KR20180089048A - Method for recycling and combined treatment of waste resources of city - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a combined treatment and reclamation method of urban-based waste resources.
종래의 환경 및 에너지 관련 시설들은 수요처로부터 멀리 떨어진 원격지에 대규모 플랜트로 건설되어 에너지 손실의 증가와 운용상의 비효율성을 초래하여 왔다.Conventional environmental and energy related facilities have been constructed as large-scale plants at distant sites far from the demand side, resulting in increased energy loss and operational inefficiency.
최근 지구환경의 위기와 함께 자원 및 에너지의 공급/처리 분야에서도 환경 친화적인 도시기반 시설의 구축 필요성이 대두되고 있으나, 종래의 대규모 플랜트로는 재생 가능 자원 및 에너지의 이용이 거의 불가능한 상황이다.Recently, there is a need to construct environmentally friendly urban infrastructures in the field of resource and energy supply / treatment as well as the global environment crisis, but the use of renewable resources and energy is almost impossible with conventional large-scale plants.
이에 따라, 도시에 인접하여 자원 및 에너지의 손실을 최소화하면서 재생에너지의 이용 가능성을 높인 소규모 분산형 시설이 필요성이 요구되고 있는바, 전기, 가스 및 열 등의 에너지 공급시설과 상수 공급시설 및 각종 폐기물과 하수를 처리하는 환경기초 시설 등, 도시를 배후에서 지원하는 라이프라인 인프라를 통합하여 운영함으로써 순환형 에너지 및 물질 순환 시스템을 구축하고자 하는 노력이 진행되고 있다.As a result, there is a need for a small-scale, distributed facility adjacent to the city that minimizes the loss of resources and energy while enhancing the availability of renewable energy. As a result, there is a need for various energy supply facilities such as electricity, gas and heat, Efforts are being made to construct a circulating energy and material circulation system by integrating and operating lifeline infrastructure supporting urban areas such as waste water and sewage treatment facilities.
그러나, 현재 발전배열을 이용하기 위한 발전시설, 소각열을 이용하기 위한 소각시설과 지역난방 시설의 연계가 일부 이루어져 있을 뿐, 다양한 시설의 유기적인 통합이 아니라 열의 수급과 사업자간 정산을 위해 단순히 필요한 배관을 연결한 수준에 지나지 않는 실정이다.However, there is only a part of the connection between incineration facilities and district heating facilities to utilize incandescent heat and power generation facilities to utilize the power generation array. Instead of organic integration of various facilities, It is only a level of connecting the.
따라서, 열, 가스, 전력, 물, 폐기물, 이산화탄소, 신재생에너지 등을 포함하여 다양한 도시 자원 공급망을 효율적으로 구축, 네트워킹하여 도시에서 소비하는 에너지량을 최소화하고 에너지와 물질의 부하를 평준화시킬 수 있는 혁신적인 복합 자원/에너지의 공급시스템인 순환형 도시기반 복합플랜트의 구축이 필요하다.Therefore, efficient construction and networking of various urban resource supply networks including heat, gas, electricity, water, waste, carbon dioxide, renewable energy, etc. can minimize the energy consumption in the city and can equalize the load of energy and material. The city needs to build a recycling-based city-based complex plant that is an innovative complex resource / energy supply system.
