KR100276471B1 - 생물학적 폐기물을 합성 및 습윤 발효시키는 방법 및 장치 - Google Patents

생물학적 폐기물을 합성 및 습윤 발효시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

생물학적 폐기물이, 동시에 혼합 및 균질과되는 동안 압착되며, 이후 액체가 없는 고체물질이 합성설비로 전달되며 액체 프랙션은 습윤 발효용 혐기성 반응기로 향한다. 따라서 합성 및 발효시간이 더 짧게 될 수 있다.

Description

생물학적 폐기물을 합성 및 습윤 발효시키는 방법 및 장치
본 발명의 구체 실시예가 도면으로 도시되어 있는바,
제1도는 본 발명의 장치의 개략적인 일반적 설계도.
제2도는 고체물질용 반응기의 개략적 측면도.
제3도는 안내만 장치의 수준에서의 웜콘베이어의 제1단면도.
제4도는 슬롯화된 구멍 스크린의 수준에서의 욈콘베이어의 또다른 도면.
제5도는 팩킹된 베드 반응기를 지닌 관통 쳬인 콘베이어의 개략적 측면도.
제6도는 제5도에 따른 장치의 평면도.
제7도는 본 발명에 따른 방법의 흐름도.
본 발명은 특히, 생 및/또는 익힌 음식물 찌꺼기, 농업폐기물, 특히, 동물 배설물 및/또는 식물 구성요소들을 포함하는 공공 및/또는 산업 폐기물질로부터 생물학적 잔류물을 처리하기 위한 방법에 관한 것으로서, 여기서 바이오 잔유물은 고체 및 액체 프랙션으로 분리되며 계속해서 고체 프랙션은 사일로 합성기로 전달되며 고체 프랙션은 혐기성 반응기로 전달되어 발효를 통해 발생된 바이오가스가 축출된다.
본 발명은 또한 웜 - 프레스형 고체 - 액체 분리기로 설치된 고체 물질용 반응기를 지닌, 유기 바이오 - 잔유물의 습윤 발효 및 합성을 통해 바이오가스 또는 합성물의 회수를 의한 장치에 관한 것으로서, 상기 분리기는 바이오가스 축출 및 합성 설비를 지닌 발효용 연속 연결 혐기성 반응기 및 액체 출구를 지닌다.
전술된 폐기물질에 더하여, 바이오 잔류물의 개념은 발효가 용이한 용해된 형태(DOC)의 탄소 함량을 지니는 모든 물질을 포함한다. 이것들은 예컨대 긴풀, 낙엽, 절단 잔디, 나뭇가지, 절단 나무, 꽂, 원예 및/또는 농업 수확 잔류물과 같은 녹색 식물 쓰레기 뿐아니라, 과일껍질, 기름과일, 포도찌꺼기, 맥주 슬러지, 효모, 코코넛 섬유, 통조림 공장으로부터의 잎 및 줄기, 감자 껍질 및 잎 잔여물, 목재 또는 제지 공장으로부터의 나무껍질 및 부스러기, 유기 공공 또는 산업 도시 폐기물 및 최종 농업 쓰레기와 같은 식물 및 과일 처리 공장으로부터의 폐기물일 수 있다.
청정 녹색 잔류물을 합성하는 것이 오랫동안 공지되어 있는바, 이같은 목적을 위해 합성 첨가물을 사용하거나 사용치않은 세분된 잔류물들이 합성 더미에 저장되어 썩도록 방치됨으로써 폐기물이 서서히 분해(부패)되었다. 그동안에, 부패시간은 층들로 쌓아올려진 더미를 뒤흔듬으로써, 또한 온도 및/또는 더미 습도를 조사하여 협정된 처리제어에 의해 짧게될 수 있는 것으로 알려졌다.
유럽 공개 특허 제 0 429 744 A2 호에는, 폐기물이 시프팅(sifting), 분리(separating ) 및 분쇄(comminuting)에 위해 예비처리된 후에 발효탱크에 이송되는바, 그 탱크에서 폐기물은 중앙 배출구를 향해 완만히 밀려지는 반면 연속적으로 뒤섞여 호기성 생물학적 분해 과정을 유도 및 유지하는 방법이 개시되어 있다.
이같은 발효 방법을 개선시키기 위해, 생물학적 폐기물의 호기성 생물학적 부패방식이 제안되었는바, 폐기물은 초기에 연속 교반에 위해 공기와 혼합된 후 박데리아 호기성 분해를 받게되며, 부패 공정으로부터 발생되는 생산물이 수용탱크로부터 제거되어 정화된다. 이같은 목적을 위해 수용탱크의 약 절반은 보조첨가 액체물질과 함께 고체 폐기물로 충전되어 옮겨진 슬러리 및 백석회를 첨가하기 전에 2 내지 3시간의 체재 시간동안 요동되며, 교반작응은 69 또는 70시간까지의 체재 시간동안 계슥되어야 한다.
