KR101276756B1

KR101276756B1 - Batch aerobic and anaerobic sequential dry fermentation system and method

Info

Publication number: KR101276756B1
Application number: KR20120062964A
Authority: KR
Inventors: 두 실 장; 김상준
Original assignee: 벽산엔지니어링주식회사
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-06-24
Anticipated expiration: 2032-06-13

Abstract

본 발명은 회분식 호기,혐기 순차 건식발효시스템 및 방법에 관한 것으로, 건식 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 수행할 수 있는 건식발효시스템과 이 건식발효시스템을 구성하는 여러 개의 회분식반응조에 순차적으로 유기성폐기물을 투입하여 우선적으로 산소가 공급되는 호기성조건에서 호기성미생물에 의해 부분적으로 분해, 안정화시키되 물질내의 pH가 7 이상으로 되는 시점에서 산소공급을 중단하고 혐기성조건으로 전환하는 방법으로 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 수행하면서 메탄가스를 채택함으로써,
유기성폐기물을 처리하는 혐기성소화반응에 있어서 산발효관계가 길고, 산반응에 의하여 메탄반응이 저해되는 현상이 빈번하는 것으로부터 호기성소화반응에 의하여 미분해성 물질을 분해하여 산발효단계를 생략하고 메탄발효를 지속하게 하여 주어 유기성폐기물을 분해안정화할 수 있으므로 메탄가스를 좀 더 효율적으로 회수할 수 있도록 한 것이다.
또한, 최종처리물은 재투입, 또는 퇴비로 재활용할 수 있도록 한 것이다.
그러는 한편 본 발명은 총 10일간의 호기성소화반과 총 20일간의 혐기성소화반응을 순차적으로 수행하면서 메탄가스를 회수하게 되는데 소화가 마무리된 마지막 최종결과물질의 경우는 서로 응집되어 있는 상태이어서 배출이 어렵지만 본 발명의 회분식 호기,혐기 순차 건식발효시스템을 구성하는 각각의 회분식반응조에서는 먼저 이송관의 출구에 설치된 유압게이트를 열고, 이송스크류를 가동시켜 주며, 하부뚜껑 내부에 설치된 회전날개를 가동시켜 줌과 동시에 상기 상부뚜껑으로 부터 탱크 내부로 수직으로 설치된 회전축 중에서 가장 높이가 낮게 설치된 회전날개 부터 순차적으로 회전시켜 주면서 최종결과물질의 응집된 상태를 아래에서 부터 위쪽으로 허물어 줄 수 있기 때문에 최종결과물질의 배출이 매우 용이하도록 한 것이다.The present invention relates to a batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system and method, a dry fermentation system capable of sequentially performing a dry aerobic digestion and anaerobic digestion reaction and a plurality of batch reaction tanks constituting the dry fermentation system The organic waste is injected into the aerobic condition in which oxygen is preferentially supplied and partially decomposed and stabilized by an aerobic microorganism. However, when the pH of the material reaches 7 or higher, the oxygen supply is stopped and the anaerobic condition is switched to an anaerobic condition. By adopting methane while performing anaerobic digestion sequentially,
In the anaerobic digestion process for treating organic waste, the acid fermentation relationship is long, and the methane reaction is frequently inhibited by the acid reaction. It is possible to recover methane gas more efficiently because it can be stabilized by decomposing and stabilizing organic waste.
In addition, the final treatment is to be recycled by re-entry or compost.
In the meantime, the present invention recovers methane gas by sequentially performing aerobic digestion for 10 days and anaerobic digestion for a total of 20 days. In each of the batch reactors constituting the batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system of the present invention, first open the hydraulic gate installed at the outlet of the transfer pipe, start the transfer screw, and operate the rotary blade installed inside the lower lid and At the same time, the final resultant material is discharged because the condensed state of the final resultant material can be broken down from the top, while rotating sequentially from the rotary blade installed at the lowest height among the rotary shafts installed vertically from the upper lid to the tank. This is to make it very easy.

Description

Batch aerobic and anaerobic sequential dry fermentation system and method

본 발명은 회분식 호기,혐기 순차 건식발효시스템 및 방법에 관한 것으로,The present invention relates to a batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system and method,

더욱 상세하게는 건식 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 진행할 수 있는 건식발효시스템과 이 건식발효시스템을 구성하는 여러 개의 회분식반응조에 순차적으로 유기성폐기물을 투입하여 우선적으로 산소가 공급되는 호기성조건에서 호기성미생물에 의해 부분적으로 분해, 안정화시키되 물질내의 pH가 7 이상으로 되는 시점에서 산소공급을 중단하고 혐기성조건으로 전환하는 방법으로 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 진행하면서 메탄가스를 보다 효율적으로 회수하고자 하는 회분식 호기,혐기 순차 건식발효방법에 관한 것이다.More specifically, the dry fermentation system capable of sequentially performing the dry aerobic digestion reaction and the anaerobic digestion reaction, and organic wastes are sequentially supplied to several batch reaction tanks constituting the dry fermentation system in an aerobic condition in which oxygen is supplied first. Partially decomposed and stabilized by aerobic microorganisms, but when the pH in the material reaches 7 or higher, the oxygen supply is stopped and the anaerobic digestion is carried out. Batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation method to be recovered.

유기성폐기물은 미생물이 분해가능 한 물질로 이루어져 생분해가 가능한 폐기물을 말하며, 생활쓰레기 중에서도 음식물류폐기물, 목재류, 정원성 폐기물, 종이류 등이 이에 해당된다.Organic waste refers to waste that is biodegradable, consisting of degradable microorganisms, and food waste, wood, garden waste, and paper are among the household wastes.

또한 하수처리장 및 폐수처리장에서 발생하는 슬러지류와 축산농가 등에서 발생하는 가축분뇨 등이 포함될 수 있으며, 이러한 유기성폐기물을 처리하는 방법으로는 호기성 소화와 혐기성 소화방법이 있다.In addition, sludges generated from sewage treatment plants and wastewater treatment plants and livestock manure generated from livestock farms, etc. may be included. Methods of treating such organic wastes include aerobic digestion and anaerobic digestion.

호기성 소화방법은 퇴비의 생산량이 많고 시설의 설치가 용이하며, 유지관리가 용이한 장점이 있으나 염분의 제거효율이 낮고 필요 인력이 많으며 시설에 필요한 면적과 계절에 따른 변수에 따라 효율성에 차이가 있기 때문에 원활하게 소화되지 못하는 문제점들이 있다.The aerobic extinguishing method has the advantages of high yield of compost, easy installation of facilities, and easy maintenance, but low salt removal efficiency, high manpower requirements, and efficiency varies depending on the area and seasonal variables required for the facility. Because of the problems that can not be smoothly digested.

호기성 소화방법의 문제점을 해결할 수 있고 바이오가스를 얻을 수 있어 경제성이 우수한 혐기소화방법이 널리 이용되고 있으며, 혐기소화방법은 혐기성미생물의 증식을 통해 유기물을 분해 및 안정화시켜 가스연료인 메탄을 생산할 수 있고 이는 습식과 건식 공법으로 나뉜다.The anaerobic digestion method, which can solve the problems of aerobic digestion method and can obtain biogas, has been widely used. The anaerobic digestion method can produce methane, a gas fuel, by decomposing and stabilizing organic matter through the growth of anaerobic microorganisms. It is divided into wet and dry process.

