축산폐수처리 및 신재생에너지사업

2008. 5. 15

AT&CNK KOREA

차 례

1.배경2.국내외현황3.처리기술4.기대효과

발생량 총 8 천만톤 현재 처리현황

제도 변경사항 에너지 전환시대 안 ?

• 하수슬러지 : 2,400 만톤 /년

• 축 산 분 뇨 : 5,100 만톤 /년

• 음식폐기물 : 430 만톤 /년

• 고농도 유기성 바이오매스의

에너지 전환시 : 50 만 TOE/년

• 기후변화협약관련

탄소배출권 획득

• 현재까지 대부분

해양투기 , 소각 , 매립 , 토지살포

• 런던협약 및 96 개정 의정서

→ 해양투기 금지 (~2011 년 2 월 )• 환경부 : 2005.1.1 부터 직매립금지

1. 배경

일본 (2003)

재활용 ( 퇴비화 ) 94%

기타 5%

소각 1%

국내 (2003): 축산분뇨슬러지

퇴비 + 재활용 65%해양투기 27%

기타 5%매립 1%소각 1%

EU15 (~2002)

혐기성소화 + 퇴비화 95%

기타 5%

미국 (2004)

농지살포 95%

기타 5%

2. 국내외 현황 - 국내외현황

국내현황 국내현황

국외현황국외현황

■ 국내의 바이오매스 에너지로 전환율 : 3.7% (2000 기준 )■ 기술개발을 활발히 하였으나 효율적인 유기성 바이오 에너지 보급 플랜트 전무 ■ 국내 바이오 에너지기술 지도 작성 (2002. 12)

■ 미국 , 캐나다 , 유럽 ( 북구 ) 를 중심으로 바이오 에너지의 전체에너지 비중 (3~15%) ■ 플랜트원료 : 가축분뇨 , 도축 , 식품가공 및 음식물쓰레기 ■ 공동 및 개별 지역발전시설 : 독일 ;1,000 여기 , 덴마크 ;45 기 , 이탈리아 ;50 여기 , 스웨덴 ;26 기 등■ 재래식 메탄발효시설 : 중국 ; 약 500 만기 , 인도 ;126 만기 , 네팔 ;6,000 여기 등

2. 국내외 현황 - 당해기술관련

유럽 주요국의 바이오가스 플랜트 설치 상황유럽 주요국의 바이오가스 플랜트 설치 상황

국 명 시 설 수

독일 집중형 11 개 , 개별농가형 1000 개 이상 ( 소규모포함 :1900 여기 )

덴마크 집중형 20 개 , 개별농가형 25 개 이상

스웨덴 집중형 10 개 , 개별농가형 6 개 , 그 외 ( 하수슬러지 등 ) 220개

노르웨이 농업폐기물 플랜트 2 개 , 식품산업폐기물 2 개 , 그 외 60 개

네덜란드 생활쓰레기 플랜트 3 개 , 그 외 120 개 이상

오스트리아 개별농가형 100 개 이상 , 그 외 138 개

스위스 집중형 2 개 , 개별농가형 약 100 개

영국 집중형 7 개 ( 건설중 ), 개별농가형 약 25 개

아일랜드 집중형 1 개 , 개별농가형 1 개

프랑스 생활쓰레기 플랜트 20 개 , 식품산업폐기물 플랜트 20 개

이탈리아 식품산업폐기물 플랜트 약 20 개 , 개별농가형 약 50 개

포르투갈 집중형 4 개 , 개별농가형 약 20 개

그리스 개별농가형 1 개 , 그 외 ( 하수오니 등 ) 220 개주 : 집중형 – 5~60 호의 축산농가가 축산분뇨 등을 제공하는 플랜트 , 개별농가형 – 개별농가가 독자적으로 운영하는 플랜트

자료출처 : ( 재 ) 축산환경정비기구 ‘가축배설물을 중심으로 한 메탄발효처리시설에 관한 연구’ , 2001 년 8 월

2. 국내외 현황 - 당해기술관련

2. 국내외 현황 - 기후변화협약관련

CDM CDM 사업 사업 ■ 국제적으로 JI, CDM 사업 활발히 추진중 . ■ CDM 사업분야 다양하나 , 본 기술은 바이오매스 관련 신재 생에너지 분야에 해당됨 .

