KR101472883B1 - High Efficiency Organic Waste Treatment System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기성 폐기물을 처리하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하면, 하수 슬러지, 가축분뇨, 음식물류 폐기물 및 유기성 도시 고형폐기물 등과 같은 유기성 폐기물을 초음파를 이용하여 분해가 용이한 용존성 물질화 시킨 후 혐기성 세균과 반응시켜 처리하는 한편, 침전성이 매우 낮은 소화슬러지 등을 보다 효율적으로 처리할 수 있고, 각 처리조의 유지보수가 용이하며, 미생물 및 고형물의 유출을 효과적으로 방지할 수 있는 고효율 유기성 폐기물 처리장치에 관한 기술분야이다.
The present invention relates to an apparatus for treating organic wastes, and more particularly, to an apparatus for treating organic wastes, which comprises dissolving organic wastes such as sewage sludge, livestock manure, food wastes and organic municipal solid wastes using ultrasonic waves, A highly efficient organic waste disposal apparatus capable of efficiently treating digestion sludge and the like having extremely low sedimentation ability, facilitating the maintenance of each treatment tank, and effectively preventing the outflow of microorganisms and solids .
일반적으로, 하수슬러지, 가축분뇨, 음식물류 폐기물 및 유기성 도시 고형 폐기물과 같은 유기성 폐기물은 고농도 오염물질을 포함하고 있어 수질의 주된 오염원으로 지목받고 있고, 이러한 유기성 폐기물의 처리는 토양 매립, 비료화, 소각, 해양투기 등의 방법으로 처리되었으며, 근래에 가장 대표적인 처리방법으로는 해양투기 방법을 이용해 왔다.Generally, organic wastes such as sewage sludge, livestock waste, food wastes and organic municipal solid wastes contain high concentrations of pollutants and are regarded as the main pollutants of water quality. Such organic wastes are treated by landfilling, fertilizing, incineration, Marine dumping, etc. Recently, marine dumping method has been used as the most representative treatment method.
그러나, 매립지 부족 및 2차 오염원의 수계유입 가능성 등으로 인해 유기성 폐기물의 매립에 대한 부정적인 인식이 팽배한 실정이고, 런던협약에 의거하여 2012년 이후 해양투기 방법이 금지됨에 따라 대부분 활성슬러지공법인 호기성, 혐기성 소화공정에 의해 처리되고 있다. 이러한 활성슬러지공법에서 생분해성 유기물은 무기물인 이산화탄소로 변환되어 제거되지만, 그 일부는 미생물 성장에 의한 잉여미생물로 전환되어 슬러지의 형태로 축적되는 문제점이 있었다.However, due to the lack of landfills and the possibility of secondary pollutants coming into the water system, there is a growing negative awareness of landfilling of organic wastes. In accordance with the London Convention, marine dumping methods have been banned since 2012, It is being treated by an anaerobic digestion process. In this activated sludge process, the biodegradable organic material is converted into carbon dioxide, which is an inorganic material, and is removed. However, a part of the biodegradable organic material is converted into surplus microorganisms by microbial growth and accumulated in the form of sludge.
활성슬러지공법 중 생물학적 처리 방법인 호기성 공정, 즉, 생물산화법, 퇴비·액비화 및 사료화 등의 방법은 에너지 소모가 크고, 최종부산물인 퇴비·액비는 판매처 확보가 어려우며, 사료화 등은 과도한 에너지사용으로 제한적인 문제점이 있었다.In the activated sludge process, aerobic processes such as aerobic processes such as bioxidation, composting, liquefying, and feed conversion have high energy consumption, and compost and liquid fertilizer, which is the final by-product, are difficult to secure sales points. There was a problem.
따라서, 에너지를 생산하고 동시에 수질을 확보할 수 있는 방안으로 혐기성 소화공정을 근래에 많이 적용하고 있으며 이러한 혐기성 공정은 고농도 유기물질을 바이오가스로 전환하여 이를 에너지원으로 이용할 수 있으므로 기존의 에너지 문제를 해결하여 적절한 수질 제어가 가능한 장점이 있다.Therefore, the anaerobic digestion process has recently been widely applied to produce energy and at the same time to secure water quality. This anaerobic process can convert high-concentration organic matter into biogas and use it as an energy source. Water quality control is possible.
또한, 혐기성 공정은 혐기성 미생물에 의해 유기성 폐기물(이하, '슬러지'라 한다.) 중의 유기물이 분해되어 최종 부산물로 이산화탄소와 메탄가스가 생성되는 생물학적 공정으로서, 혐기성 소화공정에 의해 슬러지 발생량이 감소하며, 따라서, 슬러지 처리비용이 절감되고 악취발생 물질이 감소하며 병원성 세균이 사멸되는 장점이 있으며, 특히 에너지 소비가 호기성 처리공법에 비해 현저히 낮아 운영비를 절감시킬 수 있는 효율적인 슬러지 처리 공정으로 인식되어 왔다.In addition, the anaerobic process is a biological process in which organic matter in organic waste (hereinafter referred to as 'sludge') is decomposed by anaerobic microorganisms and carbon dioxide and methane gas are produced as final byproducts. The amount of sludge generated by the anaerobic digestion process is reduced Therefore, it has been recognized that the sludge treatment cost is reduced, the odor generating material is reduced, the pathogenic bacteria are killed, and the energy consumption is remarkably lower than that of the aerobic treatment method, thereby being an efficient sludge treatment process capable of reducing the operating cost.
그러나, 슬러지의 처리 및 처분과 관련하여 잉여 슬러지는 혐기성 소화가 빠르게 일어나지 않아 20일 이상의 수리학적 체류시간(hydraulic retention time:HRT)이 요구되는 문제가 있고, 슬러지의 혐기성 소화 이후에 탈수가 쉽지 않은 문제가 있으며, 이러한 문제는 슬러지의 대부분이 유기 미생물 덩어리로 구성되어 있으므로 이러한 유기 미생물의 세포벽에 의해 세포내 유기물질이 혐기성 소화 기질로서의 전달이 차단되기 때이다. 즉, 세포를 둘러싸고 있는 단단한 구조물인 세포벽으로 인해 다량의 유기물질로 이루어진 세포질이 혐기성 소화에 이용되지 못하여 슬러지의 혐기성 소화시, 낮은 소화효율을 나타낸다.However, regarding the treatment and disposal of sludge, anaerobic digestion of the excess sludge does not occur rapidly and hydraulic retention time (HRT) of 20 days or more is required, and it is difficult to dehydrate after anaerobic digestion of the sludge The problem is that most of the sludge is composed of a mass of organic microorganisms, so that the cell walls of these organic microorganisms block the delivery of the organic substances into the anaerobic digesting matrix. In other words, the cytoplasm composed of a large amount of organic material can not be used for anaerobic digestion due to the cell wall, which is a solid structure surrounding the cells, and thus exhibits a low digestion efficiency upon anaerobic digestion of the sludge.
