KR100399158B1 - Ｕ트랩형 소화액 유출 장치 및 이를 포함하는 혐기성 소화조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혐기성 소화조, 보다 구체적으로 소화액 간헐 주입 라인 및 침전물 유출 밸브 등을 포함하는 U트랩형 소화액 유출 장치가 구비된 혐기성 소화조에 관한 것이다. 여기서 U트랩형 소화액 유출 장치는 U형 파이프로 이루어지며,상부의 일단은 소화조의 집수통에 부착되고 타단은 소화액 유출구가 구비되며, 하부에는 간헐적으로 소화액을 공급하기 위한 소화액 간헐 주입 라인이 구비된다. 또한, 소화액 간헐 주입 라인은 소정의 위치에 소화액을 순환시키기 위한 순환 펌프를, 하부에 침전된 침전물을 유출하기 위한 침전물 유출 밸브를, 순환 펌프와 침전물 유출 밸브의 사이에 순환 펌프와 함께 타임 스케줄에 의해 연동하는 체크/전동 밸브를, 그리고 순환 펌프 및 체크/전동 밸브와 전기적으로 연결되고 타임 스케줄을 설정하기 위한 타이머를 포함한다. 이로 인해, 본 발명의 U트랩형 소화액 유출 장치를 포함하는 혐기성 소화조가 소형화되고 경제적이며, 소화액 유출구의 막힘을 방지할 수 있으며, 막힘이 발생하더라도 침전물 유출 밸브의 간단한 조작으로 용이하게 해결할 수 있다.

Description

Ｕ트랩형 소화액 유출 장치 및 이를 포함하는 혐기성 소화조{U trap typed discharge device and an anaerobic digester comprising the same}

본 발명은 혐기성 소화조에 관한 것으로, 구체적으로는 U트랩형 소화액 유출 장치를 사용하여 소화조 운전의 안전을 도모하고 소화조 구조물의 크기를 줄여 경제성있고 유지관리가 용이한 혐기성 소화조에 관한 것이다.

종래 일반적인 혐기성 소화조(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 덮개(2)에 의해 소화조(1)의 상부와 측면 일부 전체가 덮히며, 원통형 덮개(2)의 외부 일측에는 소화액을 방출하기 위한 소화액 유출구(4)가, 상부에는 소화조(1)에서 발생되는 바이오 가스를 방출하기 위한 바이오 가스 유출구(6)가, 그리고 상부 내부에는 소화액의 배출을 안내하는 원통형 내부 배플(7)이 구비되었으며, 원통형 내부 배플(7)과 소화액 유출구(4) 사이는 방해 배플(5)에 의해 분리되었고, 방해 배플(5)의 하부에는 고형물 침전부(3)가 형성되었다.

상술한 종래 혐기성 소화조(1)의 구조에 따르면, 외부에서 유입되어 소화조(1)에 저장된 후 소화된 소화액은 소화조(1) 수위가 설계값 이상을 상승했을 때 내부 배플(7)을 통해 소화조(1) 외부로 배출된 후, 고형물 침전부(3)를 거쳐 최종적으로 외부 공기의 유입을 막기 위하여 소화조(1) 외벽의 외부에 설치된 소화액 유출구(4)를 통해 외부로 방출되게 된다.

그러나, 상술한 소화액 유출구(4)에 의해 이루어지는 상술한 시스템은 소화조(1)로 유입되는 유입수의 연속 주입이 가능한 혐기성 소화조에는 이용 가능하지만 축산폐수와 같이 간헐적으로 유입되는 소화조에서는 고형물 침전부(3)에서 슬러지와 사료 찌꺼기 등 고형물의 침전과 가축털 등의 엉킴현상 또는 배출관 등에 걸림현상이 쉽게 발생하여 막힘 문제가 빈번히 발생하기 때문에 적용이 곤란하다. 뿐만 아니라, 유출장치로서 종래 혐기성 소화조(1)의 외부에 장착됐던 원통형 덮개(2)는 소화조(1)의 외벽 일부 전체를 통해 설치되기 때문에 전체적인 구조물이 커져서 비경제적이고 고장시 소화조(1) 전체에 대해 점검이 필요하기 때문에 유지관리가 까다로우며 많은 노동력이 필요하다. 또한 소화조 유출구(4)가 막힘에도 불구하고 소화조(1) 내부로 계속 폐수가 유입되어 소화조 수위가 설계값 이상으로 상승하여 소화액 유출구(4)가 갑작스럽게 뚫릴 경우에 소화액의 급속한 배출이 일어나게 되어 소화조(1)가 파손될 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래 혐기성 소화조의 상술한 문제점들을 극복하기 위해 U트랩형 유출 장치가 구비된 혐기성 소화조를 제공는 것이다.

