KR20230075377A - Method and apparatus for treating high-concentration waste water generated during hydrothermal carbonization of livestock manure - Google Patents

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Abstract

본원 발명은, 축분의 수열탄화 공정에서 발생되는 폐수 중에 함유된 유기물 및 질소를 효율적이면서도 경제적으로 처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, (1) 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성소화조 원수 유입배관을 통하여 제1혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제1차혐기성소화 단계; (2) 상기 제1차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제2혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제2차혐기성소화 단계; (3) 상기 제2차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제3혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제3차혐기성소화 단계; (4) 상기 제3차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성미생물 분리 및 안정화조로 공급하여 혐기성미생물을 분리하여 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 하부에 고농도로 축적하여 안정화시키는 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계; (5) 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 분리된 혐기성미생물을 혐기성미생물 내부반송배관을 통하여 제1혐기성소화조로 반송하며, 유기물이 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수는 혐기성처리수 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관을 통하여 암모니아 스트리핑 반응조로 공급하여 암모니아 스트리핑 처리시키는 혐기성미생물 반송 및 암모니아 스트리핑 반응 단계; 및 (6) 상기 혐기성미생물 반송 및 암모니아 스트리핑 반응 단계에서 암모니아가 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 암모니아 제거수 내부반송배관을 통하여 제1혐기성소화조로 반송하는 암모니아 제거수 반송 및 배출 단계;를 포함하는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for efficiently and economically treating organic matter and nitrogen contained in wastewater generated in a hydrothermal carbonization process of livestock manure and an apparatus therefor, (1) converting high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure into anaerobic digestion tank raw water A first anaerobic digestion step of anaerobic digestion by supplying to the first anaerobic digestion tank through the inlet pipe; (2) a second anaerobic digestion step of supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure anaerobically digested in the first anaerobic digestion step to a second anaerobic digestion tank for anaerobic digestion; (3) a third anaerobic digestion step of supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure anaerobically digested in the second anaerobic digestion step to a third anaerobic digestion tank for anaerobic digestion; (4) In the third anaerobic digestion step, high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of anaerobically digested livestock is supplied to an anaerobic microbial separation and stabilization tank to separate anaerobic microorganisms and stabilize by accumulating in high concentration at the bottom of the anaerobic microbial separation and stabilization tank Separation and stabilization of anaerobic microorganisms; (5) The anaerobic microorganisms separated in the anaerobic microorganism separation and stabilization step are returned to the first anaerobic digestion tank through the anaerobic microorganism internal return pipe, and high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which organic matter is removed is anaerobic treated water ammonia stripping An anaerobic microorganism transport and ammonia stripping reaction step of supplying ammonia to a stripping reactor through an inlet pipe to the reactor and subjecting the ammonia to stripping; And (6) ammonia-removed water return and discharge step of returning high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which ammonia is removed in the anaerobic microorganisms return and ammonia stripping reaction step to the first anaerobic digestion tank through the ammonia-remove water internal return pipe It relates to a method for treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure containing ; and an apparatus for performing the method.

Description

축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 및 그 장치{Method and apparatus for treating high-concentration waste water generated during hydrothermal carbonization of livestock manure}Method and apparatus for treating high-concentration waste water generated during hydrothermal carbonization of livestock manure}

본원 발명은, 돈분, 우분 등의 축분을 압력반응기인 수열탄화조에 투입시켜 습식탄화공정인 수열탄화(Hydrothermal Carbonization) 공정을 이용하여 수열탄화 시키는 공정에서 발생되는 탄화물 및 고농도의 유기물 및 암모니아를 포함하는 폐수를 고액 분리하여 고체인 탄화물은 성형하여 연료 등으로 이용하고, 분리된 액체인 고농도의 유기물 및 암모니아를 포함하는 폐수를 유기물 제거 공정인 혐기성미생물에 의한 처리 공정 및 고농도의 암모니아 제거 공정인 암모니아 스트리핑 공정을 이용하여 폐수 중에 함유된 유기물 및 암모니아를 효율적이면서도 경제적으로 처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.In the present invention, livestock manure such as pig manure and cow manure is put into a hydrothermal carbonization tank, which is a pressure reactor, and hydrothermal carbonization is performed using a hydrothermal carbonization process, which is a wet carbonization process. Wastewater is separated from solid-liquid, solid carbide is used as fuel, etc., and wastewater containing high-concentration organic matter and ammonia, which are separated liquid, is treated by anaerobic microorganisms, which is a process to remove organic matter, and ammonia stripping, which is a process to remove high-concentration ammonia. It relates to a method and apparatus for efficiently and economically treating organic substances and ammonia contained in wastewater using a process.

축분은 대표적인 축산 폐기물로 이를 에너지화 하는 방법은 고형연료로 제조하는 것이며, 고형연료화 방법에는 건조 공정, 탄화 공정, 반탄화 공정 및 수열탄화 공정이 있다. Livestock manure is a typical livestock waste, and a method of converting it into energy is to manufacture it with solid fuel, and the solid fuel conversion method includes a drying process, a carbonization process, a torrefaction process, and a hydrothermal carbonization process.

탄화 및 반탄화 공정은 필수적으로 반응물의 수분을 제거해야하고 수열탄화 반응조에 불활성 기체(아르곤, 질소, 헬륨 등)를 주입하여 산소가 차단된 분위기를 조성해야하는 단점이 있다. The carbonization and torrefaction processes have disadvantages in that moisture of the reactants must be removed and an oxygen-blocked atmosphere must be created by injecting an inert gas (argon, nitrogen, helium, etc.) into the hydrothermal carbonization reactor.

또한 건조 공정은 열원만 있으면 수행할 수 있는 간단하고 일반적인 방법이지만 축분의 함수율이 높아 건조 과정에서 투입되는 열에너지 수요가 높고 고형연료로써 열량도 높지 않기 때문에 경제적인 측면에서 바람직하지 않다. 그리고 건조 시 발생되는 축분의 악취 발생에 대한 문제는 끊임없이 지적되어 왔으며 이를 해결하기 위한 여러 방법들이 시도되고 있다.In addition, the drying process is a simple and general method that can be performed with only a heat source, but it is not preferable from an economic point of view because the moisture content of livestock manure is high, the demand for heat energy input during the drying process is high, and the heat content is not high as a solid fuel. In addition, the problem of the odor of livestock manure generated during drying has been constantly pointed out, and various methods have been attempted to solve this problem.

종래의 건조 공정의 문제점은, 첫째, 열에너지가 소모가 많고, 둘째, 발열량이 낮아 열량 보조제로 목재류, 폐유, 무연탄, 기름 등의 투입이 필요하다는 것이며, 무엇보다도 셋째, 악취 발생량이 많다는 문제점이 있는바, 축분을 그대로 건조하기 때문에 악취 발생량이 상당하며 이를 해결하기 위한 수단으로 진공 건조와 같은 새로운 건조 시스템이 발명되었지만, 고가의 부가 설비(진공 설비, 악취 흡입, 탈취 및 배출 설비)가 필수적이라는 단점이 있다.The problems of the conventional drying process are, firstly, high heat energy consumption, secondly, low calorific value, requiring the input of wood, waste oil, anthracite, oil, etc. Bar, since livestock manure is dried as it is, the amount of odor generated is significant, and a new drying system such as vacuum drying has been invented as a means to solve this problem, but expensive additional facilities (vacuum facilities, odor intake, deodorization and discharge facilities) are essential. there is

이러한 건조공정의 단점으로 인하여 본원 발명자에 의하여 축분의 수열탄화 공정이 개발되었다. 축분의 수열탄화 공정은 습식공정이기 때문에 1차 건조 과정이 불필요하여 축분을 전처리 과정 없이 직접 반응에 사용 가능할 뿐만 아니라, 기존 건조 공정으로부터 생산된 고형연료보다 발열량이 우수하면서도 악취저감 효과가 높은 기술이다.Due to the disadvantages of this drying process, the inventors of the present invention developed a process for hydrothermal carbonization of livestock meal. Since the hydrothermal carbonization process of livestock manure is a wet process, it does not require a primary drying process, so the livestock manure can be directly used in the reaction without a pretreatment process, and it is a technology that has a higher calorific value and odor reduction effect than solid fuel produced from the existing drying process. .

그러나, 축분의 수열탄화 공정에서는 고농도 폐수가 발생하는 문제점이 있으며, 현재까지 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 및 장치에 관한 기술이 개발되지 않아 이에 관한 배경기술이 존재하지 않는 상태에 머무르고 있는 실정이다.However, there is a problem in that high-concentration wastewater is generated in the hydrothermal carbonization process of livestock manure. Until now, a method and device for treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure have not been developed, so there is no background art related thereto. is currently staying in.

