KR101072985B1 - Appliance for producing biogas - Google Patents
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Abstract
바이오가스 생산 설비는 혐기성 소화조, 혐기성 소화조가 배출하는 소화폐액 내의 협잡물 및 고형물을 제거하는 협잡물/고형물 제거기, 협잡물/고형물 제거기에서 배출되는 협잡물 및 고형물을 혐기성 소화조로 반송시키는 제1반송관, 협잡물/고형물 제거기에서 배출되는 처리수를 여과하는 여과기, 및 여과기에서 배출되는 농축액을 혐기성 소화조로 반송시키는 제2반송관을 구비한다. 여과기로 유입되는 소화폐액 내의 협잡물과 고형물이 상당 부분 사전에 제거되므로 여과기의 성능 저하가 발생하지 않고 여과기로부터 배출되는 처리수의 수질이 개선된다. 또한, 협잡물/고형물 제거기의 처리수와 여과기의 농축액이 혐기성 소화조로 반송되어 재 소화 과정을 통해 바이오가스가 생성됨과 동시에 혐기성 소화조 내의 미생물의 확보가 가능하게 된다.The biogas production equipment includes an anaerobic digester, a first transport pipe to return the contaminants / solids remover to remove contaminants and solids from the digestive waste discharged by the anaerobic digester, and the condensate and solids discharged from the contaminant / solids remover to the anaerobic digester. A filter for filtering the treated water discharged from the solids remover and a second conveying pipe for returning the concentrated liquid discharged from the filter to an anaerobic digester. Since the contaminants and solids in the digestive fluid flowing into the filter are largely removed in advance, the water quality of the treated water discharged from the filter is improved without deteriorating the performance of the filter. In addition, the treated water of the contaminant / solids remover and the concentrate of the filter is returned to the anaerobic digester to generate biogas through the re-extinguishing process and at the same time it is possible to secure microorganisms in the anaerobic digester.
바이오가스, 반송, 혐기성 소화조, 협잡물, 원료 Biogas, return, anaerobic digester, contaminants, raw materials
Description
본 발명은 원료의 재이용이 가능하고 생산 효율이 높은 바이오가스 생산설비에 관한 것이다.The present invention relates to a biogas production facility which is capable of recycling raw materials and having high production efficiency.
자원 고갈의 문제를 해결하기 위한 대체 에너지 중 하나로 바이오가스를 들 수 있다. 바이오가스는 음식물 쓰레기나 축산분뇨 등과 같은 버려지는 자원을 활용하여 생산된 연료로서, 바이오가스를 생산하는 설비는 대체 에너지의 생산 수단으로서의 기능과 함께 환경 오염을 방지하기 위한 방안으로 여겨지고 있다.One alternative energy to solve the problem of resource depletion is biogas. Biogas is a fuel produced by using discarded resources such as food waste and livestock manure, and the facility for producing biogas is considered as a method for preventing environmental pollution along with a function as a means of producing alternative energy.
바이오가스는 옥수수 줄기, 폐곡식, 폐사료, 폐과일, 가축분뇨, 조류(algae) 등의 바이오매스와 음식물 쓰레기, 폐오일류(글리세롤), 식품 폐기물, 슬러지 등의 유기성 폐기물을 원료로 사용하여 혐기성 소화 과정을 수행하여 메탄가스를 발생시킴으로써 생산된다. 이와 같이 생산된 메탄가스를 발전기(엔진)의 연료로 공급하여 전기와 열을 생산하거나 또는 메탄가스의 순도를 높여 고압으로 연료로 공급하는 등의 방식으로 에너지로서 사용된다.Biogas is anaerobic, using biomass such as corn stalks, grains, waste feeds, waste fruits, livestock manure, algae, and organic wastes such as food waste, waste oils (glycerol), food waste, and sludge as raw materials. Produced by performing a digestion process to generate methane gas. The methane gas thus produced is used as energy in a manner of supplying electricity and heat by supplying the fuel of a generator (engine) or by supplying the fuel at high pressure by increasing the purity of methane gas.
도 1 은 종래의 바이오가스 생산 장치의 일 예를 도시한 도면으로서, 한국등록특허 제0841089호에 개시되어 있는 바이오가스 생산 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing an example of a conventional biogas production apparatus, it is a view showing a biogas production apparatus disclosed in Korean Patent No. 0841089.
