KR101025537B1 - 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접일체형 혐기발효장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소화조, 가스저장조, 탈황장치가 일체로 설치되어 있으며 강제교반 장치를 설치함으로써 안정적인 운전과 소화 효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치에 관한 것으로, 혐기발효장치에 있어서, 바닥 상부에 위치하는 원통형 벽체(102)와 상기 벽체(102) 상부를 덮는 지붕(101)으로 구성되는 본체(100)와; 상기 벽체(102)를 통해 유기성 폐기물이 투입되는 투입부(10)와; 상기 투입부(10)로 투입된 유기성 폐기물의 발효 부산물이 배출되는 배출부(40, 50)와; 상기 유기성 폐기물의 발효에 의해 생성되는 가스가 수용되도록, 본체(100)의 지붕(101) 내부에 위치하는 천 재질로 구성되며 그 가장자리는 벽체(102)와 지붕(101)의 경계선상에 고정되어 있는 가스저장조(200)와; 생성된 가스가 열병합 발전설비(CHP) 등의 연소설비에 연료로 공급되도록 상기 벽체(102) 상부를 관통하여 연소설비로 연결되어 있는 가스 배출구(20)로 구성되는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치를 제공한다.
Description
본 발명은 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기나 가축 분뇨인 유기성 폐기물을 발효하여 바이오가스 및 친환경 비료를 생성하도록 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치에 관한 것이다.
일반적으로 고농도의 유기물 함량을 갖는 유기성 폐기물의 처리에 있어서 다양한 호기성 처리방법 중 하나인 장기 폭기 방식이 사용되어 왔다.
하지만 이러한 장기 폭기 방식은 호기성 처리 시에 악취 및 방류수 기준에 적합하도록 하기 위한 유지 관리비가 높아 여러 가지 문제점을 보이고 있다.
이에 종래 호기성 처리방법과 연계하여 호기성 처리시설 전단에 전처리의 개념을 접목하여 고농도 유기성 폐기물을 혐기 발효함으로써 생성되는 바이오가스를 에너지원으로 활용하고 그 남은 발효액은 완전 부숙하여 친환경 비료로 활용하는 방법이 주목받고 있다.
이와 관련하여 국내에도 유기성 폐기물을 바이오 에너지화 하는 혐기발효조가 설치 가동 중에 있는데 혐기소화조 재질이 콘크리트 및 용접식 스테인레스 재질로 사용되고 있다.
또한 혐기 소화기간을 짧게 하고 보다 안정된 처리를 위하여 유기성 폐기물을 고액분리하여 액상만을 처리하는 기술과 고액분리 없이 단순하게 불순물은 스크린하여 제거하고 유기물 전체를 혐기소화조에 투입하는 방식이 적용되고 있다.
하지만 기존 시설에 있어서, 고액분리하여 강제교반 없이 상향류식 흐름을 사용하는 혐기소화조는 혐기미생물이 혐기소화조 하부에 집중되어 소화효율은 높지만 유기물 부하변동에 약하여 충격부하에 대처가 어려워 미생물 벌킹(bulking) 현상이 발생한다.
그리고 기존 고액 분리 없이 강제 교반하는 방식은 교반 효율이 낮고 수중모터를 사용함으로써 모터의 내구 년한이 짧으며, 또한 혐기소화조 재질의 내부식성이 크지 않아 20년 이상 운전해야 하는 발효시설에 있어서 큰 문제점으로 대두되고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고액 분리없이 투입되는 유기성 폐기물을 유기물 부하변동에 유연하게 대처하도록 교반하는 방식이 채택하여야 하고, 교반모터를 혐기소화조 외부에 설치하여 고장 시에 교체가 용이하도록 해야 한다.
또한 혐기소화조 재질은 내부식성이 우수하고 금이 가지 않는 금속성 재질이 유리하지만 용접에 의한 금속성질의 변화에 따른 용접부위의 부식이 없도록 무용접 방식으로 혐기소화조를 제작해야하는 기술력이 확보되어야 한다.
따라서 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 혐기소화조, 바이오가스 저장조, 탈황장치가 통합되어 있는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치를 제공하기 위함이다.