WO 92/15540호에는 고체 및 액체 유기 폐기물질의 혼합물의 분리 처리 및 처분을 위한 방법이 개시되어 있는바, 여기서 혼합물은 기계적 분리에 의해 저량의 미세분산 고체들을 갖는 액체상 및 물을 함유하는 고체상으로 분리되며, 이후 액체상은 혐기성 발효 공정에 의해 바이오가스를 발생하며 고체상은 혐기성 발효공정에 의해 합성물, 비료 또는 사료를 형성한다. 밸러스트 물질이 바이오가스에 존재하며/또는 액체상은 침전장치, 특히 솜뭉치와 같은 화학적 수단에 의해 제거되어 바이오가스가 연소되기전에 사이클로 운송되며, 액체상은 정화조내로 배출되거나 또는 연속 세정장치로 공급된다. 이같은 방법은 돼지 및 소로부터의 액체 배설물, 슬러리, 유장(whey) 또는 유사한 물질에 적응가능하다. 액체상 및 슬러지로의 기계적 분리를 위해, 스탠딩 스크린 - 원심분리기, 시브를 지닌 수평배치 원 - 프레스 분리기 및 디캔더(decamter) 가 제안된다.
유럽 특허 공개 제 0172 292A1호는 유기 액체 폐기물율 처리하기 위한 방법에 관한 것으로서, 고체 프랙션이 분리되어 혐기성 발효기로 공급되는 반면, 액체 프랙션은 혐기성 발효처리된다. 어느 경우에 있어서, 한편으로 목재부스러기, 배설물, 나무껍질, 과일껍길, 톱밥둥, 다른 한편 음식 찌거기와 같은 탄소함유 폐기물뿐 아니라 고체 - 액체 혼합물의 분리를 위해 작용하는 드럼 시이브로부터의 최종 고체물질들이 반고체 더미로 공급되어 합성물을 형성하기전에 분쇄기로 전달된다.
이 방법에 있어서, 고체 - 액체 혼합물에 이미 존재하는 액체의 일부만이 사용된다.
본 발명의 목적은, 합성물 및/또는 바이오가스와 같은 유용한 물질을 생산하기위한 처리 또는 유기 잔류물을 개선시킬 수 있는 전술된 종류의 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
이같은 목적은 청구범위 제1항에 설명된 방법에 따라 달성된다.
본 기술분야에 공지된 전술된 방법과는 반대로, 물에 용해되거나 용해가능한 C-함유(유기) 성분들(DOC)은 고체-액체 분리전에 집중 혼합 및 균질화에 의해 바이오 - 잔유물로부터 씻겨진다.
폐기물이 시프팅으로부터 결과되는 현탁액으로 유용한 고체 프랙션 및 액체 프랙션으로 분리되기 때문에, 고채 프랙션의 호기성 처리 및 용해 및 현탁 프랙션의 혐기성 처리 각각이 우수하게 조절될수 있어, 상기 양 프랙션들의 일반적인 처리에서 보다 특히 작은 체적을 갖는 탱크가 필요하다. 분리된 합성 및 습윤 발효가 유용한 고품질의 최종 제품의 생산에서 비교적 더욱 신속하게 취해질 수 있다.
본 발명의 방법의 또다른 계발점들이 칭구범의 제2 내지 13항에 개시되어 있다.
예컨대 분리단계에 있어서, 폐기물을 공급한 후에는 70 내지 80체적%의 습기가 존재하며, 이 습기수준이 유지되어 액체 현탁액이 방출된 후에도 물의 부가로 인해 훌륭하게 물을 처리한다. 분리 단계에서의 습기의 수준은 적어도 40 내지 60체적% 이하로 떨어지지 않게 되기 때문에, 상대적으로 높은 습기의 존재하에서 탄소함유 성분들을 씻어낼 수 있다. 처리수가 재순환방식으로 분리 단계에 공급된 후에, 세정은 혐기성 반응기에서 발생된 메탄화(발효)로부터 결과된다.
분리 단계에서의 처리 제어의 또다른 개선점이, 특히 일정온도를 유지시켜 조화되고 조절된 공기 공급 및 온도 조절에 의해 달성된다. 각각의 이같은 조절은 측정된 온도, 산소 함량, 페기가스내의 CO2 함량 ................... 등에 따라 취해질수 있다.
분리 단계에서 생물학적 잔류물의 주입후에, 우선 발열 반응이 시작될 것이다. 필요없는 과열은 분리 단계로부터 배출되어 혐기성 반응기에 공급되는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 용해된 탄소함유 성분들의 내용물이 분리 단계로부터 방출된 예정된 액체의 수준 이하로 떨어진 후에만, 분리단계에서 현저히 감소된 체적을 지니는 잔류물은 고체 잔류물 전체가 분리 단계로부터 제거되고 연속적으로 보조 합성 처리되기 전에 가능한 한 가장 낮은 습도를 지니도록 압축된다. 보조 합성은 첨가제들의 혼합물로 또는 그 혼합물없이 본 기술분야에 공지된 통상의 방법에 따라 취해질 수 있다.
생물학적 폐기물로부터 액체상의 각각의 가속분리 축출은 폐기물이 압축 및/또는 시포트될때 달성된다. 분리 단계, 즉, 고체 반응기로부터 외방으로 전달된 액체는 현탄액 형태로 나타난다. 고체 성분인 각각의 슬러지가 혐기성 반응기에 부하를 가하지 못하게 하도록, 각각의 현탄액은 혐기성 반응기에 주입되기 전에 침전 처리된다. 침전중 슬러리로 결과되는 고체물질이 반응의 가속을 위해 종균(inoculum)으로 공급되는 것이 바람직하며, 산소 보강후에는 고체용 반응기의 신규 충전후 생물학적 잔류물에 활성 슬러지로 전달되는 것이 또한 바람직하다.
