KR101576652B1 - 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부에서 반입된 유기성 폐기물을 파쇄·탈수기에서 고형의 탈수케익과 액상의 탈이액으로 분리하고, 분리된 고형의 탈수케익과 액상의 탈리액을 탱크에 투입한 후, 고속으로 발효하여 자원화하는 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 탱크에 투입되는 고형의 탈수케익은 발효조에서 고형처리단계에의해 처리되며, 액상의 분리액은 ph조정조, 소화조, 침전조로 이루어진 액상처리단계에 의해 처리되는 것이 특징인 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법에 관한 것이다.
따라서, 고온의 환경에서 유기폐기물을 처리함으로써 기존 중온에서 최적화할 수 없는 운영인자(온도, ph, 알칼리도, 휘발성지방산, 유기물부하 등)를 소형화를 통해 운영인자의 조절을 원활하게 할 수 있어 고온소화의 큰 장점인 높은 바이오가스 수율과 유기폐기물의 처리효율 및 살균효과를 얻을 수 있으며, 또한, 경제적인 바이오가스 정제장치와 가스홀더를 이용하여 고농도 메탄가스를 회수하고 저장함으로써 시스템운영에 필요한 전기와 열량을 자체공급할 수 있으며, 본 발명에 따른 시스템은 트럭 등으로 처리대상의 유기폐기물이 있는 곳으로 신속히 이동이 가능하며 발생되는 폐기물의 양에 따라 시스템을 추가 또는 감소 시켜 발생량이 적은 곳이나 많은 곳에 효율적으로 대처할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

유기폐기물 고속발효 및 자원화방법{High speed fementation and resource conversion method of organic waste}
본 발명은 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게 설명하면, 에너지.자원분야에서 신 재생에너지를 생산하기 위해 유기성 폐기물을 활용한 여러 가지의 바이오매스(Biomass)를 원료로 하여 고온호기성 발효와 고온혐기성 발효과정을 통하여 바이오가스(메탄가스,CH)나, 부산물(부숙퇴비,발효액비,펠렛)을 자원화하는 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법에 관한 것이다.
일반적으로 등록특허공보 제10-1272123호(유기성 폐기물 자원화 설비시스템)에 배경기술로 기재된 바와 같이, 유기물을 발효시켜 퇴비로 사용한 것은 오래전부터 인류가 사용해 오던 방법인데, 야적지에 퇴비무덤을 만들어 방치하는 종래의 유기물의 퇴비화 방법은 악취가 심하게 나고 특히 하절기에는 해충이 들끓는다는 단점이 있었어도 산업화되기 이전에는 그다지 큰 문제가 없었으나, 근래 들어 인구가 증가하고 산업이 발달함에 따라 이와 같은 처리방법은 사용할 수도 없으며 더군다나 음식물 쓰레기나 하수슬러지와 같은 각종 유기성 폐기물의 발생량이 점점 증가하고 있어서, 이러한 유기성 폐기물의 처리는 매우 심각한 사회적인 문제로 대두되고 있다.
또한, 일반적으로 음식물 쓰레기, 농·수산물 가공공정이나 식품 가공공정 또는 도축장에서 배출되는 폐기물, 하수 슬러지와 같은 유기성 폐기물은 함수율이 매우 높을(함수율 80% 이상) 뿐만 아니라 배출되는 오염물질의 농도가 높은데, 최근까지 이러한 유기성 폐기물 처리방법으로 소각하거나 매립하는 방법이 가장 보편적으로 사용되었었지만, 현재 매립은 법으로 금지되어 있을 뿐만 아니라 부패한 침출수가 발생하여 악취가 심하고 지하수와 주변의 하천을 오염시키므로 침출수 처리에 막대한 비용이 소요되는 단점이 있다.
아직까지 합리적인 처리방법이 없어서 유기성 폐기물의 상당량은 해양투기를 하고 있는 실정인데, 이마저도 국제협약에 의해 향후 해양투기가 금지되어 유기성 폐기물 처리는 국가적으로도 최대의 난제가 되어 있다.