한편, 고농도 폐수처리 기술에는 에너지 회수 및 경제적인 처리가 가능한 혐기성 처리공정이 주로 적용되고 있으며, 일반적인 혐기성 처리공정의 경우 완전 교반식(CSTR) 중온 소화방식이 적용되고 있다.On the other hand, high-concentration wastewater treatment technology is mainly applied to anaerobic treatment processes capable of energy recovery and economical treatment.

여기서, 완전 교반식 혐기성소화조의 경우 혐기성소화조에 유입된 유기물의 일부가 분해되지 않고 소화조 외부로 유출되어 소화조 처리수의 유기물 농도가 높은 문제점이 있다.Here, in the case of a completely agitated anaerobic digestion tank, some of the organic matter introduced into the anaerobic digestion tank is not decomposed and flows out of the digester, so there is a problem in that the concentration of organic matter in the treated water of the digester is high.

또한, 중온 소화조의 경우 고온 소화조에 비해 혐기성 미생물 분해속도가 늦어 혐기성소화조의 용적을 30% 이상 크게 해야 하므로 초기 시설비가 상승되는 문제점이 있다.In addition, in the case of a medium-temperature digestion tank, the decomposition rate of anaerobic microorganisms is slow compared to a high-temperature digestion tank, so the volume of the anaerobic digestion tank must be increased by 30% or more, so there is a problem in that the initial facility cost is increased.

그리고, 축분 수열탄화 폐수의 경우 질소농도가 3,000 내지 4,000㎎/l 정도의 고농도로서 혐기성 처리 시 혐기성 미생물에 대한 독성물질로 작용할 수 있으므로, 혐기성 처리수의 호기성 처리 시 질소 제거를 위하여 대용량의 호기성 처리조가 필요한 문제점이 있으며, 호기성 처리과정에서 질소 제거를 위한 약품비 및 전력비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.In addition, in the case of livestock manure hydrothermal carbonization wastewater, the nitrogen concentration is as high as 3,000 to 4,000 mg/l, which can act as a toxic substance to anaerobic microorganisms during anaerobic treatment. There is a problem of requiring a tank, and there is a problem of excessive chemical and power costs for nitrogen removal in the aerobic treatment process.

특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 10-2037447호(하수 슬러지 진공건조 연료화 시스템)Patent Document 1: Republic of Korea Patent Registration No. 10-2037447 (sewage sludge vacuum drying fuel system) 특허문헌 2: 대한민국 등록특허공보 10-1584621호(하수슬러지를 연료화하기 위한 혼합건조장치 및 하수슬러지 연료탄의 제조방법)Patent Document 2: Republic of Korea Patent Registration No. 10-1584621 (Mixing and drying device for converting sewage sludge into fuel and manufacturing method of sewage sludge fuel coal) 특허문헌 3: 대한민국 특허출원 10-2020-0180457호(수열탄화 반응을 이용하여 악취가 저감되는 고형연료의 제조방법 및 고형연료)Patent Document 3: Republic of Korea Patent Application No. 10-2020-0180457 (Method of manufacturing solid fuel with reduced odor using hydrothermal carbonization reaction and solid fuel) 특허문헌 4: 대한민국 특허출원 10-2020-0180458호(산촉매를 활용한 수열탄화 반응을 이용하여 악취가 저감되는 고형연료의 제조방법 및 고형연료)Patent Document 4: Korean Patent Application No. 10-2020-0180458 (Method of manufacturing solid fuel with reduced odor using hydrothermal carbonization using acid catalyst and solid fuel) 특허문헌 5: 대한민국 특허출원 10-2020-0180459호(하이브리드 수열탄화 반응을 이용하여 악취가 저감되는 고형연료의 제조방법 및 고형연료)Patent Document 5: Korean Patent Application No. 10-2020-0180459 (Method of manufacturing solid fuel with reduced odor using hybrid hydrothermal carbonization and solid fuel)

비특허문헌 1: “Hydrothermal Polymerization Catalytic Process Effect of Various Organic Wastes on Reaction Time, Yield, and Temperature”, Alexis F. Mackintosh, Taesung Shin, Hyunik Yang. Kangil Choe*, Processes 2020, 8(3), 303, 6 March 2020.Non-Patent Document 1: “Hydrothermal Polymerization Catalytic Process Effect of Various Organic Wastes on Reaction Time, Yield, and Temperature”, Alexis F. Mackintosh, Taesung Shin, Hyunik Yang. Kangil Choe*, Processes 2020, 8(3), 303, 6 March 2020.

본원 발명은, 종래기술인 축분의 건조 공정으로부터 발생하는 악취 발생 등의 문제점들을 보완 및 개선한, 축분의 수열탄화 공정 기술을 적용하여 고형연료를 제조하는 과정에서 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것으로서, 다음과 같은 해결하고자 하는 과제를 구비한 것이다.The present invention is a method and apparatus for treating high-concentration wastewater generated in the process of manufacturing solid fuel by applying a hydrothermal carbonization process technology of livestock manure, which supplements and improves problems such as odor generated from the drying process of livestock manure, which is a prior art. As for providing, it has the following problems to be solved.

첫째, 혐기성소화조에 유입된 유기물의 일부가 분해되지 않고 혐기성소화조 외부로 유출되어 혐기성소화조 처리수의 유기물 농도가 높은 완전 교반식 혐기성소화조의 문제점을 해결하기 위한 것이다.First, it is to solve the problem of completely agitated anaerobic digestion tank, in which some of the organic matter introduced into the anaerobic digestion tank is not decomposed and flows out of the anaerobic digestion tank, and the concentration of organic matter in the anaerobic digestion tank treatment water is high.

둘째, 고온 혐기성소화조에 비해 혐기성 미생물 분해속도가 늦어 혐기성소화조의 용적을 30% 이상 크게 해야 하므로 초기 시설비가 상승되는 중온 혐기성소화조의 문제점을 해결하기 위한 것이다.Second, compared to the high-temperature anaerobic digestion tank, the anaerobic microbial decomposition rate is slow, so the volume of the anaerobic digestion tank must be increased by 30% or more, so it is to solve the problem of the medium-temperature anaerobic digestion tank, which increases the initial facility cost.

셋째, 축분 수열탄화 폐수의 경우 질소농도가 3,000 내지 4,000㎎/l 정도의 고농도로서 혐기성소화 처리 시 혐기성미생물에 대한 독성물질로 작용할 수 있으므로, 혐기성소화 처리수의 호기성소화 처리 시 질소 제거를 위하여 대용량의 호기성소화조가 필요한 문제점을 해결하기 위한 것이다.Third, in the case of livestock manure hydrothermal carbonization wastewater, the nitrogen concentration is as high as 3,000 to 4,000 mg/l, which can act as a toxic substance to anaerobic microorganisms during anaerobic digestion. It is to solve the problem of needing an aerobic digestion tank.

넷째, 호기성소화 처리 과정에서 질소 제거를 위한 약품비 및 전력비용이 과다하게 소요되는 문제점을 해결하기 위한 것이다.Fourth, it is to solve the problem of excessive chemical and power costs for nitrogen removal in the aerobic digestion process.

