KR102235341B1 - 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물류 폐기물의 중간처리 공정에서 발생되는 고농도 탈리액을 처리하는 시스템으로서, 특히 고농도 탈리액 속에 포함되어 있는 유기물, 유분 및 유기산 등을 분리함과 더불어 오염농도를 최소화하여 폐수의 발생이 없는 오염물질 무배출 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 고농도 탈리액을 별도의 건조 처리를 통해 폐수 중 유기물을 함수율 20∼30% 정도로 건조하고, 건조 중 발생된 증기가스를 별도 분리 처리하되, 이때의 증발 가스 중 유분 및 유기산을 1차 분리기로 분리함과 더불어 증기가스를 2차 응축기로 재응축 및 포집하여 발생된 폐수의 오염농도를 최소화하며, 별도의 필터 처리 공정을 통해 발생된 응축폐수를 최종 방류수 기준까지 정제함과 더불어 처리된 처리수의 공정 중의 냉각수 보충수로 재이용 및 방류함으로써, 폐수의 발생이 없는 오염물질 무배출 시스템, 즉 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 제공한다.
본 발명은 고농도 탈리액을 별도의 건조 처리를 통해 폐수 중 유기물을 함수율 20∼30% 정도로 건조하고, 건조 중 발생된 증기가스를 별도 분리 처리하되, 이때의 증발 가스 중 유분 및 유기산을 1차 분리기로 분리함과 더불어 증기가스를 2차 응축기로 재응축 및 포집하여 발생된 폐수의 오염농도를 최소화하며, 별도의 필터 처리 공정을 통해 발생된 응축폐수를 최종 방류수 기준까지 정제함과 더불어 처리된 처리수의 공정 중의 냉각수 보충수로 재이용 및 방류함으로써, 폐수의 발생이 없는 오염물질 무배출 시스템, 즉 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 음식물류 폐기물의 중간처리 공정에서 발생되는 고농도 탈리액을 처리하는 시스템으로서, 특히 고농도 탈리액 속에 포함되어 있는 유기물, 유분 및 유기산 등을 분리함과 더불어 오염농도를 최소화하여 폐수의 발생이 없는 오염물질 무배출 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 아프리카 돼지 열병 및 구제역 등이 발생하여 축산 가축의 방역이 필요한 경우에는 돼지 등과 같은 가축의 잔반 사료 사용을 막기 위해 이동 중지 명령 등의 정부 조치가 취해진다.
이러한 상황에서 음식물류 폐기물의 중간처리 과정에서 발생하는 폐기물은 이동중지 대상이 되지만, 이때의 폐기물과 함께 발생하는 중간처리 폐수의 경우에는 법위 대상으로 이동중지 등의 대상이 되지 않는다.
한편, 음식물류 폐기물의 경우 이동중지 제외 대상이 되기 위해서는 함수율 14% 이하 및 열적처리를 실시한 경우에는 이동이 가능하며, 음식물류 폐기물의 중간처리 공정에서 발생된 고농도 탈리액의 경우 자가 폐수처리보다 전적으로 위탁 폐수처리를 진행하여 최종 처분하고는 있지만, 이때에도 고농도 탈리액 폐수의 경우 열적처리 등의 공정없이 그대로 이동되고 있는 실정이다.
즉, 중간처리장에서는 탈수기를 통해 분리된 고농도 탈리액을 자가 2차 처리 후 폐수 위탁처리 또는 폐수 그대로 폐수 위탁처리하고 있다.
최근 정부에서는 해당 고농도 탈리액 폐수가 법외 대상폐기물임을 인지하여 이와 관련한 법적 제제조치를 안건으로 상정한 상태이며, 이러한 점들을 고려할 때 고농도 탈리액 폐수를 열적처리하는 설비의 도입 등과 같은 대책 마련에 적극적인 대처가 시급한 실정이다.
보통 고농도 탈리액에는 탈수기를 통해 분리된 탈수액, 탈수기 거름망을 통과한 미세한 입자 크기의 유기물, 액상의 유분 및 유기산 등이 포함되어 있으며, 폐수 중에는 약 10∼15% 정도의 유기물이 포함되어 있다.
이에 본 발명에서는 고농도 탈리액을 별도의 건조 처리를 통해 폐수 중 유기물을 함수율 20∼30% 정도로 건조하고, 건조 중 발생된 증기가스를 별도 분리 처리하되, 이때의 증발 가스 중 유분 및 유기산을 1차 분리기로 분리함과 더불어 증기가스를 2차 응축기로 재응축 및 포집하여 발생된 폐수의 오염농도를 최소화하며, 별도의 필터 처리 공정을 통해 발생된 응축폐수를 최종 방류수 기준까지 정제함과 더불어 처리된 처리수의 공정 중의 냉각수 보충수로 재이용 및 방류함으로써, 폐수의 발생이 없는 오염물질 무배출 시스템, 즉 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 다음과 같은 특징이 있다.
