• Title/Summary/Keyword: 탈리액

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A Study on the Separation of Food-Waste Leachate into 3 Phases (음식물쓰레기 탈리액의 삼상분리)

  • Kim, Sangguk;Jeong, Minji;Kwon, Hyolee
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.197-197
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    • 2010
  • 음식물쓰레기의 삼성분은 수분, 휘발분, 회분이며 이들이 차지하는 비율은 계절, 지역별로 다소 상이하지만 수분 약 80%, 회분3%, 휘발분 17%이다. 음식물쓰레기 전처리과정으로 이물질제거, 탈수공정이 있으며 탈수공정에서 다량의 탈리액이 발생한다. 본 연구에서는 탈리액을 데칸타를 이용하여 1차로 원심분리하여 고.액 분리한 액을 실험대상으로 하였다. 실험대상 탈리액의 물성은 BOD 78,800[mg/l], COD 41,000[mg/l], 부유물질 25,900[mg/l], 총질소 928[mg/l]이었다. 탈리액에는 기름성분(육류, 식용유등), 입자상물질등이 포함되어 있으며 이들은 난분해성 유기물질로, 이를 제거하는데 기존의 처리방법으로 많은 어려움이 있어 주요한 수질오염 발생원이 되고 있다. 예를들면 하수처리장 폭기조 수면에 유막을 형성하여 산소공급을 방해함으로 미생물번식을 방해하는 요인이 된다. 본 연구는 음식물쓰레기 탈리액의 수분, 고형분, 유분으로의 삼상분리에 관한 것이다. 유분은 에멀젼형태로 안정되게 수층에 분산되어 존재한다. 미세기포를 이용한 부상법의 경우 미세기포 표면과 유분의 화학적친화력이 낮아 기포표면에 유분이 잘 부착되지 않으며, 원심분리 방법만으로는 유분 분리효율이 낮고, 추출에 의한 분리시 추출액이 다량 소요되고 처리시간이 길며 추출액 비용이 많이 소요된다. 탈리액을 유분, 슬러지, 수분으로 분리하면 환경오염을 일으키는 주요성분을 신재생에너지 원료로 활용할 수 있다. 유분의 주성분이 동식물성 유지이므로 전처리시 산촉매를 이용 수분과 유리지방산을 제거하고 염기성촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 거치면 바이오디젤인 FAME과 글리세롤으로 변환하므로 글리세롤을 분리하면 바이오디젤을 얻을 수 있다. 슬러지는 입자상 물질로 착화가 잘 되고 건조하면 발열량이 높으며 중금속등에 오염되지 않아 청정연료로 활용이 가능하다. 실험실에서의 탈리액 삼상분리방법은 다음과 같다. 탈리액 30ml당 추출액으로 노말헥산을 1ml를 가한 다음 플라스크에서 $80^{\circ}C$로 가열 후 방냉한다. 가열중 노말헥산의 손실을 방지하기 위하여 증발가스를 콘덴서에서 응축하여 플라스크로 재순환한다. 탈리액을 플라스크에서 꺼내어 원심분리기 rack에 300-400g씩 병에 각각 넣고 4,000rpm으로 30분간 운전한다. 탈리액은 상부로부터 유분층, 미세입자층, 수층, 슬러지층으로 분리된다. 각 층의 계면에서 2종의 성분이 약간 섞일 수 있다. 유분을 분리한 후 유분층 잔존물과 미세입자층, 수층 상층부의 혼합물을 취하여 50g씩 병에 넣고 3,500rpm으로 10분간 운전한 후 유분을 분리한다. 마지막으로 미세입자층만을 3,500rpm으로 10분간 원심분리한 후 유분을 따로 분리한다. 얻어진 유분은 rotary evaporator에서 $120^{\circ}C$로 가열하여 유분과 노말헥산을 분리하며 분리효율을 제고하기 위하여 감압하에서 운전한다. 분리된 유분의 고위발열량이 9,450[Kcal/kg]이었으며 원소분석 결과 탄소 74.7%, 수소 12.55%, 질소 0.08%, 유황분 0.0003%이었다. 분리된 유분의 양은 계절별로 시료별로 다르며 가을철에는 1.6-1.9%, 여름철은 1.0-1.3%이었다. 분리된 슬러지로부터 Hg, As, Cr, Cd, Pb 중금속 성분이 검출되지 않았으며 수분 2.8%, 휘발분 76.85%, 회분 7.52%, 고정탄소 12.83%이었고 원소분석결과 탄소 45.25%, 수소 7.46%, 질소 5.05%, 산소 34.39%, 유황분 0.33%이었으며 저위발열량은 4,480[Kcal/kg]이었다. 분리된 슬러지 양은 11-19% 이었다.