또한 본 발명의 목적은, 내판은 얇은 스테인레스 재질을 가지며 지지체인 외판은 두꺼운 아연 강판 재질을 가지는 이종 금속을 압착 코일 형태로 제작하되, 압착 코일의 양 단을 무용접 접음방식으로 제작함으로써, 금속 고유의 특성을 유지하면서 내부식성을 강화시킬 수 있는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치를 제공하기 위함이다.
또한 본 발명의 목적은, 혐기 발효 장치의 내부 벽면에서 작동되는 교반장치에 의해, 혐기발효장치에 투입되는 유기물질을 수직 수평으로 강제 교반시켜 균질화하도록 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치를 제공하기 위함이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 유기성 폐기물의 배출구를 내벽면으로부터 외벽면으로 상향 경사지게 구성함으로써 유기성 폐기물이 충분히 발효된 후 배출 될 수 있도록 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치를 제공하기 위함이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은, 혐기발효장치의 바닥 중앙에 호퍼를 형성함으로써 교반장치에 의해 원심 분리되어 침전되는 침전물을 배출구를 통해 배출되도록 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치를 제공하기 위함이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 혐기발효장치의 가스를 통한 바이오 에너지 생산에 있어서, 이때 배출되는 배기가스의 열로 중온수 및 고온수를 생성하여 혐기발효장치 내부 온도를 높이도록 하여 적정 소화 온도를 유지시키는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치를 제공하기 위함이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 혐기발효장치의 'L'자형 유입관 상부에 에어홀을 형성함으로써 원료 투입시 모터 펌핑에 의한 유기성 폐기물의 공기를 에어홀로 배출하여 혐기상태를 유지하며 역류차단과 투입관 내부의 잔류물질을 제거하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치를 제공하기 위함이다.
상기한 본 발명의 목적은, 혐기발효장치에 있어서, 바닥 상부에 위치하는 원통형 벽체와 상기 벽체 상부를 덮는 지붕으로 구성되는 본체와; 상기 벽체를 통해 유기성 폐기물이 투입되는 투입부와; 상기 투입부로 투입된 유기성 폐기물의 발효 부산물이 배출되는 배출부와; 상기 유기성 폐기물의 발효에 의해 생성되는 가스가 수용되도록, 상기 본체의 지붕 내부에 위치하며, 천 재질로 구성되고 그 가장자리는 상기 벽체와 지붕의 경계선상에 고정되어 있는 가스저장조와; 생성된 가스가 열병합 발전설비(CHP)와 같은 연소설비에 연료로 공급되도록 상기 벽체 상부를 관통하여 연소설비로 연결되어 있는 가스 배출구와; 상기 본체 내부의 유기성 폐기물의 적정 소화 온도를 유지하도록 바닥 및 벽체 외표면 전면에 배치되어 있고, 상기 벽체 외벽면의 수평방향을 따라 둘러싸고 있으며, 바닥 외표면은 나이테 형태로 감겨 있는 온수 공급관과; 가열된 온수를 병렬로 연결된 상기 온수 공급관에 각각 골고루 공급하도록 펌핑 장치를 포함하며 외벽체 일 측에 길이방향으로 설치되어 있는 온수 분배 장치를 포함하여 구성되며, 상기 온수 공급관의 양 측단들은 상기 온수 분배 장치의 공급부와 배출부에 연결되어 있어 상기 온수 공급관의 일 측이 상기 온수 분배 장치의 공급부로부터 온수를 공급받아 타측이 배출부로 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치에 의해 달성된다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 가스저장조는 생성된 가스가 수용됨에 따라 부풀어 올라 팽팽해 지도록, 탄성력을 가진 폴리에스테르 수지로 구성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 가스저장조는 그 가장자리에 일정 간격마다 홀을 형성하고 있어 상기 경계선상의 고리와 연결시켜 고정시키되, 고리와의 장력에 의한 홀 부위의 파손을 방지하도록 홀 테두리를 따라 유체나 기체가 수용될 수 있는 감압버퍼를 형성하고 있는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 가스저장조가 위치하는 본체 상부의 내벽면에 압력조절장치를 더 포함하며, 상기 가스저장조 내부의 가스 압력이 높을 경우 상기 가스 배출구를 통해 본체 외부로 가스가 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 벽체는 서로 압착된 이종의 금속에 의해 패널 형태로 제작되되, 상기 패널을 말아 올라가며 그 패널 양단의 연접부분이 라이닝되어 원통형상으로 구성되며, 패널의 연접부분에는 상단스트립의 하 끝단부와 하단스트립의 상 끝단부가 다중 절곡 및 적층되어 복수개의 겹으로 폴딩되어 측면을 밀폐시키는 다중접힘부를 구비하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 패널은, 유기성 폐기물과 접촉하는 내벽이 스텐레스 재질로 구성되며, 외벽은 지지체 역할을 하도록 아연 강판 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 온수 공급관은 동파 방지를 위한 보온재로 감싸여져 있는 것이 바람직하다.