본 발명의 실시예는, 도시와 원격지에 대규모로 각각 건설되어 발생하는 시설비, 물류비, 에너지 손실과 운용의 비효율성 문제를 해소하기 위하여 도시에서 발생하는 각종 폐자원을 복합적으로 처리하여 다양한 자원으로 재생산할 수 있는 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법을 제공하고자 한다.The embodiment of the present invention is a system for processing various waste resources generated in a city in order to solve problems of facility cost, distribution cost, energy loss and inefficiency of operation, And to provide a method for the combined treatment and recycling of urban-based waste resources.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도시에서 배출되는 생활폐기물, 음식물류 폐기물, 하수슬러지 중 적어도 어느 하나를 제공받는 단계 상기 생활폐기물 중에서 고형 연료화할 수 있는 것을 분리/선별한 후 건조하여 고형연료로 만드는 고형연료 제조단계 상기 음식물류 폐기물과 상기 하수슬러지를 저장하여 수열탄화시키는 수열탄화 반응 단계 상기 수열탄화 반응 단계에서 배출된 물질을 고체생성물과 액체생성물로 분리하는 고액분리 단계 상기 고체생성물의 함수율을 낮추기 위해 건조시키는 고체생성물 건조 단계 상기 고형연료 제조단계를 거친 상기 고형연료 및 상기 고체생성물 건조단계를 거친 상기 고체생성물을 고체물 저장조에 저장하는 고체물 저장단계 상기 고체물 저장조에 저장된 상기 고형연료 및 상기 고체생성물 중 적어도 어느 한 종류를 복합연료 열병합발전 시스템의 열원으로 사용하여 전기 및 열에너지 중 적어도 어느 한 종류를 생산하는 단계 상기 고액분리 단계에서 분리된 상기 액체생성물을 질소회수 반응기에 투입하여 질소를 회수하여 암모니아수를 생성하는 질소 회수단계 상기 질소 회수단계를 거친 액체생성물을 혐기소화조에 투입하여 바이오가스를 생성하고, 상기 혐기소화조에서 혐기소화액을 배출하는 단계를 포함하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a solid fuel, which comprises the steps of: receiving at least one of municipal waste, food waste, and sewage sludge discharged from a city; separating / A solid-liquid separation step of separating the material discharged from the hydrothermal carbonization step into a solid product and a liquid product; a step of reducing the water content of the solid product; Drying the solid product; drying the solid fuel through the solid fuel production step; and storing the solid product through the solid product drying step in a solid water storage tank. The solid fuel storage step stores the solid fuel and the solid At least one of the products Wherein the liquid product separated in the solid-liquid separation step is introduced into a nitrogen recovery reactor to recover nitrogen, thereby producing ammonia water Recovering step A method for the combined treatment and recycling of city-based waste resources may be provided, comprising the step of injecting the liquid product that has undergone the nitrogen recovery step into a anaerobic digestion tank to produce biogas and discharging the anaerobic digestion liquid in the anaerobic digestion tank have.
또한 상기 고형연료 제조단계는, 상기 고형연료를 일정한 크기로 균일하게 성형하는 고형연료 성형단계를 포함할 수 있다. The solid fuel manufacturing step may include a solid fuel forming step of uniformly forming the solid fuel to a uniform size.
또한 상기 수열탄화 반응단계는, 폐쇄계(Closed System)에서 상기 음식물류 폐기물 및 상기 하수슬러지를 열수에 의하여 150 ~ 250℃의 범위로 가열할 수 있다. Also, in the hydrothermal reaction step, the food wastes and the sewage sludge may be heated to 150 to 250 ° C by hot water in a closed system.
또한 상기 고체생성물 건조단계는, 건조를 통해 상기 고체생성물의 함수율을 10% 이하로 감소시킬 수 있다. The drying of the solid product may also reduce the water content of the solid product to below 10% by drying.
또한 본 발명의 일 실시예는 상기 질소 회수단계에서 생성된 상기 암모니아수를 상기 복합연료 열병합발전 시스템에 공급하여 상기 복합연료 열병합발전 시스템의 연소에 의해 배출되는 질소산화물을 저감시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the ammonia water generated in the nitrogen recovery step may be supplied to the composite fuel cogeneration system to reduce nitrogen oxides discharged by the combustion of the composite fuel cogeneration system.
또한 본 발명의 일 실시예는 상기 질소 회수단계에서 생성된 상기 암모니아수를 질소제품화 반응기에 투입하고, 상기 혐기소화조에서 회수된 상기 바이오가스도 상기 질소제품화 반응기에 투입하여 상기 질소제품화 반응기에서상기 암모니아수와 상기 바이오가스의 이산화탄소를 반응시켜 질소화합물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the ammonia water produced in the nitrogen recovery step is introduced into a nitrogen production reactor, and the biogas recovered in the anaerobic digestion tank is also introduced into the nitrogen production reactor, And reacting the carbon dioxide of the biogas to produce a nitrogen compound.
또한 본 발명의 일 실시예는 상기 복합연료 열병합발전 시스템에서 배출되는 회재를 토양 개량제로 이용할 수 있다. In addition, an embodiment of the present invention can use a material discharged from the composite fuel cogeneration system as a soil improvement agent.
또한 본 발명의 일 실시예는 상기 혐기소화조에서 배출되는 상기 혐기소화액은 액체비료로 이용할 수 있다. In addition, the anaerobic digestion liquid discharged from the anaerobic digestion tank may be used as a liquid fertilizer.
또한 본 발명의 일 실시예는 상기 고형연료 건조단계, 상기 수열탄화 반응단계, 상기 고체생성물 건조단계 중 적어도 어느 하나는 상기 복합연료 열병합발전 시스템에서 발생하는 열에너지 또는 폐열을 이용할 수 있다. Also, at least one of the solid fuel drying step, the hydrothermal carbonization step, and the solid product drying step may utilize heat energy or waste heat generated in the composite fuel cogeneration system according to an embodiment of the present invention.