상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 음식물류 폐기물의 중간처리 공정에서 발생되는 폐수, 예를 들면 고농도 탈리액을 저장하는 폐수 탱크와, 상기 폐수 탱크 내의 폐수를 디스크 건조기로 공급하는 폐수 순환 펌프와, 상기 폐수 탱크에서 공급되는 폐수를 열처리 및 건조하는 수단으로서 회전하는 복수 개의 디스크 열판의 표면에 뿌려진 폐수를 디스크 열판의 열로 폐수 내의 유기물은 디스크 열판에 융착 건조시키고 잔여 폐수를 폐수 탱크측으로 보내는 디스크 건조기와, 상기 디스크 건조기에서 배출되는 증기가스 내의 유분과 유기산을 분리하는 유분/유기산 분리기와, 상기 유분/유기산 분리기를 통해 1차 처리된 증기가스를 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 배출되는 잔여가스를 탈취 연소 보일러로 공급하는 송풍기와, 상기 응축기에서 공급되는 잔여가스를 최종 연소 처리하는 탈취 연소 보일러와, 상기 디스크 건조기측과 유분/유기산 분리기측에 스팀을 공급하는 스팀 공급장치를 포함하는 것이 특징이다.
바람직한 실시예로서, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 폐수 탱크의 내부에 설치됨과 더불어 스팀 공급장치측과 연결되고, 스팀 공급장치측에서 제공되는 스팀을 공급받아 폐수를 가열하는 열선 배관를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 유분/유기산 분리기에서 배출되는 유분과 유기산을 포집함과 더불어 냉각수를 통해 냉각하여 높은 온도에 따른 유분과 유기산의 재증발을 막아주는 재증발 방지 탱크 및 상기 재증발 방지 탱크측에 냉각수를 공급하는 냉각탑을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디스크 건조기의 디스크 열판의 내부에는 스팀 공급장치측에서 제공되는 스팀이 공급됨과 더불어 이렇게 공급되는 스팀은 디스크 열판의 회전 방향에 따라 전열 효과를 높일 수 있도록 디스크 열판 내부에서 순환한 후에 회수될 수 있다.
또한, 상기 디스크 건조기의 상부 커버 및 케이싱부는 이중 자켓으로 이루어짐으로써, 스팀 공급장치에서 이중 자켓으로 공급되는 스팀의 열을 이용하여 디스크 건조기에서의 열처리 및 건조처리 중 발생된 증기가스의 열손실에 따른 재응축을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 유분/유기산 분리기를 통해 응축 분리된 유분 및 유기산은 폐수처리장으로 보내져 폐수처리장에서의 미생물 생물학적폐수처리 시에 미생물 생육을 위한 유기원으로 사용될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고농도 탈리액을 별도의 건조 처리를 통해 폐수 중 유기물을 함수율 20∼30% 정도로 건조하고, 건조 중 발생된 증기가스를 별도 분리 처리하되, 이때의 증발 가스 중 유분 및 유기산을 1차 분리기로 분리함과 더불어 증기가스를 2차 응축기로 재응축 및 포집하여 발생된 폐수의 오염농도를 최소화하며, 별도의 필터 처리 공정을 통해 발생된 응축폐수를 최종 방류수 기준까지 정제함과 더불어 처리된 처리수의 공정 중의 냉각수 보충수로 재이용 및 방류하는 새로운 타입의 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 적용함으로써, 음식물류 폐기물의 중간처리 과정에서 발생하는 고농도 탈리액을 오염물질의 배출없이 완벽하게 처리할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 중간처리장에서 발생된 고농도 탈리액을 폐수의 발생이 없는 오염물질 무배출 시스템으로 자체 처리함으로써, 폐수 위탁처리에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 분리기를 통해 별도 응축 분리된 유분 및 유기산을 폐수처리장에서 사용되는 유기원으로 활용함으로써, 즉 폐수처리장에서는 미생물의 생물학적폐수처리 시 미생물을 생육을 위한 유기원으로 메탄올 희석액을 사용하고 있으나, 본 발명의 시스템에서 확보한 유기원으로 메탄올 희석액 유기원을 대체 사용함으로써, 폐수처리장의 운전비용을 줄일 수 있는 동시에 시스템 운용의 효율성 향상은 물론 폐수 처리 효율을 한층 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 나타내는 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템에서 디스크 건조기의 작동상태를 나타내는 개략도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 나타내는 블록도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템에서 디스크 건조기의 작동상태를 나타내는 개략도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 나타내는 블록도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 나타내는 공정도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템에서 디스크 건조기의 작동상태를 나타내는 개략도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 음식물류 폐기물의 중간처리 공정에서 발생되는 음식물류 폐기물의 고농도 폐수(중간처리장에 입고된 음식물류 폐기물의 중간처리 중 발생되는 폐수로서, 입고된 음식물류 폐기물은 1차 원물 탱크 입고→1차 파송선별 공정→탈수 공정→탈수케익 오니→건조 등의 후속 처리 공정 등을 거치게 되고, 이러한 과정 중 탈수 공정에서 발생된 고농도 탈리액)를 대상으로 하며, 소정의 처리 과정을 통해 폐수의 발생이 없고 오염물질의 배출이 없는 시스템으로 이루어지게 된다.
이를 위하여, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 음식물류 폐기물의 중간처리 공정에서 발생되는 고농도 폐수, 예를 들면 폐수액, 유기물, 유분 및 유기산 등이 섞여 있는 고농도 탈리액을 저장하는 수단으로 폐수 탱크(10)를 포함한다.
