WO2014112703A1 - 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비 및 처리 방법 - Google Patents

팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비 및 처리 방법 Download PDF

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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Definitions

  • the present invention is a technology that can produce dry solid renewable energy fuel using the process water generated during the processing process for extracting palm oil from the palm seed, and quickly separate the solids from the discharged water discharged from the palm oil production processing process,
  • the liquefied liquid can be used as a liquid fertilizer of palm trees after oxidizing organic matter through water treatment, and the separated solid is a continuous concentrated dehydration method.
  • Processing Process Palm oil production process by mixing dehydrated cake (PODC), palm seed deoiled cake (PKC) and palm seed shell (PKS) to produce dry solidified renewable energy fuel and feedstock by complex energy content
  • PODC dehydrated cake
  • PLC palm seed deoiled cake
  • PPS palm seed shell
  • the present invention relates to a treatment facility and a treatment method using the discharged water and palm by-products finally discharged from the process.
  • Palm oil is a plant that grows in Malaysia and other tropical regions, and its crop range is rapidly expanding worldwide.
  • the range is rapidly expanding in Africa as well as in Mexico, and the area of South China has been expanded to include the canola and soybeans, which are widely used in legumes.
  • Palm oil goes through the processing process to supply oil. At this time, a lot of steam is introduced during the processing process, resulting in high temperature condensed water at around 80 °C and pressing at high pressure during the oiling process. Solids are discharged into the process water.
  • palm oil process dewatering cake PODC
  • palm seed shell PES
  • palm seed deoiling cake PLC
  • the final process water for farm processing has not only been very difficult to treat, but also cannot be processed by existing water treatment methods, and dozens of large ponds can be created sequentially for long periods of time (about 60 to 120 days) to evaporate or illegally. Although it has been taken to discharge, the situation is suffering from a lot of corruption, such as causing a bad smell, causing air pollution.
  • PODC has high production volume, high moisture content, difficult disposal, and is used to produce compost as compost.
  • PES is used as its own fuel, but it is difficult to secure economic feasibility due to its high water content and volume. Although it is used as a feed part, it is not able to cope with long-term response due to the difficulty in marketability due to the change in quality, and is currently being put into a yard with a large area, so it faces many difficulties to solve this problem. to be.
  • Patent Document 1 KR 10-0938490 (2010.01.21)
  • the waste heat of the POME discharged at a high temperature is recovered by using a heat exchanger, and then solid-liquid separation of the suspended solids contained in the cooled POME, and the liquid phase is stored and subjected to aeration to liquid liquor of palm trees and other plants.
  • the sludge separated into solid-liquid is concentrated and dehydrated to around 75% water content, and then mixed with PODC, PKS and PKC to be pelletized to be used as a renewable energy source.
  • a POME storage tank into which the discharged water (POME) finally discharged from the palm oil production processing process is introduced and stored.
  • a discharge water storage tank connected to the POME storage tank to receive and store POME, and having a heat exchanger installed on the pipeline to recover waste heat of the POME;
  • the POME is concentrated by being connected to the discharge water storage tank and concentrated, but the neutralizing agent is dissolved in the neutralizing agent tank and the coagulant is dissolved and the stored coagulant dissolving tank is connected to the pipe.
  • a concentrator which desorbs liquid and sludge in POME A concentrator which desorbs liquid and sludge in POME; A dewatering device connected to the concentrator to dehydrate the sludge in the concentrated POME to produce a POME dehydration cake, and to separate the liquid phase in the sludge; One side is connected to the condenser and the pipe, the other side is connected to the dehydrator and the pipe to store the liquid in the POME desorbed from the concentrator and dehydrator, the coagulant dissolution tank is connected to the pipeline to receive the coagulant and A pressurized floatation tank having a float scraper installed on the upper portion to remove the float; It is connected to the pressure buoyancy tank is made to oxidize the organic matter while aeration of the purified liquid through the pressure buoyancy tank to produce a liquid rain, the liquid rain produced by being connected to the liquid rain storage tank on one side and stored in the liquid rain storage tank; A dehydration cake storage tank connected to the dehydration apparatus and
  • the grinder for crushing the pellet discharged from the dryer Powder storage tank for storing the pulverized pellet; is further provided, the powder storage tank is connected to the mixer, characterized in that the pulverized pellet is further mixed in the mixer.
  • the treatment method using the discharged water and palm by-products finally discharged from the palm oil production processing process of the present invention the cooling step of recovering and cooling the waste heat of the discharged water (POME) finally discharged from the palm oil production processing process using a heat exchanger Wow;
  • the grinding step of grinding the dried pellets in the drying step is mixed in the mixing step, characterized in that the water content of the mixture to 40 to 60%.
  • the drying step is supplied with the outside air and fuel to burn the fuel to generate hot air to dry, but the hot air, the waste heat of the POME discharged through the heat exchanger in the cooling step and the waste heat generated from the palm oil production processing plant
  • the temperature of the mixed hot air is 50 ⁇ 150 °C
  • the relative humidity is characterized in that 0 to 60%.
  • the neutralizing agent in the neutralizing step is characterized in that any one selected from caustic soda, hydrated lime, quicklime, limestone, bentonite zorite, calcium hydroxide and mixed with POME through a line mix.
  • the POME dewatering cake is made of sludge having a fat or oil content of 1% or more, characterized in that the PODC dewatering cake, dry pellet powder, alkali slaked lime is mixed and then formed into pellets.
  • palm oil mill effluent (POME) and palm kernel shell (PKS) that is finally discharged from the palm oil production processing process occurring in the palm oil production processing process
  • palm water process dewatering cake (palm) Both oil decanter cake (PODC) and palm kernel cake (PKC) are integrated and processed to produce renewable energy sources and liquid fertilizers for combustion, which improves the efficiency of waste treatment. By making it available, you become productive.
  • the waste heat of the POME discharged at a high temperature is recovered by using a heat exchanger, and then solid-liquid separation of the suspended solids contained in the cooled POME, and the liquid phase is stored and subjected to aeration to liquid liquor of palm trees and other plants.
  • the sludge separated into solid-liquid is concentrated and dehydrated to around 75% water content, and then mixed with PODC, PKS and PKC to be pelletized to be used as a renewable energy source.
  • the unflocculated suspended solids in the separated liquid discharged through the concentration and dehydration step are floated in the pressure flotation tank and removed using a scraper, thereby having a higher removal rate than the original wastewater.
  • the process can be simplified and processed in real time. It is very good and it is possible to minimize the installation area of the equipment for this purpose.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a treatment facility using the discharged water and palm by-products finally discharged in the palm oil production processing process of the present invention.
  • Figure 2 is a process chart showing a treatment method using the discharged water and palm by-products finally discharged in the palm oil production processing process of the present invention.
  • the palm oil extraction process produces palm oil mill effluent (POME) that is finally discharged from the palm oil production process.
  • PME palm oil mill effluent
  • palm oil process dewaterer cake (PODC) is generated as a dewatering cake discharged through centrifugation from the process water generated through the palm oil milking process.
  • POME typically contains 3 to 6% solids, and when it is separated into solids, the pollution degree such as COD, SS, TN, and TP is reduced rapidly. It can be used as a liquid fertilizer, which can be quickly absorbed into the soil.
  • the solid-liquid separated POME dewatering cake is processed to be used as an energy source for combustion when dried.
  • PODC is a by-product, which is usually discharged at around 70% of moisture content, and is mostly used as compost after leaving the temperature at around 90 ° C.
  • the oil content is analyzed and the value as an energy source is used for raw materials. .
  • PKS has a high energy content, but requires a large amount of treatment costs due to its large volume.
  • PKC is also used as an energy source, moisture control agent.
  • the treatment facility of the present invention is a POME storage tank (1), discharge water storage tank (3), concentrator (7), dewatering device, pressurized flotation tank (11), aeration tank (13), dehydration cake storage tank (18), PKS Reservoir 20, PODC reservoir 19, PKC reservoir 23, mixer 25, screen 26, molding machine 27, dryer 28, hot air blower 32, multicyclone 29; includes It is configured by.
  • the discharged water (POME) finally discharged from the palm oil production processing process is introduced and stored.