이러한 슬러지의 낮은 소화효율을 개선하기 위해 슬러지의 생물학적 안정화 공정, 특히 혐기성 소화에 의한 안정화 공정 전에, 슬러지를 전처리한다. 슬러지 전처리는 일반적으로 물리적 방법, 화학적 방법, 및 생물학적 방법인 오존처리, 초음파처리, 알칼리처리, 열처리, 효소처리, 산 처리, 기계적 분쇄, 염소처리 등과 같은 단일 처리 및 알칼리/초음파 병합처리, 알칼리 열 병합처리등이 있고, 이러한 전처리 방법의 기본적인 작용은 세포벽을 파괴시켜서 유기물질을 용출시키는 것이며, 이를 '가용화'라고 한다.Prior to the biological stabilization process of the sludge, particularly the stabilization process by anaerobic digestion, the sludge is pretreated to improve the low digestion efficiency of such sludge. Sludge pretreatment generally involves a single treatment such as physical, chemical, and biological methods such as ozone treatment, ultrasonic treatment, alkali treatment, heat treatment, enzyme treatment, acid treatment, mechanical grinding, chlorination, and alkali / And the like, and the basic function of this pretreatment method is to dissolve the organic material by destroying the cell wall, which is referred to as " solubilization ".
상기와 같은 다양한 슬러지 전처리 방법 중 현재 많은 연구가 진행되어 왔으며 널리 상용화 되고 있는 방법은 초음파를 이용한 슬러지 전처리 방법으로서, 초음파는 일반적으로 인간의 가청 영역인 16 kHz 이상의 주파수 영역을 칭하고, 보통 20~100 kHz 범위의 음파인 저주파와 1~10 MHzdml 고주파로 구분할 수 있으며, 이들은 상업적인 활용도 다르고, 대상 매질의 상태(기체, 액체, 고체)에 따라서도 다양한 현상을 나타낸다. 초음파가 매질, 특히 액체를 통과할 때는 음압(acoustic pressure)에 의해 기포가 발생하는데 이 현상을 공동 현상(cavitation)이라 한다. 이때 발생된 기포는 임계점에 도달하면 내파하고, 기포의 생성과 소멸을 반복하며 국부적으로 압력과 온도가 상승하게 되어 고온 및 고압의 가스가 순간적으로 방출되며 열분해와 OH 라디칼과 같은 산화성 물질이 생성될 뿐만 아니라 기포의 내파시 발생되는 충격파에 의한 분자간 충돌로 각종 화학반응에서 반응율을 증대시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.Among various sludge pretreatment methods as described above, a lot of research has been conducted at present, and a widely commercialized method is a sludge pretreatment method using ultrasonic waves. Ultrasound generally refers to a frequency region of 16 kHz or more, which is human auditory area, kHz range, and 1 ~ 10 MHz dml high frequency. They are different in commercial use and exhibit various phenomena depending on the state of the target medium (gas, liquid, solid). When ultrasonic waves pass through the medium, especially liquid, bubbles are generated by acoustic pressure, which is called cavitation. When the bubble reaches the critical point, it bounces and repeats bubble generation and extinction. As the pressure and temperature rise locally, high-temperature and high-pressure gases are instantaneously released and oxidative substances such as thermal decomposition and OH radical are generated In addition, it is known that the intermolecular collision caused by the shock wave generated when the bubbles collapse can increase the reaction rate in various chemical reactions.
즉, 공동 현상(cavitation)에 의해 액체 내부에 발생하는 공동과 버블의 파괴로 순간적인 고온 고압 조건이 형성되고 이에 따른 충격파와 전단력에 의해 주변의 슬러지가 파괴되는 것을 이용한 기술이다. 다시 말해, 높은 음향 강도를 가진 초음파를 조사할 때, 초음파에 의한 에너지 투입이 물분자의 결합에너지를 넘어서면 부분적인 압력강하로 인하여 공동 현상이 발생하게 되는 것이다.That is, it is a technology using an instantaneous high-temperature and high-pressure condition due to breakage of cavities and bubbles generated in the liquid by cavitation and destruction of surrounding sludge by shock wave and shear force. In other words, when irradiating ultrasonic waves having high acoustic intensity, if the energy input by ultrasonic waves exceeds the binding energy of water molecules, a partial pressure drop causes cavitation.
이러한 초음파 기술은 슬러지 처리효율이 높고 고형물 함량이나 점도의 영향을 비교적 적게 받는 장점이 있으나 에너지 투입량이 높고 시설유지비가 높다는 단점이 있다.These ultrasonic techniques have the advantages of high sludge treatment efficiency, relatively low influence of solids content and viscosity, but high energy input and high facility maintenance cost.
초음파 기술을 이용하여 슬러지를 가용화 시키는 종래 기술로서, 슬러지의 혐기성 소화공정에서, 이중 주파수의 초음파를 이용하는 슬러지를 전처리하는 "이중주파수의 초음파를 이용한 슬러지 전처리 방법"인 대한민국 공개특허 제2006-0023383호와 하수처리장에서 발생되는 슬러지의 가용화에 관한 것으로서, 구체적으로 하수, 폐수 또는 오수처리장에서 발생되는 미생물 슬러지를 다파장 초음파 조사 및 다단 역류 초음파 조사로 가용하는 방법에 관한 "다파장 및 역류 초음파 조사를 이용한 슬러지의 가용화방법 및 이를 위한 다단역류 초음파 조사장치"인 대한민국 공개특허 제2005-0011391호 및 유기성 폐기물을 소화 처리하기 위한 혐기성 소화조에 관한 것으로, 반응조에 일정 크기 이하의 초음파를 조사할 수 있는 초음파 진동자를 설치하여 입상(granule) 슬러지층의 압밀화를 방지하고, 메탄 가스 생성균의 활성도를 높여 바이오 가스 생성량을 증가시킬 수 있는 "초음파 진동자를 구비한 혐기소화조" 등이 있다.Prior art for solubilizing sludge using ultrasonic technology is disclosed in Korean Patent Publication No. 2006-0023383 entitled " Method for Pretreatment of Sludge Using Dual Frequency Ultrasonic "for Pre-treating Sludge Using Dual Frequency Ultrasound in Anaerobic Digestion Process of Sludge And a method for solubilizing sludge generated in a sewage treatment plant, specifically, a multi-wavelength ultrasonic wave irradiation and a multi-stage ultrasonic wave irradiation for microbial sludge generated in a sewage, wastewater or sewage treatment plant, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0011391, entitled " Method for Solubilizing Sludge Used and Multi-stage Reflux Ultrasonic Irradiation Apparatus therefor ", and an anaerobic digestion tank for digesting organic wastes. An ultrasound By installing a vibrator, granule An anaerobic digester with an ultrasonic vibrator capable of preventing the compaction of the sludge layer and increasing the activity of the methane gas-producing bacteria to increase the biogas production amount.
그러나, 상기와 같은 종래의 초음파를 이용하여 슬러지를 가용화시키는 장치 및 방법은 장치 외벽에 초음파 진동자를 부착시켜 사용되기 때문에 처리조 용량의 증대에 따라 부착시켜야 할 초음파 진동자가 기하급수적으로 증가하고, 그 크기가 커지는 문제가 있으며, 외부벽을 통한 전달 또는 노출된 초음파 진동부여서 심각한 소음이 발생 될 수 있어 추가적인 소음방지장치를 설치해야하는 문제점이 있었다.However, since the apparatus and method for solubilizing the sludge using the conventional ultrasonic wave as described above are used by attaching the ultrasonic vibrator to the outer wall of the apparatus, the ultrasonic vibrator to be attached increases exponentially as the treatment vessel capacity increases, There is a problem that the size increases, and there is a problem that an additional noise preventing device must be installed since serious noise may be generated due to transmission through the external wall or the provision of the exposed ultrasonic vibration.