종래의 소화처리방법인 혐기성소화는 메탄발효라고도 하며 주된 목적은 폐수 혹은 폐기물처리와 동시에 메탄이라는 에너지를 회수하기 위한 방법으로 적용되고 있다.Anaerobic digestion, which is a conventional digestion method, is also called methane fermentation and its main purpose is to recover the energy of methane at the same time as wastewater or waste treatment.

메탄발효는 활성슬러지법이 보급되면서 적극적으로 사용되지는 않았으나, 1970년대 중반 석유파동 이후에 회수가스를 연료로 하여 이용하는 것이 가능하고, 많은 양의 공기를 통기 시켜야 하는 활성슬러지법과 비교하여 소비전력이 적은 장점 등으로 인해 적극적인 석유 대체 에너지수단으로서 도시폐기물의 많은 바이오매스로부터 에너지 회수를 목적으로 하는 연구가 활발히 진행되어 있다.Although methane fermentation has not been actively used due to the spread of activated sludge method, it is possible to use recovered gas as fuel after petroleum surge in the mid-1970s, and compared with activated sludge method that requires a large amount of air to be vented. Due to its small merits, research is being actively conducted for the purpose of recovering energy from many biomass of municipal waste as an alternative means of petroleum.

혐기성소화공법도 습식발효와 건식발효로 구분이 되며, 습식발효는 고형물의 함량이 15%이내 이고, 건식발효는 고형물의 함량이 30~40% 전후의 조건이라고 말하고 있으나, 우리나라에서는 현재 고형물의 함량이 15% 전후를 건식공법이라고 하고 있다.Anaerobic digestion is also classified into wet fermentation and dry fermentation. Wet fermentation has a solid content of less than 15%, and dry fermentation states that the solid content is around 30-40%. Around 15% is called the dry process.

습식공법의 경우 수분함량이 높아 총 고형물의 농도가 낮은 폐수 등에 대해서는 가수공정이 필요 없으나, 음식물류 폐기물과 같이 총 고형물의 농도가 높고 수분함량이 높은 물질에 대해서는 가수공정이 필요하며 이에 따라 반응기의 용적이 커지는 단점이 있다.In the wet process, hydrolysis is not required for waste water with high moisture content and low total solids.However, hydrolysis is required for high total solids and high water content such as food waste. This has a drawback.

이에 비해 건식공법은 총 고형물의 함량이 높아 반응조 내에 반입되는 물질 외에 추가로 첨가되는 가수공정이 필요 없으며, 발생되는 유기성폐기물을 별도의 가수공정 없이 그대로 이용가능하므로 반응조의 용적을 줄일 수 있는 이점을 가지고 있다.On the other hand, the dry process has a high total solids content and does not require a hydrolysis process to be added in addition to the material carried in the reaction vessel. The organic waste generated can be used as it is without a separate hydrolysis process, thereby reducing the volume of the reaction vessel. Have.

따라서 건식혐기성 소화방법은 유기성폐기물에 산소를 공급하지 않고 혐기성 미생물에 의한 혐기발효로 인해 폐기물 중 생분해성 물질을 바이오가스로 전환하여 에너지로 사용할 수 있도록 하며 시설면적을 적게 차지하는 장점이 있어 최근 폐기물 및 폐수처리를 주목적으로 하고 에너지를 부수적으로 얻는 에너지절약 플랜트로서 많이 가동되고 있는 추세이다.Therefore, the dry anaerobic digestion method does not supply oxygen to organic wastes, but converts biodegradable materials into biogas to be used as energy due to anaerobic fermentation by anaerobic microorganisms and uses less energy in recent years. It is a trend that is being operated a lot as an energy saving plant that mainly aims at wastewater treatment and obtains additional energy.

현재 우리나라의 대부분의 혐기성소화공정은 음식물쓰레기를 탈수하여 고형물의 함량 20%이하로 공급하는 것이 대부분이며, 이러한 공정에서는 또다시 소화액이 발생되어 그 처리에 어려움을 안고 있다.Currently, most anaerobic digestion processes in Korea dehydrate food waste and supply it with a solids content of 20% or less. In such a process, digestion liquid is generated, which makes it difficult to treat.

대부분 설치되어 있는 혐기성처리공정은 초기단계에서 산발효가 일어나면서 메탄생성단계로 전환되기까지 많은 시간이 걸려, 초기운전에 많은 문제점을 안고 있으며, 운전도중에 여러 문제가 발생할 때에 정상 운전까지 많은 시간이 걸리고, 메탄을 회수하는 데에 많은 어려움이 있다.The anaerobic treatment process, which is mostly installed, takes a long time to switch to the methane production stage due to acid fermentation at an early stage, and has many problems in the initial operation. And many difficulties in recovering methane.

본 발명은 고형물의 함량이 35~40%인 건식상태인 유기성폐기물을 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 진행할 수 있는 건식발효시스템을 개발하고 이 건식발효시스템을 구성하는 여러 개의 회분식반응조에 순차적으로 유기성폐기물을 투입하여 우선적으로 산소가 공급되는 호기성조건에서 호기성미생물에 의해 부분적으로 분해, 안정화시키되 물질내의 pH가 7 이상으로 되는 시점에서 산소공급을 중단하고 혐기성조건으로 전환하는 방법으로 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 수행하면서 메탄가스를 회수하고자 하는 회분식 호기,혐기 순차 건식발효방법을 제공함으로써,The present invention is to develop a dry fermentation system that can proceed aerobic digestion and anaerobic digestion of organic wastes in the dry state having a solid content of 35 to 40% and sequentially in several batch reaction tanks constituting the dry fermentation system. By aerobic digestion, the organic waste is partially decomposed and stabilized by aerobic microorganisms under aerobic conditions in which oxygen is supplied preferentially. By providing a batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation method to recover methane gas while sequentially performing anaerobic digestion and

유기성폐기물을 처리하는 혐기성소화반응에 있어서 산발효단계가 길고, 유기산이 생성되어 pH가 낮게 유지되면서 메탄미생물이 우점화되는 것을 방해하여 메탄발효를 저해되는 현상이 빈번한 것에서 착안한 것으로 호기성소화반응에 의하여 초기단계에서 이분해성 물질을 분해하여 산발효공정이 생략되게 하고, pH가 중성영역(7부근)에 되었을 때에 산소공급을 중단하고 혐기성 공정으로 전환시켜 산발효단계가 없이 메탄이 생성되는 단계로 전환시켜, 유기산에 의한 저해현상을 해소시키면서 메탄가스 회수를 극대화하면서, 유기성폐기물을 분해안정화하고 최종처리물은 반송미생물로서 재순환하거나 퇴비로 재활용시키는 것에 그 목적을 둔 것이다.In the anaerobic digestion process for treating organic wastes, the acid fermentation step is long, organic acid is generated and pH is kept low, and methane microorganisms are prevented from predominantly inhibiting methane fermentation. By decomposing the decomposable substance in the initial stage, the acid fermentation process is omitted, and when the pH is in the neutral region (near 7), the oxygen supply is stopped and converted to the anaerobic process to produce methane without the acid fermentation step. It aims to decompose and stabilize organic wastes and recycle the final wastes as recycled microorganisms or recycle them as compost while maximizing methane recovery while eliminating the inhibition by organic acids.