액채가 혐기성 반응기로 주입되기 전에, 분리 단계로부터 배출된 액체는 반드시 나타날 산소의 제거를 위해 초음파 처리되거나 또는 바이오가드가 제거되게 된다. 완전한 각각의 광범위한 산소 축출 때문에, 혐기성 단계에서의 메탄화가 유리하며, 각각 방해되지 않는다.
염기성 반응기에 도달한 액체에 포암된 고체 프랙션들은 때때로 슬러리로 추출됨으로써, 작은량의 금속, 바람직하게는 중금속이 제거되어 우선 분해되어 이후 결합된 침전물로 될 수 있다.
전체 메탄화 과정 동안의 혐기성 반응기에 있어서, 45℃ 내지 40℃의 온도가 유지되어 내저온성 박테리아로 처리되며 50℃ 내지 55℃의 온도에서 호열성 박테리아로 처리된다. 분리 단계로부터의 액체 배출물을 혐기성 반응기에 충전하는 작업은 연속적으로 또는 1 내지 2시간의 간격으로 취해진다. 수력학적 체재시간의 범위는, 90 내지 95%의 유기물질의 분해율에서 약8 내지 10일로 된다.
통상적인 방법들과 비교할때 혐기성 반응기에서의 짧은 체재시간은 다음과 같은 이유 때문이다.
본 발명에 따르면, 메탄화된 유기물질은 메타노겐(methanogen) 박테리아로 접근가능한 형태가 유용하며, 더우기 목표로된 방식으로 박테리아의 세정을 방해할 수 있다. 90%이상의 분해율에서 단지 약간의 충전수가 혐기성 반응기를 떠난다. 물에 용해된 유기물(DOC 함유)의 함량은 반응기상에 설치된 대응장치에 위해 자동적으로 측정된다. 선택적으로 물은 DOC 함량이 너무 많을 때 사이클에 유도될 수 있는바, 즉, 발효가 완성될 때까지 혐기성 반응기에 주입된다.
청구범위 제14항에 기재된 장치가 방법 달성을 위해 제공된다. 이 장치는 흔합장치 및 액체 방출기를 지닌 고체물질용 반응기 및 바이오가스 축출기 또는 합성 설비를 지닌 발효용의 연속 배치 혐기성 반응기를 지닌다. 웜 콘베이어를 통한 전달물이 상부로부터 나오는 생물학적 폐기물질에 위해 방해받는 것을 방지하기위해, 테이블, 바람직하게는 테이블 플레이트가 웜 프레스 상부에 일정각도로 평행하게 배치된다. 공급된 물질이 상기 플레이트에 떨어질수 있어 하방으로 활주됨으로써, 일단 플레이트에 도달하면 웜에 위해 다시 포획되어 상방으로 이송된다. 목적에 따라, 즉, 바이오가스 생산에 중점을 두느냐 또는 합성의 제공에 중점을 두느냐, 또는 분리 단계에 부가적으로 상호 선택적으로 또는 후속적으로 처리되는가에 따라, 혐기성 반응기 및/또는 합성 설비가 연속적으로 배치된다.
당분간 중요한 이유들은 바이오가스 생성에 최우선으로 적용될 것인 반면, 합성의 사용은 적은 분야로 제한되며 경제적으로 거의 실행되지 않을 수 있다.
장치의 또다른 계발들이 청구범위 제 15 내지 34항에 설명된다.
예컨대, 분해된 형태로 탄소를 흡수하는 액체물질로부터 고체 물질을 압축 및 각각 분리하기 위한 가속용 혼합장치는 웜 프레스(worm press), 바람직하게는 2개의 대향 구동 경사 웜 프레스로 구성된다. 반대방향으로 작동하는 웜 샤프트(worm shaft)는 생물학적 페기물의 강한 혼합을 유도하여 균일 산소 공급 및 최적의 미생물 활동을 보장한다. 웜 프레스는 시간당 약 5 내지 10분 작동 하는것이 바람직하다. 웜 프레스는 경사위치를 지니기 때문에, 물질이 상방으로 이송될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 테이블 또는 테이블 플레이트들은 열교환기로 설계된다. 이는, 웜 프레스를 통해 이송된 물질이 매번 테이블과 접촉하게되고, 또안 테이블이 유동 물질에 대해 상대적으로 중심배치될 수 있기 때문에 장점이 제공된다.
큰 직경의 고체물질들이 액체와 함께 배출되는 것을 방지하기 위해, 고체물질용 반응기는 적어도 하나의 스크린, 바람직하게는 천공된 스크린 또는 다양한 메쉬폭을 지니며 상호 상부에 배치된 슬롯구멍 스크린을 지니는바, 그것들은 액체 배출물의 상류에 배치된다. 예컨대 3개의 중첩 스크린들이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 고체물질용 반응기는 합성 필터에 연결되는 것이 바람직한 가스 배출 장치를 지니므로, 대기로의 냄새의 방출이 회피될 수 있다.