이를 해결하기 위해 상기의 종래기술로서, 등록특허공보 제10-1272123호(유기성 폐기물 자원화 설비시스템)에는, 상기 유기성 폐기물 자원화 설비시스템은 본 발명은 유기성 폐기물 자원화 설비시스템에 관한 것으로 건조기에서 슬러지를 파쇄하여 입자화시켜 입자화된 유기성 폐기물을 열풍에 의해 건조시킴으로써 유기성 폐기물의 건조효율을 높일 뿐만 아니라 건조기에서 발생하는 폐열을 열교환기를 통해 전량 회수해서 건조기에 열풍을 공급하는 열풍로에 공급하여 자원으로 사용함으로써 폐열을 재활용하고, 함수율 10% 이하로 건조시킨 유기성 폐기물은 석탄 등에 혼합하여 자원으로 재활용할 수 있게 하는 효과를 가진다고 기재되어 있다.
또한, 다른 종래기술로서, 등록특허공보 등록번호 제10-0911877호(부력을 이용한 유기성 폐기물 자원화 시스템의 발효조 교반장치)에 의하면, 유기성 폐기물 을 발효를 통해 자원화하기 위한 과정에서 발효조 내의 유기성 폐기물의 발효가 균질하게 일어나도록 섞어주는 교반장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교반익을 부력을 통해 승/하강시켜 전체적으로 균질한 교반이 이루어지도록 하는 부력을 이용한 유기성 폐기물 자원화 시스템의 발효조 교반장치에 관한 것으로, 상기 본 발명은 유기성 폐기물 자원화 장치의 발효조 내부에 설치되는 교반기에 있어서, 상기 교반기의 내부 양측에 설치되며 마주보는 내측단이 서로 상향 또는 하향으로 경사짐과 동시에 서로 몸체간 및 상기 외측단과 발효조 내벽간에 유기물 쓰레기의 이동이 가능하도록 이격공간을 갖는 교반익과; 상기 양측 교반익을 지지하여 일체화하는 프레임과; 상기 교반익이 수평을 유지하면서 균형있게 승/하강되도록 부력을 증/감하는 부력장치와; 상기 부력장치에 의해 승/하강하는 교반익이 상기 발효조 내부에서 일정한 이동궤도를 갖도록 지지 및 안내하는 가이드장치로 구성된다고 기재되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 고온혐기성 소화시스템은 소화조 내의 각종 운영 인자(온도,ph,알칼리도,휘발성 지방산,유기물부하등)의 최적화에 많은 어려움이 대두되고 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 대형화되어 있고 다각화되어 있는 유기폐기물의 처리방식을 하나로 통합하여 처리하며 고온으로 발효기간을 단축하고 발효되는 동안 바이오가스를 발생시켜 저비용 고효율의 정제장치를 통해 고순도 메탄가스를 생산, 이를 열원으로 고온 혐기성 소화조 및 고온 호기성 발효조를 동시에 운용하며 발생되는 부산물을 자원화(메탄,퇴비,액비,펠릿)할 수 있는 유기성 폐기물 고속발효 및 자원화방법을 제공하는 것이다.
본 발명 외부에서 반입된 유기성 폐기물을 파쇄·탈수기에서 고형의 탈수케익과 액상의 탈이액으로 분리하고, 분리된 고형의 탈수케익과 액상의 탈리액을 탱크에 투입한 후, 고속으로 발효하여 자원화하는 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법은 상기 탱크에 투입되는 고형의 탈수케익은 발효조에서 고형처리단계에의해 처리되며, 액상의 분리액은 ph조정조, 소화조, 침전조로 이루어진 액상처리단계에 의해 처리되는 것이 특징이다.
따라서, 본 발명 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법은 고온의 환경에서 유기폐기물을 처리함으로써 기존 중온에서 최적화할 수 없는 운영인자(온도, ph, 알칼리도, 휘발성지방산, 유기물부하 등)를 소형화를 통해 운영인자의 조절을 원활하게 할 수 있어 고온소화의 큰 장점인 높은 바이오가스 수율과 유기폐기물의 처리효율 및 살균효과를 얻을 수 있다는 현저한 효과가 있다.
또한, 경제적인 바이오가스 정제장치와 가스홀더를 이용하여 고농도 메탄가스를 회수하고 저장함으로써 시스템운영에 필요한 전기와 열량을 자체공급할 수 있으며, 본 발명에 따른 이 시스템은 트럭 등으로 처리대상의 유기폐기물이 있는 곳으로 신속히 이동이 가능하며 발생되는 폐기물의 양에 따라 시스템을 추가 또는 감소 시켜 발생량이 적은 곳이나 많은 곳에 효율적으로 대처할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.
