기 어렵다. 유입되는 상등액의 온도가 높아 온도 차이가 50 ℃를 초과하는 경우에는 물의 표면장력이 낮아지면서 분리막(220)에서 막젖음(Wetting) 현상이 발생하여 수분 분리 효율이 떨어지며, 또한 에너지 비효율의 문제가 발생할 수 있다. 막젖음 현상은 분리막의 공극 내부에 물이 차게 되는 현상으로서, 막젖음 현상 발생시 분리막이 제 역할을 할 수 없다.

도 5는 도 1의 A 영역에 도시된 농축부의 다른 실시예를 나타내는 개념도이다.

다른 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템은 침전 탱크(700), 보일러(800) 또는 압력 조절부(900)가 추가된 것을 제외하고 전술한 실시예의 고농도 액비 제조 시스템과 동일한 구성으로 이루어진다. 전술한 실시예와 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하며, 전술한 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.

침전 탱크(700)는 마이크로 필터(500)를 통과한 상등액을 체류시켜 잔여하는 미세 부유 입자를 침전시켜 제거하며, 또한 농축부(200)에서 처리가능량보다 많은 양의 상등액이 농축부(200)로 공급되는 경우, 일정량의 상등액을 저장함으로써 농축부(200)로 공급되는 상등액을 조정하는 역할을 할 수 있다.

침전 탱크(700)에 수용된 상등액은 보일러(800)를 통해 가열한다. 혐기성 소화조(100)에 배출되는 메탄(CH₄)과 같은 바이오 가스를 이용하여 보일러(800)를 가동할 수 있으며, 침전 탱크(700)에 수용된 상등액을 막 증발법에 의한 응축공정에 적합한 온도로 가열하여 추후 농축 반응조(210)의 제1 처리 공간(211)으로 공급할 수 있다.

농축 반응조(210)에 압력 조절부(900)이 배치되어, 제1 처리 공간(211)에 공급되는 상등액의 압력을 대기압 수준으로 일정하게 유지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템에서, 제1 처리 공간의 압력과 분리막의 투과율 간의 상관관계를 나타내는 그래프이며, 도 6에서 x축은 제1 처리 공간(211)과 대기압 간의 상대압력을 나타내며, y축은 분리막(220)에서의 투수율을 의미한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 처리 공간(211)내 압력과 대기압 간의 압력이 동일(상대압력 0 bar)한 경우에는 분리막(220)에서의 시간당 투수율이 22 ~ 37 l/m²을 나타내며, 제1 처리 공간(211)내 압력과 대기압 간의 압력이 차이나는 경우(상대압력 0.2, 0.4, 0.6 bar)에는 분리막(220)에서의 시간당 투수율이 급락하는 것을 알 수 있다. 또한 제1 처리 공간(211)내 압력과 대기압 간의 압력이 차이가 0.7 bar 이상인 경우에는 막젖음현상이 발생하여 수분이 분리막(220)을 통과하지 못한다. 제1 처리 공간(211)의 내에서의 압력이 대기압 수준인 것이 수분 제거 효율이 우수한 것을 알 수 있으므로, 제1 처리 공간(211)에 공급되는 상등액의 압력이 대기압 수준으로 유지하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 시스템에서, 압력과 분리막의 염제거율 간의 상관관계를 나타내는 그래프이며, x축은 시간, y축은 제2 처리공간(212) 내 정수의 전도도를 의미한다.

도 7은 제1 처리 공간(211)내 압력과 대기압 간의 압력의 차이가 0.00, 0.15, 0.30, 0.50 bar일 때, 시간 경과에 따른 제2 처리공간(212) 내 정수의 전도도를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이 제1 처리 공간(211)내 압력과 대기압 간의 압력의 차이가 클수록 정수의 전도도가 급격히 상승한다. 이는 정수 내에 이온이 증가하여 정수의 전도도가 증가하는 것을 의미한다. 정수 내에 이온이 증가한다는 것은 정수가 정수되지 않고 불순물이 분리막(212)을 투과하여 정수에 포함되는 것을 의미하므로, 제1 처리 공간(211)내 압력이 높아지면 정제효율이 떨어짐을 알 수 있다.

즉, 도 6 및 도 7의 그래프를 통해 제1 처리 공간(211)의 압력이 대기압을 초과하면, 분리막(212)에서의 투수율이 떨어질 뿐만 아니라, 분리막의 정제효율 역시 떨어짐을 알 수 있다. 이와 같은 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해 본 실시예들에 따른 액비 제조 시스템은 압력 조절부를 더 구비할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 8를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 액비 제조 방법은 혐기성 소화단계(S 100); 전처리 단계(S 200); 수분 제거 단계(S 300); 및 잔여물 포집 단계(S 400);를 포함하여 구성된다.

