KR101769988B1 - 고상 및 액상 유기성 폐기물의 통합혐기소화조 - Google Patents

고상 및 액상 유기성 폐기물의 통합혐기소화조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혐기소화 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고상의 유기성 폐기물 및 액상의 유기성 폐기물을 동시에 처리할 수 있는 통합혐기소화조에 관한 것으로, 고상 및 액상의 유기성 폐기물을 혐기소화하는데 있어 안정적인 운영이 가능하고, 바이오가스의 생산 효율을 극대화할 수 있다.

Description

고상 및 액상 유기성 폐기물의 통합혐기소화조{ANAEROBIC DIGESTER OF SOLID AND LIQUID ORGANIC WASTE}
본 발명은 혐기소화 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고상의 유기성 폐기물 및 액상의 유기성 폐기물을 동시에 처리할 수 있는 통합혐기소화조에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 기후협약에 의한 온실가스 배출 저감과 대체에너지 확보의 필요성으로 신재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다. 또한 고농도 유기성 폐수의 해양투기가 전면 금지되면서 전량 육상처리는 불가피한 현실이다. 따라서 유기성 폐수의 처리와 신재생에너지 생산을 동시에 만족할 수 있는 방법으로 혐기소화 공정의 개발이 많은 주목을 받고 있다.
혐기소화는 성장속도가 서로 다른 많은 종류의 미생물에 의해 안정화시키는 다단계 생화학반응으로 가수분해단계, 산생성단계, 초산생성단계, 메탄생성단계로 구분된다. 가수분해단계는 폐수의 여러 불용성인 유기물질을 미생물이 이용하기 쉬운 형태로 되는 단계로 산생성미생물들이 분비하는 체외효소에 의해 고분자 유기물질이 유기단량체로 전환되는 반응이다. 산생성단계는 유기단량체등을 발효성 미생물인 산생성미생물에 의해 저급지방산으로 전환되고, 더 나아가 초산생성박테리아에 의해 초산을 생산한다. 메탄생성단계에서는 초산과 수소를 이용하여 메탄과 이산화탄소를 발생시키는 단계이며, 초산을 이용하여 약 72%, 수소와 이산화탄소를 이용하여 약 28%를 생성한다.
전통적인 혐기소화 기술은 공공위생이라는 목적으로부터 출발하였으며, 고농도 유기성 폐수의 안정화라는 기본적인 환경기술로서 인식되어왔다. 그러나 혐기소화 기술은 에너지 고갈과 환경오염이라는 시대적 위기의식과 함께 필수적인 기술로 인식되기에 이르렀다.
재생에너지중 하나인 바이오가스(Biogas)는 혐기소화 공정을 통하여 생산할 수 있으며, 이러한 생물학적 혐기소화 공정은 잉여슬러지 발생량이 적고, 화석연료를 직접 대체할 수 있는 메탄(CH4)가스를 생산할 수 있다는 장점으로 고농도 유기성폐수 처리에 적용하는 사례가 세계적으로 증가하고 있다. 특히 유럽, 독일, 일본 등지에서는 이미 농가형의 소규모 혐기소화조에서 부터 중앙집중형 및 지역에너지 자립형의 대규모 혐기소화조까지 많은 개발이 이루어진 실정이다.
또한 상기 바이오가스는 메탄 함유량이 높아 훌륭한 에너지원이 될 수 있다. 따라서 적정한 수준의 개질 과정만 거치면 바이오가스는 천연가스를 사용하고 있는 모든 수요처에서 사용이 가능하다. 예를 들어 바이오가스는 가온 및 난방, 발전의 연료로 사용하거나 정제를 통해 도시가스, 차량용 연료로 사용이 가능하다.
