KR101536064B1

KR101536064B1 - 메탄 발효 전처리 장치

Info

Publication number: KR101536064B1
Application number: KR1020137011727A
Authority: KR
Inventors: 가츠미 죠; 히로시 미즈타니; 도모노리 마츠다; 미노루 스가노
Original assignee: 미츠비시 쥬코 칸쿄 카가쿠 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2015-07-10
Also published as: CN103209777A; SG190374A1; KR20130061765A; MY161273A; JP5758110B2; CN103209777B; WO2012070410A1; JP2012110833A

Abstract

가용화 처리에 의해 미세화되어 스크린을 통과하는 작은 발효 부적합물을, 가용화액으로부터 제거할 수 있는 메탄 발효 전처리 장치를 제공한다. 이 메탄 발효 전처리 장치 (A) 는, 유기성 폐기물 (S3) 을 가용화 처리하는 가용화조 (4) 와, 가용화조 (4) 에서 유기성 폐기물 (S3) 을 가용화 처리하여 얻어지는 가용화액 (S4) 을 통과시킴으로써, 가용화액 (S4) 에 포함되는 발효 부적합물을 제거하는 제 1 고액 분리 수단의 스크린 (5) 과, 스크린 (5) 을 통과시킨 후의 가용화액 (S6) 을 수용하고 가용화액 (S6) 에 원심력을 작용시켜 가용화액 (S6) 에 포함되는 발효 부적합물을 분리하는 액체 사이클론 (10) 및 액체 사이클론 (10) 으로 분리한 발효 부적합물을 수용하여 탈수 처리하는 배수 장치 (11), (13) 를 갖는 제 2 고액 분리 수단 (7) 을 구비한다.

Description

메탄 발효 전처리 장치{METHANE FERMENTATION PRETREATMENT DEVICE}

본 발명은, 음식물 쓰레기, 수산 가공 폐기물 등의 유기성 폐기물을 메탄 발효 처리할 때의 전처리에 사용하는 메탄 발효 전처리 장치에 관한 것이다.

본원은, 2010년 11월 24일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2010－261713호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래에는, 음식물 쓰레기, 수산 가공 폐기물 등의 유기성 폐기물 (바이오매스 원료) 을 메탄 발효 처리할 때에는, 메탄 발효 효율을 향상시키기 위해, 유기성 폐기물을 잘 발효하도록 가용화 (슬러리화) 하는 처리를 실시한다.

또, 종래의 전처리 공정은 메탄 발효 전처리 장치를 사용하고, 메탄 발효 전처리 장치는 예를 들어, 조 (粗) 파쇄기와 미 (微) 파쇄기와 선별기와 가용화조와 스크린 (제 1 고액 분리 수단) 을 구비하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

그리고, 종래의 전처리 공정에서는, 유기성 폐기물을 조파쇄기 및 미파쇄기로 순서대로 재단한 후, 회전식 또는 체식 등의 선별기에 의해 유기성 폐기물로부터 큰 발효 부적합물 (발효 부적합물의 일부) 을 조 (粗) 선별 제거하고, 처리 후의 유기성 폐기물을 가용화조에 보낸다. 다음으로, 가용화조에서 유기성 폐기물을 가열하면서 가용화 처리하고, 슬러리 상태의 가용화액을 스크린에 통과시키고, 이 스크린에 의해 가용화액에 포함되는 발효 부적합물을 포착 제거한다. 그리고, 이와 같이 메탄 발효 전처리 장치로 처리한 가용화액을 메탄 발효조에 공급하고, 메탄 발효 공정을 실시하여 메탄 가스를 생산한다.

일본 특허공보 제3710938호

음식물 쓰레기 등의 유기성 폐기물에는, 비닐, 플라스틱, 천 (섬유), 소독저, 조개 껍데기, 뼈, 씨, 모래 등의 발효 부적합물이 혼재되어 있다. 그리고, 전처리에서는 이러한 발효 부적합물을 제거하면서, 유기성 폐기물을 가용화하여 가용화액 (발효 원료) 을 생성한다. 상기 종래의 메탄 발효 전처리 장치에서는, 선별기로 발효 부적합물을 조선별에 의해 제거하고, 또, 가용화조에서 발효 부적합물을 침전 또는 부상시켜 분리 제거한다. 또한, 가용화조로부터 메탄 발효조 사이에 형성한 스크린을 통과시킴으로써, 가용화액으로부터 발효 부적합물을 포착하여 제거하도록 하고 있다.

그러나, 이 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 발효 부적합물을 선별기, 가용화조, 또는 스크린에 의해 고효율로 제거하면, 발효 부적합물과 함께 다량의 가용화액 (발효 원료) 이 상실되어, 가용화액의 회수량이 극단적으로 감소된다. 또, 종래에는, 수 ㎜ ∼ 수십 ㎜ (예를 들어 6 ㎜ ∼ 10 ㎜ 정도) 의 큰 망목 스크린을 사용하고 있다. 그래서, 가용화 처리 후, 상당 부분이 미세화되는 모래, 조개 껍데기, 달걀 껍데기, 뼈조각 등의 작은 발효 부적합물은 스크린을 통과한다.

그리고, 이와 같이 발효 부적합물이 계 외로 배출되지 않고 가용화조로부터 메탄 발효조에 유입됨으로써, 메탄 발효조 및 그 이후의 공정 (수처리 등) 에서, 조 내 또는 배관, 교반기, 펌프 등의 기기에 대해 발효 부적합물의 퇴적, 폐색, 마모 등의 기계적 트러블이 발생하는 경우가 있었다. 또, 발효 부적합물이 계 외로 배출되지 않고 발효 부적합물이 대량으로 계 내에 축적되면, 메탄 발효 기능이 저하된다.

또한, 가용화조의 정기 청소 또는 메탄 발효조의 발효 부적합물의 배제 등을 실시하기 위해서 운전을 휴지 (休止) 하는 빈도가 많아진다. 또, 이와 같은 작업을 실시해도 완전히 계 내의 발효 부적합물을 다 제거할 수 없는 경우가 있었다. 특히, 조개 껍데기, 달걀 껍데기 등은, 함유하는 칼슘분이 스케일로서 계 내에 축적되기 쉽고, 또한, 계 내로부터 제거하기 어렵기 때문에, 운전 장해가 된다.