고체물질용 반응기에 공급된 생물학적 폐기물의 합성에 따라, 고체물질용 반응기들이 배치되는 각도, 즉, 특히 반응기들의 저부 경사가 변화가능할때 분리 공정을 촉진시킬 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 고체물질용 반응기는 폐쇄가능한 공급 깔대기 및 후방 채널 팬들에 위해 활성 공기 배출이 제공되며 또는 기밀(gastight)로 되는것이 바람직한 관통체인 콘베이어를 지닌다. 원해진 공기를 탈취용 합성필터를 통해 밀어낼 수 있어 가능한한 많이 냄새의 방출을 회피한다.
전술된 바와같이, 고체용 반응기와 혐기성 반응기 사이에는 침전 탱크가 제공되는바, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 그 탱크는 결과적인 슬러지가 배출되어 고체 물질용 반응기에 다시 직접 전달될 수 있는 출구를 지닌다. 고체 물질용 반응기 및/또는 침전 탱크의 일부에 환기 사이클 또는 공기 공급장치가 설치될 수 있어, 배출 슬러지를 호기성의 활성 슬러지로 전환시킨다.
특히 산소없이 혐기성 반응기를 작동시키기위해, 침전 탱크와 혐기성 반응기 사이에는 가스 제거 반응기, 바람직하게는 초음파 반응기 또는 바이오스트립퍼(biostripper)가 제공된다.
형기성 반응기가 팩킹된 베드 반응기로 설치되며/또는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 거친 표면을 지니는 표면상에서의 대형 표면(150 - 300 ㎡/㎥) 추진성장을 지니는 여러개의 격자 지지체를 지닌다. 이는 박테리아의 세척을 효과적으로 방지하며 표면 상태에서의 속도를 개선시킨다.
혐기성 반응기에 있어서, 우선 아세톤 박테리아는 용해된 중간 생성물들을 아세테이트, 수소 및 카본 디옥사이드로 전환시킨다. 이는, 메타노겐 박테리아가 상기 생성물로부터 출발하여 단지 메탄을 생산할 수 있기 때문에 필요하다.
바이오가스 생산의 최종 단계에 있어서, 메타노겐 박테리아 때문에 한편으로 메탄 및 물이 수소 및 카본 디옥사이드로 형성되며, 다른 한편으로 카본 디옥사이드는 아세데이트 및 메탄으로 형성된다. 제1반응은 하이드로제노트로픽 메타노 박테리아에 의해 촉매반응되며, 제2반응은 아세토트로픽 박테리아에 위해 촉매반응된다. 메탄의 수율은 약 70체적%에 이른다. 혐기성 발효에서의 체적 인자는 박테리아의 비교적 원만한 성장인바, 즉, 매 14일마다 2배로 취해진다. 그러므로, 안정화, 즉, 격자 지지체들상의 표면상에서의 성장을 통한 미생물 집단의 증가를 보강하여, 거친 격자 표면이 가스 방울의 상승에 필요한 루멘을 유지시켜 박테리아의 표면성장을 증가시킬 필요가 있다. 세척으로 인한 박테리아성 집단의 감소는 어느 경우에 현저하게 최소화될 수 있어, 혐기성 반응기에서의 지연 시간이 실제로 감소되며, 각각의 반응기 체적은 상응하게 작게 선택될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 혐기성 반응기는, 가스가 약간의 부족압으로 조종되는 가스 분리기에 연결되는 것이 바람직한 가스 돔(gas dome)을 지닌다.
메탄화 단계에서의 혐기성 반응기는, 하나에 다른 하나가 배치되며 상호 연통 파이프로 연결된 다양하게 형상화되어 팩킹된 베드 반응기들로 구성된다. 물의 전달은, 인입구를 통해 제1의 팩킹된 베드 반응기내로 연통 파이프의 원리에 따라 단독으로 취해진다. 예컨대 팩킹된 베드 반응기들은 4m 높이 및 1.2m 직경의 원통형 튜브로 될 수 있는바, 그들 각각은 수직층류 방식으로 공급된다.
마지막 팩킹된 베드 반응기는 침전 탱크에 위해 연속될 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, PH - 값들이 다른 팩킹된 베드 반응기들에서 상호 다르게 또한 독립적으로 설정될 수 있으며/또는 다른 팩킹된 반응기들이 평행하게 또는 일렬로 작동될 수 있다. 또한 결합된 형태가 다양한바, 예컨대 2개의 팩킹된 베드 반응기들이 평행하게 연결되는 반면, 그들 중 하나는 제3반응기에 일렬로 연결된다. 이같은 다양성에 위해 장점이 취해질 수 있으므로, 다른 반응기들에서의 다른 공정들이 선택적으로 다른 체재시간으로 실행될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면 팩킹된 베드 반응기(혐기성 반응기)는 출력 조절되는바, 즉, 바람직하게는 배출 가스체적(바이오가스), DOC 및/또는 CSB 함량이 조절된다. 또다른 연결의 변과예들이 가열에 관련하여 제공될 수 있는바, 좀 더 구체적으로 말하자면 혐기성 반응기들이 사람에 의해 또안 동일 열교 환기에 의해 연속적으로 가열되는 방식으로 제공된다.
장치의 필수 구성요소는, 고체물질 반응기(01)뿐아니라 전체 설비의 중심부재를 형성하는 3개의 부품(08a, b, c)으로 이루어진 혐기성 반응기이다.