그러나 기존의 유기성폐기물을 이용하여 바이오가스를 생산하는 혐기소화조는 유입원수의 고형물함량의 높고, 혐기소화공정의 안전성에 문제가 빈번히 발생하였다. 또한, 운영상의 문제점으로 인해 공정이 중단되는 일이 발생하고 있으며 유기성폐기물을 기존 혐기소화공정에 적용시킬 경우 20~30일의 긴 체류시간으로 인해 공정의 규모가 대형화 되는 문제점이 있고, 국내에 가동 중인 혐기성 소화시설의 경우 낮은 가스 생산량, 높은 설치 및 운영비용 혐기소화액 및 부산물의 부적절한 처리, 바이오가스 생산에 대한 사회적 지원체계 미약 등의 이유로 정상적으로 가동되지 못하는 현상이 나타나기도 하였다. 또한 기존의 유기성폐기물을 이용하여 바이오가스를 생산하는 혐기소화조는 습식혐기소화조가 대부분이며, 우분, 음식물류 폐기물의 경우 고형물의 함량이 높아 습식혐기소화조로의 유입에 어려움이 있다. 특히 우분의 경우 우사내 깔집으로 혐기소화로 분해가 어려운 톱밥 및 왕겨가 혼합되어 배출되기 때문에 바이오가스의 생산효율을 저감시키고, 음식물류 폐기물의 경우 비닐 등이 혼합되어 있어 파쇄 및 협잡물제거와 같은 전처리가 필요로 한다. 이러한 협잡물의 제거과정에서 악취문제가 빈번히 발생되기도 하는 실정이다.
상기와 같이 혐기성 소화는 유기성 폐기물의 처리 및 재생에너지인 바이오가스를 생산하는 기술임에도 불구하고 아직 범용적으로 사용하는데는 한계가 있었다. 또한 혐기성 소화공정에 관여하는 미생물은 특성상 침전성이 불량하므로 일반적으로 혐기성소화 반응기 설계시 수리학적 체류시간(HRT; Hydraulic retention time)과 슬러지 체류시간(SRT; Solid retentio time)이 같은 조건으로 설계됨으로써 반응조내 미생물 농도가 매우 낮은 단점과 그로 인해 반응조 부피가 커지는 한계가 있다.
따라서 상기의 여러 문제점을 해결하고, 고효율의 바이오가스를 생산할 수 있으며 안정적인 운영이 가능한 혐기소화조의 추가적인 기술개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허 10-1510800
본 발명은 고상의 유기성 페기물과 액상의 유기성 폐기물을 통합하여 처리할 수 있고, 바이오가스 생산 효율이 향상되며, 반응기 내의 미생물 농도를 높이는 '고상 및 액상 유기성 폐기물의 통합혐기소화조'를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은,
고상 유기성 폐기물을 공급받는 고상혐기소화조와;
상기 고상혐기소화조에서 소화된 혐기소화액과 액상 유기성 폐기물을 공급받는 액상혐기소화조와;
다수의 배출홀을 구비하여 액상혐기소화조의 내부에 배치되는 교반파이프와;
일단이 상기 액상혐기소화조와 연통되고 타단이 교반파이프와 연통되며, 액상혐기소화조 내부의 혐기소화액이 유입되어 교반파이프로 배출되도록 하는 액상혐기소화순환파이프 및;
일단이 상기 액상혐기소화조의 내부 상부와 연통되며, 타단이 액상혐기소화순환파이프와 연통되어, 액상혐기소화순환파이프로 혐기소화액이 순환할 시 액상혐기소화조의 스컴이 빨려 들어오게 하는 스컴제거파이프
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은,
상기 고상혐기소화조는, 고상혐기소화조의 상부 일측에 형성되어 스컴이 배출되는 스컴배출부를 구비하며,
상기 고상혐기소화조 내부에 회전가능하게 설치되되 상하 방향으로 위치하도록 설치되는 회전축과;
상기 회전축의 상부에 설치되며 회전축이 회전 시 고상혐기소화조의 스컴배출부로 고상혐기소화조 내에서 부유된 스컴을 미는 스컴제거기구 및;
상기 회전축과 연결되는 교반날개를 갖추고서, 고상혐기소화조 내부 하부에 설치되어, 고상혐기소화조 내에서 침전되어 유입된 침전물을 농축하여 배출하는 농축조
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은,
상기 농축조에 일단이 연통되고, 타단이 고상혐기소화조의 내부 상부와 연통되어, 농축조로부터의 침전물이 고상혐기소화조로 순환되도록 하는 고상혐기소화순환파이프와;
상기 고상혐기소화조에 설치되며, 고상 유기성 폐기물 및 고상혐기소화순환파이프로부터의 혐기소화침전물이 분산되어 고상혐기소화조로 공급되도록 하는 스크류장치 및;
상기 액상혐기소화조와 고상혐기소화조를 연결하여, 액상혐기소화조의 혐기소화액을 고상혐기소화조로 공급하는 혐기소화액공급파이프
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은,
상기 스컴제거기구는, 측방으로 관통형성된 다수의 관통홀를 갖추며,