먼저, 혐기성 분위기에서 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리한다(S 100).

그리고 나서 혐기성 분위기에서 처리되어 배출된 상등액을 제1 처리 공간(211)에 투입하고, 정수 탱크(400)로부터 정수를 공급받아 제2 처리 공간(212)에 투입하여, 정수 및 상등액을 증기압 구배에 의해 수분이 출입할 수 있는 분리막(220)을 사이에 두고 배치한다(S 200).

이 때 상등액과 정수의 온도를 각각 측정하여 상등액과 정수의 온도의 차이를 판별할 수 있는데(S 210), 상등액과 정수의 온도 차이가 기설정한 온도 차이보다 작은 경우 상등액의 온도를 승온시킨다(S 220). 상등액의 온도를 승온시킴으로써 상등액에서 수분이 분리될 수 있는 충분한 구동력을 제공할 수 있다. 구체적으로 제1 온도 센서(610a)에서 측정된 상등액의 온도와 제2 온도 센서(610b)에서 측정된 정수의 온도를 비교하였을 때, 그 온도의 차이가 설정된 온도 차이보다 작은 경우, 가열 제어부(620)에서 가열부(600)가 상등액의 온도를 높일 수 있도록 한다.

상등액과 정수 간의 증기압 구배에 의해 상등액에 포함된 수분이 분리막(220)을 통과하여 제2 처리 공간(212)의 정수와 합류함으로써, 상등액에 포함된 수분이 제거된다(S 300).

상등액에서 수분이 제거된 잔여물을 수거하여 제1 처리 공간(211) 하부에 연결된 배출관(230)을 통해 포집 탱크(300)로 포집한다(S 400).

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 다양한 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

100 : 혐기성 소화조 200 : 농축부
210 : 농축 반응조 211 : 제1 처리 공간
212 : 제2 처리 공간 220 : 분리막
230 : 배출관 300 : 포집 탱크
400 : 정수 탱크 500 : 마이크로 필터
600 : 가열부 700 : 침전 탱크
800 : 보일러 900 : 압력 조절부

Claims (8)

1. 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화조; 및
   상기 혐기성 소화조에서 처리되어 배출된 상등액에서 수분을 제거하여 액비를 제조하는 농축부;를 포함하며,
   상기 농축부는
   상기 상등액이 유입되는 제1 처리 공간 및 정수(淨水)가 유입되는 제2 처리 공간을 내부에 구비하는 농축 반응조와,
   상기 제1 및 제2 처리 공간 사이에 배치되어 제1 및 제2 처리 공간을 분리하며, 상기 상등액과 상기 정수 간의 증기압 구배에 의해 상기 상등액에 포함된 수분이 상기 제2 처리 공간으로 유입되는 분리막과,
   상기 제1 처리 공간에 연결되어 상기 수분이 제거된 잔여물을 배출하는 배출관을 포함하는 고농도 액비 제조 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상등액은 인 및 질소를 포함하는 고농도 액비 제조 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 처리 공간에 유입되는 상등액을 가열하는 가열부를 더 포함하는 고농도 액비 제조시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 처리 공간에 유입되는 상등액의 온도가 제2 처리 공간에 유입되는 정수의 온도보다 20 ~ 80 ℃ 높은 고농도 액비 제조시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 혐기성 소화조 및 상기 농축부 사이에 배치되며, 상기 상등액에 포함된 부유 미세 입자를 제거하는 마이크로 필터를 더 포함하는 고농도 액비 제조 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 마이크로 필터를 통과한 상등액을 체류시켜 잔여하는 미세 부유 입자를 침전시켜 제거하는 침전 탱크; 및
   상기 침전 탱크에 수용된 상등액을 가열하는 보일러;를 더 포함하는 고농도 액비 제조시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 농축 반응조에 배치되어 제1 처리 공간에 공급되는 상등액의 압력을 대기압 수준으로 일정하게 유지하는 압력 조절부를 더 포함하는 고농도 액비 제조시스템.
8. 혐기성 분위기에서 미생물을 이용하여 폐수 내에 유기물을 분해하여 폐수를 처리하는 혐기성 소화 단계;
   정수 및 상기 처리되어 배출된 상등액을 증기압 구배에 의해 수분이 출입할 수 있는 분리막을 사이에 두고 배치하는 전처리 단계;
   상기 상등액과 상기 정수 간의 증기압 구배에 의해 상기 상등액에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거 단계; 및
   상기 수분이 제거된 잔여물을 수거하여 포집하는 단계;를 더 포함하는 고농도 액비 제조 방법.

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