상기 폐수 탱크(10)는 고농도 탈리액의 보충과 디스크 건조기(11)에서 열처리 및 건조 처리 후 배출되는 잔여 폐수를 포집하는 역할을 하게 된다.
이러한 폐수 탱크(10)의 측면부 상단 양측에는 보충 폐수의 유입과 잔여 폐수의 유입을 위한 폐수 유입구(24a,24b)가 각각 형성되는 동시에 측면부 하단 양측에는 스팀의 유입과 배출을 위한 스팀 유입구(25a) 및 스팀 배출구(26a)가 각각 형성된다.
이때의 스팀 유입구(25a)는 스팀 공급장치(18)측에서 연장되는 스팀 배관이 연결되고, 스팀 배출구(26a)에서 연장되는 스팀 배관은 스팀 응축수 라인(28)으로 연결된다.
그리고, 상기 폐수 탱크(10)의 바닥부에는 디스크 건조기(11)측으로 공급되는 폐수의 배출을 위한 폐수 배출구(27)가 형성되며, 이때의 폐수 배출구(27)는 폐수 배관을 통해 폐수 순환 펌프(12)측으로 연결된다.
특히, 상기 폐수 탱크(10)의 내부에는 바닥쪽으로 열선 배관(19)이 설치되고, 이렇게 설치되는 열선 배관(19)은 폐수 탱크(10)의 스팀 유입구(25a)와 스팀 배출구(26a)에 각각 연결된다.
이에 따라, 상기 스팀 공급장치(18)측에서 제공되는 스팀이 폐수 속에 잠겨 있는 열선 배관(19)으로 공급되면, 열선 배관(19)의 열교환 작용에 의해 폐수가 가열되고, 결국 건조대상 폐수를 가열하는 예비가열(프리히팅) 등과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 폐수 탱크(10) 내의 폐수를 디스크 건조기(11)로 공급하는 수단으로 폐수 순환 펌프(12)를 포함한다.
상기 폐수 순환 펌프(12)의 흡입측 라인은 폐수 탱크(10)의 폐수 배출구(27)와 폐수 배관으로 연결됨과 더불어 토출측 라인은 디스크 건조기(11)에 있는 다수 개의 폐수 유입구(24c)와 폐수 배관으로 연결된다.
여기서, 상기 폐수 순환 펌프(12)는 2개 정도를 복수 개로 운용하는 듀얼 타입을 적용하여 폐수의 공급량을 적절히 조절할 수 있도록 하거나, 폐수 순환 펌프(12)의 점검, 보수 시에 1개씩 번갈아서 운용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 폐수 순환 펌프(12)의 작동 시 폐수 탱크(10) 속의 폐수가 펌핑되고, 이렇게 펌핑되는 폐수는 각 폐수 유입구(24c)를 통해 디스크 건조기(11)의 내부로 공급되면서 디스크 건조기(11)에 있는 각각의 디스크 열판(13)에 분사될 수 있게 된다.
또한, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 폐수 탱크(10)에서 공급되는 폐수를 열처리 및 건조하는 수단으로 디스크 건조기(11)를 포함한다.
상기 디스크 건조기(11)는 폐수를 건조 처리하여 폐수 중의 유기물을 함수율 약 20∼30% 정도로 건조시키는 역할을 하게 된다.
이를 위하여, 상기 디스크 건조기(11)의 내부에는 외부의 구동원(미도시)으로부터 동력을 제공받아 회전하는 중공의 샤프트(29)와, 상기 샤프트(29) 상에 샤프트 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 구조로 설치되는 다수 개의 디스크 열판(13), 예를 들면 내부가 중공의 샤프트(29)와 연통되는 중공부로 이루어져 있는 디스크 열판(13)으로 구성된다.
이때, 상기 디스크 열판(13)은 직선 배열로서 용량에 따라 적정 갯수가 배열될 수 있게 되고, 이러한 디스크 열판(13)은 내부에 열매체(스팀 또는 열매유)를 통해 열원을 공급받아 가열됨과 더불어 가열된 열판의 전열을 통해 폐수를 열처리 및 건조 처리할 수 있게 된다.
여기서, 상기 디스크 열판(13)에 공급되는 열매체, 예를 들면 스팀은 디스크 열판 회전 방향을 따라 전열 효과를 높일 수 있도록 하기 위해 디스크 열판(13)의 내부에서 순환한 후 회수되는 흐름을 가질 수 있게 된다.
그리고, 상기 샤프트(29)의 한쪽 단부는 스팀 공급장치(18)측에서 연장되는 스팀 배관이 연결되는 동시에 다른 한쪽 단부는 스팀 배관을 통해 스팀 응축수 라인(28)으로 연결된다.
물론, 상기 샤프트(29)측과 스팀 배관 간의 연결부위는 공지의 로타리조인트(미도시)가 개재될 수 있게 된다.
이때의 상기 스팀 공급장치(18)로부터 연장되는 다수의 스팀 배관은 샤프트(29) 이외에도 디스크 건조기(11)의 내부에 직접 연결되어 디스크 건조기(11)의 내부가 고온의 환경으로 조성될 수 있게 된다.
