(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を液相廃棄物と固相廃棄物に分離する第１固液分離機（１０）と、
該第１固液分離機（１０）を通じて分離した液相廃棄物を酸生成微生物によって分解する酸生成槽（２０）と、
該酸生成槽（２０）から排出された液相廃棄物を嫌気性微生物によって分解するＵＡＳＢ反応槽（３０）と、
前記第１固液分離機（１０）を通じて分離した固相廃棄物を細かく破砕する破砕槽（４０）と、該破砕槽（４０）を経て細かく破砕された固相廃棄物に微生物を混合する混合槽（５０）と、該混合槽（５０）で微生物と混合した固相廃棄物を乾式嫌気処理する乾式嫌気性槽（６０）と、
前記乾式嫌気性槽（６０）から排出される固相廃棄物から水分を除去する第３固液分離機（８０）とを含み、前記第３固液分離機（８０）を通じて分離した水分が、前記酸生成槽（２０）に返送されることを特徴とする、有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項２】
前記酸生成槽（２０）とＵＡＳＢ反応槽（３０）及び乾式嫌気性槽（６０）中の少なくともいずれか一つで発生したバイオガスを貯蔵するように、前記酸生成槽（２０）とＵＡＳＢ反応槽（３０）及び乾式嫌気性槽（６０）中の少なくともいずれか一つと連結するバイオガス貯蔵槽（７０）をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項３】
前記ＵＡＳＢ反応槽（３０）から排出される液相廃棄物から固形物を沈澱させて除去する沈殿槽（３５）をさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項４】
沈殿槽（３５）から微生物が含まれたスラッジまたは前記乾式嫌気性槽（６０）から微生物が含まれたスラッジ供給を受けて、微生物を培養する微生物培養槽（９０）をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項５】
前記微生物培養槽（９０）で培養された微生物が、前記混合槽（５０）に供給されることを特徴とする、請求項４に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項６】
前記破砕槽（４０）から混合槽（５０）に移動される固相廃棄物から水分を除去する水分調節槽（４５）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項７】
前記酸生成槽（２０）からＵＡＳＢ反応槽（３０）に移動される液相廃棄物から固相廃棄物をろ過する第２固液分離機（２５）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項８】
前記第２固液分離機（２５）でろ過された固相廃棄物が、前記酸生成槽（２０）または前記破砕槽（４０）に供給されることを特徴とする、請求項７に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項９】
前記第２固液分離機（２５）でろ過された液状の廃棄物が、前記破砕槽（４０）から混合槽（５０）に移動される固相廃棄物から水分を除去する水分調節槽（４５）に供給されることを特徴とする、請求項７または８に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項１０】
前記乾式嫌気性槽（６０）から排出される微生物が混合した固相廃棄物の一部が、前記混合槽（５０）に返送されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【請求項１１】
有機性廃棄物を液相廃棄物と固相廃棄物に分離する第１固液分離機（１０）と、
該第１固液分離機（１０）を通じて分離した液相廃棄物を酸生成微生物によって分解する酸生成槽（２０）と、
該酸生成槽（２０）で分解された液相廃棄物から固相廃棄物をろ過して、前記ろ過された固相廃棄物が、該酸生成槽（２０）、破砕槽（４０）または水分調節槽（４５）に供給される第２固液分離機（２５）と、