상기의 목적을 달성하기 위하여 안출된 본원 발명은 축분의 수열탄화 공정 기술을 적용하여 고형연료를 제조하는 과정에서 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, (1) 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성소화조 원수 유입배관을 통하여 제1혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제1차혐기성소화 단계; (2) 상기 제1차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제2혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제2차혐기성소화 단계; (3) 상기 제2차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제3혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제3차혐기성소화 단계; (4) 상기 제3차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성미생물 분리 및 안정화조로 공급하여 혐기성미생물을 분리하여 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 하부에 고농도로 축적하여 안정화시키는 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계; (5) 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 분리된 혐기성미생물을 혐기성미생물 내부반송배관을 통하여 제1혐기성소화조로 반송하며, 유기물이 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수는 혐기성처리수 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관을 통하여 암모니아 스트리핑 반응조로 공급하여 암모니아 스트리핑 처리시키는 혐기성미생물 반송 및 암모니아 스트리핑 반응 단계; 및 (6) 상기 혐기성미생물 반송 및 암모니아 스트리핑 반응 단계에서 암모니아가 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 암모니아 제거수 내부반송배관을 통하여 제1혐기성소화조로 반송하는 암모니아 제거수 반송 및 배출 단계;를 포함하는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 에 관한 것이다.The present invention, which was made to achieve the above object, relates to a method and apparatus for treating high-concentration wastewater generated in the process of manufacturing solid fuel by applying a hydrothermal carbonization process technology of livestock meal, (1) during hydrothermal carbonization of livestock meal A first anaerobic digestion step of anaerobically digesting the generated high-concentration wastewater by supplying it to a first anaerobic digestion tank through an anaerobic digestion tank raw water inlet pipe; (2) a second anaerobic digestion step of supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure anaerobically digested in the first anaerobic digestion step to a second anaerobic digestion tank for anaerobic digestion; (3) a third anaerobic digestion step of supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure anaerobically digested in the second anaerobic digestion step to a third anaerobic digestion tank for anaerobic digestion; (4) In the third anaerobic digestion step, high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of anaerobically digested livestock is supplied to an anaerobic microbial separation and stabilization tank to separate anaerobic microorganisms and stabilize by accumulating in high concentration at the bottom of the anaerobic microbial separation and stabilization tank Separation and stabilization of anaerobic microorganisms; (5) The anaerobic microorganisms separated in the anaerobic microorganism separation and stabilization step are returned to the first anaerobic digestion tank through the anaerobic microorganism internal return pipe, and high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which organic matter is removed is anaerobic treated water ammonia stripping An anaerobic microorganism transport and ammonia stripping reaction step of supplying ammonia to a stripping reactor through an inlet pipe to the reactor and subjecting the ammonia to stripping; And (6) ammonia-removed water return and discharge step of returning high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which ammonia is removed in the anaerobic microorganisms return and ammonia stripping reaction step to the first anaerobic digestion tank through the ammonia-remove water internal return pipe It relates to a method for treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure containing ;

여기서, 상기 제1차혐기성소화 단계에서 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수의 온도를 50 내지 58℃로 조절하여 혐기성소화조 원수 유입배관을 통하여 제1혐기성소화조로 공급하는 것이 바람직한 것이며, 폐수의 온도를 53 내지 55℃로 조절하는 것이 더욱 바람직한 것이다.Here, it is preferable to adjust the temperature of high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure in the first anaerobic digestion step to 50 to 58 ° C and supply it to the first anaerobic digestion tank through the anaerobic digestion tank raw water inlet pipe, wastewater temperature It is more preferable to adjust to 53 to 55 ° C.

또한, 상기 제1차, 제2차, 제3차혐기성소화 단계는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 교반기에 의하여 10 내지 30rpm의 속도로 각각 교반하는 것이다.In addition, in the first, second, and third anaerobic digestion steps, high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure is stirred at a speed of 10 to 30 rpm by an agitator, respectively.

그리고, 상기 제1차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제1혐기성소화조의 하부로부터 제2혐기성소화조의 하부로 공급하고, 상기 제2차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제2혐기성소화조의 상부로부터 제3혐기성소화조의 상부로 공급하고, 상기 제3차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제3혐기성소화조의 하부로부터 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 하부로 공급하며, 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 발생하는 유기물이 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 상부로부터 암모니아 스트리핑 반응조의 상부로 공급하는 것이다.And, in the first anaerobic digestion step, the high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of the anaerobically digested livestock is supplied from the bottom of the first anaerobic digestion tank to the bottom of the second anaerobic digestion tank, and the anaerobic digestion in the second anaerobic digestion step High-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure is supplied from the upper part of the second anaerobic digestion tank to the upper part of the third anaerobic digestion tank, and the high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of the anaerobic digested livestock manure in the third anaerobic digestion step is removed. 3Supply from the bottom of the anaerobic digestion tank to the bottom of the anaerobic microbial separation and stabilization tank, and high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which organic matter generated in the anaerobic microbial separation and stabilization step is removed is ammonia from the top of the anaerobic microbial separation and stabilization tank It is supplied to the top of the stripping reactor.

또한, 상기 제1차혐기성소화 단계에서는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 35 내지 40중량%가 제거되고, 상기 제2차혐기성소화 단계에서는 유입된 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 25 내지 30중량%가 제거되며, 상기 제3차혐기성소화 단계에서는 유입된 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 15 내지 20중량%가 제거되는 것이다.In addition, in the first anaerobic digestion step, 35 to 40% by weight of organic matter contained in the inflow wastewater is removed by anaerobic digestion of high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure, and in the second anaerobic digestion step, the inflow Wastewater is anaerobically digested to remove 25 to 30% by weight of organic matter contained in the inflow wastewater, and in the third anaerobic digestion step, 15 to 20% by weight of organic matter contained in the inflow wastewater is anaerobically digested will be removed.

위에서 설명한 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법을 수행하기 위한 장치에 관하여 설명하기로 한다. An apparatus for performing the method of treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure described above will be described.

본원 발명의 장치는, 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제1혐기성소화조로 공급하기 위한 혐기성소화조 원수 유입배관; 상기 공급된 폐수를 혐기성소화시키는 제1혐기성소화조, 제2혐기성소화조 및 제3혐기성소화조; 상기 제3혐기성소화조로부터 공급된 혐기성소화된 폐수로부터 혐기성미생물을 분리 및 안정화시키는 혐기성미생물 분리 및 안정화조; 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 분리된 혐기성미생물을 제1혐기성소화조로 반송시키는 혐기성미생물 내부반송배관; 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화조로부터 유기물이 제거된 폐수를 암모니아 스트리핑 반응조로 공급하는 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관; 상기 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관을 통하여 공급된 유기물이 제거된 폐수로부터 암모니아를 제거하는 암모니아 스트리핑 반응조; 및 상기 암모니아 스트리핑 반응조로부터 암모니아가 제거된 폐수를 제1혐기성소화조로 반송하는 암모니아 제거수 내부반송배관;을 포함하는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 장치인 것이다.The apparatus of the present invention includes an anaerobic digestion tank raw water inlet pipe for supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure to a first anaerobic digestion tank; A first anaerobic digestion tank, a second anaerobic digestion tank, and a third anaerobic digestion tank for anaerobically digesting the supplied wastewater; an anaerobic microorganism separation and stabilization tank for separating and stabilizing anaerobic microorganisms from the anaerobically digested wastewater supplied from the third anaerobic digestion tank; An anaerobic microorganism internal transport pipe for returning the anaerobic microorganisms separated in the anaerobic microorganism separation and stabilization step to the first anaerobic digestion tank; an ammonia stripping reactor inlet pipe for supplying wastewater from which organic matters are removed from the anaerobic microorganism separation and stabilization tank to the ammonia stripping reactor; an ammonia stripping reactor for removing ammonia from organic material-removed wastewater supplied through the ammonia stripping reactor inlet pipe; It is an apparatus for treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock meal including;

여기서, 상기 제1혐기성소화조, 제2혐기성소화조 및 제3혐기성소화조 내부에는 교반기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이고, 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화조 상부에는 혐기성미생물이 통과할 수 없는 혐기성미생물 부착용 플라스틱메디아가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.Here, it is characterized in that an agitator is installed inside the first anaerobic digestion tank, the second anaerobic digestion tank, and the third anaerobic digestion tank, and the anaerobic microorganism separation and stabilization tank top is an anaerobic microorganism attachment plastic that anaerobic microorganisms cannot pass through It is characterized in that the media is filled.

본원 발명을 통해 달성한 효율적이면서도 경제적인 혐기성 소화조는 CSTR(완전교반식 반응조) 및 PFR(관형흐름 반응조)이 혼합된 4단 혐기성 소화조로 구성되며, 마지막 4단 혐기성 소화조 중층부에 혐기성 미생물 부착용 플라스틱 메디아를 충진하여 혐기성 소화조 내부에 확보된 혐기성 미생물의 외부 유출을 최소화 되도록 하였다. The efficient and economical anaerobic digester achieved through the present invention consists of a 4-stage anaerobic digester in which CSTR (completely stirred reactor) and PFR (tubular flow reactor) are mixed, and plastic for attaching anaerobic microorganisms to the middle of the last 4-stage anaerobic digester By filling the media, the outflow of anaerobic microorganisms secured inside the anaerobic digestion tank was minimized.

