혐기성 공동 소화를 위한 지방 유량 측정 기술

독일 작센안할트(Saxony-Anhalt) 주의 한 지방 수도 관리 회사는 약 9만명의 주민으로부터 발생하는 폐수를 처리하는 하수처리장을 운영하고 있습니다. 이 유틸리티 회사는 자체 에너지 및 열 공급을 위해 바이오가스를 연료로 사용하는　열병합 발전(CHP)설비도 함께 운영하고 있습니다.

하수처리장에서 발생한　하수 슬러지는 바이오가스 생산에 활용되며, 슬러지로부터의 바이오가스 수율을 최적화하기 위해 소화조(digestion tower)에는 외부 탄소원을 추가하여　혐기성 공동 소화(co-fermentation)　공정을 진행합니다.　이 외부 탄소원에는　지방 분리조(grease separators),　상업용 주방,　어육 가공 공장,　유지류 공장,　초콜릿 제조 공장　등에서 발생한　지방/물 혼합물이 포함되며, 이들은　12m³ 용량의 진공 탱크로 운송되어 공급됩니다.

해당 고객은 지금까지　지방 유입량의 정산 및 소화조 투입량 측정을 위해 기존의 전자 유량계(EMF)를 사용해 왔습니다. 그러나 이　지방/물 혼합물은 전도도가 매우 낮고, 특히　배관 내부 벽면에 지방이 많이 부착되는 특성이 있어, 측정 장치의 전극이 쉽게 막히는 문제가 발생했습니다.　그 결과, 장비가　실제 유량이 없을 때에도 유량이 있는 것처럼 잘못 표시되는 경우가 있었으며, 이는 슬러지 수용 공정에서의 폐수 측정과는 달리 공동 소화(co-fermentation)에는 적합하지 않았습니다. 이러한 장비로는　투명한 정산 및 공동 소화 공정의 최적화가 불가능했습니다. 이에 따라 하수처리장 운영자는　기존 EMF와 유사한 가격대이면서도,　점성이 높고 지방 성분이 많은 물질을 정확하게 측정할 수 있는 계측기를 찾고 있었습니다.

하수 처리장 운영자는 기존 EMF를 두 대의 OPTIFLUX 7300 (DN 80) 유량계 로 교체했습니다. 이 전자 유량계는 라이너 뒤쪽에 설치된 넓은 면적의 비접촉식 전극을 특징으로 하며, 정전용량 방식의 신호 수집이 가능합니다. 이 방식은 제품과 전극 사이의 신호 수집이 지방 침전물의 영향을 받지 않도록 해줍니다. 정산 목적을 위해 OPTIFLUX 7300이 지방 수거 지점과 지방을 균일한 현탁액으로 혼합하는 저장 탱크 앞에 설치되었습니다. 그리고 두 번째 OPTIFLUX 7300은 저장 탱크 뒤쪽, 즉 소화조로 지방이 투입되는 지점에 설치되어 유량을 측정합니다. 이 측정값에 따라 PLC(프로그램 제어 장치)가 펌프를 제어하여 지방이 소화조에 균일하게 투입되도록 조절합니다.

기존의 EMF와 달리 OPTIFLUX 7300는 지방 혼합물에 대해 장기적으로 안정적인 측정을 제공합니다. 크로네 장비의 설계는 이전 장비에서 발생했던　측정 오류를 제거하여, 고객이　지방 투입량을 투명하게 정산하고, 도징 공정을 효율적으로 운영하며　최적의 바이오가스 수율을 달성할 수 있도록 지원합니다.

또한, 공동 소화(co-fermentation) 공정의　추가적인 최적화도 가능해졌습니다. 앞으로는　유지류 공장 및 초콜릿 공장 등에서 발생하는 고품질 지방을 전략적으로　탱크에 저장하고, 필요 시　정밀하게 투입할 수 있습니다. 이를 통해, 장기간 공급된 지방의　에너지 값이 낮더라도 일정한 품질을 유지할 수 있게 됩니다. OPTIFLUX 7300의 도입으로 하수처리장 운영자는　에너지 자급자족 목표에 한 걸음 더 가까이 다가가게 되었습니다.