該第２固液分離機（２５）から排出された液相廃棄物を嫌気性微生物によって分解するＵＡＳＢ反応槽（３０）と、
該ＵＡＳＢ反応槽（３０）から排出される液相廃棄物から固形物を沈澱させて除去する沈殿槽（３５）と、
前記第１固液分離機（１０）を通じて分離した固相廃棄物を細かく破砕する破砕槽（４０）と、
該破砕槽（４０）を経て破砕された固相廃棄物から水分を除去する水分調節槽（４５）と、
該水分調節槽（４５）を経て水分が除去された固相廃棄物に微生物を混合する混合槽（５０）と、
該混合槽（５０）で微生物と混合した固相廃棄物を乾式嫌気処理して、前記乾式嫌気処理した固相廃棄物の一部は、前記混合槽（５０）に返送する乾式嫌気性槽（６０）と、
前記酸生成槽（２０）とＵＡＳＢ反応槽（３０）及び乾式嫌気性槽（６０）中の少なくともいずれか一つで発生したバイオガスを貯蔵するように、前記酸生成槽（２０）とＵＡＳＢ反応槽（３０）及び乾式嫌気性槽（６０）中の少なくともいずれか一つと連結するバイオガス貯蔵槽（７０）と、
前記乾式嫌気性槽（６０）から排出される固相廃棄物から水分を除去して、前記除去した水分を前記酸生成槽（２０）に返送する第３固液分離機（８０）と、前記沈殿槽（３５）から微生物が含まれたスラッジまたは前記乾式嫌気性槽（６０）から微生物が含まれたスラッジ供給を受けて微生物を培養して、前記培養された微生物を前記混合槽（５０）に供給する微生物培養槽（９０）とを含むことを特徴とする、有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を多量に含んだ有機性廃棄物を液相廃棄物と固相廃棄物にそれぞれ分離して、同時に嫌気処理すると共に処理過程で培養された嫌気性微生物をそれぞれの反応槽に供給及び搬送して処理効率を向上させ、処理過程で発生したバイオガスは回収して廃液は循環させる、無放流処理システムを有する有機性廃棄物処理のための嫌気性統合工程装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、生ごみや下水スラッジ等の有機性廃棄物の増加によって有機性廃棄物の適切な管理の必要性が増してきている。特に、下水スラッジ、生ごみ、畜産糞尿及び有機性都市固形廃棄物の直埋め立て禁止制度が円滑に定着し、今後、同廃棄物の海洋排出抑制に備えるために、これら物質の処理はもちろん、ひいてはリサイクルのための多角的な処理システムを構築することが必要である。そのため、前記有機性廃棄物を処理する際に発生するスラッジの量を減少させ、またメタン及び炭酸ガスのようなバイオガスを抽出することができる、嫌気性消化処理方法が注目されている。前記嫌気性消化処理方法は、嫌気条件下で有機性廃棄物を処理するもので、有機物の消化効率が優れているという長所があり、さらに副産物であるバイオガスの回収が可能であるという長所がある。
【０００３】
有機性廃棄物を使用したバイオガス発生処理システムの研究開発は、１９９０年に、代替エネルギー開発から始まり、その後、産業工程から発生する食品産業廃水などをエネルギーに転換するための上向流式嫌気性処理工程が開発され始め、現在、実用化が完了した状態である。しかし、これら工程の処理対象の多くは、固形物の含量が低い溶存性廃水等であり、上向流式嫌気性処理工程によく適合した廃水である。
【０００４】
以後、固形物の含量が多い下水スラッジ、畜産糞尿、生ごみなどを嫌気性工程によって処理するための現代式高率嫌気性処理工程の開発が本格化され、畜産糞尿など一部有機性廃棄物の嫌気性処理に成功的に応用され、現場で実規模の処理システムが運転されている。しかし、畜産糞尿、下水スラッジ、生ごみなどは、基本的に固形物含量が高い有機性廃棄物で構成されていて、すでに開発されて使用されている現代式上向流式嫌気性処理工程（ＵＡＳＢ工程）に適用するためには、固液分離のための前処理システム導入、分離した液体の溶解化のための加水分解槽（酸生成槽）設置など、高効率のメタン生産のための前処理施設などが必要なのが実情である。
【０００５】
以上のように、嫌気性消化処理方法は、有機性廃水及び廃棄物からエネルギーを回収するのに相応しい技術で、消化処理技術の進歩及び前処理方法の導入等によって処理速度が向上していて、バイオガスの回収率も増加しているが、期待される程度には至ることができていないのが実情である。