  • the discharge water storage tank 3 is connected to the POME storage tank (1) as shown, and receives and stores the POME, the heat exchanger (2) is installed on the pipeline is configured to recover the waste heat of the POME.
  • the concentrator 7 is connected to the discharge water storage tank 3 and is configured to condense the POME.
  • the neutralizing agent dissolution tank (4) and the coagulant dissolving tank (5) stored and dissolved by the neutralizing agent dissolved in the pipe line is connected to the pipe is concentrated while receiving the neutralizing agent and coagulant.
  • one or two line mixers 6 are provided on the conduits, and the neutralizer dissolution tanks 4 and the flocculant dissolution tanks 5 are connected to the line mixers 6, respectively, to dissolve in each tank.
  • the neutralizing agent and the flocculant may be mixed and stirred on the conduit moving from the effluent storage tank 3 to the concentrator 7 through the line mixer 6.
  • the pH adjustment tank may be provided so that the POME into which the neutralizing agent is added may be neutralized while remaining in the pH adjustment tank for a predetermined time.
  • liquid and sludge in the POME is first desorbed while passing through the concentrator (7).
  • the dewatering device is connected to the concentrator 7 as shown to dehydrate the sludge in the concentrated POME to produce a POME dewatering cake, and is configured to separate the liquid phase in the sludge.
  • This dewatering device may take a configuration in which the pneumatic dehydrator 8, the conveying conveyor 15, the press press 16 of the belt press type are continuously arranged.
  • the separation of the liquid phase in the sludge is preferably to be made in the press 16.
  • Pressurized floatation tank (11) as shown is one side is connected to the condenser 7 and the pipe, the other side is connected to the dehydrator and the pipe to store the liquid in the POME desorbed from the concentrator (7) and dehydration device,
  • the flocculant dissolution tank 5 is connected to the pipeline to receive the flocculant, and a float scraper is installed on the top to remove the flocculant.
  • the buffer tank (9, 17) is preferably delivered to the line mixer 10 through the transfer pump, this line mixer It is preferable that the coagulant dissolution tank 5 is connected to 10 so that the coagulant is supplied by the fixed-quantity supply pump.
  • the pressure floatation tank 11 is configured to supply fine air, and the suspended matter scraper provided on the upper portion removes the suspended matter present in the particulate state.
  • the suspended matter removed from the pressure flotation tank 11 is preferably transported to the discharge water storage tank 3.
  • the aeration tank 13 is connected to the pressure flotation tank 11 through the buffer tank 12 as shown, oxidizing the organic matter while aeration of the purified liquid through the pressure flotation tank 11 to produce a liquid ratio Consists of the liquid ratio produced by being connected to the liquid storage tank 14 on one side is made to store in the liquid storage tank (14).
  • Dehydration cake storage tank 18 is connected to the dehydration device is stored POME dehydration cake manufactured in the dehydration device.
  • PKS storage tank 20 is palm seed shell (PKS) is stored, palm processing process water dewatering cake (PODC) is stored in the PODC storage tank (19), palm seed deoiling cake (PKC) in the PKC storage tank (23) Is stored.
  • PPS palm seed shell
  • PODC palm processing process water dewatering cake
  • PKC palm seed deoiling cake
  • the mixer 25 is connected to the dehydration cake storage tank 18, PKS storage tank 20, PODC storage 19, PKC storage tank 23 as shown in the mixing to mix POME dewatering cake, PKS, POD, PKC It is made to
  • the screen 26 is connected to the mixer 25 is configured to sort the foreign matter in the raw material supplied from the mixer 25, the molding machine 27 to shape the raw material passed through the screen 26 in the form of pellets Consists of.
  • the dryer 28 is configured to dry the pellet received from the molding machine 27, the dryer 28 is the heat exchanger 2 is connected to one side, the waste heat of the POME is supplied, the other side The outside air flows in and is operated by the operation of the hot air blower 32 that supplies heat generated by burning fuel to the dryer 28.
  • the multi-cyclone 29 has a scrubber is connected to one side, the other side is connected to the dryer 28 to separate and discharge the water and dust in the air containing moisture and dust discharged from the dryer 28 It is configured to.
  • Pellet mill 30 for crushing the pellet discharged from the dryer 28 in the configuration as described above; Powder storage tank 24 for storing the pulverized pellets; is further provided, the powder reservoir 24 is connected to the mixer 25, so that the pellets pulverized in the mixer 25 to be further mixed Can be.
  • the heat exchanger 2 is used to recover and cool the waste heat of the discharged water POME finally discharged from the palm oil production process.
  • a heat exchanger 2 is installed between the POME storage tank 1 and the discharge water storage tank 3 to utilize the waste heat.
  • one side of the heat exchanger (2) allows the outside air to be introduced, and the introduced outside air can be connected to the hot air blower (32) to utilize the waste heat in the pellet drying.
  • the neutralizing agent in the neutralizing step is characterized in that any one selected from caustic soda, hydrated lime, quicklime, limestone, bentonite zorite, calcium hydroxide and mixed with POME through a line mix.
  • the neutralizer is provided in the neutralizer dissolution tank (4) is provided with a hopper to the neutralizer is injected into the upper portion, a stirrer connected to the motor therein, fresh water is added with the neutralizer to dissolve the neutralizer, neutralizing agent dissolution
  • the tank 4 is connected to the pipe connected from the discharge water storage tank 3 to the concentrator 7 through a line mixer 6 to supply the neutralizer.
  • the pH adjustment tank of the intermediate storage tank for stabilizing and cooling the neutralizing effect is provided so that the neutralization is completed while the POME to which the neutralizing agent is added stays in the pH adjustment tank for a predetermined time.
  • Coagulant injection step is also provided with a coagulant dissolving tank (5), the coagulant dissolving tank (5) to connect the pipe through the line mixer (6) to the pipe connecting the concentrator (7) in the discharge water storage tank (3).
  • the flocculant dissolution tank (5) is also mixed with fresh water and the flocculant so that the flocculant is supplied in a dissolved state in the fresh water so that the flocculation reaction is made.
  • the flocculant dissolution tank 5 is also preferably provided with a hopper at the upper part so that the flocculant can be quantitatively injected, and the flocculant can be mixed and dissolved in fresh water in a quantitative manner through a screw over a powder quantitatively equipped with an inverter.
  • the flocculant dissolution tank (5) is provided with a plurality, it is preferable to be melted in multiple stages with the fresh water introduced and dissolved in step by step while being installed with a motor and a stirrer.
  • the flocculant is condensed into the POME, and the liquid phase in the POME is first desorbed during the concentration process.
  • the concentrator 7 is connected to the discharge water storage tank 3 and is configured to condense the POME.
  • the sludge is first separated while concentrating the POME aggregated by the flocculation step.
  • the dehydration step is carried out through the dehydration apparatus described above, which is first dewatered in a vertical pneumatic dehydrator 8 connected to the concentrator 7, and then transferred to the pneumatic dehydrator 8 and the conveying conveyor 15 and the conveying conveyor 15.
  • the dewatered sludge which is further dewatered in the connected press press 16 is transferred to the final screw conveyor to the outside.
  • the floating liquid is removed by inputting the pressure flotation tank 11 through a transfer pump via a storage tank communicating with a pipe while supplying a flocculant to the liquid desorbed firstly in the concentration step and the liquid desorbed secondly in the dehydration step. do.
  • the pressure injured tank 11 is connected to the concentrator 7 and connected to the condenser 7, and the other side is connected to the dehydrator and piped to store the liquid in the POME from each other.
  • the floating belt scraper of the rotating belt conveying method is to remove the floating material continuously.
  • a fine bubble generator in the pressure flotation tank (11) to float unremoved traces of solids in the inflowing liquid as bubbles.
  • the flocculant dissolution tank 5 is connected to the pipeline to receive the flocculant so that the flocculant is further coagulated with respect to the desorbed liquid, and after passing through the buffer tanks 9 and 17, the flocculant is supplied and pressurized. By doing this, the suspended solids can be separated by more than 99%.
  • the separated suspended matter is piped to the discharge water storage tank (3) is transferred back to the discharge water storage tank (3).
  • the liquid is removed by oxidizing the organic material while aerated for 3 to 7 days to remove the suspended solids.