도 1 의 바이오가스 생산 장치는, 투입되는 원료에 대해 혐기성 소화과정을 수행하여 바이오가스를 생성하는 혐기성 반응기(Anaerobic Reactor)(6), 혐기성 반응기(6)에서 배출되는 소화액을 일시 저장하는 완충조(Buffer Tank)(7), 완충조(7) 내의 소화액을 여과액과 농축액으로 분리시켜 배출하는 분리막 장치(Membrane Separation System)(8)를 구비하고 있다. 분리막 장치(8)에서 배출되는 농축액은 반송관(9)을 통해 다시 혐기성 반응기(6)로 반송되며, 이에 따라 농축액은 원료로 재사용되고 또한 혐기성 반응기(6) 내에 충분한 양의 혐기성 미생물을 확보할 수 있다.The biogas production apparatus of FIG. 1 performs an anaerobic digestion process on input raw materials, an
그런데, 상기와 같은 종래의 바이오가스 생산 장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the conventional biogas production apparatus as described above has the following problems.
첫째, 종래의 바이오가스 생산장치에서는 분리막 장치(8)의 농축률이 낮아 많은 양의 농축액을 생산하게 되고, 많은 양의 농축액이 반송관(9)을 통해 다시 혐기성 반응기(6)로 반송되면 체류시간(Retention Time)이 짧아짐으로써 혐기성 미생물을 분해시킬 수 있는 충분한 시간을 확보하지 못하므로 소화 효율이 저하된다.First, in the conventional biogas production apparatus, the concentration ratio of the
둘째, 종래의 바이오가스 생산 장치에서는, 장기간 사용함에 따라 혐기성 반응기(6) 내에 찌꺼기 물질(오염 물질)이 누적됨으로써 혐기성 반응기(6)의 유효 부피가 감소되고, 그 결과 원료가 혐기성 반응기(6) 내에서 체류하는 시간이 짧아지게 되어 혐기성 반응기(6) 내에서의 소화 효율이 저하된다.Secondly, in the conventional biogas production apparatus, as long-term use, debris (pollutants) accumulate in the
셋째, 혐기성 반응기(6)에서 배출되는 소화액은 다량의 고형물과 협잡물을 포함하고 있는데, 종래의 바이오가스 생산 장치에서는 이러한 소화액을 분리막 장 치(8)를 이용하여 직접 여과하고 있다. 따라서, 분리막 장치(8)의 과부하로 인한 여과 성능 저하가 발생하고, 이에 따라 분리막 장치(8)에서 유출되는 처리수의 수질이 악화된다는 문제점이 있다.Third, the extinguishing liquid discharged from the
넷째, 상기한 종래의 바이오가스 생산 장치는 분리막 장치(8)에서 유출되는 농축액을 혐기성 반응기(6)로 반송시킴으로써, 원료의 재사용 및 혐기성 반응기(6) 내의 미생물 농도의 유지를 통한 바이오가스의 생산 효율을 높일 수 있다는 장점이 있으나, 바이오가스 생산 공정상에서 배출되는 찌꺼기에 대한 다양한 용도로의 활용 방안이 제시되지 않음에 따라 자원의 효율적 이용과 환경 오염 방지가 미흡하다는 단점이 있다.Fourth, the conventional biogas production apparatus described above returns the concentrated liquid flowing out from the membrane device (8) to the anaerobic reactor (6), thereby producing biogas through the reuse of raw materials and maintaining the concentration of microorganisms in the anaerobic reactor (6) Although there is an advantage in that the efficiency can be increased, there are disadvantages in that the efficient use of resources and prevention of environmental pollution are insufficient because various ways of using the wastes discharged from the biogas production process are not proposed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 분리막 장치의 농축률을 극대화하여 혐기성 반응기로 반송되는 유량을 최소화시켜 체류시간을 향상시키고, 혐기성 반응기 내의 찌꺼기 누적을 효과적으로 방지함으로써 혐기성 반응기의 소화 효율을 증대시키며, 혐기성 반응기의 소화액을 여과하는 분리막 장치의 과부하를 방지함으로써 여과 성능 및 바이오가스의 생산 효율을 증대시키고 처리수의 수질을 개선할 수 있는 바이오가스 생산 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, by maximizing the concentration rate of the membrane device to minimize the flow rate to the anaerobic reactor to improve the residence time, to accumulate residue in the anaerobic reactor Effectively prevents the increase of the digestive efficiency of the anaerobic reactor, and prevents the overload of the membrane device for filtering the digestive fluid of the anaerobic reactor, biogas production apparatus that can increase the filtration performance and biogas production efficiency and improve the water quality of the treated water To provide.
