이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
첨부된 도면중 도 1은 본 발명에 따른 고온 혐기성 소화 처리장치를 도시한 단면 구성도이고, 도 2는 도 1의 요부 단면 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 고온 혐기성 소화 처리장치로써 처리되는 유기물의 통합처리를 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고온혐기성 소화 처리장치는 축산폐수 및 고농도 유기성 슬러지가 투입되어 처리되는 전처리 조(100)와; 전처리 조(100)의 외측면과 경사바닥면 내측 영역에 가로 및 세로로 구비되어 전처리 조(100) 내부의 축산폐수 및 고농도 슬러지를 고온(60~80℃)으로 가온시키기 위한 열교환기장치(200)와; 전처리 조(100) 하부에 구비되어 전처리 조(100)를 수조적인 수평에 의한 안정감과 관리가 용이하도록 지지하게 되는 열교환기실(300)과; 전처리 조(100) 상부에 구비되어 가온에 필요한 제어와 온도 및 유량의 공급을 제어하기 위한 자동제어장치(600)로 이루어진다.
상기 전처리 조(100)는 상부 양측에 축산폐수 및 고농도 슬러지가 투입되는 투입구(111)가 연통되게 구비된 상부판(110)과; 상부판(110) 하부에 수직으로 연통되게 연장 형성된 몸체(120)와; 몸체(120) 하부에 경사지게 형성되어 내부의 압력 을 높이고, 하부로 유기물의 이송이 용이한 경사바닥면(130)으로 이루어진다.
상기 상부판(110) 하부 영역에는 하부가 개방된 사각통 형상으로 이루어져 미세가스가 발생되는 미세가스발생조(140)가 구비된다. 이러한 미세가스발생조(140)는 상부에 압력보호실(141)이 구비되어, 상승한 내부 압력을 보호하게 된다.
이때, 미세가스발생조(140) 외주연 영역의 전처리 조(100) 내부에는 1차발효조(160)가 구획되고, 직하방 영역의 전처리 조(100)에는 2차발효조(162)가 구획된다.
이러한 전처리 조(100)는 가온의 효율성을 고려하여 용량을 5㎥이하 구조, 즉 소형으로 이루어지고, 다수개를 직렬 또는 병열로 연결하여 사용할 수 있도록 구성하게 되며, 하부의 바닥면이 경사지게 형성되어 내부의 압력을 증대시키게 되고, 축산폐수 및 고농도 유기성 슬러지의 부유물이 가라앉아 쌓이게 된다.
상기 전처리 조(100) 내부로 투입된 축산폐수 및 고농도 유기성 슬러지가 채워지면서 미세가스발생조(140) 내부가 밀폐 공간으로 되며, 체류한 고분자와 미세분자가 짧은 시간에 열교환기장치(200)에 의해 가온 되고, 가온 과정에서 발생하는 온도에 의한 분해가 이루어지며 그 과정에서 미세가스발생조(140) 내부 공간의 압력이 상승하며, 상승한 압력은 상부의 압력보호실(141)에 의해 보호된다.
이때, 미세가스발생조(140)의 하부 공간에서 생성한 암모니아 및 기타의 미세기포 가스는 1차발효조(160)와 2차발효조(162)로 재방출하면서 1차발효조(160)의 부유물과 접촉하여 암모니아 가스가 현저히 줄어들어 분해가 증대된다.
상기 열교환기장치(200)는 전처리 조(100) 상부에 구비되고, 태양열판(201)으로써 내부의 물이 고온(60~80℃)이 유지되는 온수탱크(210)와; 온수탱크(210)에 연결되어 내부의 순환펌프(211)에 의해 온수가 순환되도록 전처리 조(100)의 몸체(120) 외측 둘레부와 경사경사바닥면(130) 영역에 연통되게 연결된 온수관(220)(230)과; 전처리 조(100)의 몸체(120) 외측 둘레의 온수관(220)에 조인트(300)로써 수직으로 연결되는 다수의 수직배관(240)과; 전처리 조(100)의 내부 경사바닥면(130) 영역의 온수관(230)에 조인트(310)로써 경사지게 연결되는 다수의 경사배관(250)으로 이루어진다.
이때, 온수관(220)(230)으로 순환되는 온수는 그 온도가 자동제어로 80℃이상 100℃이하로 제공된다. 이중 경사배관(250) 온수의 열로써 경사바닥면에 침전되는 고형물 등을 가온하여 분해시켜, 축산폐수 및 고농도 유기물이 체류중 침전하여질산화 반응에 의한 수질악화와 고분자의 분해를 방해하는 것을 방지하게 된다.
그리고, 수직배관(240) 온수의 열로써 내부에 체류하고 있는 유기물을 신속하게 가온하게 된다.
이와 같이 온수관(220)(230)으로 순환되는 고온의 온수를 전처리 조(100)에 99% 제공하여 전처리 조(100)에 체류한 유기물을 가온하게 된다. 이때, 가온의 효율성을 위한 다수개의 조인트(300)(310)의 유동을 막기 위한 고정핀(미도시)이 설치되고, 그 재질이 스텐레스로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전처리 조(100)는 항시 운영할 수 있는 태양열 온수기와 혐기성 소화 과정에서 발생하는 메탄가스를 연소하여 열원을 발생하고, 온수관(220)(230)을 통하여 순환펌프(211)로 순환하며 가온의 과정에서 고분자와 미세분자의 발효가 이루어지게 한 것으로 별도의 저장조를 두어 침전 분리한 후 고효율 정화처리 할 수 있으며 침전물 및 고액은 혐기성 소화조로 이송하여 소화 처리할 수 있게 하였다.