상기 해결하고자 하는 과제에 기재한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회분식 호기,혐기 순차 건식발효시스템은 내용물이 채워지는 원형의 탱크와, 상기 탱크 상부에 형성되며 유기성폐기물의 투입이 가능하도록 유압게이트가 구비된 투입구가 형성된 상부뚜껑과, 상기 탱크 하부에 형성되며 최종결과물질의 배출이 용이하도록 배출구가 형성된 하부뚜껑으로 분리 구성되어 지되,Batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system of the present invention for achieving the object described in the problem to be solved is a circular tank filled with the contents, and the hydraulic gate is formed on the tank to enable the input of organic waste The upper lid is formed with a provided inlet, and the lower lid formed on the bottom of the tank and formed to be separated to facilitate the discharge of the final result material,

상기 탱크는 외벽을 이중벽으로 형성하고 이중벽 내부로 온수를 순환공급하여 탱크내의 온도를 조정하여 주는 온도감지센서를 형성함과 동시에 내부 하측에는 공기주입구를 형성하며,The tank forms an outer wall as a double wall and forms a temperature sensor for regulating the temperature in the tank by circulating and supplying hot water to the inside of the double wall, and at the same time, an air inlet is formed at the lower side of the tank.

상기 상부뚜껑에는 압력게이지, 내부 진공압을 일정하게 유지하기 위한 진공압력스위치, 공기배출팬 또는 공기배출밸브, 가스배출관, 진공펌프와 연결된 진공밸브를 형성함과 동시에 4개의 모터들의 회전축을 각각 탱크 내부로 수직으로 설치하되 이들 회전축 끝단에는 각각 설치높이를 달리하는 회전날개를 형성하며,The upper lid is formed with a pressure gauge, a vacuum pressure switch for maintaining a constant internal vacuum pressure, an air discharge fan or an air discharge valve, a gas discharge pipe, a vacuum valve connected to a vacuum pump, and at the same time a rotary shaft of four motors Install vertically inwards, but at the ends of these rotary shafts to form a rotary wing of different installation height,

상기 하부뚜껑에는 배출구 외측 내면에 모터에 의해 회전하는 회전날개를 형성함과 동시에 배출구 바로 하측에는 모터에 의해 회전하는 이송스크류가 내부에 구비된 이송관을 형성하고 이송관의 출구에는 유압실린더에 의해 작동하는 유압게이트를 형성하여서 건식 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 수행할 수 있는 회분식반응조가 6개 한조로 설치구성되어 진 것에 그 특징이 있다.The lower lid forms a rotary wing that rotates by a motor on the outer inner surface of the outlet, and at the same time, a lower side of the outlet forms a conveying tube having a conveying screw rotating therein by a motor, and an outlet of the conveying tube by a hydraulic cylinder. It is characterized by the fact that six batches of batch reaction tanks are formed which can perform dry aerobic digestion reaction and anaerobic digestion reaction sequentially by forming a working hydraulic gate.

한편, 본 발명의 회분식 호기,혐기 순차 건식발효방법은 건식 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 수행할 수 있는 회분식반응조를 6개 한조로 운전하되,On the other hand, the batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation method of the batch aerobic digestion reaction and anaerobic digestion reaction can be carried out in a batch of six batch reactors that can be performed sequentially,

수거 후 자연탈수(정치)하여 수분함량이 80% 전후인 것을 선별기에 투입하여 비닐, 협잡물 등을 제거하여서 된 음식물류폐기물 50중량%와,50% by weight of food waste, which is collected by dehydration (politics) after collection, by putting the water content around 80% into the sorter to remove vinyl, impurities, etc.,

탈수기를 이용하여 탈수하여 수분함량이 78% 전후인 것 하수슬러지 20중량%와,Dehydration using a dehydrator, the water content is about 78% 20% by weight of sewage sludge,

전정지(과수(果樹) 및 정원수(庭園樹)를 자른 가지)를 파쇄 후 일정기간 저장하여 수분함량이 20% 전후인 것을 가공하여 만든 톱밥 25중량%와,25% by weight of sawdust made by processing crushed fruit (fruit and fruit) and crushing it and storing it for about 20%

통상의 호기성반응조에서 발효된 것으로서 수분함량이 50% 전후인 유기성 반응종료물질 0.5중량%를 준비하는 단계(A)와;Preparing (A) 0.5% by weight of an organic reaction terminating material which is fermented in a conventional aerobic reactor and has a water content of about 50%;

상기 단계(A)에서 준비된 음식물류폐기물, 하수슬러지, 톱밥을 혼합조에 넣고 혼합하되, 수분함량이 65% 전후가 되도록 하는 단계(B)와;(B) mixing the food waste, sewage sludge, and sawdust prepared in the step (A) into a mixing tank and mixing the same, but having a water content of about 65%;

상기 단계(B)에서 혼합조에 넣어져 혼합된 혼합물에 단계(A)에서 준비된 유기성 반응종료물질을 혼합하는 단계(C)와;(C) mixing the organic reaction terminating material prepared in step (A) to the mixture mixed in the mixing tank in step (B);

상기 단계(C)에서 혼합완료된 원료혼합물인 유기성폐기물을 회분식반응조에 투입하되,In the step (C), the organic waste of the mixed raw material mixture is added to a batch reactor,

투입량은 매일 발생하는 유기성폐기물을 5일동안 연속적으로 투입함과 동시에 공기를 주입하여 호기성 반응을 유도하는 단계(D)와;(D) injecting the organic waste generated daily for 5 days continuously and injecting air to induce aerobic reaction;

(투입되는 유기성폐기물 양에 비례하여 공기공급량을 조절하며 평시에는 30L/minㆍton으로 공급함.)(The air supply is controlled in proportion to the amount of organic waste injected. It is usually supplied at 30L / min · ton.)

상기 단계(D)에서 회분식반응조 5일동안 투입된 유기물폐기물을 5일간 평상시 공기공급량은 30L/minㆍton이고 조 내의 온도가 50℃ 이상일 때에는 10배인 공기공급량 0.3m³/minㆍton으로 조절하여 조 내 온도를 35℃로 일정하게 조정하는 5일간의 호기과정을 거치면서 유기성폐기물이 반응하여 pH 7.0 영역으로 전환되는 것을 확인하는 단계(E)와,In the step (D), the organic wastes fed in the batch reaction tank for 5 days were adjusted to 0.3 m ³ / min · ton air supply amount of 10 times when the air supply amount was 30 L / min · ton for 5 days and 10 times when the temperature in the tank was 50 ° C. or higher. (E) confirming that organic waste reacts and converts to pH 7.0 while undergoing a 5-day aerobic process to constantly adjust the internal temperature to 35 ° C.,

상기 단계(E)에서 호기과정을 거쳐 유기성폐기물이 pH 7.0이 되면 제1 회분식반응조 내에 공기공급을 중단하여 혐기상태로 전환하고, 진공밸브를 이용하여 조 내부에 포함되어 있는 공기(산소)를 외부로 배출시키는 진공상태(0.5atm) 유지의 공정을 2~3회 거친 후, 조 내에 혐기성미생물을 투입하여 혐기상태로 전환 후에 미생물의 활성화를 도우며, 이중벽 사이로 온수를 공급하여 조 내의 온도를 35℃로 일정하게 유지시켜 주는 제1 혐기과정을 5일간 거치는 단계(F)와,When the organic waste reaches pH 7.0 through the aerobic process in step (E), the air is stopped in the first batch reactor and converted to anaerobic state, and the air (oxygen) contained in the tank is externally discharged using a vacuum valve. After going through the process of maintaining vacuum state (0.5atm) 2 ~ 3 times, anaerobic microorganisms are put in the tank to help the activation of microorganisms after the conversion to anaerobic state, and the temperature in the tank is supplied by supplying hot water between the double walls. 5 days of the first anaerobic process to maintain a constant (F),