처리될 생물학적 잔류물 또는 폐기물은 고체물질용 반응기(01)로 공급되어 반응기의 하부에서 포획되어 웜 샤프트(16) 또는 반대방향으로 작동되는 2 개의 웜 샤프트에 의해 상방으로 이동된다(제3도 및 4도 참조). 상부영역, 즉, 슬롯으로된 구멍 스크린을 지닌 압축 영역 상부에서의 습기는 반응기로부터 슬롯화된 구멍 스크린을 거쳐 강제되어 급송된다. 웜 또는 대향 작동 웜 샤프트 상부 및 그에 평행하게 테이블, 또는 데이블 플레이트(17)가 배치되는바, 이들은 열교환기로 설계된다. 생물학적 폐기물 상에서의 강제 효과는 테이블 플레이트의 역압에 의해서 뿐만 아니라 배출물을 향해 감소하는 슬롯화된 구멍 스크린과 웜 샤프트 사이의 거리에 의해 향상될 수 있다. 선택적으로 이같은 거리는 급송에서의 회점점을 조절되는바, 제거장치에 의해 변화될 수 있다. 스크린의 슬롯의 폭은 변화될 수 없기 때문에, 스크린들이 교환될 수 있어 처리될 생물학적 잔류물의 각각의 필요에 따라 조절가능하다. 과도한 습기가 제거된 폐기물질은 스크린 및 압축 영역으로부터 나오는 연속 이송되는 물질에 위해 자유 반응기 공간내로 압축된다. 따라서 중력 때문에 폐기물질들은 고체물질용 반응기(01)의 가장 깊은 부분을 향해 테이블 플레이트를 지나 후방으로 활주되어 웜 샤프트(16)에 의해 다시 포획된다.
이같은 방식에 있어서, 폐기물은 폐쇄회로에서 구동되어 초과 습기를 연속적으로 없앨 수 있는바, 폐기물의 각각의 카본 디옥사이드 함량들이 유용한 액체에 의해 씻겨질 수 있다. 고체물질용 반응기들은 최적의 마이크로 활동을 위해 조절된 산소 공급기(03)를 지닌다. 산소 공급은 산소 - 함량 측정치 또는 CO2- 함량 측정치에 대해 측정될 수 있으며 또한 조절될 수 있다. 지방과 같은 에너지 강화 중합체 물질과 같은 고체물질용 반응기(01)에서 발생할 수 있는 호기성 집중 부식 공정동안, 지방산, 아미노산 및 설탕과 같은 에너지가 부족한 단량체 성분으로 분해된다. 고체물질 반응기(01)에서 취해지는 선행 호기성 집중 부식의 지속기한은 변화 가능하며 기도된 목적에 의존하더라도, 더많은 바이오 가스 또는 더많은 합성물이 제조된다. 예컨대, 고체물질용 반응기(01)에서의 48시간의 체재시간 동안, 경량이며 매개체가 무거운 분해가능한 유기 물질들이 낮은 - 체인 지방산과 알콜들로 분해될 수 있는바, 그것의 범위를 그것들이 혐기성 반응기(08a, b, c)에서 아세토겐 및 메타노겐 박테리아를 통해 주요 최종 생산 메탄과 카본 디옥사이드로 혐기성으로 분해될 수 있는 범위까지이다. 지방산 및 알콜들은 전환 동안 발생되는 물에 용해되어 현탁되는바, 이는 고유 습도 때문에 유용하거나 또는 샐 워터(cell water)에 구속되거나 짜내질 수 있기 때문에 유용하다. 호기성으로 가수분해된 유기물질을 많이 함유한 현탁액은 고체물질 반응기(01)내의 덩어리(mass)로부터 전술된 스크린에 위해 분리된다. 호기성 집중 부식과 함께 용해가능한 유기성분들의 배출후에 물질의 강안 체적 감소(70 내지 80 체적%)가 발생한다. 생화학적 폐기물로부터 획득된 현탁액은 밸브(P1)를 거쳐 펌프(04)를 통해 침전 탱크(05)내로 전달된다. 슬러지로 침전되는 내측의 분리된 고체 물질들은 접종원으로서, 고체물질용 반응기(01)에 신규하게 주입된 생물학적 폐기물 내로 후방 송출될 수 있다. 고체가 없으며 유기 함유물, 특히, 탄소 함유물을 지닌 물질로 강화된 물은 혐기성 반응기(08)내로 송출된다. 잔유하는 세정된 고체 덩어리는 부식 둥급 I 및 II를 지닌 신규한 합성물로서 사일로 합성 형태로 연속 부식 처리된다. 신규한 합성물이 획득된다.
고체용 반응기의 충전은, 단지 충전 기간 동안에만 개방되는 반응기의 상부내의 폐쇄 가능한 걔구부를 통해 취해진다. 신규 합성물의 배출은 전기 모터에 의해 작동되는 방출 수로(sluice)에 위해 취해진다. 물질은 폐쇄 용기(도시되지 않았음)내로 떨어진다.
냄새를 회피하기 위해, 고체물질용 반응기가 가스 라인을 거쳐 합성 필터(15)에 연결된다. 작동시 고체물질용 반응기는 폐쇄상태를, 바람직하게는 기밀을 유지한다. 호기성 상태를 발생시키기 위해 반응기내로 취입된 공기는 합성 필터를 통해서만 취출된다. 반응기가 층전을 위해 개방되면, 가스 라인에 장착된 측방 채널 팬이 자동적으로 작동되어 합성 필터 내의 반응기로부터 공기를 흡인한다. 따라서 역방향으로 취해진 공기 유동이 발생되어 고체물질용 반응기(01)로부터의 냄새의 방출이 발생될 수 없다.
