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Bio-drying 공법을 이용한 음식물류 폐기물 분해 특성 평가 및 고형연료로서의 가치 평가

Estimation of Characteristics Treatment for Food Waste and Valuable as Solid Refuse Fuel (SRF) using Bio-drying Process

유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, v.25 no.1, 2017년, pp.23 - 33  

정철진 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링 본부) ,  박세용 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링 본부) ,  오두영 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링 본부) ,  장은석 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링 본부) ,  송형운 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링 본부)

초록
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본 연구에서는, 높은 함수율을 가진 음식물류 폐기물을 Bio-dying 공법을 이용하여 처리하였을 때 수분과 유기물의 변화정도를 분석하였으며 음식물류 폐기물 처리 시 온도와 염도가 Bio-dying 공법의 운전특성에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, Bio-drying 후 분해산물의 SRF(Solid Refuse Fuel)로서의 가치 평가를 위한 펠렛 제조의 최적조건 도출 및 SRF의 발열량 분석을 통한 고형연료로서의 가치를 평가하였다. 그 결과, 1일 투입량에 따른 온도, $CO_2$ 농도, 유기물 제거율과 무게 감소율 값을 분석하였다. 유기물 제거율과 무게 감소율은 투입량 2.4 kg/day에서 각각 86%, 68%로 최대값을 나타내었다. 이를 통해 최적 음식물류 폐기물 투입량은 2.4 kg/day라 판단되었다. 펠렛 성형 결과, 원료 함수율이 10~25% 이내에서 펠렛 제조가 가능하고, 외형유지와 강도면에서 가장 좋은 품질결과를 보여준 함수율 25%가 가장 적합하다고 판단되었다. Bio-drying 후 분해산물의 SRF 고위발열량은 3,500 kcal/kg 이상의 값을 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, water and organic treatment efficiency and operating characteristics (temperature, salinity effect) were evaluated when food waste with high water content was treated by Bio-dying method. In addition, the optimum conditions for producing pellets for evaluating the decomposition produc...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는, 높은 함수의 음식물류 폐기물을 Bio-dying 공법을 이용하여 처리하였을 때 수분, 유기물 처리효율 및 운전특성(온도, 염도 영향)을 평가하고 Bio-drying 후 분해산물의 SRF로서의 가치평가연구를 수행하고자 하였다. 이에 대한 결과는 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Bio-drying 공법은 어떤 기술인가? Bio-drying 공법은 최근 발전하고 있는 생물학적 공법의 일종으로 음식물류 폐기물에 대한 호기성 미생물의 분해열을 이용하여 음식물류 폐기물을 건조하는 기술로서 Bio-drying 분해산물을 고형연료인 SRF(Solid Refuse Fuel)의 제조에 사용할 수 있는 장점이 있다8). 또한, 음식물류 폐기물 내 수분을 80% 이상 제거하여 음식물류 폐기물의 점착성을 줄이고 후단공정의 선별효율을 높여 음식물류 폐기물의 Bio-dying 후 SRF 품질 및 생산수율의 증대가 가능하며, 발열량이 보존될 수 있는 장점이 있다9-10).
국내 음식물류 폐기물 처리기술은 무엇이 있는가? 0%까지 감소하였지만, 음식물류 폐기물과 같은 유기성 폐자원은 잠재적 에너지가 크기 때문에 안정적인 친환경 처리와 동시에 에너지로 활용하기 위한 기술개발이 필요하다1,4-5). 국내 음식물류 폐기물 처리기술은 발효, 소멸, 건조, 탈수, 바이오가스, 고형연료화 등이 있으나, 단편적인 현장적용에 그쳐 실용화가 저조한 실정이다6). 특히, 음식물류폐기물의 처리를 통한 에너지 생산방법으로 바이오 가스화 기술이 각광받고 있으나, 국내의 경우 신⋅재생에너지에 대한 관심 미흡, 정책적 지원 및 인센티브의 부재, 기술적인 운전 및 운영문제 등으로 국내 정착에는 미흡하다는 평가를 받고 있다7,22).
국내 음식물류 폐기물의 적정처리 기술개발이 필요한 이유는 무엇인가? 국내 유기성 폐기물의 해양배출 금지에 따라 음식물류 폐기물의 처리 및 자원화 이슈는 2014년도 사회 현안문제 해결을 위한 10대 다부처 과제로 선정될 정도로 중요한 국가적 현안문제로 대두되고 있다1). 국내 음식물류 폐기물은 수분함량과 유기물함량이 80% 이상으로 매우 높고, 염도가 높아서 수거 및 운송과정에서 쉽게 부패하여 악취 및 침출수 발생 등의 심미적 악영향으로 주거단지 내의 쾌적성 저해요인으로 작용하고 있다2). 그러므로 발생원에서부터 원천적으로 음식물류 폐기물의 적정처리에 대한 효과적 기술개발의 필요성이 증대되고 있으며, 공동주택에서 발생하는 음식물류 폐기물은 발생량과 성상이 거의 일정하여 생물학적 처리 후 활용이 용이하여 유용한 에너지 자원으로 기대되고 있다.
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참고문헌 (22)

  1. Ministry of Environment, Environmental Statistics Yearbook 2014 (2015).http://library.me.go.kr/search/DetailView.ax?sid1&cid155027 

  2. Kim, K. J., Kong, S. H. and Kang, H. R., "A Propriety Study of Food Waste Compost in an Aerobic Compsting Process", Bulletin Environmental Sciences, 23, pp. 39-46. (2002). 