상기 단계(F)에서 제1 혐기과정을 거친 유기성폐기물의 소화가 지속적으로 진행되도록 이중벽 사이로 온수를 공급하여 조 내의 온도를 35℃로 일정하게 유지시켜주어 발생되는 메탄가스를 회수하기 시작하는 제2 혐기과정을 5일간 거치는 단계(G)와,A second step of recovering methane gas generated by supplying hot water between the double walls to continuously maintain the temperature in the tank at 35 ° C. in order to continuously extinguish the organic waste that has undergone the first anaerobic process in the step (F); The anaerobic process for 5 days (G),

상기 단계(G)와 동일한 과정을 5일간 더 거치는 제3 혐기과정인 단계(H)와,Step (H) which is a third anaerobic process which goes through the same process as step (G) for five more days,

상기 단계(H)와 동일한 과정을 5일간 더 거쳐 메탄가스를 회수하고 소화가 마무리 단계임에 따라 메탄가스의 발생량이 저감되는 것을 확인하고 총 20일간의 혐기소화를 진행하고 난 후 내부물질을 배출하는 제3 혐기과정을 거치는 단계(I)를 각각의 회분식반응조 내에서 각각 개별적으로 수행하되,After the same process as step (H) for five more days to recover the methane gas and confirm that the amount of methane gas is reduced as the digestion is a finishing step, and after the anaerobic digestion for a total of 20 days to discharge the internal material In step 3, each anaerobic process (I) is performed separately in each batch reactor,

상기 총 6개의 회분식반응조 중에서 제1 회분식반응조에는 단계(D)를 수행하고, 제2 회분식반응조에는 단계(E)를 수행하고, 제3 회분식반응조에는 단계(F)를 수행하고, 제4 회분식반응조에는 단계(G)를 수행하고, 제5 회분식반응조에는 단계(H)를 수행하고, 제6 회분식반응조에는 단계(I)를 수행하도록 하여 마지막 내부물질 배출과정인 단계(H)까지 마친 회분식반응조는 다시 단계(D)부터의 과정을 순차적으로 진행하는 순환방법을 수행하여 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 병용하면서 메탄가스를 보다 효율적으로 회수하도록 이루어짐을 그 특징으로 한다.Step (D) is performed in the first batch reaction tank, step (E) is performed in the second batch reaction tank, step (F) is performed in the third batch reaction tank, and the fourth batch reaction tank is performed. The step (G) is carried out, the fifth batch reactor to perform the step (H), the sixth batch reactor to perform the step (I), the batch reaction tank completed until the final internal material discharge step (H) It is characterized in that it is made to recover methane gas more efficiently while performing a cycle method of sequentially proceeding the process from step (D) again while using aerobic and anaerobic digestion.

본 발명은 건식 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 진행할 수 있는 건식발효시스템과 이 건식발효시스템을 구성하는 여러 개의 회분식반응조에 순차적으로 유기성폐기물을 투입하여 우선적으로 산소가 공급되는 호기성조건에서 호기성미생물에 의해 부분적으로 분해, 안정화시키되 물질내의 pH가 7 이상으로 되는 시점에서 산소공급을 중단하고 혐기성조건으로 전환하는 방법으로 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 진행하면서 메탄가스를 생산하는 방법을 채택함으로써,The present invention provides a dry fermentation system capable of sequentially performing dry aerobic digestion and anaerobic digestion reactions, and organic wastes are sequentially introduced into a plurality of batch reaction tanks constituting the dry fermentation system to aerobic in aerobic conditions. Partial decomposition and stabilization by microorganisms, but when the pH in the material reaches 7 or more, by stopping the oxygen supply and switching to anaerobic conditions, aerobic and anaerobic digestion process proceeds sequentially to produce methane gas By adopting

유기성폐기물을 처리하는 혐기성소화반응에 있어서 산발효관계가 길고, 산반응에 의하여 메탄반응이 저해되는 현상이 빈번하는 것으로부터 호기성소화반응에 의하여 미분해성 물질을 분해하여 산발효단계를 생략하고 메탄발효를 지속하게 하여 주어 유기성폐기물을 분해안정화할 수 있으므로 메탄가스를 좀 더 효율적으로 회수할 수 있는 이점이 있다.In the anaerobic digestion process for treating organic waste, the acid fermentation relationship is long, and the methane reaction is frequently inhibited by the acid reaction. It is possible to recover methane gas more efficiently because it can be stabilized by decomposing and stabilizing organic waste.

또한, 최종처리물은 재투입, 또는 퇴비로 재활용할 수 있는 이점도 있다.In addition, the final treatment has the advantage that can be recycled by re-entry, or compost.

그러는 한편 본 발명은 총 10일간의 호기성소화반응과 총 20일간의 혐기성소화반응을 순차적으로 진행하면서 메탄가스를 회수하게 되는데 소화가 마무리된 마지막 최종결과물질의 경우는 서로 응집되어 있는 상태이어서 배출이 어렵지만 본 발명의 건식 호기, 혐기 병용 발효 시스템을 구성하는 각각의 회분식반응조에서는 먼저 이송관의 출구에 설치된 유압게이트를 열고, 이송스크류를 가동시켜 주며, 하부뚜껑 내부에 설치된 회전날개를 가동시켜 줌과 동시에 상기 상부뚜껑으로 부터 탱크 내부로 수직으로 설치된 회전축 중에서 가장 높이가 낮게 설치된 회전날개 부터 순차적으로 회전시켜 주면서 최종결과물질의 응집된 상태를 아래에서 부터 위쪽으로 허물어 줄 수 있기 때문에 최종결과물질의 배출이 매우 용이한 이점이 있다.In the meantime, the present invention recovers methane gas by sequentially performing aerobic digestion for 10 days and anaerobic digestion for a total of 20 days. Although it is difficult, each batch reactor constituting the dry aerobic and anaerobic fermentation system of the present invention first open the hydraulic gate installed at the outlet of the transfer pipe, to operate the transfer screw, and to operate the rotary blade installed inside the lower lid and At the same time, the final resultant material is discharged because the condensed state of the final resultant material can be broken down from the top, while rotating sequentially from the rotary blade installed at the lowest height among the rotary shafts installed vertically from the upper lid to the tank. This is a very easy advantage.

도 1은 본 발명의 발효시스템을 이용하여 유기성폐기물을 처리하는 흐름도.
도 2는 본 발명을 실현하는데 필요한 총 6개의 회분식반응조의 설치상태도.
도 3, 도 4는 본 발명을 실현하는데 필요한 회분식반응조의 주요부 구성상태도로서,
도 3은 정면도.
도 4는 평면도.1 is a flow chart for treating organic waste using the fermentation system of the present invention.
Figure 2 is a state diagram of a total of six batch reactors required to realize the present invention.
3 and 4 are structural diagrams of the main parts of the batch reactor required to realize the present invention.
3 is a front view.
4 is a plan view.