상기 회전축에 삽입설치되는 삽입부 및, 상하 방향으로 관통 형성된 관통홀을 갖추고서 삽입부의 외측면에 구비되되 서로 이격되게 구비되는 다수의 망설치부를 갖춘 미생물부착부재본체와; 미생물부착부재본체의 관통홀에 구비되어 미생물이 서식가능하도록 하는 망 및: 미생물부착부재본체의 하부에 설치되며 하방으로 돌출되는 수직바 및, 수직바에 회전가능하게 설치되는 수평바를 구비한 교반부재를 갖추고서, 스컴제거기구와 농축조 사이에 위치하는 미생물부착부재
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 고상혐기소화조와 액상혐기소화조를 연계하여, 고상 유기성 폐기물 및 액상 유기성 폐기물을 함께 혐기소화 처리할 수 있다.
또한, 본 발명은 액상혐기소화조 내부의 혐기소화액을 순환하여 교반용으로 액상혐기소화조 내부로 다시 펌핑하며, 이때 액상혐기소화조 내부 상부의 스컴이 액상혐기소화조 내부 하부로 다시 펌핑되는 혐기소화액과 함께 액상혐기소화조 내부 하부로 공급되어, 액상혐기소화조의 교반과 스컴 제거가 용이하게 이루어진다.
또한 본 발명은 스컴제거기구를 통해 고상혐기소화조의 스컴을 배출하여, 혐기소화가 효율적으로 이루어지도록 한다.
또한, 본 발명은 미생물부착부재의 망을 통해 고상혐기소화조 내에서 미생물이 번식하도록 하면서, 회전축이 회전시 고상혐기소화조 내의 혐기소화액을 교반하여, 혐기소화 반응 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명은 미생물부착부재의 교반부재를 통해 망으로 향하는 부유물을 분산시킴으로써, 미생물부착부재의 망에 유기성 물질이 고르게 부착되어, 미생물이 더욱 많이 서식하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 통합혐기소화조를 설명하기 위한 전체 도면이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고상 혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액상 혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 정면도이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액상 혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 측면도이고,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 액상 혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 평면도이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 통합혐기소화조에서 고상혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 스컴제거기구 및 미생물부착부재를 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 도 8의 X-X선 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제2실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 통합혐기소화조를 설명하기 위한 전체 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고상 혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액상 혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액상 혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 액상 혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 평면도로서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 구조적 특징을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제1실시예에 따른 통합혐기소화조는, 고상혐기소화조(10)와, 액상혐기소화조(20)와, 교반파이프(30)와, 액상혐기소화순환파이프(40)와, 스컴제거파이프(50)와, 회전축(120)과, 스컴제거기구(60)와, 농축조(70)와, 고상혐기소화순환파이프(80)와, 스크류장치(90) 및, 혐기소화액공급파이프(100)를 갖추고서, 고상 유기성 폐기물 및 액상 유기성 폐기물을 함께 처리한다.