상기와 연관하여, 혐기성 공정은 고액 및 기액 분리관 등을 이용하여 혐기성 공정에서 발생되는 이산화탄소와 메탄가스(이하. '바이오가스'라 한다.) 및 고체의 슬러지를 분리하고 있지만, 침전성이 매우 낮은 소화슬러지 등을 효율적으로 처리하지 못하여 고액 및 기액 분리된 슬러지에서 발생된 처리수에 소화슬러지 등이 혼합되어 정화시설에서 재차 정화해야하는 문제점이 있었다.In connection with the above, the anaerobic process separates the carbon dioxide and methane gas (hereinafter referred to as "biogas") and solid sludge generated in the anaerobic process using a liquid and a gas-liquid separation pipe, Low digestion sludge and the like can not be efficiently treated, so that digested sludge or the like is mixed with the treated water generated from the sludge having a high liquid and gas-liquid separation, and the digested sludge must be purified again in the purification facility.
또한 혐기성 공정은 폐색 방지를 위해 정기적으로 외부에서 약품세척을 해야하기 때문에 약품투입기 등을 별도로 설치해서 세척을 해야하는 번거로움이 있었고, 고액 및 기액 분리관에서 사용되는 막의 경우 항상 수중에 잠겨 있기 때문에 소화조 설계용량이 증대되는 문제점이 있었으며, 혐기성 소화조의 복잡한 구성은 혐기성 공정의 장치들에 결함이 발생하였을 때 관리를 위한 유지보수가 어려운 문제점이 있었다. 아울러, 혐기성 공정은 효율적인 슬러지의 처리를 위해 그 구성은 복잡하고 다양하게 보완되고 있지만 시설규모에 비해 처리할 수 있는 용량이 적다는 문제점도 있었다.
In addition, since the anaerobic process is required to periodically wash the drug from the outside in order to prevent clogging, it is troublesome to separately install a drug feeder and the like, and since the membrane used in the high-liquid and gas-liquid separation pipe is always immersed in water, The complexity of the anaerobic digestion tank is problematic in that it is difficult to maintain the anaerobic process equipment when the anaerobic process equipment is defective. In addition, the anaerobic process has been complicated and variously supplemented for efficient sludge treatment, but it also has a problem that the capacity to be treated is smaller than the facility scale.
본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 회전식 초음파 처리조를 이용하여 소음이 적고, 초음파 진동자가 처리조의 용량에 비해 종래보다 적게 사용됨으로써 제작비용이 절감되며, 슬러지를 회전시켜 초음파 진동부의 주위로 유도하기 때문에 초음파를 보다 효율적으로 조사할 수 있는 한편, 분리막조를 별도로 설치함으로써 침전성이 매우 낮은 소화슬러지 등을 보다 효율적으로 처리할 수 있고, 각 처리조의 유지보수가 용이하며, 미생물 및 고형물의 유출을 효과적으로 방지할 수 있는 고효율 유기성 폐기물 처리장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a sludge- The ultrasonic wave can be irradiated more efficiently because it is guided to the periphery of the ultrasonic vibrating part by rotation, and it is possible to treat the digesting sludge and the like having a very low sedimentation efficiency more efficiently by providing a separation membrane tank separately, And an object of the present invention is to provide a highly efficient organic waste disposal apparatus which can easily prevent the outflow of microorganisms and solids.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 유기성 폐기물을 저장하는 저장조(100);와 저장조(100)의 유기성 폐기물을 공급받아 유기성 폐기물을 분해하는 초음파 처리조(200);와 초음파 처리조(200)에서 분해된 유기성 폐기물을 공급받아 메탄가스와 처리수를 추출하는 혐기성 소화조(300); 및 혐기성 소화조(300)에서 처리수를 공급받아 고액분리하는 분리막조(400);를 포함하여 구성되고, 저장조(100)의 유기성 폐기물을 초음파 처리조(200)에 공급하는 유입관(10);과 초음파 처리조(200)의 최대수위(240)를 초과하는 유기성 폐기물을 저장조(100)로 회수시키는 회수관(20);과 초음파 처리조(200)에서 분해된 유기성 폐기물을 혐기성 소화조(300)로 공급하는 이송관(20); 및 혐기성 소화조(300)에서 생분해된 유기성 폐기물을 분리막조(400)로 유출시키는 유출관(30);을 더 포함하여 구성되는 고효율 유기성 폐기물 처리장치를 제시한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of treating organic wastes, including: a storage tank (100) for storing organic wastes; an ultrasonic treatment tank (200) for receiving organic wastes from the storage tank (100) An
또한 본 발명의 상기 저장조(100)는 유기성 폐기물이 유입되어 내부에 채워지는 몸체(110);와 몸체(110)의 내부에 복수 개의 교반날개(123)가 구비된 교반축(122)과 몸체(110)의 상부에 설치되는 교반모터(124)를 포함하여 구성되어 유기성 폐기물을 활성화시키는 교반기(120); 및 초음파 처리조(200)에 유기성 폐기물을 공급하는 유입펌프(130);를 더 포함하여 구성되고, 상기 초음파 처리조(200)는 저장조(100)의 유기성 폐기물이 유입되어 내부에 채워지는 몸체(210);와 몸체(210)의 내부에 복수 개의 교반날개(223)가 구비된 교반축(222)과 몸체(210)의 상부에 설치되는 교반모터(224)를 포함하여 구성되어 유기성 폐기물을 분해시키는 교반기(220);와 교반축(222) 또는 교반날개(223) 중 어느 하나 이상의 내부에 설치되는 초음파 진동자(230); 및 유기성 폐기물의 pH 조절을 위한 약품투입기(290);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The
또한 본 발명의 상기 혐기성 소화조(300)는 초음파 처리조(200)의 유기성 폐기물이 유입되어 내부에 채워지는 몸체(310);와 몸체(310)의 내부에 복수 개의 교반날개(323)가 구비된 교반축(322)과 몸체(310)의 상부에 설치되는 교반모터(324)를 포함하여 구성되어 유기성 폐기물을 생분해시키는 교반기(320);와 몸체(210)의 외부면 소정부위에 내부의 유기성 폐기물을 채취할 수 있는 시료채취구(330); 및 몸체(310)의 내부에 pH측정기(340), 용존산소량 측정기(350), 온도센서(360) 및 온도 유지수단(361);을 더 포함하여 구성되고, 상기 분리막조(400)는 혐기성 소화조(300)의 처리수가 유입되고, 펌프(413)가 설치된 제1이송관(412)을 구비하는 제1 PE탱크(410);와 제1이송관(412)과 연결되어 제1 PE탱크(410)의 처리수를 공급받고, 처리수에서 고체 및 액체를 분리하는 고액분리관(422)을 복수 개 구비하며, 펌프(425)가 설치된 제2이송관(424)을 구비하는 분리탱크(420); 및 제2이송관(424)과 연결되어 분리탱크(420)의 액체를 공급받아 정화시설로 액체를 방류하는 제2 PE탱크(430);를 더 포함하여 구성되고, 상기 제2 PE탱크(430)는 분리탱크(420)에서 고액분리가 이루어지지 않았다고 판단되었을 때, 분리탱크(420)로 액체를 회수시키는 회수관(432)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
The
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 고효율 유기성 폐기물 처리장치는 슬러지를 처리함에 있어 회전식 초음파 처리조를 이용하여 소음이 적고, 제작비용이 절감되며, 분해가 용이한 용존성 물질로 변환시킨 후 혐기소화법으로 처리하여 처리기간을 단축시키고 처리효율을 증가시킬 수 있는 효과와, 분리막조를 별도로 설치함으로써 침전성이 매우 낮은 소화슬러지 등을 보다 효율적으로 처리하여 미생물 및 고형물의 유출을 효과적으로 방지할 수 있는 효과 및 각 처리조의 유지보수가 용이한 효과를 얻을 수 있다.