본 발명은 유기성폐기물의 건식소화기술 중 호기성소화반응과 혐기성소화반응 처리를 순차적으로 실시하는 신개념의 기술에 관한 것으로 기존 소화기술인 호기 혹은 혐기의 단일처리공정이 아닌 두 가지의 처리방법을 병용할 수 있는 회분식반응조를 6개 한조로 하여 회분식으로 운전하면서 전체적으로 연속적으로 유기성폐기물을 분해안정화, 재활용하면서 메탄가스를 좀더 효율적으로 회수하는 것이다.The present invention relates to a novel concept of sequentially performing anaerobic digestion and anaerobic digestion treatment of dry waste digestion technology of organic waste, and can use two treatment methods that are not a single process of aerobic or anaerobic digestion. It is possible to recover methane gas more efficiently by decomposing and stabilizing and recycling organic wastes continuously while operating batchwise with six batch reactors.

이에, 이하에서는 본 발명의 일 실시예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명한다.Thus, hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 발효시스템을 이용하여 유기성폐기물을 처리하는 흐름도이고1 is a flow chart for treating organic waste using the fermentation system of the present invention.

도 2 내지 도 4는 본 발명을 실현하는데 필요한 총 6개의 회분식반응조의 일 구성상태도이다.2 to 4 is a configuration diagram of a total of six batch reactors required to implement the present invention.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명은 회분식반응조를 이용하여 유기성폐기물을 처리하여 메탄가스를 회수하는 방법에 있어서,As shown in the drawings, the present invention is a method for recovering methane gas by treating organic waste using a batch reactor,

상기 회분식반응조(10)를 총 6개로 구성하여 각각의 회분식반응조(10)를 회분식으로 운전하되,The batch reaction tank (10) consists of a total of six to drive each of the batch reaction tank (10) in a batch,

외부에 설치된 통상의 호기성반응조나 또는 본 발명에서 사용되는 호기성반응조에서 발효된 것으로서 수분함량이 50% 전후인 유기성 반응종료물질 0.5중량%를 준비하는 단계(A)와;Preparing (A) 0.5% by weight of an organic reaction terminating material which is fermented in a conventional aerobic reaction tank or an aerobic reaction tank used in the present invention and has a water content of about 50%;

상기 단계(B)에서 혼합조에 넣어져 혼합된 혼합물에 단계(A)에서 준비된 유기성 반응종료물질을 혼합하는 단계(C)를 거쳐 원료혼합물질인 유기성폐기물을 제조하고,In step (B) through the step (C) of mixing the organic reaction terminating material prepared in step (A) to the mixture mixed in the mixing tank to prepare an organic waste material of the raw material mixture,

상기 단계(C)에서 혼합완료된 원료혼합물인 유기성폐기물을 각각의 회분식반응조에 투입하되,In the step (C), the organic waste of the mixed raw material mixture is added to each batch reactor,

투입량은 매일 발생하는 유기성폐기물을 5일동안 연속적으로 투입함과 동시에 공기를 주입(투입되는 유기성폐기물 양에 비례하여 공기공급량을 조절하며 평시에는 30L/minㆍton으로 공급함.)하여 호기성 반응을 유도하는 단계(D)와;Injecting organic waste generated daily for 5 days continuously and injecting air (controlling the air supply in proportion to the amount of organic waste injected, and supplying 30L / min · ton in normal times) to induce aerobic reaction. Step (D);

상기 단계(D)에서 회분식반응조 5일동안 투입된 유기물폐기물을 5일간 평상시 공기공급량은 30L/minㆍton이고 조 내의 온도가 50℃ 이상일 때에는 10배인 공기공급량 0.3m³/minㆍton으로 조절하여 조 내 온도를 35℃로 일정하게 조정하는 5일간의 호기과정을 거치면서 유기성폐기물이 반응하여 pH 7.0 영역으로 전환되는 것을 확인하는 단계(E)와;In the step (D), the organic wastes fed in the batch reaction tank for 5 days were adjusted to 0.3 m ³ / min · ton air supply amount of 10 times when the air supply amount was 30 L / min · ton for 5 days and 10 times when the temperature in the tank was 50 ° C. or higher. (E) confirming that the organic waste is reacted and converted to a pH 7.0 region while undergoing a 5-day aerobic process to constantly adjust the internal temperature to 35 ° C;

상기 단계(E)에서 호기과정을 거쳐 유기성폐기물이 pH 7.0이 되면 제1 회분식반응조 내에 공기공급을 중단하여 혐기상태로 전환하고, 진공밸브를 이용하여 조 내부에 포함되어 있는 공기(산소)를 외부로 배출시키는 진공상태(0.5atm) 유지의 공정을 2~3회 거친 후, 조 내에 혐기성미생물을 투입하여 혐기상태로 전환 후에 미생물의 활성화를 도우며, 이중벽 사이로 온수를 공급하여 조 내의 온도를 35℃로 일정하게 유지시켜 주는 제1 혐기과정을 5일간 거치는 단계(F)와;When the organic waste reaches pH 7.0 through the aerobic process in step (E), the air is stopped in the first batch reactor and converted to anaerobic state, and the air (oxygen) contained in the tank is externally discharged using a vacuum valve. After going through the process of maintaining vacuum state (0.5atm) 2 ~ 3 times, anaerobic microorganisms are put in the tank to help the activation of microorganisms after the conversion to anaerobic state, and the temperature in the tank is supplied by supplying hot water between the double walls. Undergoing a first anaerobic process for 5 days to maintain a constant (F);

상기 단계(F)에서 제1 혐기과정을 거친 유기성폐기물의 소화가 지속적으로 진행되도록 이중벽 사이로 온수를 공급하여 조 내의 온도를 35℃로 일정하게 유지시켜주어 발생되는 메탄가스를 회수하기 시작하는 제2 혐기과정을 5일간 거치는 단계(G)와;A second step of recovering methane gas generated by supplying hot water between the double walls to continuously maintain the temperature in the tank at 35 ° C. in order to continuously extinguish the organic waste that has undergone the first anaerobic process in the step (F); (G) undergoing an anaerobic process for 5 days;

상기 단계(G)와 동일한 과정을 5일간 더 거치는 제3 혐기과정인 단계(H)와;Step (H) is a third anaerobic process which goes through the same process as step (G) for 5 days;

상기 단계(H)와 동일한 과정을 5일간 더 거쳐 메탄가스를 회수하고 소화가 마무리 단계임에 따라 메탄가스의 발생량이 저감되는 것을 확인하고 총 20일간의 혐기소화를 진행하고 난 마지막 최종결과물질을 배출하는 제3 혐기과정을 거치는 단계(I)를 각각 개별적으로 수행하도록 하되,After the same process as step (H) for 5 more days to recover methane gas and confirm that the amount of methane gas is reduced as the digestion is finished, the final final material after the anaerobic digestion for a total of 20 days Each of the steps (I) undergoing the third anaerobic process to be discharged to be performed separately,

상기 총 6개의 회분식반응조(10) 중에서 제1 회분식반응조(11)에는 단계(D)를 수행하고,Step (D) is performed to the first batch reactor 11 among the six batch reactors 10.