이렇게 중공의 샤프트(29)가 스팀 공급장치(18)측과 연결되는 동시에 디스크 열판(13)과도 서로 연통되는 구조를 이룸에 따라 샤프트(29)의 내부로 유입된 고온의 스팀이 디스크 열판(13)을 가열하게 되고, 결국 뜨겁게 달궈진 디스크 열판(13)에 폐수가 뿌려지게 되면, 폐수 중의 유기물이 건조될 수 있게 된다.
이와 더불어, 상기 디스크 건조기(11)의 하부에는 다수 곳의 폐수 유입구(24c)가 형성되고, 이렇게 형성되는 각각의 폐수 유입구(24c)에는 폐수 노즐(30)이 설치되는 동시에 이때의 폐수 노즐(30)은 디스크 열판(13)의 표면에 근접 위치될 수 있게 되는 한편, 상기 디스크 열판(13)의 일측에는 디스크 열판(13)으로부터 건조된 건조물, 예를 들면 유기물을 분리하는 스크래퍼(31)가 설치된다.
여기서, 상기 디스크 건조기(11)에는 2곳의 드레인이 형성되며, 각각의 드레인은 폐수 탱크(10)측 및 건조 제품 배출측으로 각각 연결될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 폐수 탱크(10)로부터 공급되는 폐수가 회전하는 복수 개의 디스크 열판(13)의 좌측 및 우측 표면에 뿌려지게 되고, 계속해서 뿌려진 폐수는 디스크 열판(13)의 열에 의해 폐수 내의 유기물은 디스크 열판(13)의 표면에 융착 건조되고, 잔여 폐수를 하부의 폐수 탱크(10)측으로 보내져 보충 폐수와 함께 디스크 건조기(11) 내로 다시 공급되어 열처리 및 건조 처리될 수 있게 된다.
예를 들면, 상기 폐수 순환 펌프(12)의 작동에 의해 폐수는 폐수 노즐(30)을 통해 디스크 건조기(11)의 내부로 유입됨과 더불어 디스크 열판(13)의 표면에 고르게 분사된다.
이와 동시에, 디스크 건조기(11)의 샤프트(29) 및 디스크 열판(13)이 회전하게 되고, 샤프트(29)의 내부와 디스크 열판(13)의 내부로 약 110∼160℃ 정도의 스팀이 공급되어 디스크 열판(13)이 가열됨과 더불어 디스크 건조기(11)의 내부 윗쪽 공간으로 열풍(예컨대, 약 110∼160℃ 정도의 스팀)이 공급된다.
계속해서, 상기 디스크 열판(13)의 표면에 분사된 폐수는 디스크 열판 표면에 부딪히는 시점부터 활발한 수분 증발이 일어나게 됨과 더불어 디스크 열판 표면에 부착되는 증발 잔유물에 대해서는 건조가 진행된다.
이러한 과정에 의해 건조된 건조물(예컨대, 유기물)은 회전하는 디스크 열판(13)의 표면에 밀착 배치되어 있는 스크래퍼(31)에 의해 연속적으로 분리되고, 이렇게 분리된 건조물은 디스크 건조기(11)의 드레인을 통해 건조 제품 배출라인으로 배출된다.
한편, 상기 디스크 건조기(11)의 상부 커버 및 케이싱부는 이중 자켓(22)으로 이루어지게 되고, 이때의 이중 자켓(22)으로는 스팀 공급장치(18)에서 연장되는 스팀 배관이 연결되어 스팀이 공급되며, 이렇게 이중 자켓(22)으로 공급되는 스팀의 열을 이용하여 디스크 건조기(11)에서의 열처리 및 건조처리 중 발생된 증기가스의 열손실에 따른 재응축을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 디스크 건조기(11)에서 배출되는 증기가스 속에 포함되어 있는 유분과 유기산을 함께 응축하여 모으는(분리) 수단으로 유분/유기산 분리기(14)를 포함한다.
상기 유분/유기산 분리기(14)는 디스크 건조기(11)에서 발생된 증기가스를 응축 처리하기 전에 증기가스로부터의 유분 및 유기산을 분리하기 위한 역할을 하게 되며, 폐수에 포함된 유기산의 증발에 따른 증발 수증기 내의 유분과 유기산을 분리할 수 있게 된다.
이를 위하여, 상기 유분/유기산 분리기(14)의 하부 일측과 상부 일측에는 디스크 건조기(11)에서 연장되는 증기가스 배관이 연결되는 증기가스 유입구(32)와 응축기(15)측으로 연장되는 증기가스 배관이 연결되는 증기가스 배출구(33)가 각각 형성된다.
이러한 유분/유기산 분리기(14)의 외벽은 스팀 자켓으로 이루어지게 되며, 이때의 스팀 자켓의 상부 일측과 하부 일측에는 스팀 공급장치(18)에서 연장되는 스팀 배관과 스팀 응축수 라인(28)으로 연장되는 스팀 배관이 각각 연결되는 스팀 유입구(25b)와 스팀 배출구(26b)가 각각 형성된다.
