KR101219490B1 - Anaerobic composition system using the heat hydrolysis and phase change materials of paraffin - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열가수분해와 파라핀계 상변화물질을 이용한 혐기성소화시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파쇄선별된 유기성폐기물의 저장 및 공급을 위한 원료공급조와, 상기 원료공급조로부터 공급받은 유기성폐기물을 완전 혼합시킨 후 펌프를 이용하여 후단의 열가수분해조 이송시키는 교반기와, 상기 교반기로부터 공급받은 혼합된 유기성폐기물을 고온고압처리하여 혐기성소화의 저해인자로 작용하는 난분해성 물질, 독성물질을 분해하는 열가수분해조와, 파라핀계 상변화물질 함유 모르타르로 내부 벽체, 바닥층을 이루어, 상기 열가수분해조에서 열가수분해반응을 마친 유기성폐기물을 공급받아 혐기성소화반응을 통해 바이오가스를 생산하는 혐기성소화조로 이루어지는 열가수분해와 파라핀계 상변화물질을 이용한 혐기성소화시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an anaerobic digestion system using thermal hydrolysis and paraffinic phase change material, and more particularly, to a raw material supply tank for storing and supplying crushed organic waste, and an organic waste supplied from the raw material supply tank. After a complete mixing, the stirrer transfers the thermal hydrolysis tank to the rear stage using a pump, and the organic wastes supplied from the stirrer are treated at high temperature and high pressure to decompose hardly decomposable substances and toxic substances which act as inhibitors of anaerobic digestion. It is an anaerobic digestion tank that produces biogas through anaerobic digestion by receiving organic wastes that have undergone thermal hydrolysis reaction from the thermal hydrolysis tank, which is formed of a thermal hydrolysis tank and a mortar containing a paraffinic phase change material. In the anaerobic digestion system using thermal hydrolysis and paraffinic phase change material It is about.

Description

열가수분해와 파라핀계 상변화물질을 이용한 혐기성소화시스템{ANAEROBIC COMPOSITION SYSTEM USING THE HEAT HYDROLYSIS AND PHASE CHANGE MATERIALS OF PARAFFIN}ANAEROBIC COMPOSITION SYSTEM USING THE HEAT HYDROLYSIS AND PHASE CHANGE MATERIALS OF PARAFFIN}

본 발명은 열가수분해와 파라핀계 상변화물질을 이용한 혐기성소화시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 유기성폐기물로부터 바이오가스를 생산하는 혐기성 소화 공법이 갖고 있는 문제점인 혐기성 소화조의 재가온에 들어가는 열에너지를 절약하고 온도편차를 줄여 바이오가스 생산량을 높임으로써, 대규모의 플랜트에서 낮은 운영비용과 고농도 유기성폐기물의 경제성과 안정적인 운영을 위한 방법에 관한 것이다. 또한 혐기성 소화조 전단에 열가수분해조를 두어 혐기성 소화시 저해인자로 작용하는 난분해성 물질 및 독성물질들을 분해시켜 안정적으로 운전할 수 있는 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to an anaerobic digestion system using thermal hydrolysis and paraffinic phase change material, and more particularly, thermal energy entering reheating of an anaerobic digester, which is a problem of an anaerobic digestion process for producing biogas from organic waste. To reduce the operating costs and increase the biogas production by reducing the temperature drift, thereby reducing the operating costs and the economic and stable operation of high concentration organic waste in large plants. The present invention also relates to a technology capable of operating stably by decomposing hardly decomposable substances and toxic substances acting as inhibitors in anaerobic digestion by placing a thermal hydrolysis tank in front of the anaerobic digester.

유기성 폐자원 중 음식물류 폐기물 및 식품가공 부산물은 유기성 폐자원의 전체 발생량을 고려하여 보았을 때 그 발생량은 상대적으로 적지만, 유기물의 농도가 높아 바이오가스 생성에 유리한 점이 많다.Food wastes and food processing by-products among organic waste resources are relatively small when considering the total amount of organic waste resources generated.

