KR101065953B1 - 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혐기성 소화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소화조 내의 침전물 누적과 낮은 교반 효율 그리고 과도한 동력비와 짧은 수명 등의 문제점을 극복하기 위하여, 소화조 내부의 혼합액을 소화조 외부로 인출한 후 혼합액에 포함된 고형물(침전물)을 파쇄하고, 고형물이 파쇄된 혼합액을 가압하여 소화조 내부에 설치되어 있는 다수 개의 멀티 노즐을 통하여 혼합액 속으로 다시 분사함으로써, 교반 효율을 향상시키고 침전물의 누적을 방지할 수 있는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치는, 상기 소화조 바닥에 근접하게 설치되어 침전물을 포함하는 혼합액을 뽑아내는 혼합액 흡입관과; 상기 혼합액 흡입관을 통해서 흡입되는 혼합액에 포함된 침전물을 파쇄하는 침전물 파쇄기와; 상기 침전물 파쇄기에 의해서 침전물이 파쇄된 혼합액을 가압하여 이송하는 이송펌프와; 상기 이송펌프에 의해서 압송되는 혼합액을 소화조 내부로 이송하는 혼합액 이송관과; 상기 소화조 내부에 설치되고 상기 혼합액 이송관과 연결되어 소화조 내부의 혼합액으로 혼합액을 분사하는 다수 개의 멀티 노즐; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치{EXTERNAL CIRCULATION ANAEROBIC DIGESTION APPARATUS WITH LIQUID-JET AGITATOR}

본 발명은 혐기성 소화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소화조 내의 침전물 누적과 낮은 교반 효율 그리고 과도한 동력비와 짧은 수명 등의 문제점을 극복하기 위하여, 소화조 내부의 혼합액을 소화조 외부로 인출한 후 혼합액에 포함된 고형물(침전물)을 파쇄하고, 고형물이 파쇄된 혼합액을 가압하여 소화조 내부에 설치되어 있는 다수 개의 멀티 노즐을 통하여 혼합액 속으로 다시 분사함으로써, 교반 효율을 향상시키고 침전물의 누적을 방지할 수 있는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치에 관한 것이다.

일반적으로 혐기성 소화장치는 유기물을 감량화하기 위한 연속 혼합탱크 반응기인 혐기성 소화조를 포함한다. 혐기성 소화조는 혐기성 조건에서 미생물이 유기물을 분해하여 안정화하고 부산물로써 메탄, 황화수소, 탄산가스 등의 소화가스를 생성한다.

이러한 혐기성 소화조는, 새로 유입되는 고농도 유기물과 혐기성 미생물이 다량으로 포함되어 있는 소화조 혼합액을 서로 혼합하여 미생물에 의한 유기물 소화를 촉진하고 슬러지의 침전을 방지하며 소화가스의 발생을 원활하게 할 목적으로 교반 수단이 설치된다.

이러한 교반 수단으로는, 소화조 내 혼합액을 기계적으로 혼합하는 기계식 교반기, 소화조 내에서 발생한 소화가스를 인출시켜서 콤프레서로 가압한 후 분사기를 통해 소화조 내 혼합액 중에 분사하여 혼합액을 혼합하는 가스분사식 교반기, 그리고 소화조 내 혼합액의 일부를 펌프로 뽑아낸 다음 소화조 내에 설치한 분사기(노즐)를 이용하여 소화조 내 혼합액 중에 분사시켜 혼합액을 혼합하는 액체분사식 교반기가 사용되고 있다.

일반적으로 기계식 교반기는 구조가 단순한 장점이 있으나 교반 효율이 떨어지고 동력비가 많이 들며 부식 등의 문제로 유지관리가 어려운 단점이 있다. 가스분사식 교반기는 비교적 교반력은 강하지만 콤프레서를 사용하기 때문에 동력비가 많이 드는 단점이 있다. 그리고 액체분사식 교반기는 교반력이 떨어지는 단점이 있으나 기계 교반기에 비해서는 구조가 단순하고 가스분사식 교반기에 비해서는 동력비가 적게 드는 장점이 있다.