도 1은 유기성 폐기물 고속발효 자원화 시스템의 개요도.
도 2는 발효조의 내부 개요도.
도 3은 가온 및 축열기능을 하는 방열자켓의 개요도.
도 4는 소화조의 내부 상세 개요도.
도 5은 바이오가스의 정제장치(Stripper)를 개요도.
도 6은 메탄가스의 저장장치인 가스홀더의 개요도.
본 발명 외부에서 반입된 유기성 폐기물을 파쇄·탈수기(6)에서 고형의 탈수케익과 액상의 탈이액으로 분리하고, 분리된 고형의 탈수케익과 액상의 탈리액을 탱크(1)에 투입한 후, 고속으로 발효하여 자원화하는 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법은 상기 탱크(1)에 투입되는 고형의 탈수케익은 발효조(2)에서 고형처리단계에 의해 처리되며, 액상의 분리액은 ph조정조(3), 소화조(4), 침전조(5)로 이루어진 액상처리단계에 의해 처리되는 것이다.
상기 고형처리단계는 파쇄·탈수기(6)에서 분리된 고형의 탈수케익은 탱크(1) 내의 발효조(2)에서 고온호기성 미생물에 의해 발효되는 호기단계; 상기 호기단계에서 부숙퇴비로 발효된 탈수케익을 외부로 배출되는 배출단계;를 포함하는 것이다.
그리고 상기 액상처리단계는 탱크(1) 내의 ph조정조(3)에서 중성화되는 ph조정단계; 상기 ph조정단계에서 중성화된 탈리액은 소화조(4)에서 소화되어 바이오가스가 발생 되는 혐기단계; 상기 혐기단계에서 발생 된 바이오가스 중 메탄가스를 바이오가스 정제장치(27)에서 포집하는 메탄포집단계;를 포함하는 것이다.
또한, 상기 발효조(2)와 침전조(5) 간에는 발효조 공기방출배관(30)이 연결되어 있으며, 송풍기(12)에 의해 발효조(2)에서 발생 된 공기가 침전조(5)로 강제 배출되며, 침전조(5)에서는 냄새제거 미생물 담체(11)에 의해 냄새가 제거되어 첨전조(5)에 설치된 송풍기(12)에 의해 외부로 배출되는 것이다.
이하, 본 발명 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 유기성 폐기물 고속발효 자원화 시스템의 개요도이다.
설명에 앞서 고온호기성은 고온의 공기를 좋아하는 성질을 지칭하며, 고온혐기성은 고온의 공기를 싫어하는 성질을 지칭한다.
또한, 편의상 감속기 모터와 송풍기, 펌프 등은 동일한 부호로 사용한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명 유기성 폐기물 고속발효 자원화 시스템은 크게 반입된 유기성 폐기물을 탈수케익과 탈리액으로 분리하는 파쇄·탈수기(6)와, 상기 파쇄·탈수기(6)에서 분리된 탈수케익 및 탈리액을 고속발효 및 자원화하는 탱크(1)로 구성된다.
상기 탱크(1)의 내부는 복수의 격벽에 의해 분할되되, 각각 파쇄·탈수기(6)에서 분리된 탈수케익이 투입되어 고온호기성 미생물이 발효되는 발효조(2)와, 상기 파쇄·탈수기(6)에서 분리된 탈리액이 투입되어 중성화되는 ph조정조(3)와, 상기 ph조정조(3)에서 중성화된 탈리액이 투입되어 고온혐기성 미생물이 소화되는 소화조(4)와, 상기 소화조에서 월류된 고온혐기성 미생물 소화액이 내부에 설치된 폭기장치와 미생물에 의해 유기물 슬러지와 상등수로 분리되는 침전조로 구성되어 있는 것이 특징이다.
한편, 상기 파쇄·탈수기(6)에서 분리된 탈수케익은 탈수케익 이송스크류(8)를 통해 발효조(2)로 투입되며, 탈리액은 양수펌프(9)를 통해 ph조정조(3)로 투입된다.
이때, ph조정조(3)에서는 후술할 바이오가스 정제장치(27)로부터 폐 알칼리용액을 공급받아 산성의 탈리액을 중성화시키게 된다.
