맥주 제조 폐수처리

목차

1. 맥주 제조업의 개요

2. 맥주 제조공정
2-1. 맥주 제조공정
2-2. 공정설명

3. 맥주 제조 폐수의 특성
3-1. 폐수의 특성
3-2. 폐수의 오염물질 농도

4. 폐수처리공정 (현재 운영되고 있는 실제 플랜트 : UASB)
4-1. UASB 공법의 개요
4-2. UASB 공법의 특징
4-3. 처리 공정도
4-4. 운전비 비교
4-5. 일반적인 혐기성 & 호기성처리의 장단점 비교
4-6. UASB 공법과 일반적인 호기성 공법의 비교
4-7. UASB 공법과 타 혐기성 공법의 비교
4-8. 적용 가능 분야
4-9. UASB 공사실적
4-10. 적용사례
5. 국내사례
6. 국외사례
7. 재이용 방안

본문내용

내 용
교토의정서에 비준함으로써 2013년부터 온실가스감축 의무가 가시화될 전망으로 가연성 폐기물의 고형연료화(RDF), 유기성 폐기물의 감축기술(MBT), 바이오가스화 등 폐기물 에너지화가 온실가스 감축의 유력한 수단으로 등장하고 있다. 이와 더불어 런던협약, 96의정서가 2006년 3월에 발효되었고 우리나라는 2009년 1월 가입을 하였다.(중국은 2006년 6월, 일본은 2007년 10월에 각각 가입) 이에 따라 하수슬러지 및 가축분뇨는 2012년 1월부터, 음식물폐수는 2013년 1월부터 해양배출금지 예정으로 늦어도 2011년까지는 모든 유기성 폐기물의 육상처리 전환이 불가피하다.
현재 기업에서도 고농도 유기성 폐기물 처리의 최선의 방안으로 혐기성 소화를 통한 바이오가스 활용방안에 대해 기술검증 및 실증플랜트가 급속도로 확대되고 있다. 따라서 혐기성 소화공정도 기존의 재래식 혐기성 소화에서 향상된 이상 소화, 고속고온 발효 등 각종 변형 혐기성 소화 기술들이 설치되고 있고 더 업그레이드된 방법으로는 국내에서도 바이오가스를 이용하여 열병합발전 시설들이 설치되어지고 있다.

국내 유기성 폐기물의 발생량 및 예상 대체에너지 효과는 Table 3에서와 같이 가축분뇨, 하수슬러지, 음식물류 폐기물 등으로부터 메탄 113만 toe/년이 발생되지만 현재 에너지로의 전환하여 이용되는 비율은 단지 3.7%에 불과하다.
*바이오가스를 이용한 국내 열병합발전 시설의 설치현황
시설위치
시설
구분
운전
용량
(㎥/d)
성상
발전기용량
(kW)
시공업체
설치연도
소화
공정
충남천안
축산기술연구소
pilot
일시
중단
10
가축
37
(주)코오롱
건설
1999
단상,
CSTR
경기수원
축산기술연구소
pilot
가동중
10
가축
5
(주)대우건설
2000
이상,
UASB
경기파주
공공처리시설
집중형
가동중
80
가축
음식
200
(주)한라산업
개발
2004
이상,
CSTR
부산생곡
음식물자원화시설

가동중
200
음식
2,000
서희건설
2004
건식,
CSTR
충남청양
여양농장
pilot
가동중
20
가축
60
(주)유니슨
2006
단상,
CSTR
경기이천
양돈단지
농가형
가동중
20
가축
30
(주)대우건설
2007
이상,
UASB
충남홍성
은영농장
농가형
가동중
10
가축
30
(주)DHM
2007
고온발효
경남창녕
농가형
가동중
10
가축
12
(주)유니슨
2007
이상,
UASB
경기안성
축산영농조합
pilot
시운전
5
가축
20
(주)금호건설
2007
이상,
CSTR
충남홍성
농가형
시운전
20
가축
60
(주)유니슨
2008
단상,
CSTR
충남아산
pilot
시운전
100
가축,
음식,
슬러지
150
(주)대우건설
2008
이상,
UASB
경남창녕
양돈단지
농가형
시운전
100
가축,
음식
400
이지바이오
2009
이상,
고온발효

