KR101043610B1 - 유기성 폐수에서 수소, 산소, 헥산이 혼합된 혼합연료를 제조하는 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기성 폐수에서 수소, 산소에 헥산이 혼합된 가연성 혼합가스를 생성시켜 혼합연료를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것인데 보다 구체적인 것은 유기성 폐수를 전기분해 장치와 공기부로워와 이온발생기와 부유거품 수거장치와 전해관이 구비된 다단계의 전기 분해 정화처리조를 통해 폐수를 처리하여 수소,산소에 헥산이 혼합된 부유거품을 생성시키면서 정화시키고 전기분해로 정화된 폐수를 2차 전해조에 주입하여 수소,산소, 헥산이 혼합가스를 더 생산한 다음 전기분해정화처리조에서 수거한 부유거품과 같이 역화방지 장치가 구비된 최종전해조에 주입하여 혼합가스를 제조함으로써 유기성 폐수에서 수소, 산소, 헥산이 혼합된 혼합연료를 제조하는 방법 및 그 장치이다.
수소,산소,헥산, 혼합가스, 전해조, 공기부로워
Description
본 발명은 유기성 폐수에서 수소, 산소에 헥산이 혼합된 가연성 혼합가스를 생성시켜 혼합연료를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것인데 보다 구체적인 것은 축산 폐수를 비롯하여 음식폐수 또는 생활하수침출수와 같은 유기성 폐수를 모아 2 ~ 5mm의 망이 장치된 원심분리기에 넣어 2~5mm 이상의 고형물을 분리제거하고 얻은 폐수를 고액 분리하기 위해 전기 분해장치와 공기부로워와 이온발생기와 부유거품 수거 장치와 전해관이 구비된 다단계의 폐수 전기분해정화처리조를 통해 전기분해 정화함으로써 전기분해정화과정에서 생산된 수소,산소,헥산이 혼합된 부유거품을 일부의 침전물과 일부 전해액과 같이 수거하여 별도의 용기에 일시저장하고 전기 분해 정화처리조에서 부유거품을 분리해낸 정화액을 별도로 모아 2차 전해조에 전해액으로 주입하여 산소, 수소에 헥산이 혼재된 혼합가스를 생산하여 일시 저장한 다음 전기분해 정화처리조에서 수거한 부유 거품과 같이 역화방지 장치가 구비된 최종처리조에 주입하여 가열 처리함으로써 수소, 산소에 헥산성분이 많이 혼합된 혼합연료를 생산하는 것이다.
종래에도 분뇨 및 음식물 폐수중의 용해성 유기물인 탄수화물, 단백질, 지방의 유기 이온성 분자들을 전기 분해 기술을 응용하여 분해함으로써 휘발성의 가연가스, 수소, 메탄, 프로판, 부탄등의 혼합연료를 생산하는 기술이 공지되어 있고, 특허 제10-853693호의 경우
분뇨 및 음식물 폐수를 수거하여 진동스크린에 투입하여 조대협잡물을 걸러내고 조대협잡물이 제거된 폐수를 이온발생기와 공기부로워가 장치된 침강조에 투입하여, 고액분리하고 협잡물이 제거된 폐수를 전해질 존재하에 전극이 설치된 전기분해장치에 투입하여 휘발성 혼합연료를 생산한 다음
상기 전기분해 후 남은 폐수를 무방류시스템의 압력용기 내부로 고압분사 투입하여, 8~12㎏/㎠압력에서 850~1200℃의 온도로 가열하여 기화시키고, 기화된 폐수를 압력용기를 가열하는 열원으로 분사하여 연소분해하는 단계;를 거쳐 처리되는 것을 특징으로 하는 분뇨 및 음식물 폐수를 이용한 혼합연료 제조방법.이 게시되어 있다.
그러나 상기 발명에 적용된 무방류 시스템은 그 경제성과 안정성이 부족하여 혼합연료성분에 헥산성분이 미약하여 연료로서의 성능이 떨어지는 결점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 불편을 개선하여 보다 능률적인 제조방법과 장치를 통해 수소,산소에 헥산 혼합량이 많은 혼합연료를 제조할 수 있게 제조방법과 제조장치를 개발함으로써 효율성이 큰 효과를 내게 한 것인데 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 유기성 폐수를 전기분해 장치와 공기부로워와 이온발생기와 부유거품 수거장치와 전해관이 구비된 다단계의 전기 분해 정화처리조를 통해 폐수를 처리하여 수소,산소에 헥산이 혼합된 부유거품을 생성시키면서 정화시키고 전기분해로 정화된 폐수를 2차 전해조에 주입하여 수소,산소, 헥산이 혼합가스를 더 생산한 다음 전기분해정화처리조에서 수거한 부유거품과 같이 역화방지 장치가 구비된 최종전해조에 주입하여 혼합가스를 제조함으로써 수소,산소가스에 헥산 혼합량이 많은 혼합연료를 제조하는 것이다.