그러나 우리나라에서는 혐기성소화에 대한 기술 미흡으로 음식물류 폐기물 및 식품가공 부산물의 처리는 대부분 퇴비화 및 사료화에 의존하여 왔으며, 이러한 처리방법 마저도 기술개발 및 투자의 부진으로 인해 많은 유기성 폐자원이 해양배출 등에 의해 처리 되고 있는 실정이다.However, in Korea, due to the lack of technology for anaerobic digestion, the treatment of food waste and food processing by-products has mostly been reliant on composting and feed.In addition, even with such treatment methods, many organic waste resources are treated by marine discharge due to the lack of technology development and investment. It's happening.

이러한 혐기성 소화 기술의 가장 큰 해결방안은 경제성과 바이오가스 생성효율이라 할 수 있다. 수천톤의 소화조를 중온(35℃) 및 고온(55℃) 소화시 그 설정온도에 맞추어 가온을 해주어야 하는 상황에서 경제성이 상당부분 소진되어 지고 있는 상황이다.The biggest solution to this anaerobic digestion technology is economic and biogas generation efficiency. In case of digesting thousands of tons of digester at medium temperature (35 ℃) and high temperature (55 ℃), the economical efficiency is being exhausted.

또한, 혐기성 소화시 사용되는 혐기성균들은 온도에 민감하게 작용을 한다. 온수를 이용하여 보일러 배관의 형태로 재가온을 하고 있는 실정이지만, 혐기성소화조의 외부접촉면적이 상당히 넓기 때문에 그 편차가 심하다 할 수 있다.
In addition, anaerobic bacteria used in anaerobic digestion are sensitive to temperature. The hot water is reheated in the form of a boiler pipe, but the variation may be severe because the external contact area of the anaerobic digester is quite large.

등록특허 10-0411414(등록일자 2003.12.03)Patent Registration 10-0411414 (Registration Date 2003.12.03) 등록특허 10-0745186(등록일자 2007.07.26)Patent Registration 10-0745186 (Registration Date 2007.07.26) 등록특허 10-0750502(등록일자 2007.08.11)Patent Registration 10-0750502 (Registration Date 2007.08.11) 등록특허 10-0943315(등록일자 2010.02.11)Patent Registration 10-0943315 (Registration date 2010.02.11) 공개특허 10-2010-0095038(공개일자 2010.08.30)Publication 10-2010-0095038 (published date 2010.08.30)

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 고농도 유기성폐기물의 혐기성 소화조의 적용을 위하여, 상변화물질(PCM; Phase Change Material) 즉, 온도가 상승하면 녹으면서 열을 흡수하고, 온도가 낮아지면 결정화하면서 열을 방출하는 축열·방열성을 반복적으로 나타내는 에너지 물질을 이용하여 이러한 성질의 PCM을 캡슐레이션을 통하여 안정성 있게 제조한 다음 혐기성소화조에 모르타르 형식으로 적용하고, 그에 따라 온도의 편자를 줄이고 열에너지의 절약으로 경제성을 높이기 위한 열가수분해와 파라핀계 상변화물질을 이용한 혐기성소화시스템을 제공하고자 함을 발명의 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, the present invention, in order to apply the anaerobic digester of high concentration organic waste, phase change material (PCM), that is, absorbs heat while melting when the temperature rises, crystallization when the temperature decreases PCM of this property is stably manufactured through encapsulation using energy materials that repeatedly exhibit heat storage and heat dissipation, and then apply mortar to anaerobic digestion tanks, thereby reducing the temperature bias and saving thermal energy. It is an object of the present invention to provide an anaerobic digestion system using thermal hydrolysis and paraffinic phase change material to increase economic efficiency.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명은 파쇄선별된 유기성폐기물의 저장 및 공급을 위한 원료공급조와,The present invention provides a raw material supply tank for the storage and supply of crushed organic waste,