또한 본 발명의 일 실시예는 상기 수열탄화 반응단계에서 발생한 폐열은 상기 질소회수반응기 및 상기 혐기소화조 중 적어도 어느 하나에 공급되어 열원으로 재활용할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the waste heat generated in the hydrothermal reaction step may be supplied to at least one of the nitrogen recovery reactor and the anaerobic digestion tank to be recycled as a heat source.
또한 본 발명의 일 실시예는 상기 음식물류 폐기물과 상기 하수슬러지는 각각 음식물저장조와 슬러지저장조에 저장되고, 상기 음식물저장조와 상기 슬러지저장조는 서로 통하도록 연결되어 있어서 내부에서 발생하는 악취가 서로 이동하도록 제공되며, 상기 음식물저장조와 상기 슬러지저장조 중 적어도 어느 하나는 상기 복합연료 열병합발전 시스템에 연통되어 상기 악취를 상기 복합연료 열병합발전 시스템의 연소시에 처리할 수 있다. In addition, the food waste and the sewage sludge are stored in the food storage tank and the sludge storage tank, respectively, and the food waste storage tank and the sludge storage tank are connected to each other to communicate with each other, And at least one of the food storage tank and the sludge storage tank communicates with the composite fuel cogeneration system to treat the odor during combustion of the composite fuel cogeneration system.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 고형연료의 분리/선별 및 건조 과정, 상기 고체물 저장조, 상기 고체생성물 건조 과정, 상기 수열탄화 반응 과정, 상기 고액분리 과정, 상기 질소 회수과정, 상기 혐기소화조에서 생성된 악취는 상기 음식물저장조 및 상기 슬러지저장조 중 어느 하나에 공급될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the separation / selection and drying of the solid fuel, the solid water storage tank, the solid product drying process, the hydrothermal carbonization process, the solid-liquid separation process, the nitrogen recovery process, May be supplied to any one of the food storage tank and the sludge storage tank.
본 발명에 따른 실시예에 의하면, 도시와 원격지에 대규모로 각각 건설되어 발생하는 시설비, 물류비, 에너지 손실과 운용의 비효율성 문제를 해소하기 위하여 도시에서 발생하는 각종 폐자원을 복합적으로 처리하여 다양한 자원으로 재생산할 수 있는 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법을 제공할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, in order to solve the problem of facility cost, distribution cost, energy loss, and inefficiency of operation, which are generated on a large scale in each city and remote place, Based urban waste resources that can be reproduced by the user.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법을 개략적으로 도식화한 블록도,
도2는 도1에서 폐열 이용 방법을 나타낸 도면,
도3은 도1에서 악취 처리 방법을 나타낸 도면.FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a combined processing and resource utilization method of an urban-based waste resource according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a method of using waste heat in FIG. 1,
Fig. 3 is a view showing a malodor processing method in Fig. 1; Fig.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, configurations and operations according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description may form part of the detailed description of the invention.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.However, the detailed description of known configurations or functions in describing the present invention may be omitted for clarity.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and its various embodiments, it is intended to illustrate the specific embodiments and the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by such terms. These terms are used only to distinguish one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법을 개략적으로 도식화한 블록도이고, 도2는 도1에서 폐열 이용 방법을 나타낸 도면이며, 도3은 도1에서 악취 처리 방법을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a method for complex treatment and reclamation of city-based waste resources according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view illustrating a waste heat utilization method in FIG. 1, And a method of treating odor.
먼저 도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법은 도시에서 배출되는 각종 생활폐기물, 음식물류 폐기물, 하수에서 발생하는 하수슬러지 중 적어도 어느 하나를 제공받는 단계를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for collectively processing and recycling urban-based waste resources according to an embodiment of the present invention includes receiving at least any one of municipal waste discharged from a city, food waste, sewage sludge generated in sewage, Step can be performed.
구체적으로 생활폐기물, 음식물류 폐기물 및 하수슬러지와 같이 도시에서 발생하는 폐자원들이 차량으로 이송되면 생활폐기물은 폐기물저장조(100)에, 음식물류 폐기물은 음식물저장조(200)에, 하수슬러지는 슬러지저장조(300)에 각각 저장, 보관될 수 있다.Specifically, when waste resources generated in the city such as municipal waste, food waste and sewage sludge are transferred to a vehicle, the municipal waste is stored in the
또한 본 실시예는 폐기물저장조(100)에 저장된 생활폐기물 중에서 고형 연료화 할 수 있는 것은 분리/선별한 후 이를 건조하여 고형연료로 만드는 고형연료 제조단계를 수행할 수 있다.Also, the present embodiment can perform a solid fuel manufacturing step of separating / sorting the municipal wastes stored in the
생활폐기물 중에는 고형연료로 만들 수 있는 것과 그렇지 않은 것이 혼합되어 있으므로 이를 1차적으로 선별하여 고형연료로 만들 수 있는 것을 분리하고, 여기에 포함된 수분을 제거하기 위해 건조 과정을 거친 후 고형연료를 제조할 수 있다. Since municipal wastes are mixed with those that can be made into solid fuel and those that are not, it is firstly selected to separate those that can be made into solid fuel, and after drying to remove the moisture contained therein, can do.