【０００６】
このような問題を解決するため、特許文献１（生ごみと下水スラッジの併合処理システム）で、生ごみと下水スラッジを嫌気消化して併合処理するシステムを開示したことがある（図１参照）。しかし、生ごみと下水スラッジを嫌気消化して併合処理するこのシステムは、酸発酵菌と有機酸がお互いに混合していてこれを固液分離しにくいという問題点と固形物含有量が高い廃棄物を処理しにくいという問題点がある。また、有機性廃棄物が、分解しやすい溶存性物質ではなく固形物状態になっていて、嫌気消化法で処理するのに通常１０日以上の非常に長い滞留時間が必要であるという問題点がある。
【０００７】
この問題点を克服するため、特許文献２（微粒子性分解性有機廃棄物の処理方法及び装置）で微粒子性分解性有機廃棄物を処理してバイオガスを回収するための装置が開示されたことがある（図２参照）。しかし、有機廃棄物の処理をおこなうこの方法及び装置は、高温高圧条件で有機廃棄物を可溶化して処理する方法で、嫌気性消化槽の運営は水分含量が高い湿式処理システムで構成されていて、前処理過程に多くのエネルギーが必要となり、嫌気性消化時に発生する廃水を処理するための別途の施設を必要とする問題点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０１９９３１５号
【特許文献２】韓国登録特許第１０−０５２１８６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記のような問題点を解決するためのもので、有機性廃棄物から水分からなる液相廃棄物と固形分からなる固相廃棄物を分離して、それぞれ廃棄物の特性によって湿式及び乾式処理することで処理時間が短縮され、処理効率がより向上した有機性廃棄物処理のための嫌気性統合工程装置を提供するものである。
【００１０】
また、処理過程で発生した微生物を返送すると共に、湿式処理と乾式処理過程で微生物を互いに共有することで、微生物培養のための別途の装置ないし設備が必要ではない、有機性廃棄物処理のための嫌気性統合工程装置を提供するものである。
【００１１】
また、処理過程で発生したバイオガスを回収して、廃液は循環させる親環境的な有機性廃棄物処理のための嫌気性統合工程装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために本発明は、有機性廃棄物を液相廃棄物と固相廃棄物に分離する第１固液分離機と、該第１固液分離機を通じて分離した液相廃棄物を酸生成微生物によって分解する酸生成槽と、該酸生成槽から排出された液相廃棄物を嫌気性微生物によって分解するＵＡＳＢ反応槽と、前記第１固液分離機を通じて分離した固相廃棄物を細かく破砕する破砕槽と、該破砕槽を経て細かく破砕された固相廃棄物を微生物と混合する混合槽、及び前記混合槽で微生物と混合した固相廃棄物を乾式嫌気処理する乾式嫌気性槽とを含む、有機性廃棄物処理のための嫌気性統合工程装置を提供する。
【００１３】
また、本発明は前記酸生成槽とＵＡＳＢ反応槽及び乾式嫌気性槽の中で少なくともいずれか一つで発生したバイオガスを貯蔵するように前記酸生成槽とＵＡＳＢ反応槽及び乾式嫌気性槽の中で少なくともいずれか一つと連結するバイオガス貯蔵槽をさらに含む嫌気性統合工程装置を提供する。
【００１４】
また、本発明は前記ＵＡＳＢ反応槽から排出される液相廃棄物から固形物を沈澱させて除去する沈殿槽をさらに含む嫌気性統合工程装置を提供する。
【００１５】
ここで、前記沈殿槽から微生物が含まれた液状の廃棄物または前記乾式嫌気性槽から微生物が含まれた固相の廃棄物供給を受けて微生物を培養する、微生物培養槽をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、前記微生物培養槽で培養された微生物は、前記混合槽に供給することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記乾式嫌気性槽から排出される固相廃棄物から水分を除去する第３固液分離機をさらに含む嫌気性統合工程装置を提供する。