본 발명은 구조가 단순하고 동력비가 적게 드는 액체분사식 교반기와 관련된다. 최근에는 액체분사식 교반기의 단점을 극복하기 위한 다양한 시도가 있다. 특히, 교반력이 떨어지는 액체분사식 교반기의 한계를 극복하기 위해서 소화조에서 뽑아낸 혼합액에 소화가스나 공기를 혼합한 후 다시 소화조의 혼합액으로 분사하는 기술들이 개시되어 있다.

일 예로서, 도 6에 도시된 종래 기술은, 소화조(1)의 가운데에 가스와 액체를 동시에 분출하는 혼합분사기(4)를 배치하고, 이송관(3)을 거쳐 소화조 밖으로 보낸 혼합액과, 액체인출관(9)을 통해 소화조 밖으로 뽑아낸 소화가스를 상기 혼합분사기(4)에서 혼합하여 소화조 내에 혼합액으로 분사되도록 하는 기술이 개시되어 있다. 이러한 분사수단은 펌프(5)와 콤프레서(30)를 병용하고 있지만 이때 사용하는 콤프레서(30)는 저압 소용량의 것으로 대용할 수 있으므로 동력비가 절감되는 효과가 있다.

이어서, 도 7에 도시된 종래 기술은, 축산폐수를 저장하기 위한 소화조(1b)와, 축산폐수를 순환시키기 위한 순환펌프(2b)와, 흡입공기를 소화조(1b) 내로 유입시키기 위한 이젝터(4b)를 포함하여 이루어진다. 따라서 이 기술에서는 순환펌프(2b)와 이젝터(4b)에 의해 소화액과 공기가 혼합된 다량의 순환수에 의해 혼합액이 회전되도록 함으로써 교반이 이루어진다.

이와 같이 종래 기술에 따른 액체분사식 교반기는, 기체와 액체를 혼합하여 가스 기포를 포함한 혼합액을 이용하여 소화조 내의 혼합액을 혼합하는 것이나, 전자의 경우는 소화조 가운데에 혼합분사기(4)를 설치하기 때문에 소화조의 상부 및 하부에 혼합액이 제대로 혼합되지 않는 부분이 발생하는 문제점이 있고, 후자의 경우에는 노즐을 통해서 분사되는 혼합액이 단순히 소화조 내부에서 회전하는 흐름을 형성하므로 혼합액이 잘 섞이지 못하는 문제가 있다.

또한, 종래 기술에 따른 액체분사식 교반기는, 소화조 내의 혼합액을 연속적으로 순환시키고 혼합액이 소화조를 따라 회전하므로 소화조의 중심부에서 고형물이 침전되고 시간의 경과에 따라 주기적(3~6월)으로 소화조를 준설하여야 하는 문제점이 있었다.

이에 따라 종래 기술에 따른 액체분사식 교반기는, 소화조 상부의 혼합액과 하부의 혼합액이 혼합되지 못하여 가스발생이 원활하지 못하고 주기적인 준설작업으로 운전시간이 줄어들기 때문에 처리효율이 떨어지고 유지관리 비용이 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 액체분사식 교반기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 소화조 내부에 두 개 이상의 토출구를 구비하는 다수 개의 멀티 노즐을 설치하여, 멀티 노즐에서 분사되는 혼합액을 이용하여 소화조를 따라 회전하는 '회전 흐름'과 소화조의 중심을 향하는 '나선 흐름'을 형성하고, 상기 '회전 흐름'과 '나선 흐름'의 상호 작용으로 소화조의 상부로 소용돌이 흐름을 형성하는 '수직 흐름'을 형성하여 교반 효율을 향상시키고 침전물의 침전을 방지하는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 소화조 밖으로 뽑아낸 혼합물에 포함된 고형물을 미세하게 파쇄한 후 소화조로 투입함으로써 소화조 내에 침전물이 쌓이지 않도록 하여 소화조 준설을 생략할 수 있는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치는,

상기 소화조 바닥에 근접하게 설치되어 침전물을 포함하는 혼합액을 뽑아내는 혼합액 흡입관과;