제2 회분식반응조(12)에는 단계(E)를 수행하고,The second batch reactor 12 is subjected to step (E),

제3 회분식반응조(13)에는 단계(F)를 수행하고,Step (F) is performed to the third batch reactor 13,

제4 회분식반응조(14)에는 단계(G)를 수행하고,The fourth batch reactor 14 performs step (G),

제5 회분식반응조(15)에는 단계(H)를 수행하고,The fifth batch reactor 15 is subjected to step (H),

제6 회분식반응조(16)에는 단계(I)를 수행하도록 하여 마지막 최종결과물질 배출과정인 단계(I)까지 마친 회분식반응조는 다시 단계(D)부터의 과정을 순차적으로 진행하는 순환방법을 수행하여 이루어진다.In the sixth batch reactor 16, step (I) is performed, and the batch reactor completes the step (I), which is the final final material discharge process, by performing a cyclic method of sequentially proceeding the process from step (D). Is done.

상기와 같은 본 발명은 6개 한조의 회분식반응조(10)에 순차적으로 유기성폐기물을 투입하여 우선적으로 산소가 공급되는 호기성조건 즉 단계(D),단계(E)를 거쳐 호기성미생물에 의해 유기성폐기물을 부분적으로 분해, 안정화시키되 물질내의 pH가 7 이상으로 되는 시점에서 단계(F) ~ 단계(I)에서와 같이 산소공급을 중단하고 혐기성조건으로 전환하여 메탄가스를 회수하도록 하는 것이어서,In the present invention as described above, organic wastes are introduced into six batches of batch reaction tanks 10 sequentially to obtain organic wastes by aerobic microorganisms through aerobic conditions, namely steps (D) and (E). Partially decompose and stabilize, but when the pH in the material reaches 7 or more, as in steps (F) to (I), the oxygen supply is stopped and converted to anaerobic conditions to recover methane gas.

유기성폐기물을 처리하는 혐기성소화반응에 있어서 산발효관계가 길고, 산반응에 의하여 메탄반응이 저해되는 현상이 빈번하는 것으로부터 호기성소화반응에 의하여 미분해성 물질을 분해하여 산발효단계를 생략하고 메탄발효를 지속하게 하여 주는 것이기 때문에 유기성폐기물의 분해 안정화하는 것이 용이할 뿐만 아니라 최종처리물은 재투입, 또는 퇴비로 재활용할 수 있어서 편리하며, 메탄가스를 용이하게 회수하여 사용할 수 있다.In the anaerobic digestion process for treating organic waste, the acid fermentation relationship is long, and the methane reaction is frequently inhibited by the acid reaction. It is easy to decompose and stabilize organic wastes, and the final treatment can be recycled by re-entry or compost, and methane gas can be easily recovered and used.

한편, 본 발명의 방법을 수행하기 위해서는 특수하게 구성된 회분식 호기,혐기 순차 건식발효시스템을 사용한다.On the other hand, in order to carry out the method of the present invention using a specially configured batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system.

이에 본 발명에 사용되는 회분식 호기,혐기 순차 건식발효시스템에 대해 상세히 살펴본다.In this regard, the batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system used in the present invention will be described in detail.

본 발명에 사용되는 회분식 호기,혐기 순차 건식발효시스템은 첨부도면 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 건식 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 순차적으로 수행할 수 있는 회분식반응조(10)가 6개 한조로 설치 구성되어진 것이다.Batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system used in the present invention is a batch of six batch batch reactor (10) capable of sequentially performing the dry aerobic digestion reaction and anaerobic digestion reaction as shown in the accompanying drawings It is configured to be installed.

상기 6개 한조로 설치 구성된 회분식반응조(10)는 각각 내용물이 채워지는 원형의 탱크(100)와, 상기 탱크(100) 상부에 형성되며 유기성폐기물의 투입이 가능하도록 유압게이트(201a)가 구비되는 투입구(201)가 형성된 상부뚜껑(200)과,The batch reactor 10 is composed of a set of six tanks each of which is filled with the contents of the circular tank 100, and formed on the tank 100, the hydraulic gate 201a is provided to enable the introduction of organic waste An upper lid 200 in which an inlet 201 is formed,

상기 탱크(100) 하부에 형성되며 최종결과물질의 배출이 용이하도록 배출구(301)가 형성된 하부뚜껑(300)으로 구성된다.The lower lid 300 is formed below the tank 100 and has a discharge port 301 formed thereon to facilitate the discharge of the final material.

여기서 상기 탱크(100)는 외벽이 이중벽(100a,100b)으로 형성되어 있으며, 내부 온도를 감지하는 온도감지센서(110)가 설치되어 있어서 상기 온도감지센서(110)의 신호에 의해 내부 온도가 설정값과 차이가 생기면 이중벽(100a,100b) 내부로 온수를 순환공급하여 탱크(100)내의 온도를 조정하여 주며, 내부 하측에는 공기주입구(120)가 형성되어 있어서 공기를 주입할 수 있도록 구성되어 진다.Here, the tank 100 has an outer wall formed of double walls 100a and 100b, and a temperature sensor 110 for detecting an internal temperature is installed to set an internal temperature by a signal of the temperature sensor 110. If there is a difference with the value, the hot water is circulated and supplied to the inside of the double walls 100a and 100b to adjust the temperature in the tank 100. An air inlet 120 is formed at the lower side of the inside to be configured to inject air. .

그리고 상기 상부뚜껑(200)에는 압력게이지(210), 내부 진공압을 일정하게 유지하기 위한 진공압력스위치(220), 공기배출팬 또는 공기배출밸브(230), 가스배출관(240), 진공펌프(미도시)와 연결된 진공밸브(250)들이 연결설치되어 있는 것은 물론, 4개의 모터(261)가 더 설치되어 있으며 이 모터(261)들의 회전축(262)은 각각 탱크(100) 내부로 수직으로 설치되어 있고 그 하단부에는 각각 회전날개(260)가 형성되어 있는데 이들 각각의 회전날개(260)는 서로 높이를 달리하여 설치되어 있다.The upper lid 200 has a pressure gauge 210, a vacuum pressure switch 220 for maintaining a constant internal vacuum pressure, an air discharge fan or an air discharge valve 230, a gas discharge pipe 240, and a vacuum pump ( In addition to the vacuum valves 250 connected to each other, four motors 261 are further installed, and the rotating shafts 262 of the motors 261 are respectively installed vertically into the tank 100. Rotating blades 260 are formed at the lower end thereof, and each of the rotary blades 260 is provided with different heights from each other.

한편, 상기 하부뚜껑(300)에는 배출구(301) 외측 내면에 외면에 설치된 모터(311)에 의해 회전하는 회전날개(310)가 형성되어 있으며, 배출구(301) 바로 하측에는 이송관(320) 내부에 모터(321)에 의해 회전하는 이송스크류(322)가 더 형성되어 있는데 이송관(320)의 출구에는 유압실린더에 의해 작동하는 유압게이트(330)가 형성되어 있다.On the other hand, the lower lid 300 has a rotary blade 310 which is rotated by the motor 311 installed on the outer surface on the outer inner surface of the discharge port 301, and immediately below the discharge port 301 inside the transfer pipe 320 The transfer screw 322 is rotated by the motor 321 is formed in the outlet of the transfer pipe 320 is formed with a hydraulic gate 330 operated by a hydraulic cylinder.