고체물질이 없는, 즉, 고체물질이 최소로 감소된 현탁액이 어떤 산소를 혐기성 반응기(08)내로 주입하지 못하게 하도록, 초음파 가스 배출 장치(06)가 제공되는바, 그 장치를 통해 액체가 조정되어 펌프(7)에 의해 최종적으로 염기성 반응기(08)에 이르게 된다. 연통 파이프에 의해 사이클로 작동될 수 있는 다단계 혐기성 반응기(08a, b, c)가 팩킹 베드 반응기로 설치된다. 또다른 침전탱크(09)가 혐기성 반응기(08)의 하류에 제공되어, 메탄화후 최소 고체 입자들을 포함하는 물이 안내되어 고체가 제거된다. 연속적으로 물이 재순환 방식으로 회로내로 다시 향할 수 있다. 혐기성 반응기가 상응하는 조절부를 거쳐 열교환기(02)에 연결됨으로써, 고체물질용 반응기(01)에서의 발열반응으로부터 결과되는 열이 혐기성 반응기(08)내로 향할 수 있다. 펌프(11)는 단계(08a, b, c)를 통해 액체의 가능한 필요 순환을 돕는다.
1g/1의 DOC-함량 및 약 2 내지 3g/1의 CSB-함량을 지니며 반응기를 떠나는 물은 플랜트 정화설비(12)로 향하여 그곳에서 배수의 질이 정화된다.
정화 설비는 수직 관통 유동형이며, 소척식물(helophytes)에 의해 보급되며 자동 간격 작동이 제공되는 다중층 팩킹 베드 필터이다. 이같은 팩킹 베드 필터는 5 x 10-3㎳의 침투효율(Kf)을 지닌 호기성 바닥층을 특징으로 한다.
이층에 있어서, 질소의 질화 및 특히 물에 용해된 잔류 유기물질의 산화가 발생한다. 10-7m/s의 Kf값율 지니는 연속 조밀 토질층은 질소의 질화에 적합한바, 이는 상응하는 덕트를 통해 N2로서 대기로 방출될수 있다. 매우 미세한 입자 프랙션 때문에 높은 인산염 결합 전의가 보장된다. 하부층의 침투성은 상부충의 침투성에 상응한다. 이로써, 유기물질의 잔여 석화, 유용한 N - 성분들의 질화 및 발아인덱스의 또다른 감소를 결과로 한다.
테스트는 플랜트 정화설비의 수직 관통 유동을 지닌 시스템이 배수의 질에 대한 임계설정치를 만족시키며 또한 이같은 필요치 이하로 떨어지는 것을 보여준다.
갈대(근경)의 뿌리 시스템에 위해, 배수 효과가 일정하게 보장된다.
줄기들이 하부본체를 그늘로 덮어 바람직하지 못한 조류의 영성을 방지한다.
그들은 미생물에 대해 유용한 날씨를 제공한다. 식물들의 중요한 성질은 특정 공기도 티슈(통기조절)를 통해 흑속으로 산소를 유입시킬 수 있도록 구성된다는 점이다. 설비는 6m x 5m의 표면상에 설치된다. 설비의 물의 배수는 일주일동안 포획되어 보지된다. 물을 배수로내로 방출시키느냐 또는 그것을 점화용기로 보내느냐하는 결정은 간접 유도 규칙에 따르는 변수들로 물을 분석한 후에만 취해진다.
혐기성 발생기에서 형성된 바이오가스는 가스 분리기(13)를 거쳐 도달되며, 가스 저장소(14)는 바이오가스 생산물내의 양의 변동을 보상하기 위한 버퍼(buffer)로 작용하여 연속 배치된 가스모터로의 정확한 공급을 보장한다. 이때 스터링 모터(Sterling motor)가 사용될 수 있다.
각각의 처리 단계로부터의 냄새나는 배출 공기를 수용할 수 있는 합성 필터(5)는 기부에서 상부림까지 2.5m의 환영 샤프트로 팩킹된 특정 합성층으로 구성되는 것이 바람직하다. 냄새가 제거될 가스는 저부로부더 필터내로 안내된다.
가스는 합성층을 통해 유동한다. 활성 냄새를 지닌 물질은 흡착 또는 흡수되며 미생물에 위해 대사된다. 필터를 뗘나는 가스는 냄새의 관점으로부터 거의 천연적으로 되거나 또는 약한 흑냄새를 지니지만 이는 필터에 인접해서만 인지될 수 있다. 배기공기는 가능한 병원균이 없으며, 고체물질에 대한 반응기(01)내의 폐기물내로 주입되는 것이 가능하다.
제2도 내지 4도에는 고체물질용 반응기가 상세하게 도시되어 있다.
고체물질용 반응기는 충전동안에만 개방되어 작동중에는 가능한한 기밀적으로 폐쇄되는 상부 충전 개구부(19)를 지닌다. 고체물질용 반응기(01)는 제1회전 축(20)에 링크 연결되어 선회아암(21)에 의해 상승 또는 하강될 수 있어 다양한 경사 각도로 세척될 수 있다. 선회아암(21)은 관절(22)에 의해 고체물질용 반응기(01)에 연결되는 한편 또다른 관절(23)에 의해 독립트럭(24)에 연결된다.