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또한 본 발명에 따르면, 상기 보온재는 미네랄 울 재질인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 투입부는, 일 측이 모터가 구비되어 있는 하단의 수평관과; 상기 수평관 타측으로부터 벽체를 따라 수직되게 세워지며 그 상부가 벽체를 관통하여 상기 본체 내부에 위치하는 수직관으로 구성되며, 유기성 폐기물과 혼합되어 있는 공기가 배출되도록, 상기 수직관은 벽체 관통위치보다 더 높게 'ㄷ'자 구배를 형성하고 있으며 그 상단부에 에어홀을 형성하고 있는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 배출부는, 투입된 유기성 폐기물이 완전 발효하여 배출되도록 상기 벽체 상부에 위치하는 제1배출부와; 투입된 유기성 폐기물에 포함된 불순물 혹은 침전 물질을 배출하도록 상기 벽체 하부에 위치하는 제2배출부로 구성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 제1배출부는, 상기 벽체에 관통되게 형성되어 있되, 벽체의 관통부를 중심으로 일 측은 벽체 외부로 상향 경사지게 위치하며, 타 측은 벽체 내부로 하향 경사지게 위치하는 배출관과; 상기 배출관의 상향 끝단에 형성되어 있어, 상기 본체 내부의 유기성 폐기물의 압력에 의해 상기 배출관으로 유입된 배출물이 배출되는 배출구와; 상기 배출관의 경사상태를 유지하도록 그 일측 상부와 벽체를 연결하는 노끈인 지지대로 구성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 제2배출부는, 상기 본체 바닥 중심부에 형성되어 있는 호퍼와; 수평 상태로 바닥으로부터 일정 높이 상에 위치하되, 일 측이 상기 호퍼의 수용부에 위치하도록 일측단이 하향 경사져 있으며, 타 측이 상기 벽체 외부에 위치하도록 벽체를 관통하는 배출관과; 상기 배출관의 타 측단에 형성되어 있는 배출밸브로 구성되며, 상기 배출 밸브를 개방함에 따라 호퍼에 수용되어 있는 침전물들이 배출관을 따라 외부로 배출되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 본체 내부에 유입된 유기성 폐기물을 수평 및 수직으로 교반하도록, 상기 벽체 하부에 서로 대칭되게 형성되어 있는 한 쌍의 교반장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 교반장치는, 상기 본체 내부 바닥과 벽체로부터 일정 공간을 형성하며 그 내부에 교반기가 위치하는 수평통로와; 상기 수평통로 상부로부터 벽체를 따라 수직되게 형성되어 있는 수직통로와; 상기 본체 외부에 위치하며 벽체를 관통하는 교반기 축과 연결되어 있는 모터로 구성되며, 상기 유기성 폐기물이 상기 수직통로 상부로 유입되어 수평통로로 배출되면서 수직교반 되도록 하며, 서로 대칭되는 위치의 상기 교반장치에 의해 수평통로로 배출되는 유기성 폐기물이 벽체 내부를 따라 원심력에 의해 이동함으로써 수평교반이 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 가스에 의해 생성되는 바이오가스 내의 황 함유량에 비례하여 황화합물 농도를 산화반응을 통해 저감하도록, 상기 벽체의 상부에 부착되어 있는 탈황장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명의 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치는 강제교반 장치를 설치함으로써 안정적인 운전과 소화 효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 이점이 있다.
또한 본 발명의 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치는 혐기발효조를 1, 2차 직렬방식으로 설치하여 운전 중에 한 기의 혐기발효조가 문제가 발생하였더라도 정상적인 한 기의 혐기발효조로 병렬 운전이 가능하도록 시공하여 비상시에도 운전을 멈추지 않고 운전이 가능하도록 하여 운영상의 안정성을 확보하고 있다.
또한 금속성 재질을 가지는 혐기소화조는 기존 설비에 비해 내구성이 우수하여 운전 내구년한이 길고 시공 기간이 짧아 비용 절감에 따른 경제적인 효과가 크다.
