유기성 폐기물 자원화 및 응용기술

유기성자원화유기성자원화 기술기술 및및 응용응용

1

입자성유기성폐기물 미세화 및 가용화

2컴팩트 혐기성 반응조

High rate Anaerobic Reactor

MixCa

R3

고부가 바이오 에너지 생산 및 이용Application and Production of

Valuable biogas, like CH4 and H2

3

4증발형 해수담수화장치와의 융합 공정 개발

Connection with Desalinization by Distillation

5CDM 사업

Clean Development Mechanism

고속 혐기처리의 감량화 및 대량가스생산화고농도 암모니아제거 위한 양질 탄소원생산고부하 호기성생물 가속처리 기능부여

MixCa 소개MixCa 소개

MixCa는 후단 생물처리가 용이하게 입자성 고농도 유기성폐수(하수슬러지, 생물슬러지, 축산폐수, 음식쓰레기등)를 기하학적인내부형태를 가진 MixCa로 통과시키면, 유체와 반응조간의 극렬한혼합, 마찰, 캐비테이션 반응이 일어나서 후단 생물처리가가속화되도록 입자의 미세화, 가용화 그리고 세포파괴를 이룬다.

고농도 유기성폐수처리의 저해요인중 하나는 미생물이 이용할 수없을 정도의 큰 입자에 의한 충격부하이므로 가능하면 용존상태(Soluble)로 만들어 후속생물처리를 빠르게 하는 것이 중요하다.

후단 혐기성소화나 처리의 경우 본 장치에 의해 처리속도가 4~5배빨라지게 되므로 가스생산 속도와 양을 대량으로 늘릴 수 있다.

고농도나 증설이 요하는 호기성생물처리 경우, 본 장치로 포기조의증설 없이 처리가 가능하다. 미세화나 가용화된 만큼의 폐수부하를고려하여 공기나 기체를 자흡식으로 유입하면 압력이 높은 부분에서용존되어 DO(용존산소)를 크게 증대시키므로 도심지등에서 증설없이컴팩트하게 부가하여 처리가 가능하다

처리수

유기성 폐기물 처리 및 신재생 에너지 사업화 구도유기성 폐기물 처리 및 신재생 에너지 사업화 구도

음식

쓰레기

하수슬러지

(농축조)

MixCaTM

가용화장치

하수처리장

소화조이용

축산폐수

분뇨

유기성폐기물

- 가정용연료

- 산업용연료

- 수송용연료

하수처리장

고도화

- 가용화탄소원 공급

- 기존처리장 이용

- 내부반송 없음

- 건설/운영비 절감

- 고도처리수질유지

CDM

사업

수소발효

- 탄소배출거래권

사업

- 청정고부가

연료생산

바이오 메탄

- 빠른 감량화

- 대량 바이오가스

- 양질의 탄소원

- 빠른 감량화

- 대량 바이오가스

- 양질의 탄소원

MixCa란 ? Rapid Mixing, Friction, and Cavitation Unit로서급속 혼합, 마찰 및 공동화 장치임

MixCa 농축생물슬러지 파괴용 파일럿 실험 및 장치

• 2.3%농도, 3~5톤/일 처리, 반응조 φ0.4m x H0.8m, 5.0kW

• 단위시간별 SCOD증가량, SS감소량, STN, STP파악

• 가용된 슬러지의 탈질실험 수행

실험실

규모(

좌측)

MixCaTM 2차 농축슬러지 처리 실험결과

• 생물 농축슬러지(2.3%) 대상 pH 변화별 SCOD 증가농도- pH 9일 경우 SCOD = 4,300 ~ 6,800 mg/l - pH 11일경우 SCOD = 9,200 ~ 11,200 mg/l- SS 최대 50% 감량- 인과 질소 용출 허용

• 초기유입 반송슬러지(2차슬러지), 2차 농축 슬러지의 SCOD는80 ~ 400 mg/l 상태임

• SCOD증가량은 음식쓰레기>1차 하수슬러지>2차 하수슬러지순이나 2차 하수슬러지 경우 pH9~11의 MixCa처리 후에는오히려 안정적인 양질의 SCOD로 변환됨

• 탄소원별(가용화슬러지와 메탄올) 탈질 실험 결과

0

10

20

30

40

0 60 120 180 240 300시간 (min)

NO

3-N

(mg/L

)

가용화 슬러지 메탄올

과학적설계(Computational Meshing)

Cavitation, RSM 모델이용

MixCa 생물 농축 하수슬러지 전처리 사양MixCa 생물 농축 하수슬러지 전처리 사양

9.2Φ0.50 x H1.04.0 ~ 7.5

5.9Φ0.40 x H1.02.0 ~ 3.0

12.0 이상Φ0.70 x H1.2 이상10 이상

3.7Φ0.35 x H0.80.8 ~ 1.5

2.5Φ0.20 x H0.80.3 ~ 0.5

소요동력(kW) 1)장치규모(m) 1)처리량(m3/d) 1)

1) 슬러지원별 (2차슬러지, 축산, 음식물등] 실험결과 ,생물농축슬러지가가용화에 비교적 많은 에너지가 소모되고 처리양이 적은 편임.

2) 처리목절별 (가용화, 가스생산, 슬러지저감, 탄소원활용), 장치사용위치(소화조 부착)등에 따라 처리량, 개수, 소요동력이 달라질 수 있음.

3) pH 9.0~12조건 SCOD증가는 TS의 30~50%, SS의 최대50% 감소 가능4) 음식쓰레기, 1차 슬러지, 축산폐수는 pH전처리 없이도 가용화 가능함

MixCa 용도

• 혐기, 호기생물조 전처리에 의한 개선사업

• 입자성고형물의 미세화(Fine grain) 및 가용화(Solubilization)

• 미생물의 세포 파괴

• 기존 소화조 효율개선 : 기존 소화조에 단순부착하여 적용가능

• 고부하 호기성반응조 전단에서의 미세화 및 용존산소공급

• 기액간 혼합, 미세화, 용존을 가속화하는 반응기

• 고농도암모니아 처리 및 탈질용 탄소원 제공

• 혐기호기성 전처리 및 무배출 위한 필수 장치