혼합 및 균질화를 위해, 고체물질용 반응기는 적어도 하나의 웜 샤프트(16), 바람직하게는 제3도 및 4도에 도시된 바와같이 대향방향으로 작동하는 2개의 웜 샤프트(161, 162) 를 지닌다. 웜 샤프트의 상부에는 열교환기로 설치된 테이블(17)이 배치된다. 이것의 상부 영역에 있어서 고체물질용 반응기는 압착 및 배출 장치(18)를 지니는바, 이 장치는 위치(18', 18", 18'")로 적절히 선회될 수 있어 고세물질용 반응기의 배출을 가능하게 하여 생물학적 폐기물이 완전히 세정되거나 압착된다. 웜 샤프트(161, 162)는 셀(25)에 배치된다(제3도).
배출장치(18)의 상부영역, 즉, 고체물질용의 제3의 상부 반응기에 있어서, 슬룻화된 구멍 스크린(26)이 셀에 제공되어 슬룻화된 구멍들이 이송방향에 평행하게 배열되며/또는 슬롯화된 구멍이 회전 웜 샤프트의 주변으로부터 감소된 거리에 배치될 수 있다. 슬룻화된 구멍 스크린과 콘베이어 웜 사이의 거리뿐 아니라 접촉압력이 변화될 수 있음이 유리한 점이다.
또한 이송방향이 웜 감김의 수정에 위해 압착 영역상에서 변화되어 증가된 압착 효과를 달성하는 것이 제공될 수 있다.
선택적으로 고체물질 반응기는 최하부지점에서 액체, 즉, 현탁액용 재폐쇄가능한 배출 개구부를 지닌다.
이송영역에서의 막힘을 방지하기 위해, 브러쉬, 고무밴드 또는 스트립핑 요소등과 같은 가요성 장치들이 콘 베어어 웜, 즉, 웜 샤프트를 씻어낸다.
제5도 및 6도는 전술된 장치의 적합한 팽창을 보여준다. 고체물질용 반응기(01)의 상류에는 관통 체인 콘베이어(27)가 적절히 배치된다.
관통 체인 콘베이어는, 생물학적 폐기물을 공급 깔대기(29)내로 전달하는 콘테이너 차량(28)에 위해 충전된다. 폐기물은, 고체물질용 반응기(01)의 충전 개구부(19)상에 배치되는 배출부(30)의 폐쇄 케이지로 전달된다. 고체물질용 반응기(01)에 직접 전달될 수 없는 초과물질은 후속의 가능한 충전 작동시까지 콘베이어에 잔류한다. 충전 깔대기(29)가 층전 작동 동안에만 개방되어 냄새 방출이 회피된다. 이들 시간이외에는 시스템이 팽팽한 타플린에 위해 폐쇄된다. 콘베이어의 배출부 또간 활주가능한 플레이트 및 활주 게이트에 의해 폐쇄되며 ; 콘베이어 관통구 또한 기밀된다. 선택적으로 관통체인 콘베이어에는 작동 중 뿐만아니라 설정된 간격의 충전 작동이외의 기간동안 측방 채널판에 의해 콘베이어로부터 공기를 홉인하여 이 공기의 냄새를 제거하기 위해 합성 필터(15)를 향해 안내한다.
관통 체인 콘배이어(27)의 충전 깔때기(29)뿐 아니라 콘베이어 자체는 전달된 생물학적 폐기물을 위한 중간 저장소를 구성한다. 결과적인 정화수는 후에 콘베이어에 유지되어 고체 물질용 반응기(01)내로 또는 연속배치된 침전 탱크(05)로 향한다.
본 발명의 실시예의 평면도인 제6도로부터 알 수 있듯이, 고체물질용 반응기(01)가 연장되어 있다. 고체물질용 반응기(01)의 중간 공간에는 약 3 ㎥의 가스체적을 지닌 침전탱크 및 혐기성 반응기(08)가 제공되는바, 상기 반응기(08)는 하나 뒤에 다른 하나가 배치되며 4m의 높이 및 1.2m의 직경을 갖는 원통형 파이프내에서 각각 4 ㎥의 챔버체적을 지니는 3개의 세그먼트로된 팩킹 베드 반응기(08a, b, c)로 구성된다. 팩킹된 베드 반응기(08a, b, c)는 35 kg OTS/㎥xd까지 체적당 전체 하중으로 작동될 수 있다. 3개의 반응기(08a, b, c)는 침전탱크(09)로 작용하는 제4파이프에 의해 연속된다. 파이프(08a, b, c)및 (09)는 하나의 유닛을 형성하며 2.7m x 2.7m의 베이스 표면상에 설치되어 완전히 격리된다.