상기 혼합액 흡입관을 통해서 흡입되는 혼합액에 포함된 침전물을 파쇄하는 침전물 파쇄기와;

상기 침전물 파쇄기에 의해서 침전물이 파쇄된 혼합액을 가압하여 이송하는 이송펌프와;

상기 이송펌프에 의해서 압송되는 혼합액을 소화조 내부로 이송하는 혼합액 이송관과;

상기 소화조 내부에 설치되고 상기 혼합액 이송관과 연결되어 소화조 내부의 혼합액으로 혼합액을 분사하는 다수 개의 멀티 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 다수 개의 멀티 노즐은, 두 개 이상의 혼합액 분출구를 구비하고, 그 중 하나의 혼합액 분출구는, 혼합액이 소화조를 따라 회전하는 '회전 흐름'을 형성하도록 소화조의 접선방향으로 혼합액을 분사하도록 설치되고, 다른 하나는 소화조의 중심을 향하는 '나선 흐름'을 형성하도록 소화조의 접선방향의 안쪽을 향하여 혼합액을 분사하도록 설치되어, 상기 소화조의 가운데 부분에 소용돌이의 '수직 흐름'을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전 흐름을 형성하도록 설치되는 혼합액 분출구는 혼합액을 수평방향으로 분사하도록 수평으로 설치되고, 상기 나선 흐름을 형성하도록 설치되는 혼합액 분출구는 혼합액을 윗 방향으로 분사하도록 상향 경사지게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 멀티 노즐은, 상기 혼합액 이송관과 연결되고 소화조에 고정되며 하단 분출구가 구비된 하부관과, 상기 하부관의 상단에 연통하게 설치되고 중간 분출구가 형성된 중간관과, 상기 하부관의 상단에 연통하게 설치되고 상단 분출구가 형성된 상부관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 상단 분출구, 중간 분출구 및 하단 분출구는 상하로 일정 거리 떨어지게 설치되는 동시에 일정한 사이 각을 갖도록 좌우로 벌어지게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 상단 분출구, 중간 분출구 또는 하단 분출구 중 어느 하나는 소화조의 상부로 경사지게 설치되어 상향류를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치는, 소화조를 따라 회전하는 일정한 '회전 흐름'과 소화조의 상부로 소용돌이 흐름을 형성하는 '수직 흐름'이 형성되므로 소화조 내에 혼합물의 균일한 교반이 이루어져 교반 효율이 향상될 뿐만 아니라 침전물의 침전을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 소화조에서 뽑아내는 혼합액에 포함된 침전물을 파쇄기를 이용하여 파쇄한 후 소화조로 순환시키므로 소화조 내에 침전물이 쌓이지 않게 되어 소화조 준설을 생략할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 콤프레서를 사용하지 않고 다수 개의 멀티 노즐에서 분출되는 혼합액을 통해서 교반 효율을 향상시키므로 종래 기술에 비해서 동력비를 절감하고 멀티 노즐을 제외한 부품들이 모두 소화조 외부에 구비되므로 제품 수명이 연장되며, 구조가 단순하고 소화조 준설을 생략할 수 있어 유지 관리비가 절감되고 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화조의 구조를 보여주는 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 제트 교반기에 적용된 멀티 노즐의 일 예를 보여주는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화조의 내부 구조를 보여주는 사시도,
도 4 및 5는 본 발명에 따른 멀티 노즐의 작용을 보여주는 설명도,
도 6 및 7을 종래 기술에 따른 소화조의 구조를 보여주는 구성도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치의 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치(10)는, 크게 일정량의 유기성 혼합액을 수용하는 혐기성 소화조(11)와; 상기 소화조(11) 내부로부터 혼합액의 일부를 외부로 뽑아내고, 뽑아낸 혼합액에 포함된 고형물을 파쇄한 후, 고형물이 파쇄된 혼합액을 다시 소화조(11) 내부의 혼합액 속으로 분출시켜 강한 난류를 형성하여 혼합액을 혼합시키는 액체분사식 제트 교반기(50)로 이루어진다.

