KR20230092009A - hydrothermal treatment system - Google Patents
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Abstract
수열처리 시스템(1)은, 유기물함유 폐기물을 수열반응시키는 수열처리 장치(10)와, 수열반응된 수열처리물을 가습하는 조정조(11)와, 가습된 수열처리물을 이송하는 제1 이송 장치(21)와, 이송된 수열처리물을 가압하여 수열처리액과 잔여물로 분리하는 가압 분리 장치(12)와, 분리된 수열처리액을 저류하여 가온하는 가용화조(13)와, 가온되고 그리고 가용화된 수열처리액을 조정조(11)에 반송하는 제2 이송 장치(22)와, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 이용하여 메탄가스와 소화액을 생성하는 메탄 발효 장치(14)와, 소화액을 탈수 슬러지와 탈수 분리액으로 분리하는 탈수기(15)와, 탈수 분리액을 소화 및 탈질소하여 재사용수를 생성하는 폐액 처리 장치(16)를 갖는다. 제2 이송 장치(22)는, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 소정 농도인 경우에, 메탄 발효 장치(14)에 수열처리액을 이송한다.The hydrothermal treatment system 1 includes a hydrothermal treatment device 10 for hydrothermal reaction of wastes containing organic matter, an adjustment tank 11 for humidifying the hydrothermally reacted hydrothermal treated product, and a first transfer device for transporting the humidified hydrothermal treated product. (21), a pressure separation device 12 for pressurizing the transferred hydrothermal treatment liquid and separating it into a hydrothermal treatment liquid and a residue, a solubilization tank 13 for storing and warming the separated hydrothermal treatment liquid, and warming, and A second transfer device 22 for conveying the solubilized hydrothermal treatment liquid to the conditioning tank 11, and a methane fermentation device 14 for generating methane gas and digestion liquid using the hydrothermal treatment liquid stored in the solubilization tank 13 , It has a dehydrator 15 that separates the digested liquid into dewatered sludge and separated dewatered liquid, and a waste liquid treatment device 16 that generates reused water by digesting and denitrifying the separated dehydrated liquid. The second transfer device 22 transfers the hydrothermal treatment liquid to the methane fermentation device 14 when the concentration of the organic matter contained in the hydrothermal treatment liquid stored in the solubilization tank 13 is a predetermined concentration.
Description
본 발명은 유기물 함유 폐기물로부터 메탄가스를 생성하는 수열처리 시스템(hydrothermal treatment system)에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrothermal treatment system for generating methane gas from organic matter-containing waste.
도시쓰레기 등의 가정으로부터 배출되는 부엌쓰레기(음식물 쓰레기), 종이나 초목 등의 목질계 폐기물, 가축분뇨, 슬러지와 같은 유기물함유 폐기물을 고온고압의 수증기로 수열반응시켜서 가용화(수열처리)하고, 수열처리된 유기물함유 폐기물(수열처리물)로부터 용액이나 슬러리 등의 액체(수열처리액)을 분리하고, 당해 액체를 이용하여 미생물이나 균에 의한 가스 생성, 예를 들어 메탄 발효를 행하는 시스템이 개발되어 있다(예를 들어 특허문헌 1, 2). 수열처리물로부터 췌액 처리액을 분리하기 위해, 이 시스템에서는 예를 들어 스크린이나, 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같은 스크류 프레스를 사용 가능하다.Kitchen waste (food waste) discharged from households such as urban waste, woody waste such as paper and vegetation, livestock manure, and organic matter-containing waste such as sludge are hydrothermally reacted with high-temperature and high-pressure steam to solubilize (hydrothermal treatment), A system has been developed in which a liquid (hydrothermal treatment liquid) such as a solution or slurry is separated from heat-treated organic matter-containing waste (hydrothermal treatment product), and gas generation by microorganisms or bacteria, for example, methane fermentation, is performed using the liquid. There is (for example,
일반적으로, 쓰레기 수집차로 회수되는 유기물 함유 폐기물이나 쓰레기 청소공장의 쓰레기 피트(pit)에 저류된 유기물함유 폐기물에는, 가스 발생에 기여하는 유기물 외에, 가스 발생에 기여하지 않거나 또는 기여하기 어려운 유기물(예를 들어 플라스틱)이나, 금속이나 유리 등의 무기물도 완전히는 제거되지 않고 잔류하고 있다. 또한, 지역, 계절, 일시에 의해서도, 회수되고 또는 저류된 유기물함유 폐기물에 포함되는 유기물과 무기물의 비율이나, 유기물이라도 부엌쓰레기와 종이의 비율이나, 가스 발생에 기여하는 유기물과 거의 기여하지 않는 유기물과의 비율 등(즉, 소정 량의 유기물함유 폐기물에 차지하는 복수의 내용물의 각각의 비율)이 다르다.In general, in organic matter-containing waste recovered by a garbage truck or organic matter-containing waste stored in a garbage pit of a garbage cleaning plant, in addition to organic matter that contributes to gas generation, organic matter that does not contribute to or is difficult to contribute to gas generation (e.g. For example, plastics), metals, and inorganic substances such as glass remain without being completely removed. In addition, depending on the region, season, and time, the ratio of organic matter and inorganic matter contained in the collected or stored organic matter-containing waste, the ratio of kitchen waste and paper even if organic matter is present, and the organic matter contributing to gas generation and the organic matter hardly contributing to gas generation The ratio of the waste and the like (i.e., the ratio of each of the plurality of contents to a predetermined amount of organic matter-containing waste) is different.
또한, 일반적으로, 유기물함유 폐기물에 차지하는 각 내용물의 비율이 어떤 것이라도, 수열처리 장치에서는 소정 량의 유기물함유 폐기물이, 미리 정해진 일정한 시간(소정시간)만 수열처리되어, 당해 소정시간이 종료하는 대로, 수열처리를 종료하고, 수열처리 장치로부터 수열처리물이 취출된다. 이 때문에, 유기물함유 폐기물에 차지하는 각 내용물의 비율에 의해, 취출되는 수열처리물의 성상이 다르다. 예를 들어, 수분이 적고 모래상 또는 분말상의 수열처리물이 얻어지는 경우도 있으면, 수분이 많고 슬러지상 또는 액상의 수열처리물이 얻어지는 경우도 있다.In general, regardless of the ratio of each content to the organic matter-containing waste, in the hydrothermal treatment device, a predetermined amount of organic matter-containing waste is subjected to hydrothermal treatment only for a predetermined period of time (predetermined time), and the predetermined time period ends. As such, the hydrothermal treatment ends, and the hydrothermal treatment product is taken out from the hydrothermal treatment device. For this reason, the property of the hydrothermally treated material taken out differs depending on the ratio of each content to the organic matter-containing waste. For example, in some cases, a sandy or powdery hydrothermally treated product having little moisture is obtained, and in other cases, a sludge or liquid hydrothermally treated product having a lot of moisture is obtained.
한편으로, 수열처리액을 이용하여 메탄 발효함으로써 메탄가스를 생성하는 경우, 수열처리물에 포함되는 미세한 유기물이, 수열처리액에 가능한 한 많이 함유되어 있는 것이 바람직하다. 이 때문에, 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이, 수열처리물로부터 수열처리액을 분리할 때에, 가압식의 스크류 프레스를 사용하는 것이 적합하다. 그러나 저수분량(예를 들어, 모래상)의 수열처리물을 스크류 프레스로 가압하는 것은 전력소비량을 증대시키고, 또한 고장을 유발할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.On the other hand, when methane gas is produced by methane fermentation using the hydrothermal treatment liquid, it is preferable that the hydrothermal treatment liquid contain as many fine organic matters as possible in the hydrothermal treatment liquid. For this reason, as described in
또한, 수열처리액을 이용하여 메탄가스를 생성하는 경우, 수열처리액에 함유되는 미세한 유기물의 농도는 가스 생성 효율을 높이기 위한 중요한 요소이다. 그러나 당해 유기물의 농도가, 수분이 많은 수열처리물과 수분이 적은 수열처리물과는 크게 다르기 때문에, 메탄 발효 장치에 있어서, 안정적으로 가스를 생성하는 것이 곤란했다.In addition, when methane gas is generated using the hydrothermal treatment liquid, the concentration of fine organic matter contained in the hydrothermal treatment liquid is an important factor for increasing gas generation efficiency. However, since the concentration of the organic matter differs greatly between a hydrothermal product having a high moisture content and a hydrothermally treated product having a low moisture content, it has been difficult to stably generate gas in a methane fermentation device.