상기 원료공급조로부터 공급받은 유기성폐기물을 완전 혼합시킨 후 펌프를 이용하여 후단의 열가수분해조 이송시키는 교반기와,After mixing the organic waste supplied from the raw material supply tank with a stirrer to transfer the thermal hydrolysis tank of the rear stage using a pump,

상기 교반기로부터 공급받은 혼합된 유기성폐기물을 고온고압처리하여 혐기성소화의 저해인자로 작용하는 난분해성 물질, 독성물질을 분해하는 열가수분해조와,A high temperature and high pressure treatment of the mixed organic waste supplied from the stirrer, a thermal hydrolysis tank for decomposing hardly decomposable substances and toxic substances which act as inhibitors of anaerobic digestion;

파라핀계 상변화물질 함유 모르타르로 내부 벽체, 바닥층을 이루어, 상기 열가수분해조에서 열가수분해반응을 마친 유기성폐기물을 공급받아 혐기성소화반응을 통해 바이오가스를 생산하는 혐기성소화조로 이루어지는 열가수분해와 파라핀계 상변화물질을 이용한 혐기성소화시스템을 주요 기술적 구성으로 한다.
Thermal hydrolysis consisting of an anaerobic digestion tank that produces biogas through anaerobic digestion by receiving organic wastes that have undergone thermal hydrolysis reaction from the thermal hydrolysis tank, forming an inner wall and a bottom layer with a mortar containing a paraffinic phase change material. Anaerobic digestion system using paraffinic phase change material is the main technical configuration.

그리고, 상기 열가수분해조는 유기성폐기물을 150℃ ~ 200℃의 열과 5 ~ 8atm의 고압을 유지함으로써 난분해성 및 다중결합물질의 분해가 원활히 이루어질 수 있도록 고온, 고압처리하는 것이고,In addition, the thermal hydrolysis tank is a high temperature, high pressure treatment so that the organic waste is difficult to decompose hardly decomposable and multi-bound material by maintaining the heat of 150 ℃ ~ 200 ℃ and a high pressure of 5 to 8 atm,

상기 파라핀계 상변화물질 함유 모르타르는 유화제와 심물질(상변화물질)을 1:20중량비율로 배합하고, 물을 상기 심물질과 1:1중량비율로 첨가하여 균질기(Homogenizer)에서 8,000rpm으로 5 ~ 10분 동안 교반하여 15um이하의 입자사이즈로 제조하는 분산단계와,The paraffin-based phase change material-containing mortar contains an emulsifier and a core material (phase change material) in a 1:20 weight ratio, and water is added in a 1: 1 weight ratio with the core material in a homogenizer (Homogenizer). Dispersion step to prepare a particle size of less than 15um by stirring for 5 to 10 minutes,

Melamine 분말, 증류수, Formaldehyde 수용액을 5:5:1의 중량비율로 혼합한 뒤 온도를 65℃로 승온하고 자력교반기를 이용하여 10분간 교반하여 투명한 Melamine Prepolymer를 형성하는 벽 물질제조단계와,Melamine powder, distilled water and aqueous formaldehyde solution are mixed at a weight ratio of 5: 5: 1, and then the temperature is raised to 65 ° C. and stirred for 10 minutes using a magnetic stirrer to form a transparent melamine prepolymer,

벽물질에, 앞서 분산시켜 놓은 심물질(Core Material)을 첨가하여 65℃에서 1시간 동안 교반을 시킨 후, 65℃로 유지되는 Drying Oven에서 12시간을 건조 방치시키는 캡슐레이션 단계를 거쳐 제조된 상변화물질을 전체 모르타르에 5 ~ 15wt%로 첨가하여 이루어지는 것임을 특징으로 한다.After the core material was dispersed in the wall material, the mixture was stirred at 65 ° C. for 1 hour and then encapsulated in a drying oven maintained at 65 ° C. for 12 hours to dry. The change material is characterized in that made by adding 5 to 15wt% to the total mortar.

