KR20230098677A

KR20230098677A - 수열처리 시스템

Info

Publication number: KR20230098677A
Application number: KR1020237019694A
Authority: KR
Inventors: 플라비아누스 하르디
Original assignee: 미츠비시 쥬코 칸쿄 카가쿠 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-07-04
Also published as: TWI784836B; JP2022095036A; TW202237291A; WO2022131122A1; CN116615394A; JP6887555B1

Abstract

수열처리 시스템(1)은, 유기물함유 폐기물을 수열반응시키는 수열처리 장치(10)와, 수열반응된 수열처리물을 가습하는 조정조(11)와, 조정조(11)에서 가습된 수열처리물을 이송하는 제1 이송 장치(21)와, 제1 이송 장치(21)로 이송된 수열처리물을 가압하여 수열처리액과 잔여물로 분리하는 가압 분리 장치(12)와, 가압 분리 장치(12)로 분리된 수열처리액을 저류하여 가온하는 가용화조(13)와, 가용화조(13)로 가온되며 또한 가용화된 수열처리액을 조정조(11)에 반송하는 제2 이송 장치(22)와, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 이용하여 가스를 생성하는 가스 생성 장치(14)를 갖는다. 제2 이송 장치(22)는, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 소정 농도인 경우에, 가스 생성 장치(14)에 수열처리액을 이송한다.

Description

수열처리 시스템

본 발명은 유기물함유 폐기물로부터 가스를 생성하는 수열처리 시스템(hydrothermal treatment system)에 관한 것이다.

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)를 분리하고, 당해 액체를 이용하여 미생물이나 균에 의한 가스 생성, 예를 들어 메탄 발효를 행하는 시스템이 개발되어 있다(예를 들어 특허문헌 1, 2). 수열처리물로부터 수열처리액을 분리하기 위해, 이 시스템에서는 예를 들어 스크린이나, 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같은 스크류 프레스를 사용 가능하다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2009-119378호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2019-181397호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2011-200836호

일반적으로, 쓰레기 수집차로 회수되는 유기물함유 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, 회수되거나 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.

또한, 일반적으로, 유기물함유 폐기물에 차지하는 각 내용물의 비율이 관계없이, 수열처리 장치에서는 소정 량의 유기물함유 폐기물이, 미리 정해진 일정한 시간(소정시간)만 수열처리되어, 당해 소정시간이 종료되는 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.

한편으로, 수열처리액을 이용하여 미생물이나 균에 의한 가스 생성, 예를 들어, 메탄 발효에 의한 메탄 생성을 행하는 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.

또한, 수열처리액을 이용하여 미생물이나 균에 의한 가스 생성을 행하는 경우, 수열처리액에 함유되는 미세한 유기물의 농도는 가스 생성 효율을 올리기 위한 중요한 요소이다. 그러나 당해 유기물의 농도가, 수분이 많은 수열처리물과 수분이 적은 수열처리물과는 크게 다르기 때문에, 메탄 발효 장치 등의 가스 생성 장치에 있어서, 안정적으로 가스를 생성하는 것이 곤란했다.

따라서 본 발명에서는, 유기물함유 폐기물에 포함되는 내용물의 비율에 관계없이, 안정적으로 가스를 생성할 수 있는 수열처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

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 가온되고 그리고 가용화된 수열처리액을 상기 조정조에 반송하는 제2 이송 장치와, 상기 가용화조에 저류된 수열처리액을 이용하여 가스를 생성하는 가스 생성 장치를 가지며, 상기 제2 이송 장치는, 상기 가용화조에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 미생물 또는 균에 의한 가스 생성에 적합한 유기물의 농도인 소정 농도 미만인 경우에, 상기 조정조에 상기 수열처리액을 반송하고, 상기 유기물의 농도가 상기 소정 농도 이상인 경우에, 상기 가스 생성 장치에 상기 수열처리액을 이송한다.

본 발명에 따르면, 유기물함유 폐기물에 포함되는 각 내용물의 비율에 관계없이, 안정적으로 가스를 생성할 수 있다.