본 발명의 다른 목적은, 바이오가스 생산 공정상에서 배출되는 찌꺼기에 대하여 부가적인 처리를 통해 다양한 용도로의 활용할 수 있는 방안을 제시함으로써, 자원의 효율적 이용과 환경오염 방지를 가져올 수 있는 바이오가스 생산장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention, by presenting a method that can be utilized for a variety of applications through the additional treatment for the waste discharged from the biogas production process, biogas production apparatus that can bring efficient use of resources and prevention of environmental pollution To provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오가스 생산장치는, 투입되는 원료에 대해 혐기성 소화 과정을 수행하여 바이오가스를 생성하는 혐기성 소화조; 상기 혐기성 소화조에서 배출되는 소화폐액 내의 협잡물 및 고형물을 제거하는 협잡물/고형물 제거기; 상기 협잡물/고형물 제거기에서 배출되는 상기 협잡물 및 고형물을 상기 혐기성 소화조로 반송시키는 제1반송수단; 상기 협잡물/고형물 제거기에서 배출되는 처리수를 여과하는 제1여과기; 및 상기 제1여과기에서 배출되는 농축액을 상기 혐기성 소화조로 반송시키는 제2반송수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Biogas production apparatus according to the present invention for achieving the above object, an anaerobic digestion tank for producing biogas by performing an anaerobic digestion process for the raw material to be injected; A contaminant / solid remover for removing contaminants and solids in the digestive waste liquid discharged from the anaerobic digester; First conveying means for conveying the contaminants and solids discharged from the contaminant / solid remover to the anaerobic digester; A first filter for filtering the treated water discharged from the contaminant / solid remover; And a second conveying means for conveying the concentrated liquid discharged from the first filter to the anaerobic digestion tank.
상기 협잡물/고형물 제거기에서 배출되는 상기 협잡물 및 고형물은 건조기에 의해 건조된다. 이때, 상기 건조기는 상기 혐기성 소화조에서 생산된 바이오가스를 연소시켜 발전(發電)하는 과정에서 생성된 연소폐열을 이용하여 상기 협잡물 및 고형물을 건조시킨다.The contaminants and solids exiting the contaminant / solid remover are dried by a dryer. In this case, the drier dries the contaminants and solids using combustion waste heat generated in the process of burning and generating biogas produced in the anaerobic digester.
상기 제1여과기는 정밀여과막 또는 한외여과막 여과기로 구성되는 것이 바람직하다.The first filter is preferably composed of a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane filter.
상기 제1여과기에서 배출되는 처리수는 제2여과기에 의해 재여과 처리된다. 제2여과기는 역삼투막 여과기로 구성되는 것이 바람직하다.The treated water discharged from the first filter is re-filtered by the second filter. The second filter is preferably composed of a reverse osmosis membrane filter.
상기 제1여과기와 상기 제2여과기 사이에는 냉각기가 배치된다. 냉각기는 상기 제1여과기에서 배출되는 처리수를 냉각시킨 후 상기 제2여과기로 유입시킨다.A cooler is arranged between the first filter and the second filter. The cooler cools the treated water discharged from the first filter and then flows it into the second filter.