또한, 상기 파라핀계 상변화물질(PCM)은 n-Eicosane(C20H42) 및 n-Hexacosane(C26H54)을 심물질(Core material)로 한다.
In addition, the paraffinic phase change material (PCM) is n-Eicosane (C 20 H 42 ) and n-Hexacosane (C 26 H 54 ) as a core material (Core material).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 열가수분해와 파라핀계 상변화물질을 이용한 혐기성소화시스템은 퇴비에서 발생하는 악취발생 문제, 항생제 및 소독제 문제를 해소함으로써, 악취 유발물질의 분자고리를 끊어 생성물의 악취를 감소시키고, 항생제 및 소독제의 성분을 사멸시킴으로써 퇴액비화의 문제를 해결하는 효과를 갖는다.
As described above, the anaerobic digestion system using the thermal hydrolysis and paraffinic phase change material according to the present invention solves the problem of odor generation, antibiotics and disinfectants caused by compost, thereby breaking the molecular ring of the odor causing material It has the effect of reducing the odor of the problem, and killing the components of the antibiotic and disinfectant to solve the problem of encapsulation.

도 1은 본 발명에 따른 PCM을 적용한 혐기 발효조의 구성을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 열가수분해조와 PCM을 적용한 혐기성소화 시스템을 도시한 정면도.1 is a view showing the configuration of the anaerobic fermenter applying PCM according to the present invention.
Figure 2 is a front view showing an anaerobic digestion system applying a thermal hydrolysis tank and PCM according to the present invention.

상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 도면과 함께 살펴보고자 한다.
The detailed contents of the above-described technical configuration will be described with reference to the drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혐기성소화시스템(1)은 파쇄선별된 유기성폐기물의 저장 및 공급을 위한 원료공급조(10)와, 상기 원료공급조(10)로부터 공급받은 유기성폐기물을 완전 혼합시킨 후 펌프를 이용하여 후단의 열가수분해조 이송시키는 교반기(20)와, 상기 교반기(20)로부터 공급받은 혼합된 유기성폐기물을 고온고압처리하여 혐기성소화의 저해인자로 작용하는 난분해성 물질, 독성물질을 분해하는 열가수분해조(30)와, 파라핀계 상변화물질 함유 모르타르로 내부 벽체, 바닥층을 이루어, 상기 열가수분해조(30)에서 열가수분해반응을 마친 유기성폐기물을 공급받아 혐기성소화반응을 통해 바이오가스를 생산하는 혐기성소화조(40)로 이루어진다.
As shown in FIG. 1, the anaerobic digestion system 1 according to the present invention includes a raw material supply tank 10 for storing and supplying crushed organic waste, and organic waste supplied from the raw material supply tank 10. After the complete mixing of the stirrer 20 to transfer the thermal hydrolysis tank of the rear stage using a pump, and the high temperature and high pressure treatment of the mixed organic waste supplied from the stirrer 20 to act as an inhibitor of anaerobic digestion A thermal hydrolysis tank (30) for decomposing substances and toxic substances and an internal wall and a bottom layer with a mortar containing a paraffinic phase change material to supply organic wastes which have undergone thermal hydrolysis reaction in the thermal hydrolysis tank (30). The anaerobic digestion tank 40 receives biogas through anaerobic digestion.

상기 원료공급조(10)는 원격제어시스템으로 구성되어 유기성폐기물을 유입량을 일정하게 조절하며,The raw material supply tank 10 is composed of a remote control system to constantly adjust the amount of organic waste inflow,

상기 교반기(20)는 음식물과 축산분뇨의 통합 소화시 유기성폐기물의 교반을 통하여 골고루 섞이게 함에 따라 C/N 및 유기물부하의 고른 분포를 나타나게 한다. The stirrer 20 is evenly mixed through the agitation of organic waste during the integrated digestion of food and livestock manure to show an even distribution of C / N and organic load.