그리고 혐기발효 장치를 혐기소화조, 가스저장조, 탈황장치를 포함한 일체형으로 제작함으로 기존 설비에 비하여 부지면적을 1/2배 정도 절감하고 유지관리가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치의 부분 측단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치의 내부 측단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치의 평면도,
도 4는 도 1의 유입관 사시도,
도 5는 도 1의 벽면 단면 확대도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치의 내부 측단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치의 평면도,
도 4는 도 1의 유입관 사시도,
도 5는 도 1의 벽면 단면 확대도.
이하, 본 발명의 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치의 실시예를 첨부되는 도면들을 통해 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치의 본체(100)는 원형의 바닥 상부에 위치하는 원통형 벽체(102)와 상기 벽체(102) 상부를 덮는 지붕(101)으로 구성된다.
상기 벽체(102)는 서로 압착된 이종의 금속에 의해 패널 형태로 제작되어 바닥면으로부터 수직되는 벽면을 형성하도록 한다.
상기 벽체(102)는 금속 패널(105) 및 금속 패널의 수평 방향을 따라 감겨져 있는 복수개의 온수 공급관(65), 상기 금속 패널(105)과 온수 공급관(65)을 감싸는 보온재로 구성된다.
즉, 상기 벽체(102)을 구성하는 금속 패널(105)에 있어서, 유기성 폐기물과 접촉하는 내벽은 내부식성 및 내구성이 우수한 얇은 스텐레스 재질로 구성되어 있으며, 외벽은 저장조의 구조적 안정성을 위한 지지체 역할을 하도록 비교적 두꺼운 아연 강판 재질로 구성되어 있다.
상기 패널(105)은 그 양 단을 무용접 접음방식으로 제작함으로써, 금속 고유의 특성을 유지하면서 내부식성을 강화시킬 수 있게 된다.
즉, 도 5의 단면 확대도와 같이 상기 패널(105)은 동일한 다중 접힘부가 나선형을 가지도록 구성되어 있는 형상을 가지게 되는 바, 이는 동일 출원인이 출원하여 등록된 등록특허 제10-0663846호의 '무용접 샌드위치 벽체를 갖는 저수구조 및 시공방법'에 기재되어 있는 무용접 샌드위치 벽체를 측면과 동일 형상으로 구성되어 있다.
보다 상세히 설명하자면, 상기 금속 패널(105)을 말아 올라가며 그 패널(105) 양단의 연접부분이 라이닝 되어 원통형상으로 구성되는데 있어서, 금속패널의 연접부분에는 상단스트립의 하 끝단부와 하단스트립의 상 끝단부가 다중 절곡 및 적층되어 복수개의 겹으로 폴딩 되어 측면을 밀폐시키는 다중접힘부(106)를 구비하게 된다.
상기 온수 공급관(65)은 본체 내부의 유기성 폐기물의 적정 소화 온도를 유지하도록 바닥 및 벽체(102) 전면에 배치되어 있는 관이다.
보다 구체적으로 각각의 상기 온수 공급관(65)은 벽체(102) 외벽면의 수평방향을 따라 둘러싸고 있으며, 바닥 외표면은 나이테 형태로 감겨 있다.
상기 벽체(102)에 전면 배치되어 있는 온수 공급관(65)의 양 측단들은 외벽체 일 측에 길이방향으로 설치되어 있는 온수 분배 장치(60)의 공급부(61)와 배출부(62)에 연결되어 있어, 온수 공급관(65)의 일 측이 상기 온수 분배 장치(60)의 공급부(61)로부터 온수를 공급받아 타측이 배출부(62)로 배출하도록 한다.
이를 위해 상기 온수 분배 장치(60)는 가열된 온수를 병렬로 연결된 온수 공급관(65)에 각각 골고루 공급하도록 펌핑 장치를 포함하는 온수 밸브(63)를 형성하고 있다.
무용접 일체형 혐기발효 장치의 혐기소화조는 중온소화 및 고온소화 방식을 채택하여 혐기소화조 내부 소화액에 온도를 중온소화 및 고온소화에 적정 소화 온도로 유지하기 위하여 혐기소화조 벽면과 바닥면에 온수를 공급하는데 수직형 혐기소화조의 높이에 따른 수직으로 받는 수압을 최소화하여 동일 유량에 온수가 높이에 상관없이 일정하게 공급될 수 있도록 하는 온수분배 장치(60)를 형성하고 있다.