(1) 유기성 폐기물을 메탄 발효 처리할 때의 전처리에 사용하는 메탄 발효 전처리 장치로서, 상기 유기성 폐기물을 가용화 처리하는 가용화조와, 상기 가용화조에서 상기 유기성 폐기물을 가용화 처리하여 얻어지는 가용화액을 통과시킴으로써, 상기 가용화액에 포함되는 발효 부적합물을 제거하는 제 1 고액 분리 수단으로서의 스크린과, 상기 스크린을 통과시킨 후의 가용화액을 수용하고, 상기 가용화액에 원심력을 작용시켜 상기 가용화액에 포함되는 발효 부적합물을 분리하는 액체 사이클론 및 상기 액체 사이클론으로 분리한 발효 부적합물을 수용하여 탈수 처리하는 배수 장치를 갖는 제 2 고액 분리 수단을 구비하는 메탄 발효 전처리 장치.

본 발명의 일 양태인 상기 (1) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 제 1 고액 분리 수단의 스크린에 의해 가용화액으로부터 발효 부적합물을 제거한 후, 액체 사이클론 및 배수 장치를 갖는 제 2 고액 분리 수단에 의해 가용화액으로부터 발효 부적합물을 제거할 수 있다. 이로써, 가용화 처리 후에 미세화되어 스크린을 통과하는 모래, 조개 껍데기, 달걀 껍데기, 뼈조각 등의 작은 발효 부적합물을, 제 2 고액 분리 수단에 의해 가용화액으로부터 제거할 수 있게 된다.

(2) 상기 액체 사이클론으로 분리한 가용화액을 수용하여 가용화 처리하는 재가용화조를 구비하고, 상기 재가용화조로부터 일부의 가용화액을 상기 가용화조에 반송하는 상기 (1) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치.

상기 (2) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 제 2 고액 분리 수단의 액체 사이클론으로 분리한 가용화액을 재가용화조에 보내고, 그 가용화액의 일부를 재가용화조로부터 가용화조에 반송하여 순환시킨다. 이 순환에 의해 가용화액에 포함되는 발효 부적합물의 제거를 반복하여 실시할 수 있고, 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다. 또, 재가용화조에서 가용화액 (발효 원료) 의 더나은 가용화를 진행시킬 수 있고, 펌프 등에 의해 재가용화조로부터 가용화조에 반송하여 가용화액을 순환시킴으로써 가용화를 촉진시킬 수 있게 된다.

또, 제 2 고액 분리 수단으로 처리한 후의 가용화액이 재가용화조로부터 가용화조에 반송된다. 그래서, 가용화조로부터 제 1 고액 분리 수단의 스크린, 또한 제 2 고액 분리 수단의 액체 사이클론에 보내지는 가용화액의 겉보기상의 발효 부적합물 농도를 저하시킬 수 있다. 또한, 가용화액의 유동성을 개선할 수 있어, 발효 부적합물의 제거를 용이하게 할 수 있다. 또한, 제 2 고액 분리 수단으로 처리한 후의 가용화액을 재가용화조로부터 가용화조에 반송함으로써, 가용화조의 용량을 최소한으로 억제할 수 있고, 가용화조에 있어서의 스컴의 부상 또는 침전에 의한 트러블 리스크를 저감시킬 수 있게 된다.

(3) 상기 제 1 고액 분리 수단의 스크린으로 제거한 발효 부적합물과, 상기 제 2 고액 분리 수단으로 제거한 발효 부적합물을 수용하여 탈수 처리하는 탈수기를 구비하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치.

상기 (3) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 제 2 고액 분리 수단으로 제거한 침강성 발효 부적합물과, 제 1 고액 분리 수단의 스크린으로 제거한 부상성 및 침강성 발효 부적합물을 탈수기로 탈수 처리함으로써, 발효 부적합물에 포함된 가용화액 (발효 원료) 을 분리하여 가용화조에 되돌릴 수 있다. 이로써, 발효 부적합물을 고효율로 제거하면서, 가용화액의 감소를 억제할 수 있게 된다. 또, 발효 부적합물로부터 수분을 제거하여 발효 부적합물을 감용 (減容) 할 수 있어, 발효 부적합물의 처분이 용이해진다.

(4) 상기 가용화조와 상기 스크린 사이에 파쇄 펌프를 구비하고, 상기 파쇄 펌프의 구동에 의해 상기 가용화조로부터 가용화액을 파쇄 처리하면서 상기 스크린에 보내고, 또한, 가용화액의 일부를 상기 파쇄 펌프로부터 상기 가용화조에, 혹은 상기 스크린으로부터 상기 가용화조에 반송하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 메탄 발효 전처리 장치.

상기 (4) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 파쇄 펌프에 의해 가용화액을, 가용화조로부터 스크린에 파쇄 처리하면서 보냄으로써, 가용화액의 가용화를 촉진시킬 수 있고, 가용화액에 포함되는 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다. 또, 가용화액의 일부를 파쇄 펌프로부터 가용화조에, 혹은 스크린으로부터 가용화조에 반송함으로써, 확실하게 가용화액의 가용화를 촉진시킬 수 있고, 가용화액에 포함되는 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

(5) 상기 가용화조가, 상기 유기성 폐기물을 수용하여 가용화하는 가용화부와, 상기 가용화부에서 상기 유기성 폐기물을 가용화 처리하여 얻어지는 가용화액을, 상기 가용화부로부터 오버 플로우시켜 수용하는 조정부를 구비하고, 구동에 의해 상기 가용화부 내의 가용화액을 흡인하고 파쇄 처리하면서 상기 가용화부에 반송하는 파쇄 펌프를 구비하고 있는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 메탄 발효 전처리 장치.

상기 (5) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 가용화조의 가용화부에 의해 유기성 폐기물을 가용화하고, 이 가용화부로부터 조정부에 가용화액을 오버 플로우시킴으로써, 침강성 발효 부적합물 (일부의 발효 부적합물) 을 가용화부에 체류시킨다. 이 침강성 발효 부적합물을 제거한 가용화액을 조정부에서 일시적으로 저류시키고, 침강성 발효 부적합물을 제거한 가용화액을 조정부로부터 스크린에 보낼 수 있다. 그리고, 이와 같이 가용화부로부터 조정부에 가용화액을 오버 플로우시키도록 구성함으로써, 가용화에 기여하는 체류 시간을 일정하게 유지하여 안정적으로 가용화 처리를 실시할 수 있게 된다. 또, 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

또한, 파쇄 펌프의 구동에 의해 가용화부 내의 가용화액을 흡인하고 파쇄 처리하면서 가용화부에 반송하여 순환시킨다. 이로써, 가용화액의 가용화를 촉진시킬 수 있고, 확실하게 가용화에 기여하는 체류 시간을 일정하게 유지하여 안정적으로 가용화 처리를 실시할 수 있게 된다.