따라서 본 발명에서는, 유기물함유 폐기물에 포함되는 내용물의 비율에 관계없이, 안정적으로 메탄가스를 생성할 수 있는 수열처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a hydrothermal treatment system capable of stably generating methane gas regardless of the ratio of contents contained in organic matter-containing waste.
본 발명의 수열처리 시스템은, 유기물함유 폐기물을 수열반응시키는 수열처리 장치와, 상기 수열반응된 수열처리물을 가습하는 조정조(adjustment tank)와, 상기 조정조에서 가습된 수열처리물을 이송하는 제1 이송 장치와, 상기 제1 이송 장치로 이송된 수열처리물을 가압하여 수열처리액과 잔여물로 분리하는 가압 분리 장치와, 상기 가압 분리 장치로 분리된 수열처리액을 저류하여 가온하는 가용화조(solubilization tank)와, 상기 가용화조로 가온되며 또한 가용화된 수열처리액을 상기 조정조에 반송하는 제2 이송 장치와, 상기 가용화조에 저류된 수열처리액을 이용하여 메탄가스와 소화액(消化液)을 생성하는 메탄 발효 장치와, 상기 소화액을 탈수 슬러지와 탈수 분리액으로 분리하는 탈수기와, 상기 탈수 분리액을 적어도 소화 및 탈질소하여 재사용수를 생성하는 폐액 처리 장치를 가지며, 상기 제2 이송 장치는, 상기 가용화조에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 미생물 또는 균에 의한 메탄가스의 생성에 적합한 유기물의 농도인 소정 농도 미만인 경우에, 상기 조정조에 상기 수열처리액을 반송하고, 상기 유기물의 농도가 상기 소정 농도 이상인 경우에, 상기 메탄 발효 장치에 상기 수열처리액을 이송한다.The hydrothermal treatment system of the present invention includes a hydrothermal treatment device for hydrothermally reacting organic matter-containing waste, an adjustment tank for humidifying the hydrothermally reacted hydrothermal treatment material, and a first conveying the humidified hydrothermal treatment material in the adjustment tank. A conveying device, a pressurized separation device for pressurizing the hydrothermal treatment material transferred to the first conveying device to separate the hydrothermal treatment liquid and a residue, and a solubilization tank for storing and warming the hydrothermal treatment liquid separated by the pressure separation device ( solubilization tank), a second transfer device for conveying the hydrothermal treatment liquid heated and solubilized in the solubilization tank to the conditioning tank, and generating methane gas and digestion liquid using the hydrothermal treatment liquid stored in the solubilization tank A methane fermentation device, a dehydrator that separates the digested liquid into dewatered sludge and a separated dewatered liquid, and a waste liquid treatment device that generates reusable water by at least digesting and denitrifying the dehydrated separated liquid. When the concentration of the organic matter contained in the hydrothermal treatment liquid stored in the solubilization tank is less than a predetermined concentration, which is the concentration of the organic matter suitable for the generation of methane gas by microorganisms or bacteria, the hydrothermal treatment liquid is returned to the adjustment tank, and the concentration of the organic matter When is greater than or equal to the predetermined concentration, the hydrothermal treatment liquid is transferred to the methane fermentation device.
본 발명에 따르면, 유기물함유 폐기물에 포함되는 각 내용물의 비율에 관계없이, 안정적으로 메탄가스를 생성할 수 있다.According to the present invention, methane gas can be stably generated regardless of the ratio of each content included in the waste containing organic matter.
도 1은 실시형태에 관한 수열처리 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시형태에 관한 수열처리 시스템의 제2 설비의 일례를 나타내는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a hydrothermal treatment system according to an embodiment.
2 is a schematic diagram showing an example of a second facility of the hydrothermal treatment system according to the embodiment.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 수열처리 시스템에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 구성 등은 어디까지나 예시에 불과하며, 명시하지 않는 여러 변형이나 기술의 적용을 배제할 의도는 없다. 이하에 나타내는 구성 등은, 본 발명에 있어서의 필수의 구성 요건 및 그의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형해서 실시할 수 있다.Hereinafter, the hydrothermal treatment system of the present invention will be described with reference to the drawings. The configurations and the like shown below are merely examples, and there is no intention to exclude the application of various modifications or techniques that are not specified. The configurations and the like shown below can be variously modified and implemented without departing from the essential configuration requirements and the meaning of the present invention.
도 1은 본 실시형태의 수열처리 시스템(1)을 나타내는 모식도이다. 수열처리 시스템(1)은, 유기물 함유 폐기물을 고온고압의 수증기로 수열반응시켜서 가용화(이하 「수열처리」라고 한다)하고, 수열처리된 유기물함유 폐기물(이하 「수열처리물」이라고 한다)로부터 분리되는 용액, 혼합액, 또는 슬러리 등의 액체(이하 「수열처리액」이라고 한다)를 이용하여, 미생물이나 균에 의한 가스 생성을 행하는 시스템이다.1 is a schematic diagram showing a
수열처리 시스템(1)은, 수열처리 장치(10)와, 조정조(11)와, 제1 이송 장치(21)와, 가압 분리 장치(12)와, 가용화조(13)와, 제2 이송 장치(22)와, 메탄 발효 장치(14)와, 탈수기(15)와, 폐액 처리 장치(16)를, 적어도 포함하여 구성된다.The
그러면, 도 1에 나타내는 수열처리 시스템(1)의 모든 구성에 대해, 이하에 상술한다.Then, all configurations of the
