본 연구에서는 하수종말처리장에서 하수를 처리하는 과정에서 발생하는 슬러지를 처리하는 과정에서 소화조 내의 혐기성 발효를 통해 생성되는 메탄함량 65% 수준의 바이오가스를 황화수소, 실록산 등 불순물을 전처리한 후 기체 분리막 방식을 통해 정제 및 고순도화 하여 LNG를 대체할 수 있는 수준인 메탄함량 95% 이상의 바이오메탄으로 전환시키고자 한다. 이를 위해 난지물재생센터 바이오가스 열병합발전시설 현장에 황화수소, 실록산 정제시설과 막분리방식의 고순도화 실험장치를 실제 설치하여 실험을 진행하였으며, 그에 대한 결과를 제시하고자 한다. 전 세계적으로 미래의 에너지 고갈, 유가 상승 및 ...
본 연구에서는 하수종말처리장에서 하수를 처리하는 과정에서 발생하는 슬러지를 처리하는 과정에서 소화조 내의 혐기성 발효를 통해 생성되는 메탄함량 65% 수준의 바이오가스를 황화수소, 실록산 등 불순물을 전처리한 후 기체 분리막 방식을 통해 정제 및 고순도화 하여 LNG를 대체할 수 있는 수준인 메탄함량 95% 이상의 바이오메탄으로 전환시키고자 한다. 이를 위해 난지물재생센터 바이오가스 열병합발전시설 현장에 황화수소, 실록산 정제시설과 막분리방식의 고순도화 실험장치를 실제 설치하여 실험을 진행하였으며, 그에 대한 결과를 제시하고자 한다. 전 세계적으로 미래의 에너지 고갈, 유가 상승 및 기후 변화 등에 대비하기 위해 신재생에너지에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 메탄함량이 65%인 하수처리장에서 발생되는 유기성 폐기물 바이오가스는 정부에서 에너지 자립도를 제고하고 기후변화에 대응하기 위한 신재생에너지원 확보를 위해 정책적으로 바이오 가스화시설을 확대하여 국내에서 많이 활용되고 있으므로 이에 대한 관심도 매우 크다고 할 수 있다. 바이오가스 정제 및 분리막 고순도화 시스템은 바이오가스 내 황화수소 및 실록산 등 불순물 제거를 위해 건식 탈황 및 탈실록산 시스템을 적용하였고 메탄 95%이상의 LNG 수준의 고순도의 바이오메탄을 생산하기 위해 사업화가 가능한 수준의 투자비를 고려하여 3단 분리막 방식을 적용하였다. 분리막에 의한 정제 및 고순도화 공정을 통해 바이오가스로부터 LNG 수준의 메탄 함량과 높은 메탄 회수율을 얻기 위해서는 분리막 모듈의 분리막 면적을 적절히 선택해야 하며, 이는 향후 사업화를 위한 공정데이터로 활용될 수 있다. 이를 위해 본 연구의 실험에서는 난지물재생센터에서 바이오가스 분리막 정제실험을 통해 3단 분리막의 각 단별 막면적에 따른 메탄회수율, 이산화탄소 제거율, 재순환율의 결과를 확인하였고 향후 사업화를 위해 상용화 수준의 용량에 대한 사업 경제성 분석도 진행하였다. 본 연구를 통해 얻어진 다양한 실험값들을 통해 바이오가스를 사용하여 가스엔진이나 보일러로 열 또는 전기를 생산하는 등 다양한 분야에서 안정적인 시설 운영, 효율 증가, 유지보수 비용 절감에 많은 기여를 할 것으로 기대한다.
본 연구에서는 하수종말처리장에서 하수를 처리하는 과정에서 발생하는 슬러지를 처리하는 과정에서 소화조 내의 혐기성 발효를 통해 생성되는 메탄함량 65% 수준의 바이오가스를 황화수소, 실록산 등 불순물을 전처리한 후 기체 분리막 방식을 통해 정제 및 고순도화 하여 LNG를 대체할 수 있는 수준인 메탄함량 95% 이상의 바이오메탄으로 전환시키고자 한다. 이를 위해 난지물재생센터 바이오가스 열병합발전시설 현장에 황화수소, 실록산 정제시설과 막분리방식의 고순도화 실험장치를 실제 설치하여 실험을 진행하였으며, 그에 대한 결과를 제시하고자 한다. 전 세계적으로 미래의 에너지 고갈, 유가 상승 및 기후 변화 등에 대비하기 위해 신재생에너지에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 메탄함량이 65%인 하수처리장에서 발생되는 유기성 폐기물 바이오가스는 정부에서 에너지 자립도를 제고하고 기후변화에 대응하기 위한 신재생에너지원 확보를 위해 정책적으로 바이오 가스화시설을 확대하여 국내에서 많이 활용되고 있으므로 이에 대한 관심도 매우 크다고 할 수 있다. 바이오가스 정제 및 분리막 고순도화 시스템은 바이오가스 내 황화수소 및 실록산 등 불순물 제거를 위해 건식 탈황 및 탈실록산 시스템을 적용하였고 메탄 95%이상의 LNG 수준의 고순도의 바이오메탄을 생산하기 위해 사업화가 가능한 수준의 투자비를 고려하여 3단 분리막 방식을 적용하였다. 분리막에 의한 정제 및 고순도화 공정을 통해 바이오가스로부터 LNG 수준의 메탄 함량과 높은 메탄 회수율을 얻기 위해서는 분리막 모듈의 분리막 면적을 적절히 선택해야 하며, 이는 향후 사업화를 위한 공정데이터로 활용될 수 있다. 이를 위해 본 연구의 실험에서는 난지물재생센터에서 바이오가스 분리막 정제실험을 통해 3단 분리막의 각 단별 막면적에 따른 메탄회수율, 이산화탄소 제거율, 재순환율의 결과를 확인하였고 향후 사업화를 위해 상용화 수준의 용량에 대한 사업 경제성 분석도 진행하였다. 본 연구를 통해 얻어진 다양한 실험값들을 통해 바이오가스를 사용하여 가스엔진이나 보일러로 열 또는 전기를 생산하는 등 다양한 분야에서 안정적인 시설 운영, 효율 증가, 유지보수 비용 절감에 많은 기여를 할 것으로 기대한다.