상기 열가수분해조(30)는 150℃ ~ 200℃의 고온과 5 ~ 8atm의 고압 환경에서 바이오가스 생산에 영향을 미치는 축산분뇨의 항생제 및 소독제, 음식물쓰레기의 경우 높은 염분 및 유분을 분해시켜 바이오가스생산의 효율을 증가시키고, 악취유발 물질인 황화수소, 메르캅탄류, 기타아민류 등의 화학분자고리를 끊어 최종 소화액의 악취유발을 줄일 수 있다.
The thermal hydrolysis tank 30 decomposes high salinity and oil in the case of antibiotics and disinfectants of livestock manure affecting biogas production at a high temperature of 150 ° C. to 200 ° C. and a high pressure of 5 to 8 atm. It is possible to increase the efficiency of gas production and to reduce odor induction of the final digestive fluid by cutting off chemical molecule rings such as hydrogen sulfide, mercaptans and other amines.

상기 열가수분해조(30)에서의 고온 환경은 고열의 스팀을 사용하여 열가수분해조(30)를 가열함으로써 이루어지는 것으로, 상기 열가수분해조(30)의 온도가 150℃ 미만을 유지하게 되는 경우에는 난분해성물질들의 분해가 잘 이루어지지 않고, 200℃를 초과하게 되는 경우에는 난분해성물질들의 분해 효율이 증가하지 않기 때문에 비경제적이므로, 상기 열가수분해조(30)는 150℃ ~ 200℃의 온도범위를 유지하는 것이 바람직하다.The high temperature environment in the thermal hydrolysis tank (30) is made by heating the thermal hydrolysis tank (30) by using steam of high heat, the temperature of the thermal hydrolysis tank (30) is maintained at less than 150 ℃ In this case, the decomposition of the hardly decomposable materials is not performed well, and if it exceeds 200 ° C., since the decomposition efficiency of the hardly decomposable materials does not increase, the thermal hydrolysis tank 30 is 150 ° C. to 200 ° C. It is desirable to maintain the temperature range of.

또한, 상기 열가수분해조(30)는 온도범위에 따라 5 ~ 8atm의 압력을 이루게 되며, 열가수분해조(30)에서의 난분해성물질들의 분해는 25 ~ 30분을 유지하는 것이 바람직하며, 30분을 초과하게 되는 경우에는 이미 분해가 충분히 이루어진 상태이기 때문에 경제성을 고려하여 25 ~ 30분을 유지하는 것이 바람직하다.In addition, the thermal hydrolysis tank 30 achieves a pressure of 5 to 8 atm according to the temperature range, the decomposition of the hardly decomposable substances in the thermal hydrolysis tank 30 is preferably maintained for 25 to 30 minutes, If it exceeds 30 minutes, it is preferable to maintain 25 to 30 minutes in consideration of economical efficiency since it is already sufficiently decomposed.

그리고, 상기 열가수분해조(30)에서 발생하는 고온의 열은 상기 열가수분해조(30)와 연결되어 있는 열교환기(50)를 통하여 물의 온도를 높여 온수를 생성하고, 이와 같이 생성된 온수를 혐기성소화조(40)로 공급하거나 또는 스팀으로 전환하여 사용이 가능하다.
The high temperature heat generated by the thermal hydrolysis tank 30 increases the temperature of the water through the heat exchanger 50 connected to the thermal hydrolysis tank 30 to generate hot water. Supply to the anaerobic digestion tank 40 or can be used by switching to steam.

상기 열가수분해조(30)는 혐기성소화조(40)의 전단에 배치함으로써 난분해성 물질의 분해를 용이하게 하기 위한 것으로써, 미생물의 세포벽을 분해시켜 가수분해 반응을 촉진시키게 된다. 그리고 단백질등이 물과 결합하여 아미노산으로 분해 유기산반응 촉진시킨다. The thermal hydrolysis tank 30 is disposed at the front end of the anaerobic digestion tank 40 to facilitate the decomposition of the hardly decomposable substance, thereby decomposing the cell wall of the microorganism to promote the hydrolysis reaction. In addition, proteins and the like combine with water to promote decomposition of organic acids into amino acids.