The above-described highly efficient organic waste disposal apparatus according to the present invention uses a rotary ultrasonic treatment tank to treat sludge, thereby reducing noise, reducing manufacturing cost, converting it into a soluble substance that is easy to disassemble, The treatment period can be shortened and the treatment efficiency can be increased and the separation membrane tank can be installed separately to effectively treat the digestion sludge and the like having a very low sedimentation ability to effectively prevent the outflow of microorganisms and solids And the maintenance of each treatment tank can be facilitated.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고효율 유기성 폐기물 처리장치의 전체적인 모습을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 저장조와 초음파 처리조를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 저장조를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 초음파 처리조를 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 초음파 처리조의 사용상태도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 초음파 처리조와 혐기성 소화조를 나타낸 구성도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 혐기성 소화조를 나타낸 구성도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 혐기성 소화조와 분리막조를 나타낸 구성도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 분리막조를 나타낸 구성도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 분리탱크를 확대한 구성도.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a schematic view showing an overall structure of a high efficiency organic waste disposal apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Fig.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]
3 is a view showing a storage tank according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram showing an ultrasonic treatment tank according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is an explanatory view of the state of use of the ultrasonic treatment tank according to the preferred embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of an ultrasonic treatment tank and an anaerobic digestion tank according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing an anaerobic digestion tank according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a schematic view showing an anaerobic digester and a membrane separation tank according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 9 is a view showing a separation membrane bath according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
10 is an enlarged view of a separation tank according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 유기성 폐기물을 처리한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하면, 하수 슬러지, 가축분뇨, 음식물류 폐기물 및 유기성 도시 고형폐기물 등과 같은 유기성 폐기물(500)(이하, '슬러지(500)'라 한다.)을 회전식 초음파 처리조를 이용하여 분해가 용이한 용존성 물질화 시킨 후 혐기성 세균과 반응시켜 처리하고, 분리막조를 별도로 설치함으로써 각 처리조의 유지보수가 용이하고, 침전성이 매우 낮은 소화슬러지 등을 보다 효율적으로 처리할 수 있으며, 미생물 및 고형물의 유출을 효과적으로 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for treating organic wastes, and more particularly, to an organic wastes treatment apparatus (hereinafter, referred to as 'sludge 500') such as sewage sludge, livestock manure, food waste and organic municipal solid waste. Was treated with anaerobic bacterium after dissolvable and easily dissolvable by means of a rotary ultrasonic treatment tank. Separate membrane tanks were installed separately to facilitate the maintenance of each treatment tank and to set fire extinguishing sludge Can be efficiently treated, and can effectively prevent the outflow of microorganisms and solids.
본 발명은 유기성 폐기물 즉, 슬러지를 저장하는 저장조(100);와 저장조(100)의 슬러지를 공급받아 유기성 폐기물을 분해하는 초음파 처리조(200);와 초음파 처리조(200)에서 분해된 슬러지를 공급받아 메탄가스와 처리수를 추출하는 혐기성 소화조(300); 및 혐기성 소화조(300)에서 처리수를 공급받아 고액분리하는 분리막조(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an organic waste disposal apparatus and a method of disposing sludge in an
또한 본 발명은 저장조(100)의 슬러지를 초음파 처리조(200)에 공급하는 유입관(10);과 초음파 처리조(200)의 최대수위(240)를 초과하는 슬러지를 저장조(100)로 회수시키는 회수관(12);과 초음파 처리조(200)에서 분해된 슬러지를 혐기성 소화조(300)로 공급하는 이송관(20); 및 혐기성 소화조(300)에서 생분해된 슬러지를 분리막조(400)로 유출시키는 유출관(30);을 더 포함하여 구성되어 각각의 처리조들이 유기적으로 연결되어 슬러지가 이동 및 배출되는 것을 특징으로 한다.
The present invention also relates to a method for recovering sludge in a
이하, 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 10을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings 1 to 10 showing embodiments of the present invention.
구체적으로, 본 발명의 저장조(100)는Specifically, the
슬러지(500)가 유입되어 내부에 채워지는 몸체(110)와 몸체(100)의 내부에 복수 개의 교반날개(123)가 구비된 교반축(122)과 몸체(110)의 상부에 설치되는 교반모터(124)를 포함하여 구성되어 슬러지(500)를 활성화시키는 교반기(120) 및 초음파 처리조(200)에 슬러지(500)를 공급하는 유입펌프(130)를 포함하여 구성되는 것으로서, 몸체(110)에 저장된 슬러지(500)를 교반기(120)를 이용하여 교반시킴으로써 슬러지(500)가 고형화되는 것을 방지하고, 미생물에 의해 1차적으로 슬러지(500)가 분해되는 것을 특징으로 한다.A stirring
또한 저장조(100)는 유입펌프(130)를 외부 일측에 구비하여 이하에서 설명될 초음파 처리조(200)에 슬러지(500)를 공급하고, 이때, 유입펌프(130)는 유입관(10)을 이용하여 초음파 처리조(200)에 연결되어 슬러지(500)를 공급하며, 저장조(100) 내부의 상층부에 있는 슬러지(500)를 초음파 처리조(200)에 공급하기 위해 순환관(미표시)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.The
즉, 순환관은 저장조(100)의 내부에서 교반되는 슬러지(500)의 상층부의 상태가 하부층 보다 액체의 상태를 대부분 유지하고 있어 초음파 처리조(200)에서 보다 효율적으로 초음파 처리가 될 수 있는 효과를 실현하고, 전반적인 공정에서 슬러지(500)의 분해가 효율적으로 이루어지 지도록 한다.That is, since the state of the upper part of the
아울러, 저장조(100)는 초음파 처리조(200)의 최대수위(240)를 초과한 슬러지(500)가 다시 저장조(100)로 유입될 수 있도록 회수관(12)과 연결되어 초음파 처리조(200)에서 효율적으로 초음파 처리할 수 있는 슬러지(500)의 양을 유지할 수 있도록 한다.