【００１８】
ここで、前記第３固液分離機を通じて分離した水分は、前記酸生成槽に返送することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記破砕槽から混合槽に移動される固相廃棄物から水分を除去する水分調節槽をさらに含む嫌気性統合工程装置を提供する。
【００２０】
また、前記酸生成槽からＵＡＳＢ反応槽に移動される液相廃棄物から固相廃棄物をろ過する第２固液分離機をさらに含む嫌気性統合工程装置を提供する。
【００２１】
ここで、前記第２固液分離機でろ過された固相廃棄物は、前記酸生成槽または前記破砕槽に供給することを特徴とする。
【００２２】
併せて、前記第２固液分離機でろ過された液状の廃棄物の一部は、前記酸生成槽または水分調節槽に供給することを特徴とする。
【００２３】
また、前記乾式嫌気性槽から排出される微生物が混合した固相廃棄物の一部を、前記混合槽に返送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
上述したように本発明によると、有機性廃棄物から水分からなる液相廃棄物と固形分からなる固相廃棄物を分離して、前記液相廃棄物と固相廃棄物をそれぞれ湿式及び乾式嫌気処理して処理効率を向上させることができる長所がある。
【００２５】
また、乾式及び湿式嫌気処理を同時に進行すると共に、処理過程で発生した微生物を共有することで処理時間を短縮して効率を向上させることができる。
【００２６】
また、処理過程で発生したバイオガスを回収して、新再生エネルギーを得ることができ、乾式処理過程で発生した廃液は循環させて、無放流システムを有するようにすることによって、親環境的であるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、従来の生ごみと下水スラッジの併合処理システムを示した概路図。
【図２】図２は、従来の微粒子生分解性有機廃棄物の処理方法及び装置を示した概路図。
【図３】図３は、本発明の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置を示した概路図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
前記本発明の目的と技術的構成を含め、それによる作用効果に関する詳しい事項は、本発明の好ましい実施例を図示している添付図面を参照して下記の説明によって明確に理解されるだろう。
【００２９】
従来技術と異ならない部分で必要ではない事項は、説明から除外するが、本発明の技術的思想とその保護範囲がそれに制限されるのではない。
【００３０】
以下、上述した構成を有する本発明の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合工程装置に対して、添付図面を参考して詳細に説明する。
【００３１】
図３は、本発明の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置を示した概路図で、図面から分かるように本発明の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置は、水分と固形物からなる一般的な有機性廃棄物を水分を多量に含んだ液相廃棄物と固形物を多量に含んだ固相廃棄物に分離して、それぞれの特性に相応しく、液相廃棄物は酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０を通じて湿式条件下で嫌気処理し、固相廃棄物は破砕槽４０を経て破砕した後、微生物を混合して乾式嫌気性槽６０を通じて乾式条件下で嫌気処理することを特徴とする。
【００３２】