  • the aeration tank 13 is provided as described above to oxidize the organic matter while aeration of the purified liquid through the pressure flotation tank 11 to prepare a liquid ratio, and the liquid ratio produced by being connected to the liquid storage tank 14 on one side. Is configured to store in the liquid storage tank (14).
  • the stored liquid fertilizer will be used as a liquid fertilizer such as Palm Nauvoo.
  • Palm seed shell (PKS), palm processing process water dewatering cake (PODC), palm seed deoiling cake (PKC) and POME dewatering cake prepared in the dehydration step is mixed.
  • a dewatered cake storage tank 18, a PKS storage tank 20, a PODC storage tank 19, and a PKC storage tank 23, in which the POME dewatering cake is stored, are respectively provided. It is provided to mix each raw material in the mixer 25.
  • the PKC has a moisture content of 70% or more of the PODC and PKS, has the purpose of adjusting the total water content to 60% or less.
  • the POME dehydration cake that has undergone the dehydration step has a water content of about 70 to 80%
  • PODC has a discharge temperature of about 80 ° C.
  • PKS also has a water content of 70% or more.
  • PKC has a water content of about 10%, and by mixing them, the water content of the entire mixture is adjusted to 40 to 60% to be suitable for pellet molding.
  • the foreign substances in the mixed raw materials are sorted and then put into a molding machine 27 to be molded into pellets.
  • the pellet size is 5 ⁇ 20mm in diameter, 10 ⁇ 50mm in length is molded.
  • the pellet produced in the molding machine 27 is dried.
  • the low temperature hot air dryer 28 may be utilized as described above, and the moisture content of the dried pellets is preferably 10% or less.
  • the temperature of the hot air is 50 to 150 ° C, the relative humidity is 0 to 60%, preferably 40 to 60%.
  • the dried pellet may be crushed and then sent back to the mixing step to utilize the humidity control.
  • a grinding step of grinding the dried pellets in the drying step may be mixed in the mixing step to make the water content of the mixture 40 to 60%.
  • the drying step is supplied to the outside air and fuel to burn the fuel to generate hot air to dry, the hot air, waste heat of the POME discharged through the heat exchanger (2) in the cooling step, and generated in the palm oil production processing plant
  • the waste heat to be mixed is dried in the dryer 28, the temperature of the mixed hot air is 50 ⁇ 150 °C, relative humidity is 0 to 60%, preferably 40 to 60%.
  • the amount of air supplied is adjusted to induce evaporative sweating of water while inducing even evaporation of moisture in the mixture, and the air is discharged by adjusting the arrangement of the exhaust pipes so that the air is discharged constantly. It is recommended to maximize the water evaporation effect by using the convective and mechanical principles of air generated in the process.
  • the air containing moisture in the dryer 28 is immediately discharged through the discharge pipe formed on one side of the dryer 28 to further increase the drying efficiency, so that it can be dried while descending sequentially, and the dried product is easily discharged It is desirable to.
  • pellets dried in this way are introduced into the pellet storage tank 31 through the conveyor belt spread under the dryer 28, and the pellets stored in the pellet storage tank 31 are from the combustion raw material or regeneration of the hot air blower 32. It will be used as a raw material.
  • the POME dehydrated cake in the configuration as described above is made of pellets after mixing the POME dehydrated cake and dry pellet powder, 0.05 ⁇ 3.0% by weight of alkali slaked lime according to the fluidity when the oil content is made of more than 1% sludge It is preferable.
  • POME usually contains 3 to 6% of solids, and when it is solid-liquid separated, it can be seen that the pollution degree is rapidly reduced.
  • liquid soluble organics separated through the solid-liquid separation is easily oxidized, so as to be rapidly converted into the liquid ratio as shown in the present invention, the burden on wastewater treatment is drastically reduced, and the dehydration cake is used as fuel of the pellet, that is, renewable energy. .
  • the dried pellets have a lower moisture content and easier handling than before drying, and as shown in Table 3, the energy content is very high, and thus high value as renewable energy, and various heat sources as described above. It is dry and is economical.
  • the high energy content of dried POME dewatered cakes is influenced by the retention of residual solids in some solids after milking the palm oil, which has the advantage of being able to utilize all oils remaining in the palm oil processing process.
  • the treatment efficiency of the suspended solids was 99% or more.
  • the present invention as described above will be applicable to sewage sludge, wastewater sludge, papermaking sludge, dyeing sludge, slaughter wastewater, food wastewater, food wastewater and fats and oils wastewater.

Abstract

본 발명은 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수 및 팜부산물로부터 고형분을 신속히 분리하고 발생된 액상은 수처리를 통하여 유기물을 산화시킨 후 액상 비료로 사용하고 분리된 고형물을 연속 농축 탈수하여 팜가공공정수탈수케익 등을 혼합하여 연료 및 사료 원료를 제조할 수 있또록 한 것이다.

Description

팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비 및 처리 방법
본 발명은 팜종실로부터 팜유를 추출하는 가공공정 중에 발생하는 공정수를 사용하여 건조 고형 신재생에너지 연료를 생산할 수 있는 기술로 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수로부터 고형분을 신속히 분리하고, 발생된 액상은 수처리를 통하여 유기물을 산화시킨 후 팜나무의 액상비료로 사용할 수 있도록 하며, 분리된 고형물은 연속 농축 탈수 방법으로, 함수율을 75% 이하로 탈수한 후, 팜유가공 중에 발생하는 부산물인 팜가공 공정수 탈수케익(PODC), 팜종실 탈유케익(PKC) 및 팜 종실 껍질(PKS)을 혼합하여 복합적인 에너지 함량별 건조고형화 신재생에너지 연료 및 사료원료를 제조할 수 있도록 한, 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비 및 처리 방법에 관한 것이다.
팜유는 말레이시아를 비롯한 열대지역에서 자라는 식물로서 유지류 생산을 위한 작물로서 경작범위가 전세계적으로 급속도로 확대되고 있다.
특히 최근에는 아프리카 지역은 물론 멕시코 지역까지 그 범위가 급속도로 확대되고 있으며, 남중국지역까지 확대됨으로써 두과식물인 콩을 비롯한 캐놀라 보다도 재배면적과 사용용도가 크게 확대되고 있다.
팜유는 가공공정을 거처 기름을 착급하게 되는데 이때 가공공정 중에 많은 스팀이 투입되고 그로인한 80℃ 내외의 고온 응축수가 발생하고 채유과정 중에 고압으로 압착하므로 식물에 함유되어 있는 수분이 함께 유출되어 많은 량의 고형분이 공정수로 배출하게 된다.
그러나 이렇게 배출되는 공정수는 고농도로 배출되기 때문에 적절한 처리방법이 없어서, 현재까지는 대부분의 팜유생산 공장에서 연못을 만들어 자연적으로 증발시키는 방법을 병행한 불법적인 방류(discharge)방법을 사용하고 있는 실정이지만, 토양오염과 수질오염이 심할 뿐만 아니라 대기오염에 이르기까지 막대한 문제를 발생시켜 더 이상 방치하지 못하는 실정에 이르고 있다.
또한 팜유 채유과정 중에 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(POME) 외에도, 팜가공 공정수 탈수케익(PODC), 팜종실껍질(PKS), 팜종실 탈유케익(PKC) 등의 부산물이 생산되는데 이러한 물질은 기존 가공공장의 연료로 사용하여 스팀을 생산하는데 사용하여 왔으나, 부피가 크고 취급이 어려워 많은 문제를 안고 있는 실정이다.
이러함 팜유 추출공정 폐기물의 처리를 위한 기술로, "팜유 추출공정 폐기물을 이용한 생비료의 제조방법"(한국 등록특허공보 제10-0938490호, 특허문헌 1)에는 커널 껍질을 탄화시키고, EFB를 소각하고, POME를 미세공기방울로 처리하여 여과하여 탈수 케익을 수득하고, 이들을 혼합한 후 숙성시켜 생비료를 제조하는 공정이 공개되어 있다.
그러나, 상기 기술은 커널 껍질, 열매 다발 등을 각각 탄화 및 소각하므로 이에 따른 에너지원의 소모가 발생하는 문제점이 있었다.