도 1은 실시형태에 관한 수열처리 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시형태에 관한 수열처리 시스템의 제2 설비의 일례를 나타내는 모식도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 수열처리 시스템에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 구성 등은 어디까지나 예시에 지나지 않으며, 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 변형하여 실시할 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 수열처리 시스템(1)을 나타내는 모식도이다. 수열처리 시스템(1)은, 유기물함유 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.

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, 가스 생성 장치(14)를, 적어도 포함하여 구성된다.

그러면, 도 1에 나타내는 수열처리 시스템(1)의 모든 구성에 대해, 이하에 상술한다.

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.

수열처리 장치(10)는 최근 고령자 시설 등에서 처분의 문제가 발생하고 있는 종이 기저귀도 수열처리할 수 있다.

이후에 명확하게 되지만, 수열처리 시스템(1)에 있어서는, 수열처리 장치(10)가 1회의 수열처리로 취급하는 소정 량의 유기물함유 폐기물에 차지하는 각각의 내용물의 비율이, 복수 회 실시되는 각각의 수열처리로 취급하는 각각의 유기물함유 폐기물마다 크게 달라도, 후술하는 가스 생성 장치(14)로 안정적으로 가스를 생성할 수 있다.

수열처리 장치(10)로 소정시간의 수열처리가 행해지고, 수열처리 장치(10)로부터 배출된 수열처리물은 조정조(11)에 저류된다.

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.

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 후술의 재사용수를 주수할 수도 있다.

또한, 조정조(11)에 교반 장치를 설치하고, 조정조(11)에 저류된 수열처리물과, 주액 또는 주수되는 이들 액 또는 물을 교반하여 혼합할 수도 있다.

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.

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.

또한, 수열처리 장치(10) 및 조정조(11)는, 유기물함유 폐기물을 수열처리하고, 그리고 수열처리하여 얻어진 수열처리물에 가습하여 저류하는 설비이며, 수열처리 시스템(1)에 있어서의 제1 단계의 처리를 행하는 제1 설비(2)의 구성요소이다.

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.

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.

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, 후술의 가압 분리 장치(12)(예를 들어, 스크류 프레스)의 부하를 저감할 수 있다.

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.

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 차(vacuum car) 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 말할 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.

여기서, 자동차는 사람이 운전하는 자동차라도 무방하고, 사람은 아니고 인공지능(Artificial Intelligence, 소위 AI) 등의 컴퓨터가 운전을 제어하는 자동 운전의 자동차라도 무방하다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

가압 분리 장치(12)는, 수열처리물의 수분 함유율이나 점성 등에 의해, 수열처리액의 회수율이나 발효 부적합물의 제거율에 영향이 있기 때문에, 메시 크기나 개구율, 스크류 피치(screw pitch)(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.

또한, 가압 분리 장치(12)는 도 2와 달리, 스크류 프레스만의 단체로 구성할 수도 있다.

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.

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.

또한, 회전식 드럼 스크린(12A)으로 분리된 일부의 수열처리액과, 스크류 프레스(12B)로 분리된 수열처리액은 모두, 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 저류된다.

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.

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 할 수 있다.

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.

또한, 가용화조(13)에는, 조정조(11)와 마찬가지로, 교반 장치를 설치하여, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 교반하고, 수열처리액의 가용화를 촉진할 수도 있.

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 농도일수도 있다)에, 당해 수열처리액을 가용화조(13)로부터 제3 설비(4)의 가스 생성 장치(14)에 이송하는 장치이다.

제2 이송 장치(22)는, 전술의 측정 장치의 측정 결과에 기초하여, 조정조(11)와 가스 생성 장치(14)의 어느 한쪽을 이송처로서 자동적으로 선택하고, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 당해 선택한 이송처로 이송하는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 당해 소정 농도는 후술하는 가스 생성 장치(14)로 메탄 발효에 적합한 유기물의 농도, 즉 미생물 또는 균에 의한 가스의 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.

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.

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(vacuum car) 등)가 바람직하다. 이 경우는, 자동차에 의해 가용화조(13)로부터 조정조(11)로 수열처리액을 운반한다.