本発明の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置をより詳しく説明すると、有機性廃棄物を液相廃棄物と固相廃棄物に分離する第１固液分離機１０と、該第１固液分離機１０で分離した液相廃棄物を酸生成微生物を使用して分解する酸生成槽２０と、該酸生成槽２０から排出された液相廃棄物をメタン生成微生物を使用して分解するＵＡＳＢ反応槽３０と、前記第１固液分離機１０で分離した固相廃棄物を細かく破砕する破砕槽４０と、該破砕槽４０を経て細かく破砕された固相廃棄物に微生物を混合する混合槽５０と、該混合槽５０を通じて微生物が混合した固相廃棄物を乾式条件下で分解する乾式嫌気性槽６０、及び液相廃棄物と固相廃棄物の処理過程で発生したバイオガスを貯蔵するバイオガス貯蔵槽７０からなる。
【００３３】
前記第１固液分離機１０は、有機性廃棄物から主に水分からなる液相廃棄物と、主に固形物からなる固相廃棄物を分離するもので、機械圧搾を通じて分離するベルトプレス、フィルタープレス、スクリュープレスまたは重力によって分離する傾斜スクリーン、ドラムスクリーン、震動スクリーンまたは遠心力による比重差を使用して分離する高速スクリュデカンタ、遠心分離機または遠心力とスクリーンを使用して分離する低速スクリュデカンタを適用することができる。
【００３４】
前記第１固液分離機１０を通じて分離した液相廃棄物は、酸生成槽２０で酸生成微生物による効率的な分解のために前記液相廃棄物の総固形物は、液相廃棄物総量対比１０〜２０％が好ましく、固相廃棄物の総固形物は、乾式嫌気性生物が有機物を効果的に分解するために固相廃棄物総量対比８０〜９０％が好ましい。
【００３５】
前記酸生成槽２０は、前記第１固液分離機１０から流入する液相廃棄物を一定量充填すると共に、内部に充填された酸生成微生物によって前記液相廃棄物の分解がなされる反応槽で、内部に充填された酸生成微生物によって前記液相廃棄物は嫌気消化処理される。
【００３６】
この過程で、前記液相廃棄物は、酸生成微生物によって主に糖類とアルコール類及び有機酸等に分解される。
【００３７】
前記酸生成槽２０には、内部の液相廃棄物を撹拌させることで微生物との活発な反応が起きるように撹拌機２１を具備し、前記液相廃棄物の分解に相応しい３３〜３７℃の中温度条件または５３〜５７℃の高温条件を維持するように温度調節装置（未図示）を具備する。
【００３８】
前記ＵＡＳＢ反応槽３０は、内部に充填された微生物によって前記酸生成槽２０から排出された液状の有機性廃棄物の分解がなされる反応槽で、内部に一定量の微生物が充填され、該充填された微生物によって前記酸生成槽２０から流入する液相廃棄物が嫌気消化処理される。
【００３９】
前記ＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ  Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｓｌｕｄｇｅ  Ｂｌａｎｋｅｔ）反応槽３０は、上向流式ブランケット形態の反応槽で、前記酸生成槽２０から排出された液相廃棄物は、前記ＵＡＳＢ反応槽３０の下側に流入して、該流入した液相廃棄物は、前記ＵＡＳＢ反応槽３０の上部に移動する過程で微生物と反応してバイオガス（メタン＋二酸化炭素）に転換される。
【００４０】
前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０との間には、前記酸生成槽２０から排出される液相廃棄物から固形物を分離する第２固液分離機２５が形成される。
【００４１】
前記第２固液分離機２５は、前記酸生成槽２０から排出される液相廃棄物から固形物を除去するもので、粒径が２００μｍ以上の固形物をろ過するため、前記第１固液分離機１０同様、多様な種類の固液分離機を適用することができる。
【００４２】
前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０を経て処理が完了した液相廃棄物は、前記ＵＡＳＢ反応槽３０の後段に設置された沈殿槽３５で固形物が除去された後、きれいな液相廃棄物は河川に直放流したり下水処理場に移動して下水処理過程を通じて排出されたり、または液肥使用のための別途の貯蔵槽に貯蔵されたりする。
【００４３】
前記第１固液分離機１０を通じてろ過された固相廃棄物または有機性都市固形廃棄物を破砕する前記破砕槽４０は、固相廃棄物を細かく破砕するもので、前記破砕槽４０によって前記固相廃棄物は細かく破砕され、それによって表面積が増加したり、スラッジ内微生物の細胞構造を破壊して、乾式微生物との反応が活発になされるようにする。