또, 부산물 중 팜종실 탈유케익이나 팜가공 공정수 탈수케익 등에 대한 처리 방법은 제공되지 않는 문제점이 있다.
이처럼 현재까지 팜가공 최종공정수는 처리하기 매우 어려웠을 뿐만 아니라, 기존 수처리 공법으로는 처리가 되지 않아, 큰 수십개의 연못을 만들어 순차적으로 장기간 체류(약 60~120일)시켜 증발시키거나 불법적으로 방류하는 방식을 취해왔으나, 더욱이 부패가 심하여 악취발생을 유발하는 원인이 되어 대기오염을 발생시키는 등 많은 시달리고 있는 실정이다.
특히, 발생된 팜가공 최종공정수를 폐수로 전환시켜 연못(Ponding Process)을 만들어 처리하는 방식은 많은 면적의 토지가 필요하고 관리가 어려우며, 침전된 물질은 년차별로 계속 수거해야하는 등의 문제점을 안고 있으며, 최근에 이르러 유럽에서 바이오가스를 생산하는 기술이 투입되고 있으나, 이 또한 바이오가스를 생산하기 위한 소화시간이 많이 소요되고, 바이오가스 생산량도 일정하지 않으며, 일부 바이오가스를 생산하였다고 할지라도 바이오가스 생산 후 최종 배출되는 폐수는 고농도 질소를 함유하고 있는 폐수로서 이를 처리하기 위한 비용이 막대하게 소요되므로 아직까지 보편화되지 못하고 있으며, 대부분 실패하고 실용화에 근접되어 있지 못한 실정이다.
아울러 PODC은 생산량이 많으며, 수분함량이 높아, 처분이 까다로워서 부숙시켜 퇴비로 생산하는 방식을 사용하고 있으며, PKS은 자체 연료로 사용되고 있으나, 수분함량과 부피가 많아 경제성확보에 어려움이 있으며, PKC은 사료로 일부 사용되고 있지만 품질의 변화에 따른 시장성에 어려움이 있는 등, 장기적인 대처방안이 되지 못하여, 결국 넓은 면적의 야적장에 투입하여 방치하고 있는 실정이므로 이러한 문제를 해결하기 위한 많은 어려움에 직면해 있는 실정이다.
*선행기술문헌*
(특허문헌 1) KR 10-0938490 (2010.01.21)
본 발명의 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비 및 처리 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 팜유 생산 가공 공정에서 발생하는 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(palm oil mill effluent : POME)와 팜종실 껍질(palm kernel shell : PKS) 외에도 팜가공 공정수 탈수케익(palm oil decanter cake : PODC) 및 팜종실 탈유케익(palm kernel cake : PKC) 모두를 통합 가공 처리하여 연소용 재생 에너지원 및 액비로 제조함으로써 폐기물의 처리 효율을 높일 수 있게 하고, 이를 에너지원 및 사료로 활용할 수 있도록 함으로써 생산성을 갖출 수 있게 하려는 것이다.
보다 구체적으로, 고온으로 배출되는 POME의 폐열을 열교환기를 이용하여 회수한 후 냉각된 POME 내에 함유되어 있는 부유성 고형분을 고액 분리하고, 액상은 저장한 후 폭기 과정을 거쳐 팜나무 등 기타 식물의 액비로 사용하고, 고액분리된 슬러지는 농축하여 함수율 75% 내외로 탈수한 후 PODC, PKS, PKC와 혼합하여 성형하여 펠렛화하여 재생에너지원으로 사용할 수 있게 하려는 것이다.
아울러, 농축 및 탈수단계를 거쳐 배출된 분리 액상 내의 미응집된 잔여 부유물을 가압부상조에서 부상시켜 스크래퍼를 사용하여 제거함으로써 원폐수 대비 높은 제거율을 갖게 하려는 것이다.
본 발명의 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(POME)가 유입되어 저장되는 POME저장조와; 상기 POME저장조와 배관 연결되어 POME를 공급받아 저장하되, 관로상에 열교환기가 설치되어 POME의 폐열을 회수하도록 되어 있는 배출수저장조와; 상기 배출수저장조와 배관 연결되어 POME를 공급받아 농축하되 관로상에, 중화제가 용해되어 저장된 중화제용해탱크 및 응집제가 용해되어 저장된 응집제용해탱크가 배관 연결되어 있어 중화제 및 응집제를 공급받은 채 농축이 이루어지며, POME중의 액상과 슬러지가 탈리되는 농축기와; 상기 농축기와 연결되어 있어 농축된 POME 중 슬러지를 탈수시켜 POME탈수케익을 제조하고, 슬러지 중의 액상이 분리되는 탈수장치와; 일측은 상기 농축기와 배관 연결되어 있고, 타측은 상기 탈수장치와 배관 연결되어 있어 농축기 및 탈수장치로부터 탈리된 POME중의 액상을 저장하되, 관로상에 상기 응집제용해탱크가 연결되어 응집제를 공급받도록 되어 있고, 상부에 부유물스크래퍼가 설치되어 있어 부유물을 제거하도록 이루어져 있는 가압부상조와; 상기 가압부상조와 연결되어 있어 가압부상조를 거쳐 정화된 액상을 폭기하면서 유기물을 산화시켜 액비를 제조하도록 이루어져 있으며, 일측에 액비저장조와 연결되어 제조된 액비는 액비저장조에 저장하도록 이루어진 폭기조와; 상기 탈수장치와 연결되어 탈수장치에서 제조된 POME탈수케익이 저장되는 탈수케익저장조와; 팜종실 껍질(PKS)이 저장되는 PKS저장조와; 팜가공 공정수 탈수케익(PODC)이 저장되는 PODC저장조와; 팜종실 탈유 케익(PKC)이 저장되는 PKC저장조와; 상기 탈수케익저장조, PKS저장조, PODC저장조, PKC저장조와 연결되어 POME탈수케익, PKS, POD, PKC를 혼합하는 혼합기와; 상기 혼합기와 연결되어 혼합기로부터 공급받은 원료 중의 이물질을 선별하는 스크린과; 상기 스크린을 통과한 원료를 펠렛 형태로 성형하는 성형기와; 상기 성형기로부터 성형된 펠렛을 공급받아 건조하는 건조기와; 일측으로 상기 열교환기가 연결되어 있어 POME의 폐열이 공급되며, 타측으로는 외기가 유입되고, 연료를 연소시켜 발생된 열을 상기 건조기에 공급하는 열풍기와; 일측에 스크라버가 연결되어 있고, 타측은 상기 건조기와 연결되어 있어 건조기에서 배출되는 수분과 먼지가 포함된 공기중의 수분과 먼지를 분리 배출하는 멀티사이클론;을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 건조기에서 배출된 펠렛을 분쇄하는 분쇄기와; 상기 분쇄된 펠렛을 저장하는 분말저장조;가 더 구비되어 있으며, 분말저장조는 상기 혼합기와 연결되어 있어, 혼합기에서 분쇄된 펠렛이 추가로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 방법은, 열교환기를 이용하여 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(POME)의 폐열을 회수하여 냉각시키는 냉각단계와; 냉각된 POME에 중화제를 투입하여 pH를 조정하는 중화단계와; pH가 조정된 POME에 응집제를 투입하는 응집제투입단계와; 상기 응집제가 투입된 POME를 농축시키며, 농축 과정에서 POME 중의 액상이 일차로 탈리되는 농축단계와; 상기 농축단계를 거친 POME를 탈수시켜 함수율 70 ~ 80%의 POME탈수케익을 제조하며, 탈수 과정에서 액상이 이차로 탈리되는 탈수단계와; 상기 농축단계에서 일차로 탈리된 액상과, 탈수단계에서 이차로 탈리된 액상에 응집제를 공급한 채 가압부상조에 투입하여 부유물을 제거하는 부유물제거단계와; 상기 부유물이 제거된 액상을 3 ~ 7일간 폭기하면서 유기물을 산화시켜 액비를 제조하는 액비제조단계와; 팜종실 껍질(PKS), 팜가공 공정수 탈수케익(PODC), 팜종실 탈유 케익(PKC)과 상기 탈수단계에서 제조된 POME탈수케익을 혼합하는 혼합단계와; 상기 혼합된 원료 중의 이물질을 선별한 후 펠렛 형태로 성형하는 성형단계와; 상기 성형기에서 제조된 펠렛을 건조하는 건조단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 건조단계에서 건조된 펠렛을 분쇄하는 분쇄단계와; 분쇄된 펠렛 분말을 상기 혼합단계에서 혼합시켜 혼합물의 함수율을 40 ~ 60%로 만드는 것을 특징으로 한다.