(6) 상기 배수 장치는, 상기 액체 사이클론으로 분리한 발효 부적합물을 침강성 부적합물 농축액으로서 수용하고, 추가로 발효 부적합물을 중력 침강시켜 재농축하는 중력 분리 장치와, 상기 액체 사이클론으로부터 상기 침강성 부적합물 농축액을 상기 중력 분리 장치에 정량 배출시키는 농축액 정량 배출 장치와, 상기 중력 분리 장치로 재농축한 발효 부적합물을 파이프 내에 수용하고, 상기 파이프 내를 이동하는 블레이드에 의해 반송하여 배출시키는 부적합물 배출 장치를 구비하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 메탄 발효 전처리 장치.

상기 (6) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 농축액 정량 배출 장치에 의해 중력 분리 장치에 침강성 부적합물 농축액을 액체 사이클론으로부터 정량 공급 (배출) 할 수 있다. 또, 중력 분리 장치에 의해 침강성 부적합물 농축액 중의 발효 부적합물을 농축하고, 침강성 부적합물 농축액을 액체 성분과 발효 부적합물로 분리할 수 있다. 또, 부적합물 배출 장치에 의해 탈수 처리 후의 발효 부적합물을 반송하여 계 내로부터 배출할 수 있다. 그리고, 예를 들어, 중력 분리 장치로부터 오버 플로우시키거나 하여 분리 배출된 침강성 부적합물 농축액의 액체 성분을 가용화조에 반송하도록 구성하면, 또한 발효 부적합물을 고효율로 제거하면서 가용화액의 감소를 억제할 수 있게 된다. 또, 이와 같이 구성한 배수 장치에 의해 처리함으로써 발효 부적합물을 확실하게 감용화할 수 있어 발효 부적합물의 처분이 용이해진다.

(7) 상기 부적합물 배출 장치의 블레이드에, 상기 파이프 내의 발효 부적합물을 긁어올리면서 반송하기 위한 브러시가 장착되어 있는 상기 (6) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치.

상기 (7) 에 기재된 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 블레이드만으로는 파이프 내의 발효 부적합물을 긁어올려 반송하기 어려운 경우에, 블레이드에 브러시를 장착함으로써 발효 부적합물을 긁어올려 확실하게 반송할 수 있어, 바람직하게 발효 부적합물을 배출할 수 있게 된다.

본 발명의 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 가용화 처리 후에 미세화되어 스크린을 통과하는 모래, 조개 껍데기, 달걀 껍데기, 뼈조각 등의 작은 발효 부적합물을, 제 2 고액 분리 수단에 의해 가용화액으로부터 제거할 수 있게 된다.

이로써, 발효 부적합물을 제거한 바람직한 상태의 가용화액 (발효 원료) 을 메탄 발효조에 공급할 수 있다. 또, 메탄 발효조 및 그 이후의 공정에서, 조 내 또는 배관, 교반기, 펌프 등의 기기에 대해 발효 부적합물의 퇴적, 폐색, 마모 등의 기계적 트러블이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또, 계 외로 배출되지 않고 발효 부적합물이 대량으로 계 내에 축적되지 않기 때문에, 종래와 비교하여 메탄 발효의 기능을 향상시켜 메탄 가스의 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 가용화조의 정기 청소 또는 메탄 발효조로부터의 발효 부적합물의 배제 등을 실시하기 위해서 운전을 휴지하는 빈도를 줄일 수도 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2A 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 제 2 고액 분리 수단을 나타내는 도면이다.
도 2B 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 제 2 고액 분리 수단의 파이프 컨베이어 (배수 장치) 의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 제 2 고액 분리 수단의 파이프 컨베이어 (배수 장치) 의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 제 2 고액 분리 수단의 파이프 컨베이어 (배수 장치) 의 변형예를 나타내는 측단면도이다.
도 5 는 파이프 컨베이어 (배수 장치) 의 블레이드에 장착하는 브러시를 나타내는 정면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 제 2 고액 분리 수단의 파이프 컨베이어 (배수 장치) 의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 변형예를 나타내는 블록도이다.
도 8 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 변형예를 나타내는 블록도이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 변형예를 나타내는 블록도이다.
도 11 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 변형예를 나타내는 블록도이다.

이하, 도 1 내지 도 6 을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치에 대해 설명한다. 여기서, 본 실시형태는, 음식물 쓰레기, 수산 가공 폐기물 등의 유기성 폐기물 (바이오매스 원료) 을 메탄 발효 처리할 때의 전처리에 사용하는 메탄 발효 전처리 장치에 관한 것이다.

본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (A) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 유기성 폐기물 (이하, 폐기물이라고 한다) (S1) 을 수용하는 수용 호퍼 (1) 와, 파쇄기 (2) (2a, 2b) 와, 선별기 (3) 와, 가용화조 (4) 와, 제 1 고액 분리 수단 (5) 과, 탈수기 (6) 와, 제 2 고액 분리 수단 (7) 을 구비하고 있다.

파쇄기 (2) 는 수용 호퍼 (1) 로부터 공급된 폐기물 (S1) 을 파쇄 처리한다. 본 실시형태에서는, 조파쇄기 (2a) 와 미파쇄기 (2b) 에 의해 2 단계 파쇄를 실시하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 조파쇄기 (2a) 에서는, 파쇄 후의 입경이 200 ㎜ 이하로 되고, 그 후 더 미세하게 파쇄하는 미파쇄기 (2b) 에서는 파쇄 후의 입경이 50 ㎜ 이하로 된다.

폐기물 (S1) 의 종류는 다종 다양하기 때문에, 파쇄기 (2) 는, 반드시 본 실시형태와 같이 한정되지 않고, 반입되는 폐기물 (S1) 의 형태에 따라 그 수, 종류, 조합 등을 적절히 선정하면 된다. 예를 들어, 대형의 고형 음식물 쓰레기를 많이 포함하는 경우에는, 조파쇄기 (2a) 로서 2 축 파쇄 수단 또는 해머 파쇄 수단 등을 사용하고, 미파쇄기 (2b) 로서 2 축 파쇄 수단을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 섬유분 등이 적은 음식물 쓰레기의 경우에는, 예를 들어 압축 파쇄 수단을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 수분이 적은 음식물 쓰레기의 경우에는, 예를 들어 펄퍼를 사용한 수단을 사용하는 것이 바람직하다.