수열처리 장치(10)는 유기물함유 폐기물을 수열처리하는 장치이다. 수열처리 장치(10)에 투입되는 유기물함유 폐기물로서는, 가정으로부터 배출되는 부엌쓰레기(음식물 쓰레기), 목질계 폐기물, 가축분뇨, 슬러지 등을 들 수 있다. 쓰레기 수집차로 회수된 유기물함유 폐기물이나 쓰레기 청소공장의 쓰레기 피트에 저류된 유기물함유 폐기물을 그대로 수열처리 장치(10)에 투입할 수도 있고, 이들 유기물함유 폐기물로부터 무기물을 제거한 후, 수열처리 장치(10)에 투입할 수도 있다. 이들 유기물함유 폐기물 중으로부터, 가스 생성에 적합한 유기물을 함유하는 부엌쓰레기류, 종이류, 초목류를 선택적으로 취출하고, 취출한 부엌쓰레기류, 종이류 또는 초목류를 수열처리 장치(10)에 투입할 수도 있다.The
수열처리 장치(10)는 최근 고령자 시설 등에서 처분의 문제가 발생하고 있는 종이 기저귀도 수열처리할 수 있다.The
이후에 분명하게 되겠지만, 수열처리 시스템(1)에 있어서는, 수열처리 장치(10)가 1회의 수열처리로 취급하는 소정량의 유기물함유 폐기물에 차지하는 각각의 내용물의 비율이, 복수회 실시되는 각각의 수열처리로 취급하는 각각의 유기물함유 폐기물마다 크게 달라도, 후술의 메탄 발효 장치(14)로 안정적으로 메탄가스(바이오가스)를 생성할 수 있다.As will become clear later, in the
수열처리 장치(10)로 소정시간의 수열처리가 행해지고, 수열처리 장치(10)로부터 배출된 수열처리물은 조정조(11)에 저류된다.Hydrothermal treatment is performed for a predetermined time in the
조정조(11)는 수열처리 장치(10)로부터 배출된 수열처리물을 가습하여, 수열처리물의 성상을 조정하는 장치이다. 또한, 여기서는 수열처리물을 「가습」 한다는 것은, 수열처리물을 물이나 액체로 적실 수 있는 의미 외에, 수열처리물을 물이나 액체에 담그는 의미도 포함한다.The
조정조(11)에는, 후술하는 가용화조(13)에 저류된 수열처리액이 주액 되기 때문에, 조정조(11)에 저류된 수열처리물이 가습된다. 조정조(11)에는, 당해 수열처리액과 함께, 적당히 수돗물(도시 생략)이나 후술하는 재사용수를 주수할 수도 있다.Since the hydrothermal treatment liquid stored in the
또한, 조정조(11)에 교반 장치를 설치하고, 조정조(11)에 저류된 수열처리물과, 주액 또는 주수되는 이들 액 또는 물을 교반하여 혼합할 수도 있다.Moreover, a stirrer may be installed in the
교반 장치를 설치한 경우는, 조정조(11)는 단시간에 수열처리물의 성상을 조정할 수 있다. 예를 들어, 조정조(11)에 저류된 수열처리물이 모래상이었던 경우, 상기 주액 또는 상기 주수를 행하면서 교반 장치를 동작시킴으로써, 당해 수열처리물을 단시간에 슬러리상으로 변화시킬 수 있다.When a stirring device is provided, the
교반 장치는 공기 교반이나 기계 교반 등, 조정조(11)에 저류된 수열처리물과, 주액 또는 주수되는 이들 액 또는 물을 교반하여 혼합하는 장치라면 어떠한 장치라도 무방하다.The stirring device may be any device such as air agitation or mechanical agitation, as long as it stirs and mixes the water heat-treated material stored in the
또한, 수열처리 장치(10) 및 조정조(11)는, 유기물함유 폐기물을 수열처리하고, 그리고 수열처리하여 얻어진 수열처리물을 가습하여 저류하는 설비이며, 수열처리 시스템(1)에 있어서의 제1 단계의 처리를 행하는 제1 설비(2)의 구성요소이다.In addition, the
또한, 후술하지만, 제1 설비(2)로 저류된 수열처리물을 가압하여 수열처리액을 분리(이하 「가압 분리」라고 한다)하고, 당해 가압 분리에 의해 얻어진 수열처리액을 가용화하는 설비는, 수열처리 시스템(1)에 있어서의 제2 단계의 처리를 행하는 제2 설비(3)이다. 또한, 제2 설비(3)로 가용화된 수열처리액을 이용하여 가스 생성하는 설비는, 수열처리 시스템(1)에 있어서의 제3 단계의 처리를 행하는 제3 설비(4)이다.In addition, as will be described later, the facility for pressurizing the hydrothermal treatment product stored in the
제1 이송 장치(21)는, 제1 설비(2)의 조정조(11)에서 가습된 수열처리물을 제2 설비(3)로 이송하는 장치이다. 제1 설비(2)와 제2 설비(3)가 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 예를 들어 제1 설비(2)와 제2 설비(3)와의 거리가 약 500 m 미만인 동일 또는 인접한 부지에 설치되어 있는 경우, 제1 이송 장치(21)는, 제1 설비(2)의 조정조(11)와 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)에 접속하고, 그리고 조정조(11)로 성상이 조정된 수열처리물을 가압 분리 장치(12)로 압송하는 파쇄 펌프를 구비한 파이프라인이 바람직하다. 파이프라인은 일반적으로 하나의 경로를 형성하도록 복수의 배관이 접속되어서 구성된다.The
이 경우는, 파이프라인을 통해 제1 설비(2)의 조정조(11)에 저류된 수열처리물을, 파쇄 펌프에 의해 파쇄하면서 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)로 이송한다. 수열처리물의 이송 시에, 파쇄 펌프로 수열처리물을 미세하게 할 수 있기 때문에, 후술하는 가압 분리 장치(12)(예를 들어, 스크류 프레스)의 부하를 저감할 수 있다.In this case, the hydrothermal treated material stored in the
또한, 이하, 제1 설비(2), 제2 설비(3), 및 제3 설비(4) 중 2개의 설비가 「근접」하여 설치된다고 하는 경우에는, 당해 2개의 설비끼리의 거리가 약 500 m 미만의 동일 또는 다른 부지에 설치되는 것을 의미한다.In addition, hereinafter, when two facilities among the
한편, 제1 설비(2)와 제2 설비(3)가 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 제1 이송 장치(21)는 저류 탱크 등을 구비한 자동차(예를 들어, 진공 카 등)가 바람직하다. 예를 들어, 제1 설비(2)와 제2 설비(3)가 서로 약 500 m 이상 떨어져서 설치되어 있으면, 동일한 부지라도 다른 부지라도, 이들은 「먼 곳」에 설치되어 있다고 할 수 있다. 이 경우는, 제1 설비(2)의 조정조(11)에 저류된 수열처리물을 자동차에 적재하여, 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)까지 운반하고, 운반한 수열처리물을 가압 분리 장치(12)로 투입한다.On the other hand, when the
여기서, 자동차는 사람이 운전하는 자동차라도 무방하고, 사람은 아니고 인공지능(Artificial Intelligence, 소위 AI) 등의 컴퓨터가 운전을 제어하는 자동 운전의 자동차라도 무방하다.Here, the car may be a car driven by a human, and may be an automatically driving car in which a computer such as artificial intelligence (AI), not a human, controls driving.
또한, 수열처리 시스템(1)에 중앙제어실을 설치하고, 감시 카메라를 이용하여 사람이 원격감시하면서, 자동차의 운전을 제어할 수도 있다. 이 경우, 수열처리 시스템(1)에 포함되는 설비, 장치, 및 시설에 감시 카메라를 설치하면, 중앙제어실에서 이들의 원격감시를 할 수 있어, 수열처리 시스템(1)의 운전 안전성을 향상할 수 있다.In addition, a central control room may be installed in the
또한, 수열처리 시스템(1)은, 중앙제어실에서, 수열처리 시스템(1)에 포함되는 설비, 장치, 및 시설의 각각의 운전을 제어하도록 구성할 수도 있고, AI를 이용함으로써 수열처리 시스템(1)의 운전을 전 자동화하는 것도 가능하다.In addition, the
또한, 이하, 제1 설비(2), 제2 설비(3), 및 제3 설비(4) 중 2개의 설비가 「먼 곳」에 설치된다고 하는 경우에는, 당해 2개의 설비끼리의 거리가 약 500 m 이상의 동일 또는 다른 부지에 설치되는 것을 의미한다.In addition, in the following, when two facilities of the
또한, 이하, 「자동차」라고 하는 경우에는, 당해 자동차는 사람이 운전하는 자동차라도, 당해 자동운전의 자동차일 수도 있다. 당해 자동차는 사람이 원격감시하여 운전을 제어하는 자동차일 수도 있다.In addition, in the case of "car" hereinafter, the vehicle may be a vehicle driven by a person or an autonomous vehicle. The vehicle may be a vehicle that is remotely monitored and controlled by a person.