The
다음으로, 본 발명의 초음파 처리조(200)는Next, in the
저장조(100)의 슬러지(500)를 공급받아 유기성 폐기물을 분해하는 것으로서, 저장조(100)의 슬러지(500)가 유입되어 내부에 채워지는 몸체(210)와 몸체(210)의 내부에 복수 개의 교반날개(223)가 구비된 교반축(222)과 몸체(210)의 상부에 설치되는 교반모터(224)를 포함하여 구성되어 유기성 폐기물을 분해시키는 교반기(220) 와 교반축(222) 또는 교반날개(223) 중 어느 하나 이상의 내부에 설치되는 초음파 진동자(230) 및 유기성 폐기물의 pH 조절을 위한 약품투입기(290)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 약품투입기(290)는 약품저장조(미도시)와 펌프(미도시)로 구성되어 필요에 따라 슬러지(500)의 적정 pH를 유지할 수 있도록 pH조절제를 투입하는 것을 특징으로 한다.The
구체적으로, 몸체(210)는 슬러지(500)가 유입되어 내부에 채워지는 것으로서, 슬러지(500)가 유입되는 유입구(260)와 가용화된 농축슬러지(510)를 배출시키는 배출구(262) 및 슬러지(500)가 최대수위(240)를 초과하였을 때, 슬러지(500)를 저장조(100)로 회수시키는 회수구(261)를 포함하여 구성되고, 유입구(260), 배출구(262) 및 회수구(261)는 각각 유입관(10), 이송관(20), 회수관(12)이 연결설치되어 있으며, 유입관(10)과 회수관(12)은 저장조(100)에 연결되어 있고, 이송관(20)은 이하에서 설명될 혐기성 소화조(300)에 연결되어 농축슬러지(500)가 이동된다.Specifically, the
이때, 몸체(210)는 지지프레임(270)에 의해 일정높이에 위치되어 있고, 배출구(262)가 몸체(210)의 하부에 설치되어 농축된 농축슬러지(510)가 자연스럽게 혐기성 소화조(300)로 배출되거나 회수구(261)가 저장조(100)보다 상부에 위치되어 저장조(100)로 자연스럽게 회수될 수 있도록 한다.At this time, the
또한 회수구(12)는 이후에 설명될 교반기(220)의 교반축(222)에 설치되어 있는 초음파 진동자(230)에 의해 효율적으로 초음파를 조사할 수 있는 높이에 설치되어 초음파 진동자(230)에 의해 결정되는 최대수위(240) 이상으로 슬러지(500)가 유입되거나 슬러지(500)가 팽창될 경우 회수구(12)를 통해 슬러지(500)가 다시 저장조(100)로 이동된다.The collecting
아울러, 몸체(210)는 상부에 개폐가능한 커버(250)를 더 포함하여 구성되어 초음파 처리조(200)의 내부 즉, 몸체(210)의 내부의 유지보수시 사용된다. 또한 몸체(210)의 하부 외측에 드레인밸브(280)가 구비되어 몸체(210) 내부의 유지보수시 내부의 슬러지(500)를 외부로 배출시킬 수 있도록 한다.The
다음으로, 교반기(220)는 몸체(210)의 상부에 설치되는 교반모터(224)와 몸체(210)의 내부에 설치되는 교반축(222)을 구비하여 몸체(210) 내부의 슬러지(500)를 교반시키는 것으로서, 교반축(222)에 설치되어 교반모터(224)에 의해 교반축(222)이 회전됨에 따라 슬러지(500)를 교반시키는 복수 개의 교반날개(223)를 더 포함하여 구성되고, 이후에 설명될 초음파 진동자(230)에 연결된 전선(232)이 교반축(222)의 회전에 의해 꼬이는 것을 방지하기 위해 교반축(222)의 상부에 슬립링(234)이 설치되는 것을 특징으로 한다.The stirrer 220 includes a stirring
즉, 교반기(220)는 몸체(210) 내부에 채워진 슬러지(500)를 교반축(222)과 교반날개(223)를 이용하여 회전시키고, 슬러지(500)는 이후에 설명될 초음파 진동자(230)에 의해 고루 초음파가 조사되어 세포가 파괴된다.That is, the stirrer 220 rotates the
다음으로, 초음파 진동자(230)는 교반축(222)의 내부에 설치되는 것으로서, 교반기(220)에 의해 회전되며 순환되는 슬러지(500)에 초음파를 조사하여 세포를 파괴하고, 교반축(22)의 내부 전후방에 복수 개의 초음파 진동자(32)가 설치된다.The
즉, 초음파 진동자(230)는 발생하는 초음파를 슬러지(500)에 조사하는 것으로서, 교반축(222)의 내부 전후방에 한쌍의 초음파 진동자(230)가 복수 개 설치되어 교반축(222)의 회전시 슬러지(500)에 효율적으로 초음파를 조사시킬 수 있는 효과를 실현한다.That is, the
아울러, 초음파 진동자(230)는 상기와 같은 구성으로, 종래에 장치 외벽에 부착시켜 사용되거나, 슬러지(100)의 상부에 초음파 진동자(230)를 설치하여 초음파를 조사하는 것보다 적은 양의 초음파 진동자(230)를 이용하여 보다 효율적으로 슬러지(500)에 초음파를 조사하기 때문에 제작비용이 절감되고, 교반축(222)에 의해 슬러지(500)가 순환되어 초음파가 닿지 않는 사구역이 발생되지 않아 슬러지(500)에 골고루 초음파를 조사할 수 있다.In addition, the
또한, 초음파 진동자(230)는 장치의 내부 즉, 몸체(210)의 내부에 채워진 슬러지(500)의 액상 내에 설치되어 있기 때문에 외벽에 부착설치되어 초음파를 조사하는 것보다 소음이 적고, 초음파 처리조(200)의 용량 즉, 몸체(210)의 크기가 증대되어도 교반축(222)의 크기와 교반축(222) 내부에 설치되는 초음파 진동자(230)의 갯수를 증가시켜 탄력적으로 설계가 용이한 효과를 실현케 한다.Since the
상기와 연관하여, 본 발명의 초음파 진동자(230)는 교반축(222)의 내부에 설치되거나, 교반날개(223)의 내부에 더 추가되어 설치되어 슬러지(500)에 더욱 효율적으로 초음파를 조사할 수 있다. 다시 말해, 초음파 진동자(230)는 교반축(222)과 교반날개(223) 중 어느 하나 이상에 설치되고, 이때, 초음파 진동자(230)가 교반날개(223)를 따라 회전되어 전선(232)이 꼬이는 것을 방지하기 위해 교반날개(223)에 설치되는 초음파 진동자(230)에 슬립링(234)이 추가적으로 설치되어 전선의 꼬임을 방지하는 것이 바람직하다.The
즉, 초음파 진동자(230)는 초음파 처리조(200)의 외부 또는 상부에 별도로 설치되어 있는 초음파 진동부(미도시)와 연결되어 초음파의 진동 주파수와 출력이 조절되기 때문에 슬립링(234) 등을 이용하여 교반축(222)이 회전되어도 전선(232)이 꼬이는 것을 방지하는 것이 바람직하고, 이때, 초음파의 진동 주파수는 20 KHz 이상으로 조사하는 것이 바람직한데 이는 초음파 처리조(200)의 용량과 초음파 진동자(230)의 갯수를 고려하여 당업자의 판단에 따라 다양하게 변경가능함은 자명할 것이다.That is, the
상기와 연관하여, 초음파 처리조(200)에 연결되는 이송관(20)은 혐기성 소화조(300)의 내부에 채워지는 농축슬러지(510)의 최대수위(312)보다 높게 즉, 혐기성 소화조(300)의 상부 일측에 연결되도록 설치되면 이송펌프(22)가 설치되지 않고도 자연스럽게 초음파 처리조(200)의 농축슬러지(510)가 혐기성 소화조(300)로 이송될 수 있고, 혐기성 소화조(300)의 하부 일측에 연결되도록 설치되면 이송펌프(22)가 더 구비되어 초음파 처리조(200)의 농축슬러지(510)가 혐기성 소화조(300)로 이송되도록 한다.The
즉, 이송관(20)은 혐기성 소화조(300)의 상부 일측 또는 하부 일측 중 어느 하나 이상이 연결되어 설치되는 것으로서, 혐기성 소화조(300) 내부에 농축슬러지(510)가 이미 채워져 있을 경우 하부 일측으로 농축슬러지(510)가 이송되는 것이 농축슬러지(510)의 교반 및 분해가 더 효율적이고, 채워져 있지 않을 경우 상부 일측으로 농축슬러지(510)가 자연스럽게 이송되어 에너지 효율적으로 효과적이다. 그러나, 혐기성 소화조(300)에서의 교반의 시간 및 속도를 고려한다면 어느 하나를 선택적으로 사용하여도 무방함은 당업자에게 자명할 것이다.
