WO2021117980A1 - 소화가스를 활용한 소화액 폐수의 탈질처리 및 소화슬러지의 차(char) 제조를 통한 고효율 유기성폐기물의 바이오가스화 공정 - Google Patents

소화가스를 활용한 소화액 폐수의 탈질처리 및 소화슬러지의 차(char) 제조를 통한 고효율 유기성폐기물의 바이오가스화 공정 Download PDF

Info

Publication number
WO2021117980A1
WO2021117980A1 PCT/KR2020/001602 KR2020001602W WO2021117980A1 WO 2021117980 A1 WO2021117980 A1 WO 2021117980A1 KR 2020001602 W KR2020001602 W KR 2020001602W WO 2021117980 A1 WO2021117980 A1 WO 2021117980A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
organic waste
digestion
tank
digested sludge
biogasification
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/001602
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김이태
정윤아
안광호
이예은
신동철
윤영한
정원식
Original Assignee
한국건설기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국건설기술연구원 filed Critical 한국건설기술연구원
Publication of WO2021117980A1 publication Critical patent/WO2021117980A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1215—Combinations of activated sludge treatment with precipitation, flocculation, coagulation and separation of phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2866—Particular arrangements for anaerobic reactors
    • C02F3/2893—Particular arrangements for anaerobic reactors with biogas recycling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a biogasification process of high-concentration organic waste, and more specifically, organic waste is brought in and discharged to a sewage treatment plant through a pre-treatment process, anaerobic digestion process, and digestion liquid wastewater treatment process in turn, and generated in this process
  • the digested gas is reused in the high-concentration wastewater treatment process, and the digested sludge that is finally generated is converted to biochar through a carbonization process
  • the invention relates to a biogasification process of high-concentration organic waste that can be reused in the anaerobic digestion process and the digestion gas treatment process to be.
  • wastewater such as sewage, sewage, food waste, and manure generated from homes, livestock farms, and industrial sites contains a large amount of organic matter. Therefore, if wastewater containing organic matter is discharged in a state where biological and chemical oxygen demand, suspended matter content, etc. do not reach environmental standards, soil or water quality is contaminated. Accordingly, it is necessary to reduce environmental pollution by discharging organic matter in wastewater into rivers in a purified state through biological, physical, and chemical treatment.
  • Anaerobic digestion process which is one of these biological methods, is a reaction in which anaerobic microorganisms consume organic matter, decompose it, and release inorganic compounds and digestive gas (biogas).
  • digestion gas of various components according to anaerobic biological treatment digested sludge and high-concentration discharged water generated from the digester are essentially generated, and processes such as a desulfurization device, ammonia removal wet cleaning method, and activated carbon adsorption tower are required for this.
  • the efficiency of the anaerobic digestion tank is affected by organic acids and other harmful substances generated in the anaerobic digestion process as well as a decrease in efficiency according to the inflow characteristics, but there is a problem that there is no special countermeasure other than a change in operating conditions.
  • the present invention provides a process for carrying in and pre-treatment in which organic waste is introduced into a treatment tank through an input hopper, a crusher and a food waste processor; An anaerobic digestion process in which the organic waste discharged from the treatment tank is put into a solubilization tank and an anaerobic digestion tank, the digestion liquid discharged from the digestion tank goes through a storage tank for biological treatment using methane-utilizing bacteria, and wastewater through a linked treatment tank wastewater treatment process; Digested sludge discharged from the digester is a storage tank, a dehydration process, and a digested sludge treatment process of drying, carbonizing, and washing processes.
  • a biogasification process of high-concentration organic waste including.
  • the digester of the anaerobic digestion process may include biochar.
  • the digested sludge discharged from the dehydrator can be converted into biochar through a drying process, a carbonization process, and a desalination process.
  • the present invention may further include a digestion gas use process in which the gas discharged from the anaerobic digester is used as energy through a storage tank and a purification facility.
  • the purification facility may include biochar in which digested sludge discharged from the dehydrator is converted through a drying process, a carbonization process, and a desalination process.
  • the present invention may further include a methane oxidation reaction tank inside the aeration tank.
  • Biochar which is converted from the digested sludge discharged from the dehydrator of the digested sludge process through the drying process, the carbonization process and the desalination process, is put into the anaerobic digester of the anaerobic digestion process to improve digestion efficiency, and to refine the digestion gas utilization process It can replace the activated carbon adsorption tower by putting it into the facility, and the high concentration of ammonia can be removed by additionally installing a methane oxidation tank inside the aeration tank of the wastewater treatment process.
  • 1 is a schematic diagram showing the loading and pre-treatment process of the entire process of biogasification of high-concentration organic waste.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the digestion gas utilization process among the entire process of biogasification of high-concentration organic waste.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a digested sludge process among the entire process of biogasification of high-concentration organic waste.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a wastewater treatment process among the entire biogasification process of high-concentration organic waste.
  • FIG. 5 shows a process in which digested sludge discharged from the dehydrator is converted into biochar through a drying process, a carbonization process, and a desalination process.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a wastewater treatment process in which a methane oxidation reaction tank is additionally installed inside the aeration tank.