제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)는, 제1 설비(2)의 조정조(11)로부터 제1 이송 장치(21)로 이송된 수열처리물을 가압하여, 수열처리액과 잔여물(수열처리물로부터 수열처리액이 분리되어 남은 물건)로 분리하는 장치이다. 또한, 수열처리액은 발효 적합물, 잔여물은 발효 부적합물이라고도 불린다.The
가압 분리 장치(12)는, 예를 들어 도 2에 나타내는 바와 같이, 전단에 회전식 드럼 스크린(12A)을 배치하고, 후단에 스크류 프레스(12B)를 배치한 구성으로 할 수 있다. 회전식 드럼 스크린(12A)은, 예를 들어 미쯔비시 중공(三菱重工) 환경·화학 엔지니어링 가부시키가이샤의 특허 제6384015호의 등록 공보에 기재된 펀칭 메탈 드럼 스크린 장치일 수도 있다. 또한, 스크류 프레스(12B)는, 예를 들어 미쯔비시 중공 환경·화학 엔지니어링 가부시키가이샤의 특허 제6734496호의 등록 공보의 도 13에 기재된 탈수 시스템일 수도 있다.As shown in FIG. 2, for example, the
가압 분리 장치(12)는, 수열처리물의 수분 함유율이나 점성 등에 의해, 수열처리액의 회수율이나 발효 부적합물의 제거율에 영향이 있기 때문에, 메시 크기나 개구율, 스크류 피치(스크류와 배출구와의 거리) 등이 신중하게 설정된다. 상기 특허 제6734496호의 등록 공보의 도 13에 기재된 탈수 시스템은, 수열처리물의 성상의 변화에 대응하여 메시 크기를 변경하기 때문에, 가압 분리 장치(12)에 적합하다. 가압 분리 장치(12)는 수열처리물의 성상의 변화에 대응하여, 예를 들어 배출구의 크기를 증감시켜서, 장치 내의 압력을 변경할 수도 있다.In the
또한, 가압 분리 장치(12)는 도 2와 달리, 스크류 프레스만의 단체로 구성할 수도 있다.In addition, unlike FIG. 2, the
도 2의 가압 분리 장치(12)에서는, 제1 설비(2)의 조정조(11)로부터 제1 이송 장치(21)로 이송된 수열처리물은, 먼저 회전식 드럼 스크린(12A)에 투입된다. 그리고 회전식 드럼 스크린(12A)으로, 수열처리물로부터 일부의 수열처리액이 분리된다. 그 후, 회전식 드럼 스크린(12A)으로부터 배출된 수열처리물은 스크류 프레스(12B)에 투입된다.In the
따라서 전단에 회전식 드럼 스크린(12A)을 배치하지 않은 경우(가압 분리 장치(12)가 스크류 프레스만의 단체인 경우)에 비해, 후단의 스크류 프레스(12B)는, 제1 이송 장치(21)로 이송된 수열처리물의 총량보다도 감량된 수열처리물을 가압하여 수열처리액과 잔여물로 분리한다. 이 때문에, 도 2의 가압 분리 장치(12)는 스크류 프레스(12B)의 동력 저감(전력 절감)이 가능하다.Therefore, compared to the case where the
또한, 회전식 드럼 스크린(12A)으로 분리된 일부의 수열처리액과, 스크류 프레스(12B)로 분리된 수열처리액은, 모두 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 저류된다.In addition, a part of the hydrothermal treatment liquid separated by the
제2 설비(3)의 가용화조(13)는 가압 분리 장치(12)로 분리된 수열처리액을 저류하여 가온하고, 수열처리액을 가용화하는 장치이다. 가온의 온도는, 예를 들어 약 40℃∼60℃로 할 수 있다.The
가용화조(13)로 수열처리액을 가용화함으로써, 수열처리액에 부유하고 있는 불용성의 고형물(Suspended Solids, 이하 「SS」라고 한다)이, 수열처리액에 용해되어 있는 고형물(Dissolved Solids, 이하 「DS」라고 한다)로 변화된다. 이 때문에, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 고형물 전체량(Total Solids, 이하 「TS」라고 한다. TS=SS+DS)에 차지하는 SS가 감소한다. 따라서 가용화조(13)는 저류하고 있는 수열처리액의 SS를 감량하고, DS를 증량하여, 산 발효를 촉진하는 장치라고도 말할 수 있다.By solubilizing the hydrothermal treatment liquid in the
일반적으로, TS에 있어서의 유기물의 DS의 양이 많은 쪽이, 미생물이나 균에 의한 가스 생성에 바람직하다. 가용화조(13)에 저류된 수열처리액의 TS, SS, 또는 DS는, 전용의 측정 장치(도시 생략)로 계측할 수 있다.In general, a larger amount of organic DS in TS is preferable for gas generation by microorganisms or bacteria. TS, SS, or DS of the hydrothermal treatment liquid stored in the
또한, 가용화조(13)에는, 조정조(11)와 마찬가지로, 교반 장치를 설치하여, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 교반하고, 수열처리액의 가용화를 촉진할 수도 있다.In addition, in the
제2 이송 장치(22)는, 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 소정 농도(예를 들어, TS가 약 10%, DS가 약 6%) 미만인 경우에, 당해 수열처리액을 가용화조(13)로부터 제1 설비(2)의 조정조(11)로 반송하고, 당해 소정 농도에 도달한 경우(실질적으로 당해 소정 농도 이상인 경우를 포함한다. 또한, 당해 소정 농도는, 예를 들어 TS가 약 10%∼12%, DS가 약 6%∼8% 등, 범위가 있는 농도일 수도 있다)에, 당해 수열처리액을 가용화조(13)로부터 제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)에 이송하는 장치이다.The
제2 이송 장치(22)는, 전술의 측정 장치의 측정 결과에 기초하여, 조정조(11)와 메탄 발효 장치(14)의 어느 한쪽을 이송처로서 자동적으로 선택하고, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 당해 선택한 이송처로 이송하는 구성으로 할 수도 있다.The
또한, 당해 소정 농도는 후술하는 메탄 발효 장치(14)로 메탄 발효에 적합한 유기물의 농도, 즉 미생물 또는 균에 의한 메탄가스의 생성에 적합한 유기물의 농도로 설정된다. 당해 소정 농도에 있어서는, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액의 pH값(페하값)은 7 미만의 산성으로 되어 있어, pH값이 5 이하인 것이 바람직하다.In addition, the predetermined concentration is set to a concentration of organic matter suitable for methane fermentation in the
제2 이송 장치(22)는, 제1 이송 장치(21)와 마찬가지로, 제1 설비(2)와 제2 설비(3)가 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 제1 설비(2)의 조정조(11)와 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 접속하고, 그리고 가용화조(13)의 수열처리액을 조정조(11)로 압송하는 펌프를 구비한 파이프라인이 바람직하다.Like the
한편, 제1 설비(2)와 제2 설비(3)가 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 제2 이송 장치(22)는 저류 탱크 등을 구비한 자동차(예를 들어, 진공 카 등)가 바람직하다. 이 경우는, 자동차에 의해 가용화조(13)로부터 조정조(11)로 수열처리액을 운반한다.On the other hand, when the
어느 쪽의 경우라도, 제2 이송 장치(22)에 의해, 수열처리액은 제1 설비(2)와 제2 설비(3) 사이를 순환하는 것으로 된다.In either case, the hydrothermal treatment liquid is circulated between the
또한, 제2 이송 장치(22)는, 제2 설비(3)와 제3 설비(4)가 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 제2 설비(3)의 가용화조(13)와 제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)에 접속하고, 그리고 가용화조(13)의 수열처리액을 메탄 발효 장치(14)의 투입구로 압송하는 펌프를 구비한 파이프라인이 바람직하다.In addition, the
또한, 제1 설비(2)와 제2 설비(3)와 제3 설비(4)가 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 제2 이송 장치(22)는, 예를 들어 제2 설비(3)의 가용화조(13)와 제1 설비(2)의 조정조(11)를 접속하는 파이프라인의 도중에 절환 장치를 구비하고, 당해 파이프라인으로부터 분기된 별도의 파이프라인을, 당해 절환 장치와 제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)의 투입구에 접속하는 구성으로 할 수도 있다.In addition, when the
상술한 바와 같이, 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도에 따라, 제2 설비(3)의 가용화조(13)와 제1 설비(2)의 조정조(11)를 접속하는 파이프라인과, 상기 별도의 파이프라인과의 어느 한쪽에서, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 이송하도록, 제2 이송 장치(22)는 절환 장치로 택일적으로 선택할 수 있다.As described above, the
한편, 제2 설비(3)와 제3 설비(4)가 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 제2 이송 장치(22)는 저류 탱크 등을 구비한 자동차(예를 들어, 진공 카 등)가 바람직하다. 이 경우는, 자동차에 의해 가용화조(13)로부터 메탄 발효 장치(14)로 수열처리액을 운반하고, 메탄 발효 장치(14)의 투입구로 당해 수열처리액이 투입된다.On the other hand, when the