도 1을 참고하여 설명하면, 탱크(1)는 4개의 격실을 가지며, 왼쪽으로부터 첫 번째 격실은 고온호기성 미생물의 발효조(2)이고, 두 번째 격실은 ph조정조(3)이며, 세 번째 격실은 고온혐기성 미생물의 소화조(4), 네 번째 격실은 침전조(5)이다.
먼저, 반입된 유기성 폐기물은 파쇄·탈수기(6)에서 탈수케익과 탈리액으로 분리되는 과정을 거치게 된다.
상기 파쇄·탈수기(6)에서 분리된 탈수케익은 탈수케익 이송스크류(8)에 의해 발효조(2)로 투입된다.
상기 발효조(2)에서는 고온호기성 미생물이 발효되는 과정을 거치게 된다.
즉, 상기 탈수케익은 발효조 교반기(28)에 의해 교반되고 발효과정을 거쳐 부숙퇴비로 전환되며, 부산물 배출스크류(10)를 통해 외부로 배출된다.
이렇게 탈수케익이 발효되어 배출된 부숙퇴비는 펠렛형태로 자원화되게 된다.
발효조(2)에서는 탈수케익이 24℃ 정도 머무르며, 발효된다.
도 2는 발효조의 내부 상세 개요도이며, 도 3은 가온 및 축열기능을 하는 방열자켓의 개요도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 발효조(2)는 발효조 교반기(28)와 발효조(2)의 내부 하반구면을 감싸고 있는 방열자켓(301)으로 구성되어 있는 것으로, 상기 발효조 교반기(28)는 탱크(1)의 내부중심에 길이방향으로 설치되는 샤프트에 복수의 교반 날개가 방사형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 샤프트의 일단은 탱크(1)의 외부로 연장되어 있으며, 연장된 샤프트의 끝단부에는 모터가 설치되어 있다.
그리고 발효조(2)의 하반구의 내부 중심면에는 탱크(1)의 길이방향으로 탈수케익이 발효된 부숙퇴비를 외부로 배출시키는 부산물 배출스크류(10)가 외부로 연장돌출되도록 설치되어 있으며, 상기 부산물 배출스크류(10)의 양측면에는 방열자켓(301)이 설치되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 방열자켓(301)은 내부공간이 형성되어 있는 원호형으로서 내부공간에는 충진제와 온수가 유동하는 온수배관(304)이 지그재그로 설치되어 있다.
또한, 발효조(2)의 상부 일측에는 탈수케익을 공급받는 탈수케익 이송배관(17)이 설치되어 있으며, 이송배관(17)의 내부에는 고형의 탈수케익을 이동시키기 위한 탈수케익 이송스크류(8)가 장착되어 있다.
상기 방열자켓(301)은 발효조(2)와 소화조(4)에 동일한 구성으로 설치되어 있기에 동일한 도면부호를 부여하였다.
한편, 상기 파쇄·탈수기(6)에서 분리된 탈리액은 양수펌프(9)에 의해 ph조정조(3)로 이송되며, 상기 ph조정조(3)에는 바이오가스 정제장치(27)로부터 폐 알칼리용액이 공급되므로, 상기 탈리액은 폐 알칼리용액과 함께 교반되어 중성화되게 된다.
그리고 상기 ph조정조(3)에서 중성화된 탈리액은 소화조(4)로 이송되게 되며, 소화조 교반기(19)에 의해 교반되며 소화과정을 거치게 된다.
상기 소화조(4)에 이송되어온 미생물은 고온혐기성의 성질을 지니고 있다.
이때, 미생물이 소화된 소화액 중 일부 고형분은 바닥으로 침전되고, 소화과정을 마친 COD(화학적 산소요구량)가 높은 소화액은 월류장치(13)를 통해 격벽으로 분할된 침전조(5)로 넘어가게 되며, 상기 침전조(5)로 월류된 COD(화학적 산소요구량)가 높은 소화액은 침전조(5)에 설치된 공기접촉 폭기장치(14)에 의해 분해된다.
소화조(4)에서는 50℃ ±2로 유지하여 3일간 체류하도록 한다.
도 4는 소화조의 내부 상세 개요도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 소화조(4)는 내부에 공간부가 형성된 원형의 소화조 본체의 내부에 결합되어 탈리액을 교반하는 소화조 교반기(19)와, 상기 소화조 본체의 내주연을 감싸도록 결합되는 방열자켓(301)으로 구성되어 있다.