상기 혐기성 소화조는 복수 개가 마련되며, 각각의 상기 혐기성 소화조는 제1연결관에 의해 상호 연통되어, 그 내부의 상기 원료들이 상기 혐기성 소화조들에 의해 공유된다. 상기 제1연결관은 제1밸브에 의해 개폐된다. 또한, 각각의 상기 혐기성 소화조 내의 상기 바이오가스를 저장하는 저장공간은 제2연결관에 의해 상호 연통된다. 상기 제2연결관은 제2밸브에 의해 개폐된다.A plurality of anaerobic digesters are provided, and each of the anaerobic digesters is communicated with each other by a first connecting pipe so that the raw materials therein are shared by the anaerobic digesters. The first connecting pipe is opened and closed by a first valve. In addition, the storage space for storing the biogas in each anaerobic digester is communicated with each other by a second connecting pipe. The second connecting pipe is opened and closed by a second valve.
본 발명에 따르면, 제1여과기로 유입되는 소화폐액 내의 협잡물과 고형물이 협잡물/고형물 제거기에 의해 상당 부분 사전에 제거되므로 제1여과기의 성능 저하 가 발생하지 않고 제1여과기로부터 배출되는 처리수의 수질이 개선된다. 또한, 협잡물/고형물 제거기로부터 유출되는 탈수케익의 일부가 혐기성 소화조의 원료로서 재이용되므로 자원의 효율적 사용이 가능하게 되고, 탈수케익의 나머지 일부가 케익건조기측으로 배출되므로 유해물 및 불용성 물질이 혐기성 소화조에 누적되는 것이 방지되어 소화 효율의 저하가 방지되고 설비의 안정성을 확보할 수 있게 된다.According to the present invention, since the contaminants and solids in the digestive waste fluid flowing into the first filter are substantially removed in advance by the contaminant / solid remover, the water quality of the treated water discharged from the first filter without deterioration of the performance of the first filter is generated. This is improved. In addition, since part of the dehydrated cake flowing out of the contaminants / solids remover is reused as a raw material of the anaerobic digester, efficient use of resources is possible, and since the remaining part of the dehydrated cake is discharged to the cake dryer, harmful and insoluble substances accumulate in the anaerobic digester. It is possible to prevent the degradation of the fire extinguishing efficiency and to ensure the stability of the installation.
또한, 제1여과기와 제2여과기 사이에 설치된 냉각기에 의하여 역삼투막 여과기의 손상과 수질 악화를 방지할 수 있다. 또한, 제2여과기에서 배출되는 농축액을 저류조에 저장함으로써 농축액을 추후에 액비(Liquid Fertilizer)로서 재활용할 수 있게 된다.In addition, it is possible to prevent damage to the reverse osmosis membrane filter and deterioration of water quality by the cooler provided between the first filter and the second filter. In addition, by storing the concentrated liquid discharged from the second filter in the storage tank, the concentrated liquid can be recycled later as a liquid fertilizer.