  • the organic waste is introduced into the treatment tank through the input hopper, the crushing crusher, the comprehensive food processor, and the separator in turn and a pretreatment process; an anaerobic digestion process in which the organic waste discharged from the treatment tank is sequentially introduced into a solubilization tank and an anaerobic digester; a digestion liquid storage process in which the digestion liquid discharged from the digester goes through a digestion liquid storage tank and a settling tank; a wastewater treatment process in which the digested wastewater discharged from the settling basin is treated with the wastewater through an aeration tank, a sedimentation tank, a coagulation sedimentation tank, and an associated treatment tank; It provides a biogasification process of high-concentration organic waste, including; a digested sludge treatment process in which digested sludge discharged from the digester is treated through a dehydrator.
  • the injection hopper is a hopper for storing food waste transported by means of transport before it is put into the system, has a function of storing and inputting food waste, and is a tear & crush & screen hopper (tear & crush & screen hopper).
  • the waste bag functions to separate and sort the metal components after slicing and shredding the bag in order to treat the food waste contained in the volume-based waste bag, and the sorting reactor mixes and pulverizes the food after inputting water. And through the crushing process, it is classified into food, non-uniform matter, contaminants, etc., and has a function of discharging it through separate passages.
  • the anaerobic digestion tank of the anaerobic digestion process may include biochar.
  • the biochar may be biochar in which digested sludge discharged from the dehydrator is converted through a drying process, a carbonization process, and a desalination process.
  • the digested sludge discharged from the digested sludge storage tank may be sequentially passed through a microbubble floatation tank, a scum storage tank, a dehydrator, a pressurized floatation storage tank, and a sedimentation tank.
  • the method may further include a digestion gas using process in which the gas discharged from the anaerobic digester is used as energy through a storage tank and a purification facility (biochar deodorization adsorption tower).
  • a digestion gas using process in which the gas discharged from the anaerobic digester is used as energy through a storage tank and a purification facility (biochar deodorization adsorption tower).
  • the purification facility may include biochar in which digested sludge discharged from the dehydrator is converted through a drying process, a carbonization process, and a desalination process.
  • a methane oxidation reaction tank may be further included in the aeration tank.
  • organic waste is discharged to a sewage treatment plant through an inlet and pretreatment process, anaerobic digestion process, digested sludge process and wastewater treatment process, and the digested sludge generated in this process is converted into biochar through carbonization process and anaerobic
  • FIGS. 1 to 4 The entire process is shown in FIGS. 1 to 4 as an invention related to the biogasification process of high-concentration organic waste that can be reused in the digestion process and the digestion gas utilization process.
  • the carry-in and pre-treatment process is started by first putting organic waste into the input hopper, and thereafter, it is introduced into the treatment tank through the crushing crusher, the comprehensive food processor, and the separator in turn. Among them, contaminants are separated from organic matter in the food processor, and then go through a dehydrator in turn, and then are disposed of by landfill.
  • the organic waste discharged from the treatment tank proceeds to an anaerobic digestion process in which the solubilization tank and the anaerobic digester are sequentially passed through.
  • the anaerobic digester may include biochar, and the biochar may be biochar in which digested sludge discharged from a dehydrator of the digested sludge process is converted through a drying process, a carbonization process, and a desalination process.
  • biochar When biochar is injected into the anaerobic digester by about 0.1% (V/V) of the volume of the anaerobic digester, it increases the activity of microorganisms and adsorbs trace harmful substances that inhibit anaerobic digestion. As a result, the generation of methane gas in the anaerobic digester increased by more than 10%, the COD concentration of the digester supernatant decreased, and the amount of digested sludge was reduced by more than 10%.
  • the gas discharged from the anaerobic digestion tank can be recycled through a digestion gas utilization process that is used as energy through a storage tank and a purification facility.
  • the purification facility may include biochar, and the biochar may be biochar in which digested sludge discharged from a dehydrator of the digested sludge process is converted through a drying process, a carbonization process, and a desalination process.
  • the biochar is a finely adjusted pore size through activation, which can replace an activated carbon adsorption tower for digestion gas purification, and in particular, an integrated adsorption tower capable of simultaneously removing ammonia, hydrogen sulfide and siloxane, etc. can be applied.
  • the digested sludge discharged from the dehydrator may be converted into biochar through a drying process, a carbonization process, and a desalination process, and the carbonization process of the digested sludge is shown in FIG. 5 .
  • the sludge dewatering cake which has been dried from digested sludge, is thermally decomposed with heat at 300 to 500° C. in an environment where oxidation does not occur, and then undergoes a desalting process to remove concentrated salt, which has excellent cation exchange ability and nutritional substances such as alkaline earth metals.
  • Produces biochar containing a portion of Biogas generated in this process is combusted and can be recycled as heat energy during the drying process, and the produced bio-car can be recycled in anaerobic digestion process and digestion gas utilization process.
  • the digested sludge discharged from the settling basin is subjected to a wastewater treatment process in which wastewater is treated through an aeration tank, a settling tank, a coagulation sedimentation tank and an associated treatment tank.
  • a methane oxidation reaction tank may be additionally installed inside the aeration tank (FIG. 6).
  • a separate carbon source input is not required in the first aeration tank.