상기 소화조 교반기(19)는 상기 소화조 본체에 수직방향으로 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 외주연에 결합되는 교반날개와, 상기 샤프트의 속도를 조절하는 감속기모터(7)로 구성된다.
또한, 상기 소화조 본체에는 조정액 투입배관(26)이 바이오가스 정제장치(27)와 연통되게 결합되어 필요에 따라 폐 알칼리용액을 공급받게 된다.
즉, 소화조(4)로 넘어오는 미생물에 산도가 높으면 가스발생량이 떨어지기 때문에 바이오가스 정제장치(27)로부터 폐 알칼리용액을 공급받음으로써 소화조(4)의 분위기를 중성화시키는 것이다.
고온혐기성 미생물 소화조 본체 내에서도 바닥에 슬러지가 쌓이게 되는데 이렇게 쌓인 슬러지는 계량센서(34)에 의해 일정량 쌓이게 되면 이송펌프(9)에 의해 파쇄·탈수기(6)로 이송된다.
상기 침전조(5)의 내부에는 폭기장치(14)가 설치되며, 상부 측에는 상등수 방류구(15)가 형성되어, 상기 폭기장치(14)에 의해 공급된 공기는 호기성 미생물로서 혐기소화된 소화액 내 유기물을 먹어치우는데 필요하며, 미생물이 달라붙어 무거워진 유기물은 침전되고 침전된 슬러지는 슬러지 계량센서(34)에 의해 일정량 쌓이게 되면 이송펌프(9)에 의해 파쇄·탈수기(6)로 이송된다.
그리고 상등수는 상등수 방류구(15)를 통해 외부로 배출되어 하수처리장으로 처리하게 된다.
발효조(2)와 침전조(5) 간에는 발효조 공기방출배관(30)이 연결되어 있으며, 송풍기(12)에 의해 발효조(2)에서 발생된 공기가 침전조(5)로 강제 배출되게 된다.
고온 호기성 미생물의 발효조(2)에서 호기성 공기 방출 배관(30)을 통해 강제 배기 되어온 공기 중에는 악취,수분 등이 잔류하고 있기에 침전조(5)에서도 처리되는 과정에서 냄새가 발생 된다.
상기 침전조(5)에서 발생 되는 냄새는 냄새제거 미생물 담체(11)에 의해 탈취되며, 침전조(5)에 설치된 송풍기(12)가 이를 침전조 공기방출배관(29)을 통해 강제로 흡기하여 외부로 빼내는 방식이다.
한편, 상기 소화조(4)에서는 바이오가스가 발생하게 되는데, 발생 된 바이오가스는 바이오가스배관(16)을 통해 바이오가스 정제장치(27)로 보내어 진다.
상기 바이오가스는 CH4(45.6%)와 CO2(35.5%), 수소와 황화수소(2% 이하) 등으로 구성되며, 자체 압력으로 바이오가스 정제장치(27)로 이송되는 것으로, 상기 바이오가스 정제장치로 이송된 바이오가스 중 수분, 이산화탄소, 황화수소 등은 탈기조(204)에서 수용액에 녹고, 수용액에 녹지않는 메탄은 메탄 포집장치(206)에 의해 포집되어 메탄가스 이송배관(31)으로 배출된다.
도 5은 바이오가스의 정제장치(Stripper)를 개요도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 바이오가스 정제장치(27)는 크게 수용액 저장조(203)와 수용액 탈기조(204)로 구성되며, 상기 수용액 저장조(203) 하부와 수용액 탈기조(204) 상부가 결합되는 구조로 구성된다.
상기 수용액 저장조(203)는 내부에 공간부가 형성된 용기로서, 상부에는 탈기제 투입구(202)가 형성되고, 상부에는 바이오가스 배관(16) 및 메탄가스 이송배관(31)이 내부로 연통되게 설치된다.
탈기제 투입구(202)를 통해 수용액 저장조(203)로 투입된 탈기제는 수돗물과 혼합되어 수용액으로 저장된다.
또한, 상기 수용액 저장조(203) 내부에는 수용액 저장조(203)의 내부로 유입되는 수돗물의 수위를 조절하는 수돗물 수위조정장치(201)와 수돗물 수위확인창(205) 설치되며, 상기 수용액 저장조(203)는 육안으로 쉽게 내부를 식별할 수 있도록 투명한 재질로 구성된다.