또한, 원료를 각 혐기성 소화조 내에 고르게 분산 공급하여 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화 과정의 최적화를 도모할 수 있고, 모든 저장공간 내에서 동일한 바이오가스 압력을 유지함으로써 바이오가스 생산 효율을 극대화할 수 있다.In addition, by distributing the raw materials evenly distributed in each anaerobic digester, it is possible to optimize the anaerobic digestion process for biogas production, and maximize the biogas production efficiency by maintaining the same biogas pressure in all storage spaces.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 내지 도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오가스 생산 설비를 도시한 도면이다.2 to 4 is a view showing a biogas production facility according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저 도 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 바이오가스 생산 설비는, 혐기성 소화조(10), 저장조(20), 협잡물/고형물 제거기(30), 제1처리수조(40), 제1여과기(50), 제2처리수조(60), 냉각기(70), 제2여과기(70), 저류조(90), 케익건조기(100), 제1반송관(110), 및 제2반송관(120)을 포함하여 구성된다.First, referring to FIG. 2, the biogas production facility according to the present invention includes an
혐기성 소화조(10)는 투입되는 원료에 대해 혐기성 소화 과정을 수행하여 바이오가스를 생성하는 기능을 한다. 생산되는 바이오가스는 메탄과 수소 등이며, 주로 메탄이 바이오가스로 사용된다. 원료로는 옥수수 줄기, 폐곡식, 폐사료, 폐과일, 가축분뇨, 조류 등의 바이오매스와, 음식물 쓰레기, 글리세롤(폐오일), 식품 폐기물 등의 유기성 폐기물이 사용된다. 혐기성 소화조(10) 내에는 이러한 원료에 대해 혐기성 소화 과정을 수행하는 미생물이 다량 수용되어 있다. 혐기성 소화조(10) 내에는 혐기성 소화 결과 생산된 바이오가스가 저장되는 저장공간(11)이 마련되어 있으며, 이 저장공간(11) 내에 저장되어 있는 바이오가스는 송풍기(13)와 같은 이송수단에 의하여 필요한 곳으로 이송된다. 혐기성 소화조(10)는 원료에 대한 혐기성 소화를 수행한 결과 소화폐액을 찌꺼기로서 배출한다.The
저장조(20)는 혐기성 소화조(10)와 협잡물/고형물 제거기(30) 사이에 배치되 어 있다. 저장조(20)는 혐기성 소화조(10)에서 배출되는 소화폐액을 협잡물/고형물 제거기(30)로 유입되기 전에 일시 저장하는 기능을 한다.The
협잡물/고형물 제거기(30)는 혐기성 소화조(10)에서 배출되는 소화폐액을 저장조(20)로부터 공급받고, 소화폐액에 대해 탈수 과정을 수행함으로써 소화폐액 내의 협잡물 및 고형물을 걸러내어 제거한다. 즉, 협잡물/고형물 제거기(30)는 혐기성 소화조(10)에서 배출된 원료찌꺼기(협잡물)와 조대 고형물을 제거하는 기능을 한다. 협잡물/고형물 제거기(30)로는 협잡물 종합 제거기, 원심 분리기, 스크루 프레스, 필터 프레스 또는 벨트 프레스 등이 채용될 수 있다.The contaminant /
협잡물/고형물 제거기(30)에 의해 분리된 탈수케익(협잡물과 고형물)의 일부는 케익건조기(100)로 이송되고 나머지 일부는 제1반송관(110)을 통해 혐기성 소화조(10)로 반송된다. 또한, 협잡물/고형물 제거기(30)에서 배출되는 처리수는 제1처리수조(40)에 저장된다.A portion of the dewatered cakes (cold matter and solids) separated by the contaminant /
케익건조기(100)는 협잡물/고형물 제거기(30)에서 배출되는 탈수케익을 건조시키는 기능을 한다. 케익건조기(100)에서 건조된 탈수케익은 열회수시설(소각시설)의 고형 연료로서 사용된다. 이에 따라 건조된 탈수케익이 발전(發電) 등을 위한 열 발생 원료로서 재활용된다.The