또한, 상기 전 처리한 유기물은 소화 과정에서 발생하는 메탄가스를 별도로 저장하여 난방용으로 사용할 수 있는 다량의 메탄가스 발생으로 폐기물을 이용한 자원으로 활용한다.
상기 열교환실(400)은 전처리 조(100) 하부에 구비되어 전처리 조(100)를 수조적인 수평에 의한 안정감과 관리가 용이하도록 지지하게 되고, 전처리 조(100)의경사바닥면(130)에 구비되는 열교환기장치(200)를 구성하는 온수관과 배관의 관리와 설비가 용이하도록 출입문(미도시)이 구비된다.
한편, 전처리 조(100) 하부에는 혐기성 소화조(500)와 연결되는 이송관(180)이 구비되고, 이 이송관(180)에는 고온으로 가온된 유기물이 전처리 조(100)에 구비된 온도감지센서(182)의 감지에 의해 40℃가 되면, 자동으로 작동되도록 구성된 자동밸브(184)가 구비되어 하부 영역의 혐기성 소화조(500)로 이송하게 된다.
이와 같이 이송되는 유기물이 지하에 매설된 혐기성 소화조에서는 중온(30~40℃)의 온도를 유지하면서 혐기성 미생물의 활성이 된다. 또한, 고분자의 축산폐수와 고농도 유기물들은 전처리 조(100)에서 가온하여 이송되면서 가수분해가 빠르며 소화 과정에서 메탄가스가 종래의 방법보다 다량으로 발생하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 고온 혐기성 소화 처리장치의 동작상태를 개략적으로 설명하면, 도 1 및 도 2에서와 같이 전처리 조(100)를 구성하는 상부판(110)의 투입구(111)를 통하여 축산폐수 및 고농도 슬러지를 투입하게 된다.
그러면, 내부로 투입된 상기한 슬러지가 전처리 조(100) 내부에 서서히 채워지게 되면서, 압력 차이에 의하여 상부판(110) 하부의 미세가스발생조(140) 내부가 밀폐 공간이 된다.
이에 따라 전처리 조(100) 내부에 체류하고 있는 슬러지의 고분자와 미세분자가 짧은 시간에 전처리 조(100)의 몸체(120) 외측 둘레부와 바닥면(130) 내부에 구비되는 열교환기장치(200)에 의해 고온(60~80℃)으로 가온 되고, 가온 과정에서 발생하는 온도에 의한 분해가 이루어지며 그 과정에서 미세가스발생조(140) 내부 공간의 압력이 상승하며, 상승한 압력은 상부의 압력보호실(141)에 의해 보호된다.
이때, 미세가스발생조(140)의 하부 공간에서 생성된 암모니아 및 기타의 미세기포 가스가 1차발효조(160)와 2차발효조(162)로 미세가스(기포)로 재방출되면서 1차발효조(160)의 부유물과 접촉하여 암모니아 가스가 현저히 줄어들어 분해되면서 고온으로 가온된 유기물 되는 것이다.
이와 같이 고온으로 가온된 유기물은 전처리 조(100) 하부에 구비된 이송관(180)을 통하여 하부의 혐기성 소화조(500)로 이송되고, 이 혐기성 소화조(500)에서는 중온(30~40℃)의 온도를 유지하면서 혐기성 미생물의 활성이 된다.
이때, 고온으로 가온된 유기물에 대한 온도가 온도감지센서(182)의 감지에 의해 40℃가 되면, 이송관(180)에 구비된 자동밸브(184)가 자동으로 개방되어 혐기성 소화조(500)로 이송되어 처리가 완료된다.
한편, 상기한 전처리 조(100)는 처리 용량에 대비한 다수개의 전처리 조(100)를 혐기성 소화 탱크 상부에 설치할 수 있으며, 전처리 조(100)에 투입량에 따라 별도의 저장조를 두어 침전 분리한 후 고효율 정화처리하며 잔존 침전물을 혐기성 소화조(500)로 이송하여 축산폐수 및 고농도 유기물의 통합 처리할 수 있다.
또한, 상기 전 처리한 유기물은 소화 과정에서 발생하는 메탄가스를 별도로 저장하여 난방용으로 사용할 수 있는 다량의 메탄가스 발생으로 폐기물을 이용한 자원으로 활용한다.
참고로, 종래의 혐기성 소화 방법은 많으나 처리 과정에서 에너지의 사용에 따른 실용성이나 경제성이 결여되어 상용화하지 못한 축산폐수와 고농도 슬러지를 보다 더 효과적으로 분해하면 처리와 에너지를 동시에 효과적으로 사용할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 종래의 혐기성 소화 방법의 전처리에서 발효가 원활하게 하는 것으로 유기물을 어떠한 경우와 조건으로 발효하여 가수 분해하고 소화처리가 효과적으로 에너지를 다량으로 발생하게 한 것이다.
이와 같이 전 처리한 축산폐수와 고농도 유기물의 효과적인 가온과 발효에 의한 혐기성 소화 방법에서 메탄가스의 생성량을 높이고 종래의 소화 방법에서 문제가 되는 동절기 가온으로 사용되는 비용을 절감하여 효과적인 에너지로 자원화 한 것이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 고온의 전처리 혐기성 소화 처리 장치는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 그 기술적 사상이 있다고 할 것이다.