Abstract

본 발명은 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 유기성 폐기물을 반입 및 전처리 공정, 혐기성 소화공정, 소화슬러지공정 및 폐수처리공정을 차례로 거쳐 하수처리장 등으로 배출되게 되고, 이 과정에서 발생되는 소화슬러지는 탄화과정을 거쳐 바이오차로 전환되어 혐기성 소화공정 및 소화가스 이용공정에 재이용할 수 있는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정에 관한 발명으로, 소화슬러지공정의 퇴비화탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차(biochar)를 혐기성소화공정의 혐기성소화조에 투입하여 소화효율을 향상시키고, 소화가스이용공정의 정제설비에 투입하여 활성탄흡착탑을 대체할 수 있으며, 폐수처리공정의 포기조 내부에 메탄산화반응조를 추가로 설치하여 고농도 암모니아를 제거할 수 있다.

Description

소화가스를 활용한 소화액 폐수의 탈질처리 및 소화슬러지의 차(CHAR) 제조를 통한 고효율 유기성폐기물의 바이오가스화 공정
본 발명은 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 유기성 폐기물을 반입 및 전처리 공정, 혐기성 소화공정, 소화액 폐수처리공정을 차례로 거쳐 하수처리장 등으로 배출되게 되고, 이 과정에서 발생되는 소화가스는 고농도 폐수처리공정에 재이용되며, 최종적으로 발생되는 소화슬러지는 탄화과정을 거쳐 바이오차로 전환되어 혐기성 소화공정 및 소화가스 처리 공정에 재이용할 수 있는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정에 관한 발명이다.
일반적으로 가정, 축산농가, 산업현장 등에서 발생하는 하수, 오수, 음식물쓰레기 및 분뇨와 같은 폐수는 많은 양의 유기물을 함유하게 된다. 따라서, 유기물이 포함된 폐수를 생물학적 및 화학적 산소요구량, 부유물질함량 등이 환경기준치에 도달하지 않은 상태에서 배출하게 되면 토양이나 수질이 오염되게 된다. 이에 따라 폐수 내의 유기물을 생물학적, 물리적, 화학적 처리를 통해 정화된 상태로 하천 등으로 방류함으로써 환경오염을 줄일 필요가 있다.
그러나, 폐수 내 유기물을 물리적인 방법에 의해 처리시 그 처리효과가 미비하며, 화학적 처리는 수질오염과 더불어 처리비용이 많이 소요되므로, 최근에는 미생물을 이용하는 생물학적 방법이 주로 사용되고 있다. 이러한 생물학적 방법 중 하나인 혐기성소화공정은 혐기성 미생물이 유기물을 섭취하여 분해하고 무기화합물과 소화가스(바이오가스)를 방출하는 반응이다.
그러나, 혐기성 생물처리에 따른 다양한 성분의 소화가스와 소화조에서 발생되는 소화슬러지 및 고농도 배출수가 필수적으로 발생되고, 이를 위한 탈황장치, 암모니아제거습식세정법, 활성탄 흡착탑 등의 공정이 필요하게 된다.
또한, 혐기성소화조의 효율은 유입성상에 따른 효율 저하는 물론 혐기성소화과정에서 발생되는 유기산이나 기타 유해물질 등에 의하여 영향을 받지만, 운전조건 변화 외에는 특별한 대응책이 없는 문제가 있다.
나아가, 음식물쓰레기의 경우 전처리 공정에서 협잡물을 제거한 후 가능한 유기물은 모두 가용화조를 거쳐 소화조로 유입시키는 방식을 적용하고 있어 계절에 따라 다양한 성상이 소화조로 유입되어 안정화되어 있는 소화조 효율을 떨어뜨리는 원인이 되고 있다.
현재 국내에서 운영되고 있는 혐기성 바이오가스화를 이용한 에너지시설은 전처리공정의 복잡화에 따른 운영관리 어려움, 소화효율의 저하, 바이오가스 정제비용, 고농도폐수처리 문제, 소화슬러지 처리문제 등 고농도 유기성폐기물의 처리의 어려움은 물론 낮은 경제성으로 인해 에너지자원화시설로서 역할을 수행하지 못하고 있는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 유기성 폐기물이 투입호퍼, 파봉파쇄선별기, 음식물종합처리기를 거쳐 처리조로 투입되는 반입 및 전처리 공정; 상기 처리조에서 배출된 유기성 폐기물이 가용화조, 혐기성 소화조로 투입되는 혐기성소화공정, 상기 소화조에서 배출되는 소화액은 저류조를 거쳐 메탄활용 생성균을 활용한 생물학적 처리를 위한 생물반응조, 연계처리수조를 거쳐 폐수가 처리되는 폐수처리공정; 상기 소화조에서 배출되는 소화슬러지는 저류조, 탈수처리공정을 거쳐 건조, 탄화, 세척공정을 거치는 소화슬러지 처리공정;을 포함하는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정을 제공한다.