상기 금속 패널(105)과 온수 공급관(65)은 동파 방지를 위한 보온재(120)로 감싸여져 있는 바, 상기 보온재(120)는 미네랄 울 재질인 것이 바람직하다.
상기 벽체(102)를 통해 유기성 폐기물이 투입되고 이를 통한 부산물이 배출되도록 투입부(10) 및 배출부(40, 50)를 형성하고 있다.
상기 투입부(10)는 원료 저장조에 저장되어 있던 유기성 폐기물이 투입되도록 벽체(102) 외부에 형성되어 있는 관으로, 도 4에서 보는 바와 같이 'L' 자형 관의 하단부에 모터를 구비하고 상부에 공기 에어홀을 형성하고 있다.
즉, 상기 투입부(10)는 일 측이 모터(11)가 구비되어 있는 하단의 수평관(12)과 상기 수평관(12) 타측으로부터 벽체(102)를 따라 수직되게 세워진 수직관(13)으로 형성되어 있다.
상기 수직관(13) 상부는 벽체(102)를 관통하여 본체 내부에 위치하되, 관통위치(15)보다 더 높게 수직관(13)이 형성되어 있으며 다시 관통위치(15)로 하향되게 수평 및 수직으로 직각으로 꺾이도록 형성되어 있다.
이때 수직관의 수평 상단부에 에어홀(14)을 형성하고 있어, 유기성 폐기물과 혼합되어 있는 공기가 배출되도록 한다.
즉, 수평 상에 위치하는 수평관(12)의 모터(11) 가동에 의해 원료 저장조에 저장되어 있던 유기성 폐기물이 관 내부로 투입되며, 수직관(13)을 따라 올라가 본체(100) 내부에 투입되는 것이다.
상기 배출부는 제1배출부(50)와 제2배출부(40)로 구성된다.
상기 제1배출부(50)는 투입된 유기성 폐기물이 완전 발효되지 못하고 미발효되어 혐기소화조 외부로 배출되는 것을 방지하기 위하여 배출관을 경사형으로 혐기소화조 내부로 삽입한 배출장치이다.
즉, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 제1배출부(50)는 배출관(51), 배출구(52), 지지대(53)로 구성된다.
상기 배출관(51)은 벽체(102)에 관통되게 형성되어 있되, 벽체(102)의 관통부를 중심으로 일 측은 벽체(102) 외부로 상향 경사지게 위치하며, 타 측은 벽체(102) 내부로 하향 경사지게 위치한다.
또한 상기 배출관(51)의 경사상태를 유지하도록 그 일측 상부와 벽체(102)를 지지대(53)가 연결하고 있는 것이 바람직하다.
따라서 발효된 유기성 폐기물이 배출되되 미발효된 폐기물질은 경사구조에 의해 외부로 토출되지 않고 액체 상태의 발효된 폐기물만이 배출구(52)를 통해 배출되도록 한다.
또한 상기 제2배출구(40)는 투입된 유기성 폐기물에 포함된 불순물 및 침전되는 물질을 제거하기 위해 혐기소화조에 바닥 중심부에 침전물 제거용 호퍼(110)를 형성하고, 배출 밸브(42)를 개방함에 따라 혐기소화조내의 수압에 의해 배출관(41)을 통해 불순물이나 침전물들이 자동으로 배출되도록 한다.
즉, 상기 호퍼(110)는 본체(100)의 바닥 가운데에 형성되어 있는 홈이며, 교반에 의한 원심력에 의해 상기 호퍼(110)의 수용부에 침전물이 모이도록 한다.
상기 배출관(41)은 수평 상태로 바닥으로부터 일정 높이 상에 위치하되, 일 측단이 호퍼(110)의 수용부에 위치하도록 하향 경사져 있으며, 타 측이 벽체(102) 외부에 위치하도록 벽체(102)를 관통하게 된다.
상기 배출관(41)의 타 측단은 배출밸브(42)가 형성되어 있어, 배출 밸브(42)를 개방함에 따라 호퍼(110)에 수용되어 있는 침전물들이 배출관(41)을 따라 외부로 배출되도록 한다.
상기 벽체(102)의 하부는 한 쌍의 교반장치(30)가 서로 대칭되는 위치에 형성되어 있다.