상기 혐기성 소화조(11)(이하 '소화조'라 함)는, 소정 크기의 내부 공간을 형성하는 탱크로서, 각형, 타원형, 원형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있으나, 본 명세서에서는 원형 탱크가 예시되어 있다. 상기 혐기성 소화조(11)에는 유기성 폐기물 저류조(12)에서 이송되는 유기성 폐기물(즉, 새로운 유기성 혼합액)이 유입되는 유입관(13)과, 소화조(11)에서 생성되는 가스를 소화가스 저장탱크(16)로 인출하기 위한 소화가스 인출관(15) 및 소화조(11)에서 발생하는 소화슬러지를 소화슬러지 저류조(18)로 배출하기 위한 슬러지배출관(17)이 설치되어 있다.

이때, 유기성 폐기물 저류조(12)와 연결된 유입관(13)에는, 유기성 폐기물을 소화조(11)로 이송하기 위한 유기성 폐기물 이송펌프(14)가 설치되고, 소화슬러지 저류조(18)에는, 소화슬러지를 폐수처리시설로 이송하기 위한 소화슬러지 이송관(19) 및 소화슬러지 이송펌프(20)가 설치된다. 그리고 소화조(11)의 상단에는 혼합액을 측정하기 위한 각종 센서(22)(24)가 설치된다.

따라서 유입관(13)을 통해 소화조(11) 내부로 유입된 유기성 폐기물은 소화조(11) 내부의 혼합액과 혼합된다. 그리고 소화조 내부의 혼합액에는 다량의 혐기성 미생물이 포함되어 있으므로, 유입관(13)을 통해 유입된 혼합액에 포함된 유기물은 혐기성 미생물의 분해작용으로 소화가스와 소화 슬러지로 분해된다. 그리고 발생된 소화가스는 소화가스 인출관(15)을 통해서 소화가스 저장탱크(16)로, 소화 슬러지는 슬러지배출관(17)을 통해서 소화슬러지 저류조(18)로 각각 배출되게 된다.

한편, 액체분사식 제트 교반기(50)는 소화조(11)의 일 측 외부에 설치되는데, 크게 소화조(11) 바닥의 가운데 부분에 근접하게 설치되어 침전물을 포함한 혼합액을 소화조(11) 외부로 뽑아내는 혼합액 흡입관(51)과, 혼합액 흡입관(51)을 통해 뽑아낸 혼합액에 포함된 침전물을 파쇄하는 파쇄기(52)와, 파쇄기(52)에 의해 침전물이 파쇄된 혼합액을 가압하여 이송하기 위한 이송펌프(53)와, 상기 이송펌프(53)에 의해 압송되는 혼합액을 다시 소화조(11) 내부로 이송하기 위한 혼합액 이송관(55)과, 소화조(11) 내부에 설치되고 혼합액 이송관(55)과 연결되어 고형물이 파쇄된 혼합액을 소화조(11) 내부의 혼합액 속으로 분출하는 다수 개의 멀티 노즐(60)을 포함하여 이루어진다.

따라서 액체분사식 제트 교반기(50)는 소화조(11) 내부의 혼합액(즉, 미생물이 대량으로 포함된 혼합액)을 순환시켜서 소화조(11) 내부로 유입되는 유기성 폐기물(즉, 새로운 유기성 혼합액)과 혼합시켜 미생물에 의한 유기물의 분해를 촉진시킨다.

도 2에는 본 발명에 따른 액체분사식 제트 교반기(50)에 적용되는 멀티 노즐(60)의 일 예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 멀티 노즐(60)은, 혼합액 이송관(55)과 연결되고 브래킷(67)을 통해서 소화조(11)에 고정되며 하단 분출구(63)가 형성된 하부관(65)과, 하부관(65)의 상단에 연통하게 설치되고 중간 분출구(62)가 형성된 중간관(66)과, 상기 중간관(66)의 상단에 연통하게 설치되고 상단 분출구(61)가 형성된 상부관(68)으로 이루어진다.

예를 들어, 하부관(65)과 중간관(66)은 일 측에 하단 분출구(63)와 중간 분출구(62)가 형성된 'T형 관'으로 이루어지고, 상부관(68)은 일 측에 상단 분출구(61)가 형성된 'L형 관'으로 이루어진다. 이때, 상기 하부관(65)과 중간관(66)은 수평 하게 설치되고 상단 분출구(61)는 상부로 경사지게 설치될 수 있다.