또한 본 발명에서 상기 혐기성소화공정의 소화조는 바이오차(biochar)를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 바이오차로 전환될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 혐기성 소화조에서 배출되는 가스가 저장조 및 정제설비를 거쳐 에너지로 이용되는 소화가스이용공정을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 정제설비는 탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 포기조 내부에 메탄산화반응조를 더 포함할 수 있다.
소화슬러지공정의 탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차(biochar)를 혐기성소화공정의 혐기성소화조에 투입하여 소화효율을 향상시키고, 소화가스이용공정의 정제설비에 투입하여 활성탄흡착탑을 대체할 수 있으며, 폐수처리공정의 포기조 내부에 메탄산화반응조를 추가로 설치하여 고농도 암모니아를 제거할 수 있다.
도 1은 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 전체공정 중 반입 및 전처리공정을 모식도로 나타낸 것이다.
도 2는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 전체공정 중 소화가스 이용공정을 모식도로 나타낸 것이다.
도 3은 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 전체공정 중 소화슬러지 공정을 모식도로 나타낸 것이다.
도 4는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 전체공정 중 폐수처리 공정을 모식도로 나타낸 것이다.
도 5는 탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 바이오차로 전환되는 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 포기조 내부에 메탄산화반응조를 추가로 설치한 폐수처리공정을 모식도로 나타낸 것이다.
본 발명에 의한 일실시예로서, 유기성 폐기물이 투입호퍼, 파봉파쇄선별기, 음식물종합처리기, 분리기를 차례로 거쳐 처리조로 투입되는 반입 및 전처리 공정; 상기 처리조에서 배출된 유기성 폐기물이 가용화조, 혐기성 소화조로 차례로 투입되는 혐기성 소화공정; 상기 소화조에서 배출되는 소화액이 소화액 저류조 및 침전지를 거치는 소화액저장공정; 상기 침전지에서 배출된 소화액 폐수가 포기조, 침전조, 응집침전조 및 연계처리수조를 거쳐 폐수가 처리되는 폐수처리공정; 상기 소화조에서 배출된 소화슬러지가 탈수기를 거쳐 처리되는 소화슬러지 처리공정;을 포함하는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정을 제공한다.
본 발명에서 투입호퍼(injection　hopper)는 운송수단에 의하여 운반된 음식물쓰레기를 시스템에 투입하기 전 보관하기 위한 호퍼로서, 음식물쓰레기의 저장 및 투입기능을 가지고, 파봉파쇄선별기(tear & crush & screen　of waste　bag)는 종량제 봉투에 담긴 음식물쓰레기를 처리하기 위하여 봉투를 파봉하고 잘게 파쇄한 후 금속성분 등을 분리하여 선별하는 기능을 하며, 음식물종합처리기(Sorting Reactor)는 물을 투입한 후 혼합, 분쇄 및 파쇄과정을 거쳐 음식물, 비중물, 협잡물 등으로 분류하여 각각 별도의 통로로 배출하는 기능을 한다.