케익건조기(100)가 탈수케익을 건조시키기 위해서는 열 공급이 필요한데, 본 발명의 케익건조기(100)는 혐기성 소화조(10)에서 생산된 바이오가스를 연소시켜 발전(發電)하는 과정에서 생성된 연소폐열을 탈수케익 건조를 위한 열원으로 사용한다. 즉, 혐기성 소화조(10)에서 생산된 바이오가스는 송풍기(13)에 의해 발전설 비로 이송되며, 발전설비에서는 바이오가스를 연소시켜 전기와 열(온수)을 생산한다. 이때 발전설비에서 발전 후 배출되는 연소폐열이 케익건조기(100)로 공급되어 케익건조기(100)의 건조열로 사용된다. 이에 따라 연소폐열의 재활용이 이루어지게 된다. 이와 같은 처리를 위하여, 발전설비에서 배출되는 연소폐열을 케익건조기(100)측으로 공급하기 위한 폐열공급관(미도시)과 같은 별도의 수단이 마련되어 있어야 할 것이다.In order to dry the dehydrated cake, the
제1처리수조(40)는 협잡물/고형물 제거기(30)와 제1여과기(50) 사이에 배치된다. 제1처리수조(40)는 협잡물/고형물 제거기(30)에서 배출되는 처리수를 제1여과기(50)로 유입되기 전에 일시 저장하는 기능을 한다.The first
제1여과기(50)는 협잡물/고형물 제거기(30)에서 배출되는 처리수를 제1처리수조(40)로부터 공급받아 여과한다. 제1여과기(50)로는 정밀 여과(Micro Filtraion : MF)와 한외 여과(Ultra Filtration : UF)와 같은 분리막 장치가 채용될 수 있다. 제1여과기(50)는 회분식으로 운영하여 농축률을 400% 이상으로 최대한 높이는 것이 바람직하다. 제1여과기(50)에 의해 농축된 농축액은 제2반송관(120)을 통해 혐기성 소화조(10)로 반송되며, 제1여과기(50)에서 배출되는 처리수는 제2처리수조(60)에 저장된다.The
바이오가스를 생산하는 혐기성 미생물은 성장 속도가 매우 느린 생리적 특성을 가지고 있다. 혐기성 미생물이 포함된 혐기성 소화조(10)의 소화폐액이 그대로 외부로 배출되면 혐기성 소화조(10) 내의 미생물의 양이 점차로 감소되어 결과적으로 바이오가스가 생산되지 않게 되는 근본적인 문제가 발생한다. 따라서, 제1여과 기(50)에서 배출되는 최소량의 고농축액을 제2반송관(120)을 통해 혐기성 소화조(10)로 반송시킴으로써 이러한 문제점을 해결한다.Anaerobic microorganisms that produce biogas have physiological properties that are very slow to grow. When the digestive waste liquid of the
제2처리수조(60)는 제1여과기(50)와 제2여과기(80) 사이에 배치되어 제1여과기(50)에서 배출되는 처리수를 제2여과기(80)로 유입되기 전에 일시 저장하는 기능을 한다.The
제2여과기(80)는 제1여과기(50)로부터 배출되는 처리수를 제2처리수조(60)를 통해 공급받아 재여과 처리한다. 제2여과기(80)는 제1여과기(50)에서 배출된 처리수를 방류하거나 재이용하기 위한 최종 처리를 맡는다. 제2여과기(80)는 소요 부지가 적고 운영비가 적게 소요되는 역삼투막 여과기로 구성되는 것이 바람직하다. 제2여과기(80)의 후단에는 저류조(90)가 설치되어 제2여과기(80)에서 배출되는 농축액을 농축 액비로 사용하기 위하여 저장한다.The
한편, 제2처리수조(60)와 제2여과기(80) 사이에는 냉각기(70)가 설치되어 있다. 냉각기(70)는 제1여과기(50)로부터 배출되는 처리수를 제2처리수조(60)로부터 공급받아 이를 냉각시킨 후 제2여과기(80)로 유입시키는 기능을 한다. 냉각기(70)는 제2처리수조(60)의 전단에 배치될 수도 있고 도 2 와 같이 후단에 배치될 수도 있다. 그러나, 제2처리수조(60)가 제1여과기(50)의 처리수를 저장하고 있는 동안에 제2처리수조(60)에서도 자연 냉각이 어느 정도 이루어지므로, 냉각기(70)의 운전 효율을 높이기 위하여 냉각기(70)는 제2처리수조(60)의 후단에 배치되는 것이 바람직하다.On the other hand, a cooler 70 is provided between the second
전술한 바와 같이 제1반송관(110)은 협잡물/고형물 제거기(30)로부터 유출되 는 탈수케익의 일부를 혐기성 소화조(10)로 반송시킨다. 이와 같은 반송을 원활하게 하기 위하여 제1반송관(110)에는 탈수케익의 강제 반송을 위한 펌프(도시되지 않음)와 같은 별도의 이송장치를 설치하는 것이 바람직하다.As described above, the first conveying
또한, 전술한 바와 같이 제2반송관(120)은 제1여과기(50)에서 배출되는 고형물 및 미생물을 혐기성 소화조(10)로 반송시킨다. 제2반송관(120)에도 강제 반송을 위한 펌프(도시되지 않음)와 같은 별도의 이송장치를 추가로 설치하는 것이 바람직하다. 반송되는 농축액은 고형물과 미생물을 포함하고 있으며, 이 고형물은 혐기성 소화조(10)의 원료로서 사용되고 미생물은 혐기성 소화조(10) 내의 미생물 농도를 유지시키는 기능을 한다.In addition, as described above, the second conveying