또한 4단 혐기성 소화조 하부에 침적된 양질의 고농도 혐기성 미생물을 혐기성 소화조 1단으로 내부반송 하여 1단 혐기성소화조에서의 혐기성 미생물 농도를 높게 유지하여 고농도 유기성 폐기물의 소화조 유입에 따른 충격부하를 완화시키고자 하였다. In addition, high-quality, high-concentration anaerobic microorganisms deposited at the bottom of the 4-stage anaerobic digestion tank are internally returned to the 1st stage of the anaerobic digestion tank to maintain a high concentration of anaerobic microorganisms in the 1st stage anaerobic digestion tank To mitigate the shock load caused by the inflow of high-concentration organic waste into the digester did

혐기성소화조 각 단은 CSTR(완전교반식 반응조) 방식으로 운영되며, 각 단으로 유입된 유기물은 각 단에 확보된 혐기성 미생물에 의해 유기물이 분해된다. 1단에서 3단의 혐기성 소화조를 거치는 동안 혐기성소화조에서 제거된 전체 유기물의 80% 이상이 제거되며, 혐기성 미생물 부착용 플라스틱 메디아가 충진된 마지막 4단에서는 하부에 침적된 양질의 혐기성 미생물과 플라스틱 메디아 표면에 부착된 혐기성 미생물에 의해 잔류된 20%의 유기물이 분해된 후 혐기성 소화조 외부로 배출된다. Each stage of the anaerobic digestion tank is operated in the CSTR (Completely Stirred Reaction Tank) method, and the organic matter introduced into each stage is decomposed by anaerobic microorganisms secured in each stage. During the first to third stages of anaerobic digestion, more than 80% of the total organic matter removed from the anaerobic digestion tank is removed, and in the last stage 4 filled with plastic media for attaching anaerobic microorganisms, high-quality anaerobic microorganisms deposited on the bottom and the surface of the plastic media 20% of the organic matter remaining by anaerobic microorganisms attached to is decomposed and then discharged to the outside of the anaerobic digestion tank.

이러한 혐기성 처리과정에서 혐기성소화조로 유입된 유기물질은 완전히 분해되며, 혐기성 미생물에 의해 분해되지 않고 바로 혐기성 소화조 외부로 배출되는 유기물은 거의 없다. In this anaerobic treatment process, the organic matter introduced into the anaerobic digestion tank is completely decomposed, and almost no organic matter is directly discharged to the outside of the anaerobic digestion tank without being decomposed by anaerobic microorganisms.

일반적으로 혐기성소화조의 내부온도는 중온소화의 적정온도인 35±1℃로 운영되나 수열탄화 폐수의 온도가 55 내지 60℃ 정도의 고온이므로 본 특허공정에서는 혐기성소화조의 온도를 고온소화 온도조건인 50 내지 58℃로 운영하여 혐기성 소화조 체류시간을 단축하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기는 혐기성소화조의 온도를 53 내지 55℃로 운영하는 것인바, 위와 같이 혐기성소화조의 온도를 유지하여 운영함으로써 체류시간을 30% 이상 단축하였다.In general, the internal temperature of the anaerobic digestion tank is operated at 35 ± 1 ℃, which is the appropriate temperature for medium-temperature digestion, but since the temperature of the hydrothermal carbonization wastewater is high at about 55 to 60 ℃, in this patented process, the temperature of the anaerobic digestion tank is 50 It is preferable to shorten the residence time of the anaerobic digestion tank by operating at 58 ° C., and more preferably, operating the temperature of the anaerobic digestion tank at 53 to 55 ° C. shortened by more than 30%.

축분 수열탄화 폐수의 총 질소농도는 3,000 내지 4,000㎎/l의 고농도 질소 함유 폐수로서 혐기성 처리시 고농도 질소가 혐기성 미생물에 독성으로 작용하여 혐기성 미생물의 활성을 저해하고, 혐기성 처리수의 호기성 처리시 호기성조의 용적 증대 및 대규모의 탈질조가 요구되므로 고농도의 암모니아성 질소를 함유한 혐기성 처리수를 암모니아 스트리핑 공정을 이용하여 90% 이상 암모니아성 질소를 제거하여 축분 수열탄화 폐수의 혐기성 처리 및 호기성 처리의 문제점을 해결 하였다. The total nitrogen concentration of livestock manure hydrothermal carbonization wastewater is high-concentration nitrogen-containing wastewater of 3,000 to 4,000 mg/l. During anaerobic treatment, high-concentration nitrogen acts toxic to anaerobic microorganisms and inhibits the activity of anaerobic microorganisms, and during aerobic treatment of anaerobic treated water, aerobic Since the volume increase of the tank and large-scale denitrification tank are required, more than 90% of the ammonia nitrogen is removed from the anaerobic treated water containing high concentration of ammonia nitrogen using the ammonia stripping process, thereby solving the problems of anaerobic and aerobic treatment of livestock manure hydrothermal carbonization wastewater. Solved.

암모니아 스트리핑을 이용한 암모니아성 질소 제거 시 50℃ 이상의 혐기성 처리수를 이용하였으므로 20 내지 25℃의 상온에 비해 50% 이상의 약품비를 절감할 수 있으며 70% 이상의 전력비를 절감할 수 있도록 하였다.When removing ammonia nitrogen using ammonia stripping, anaerobic treated water at 50 ° C or higher was used, so it was possible to reduce chemical costs by more than 50% and power costs by more than 70% compared to room temperature of 20 to 25 ° C.

본원 발명은, 종래기술인 축분의 건조 공정으로부터 발생하는 악취 발생 등의 문제점들을 보완 및 개선한, 축분의 수열탄화 공정 기술을 적용하여 고형연료를 제조하는 과정에서 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것으로서, 다음과 같은 효과를 구비한 것이다.The present invention is a method and apparatus for treating high-concentration wastewater generated in the process of manufacturing solid fuel by applying a hydrothermal carbonization process technology of livestock manure, which supplements and improves problems such as odor generated from the drying process of livestock manure, which is a prior art. As for providing, it has the following effects.

첫째, 혐기성소화조에 유입된 유기물의 일부가 분해되지 않고 혐기성소화조 외부로 유출되어 혐기성소화조 처리수의 유기물 농도가 높은 완전 교반식 혐기성소화조의 문제점을 해결하는 효과를 나타내는 것이다.First, some of the organic matter introduced into the anaerobic digestion tank is not decomposed and flows out of the anaerobic digestion tank to show the effect of solving the problem of the completely agitated anaerobic digestion tank having a high concentration of organic matter in the anaerobic digestion tank treatment water.

둘째, 고온 혐기성소화조에 비해 혐기성 미생물 분해속도가 늦어 혐기성소화조의 용적을 30% 이상 크게 해야 하므로 초기 시설비가 상승되는 중온 혐기성소화조의 문제점을 해결하는 효과를 나타내는 것이다.Second, the decomposition rate of anaerobic microorganisms is slow compared to the high-temperature anaerobic digestion tank, so the volume of the anaerobic digestion tank must be increased by 30% or more, so the initial facility cost is increased.

셋째, 축분 수열탄화 폐수의 경우 질소농도가 3,000 내지 4,000㎎/l 정도의 고농도로서 혐기성소화 처리 시 혐기성미생물에 대한 독성물질로 작용할 수 있으므로, 혐기성소화 처리수의 호기성소화 처리 시 질소 제거를 위하여 대용량의 호기성소화조가 필요한 문제점을 해결하는 효과를 나타내는 것이다.Third, in the case of livestock manure hydrothermal carbonization wastewater, the nitrogen concentration is as high as 3,000 to 4,000 mg/l, which can act as a toxic substance to anaerobic microorganisms during anaerobic digestion. It shows the effect of solving the problem of needing an aerobic digestion tank.

넷째, 호기성소화 처리 과정에서 질소 제거를 위한 약품비 및 전력비용이 과다하게 소요되는 문제점을 해결하는 효과를 나타내는 것이다.Fourth, it shows the effect of solving the problem of excessive chemical and power costs for nitrogen removal in the aerobic digestion process.

도 1은 본원 발명에 따른 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 장치이다.1 is an apparatus for treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure according to the present invention.

본원 발명은, 종래기술인 축분의 건조 공정으로부터 발생하는 악취 발생 등의 문제점들을 보완 및 개선한 축분의 수열탄화 공정 기술을 적용하여 고형연료를 제조하는 과정에서 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for treating high-concentration wastewater generated in the process of manufacturing solid fuel by applying a hydrothermal carbonization process technology of livestock manure, which supplements and improves problems such as odor generated from the drying process of livestock manure, which is a prior art. to provide.