이에 따라, 상기 유분/유기산 분리기(14)에 열매체, 예를 들면 스팀이 공급되면, 이때의 공급되는 스팀에 의해 유분/유기산 분리기(14)의 내부 온도는 약 110∼120℃ 정도까지 상승하게 되고, 그 결과 유분/유기산 분리기(14)의 내부로 들어온 증기가스 속의 순수 수분물질 증기는 응축되지 않게 됨과 더불어 유분 및 유기산이 함께 응축되면서 분리될 수 있게 된다.
그리고, 상기 유분/유기산 분리기(14)의 하부에는 유분/유기산 배출구(34)가 형성되고, 이렇게 형성되는 유분/유기산 배출구(34)는 재증발 방지 탱크(20)측과 연결된다.
보통 폐수 중 유기산의 주요 물질은 아세트산으로서 해당 물질은 BP(끓는점)가 110∼120℃로 물보다 높아 유분/유기산 분리기(14)의 온도를 110∼120℃ 정도로 유지하여 수증기는 응축기(15)로 보내 재응축하고, 유분/유기산 분리기(14)에서는 유분과 유기산을 재응축하여 별도 분리할 수 있게 된다.
이렇게 유분/유기산 분리기(14)를 통해 응축된 유분과 유기산은 재증발 방지 탱크(20)로 보내지게 된다.
또한, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 유분/유기산 분리기(14)를 통해 1차 처리된 증기가스를 응축하는 수단으로 응축기(15)를 포함한다.
상기 응축기(15)는 유분/유기산 분리기(14)를 통해 1차 처리된 증기가스를 2차 응축하여 응축 폐수로 증기를 처리하는 역할을 하게 되며, 증기 내의 유기산이 분리되어 오염도가 낮은 응축 폐수를 생성하게 된다.
이러한 응축기(15)의 상측과 하측에는 냉각수 유입구(35)와 냉각수 배출구(36)가 각각 형성되며, 이때의 냉각수 유입구(35)와 냉각수 배출구(36)는 냉각탑(21)측과 각각 냉각수 배관으로 연결되어 응축기(15)의 내부로 냉각수가 제공될 수 있게 된다.
그리고, 상기 응축기(15)의 하측에는 응축가스 유입구(37)가 형성되며, 이렇게 형성되는 응축가스 유입구(37)에는 유분/유기산 분리기(14)의 증기가스 배출구(33)에서 연장되는 증기가스 라인이 연결된다.
이와 더불어, 상기 응축가스(15)의 바닥쪽 드레인측으로는 응축수, 즉 오염도가 낮은 응축 폐수가 배출될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 응축기(15)에서는 응축가스 유입구(37)를 통해 유입된 응축가스(1차 응축 처리된 증기가스)가 냉각수와의 열교환에 의해 응축되어 응축수가 생성되는 공정이 이루어질 수 있게 된다.
또한, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 응축기(15)에서 배출되는 잔여가스를 탈취 연소 보일러(16)로 공급하는 수단으로 송풍기(17)는 물론 응축기(15)에서 공급되는 잔여가스를 최종 연소 처리하는 수단으로 탈취 연소 보일러(16)를 포함한다.
상기 송풍기(17)는 디스크 건조기(11)에서 발생된 증기가스의 1차 분리 및 2차 응축 처리 후 잔여 가스를 탈취 연소 보일러(16)에 투입하여 탈취 연소를 통해 악취 물질 및 잔여 수증기를 제거하는 역할을 하게 되고, 상기 탈취 연소 보일러(16)는 송풍기(17)를 통해 공급받은 잔여 증기가스의 최종 연소 처리 및 악취물질, 잔여 증기가스 연소 처리 등의 역할을 하게 된다.
이를 위하여, 상기 응축기(15)의 상단 배출측에서는 응축가스 배출라인이 연장됨과 더불어 이때의 응축가스 배출라인 상에는 송풍기(16)가 설치되고, 이렇게 연장되는 응축가스 배출라인은 탈취 연소 보일러(16)에 연결된다.
여기서, 상기 응축기(15)로부터 배출되는 응축가스는 약 60℃ 정도의 온도를 가질 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 응축기(15)로부터 배출되는 응축가스, 예를 들면 악취 등을 포함하고 있는 응축가스는 응축가스 배출라인을 경유하여 탈취 연소 보일러(16)로 보내지게 되고, 계속해서 이렇게 보내진 응측가스를 탈취 연소 보일러(16)의 가동 시 약 800℃ 이상의 고열로 태움으로써, 악취가스가 고열에서 연소되면서 악취의 외부 배출을 최소화할 수 있고 대기오염을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 디스크 건조기(11)측과 유분/유기산 분리기(14)측에 스팀을 공급하는 수단으로 스팀 공급장치(18)를 포함한다.
이러한 스팀 공급장치(18)는 다수의 스팀 라인을 통해 디스크 건조기(11)측, 폐수 탱크(10)측, 유분/유기산 분리기(14)측 등으로 연결된다.
또한, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 응축기(15)는 물론 재증발 방지 탱크(20)로 냉각수를 공급하는 수단으로 냉각탑(21)을 포함한다.