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 혐기성소화공정의 혐기성소화조는 바이오차(biochar)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 바이오차는 탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 소화슬러지공정은 소화슬러지저류조에서 배출되는 소화슬러지가 마이크로 버블부상조, 스컴저류조, 탈수기, 가압부상저류조 및 침전지를 차례로 거칠 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 혐기성 소화조에서 배출되는 가스가 저장조 및 정제설비(바이오차 탈취 흡착탑)를 거쳐 에너지로 이용되는 소화가스이용공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 정제설비는 탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 포기조 내부에 메탄산화반응조를 더 포함할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
본 발명은 유기성 폐기물이 반입 및 전처리 공정, 혐기성 소화공정, 소화슬러지공정 및 폐수처리공정을 차례로 거쳐 하수처리장 등으로 배출되게 되고, 이 과정에서 발생되는 소화슬러지는 탄화과정을 거쳐 바이오차로 전환되어 혐기성 소화공정 및 소화가스 이용공정에 재이용할 수 있는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정에 관한 발명으로 전체 공정을 도 1 내지 도 4에 나타내었다.
본 발명에서 반입 및 전처리 공정은 먼저 유기성 폐기물이 투입호퍼에 투입되며 개시되고 이후 파봉파쇄선별기, 음식물종합처리기, 분리기를 차례로 거쳐 처리조로 투입되게 된다. 이 중 협잡물은 음식물종합처리기에서 유기물과 분리된 후 탈수기를 차례로 거친 후 매립하여 처리된다.
상기 처리조에서 배출된 유기성 폐기물이 가용화조, 혐기성 소화조를 차례로 거치는 혐기성소화공정으로 진행된다. 상기 혐기성 소화조는 바이오차를 포함할 수 있고, 상기 바이오차는 소화슬러지공정의 탈수기에서 배출되는 소화슬러지를 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차 일 수 있다.
혐기성소화조에 바이오차를 혐기성소화조부피의 약0.1%(V/V) 투입시 미생물의 활성도를 증가시키고, 혐기성소화를 저해하는 미량유해물질을 흡착하는 기능을 한다. 그 결과 혐기성소화조 내의 메탄가스 발생이 10% 이상 증가하였고, 소화조 상등액의 COD 농도가 감소하였으며, 소화슬러지 발생량이 10% 이상 저감되는 효과를 나타내었다.
상기 혐기성소화조에서 배출되는 가스는 저장조 및 정제설비를 거쳐 에너지로 이용되는 소화가스이용공정을 통하여 재활용 될 수 있다. 상기 정제설비에는 바이오차를 포함할 수 있고, 상기 바이오차는 소화슬러지공정의 탈수기에서 배출되는 소화슬러지를 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차 일 수 있다. 상기 바이오차는 활성화를 통해 공극의 크기를 세밀하게 조정한 것으로서 소화가스 정제용 활성탄 흡착탑을 대체할 수 있고, 특히 암모니아, 황화수소 및 실록산 등을 동시에 제거할 수 있는 통합 흡착탑을 적용할 수 있다.
또한, 상기 탈수기에서 배출되는 소화슬러지는 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 바이오차로 전환될 수 있으며, 소화슬러지의 탄화공정은 도 5에 나타내었다. 먼저, 소화슬러지를 건조시킨 슬러지 탈수케익을 산화가 일어나지 않는 환경에서 300 내지 500℃의 열로 열분해한 후, 농축된 염분의 제거를 위하여 탈염 과정을 거쳐 양이온 교환 능력이 우수하고 알칼리 토금속 등의 영양 물질을 일부 함유한 바이오차를 생산한다. 이 과정에서 발생하는 바이오가스는 연소하여 건조과정의 열에너지로 재활용이 가능하고, 생산된 바이오차는 혐기성 소화공정 및 소화가스이용공정에서 재활용이 가능하다.
상기 침전지에서 배출된 소화슬러지가 포기조, 침전조, 응집침전조 및 연계처리수조를 거쳐 폐수가 처리되는 폐수처리공정을 거치게 된다. 본 발명은 상기 포기조 내부에 메탄산화반응조를 추가로 설치할 수 있다(도 6). 메탄산화반응조에 바이오가스를 공급하여 탈질 탄소원으로서 메탄올을 30-50mg/L 수준으로 생산함으로써 제1포기조에 별도의 탄소원 투입이 필요없게 된다. 또한, 메탄산화반응조에서 질산화가 진행되지 않은 잔여 암모니아의 80%와 질산성질소 50%를 제거할 수 있다. 이에 따라, 포기량의 1/2 축소에 의한 전력비용 감축, 추가 탈질 탄소원 비용 절감, 추가 생물반응조와 재포기조의 생략에 따른 유지관리비 감축 및 방류수 수질개선 등의 효과를 나타낸다.