이때 고형연료는 비성형(fluff) 상태로 제조될 수도 있지만, 고형연료를 일정한 크기로 균일하게 성형하는 고형연료 성형단계를 통해 덩어리 형태로 제조할 수도 있다.At this time, the solid fuel may be manufactured in a fluff state, but may be produced in the form of a solid through a solid fuel molding step in which the solid fuel is uniformly molded to a predetermined size.
한편, 본 실시예는 상기 음식물류 폐기물과 하수슬러지를 제공받아 저장하여 수열탄화시키는 수열탄화 반응단계를 수행할 수 있다. 여기서, 본 실시예는 수열탄화 대상 폐기물로서 음식물류 폐기물과 하수슬러지를 제시하고 있으나, 이는 예시에 불과한 것으로써 본 실시예의 권리범위가 반드시 음식물류 폐기물과 하수슬러지에 국한되는 것은 아니고 함수율이 높은 유기성 폐기물(예컨대, 가축분뇨, 폐수슬러지, 농림수산계 바이오매스 등)은 모두 적용 가능하다. Meanwhile, the present embodiment can perform the hydrothermal carbonization step of receiving the food waste and the sewage sludge, storing and hydrothermally carbonizing the waste. Here, the present embodiment shows food waste and sewage sludge as hydrocracking target wastes, but this is merely an example, so that the scope of right of the present embodiment is not necessarily limited to food waste and sewage sludge, but organic wastes having a high water content For example, livestock manure, wastewater sludge, agriculture and forestry biomass, etc.) are all applicable.
수열탄화 반응단계는 수열탄화 반응기(400)에서 이루어지며 음식물저장조(200)와 슬러지저장조(300)에 저장된 음식물류 폐기물과 하수슬러지를 정량적으로 수열탄화 반응기(400)에 투입할 수 있다. The hydrothermal carbonation reaction step is performed in the
여기서 수열탄화 반응단계는 제공받은 음식물류 폐기물 및 하수슬러지를 폐쇄계(Closed System)에서 열수에 의하여 150 ~ 250℃의 범위로 가열하여 고형의 유기물을 부분 분해함으로써 고형분에 부착된 수분을 증발 없이 액상으로 분리시키는 역할을 수행할 수 있다. 수열탄화 반응은 일반적으로 널리 알려져 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다. In the hydrothermal carbonization step, the food wastes and sewage sludge that are provided are heated in a closed system by heating in the range of 150 to 250 ° C to partially decompose the solid organic material, thereby separating the moisture adhering to the solid material into a liquid phase . Since the hydrothermal reaction is generally known, further explanation is omitted.
또한 본 실시예는 수열탄화 반응 단계를 거쳐 배출된 물질을 고체생성물과 액체생성물로 분리하는 고액분리 단계를 수행할 수 있다. 고액분리 단계는 고액분리 장치(500)에서 수행될 수 있다. 고액분리 단계는 에너지 밀도가 높아진 고체생성물과 용존성 유기물이 증가한 액체생성물을 분리하기 위한 것으로, 이 단계에서 멤브레인 필터 프레스를 이용하여 고체생성물의 함수율을 30 ~ 40 % 이하로 낮출 수 있다.In addition, this embodiment can perform a solid-liquid separation step in which the discharged material is separated into a solid product and a liquid product through the hydrothermal reaction step. The solid-liquid separation step may be performed in the solid-
또한, 본 실시예는 상기 고액분리 단계를 통해 분리된 고체생성물의 함수율을 더욱 더 낮추기 위해 고체생성물을 건조시키는 고체생성물 건조단계를 수행할 수 있다. The present embodiment can also perform a solid product drying step in which the solid product is dried to further lower the water content of the solid product separated through the solid-liquid separation step.