  3. Park, S., Jung, D. H., Yoo, E. S. and Kim. M., "Evaluation of Complex Odor and Odorous Compounds in a Pilot-Scale Ultra Thermophilic Aerobic Composting Process", Korean geo-environmental society, 10(5), pp. 33-39. (2009). 

  4. Ahn, S., "Study on the Support Policy for Recycling Food Wastes into Feed & Compost", Korean society of soil and groundwater envronment, 10(3), pp. 52-63.(2005). 

  5. Lee, H. and Bae, J., "A study on degaradation stabilization of organic material through aerobic treatment before landfill of domestic waste", Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, 11(4), pp. 79-89. (2003). 

  6. Shin, H. S. and Hwang, E. J., "Performance estimation of the on-site garbage composting units", J. Korea Solid Wastes Engineering Society, 16(1), pp. 29-35. (1998). 

  7. Park, S., Yoo, E. S., Jung, D. H., Lee, J. and Kim. M., "Physicochemical Effect on Ultra Thermophilic Aerobic Composting Process", Korean geo-environmental society, 11(11), pp. 27-36. (2010). 

  8. Velis, C. A., Longhurst, P. J., Drew, G. H., Smith, R. and Pollard, S. J. T., "Biodrying for mechnical-Biological treatment of wastes: A review of process science and engineering", Bioresource Technology, 100, pp. 2747-2761. (2009). 

  9. Park, J. R., Bae, S. J., Lee, H. H., Hong, S. C., Jang, S. H. and Lee, D. H. "Recent trends in bio-drying technology and physico-chemical characteristics of residue from SRF production facilities", J. of Korea Society of Waste Management, 32(5), pp. 415-428. (2015). 

  10. Tom, A. P., Haridas, A., and Pawels, R., "Biodrying process efficiency: -Significance of reactor matrix height", Procedia Technology, 25, pp. 130-137. (2016). 

  11. Kanning, K. and Ketesen, K., "MBT: best technology for treatment of moist MSW AD and/of biodrying prior to energy recovery", Proceedings of Waste to Resource 2013, V international Symposium MBT and MRF (2013). 

  12. Son, H., Park, Y., Yun, J., Lee, H., Lee, S. and Kim, S., "A study on combustion characteristics of pulverized fuel made from food waste", The korean society for new and renewable energy 4(4), pp. 37-43. (2008). 

  13. Ministry of Environment, official testing method with respect to water pollution process (2015). 

  14. Koh, R. H., Lee, K. H., Yoo, J. S. and Song, H. G., "Treatmentof Food Garbage Using a Treatment Rreactor and Microbial Consortium", The Korean Journal of Micro biology, 42(4), pp. 306-312. (2006). 

  15. Oh, J. I. and Lee, H. J.,"Experimental Evaluation and Resident's Assessment of Zero Food Waste System in Multi-family Housing Estates", J. Korean Soc. Environ. Eng., 37(12), pp. 674-681. (2015). 

  16. Kim, N. C., "A Study on Rrecycling of Food Garbage for compost", Journal of KOWREC, 2(1), pp. 51-64. (1994). 

  17. Han, D., H., "A Study on Compost of Food Waste by minimization", Journal of academia-industrial technology, 5(2), pp. 118-122. (2004). 

  18. Kim, N. C. and Kim, D. H., "Effect of Salinity Concentration on Aerobic Composting of Food Waste", Journal of KOWREC, 8(2), pp. 124-129. (2000). 

  19. Oh, J. I., "Variation of Adenosine tri-Phosphate(ATP) in Fermentation-Extinction of Food Wastes with Wood Bio-Chip", Journal of KSEE, 32(4), pp. 363-368. (2010). 

  20. Kwak, W. S., "Evaluation On Effects Of Compostin And Pelleting On Nutritional Composition Of Broiler Litter And Feasibility Of Use Of A Small-Scale Pelltizer", Animal Science, School Of Life Resource And Environmental Science, Konkuk University Chung-Ju, Korea. (2002) 

  21. Yoo, J. S., "A Study on Pelleter using TMR fermented for Pig", Department of Agricultural Machinery Engineering Graduate School, Chungnam National University Daejeon, Korea. (2015) 

  22. Hong, Y. P., Kim, H. S., Kim, U. Y. and Shin, H. G., "Study on the Public Food Waste Recycling Facility Operation (I)", Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, 24(1), pp. 41-49. (2016). 

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