본원 발명은 축분의 수열탄화 시 발생하는 탄화물 및 고농도의 유기물과 암모니아를 포함하는 폐수를 고액 분리하여 고체인 탄화물은 성형하여 연료 등으로 이용하고, 분리된 액체인 고농도의 유기물 및 암모니아를 포함하는 폐수(이하 ‘축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수’라고 한다)를 수평식 고온 4단 혐기성소화 공정 및 암모니아 스트리핑 공정을 이용하여 종래기술에 비하여 10% 이상의 유기물 제거효율 향상, 30% 이상의 혐기성 소화조 체류시간 단축 및 암모니아 스트리핑 공정을 이용한 암모니아 제거시 유입온도를 50℃ 이상 유지하여 50% 이상의 약품비를 절감할 수 있을 뿐 아니라, 70% 이상의 전력비를 절감할 수 있는 효율적이면서도 경제적인 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.In the present invention, carbide generated during hydrothermal carbonization of livestock manure and wastewater containing high-concentration organic matter and ammonia are separated into solid and liquid, the solid carbide is molded and used as fuel, etc., and the separated liquid wastewater containing high-concentration organic matter and ammonia. (Hereinafter referred to as 'high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure') by using a horizontal high-temperature four-stage anaerobic digestion process and ammonia stripping process, organic matter removal efficiency improved by 10% or more compared to the prior art, and retention in the anaerobic digester by 30% or more When removing ammonia using time reduction and ammonia stripping process, it is possible to save more than 50% of chemical cost by maintaining the inlet temperature at 50℃ or higher, as well as more than 70% of electricity cost, which is an efficient and economical hydrothermal carbonization of livestock manure. It relates to a method and apparatus for treating high-concentration wastewater.

축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법에 관한 일 실시예로는, (1) 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성소화조 원수 유입배관을 통하여 제1혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제1차혐기성소화 단계; (2) 상기 제1차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제2혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제2차혐기성소화 단계; (3) 상기 제2차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제3혐기성소화조로 공급하여 혐기성소화시키는 제3차혐기성소화 단계; (4) 상기 제3차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성미생물 분리 및 안정화조로 공급하여 혐기성미생물을 분리하여 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 하부에 고농도로 축적하여 안정화시키는 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계; (5) 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 분리된 혐기성미생물을 혐기성미생물 내부반송배관을 통하여 제1혐기성소화조로 반송하며, 유기물이 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수는 혐기성처리수 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관을 통하여 암모니아 스트리핑 반응조로 공급하여 암모니아 스트리핑 처리시키는 혐기성미생물 반송 및 암모니아 스트리핑 반응 단계; 및 (6) 상기 혐기성미생물 반송 및 암모니아 스트리핑 반응 단계에서 암모니아가 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 암모니아 제거수 내부반송배관을 통하여 제1혐기성소화조로 반송하는 암모니아 제거수 반송 및 배출 단계;를 포함하는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법인 것이다.In one embodiment of a method for treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure, (1) supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure to the first anaerobic digestion tank through an anaerobic digestion tank raw water inlet pipe for anaerobic digestion The first anaerobic digestion step; (2) a second anaerobic digestion step of supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure anaerobically digested in the first anaerobic digestion step to a second anaerobic digestion tank for anaerobic digestion; (3) a third anaerobic digestion step of supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure anaerobically digested in the second anaerobic digestion step to a third anaerobic digestion tank for anaerobic digestion; (4) In the third anaerobic digestion step, high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of anaerobically digested livestock is supplied to an anaerobic microbial separation and stabilization tank to separate anaerobic microorganisms and stabilize by accumulating in high concentration at the bottom of the anaerobic microbial separation and stabilization tank Separation and stabilization of anaerobic microorganisms; (5) The anaerobic microorganisms separated in the anaerobic microorganism separation and stabilization step are returned to the first anaerobic digestion tank through the anaerobic microorganism internal return pipe, and high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which organic matter is removed is anaerobic treated water ammonia stripping An anaerobic microorganism transport and ammonia stripping reaction step of supplying ammonia to a stripping reactor through an inlet pipe to the reactor and subjecting the ammonia to stripping; And (6) ammonia-removed water return and discharge step of returning high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which ammonia is removed in the anaerobic microorganisms return and ammonia stripping reaction step to the first anaerobic digestion tank through the ammonia-remove water internal return pipe It is a method of treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure containing ;

그리고, 일 실시예에서는, 상기 제1차혐기성소화 단계에서 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수의 온도를 50 내지 58℃로 조절하여 혐기성소화조 원수 유입배관을 통하여 제1혐기성소화조로 공급하는 것이 바람직한 것이며, 폐수의 온도를 53 내지 55℃로 조절하는 것이 더욱 바람직한 것이다.And, in one embodiment, the temperature of the high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure in the first anaerobic digestion step is adjusted to 50 to 58 ° C., and supplied to the first anaerobic digestion tank through the anaerobic digestion tank raw water inlet pipe. It is more preferable to adjust the temperature of the wastewater to 53 to 55 ° C.

또한, 일 실시예에서는, 상기 제1차, 제2차, 제3차혐기성소화 단계는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 교반기에 의하여 10 내지 30rpm의 속도로 각각 교반하는 것이다.In addition, in one embodiment, in the first, second, and third anaerobic digestion steps, high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure is stirred at a speed of 10 to 30 rpm by an agitator, respectively.

그리고, 일 실시예에서는, 상기 제1차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제1혐기성소화조의 하부로부터 제2혐기성소화조의 하부로 공급하고, 상기 제2차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제2혐기성소화조의 상부로부터 제3혐기성소화조의 상부로 공급하고, 상기 제3차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제3혐기성소화조의 하부로부터 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 하부로 공급하며, 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 발생하는 유기물이 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 상부로부터 암모니아 스트리핑 반응조의 상부로 공급하는 것이다.And, in one embodiment, the high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of the anaerobically digested livestock in the first anaerobic digestion step is supplied from the lower part of the first anaerobic digestion tank to the lower part of the second anaerobic digestion tank, and the second anaerobic High-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of anaerobically digested livestock manure in the digestion step is supplied from the upper part of the second anaerobic digestion tank to the upper part of the third anaerobic digestion tank, and generated during hydrothermal carbonization of the anaerobically digested livestock manure in the third anaerobic digestion step The high-concentration wastewater is supplied from the bottom of the third anaerobic digestion tank to the bottom of the anaerobic microbial separation and stabilization tank, and the organic matter generated in the anaerobic microbial separation and stabilization step is removed during hydrothermal carbonization of livestock manure. It is supplied from the top of the stabilization tank to the top of the ammonia stripping reactor.

또한, 일 실시예에서는, 상기 제1차혐기성소화 단계에서는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 35 내지 40중량%가 제거되고, 상기 제2차혐기성소화 단계에서는 유입된 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 25 내지 30중량%가 제거되며, 상기 제3차혐기성소화 단계에서는 유입된 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 15 내지 20중량%가 제거되는 것이다.In addition, in one embodiment, in the first anaerobic digestion step, 35 to 40% by weight of organic matter contained in the inflow wastewater is removed by anaerobic digestion of high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure, and the second anaerobic In the digestion step, the inflow wastewater is anaerobically digested, and 25 to 30% by weight of the organic matter contained in the inflow wastewater is removed. 15 to 20% by weight is removed.

위에서 설명한 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 일 실시예에 관하여 설명하기로 한다. An embodiment of an apparatus for performing the method of treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure described above will be described.

본원 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제1혐기성소화조로 공급하기 위한 혐기성소화조 원수 유입배관; 상기 공급된 폐수를 혐기성소화시키는 제1혐기성소화조, 제2혐기성소화조 및 제3혐기성소화조; 상기 제3혐기성소화조로부터 공급된 혐기성소화된 폐수로부터 혐기성미생물을 분리 및 안정화시키는 혐기성미생물 분리 및 안정화조; 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 분리된 혐기성미생물을 제1혐기성소화조로 반송시키는 혐기성미생물 내부반송배관; 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화조로부터 유기물이 제거된 폐수를 암모니아 스트리핑 반응조로 공급하는 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관; 상기 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관을 통하여 공급된 유기물이 제거된 폐수로부터 암모니아를 제거하는 암모니아 스트리핑 반응조; 및 상기 암모니아 스트리핑 반응조로부터 암모니아가 제거된 폐수를 제1혐기성소화조로 반송하는 암모니아 제거수 내부반송배관;을 포함하는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 장치인 것이다.An apparatus according to an embodiment of the present invention includes an anaerobic digestion tank raw water inlet pipe for supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure to a first anaerobic digestion tank; A first anaerobic digestion tank, a second anaerobic digestion tank, and a third anaerobic digestion tank for anaerobically digesting the supplied wastewater; an anaerobic microorganism separation and stabilization tank for separating and stabilizing anaerobic microorganisms from the anaerobically digested wastewater supplied from the third anaerobic digestion tank; An anaerobic microorganism internal transport pipe for returning the anaerobic microorganisms separated in the anaerobic microorganism separation and stabilization step to the first anaerobic digestion tank; an ammonia stripping reactor inlet pipe for supplying wastewater from which organic matters are removed from the anaerobic microorganism separation and stabilization tank to the ammonia stripping reactor; an ammonia stripping reactor for removing ammonia from organic material-removed wastewater supplied through the ammonia stripping reactor inlet pipe; It is an apparatus for treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock meal including;

그리고, 일 실시예에서는, 상기 제1혐기성소화조, 제2혐기성소화조 및 제3혐기성소화조 내부에는 교반기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이고, 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화조 상부에는 혐기성미생물이 통과할 수 없는 혐기성미생물 부착용 플라스틱메디아가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.And, in one embodiment, it is characterized in that the stirrer is installed inside the first anaerobic digestion tank, the second anaerobic digestion tank, and the third anaerobic digestion tank, and the anaerobic microorganisms can pass through the upper part of the anaerobic microbial separation and stabilization tank It is characterized by being filled with plastic media for attaching anaerobic microorganisms without.