선별기 (3) 는 예를 들어 회전 드럼식, 체식 등의 선별기이고, 파쇄기 (2) 로 파쇄 처리한 폐기물 (S2) 에 혼입되어 있는 비닐 등의 큰 발효 부적합물 (조부적합물) 을 조선별한다.

가용화조 (4) 는, 선별기 (3) 로 조선별 처리하고, 일부의 발효 부적합물을 제거한 후의 폐기물 (S3) 을, 예를 들어 수분량 85 ％ 이상의 소정 수분량이 되도록 가용화 (슬러리화) 한다. 가용화조 (4) 에서, 폐기물 (S3) 과 혼화되는 액체로는, 물, 산성 수용액 또는 알칼리성 수용액을 사용할 수 있다. 또, 이 가용화조 (4) 는, 선별기 (3) 로부터 보내진 폐기물 (S3) 을 가온 장치 (8) 로 가열하면서 교반함으로써 가용화하여 가용화액 (발효 원료) (S4) 을 생성한다. 또, 가온 장치 (8) 는, 예를 들어, 폐기물 (S3) 에 증기를 불어 넣어 가열하거나 또는 순환시킨 폐기물 (S3) 을 열교환에 의해 가열한다. 그리고, 본 실시형태에서는, 이와 같은 가온 장치 (8) 에 의해 40 ℃ 정도가 되도록 가열하여 폐기물 (S3) 을 가용화하여 가용화액 (S4) 을 생성하도록 구성되어 있다.

제 1 고액 분리 수단 (5) 은 가용화액 (S4) 중에 잔류하여 포함되는 큰 비닐 등의 발효 부적합물을 제거하기 위한 것이다. 그리고, 본 실시형태에 있어서, 이 제 1 고액 분리 수단 (5) 은 예를 들어 눈금 크기가 1 ∼ 20 ㎜ 정도, 바람직하게는 10 ∼ 12 ㎜ 정도인 스크린으로 되어 있다. 펌프 (9) 를 구동시켜, 가용화조 (4) 로부터 가용화액 (S4) 을 송액하여 통과시킴으로써, 스크린은 가용화액 (S4) 중의 발효 부적합물의 일부를 포착하여 제거한다.

스크린 (5) 으로는, 예를 들어 드럼 스크린, 시브 등을 사용할 수 있다. 또, 가용화액 (S4) 을 통과시키는 스크린 (5) 의 그물부로는, 예를 들어, 직 (織) 철망 (금속선을 짜넣어 이루어지는 철망), 펀칭 메탈 (금속을 주체로 한 소재에 구멍을 뚫어 가공한 스크린), 웨지 와이어 (역삼각형의 단면을 하여 이형선 (異形線) 을 등간격으로 나열하여 틈새 (슬릿) 를 형성한 스크린) 등을 사용한다.

탈수기 (6) 는, 스크린 (5) 으로 포착 제거한 발효 부적합물을 수용하고, 이 발효 부적합물을 탈수 처리하도록 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 이 탈수기 (6) 로 탈수 처리하여 얻은 가용화액 (S5) 을 가용화조 (4) 에 반송하도록 구성되어 있다.

제 2 고액 분리 수단 (7) 은, 가용화조 (4) 의 처리 후에 미세화되어 제 1 고액 분리 수단 (5) 의 스크린을 통과하는 모래, 조개 껍데기, 달걀 껍데기, 뼈조각 등의 작은 발효 부적합물을 제거하기 위한 것이다. 그리고, 본 실시형태에 있어서, 이 제 2 고액 분리 수단 (7) 은, 도 1 및 도 2A 에 나타내는 바와 같이, 액체 사이클론 (10) 과 배수 장치 (27) 를 구비하고 있다. 또, 배수 장치 (27) 는 로터리 밸브 (농축액 정량 배출 장치) (12) 와, 배수 탱크 (중력 분리 장치) (13) 와, 파이프 컨베이어 (부적합물 배출 장치) (11) 를 구비하고 있다.

액체 사이클론 (10) 은, 스크린 (5) 을 통과하고, 펌프 (36) 의 구동과 함께 가용화액 (S6) 을 수용하고, 원심력을 작용시킴으로써 가용화액 (S7) 과 이 가용화액 (S7) 에 포함된 발효 부적합물을 분리한다.

그리고, 제 2 고액 분리 수단 (7) 은, 액체 사이클론 (10) 에 의해 분리된 침강성 발효 부적합물을 포함하는 침강성 부적합물 농축액이, 액체 사이클론 (10) 의 하부에 설치된 배수 장치 (27) 의 로터리 밸브 (12), 배수 탱크 (13) 를 통해 파이프 컨베이어 (11) 에 배출되도록 구성되어 있다. 즉, 배수 장치 (27) 에서는, 액체 사이클론 (10) 과 로터리 밸브 (12) 가 밀폐된 상태로 접속되고, 로터리 밸브 (12) 하부의 배수 탱크 (13) 내에서 일시적으로 대기 해방되고, 액체 사이클론 (10) 의 하부로부터 배출되는 침강성 부적합물 농축액이 배수 탱크 (13) 에 공급된다. 또, 배수 탱크 (13) 와 파이프 컨베이어 (11) 는 다시 밀폐된 상태로 접속되고, 배수 탱크 (13) 에서 수용한 침강성 부적합물 농축액이 중력 분리에 의해 더욱 침전 농축되어, 파이프 컨베이어 (11) 에서 수용되도록 구성되어 있다. 또, 배수 탱크 (13) 에는, 액을 오버 플로우로 배출하는 배수구 (21) 가 형성되어 있다.

또, 파이프 컨베이어 (11) 는, 도 2A 및 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 원통형의 파이프 (15) 와, 복수의 블레이드 (16) 와, 견인체 (17) 와, 구동 장치 (18) 와, 배출구 (20) 를 구비하고 있다. 파이프 (15) 는 고저차를 나게 하여 배치되고, 배출구 (20) 는 적어도 배수 탱크 (13) 의 배수구 (21) 의 오버 플로우 위치보다 높은 위치에 배치되어 있다. 그리고, 복수의 블레이드 (16) 는 관통공을 구비하여 형성되고, 견인체 (17) 로 연결하여 파이프 (15) 의 내부에 배치된다. 또, 복수의 블레이드 (16) 는 구동 장치 (18) 의 구동에 의해 견인체 (17) 에 견인되고, 파이프 (15) 의 내부를 이동하도록 형성되어 있다.