이러한 멀티 노즐(60)은 소화조(11)의 혼합액에 강한 난류를 형성하여 유기성 폐기물과 미생물이 골고루 혼합되도록 한다. 특히, 본 발명에 따른 액체교반식 제트 교반기(50)는, 소화조(11) 내에 다수 개의 멀티 노즐(60)을 설치하여 소화조(11) 내에 혼합액이 수평방향으로 회전하도록 하는 '회전 흐름'과, 소화조(11) 내의 혼합액이 상부방향으로 상승하도록 하는 '수직 흐름'이 모두 형성되도록 함으로써 미생물에 의한 유기물의 분해를 촉진하고 침전물의 침전을 방지하는 동시에 소화가스의 생성을 촉진한다.

이를 위해서, 상기 다수 개의 멀티 노즐(60)은 각각 적어도 두 개 이상의 토출구(61)(62)(63)를 구비하고, 그 중 어느 하나는 혼합액이 소화조의 내측 벽면을 따라 회전하는 '회전 흐름'을 형성할 수 있도록 배치되며, 다른 하나는 혼합액이 소화조의 중심방향을 향하는 흐르는 '나선 흐름'을 형성하도록 배치된다. 이때, 상단 분출구, 중간 분출구 또는 하단 분출구 중 어느 하나는 소화조의 상부로 경사지게 설치되어 상향류를 형성한다.

특히, 본 발명은 소화조(11) 내에 형성되는 '회전 흐름'과 '나선 흐름'의 상호 작용에 의해 소화조(11)의 중심부에서 상부로 소용돌이 흐름을 형성하는 '수직 흐름(Vortical Flow)'이 형성된다. 즉, 본 발명의 액체분사식 제트 교반기(50)는 다수의 멀티 노즐(60)을 이용하여 소화조(11)의 중앙부에 상향류의 흐름을 형성하는 것을 특징으로 한다.

종래의 액체분사식 교반기는 소화조(11)의 가운데에 별도의 노즐이나 혼합분사기를 설치하여 소화조의 가운데에 상향류의 흐름이 형성되도록 하였다. 그러나 소화조(11) 가운데에 노즐이나 혼합분사기를 설치하면 혼합액의 흐름을 방해하는 역기능이 있을 뿐만 아니라 소화조의 구조가 복잡하게 되고 유지관리비가 상승하는 문제가 있었다.

이에 대해서 본 발명의 제트 교반기(50)는 소화조(11)의 가장자리에 설치한 다수 개의 멀티 노즐(60)만을 이용하여 소화조의 중심에 수직 흐름을 형성할 수 있으므로 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 소화조의 구조가 단순하게 되고 유지관리가 용이하게 된다.

이를 위해서, 본 발명에 따른 액체분사식 제트 교반기(50)는, 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 다수 개의 멀티 노즐(60)을 소화조(11)의 벽면에서 일정 거리 떨어진 위치에 설치한다.

즉, 다수 개의 멀티 노즐(60)은 소화조(11)의 벽면으로부터 일정 거리 떨어진 가상적인 원(A)을 따라 일정 간격으로 설치된다. 예를 들어, 소화조(11)의 크기에 따라서 3~4개의 멀티 노즐(60)을 가상의 원(A)을 따라 균등한 간격으로 설치한다. 멀티 노즐(60)과 소화조(11) 벽면과의 사이의 거리는 혼합액 분출구에서 분출되는 혼합액의 확산 폭을 고려하여 결정된다. 예를 들어 혼합액의 확산 폭에 비해서 멀티 노즐(60)과 소화조(11) 벽면과의 사이의 거리가 너무 좁으면 혼합액 분출구에서 분사되는 혼합액이 소화조(11) 벽면에 부딪혀 교반력이 떨어지게 된다. 반면에 멀티 노즐(60)과 소화조(11) 벽면과의 사이가 너무 넓으면 소화조(11) 벽면을 따라 회전하는 회전 흐름이 형성되기 어렵다. 바람직하게 상기 멀티 노즐(60)과 소화조(11) 벽면 사이의 거리는 10~50cm의 범위에서 결정한다.