위에서 제시한 실시예의 방법 및 장치를 종합적으로 설명하면 아래와 같다. 즉, 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수의 유기물 및 암모니아의 제거공정은 유기물 제거를 위한 수평식 고온 혐기성 소화공정 및 암모니아 스트리핑 공정으로 구성되며, 혐기성소화조에서의 유기물 제거 및 암모니아 스트리핑 공정에서의 암모니아 제거는 순차적으로 진행된다.A comprehensive description of the method and apparatus of the above-described embodiment is as follows. That is, the process of removing organic matter and ammonia from high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure consists of a horizontal high-temperature anaerobic digestion process and ammonia stripping process to remove organic matter, and organic matter removal in an anaerobic digestion tank and ammonia in the ammonia stripping process Elimination proceeds sequentially.

축분의 수열탄화 시 발생하는 탄화물은 고액 분리기에서 분리되고 성형 건조를 거쳐 연료 등으로 사용되는데, 이와 동시에 분리된 액체인 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수는 유기물 및 암모니아 농도가 높을 뿐 아니라 온도도 60℃ 이상의 고온으로서 열교환기를 이용하여 바람직하기는 50 내지 58℃로 조절한 후 혐기성소화조 유입배관(8)을 통해 제1혐기성소화조(1)로 공급되는 것며, 더욱 바람직하기로는 53 내지 55℃로 조절한 후 공급되는 것이다.Carbonates generated during hydrothermal carbonization of livestock manure are separated in a solid-liquid separator and used as fuel after being molded and dried. A high temperature of 60 ° C or higher is preferably adjusted to 50 to 58 ° C using a heat exchanger, and then supplied to the first anaerobic digestion tank (1) through the anaerobic digestion tank inlet pipe (8), more preferably 53 to 55 ° C. It is supplied after adjustment.

제1혐기성소화조(1) 내에는 교반속도 조절이 가능한 혐기성소화조 교반기(5)가 설치되어 있으며, 교반속도를 10 내지 30rpm으로 조절하여 제1혐기성소화조(1)내에서의 유입 유기물과 혐기성 미생물의 원활한 접촉 및 제1혐기성소화조(1) 하부에 다량의 혐기성 미생물의 확보가 가능하도록 하였다.In the first anaerobic digestion tank (1), an anaerobic digestion tank agitator (5) capable of adjusting the stirring speed is installed, and the stirring speed is adjusted to 10 to 30 rpm to increase the inflow of organic matter and anaerobic microorganisms in the first anaerobic digestion tank (1). It was possible to ensure smooth contact and a large amount of anaerobic microorganisms in the lower part of the first anaerobic digestion tank (1).

제1혐기성소화조(1) 내부로 고농도의 유기물이 함유된 폐수가 유입될 경우 혐기성 미생물에 일시적인 충격부하로 작용할 수 있으므로 혐기성소화조 마지막 조인 혐기성 미생물 분리 및 안정화조(4) 하부에 확보된 양질의 활성화된 혐기성 미생물을 혐기성소화조 원수 유입배관(8)을 통해 제1혐기성소화조(1)로 유입유량의 30 내지 50% 정도를 내부 반송하여 제1혐기성소화조(1)에서의 충격부하 완화 및 유기물 제거효율 향상이 가능하도록 하였다.When wastewater containing high concentrations of organic matter flows into the first anaerobic digestion tank (1), it can act as a temporary shock load to anaerobic microorganisms, so high-quality activation secured at the bottom of the anaerobic microorganism separation and stabilization tank (4), which is the last section of the anaerobic digestion tank 30 to 50% of the inflow rate of the anaerobic microorganisms into the first anaerobic digestion tank (1) is internally returned to the first anaerobic digestion tank (1) through the anaerobic digestion tank raw water inlet pipe (8) to mitigate the shock load and remove organic matter in the first anaerobic digestion tank (1) improvement was possible.

제1혐기성소화조(1)에서 35 내지 40%의 유기물이 제거된 유입폐수는 제1혐기성소화조(1) 하부를 통하여 제2혐기성소화조(2) 상부로 이송된다. 제2혐기성소화조(2) 내에는 제1혐기성소화조(1)와 마찬가지로 교반속도 조절이 가능한 교반기가 설치되어 있으며, 교반속도를 10 내지 30rpm으로 조절하여 제2혐기성소화조(2)내에서의 제1혐기성소화조(1)에서 분해되고 남은 유기물과 혐기성 미생물의 원활한 접촉 및 제2혐기성소화조(1) 하부에 다량의 혐기성 미생물의 확보가 가능하도록 하였다. 제2혐기성소화조(2) 내에서는 유입유기물의 25 내지 30% 정도가 제거되며, 유기물이 제거된 폐수는 제2혐기성소화조(2) 상부를 통하여 제3혐기성소화조로 이송된다. The inflow wastewater from which 35 to 40% of organic matter is removed from the first anaerobic digestion tank (1) is transferred to the upper part of the second anaerobic digestion tank (2) through the lower part of the first anaerobic digestion tank (1). In the second anaerobic digestion tank (2), as in the first anaerobic digestion tank (1), an agitator capable of adjusting the stirring speed is installed, and by adjusting the stirring speed to 10 to 30 rpm, the first in the second anaerobic digestion tank (2) It was possible to secure a large amount of anaerobic microorganisms at the bottom of the second anaerobic digestion tank (1) and smoothly contact the organic matter remaining after decomposition in the anaerobic digestion tank (1) with anaerobic microorganisms. In the second anaerobic digestion tank (2), about 25 to 30% of the inflow organic matter is removed, and the wastewater from which the organic matter is removed is transferred to the third anaerobic digestion tank through the upper part of the second anaerobic digestion tank (2).

제3혐기성소화조(3) 내에도 제1혐기성소화조(1) 및 제2혐기성소화조(2)와 마찬가지로 교반속도 조절이 가능한 교반기가 설치되어 있으며, 제2혐기성소화조(2)에서 유기물이 제거된 후 남은 잔류 유기물은 제3혐기성소화조(3) 상부의 혐기성 미생물 및 하부의 고농도 혐기성미생물층(7)을 통과하면서 유입 유기물의 15 내지 20% 정도가 제거된 후 혐기성소화조의 마지막 조인 혐기성미생물 분리 및 안정화조(4)로 이송 된다. Like the first anaerobic digestion tank (1) and the second anaerobic digestion tank (2), an agitator capable of adjusting the stirring speed is installed in the third anaerobic digestion tank (3), and after organic matter is removed in the second anaerobic digestion tank (2) The remaining organic matter passes through the anaerobic microorganisms at the top of the third anaerobic digestion tank (3) and the high-concentration anaerobic microorganism layer at the bottom (7), after which 15 to 20% of the inflow organic matter is removed. Separation and stabilization of anaerobic microorganisms, the final group of the anaerobic digestion tank It is transferred to Joe (4).

혐기성미생물 분리 및 안정화조(4) 상부에는 혐기성 미생물 부착용 플라스틱메디아(6)가 충진되어 있으며, 제3혐기성소화조(3)로부터 혐기성미생물 분리 및 안정화조(4) 하부로 이송된 혐기성 미생물은 상부로 이송되는 과정에서 플라스틱 메디아층을 통과하지 못하고 혐기성미생물 분리 및 안정화조(4) 하부에 고농도로 축적된다. The upper part of the anaerobic microorganism separation and stabilization tank (4) is filled with plastic media (6) for attaching anaerobic microorganisms, and the anaerobic microorganisms transferred from the third anaerobic digestion tank (3) to the lower part of the anaerobic microorganism separation and stabilization tank (4) are moved to the upper part. In the process of being transported, it does not pass through the plastic media layer and accumulates in high concentration at the bottom of the anaerobic microbial separation and stabilization tank (4).