또한, 제1 설비(2)와 제2 설비(3)가 서로 근접하여 설치되고, 그리고 제2 설비(3)와 제3 설비(4)가 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 제2 이송 장치(22)로서는, 제1 설비(2)와 제2 설비(3) 사이의 수열처리액의 이송은 파이프라인, 또한 제2 설비(3)와 제3 설비(4) 사이의 수열처리액의 이송은 자동차일 수도 있다. 즉, 제2 이송 장치(22)는 파이프라인과 자동차의 2종류의 이송 장치를 겸비할 수도 있다.In addition, when the
마찬가지로, 제1 설비(2)와 제2 설비(3)가 서로 먼 곳에 설치되고, 그리고 제2 설비(3)와 제3 설비(4)가 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 제2 이송 장치(22)로서는, 제1 설비(2)와 제2 설비(3) 사이의 수열처리액의 이송은 자동차, 또한 제2 설비(3)와 제3 설비(4) 사이의 수열처리액의 이송은 파이프라인일 수도 있다.Similarly, when the
제2 이송 장치(22)는, 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 상술한 소정 농도로 될 때까지, 당해 수열처리액을 제1 설비(2)의 조정조(11)에 반송한다.The
따라서 제1 설비(2)의 조정조(11)에 저류된 수열처리물을 가습할 수 있기 때문에, 제1 이송 장치(21)에 의한 수열처리물의 이송을 용이하게 하고, 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)의 동력을 저감할 수 있다.Therefore, since the hydrothermal treated material stored in the
또한, 제2 설비(3)의 가용화조(13)로부터 제1 설비(2)의 조정조(11)로 반송되는 수열처리액은, 가용화조(13)로 가온되어 있기 때문에, 당해 가온된 온도 그대로 또는 자연방열 등으로 조금 냉각되었다고 해도 상온보다 높은 온도를 유지한 채 조정조(11)로 주액하는 것이 가능하다.In addition, since the hydrothermal treatment liquid conveyed from the
이 경우, 당해 반송되는 수열처리액은, 조정조(11)에 저류된 수열처리물의 적어도 일부의 가용화를 촉진하는 등으로 하여 당해 수열처리물의 성상의 조정에 기여할 수 있다.In this case, the transported hydrothermal treatment liquid can contribute to the adjustment of properties of the hydrothermal treatment product stored in the
게다가 수열처리 시스템(1)에서는, 시간적으로 순차, 복수회의 수열처리가 행해지지만, 제1 설비(2)의 수열처리 장치(10)가 수열처리하는 유기물함유 폐기물에 차지하는 각각의 내용물의 비율이 수열처리 시마다 크게 다르고, 각 수열처리로 얻어지는 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도에 큰 편차가 있어도, 상기 반송에 의해 제1 설비(2)와 제2 설비(3) 사이를 수열처리액이 순환함으로써, 가용화조(13)에 저류되는 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도를 평균화할 수 있다.Furthermore, in the
그리고 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 소정 농도로 된 경우, 당해 소정 농도의 수열처리액이 제2 이송 장치(22)에 의해 메탄 발효 장치(14)에 이송된다. 이 때문에, 메탄 발효 장치(14)에 투입되는 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도는 실질적으로 항상 일정해서 편차가 적고, 그리고 당해 수열처리액은 메탄가스의 발생에 기여하는 유기물을 많이 함유하고 있다. 따라서 메탄 발효 장치(14)는 안정적으로 메탄가스를 생성할 수 있다.Then, when the concentration of the organic matter contained in the hydrothermal treatment liquid stored in the
유기물을 원료로 하여 미생물이나 균에 의해 메탄가스를 생성하는 메탄 발효 장치에서는, 일반적으로 그 장치 내부에서, 먼저 유기물의 가용화와 산 발효에 2개의 공정을 행할 필요가 있다.In a methane fermentation device that uses organic matter as a raw material and produces methane gas by microorganisms or bacteria, it is generally necessary to first perform two steps of solubilization of organic matter and acid fermentation inside the apparatus.
그러나 수열처리 시스템(1)에서는, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 당해 소정 농도로 된 경우, 가용화조(13)에 있어서 이미 상기 2개의 공정이 실행되고 그리고 완료되어 있다. 따라서 메탄 발효 장치(14)는 가용화의 공정과 산 발효의 공정을 생략할 수 있기 때문에, 고속으로 메탄가스를 생성할 수 있다.However, in the
제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)는, 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 이용하여 메탄가스와 소화액을 생성하는 장치이다. 메탄 발효 장치(14)는, 당해 수열처리액을 가온(약 37℃ 또는 약 55℃)하고, 메탄 발효에 의해 메탄가스를 생성한다. 메탄가스의 생성 후에 남는 액체 비료(발효 찌꺼기, 소화 슬러지라고도 불린다)가 소화액이다.The
제2 설비(3)의 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에, 예를 들어 종이류의 섬유분이 많이 포함되는 경우, 당해 섬유분은 메탄 발효 장치(14)로 완전히는 분해되지 않고 일부 잔류하고, 소화액에 함유되어서 배출된다. 따라서 소화액에 섬유분이 충분히 포함되어 있는 경우는, 후술의 탈수기(15)의 탈수 효율을 향상할 목적으로, 후술하는 해섬액(解液) 공급 장치(17)나 후술의 분뇨 수납조(18)를 설치할 필요는 없다.When the hydrothermal treatment liquid stored in the
탈수기(15)는, 메탄 발효 장치(14)로부터 배출되는 소화액을, 탈수 슬러지와 탈수 분리액으로 분리하는 장치(예를 들어, 스크류 프레스)이다. 분리된 탈수 슬러지는 후술하는 폐기물 소각 시설(20)로 이송되어, 폐기물 소각 시설(20)에 있어서 소각 처분할 수 있다. 한편, 분리된 탈수 분리액은 폐액 처리 장치(16)로 이송된다.The
폐액 처리 장치(16)는 탈수기(15)로 분리된 탈수 분리액에 대하여 적어도 소화 및 탈질소의 처리, 즉 생물 처리를 하여 탈수 분리액을 정화하여, 재사용수를 생성하는 장치이다. 폐액 처리 장치(16)로서는, 예를 들어 소화 및 탈질소의 처리를 행하는 생물 처리 장치나 분뇨 처리 시설을 들 수 있다.The waste
폐액 처리 장치(16)로 생성된 재사용수는, 공급로(25)(예를 들어, 파이프라인)를 통해서 제1 설비(2)의 조정조(11)에 공급할 수 있다.Reusable water generated by the waste
수열처리 시스템(1)의 운전 개시 직후는, 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 수열처리액이 저류되어 있지 않기 때문에, 수열처리 시스템(1)은 당해 수열처리액을 조정조(11)에 반송할 수 없고, 당해 수열처리액으로 조정조(11)에 저류된 수열처리물을 가습할 수 없다. 따라서 이 경우에, 수열처리 시스템(1)은 재사용수를 폐액 처리 장치(16)로부터 조정조(11)에 공급함으로써, 조정조(11)에 저류된 수열처리물을 가습할 수 있고, 수열처리 시스템(1)의 운전 개시 직후부터 제1 이송 장치(21)에 의한 수열처리물의 이송이나 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)의 운전을 원활하게 행할 수 있다.Since the hydrothermal treatment liquid is not stored in the
상술한 반송을 할 수 없는 경우에, 수열처리 시스템(1)은 수돗물을 조정조(11)에 주수하여 수열처리물을 가습할 수도 있다. 그러나 수열처리 시스템(1)의 코스트 퍼포먼스(cost performance)를 양호하게 하기 위해, 수돗물이 아니라 재사용수를 사용하는 것이 바람직하다.In the case where the above-described conveyance cannot be performed, the
이상, 수열처리 시스템(1)이 적어도 구비하는 구성에 대해 설명했다. 그러나 수열처리 시스템(1)은 도 1에 나타내는 바와 같이 추가로 이하의 장치나 시설을 구비할 수도 있다.In the above, the configuration provided at least in the
해섬액 공급 장치(17)는 종이류(예를 들어, 헌 신문 등의 고지)를 해섬하고, 액상으로 한 해섬액을 메탄 발효 장치(14)로부터 배출된 소화액에 공급하는 장치이다.The fibrillation
해섬액 공급 장치(17)가 해섬액을 소화액에 혼입하기 때문에, 탈수기(15)에서는, 소화액과 해섬액의 혼합액이 탈수된다. 해섬액에는 섬유분이 많이 포함되어 있기 때문에, 당해 혼합액에 포함되는 섬유분이 탈수 보조제의 대용으로서 기능하여, 상기 혼합액의 수분을 흡수한다. 따라서 탈수기(15)에 있어서의 당해 혼합액의 탈수 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 당해 섬유분은 탈수 슬러지의 일부로서 탈수기(15)로부터 배출되기 때문에, 해섬액을 소화액에 혼입하지 않는 경우에 비해, 탈수 슬러지의 부피가 늘어난다.Since the fibrillar