상기 고상혐기소화조(10)는, 톱밥 및 왕겨가 함유된 우분, 음식물류 등 고형물의 함량이 높은 고상 유기성 폐기물을 공급받아 혐기소화한다. 본 실시예에서 고상혐기소화조(10)는, 고상혐기소화조(10)의 상부에 연결되는 고상유기성폐기물공급파이프(P1)를 통해 고상 유기성 폐기물을 공급받는다. 그리고 본 실시예에서 고상혐기소화조(10)는, 상부에 바이오가스를 배출하기 위한 바이오가스배출파이프(P2)가 구비된다. 또한 본 실시예에서 고상혐기소화조(10)는, 우측에 고상혐기소화조(10)에서 소화된 혐기소화액이 액상혐기소화조(20)로 이동하는 혐기소화액배출파이프(P5)가 구비된다. 여기서 혐기소화액배출파이프(P5)에는 고상혐기소화조(10)의 혐기소화액을 액상혐기소화조(20)로 배출하기 위한 배출펌프가 구비된다.
또한, 상기 고상혐기소화조(10)는 좌측 상부에 스컴배출부(11)가 구비되며, 스컴배출부(11)에는 스컴배출부재(S)가 구비된다. 스컴배출부재(S)는 상단이 고상혐기소화조(10) 내부로 유입 연통되어 스컴제거기구(60)보다 하방에 위치하며, 개구된 하단이 고상혐기소화조(10)의 외부로 돌출된다. 여기서 스컴배출부재(S)의 상단 내부면은 하방으로 갈수록 경사진다.
상기 액상혐기소화조(20)는, 상기 고상혐기소화조(10)에서 소화된 혐기소화액과, 돈분과 같이 수분 함유량이 많거나 유기성 폐수 형태의 액상 유기성 폐기물을 공급받는다. 본 실시예에서 액상혐기소화조(20)는, 액상혐기소화조(20)의 상부에 연결되는 액상유기성폐기물공급파이프(P3)를 통해 액상 유기성 폐기물을 공급받는다. 그리고 본 실시예에서 액상혐기소화조(20)는 상부에 바이오가스를 배출하기 위한 바이오가스배출파이프(P4)가 구비된다. 한편 본 실시예에서 액상혐기소화조(20)의 내부에는 미생물이 부착되어 서식하도록 하는 미생물부착기구(A)가 상하 방향으로 구비된다. 여기서 미생물부착기구(A)의 구조는 대한민국 등록특허 10-1510822호(발명의 명칭: 유기성 폐수의 고효율 혐기소화 반응기)의 미생물부착기구와 동일한 구성을 이룬다.
상기 교반파이프(30)는, 다수의 배출홀(31)을 구비하여, 액상혐기소화조(20)의 내부 하부에 좌우 방향을 따라 배치되며, 우측단이 액상혐기소화조(20)의 상부를 관통하여 외부로 돌출된다.
상기 액상혐기소화순환파이프(40)는, 액상혐기소화조(20)의 외부에 구비되고, 일단이 액상혐기소화조(20)와 연통되고 타단이 액상혐기소화조(20)로부터 돌출된 교반파이프(30)와 연통되며, 액상혐기소화조(20) 내부의 혐기소화액이 유입되어 교반파이프(30)로 배출되도록 한다. 본 실시예에서 액상혐기소화순환파이프(40)에는 액상혐기소화조(20) 내부의 혐기소화액을 순환시키기 위한 순환펌프(CP)가 구비된다.
상기 스컴제거파이프(50)는, 일단이 액상혐기소화조(20)의 내부 상부와 연통되되 액상혐기소화순환파이프(40)보다 상방에 위치하며, 타단이 액상혐기소화순환파이프(40)와 연통되어, 액상혐기소화순환파이프(40)로 혐기소화액이 순환할 시 액상혐기소화조(20)의 스컴이 빨려 들어온다. 본 실시예에서는 스컴제거파이프(50)와 동일한 구성으로 스컴제거파이프(50)보다 하방에 위치하여 액상혐기소화순환파이프(40)에 연결되는 흡입파이프(50')를 구비하여, 액상혐기소화순환파이프(40)로 혐기소화액이 순환할 시 액상혐기소화조(20)의 상부에 위치한 혐기소화액이 흡입파이프(50')로 빨려 들어온다.