하부에 축적된 양질의 고농도 혐기성 미생물은 제1혐기성소화조(1)로 유입되어 폐수량의 30 내지 50% 정도가 연속적으로 내부 반송되어 제1혐기성소화조(1)에서의 혐기성 미생물 충격부하 감소 및 혐기성 미생물 농도의 증가를 통하여 유기물 제거효율 향상에 기여하도록 하였다.High-concentration anaerobic microorganisms of good quality accumulated in the lower part flow into the first anaerobic digestion tank (1), and about 30 to 50% of the wastewater is continuously returned to the inside, reducing the impact load of anaerobic microorganisms in the first anaerobic digestion tank (1) and anaerobic microorganisms It was made to contribute to the improvement of organic matter removal efficiency through the increase in concentration.

본원 발명의 공정에서는 혐기성소화조를 CSTR(완전교반식 반응조) 방식과 PFR(관형흐름 반응조) 방식을 결합한 고온 4단 혐기성소화조로 구성하여 유입 폐수중의 유기물이 분해되지 않고 혐기성소화조 외부로 배출되지 않도록 하였으며, 혐기성소화조 내부온도를 35±1℃로 유지하는 중온소화에 비해 체류시간을 30% 이상 단축시키면서도 90% 이상의 유기물 제거효율이 가능하도록 하였다.In the process of the present invention, the anaerobic digestion tank is composed of a high-temperature four-stage anaerobic digestion tank combining a CSTR (completely stirred reaction tank) method and a PFR (tubular flow reaction tank) method so that organic matter in the inflow wastewater is not decomposed and discharged outside the anaerobic digestion tank Compared to medium-temperature digestion, which maintains the internal temperature of the anaerobic digestion tank at 35 ± 1 ° C, the retention time is reduced by 30% or more, while organic matter removal efficiency of 90% or more is possible.

혐기성 처리가 완료된 축분 수열탄화 폐수는 부유성 고형물 농도가 1,000㎎/l 이하이며, 온도는 50℃ 정도로 유지되어 혐기성처리수 암모니아스트리핑 반응조 유입배관(11)을 통하여 질소 제거공정인 암모니아 스트리핑 반응조(12)로 공급된다. The livestock manure hydrothermal carbonization wastewater after anaerobic treatment has a suspended solids concentration of 1,000 mg/l or less, and the temperature is maintained at about 50 ° C. ) is supplied.

수열탄화 후의 암모니아 스트리핑 공정에서 제거가 가능한 축분 수열탄화 폐수의 암모니아성 질소농도는 총질소농도의 20 내지 30% 정도이나 혐기성 처리공정을 거치면서 유기성 질소가 혐기성 미생물에 의해 분해되어 혐기성 처리수의 암모니아성 질소농도는 총 질소농도의 90 내지 95% 정도가 된다. The concentration of ammonia nitrogen in the wastewater from hydrothermal carbonization, which can be removed in the ammonia stripping process after hydrothermal carbonization, is about 20 to 30% of the total nitrogen concentration, but organic nitrogen is decomposed by anaerobic microorganisms during the anaerobic treatment process, resulting in The normal nitrogen concentration is about 90 to 95% of the total nitrogen concentration.

암모니아 스트리핑 반응조(12) 내부에는 암모니아 스트리핑 반응조(12) 상부로 유입되는 암모니아성 질소와 하부로 유입되는 공기의 접촉을 원활하게 하기 위하여 암모니아 스트리핑 반응조(12) 용적의 40 내지 50% 정도의 플라스틱 메디아가 충진된다.Inside the ammonia stripping reactor 12, a plastic media of about 40 to 50% of the volume of the ammonia stripping reactor 12 is used to facilitate contact between ammonia nitrogen flowing into the upper part of the ammonia stripping reactor 12 and air flowing into the lower part is filled

일반적으로 암모니아 스트리핑 공정을 이용한 암모니아 제거 시 25 내지 30℃ 정도의 상온에서는 효율적인 암모니아를 제거하기 위하여 유입 폐수의 pH를 9 내지 10 정도로 유지해야 하며, 암모니아 스트리핑 반응조(12) 하부로 공급되는 공기의 공급량은 용적비로 유입 폐수의 1,500 내지 2,000배 정도를 공급해야 하나 유입 폐수의 온도가 50℃ 정도일 경우에는 암모니아 스트리핑 반응조(12)로 유입되는 유입 폐수의 pH를 8 내지 9 정도로 유지하고 암모니아 스트리핑 반응조(12) 하부로 공급되는 공기의 공급량은 용적비로 유입 폐수의 300 내지 500배 정도를 공급해도 90% 이상의 고효율의 암모니아 제거가 가능하다. 이상의 설명에서와 같이 90% 이상의 암모니아가 제거된 암모니아 제거수의 70 내지 80%가 제1혐기성소화조(1)로 이송되어 제1혐기성소화조(1)로 유입되는 고농도의 암모니아를 함유한 폐수의 암모니아 농도를 낮추어 고농도 암모니아로 인한 혐기성 미생물의 독성을 완화하여 혐기성 미생물의 활성화와 함께 혐기성 미생물에 의한 유기물 제거효율 향상에 기여할 수 있도록 하였다.In general, when ammonia is removed using the ammonia stripping process, the pH of the inflow wastewater must be maintained at about 9 to 10 to efficiently remove ammonia at room temperature of about 25 to 30 ° C. Amount of air supplied to the lower part of the ammonia stripping reactor 12 It is necessary to supply about 1,500 to 2,000 times the inflow wastewater in volume ratio, but when the temperature of the inflow wastewater is about 50 ° C, the pH of the inflow wastewater flowing into the ammonia stripping reactor 12 is maintained at about 8 to 9, and the ammonia stripping reactor (12 ) Even if the amount of air supplied to the lower part is 300 to 500 times the amount of inflow wastewater in terms of volume, it is possible to remove ammonia with high efficiency of 90% or more. As described above, 70 to 80% of the ammonia-removed water from which 90% or more of ammonia is removed is transferred to the first anaerobic digestion tank (1), and ammonia of the wastewater containing high concentration of ammonia flowing into the first anaerobic digestion tank (1) By lowering the concentration, the toxicity of anaerobic microorganisms due to high concentration of ammonia was alleviated, thereby contributing to the activation of anaerobic microorganisms and the improvement of organic matter removal efficiency by anaerobic microorganisms.

1 : 제1혐기성소화조
2 : 제2혐기성소화조
3 : 제3혐기성소화조
4 : 혐기성미생물 분리 및 안정화조
5 : 혐기성소화조교반기
6 : 혐기성미생물 부착 플라스틱메디아
7 : 혐기성소화조 하부 고농도 혐기성미생물층
8 : 혐기성소화조 원수 유입배관
9 : 혐기성미생물 내부반송배관
10 : 잉여 혐기성미생물 배출배관
11 : 혐기성처리수 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관
12 : 암모니아 스트리핑 반응조
13 : 혐기성처리수 분산 플라스틱메디아
14 : 암모니아 스트리핑 반응조 공기공급 배관
15 : 암모니아 제거수 내부반송배관
1: 1st anaerobic digestion tank
2: 2nd anaerobic digestion tank
3: 3rd anaerobic digestion tank
4: Anaerobic microorganism separation and stabilization tank
5: anaerobic digestion tank agitator
6: Plastic media attached to anaerobic microorganisms
7: high-concentration anaerobic microbial layer at the bottom of the anaerobic digester
8: Anaerobic digestion tank raw water inlet pipe
9: Anaerobic microorganism internal return pipe
10: Excess anaerobic microorganism discharge pipe
11: anaerobic treatment water ammonia stripping reactor inlet pipe
12: ammonia stripping reactor
13: plastic media for dispersing anaerobic treatment water
14: ammonia stripping reactor air supply pipe
15: ammonia removal water internal return pipe

Claims (2)