또, 건조단계는 외기와 연료를 공급받아 연료를 연소시켜 열풍을 발생하여 건조시키되, 상기 열풍과, 상기 냉각단계서 열교환기를 통해 배출된 POME의 폐열과, 팜유 생산 가공 공장에서 발생되는 폐열을 혼합하여 건조기에서 건조시키며, 혼합된 열풍의 온도는 50 ~ 150℃이고, 상대습도는 0 ~ 60%인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 중화단계에서 중화제는 가성소다, 소석회, 생석회, 라임스톤, 벤토나이트 조라이트, 수산화칼슘 중 선택된 어느 하나를 라인믹스를 통해 POME와 혼합, 교반하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 POME탈수케익은 유지류 함량이 1 %이상의 슬러지로 이루어져 있고, 상기 PODC탈수케익과 건조펠렛 분말, 알카리 소석회를 혼합한후 펠렛으로 성형하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 팜유 생산 가공 공정에서 발생하는 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(palm oil mill effluent : POME)와 팜종실 껍질(palm kernel shell : PKS) 외에도 팜가공 공정수 탈수케익(palm oil decanter cake : PODC) 및 팜종실 탈유케익(palm kernel cake : PKC) 모두를 통합 가공 처리하여 연소용 재생 에너지원 및 액비로 제조함으로써 폐기물의 처리 효율을 높일 수 있게 하고, 이를 에너지원 및 비료로 활용할 수 있도록 함으로써 생산성이 갖추어지게 된다.
보다 구체적으로, 고온으로 배출되는 POME의 폐열을 열교환기를 이용하여 회수한 후 냉각된 POME 내에 함유되어 있는 부유성 고형분을 고액 분리하고, 액상은 저장한 후 폭기 과정을 거쳐 팜나무 등 기타 식물의 액비로 사용하고, 고액분리된 슬러지는 농축하여 함수율 75% 내외로 탈수한 후 PODC, PKS, PKC와 혼합하여 성형하여 펠렛화하여 재생에너지원으로 사용할 수 있게 된다.
아울러, 농축 및 탈수단계를 거쳐 배출된 분리 액상 내의 미응집된 잔여 부유물을 가압부상조에서 부상시켜 스크래퍼를 사용하여 제거함으로써 원폐수 대비 높은 제거율을 갖게 된다.
또한, POME로부터 배출되는 액상내에 함유되어 있는 부유물, 총질소 및 총인 등의 오염물질을 제거하는데 있어서 공정을 단순화하고, 실시간으로 처리할 수 있도록 하였으며, 그럼에도 불구하고 부유물, 총질소 및 총인 제거효율이 매우 우수하며, 이를 위한 장비의 설치면적을 최소화 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 본 발명의 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 방법을 나타낸 공정도.
*도면의 주요부호에 대한 상세한 설명*
1 : POME저장조
2 : 열교환기
3 : 배출수저장조
4 : 중화제용해탱크
5 : 응집제용해탱크
6 : 라인믹서
7 : 농축기
8 : 공압탈수기
9 : 버퍼탱크
10 : 라인믹서
11 : 가압부상조
12 : 버퍼탱크
13 : 폭기조
14 : 액비저장조
15 : 이송컨베이어
16 : 압착프레스
17 : 버퍼탱크
18 : 탈수케익저장조
19 : PODC저장조
20 : PKS저장조
21 : 분쇄기
22 : 분쇄PKS저장조
23 : PKC저장조
24 : 분말저장조
25 : 혼합기
26 : 스크린
27 : 성형기
28 : 건조기
29 : 멀티사이클론
30 : 펠렛분쇄기
31 : 펠렛저장조
32 : 열풍기
팜종실로부터 팜유를 추출하는 가공 공정에는 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(palm oil mill effluent: POME)가 발생한다.
아울러 팜부산물로써, 팜유 착유공정을 거쳐 발생되는 공정수로부터 원심분리를 통해 배출되는 탈수케익으로 팜가공 공정수 탈수케익(palm oil decanter cake:PODC)이 발생된다.
*아울러, 팜유를 착유한 후 발생되는 종실의 외피를 박피한 것으로 팜종실 껍질(palm kernel shell:PKS)이 발생하며, 팜종실 탈유케익(palm kernel cake:PKC)이 발생한다.
본 발명에서는 이러한 POME, PODC, PKS, PKC의 각각의 특징을 감안하여 통합적으로 또는 개별적으로 처리할 수 있도록 하였다.
POME는 통상적으로 3 ~ 6 %의 고형분을 함유하고 있는 바, 이를 고액 분리할 경우 COD, SS, T-N, T-P와 같은 오염도가 급속이 저감되고, 발생된 액상에서 용해성 유기물은 산화가 용이하여 신속히 처리하여 액비로의 사용이 가능하며, 이는 토양에 신속이 흡수될 수 있다.
아울러, 고액분리된 POME탈수케익은 건조할 경우 연소를 위한 에너지원으로 사용하도록 가공한다.
PODC는 통상적으로 함수율이 70% 내외로 배출되는 부산물로 온도가 90℃ 내외로 대부분 야적 방치하여 퇴비로 사용되나, 본 발명에서는 유지 함량을 분석한 후 에너지원으로서의 가치를 발견하여 원료로 사용하도록 하였다.
PKS는 에너지 함량이 높으나, 부피가 많아 처리비용이 많이 소요되는 바, 이 역시 함께 처리함으로써 에너지원으로 사용하도록 하였다.
한편, PKC 역시 에너지원, 수분조절제로 사용하도록 하였다.
이하, 본 발명의 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비 및 처리 방법에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비에 대해 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이 본 발명의 처리 설비는 POME저장조(1), 배출수저장조(3), 농축기(7), 탈수장치, 가압부상조(11), 폭기조(13), 탈수케익저장조(18), PKS저장조(20), PODC저장조(19), PKC저장조(23), 혼합기(25), 스크린(26), 성형기(27), 건조기(28), 열풍기(32), 멀티사이클론(29);을 포함하여 구성된다.
POME저장조(1)는 도시된 바와 같이 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(POME)가 유입되어 저장된다.
배출수저장조(3)는 도시된 것처럼 상기 POME저장조(1)와 배관 연결되어 POME를 공급받아 저장하되, 관로상에 열교환기(2)가 설치되어 POME의 폐열을 회수하도록 구성되어 있다.
농축기(7)는 상기 배출수저장조(3)와 배관 연결되어 POME를 공급받아 농축하도록 구성되어 있다.
이때, 관로상에는 중화제가 용해되어 저장된 중화제용해탱크(4) 및 응집제가 용해되어 저장된 응집제용해탱크(5)가 배관 연결되어 있어 중화제 및 응집제를 공급받은 채 농축이 이루어지게 되어 있다.
구체적으로, 관로상에 하나 또는 둘의 라인믹서(6)가 설치되어 있고, 이 라인믹서(6)에 중화제용해탱크(4) 및 응집제용해탱크(5)가 각각 연결됨으로써 각각의 탱크에서 용해된 중화제와 응집제가 라인믹서(6)를 통해 배출수저장조(3)에서 농축기(7)로 이동하는 관로상에서 혼합 교반되도록 할 수 있다.
이때, 정량펌프를 설치하여 투입량이 일정하게 유지하도록 할 수 있다.
또한, pH조정조를 구비하여 중화제가 투입된 POME이 pH조정조에서 일정 시간 동안 체류하면서 중화가 완료되도록 할 수 있다.
아울러, 농축기(7)를 통과하면서 POME중의 액상과 슬러지가 1차로 탈리되게 된다.
탈수장치는 도시된 바와 같이 상기 농축기(7)와 연결되어 있어 농축된 POME 중 슬러지를 탈수시켜 POME탈수케익을 제조하고, 슬러지 중의 액상이 분리하도록 구성되어 있다.