게다가 해섬액에 포함되는 섬유분은 질소성분을 함유하고 있지 않고, 또한 상기 혼합액의 수분을 흡수할 때, 당해 혼합액에 포함되는 질소 성분도 흡수하기 때문에, 탈수기(15)로 분리되는 탈수 분리액 중의 질소 농도가 옅어진다. 따라서 폐액 처리 장치(16)에 있어서의 생물 처리의 부하를 저감할 수 있다. 해섬액 공급 장치(17)는, 예를 들어 미쯔비시 중공(三菱重工) 환경·화학 엔지니어링 가부시키가이샤의 특허 제5905364호의 등록 공보에 기재된 종이류 공급 장치, 해섬 장치, 해섬 고지 저류 탱크, 및 해섬 고지 공급 펌프로 구성될 수도 있다.In addition, since the fibers contained in the fibrillation solution do not contain nitrogen components and absorb the nitrogen components contained in the mixed solution when absorbing moisture in the mixed solution, nitrogen in the dewatering separated liquid separated by the
분뇨 수납조(18)는 분뇨를 저류하는 수조이다. 수열처리 시스템(1)에서는, 분뇨의 「C/N비」(액 중에 포함되는 질소량과 생물 처리에 있어서의 탈질소 시에 미생물이 영양원으로 하는 탄소량의 비율)가 약 3∼5이다는 특성, 및 분뇨에는 섬유분이 포함되어 있다는 특성을 이용할 수 있다.The
구체적으로는, 수열처리 시스템(1)에서는, 분뇨 수납조(18)에 저류되어 있는 분뇨를, 메탄 발효 장치(14), 또는 메탄 발효 장치(14)로부터 배출되는 소화액, 또는 폐액 처리 장치(16)에 공급한다. 또한, 이들 3개소 중 1개소뿐만 아니라, 2개소 또는 모두에 분뇨를 공급할 수도 있다.Specifically, in the
메탄 발효 장치(14)에 있어서 효율 좋게 메탄 발효하기 위해서는, 수열처리액에 포함되는 질소량이 약 1000 mg/L 이상, 그리고 약 3000 mg/L 이하일 필요가 있다. 그러나 가용화조(13)로부터 메탄 발효 장치(14)에 이송되는 수열처리액에 포함되는 질소량이 이에 만족하지 않는 경우가 있을 수 있다.For efficient methane fermentation in the
이 경우, 분뇨 수납조(18)의 분뇨를 메탄 발효 장치(14)에 공급하여 수열처리액과 혼합함으로써, 메탄 발효 장치(14)에 이송된 수열처리액에 포함되는 질소량의 부족을 분뇨로 보충할 수 있다. 즉, 메탄 발효 시의 질소량의 밸런스를 맞추기 위해 분뇨를 공급한다.In this case, by supplying the manure in the
또한, 메탄 발효 장치(14)에 분뇨가 공급됨으로써, 메탄 발효 장치(14)에 저류된 수열처리액에 포함되는 탄소량이 증가하지만, 메탄 발효 장치(14) 내에서, 탄소는 대부분이 메탄가스로 변화하기 때문에, 수열처리 시스템(1)에 악영향을 주는 경우는 없다.In addition, since the manure is supplied to the
또한, 분뇨 수납조(18)의 분뇨는, 메탄 발효 장치(14)에 직접적으로 공급되지 않고, 메탄 발효 장치(14)의 상류, 예를 들어 제1 설비(2)의 조정조(11)나 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 공급될 수도 있다. 이 경우, 분뇨는 메탄 발효 장치(14)에 간접적으로 공급된다.In addition, the manure in the
또한, 분뇨 수납조(18)의 분뇨를 메탄 발효 장치(14)로부터 배출된 소화액에 공급하여 혼합액으로 하는 경우, 상술한 해섬액에 포함되는 섬유분과 마찬가지로 분뇨에 포함되는 섬유분이 탈수 보조제의 대용으로서 기능하고, 탈수기(15)에 있어서의 당해 혼합액의 탈수 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, when the manure in the
해섬액 공급 장치(17)와 분뇨 수납조(18)의 양쪽을 구비하고 있는 수열처리 시스템(1)이라면, 소화액에 포함되는 섬유분이 적게 상기 탈수 효율의 향상을 위해 섬유분을 보충할 필요가 있는 경우, 해섬액이나 분뇨의 섬유분에 의해 그 부족 부분을 보충할 수 있다. 또한, 수열처리 시스템(1)은 해섬액 공급 장치(17)와 분뇨 수납조(18)의 어느 한쪽만을 구비하고 있어도 좋고, 양쪽을 구비하고 있을 수도 있다.In the case of the
그런데 일반적으로, 액체의 탈질소의 생물 처리를 행할 때, 당해 액체의 C/N비가 약 2∼3이라면 효율 좋게 처리를 행할 수 있다. 그 때문에, 폐액 처리 장치(16)로 탈수 분리액의 생물 처리를 행할 때, 탈수 분리액의 C/N비가 2 미만일 때는, 분뇨 수납조(18)의 분뇨를 탈수 분리액에 공급하여 혼합함으로써, C/N비의 값을 상승시키면 좋다.By the way, in general, when carrying out the biological treatment of denitrification of a liquid, if the C/N ratio of the said liquid is about 2-3, it can process efficiently. Therefore, when the biological treatment of the dewatering separation liquid is performed by the waste
탈수 분리액과 분뇨를 혼합하여 혼합액으로 할 때, 탈수 분리액에 분뇨가 추가됨으로써 탄소량도 질소량도 증가하지만, 상술한 바와 같이, 분뇨의 C/N비는 약 3∼5이기 때문에, 탄소량의 증분 쪽이 질소량의 증분보다도 크다. 따라서 탈수 분리액의 C/N비가 2 미만이라도, 분뇨와 혼합함으로써 당해 혼합액의 C/N비를 용이하게 약 2∼3으로 할 수 있다. 즉, 여기서는, 생물 처리가 행해지는 탈수 분리액의 C/N비의 밸런스를 맞추기 위해서 분뇨를 공급한다.When mixing the dewatering separation liquid and manure to form a mixed liquid, the amount of carbon and nitrogen increases as manure is added to the separation liquid, but as described above, since the C/N ratio of manure is about 3 to 5, the amount of carbon The increment of is greater than the increment of the nitrogen content. Therefore, even if the C/N ratio of the separated dewatering liquid is less than 2, the C/N ratio of the mixed liquid can be easily set to about 2 to 3 by mixing with manure. That is, here, manure is supplied in order to balance the C/N ratio of the dewatering separated liquid subjected to biological treatment.
제3 이송 장치(23)는 제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)로 생성된 메탄가스를, 후술하는 가스 이용 시설(19)로 이송하는 장치이다.The
메탄 발효 장치(14)와 가스 이용 시설(19)이 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 제3 이송 장치(23)는 메탄 발효 장치(14)와 가스 이용 시설(19)에 접속하고, 그리고 메탄 발효 장치(14)로 생성한 메탄가스를 가스 이용 시설(19)에 이송하는 파이프라인이 바람직하다.When the
한편, 메탄 발효 장치(14)와 가스 이용 시설(19)이 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 제3 이송 장치(23)는, 가스 봄베(gas bombe, 가스용기)를 적재하는 짐받이를 구비한 자동차(트럭)나 가스탱크를 탑재한 자동차가 바람직하다. 이 경우는, 메탄 발효 장치(14)로 생성된 메탄가스를 가스 봄베나 가스탱크에 충전하여 자동차에 적재 또는 탑재하여, 가스 이용 시설(19)로 이송할 수 있다.On the other hand, when the
가스 이용 시설(19)은, 제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)로 생성된 메탄가스를 이용하는 시설이다. 가스 이용 시설(19)은, 예를 들어 당해 메탄가스 또는 당해 메탄가스에 다른 가스를 혼합한 혼합 가스를 보일러로 연소하여 발생된 열에 의해 수증기를 생성하고, 이 수증기로 증기 터빈을 돌림으로써 발전하는 발전 플랜트이다. 최근, 화력 발전소에 있어서는, 연소 시의 이산화탄소 배출량을 저감하기 위해, 메탄을 주성분으로 하는 액화천연가스 LNG(Liquefied Natural Gas)를 연료로 하는 화력 발전소가 주류로 되어 있어, 가스 이용 시설(19)도 당해 화력 발전소에 준하는 발전 플랜트로 할 수 있다.The
가스 이용 시설(19)은 가스 터빈, 가스 엔진, 또는 연료전지 등을 구비한 발전 플랜트나, 당해 메탄가스를 개질하여 도시가스 등을 생성하는 시설 등일 수도 있다.The
가스 이용 시설(19)이 가스 엔진을 구비한 발전 플랜트인 경우, 일반적으로 가스 엔진에서 발생하는 배기가스의 열회수 장치를 구비하고 있다.When the
당해 열회수 장치는 당해 배기가스로부터 온수를 생성할 수 있다.The heat recovery device can generate hot water from the exhaust gas.