또한, 악취 유발물질의 분자고리를 끊어 생성물의 악취를 감소시키고, 항생제 및 소독제의 성분을 사멸시켜 퇴액비화의 문제 방안을 제시한다.
In addition, by reducing the molecular ring of the odor-causing substance to reduce the odor of the product, and to kill the components of the antibiotic and disinfectant suggests a problem solution of the composting.

상기 혐기성소화조(40)는 파라핀계 상변화물질 함유 모르타르로 내부 벽체, 바닥층을 이루고 있는 것으로써, 상기 파라핀계 상변화물질 함유 모르타르의 제조는 파라핀계 상변화물질 함유 모르타르는 유화제와 심물질(상변화물질)을 1:20중량비율로 배합하고, 물을 상기 심물질과 1:1중량비율로 첨가하여 균질기(Homogenizer)에서 8,000rpm으로 5 ~ 10분 동안 교반하여 15um이하의 입자사이즈로 제조하는 분산단계와,The anaerobic digestion tank 40 is composed of a paraffin-based phase change material-containing mortar, and forms an inner wall and a bottom layer. The preparation of the paraffin-based phase change material-containing mortar includes an emulsifier and a core material (para phase-containing phase change material). Change material) in a 1:20 weight ratio, water was added in a 1: 1 weight ratio with the core material, and stirred at 8,000 rpm for 5 to 10 minutes in a homogenizer to produce a particle size of 15 μm or less. The distribution step

Melamine 분말, 증류수, Formaldehyde 수용액을 5:5:1의 중량비율로 혼합한 뒤 온도를 65℃로 승온하고 자력교반기를 이용하여 10분간 교반하여 투명한 Melamine Prepolymer를 형성하는 벽 물질제조단계와,Melamine powder, distilled water and aqueous formaldehyde solution are mixed at a weight ratio of 5: 5: 1, and then the temperature is raised to 65 ° C. and stirred for 10 minutes using a magnetic stirrer to form a transparent melamine prepolymer,

벽물질에, 앞서 분산시켜 놓은 심물질(Core Material)을 첨가하여 65℃에서 1시간 동안 교반을 시킨 후, 65℃로 유지되는 Drying Oven에서 12시간을 건조 방치시키는 캡슐레이션 단계를 거쳐 제조된 상변화물질을 전체 모르타르에 5 ~ 15wt%로 첨가하여 이루어진다.
After the core material was dispersed in the wall material, the mixture was stirred at 65 ° C. for 1 hour and then encapsulated in a drying oven maintained at 65 ° C. for 12 hours to dry. The change is made by adding 5-15 wt% to the total mortar.

상기 분산(Dispersion) 단계에서의 유화제는 분산에 효과적이며, 상분리 및 에멀젼의 파괴현상이 적은 NP-10(SIGMA-ALDRICH Chem. USA)를 사용하며, 상기 NP-10의 농도가 증가할수록 평균입경은 감소하게 되고, 계면장력이 감소되어 유기상의 분산에 유리하다.
The emulsifier in the dispersing step is effective for dispersing, using NP-10 (SIGMA-ALDRICH Chem. USA) with little phase separation and breakdown of the emulsion, and the average particle size increases as the concentration of NP-10 increases. And the interfacial tension is reduced, which is advantageous for the dispersion of the organic phase.

그리고, 파라핀계 상변화물질(PCM)의 심물질(Core material)로는 n-Eicosane(C20H42)을 사용하고, n-Eicosane(C20H42)은 융점이 36.4℃에서 이루어짐으로써 중온소화(35℃)조를 운영 할 때 사용하게 된다. 용융잠열은 59.1cal/g를 가짐으로 약 10%로를 혐기성 소화조에 충진시 소화조 규모별에 따라 큰 열량을 저장 할 수 있다.In addition, n-Eicosane (C 20 H 42 ) is used as a core material of the paraffinic phase change material (PCM), and n-Eicosane (C 20 H 42 ) has a melting point of 36.4 ° C. It is used when operating a tank (35 ℃). The latent heat of melting is 59.1cal / g, so that about 10% of the heat can be stored in the anaerobic digester according to the size of the digester.