Worldwide, interest in renewable energy continues to grow to prepare for oil price instability, future energy depletion, climate change and global warming. In particular, organic waste biogas, which contain 65 percent of methane, is being used in Korea to distribute renewable energy and reduce green...
Worldwide, interest in renewable energy continues to grow to prepare for oil price instability, future energy depletion, climate change and global warming. In particular, organic waste biogas, which contain 65 percent of methane, is being used in Korea to distribute renewable energy and reduce greenhouse gas emissions to cope with climate change, raising interest. The government has been pushing for the expansion of bio-gasification facilities to enhance energy independence and secure new and renewable energy support to cope with climate change. Biogas generated by processing sewage sludge at some parts of Mapo-gu, Yongsan-gu, Eunpyeong-gu, Seodaemun-gu, Jongro-gu, and Seongdong-gu, Seoul, and parts of Goyang-si are being used as fuel for gas engines through pre-treatment. In order to develop using biogas, pre-treatment should be done through water removal facilities, filters, desulfurization facilities, and siloxane removal facilities, and Therefore, it is possible to remove impurities through biogas pretreatment technology, including hydrogen sulfide removal facilities, such as dry, wet, and biochemical treatment, and to further improve the purity of methane, by removing impurities through high-density technologies such as gas scrubbing, PSA, separation membrane, and Cryogenic process, which will enhance the purity of the methane, and thus improve the net life of the methane level of the methane. In order to commercialize the technology of converting biogas into LNG-level biomethane by using a separation membrane, a decision on the single water of multi-stage separation film and the area of the separation membrane by each stage is needed. Since the increase in the number and area of the separation film can lead to increased facility costs, operating costs, and the increase in the area of each blockage, such as methane recovery rate and carbon dioxide removal rate, the appropriate separation barrier and single block area shall be determined as desired to obtain the desired results for the economic feasibility and product quality, which are the preferred conditions for industrialization of the process. In this study, the pre-treatment agent for organic waste biogas, which currently produces heat and electricity by cogeneration facilities, removes impurities such as hydrogen sulfide, increases the operation rate of cogeneration facilities in operation through refining and high purity of methane, reduces maintenance costs, and uses a three-stage separation process to increase the scope of use of methane in various other areas. In addition, in order to scale up the experimental device for the next three-stage separation membrane process to actual industrial sites, the change in the area of the membrane during the second and third stage operation to measure the change in the methane recovery rate, carbon dioxide removal rate and recirculation rates according to a given methane concentration was obtained to obtain the optimal separation number and single layer ratio for high purity.
Worldwide, interest in renewable energy continues to grow to prepare for oil price instability, future energy depletion, climate change and global warming. In particular, organic waste biogas, which contain 65 percent of methane, is being used in Korea to distribute renewable energy and reduce greenhouse gas emissions to cope with climate change, raising interest. The government has been pushing for the expansion of bio-gasification facilities to enhance energy independence and secure new and renewable energy support to cope with climate change. Biogas generated by processing sewage sludge at some parts of Mapo-gu, Yongsan-gu, Eunpyeong-gu, Seodaemun-gu, Jongro-gu, and Seongdong-gu, Seoul, and parts of Goyang-si are being used as fuel for gas engines through pre-treatment. In order to develop using biogas, pre-treatment should be done through water removal facilities, filters, desulfurization facilities, and siloxane removal facilities, and Therefore, it is possible to remove impurities through biogas pretreatment technology, including hydrogen sulfide removal facilities, such as dry, wet, and biochemical treatment, and to further improve the purity of methane, by removing impurities through high-density technologies such as gas scrubbing, PSA, separation membrane, and Cryogenic process, which will enhance the purity of the methane, and thus improve the net life of the methane level of the methane. In order to commercialize the technology of converting biogas into LNG-level biomethane by using a separation membrane, a decision on the single water of multi-stage separation film and the area of the separation membrane by each stage is needed. Since the increase in the number and area of the separation film can lead to increased facility costs, operating costs, and the increase in the area of each blockage, such as methane recovery rate and carbon dioxide removal rate, the appropriate separation barrier and single block area shall be determined as desired to obtain the desired results for the economic feasibility and product quality, which are the preferred conditions for industrialization of the process. In this study, the pre-treatment agent for organic waste biogas, which currently produces heat and electricity by cogeneration facilities, removes impurities such as hydrogen sulfide, increases the operation rate of cogeneration facilities in operation through refining and high purity of methane, reduces maintenance costs, and uses a three-stage separation process to increase the scope of use of methane in various other areas. In addition, in order to scale up the experimental device for the next three-stage separation membrane process to actual industrial sites, the change in the area of the membrane during the second and third stage operation to measure the change in the methane recovery rate, carbon dioxide removal rate and recirculation rates according to a given methane concentration was obtained to obtain the optimal separation number and single layer ratio for high purity.
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