이와 같이 제조된 본 발명은 유기성 폐수를 고액분리하여 전기 분해 정화 처리조에서 전기분해 수단으로 정화처리하는 단계에서 발생하는 수소,산소에 헥산이 포함된 부유거품을 보다 많이 생성시켜서 별도용기에 수용하고 다단계의 전기분해 정화 단계를 거쳐 정화된 폐수를 2차 전해조에 전해액으로 주입하여 전기 분해시켜 서 수소와 산소 및 헥산이 혼재된 혼합가스를 생산한 후 역화방지 장치가 구비된 최종처리조에 양자를 같이 주입하여 가열처리를 거치면서 수소, 산소에 헥산이 혼합된 혼합연료를 제조하기 때문에 연료가치가 높은 혼합 연료를 제조할 수 있고
본 발명으로 제조된 혼합연료는 발열량 3591kcal/nm3일 경우
H2 44.6%mol/mol
O2 25,2%mol/mol
CO N.D(D.L:0.1μmol/mol이하)
C2H6 8.46μmol/mol
C3H8 0.91μmol/mol
C2H2 N.D(D.L:0.1 μmol/mol이하)
Toluen N.D(D.L:0.1 μmol/mol이하)
Hexane 5.42%mol/mol
NH3 0.25μmol/mol
H2O 7570 μmol/mol이상 되는 구성의
혼합연료를 얻을 수 있어서 유기성 폐수에서 질 좋은 가연성 혼합연료를 생산하여 자원화할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
최종처리단계에서 얻어진 혼합연료를 분배하면서 점화소를 통해 발생할 수 있는 역화방지 장치를 최종처리조(8)에 장치함으로써 불꽃유입으로 폭발을 방지할 수 있는 안전한 관리가 이루어지므로 연속적인 혼합연료 생산이 이루어지는 이점을 얻을 수 있게 된다.
또, 본 발명의 폐수전기분해정화처리조(4)는 다단계로 설치되며 각 처리조의 상부에 거품처리실(41)이 형성되어서 처리조내에서 부상하는 거품을 전동축(43)으로 구동되는 무한궤도형의 체인에 부착시킨 거품처리날개(45)가 거품을 걷어내어 거품수집부(46)로 이동시키고 발생된 거품은 거품처리실 바닥에 설치된 미세망판(47)을 통해 거품처리실(41)로 이동하므로 부상하는 거품이 미세하게 분리되어 상승되기 때문에 많은량의 거품을 신속하게 분리시켜 포집할 수 있는 이점이 있고, 부로워와 양이온의 주입으로 전기분해와 거품생산을 극대화시킬 수 있다.
또한, 거품처리실에서 수거된 거품은 정화액의 일부가 범람되어 전해관(62)으로 들어가서 전해된 전해액과 일부침전물을 같이 부유거품일시저장조(5)에 주입시켜 저장하므로 부유 거품 수거와 이송을 용이하게 하여 일시 저장한 부유거품을 최종처리조(8)에 주입할 때 원만하게 주입시킬 수 있는 이점이 있고 폐수전기분해 정화처리조(4)에서 처리된 정화액은 범람부(4d)를 통해 다음 처리조로 범람하여 전단계와 같은 전기분해를 반복하므로 보다 효율적으로 폐수정화가 이루어지는 이점이 있다.
