본 연구는 유기성 폐기물을 이용한 바이오가스플랜트의 보다 효율적 운전을 위하여, 공정 운전에 필요한 여러 공정 변수에 대한 데이터 분석을 통하여 공정 최적화 조건을 제시하고, 바이오가스 플랜트의 안전성 평가를 위하여, 가스 누출, 폭발 등의 중대사고에 대한 위험성을 평가하고, 그에 따른 개선조치를 제시하는 데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 현재 상업적으로 가동중인 바이오가스 플랜트의 실제 운전 자료를 활용하여 공정 최적화 및 안전성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 대상 소화조는 운전온도 37.5℃, TS(total solid content) 12%미만인 중온 습식 혐기성 소화조이며, 산 발효와 ...
본 연구는 유기성 폐기물을 이용한 바이오가스플랜트의 보다 효율적 운전을 위하여, 공정 운전에 필요한 여러 공정 변수에 대한 데이터 분석을 통하여 공정 최적화 조건을 제시하고, 바이오가스 플랜트의 안전성 평가를 위하여, 가스 누출, 폭발 등의 중대사고에 대한 위험성을 평가하고, 그에 따른 개선조치를 제시하는 데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 현재 상업적으로 가동중인 바이오가스 플랜트의 실제 운전 자료를 활용하여 공정 최적화 및 안전성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 대상 소화조는 운전온도 37.5℃, TS(total solid content) 12%미만인 중온 습식 혐기성 소화조이며, 산 발효와 메탄 발효가 동시에 이루어지는 전통적인 단상 소화조이다. 바이오가스 생산의 원료는 유기성 폐기물인 음식물류 쓰레기와 하수 생슬러지이며, 원료 효율성 및 그 상관관계를 검증을 위하여 회귀분석과 데이터 분석을 실시하였다. 그 결과, 음식물류 쓰레기는 바이오가스 생산량에 많은 기여를 하고, 하수 생슬러지는 바이오가스의 메탄 함량에 많은 기여를 함을 확인하였다. 전처리 공정에서의 음식물 쓰레기 입자 크기 및 온도에 따른 하수 생슬러지의 응집력을 확인하였으며, 혐기성 소화조 내의 미생물 분리 공정을 실시하여 우점화된 미생물에 대하여 확인하였다. 소화일수에 따른 소화효율, 미량원소와 pH, 유기물 부하에 대한 데이터 분석, 염화철 사용과 황화수소 농도의 상관관계 회귀 분석, 탈황 흡착제 개발 및 소화탈리액의 총질소 부하에 대한 검증을 실시하여, 공정 최적화 조건을 제시하였다. 음식물쓰레기 전처리의 경우, 입자크기 5㎜에서 최적의 효율을 보였으나, 협잡물 비중을 개선해야 할 필요성이 확인되었다. 하수 생슬러지 전처리의 경우, emulsion type의 고분자 응집제를 약 200ppm dosing하고 온도를 11℃이상 유지하여야 최적의 효율을 보였다. 미생물 분리 동정 결과, methanosarcinales, methanomicrobiales와 chloroflexi, bacteroidetes의 우점화가 약 10%의 혐기성 소화효율을 향상시키는 것으로 확인되었으며, 염화제일철이 염화제이철에 비하여 황화수소 제어에 보다 효과적인 것으로 나타났으나, 두 물질의 화학적, 물리적 특성을 고려하여, 바이오가스 공정이 설치되는 지역의 기후, 운전 방식에 따라 결정하여야 한다. 국내 바이오가스의 경우, 실록산에 대한 특별한 규제 또는 품질 규격을 요구하는 곳이 없으나, 유럽의 경우, 바이오가스 연소과정에서 효율을 저해할 수 있는 실록산에 대한 규제를 하고 있어, 건식 탈황 흡착제를 신규 개발하였다. 유럽에서 상용화된 복합 탈황제의 성능과 개발한 복합 탈황제의 성능을 비교 확인하였다. 개발한 복합 탈황제는 황화수소 98% 이상, 실록산 70% 이상의 제거율을 보여, 유럽 제품보다 우수한 성능을 보였다. 바이오가스 공정의 경우, 환경부에서 관리감독하는 환경플랜트로 구분되어, 공정 위험성 분석을 실시한 사례가 없다. 본 연구에서는 바이오가스 공정에 대한 위험성 분석을 위하여 HAZOP study를 실시하였으며, 각 구간에서 많은 위험 요소들이 발굴되어, 이에 따른 개선조치가 제시되었다. 바이오가스 플랜트에 대한 안전성 평가를 통하여, 향후 발생할 수 있는 사고에 대한 방지책을 제시함으로써 보다 안전한 플랜트 운영을 기대할 수 있게 하였다.