그리고 상기 수용액 저장조(203)의 하부에 결합되는 수용액 탈기조(204) 내부에는 수용액 수위조정장치(207)와 수용액 수위확인창(208)이 설치되며, 상기 수위확인 장치(205)에 의해 수위를 쉽게 파악할 수 있도록 투명한 재질로 구성된다.
상기 수용액 탈기조(204) 내부에는 메탄 포집장치(206)가 설치된다.
또한, 수용액 탈기조(204)에서 탈기반응을 거친 폐 수용액은 고농도의 알칼리로서 이는 수용액 이송배관(23)을 따라 양수펌프(9)에 의해 ph조정조(3)로 투입되어 재활용하게 된다.
한편, 상기 바이오가스 정제장치(27)로 이송된 바이오가스 중 수용액에 녹지않는 메탄은 메탄 포집장치(206)에 의해 포집되어 메탄가스 이송배관(31)으로 배출되며, 상기 메탄은 송풍기(12)에 의해 가압되어 가스홀더(25)에 저장된다.
도 6은 메탄가스의 저장장치인 가스홀더의 개요도이다.
상기 가스홀더(25)는 가스홀더주주(103)가 하부에 위치한 가스홀더주주 고정장치(104)에 의해 수직으로 지지되도록 설치되고, 상기 가스홀더주주(103)를 중심으로 상하방향으로 직립한 복수의 가스홀더프레임(101)이 지구의 경도처럼 원주방향으로 일정간격 이격되도록 설치되어 구형을 이루고 있으며, 상기 가스홀더프레임(101) 간에는 비닐과 같은 합성수지재질의 가스포집백(108)이 부착되어 있으며, 메탄가스 이송배관(31)을 통해 메탄가스가 가스포집백(108)의 내부에 포집되는 것이다.
이때, 상기 메탄가스 이송배관(31)은 가스홀더주주 고정장치(104)의 내부를 관통하여 가스포집백(108)의 내부로 연결되어 있으며, 가스홀더주주 고정장치(104)의 입구와 출구 즉 메탄가스 이송배관(31)과 메탄가스 인출배관(106)에는 각각 역류방지변(107)이 결합되어, 메탄의 역류를 방지하고 가스홀더주주(103)에 부착된 가스 포집백은 가스홀더주주 고정장치(104)에 의해 직립하며 메탄의 양에 따라 가스홀더프레임(101)은 압력에 따라 수축작용을 반복하며 일정 압력을 유지하는 역할을 한다.
이 역할을 조력하는 장치로서 가스홀더주주 고정장치(104)와 가스홀더 프레임(101) 사이에 설치된 수축·팽창 자바라(105)에 의해 수축,팽창에 따른 상·하운동이 가능하다.
즉, 가스홀더(25)의 부피는 우산의 원리처럼 수축과 팽창되는 것이다.
일정 압력을 가지는 메탄은 메탄가스 인출배관(106)을 따라 역화방지장치(24)를 거쳐 시스템탱크(1) 가온과 보온을 위한 장치인 가스보일러(22)에 공급되며, 상기 가스보일러(22)에서 가열된 온수는 온수배관(304)를 통하여 발효조(2)와 소화조(4) 내부의 방열자켓(301)에 공급됨으로써, 탱크(1)의 내부는 고온으로 유지하게 되는 것이다.
그리고 상기 방열자켓(301)은 내부에 황토,펄라이트,규조토,석회를 배합한 충진제(303)가 삽입되어, 축열기능을 가지게 된다.
또한, 가온·난방에 쓰고 남는 잉여 가스는 가스발전기(21)에 보내어져 발전기를 구동시킴으로써 전기를 발생시키며, 상기 전기는 탱크(1)에 부착된 파쇄·탈수기(6), 양수펌프(9), 송풍기(12), 감속기모터(7), 가스보일러(22), 탈수케익 이송스크류(8) 등에 공급되며 외부전기와 연동하여 작동된다.
한편, 상기 고온호기성 미생물 발효조(2), ph조정조(3), 고온혐기성 미생물 소화조(4), 침전조(5)로 구성된 탱크(1)의 하부에는 포크삽입슬롯이 형성되며, 포크삽입슬롯은 탱크(1)를 소정 위치로 운반할 목적으로 시스템을 승·하강시키는 데 이용되며 또한 프레임 상부에 설치된 코너캐스팅(33)을 이용하여 크레인등의 인양장비로도 승,하강이 가능하다.