제7도에 따른 플로우차트로 설명된 본 발명의 방법은 설명된 장치에 의해 실행된다. 전달 시스템(31), 및 우선 연통장치(36)로 공급되는 산업 및 공공 폐기물(33), 결핌구조의 잔류물 및 풍부 구조로된 건조 잔류물(35)로 이루어진 전달된 생물학적 폐기물용 특성 제어부(32)후에, 각각의 잔여물들이 공기(011) 및/또는 다양한 첨가제(012)가 첨가되어 고체물질용 반응기에 분리적으로 예정된 혼합에 위해 공급된다. 고체물질용 반응기로부터의 탈수후 결과로되는 고체물질들이 신규한 혼합물로 공급되거나 또는 혼합(38)후에 연속 부패부(39)로 공급되는바, 여기서 상기 고체물질들이 숙성된 혼합물(40)로 전환된다. 침전후 압착된 액체 프랙션들이 배출구(41)를 거쳐 혐기성 습윤발효용 염기성 필터(08)에 공급되어, 바이오가스(42), 근본적으로 메탄을 형성할 뿐 아니라 잔여물(43)이 배출된다. 액체총량의 일부가 재순환된 액체(44)로서 고체물질용 반응기(01)로 다시 향하게 될 수 있다.
실행된 테스트 충전물에 있어서, 가정용 쓰레기로부터 2t의 폐기물(33, 34, 35)이 고체물질용 반응기(01)에서 함께 혼합되어 공기공급하에 처리됐으며, 75℃의 온도에 도달되었다. 물(14)내의 유기물질이 본래 중량의 약23%로 계산된 반응동안 압착됐다. 염기성 반응기(08)에서의 발효에 위해, 65체적%의 메탄 함량을 지니는 약 210 ㎥의 바이오가스(42)가 상기 유기물로부터 형성됐다.
활성 혼합물이 절단 구조 물질과 고체 방출물로서 혼합됐는바, 절단 구조 물질은 나무껍질과 잔가지 절단체로 구성되는바 이것의 구성비는 1 : 1 이며 시프팅없이 사일로에 놓이도록 이동된다. 그후 합성물이 흙냄새를 내며 균배양체로 집중 전환됐다. 획득된 합성물이 예정된 제한값을 충족시켰다.

Claims (9)

  1. (정정) 생(raw) 및 익혀진 음식 찌꺼기(34), 농업 폐기물, 동물 배설물 및/또는 식물 요소들을 포함하는 공공 및/또는 산업 폐기물(33)로부터 유기 바이오 - 잔류물(31, 33 내지 35)을 처리하며, 상기 바이오 잔류물(31, 33 내지 35)은 고체 및 액체 플랙션으로 분리되며 연속해서 고체 프랙션이 혐기성 합성 장치로 공급되며 액체 프랙션은 발효중 발생된 바이오 가스가 배출되는 혐기성 반응기로 공급되는, 공공 및/또는 산업 폐기물로부터 유기 바이오-잔류물을 처리하는 방법에 있어서,
    물에 용해되거나 용해 가능한 C - 함유(유기) 성분(DOC)들이 고체 - 액체로 분리되기전에 집중 혼합 및 균질학에 의해 바이오 잔류물(31, 33 내지 35)로부터 씻겨지는 것을 특징으로하는 유기 바이오 - 잔류물 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 C - 함유(유기) 성분(DOC)들이 고체-액체로 분리되는 단계에서 산소(011)는 제어방식으로 공급되며/또는 70℃까지의 온도가 일정하게 유지되며, 선택적으로 가능한한 완전한 위생화를 달성하기 위해 80℃내지 90℃의 최종 온도를 발생시키도록 연속 단계로 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 바이오 가스 배출장치 및 합성 설비를 지니는 발효용의 연속 배치 혐기성 반응기(08) 및 액체 출구를 지니며 웜 프레스형 고체 - 액체 분리기로 설계된 고체 물질용 반응기(01)를 지니는, 바이오 - 잔류물 (31, 33 내지 35)을 발효 및 합성시켜 바이오 가스(42) 및 합성물(37, 40)을 생산하는 장치에 있어서, 고체 물질용 반응기(01)는 일정각으로 배치된 웜 프레스(16)를 지니며, 상기 웜 프레스(16)의 상부에는 테이블 또는 테이블 플레이트(17)들이 평행하게 배치되며, 고체물질용 반응기(01)는 침전물 제거용 밸브(P1)를 지니는 것을 특징으로하는, 바이오 잔류물(31, 33 내지 35)을 습윤 발효 및 합성시켜 바이오가스 및 합성물을 생산하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 슬롯화된 구멍 스크린(26)과 콘베이어 웜(16 ; 161, 162)사이의 거리 및 접촉압력은 웜 프레스의 변화 가능한 현탁액에 의해 수정될 수 있는 것을 특징으로하는 장치.
  5. 제3항에 있어서, 웜 프레스(16 ; 161, 162)에 의해 압착된 물은 세척장치를 지니는, 경사진 저부를 갖는 수집 용기(25)내로 수집되어 배출되는 것을 특징으로하는 장치.
  6. 제3항에 있어서, 이송 방향은 압축 영역상의 웜의 굴곡을 변화시킴으로써 변화하여 압축 효과를 증가시키는 것을 특징으로하는 장치.
  7. 제3항에 있어서, 반응기 저부의 가장 깊은 지점에는 압착된 물의 방출을 위해 원하는대로 폐쇄될 수 있는 개구부가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제3항에 있어서, 방출 개구부 및 슬롯화된 구멍 스크린의 개구부의 방해를 방지하고 세정을 위해 웜 샤프트(16 ; 161, 162)의 여유부에 브러쉬, 고무밴드등과 같은 가요성 요소들을 특징으로 하는 장치.
  9. 제3항에 있어서, 고체물질용 반응기(01)의 배치각, 특히 저부경사가 변학 가능한 것을 특징으로하는 장치.
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