본 연구는 유기성 폐기물을 이용한 바이오가스 플랜트의 보다 효율적 운전을 위하여, 공정 운전에 필요한 여러 공정 변수에 대한 데이터 분석을 통하여 공정 최적화 조건을 제시하고, 바이오가스 플랜트의 안전성 평가를 위하여, 가스 누출, 폭발 등의 중대사고에 대한 위험성을 평가하고, 그에 따른 개선조치를 제시하는 데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 현재 상업적으로 가동중인 바이오가스 플랜트의 실제 운전 자료를 활용하여 공정 최적화 및 안전성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 대상 소화조는 운전온도 37.5℃, TS(total solid content) 12%미만인 중온 습식 혐기성 소화조이며, 산 발효와 메탄 발효가 동시에 이루어지는 전통적인 단상 소화조이다. 바이오가스 생산의 원료는 유기성 폐기물인 음식물류 쓰레기와 하수 생슬러지이며, 원료 효율성 및 그 상관관계를 검증을 위하여 회귀분석과 데이터 분석을 실시하였다. 그 결과, 음식물류 쓰레기는 바이오가스 생산량에 많은 기여를 하고, 하수 생슬러지는 바이오가스의 메탄 함량에 많은 기여를 함을 확인하였다. 전처리 공정에서의 음식물 쓰레기 입자 크기 및 온도에 따른 하수 생슬러지의 응집력을 확인하였으며, 혐기성 소화조 내의 미생물 분리 공정을 실시하여 우점화된 미생물에 대하여 확인하였다. 소화일수에 따른 소화효율, 미량원소와 pH, 유기물 부하에 대한 데이터 분석, 염화철 사용과 황화수소 농도의 상관관계 회귀 분석, 탈황 흡착제 개발 및 소화탈리액의 총질소 부하에 대한 검증을 실시하여, 공정 최적화 조건을 제시하였다. 음식물쓰레기 전처리의 경우, 입자크기 5㎜에서 최적의 효율을 보였으나, 협잡물 비중을 개선해야 할 필요성이 확인되었다. 하수 생슬러지 전처리의 경우, emulsion type의 고분자 응집제를 약 200ppm dosing하고 온도를 11℃이상 유지하여야 최적의 효율을 보였다. 미생물 분리 동정 결과, methanosarcinales, methanomicrobiales와 chloroflexi, bacteroidetes의 우점화가 약 10%의 혐기성 소화효율을 향상시키는 것으로 확인되었으며, 염화제일철이 염화제이철에 비하여 황화수소 제어에 보다 효과적인 것으로 나타났으나, 두 물질의 화학적, 물리적 특성을 고려하여, 바이오가스 공정이 설치되는 지역의 기후, 운전 방식에 따라 결정하여야 한다. 국내 바이오가스의 경우, 실록산에 대한 특별한 규제 또는 품질 규격을 요구하는 곳이 없으나, 유럽의 경우, 바이오가스 연소과정에서 효율을 저해할 수 있는 실록산에 대한 규제를 하고 있어, 건식 탈황 흡착제를 신규 개발하였다. 유럽에서 상용화된 복합 탈황제의 성능과 개발한 복합 탈황제의 성능을 비교 확인하였다. 개발한 복합 탈황제는 황화수소 98% 이상, 실록산 70% 이상의 제거율을 보여, 유럽 제품보다 우수한 성능을 보였다. 바이오가스 공정의 경우, 환경부에서 관리감독하는 환경플랜트로 구분되어, 공정 위험성 분석을 실시한 사례가 없다. 본 연구에서는 바이오가스 공정에 대한 위험성 분석을 위하여 HAZOP study를 실시하였으며, 각 구간에서 많은 위험 요소들이 발굴되어, 이에 따른 개선조치가 제시되었다. 바이오가스 플랜트에 대한 안전성 평가를 통하여, 향후 발생할 수 있는 사고에 대한 방지책을 제시함으로써 보다 안전한 플랜트 운영을 기대할 수 있게 하였다.