가스 이용 시설(19)이 증기 터빈으로 발전하는 발전 플랜트이며, 그리고 제1 설비(2)와 제2 설비(3)와 제3 설비(4)의 적어도 어느 하나와 가스 이용 시설(19)이 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(19)의 증기 터빈에서 발전에 이용된 후의 고온 수증기인 폐수증기를 당해 근접하여 있는 제1 설비(2), 제2 설비(3), 또는 제3 설비(4)에서 이용할 수 있다.The
예를 들어, 증기 터빈을 구비한 가스 이용 시설(19)이 제1 설비(2)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(19)과 제1 설비(2)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 폐수증기를 제1 설비(2)의 수열처리 장치(10)에 이송하여, 수열처리 장치(10)가 사용하는 고온고압의 수증기로서 또는 그의 일부로서 이용할 수 있다.For example, when a
또한, 증기 터빈을 구비한 가스 이용 시설(19)이 제2 설비(3)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(19)과 제2 설비(3)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 폐수증기를 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 이송하여, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액의 가온에 이용할 수 있다.In addition, when the
또한, 증기 터빈을 구비한 가스 이용 시설(19)이 제3 설비(4)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(19)과 제3 설비(4)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 폐수증기를 제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)에 이송하여, 메탄 발효 장치(14)에 저류된 수열처리액의 가온에 이용할 수 있다.In addition, when the
또한, 가스 엔진을 구비한 가스 이용 시설(19)이 제2 설비(3)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(19)과 제2 설비(3)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 상기 열회수 장치로 생성된 온수를 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 이송하여, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액의 가온에 이용할 수 있다.Further, when the
마찬가지로, 가스 엔진을 구비한 가스 이용 시설(19)이 제3 설비(4)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 또한 가스 이용 시설(19)과 제3 설비(4)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 당해 온수를 제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)에 이송하여, 메탄 발효 장치(14)에 저류된 수열처리액의 가온에 이용할 수 있다.Similarly, when a
상술한 바와 같이, 가용화조(13)의 가온의 온도는 약 40℃∼60℃, 또한 메탄 발효 장치(14)의 가온의 온도는 약 37℃ 또는 약 55℃이기 때문에, 가용화조(13)나 메탄 발효 장치(14)를 가온하기 위해서는, 폐수증기보다도 온수쪽이 취급하기 쉽다.As described above, since the heating temperature of the
이와 같이, 가스 이용 시설(19)이 증기 터빈을 구비하고 있는 경우, 증기 터빈으로부터 배출되는 폐수증기를 열원으로 하여 수열처리 시스템(1) 내에서 이용할 수 있고, 또한 가스 이용 시설(19)이 가스 엔진을 구비하고 있는 경우, 상기 열회수 장치로 생성되는 온수를 열원으로 하여 수열처리 시스템(1) 내에서 이용할 수 있기 때문에, 수열처리 시스템(1)의 비용 대 성능비를 더욱 향상시킬 수 있다.In this way, when the
제4 이송 장치(24)는 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)로 분리된 잔여물을, 후술하는 폐기물 소각 시설(20)로 이송하는 장치이다.The
제2 설비(3)와 폐기물 소각 시설(20)이 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 제4 이송 장치(24)는 가압 분리 장치(12)의 잔여물의 배출구와 폐기물 소각 시설(20)의 쓰레기 피트에 접속하고, 그리고 가압 분리 장치(12)로부터 배출된 잔여물을 쓰레기 피트로 이송하는 컨베이어가 바람직하다.When the
한편, 제2 설비(3)와 폐기물 소각 시설(20)이 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 제4 이송 장치(24)는 트럭이나 쓰레기 수집차 등의 자동차가 바람직하다. 이 경우는, 가압 분리 장치(12)로부터 배출된 잔여물을 트럭 짐받이나 쓰레기 수집차 내로 적재 또는 저류하여, 폐기물 소각 시설(20)로 이송할 수 있다.On the other hand, when the
폐기물 소각 시설(20)은 폐기물을 소각로에서 소각하는 시설이며, 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)로부터 배출된 잔여물 및 탈수기(15)로 분리된 탈수 슬러지도 소각할 수 있다. 폐기물 소각 시설(20)은 소각로에서 발생한 열에 의해, 보일러에서 고온고압의 수증기를 생성하고, 이 고온고압의 수증기로 증기 터빈을 돌림으로써 발전할 수 있다.The
제1 설비(2)와 제2 설비(3)와 제3 설비(4)의 적어도 어느 하나와 폐기물 소각 시설(20)이 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 폐기물 소각 시설(20)의 증기 터빈에서 발전에 이용된 후의 고온 수증기인 폐수증기를 당해 근접하여 있는 제1 설비(2)나 제2 설비(3)나 제3 설비(4)에서 이용할 수 있다.In the case where at least one of the
예를 들어, 폐기물 소각 시설(20)이 제1 설비(2)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 폐기물 소각 시설(20)과 제1 설비(2)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 폐수증기를 제1 설비(2)의 수열처리 장치(10)에 이송하고, 수열처리 장치(10)가 사용하는 고온고압의 수증기로서 또는 그 일부로서 이용할 수 있다.For example, when the
또한, 폐기물 소각 시설(20)이 제2 설비(3)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 폐기물 소각 시설(20)과 제2 설비(3)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 폐수증기를 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 이송하여, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액의 가온에 이용할 수 있다.In addition, when the
또한, 폐기물 소각 시설(20)이, 제3 설비(4)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 폐기물 소각 시설(20)과 제3 설비(4)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 폐수증기를 제3 설비(4)의 메탄 발효 장치(14)에 이송하여, 메탄 발효 장치(14)에 저류된 수열처리액의 가온에 이용할 수 있다.Moreover, when the
이와 같이, 폐기물 소각 시설(20)의 폐수증기를 열원으로 하여 수열처리 시스템(1) 내에서 효율적으로 이용할 수 있기 때문에, 수열처리 시스템(1)의 비용 대 성능비를 더욱 향상할 수 있다.In this way, since the waste steam of the
또한, 수열처리 시스템(1)은, (1)해섬액 공급 장치(17), (2)분뇨 수납조(18), (3)제3 이송 장치(23) 및 가스 이용 시설(19), (4) 제4 이송 장치(24) 및 폐기물 소각 시설(20)의 4개 중, 모두 구비하지 않는 시스템이라도 무방하고, 어느 하나, 2개 또는 3개만 구비하는 시스템이라도 무방하고, 4개 모두를 구비하는 시스템이라도 무방하다.In addition, the
1: 수열처리 시스템
2: 제1 설비
3: 제2 설비
4: 제3 설비
10: 수열처리 장치
11: 조정조
12: 가압 분리 장치
12A: 회전식 드럼 스크린
12B: 스크류 프레스
13: 가용화조
14: 메탄 발효 장치
15: 탈수기
16: 폐액 처리 장치(분뇨 처리 시설)
17: 해섬액 공급 장치
18: 분뇨 수납조
19: 가스 이용 시설
20: 폐기물 소각 시설
21: 제1 이송 장치
22: 제2 이송 장치
23: 제3 이송 장치
24 제4 이송 장치
25: 공급로1: hydrothermal treatment system
2:
3: Second Facility
4: Third Facility
10: hydrothermal treatment device
11: adjustment tank
12: pressure separation device
12A: rotary drum screen
12B: screw press
13: solubilization tank
14: methane fermentation device
15: dehydrator
16: waste liquid treatment device (sewage treatment facility)
17: fibrillar fluid supply device
18: manure storage tank
19: Gas Utilization Facility
20: waste incineration facility
21: first transfer device
22: second transfer device
23: third transfer device
24 fourth transport device
25: supply path
Claims (5)
상기 수열반응된 수열처리물을 가습하는 조정조와,
상기 조정조에서 가습된 수열처리물을 이송하는 제1 이송 장치와,
상기 제1 이송 장치로 이송된 수열처리물을 가압하여 수열처리액과 잔여물로 분리하는 가압 분리 장치와,
상기 가압 분리 장치로 분리된 수열처리액을 저류하여 가온하는 가용화조와,
상기 가용화조로 가온되고 그리고 가용화된 수열처리액을 상기 조정조에 반송하는 제2 이송 장치와,
상기 가용화조에 저류된 수열처리액을 이용하여 메탄가스와 소화액을 생성하는 메탄 발효 장치와,
상기 소화액을 탈수 슬러지와 탈수 분리액으로 분리하는 탈수기와,
상기 탈수 분리액을 적어도 소화 및 탈질소하여 재사용수를 생성하는 폐액 처리 장치를
가지며,
상기 제2 이송 장치는 상기 가용화조에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 미생물 또는 균에 의한 메탄가스의 생성에 적합한 유기물의 농도인 소정 농도 미만인 경우에, 상기 조정조에 상기 수열처리액을 반송하고, 상기 유기물의 농도가 상기 소정 농도 이상인 경우에, 상기 메탄 발효 장치에 상기 수열처리액을 이송하는 수열처리 시스템.A hydrothermal treatment device for hydrothermal reaction of organic matter-containing waste;
An adjustment tank for humidifying the hydrothermally reacted hydrothermally treated material;
a first conveying device for conveying the hydrothermal treated material humidified in the conditioning tank;
a pressurized separation device for pressurizing the hydrothermal treatment material transferred to the first transfer device to separate the hydrothermal treatment liquid and the residue;
A solubilization tank for storing and warming the hydrothermal treatment liquid separated by the pressure separation device;
A second transfer device for conveying the hydrothermal treatment liquid heated and solubilized in the solubilization tank to the conditioning tank;
A methane fermentation device for generating methane gas and digestion liquid using the hydrothermal treatment liquid stored in the solubilization tank;
A dehydrator for separating the digestion liquid into dehydration sludge and dehydration separation liquid;
A waste liquid treatment device for generating reuse water by at least digesting and denitrifying the dewatering separated liquid
have,
When the concentration of the organic matter contained in the hydrothermal treatment liquid stored in the solubilization tank is less than a predetermined concentration, which is the concentration of the organic matter suitable for the generation of methane gas by microorganisms or bacteria, the second transfer device transfers the hydrothermal treatment liquid to the conditioning tank and transporting the hydrothermal treatment liquid to the methane fermentation device when the concentration of the organic matter is equal to or greater than the predetermined concentration.