이러한 탈수장치는 도시된 바와 같이 공압탈수기(8), 이송컨베이어(15), 벨트 프레스 형식의 압착프레스(16)가 연속으로 배치된 구성을 취할 수 있다.
아울러, 슬러지 중의 액상의 분리는 압착프레스(16)에서 이루어지도록 함이 바람직하다.
가압부상조(11)는 도시된 것처럼 일측은 상기 농축기(7)와 배관 연결되어 있고, 타측은 상기 탈수장치와 배관 연결되어 있어 농축기(7) 및 탈수장치로부터 탈리된 POME중의 액상을 저장하되, 관로상에 상기 응집제용해탱크(5)가 연결되어 응집제를 공급받도록 되어 있고, 상부에 부유물스크래퍼가 설치되어 있어 부유물을 제거하도록 이루어져 있다.
이때, 도시된 바와 같이 농축기(7)와 연결되는 배관 및 탈수장치와 연결된 배관에는 버퍼탱크(9, 17)로 이송되어 이송펌프를 통해 라인믹서(10)로 연설됨이 바람직하며, 이 라인믹서(10)에 응집제용해탱크(5)가 연결되어 정량공급펌프에 의한 응집제가 공급되도록 함이 바람직하다.
이러한 가압부상조(11)에는 미세공기를 공급하도록 구성되어 있으며, 상부에 설치된 부유물 스크레퍼는 미립자 상태로 존재하는 부유물을 제거하게 되어 있다.
도시된 바와 같이 가압부상조(11)에서 제거된 부유물은 배출수저장조(3)로 이송 처리되도록 함이 바람직하다.
한편, 폭기조(13)는 도시된 바와 같이 버퍼탱크(12)를 통해 상기 가압부상조(11)와 연결되어 있어 가압부상조(11)를 거쳐 정화된 액상을 폭기하면서 유기물을 산화시켜 액비를 제조하도록 이루어져 있으며, 일측에 액비저장조(14)와 연결되어 제조된 액비는 액비저장조(14)에 저장하도록 이루어져 있다.
탈수케익저장조(18)는 상기 탈수장치와 연결되어 탈수장치에서 제조된 POME탈수케익이 저장된다.
아울러, PKS저장조(20)는 팜종실 껍질(PKS)이 저장되고, PODC저장조(19)에는 팜가공 공정수 탈수케익(PODC)이 저장되며, PKC저장조(23)에는 팜종실 탈유 케익(PKC)이 저장되어 있다.
혼합기(25)는 도시된 바와 같이 상기 탈수케익저장조(18), PKS저장조(20), PODC저장조(19), PKC저장조(23)와 연결되어 POME탈수케익, PKS, POD, PKC를 혼합하는 혼합하도록 이루어져 있다.
이때, PKS저장조(20)와 혼합기(25) 사이에 분쇄기(21)와 분쇄PKS저장조(22)를 추가로 설치하여 혼합기(25)에 투입되는 PKS는 분쇄된 상태로 공급되도록 함이 바람직하다.
스크린(26)은 상기 혼합기(25)와 연결되어 혼합기(25)로부터 공급받은 원료 중의 이물질을 선별하도록 구성되어 있으며, 성형기(27)는 상기 스크린(26)을 통과한 원료를 펠렛 형태로 성형하도록 구성되어 있다.
아울러, 건조기(28)는 상기 성형기(27)로부터 성형된 펠렛을 공급받아 건조하도록 이루어져 있는데, 건조기(28)는 일측으로 상기 열교환기(2)가 연결되어 있어 POME의 폐열이 공급되며, 타측으로는 외기가 유입되고, 연료를 연소시켜 발생된 열을 상기 건조기(28)에 공급하는 열풍기(32)의 작동에 의해 작동된다.
아울러, 멀티사이클론(29)은 일측에 스크라버가 연결되어 있고, 타측은 상기 건조기(28)와 연결되어 있어 건조기(28)에서 배출되는 수분과 먼지가 포함된 공기중의 수분과 먼지를 분리 배출하도록 구성되어 있다.
상기와 같은 구성에서 상기 건조기(28)에서 배출된 펠렛을 분쇄하는 펠렛분쇄기(30)와; 상기 분쇄된 펠렛을 저장하는 분말저장조(24);가 더 구비되어 있으며, 분말저장조(24)는 상기 혼합기(25)와 연결되어 있어, 혼합기(25)에서 분쇄된 펠렛이 추가로 혼합되도록 구성될 수 있다.
이하에서는 상기와 같이 이루어진 본 발명의 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비를 이용한 처리 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 처리 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,
1. 냉각단계
열교환기(2)를 이용하여 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(POME)의 폐열을 회수하여 냉각킨다.
보다 구체적으로, POME는 80℃ 이상의 고온으로 배출되므로 이를 활용하기 위해 POME저장조(1)와 배출수저장조(3) 사이에 열교환기(2)를 설치하여 폐열을 활용하도록 한다.
이때, 열교환기(2)의 일측으로는 외기가 유입되도록 하고, 유입된 외기는 열풍기(32)와 연결되도록 하여 폐열을 펠렛 건조에 활용하도록 할 수 있다.
2. 중화단계
냉각된 POME에 중화제를 투입하여 pH를 조정한다.
이때, 상기 중화단계에서 중화제는 가성소다, 소석회, 생석회, 라임스톤, 벤토나이트 조라이트, 수산화칼슘 중 선택된 어느 하나를 라인믹스를 통해 POME와 혼합, 교반하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 중화제는 상부에 중화제가 투입되는 호퍼가 구비되고, 내부에 모터와 연결된 교반기가 구비된 중화제용해탱크(4)에 투입되며, 중화제와 함께 청수가 투입되어 중화제를 용해시키고, 중화제용해탱크(4)를 배출수저장조(3)에서 농축기(7)로 연결되는 배관에 라인믹서(6)를 통해 배관 연결하여 중화제를 공급하도록 한다.
아울러, 상술한 바와 같이 중화효과를 안정화시키고 냉각시키기 위한 중간 저장조 성격의 pH조정조를 구비하여 중화제가 투입된 POME이 pH조정조에서 일정 시간 동안 체류하면서 중화가 완료되도록 한다.
3. 응집제투입단계
pH가 조정된 POME에 응집제를 투입한다.
응집제투입단계 역시 응집제용해탱크(5)를 구비하고, 응집제용해탱크(5)를 배출수저장조(3)에서 농축기(7)를 연결하는 배관에 라인믹서(6)를 통해 배관 연결하여 공급하도록 한다.
아울러, 응집제용해탱크(5) 역시 청수와 응집제가 혼합되어 응집제가 청수에 용해된 상태로 공급되도록 하여 응집 반응이 이루어지도록 한다.
응집제용해탱크(5) 역시 응집제가 정량 투입될 수 있도록 호퍼가 상부에 설치되고, 하부에는 인버터가 장착된 분말 정량 이상 스크류를 개재하여 응집제가 정량으로 청수와 혼합 용해될 수 있도록 함이 바람직하다.
아울러, 응집제용해탱크(5)가 여러 개로 구비되고, 서로 연설되는 한편 모터와 교반기가 설치되어 단계별로 용해되어 유입되는 청수와 함께 순차적으로 다단으로 용해되도록 함이 바람직하다.
이러한 과정을 거쳐 응집제가 라인믹서(6)를 통해 POME에 공급되면, 이와 혼합되어 응집 작용을 수행하면서 적정시간 동안 반응하게 된다.
이를 위한 응집제는 폴리아크릴 아마이드를 사용함이 바람직하다.
4. 농축단계
상기 응집제가 투입된 POME를 농축시키며, 농축 과정에서 POME 중의 액상이 일차로 탈리되게 된다.
농축기(7)는 상기 배출수저장조(3)와 배관 연결되어 POME를 공급받아 농축하도록 구성되어 있다.
농축기(7)에서는 응집단계에 의해 응집된 POME를 농축하면서 1차로 슬러지를 분리시켜주게 된다.
5. 탈수단계
상기 농축단계를 거친 POME를 탈수시켜 함수율 70 ~ 80%의 POME탈수케익을 제조하며, 탈수 과정에서 액상이 2차로 탈리된다.