상기 고액분리 장치(500)에서 분리된 고체생성물은 수열탄화 반응을 통해 생성된 것이기 때문에 함수율이 대략 40% 이하가 될 수 있는바, 이러한 고체생성물의 함수율을 10% 이하로 낮추기 위해 고체생성물을 별도로 건조시킬 수 있다. 고체생성물의 건조에 사용되는 에너지원에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.Since the solid product separated in the solid-
또한 본 실시예는 상기 고형연료 제조단계를 거친 고형연료 및 상기 고체생성물 건조단계를 거친 고체생성물(함수율 10% 이하)을 별도의 고체물 저장조(600)에 저장하는 고체물 저장단계를 수행할 수 있다. 상기 고체물 저장조(600)에는 함수율이 낮은 고형연료 및 고체생성물 중 적어도 어느 한 종류가 저장, 보관될 수 있다.The present embodiment can also perform a solid water storage step in which the solid fuel after the solid fuel production step and the solid product (moisture content of 10% or less) through the solid product drying step are stored in a separate
또한, 본 실시예는 고체물 저장조(600)에 저장된 고형연료 및 고체생성물중 적어도 어느 한 종류를 복합연료 열병합 발전이 수행되는 복합연료 열병합발전 시스템(700)에 공급하여 열원으로 사용할 수 있으며, 이에 따라 복합연료 열병합발전 시스템(700)는 전기 및 열에너지 중 적어도 어느 한 종류를 생산할 수 있다. In addition, the present embodiment can supply at least one of the solid fuel and the solid product stored in the solid
복합연료 열병합발전 시스템(700)에서 생산된 전기 및 열에너지는 자원화되어 도시에 필요한 에너지원으로 사용될 수 있으며, 일부는 본 실시예에서 설명한 각종 내부 시설 및 장치 또는 단계에 필요한 에너지로 이용될 수 있어 생산된 에너지의 재순환이 가능하다.Electricity and thermal energy produced by the composite
한편, 본 실시예는 고액분리 단계에서 분리된 액체생성물을 질소회수 반응기(800)에 투입하여 질소를 회수하여 암모니아수를 생성하는 질소 회수단계를 수행할 수 있다.Meanwhile, in this embodiment, the liquid product separated in the solid-liquid separation step may be introduced into the
고액분리 단계를 통해 얻어진 수열탄화 액체생성물에는 고농도의 질소가 함유되어 있어서 후처리 공정인 혐기소화에 저해인자로 작용하고 최종 수처리 과정에서도 어려움을 초래할 수 있는바, 이에 따라 질소회수 반응기(800)를 통해서 수열탄화 액체생성물에서 질소를 회수하여 암모니아수를 생성할 수 있다.The hydrocracking liquid product obtained through the solid-liquid separation step contains nitrogen at a high concentration and acts as an inhibitor to the anaerobic digestion, which is a post-treatment process, and may cause difficulties in the final water treatment process. Accordingly, the
이때, 상기 암모니아수는 복합연료 열병합발전 시스템(700)에 공급되어 복합연료 열병합발전 시스템(700)의 연소에 의해 배출되는 유해 배기가스와 반응하여 질소산화물을 저감시키는 용도로 사용될 수 있다.At this time, the ammonia water may be supplied to the composite
참고로, 상기 복합연료 열병합발전 시스템(700)는 연소 과정에서 배출되는 질소산화물(NOx)을 후처리 해야 하는바, 이때 상기 암모니아수를 복합연료 열병합발전 시스템(700)에 공급함으로써 환원 반응(예컨대, 선택적 비촉매환원법(SNCR))에 의해 질소산화물을 저비용으로 간편하게 처리할 수 있다. For example, the composite
또한 본 실시예는 질소 회수단계를 거친 액체생성물을 혐기소화조(900)에 투입하여 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)를 함유하는 바이오가스를 생성하고, 상기 혐기소화조(900)에서 혐기소화액을 배출하는 단계를 수행할 수 있다.In this embodiment, the liquid product obtained through the nitrogen recovery step is introduced into the
또한, 상기 질소 회수단계에서 생성된 암모니아수의 일부는 질소제품화 반응기(1000)에 투입될 수 있다. 또한 혐기소화조(900)에서 생성된 바이오가스도 질소제품화 반응기(1000)에 투입하여 이 질소제품화 반응기(1000)에서 암모니아수와 바이오가스에 함유된 이산화탄소를 서로 반응시켜 중탄산암모늄과 같은 질소화합물을 제조하는 등 이를 자원화하여 수익을 창출할 수 있다.In addition, a part of the ammonia water generated in the nitrogen recovery step may be introduced into the
또한 본 실시예는 혐기소화조(900)에서 배출되는 혐기소화액은 폐기하지 않고 액체비료로 사용되는 등 자원화할 수 있고, 이때 나오는 폐수는 하/폐수 처리장으로 보내 처리할 수 있다. Also, in this embodiment, the anaerobic digestion liquid discharged from the
참고로 상기 폐수는 여러 단계를 거침으로써 종래에 비해 그 농도가 매우 낮아 폐수 처리에 드는 시간 및 비용이 절감될 수 있다. For reference, the concentration of the wastewater is very low as compared with the conventional wastewater through various steps, so that the time and cost for wastewater treatment can be reduced.