고온소화(55℃)의 적용시는 n-Hexacosane(C26H54)을 이용하여 고온의 온도범위에서 열의 흡입 및 방출을 통한 에너지 손실을 막을 수 있다. 상기 n-Hexacosane(C26H54)은 38.6cal/g의 용융잠열을 가지며, 고온소화시에도 충분한 경제성을 나타낸다.
In case of application of high temperature fire (55 ℃), n-Hexacosane (C 26 H 54 ) can be used to prevent energy loss through intake and release of heat in high temperature range. The n-Hexacosane (C 26 H 54 ) has a latent heat of fusion of 38.6 cal / g, and exhibits sufficient economic efficiency even at high temperature digestion.

상기 모르타르는 시멘트와 물을 섞은 규토질의 혼합물질로 물의 양을 조절하면서 교반시켜 점도를 조절함으로로써 제조된다.The mortar is prepared by adjusting the viscosity by stirring while controlling the amount of water to a mixture of cement and silica mixed with water.

그리고, 상기 파라핀계 상변화물질 함유 모르타르는 상기 파라핀계 상변화물질을 모르타르의 전체 중량에 대해 5 ~ 15wt%로 첨가한 후 시멘트와 고형화된 상변화 물질을 혼합시킨다. 건조 상태의 혼합 후 물의 조절에 따라 모르타르를 형성한 뒤 혐기성 소화조 내부벽체 및 바닥면에 고르게 분산시켜 시공한다.In addition, the paraffin-based phase change material-containing mortar is added to the paraffin-based phase change material 5 to 15wt% based on the total weight of the mortar, and then mixed with the cement and the solidified phase change material. After mixing in dry state, mortar is formed according to the control of water, and then it is distributed and distributed evenly on the inner wall and bottom of anaerobic digester.

상기 상변화물질의 사용량이 5wt% 미만인 경우에는 전체 소화조내부 용량중 상변화물질로 인한 열저장용량이 미비하여 축열의 성능효과가 잘 나타나지 않는다는 문제가 있고, 15wt%를 초과하게 되는 경우에는 고가의 가격을 가지고 있는 상변화물질의 경제성 및 효율을 고려할 경우와 지지체인 시멘트의 비율이 줄어듬으로써 혐기성소화조의 강도가 약해지고 소화조내부의 방수효과 및 기밀성이 떨어지는 문제가 있으므로 상기 상변화물질의 사용량은 전체 모르타르에 대해 5 ~ 15wt%로 사용하는 것이 바람직하다.
If the amount of the phase change material is less than 5wt%, there is a problem in that the heat storage capacity due to the phase change material is insufficient in the internal digester, and the performance effect of the heat storage is not good. Considering the economics and efficiency of the phase change material having a price, and the ratio of cement as a support decreases, the strength of the anaerobic digestion tank is weakened, and the waterproofing effect and the airtightness inside the digester are inferior. It is preferable to use 5 to 15wt% with respect to.

본 발명은 현재 럽던협약과 기후변화 협약 등에 의한 정부와 기업들의 해결과제와 관련된 것으로써, 유기성 폐기물을 이용하여 혐기성소화에 따른 바이오가스(에너지) 생산에 관한 논의가 대두되고 있으며, 이러한 앞으로의 추진방향에 있어서 기업에서 가장 중요시 고려하는 경제성으로 비교될 수 있는 재가온에 들어가는 에너지 비율중 약 25%의 에너지 절감 효과를 가져와, 바이오가스 플랜트 사업에서 폭 넓게 적용되어 운영비용의 절감 효과를 갖게 되어 경제성이 뛰어난 산업화 이용가능성이 높다.
The present invention relates to the challenges of governments and enterprises under the current Convention and Climate Change Convention, and the discussion about biogas (energy) production by anaerobic digestion using organic waste is emerging. In terms of direction, the economy is considered to be the most important factor in the business, and the energy saving effect is about 25% of the ratio of energy for reheating, and it is widely applied in the biogas plant business to reduce the operating cost. This excellent industrialization availability is high.