종이류를 해섬한 해섬액을 상기 소화액에 공급하는 해섬액 공급 장치를 추가로 가지는 수열처리 시스템.According to claim 1,
The hydrothermal treatment system further having a fibrillation solution supplying device for supplying fibrillation fluid obtained by fibrillation of paper to the digestive fluid.
분뇨를 저류하는 분뇨 수납조를 추가로 가지며,
상기 분뇨 수납조의 분뇨를 상기 메탄 발효 장치에 공급하여 상기 수열처리액과 혼합하고,
또는, 상기 분뇨 수납조의 분뇨를 상기 소화액에 혼합하고,
또는, 상기 분뇨 수납조의 분뇨를 상기 탈수 분리액에 혼합하는 수열처리 시스템.According to claim 1 or 2,
It further has a manure storage tank for storing manure,
The manure in the manure storage tank is supplied to the methane fermentation device and mixed with the hydrothermal treatment liquid;
Alternatively, the manure in the manure storage tank is mixed with the digestive fluid,
Alternatively, the hydrothermal treatment system for mixing the manure in the manure storage tank with the dewatering separation liquid.
상기 가압 분리 장치는,
전단에 회전식 드럼 스크린 및 후단에 스크류 프레스를 구비하고,
상기 회전식 드럼 스크린으로 분리되는 수열처리액과, 상기 스크류 프레스로 분리되는 수열처리액이, 상기 가용화조에 저류되는 수열처리 시스템.According to claim 3,
The pressure separation device,
Equipped with a rotary drum screen at the front end and a screw press at the rear end,
The hydrothermal treatment system in which the hydrothermal treatment liquid separated by the rotary drum screen and the hydrothermal treatment liquid separated by the screw press are stored in the solubilization tank.
상기 메탄 발효 장치로 생성된 메탄가스를 이송하는 제3 이송 장치 및 상기 제3 이송 장치로 이송된 메탄가스를 이용하는 가스 이용 시설과,
또는,
상기 가압 분리 장치로 분리된 잔여물을 이송하는 제4 이송 장치 및 상기 제4 이송 장치로 이송된 잔여물을 소각하는 폐기물 소각 시설을 추가로 가지며,
상기 수열처리 장치 및 상기 조정조와, 상기 가압 분리 장치 및 상기 가용화조가 근접하여 설치되어 있는 경우, 상기 제1 이송 장치는 파쇄 펌프를 구비한 파이프라인이고, 상기 제2 이송 장치는 펌프를 구비한 파이프라인이며,
상기 수열처리 장치 및 상기 조정조와, 상기 가압 분리 장치 및 상기 가용화조가 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 상기 제1 이송 장치 및 상기 제2 이송 장치는 모두 자동차이며,
상기 메탄 발효 장치와 상기 가스 이용 시설이 근접하여 설치되어 있는 경우, 상기 제3 이송 장치는 파이프라인이며,
상기 메탄 발효 장치와 상기 가스 이용 시설이 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 상기 제3 이송 장치는 자동차이며,
상기 폐기물 소각 시설과 상기 가압 분리 장치 및 상기 가용화조가 근접하여 설치되어 있는 경우, 상기 제4 이송 장치는 컨베이어이며,
상기 폐기물 소각 시설과 상기 가압 분리 장치 및 상기 가용화조가 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 상기 제4 이송 장치는 자동차이며,
상기 가스 이용 시설은 증기 터빈 또는 가스 엔진을 구비하고, 상기 증기 터빈에서 발전에 이용된 수증기를, 상기 수열처리 장치 및 상기 가용화조 및 상기 메탄 발효 장치의 적어도 어느 하나에 공급하고, 또는 상기 가스 엔진에서 발생한 배기가스로부터 생성한 온수를, 상기 가용화조 및 상기 메탄 발효 장치의 적어도 한쪽에 공급하고,
상기 폐기물 소각 시설은 증기 터빈을 구비하고, 상기 증기 터빈에서 발전에 이용된 수증기를, 상기 수열처리 장치 및 상기 가용화조 및 상기 메탄 발효 장치의 적어도 어느 하나에 공급하고,
상기 폐액 처리 장치는 분뇨 처리 시설이며 상기 재사용수는 상기 조정조에 공급되는 수열처리 시스템.According to claim 4,
A third transfer device for transferring methane gas generated by the methane fermentation device and a gas utilization facility using the methane gas transferred to the third transfer device;
or,
It further has a fourth transfer device for transporting the residue separated by the pressure separation device and a waste incineration facility for incinerating the residue transferred to the fourth transfer device,
When the hydrothermal treatment device and the conditioning tank, the pressure separation device and the solubilization tank are installed close to each other, the first transfer device is a pipeline with a crushing pump, and the second transfer device is a pipe with a pump is a line,
When the hydrothermal treatment device and the conditioning tank, the pressure separation device and the solubilization tank are installed far from each other, the first transport device and the second transport device are both automobiles,
When the methane fermentation device and the gas utilization facility are installed close to each other, the third transfer device is a pipeline,
When the methane fermentation device and the gas utilization facility are installed far from each other, the third transport device is a vehicle,
When the waste incineration facility, the pressure separation device, and the solubilization tank are installed in close proximity, the fourth conveying device is a conveyor,
When the waste incineration facility, the pressure separation device, and the solubilization tank are installed far from each other, the fourth transport device is a vehicle,
The gas utilization facility includes a steam turbine or a gas engine, and supplies steam used for power generation in the steam turbine to at least one of the hydrothermal treatment device, the solubilization tank, and the methane fermentation device, or the gas engine Supplying hot water generated from the exhaust gas generated in at least one of the solubilization tank and the methane fermentation device;
The waste incineration facility has a steam turbine, and supplies steam used for power generation in the steam turbine to at least one of the hydrothermal treatment device, the solubilization tank, and the methane fermentation device,
The waste liquid treatment device is a manure treatment facility, and the reused water is supplied to the control tank.
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