(1) 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수의 온도를 53 내지 55℃로 조절하여 혐기성소화조 원수 유입배관을 통하여 제1혐기성소화조의 상부로 공급하여 혐기성소화시키는 제1차혐기성소화 단계;
(2) 상기 제1차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제1혐기성소화조의 하부로부터 제2혐기성소화조의 하부로 공급하여 혐기성소화시키는 제2차혐기성소화 단계;
(3) 상기 제2차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제2혐기성소화조의 상부로부터 제3혐기성소화조의 상부로 공급하여 혐기성소화시키는 제3차혐기성소화 단계;
(4) 상기 제3차혐기성소화 단계에서 혐기성소화된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제3혐기성소화조의 하부로부터 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 하부로 공급하여 조의 중간부에 충진되어 있는 혐기성미생물이 통과할 수 없는 혐기성미생물 부착 플라스틱메디아에 의하여 혐기성미생물을 분리하여 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 하부에 고농도로 축적하여 안정화시키는 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계;
(5) 상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 분리된 혐기성미생물을 혐기성미생물 내부반송배관을 통하여 제1혐기성소화조로 반송하며, 유기물이 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 혐기성미생물 분리 및 안정화조의 상부로부터 혐기성처리수 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관을 통하여 암모니아 스트리핑 반응조의 상부로 공급하여 암모니아 스트리핑 처리시키는 혐기성미생물 반송 및 암모니아 스트리핑 반응 단계; 및
(6) 상기 혐기성미생물 반송 및 암모니아 스트리핑 반응 단계에서 암모니아가 제거된 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 암모니아 제거수 내부반송배관을 통하여 제1혐기성소화조의 상부로 반송하는 암모니아 제거수 반송 및 배출 단계;를 포함하여 구성되는 것으로서,
상기 제1차, 제2차, 제3차혐기성소화 단계는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 교반기에 의하여 10 내지 30rpm의 속도로 각각 교반하는 것이고,
상기 제1차혐기성소화 단계에서는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 35 내지 40중량%가 제거되고,
상기 제2차혐기성소화 단계에서는 유입된 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 25 내지 30중량%가 제거되며,
상기 제3차혐기성소화 단계에서는 유입된 폐수가 혐기성소화되어 유입된 폐수에 함유된 유기물의 15 내지 20중량%가 제거되는 것을 특징으로 하는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 방법.
(1) A first anaerobic digestion step of controlling the temperature of high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock meal to 53 to 55 ° C and supplying it to the upper part of the first anaerobic digestion tank through the raw water inlet pipe of the anaerobic digestion tank for anaerobic digestion;
(2) a second anaerobic digestion step of anaerobically digesting high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure anaerobically digested in the first anaerobic digestion step by supplying it from the bottom of the first anaerobic digestion tank to the bottom of the second anaerobic digestion tank;
(3) a third anaerobic digestion step of anaerobically digesting high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure anaerobically digested in the second anaerobic digestion step by supplying it from the top of the second anaerobic digestion tank to the top of the third anaerobic digestion tank;
(4) In the third anaerobic digestion step, high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of anaerobically digested livestock is supplied from the lower part of the third anaerobic digestion tank to the lower part of the anaerobic microorganism separation and stabilization tank, and the anaerobic microorganisms filled in the middle of the tank An anaerobic microorganism separation and stabilization step of separating and stabilizing anaerobic microorganisms by accumulating and stabilizing the anaerobic microorganisms at a high concentration in the lower part of the anaerobic microorganism separation and stabilization tank by the plastic media attached to the anaerobic microorganisms that cannot pass through;
(5) The anaerobic microorganisms separated in the anaerobic microorganism separation and stabilization step are returned to the first anaerobic digestion tank through the anaerobic microorganism internal return pipe, and high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which organic matter is removed is anaerobic microorganism separation and stabilization An anaerobic microorganism return and ammonia stripping reaction step of supplying anaerobic treated water from the top of the tank to the top of the ammonia stripping reaction tank through an inlet pipe to the ammonia stripping reaction tank for ammonia stripping treatment; and
(6) High concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure from which ammonia is removed in the anaerobic microorganism return and ammonia stripping reaction steps is returned to the top of the first anaerobic digestion tank through the ammonia removal water internal return pipe Return and discharge of ammonia removal water Step; as configured to include,
In the first, second, and third anaerobic digestion steps, high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure is stirred by a stirrer at a speed of 10 to 30 rpm, respectively.
In the first anaerobic digestion step, 35 to 40% by weight of organic matter contained in the inflow wastewater is removed by anaerobic digestion of high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure,
In the second anaerobic digestion step, the inflow wastewater is anaerobically digested, and 25 to 30% by weight of organic matter contained in the inflow wastewater is removed.
In the third anaerobic digestion step, the inflow wastewater is anaerobically digested and 15 to 20% by weight of organic matter contained in the inflow wastewater is removed.
제1항의 방법을 수행하기 위한 장치로서,
축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 제1혐기성소화조로 공급하기 위한 혐기성소화조 원수 유입배관;
상기 공급된 폐수를 혐기성소화시키는 혐기성소화조로서 조의 내부에 교반기가 각각 설치되어 있는 제1혐기성소화조, 제2혐기성소화조 및 제3혐기성소화조;
상기 제3혐기성소화조로부터 공급된 혐기성소화된 폐수로부터 혐기성미생물을 분리 및 안정화시키는 혐기성미생물 분리 및 안정화조로서 조의 상부에 혐기성미생물이 통과할 수 없는 혐기성미생물 부착 플라스틱메디아가 설치되어 있는 혐기성미생물 분리 및 안정화조;
상기 혐기성미생물 분리 및 안정화 단계에서 분리된 혐기성미생물을 제1혐기성소화조로 반송시키는 혐기성미생물 내부반송배관;
상기 혐기성미생물 분리 및 안정화조로부터 유기물이 제거된 폐수를 암모니아 스트리핑 반응조로 공급하는 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관;
상기 암모니아 스트리핑 반응조 유입배관을 통하여 공급된 유기물이 제거된 폐수로부터 암모니아를 제거하는 암모니아 스트리핑 반응조; 및
상기 암모니아 스트리핑 반응조로부터 암모니아가 제거된 폐수를 제1혐기성소화조로 반송하는 암모니아 제거수 내부반송배관;을 포함하는 축분의 수열탄화 시 발생하는 고농도 폐수를 처리하는 장치.
An apparatus for performing the method of claim 1,
An anaerobic digestion tank raw water inlet pipe for supplying high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock manure to the first anaerobic digestion tank;
A first anaerobic digestion tank, a second anaerobic digestion tank, and a third anaerobic digestion tank each having an agitator installed therein as an anaerobic digestion tank for anaerobically digesting the supplied wastewater;
Anaerobic microorganism separation and stabilization tank for separating and stabilizing anaerobic microorganisms from the anaerobic digested wastewater supplied from the third anaerobic digestion tank. stabilization bath;
An anaerobic microorganism internal transport pipe for returning the anaerobic microorganisms separated in the anaerobic microorganism separation and stabilization step to the first anaerobic digestion tank;
an ammonia stripping reactor inlet pipe for supplying wastewater from which organic matters are removed from the anaerobic microorganism separation and stabilization tank to the ammonia stripping reactor;
an ammonia stripping reactor for removing ammonia from organic material-removed wastewater supplied through the ammonia stripping reactor inlet pipe; and
An apparatus for treating high-concentration wastewater generated during hydrothermal carbonization of livestock meal comprising: an ammonia-removed water internal conveying pipe for returning the ammonia-removed wastewater from the ammonia stripping reactor to the first anaerobic digestion tank.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101584621B1 (en) 2014-03-12 2016-01-12 김장섭 Mixing dry apparatus and mathod of manufacturing fuel using sewage sludge
KR102037447B1 (en) 2019-07-24 2019-10-31 (주)스데코 manufacturing system of refuse derived fuel using sewage sludge
JP2020180459A (en) 2019-04-24 2020-11-05 株式会社竹中工務店 Ground unevenness suppression structure
JP2020180458A (en) 2019-04-24 2020-11-05 株式会社竹中工務店 Ground liquefaction suppression structure
JP2020180457A (en) 2019-04-24 2020-11-05 株式会社竹中工務店 Ground liquefaction suppression structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101584621B1 (en) 2014-03-12 2016-01-12 김장섭 Mixing dry apparatus and mathod of manufacturing fuel using sewage sludge
JP2020180459A (en) 2019-04-24 2020-11-05 株式会社竹中工務店 Ground unevenness suppression structure
JP2020180458A (en) 2019-04-24 2020-11-05 株式会社竹中工務店 Ground liquefaction suppression structure
JP2020180457A (en) 2019-04-24 2020-11-05 株式会社竹中工務店 Ground liquefaction suppression structure
KR102037447B1 (en) 2019-07-24 2019-10-31 (주)스데코 manufacturing system of refuse derived fuel using sewage sludge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌 1: "Hydrothermal Polymerization Catalytic Process Effect of Various Organic Wastes on Reaction Time, Yield, and Temperature", Alexis F. Mackintosh, Taesung Shin, Hyunik Yang. Kangil Choe*, Processes 2020, 8(3), 303, 6 March 2020.

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