다음으로, 상기 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (A) 를 사용하여 유기성 폐기물 (바이오매스 원료) (S1) 의 전처리 방법에 대해 설명한다. 또, 본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (A) 의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

처음에, 음식물 쓰레기 등의 폐기물 (S1) 을 수용 호퍼 (1) 에 투입하고, 조파쇄기 (2a), 미파쇄기 (2b) 로 순서로 폐기물 (S1) 을 파쇄한다. 그리고, 소정 입경 이하로 파쇄한 폐기물 (S2) 을 선별기 (3) 에 보내고, 이 선별기 (3) 로 폐기물 (S2) 에 혼입되어 있는 비닐 등의 큰 발효 부적합물을 조선별, 조부적합물을 제거한 폐기물 (S3) 을 가용화조 (4) 에 보낸다.

다음으로, 가용화조 (4) 에 있어서, 폐기물 (S3) 을 가온 장치 (8) 로 가열하면서 교반함으로써 가용화하여 가용화액 (S4) 을 생성한다. 또, 펌프 (9) 를 구동시켜 가용화조 (4) 로부터 가용화액 (S4) 을 스크린 (5) 에 보내고, 스크린 (5) 을 통과시킴으로써, 가용화액 (S4) 에 포함된 큰 비닐 등의 발효 부적합물을 포착 제거한다. 이 때, 스크린 (5) 에 의해 포착된 발효 부적합물을 탈수기 (6) 로 탈수 처리하고, 이 탈수 처리에 의해 얻은 가용화액 (S5) 을 가용화조 (4) 에 반송한다. 이로써, 발효 원료의 가용화액 (S5) 이 계 내에 되돌려져 가용화액 (S7) 의 감소를 억제할 수 있게 된다. 게다가, 가용화액은, 저농도에서 수 천 cp, 고농도에서 수 만 cp 의 점성을 가지고 있다.

한편, 스크린 (5) 을 통과한 가용화액 (S6) 에는, 가용화조 (4) 의 처리 후에 상당 부분이 미세화된 모래, 조개 껍데기, 달걀 껍데기, 뼈조각 등의 작은 발효 부적합물이, 스크린 (5) 에 의해 포착되지 않고 잔류한다.

이에 비해 본 실시형태에서는, 이와 같은 발효 부적합물이 잔류하여 포함된 가용화액 (S6) 을, 펌프 (36) 의 구동에 의해 제 2 고액 분리 수단 (7) 의 액체 사이클론 (10) 에 보낸다. 그리고, 가용화액 (S7) 과 이 가용화액 (S7) 에 포함된 작은 발효 부적합물을 분리한다. 분리된 발효 부적합물은, 로터리 밸브 (12) 를 통해 침강성 부적합물 농축액으로서 배수 탱크 (13) 에 배출된다. 배수 탱크 (13) 에서 일단 대기 개방된 침강성 부적합물 농축액은, 배수 탱크 (13) 내에서 더욱 중력 침강되어 재농축되고, 발효 부적합물을 포함하지 않은 액분이 배수구 (21) 로부터 배수되고, 재농축된 발효 부적합물은 배수 탱크 (13) 하부로부터 파이프 컨베이어 (11) 에 배출된다. 이 파이프 컨베이어 (11) 에 있어서, 구동 장치 (18) 의 구동에 의해 견인체 (17) 가 견인되고, 블레이드 (16) 가 파이프 (15) 내를 이동하면, 침강성 부적합물 농축액에 포함되는 발효 부적합물은, 배출구 (20) 까지 이송되어 배출된다. 또, 배수 탱크 (13) 의 배수구 (21) 로부터 배출된 침강성 부적합물 농축액의 액체 성분 (가용화액 (S8)) 은, 본 실시형태에서는 가용화조 (4) 에 반송된다. 이로써, 발효 원료의 가용화액 (S8) 이 계 내에 되돌려져 가용화액 (S7) 의 감소를 억제할 수 있게 된다.

여기서, 도 3 내지 도 6 에 나타내는 바와 같이, 블레이드 (16) 의 표면에 브러시 (19) 를 단수 또는 복수 장착하여 구성하고, 파이프 컨베이어 (11) 의 파이프 (15) 내의 발효 부적합물을 효율적으로 또한 확실하게 브러시 (19) 로 긁어올려 반송할 수 있도록 해도 된다. 예를 들어, 브러시 (19) 는, 원통형의 장착부 (22) 와 장착부 (22) 의 측면에 일체로 장착된 와이어 브러시로 이루어지는 포착부 (23) 를 구비하는 것이 바람직하다. 또, 포착부 (23) 는 파이프 (15) 의 내면에 내접하고, 견인체 (17) 가 배치되는 위치에 노치 (24) 를 만들어 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 이와 같이 구성한 브러시 (19) 는, 블레이드 (16) 에 형성된 관통 구멍과 장착부 (22) 의 내부 구멍에 볼트 (25) 를 삽입 통과하고, 너트 (26) 로 고정시킴으로써, 블레이드 (16) 에 장착된다. 이 때, 견인체 (17) 와 포착부 (23) 가 간섭되지 않도록, 견인체 (17) 는 포착부 (23) 의 노치 (24) 부분에 배치된다. 또한, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 장착부 (22) 의 측면에 부채형 포착부 (23) 를 형성하여 파이프 컨베이어 (11) 를 구성해도 된다.

한편, 액체 사이클론 (10) 에 의해 처리한 후의 가용화액 (S7) 이 메탄 발효조 (메탄 발효 공정) 에 보내지고, 이 가용화액 (S7) 을 발효 원료로 하여 메탄 발효 (메탄 가스 (바이오 연료) 의 생산) 가 이루어진다.

그래서, 발효 부적합물을 제거한 바람직한 상태의 가용화액 (S7) 이 메탄 발효조에 공급되고, 메탄 발효조 및 그 이후의 공정에서, 조 내 또는 배관, 교반기, 펌프 등의 기기에 대해 발효 부적합물의 퇴적, 폐색, 마모 등의 기계적 트러블이 발생하는 경우가 없다.