The purpose of this study is that, as first, the conditions for process optimization are suggested with actual process operation data by data analysis and regression method, and, as second, the corrective actions for plant safety improvement are suggested by HAZOP study. A commercial operating bioga...
The purpose of this study is that, as first, the conditions for process optimization are suggested with actual process operation data by data analysis and regression method, and, as second, the corrective actions for plant safety improvement are suggested by HAZOP study. A commercial operating biogas plant is verified and applied for this study. The anaerobic digester of target has that the operating temperature is 37.5℃, TS(Total Solid Content) is less than 12%. Therefore, this digester has middle temperature and wet type anaerobic digestion process. Thus, an acid fermentation is built upon prior methane fermentation in same digester. The fuels of biogas production are food waste and sewage primary sludge. This study carries out a data analysis and regression to verify the effectiveness with each fuel. The results are food waste contributes to increase the amount of biogas than sewage primary sludge, and sewage primary sludge contributes to improve methane content of biogas than food waste. In case of food waste pre-treatment process, the best particle size is 5㎜ for optimization, but it has still another issue to improve the ratio of grit. In case of sewage primary sludge pre-treatment process, the best conditions are the emulsion type polymer cohesion is used with about 200ppm concentration, and the temperature should be over than 11℃. The result of microbial separation identification is that the dominant species are methanosarcinales, methanomicrobiales, chloroflexi, and, bacteroidetes. Those microorganisms lead to improve the digestion efficiency about 10%. Ferrous chloride is better than ferric chloride to control H2S, but these two chemicals have different characteristics, especially, the freezing point, therefore, it has to consider the conditions of new built biogas, for instance, weather of location and operating condition. Korea doesn’t have a guideline and standard for siloxane content in biogas, but most of European countries have a standard for it. To remove the siloxane with hydrogen sulfide in biogas, new multifunctional absorbent is developed in this study. This absorbent has over than 98% of H2S rejection and over than 70% of siloxane rejection performance. It should be better performance than European company’s commercial product. Biogas plant isn’t chemical plant in Korea, it is environmental plant. For this reason, there is no record to carry out the safety evaluation. This study carries out HAZOP study to evaluate a safety and to identify the risks in biogas plant. A lot of risks are checked by HAZOP study, and the corrective actions are suggested. HAZOP study expects to prevent accidents and to make secure for more safe operation of biogas plant.
The purpose of this study is that, as first, the conditions for process optimization are suggested with actual process operation data by data analysis and regression method, and, as second, the corrective actions for plant safety improvement are suggested by HAZOP study. A commercial operating biogas plant is verified and applied for this study. The anaerobic digester of target has that the operating temperature is 37.5℃, TS(Total Solid Content) is less than 12%. Therefore, this digester has middle temperature and wet type anaerobic digestion process. Thus, an acid fermentation is built upon prior methane fermentation in same digester. The fuels of biogas production are food waste and sewage primary sludge. This study carries out a data analysis and regression to verify the effectiveness with each fuel. The results are food waste contributes to increase the amount of biogas than sewage primary sludge, and sewage primary sludge contributes to improve methane content of biogas than food waste. In case of food waste pre-treatment process, the best particle size is 5㎜ for optimization, but it has still another issue to improve the ratio of grit. In case of sewage primary sludge pre-treatment process, the best conditions are the emulsion type polymer cohesion is used with about 200ppm concentration, and the temperature should be over than 11℃. The result of microbial separation identification is that the dominant species are methanosarcinales, methanomicrobiales, chloroflexi, and, bacteroidetes. Those microorganisms lead to improve the digestion efficiency about 10%. Ferrous chloride is better than ferric chloride to control H2S, but these two chemicals have different characteristics, especially, the freezing point, therefore, it has to consider the conditions of new built biogas, for instance, weather of location and operating condition. Korea doesn’t have a guideline and standard for siloxane content in biogas, but most of European countries have a standard for it. To remove the siloxane with hydrogen sulfide in biogas, new multifunctional absorbent is developed in this study. This absorbent has over than 98% of H2S rejection and over than 70% of siloxane rejection performance. It should be better performance than European company’s commercial product. Biogas plant isn’t chemical plant in Korea, it is environmental plant. For this reason, there is no record to carry out the safety evaluation. This study carries out HAZOP study to evaluate a safety and to identify the risks in biogas plant. A lot of risks are checked by HAZOP study, and the corrective actions are suggested. HAZOP study expects to prevent accidents and to make secure for more safe operation of biogas plant.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.