【００４４】
前記破砕槽４０は、円筒中に数個のボール（鋼球）を入れて前記ボールの運動による衝撃で破砕するボールミル（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）、鋼棒を破砕媒体に使用する回転式破砕機のロードミル（ｒｏｄ  ｍｉｌｌ）、ジョークラッシャー（ｊａｗ  ｃｒｕｓｈｅｒ）、インパクトクラッシャー（ｉｍｐａｃｔ  ｃｒｕｓｈｅｒ）、及びフィラーミル（ｗｈｅｅｌｅｒ  ｍｉｌｌ）などの機械的装置、または超音波装置、熱的処理のような物理・化学的装置などを適用することができる。
【００４５】
ここで、前記固相廃棄物は、微生物との接触及び処理の効率性を勘案して、粒径を５０ｍｍ以下に破砕することが好ましい。
【００４６】
前記破砕槽４０で細かく破砕された固相廃棄物は、適当な水分を含むように調節する水分調節槽４５、及び水分が適切に調節された固相廃棄物に微生物を混合する混合槽５０を経て、乾式嫌気性槽６０を通じて乾式条件下で嫌気消化処理される。
【００４７】
前記水分調節槽４５は、上述したように固相廃棄物が適切な水分含量を有するようにするもので、一般的な乾燥器はもちろん前記第１固液分離機１０、第２固液分離機２５のような多様な種類の固液分離機を適用することができる。
【００４８】
前記混合槽５０は、前記水分調節槽４５から排出される固相廃棄物に微生物培養槽９０で培養された微生物及び乾式嫌気性槽６０内の微生物を多量に含んだ返送固相廃棄物を均一に混合するもので、一般的な撹拌及び混合手段からなる。
【００４９】
ここで、前記水分調節槽４５から排出される固相廃棄物の総固形物濃度は、１５％以上または含水率を８５％以下に維持するようにする。
【００５０】
前記乾式嫌気性槽６０は、前記混合槽５０を通じて微生物が均一に混合された固相廃棄物を一定期間、乾式条件下で滞留させて嫌気消化処理するもので、前記固相廃棄物がゆっくり移動及び撹拌されるように撹拌機を具備する。
【００５１】
前記乾式嫌気性槽６０は、前記混合槽５０と返送管６６を通じて連結され、前記乾式嫌気性槽６０内部で処理中の固相廃棄物の一部は、前記混合槽５０に返送される。
【００５２】
前記混合槽５０と連結して前記混合槽５０に微生物を供給する微生物培養槽９０は、前記沈殿槽３５及び乾式嫌気性槽６０と連結して、前記沈殿槽３５及び乾式嫌気性槽６０から余剰微生物の供給を受けて、３３〜３７℃の中温条件または５３〜５７℃の高温条件で培養した後、前記混合槽５０を通じて乾式嫌気槽６０に供給する。
【００５３】
前記微生物培養槽９０を通じて培養された微生物を使用して固相廃棄物を処理することにより、処理時間が減少されるという長所がある。
【００５４】
前記破砕槽４０と水分調節槽４５は、前記第２固液分離機２５と連結して、前記第２固液分離機２５でろ過された固形物は、前記酸生成槽２０に返送して該酸生成槽２０内の酸生成菌を常に一定に維持させる役割をする。
【００５５】
また、ろ過された固形物中の一部は、破砕槽４０に供給され、液相物は前記水分調節槽４５に選択的に供給される。
【００５６】
ここで、前記水分調節槽４５に供給された液相物には、多様な栄養物質（窒素、リン、その他の微量元素）を含んでいて、前記水分調節槽４５に流入した固相廃棄物と混合して、乾式嫌気槽６０内の微生物の活性を増進させるのに必ず必要な栄養物質を供給することで、別途の栄養物質の供給を減らすことができる。
【００５７】
前記乾式嫌気性槽６０から処理を終えて排出される固相廃棄物は、第３固液分離機８０に移動して水分が除去された完璧なスラッジのみが排出され、廃液は前記酸生成槽２０に返送される。
【００５８】
前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０及び乾式嫌気性槽６０では、液相廃棄物と固相廃棄物の処理過程でバイオガスが発生する。発生したバイオガスは、前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０及び乾式嫌気性槽６０と連結したバイオガス貯蔵槽７０に移動して貯蔵される。