어느 쪽의 경우라도, 제2 이송 장치(22)에 의해, 수열처리액은 제1 설비(2)와 제2 설비(3) 사이를 순환하는 것으로 된다.

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 가스 생성 장치(14)에 접속하고, 그리고 가용화조(13)의 수열처리액을 가스 생성 장치(14)의 투입구로 압송하는 펌프를 구비한 파이프라인이 바람직하다.

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 절체 장치를 구비하고, 당해 파이프라인으로부터 분기된 별도의 파이프라인을, 당해 절체 장치와 제3 설비(4)의 가스 생성 장치(14)의 투입구에 접속하는 구성으로 할 수도 있다.

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 절체 장치로 택일적으로 선택할 수 있다.

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 가스 생성 장치(14)로 수열처리액을 운반하고, 가스 생성 장치(14)의 투입구로 당해 수열처리액이 투입된다.

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.

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.

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.

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.

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.

이 경우, 당해 반송되는 수열처리액은, 조정조(11)에 저류된 수열처리물의 적어도 일부의 가용화를 촉진하는 등으로 하여 당해 수열처리물의 성상의 조정에 기여할 수 있다.

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.

그리고 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 소정 농도로 된 경우, 당해 소정 농도의 수열처리액이 제2 이송 장치(22)에 의해 가스 생성 장치(14)에 이송된다. 이 때문에, 가스 생성 장치(14)에 투입되는 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도는 실질적으로 항상 일정해서 편차가 적고, 그리고 당해 수열처리액은 가스 발생에 기여하는 유기물을 많이 함유하고 있다. 따라서 가스 생성 장치(14)는 안정적으로 가스를 생성할 수 있다.

유기물을 원료로 하여 미생물이나 균에 의해 가스를 생성하는 일반적인 가스 생성 장치에서는, 그 장치 내부에서, 가용화와 산 발효를 행할 필요가 있다.

그러나 수열처리 시스템(1)에서는, 가용화조(13)에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 당해 소정 농도로 된 경우, 가용화조(13)에 있어서 이미 가용화와 산 발효가 당해 가스의 생성에 적합한 상태로 되어 있다. 따라서 가스 생성 장치(14)는 일반적인 가스 생성 장치가 행하는 가용화와 산 발효를 생략할 수 있기 때문에, 당해 일반적인 가스 생성 장치에 비해 고속으로 가스를 생성할 수 있다.

제3 설비(4)의 가스 생성 장치(14)는, 제2 설비(3)의 가용화조(13)에 저류된 수열처리액을 이용하여 미생물이나 균에 의한 가스 생성을 하는 장치이다. 가스 생성 장치(14)는, 수열처리액을 원료로 하여 미생물 또는 균으로 가스를 생성하는 장치일 수 있고, 메탄 발효에 의해 메탄가스를 생성하는 메탄 발효 장치일 수도 있고, 수소 등의 가스를 생성하는 장치일 수도 있다. 가스 생성 장치(14)는 당해 수열처리액을 가온하여 가스를 생성한다.

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.

폐액 처리 장치(15)는, 가스 생성 장치(14)에 있어서 가스가 생성될 때에 배출되는 폐액(예를 들어, 소화액)을 정화하여 재사용수를 생성하는 장치이다. 폐액 처리 장치(15)는, 예를 들어 폐액에 대해 소화 및 탈질소의 처리, 즉 생물 처리 장치를 행하는 장치이다.

폐액 처리 장치(15)로 가스 생성 장치(14)의 폐액이 정화되어 생성된 재사용수는 파이프라인으로 형성된 공급로(19)를 통해 제1 설비(2)의 조정조(11)에 공급할 수 있다.

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.

상술의 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.

제3 이송 장치(23)는 제3 설비(4)의 가스 생성 장치(14)로 생성된 가스를, 후술하는 가스 이용 시설(16)로 이송하는 장치이다.

가스 생성 장치(14)와 가스 이용 시설(16)이 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 제3 이송 장치(23)는 가스 생성 장치(14)와 가스 이용 시설(16)에 접속하고, 그리고 가스 생성 장치(14)로 생성한 가스를 가스 이용 시설(16)로 이송하는 파이프라인이 바람직하다.