CDM CDM 등록 등록 ■ 바이오매스나 , 신재생에너지분야는 UNFCCC 에상당히 많이 등록되어 있음 .■ 본 사업과 가장 유사한 Project 1 건 등록

■ Project : The anaerobic digestion swine wastewater treatment with on-site power bundled project■ Host : Philippines ■ Other Party : United Kingdom ■ Methodolgy : AMS-I, AMS-III ■ Registration Date : 2007.12.17

덴마크 덴마크 Blaabjerg Blaabjerg 바이오가스플랜트바이오가스플랜트

대상유기물대상유기물 축분 222t/d, 기타 87t/d

발전량발전량 310 만 N ㎥ /yr, 3.7 MW CHP

2. 국내외 현황 - 당해기술관련

사업 범위사업 범위

축산분뇨축산분뇨 저장탱크저장탱크

사업 목적사업 목적

혐기소화공정혐기소화공정 후처리연계후처리연계

고농도 축산분뇨를 이용한 에너지 생산

혐기소화공정을 통한 축산폐수의 처리

가스발전시 발생되는 폐열 회수로 온수 공급

발생전력의 단지내 사용으로 운영비용 절감

축산분뇨를 이용한 신재생에너지 견학시설 활용

사업범위

가스발전가스발전가스저장가스저장

3. 처리기술

산발효조와 메탄발효조를 위 그림처럼 구분할 수도 있으나 하나의 조로 운전을 할 수도 있음 .

대개 유럽에서는 단상 ( 산발효조 + 메탄발효조 ) 으로 많이 시설은 운영하고 있음 .

체류시간 ( 처리시간 ) 을 많이 가져갈 수록 메탄발생량이 많으며 , 대개 25-35 일정도로 운전

유기물액비생산

후처리방류

하수연계처리

질소제거 C-Source

산발효조 메탄발효조

H2, H2SCH4, CO2

고농도유기폐액 유기산

3. 처리기술

혐기소화공정혐기소화공정

저장조 탈황시설 가스저장조 가스발전시설

가스저장 및 에너지회수시설

전력 및 온수공급

협잡물제거

가 열 조 산발효조 메탄발효조 후처리 연계

폐수저장 및 전처리

탈 수

3. 처리기술

전처리 단계전처리 단계

▶ 기 능 : 축산분뇨의 고형물과 조대협잡물을 제거 및 고액분리

▶ 목 적 : 후속 공정의 부하감소 및 기계적 고장 최소화

▶ 공 정 : 제거되어진 고형물은 퇴비화공정 혹은 별도의 혐기소화조로 이송처리

▶ 특 징 : 가축털의 다량유입 , 성장촉진제 및 사료내 구리성분의 유입 가능성

고액분리시설

개 요 : 축산분뇨의 협잡물 및 부유물질을 제거

목 적 : 기계장치의 보호 , 혐기소화시설의 성능보장

가압부상조 ( D.A.F)