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Anaerobic Treatment of Leachate Solubilized from Thermal Hydrolysis of Sludge Cake (하수슬러지 케이크 열수분해 탈리액의 혐기성 분해 특성)

  • Kang, Ho;Oh, Baik-Yong;Shin, Kyung-Sook
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.37 no.10
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    • pp.583-589
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    • 2015
  • This study was performed to evaluate the feasibility of anaerobic pretreatment for the leachate solubilized from thermal hydrolysis of sewage sludge cake. Overall process for the treatment of sludge cake consists of thermal hydrolysis, crystallization of magnesium, ammonium, and phosphate (MAP) for the leachate and anaerobic digestion of supernatant from MAP crystallization. The experimental evidence showed that the optimum ratio of Mg : P for the struvite crystallization of leachate solubilized from thermal hydrolysis of sludge cake was 1.5 to 1.0 as weight basis at the pH of 9.5. With this operational condition, the removal efficiencies of ammonia nitrogen and phosphorous achieved 50% and 97%, respectively. The mesophilic batch test showed that the ultimate biodegradability of the supernatant from MAP crystallization reached 63% at S/I ratio of 0.5. The readily biodegradable fraction of 90% ($S_1$) of the MAP supernatant BVS (Biodegradable Volatile Solids, $S_0$) degraded with $k_1$ of $0.207day^{-1}$ for the initial 17 days where as the rest slowly biodegradable fraction ($S_2$) of 10% of BVS degraded with $k_2$ of $0.02day^{-1}$ for the rest of the operational period. Semi-Continuously Fed and Mixed Reactor (SCFMR) was chosen as one of the best candidates to treat the MAP supernatant because of its total solids content over 6%. Maximum average biogas production rates reached 0.45 v/v-d and TVS removal efficiency of 37~41% was achieved at an hydraulic retention time (HRT) of 20 days and its corresponding organic loading rate (OLR) of 1.43 g VS/L-d.

Recycling Apparatus of Food Wastes by Self Heating (자체 연소열을 이용하는 음식물류폐기물 재활용장치)

  • Han, Doo-Hee
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.393-396
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    • 2007
  • 본 논문은 음식물류폐기물의 사료화 및 퇴비화 방법이 독성, 염분, 미숙성 등의 이유로 처리 여건이 어려운 데 대하여, 자체 처리열원으로 활용하여 경제성을 높이고 탈리액 처리 문제를 해결할 수 있는 방안을 제시한다. 2011년부터 유기성 폐기물이 해양투기가 금지됨에 따라 탈리액의 처리문제는 해결해야만 하는 문제로 제기되었으며, 2007년부터 시행되고 있는 함수율 95% 유지 조건은 새로운 처리비용의 증가로 이어졌다. 본 논문에서 제시하는 방법은 음식물류폐기물을 건조 후 자체 열원으로 사용하여 연료비를 획기적으로 줄이고, 탈리액 대신 경제적 효용가치가 있는 응축수를 만들어 해양투기에 의한 비용부담을 없애는 방법이며, 이전의 회분식 방법을 연속처리할 수 있도록 개량한 방법을 제시한다. 응축수는 액비로 사용가능하므로 완전 재활용이 가능하다.

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Feasibility of Co-Digestion of Sewage Sludge, Swine Waste, and Food Waste Leachate (하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액 병합소화 타당성 평가)

  • Kim, Sang-Hyoun;Ju, Hyun-Jun
    • Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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    • v.20 no.1
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    • pp.61-70
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    • 2012
  • Feasibility of co-digestion was investigated by a series of anaerobic batch experiments using sewage sludge, swine waste, and food waste leachate as substrates. The organic solid wastes were collected from M city, where the daily productions of sewage sludge, swine waste, and food waste leachate were 178 ton/d, 150 ton/d, and 8 ton/d, respectively. Both swine waste and food waste leachate showed superior methane yields, methane productivities, and organic pollutant removal efficiencies compared to sewage sludge. Co-digestion of the total amounts of organic solid wastes would enhance methane production by 5.60 times $(530\;m^{3}\;CH_{4}/d\;{\rightarrow}\;2,968\;m^{3}\;CH_{4}/d)$. However, it also increase the amount of digestate by 1.88 times with 3.79 to 4.92 times higher pollutants (chemical oxygen demands total nitrogen, and total phosphorus) loading rates. Co-digestion of organic solid wastes is a valid strategy to enhance the performance of an anaerobic sludge digester and the energy independence of a wastewater treatment plant. Anyhow,the increment of digestate with higher pollutant loading would need a careful counterplan in the operation of the main stream of the treatment plant.

Recycling Apparatus of Organic Wastes by Cooked Oil (폐식용유를 활용한 유기성 폐기물 재활용장치)

  • Han, Doo-Hee
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.297-298
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    • 2007
  • 본 논문은 가열된 폐식용유를 이용하여 음식물류폐기물에 포함된 수분을 증발시키고 고형성분을 익혀 사료, 퇴비 및 연료화 할 수 있는 장치를 소개한다. $200^{\circ}C$의 폐식용유에서 l분 이내에 완전 건조 처리되며 멸균을 시킬 수 있어 효과적이다. 열원은 소각로 열을 재활용할 경우 경제적이다. 탈리액의 해양투기가 금지될 경우 탈리액을 획기적으로 줄이는 대안이라 여겨진다.