탈수단계는 상술한 탈수장치를 통해 진행되는데, 농축기(7)와 연결된 수직형 공압탈수기(8)에서 먼저 탈수하고, 공압탈수기(8)에 이어 설치된 이송컨베이어(15) 및 이송컨베이어(15)와 연결된 압착프레스(16)에서 추가 탈수하며 탈수가 완료된 슬러지는 최종 스크류컨베이어로 외부로 이송되게 된다.
6. 부유물제거단계
상기 농축단계에서 일차로 탈리된 액상과, 탈수단계에서 이차로 탈리된 액상에 응집제를 공급한 채 배관으로 연통 연설되는 저류조를 개재하여 이송펌프를 통해 가압부상조(11)에 투입하여 부유물을 제거한다.
이를 위해 가압부상조(11)는 도시된 것처럼 일측은 농축기(7)와 배관 연결되고, 타측은 탈수장치와 배관 연결되어 각각으로부터 POME중의 액상을 공급받아 저장하게 되며, 가압부상조(11) 상부의 회전용 벨트 이송 방식의 부유물스크래퍼가 부유물을 연속적으로 제거하게 된다.
아울러, 가압부상조(11) 내에 미립기포 발생기를 설치하여 유입되는 액상 중의 미제거된 미량의 고형물을 기포로서 부유시키도록 함이 바람직하다.
아울러, 상술한 바와 같이 관로상에 상기 응집제용해탱크(5)가 연결되어 응집제를 공급받아 탈리된 액상에 대해 추가 응집이 이루어지도록 하며, 버퍼탱크(9, 17)를 거친 후 응집제 공급 및 가압 부상이 이루어지도록 함으로써 부유물질이 99% 이상 분리할 수 있도록 한다.
아울러, 분리된 부유물은 배출수저장조(3)와 배관 연결되어 배출수저장조(3)로 다시 이송 처리한다.
7. 액비제조단계
상기 부유물이 제거된 액상을 3 ~ 7일간 폭기하면서 유기물을 산화시켜 액비를 제조한다.
이를 위해 폭기조(13)를 상기와 같이 구비하여 가압부상조(11)를 거쳐 정화된 액상을 폭기하면서 유기물을 산화시켜 액비를 제조하도록 이루어져 있으며, 일측에 액비저장조(14)와 연결되어 제조된 액비는 액비저장조(14)에 저장하도록 이루어져 있다.
저장된 액비는 팜 나부 등의 액비로 사용되게 된다.
8. 혼합단계
팜종실 껍질(PKS), 팜가공 공정수 탈수케익(PODC), 팜종실 탈유 케익(PKC)과 상기 탈수단계에서 제조된 POME탈수케익을 혼합한다.
이를 위해 도시된 바와 같이 POME탈수케익이 저장되는 탈수케익저장조(18), PKS저장조(20), PODC저장조(19), PKC저장조(23)가 각각 구비되며, 이들이 모두 배관 연결된 혼합기(25)가 구비되어 혼합기(25)에서 각 원료를 혼합하게 된다.
이때, PKC는 PODC 및 PKS의 함수율이 70% 이상인 바, 전체 함수율을 60% 이하로 조절하는 용도를 갖는다.
보다 구체적으로 상기 탈수단계를 거친 POME탈수케익은 함수율이 70 ~ 80% 정도이며, PODC는 배출 온도가 80℃ 내외이며, 함수율이 약 75% 내외를 가지며, PKS 역시 함수율이 70% 이상이다.
반면, PKC는 함수율이 10% 내외인 바, 이들을 혼합함으로써 전체 혼합물의 함수율을 40 ~ 60%로 조정하여 펠렛 성형에 적합해지도록 한다.
9. 성형단계
상기 혼합된 원료 중의 이물질을 선별한 후 성형기(27)에 투입하여 펠렛 형태로 성형한다.
이때의 펠렛 크기는 직경 5 ~20mm, 길이 10 ~ 50mm 정도로 성형한다.
10. 건조단계
상기 성형기(27)에서 제조된 펠렛을 건조한다.
건조는 상술한 바와 같이 저온 열풍 건조기(28)를 활용하면 되며, 건조된 펠렛의 함수율은 10% 이하가 되도록 함이 바람직하다.
열풍의 온도는 50 ~ 150℃이고, 상대습도는 0 ~ 60%로, 바람직하기로는 40 ~ 60%인 것이 바람직하다.
이때, 건조된 펠렛 일부를 분쇄한 후 혼합단계로 다시 보내어 습도 조절 용도로 활용할 수 있다.
이를 위해 건조단계에서 건조된 펠렛을 분쇄하는 분쇄단계와; 분쇄된 펠렛 분말을 상기 혼합단계에서 혼합시켜 혼합물의 함수율을 40 ~ 60%로 만들 수 있다.
또, 건조단계는 외기와 연료를 공급받아 연료를 연소시켜 열풍을 발생하여 건조시키되, 상기 열풍과, 상기 냉각단계서 열교환기(2)를 통해 배출된 POME의 폐열과, 팜유 생산 가공 공장에서 발생되는 폐열을 혼합하여 건조기(28)에서 건조시키며, 혼합된 열풍의 온도는 50 ~ 150℃이고, 상대습도는 0 ~ 60%, 바람직하기로는 40 ~ 60%인 것이 바람직하다.
또한, 건조기(28) 내에는 혼합물 내의 고른 수분증발을 유도하면서 수분의 증발 발한성을 유도하기 위하여 투입공기량을 조절하고, 환풍관의 배열을 조정함으로써 배출되는 공기를 일정하게 배출될 수 있도록 하여 건조 과정에서 발생하는 공기의 대류 및 역학적 원리를 이용하여 수분 증발 효과를 극대화시키는 것이 좋다.
또, 건조기(28) 내에서 습기를 포함한 공기는 건조기(28) 일측에 형성된 배출관을 통해 즉각 배출되어 건조 효율을 가일층 증대시키고, 순차적으로 하강하면서 건조될 수 있도록 하고, 건조된 건조물이 용이하게 배출되도록 함이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 건조된 펠렛은 건조기(28) 하부에 연설된 컨베이어벨트를 통해 펠렛저장조(31)로 유입되도록 하고, 펠렛저장조(31)에 저장된 펠렛은 열풍기(32)의 연소 원료나 재생에서니 원료로 활용되게 된다.
한편, 상기와 같은 구성에서 상기 POME탈수케익은 유지류 함량이 1 %이상의 슬러지로 이루어질 경우 유동성에 따라 상기 POME탈수케익과 건조펠렛 분말, 0.05~ 3.0중량%의 알카리 소석회를 혼합한후 펠렛으로 성형하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 효과를 알아보기 위하여 고액 분리 전후의 POME 오염도 변화를 측정하여 표 1에 나타냈다.
표 1 고액 분리 전후의 POME 오염도 변화
항 목 M 팜오일밀(Palm Oil Mill) B 팜오일밀(Palm Oil Mill)
분리 전 분리 후 분리 전 분리 후
COD(mg/l) 123,000 39,800 89,000 25,000
SS(mg/l) 65,500 252 48,500 120
T-N(mg/l) 3,200 1,800 2,800 1,200
T-P(mg/l) 530 11 390 10
표 1에 나타난 바와 같이 POME는 통상 3 ~ 6 %의 고형분을 함유하고 있는데, 이를 고액분리할 경우 오염도가 급속이 저감되는 것을 알 수 있다.
아울러, 고액분리를 통해 분리된 액상의 용해성 유기물은 산화가 용이하여 본 발명에 나타난 것처럼 신속히 액비로 전환되어 폐수 처리에 대한 부담이 급격히 줄어들게 되며, 탈수케익은 펠렛의 연료 즉, 재생에너지로 활용된다.
표 2 건조 펠렛의 함수율
항목 POME 슬러지 탈수케익(함수율(%)
건조 전 건조 후
M Palm Oil Mill 75.6 9.1
B Palm Oil Mill 72.3 7.6
I Palm Oil Mill 77.3 5.4
P Palm Oil Mill 75.3 8.2
특히, 표 2에 나타난 바와 같이 건조된 펠렛은 건조 전에 비해 함수율이 낮고 취급이 간편하며, 표 3에 나타난 바와 같이 에너지 함량이 대단히 높아 신재생에너지로써의 가치가 높고, 상술한 바와 같은 다양한 열원으로 건조되어 경제성이 높다.