상기 교반장치(30)는 도 3의 단면도에서 보는 바와 같이, 교반기(31), 수직통로(32), 수평통로(33), 모터(34)로 구성된다.
상기 수평통로(33)는 본체(100) 내부 바닥과 벽체(102)로부터 일정 공간을 형성하는 관이며 그 내부에 교반기(31)가 위치하도록 한다.
이때, 상기 교반기(31)의 축과 결합되어 있는 모터는 본체(100) 외부에 위치하고 있으므로, 교반기 축이 벽체(102)를 관통하도록 형성되어 있다.
또한 상기 수평통로(33) 상부로부터 벽체(102)를 따라 수직되게 수직통로(32)가 형성되어 있다.
즉, 상기 수평통로와 수직통로는 'L'자형 통로를 형성하게 되며 상기 통로를 통해 유기성 폐기물이 상부에서 하부로 흘러가면서 교반되도록 한다.
수직통로(32)는 벽체(102)의 3/4 되는 높이까지 위치하며 수직통로(32)의 상단 개구부를 통해 유기성 폐기물이 통로 내부로 유입되어지며, 유입된 유기성 폐기물은 교반기(31)에 의해 하부의 수평통로(33)의 개구부로 유출되면서 수직 교반이 되도록 한다.
상기 교반기(31)는 3~4개의 날개가 부착되어 모터에 의해 회전하면서 유기성 폐기물을 교반하는 장치이다.
상기 교반 장치(30)는 서로 마주보는 위치에 형성되어 있어 이들 교반 장치(30)의 작동에 의해 교반되는 유기성 폐기물이 벽체(102) 내부를 따라 원심력에 의해 이동함으로써 수평교반이 이루어지게 된다.
이때 한 쌍의 교반장치(30)는 서로 마주보는 위치에 형성되어 있되, 일 측의 교반장치(30)만 수직통로 및 수평통로로 구성되며, 타 측의 교반장치(30)는 수평통로만이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 유기성 폐기물이 발효됨에 따라 생성되는 가스는 본체(100) 상부로 승강하게 되어 가스저장조에 수용된다.
도 2에서 보는 바와 같이, 가스저장조(200)는 탄성력을 가진 폴리에스테르 수지로 구성되는 천막형태를 갖는다.
상기 가스저장조(200)는 본체(100)의 지붕(101) 내부에 위치하게 되며 그 가장자리는 벽체(102)와 지붕(101)의 경계선상에 고정되게 위치한다.
보다 상세하게는, 상기 가스저장조(200)의 가장자리는 경계선상의 일정 간격마다 형성되어 있는 고정수단에 의해 고정되어 있는 바, 상기 고정수단은 고리이며 상기 가스저장조(200)의 가장자리 일정 간격마다 형성되어 있는 홀에 고리를 걸어 고정되게 한다.
이때 상기 천 부재의 가스저장조(200) 홀 부위가 고정수단에 의해 찢겨지지 않도록 홀 테두리를 따라 유체나 기체 등이 수용될 수 있는 감압버퍼를 형성하고 있다.
상기 유기성 폐기물의 발효에 의해 생성되는 가스가 가스저장조(200)에 계속적으로 모이게 되면 가스저장조(200)의 천 부재는 점점 부풀어오르게 되며, 가스저장조(200) 일 측에 위치하는 가스계량장치에 의해 적당량의 가스가 모이게 되면 가스 배출구(20)를 통해 본체(100) 외부로 배출되도록 한다.
상기 가스 배출구(20)는 벽체(102) 상부를 관통하도록 형성되어 있으며 벽체(102) 외부로 돌출된 가스 배출구(20)는 열병합 발전설비(CHP) 등의 연소설비에 연결되어 연소설비에 연료를 공급하도록 한다.
또한 상기 가스저장조(200)가 위치하는 본체(100) 상부의 내벽면에는 압력조절장치가 구성되어 있어, 가스저장조(200) 내부의 가스 압력이 높을 경우 자동으로 가스 배출구를 통해 본체(100) 외부로 배출되도록 한다.
상기 벽체(102)의 상부에는 탈황장치(70)가 부착되어 있다.
상기 탈황장치(70)는 가스에 의해 생성되는 바이오가스 내의 황 함유량에 비례하여 황화합물 농도를 산화반응을 통해 저감하도록 하는 장치이다.