1: 혐기성소화시스템
10: 원료공급조
20: 교반기
30: 열가수분해조
40: 혐기성소화조1: Anaerobic Digestion System
10: raw material supply tank
20: stirrer
30: thermal hydrolysis tank
40: anaerobic digester

Claims (4)

파쇄선별된 유기성폐기물의 저장 및 공급을 위한 원료공급조(10)와,
상기 원료공급조(10)로부터 공급받은 유기성폐기물을 완전 혼합시킨 후 펌프를 이용하여 후단의 열가수분해조 이송시키는 교반기(20)와,
상기 교반기(20)로부터 공급받은 혼합된 유기성폐기물을 고온고압처리하여 혐기성소화의 저해인자로 작용하는 난분해성 물질, 독성물질을 분해하는 열가수분해조(30)와,
파라핀계 상변화물질 함유 모르타르로 내부 벽체, 바닥층을 이루어, 상기 열가수분해조(30)에서 열가수분해반응을 마친 유기성폐기물을 공급받아 혐기성소화반응을 통해 바이오가스를 생산하는 혐기성소화조(40)로 이루어지는 것에 있어서,
상기 파라핀계 상변화물질 함유 모르타르는 유화제와 심물질(상변화물질)을 1:20중량비율로 배합하고, 물을 상기 심물질과 1:1중량비율로 첨가하여 균질기(Homogenizer)에서 8,000rpm으로 5 ~ 10분 동안 교반하여 15um이하의 입자사이즈로 제조하는 분산단계와,
Melamine 분말, 증류수, Formaldehyde 수용액을 5:5:1의 중량비율로 혼합한 뒤 온도를 65℃로 승온하고 자력교반기를 이용하여 10분간 교반하여 투명한 Melamine Prepolymer를 형성하는 벽 물질제조단계와,
벽물질에, 앞서 분산시켜 놓은 심물질(Core Material)을 첨가하여 65℃에서 1시간 동안 교반을 시킨 후, 65℃로 유지되는 Drying Oven에서 12시간을 건조 방치시키는 캡슐레이션 단계를 거쳐 제조된 상변화물질을 전체 모르타르에 5 ~ 15wt%로 첨가하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 열가수분해와 파라핀계 상변화물질을 이용한 혐기성소화시스템.


Raw material supply tank 10 for the storage and supply of crushed organic waste,
An agitator 20 for completely mixing the organic waste supplied from the raw material supply tank 10 and then transporting the thermal hydrolysis tank at the rear stage by using a pump;
A high temperature and high pressure treatment of the mixed organic waste supplied from the stirrer 20 to heat-decomposable substances that act as inhibitors of anaerobic digestion, and a thermal hydrolysis tank 30 to decompose toxic substances;
Anaerobic digestion tank (40) which produces biogas through anaerobic digestion by receiving organic wastes that have undergone thermal hydrolysis reaction from the thermal hydrolysis tank (30) by forming an inner wall and a bottom layer with a mortar containing paraffinic phase change material. In consisting of,
The paraffin-based phase change material-containing mortar contains an emulsifier and a core material (phase change material) in a 1:20 weight ratio, and water is added in a 1: 1 weight ratio with the core material in a homogenizer (Homogenizer). Dispersion step to prepare a particle size of less than 15um by stirring for 5 to 10 minutes,
Melamine powder, distilled water and aqueous formaldehyde solution are mixed at a weight ratio of 5: 5: 1, and then the temperature is raised to 65 ° C. and stirred for 10 minutes using a magnetic stirrer to form a transparent melamine prepolymer,
After the core material was dispersed in the wall material, the mixture was stirred at 65 ° C. for 1 hour and then encapsulated in a drying oven maintained at 65 ° C. for 12 hours to dry. Anaerobic digestion system using thermal hydrolysis and paraffinic phase change material, characterized in that the change material is added to the total mortar by 5 ~ 15wt%.


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