이와 같이 본 실시예는 생활폐기물을 이용한 비성형(fluff) 고형연료와, 유기성 폐기물(음식물류 폐기물, 하수슬러지)을 이용한 수열탄화 고체생성물 및 바이오가스를 이용할 수 있기 때문에 복합연료 열병합발전 시스템(700)에서 사용하는 연료가 다양할 수 있다. 따라서, 저비중의 비성형 고형연료는 유동상식 연소특성을 갖고 고비중의 고체생성물은 화격자상 연소특성을 가짐으로써 이러한 복합 연료의 특성을 고려하여 유동상식과 화격자상 연소가 일체화된 연소로를 이용할 수 있다. As described above, since the present embodiment can utilize fluff solid fuel using municipal waste, hydrothermal solidification product using biodegradable organic waste (food waste, sewage sludge), and biogas, the hybrid
또한 본 실시예는 상기 복합연료 열병합발전 시스템(700) 및 상기 수열탄화 반응에서 배출 또는 생성되는 부산물을 가지고 또 다른 자원으로 활용할 수 있다. Also, the present embodiment can be utilized as another resource with the composite
구체적으로, 복합연료 열병합발전 시스템(700)에서 연소 후 발생하는 회재(Ash)를 포집하여 토양 개량제로 이용할 수 있다. 또한, 상기 혐기소화조(900)에서 배출되는 혐기소화액은 액체비료로 이용할 수 있다. Concretely, the ash generated after combustion in the composite
또한 앞에서 설명한 바와 같이 혐기소화조(900)에서 회수된 바이오가스는 질소제품화 반응기(1000)에 투입하여 암모니아수와 반응시킴으로써 중탄산암모늄과 같은 질소화합물을 제조할 수 있다. 이와 같이 본 실시예는 부수적으로 생성 또는 배출되는 부산물을 자원화함으로써 별도의 수익 창출이 가능하다.As described above, the biogas recovered in the
한편, 도2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의하면 상기 고형연료 건조단계, 수열탄화 반응단계, 고체생성물 건조단계 중 적어도 어느 하나는 복합연료 열병합발전 시스템(700)에서 발생하는 열에너지 또는 폐열을 이용하여 해당 과정(단계)를 수행할 수 있다. 2, at least one of the solid fuel drying step, the hydrothermal carbonization step, and the solid product drying step may utilize heat energy or waste heat generated in the composite
예컨대, 고형연료 건조단계 및 고체생성물 건조단계에서 고형연료 및 고체생성물의 건조시 복합연료 열병합발전시스템(700)에서 발생된 폐열을 이용하여 고형연료를 건조시켜 고형연료의 함수율을 대략 10% 이하로 낮출 수 있다.For example, when the solid fuel and the solid product are dried in the solid fuel drying step and the solid product drying step, the solid fuel is dried using the waste heat generated in the composite
또한 복합연료 열병합발전 시스템(700)에서 수열탄화 반응단계로 공급되어 수열탄화 반응에 이용되고 배출되는 폐열은 질소회수 반응기(800) 및 혐기소화조(900) 중 적어도 어느 하나에 공급되어 열원으로 재활용될 수 있다. The waste heat that is supplied to the hydrothermal carbonization reaction in the composite
또한, 앞에서 설명한 바와 같이 음식물류 폐기물과 하수슬러지는 각각 음식물저장조(200)와 슬러지저장조(300)에 저장되는데, 도3에 도시된 바와 같이 음식물저장조(200)와 슬러지저장조(300)는 서로 통하도록 연결되어 있어서 음식물저장조(200)와 슬러지저장조(300)의 내부에서 발생하는 악취는 서로 서로 이동될 수 있다. 즉, 음식물저장조(200)의 악취는 슬러지저장조(300)로 이동될 수 있고 슬러지저장조(300)의 악취는 음식물저장조(200)로 이동될 수 있는 것이다.As described above, the food waste and the sewage sludge are stored in the
또한 음식물저장조(200)와 슬러지저장조(300) 중에서 적어도 어느 하나는 상기 복합연료 열병합발전 시스템(700)에 연통되어 음식물저장조(200) 및 슬러지저장조(300)에서 발생한 악취를 복합연료 열병합발전 시스템(700)에 보내어 복합연료 열병합발전 시스템(700)의 연소시에 함께 처리할 수 있는바, 이에 따라 악취 처리에 따른 비용을 줄이고 공정을 간소화할 수 있다.At least one of the
또한, 악취는 고형연료의 분리/선별 및 건조 과정, 고체물 저장조(600), 고체생성물 건조 과정, 수열탄화 반응 과정, 고액분리 과정, 질소 회수과정, 혐기소화조(900)에서 각각 발생할 수 있는바, 이러한 곳에서 발생된 악취는 상기 음식물저장조(200) 및 슬러지저장조(300) 중 어느 하나에 공급되어 포집된 후 복합연료 열병합발전 시스템(700)로 보내질 수 있다. In addition, odor can be generated in the separation / selection and drying process of the solid fuel, the solid
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention is not limited thereto.