도 1은 종래 혐기성 소화조의 개략도; 및

도 2은 본 발명의 U트랩형 소화액 유출 장치가 구비된 혐기성 소화조의 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

1,11; 혐기성 소화조 2; 원통형 덮개

3; 고형물 침전부 4, 14; 소화액 유출구

5; 방해 배플 6, 16; 바이오 가스 유출구

7; 내부 배플 12; U트랩형 유출 장치

13; 유출부 집수통 15; 공기 유입구

17; 소화액 간헐 주입 라인 18; 순환 펌프

19; 체크/전동 밸브 20; 침전물 유출 밸브

21; 타이머 22; 분지라인

23; 덮개

상술한 목적을 이루기 위해 본 발명은 U형 파이프로 이루어지며, 상부양말단 중 일단은 소화조의 집수통에 부착되고 타단은 소화액을 배출하기 위한 소화액 유출구가 구비되며, 하부에는 간헐적으로 소화액을 공급하기 위한 소화액 간헐 주입 라인이 구비되며, 소화액 간헐 주입 라인은 소정의 위치에 소화액을 순환시키기 위한 순환 펌프를, U형 파이프의 하부 근방에는 파이프의 하부에 침전된 침전물을 유출하기 위한 침전물 유출 밸브를, 순환 펌프와 침전물 유출 밸브의 사이에 순환 펌프와 함께 타임 스케줄에 의해 연동하는 체크/전동 밸브를, 그리고 순환 펌프 및 체크/전동 밸브와 전기적으로 연결되고 타임 스케줄을 설정하기 위한 타이머를 포함하고 있음을 특징으로 하는 U트랩형 소화액 유출 장치 및 이 U트랩형 소화액 유출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 U트랩형 소화액 유출장치(12) 및 이를 포함한 혐기성 소화조(11)에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 U트랩형 소화액 유출장치가 구비된 혐기성 소화조의 개략도이다.

본 발명의 U트랩형 소화액 유출장치(12)는 기본적으로 원통형 파이프를 U자형으로 구부리고 각각의 일단을 소정의 각도로 바깥쪽 아래방향으로 다시 구부리거나, L자형 파이프를 결합하여 형성된다. 이렇게 형성된 U자형 파이프의 양말단 중 일단은 소화조(11)의 내부 상부에 구비된 소화조(11) 내의 소화액을 외부로 배출하기 전에 모아두는 유출부 집수통(13)과 결합되며, 타단은 소화액을 소화액 저장조나 후속 처리공정으로 배출하기 위한 소화액 유출구(14)가 구비된다. U자형 파이프의 하부에는 소화조 열교환을 위한 내부 열교환 순환라인에서 분지되었으며, U트랩형 소화액 유출장치(12)의 막힘을 방지하기 위하여 간헐적으로 소화액을 주입할 수 있는 소화액 간헐 주입 라인(17)이 구비된다. 또한, U자형 파이프 중 소화액 유출구(14)가 되는 타단에 가까운 산모양의 볼록부에는 공기가 소화액 대신 빨려 들어옴으로써 소화액이 소화액 유출구(14)를 통해 사이펀 현상에 의해 지속적으로 유출되는 것을 막게 하기 위하여 공기 유입구(15)가 구비되며, 이 공기 유입구(15)에 의해 소화액 유출구(14)가 막혔다가 갑자스럽게 터진 경우 소화액의 과도한 배출이 방지되기 때문에 소화액의 과동한 배출로 인해 소화조 구조물이 파괴되는 것이 방지된다.