즉, 사용자는 탱크(1)를 트럭과 같은 운반수단을 이용하여 처리대상의 유기폐기물이 있는 곳으로 신속히 이동함으로써, 작업의 효율성을 높일 수 있고, 발생 되는 폐기물의 양에 따라 탱크(1)를 추가 또는 감소시킬 수 있으므로, 경제적인 효율성이 높다는 효과가 있다.
따라서, 본 발명은 고온의 환경에서 유기폐기물을 처리함으로 기존 중온에서 최적화할 수 없는 운영인자(온도, ph, 알칼리도, 휘발성지방산, 유기물부하 등)를 소형화를 통해 운영인자의 조절을 원활하게 할 수 있어 고온소화의 큰 장점인 높은 바이오가스 수율과 유기폐기물의 처리효율 및 살균효과를 얻을 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 경제적인 바이오가스 정제장치와 가스홀더를 이용하여 고농도 메탄가스를 회수하고 저장함으로써 시스템운영에 필요한 전기와 열량을 자체공급할 수 있는 현저한 효과가 있다.
1: 탱크 2: 발효조
3: ph조정조 4: 소화조
5: 침전조 6: 파쇄·탈수기
7: 감속기모터 8: 탈수케익 이송스크류
9: 양수펌프 10: 발효부산물 배출스크류
11: 냄새제거 미생물 담체 12: 송풍기
13: 월류장치 14: 폭기장치
15: 상등수 방류구 16: 바이오가스 배관
17: 탈수케익 이송배관 18: 탈리액 이송배관
19: 혐기성 소화조 교반기 20: 발효부산물 이송컨베어
21: 가스발전기 22: 가스보일러
23: 폐 알칼리수용액 이송배관 24: 역화방지장치
25: 가스홀더 26: 조정액 투입배관
27: 바이오가스 정제장치 28: 발효조 교반기
29: 침전조 공기 방출 배관 30: 발효조 공기방출배관
31: 메탄가스 이송배관
33: 코너캐스팅(Corner Casting) 34: 슬러지 계량센서
35: 슬러지반송 이송배관
101: 가스홀더 프레임 102: 상하이동 가이드
103: 가스홀더 주주 104:가스홀더 주주 고정장치
105: 수축·팽창 자바라 106:메탄가스 인출배관
107: 역류방지변 108: 가스포집백
201: 수돗물 수위조정장치 202: 탈기제 투입구
203: 수용액 저장조 204: 수용액 탈기조
205: 수용액 수위확인장치 206: 메탄 포집장치
207: 수용액 수위조절장치 208: 수용액 수위확인창
301: 방열자켓 302: 소화조 교반기 가이드
303: 충진제 304: 온수배관

Claims (4)

  1. 외부에서 반입된 유기성 폐기물을 파쇄·탈수기(6)에서 고형의 탈수케익과 액상의 탈리액으로 분리하고, 분리된 고형의 탈수케익과 액상의 탈리액을 탱크(1)에 투입한 후, 고속으로 발효하여 자원화하는 것으로, 상기 탱크(1)에 투입되는 고형의 탈수케익은 발효조(2)에서 고형처리단계에 의해 처리되며, 액상의 분리액은 ph조정조(3), 소화조(4), 침전조(5)로 이루어진 액상처리단계에 의해 처리되는 것이 특징인 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법에 있어서,
    상기 고형처리단계는 파쇄·탈수기(6)에서 분리된 고형의 탈수케익은 탱크(1) 내의 발효조(2)에서 고온호기성 미생물에 의해 발효되는 호기단계; 상기 호기단계에서 부숙퇴비로 발효된 탈수케익을 외부로 배출되는 배출단계;를 포함하는 것이며,
    상기 액상처리단계는 탱크(1) 내의 ph조정조(3)에서 중성화되는 ph조정단계; 상기 ph조정단계에서 중성화된 탈리액은 소화조(4)에서 소화되어 바이오가스가 발생 되는 혐기단계; 상기 혐기단계에서 발생 된 바이오가스 중 메탄가스를 바이오가스 정제장치(27)에서 포집하는 메탄포집단계;를 포함하는 것이며,
    상기 발효조(2)와 침전조(5) 간에는 발효조 공기방출배관(30)이 연결되어 있으며, 송풍기(12)에 의해 발효조(2)에서 발생된 공기가 침전조(5)로 강제 배출되며, 침전조(5)에서는 냄새제거 미생물 담체(11)에 의해 냄새가 제거되어 첨전조(5)에 설치된 송풍기(12)에 의해 외부로 배출되는 것으로,
    상기 발효조(2)는 발효조 교반기(28)와 발효조(2)의 내부 하반구면을 감싸고 있는 방열자켓(301)으로 구성되되, 상기 발효조 교반기(28)는 탱크(1)의 내부중심에 길이방향으로 설치되는 샤프트에 복수의 교반 날개가 방사형으로 형성되어 있고, 상기 샤프트의 일단은 탱크(1)의 외부로 연장되어 연장된 샤프트의 끝단부에는 모터가 설치되어 있으며,