▶ 기 능 : 축산분뇨의 SS( 부유물질 ) 제거

▶ 목 적 : 소화조내 부유물질의 적재방지 및 메탄발효조 효율안정화

▶ 공 정 : 고액분리된 스컴은 퇴비화공정 혹은 별도의 혐기소화조로 이송처리

▶ 특 징 : 축산분뇨의 부유물질만을 선택적 제거 , 유기물제거 최소화

3. 처리기술 – 단계별 설명

혐기성소화공정혐기성소화공정

▶ 기 능 : 고농도 유기물의 가수분해 , 산발효 및 메탄발효

▶ 온 도 : 중온 (35-37C) 고온 ( 약 55C) 로 구분할 수 있으나 대개 중온을 많이 선택

▶ 사 양 : 체류시간 (HRT) 25-35 일 , 혼합설비 , 가온설비 , 가스포집설비

▶ 공 정 : 처리된 폐수는 탈수시설로 , 메탄가스는 가스이용시설로 연계

▶ 주의사항 : 수온 , 부하 , 독성물질등 에 주의 필요

혐기성 소화조

3. 처리기술 – 단계별 설명

개 요 : 본 전체 공정에서 가장 중요한 공정

목 적 : 축산분뇨의 혐기성처리 , 고순도 메탄가스생산

해외기술선 : 오스트리아 Gerhard Agrintz, 독일 Envitech 기술 확보

가스이용설비가스이용설비

▶ 기 능 : 바이오가스에 포함된 수분 및 유화가스 (H2S) 가스제거

▶ 목 적 : 가스이용설비의 부식 ,악취방지 및 보호

▶ 공 정 : 소화조에서 발생하는 바이오가스를 정제하여 가스저장조에 보관

▶ 특 징 : 바이오가스 성상 중 실록산의 여부 및 정도 확인요함

가스정제시설

3. 처리기술 – 단계별 설명

개 요 : 소화조에서 발생한 바이오가스를 정제 및 발전

목 적 : 가스이용시설보호 및 에너지회수

가스저장조

▶ 기 능 : 정제되어진 바이오가스를 저장

▶ 목 적 : 가스발전기의 연료인 바이오가스를 이용가능하도록 저류

▶ 사 양 : 건식타입 혹은 이중밀폐형 , Protection System, ▶ 공 정 : 저장되어진 바이오가스는 가스발전기의 원료로 사용

▶ 특 징 : 자연압을 이용한 설비로 가연성가스의 이용시 안정성확보 및 취급용이

3. 처리기술 – 단계별 설명

가스 발전기

▶ 기 능 : 발생된 바이오가스의 발전을 통해 전력생산 및 열에너지회수

▶ 목 적 : 고농도 유기물이 가진 에너지를 회수

▶ 사 양 : 열병합발전기 (CHP) , ATS(Auto Transfer Switch): 한전병행 , 열교환설비

▶ 공 정 : 발생전력 - 시설내 재사용 , 한전판매

열에너지 - 소화조 가온에너지 및 냉난방설비

▶ 특 징 : 에너지이용 효율극대화

부대 설비부대 설비

▶ 기 능 : 처리공정중 발생한 고형물 및 슬러지를 발효처리

▶ 공 정 : 고액분리시설에서 분리된 고형물을 이용 퇴비생산

▶ 특 징 : 발효진행과정이 빠르고 , 수분조절재의 사용량이 적음

고속 발효시설

3. 처리기술 – 단계별 설명

악취 제거시설

▶ 기 능 : 처리공정내 발생하는 악취제거

▶ 사 양 : 고농도시 - 열산화촉매 , 이온흡착방법

저농도시 - 충분한 건물환기 , 전해수 소취결합 , 바이오필터

자동화 시설 (M. M. I)

3. 처리기술 – 단계별 설명

▶ 기 능 : 처리공정시설의 자동화운전 및 원격제어

▶ 목 적 : 안정적 공정운전 및 유지관리의 용이

▶ 사 양 : M.M.I, INTERNET, 레벨센서 및 계측기등의 신호로 프로그램구성

▶ 특 징 : 자동운전 , 인터넷을 이용한 실시간원격제어 및 원격제어

한국전력공사 열 · 병합발전시설

축 산 농가 폐수처리시설 신 ·재생에너지사업

A.T.S.

발전전력량

3. 처리기술 – 단계별 설명

전력공급시스템전력공급시스템

▶ 혐기소화공정을 통한 오염원의 저감

▶ 고농도 축산분뇨를 이용한 유효에너지

▶ 발전폐열을 이용한 온수공급

▶ 전력생산

▶ 신재생에너지생산으로 CDM 효과 기대

▶ 이산화탄소배출권 획득

▶ 외자유치 및 지역경제 활성화

4. 기 대 효 과