소화액 간헐 주입 라인(17)의 일단과 U자형 파이프의 하부가 결합되는 부분의 근방에는 U형 파이프의 하부에 침전된 고형물 침전물을 외부로 배출하기 위한 침전물 유출 밸브(20)가 구비된 분지 라인이 소화액 간헐 주입 라인(17)과 연관된다. 또한, 소화액 간헐 주입 라인(17)에는 침전물 유출 밸브(20)와 소정 거리 만큼 떨어진 위치에 소화액 간헐 주입라인(17) 내에 소화액을 공급/순환 시키기 위한 순환 펌프(18)가 구비되며, 소화액 간헐 주입 라인(17)상의 침전물 유출 밸브(20)와 순환 펌프(18) 사이에는 체크/전동 밸브(19)가 구비되어 있어 순환 펌프(18)와 체크/전동 밸브(19)와 전기적으로 접속된 타이머(21)에 의해 설정된 타임 스케줄에 따라 연동하여 동작되며, 매 30~60분 마다 5분씩 운전되게 된다. 이때, 순환 펌프(18)와 체크/전동 밸브(19)는 소화조(11)로 축산폐수 등의 유입수가 유입되는 시간에는 작동하지 않는다. 체크/전동 밸브(19)는 소화액의 역류를 방지하고 타임 스케줄에 의해 순환 펌프(18)가 작동할 때 동시에 연동되도록 구성되며 타임 스케줄은 유입수의 성상(성분)과 계절에 따라 변경이 가능하도록 되어있다.

상술한 구성 요소들, 즉, 공기 유입구(15), 소화액 간헐 주입 라인(17), 순환 펌프(18), 체크/전동 밸브(19), 침전물 유출 밸브(20) 및 타이머(21)가 결합된 U자형 파이프를 이하 U트랩형 소화액 유출 장치(12)라 칭한다.

본 발명의 U트랩형 소화액 유출 장치(12)는 U트랩에 차있는 소화액이 외부 공기의 유입을 막음으로써 소화조(11) 내부의 바이오 가스가 공기와 9~15%로 섞였을 경우에 자연적으로 인화 및 폭발이 발생하거나 공기 유입으로 인해 소화조(11) 내 혐기성 미생물의 활성이 중지되는 것을 방지하도록 설계되어 있다. 또한, 종래소화액 유출장치를 구비한 소화조에서 소화조 내의 바이오 가스의 누설을 방지하기 위해 소화액 유출구에 설치했던 바이오 가스 유출 방지 장치가 상술한 바와 같이 U트랩의 내부를 소화액이 막기 때문에 필요치 않게 된다.

본 발명의 U트랩형 소화액 유출 장치(12)는 소화액 간헐 주입 라인(17), 체크/전동 밸브(19), 순환 펌프(18) 및 타이머(21)에 의한 소화액의 간헐 주입으로 인해 소정 간격마다 소정 시간 소화액을 주입시킴으로써 소규모 혐기성 소화시설에서 축산분뇨 등의 간헐 주입에 따른 U트랩 하부에 고형물이 침전되고 막히는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 소화액 간헐 주입 라인(17) 등에 의한 소화액의 자동 간헐 주입 대신 U트랩하부 부근의 소화액 간헐 주입 라인(17)과 연관된 분지라인(22)에 구비된 침전물 유출 밸브(20)의 간헐적인 개폐를 통해 고형 침전물을 외부로 배출시킴으로써 막힘 문제를 해결할 수도 있다. 이런 경우에는 소화액 간헐 주입 라인(17) 등을 구비하지 않고 단지 침전물 유출 밸브(20)만을 장착하더라도 U트랩형 소화액 유출 장치(12)의 구성이 가능하며 소화액 유출의 이상 징후 발생시나 또는 주기적으로 침전물 유출 밸브(20)를 수동으로 개폐할 수 있다.