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Recycling Apparatus of Organic Wastes by Extra Heat of Incinerator (소각로 폐열을 활용한 유기성 폐기물 재활용장치)

  • Han, Doo-Hee
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.400-402
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    • 2007
  • 본 논문은 쓰레기 소각로에서 발생하는 폐열을 활용하여 유기성 폐기물의 재활용하는 방안을 제시한다. 파쇄된 유기성 폐기물을 증류 건조시켜 건조된 고형물과 응축수로 분리하여 응축수는 액비나 탈취제로 활용하고 고형물은 단미사료로 활용하는 완벽한 재활용시스템이다. 탈리액의 해양투기가 금지될 경우 탈리액을 획기적으로 줄이는 대안이라 여겨진다.

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Development of Food Waste Fermentation System by Low Water-Ratio Salt Minimization (절수 염분제거에 의한 음식물류 폐기물 퇴비화 시스템)

  • Han Doo Hee
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2004.11a
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    • pp.324-327
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    • 2004
  • 음식물류 폐기물은 염분이 물에 잘 녹기 때문에 분쇄 후 용수를 첨가하여 희석하는 방법이 가장 우수한 염분 제거 효과를 나타낸다. 보통 음식물류 폐기물의 양에 비하여 2-3배의 공업용수를 첨가하는 방법을 사용하는데 폐수처리장 부근에 설치되어 탈리액을 폐수와 함께 처리하지 않을 경우 탈리액의 처리가 문제가 된다. 많은 지역의 폐기물 처리장이 하수처리장과 별도의 장소에 설치가 된 경우가 많으므로 물을 소량사용하면서 염분을 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 필요하며 효과적인 파쇄과정을 통하여 $0.3\%$ 미만의 염분 함유율을 달성할 수 있는 방안을 제시한다. 또한 미성숙 퇴비의 문제점을 효과적으로 해결하기 위한 원적외선 가열을 통한 발효촉진 방안을 제시한다.

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Treatment of Food Waste Leachate using Lab-scale Two-phase Anaerobic Digestion Systems (실험실 규모 2상 혐기성 소화를 이용한 음식물 쓰레기 탈리액의 처리)

  • Heo, Ahn-Hee;Lee, Eun-Young;Kim, Hee-Jun;Bae, Jae-Ho
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.30 no.12
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    • pp.1231-1238
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    • 2008
  • This study was performed to evaluate the treatability of food waste leachate using lab-scale two-phase anaerobic digestion system. Effects of influent pH, hydraulic retention time (HRT), and recycle of methanogenic reactor effluent to the thermophilic acidogenic reactors were investigated. For methanogenic reactors, effects of internal solids recycle and temperature were studied. Performance of the acidogenic reactors was stable under the conditions of influent pH of 6.0 and HRT of 2 d with the recycle of methanogenic reactor effluent, and acidification and VS removal efficiency were about 30% and 40%, respectively. Up to the organic loading rate (OLR) of 7 g COD/L/d, effluent SCOD values of mesophilic and thermophilic methanogenic reactors either lower or kept the same with the internal solids recycle. Also, decreasing tendency in specific methane production (SMP) due to the organic loading increase became diminished with the internal solids recycle. Mesophilic methanogenic reactors showed higher TCOD removal efficiency and SMP than thermophilic condition under the same OLR as VSS was always higher under mesophilic condition. In sum, thermophilic acidogenesis-mesophilic methanogenesis system was found to be better than thermophilic-thermophilic system in terms of both organic removal and methane production.

Effect of TS Concentration on Anaerobic Digestion using Supernatant of Food Waste (음식물류 폐기물 혐기성 소화에 있어서 TS농도 영향)

  • Jang, Eun-sung;Ruy, Seung-hun;Phae, Chae-gun
    • Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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    • v.15 no.2
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    • pp.118-127
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    • 2007
  • This study investigated the effect of varying TS concentration levels using supernatant of food waste. The experiment was performed at varying TS concentration levels ranging from 5% to 10% by a $35^{\circ}C$-mesophilic digestion reactor, dual digestion system with acid and methane fermenters combined. As a result, removal efficiency and stabilization were observed at TS concentration of 7~8%, But the removal efficiency notably decreased at 8% or higher TS level. At a stabilized phase of the reactor, more than $0.3m^3/kg{\cdot}vs$ gas was produced, with phenomena such as salt accumulation and increase of pH level being unnoticed. These results indicate that the increase of anaerobic digestion of food waste supernatant TS content has an effect on reaction and that it is necessary to control and operate concentration within 8%, given that the effect is stronger at 8% or higher.

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