이어, 상기 멀티 노즐(60)은 두 개 이상의 혼합액 분출구(61)(62)(63)를 구비하는데, 이들 혼합액 분출구(61)(62)(63)들은 상하로 일정 높이(H) 떨어지게 설치되고, 두 개의 이웃하는 혼합액 분출구(61)(62)(63) 사이에는 일정한 사이 각(θ)이 생기도록 좌우로 벌어지게 설치된다. 이때, 두 개의 혼합액 분출구 사이의 높이는 회전 흐름과 나선 흐름을 분리하기 위한 것이다. 즉, 두 개의 혼합액 분출구에서 분출되는 혼합액이 바로 충돌되면 회전 흐름과 나선 흐름의 형성되지 않는다. 이를 위해서 두 개의 혼합액 분출구는 20~30cm이상 떨어지는 것이 바람직하다.

또한, 두 개의 혼합액 분출구 사이의 사이 각(θ)은 소화조의 지름에 따라 다양하게 변하지만, 바람직하게는 20°~30°범위 내에서 결정된다. 즉, 사이 각이 너무 좁으면 회전 흐름과 나선 흐름이 충돌하고, 너무 넓으면 나선 흐름 및 수직 흐름 간의 상호작용이 일어나지 않게 된다.

한편, 도 1에서 보는 바와 같이, 소화조(11)의 깊이가 깊은 경우에는 다수 개의 멀티 노즐(60)을 소화조에 여러 단으로 설치하여 소화조(11) 하단과 상단을 관통하는 수직 흐름이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

도 3에서 보는 바와 같이, 멀티 노즐(60)의 상단 토출구(61)는 소화조(11)의 벽면을 따라 순환하는 회전흐름(즉, 가상적인 원(A)을 따라 흐르는 흐름)을 형성하도록 가상적인 원(A)의 접선방향으로 혼합액을 분출하도록 설치된다. 그리고 중간 토출구(62)나 하단 토출구(63)는 '나선 흐름'을 형성하도록 멀티 노즐(60)이 설치되어 있는 위치보다 안쪽에 형성된 가상적인 원(B)의 접선방향으로 혼합액을 분출하도록 설치된다. 따라서 상단 토출구(61)에서 고압으로 분사되는 혼합액은 소화조(11)의 벽면을 따라 회전하는 '회전 흐름'을 형성하고, 중간 토출구(62)나 하단 토출구(63)에서 소화조 내측으로 경사지게 분사된 흐름은 '회전 흐름'과의 상호작용으로 소화조(11) 외 측에서 중심을 향하는 '나선 흐름'을 형성하게 된다.

그리고 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 '나선 흐름'은 소화조(11)의 중심부로 모아 진 다음 서로 상호작용하여 수직으로 상승하는 소용돌이의 '수직 흐름'을 형성하게 된다. 이는 혼합액의 순환이 넓은 지역에서 좁은 지역으로 좁혀지면서 그 힘과 속도가 커짐에 따라 강력한 상향류의 흐름을 형성하는 '토네이도의 원리'와 같은 것이다. 따라서 혼합액이 '수직 흐름'을 따라 나선형으로 회전하며 올라가면 중심부에 있는 혼합액을 감아서 위로 올리게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제트 교반기(50)는, 두 개 이상의 토출구(61)(62)(63)가 구비된 다수 개의 멀티 노즐(60)을 이용하여 소화조(11)의 가운데 부분에서 수직방향으로 향하는 소용돌이의 수직 흐름이 형성함으로써 소화소 내부에서 교반이 균일하게 이루어지고 침전물이 침전되는 것을 방지하며 소화가스의 발생을 촉진하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 제트 교반기(50)는, 상기 소화조(11)에서 뽑아낸 혼합액에 포함된 침전물(고형물)을 파쇄기를 통해 파쇄함으로써 혼합액의 이송을 원활하게 하는 동시에 소화조(11) 내부에 침전물이 누적되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 종래의 액체분사식 교반기는 소화조의 내부의 혼합액을 연속적으로 순환시키므로 일정 시간이 경과 하면 소화조 내의 침전물이 누적되어 주기적으로 소화조를 준설하여야 한다. 따라서 소화조를 준설하는 동안에는 정상 운전을 할 수 없게 되어 효율이 떨어질 뿐만 아니라 준설에 관한 비용이 더 소요되는 문제점이 있었다.