    상기 발효조(2)의 하반구 내부중심 바닥면에는 탱크(1)의 길이방향으로 탈수케익이 발효된 부숙퇴비를 외부로 배출시키는 부산물 배출스크류(10)가 외부로 연장돌출되도록 설치되어 있되, 상기 부산물 배출스크류(10)의 양측면에는 방열자켓(301)이 설치되어 있고,
    상기 방열자켓(301)은 내부공간이 형성되어 있는 원호형으로서 내부공간에는 충진제와 온수가 유동하는 온수배관(304)이 지그재그로 설치되어 있으며,
    상기 발효조(2)의 상부 일측에는 탈수케익을 공급받는 탈수케익 이송배관(17)이 설치되어 있고, 이송배관(17)의 내부에는 고형의 탈수케익을 이동시키기 위한 탈수케익 이송스크류(8)가 장착되어 있는 것이며,
    또한, 상기 소화조(4)는 내부에 설치되어 탈리액을 교반하는 소화조 교반기(19)와, 상기 소화조(4)의 내주연을 감싸도록 결합되는 방열자켓(301)으로 이루어져 있는 것으로,
    상기 소화조 교반기(19)는 상기 소화조(4)의 내부에 수직방향으로 설치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 외주연에 결합되는 교반날개와, 상기 샤프트의 속도를 조절하는 감속기모터(7)로 구성되되,
    상기 소화조(4)에는 조정액 투입배관(26)을 바이오가스 정제장치(27)와 연통되게 결합하여 바이오가스 정제장치(27)로부터 폐 알카리용액을 공급받음으로써 소화조(4) 내의 분위기를 중성화시키는 것이 특징인 유기폐기물 고속발효 및 자원화방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106854617A (zh) * 2016-12-20 2017-06-16 航天凯天环保科技股份有限公司 一种将餐厨垃圾进行沼气资源利用的装置
CN110819528A (zh) * 2019-12-16 2020-02-21 中国科学院大学 一种生物沼气发酵池甲烷产生装置及产生方法
CN110883049A (zh) * 2019-11-13 2020-03-17 苏州腾康环保科技有限公司 一种餐厨垃圾综合处理方法
KR102393883B1 (ko) * 2021-07-16 2022-05-04 안세웅 어류 발효액 제조시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001276787A (ja) * 2000-03-28 2001-10-09 Tanoshi Kawada 組立式一体型バイオガスプラント及びその建設方法
KR101342982B1 (ko) * 2012-09-05 2013-12-18 비케이환경종합건설 주식회사 가축분뇨와 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 가스 제조시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001276787A (ja) * 2000-03-28 2001-10-09 Tanoshi Kawada 組立式一体型バイオガスプラント及びその建設方法
KR101342982B1 (ko) * 2012-09-05 2013-12-18 비케이환경종합건설 주식회사 가축분뇨와 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 가스 제조시스템

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106854617A (zh) * 2016-12-20 2017-06-16 航天凯天环保科技股份有限公司 一种将餐厨垃圾进行沼气资源利用的装置
CN110883049A (zh) * 2019-11-13 2020-03-17 苏州腾康环保科技有限公司 一种餐厨垃圾综合处理方法
CN110819528A (zh) * 2019-12-16 2020-02-21 中国科学院大学 一种生物沼气发酵池甲烷产生装置及产生方法
KR102393883B1 (ko) * 2021-07-16 2022-05-04 안세웅 어류 발효액 제조시스템
WO2023286991A1 (ko) * 2021-07-16 2023-01-19 김태형 어류 발효액 제조시스템

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