100 : 폐기물저장조 200 : 음식물저장조
300 : 슬러지저장조 400 : 수열탄화 반응기
500 : 고액분리 장치 600 : 고체물 저장조
700 : 복합연료 열병합발전 시스템 800 : 질소회수 반응기
900 : 혐기소화조 1000 : 질소제품화 반응기100: waste storage tank 200: food storage tank
300: sludge storage tank 400: hydrothermal carbonization reactor
500: Solid-liquid separator 600: Solid water storage tank
700: Combined Fuel Cogeneration System 800: Nitrogen Recovery Reactor
900: Anaerobic digester 1000: Nitrogen production reactor
Claims (12)
상기 생활폐기물 중에서 고형 연료화할 수 있는 것을 분리/선별한 후 건조하여 고형연료로 만드는 고형연료 제조단계;
상기 음식물류 폐기물과 상기 하수슬러지를 저장하여 수열탄화시키는 수열탄화 반응 단계;
상기 수열탄화 반응 단계에서 배출된 물질을 고체생성물과 액체생성물로 분리하는 고액분리 단계;
상기 고체생성물의 함수율을 낮추기 위해 건조시키는 고체생성물 건조 단계;
상기 고형연료 제조단계를 거친 상기 고형연료 및 상기 고체생성물 건조단계를 거친 상기 고체생성물을 고체물 저장조에 저장하는 고체물 저장단계;
상기 고체물 저장조에 저장된 상기 고형연료 및 상기 고체생성물 중 적어도 어느 한 종류를 복합연료 열병합발전 시스템의 열원으로 사용하여 전기 및 열에너지 중 적어도 어느 한 종류를 생산하는 단계;
상기 고액분리 단계에서 분리된 상기 액체생성물을 질소회수 반응기에 투입하여 질소를 회수하여 암모니아수를 생성하는 질소 회수단계; 및
상기 질소 회수단계를 거친 액체생성물을 혐기소화조에 투입하여 바이오가스를 생성하고, 상기 혐기소화조에서 혐기소화액을 배출하는 단계;
를 포함하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.Receiving at least one of municipal waste, food waste, and sewage sludge discharged from a city;
A solid fuel manufacturing step of separating / sorting the solid waste fuel from the municipal solid waste and drying it to produce solid fuel;
A hydrothermal carbonization reaction step of hydrothermally carbonizing the food wastes and the sewage sludge;
A solid-liquid separation step of separating the material discharged from the hydrothermal reaction step into a solid product and a liquid product;
Drying the solid product so as to lower the water content of the solid product;
A solid water storage step of storing the solid fuel through the solid fuel production step and the solid product through the solid product drying step in a solid water storage tank;
Producing at least one of electricity and thermal energy by using at least one of the solid fuel and the solid product stored in the solid water storage tank as a heat source of the composite fuel cogeneration system;
A nitrogen recovery step of adding the liquid product separated in the solid-liquid separation step to a nitrogen recovery reactor to recover nitrogen to produce ammonia water; And
Adding a liquid product obtained through the nitrogen recovery step to an anaerobic digestion tank to produce biogas, and discharging the anaerobic digestion liquid from the anaerobic digestion tank;
Based waste resources. ≪ Desc / Clms Page number 17 >
상기 고형연료 제조단계는, 상기 고형연료를 일정한 크기로 균일하게 성형하는 고형연료 성형단계를 포함하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.The method according to claim 1,
Wherein the solid fuel manufacturing step includes a solid fuel molding step of uniformly molding the solid fuel to a uniform size.