상기와 같이 구성되는 각각의 회분식반응조(10)를 사용하게 되면 단계(D) ~ 단계(I)를 수행하는 각 단계에서 회분식반응조(10) 내의 온도의 조절은 온도감지센서(110)에서 감지되는 온도감시신호에 의해 공기주입구(120)를 가동하여 회분식반응조(10) 내부로 공기를 공급하여 온도를 조절하여 주거나(호기성소화반응 단계를 수행하는 회분식반응조의 경우), 이중벽(100a,100b)에 온수를 공급하여 온도를 조절하여 주게 된다(혐기성소화반응 단계를 수행하는 회분식반응조의 경우).When each batch reactor 10 configured as described above is used to control the temperature in the batch reactor 10 in each step to perform step (D) ~ step (I) is detected by the temperature sensor 110 The air inlet 120 is operated by the temperature monitoring signal to supply air into the batch reactor 10 to adjust the temperature (in the case of a batch reactor performing an aerobic digestion step), or to the double walls 100a and 100b. The temperature is controlled by supplying hot water (in the case of a batch reactor performing an anaerobic digestion step).

그리고 호기성소화반응단계에서 혐기성소화반응단계로 전환시에는 공기주입구(120)를 통해 공기의 공급이 중지됨과 동시에 진공펌프와 연결설치된 진공밸브(250)의 작동으로 회분식반응조(10) 내부가 진공상태가 되는데 이후에는 일정압력 이상이 되면 진공압력스위치(220)의 작동으로 유기성폐기물의 발효시 자연적으로 발생하는 공기를 외부로 방출하여 주거나 또는 메탄가스를 외부로 배출하여 회수할 수 있도록 하여 준다.When switching from the aerobic digestion step to the anaerobic digestion step, the supply of air is stopped through the air inlet 120 and the vacuum valve 250 connected to the vacuum pump is operated to operate the inside of the batch reactor 10 in a vacuum state. After that, if a predetermined pressure or more, the operation of the vacuum pressure switch 220 to release the air naturally generated during the fermentation of organic waste to the outside or to discharge to recover the methane gas to the outside.

그러는 한편, 상기 단계(I)를 거쳐 메탄가스를 회수하고 소화가 마무리 단계임에 따라 메탄가스의 발생량이 저감되면 총 20일간의 혐기소화를 진행하고 난 후 마지막 최종결과물질은 서로 응집되어 있는 상태이어서 배출이 어렵지만 본 발명의 회분식 호기,혐기 순차 건식발효시스템을 구성하는 각각의 회분식반응조(10)에서는 먼저 이송관(320)의 출구에 설치된 유압게이트(330)를 열고, 이송스크류(322)를 가동시켜 주며, 하부뚜껑(300) 내부에 설치된 회전날개(310)를 가동시켜 줌과 동시에 상기 상부뚜껑(200)으로 부터 탱크(100) 내부로 수직으로 설치된 회전축(262) 중에서 가장 높이가 낮게 설치된 회전날개(260) 부터 순차적으로 회전시켜 주어 최종결과물질의 응집된 상태를 아래에서 부터 위쪽으로 허물어 주기 때문에 최종결과물질이 용이하게 배출된다.On the other hand, when methane gas is recovered through the step (I) and digestion is the final stage, when the amount of methane gas is reduced, anaerobic digestion is carried out for a total of 20 days, and then the final final products are aggregated together. Subsequently, although it is difficult to discharge, in each batch reactor 10 constituting the batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system of the present invention, first open the hydraulic gate 330 installed at the outlet of the transfer pipe 320, the transfer screw 322 It operates and, while operating the rotary blade 310 installed in the lower lid 300 and at the same time installed the lowest height among the rotating shaft 262 vertically installed into the tank 100 from the upper lid 200 Rotating from the rotor blades 260 in sequence to break down the aggregated state of the final result material from the bottom up, the final result material is easily discharged.

상기와 같이 배출된 최종결과물질은 퇴비로 사용하거나 재활용한다.The final resultant discharged as above is used for composting or recycling.

이하 표 1에서는 실험을 통하여 유기물질을 감량하고 가스발생량을 극대화할 수 있도록 소화효율의 측면에서 호기성소화반응과 혐기성소화반응을 함께 진행하는 병용소화와 호기 혹은 혐기성소화반응을 각각 진행하는 단일소화를 비교하고 병용소화를 할 경우 초기에 호기성소화반응을 얼마간 유도하는 것이 효율적인지에 관하여 실험하였다.Table 1 below shows the combined digestion of aerobic and anaerobic digestion and the single digestion of aerobic or anaerobic digestion in terms of extinguishing efficiency to reduce organic matter and maximize gas generation through experiments. The experiments were conducted to find out how effective it was to induce aerobic digestion for some time.

실험은 총 5가지로 호기성소화반응을 전혀 하지 않은 혐기성소화반응의 1번 실험과 호기성소화반응을 5일 거친 후 혐기성소화반응으로 치환하는 2번 실험, 호기성소화반응을 5일 거친 후 혐기성소화반응으로 치환 시 식종균을 첨가하는 3번 실험, 호기성소화반응을 10일 거친 후 혐기성소화반응으로 치환하는 4번 실험, 호기성 소화반응을 10일 거친 후 혐기성소화반응으로 치환 시 식종균을 첨가하는 5번 실험으로 구성된다.There are 5 experiments: Anaerobic Digestion Reaction No. 1 with no aerobic digestion at all, 2 experiments after 5 days of aerobic digestion and replacement with anaerobic digestion, 5 days after anaerobic digestion 3 experiments to add seed germ when replacing with, anaerobic digestion reaction 4 times, 10 times after aerobic digestion reaction, 5 days to add seed germ when replacing with anaerobic digestion after 10 days of aerobic digestion Consist of one experiment.

실험 결과 호기성소화반응을 거치지 않은 혐기반응조에서 발생한 누적 가스량과 10일 호기 후 식종하여 혐기로 치환한 반응조의 누적 가스량 그래프를 보면 비슷한 추세를 보이는 것을 알 수 있으며, pH를 비교하면 호기 10일을 진행하였을 경우 메탄생성에 적합한 중성과 약알칼리성 영역에 도달하게 되는 것을 알 수 있다.As a result of the experiment, the graph of the cumulative gas amount generated in the anaerobic reactor not undergoing aerobic digestion reaction and the cumulative gas amount of the reactor replaced by anaerobic planting after 10-day exhalation showed similar trends. It can be seen that the neutral and weak alkaline region suitable for methane production.

호기 5일차의 시료와 호기 10일차의 시료의 가스 발생량을 비교하여 보면 10일 호기 후 식종하여 혐기소화 시킨 5번 반응조의 경우가 표 2와 같이 현저하게 높은 가스발생량을 보이는 것을 알 수 있다.Comparing the gas generation amount of the sample on the 5th day of exhalation and the sample of the 10th day of exhalation, it can be seen that the reactor No. 5, which was planted after anaerobic digestion after 10th exhalation, showed a significantly high gas generation amount as shown in Table 2.