That is, the
다음으로, 본 발명의 혐기성 소화조(300)는Next, the
초음파 처리조(200)에서 분해된 슬러지(500) 중 분해되어 농축된 농축슬러지(510)를 공급받아 메탄가스와 처리수를 추출하는 것으로서, 초음파 처리조(200)의 유기성 폐기물이 유입되어 내부에 채워지는 몸체(310)와 몸체(310)의 내부에 복수 개의 교반날개(323)가 구비된 교반축(322)과 몸체(310)의 상부에 설치되는 교반모터(324)를 포함하여 구성되어 유기성 폐기물을 생분해시키는 교반기(320)와 몸체(210)의 외부면 소정부위에 내부의 유기성 폐기물을 채취할 수 있는 시료채취구(330) 및 몸체(310)의 내부에 pH측정기(340), 용존산소량 측정기(350), 온도센서(360) 및 온도 유지수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The
이때, 농축슬러지(510)에서 이산화탄소도 같이 발생하게 되는데, 이때 발생하는 이산화탄소와 메탄가스를 바이오가스라 한다.At this time, carbon dioxide is also generated in the
즉, 종래에 혐기성 소화조에서 발생되는 바이오가스와 처리수 및 고형물은 고액 및 기액의 분리관에 구비된 분리막에 의해서 가스저장조와 처리수저장조 등으로 나뉘어 배출되지만 본 발명의 혐기성 소화조(300)는 최대수위(312)를 유지하도록 전처리단계인 초음파 처리조(200)에서 공급되는 농축슬러지(510)의 양을 조절하여 최대수위(312) 상부로 자연스럽게 바이오가스가 배출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.That is, conventionally, the biogas, treated water, and solids generated in the anaerobic digestion tank are separated and discharged into the gas storage tank and the treated water storage tank by the separation membrane provided in the separation liquid of the high liquid and the gas liquid. However, the
이때, 자연스럽게 배출되는 바이오가스를 포집할 수 있도록 가스포집기(380)가 연결되고, 가스포집기(380)에 바이오가스가 포화상태로 포집되면 바이오가스를 에너지화 설비(381) 등에 공급할 수 있도록 관로로 연결되거나, 혹은 필요에 따라 바이오가스를 대기로 방출할 수 있도록 혐기성 소화조(300)와 가스포집기(380) 사이의 관로에 압력밸브(370) 및 배출관(미표시)을 더 설치할 수 있다. 또한 에너지화 설비(381)에 공급되거나, 대기로 방출되는 바이오가스의 양을 측정할 수 있도록 가스유량계(390)가 더 설치될 수 있다.At this time, a
자연스럽게 배출되는 바이오가스를 포집할 수 있도록 가스포집기(380)가 연결되고, 가스포집기(380)에 바이오가스가 포화상태로 포집되면 대기로 방출할 수있도록 압력밸브(370)가 혐기성 소화조(300)와 가스포집기(380) 사이의 관로에 더 설치될 수 있다. 또한 압력밸브(370)에 의해 대기로 방출되는 바이오가스의 양을 측정할 수 있도록 가스유량계(390)가 더 설치될 수 있다.The
아울러, 혐기성 소화조(300)의 외부면 소정부위에는 몸체(210) 내부의 농축슬러지(510)를 채취할 수 있는 시료채취구(330)가 구비되어 혐기성 소화조(300) 내부의 농축슬러지(510)의 상태를 확인가능 하고, 몸체(310)의 내부에 pH측정기(340), 용존산소량 측정기(350), 온도센서(360) 및 온도 유지수단(361)이 설치되어 농축슬러지(510)의 pH와 용존산소량 및 온도가 측정가능하며, 이를 이용해 혐기성 소화조(300)의 가동 시간 및 교반 속도를 조절할 수 있는 데이터를 제공받을 수 있다.A
뿐만 아니라, 온도센서(360)와 온도 유지수단(361)을 이용하여 혐기성 소화조(300)의 내부온도를 30℃~40℃를 유지할 수 있도록 함으로써, 혐기성 소화조(300) 내부의 농축슬러지(510)가 효율적으로 분해될 수 있도록 한다. 이때, 온도 유지수단(361)은 히팅케이블 즉, 전기를 이용한 열선과 온수 순화식 배관 및 열판 중 어느 하나 이상이 혐기성 소화조(300) 외주면에 권취 및 설치되어 혐기성 소화조(300)의 내부온도를 유지시키는 것이 바람직하고, 온도 유지수단(361)의 열손실을 방지하기 위해 온도 유지수단(361)이 권취 및 설치된 혐기성 소화조(300)의 외주면에 단열재(미도시)를 더 포함하여 구성되는 것이 가장 바람직하다.The
아울러, 온도 유지수단(361)의 열손실을 방지하고, 제조비용을 절감하기 위해 혐기성 소화조(300)의 몸체(310) 내부 즉, 단면에 온도 유지수단(361)이 매립설치되어도 무방하다.The temperature holding means 361 may be buried in the
상기와 연관하여, 혐기성 소화조(300)는 유지보수시 몸체(310) 내부의 농축슬러지(510)를 외부로 방출하기 위한 배출관(40)이 몸체(310)의 하부 외주면 소정부위에 연결설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
In connection with the above, the
다음으로, 본 발명의 분리막조(400)는Next, the
혐기성 소화조(300)에서 처리수를 공급받아 고체 및 액체를 분리하는 것으로서, 혐기성 소화조(300)의 처리수가 유입되고, 펌프(413)가 설치된 제1이송관(412)을 구비하는 제1 PE탱크(410);와 제1이송관(412)과 연결되어 제1 PE탱크(410)의 처리수를 공급받고, 처리수에서 고체 및 액체를 분리하는 고액분리관(422)을 복수 개 구비하며, 펌프(425)가 설치된 제2이송관(424)을 구비하는 분리탱크(420); 및 제2이송관(424)과 연결되어 분리탱크(420)의 액체를 공급받아 정화시설로 액체를 방류하는 제2 PE탱크(430);를 더 포함하여 구성되고, 상기 제2 PE탱크(430)는 분리탱크(420)에서 고액분리가 이루어지지 않았다고 판단되었을 때, 분리탱크(420)로 액체를 회수시키는 회수관(432)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The
즉, 분리막조(400)는 혐기성 소화조(300)에서 공급받은 처리수에는 바이오가스를 제외한 고형물의 슬러지(500)가 포함될 수 있기 때문에 이러한 처리수를 고액분리하여 액체는 정화시설로 이송시키고, 고형물은 따로 분류하여 소각 및 매각 처리한다. 이는, 초음파 처리조(200) 및 혐기성 소화조(300)에서 대부분의 슬러지(500)가 분해되기 때문에 정화시설에서 처리수의 정화를 보다 효율적으로 할 수 있는 효과를 실현한다.That is, since the treated water supplied from the
이때, 제1 PE탱크(410)는 혐기성 소화조(300)에서 유입된 처리수를 1차 침전시켜 슬러지(500)를 수집구(414)를 통하여 수집한 후 제1이송관(412)을 통하여 분리탱크(420)로 이송시킨다.At this time, the
다음으로, 분리탱크(420)로 이송된 처리수는 고액분리관(422)을 통하여 분리되고, 수집구(429)를 통하여 고형물 형태의 슬러지(500)를 2차 침전시켜 걸러내고, 2차로 걸러진 처리수를 제2이송관(424)을 통하여 제2 PE탱크(430)로 이송시킨다. 이때, 분리탱크(420)는 분리탱크(420)의 외부에 설치되는 블로워(422)와 분리탱크(420)의 고액분리관(422)의 하부에 설치되어 블로워(422)에서 공급되는 건조한 공기가 분사되는 분사부(424)를 포함하여 구성되어 고액분리관(422)에서 분리된 고체를 건조시키는 건조부(426)를 더 포함하여 구성되어 보다 효율적으로 고형물의 슬러지(500)를 수집할 수 있도록 한다.Next, the treated water transferred to the