그리고 2차전해조(7)에는 다수종의 전해셀(70a)(70b)(70c)로 된 전해장치(70)가 다양하게 형성되어 DC전류 1-10V를 인가하여 복합적으로 전기분해가 일어나므로 수소,산소, 헥산이 혼합된 혼합가스를 효율적으로 생산할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 용해성 유기물인 탄수화물, 단백질, 지방이 내포된 축산폐수 및 음식물 폐수, 생활하수 쓰레기침출수 중에서 선택하여 수거한 폐수를 저장조에 모아 일시 보관시킨 후
2 ~ 5mm의 크기의 여과 메쉬로 분리실을 구성한 원심분리기(2)에 투입하여 입자크기 2~5mm 이상의 고형물을 분리제거하고 여과폐수액일시저장통(3)에 저장하는 여과 폐수 저장단계와
직육면체 용기로 되어 상단부에 바닥이 미세망판(47)으로 된 거품처리실(41)이 형성되어 뚜껑(42)이 장치되고 외벽에 거품수집부(46)가 형성되며 하단부가 축소되어 침전물이 고이는 침전부를 형성하고 내부에 +전극판(50)과 -전극판(51)이 일정간격을 두고 설치된 전해판과 공기주입용 공기부로워(60)와 양이온주입용 이온발생기(61)가 장치되며 내부 일측에 전기분해된 정화액이 범람하는 범람부(4d)를 구비하고 침전부에 침전물 배출관이 장치되며 거품수집부 외벽에 설치되어 +전극이 배치되는 관체중심에 -전극봉이 배치된 전해관(62)이 설치된 폐수전기분해정화처리조(4)를 다단계로 구성하여 여과된 폐수를 전기분해하면서 이온과 공기를 주입하여 부유거품과 상등액 그리고 침전물을 분리하는 전기분해 정화단계와,
전기분해 정화 단계에서 생성된 부유거품을 일부 침전물과 일부전해액과 같이 수집하여 거품 저장조에 저장하는 부유거품 수거저장단계와
전기 분해 정화 단계에서 부유거품을 제거한 정화액을 일시 저장용기에 저장 한 후 별도로 설치된 2차전해조(7)의 전해액으로 주입하여 2차전해조에서 DC전류의 전압이 각기 다른 다양한 전해셀로 이루어진 전해장치로 전해하여 산소, 수소에 헥산이 혼재된 혼합가스를 더 생산하고 생산된 혼합가스를 부유거품 저장조에 저장한 부유거품과 같이 역화방지 장치가 구비된 최종처리조(8)에 주입하여 40~70℃로 가열하면서 혼합하는 단계를 통해 수소, 산소에 헥산이 혼재된 혼합연료를 제조하는 방법이다.
또한, 본 발명은 일시보관한 유기성 폐수를 일시보관통(1)에서 인출하여 입경 2~5mm 이상되는 고형물을 폐수에서 분리하기 위해 망목크기 2~5mm 되는 메쉬로 구획된 여과부를 구비한 원심분리기에 넣고 폐수중의 입경 2~5mm 이상의 고형물을 분리하는 고액분리용 원심분리기(2)와
원심분리기(2)에서 고액분리하여 얻은 여과폐수를 일시 저장하는 여과폐수일시저장통(3)과 여과폐수일시저장통(3)에 저장된 여과폐수를 직6면체 용기로 되어 상단부에 바닥이 미세망판(47)으로 된 거품처리실(41)이 형성되어 뚜껑(42)이 장치되고 거품처리실 외벽에 거품수집부(46)가 형성되며 거품처리실(41)에는 전동축(43)으로 구동되는 무한궤도 형상의 체인(44)에 거품처리날개(45)가 부착되어 거품처리실에서 생성되는 거품을 거품처리실의 측벽에 형성된 처리구멍(46a)을 통해 거품수집부(46)로 투입하는 거품수거장치(40)가 구비되고 하단부가 축소부(4a)로 되어 침전물이 고이는 침전부를 형성하며 내부에 다수의 +전극판(50)과, -전극판(51)이 교호로 배치된 전해판과 공기를 주입하는 공기부로워(60)와 양이온을 공급하는 이온발생기(61)가 장치되어 공기와 양이온이 공급관로(60a)(61a)를 통해 분 사기(60b)로 분사되며 전기 분해실 일측으로 세로구획판(4e)이 형성되어 전기분해로 정화된 액이 범람하는 범람부(4d)가 형성되고 침전부에 침전물배출관(4c)이 장치되어 타이머장치가 부착된 타이머밸브(4b)가 장치되어 개폐되고 거품수집부 외벽에 +전극봉(62a)이 배치되는 관체중심부에 -전극봉(62b)이 배치되는 전해관(62)이 설치된 폐수전기분해정화처리조(4)가 다단계로 구성되어 여과폐수를 전해판으로 전기분해하면서 공기와 양이온을 주입하여 부유거품을 발생시켜 부유거품이 정화액과 침전물로 분리되게하고 부유거품과 일부침전물 일부정화액을 수거하여 저장하는 부유거품일시저장조(5)와 전기분해로 정화된 정화폐수를 최종단계에서 수거하여 저장하는 폐수정화액일시저장조(6)와
직육면체로 되어 유입구(71)와 배출구(72)가 형성되고 내부에 티타늄이 코팅된 전해판(74)이 0.5mm 간격을 두고 나란히 배치되어 DC 전원을 공급하여 전해장치를 구성하되 각 전해장치는 다양한 전해셀(70a)(70b)(70c)이 구성되어 DC전압이 1~10V 범위내에서 서로 다르게 공급되는 복합형 전해장치(70)가 구성되고 정화된 폐수를 전해액으로 이용함으로써 수소와 산소, 헥산이 혼합된 혼합가스를 더 생성하는 2차전해조(7)와
밀봉튜브(80)로 되어 중심부에 전기히터(81)가 장치되고 혼합가스와 거품이 같이 주입되는 주입구(80a)와 침전물배출구(80c)가 형성되며 혼합가스와 거품이 주입되는 관로와 혼합가스가 배출되는 배출관로 사이에 역화방지장치(83)가 구비된 최종처리조(8)를 구비하고 부유거품과 혼합가스를 같이 주입하여 수소, 산소에 헥산이 혼재된 혼합연료를 제조하는 장치이다.