이를 위해서 본 발명은 도 1에서 보는 바와 같이, 소화조(11) 바닥에 근접하게 설치되어 침전물을 포함하는 혼합액을 뽑아내는 혼합액 흡입관(51)에 침전물 파쇄기(52)를 설치한다. 침전물 파쇄기(52)는 모터에 의해서 고속으로 회전하는 파쇄 날을 회전시켜서 혼합액 흡입관(51)을 통해서 흡입되는 혼합액에 포함된 침전물을 파쇄한다.

그리고 침전물 파쇄기(52)에 의해서 침전물이 파쇄된 혼합액은 이송펌프(53)에 의해서 가압된 후 다수 개의 멀티 노즐(60)을 통해서 소화조(11) 내부로 순환된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 제트 교반기(50)는 혼합액에 포함된 침전물을 분쇄하여 순환시키기 때문에 펌프나 이송관이 막히는 것을 방지하고, 소화조(11) 내부에서 침전물이 침전되는 것을 방지한다. 또한, 유기물이 분쇄되어 미생물에 의한 분해가 쉽게 되므로 소화효율이 향상된다.

또한, 본 발명의 소화장치(10)는 침전물 준설이 필요가 없기 때문에 유지관리비를 절약하고 장치의 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 유입관(13)에 유기물 폐기물에 포함된 고형물을 분쇄하기 위한 분쇄기를 별도로 설치할 필요가 없게 된다.

한편, 본 명세서에서는 침전물을 분쇄하는 침전물 파쇄기(52)와 침전물이 파쇄된 혼합물을 이송하는 이송펌프(53)가 분리되어 있으나, 혼합물을 이송하기 위한 펌프의 선단에 파쇄 날이 일체로 구비된 파쇄 펌프를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 파쇄 펌프는 구동모터에 의해 회전하는 샤프트의 선단에 혼합액을 압송하기 위한 임펠러와 혼합액 속에 포함된 고형물을 분쇄하기 위한 파쇄 날이 동시에 설치된 구조로 이루어진다.

이하에서는 본 발명에 따른 제트 교반기가 구비된 소화장치의 작용에 대해서 설명한다. 먼저, 유기성 폐기물 저류조(12)에 저장되어 있던 유기성 폐기물은 유입관(13)을 통해 소화조(11) 내부로 유입된다.

한편, 상기 유입관(13)을 통해 유입된 유기성 폐기물과 소화조(11) 내부의 혼합액을 혼합하기 위해서 상기 이송펌프(53)와 침전물 파쇄기(52)를 작동시키면, 상기 소화조(11) 내부의 혼합액은 소화조(11) 바닥의 가운데 부분에 근접하게 설치된 혼합액 흡입관(51)을 통해 상기 침전물 파쇄기(52)를 거쳐 이송펌프(53)로 유입된다. 따라서 상기 침전물 파쇄기(52)는 혼합액에 포함된 침전물을 파쇄하고, 침전물이 파쇄된 혼합액은 고압으로 가압되어 혼합액 이송관(55)으로 공급된다. 그리고 혼합액 이송관(55)으로 공급되는 혼합액은 다수 개의 멀티 노즐(60)의 토출구(61)(62)(63)을 통해서 소화조(11)의 혼합액 속으로 분출된다.

멀티 노즐(60)의 상단 토출구(61)는 소화조(11)의 벽면을 따라 회전하는 '회전 흐름'을 형성하고, 중간 토출구(62)나 하단 토출구(63)는 멀티 노즐(60)의 안쪽으로 '나선 흐름'을 형성하도록 한다. 이어서 '회전 흐름'과 '나선 흐름'의 상호 작용에 의해서 소화조(11)의 중심부에서 수직으로 상승하는 소용돌이의 '수직 흐름'을 형성하게 된다.