일 예로서, 상기 응축기(15)에 냉각수를 공급하기 위하여 냉각탑(21)이 마련되고, 이러한 응축기(15)와 냉각탑(21) 사이에는 냉각수 순환라인이 연결되는 동시에 이때의 냉각수 순환라인 상에는 냉각수 펌핑을 위한 펌프(미도시)가 설치된다.
이에 따라, 상기 펌프의 가동 시 냉각탑(21) 내의 냉각수는 냉각수 순환라인을 통해 응축기(15)의 상측으로 들어간 후에 응축기 내부를 경유한 다음, 응축기(15)의 하부를 통해 나오는 냉각수 순환작용이 일어나면서 응축가스에 대한 응축이 이루어질 수 있게 된다.
마찬가지로, 상기 재증발 방지 탱크(20)에 냉각수를 공급하기 위하여 냉각탑(21)이 마련되고, 이러한 재증발 방지 탱크(20)와 냉각탑(21) 사이에는 냉각수 순환라인이 연결되는 동시에 이때의 냉각수 순환라인 상에는 냉각수 펌핑을 위한 펌프(미도시)가 설치된다.
이에 따라, 상기 펌프의 가동 시 냉각탑(21) 내의 냉각수는 냉각수 순환라인을 통해 재증발 방지 탱크(20)의 상측으로 들어간 후에 탱크 내부를 경유한 다음, 재증발 방지 탱크(20)의 하부를 통해 나오는 냉각수 순환작용이 일어나면서 재증발 방지 탱크(20)에 포집되어 있는 유분, 유기산 등의 재증발이 방지될 수 있게 된다.
특히, 상기 응축기(15)에 의한 응축과정에서 생성되는 응축수의 재활용하기 위하여 응축기(15)의 드레인측에서 배출되는 응축폐수를 필터장치(미도시)로 필터링하고, 이렇게 필터링한 처리수를 응축수 저류조(미도시)에 저장하며, 이때의 응축수 저류조와 냉각탑(21)은 펌프(미도시)가 갖추어져 있는 처리수 라인으로 연결한다.
이에 따라, 상기 응축기(15)로부터 배출되는 응축수는 응축수 저류조에 모여진 후에 적당한 시기에 냉각탑(21)으로 공급되어 냉각수 보충수로 활용될 수 있게 된다.
또한, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 유분/유기산 분리기(14)에서 배출되는 유분과 유기산을 포집함과 더불어 냉각수를 통해 냉각하여 높은 온도에 따른 유분과 유기산의 재증발을 막아주는 수단으로 재증발 방지 탱크(20)를 포함한다.
상기 재증발 방지 탱크(20)는 유분/유기산 분리기(14)의 유분/유기산 배출구(34)에서 연장되는 유분/유기산 배출라인과 연결되어 유분/유기산 분리기(14)에서 배출되는 응축된 유분과 유기산 등을 포집하는 역할을 하게 되고, 이와 더불어 재증발 방지 탱크(20)의 배출측은 유분/유기산 배출라인을 통해 폐수처리장(23)측으로 연결될 수 있게 된다.
그리고, 상기 재증발 방지 탱크(20)의 벽체 및 바닥체는 서로 연통되는 이중 자켓 구조로 이루어지게 되고, 이러한 이중 자켓 구조의 재증발 방지 탱크(20)의 벽체에는 상측과 하측에 각각 냉각수 순환라인이 연결된다.
예를 들면, 상기 재증발 방지 탱크(20)와 냉각탑(21) 사이에는 냉각수 순환라인이 연결되는 동시에 이때의 냉각수 순환라인 상에는 냉각수 펌핑을 위한 펌프(미도시)가 설치된다.
이에 따라, 상기 펌프의 가동 시 냉각탑(21) 내의 냉각수는 냉각수 순환라인을 통해 재증발 방지 탱크(20)의 상측으로 들어간 후에 탱크 내부(이중 자켓 내부)를 경유한 다음, 재증발 방지 탱크(20)의 하측을 통해 나오는 냉각수 순환작용이 일어나면서 재증발 방지 탱크(20)에 포집되어 있는 유분, 유기산 등의 재증발이 방지될 수 있게 된다.
특히, 상기 유분/유기산 분리기(14)를 통해 응축 분리된 유분 및 유기산은 재증발 방지 탱크(20)에 포집된 후에 폐수처리장(23)으로 보내져 폐수처리장에서의 미생물 생물학적폐수처리 시에 미생물 생육을 위한 유기원으로 사용될 수 있게 된다.
즉, 폐수처리장에서는 미생물의 생물학적폐수처리 시 미생물의 생육을 위한 유기원으로 메탄올희석액을 사용하고 있으며, 이러한 메탄올희석액을 사용하는 대신에 상기 유분/유기산 분리기(14)를 통해 응축 분리하여 얻은 유분 및 유기산을 폐수처리장에서의 유기원으로 대체 사용함으로써, 경제적인 측면에서의 이점을 얻을 수 있음은 물론, 유기성 폐수 건조물의 자원화 측면에서 이점이 있으며, 궁극적으로 폐수처리설비의 전체적인 시스템 운용 측면에서도 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템은 고농도 탈리액을 별도의 건조 처리를 통해 폐수 중 유기물의 함수율을 20∼30% 정도로 건조하고, 건조 붕 발생된 증기가스를 별도 분리 처리하여 증발가스 중 유분 및 유기산을 분리(1차 분리기), 증기가스를 재응축(2차 응축기)을 통해 응축폐수를 포집함으로써 발생된 폐수의 오염농도를 최소화하고, 별도의 필터 처리 공정을 통해 발생된 응축폐수를 최종 방류수 기준까지 정제하며, 처리된 처리수의 공정 중의 냉각수의 보충수로 재이용 및 방류하여 폐수의 발생이 없는 오염물질 무배출 공정으로 진행된다.