한편, 본 발명의 최종처리장치(8)는 침전물이 밀봉튜브(80)하단부에 침전되어 배출관(82)을 통해 여과폐수액일시저장통(3)으로 모아지고 공급관로를 통해 공급부(3a)로 공급되며 최종침전물저장조(10)을 통해 발효조(11)로 보내어지며 역화방지장치는 최종처리장치로 역류하는 화염을 차단하여 폭발에 의한 안전사고를 예방하는 장치이다.
도 1은 본 발명의 제조장치 예시도
도 2(a)(b)는 본 발명의 전기분해 정화 처리조 부분 사시도
도 3은 본 발명의 처리실 바닥판 사시도
도 4는 전기 분해 정화처리조의 내부 전해판
도 5는 부로워 부분사시도
도 6(a)(b)는 본 발명의 전기 분해 정화 처리조 단면도
도 7은 제2차 전해조 부분 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
1 : 일시보관통 2 : 원심분리기
3 : 여과폐수액일시저장통 4 : 폐수전기분해정화처리조
4a : 축소부 4b : 타이머밸브
4c : 침전물배출관 4d : 범람부
4e : 세로구획판 5 : 부유거품일시저장조
6 : 폐수정화액일시저장조 7 : 2차전해조
8 : 최종처리조 9 : 분배관
10 : 최정침전물저장조 11 : 발효조
40 : 거품수거장치 41 : 거품처리실
42 : 뚜껑 43 : 전동축
44 : 체인 45 : 거품처리실날개
46 : 거품수집부 46a : 처리구멍
47 : 미세망판 50 : +전극판
51 : -전극판 60 : 공기부로워
60a,61a : 공급관로 60b : 분사기
61 : 이온발생기 62 : 전해관
70 : 전해장치 70a,70b,70c : 전해셀
71 : 유입구 72 : 배출구
74 : 전해판 80 : 밀봉튜브
80a :주입구 80b : 혼합가스가스배출구
80c : 침전물배출구 81 : 전기히터
83 : 역화방지장치
Claims (2)
- 용해성 유기물인 탄수화물, 단백질, 지방이 내포된 축산폐수 및 음식물 폐수, 생활하수 쓰레기침출수 중에서 선택된 폐수를 원심분리기에 투입하여 입자크기 2~5mm 이상의 고형물을 분리시키고 취득한 여과폐수를 전기분해하여 혼합연료를 제조하는 것에 있어서,여과된 폐수를 직육면체용기로 되어 상단부에 바닥이 미세망판으로 된 거품처리실이 형성되고 외벽에 거품 수집부가 형성되며 형성하고 하단부가 축소부로 되어 침전물이 고이는 침전부를 형성하고 내부에 다수의 +전극판과 -전극판이 교호로 일정간격을 두고 배치된 전해판과 공기부로워로 부터 공기가 주입되고 이온발생기로 부터 양이온이 주입되며 처리실 일측으로 전기분해된 정화액이 범람하는 범람부를 구비하고 침전부에 침전물 배출관이 장치되며 거품수집부 외벽에 설치되어 +전극이 배치되는 관체중심부에 -전극봉이 배치되는 전해관이 설치된 다단계의 폐수전기분해정화처리조를 구성하여 여과폐수를 전기분해하면서 이온과 공기를 주입하여 부유거품을 형성시키고 부유거품을 상등액과 침전물에서 분리하는 전기분해 정화단계와 전기분해 정화단계에서 생성된 부유거품을 일부침전물과 일부전해액과 같이 수거하여 별도의 거품저장조에 저장하는 부유거품 수거저장단계와전기 분해정화단계에서 부유거품을 제거한 정화액을 일시 저장용기에 저장한 후 별도로 설치된 2차 전해조에 전해액으로 주입하여 2차전해조에서 다양하게 전해하여 산소,수소에 헥산이 혼재된 혼합가스를 생산하고 생산된 혼합가스를 거품저장 조에 별도로 저장한 부유거품과 같이 역화방지장치가 구비된 최종처리조에 주입하여 40~70℃로 가열혼합하는 단계로 이루어지는 유기성 폐수에서 수소, 산소, 헥산이 혼합된 혼합연료를 제조하는 방법.