건조된 POME탈수케익의 높은 에너지 함량은 팜유 착유 후 일부 고형물에 잔류하고 있는 유지함량에 의하여 영향을 받으며 이는 팜유 가공공정에서 잔류하는 유지류까지 모두 활용할 수 있는 좋은 장점을 보유하고 있다.
표 3 건조 펠렛의 에너지 함량(저위발열량 기준)
항목 POME 건조슬러지 발열량(kCal/kg, LHV)
M Palm Oil Mill 5,625
B Palm Oil Mill 4,950
I Palm Oil Mill 5,210
P Palm Oil Mill 5,450
본 발명을 통하여 얻은 부유고형분 처리효과는 표 4와 같다.
표 4 본 발명에 따른 고형성 부유물질 제거효과
측정 빈도 부유물질(/l) 처리효율
유입 배출 (%)
1 차 68,900 354 99.5
2 차 55,350 495 99.1
3 차 48,500 520 98.9
4 차 35,600 195 99.5
평균 52,087 391 99.2
표 4에 나타난 바와 같이 본 발명에서는 부유고형분의 처리 효율이 99% 이상 나타났다.
이상과 같은 본 발명은 하수슬러지, 폐수슬러지, 제지슬러지, 염색슬러지, 도축폐수, 식품폐수, 음식물폐수 및 유지류 폐수 등에도 적용 가능하다 할 것이다.

Claims (7)

  1. 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비에 있어서,
    팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(POME)가 유입되어 저장되는 POME저장조(1)와;
    상기 POME저장조(1)와 배관 연결되어 POME를 공급받아 저장하되, 관로상에 열교환기(2)가 설치되어 POME의 폐열을 회수하도록 되어 있는 배출수저장조(3)와;
    상기 배출수저장조(3)와 배관 연결되어 POME를 공급받아 농축하되 관로상에, 중화제가 용해되어 저장된 중화제용해탱크(4) 및 응집제가 용해되어 저장된 응집제용해탱크(5)가 배관 연결되어 있어 중화제 및 응집제를 공급받은 채 농축이 이루어지며, POME중의 액상과 슬러지가 탈리되는 농축기(7)와;
    상기 농축기(7)와 연결되어 있어 농축된 POME 중 슬러지를 탈수시켜 POME탈수케익을 제조하고, 슬러지 중의 액상이 분리되는 탈수장치와;
    일측은 상기 농축기(7)와 배관 연결되어 있고, 타측은 상기 탈수장치와 배관 연결되어 있어 농축기(7) 및 탈수장치로부터 탈리된 POME중의 액상을 저장하되, 관로상에 상기 응집제용해탱크(5)가 연결되어 응집제를 공급받도록 되어 있고, 상부에 부유물스크래퍼가 설치되어 있어 부유물을 제거하도록 이루어져 있는 가압부상조(11)와;
    상기 가압부상조(11)와 연결되어 있어 가압부상조(11)를 거쳐 정화된 액상을 폭기하면서 유기물을 산화시켜 액비를 제조하도록 이루어져 있으며, 일측에 액비저장조(14)와 연결되어 제조된 액비는 액비저장조(14)에 저장하도록 이루어진 폭기조(13)와;
    상기 탈수장치와 연결되어 탈수장치에서 제조된 POME탈수케익이 저장되는 탈수케익저장조(18)와;
    팜종실 껍질(PKS)이 저장되는 PKS저장조(20)와;
    팜가공 공정수 탈수케익(PODC)이 저장되는 PODC저장조(19)와;
    팜종실 탈유 케익(PKC)이 저장되는 PKC저장조(23)와;
    상기 탈수케익저장조(18), PKS저장조(20), PODC저장조(19), PKC저장조(23)와 연결되어 POME탈수케익, PKS, POD, PKC를 혼합하는 혼합기(25)와;
    상기 혼합기(25)와 연결되어 혼합기(25)로부터 공급받은 원료 중의 이물질을 선별하는 스크린(26)과;
    상기 스크린(26)을 통과한 원료를 펠렛 형태로 성형하는 성형기(27)와;
    상기 성형기(27)로부터 성형된 펠렛을 공급받아 건조하는 건조기(28)와;
    일측으로 상기 열교환기(2)가 연결되어 있어 POME의 폐열이 공급되며, 타측으로는 외기가 유입되고, 연료를 연소시켜 발생된 열을 상기 건조기(28)에 공급하는 열풍기(32)와;
    일측에 스크라버가 연결되어 있고, 타측은 상기 건조기(28)와 연결되어 있어 건조기(28)에서 배출되는 수분과 먼지가 포함된 공기중의 수분과 먼지를 분리 배출하는 멀티사이클론(29);을 포함하여 구성된,
    팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 건조기(28)에서 배출된 펠렛을 분쇄하는 펠렛분쇄기(30)와;
    상기 분쇄된 펠렛을 저장하는 분말저장조(24);가 더 구비되어 있으며,
    분말저장조(24)는 상기 혼합기(25)와 연결되어 있어,
    혼합기(25)에서 분쇄된 펠렛이 추가로 혼합되는 것을 특징으로 하는,
    팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 설비.
  3. 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 방법에 있어서,
    열교환기(2)를 이용하여 팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수(POME)의 폐열을 회수하여 냉각시키는 냉각단계와;
    냉각된 POME에 중화제를 투입하여 pH를 조정하는 중화단계와;
    pH가 조정된 POME에 응집제를 투입하는 응집제투입단계와;
    상기 응집제가 투입된 POME를 농축시키며, 농축 과정에서 POME 중의 액상이 일차로 탈리되는 농축단계와;
    상기 농축단계를 거친 POME를 탈수시켜 함수율 70 ~ 80%의 POME탈수케익을 제조하며, 탈수 과정에서 액상이 이차로 탈리되는 탈수단계와;
    상기 농축단계에서 일차로 탈리된 액상과, 탈수단계에서 이차로 탈리된 액상에 응집제를 공급한 채 가압부상조(11)에 투입하여 부유물을 제거하는 부유물제거단계와;
    상기 부유물이 제거된 액상을 3 ~ 7일간 폭기하면서 유기물을 산화시켜 액비를 제조하는 액비제조단계와;
    팜종실 껍질(PKS), 팜가공 공정수 탈수케익(PODC), 팜종실 탈유 케익(PKC)과 상기 탈수단계에서 제조된 POME탈수케익을 혼합하는 혼합단계와;
    상기 혼합된 원료 중의 이물질을 선별한 후 펠렛 형태로 성형하는 성형단계와;
    상기 성형단계에서 제조된 펠렛을 건조하는 건조단계;를 포함하여 구성된,
    팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 건조단계에서 건조된 펠렛을 분쇄하는 분쇄단계와;
    분쇄된 펠렛 분말을 상기 혼합단계에서 혼합시켜 혼합물의 함수율을 40 ~ 60%로 만드는 것을 특징으로 하는,
    팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 건조단계는 외기와 연료를 공급받아 연료를 연소시켜 열풍을 발생하여 건조시키되,
    상기 열풍과, 상기 냉각단계서 열교환기(2)를 통해 배출된 POME의 폐열과, 팜유 생산 가공 공장에서 발생되는 폐열을 혼합하여 건조기(28)에서 건조시키며,
    혼합된 열풍의 온도는 50 ~ 150℃이고, 상대습도는 0 ~ 60%인 것을 특징으로 하는,
    팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 중화단계에서 중화제는 가성소다, 소석회, 생석회, 라임스톤, 벤토나이트 조라이트, 수산화칼슘 중 선택된 어느 하나를 라인믹스를 통해 POME와 혼합, 교반하는 것을 특징으로 하는,
    팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 POME탈수케익은 유지류 함량이 1 %이상의 슬러지로 이루어져 있고,
    상기 POME탈수케익과 건조펠렛 분말, 알카리 소석회를 혼합한후 펠렛으로 성형하는 것을 특징으로 하는,
    팜유 생산 가공 공정에서 최종적으로 배출되는 배출수와 팜부산물을 이용한 처리 방법.
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