국내동향 :
혐기성 소화가스를 이용한 바이오가스 이용방안은 3세대로 구분할 수 있다. 제 1세대는 메탄가스를 소화조 가온 및 난방에만 제한적으로 사용하는 것으로 우리나라 대부분의 하수처리장이 이에 해당한다. 제 2세대에서는 발전과 열회수가 동시에 가능한 열병합발전으로, 발전된 전기는 펌프 및 기계용 동력 등의 소내전력으로 사용되고, 폐열은 소화조 가온 및 난방에 사용된다. 최근 적용되고 있는 제 3세대 시스템은 연료전지를 이용한 발전으로 메탄으로부터 수소를 추출하여 전기를 생산하고 폐열을 난방으로 이용하는 방법이다.
현재 우리나라 쓰레기 매립지의 LFG(Landfill Gas)가스를 이용한 열병합발전은 상용화 단계에 있으나 가축분뇨, 하수처리장 슬러지, 음식물류 폐기물 등의 유기성 폐기물로부터의 바이오가스화에 따른 열병합발전은 아직 연구실증화 단계에 있다.
국내 하수슬러지의 혐기성소화에 의해 발생되는 바이오가스의 자원화 현황은 Fig. 4와 같다.
소화가스 중 대부분인 약 80%가 소화조 가온에 사용하고 있다. 그리고 나머지 20%는 슬러지 건조 및 판매에 4.9%, 발전에 7.3%, 처리장 냉난방 등에 0.5%가 이용되고, 7.3%는 소각 등으로 폐기되고 있다.

국외동향 :
외국의 바이오가스의 자원화 활용 실태를 분류하면 Fig. 5와 같으며, 바이오가스 에너지원은 주로 매립지 및 하수처리장 등으로부터 제공되고 있다. 국외 바이오가스는 절반 수준인 49%가 연소의 연료로 활용하고 열원 및 전기가스 주입이 각각 28%, 19%로 뒤를 잇고 있다. 국외 혐기성 소화를 이용한 바이오가스 시설은 오스트리아, 네델란드, 독일, 프랑스 등의 유럽과 미국 등의 선진국 중심으로 실규모 운영결과가 발표되고 있다. Table 12와 같이, 대부분 자국이나 자국 내의 설치 지역에서의 유기성 폐기물의 발생상황, 수거방법상의 특징들을 반영하여 설치되고 있다. 프랑스의 경우 분리수거 관행이 정착되지 않아 도시쓰레기 전체를 건식으로 소화하는 공정을 적용하였으며, 덴마크는 가축분뇨와 음식물류 폐기물을 통합 소화하는 공정을 적용하였고, 스위스는 음식물류 폐기물과 정원쓰레기를 통합 소화하여 메탄가스와 양질의 퇴비를 얻는 공정을 개발하여 사용하고 있다. 이처럼 국내에서 발생하는 유기성 폐기물의 지역적 특성을 설계 시 고려하여 특성에 적합한 소화시설을 설치함으로써, 시설 운영을 최대화 할 필요가 있다.

*연구시설과 재래식 소화조의 효율 및 특징 비교
공 정
연구시설
재래식 소화조
비 고
형 식
이상
단상

소화조 유기물 부하
5.5kgCOD/톤.일
1kgCOD/톤.일
평균
소화조 용적(비율)
0.1
1

유기물 제거 효율
70~80%
55~65%

소화조 HRT
8~11일
20~30일

메탄 발생율(CH4/kg.cod)
0.33
0.28~0.35
평균
CH4 함유율
70~78%
55~70%

CO2 함유율
20~30%
35~45%

고액분리
유
무

바이오가스 활용
전력발전
(최대 100kW)
소화조 가온


연구시설의 유기물부하는 재래식 소화조에 비해 5.5배 더 많은 유기물을 처리하며 소화조 용적은 재래식 소화조에 비해 10%로 부지면적 감소와 설치비용이 절감된다. 연구시설의 제거효율은 약 20%, 바이오가스 중 CH4함유율은 약 15%가 뛰어났다.

키워드

맥주,   제조,   폐수,   처리