Claims (6)

  1. 유기성 폐기물이 투입호퍼, 파봉파쇄선별기, 음식물종합처리기, 분리기를 차례로 거쳐 처리조로 투입되는 반입 및 전처리 공정;
    상기 처리조에서 배출된 유기성 폐기물이 가용화조, 혐기성 소화조로 차례로 투입되는 혐기성 소화공정;
    상기 소화조에서 배출된 소화액이 포기조, 침전조, 응집침전조 및 연계처리수조를 거쳐 폐수가 처리되는 폐수처리공정;
    상기 소화조에서 배출된 소화슬러지가 탈수기를 거쳐 처리되는 소화슬러지 처리공정;
    을 포함하는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혐기성 소화공정의 혐기성 소화조는 바이오차(biochar)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정.
  3. 제2항에 있어서, 상기 바이오차는 탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차인 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정.
  4. 제1항에 있어서, 상기 혐기성 소화조에서 배출되는 가스가 저장조 및 정제설비를 거쳐 에너지로 이용되는 소화가스이용공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정제설비는 탈수기에서 배출되는 소화슬러지가 건조공정, 탄화공정 및 탈염공정을 거쳐 전환되는 바이오차를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정.
  6. 제1항에 있어서, 상기 포기조 내부에 메탄산화반응조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정.
PCT/KR2020/001602 2019-12-13 2020-02-04 소화가스를 활용한 소화액 폐수의 탈질처리 및 소화슬러지의 차(char) 제조를 통한 고효율 유기성폐기물의 바이오가스화 공정 WO2021117980A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0166465 2019-12-13
KR1020190166465A KR102153490B1 (ko) 2019-12-13 2019-12-13 소화가스를 활용한 소화액 폐수의 탈질처리 및 소화슬러지의 차(char) 제조를 통한 고효율 유기성폐기물의 바이오가스화 공정

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021117980A1 true WO2021117980A1 (ko) 2021-06-17

Family

ID=72469164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/001602 WO2021117980A1 (ko) 2019-12-13 2020-02-04 소화가스를 활용한 소화액 폐수의 탈질처리 및 소화슬러지의 차(char) 제조를 통한 고효율 유기성폐기물의 바이오가스화 공정