상술한 U트랩형 소화액 유출 장치(12)는 소화액 유출구(14)가 구비되지 않은 타단이 혐기성 소화조(11)의 상부 일측에 구비된 유출부 집수통(13)에 장착된다. 본 발명의 혐기성 소화조(11)의 상부 내부는 원형상을 하고 있으며 내주벽에 인접하게 소정 위치에 소정 형상의 유출부 집수통(13)이 설치되며, 혐기성 소화조(11)에서 생성된 소화액이 U트랩형 소화액 유출장치(12)로 보내지기 전에 유출부 집수통(13)으로 모이게 된다. 그런 후, U트랩형 소화액 유출 장치(12)를 거쳐 소화액저장조나 후속 처리공정으로 보내지게 된다. 본 발명의 혐기성 소화조(11)를 사용하여 처리할 수 있는 폐수로는 축산폐수, 도축장폐수, 주정폐수, 음식물 쓰레기의 혐기성 소화액 등 고농도 유기성 폐수를 들 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 U트랩형 유출 장치(11)를 설명하였으나 본 발명의 취지 내에서 다양한 변형실시예가 가능하다.

본 발명의 U트랩형 소화액 유출장치를 포함하는 혐기성 소화조는 유출장치가 파이프를 변형시키거나 L자형 파이프를 결합하여 형성되기 때문에 구조가 간단하고 경제적이며, 유출장치로 배출될 소화액이 소형의 유출부 집수통에 의해 배출 되기 때문에 종래 기술에 비해 시설이 간단하고 초기 건설비용이 적게 든다. 또한, 본 발명의 U트랩형 소화액 유출장치는 소화액 간헐 주입 라인 및 침전물 유출밸브 등을 포함하고 있어 소화액 유출부의 막힘을 방지할 수 있기 때문에 지속적으로 소화조로 유입되는 유입수가 아닌 간헐적으로 유입되는 각종 폐수(축산폐수, 도축장 폐수, 주정폐수, 음식물 쓰레기의 혐기성 소화액 등의 고농도 유기성 폐수)나 전처리가 미흡하여 가축털이 유입되는 경우에도 유출부의 막힘없이 소화공정의 운전을 성공적으로 실시할 수 있으며, 고형물 침전물이 유출장치에 클로깅되었을 때에는 유출 장치의 하부에 구비된 침전물 유출밸브의 개폐만으로도 점검과 문제해결이 가능하기 때문에 유지관리 또한 간단하다.

Claims (5)

1. U트랩형으로 굽혀지고 상부 양말단이 소정의 각도로 바깥쪽 아래방향으로 다시 굽혀진 형상의 파이프로 이루어지며,

   양말단 중 일단은 소화액을 배출하기 위한 소화액 유출구가 구비되며,

   타단은 혐기성 소화조의 상단 일측에 구비된 유출구 집수통과 연결되며,

   상기 U트랩형 파이프의 하부에는 침전물을 배출하기 위한 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 U트랩형 소화액 유출 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 침전물을 배출하기 위한 수단으로 상기 U트랩형 파이프 하부에 개폐가능한 침전물 유출밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 U트랩형 소화액 유출 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 U트랩형 파이프의 하부에 상기 침전물 유출밸브 이외에 소정위치에 소화액을 순환시키기 위해 설치된 순환펌프, 상기 순환 펌프와 상기 침전물 유출 밸브의 사이에 상기 순환 펌프와 함께 타임 스케줄에 의해 연동하는 체크/전동 밸브, 그리고 상기 순환 펌프 및 상기 체크/전동 밸브와 전기적으로 연결되고 상기 타임 스케줄을 설정하기 위한 타이머를 더 구비하는 소화액 간헐 주입 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 U트랩형 소화액 유출 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 소화액 유출구가 구비된 말단 부근의 산모양의 상부에 소화액의 지속적인 배출을 방지하기 위해 외부에서 공기를 흡인하기 위한 공기 주입구가 구비되는 것을 특징으로 하는 U트랩형 소화액 유출 장치.
5. 소정크기의 원통으로 이루어지며, 상단에는 바이오 가스 유출구가 구비된 덮개가 구비된 혐기성 소화조에 있어서,

   상단 내부의 일측에는 상기 원통내부의 소화액을 배출하기 전에 집합시키는 유출구 집수통이 구비되며,

   상기 유출구 집수통에 제 1 내지 4항의 상기 U트랩형 소화액 유출 장치가 장착되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조.