상기 수열탄화 반응단계는, 폐쇄계(Closed System)에서 상기 음식물류 폐기물 및 상기 하수슬러지를 열수에 의하여 150 ~ 250℃의 범위로 가열하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.The method according to claim 1,
Wherein the hydrothermal reaction is performed by heating the food waste and the sewage sludge in a closed system to a temperature in the range of 150 to 250 ° C.
상기 고체생성물 건조단계는, 건조를 통해 상기 고체생성물의 함수율을 10% 이하로 감소시키는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.The method according to claim 1,
Wherein the solid product drying step reduces the water content of the solid product to less than 10% through drying.
상기 질소 회수단계에서 생성된 상기 암모니아수를 상기 복합연료 열병합발전 시스템에 공급하여 상기 복합연료 열병합발전 시스템의 연소에 의해 배출되는 질소산화물을 저감시키는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.The method according to claim 1,
Wherein the ammonia water generated in the nitrogen recovery step is supplied to the composite fuel cogeneration system to reduce nitrogen oxides discharged by combustion of the composite fuel cogeneration system.
상기 질소 회수단계에서 생성된 상기 암모니아수를 질소제품화 반응기에 투입하고, 상기 혐기소화조에서 회수된 상기 바이오가스도 상기 질소제품화 반응기에 투입하여 상기 질소제품화 반응기에서 상기 암모니아수와 상기 바이오가스의 이산화탄소를 반응시켜 질소화합물을 제조하는 단계를 더 포함하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.6. The method according to claim 1 or 5,
The ammonia water produced in the nitrogen recovery step is introduced into a nitrogen production reactor, and the biogas recovered in the anaerobic digestion tank is also introduced into the nitrogen production reactor, and the ammonia water is reacted with the carbon dioxide of the biogas in the nitrogen production reactor ≪ / RTI > further comprising the step of producing a nitrogen compound.
상기 복합연료 열병합발전 시스템에서 배출되는 회재를 토양 개량제로 이용하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.The method according to claim 1,
Wherein the composite fuel cogeneration system uses the material discharged from the composite fuel cogeneration system as a soil remediation agent.
상기 혐기소화조에서 배출되는 상기 혐기소화액은 액체비료로 이용하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.The method according to claim 1,
Wherein the anaerobic digestion liquid discharged from the anaerobic digestion tank is used as a liquid fertilizer.
상기 고형연료 건조단계, 상기 수열탄화 반응단계, 상기 고체생성물 건조단계 중 적어도 어느 하나는 상기 복합연료 열병합발전 시스템에서 발생하는 열에너지 또는 폐열을 이용하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the solid fuel drying step, the hydrothermal carbonization step, and the solid product drying step utilizes heat energy or waste heat generated in the composite fuel cogeneration system.
상기 수열탄화 반응단계에서 발생한 폐열은 상기 질소회수반응기 및 상기 혐기소화조 중 적어도 어느 하나에 공급되어 열원으로 재활용하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the waste heat generated in the hydrothermal carbonization step is supplied to at least one of the nitrogen recovery reactor and the anaerobic digestion tank and recycled as a heat source.
상기 음식물류 폐기물과 상기 하수슬러지는 각각 음식물저장조와 슬러지저장조에 저장되고, 상기 음식물저장조와 상기 슬러지저장조는 서로 통하도록 연결되어 있어서 내부에서 발생하는 악취가 서로 이동하도록 제공되며, 상기 음식물저장조와 상기 슬러지저장조 중 적어도 어느 하나는 상기 복합연료 열병합발전 시스템에 연통되어 상기 악취를 상기 복합연료 열병합발전 시스템의 연소시에 처리하는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.The method according to claim 1,
Wherein the food waste and the sewage sludge are stored in a food storage tank and a sludge storage tank, respectively, and the food storage tank and the sludge storage tank are connected to each other to communicate with each other, Wherein at least one of the at least one storage tank is in communication with the composite fuel cogeneration system and processes the at least one odor during combustion of the composite fuel cogeneration system.
상기 고형연료의 분리/선별 및 건조 과정, 상기 고체물 저장조, 상기 고체생성물 건조 과정, 상기 수열탄화 반응 과정, 상기 고액분리 과정, 상기 질소 회수과정, 상기 혐기소화조에서 생성된 악취는 상기 음식물저장조 및 상기 슬러지저장조 중 어느 하나에 공급되는, 도시기반 폐자원의 복합 처리 및 자원화 방법.12. The method of claim 11,
The odor generated in the anaerobic digestion tank may be recovered from the food storage tank and the anaerobic digestion tank by the separation and selection of the solid fuel, the solid water storage tank, the solid product drying process, the hydrochemical reaction process, the solid- Wherein the sludge reservoir is supplied to one of the sludge storage tanks.
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