이를 위하여, 중간처리장의 탈수 공정 시에 발생되는 폐수(고농도 탈리액)가 폐수 탱크(10)로 유입되고, 이렇게 유입된 폐수는 폐수 순환 펌프(12)의 가동과 함께 디스크 건조기(11)로 보내져 폐수 노즐(30)을 통해 디스크 열판(13)의 표면에 뿌려지게 되고, 이렇게 뿌려진 폐수 속의 유기물은 스팀에 의해 가열되어 있는 디스크 열판(13)의 표면에 융착 건조됨과 더불어 잔여 폐수는 디스크 건조기(11)의 하부에 모인 후에 폐수 탱크(10)측으로 보내지게 되고, 디스크 건조기(11)에서 건조된 건조 유기물은 별도의 2차 건조 처리 후에 입자 크기가 상대적으로 적고 이물질 함량이 적어 사료 원료 및 SRF(폐기물 원료) 등의 용도로 사용된다.
계속해서, 상기 디스크 건조기(11)의 건조 처리 과정에서 발생된 증기가스는 유분/유기산 분리기(14)로 공급되고, 증기가스 속에 포함된 유기산의 증발에 따른 증발 수증기 내의 유분과 유기산이 분리된다.
즉, 스팀의 열로 증기가스를 120℃ 정도로 가열하여 발생된 증발 수증기 내의 순수 수분물질 증기는 응축하기 않고 유분과 유기산을 응축하여 분리하게 된다.
이렇게 응축된 유분과 유기산은 재증발 방지 탱크(20)에 모여진 후에 하수처리장의 유기원으로 대체 사용될 수 있게 된다.
그리고, 상기 유분/유기산 분리기(14)에서 1차 처리된 증기가스는 응축기(15)로 공급되고, 이렇게 공급된 증기가스는 응축기(15) 내에서 냉각수와의 열교환 작용에 의해 2차 응축된 후, 응축폐수는 별도의 필터링 공정을 거쳐서 폐수로 방류되거나 또는 냉각수 보충수로 재이용됨과 더불어 잔여 증기가스는 탈취 연소 보일러(16)로 보내져 연소 처리되므로서, 악취 발생이나 오염물질 배출이 없이 고농도 탈리액을 효율적으로 처리할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 시스템으로부터 확보한 유기원을 폐수처리장에서의 유기원으로 활용함으로써 기대할 수 있는 효과를 살펴보면 다음과 같다.
1) 총 휘발성 유기산(VFA) 기준
- T-N = 40kg/d
- C 소스 필요량 = 240kg/d
- C/N 비 6:1 기준
1-1) 메탄올 투입량 계산 근거
1-2) 대체 유기탄소원 투입량 계산 근거
2) 부유물질 SS 기준
1-1) 산정식
고형물 발생량(kg/day) = 유량(㎥/day)×유입 SS농도(mg/ℓ)×10-3×SS 제거효율
슬러지 발생량(㎥/day) = 고형물 발생량(kg/day)×1/비중×1/1-함수율
1-2) 기존 유기탄소원 기준 적용 시
- 총 휘발성유기산(탄소원) 40,000mg/ℓ 적용 시 유기탄소원 투입량 6ton/d 고려
- SS 기준 15,000mg/ℓ 적용
- 고형물 발생량 : 152 kg/d, 슬러지 발생량 0.76 ton/d
1-3) 본 발명의 유기탄소원 기준 적용 시
- 총 휘발성유기산(탄소원) 30,000mg/ℓ 적용 시 유기탄소원 투입량 8ton/d 고려
- SS 기준 80mg/ℓ 적용
- 고형물 발생량 : 80.5 kg/d, 슬러지 발생량 0.40 ton/d
이와 같이, 본 발명에서는 고농도 탈리액을 별도의 건조 처리를 통해 폐수 중 유기물을 건조하고, 건조 중 발생된 증기가스 중의 유분 및 유기산을 1차 분리기로 분리함과 더불어 증기가스를 2차 응축기로 재응축 및 포집하여 발생된 폐수의 오염농도를 최소화하며, 별도의 필터 처리 공정을 통해 발생된 응축폐수를 최종 방류수 기준까지 정제함과 더불어 처리된 처리수의 공정 중의 냉각수 보충수로 재이용 및 방류 처리하는 새로운 고농도 탈리액 처리 시스템을 제공함으로써, 폐수의 발생이 없는 오염물질 무배출 시스템을 구현할 수 있고, 중간처리장에서 발생되는 고농도 탈리액을 폐수 위탁처리 업체에 맡기지 않고 폐수처리설비와 연계하여 자체적으로 처리할 수 있으며, 폐수(고농도 탈리액)의 이중중지 대상 법정 지정 시 이에 적극적으로 대처할 수 있다.