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102153490B1 (ko)
WO (1) WO2021117980A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114685020A (zh) * 2022-04-26 2022-07-01 江苏道科环境科技有限公司 一种污泥厌氧消化联合干化炭化系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000021183A (ko) * 1998-09-26 2000-04-15 박호군 토양미생물을이용한do제어식폭기반응기에의한고농도폐수의고부하정화처리방법및장치
KR20030042866A (ko) * 2001-11-26 2003-06-02 주식회사 한화건설 유기성 폐기물의 혐기성 소화 방법
KR20170088176A (ko) * 2016-01-22 2017-08-01 주식회사 포스코건설 열가수분해를 포함하는 유기성 폐기물 혐기소화 시스템
KR102043367B1 (ko) * 2018-11-05 2019-11-12 한국건설기술연구원 하수처리수 및 혼합종 메탄산화균(Type I 및 Type X)과 혐기성소화조 소화가스를 연계 이용한 하수처리공정에서의 메탄올 생산방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160041864A (ko) * 2016-03-24 2016-04-18 서희동 태양열을 이용하여 유기성 폐기물을 처리하는 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000021183A (ko) * 1998-09-26 2000-04-15 박호군 토양미생물을이용한do제어식폭기반응기에의한고농도폐수의고부하정화처리방법및장치
KR20030042866A (ko) * 2001-11-26 2003-06-02 주식회사 한화건설 유기성 폐기물의 혐기성 소화 방법
KR20170088176A (ko) * 2016-01-22 2017-08-01 주식회사 포스코건설 열가수분해를 포함하는 유기성 폐기물 혐기소화 시스템
KR102043367B1 (ko) * 2018-11-05 2019-11-12 한국건설기술연구원 하수처리수 및 혼합종 메탄산화균(Type I 및 Type X)과 혐기성소화조 소화가스를 연계 이용한 하수처리공정에서의 메탄올 생산방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHEN, YANWEN: "Towards a sustainable paradigm of waste-to-energy process: Enhanced anaerobic digestion of sludge with woody biochar", JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, vol. 135, 2016, pages 1054 - 1064, XP029690553, DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.06.144 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114685020A (zh) * 2022-04-26 2022-07-01 江苏道科环境科技有限公司 一种污泥厌氧消化联合干化炭化系统及方法
CN114685020B (zh) * 2022-04-26 2023-12-05 江苏道科环境科技有限公司 一种污泥厌氧消化联合干化炭化系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102153490B1 (ko) 2020-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11001517B2 (en) Bioreactor for treating sewage and sewage treatment system comprising the same
CN103007937B (zh) 利用多源污泥制备的催化臭氧化催化剂及其应用
CN107010788B (zh) 一种规模化养猪场养殖废水处理系统及方法
JP4024045B2 (ja) 下水の処理方法
JPH09201599A (ja) 有機性廃棄物からの有用物質の回収と資源化方法
KR101312809B1 (ko) 제지폐수처리공정을 활용한 음폐수를 전처리한 탈리액의 병합처리방법
KR20070047731A (ko) 생활쓰레기 매립지 침출수와 음식물류폐기물 탈리액의 병합정화처리방법
KR101599424B1 (ko) 음식물쓰레기의 건조화 및 바이오가스화 시설
KR101123854B1 (ko) 유기성 폐기물의 고온 습식-건식 병렬 혐기성 소화장치 및 방법
WO2021117980A1 (ko) 소화가스를 활용한 소화액 폐수의 탈질처리 및 소화슬러지의 차(char) 제조를 통한 고효율 유기성폐기물의 바이오가스화 공정
KR101003482B1 (ko) 고농도 유기성 폐수의 처리방법
KR100903062B1 (ko) 유기성 폐액 처리 장치 및 유기성 폐액 처리 방법
CN102887612A (zh) 一种与选煤过程结合的煤化工废水处理和利用方法
KR20220096414A (ko) 분말 산화철을 이용한 수처리장치
CN104230127B (zh) 再造烟叶废水处理制备沼气的工艺
KR100750502B1 (ko) 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치 및 상기 처리 장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법.
CN109896692B (zh) 一种煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺
JP2000015230A (ja) アンモニア除去方法
CN114410349A (zh) 配套水煤浆气化的废物预处理工艺
KR102340961B1 (ko) 분말 산화철을 이용한 수처리장치
CN107721111A (zh) 一种污泥减量处理的系统及方法
KR102131743B1 (ko) 하수 처리용 sbr 반응조 및 이를 포함하는 하수 처리 시스템
KR20090085918A (ko) 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법
CN206915947U (zh) 一种规模化养猪场养殖废水处理系统
KR20190134583A (ko) 하수 처리용 생물반응조 및 이를 포함하는 하수 처리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20898978

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20898978

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 17.03.2023)