한편, 도 3 및 도 4 는 도 2 에서 복수의 혐기성 소화조가 설치된 상태를 도시한 도면이다. 도 2 에서는 하나의 혐기성 소화조(10)만이 도시되어 있으나, 혐기성 소화조(10)는 통상적으로 복수 개(도 3 및 도 4 에서는 4 개)가 설치되어 바이오가스 생산 용량을 증가시키도록 구성된다.3 and 4 are views illustrating a state in which a plurality of anaerobic digesters are installed in FIG. 2. Although only one
이때, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 각각의 혐기성 소화조(10)는 그 하부가 4 개의 제1연결관(15)에 의해 상호 연통되어 그 내부의 원료들이 각 혐기성 소화조(10)들에 의해 공유되도록 구성된다. 각각의 제1연결관(15)에는 제1밸브(16)가 설치되며, 또한 각각의 제1연결관(15)에는 펌프(14)가 설치된다. 따라서 혐기성 소화조(10) 내의 원료들은 제1밸브(16)의 개폐 상태에 따라 제1연결관(15)을 통해 혐기성 소화조(10)들간에 이송 가능하게 되며, 이때 펌프(14)의 펌핑 동작에 따라 원료의 능동적 이동이 가능하게 된다.At this time, as shown in Figure 3 and 4, each of the
또한, 도 4 에 도시된 바와 같이 각각의 혐기성 소화조(10)는 그 상부의 저장공간(11)이 제2연결관(17)에 의해 상호 연통되어 그 내부의 바이오가스가 혐기성 소화조(10) 내의 저장공간들(11)에 의해 공유되도록 구성된다. 각각의 제2연결관(17)에는 제2밸브(18)가 설치되어 있다.In addition, as shown in FIG. 4, each
상기와 같은 본 발명에 따르면 도 1 에 도시된 종래의 바이오가스 생산 장치에 비하여 다음과 같은 이점이 있다.According to the present invention as described above has the following advantages over the conventional biogas production apparatus shown in FIG.
- 협잡물/고형물 제거기(30)가 혐기성 소화조(10)에서 배출되는 소화폐액에 대해 협잡물/고형물 제거를 수행한 후 제1여과기(50)로 유입시킨다. 따라서, 제1여과기(50)로 유입되는 소화폐액 내의 협잡물과 고형물이 상당 부분 사전에 제거되므로 제1여과기(50)의 성능 저하가 발생하지 않고 제1여과기(50)로부터 배출되는 처리수의 수질이 개선된다.-The impurities /
- 협잡물/고형물 제거기(30)가 제거하지 못한 적절한 양의 혐기성 미생물과 고형물이 제1처리수조(40)로 유입된 후 제1여과기(50)로 공급되면 최고의 여과 성능을 발휘하게 된다. 따라서, 제1여과기(50)는 공급되는 미생물과 고형물을 최대한 많이 확보함으로써 농축률을 높게 유지할 수 있고, 적은 양의 농축액을 혐기성 소화조로 반송함으로써 체류시간을 장시간 확보하고 바이오가스 생산 효율을 증대시키게 된다.-When an appropriate amount of anaerobic microorganisms and solids that the contaminants /
- 협잡물/고형물 제거기(30)로부터 유출되는 탈수케익의 일부가 혐기성 소화조(10)의 원료로서 재이용되므로 자원의 효율적 사용이 가능하게 된다.Part of the dewatering cake flowing out of the contaminants /
- 협잡물/고형물 제거기(30)로부터 유출되는 탈수케익의 나머지 일부가 케익건조기(100)측으로 배출된다. 이를 도 1 에 도시된 종래의 바이오가스 생산 설비와 비교하면, 종래의 바이오가스 생산 장치에서는 분리막 장치(8)에서 걸러진 고형물이 모두 혐기성 반응기(6)로 유입되므로 혐기성 반응기(6) 내에 불용성 물질(찌꺼기)가 누적되어 혐기성 반응기(6)의 소화 효율의 저하가 발생할 수 있으나, 본 발명에서는 협잡물 및 조대 고형물의 일부가 주기적으로 케익건조기(100)측으로 배출되므로 유해물 및 불용성 물질이 혐기성 소화조(10)에 누적되는 것이 방지되어 소화 효율의 저하가 방지되고 설비의 안정성을 확보할 수 있게 된다.-The remaining part of the dewatered cake flowing out of the contaminants /