- 용해성 유기물인 탄수화물, 단백질, 지방이 내포된 축산 폐수 및 음식물 폐수, 생활하수쓰레기침출수 중에서 선택된 유기성 폐수를 일시보관통(1)에 수용한 후 인출하여 망목크기 2~5mm 되는 메쉬로 여과부를 구획한 원심분리기에 넣고 폐수중에 혼재한 입경 2~5mm 이상의 고형물을 폐수에서 분리하는 고액분리용 원심분리기(2)와원심분리기(2)에서 고액분리하여 얻은 여과폐수를 전기분해하여 혼합가스를 제조하는 장치에 있어서,고액분리한 여과폐수를 직6면체 용기로 되어 상단부에 바닥이 미세망판(47)으로 된 거품처리실(41)이 형성되어 뚜껑(42)이 장치되고 거품처리실 외벽에 거품수집부(46)가 형성되며 거품처리실(41)에는 전동축(43)으로 구동되는 무한궤도 형상의 체인(44)에 거품처리날개(45)가 부착되어 거품처리실에서 생성되는 거품을 거품처리실의 측벽에 형성된 처리구멍(46a)을 통해 거품수집부(46)로 투입하는 거품수거장치(40)가 구비되고 하단부가 축소부(4a)로 되어 침전물이 고이면 외부로 배출시키는 침전부를 형성하며 내부에 다수의 +전극판(50)과 -전극판(51)이 교호로 배치된 전해판과 공기를 주입하는 공기부로워(60)과 양이온을 공급하는 이온발생 기(61)가 장치되어 공기와 양이온은 그 공급관로(60a)(61a)를통해 분사기(60b)로 분사되며 분해실 일측으로 세로구획판(4e)이 형성되어 범람부(4d)가 형성되고 침전물배출관(4c)에 타이머밸브(4b)가 장치되어 타이머장치가 부착된 개폐기가 장치되고 거품수집부 외벽에 +전극이 인가되는 관체 중심에 -전극봉이 배치된 전해관(62)이 장치된 폐수전기분해정화처리조(4)가 다단계로 구성되어 여과폐수를 전기분해하면서 공기와 양이온을 공급하여 부유거품을 발생시켜 부유거품을 정화액과 침전물에서 분리하여 별도로 저장하는 부유거품일시저장조(5)와 전기분해로 정화된 정화폐수를 수거하여 저장하는 폐수정화액일시저장조(6)와직육면체로 되어 유입구(71)와 배출구(72)가 형성되고 내부에 티타늄이 코팅된 전해판(74)을 0.5mm 간격을 두고 수평으로 배치하고 DC 전원을 공급하여 전해장치를 구성하되 각 전해장치에 이 공급되는 전압이 DC 1~10V 범위에서 서로 다르게 인가하는 다수종의 전해셀(70a)(70b)(70c)로된 전해장치(70)가 1~10개 범위로 장치한 다양한 전해장치를 구성하여 정화된 폐수를 전해액으로 공급하여 수소와 산소에 헥산이 혼재된 혼합가스를 생성하는 2차전해조(7)와밀봉튜브(80)로 되어 중심부에 전기히터(81)가 장치되고 혼합가스와 부유거품을 같이 주입하는 주입구(80a)와 혼합가스배출구(80b)가 형성되고 침전물배출구(80c)가 형성되며 혼합가스와 거품이 주입되는 주입관로와 혼합가스배출관로 사이에 역화방지장치(83)가 구비된 최종처리조(8)와 분배관(9)으로 구성되어 부유거품과 혼합가스를 최종처리조(8)내에서 가열혼합하여 만든 혼합연료가 분배기로 토추되게 한 유기성 폐수에서 수소, 산소 헥산이 혼합된 혼합연료 제조장치
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