또한 이 연구의 주목적인 메탄회수에 대하여 살펴보면 메탄의 경우 호기성소화반응을 거치지 않고 처음부터 혐기성소화반응으로 이어간 1번 반응조의 가스발생 조성 비율 보다는 호기성소화반응 후 혐기성소화반응으로 치환시키는 나머지 반응조에서 가스발생 조성 비율이 좋게 나온 것을 확인할 수 있었으며, 또한 호기성소화반응의 기간은 5일차 보다는 10일차에서 메탄가스의 발생 조성 비율이 현저히 많은 것을 알 수 있다.In addition, the main methane recovery of this study is that methane does not undergo an aerobic digestion reaction, but instead of an aerobic digestion reaction, the methane gas is replaced with an anaerobic digestion reaction after the aerobic digestion reaction rather than the gas generation composition ratio of the first reaction tank. It was confirmed that the composition ratio of generation was good, and the period of aerobic digestion was significantly higher than that of day 5 on the 10th day.

특히 10일차 호기성소화반응을 거친 후 혐기성소화반응으로 치환한 반응조 중에서도 식종균을 첨가한 5번 반응조의 메탄가스 발생 조성율이 가장 높은 것으로 확인되었으므로 따라서 10일 간 호기성소화반응을 거친 후 식종균을 첨가하여 혐기성소화반응으로 치환하는 방법이 메탄가스 회수에 있어서 가장 적절한 방법으로 판단된다.Particularly, among the reaction tanks replaced with anaerobic digestion after the 10th aerobic digestion reaction, the methane gas generation rate was highest in the reaction tank No. 5 added with the bacterium. Therefore, after the aerobic digestion reaction for 10 days, The addition and replacement by anaerobic digestion is considered the most appropriate method for methane recovery.

10(11,12,13,14,15,16):회분식반응조
100:탱크 100a,100b:이중벽
110:온도감지센서 120:공기주입구
200:상부뚜껑 201:투입구
201a,330:유압게이트 210:압력게이지
220:진공압력스위치 230:공기배출밸브
240:가스배출밸브 250:진공밸브
260,310:회전날개 261,311,321:모터
262:회전축 300:하부뚜껑
301:배출구 320:이송관
322:이송스크류10 (11,12,13,14,15,16): batch reactor
100: tank 100a, 100b: double wall
110: temperature sensor 120: air inlet
200: upper lid 201: inlet
201a, 330: hydraulic gate 210: pressure gauge
220: vacuum pressure switch 230: air discharge valve
240: gas discharge valve 250: vacuum valve
260,310: Rotary blades 261,311,321: Motor
262: rotating shaft 300: lower lid
301: outlet 320: transfer pipe
322: Transfer screw

Claims

An upper lid having a circular tank 100 filled with contents and an inlet 201 formed on the tank 100 and having a hydraulic gate 201a operated by a hydraulic cylinder to enable the introduction of organic waste. 200 and the tank 100 is formed in the lower portion is configured to be separated into a lower lid 300, the outlet 301 is formed to facilitate the discharge of the final result material,
The tank 100 forms an outer wall as a double wall (100a, 100b) and forms a temperature sensor 110 to adjust the temperature in the tank 100 by circulating hot water into the double wall (100a, 100b) and At the same time to form an air inlet 120 in the lower side,
The upper lid 200 is connected to a pressure gauge 210, a vacuum pressure switch 220 for maintaining a constant internal vacuum pressure, an air discharge fan or an air discharge valve 230, a gas discharge pipe 240, and a vacuum pump. While forming the vacuum valve 251 and at the same time vertically install the rotary shaft 262 of the four motors 261 into the tank 100, respectively, at the ends of these rotary shafts 262, the rotary blades 260 having different installation heights. ),
The lower lid 300 has a rotating blade 310 which is rotated by the motor 311 on the outer inner surface of the discharge port 301 and at the same time the lower side of the discharge port 301, the transfer screw rotated by the motor 321 ( 322 is formed inside the transport pipe 320 and the outlet of the transport pipe 320 to form a hydraulic gate 330 which is operated by a hydraulic cylinder to perform a dry aerobic digestion reaction and anaerobic digestion reaction sequentially Batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation system, characterized in that the batch reactor 10 can be installed in a set of six.

It is operated by installing and configuring a batch of six batch reactors (10) capable of sequentially performing dry aerobic and anaerobic digestion reactions.
50% by weight of food waste, which is collected by dehydration (politics) after collection, by putting the water content around 80% into the sorter to remove vinyl, impurities, etc.,
Dehydration using a dehydrator, the water content is about 78% 20% by weight of sewage sludge,
25% by weight of sawdust made by processing crushed fruit (fruit and fruit) and crushing it and storing it for about 20%
Preparing (A) 0.5% by weight of an aerobic reaction terminating material which is fermented in an aerobic reactor and has a water content of about 50%;
(B) mixing the food waste, sewage sludge, and sawdust prepared in the step (A) into a mixing tank and mixing the same, but having a water content of about 65%;
Mixing (C) 0.5% by weight of an organic reaction terminating material having a water content of about 50% prepared in step (A) to the mixture mixed in the mixing tank in step (B);
In the step (C), the organic waste, which is a mixed raw material mixture, is introduced into each batch reactor 10,
Injecting organic waste generated daily for 5 days continuously and injecting air (controlling the air supply in proportion to the amount of organic waste injected and supplying 30 L / min · ton in normal times) to induce aerobic reaction Step (D);
In the step (D), the organic wastes fed in the batch reaction tank for 5 days were adjusted to 0.3 m ³ / min · ton air supply amount of 10 times when the air supply amount was 30 L / min · ton for 5 days and 10 times when the temperature in the tank was 50 ° C. or higher. (E) confirming that the organic waste is reacted and converted to a pH 7.0 region while undergoing a 5-day aerobic process to constantly adjust the internal temperature to 35 ° C;
When the organic waste reaches pH 7.0 through the aerobic process in step (E), the air is stopped in the first batch reactor and converted to anaerobic state, and the air (oxygen) contained in the tank is externally discharged using a vacuum valve. After going through the process of maintaining vacuum state (0.5atm) 2 ~ 3 times, anaerobic microorganisms are put in the tank to help the activation of microorganisms after the conversion to anaerobic state, and the temperature in the tank is supplied by supplying hot water between the double walls. Undergoing a first anaerobic process for 5 days to maintain a constant (F);
A second step of recovering methane gas generated by supplying hot water between the double walls to continuously maintain the temperature in the tank at 35 ° C. in order to continuously extinguish the organic waste that has undergone the first anaerobic process in the step (F); (G) undergoing an anaerobic process for 5 days;
Step (H) is a third anaerobic process which goes through the same process as step (G) for 5 days;
After the same process as step (H) for five more days to recover the methane gas and confirm that the amount of methane gas is reduced as the digestion is a finishing step, and after the anaerobic digestion for a total of 20 days to discharge the internal material The third anaerobic process (I) is performed separately in each batch reactor (10),
Step (D) is performed to the first batch reactor 11 among the six batch reactors 10.
The second batch reactor 12 is subjected to step (E),
Step (F) is performed to the third batch reactor 13,
The fourth batch reactor 14 performs step (G),
In the fifth batch reactor 15, step (H) is performed.
In the sixth batch reactor 16, step (I) is performed, and the batch reactor 10 completed until step (H), which is the last internal material discharge process, performs a circulation method of sequentially proceeding the process from step (D) again. Batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation method characterized in that it is made to recover methane gas while performing.

The method of claim 2,
Batch aerobic, anaerobic sequential dry fermentation method characterized in that the final resultant discharged through the step (I) is used as a raw material of the compost, or returned to step (C) to be used as a digestive raw material.