따라서 상기 벽체(102) 상부를 관통하는 산소 주입관(71)을 통해 가스저장조(200) 내부에 산소를 공급함으로써 황화합물 농도를 조절하도록 한다.
또한 상기 벽체 외부에는 본체(100) 수리 등을 관리하기 위한 관리자용 사다리(91)가 벽체 외부 길이방향을 따라 형성되어 있다.
또한 상기 벽체 외부에는 맨홀(109)이 형성되어 있어 관리자가 직접 본체(100) 내부에 들어갈 수 있도록 한다.
100 : 본체 101 : 지붕
102 : 벽체 109 : 맨홀
10 : 투입부 20 : 가스 배출구
30 : 교반 장치 40 : 제1배출부
50 : 제2배출부 60 : 온수 분배장치
70 : 탈황장치 91 : 사다리
102 : 벽체 109 : 맨홀
10 : 투입부 20 : 가스 배출구
30 : 교반 장치 40 : 제1배출부
50 : 제2배출부 60 : 온수 분배장치
70 : 탈황장치 91 : 사다리
Claims (18)
- 혐기발효장치에 있어서,
바닥 상부에 위치하는 원통형 벽체(102)와 상기 벽체(102) 상부를 덮는 지붕(101)으로 구성되는 본체(100)와;
상기 벽체(102)를 통해 유기성 폐기물이 투입되는 투입부(10)와;
상기 투입부(10)로 투입된 유기성 폐기물의 발효 부산물이 배출되는 배출부(40, 50)와;
상기 유기성 폐기물의 발효에 의해 생성되는 가스가 수용되도록, 상기 본체(100)의 지붕(101) 내부에 위치하며, 천 재질로 구성되고 그 가장자리는 상기 벽체(102)와 지붕(101)의 경계선상에 고정되어 있는 가스저장조(200)와;
생성된 가스가 열병합 발전설비(CHP)와 같은 연소설비에 연료로 공급되도록 상기 벽체(102) 상부를 관통하여 연소설비로 연결되어 있는 가스 배출구(20)와;
상기 본체(100) 내부의 유기성 폐기물의 적정 소화 온도를 유지하도록 바닥 및 벽체(102) 외표면 전면에 배치되어 있고, 상기 벽체(102) 외벽면의 수평방향을 따라 둘러싸고 있으며, 바닥 외표면은 나이테 형태로 감겨 있는 온수 공급관(65)과;
가열된 온수를 병렬로 연결된 상기 온수 공급관(65)에 각각 골고루 공급하도록 펌핑 장치를 포함하며 외벽체 일 측에 길이방향으로 설치되어 있는 온수 분배 장치(60)를 포함하여 구성되며,
상기 온수 공급관(65)의 양 측단들은 상기 온수 분배 장치(60)의 공급부(61)와 배출부(62)에 연결되어 있어 상기 온수 공급관(65)의 일 측이 상기 온수 분배 장치(60)의 공급부(61)로부터 온수를 공급받아 타측이 배출부(62)로 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 가스저장조(200)는 생성된 가스가 수용됨에 따라 부풀어 올라 팽팽해 지도록, 탄성력을 가진 폴리에스테르 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 가스저장조(200)는 그 가장자리에 일정 간격마다 홀을 형성하고 있어 상기 경계선상의 고리와 연결시켜 고정시키되, 고리와의 장력에 의한 홀 부위의 파손을 방지하도록 홀 테두리를 따라 유체나 기체가 수용될 수 있는 감압버퍼를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 가스저장조(200)가 위치하는 본체(100) 상부의 벽면에 압력조절장치를 더 포함하며, 상기 가스저장조(200) 내부의 가스 압력이 높을 경우 상기 가스 배출구(20)를 통해 본체(100) 외부로 가스가 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 벽체(102)는 서로 압착된 이종의 금속에 의해 패널(105) 형태로 제작되되, 상기 패널(105)을 말아 올라가며 그 패널(105) 양단의 연접부분이 라이닝되어 원통형상으로 구성되며, 패널의 연접부분에는 상단스트립의 하 끝단부와 하단스트립의 상 끝단부가 다중 절곡 및 적층되어 복수개의 겹으로 폴딩되어 측면을 밀폐시키는 다중접힘부(106)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 5항에 있어서,
상기 패널(105)은, 유기성 폐기물과 접촉하는 내벽이 스텐레스 재질로 구성되며, 외벽은 지지체 역할을 하도록 아연 강판 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 온수 공급관(65)은 동파 방지를 위한 보온재(120)로 감싸여져 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 보온재(120)는 미네랄 울 재질인 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 투입부(10)는,
일 측이 모터(11)가 구비되어 있는 하단의 수평관(12)과;