한편, 가스 생성 장치(14)와 가스 이용 시설(16)이 서로 먼 곳에 설치되어 있는 경우, 제3 이송 장치(23)는, 가스 봄베(gas bombe)를 적재하는 짐받이를 구비한 자동차(트럭)나 가스탱크를 탑재한 자동차가 바람직하다. 이 경우는, 가스 생성 장치(14)로 생성된 가스를 가스 봄베나 가스탱크에 충전하여 자동차에 적재 또는 탑재하여, 가스 이용 시설(16)로 이송할 수 있다.

가스 이용 시설(16)은, 제3 설비(4)의 가스 생성 장치(14)로 생성된 가스를 이용하는 시설이다. 가스 이용 시설(16)은, 예를 들어 당해 가스를 보일러로 연소하여 발생된 열에 의해 수증기를 생성하고, 이 수증기로 증기 터빈을 돌림으로써 발전하는 발전 플랜트이다. 가스 이용 시설(16)은 가스 터빈, 가스 엔진, 또는 연료전지 등을 구비한 발전 플랜트나, 당해 가스를 개질하여 도시가스 등을 생성하는 시설 등일 수도 있다.

가스 이용 시설(16)이 가스 엔진을 구비한 발전 플랜트인 경우, 일반적으로 가스 엔진에서 발생하는 배기가스의 열회수 장치를 구비하고 있다.

당해 열회수 장치는 당해 배기가스로부터 온수를 생성할 수 있다.

가스 이용 시설(16)이 증기 터빈으로 발전하는 발전 플랜트이며, 그리고 제1 설비(2)와 제2 설비(3)와 제3 설비(4)의 적어도 어느 한쪽과 가스 이용 시설(16)이 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(16)의 증기 터빈에서 발전에 이용된 후의 고온의 수증기인 폐수증기를 당해 근접하여 있는 제1 설비(2), 제2 설비(3), 또는 제3 설비(4)에서 이용할 수 있다.

예를 들어, 증기 터빈을 구비한 가스 이용 시설(16)이 제1 설비(2)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(16)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.

또한, 증기 터빈을 구비한 가스 이용 시설(16)이 제2 설비(3)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(16)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.

또한, 증기 터빈을 구비한 가스 이용 시설(16)이 제3 설비(4)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(16)과 제3 설비(4)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 폐수증기를 제3 설비(4)의 가스 생성 장치(14)에 이송하여, 가스 생성 장치(14)에 저류된 수열처리액의 가온에 이용할 수 있다.

또한, 가스 엔진을 구비한 가스 이용 시설(16)이 제2 설비(3)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 가스 이용 시설(16)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. 또한, 가스 이용 시설(16)과 제3 설비(4)를 파이프라인으로 접속하고, 당해 파이프라인을 통해서 당해 온수를 제3 설비(4)의 가스 생성 장치(14)에 이송하여, 가스 생성 장치(14)에 저류된 수열처리액의 가온에 이용할 수 있다.

이와 같이, 가스 이용 시설(16)이 증기 터빈을 구비하고 있는 경우, 증기 터빈으로부터 배출되는 폐수증기를 열원으로 하여 수열처리 시스템(1) 내에서 이용할 수 있고, 또한 가스 이용 시설(16)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.

제4 이송 장치(24)는 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)로 분리된 잔여물을, 후술의 폐기물 소각 시설(17)로 이송하는 장치이다.

제2 설비(3)와 폐기물 소각 시설(17)이 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 제4 이송 장치(24)는 가압 분리 장치(12)의 잔여물의 배출구와 폐기물 소각 시설(17)의 쓰레기 피트에 접속하고, 그리고 가압 분리 장치(12)로부터 배출된 잔여물을 쓰레기 피트로 이송하는 컨베이어가 바람직하다.

한편, 제2 설비(3)와 폐기물 소각 시설(17)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(17)로 이송할 수 있다.