다음으로, 제2 PE탱크(430)로 이송된 처리수는 3차 침전시켜 수집구(434)를 통하여 슬러지(500)를 수집하고, 3차 침전되어 걸리진 처리수를 방류관(440)을 통하여 정화시설로 이송시킨다. 이때, 고형물의 슬러지(500)가 너무 많다고 판단되면 회수관(432)를 통하여 다시 분리탱크(420)로 이송시켜 고액분리시킨다.Next, the treated water transferred to the
아울러, 제2 PE탱크(430)의 처리수를 회수관(432)을 이용하여 분리탱크(420)로 회수시켜 분리탱크(420)의 내부를 자가 세척할 수 있는 효과 또한 얻을 수 있다.In addition, the treated water of the
즉, 본 발명의 분리막조(400)는 종래에 혐기성 소화조의 내부에 설치되어 고액 및 기액 분리관을 통해 슬러지(500)에서 배출되는 바이오가스와 처리수 및 고형물을 별도로 설치되어 처리함으로써 침전성이 매우 낮은 소화슬러지 등을 보다 효율적으로 처리할 수 있는 효과를 실현한다.
That is, the
상기와 연관하여, 본 발명의 유기성 폐기물 처리장치는 초음파 처리조(200)와 혐기성 소화조(300) 및 분리막조(400)의 용량 증가에 따른 설계가 탄력적으로 추가 및 변경이 용이하고, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 혐기성 소화조(300) 내의 농축슬러지(510)를 분석한 결과 Alkalinity 및 pH 는 각각 1,400~1,900 mg/L, 7.4~7.6으로 나타나 장치 운전시 별도의 약품 주입이 필요하지 않아 종래에 혐기성 소화공정에서 투입되는 약품투입이 없이 효율적으로 분해되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이 슬러지(500)의 pH가 현저히 높거나 낮을 때 즉, 강산성을 갖거나 강알칼리성을 갖는 슬러지(500)는 약품투입이 불가하여 약품투입기(290)에서 약품을 투입하는 것이 바람직하다.In connection with the above, the organic wastes treatment apparatus of the present invention can easily add and change the design according to the increase in capacity of the
아울러, 혐기성 소화 및 고액분리를 이용한 실험결과 HRT 20일 기준, OLR(Organic loading rate:유기물 부하) 2.14 kg/COD/㎥·d 인 경우, 바이오가스는 평균 0.24 ㎥/kg COD, 메탄가스 0.16 ㎥/kg COD의 생산수율과 바이오가스 중의 메탄함량은 80%이상의 효과를 확인할 수 있었다.
As a result of the experiment using anaerobic digestion and solid-liquid separation, the average biogas was 0.24 ㎥ / kg COD and the methane gas 0.16 ㎥ when the organic loading rate (OLR) was 2.14 kg / COD / / kg COD production yield and the methane content in the biogas were more than 80%.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It is possible to carry out various changes in the present invention.
10 : 유입관 12 : 회수관 20 : 이송관
22 : 이송펌프 30 : 유출관 40 : 배출관
100 : 저장조
110, 210, 310 : 몸체 120, 220, 320 : 교반기
122, 222, 322 : 교반축 123, 223, 323 : 교반날개
124, 224, 324 : 교반모터 130 : 유입펌프
200 : 초음파 처리조
230 : 초음파 진동자 232 : 전선
234 : 슬립링 240, 312 : 최대수위
250 : 커버 260 : 유입구
261 : 회수구 262 : 배출구
270 : 지지프레임 280 : 드레인밸브
290 : 약품투입기
300 : 혐기성 소화조
330 : 시료채취구 340 : pH측정기
350 : 용존산소량 측정기 360 : 온도센서
361 : 온도유지수단 370 : 압력밸브
380 : 가스포집기 381 : 에너지화 설비
390 : 가스유량계
400 : 분리막조
410 : 제1 PE탱크 412 : 제1이송관
413, 425, 433 : 펌프 414, 429, 434 : 수집구
420 : 분리탱크 422 : 고액분리관
424 : 제2이송관 426 : 블로워
427 : 분사부 428 : 건조부
430 : 제2 PE탱크 432 : 회수관
440 : 방류관
500 : 유기성 폐기물(슬러지)
510 : 농축 유기성 폐기물(농축슬러지)10: inlet pipe 12: return pipe 20: transfer pipe
22: feed pump 30: outlet pipe 40: outlet pipe
100: Storage tank
110, 210, 310: Body 120, 220, 320:
122, 222, 322: stirring
124, 224, 324: stirring motor 130: inflow pump
200: ultrasonic treatment tank
230: ultrasonic transducer 232: wire
234:
250: cover 260: inlet
261: collection port 262:
270: support frame 280: drain valve
290: Drug injector
300: anaerobic digester
330: Sampling point 340: pH meter
350: dissolved oxygen meter 360: temperature sensor
361: Temperature maintaining means 370: Pressure valve
380: Gas collector 381: Energy generating plant
390: Gas flow meter
400: separator tank
410: first PE tank 412: first transfer pipe
413, 425, 433:
420: separation tank 422: solid-liquid separation pipe
424: Second transfer pipe 426: Blower
427: jetting section 428: drying section
430: second PE tank 432: recovery pipe
440: Discharge tube
500: Organic waste (sludge)
510: Concentrated organic waste (concentrated sludge)
Claims (7)
저장조(100)의 유기성 폐기물을 공급받아 유기성 폐기물을 분해하는 초음파 처리조(200);와
초음파 처리조(200)에서 분해된 유기성 폐기물을 공급받아 메탄가스와 처리수를 추출하는 혐기성 소화조(300); 및
혐기성 소화조(300)에서 처리수를 공급받아 고액분리하는 분리막조(400);를 포함하여 구성되고,
상기 초음파 처리조(200)는
저장조(100)의 유기성 폐기물이 유입되어 내부에 채워지는 몸체(210);와
몸체(210)의 내부에 복수 개의 교반날개(223)가 구비된 교반축(222)과 몸체(210)의 상부에 설치되는 교반모터(224)를 포함하여 구성되어 유기성 폐기물을 분해시키는 교반기(220);와
교반축(222) 또는 교반날개(223) 중 어느 하나 이상의 내부에 설치되는 초음파 진동자(230); 및
유기성 폐기물의 pH 조절을 위한 약품투입기(290);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 유기성 폐기물 처리장치.