【００５９】
以下、本発明の有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置の作用に対して、図面を参照して詳しく説明する。
【００６０】
多量の水分と固形物からなる有機性廃棄物は、前記第１固液分離装置１０を通じて主に水分からなる液相廃棄物と主に固形物からなる固相廃棄物に分離される。
【００６１】
前記第１固液分離機１０で分離した液相廃棄物は、内部に酸生成微生物が充填された酸生成槽２０に移動して湿式条件下で嫌気消化処理される。
【００６２】
ここで、前記液相廃棄物は、前記酸生成槽２０に具備した撹拌機２１によって撹拌され、加熱装置によって消化効率が優れた中温条件または高温条件に維持して、処理時間が短縮するのはもちろん処理効率が向上する。
【００６３】
前記酸生成槽２０を経て分解された液相廃棄物は、第２固液分離機２５を経て２００μｍ以上の粒径を有する固形物がろ過された後、２００μｍ以下の大きさを有する液相物のみが前記ＵＡＳＢ反応槽３０に移動されて嫌気消化処理される。
【００６４】
ここで、前記第２固液分離機２５でろ過された固形物には、酸生成槽２０で培養された微生物が含まれていて、一部は酸生成槽２０に返送されて流入する液状固形物の嫌気性消化を促進させて、前記第２固液分離機２５でろ過された固形物の一部は、破砕槽４０に供給される。
【００６５】
前記破砕槽４０に流入する固相廃棄物は、破砕過程で潤滑手段及び温度維持手段に使用され、前記破砕過程で摩擦が減少して温度が一定に維持されるという長所がある。
【００６６】
前記ＵＡＳＢ反応槽３０は、上向流式ブランケット形態の反応槽で、前記第２固液分離機２５を通じて固形物がろ過された液相廃棄物は、前記ＵＡＳＢ反応槽３０の下側に流入し、そのように流入した液相廃棄物は、前記ＵＡＳＢ反応槽３０の上部に移動しながら前記ＵＡＳＢ反応槽３０の内部に充填された粒状嫌気性生物によって分解される。
【００６７】
前記ＵＡＳＢ反応槽３０を経て嫌気消化処理された前記液相廃棄物は、前記ＵＡＳＢ反応槽３０の後段に設置された沈殿槽３５を通じてきれいな液相廃棄物は直放流されたり、下水処理場に移動して後処理後に放流されたりする。
【００６８】
前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０は、嫌気性反応槽であり、処理過程でバイオガスが発生する。発生したバイオガスは、前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０と連結したバイオガス貯蔵槽７０に移動して貯蔵される。
【００６９】
前記第１固液分離機１０で分離した固相廃棄物は、前記破砕槽４０に移動して粒径５００ｍｍ以下に細かく破砕する。
【００７０】
前記破砕槽４０を経て細かく破砕された固相廃棄物は、前記水分調節槽４５を経て水分含量を適切に調節して、前記混合槽５０に移動した固相廃棄物は、前記微生物培養槽９０から供給される微生物と均一に混合する。
【００７１】
この過程で上述したように、前記破砕槽４０に第２固液分離機２５からろ過された固形物が流入して、前記第２固液分離機２５で発生した液相廃棄物は、水分調節槽４５に流入して固相廃棄物の水分調節及び栄養物質を供給する役割をする。
【００７２】
前記混合槽５０に微生物を供給する微生物培養槽９０は、前記沈殿槽３５と乾式嫌気性槽６０と連結して、前記沈殿槽３５と乾式嫌気性槽６０から微生物が含まれたスラッジ供給を受けて、微生物がすぐれた活性を有するように培養する。
【００７３】
前記微生物培養槽９０を通じて性向の優れた微生物が培養され、このような微生物が混合槽５０に供給されて固相廃棄物と混合して乾式嫌気槽６０で処理されることによって、処理時間が短縮されるという長所がある。
【００７４】
前記混合槽５０を経て微生物が適切に混合された固相廃棄物は、前記乾式嫌気性槽６０に流入して一定期間、乾式条件下で嫌気消化処理される。
【００７５】
この過程で、前記固相廃棄物は、前記乾式嫌気性槽６０内部に具備された撹拌機６５を通じてゆっくり撹拌される。このようにして、前記乾式嫌気性槽６０内部に固相廃棄物と微生物との間に均一な反応がなされるという長所がある。