폐기물 소각 시설(17)은 폐기물을 소각로에서 소각하는 시설이며, 제2 설비(3)의 가압 분리 장치(12)로부터 배출된 잔여물도 소각할 수 있다. 폐기물 소각 시설(17)은 소각로에서 발생한 열에 의해, 보일러에서 고온고압의 수증기를 생성하고, 이 고온고압의 수증기로 증기 터빈을 돌림으로써 발전할 수 있다.

제1 설비(2)와 제2 설비(3)와 제3 설비(4)의 적어도 어느 하나와 폐기물 소각 시설(17)이 서로 근접하여 설치되어 있는 경우, 폐기물 소각 시설(17)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.

예를 들어, 폐기물 소각 시설(17)이 제1 설비(2)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 폐기물 소각 시설(17)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 그의 일부로서 이용할 수 있다. 또한, 폐기물 소각 시설(17)이 제2 설비(3)에 근접하여 설치되어 있는 경우, 폐기물 소각 시설(17)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.

이와 같이, 폐기물 소각 시설(17)의 폐수증기를 열원으로 하여 수열처리 시스템(1) 내에서 효율적으로 이용할 수 있기 때문에, 수열처리 시스템(1)의 비용 대 성능비를 더욱 향상할 수 있다.

또한, 수열처리 시스템(1)은, (1)폐액 처리 장치(15), (2) 제3 이송 장치(23) 및 가스 이용 시설(16), (3) 제4 이송 장치(24) 및 폐기물 소각 시설(17)의 3개 중, 모두 구비하지 않는 시스템일 수도 있고, 어느 하나 또는 2개만 구비하는 시스템일 수도 있고, 3개 모두를 구비하는 시스템일 수도 있다.

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: 가스 생성 장치
15: 폐액 처리 장치
16: 가스 이용 시설
17: 폐기물 소각 시설
19: 공급로
21: 제1 이송 장치
22: 제2 이송 장치
23: 제3 이송 장치
24: 제4 이송 장치

Claims

유기물함유 폐기물을 수열반응시키는 수열처리 장치와,
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 가스를 생성하는 가스 생성 장치를
가지며,
상기 제2 이송 장치는 상기 가용화조에 저류된 수열처리액에 포함되는 유기물의 농도가 미생물 또는 균에 의한 가스 생성에 적합한 유기물의 농도인 소정 농도 미만인 경우에, 상기 조정조에 상기 수열처리액을 반송하고, 상기 유기물의 농도가 상기 소정 농도 이상인 경우에, 상기 가스 생성 장치에 상기 수열처리액을 이송하는 수열처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 가스 생성 장치에서 배출된 폐액으로부터 재사용수를 생성하는 폐액 처리 장치를 더 가지며,
상기 폐액 처리 장치로 생성된 재사용수를 상기 조정조에 공급하는 수열처리 시스템.
제2항에 있어서,
상기 가스 생성 장치로 생성된 가스를 이송하는 제3 이송 장치와,
상기 제3 이송 장치로 이송된 가스를 이용하는 가스 이용 시설을 더 갖는 수열처리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 가압 분리 장치로 분리된 잔여물을 이송하는 제4 이송 장치와,
상기 제4 이송 장치로 이송된 잔여물을 소각하는 폐기물 소각 시설을 더 갖는 수열처리 시스템.
제4항에 있어서,
상기 가스 이용 시설 및 상기 폐기물 소각 시설의 적어도 한쪽은 증기터빈을 구비하고,
상기 증기터빈에서 발전에 이용된 수증기를, 상기 수열처리 장치 및 상기 가용화조의 적어도 한쪽에 공급하는 수열처리 시스템.
제5항에 있어서,
상기 수열처리 장치 및 상기 조정조와, 상기 가압 분리 장치 및 상기 가용화조가, 근접하여 설치되어 있는 경우, 상기 제1 이송 장치는 파쇄 펌프를 구비한 파이프라인이며, 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 자동차인 수열처리 시스템.
제6항에 있어서,
상기 가스 생성 장치와 상기 가스 이용 시설이 근접하여 설치되어 있는 경우, 상기 제3 이송 장치는 파이프라인이며,
상기 가스 생성 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 자동차인 수열처리 시스템.
제1 항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
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.