- 케익건조기(100)측으로 배출된 탈수케익이 케익건조기(100)에 의해 고형연료로 가공되며, 또한 케익건조기(100)의 건조열로서 혐기성 소화조(10)에서 생산된 바이오가스를 이용한 발전 과정에서의 연소폐열이 이용된다. 따라서, 버려지던 자원의 에너지 생산에의 재활용이 가능하게 된다.-The dehydrated cake discharged to the
- 혐기성 소화조(10), 협잡물/고형물 제거기(30), 제1여과기(50)의 후단에 각각 저장조(20), 제1처리수조(40), 제2처리수조(60)가 설치되어 있다. 따라서, 배출되는 소화폐액과 처리수를 각각 일시 저장하는 버퍼링이 가능하게 되어, 설비내의 각 구성부분을 필요에 따라 가변적으로 운전하는 것이 가능하게 된다.-The
- 제1여과기(50)와 제2여과기(80) 사이에 냉각기가 설치되어 있다. 제1여과기(50)는, 특히 와류 발생형 농축기로 제1여과기(50)를 구성하는 경우, 동작 중에 많은 열이 발생하며, 이 열에 의해 처리수의 온도가 60℃ 이상에 이르게 된다. 이러한 고온의 처리수가 역삼투막 여과기에 유입되는 경우 막의 물리적 변형(공경 증 가) 또는 막모듈의 손상(접착부의 탈리)이 발생되어 성능 저하와 수질 악화를 유발할 수 있다. 냉각기(70)는 제1여과기(50)의 처리수의 온도를 낮추어 이러한 현상을 방지하는 기능을 한다.-A cooler is installed between the
- 제1여과기(50)에서 처리된 처리수에 대해서 제2여과기(80)가 재여과를 수행한다. 재여과에 의하여 보다 개선된 수질의 처리수가 배출되므로 환경오염의 우려를 현저히 줄인 상태로 방류를 하거나 양질의 처리수를 재이용할 수 있다. 또한, 제2여과기(80)에서 배출되는 농축액을 저류조(90)에 저장함으로써 농축액을 추후에 액비(Liquid Fertilizer)로서 재활용할 수 있게 된다.The
- 혐기성 소화조(10) 내의 원료 수용 공간이 제1연결관(15)에 의해 연통되어 있고 제1밸브(16)를 이용하여 연통 여부를 제어 가능하며 또한 펌프(14)를 이용하여 원료의 능동적 이송이 가능하다. 따라서, 원료를 각 혐기성 소화조(10) 내에 고르게 분산 공급하여 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화 과정의 최적화를 도모할 수 있고, 나아가 일부 혐기성 소화조(10)의 가동을 중지시키는 경우 가동이 중지되는 혐기성 소화조(10)로의 원료 이송을 차단시킴으로써 설비 운영의 최적화와 효율화를 도모할 수 있다.-The material accommodating space in the
- 혐기성 소화조(10) 내의 저장공간(11)이 제2연결관(17)에 의해 연통되어 있으므로, 각 저장공간(11) 내의 바이오가스의 압력이 균일하게 유지된다. 어느 하나의 혐기성 소화조(10)의 저장공간(11) 내의 바이오가스 압력이 과도하게 하강할 경우 동 혐기성 소화조(10)에서는 바이오가스의 생산 효율이 저하될 수 있으나, 본 발명에서는 모든 저장공간(11) 내에서 동일한 바이오가스 압력을 유지함으로써 바이오가스 생산 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 일부 혐기성 소화조(10)의 가동을 중지시키는 경우 동 혐기성 소화조(10)에 대해서 제2밸브(18)를 통해 저장공간(11)을 분리시킬 수 있다.Since the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments and applications of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments and applications described above, the invention without departing from the gist of the invention claimed in the claims Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
도 1 은 종래의 바이오가스 생산 설비의 일 예를 도시한 도면.1 is a view showing an example of a conventional biogas production facility.
도 2 는 본 발명에 따른 바이오가스 생산 설비의 바람직한 실시예를 도시한 도면.2 shows a preferred embodiment of a biogas production plant according to the invention.
도 3 및 도 4 는 도 2 에서 복수의 혐기성 소화조가 설치된 상태를 도시한 도면.3 and 4 are views showing a state in which a plurality of anaerobic digester is installed in FIG.
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