이와 같이, 본 발명은 다수 개의 멀티 노즐(60)을 이용하여 소화조(11) 내부에 다수 개의 제트 흐름에 의한 난류를 형성하여 혼합액을 혼합시킬 뿐만 아니라 '회전 흐름'과 상기 '나선 흐름' 및 '수직 흐름'에 의해서 소화조(11) 내부에 다양한 순환 흐름을 형성함으로써 완전 혼합이 이루어지도록 한다. 특히, 본 발명은 소화조의 중심부에 상향류의 수직 흐름을 형성함으로써 상대적으로 유동성이 작은 소화조(11)의 중심부에 대한 유동성을 향상시킬 뿐만 아니라, 고형물이 침전하는 것을 방지한다.

이상과 같이 본 고안의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 고안은 상술한 특정의 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

11: 소화조 12: 유기성 폐기물 저류조
13: 유입관 15: 소화가스 인출관
16: 소화가스 저장탱크 17: 찌꺼기배출관
18: 소화찌꺼기 저류조 21: 소화슬러지 이송펌프
50: 액체분사식 제트 교반기 51: 혼합액 흡입관
52: 침전물 파쇄기 53: 이송펌프
55: 혼합액 이송관 60: 멀티 노즐
61: 상단 분출구 62: 중간 분출구
63: 하단 분출구 65: 하부관
66: 하부관 68: 상부관

Claims (6)

1. 유기물 혼합액을 수용하는 혐기성 소화조에 있어서,
   상기 소화조 바닥에 근접하게 설치되어 침전물을 포함하는 혼합액을 뽑아내는 혼합액 흡입관과;
   상기 혼합액 흡입관을 통해서 흡입되는 혼합액에 포함된 침전물을 파쇄하는 침전물 파쇄기와;
   상기 침전물 파쇄기에 의해서 침전물이 파쇄된 혼합액을 가압하여 이송하는 이송펌프와;
   상기 이송펌프에 의해서 압송되는 혼합액을 소화조 내부로 이송하는 혼합액 이송관과;
   상기 소화조 내부에 설치되고 상기 혼합액 이송관과 연결되어 소화조 내부의 혼합액으로 혼합액을 분사하는 다수 개의 멀티 노즐을 포함하되,
   상기 다수 개의 멀티 노즐은, 두 개 이상의 혼합액 분출구를 구비하고, 그 중 하나의 혼합액 분출구는, 혼합액이 소화조를 따라 회전하는 '회전 흐름'을 형성하도록 소화조의 벽면에서 일정 거리 떨어진 가상의 원(A)의 접선방향으로 혼합액을 분사하도록 설치하고, 다른 하나의 혼합액 분출구는, 소화조의 중심을 향하는 '나선 흐름'을 형성하도록 상기 가상의 원(A) 안쪽에 형성된 다른 가상의 원(B)의 접선방향으로 혼합액을 분사하도록 설치하여, 상기 소화조의 가운데 부분에 소용돌이의 '수직 흐름'을 형성하는 것을 특징으로 하는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 멀티 노즐은, 상기 혼합액 이송관과 연결되고 소화조에 고정되며 하단 분출구가 형성된 하부관(65)과, 상기 하부관의 상단에 연통하게 설치되고 중간 분출구(62)가 형성된 중간관(66)과, 상기 중간관의 상단에 연통하게 설치되고 상단 분출구(61)가 형성된 상부관(68)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 상단 분출구, 중간 분출구 및 하단 분출구는 상하로 일정 거리 떨어지게 설치되는 동시에 일정한 사이 각을 갖도록 좌우로 벌어지게 설치된 것을 특징으로 하는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 상단 분출구, 중간 분출구 또는 하단 분출구 중 어느 하나는 소화조의 상부로 경사지게 설치되어 상향류를 형성하는 것을 특징으로 하는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치.
6. 제 1항 또는 제3 항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 침전물 파쇄기와 이송펌프는 서로 분리되어 순차적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치.

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