【００７６】
前記乾式嫌気性槽６０はまた、嫌気性反応槽として、処理過程でバイオガスが発生する。このように発生したバイオガスは、前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０と連結したバイオガス貯蔵タンク７０に移動して貯蔵される。
【００７７】
前記乾式嫌気性槽６０を経て処理が完了した固相廃棄物は、前記第３固液分離機８０を経て水分が除去された後、排出される。
【００７８】
ここで、前記第３固液分離機８０を通じてろ過された廃液は、前記酸生成槽２０に返送されて再処理される。
【００７９】
このように有機性廃棄物を水分を多量に含んだ液相廃棄物と固形物を多量に含有した固相廃棄物に分離して、それぞれの特性に合わせて湿式及び乾式条件下で処理して、副産物であるバイオガスを回収するのはもちろん、処理効率が飛躍的に向上してスラッジ及び廃液の排出量が減少するという長所がある。
【００８０】
一方、本発明は、有機性廃棄物を液相廃棄物と固相廃棄物に分離する第１固液分離機１０と、該第１固液分離機１０を通じて分離した液相廃棄物を酸生成微生物によって分解する酸生成槽２０と、該酸生成槽２０で分解された液相廃棄物から固相廃棄物をろ過し、前記ろ過された固相廃棄物は、前記酸生成槽２０、下記破砕槽４０または下記水分調節槽４５に供給される第２固液分離機２５と、該第２固液分離機２５から排出された液相廃棄物を嫌気性微生物によって分解するＵＡＳＢ反応槽３０と、該ＵＡＳＢ反応槽３０から排出される液相廃棄物から固形物を沈澱させて除去する沈殿槽３５と、該第１固液分離機１０を通じて分離した固相廃棄物を細かく破砕する破砕槽４０と、該破砕槽４０を経て破砕された固相廃棄物から水分を除去する水分調節槽４５と、該水分調節槽４５を経て水分が除去された固相廃棄物に微生物を混合する混合槽５０と、該混合槽５０で微生物と混合した固相廃棄物を乾式嫌気処理して、前記乾式嫌気処理された固相廃棄物の一部を前記混合槽５０に返送する乾式嫌気性槽６０と、前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０及び乾式嫌気性槽６０中の少なくともいずれか一つで発生したバイオガスを貯蔵するように、前記酸生成槽２０とＵＡＳＢ反応槽３０及び乾式嫌気性槽６０中の少なくともいずれか一つと連結するバイオガス貯蔵槽７０と、前記乾式嫌気性槽６０から排出される固相廃棄物から水分を除去し、前記除去された水分を前記酸生成槽２０に返送する第３固液分離機８０、及び、前記沈殿槽３５から微生物が含まれた液状の廃棄物または前記乾式嫌気性槽６０から微生物が含まれた固相の廃棄物供給を受けて微生物を培養して、前記培養された微生物を前記混合槽５０に供給する微生物培養槽９０とを含むことを特徴とする、有機性廃棄物処理のための嫌気性統合処理装置を提供する。
【００８１】
本明細書及び請求範囲に使用した用語や単語は、通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されなければならない。
【００８２】
したがって、本明細書に記載した実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい実施例に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて満足するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
【符号の説明】
【００８３】
１０：第１固液分離機
２０：酸生成槽
２１：撹拌機
２５：第２固液分離機
３０：ＵＡＳＢ反応槽
３５：沈殿槽
４０：破砕槽
４５：水分調節槽
５０：混合槽
６０：乾式嫌気性槽
６５：撹拌機
６６：返送管
７０：バイオガス貯蔵槽
８０：第３固液分離機
９０：微生物培養槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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