따라서, 본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (A) 에 있어서는, 제 1 고액 분리 수단 (5) 의 스크린에 의해 가용화액 (S4) 으로부터 발효 부적합물을 제거한 후, 액체 사이클론 (10) 및 배수 장치 (11, 13) 를 갖는 제 2 고액 분리 수단 (7) 에 의해 가용화액 (S6) 으로부터 발효 부적합물을 제거할 수 있다. 이로써, 가용화조 (4) 의 처리 후에 미세화되어 스크린 (5) 을 통과하는 모래, 조개 껍데기, 달걀 껍데기, 뼈조각 등의 작은 발효 부적합물을, 제 2 고액 분리 수단 (7) 에 의해 가용화액 (S6) 으로부터 제거할 수 있게 된다.

따라서, 본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (A) 에 의하면, 발효 부적합물을 제거한 바람직한 상태의 가용화액 (발효 원료) (S7) 을 메탄 발효조에 공급할 수 있다. 또, 메탄 발효조 및 그 이후의 공정에서, 조 내 또는 배관, 교반기, 펌프 등의 기기에 대해 퇴적, 폐색, 마모 등의 기계적 트러블이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또, 계 외로 배출되지 않고 발효 부적합물이 대량으로 계 내에 축적되지 않기 때문에, 종래와 비교하여 메탄 발효의 기능을 향상시켜 메탄 가스를 제조하는 수율을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 가용화조 (4) 의 정기 청소 또는 메탄 발효조의 발효 부적합물의 배제 등을 실시하기 위해서 운전을 휴지하는 빈도를 줄일 수도 있게 된다.

또, 본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (A) 에 있어서는, 배수 장치 (27) 가 배수 탱크 (중력 분리 장치) (13) 와, 로터리 밸브 (농축액 정량 배출 장치) (12) 와, 파이프 컨베이어 (부적합물 배출 장치) (11) 를 구비하고 있다. 이로써, 로터리 밸브 (12) 에 의해 배수 탱크 (13) 에 침강성 부적합물 농축액을 액체 사이클론 (10) 으로부터 정량 공급 (배출) 할 수 있다. 또, 배수 탱크 (13) 에 의해 침강성 부적합물 농축액 중의 발효 부적합물을 농축하고, 침강성 부적합물 농축액을 액체 성분과 발효 부적합물로 분리할 수 있다. 또, 파이프 컨베이어 (11) 에 의해 탈수 처리 후의 발효 부적합물을 반송하여 계 내로부터 배출할 수 있다. 그리고, 배수 탱크 (13) 로부터 오버 플로우시켜 분리 배출된 침강성 부적합물 농축액의 액체 성분을 가용화조 (4) 에 반송함으로써, 또한 발효 부적합물을 고효율로 제거하면서 가용화액의 감소를 억제할 수 있게 된다. 또, 이와 같이 구성된 배수 장치 (27) 에 의해 처리함으로써 발효 부적합물을 확실하게 감용시킬 수 있어 발효 부적합물의 처분이 용이해진다.

또한, 파이프 컨베이어 (11) 의 블레이드 (16) 에, 파이프 (15) 내의 발효 부적합물을 긁어올리면서 반송하기 위한 브러시 (19) 를 장착함으로써 블레이드 (16) 만으로는 파이프 (15) 내의 발효 부적합물을 긁어올려 반송하기 어려운 경우에, 발효 부적합물을 긁어올려 확실하게 반송할 수 있고, 바람직하게 발효 부적합물을 배출할 수 있게 된다.

이상, 본 발명에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 제 1 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 제 1 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

예를 들어, 본 실시형태에서는, 메탄 발효 전처리 장치 (A) 가 수용 호퍼 (1) 와, 파쇄기 (2) 와, 선별기 (3) 와, 가용화조 (4) 와, 제 1 고액 분리 수단 (5) 과, 탈수기 (6) 와, 제 2 고액 분리 수단 (7) 을 구비하고 있다. 그러나, 본 발명에 관련된 메탄 발효 전처리 장치에 있어서는, 적어도 가용화조 (4) 와 제 1 고액 분리 수단 (5) 과 제 2 고액 분리 수단 (7) 을 구비하고 있으면 되고, 이들 구성 요소 4, 5, 7 을 구비하고 있으면, 본 실시형태의 작용 효과를 얻을 수 있다.

또, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 2 고액 분리 수단 (7) 의 액체 사이클론 (10) 으로 분리한 가용화액 (S7) 를 수용하는 재가용화조 (30) 를 형성하고, 재가용화조 (30) 로부터 일부의 가용화액 (S9) 을 펌프 (31) 로 가용화조 (4) 에 반송하도록 해도 된다. 이 경우에는, 본 실시형태의 작용 효과에 추가하여 일부의 가용화액 (S9) 을 재가용화조 (30) 로부터 가용화조 (4) 에 반송하여 순환시킨다. 이로써, 발효 부적합물의 제거를 순환에 의해 반복하여 실시할 수 있게 된다. 따라서, 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

또, 액체 사이클론 (10) 으로 분리한 가용화액 (S7) 을 재가용화조 (30) 에 보내고, 가온 장치 (32) 에 의해 재가용화조 (30) 내의 가용화액 (S7) 을 가열함으로써, 더나은 가용화를 진행시킬 수 있다. 이와 같이 재가용화조 (30) 에서 가용화액 (S7) 의 더나은 가용화를 진행시킬 수 있다. 또, 펌프 (31) 등에 의해 재가용화조 (30) 로부터 가용화조 (4) 에 반송하여 가용화액 (S9) 을 순환시킴으로써도 가용화를 촉진시킬 수 있게 된다.

또, 제 2 고액 분리 수단 (7) 에 의해 발효 부적합물의 제거 처리를 실시한 가용화액 (S7) 이 재가용화조 (30) 로부터 가용화조 (4) 에 반송된다. 그래서, 가용화조 (4) 로부터 스크린 (5), 제 2 고액 분리 수단 (7) 의 액체 사이클론 (10) 에 보내지는 가용화액 (S4, S6) 의 겉보기상의 발효 부적합물 농도를 저하시킬 수 있다. 또, 가용화액 (S4, S6) 의 유동성을 개선할 수 있다. 이로써, 발효 부적합물의 제거를 용이하게 할 수 있다. 또한, 제 2 고액 분리 수단 (7) 에 의해 발효 부적합물의 제거 처리를 실시한 가용화액 (S7) 을 재가용화조 (30) 로부터 가용화조 (4) 에 반송함으로써, 가용화조 (4) 의 용량을 최소한으로 억제할 수 있고, 가용화조 (4) 에서의 스컴의 부상 또는 침전으로 인한 트러블 리스크를 저감시킬 수 있게 된다.

또, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 탈수기 (6) 가 제 1 고액 분리 수단 (5) 의 스크린으로 제거한 발효 부적합물과, 제 2 고액 분리 수단 (7) 으로 제거한 발효 부적합물을 수용하여, 탈수기 (6) 로 탈수 처리를 실시하도록 해도 된다. 이 경우에는, 제 2 고액 분리 수단 (7) 으로 제거한 침강성 발효 부적합물과, 제 1 고액 분리 수단 (5) 의 스크린으로 제거한 부상성 및 침강성 발효 부적합물을 탈수기 (6) 로 탈수 처리한다. 이로써, 이들 발효 부적합물에 포함된 가용화액 (발효 원료) (S5) 을 가용화조 (4) 에 되돌릴 수 있다. 따라서, 발효 부적합물을 고효율로 제거하면서, 가용화액 (S7) 의 감소를 억제할 수 있게 된다. 또, 발효 부적합물을 감용할 수 있어 발효 부적합물의 처분이 용이해진다.

다음으로, 도 9 를 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 메탄 발효 전처리 장치에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 제 1 실시형태와 마찬가지로 음식물 쓰레기, 수산 가공 폐기물 등의 유기성 폐기물 (바이오매스 원료) 을 메탄 발효 처리할 때의 전처리에 사용하는 메탄 발효 전처리 장치에 관한 것이다. 그래서, 제 1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 동일 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (B) 는, 제 1 실시형태와 마찬가지로 유기성 폐기물 (이하, 폐기물이라고 한다) (S1) 을 수용하는 수용 호퍼 (1) 와, 파쇄기 (2) 와, 선별기 (3) 와, 가용화조 (4) 와, 제 1 고액 분리 수단 (5) 과, 탈수기 (6) 와, 제 2 고액 분리 수단 (7) 을 구비하고 있다.

한편으로, 본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (A) 는, 가용화조 (4) 와 제 1 고액 분리 수단 (5) 의 스크린 사이에 파쇄 펌프 (33) 를 구비하고, 가용화조 (4) 로부터 파쇄 펌프 (33) 의 구동에 의해 가용화액 (S4) 을 파쇄 처리하여 스크린 (5) 에 보내면서, 가용화액 (S6) 의 일부를 스크린 (5) 으로부터 가용화조 (4) 에 반송하도록 구성되어 있다. 또한, 파쇄 펌프 (33) 는 파쇄 기구를 구비한 펌프이고, 예를 들어, 임펠러 앞에 칼날과 고정날을 구비한 소용돌이 펌프 등이다. 그리고, 파쇄 펌프 (33) 의 구동에 의해 가용화액 (S4) 을 압송하여, 가용화액 (S4) 중의 발효 부적합물을 파쇄 (재단) 한다.

이와 같이 구성된 본 실시형태의 메탄 발효 전처리 장치 (B) 에 있어서는, 제 1 실시형태의 작용 효과에 추가하여, 파쇄 펌프 (33) 에 의해 가용화액 (S4) 을 가용화조 (4) 로부터 스크린 (5) 에 파쇄하는 처리를 하면서 보냄으로써, 가용화액 (발효 원료) (S4) 의 가용화를 촉진시킬 수 있다.

또, 파쇄 펌프 (33) 의 구동에 의해 스크린 (5) 에 보내진 가용화액 (S4) 은, 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 2 고액 분리 수단 (7) 의 액체 사이클론 (10) 에 보내진다. 또, 그 일부가 파쇄 펌프 (33) 에 의한 압송력에 의해 스크린 (5) 으로부터 가용화조 (4) 에 반송된다. 이로써, 가용화액 (S4, S6) 이 가용화조 (4) 로부터 파쇄 펌프 (33), 파쇄 펌프 (33) 로부터 스크린 (5), 스크린 (5) 으로부터 가용화조 (4) 로 순환한다.

이와 같이 가용화액 (S4, S6) 이 순환함으로써, 가용화조 (4) 또는 파쇄 펌프 (33) 에 의해 확실하게 가용화액 (S4, S6) 의 가용화를 촉진시킬 수 있다. 또, 가용화액 (S4, S6) 이 순환함으로써, 가용화조 (4) 또는 스크린 (5) 에 의해 가용화액 (S4, S6) 에 포함된 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

이상, 본 발명에 관련된 메탄 발효 전처리 장치의 제 2 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 제 2 실시형태에 한정되지 않고, 제 1 실시형태의 변경예를 포함하여 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

예를 들어, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 가용화조 (4) 와 스크린 (5) 사이에 파쇄 펌프 (33) 를 구비하고, 가용화조 (4) 로부터 파쇄 펌프 (33) 의 구동에 의해 가용화액 (S4) 을 파쇄 처리하여 스크린 (5) 에 보내면서, 가용화액 (S4) 의 일부를 파쇄 펌프 (33) 로부터 가용화조 (4) 에 반송하도록 구성해도 된다. 이 경우에도, 본 실시형태와 마찬가지로, 파쇄 펌프 (33) 에 의해 가용화액 (S4) 을 가용화조 (4) 로부터 스크린 (5) 에 파쇄 처리하면서 보냄으로써, 가용화액 (S4) 의 가용화를 촉진시킬 수 있고, 가용화액 (S4) 에 포함된 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다. 또, 가용화액 (S4) 의 일부를 파쇄 펌프 (33) 로부터 가용화조 (4) 에 반송함으로써, 확실하게 가용화액 (S4) 의 가용화를 촉진시킬 수 있고, 가용화액 (S4) 에 포함된 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

또한, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 가용화조 (4) 는, 선별기 (3) 로 선별한 후의 폐기물 (S3) 을 수용하여 가용화하는 가용화부 (34) 와, 가용화부 (34) 로부터 오버 플로우시킨 가용화액 (S9) 을 수용하는 조정부 (35) 를 구비해도 된다. 또, 이것에 추가하여 그 구동에 의해 가용화부 (34) 내의 가용화액 (S9) 을 흡인하고 파쇄 처리하여 가용화부 (34) 에 반송하는 파쇄 펌프 (33) 를 구비하도록 해도 된다.