10 : 폐수 탱크
11 : 디스크 건조기
12 : 폐수 순환 펌프
13 : 디스크 열판
14 : 유분/유기산 분리기
15 : 응축기
16 : 탈취 연소 보일러
17 : 송풍기
18 : 스팀 공급장치
19 : 열선 배관
20 : 재증발 방지 탱크
21 : 냉각탑
22 : 이중 자켓
23 : 폐수처리장
24a,24b,24c : 폐수 유입구
25a,25b : 스팀 유입구
26a,26b : 스팀 배출구
27 : 폐수 배출구
28 : 폐수 응축수라인
29 : 샤프트
30 : 폐수 노즐
31 : 스크래퍼
32 : 증기가스 유입구
33 : 증기가스 배출구
34 : 유분/유기산 배출구
35 : 냉각수 유입구
36 : 냉각수 배출구
37 : 응축가스 유입구
11 : 디스크 건조기
12 : 폐수 순환 펌프
13 : 디스크 열판
14 : 유분/유기산 분리기
15 : 응축기
16 : 탈취 연소 보일러
17 : 송풍기
18 : 스팀 공급장치
19 : 열선 배관
20 : 재증발 방지 탱크
21 : 냉각탑
22 : 이중 자켓
23 : 폐수처리장
24a,24b,24c : 폐수 유입구
25a,25b : 스팀 유입구
26a,26b : 스팀 배출구
27 : 폐수 배출구
28 : 폐수 응축수라인
29 : 샤프트
30 : 폐수 노즐
31 : 스크래퍼
32 : 증기가스 유입구
33 : 증기가스 배출구
34 : 유분/유기산 배출구
35 : 냉각수 유입구
36 : 냉각수 배출구
37 : 응축가스 유입구
Claims (6)
- 음식물류 폐기물의 중간처리 공정에서 발생되는 폐수를 저장하는 폐수 탱크(10);
상기 폐수 탱크(10) 내의 폐수를 디스크 건조기(11)로 공급하는 폐수 순환 펌프(12);
상기 폐수 탱크(10)에서 공급되는 폐수를 열처리 및 건조하는 수단으로서 회전하는 복수 개의 디스크 열판(13)의 표면에 뿌려진 폐수를 디스크 열판(13)의 열로 폐수 내의 유기물은 디스크 열판(13)에 융착 건조시키고 잔여 폐수를 폐수 탱크(10)측으로 보내는 디스크 건조기(11);
상기 디스크 건조기(11)에서 배출되는 증기가스 내의 유분과 유기산을 분리하는 유분/유기산 분리기(14);
상기 유분/유기산 분리기(14)를 통해 1차 처리된 증기가스를 응축하는 응축기(15);
상기 응축기(15)에서 배출되는 잔여가스를 탈취 연소 보일러(16)로 공급하는 송풍기(17);
상기 응축기(15)에서 공급되는 잔여가스를 최종 연소 처리하는 탈취 연소 보일러(16)와, 상기 디스크 건조기(11)측과 유분/유기산 분리기(14)측에 스팀을 공급하는 스팀 공급장치(18);
를 포함하고,
상기 폐수 탱크(10)의 내부에 설치됨과 더불어 스팀 공급장치(18)측과 연결되고, 스팀 공급장치(18)측에서 제공되는 스팀을 공급받아 폐수를 가열하는 열선 배관(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 유분/유기산 분리기(14)에서 배출되는 유분과 유기산을 포집함과 더불어 냉각수를 통해 냉각하여 높은 온도에 따른 유분과 유기산의 재증발을 막아주는 재증발 방지 탱크(20) 및 상기 재증발 방지 탱크(20)측에 냉각수를 공급하는 냉각탑(21)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 디스크 건조기(11)의 디스크 열판(13)의 내부에는 스팀 공급장치(18)측에서 제공되는 스팀이 공급됨과 더불어 이렇게 공급되는 스팀은 디스크 열판(13)의 회전 방향에 따라 전열 효과를 높일 수 있도록 디스크 열판 내부에서 순환한 후에 회수될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템.
- 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 디스크 건조기(11)의 상부 커버 및 케이싱부는 이중 자켓(22)으로 이루어져 스팀 공급장치(18)에서 이중 자켓(22)으로 공급되는 스팀의 열을 이용하여 디스크 건조기에서의 열처리 및 건조처리 중 발생된 증기가스의 열손실에 따른 재응축을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 유분/유기산 분리기(14)를 통해 응축 분리된 유분 및 유기산은 폐수처리장(23)으로 보내져 폐수처리장에서의 미생물 생물학적폐수처리 시에 미생물 생육을 위한 유기원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020200023421A KR102235341B1 (ko) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200023421A KR102235341B1 (ko) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템 |
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| KR102235341B1 true KR102235341B1 (ko) | 2021-04-02 |
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| KR1020200023421A KR102235341B1 (ko) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | 유기성 폐수 건조자원화 및 유기산 분리 복합 시스템 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102235341B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2020
- 2020-02-26 KR KR1020200023421A patent/KR102235341B1/ko active IP Right Grant
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