A storage tank 100 for storing organic wastes;
An ultrasonic treatment tank 200 for receiving organic wastes from the storage tank 100 and decomposing the organic wastes;
An anaerobic digestion tank 300 for receiving the organic waste decomposed in the ultrasonic treatment tank 200 and extracting methane gas and treated water; And
And a separation membrane tank (400) for receiving treatment water from the anaerobic digestion tank (300) and performing solid - liquid separation,
The ultrasonic treatment apparatus 200 includes:
A body 210 into which the organic waste of the storage tank 100 flows and is filled therein;
A stirring shaft 222 having a plurality of stirring vanes 223 inside the body 210 and a stirring motor 224 installed on the upper part of the body 210 to stir the organic wastes 220 );Wow
An ultrasonic vibrator 230 installed inside at least one of the stirring shaft 222 and the stirring blade 223; And
And a chemical feeder (290) for adjusting the pH of the organic waste.
상기 고효율 유기성 폐기물 처리장치는
저장조(100)의 유기성 폐기물을 초음파 처리조(200)에 공급하는 유입관(10);과
초음파 처리조(200)의 최대수위(240)를 초과하는 유기성 폐기물을 저장조(100)로 회수시키는 회수관(12);과
초음파 처리조(200)에서 분해된 유기성 폐기물을 혐기성 소화조(300)로 공급하는 이송관(20); 및
혐기성 소화조(300)에서 생분해된 유기성 폐기물을 분리막조(400)로 유출시키는 유출관(30);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 유기성 폐기물 처리장치.
The method according to claim 1,
The high efficiency organic waste treatment apparatus
An inflow pipe 10 for supplying the organic waste of the storage tank 100 to the ultrasonic treatment tank 200;
A recovery pipe 12 for recovering organic wastes exceeding the maximum water level 240 of the ultrasonic treatment tank 200 to the storage tank 100;
A transfer pipe (20) for supplying the organic waste decomposed in the ultrasonic treatment tank (200) to the anaerobic digestion tank (300); And
And an outflow pipe (30) for discharging organic waste biodegraded in the anaerobic digestion tank (300) to the separation membrane tank (400).
상기 저장조(100)는
유기성 폐기물이 유입되어 내부에 채워지는 몸체(110);와
몸체(110)의 내부에 복수 개의 교반날개(123)가 구비된 교반축(122)과 몸체(110)의 상부에 설치되는 교반모터(124)를 포함하여 구성되어 유기성 폐기물을 활성화시키는 교반기(120); 및
초음파 처리조(200)에 유기성 폐기물을 공급하는 유입펌프(130);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 유기성 폐기물 처리장치.
The method according to claim 1,
The reservoir (100)
A body 110 into which the organic waste flows and is filled therein;
A stirrer 122 for stirring organic wastes and including a stirring shaft 122 having a plurality of stirring vanes 123 and a stirring motor 124 installed on an upper portion of the body 110, ); And
And an inflow pump (130) for supplying the organic waste to the ultrasonic treatment tank (200).
상기 혐기성 소화조(300)는
초음파 처리조(200)의 유기성 폐기물이 유입되어 내부에 채워지는 몸체(310);와
몸체(310)의 내부에 복수 개의 교반날개(323)가 구비된 교반축(322)과 몸체(310)의 상부에 설치되는 교반모터(324)를 포함하여 구성되어 유기성 폐기물을 생분해시키는 교반기(320);와
몸체(210)의 외부면 소정부위에 내부의 유기성 폐기물을 채취할 수 있는 시료채취구(330); 및
몸체(310)의 내부에 pH측정기(340), 용존산소량 측정기(350), 온도센서(360) 및 온도 유지수단;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 유기성 폐기물 처리장치.
The method according to claim 1,
The anaerobic digestion tank (300)
A body 310 into which the organic waste of the ultrasonic treatment tank 200 flows and is filled therein;
A stirring shaft 322 having a plurality of stirring vanes 323 in the body 310 and a stirring motor 324 installed on the upper portion of the body 310. The agitator 320 for biodegrading organic wastes );Wow
A sample collecting port 330 for collecting organic waste in a predetermined area on the outer surface of the body 210; And
Wherein the apparatus further comprises a pH meter (340), a dissolved oxygen meter (350), a temperature sensor (360), and a temperature holding means in the body (310).
상기 분리막조(400)는
혐기성 소화조(300)의 처리수가 유입되고, 펌프(413)가 설치된 제1이송관(412)을 구비하는 제1 PE탱크(410);와
제1이송관(412)과 연결되어 제1 PE탱크(410)의 처리수를 공급받고, 처리수에서 고체 및 액체를 분리하는 고액분리관(422)을 복수 개 구비하며, 펌프(425)가 설치된 제2이송관(424)을 구비하는 분리탱크(420); 및
제2이송관(424)과 연결되어 분리탱크(420)의 액체를 공급받아 정화시설로 액체를 방류하는 제2 PE탱크(430);를 더 포함하여 구성되고,
상기 제2 PE탱크(430)는
분리탱크(420)에서 고액분리가 이루어지지 않았다고 판단되었을 때, 분리탱크(420)로 액체를 회수시키는 회수관(432)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 유기성 폐기물 처리장치.
The method according to claim 1,
The separation membrane tanks 400
A first PE tank 410 having a first transfer pipe 412 into which the treated water of the anaerobic digestion tank 300 is introduced and a pump 413 is installed;
A plurality of solid-liquid separation pipes 422 connected to the first transfer pipe 412 to receive the treated water from the first PE tank 410 and separate solid and liquid from the treated water, and a pump 425 A separation tank 420 having a second transfer pipe 424 installed therein; And
And a second PE tank 430 connected to the second conveyance pipe 424 to receive the liquid from the separation tank 420 and discharge the liquid to the purification facility,
The second PE tank 430
Further comprising a recovery pipe (432) for recovering the liquid to the separation tank (420) when it is determined that the solid-liquid separation is not performed in the separation tank (420).
상기 분리탱크(420)는
분리탱크(420)의 외부에 설치되는 블로워(426)와 분리탱크(420)의 고액분리관(422)의 하부에 설치되어 블로워(426)에서 공급되는 건조한 공기가 분사되는 분사부(427)를 포함하여 구성되어 고액분리관(422)에서 분리된 고체를 건조시키는 건조부(428);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 유기성 폐기물 처리장치.
The method according to claim 6,
The separation tank (420)
A blower 426 installed outside the separating tank 420 and a jetting section 427 provided at a lower portion of the solid-liquid separating pipe 422 of the separating tank 420 to discharge dry air supplied from the blower 426 And a drying unit (428) configured to dry the solid separated from the solid-liquid separation pipe (422).
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