그리고, 이 경우에는, 가용화조 (4) 의 가용화부 (34) 에 의해 폐기물 (S3) 을 가용화하고, 이 가용화부 (34) 로부터 조정부 (35) 에 가용화액 (S9) 을 오버 플로우시킨다. 이로써, 침강성 발효 부적합물 (일부의 발효 부적합물) 을 가용화부 (34) 에 체류시키고, 이 침강성 발효 부적합물을 제거한 가용화액 (S9) 을 조정부 (35) 에 일시적으로 저류시킬 수 있고, 조정부 (35) 로부터 스크린 (5) 에 보낼 수 있다. 이와 같이 가용화부 (34) 로부터 조정부 (35) 에 가용화액 (S9) 을 오버 플로우시키도록 구성함으로써, 가용화에 기여하는 체류 시간을 일정하게 유지하여 안정적으로 가용화 처리를 실시할 수 있게 되어 발효 부적합물을 제거하는 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

또, 파쇄 펌프 (33) 에 의해 가용화부 (34) 내의 가용화액 (S9) 을 흡인하고 파쇄 처리하여 가용화부 (34) 에 반송하여 순환시킴으로써, 가용화를 촉진시킬 수 있다. 또한, 확실하게 가용화에 기여하는 체류 시간을 일정하게 유지하여 안정적으로 가용화 처리를 실시할 수 있게 된다.

산업상 이용 가능성

메탄 발효 전처리에 있어서, 발효 원료로서의 가용화액의 회수량이 증가한다. 또, 메탄 발효 전처리 장치의 메인터넌스가 용이해진다. 결과적으로, 유기성 폐기물의 메탄 발효 처리의 효율이 향상된다.

1 : 수용 호퍼
2 : 파쇄기
2a : 조파쇄기
2b : 미파쇄기
3 : 선별기
4 : 가용화조
5 : 제 1 고액 분리 수단 (스크린)
6 : 탈수기
7 : 제 2 고액 분리 수단
8 : 가온 장치
9 : 펌프
10 : 액체 사이클론
11 : 파이프 컨베이어 (부적합물 배출 장치)
12 : 로터리 밸브 (농축액 정량 배출 장치)
13 : 배수 탱크 (중력 분리 장치)
15 : 파이프
16 : 블레이드
17 : 견인체
18 : 구동 장치
19 : 브러시
20 : 배출구
21 : 배수구
22 : 장착부
23 : 포착부
24 : 노치
25 : 볼트
26 : 너트
27 : 배수 장치
30 : 재가용화조
31 : 펌프
32 : 가온 장치
33 : 파쇄 펌프
34 : 가용화부
35 : 조정부
36 : 펌프
A : 메탄 발효 전처리 장치
B : 메탄 발효 전처리 장치

Claims

유기성 폐기물을 메탄 발효 처리할 때의 전처리에 사용하는 메탄 발효 전처리 장치로서,
상기 유기성 폐기물을 가용화 처리하는 가용화조와,
상기 가용화조에서 상기 유기성 폐기물을 가용화 처리하여 얻어지는 가용화액을 통과시킴으로써, 상기 가용화액에 포함되는 발효 부적합물을 제거하는 제 1 고액 분리 수단으로서의 스크린과,
상기 스크린을 통과시킨 후의 가용화액을 수용하고, 상기 가용화액에 원심력을 작용시켜 상기 가용화액에 포함되는 발효 부적합물을 분리하는 액체 사이클론 및 상기 액체 사이클론으로 분리한 발효 부적합물을 수용하여 탈수 처리하는 배수 장치를 갖는 제 2 고액 분리 수단을 구비하고,
상기 가용화조가, 상기 유기성 폐기물을 수용하여 가용화하는 가용화부와, 상기 가용화부에서 상기 유기성 폐기물을 가용화 처리하여 얻어지는 가용화액을, 상기 가용화부로부터 오버 플로우시켜 수용하는 조정부와, 그 구동에 의해 상기 가용화부 내의 가용화액을 흡인하고 파쇄 처리하면서 상기 가용화부에 반송하는 파쇄 펌프를 구비하고,
상기 배수 장치는,
상기 액체 사이클론으로 분리한 발효 부적합물을 침강성 부적합물 농축액으로서 수용하고, 추가로 발효 부적합물을 중력 침강시켜 재농축하는 중력 분리 장치와,
상기 액체 사이클론으로부터 상기 침강성 부적합물 농축액을 상기 중력 분리 장치에 정량 배출시키는 농축액 정량 배출 장치와,
상기 중력 분리 장치로 재농축한 발효 부적합물을 파이프 내에 수용하고, 상기 파이프 내를 이동하는 블레이드에 의해 반송하여 배출시키는 부적합물 배출 장치와,
상기 침강성 부적합물 농축액의 액체 성분을 오버 플로우로 배출하는 배수구를 구비하고,
상기 부적합물 배출 장치의 상기 파이프는 고저차를 나게 하여 배치되고, 상기 부적합물 배출 장치의 배출구는 적어도 상기 배수 장치의 상기 배수구의 오버 플로우 위치보다 높은 위치에 배치되어 있고,
상기 배수 장치의 상기 배수구로부터 배출된 상기 액체 성분은, 상기 가용화조에 반송되는 메탄 발효 전처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 액체 사이클론으로 분리한 가용화액을 수용하여 가용화 처리하는 재가용화조를 구비하고, 상기 재가용화조로부터 일부의 가용화액을 상기 가용화조에 반송하도록 구성되어 있는 메탄 발효 전처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 고액 분리 수단의 스크린으로 제거한 발효 부적합물과, 상기 제 2 고액 분리 수단으로 제거한 발효 부적합물을 수용하여 탈수 처리하는 탈수기를 구비하는 메탄 발효 전처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가용화조와 상기 스크린 사이에 파쇄 펌프를 구비하고,
상기 파쇄 펌프의 구동에 의해 상기 가용화조로부터 가용화액을 파쇄 처리하면서 상기 스크린에 보내고, 또한, 가용화액의 일부를 상기 파쇄 펌프로부터 상기 가용화조에, 혹은 상기 스크린으로부터 상기 가용화조에 반송하는 메탄 발효 전처리 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 부적합물 배출 장치의 블레이드에, 상기 파이프 내의 발효 부적합물을 긁어올리면서 반송하기 위한 브러시가 장착되어 있는 메탄 발효 전처리 장치.