상기 수평관(12) 타측으로부터 벽체(102)를 따라 수직되게 세워지며 그 상부가 벽체(102)를 관통하여 상기 본체(100) 내부에 위치하는 수직관(13)으로 구성되며,
유기성 폐기물과 혼합되어 있는 공기가 배출되도록, 상기 수직관(13)은 벽체 관통위치(15)보다 더 높게 'ㄷ'자 구배를 형성하고 있으며 그 상단부에 에어홀(14)을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 배출부는,
투입된 유기성 폐기물이 완전 발효하여 배출되도록 상기 벽체(102) 상부에 위치하는 제1배출부(50)와;
투입된 유기성 폐기물에 포함된 불순물 혹은 침전 물질을 배출하도록 상기 벽체(102) 하부에 위치하는 제2배출부(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 13항에 있어서,
상기 제1배출부(50)는,
상기 벽체(102)에 관통되게 형성되어 있되, 벽체(102)의 관통부를 중심으로 일 측은 벽체(102) 외부로 상향 경사지게 위치하며, 타 측은 벽체(102) 내부로 하향 경사지게 위치하는 배출관(51)과;
상기 배출관(51)의 상향 끝단에 형성되어 있어, 상기 본체(100) 내부의 유기성 폐기물의 압력에 의해 상기 배출관(51)으로 유입된 배출물이 배출되는 배출구(52)와;
상기 배출관(51)의 경사상태를 유지하도록 그 일측 상부와 벽체(102)를 연결하는 노끈인 지지대(53)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 13항에 있어서,
상기 제2배출부(40)는,
상기 본체(100) 바닥 중심부에 형성되어 있는 호퍼(110)와;
수평 상태로 바닥으로부터 일정 높이 상에 위치하되, 일 측이 상기 호퍼(110)의 수용부에 위치하도록 일측단이 하향 경사져 있으며, 타 측이 상기 벽체(102) 외부에 위치하도록 벽체(102)를 관통하는 배출관(41)과;
상기 배출관(41)의 타 측단에 형성되어 있는 배출밸브(42)로 구성되며,
상기 배출 밸브(42)를 개방함에 따라 호퍼(110)에 수용되어 있는 침전물들이 배출관(41)을 따라 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 본체(100) 내부에 유입된 유기성 폐기물을 수평 및 수직으로 교반하도록, 상기 벽체(102) 하부에 서로 대칭되게 형성되어 있는 한 쌍의 교반장치(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 16항에 있어서,
상기 교반장치(30)는,
상기 본체(100) 내부 바닥과 벽체(102)로부터 일정 공간을 형성하며 그 내부에 교반기(31)가 위치하는 수평통로(33)와;
상기 수평통로(33) 상부로부터 벽체(102)를 따라 수직되게 형성되어 있는 수직통로(32)와;
상기 본체(100) 외부에 위치하며 벽체(102)를 관통하는 교반기(31) 축과 연결되어 있는 모터(34)로 구성되며,
상기 유기성 폐기물이 상기 수직통로 상부로 유입되어 수평통로로 배출되면서 수직교반 되도록 하며, 서로 대칭되는 위치의 상기 교반장치(30)에 의해 수평통로로 배출되는 유기성 폐기물이 벽체(102) 내부를 따라 원심력에 의해 이동함으로써 수평교반이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
- 제 1항에 있어서,
가스에 의해 생성되는 바이오가스 내의 황 함유량에 비례하여 황화합물 농도를 산화반응을 통해 저감하도록, 상기 벽체(102)의 상부에 부착되어 있는 탈황장치(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접 일체형 혐기발효장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020100047710A KR101025537B1 (ko) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접일체형 혐기발효장치 |
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| KR1020100047710A KR101025537B1 (ko) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | 유기성 폐기물의 바이오 에너지화를 위한 무용접일체형 혐기발효장치 |
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| KR101025537B1 true KR101025537B1 (ko) | 2011-04-04 |
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