상기 회전축(120)은, 고상혐기소화조(10) 내부에 회전가능하게 설치되되 상하 방향으로 위치하도록 설치된다. 본 실시예에서 회전축(120)은 고상혐기소화조(10)의 외부 상면에 설치되는 구동장치(M)에 의해 회전한다.
상기 스컴제거기구(60)는, 회전축(120)의 상부에 설치되며 회전축(120)이 회전 시 고상혐기소화조(10)의 스컴배출부(11)로 고상혐기소화조(10) 내에서 부유된 스컴을 민다. 본 실시예에서 스컴제거기구(60)는 스컴배출부재(S)보다 상방에 위치하여 스컴이 스컴배출부재(S)로 용이하게 배출되도록 한다.
상기 농축조(70)는, 회전축(120)과 연결되는 교반날개(71)를 갖추고서, 고상혐기소화조(10) 내부 하부에 설치되어, 고상혐기소화조(10) 내에서 침전되어 유입된 침전물을 농축하여 배출한다. 본 실시예에서 농축조(70)는 침전물을 중앙 하부로 모아 펌프를 이용해 배출하는 중력식 교반 농축조로서, 중력식 교반 농축조는 이미 널리 공지된 기술이어서 통상의 기술자는 중력식 교반 농축조를 용이하게 실시할 수 있다.
상기 고상혐기소화순환파이프(80)는, 농축조(70)에 일단이 연통되고, 타단이 고상혐기소화조(10)의 내부 상부와 연통되어, 농축조(70)로부터의 침전물이 고상혐기소화조(10)로 순환되도록 한다. 본 실시예에서 고상혐기소화순환파이프(80)의 타단은 고상유기성폐기물공급파이프(P1)에 연결된다. 또한 본 실시예에서 고상혐기소화순판파이프(80)에는 농축조(70)의 침전물을 순환시키기 위한 순환펌프(미도시)가 구비된다.
상기 스크류장치(90)는 고상혐기소화조(10)의 상부 좌측에 설치되며, 고상유기성폐기물공급파이프(P1) 또는 고상혐기소화순환파이프(80)로부터의 혐기소화침전물이 분산되어 고상혐기소화조로 공급되도록 한다. 본 실시예에서 스크류장치(90)는 스크류를 구비하여 상기 혐기소화침전물을 분산한다.
상기 혐기소화액공급파이프(100)는, 액상혐기소화조(20)와 고상혐기소화조(10)를 연결하여, 액상혐기소화조(20)의 혐기소화액을 고상혐기소화조(10)로 공급한다. 본 실시예에서 혐기소화액공급파이프(100)에는 액상혐기소화조(20)의 혐기소화액을 고상혐기소화조(10)로 공급하는 공급펌프(미도시)가 구비된다.
도 6은 본 발명에 따른 통합혐기소화조에서 물질의 흐름을 간략하게 나타낸 도면으로서, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 통합혐기소화조의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 고상유기성폐기물공급파이프(P1)을 통해 고상혐기소화조(10)로 고상 유기성 폐기물(예를 들어 톱밥 및 왕겨가 함유된 우분)이 공급되면, 고상 유기성 폐기물은 스크류장치(90)에 의해 분산되면서 고상혐기소화조(10)로 공급되고, 고상혐기소화조(10)는 고상 유기성 폐기물을 혐기소화 한다.
상기 고상혐기소화조(10)에서 혐기소화가 이루어질 시, 고형의 슬러지는 농축조(70)로 유입되고, 고상혐기소화조(10)의 상부에는 부유물이 떠다닌다.
이때, 상기 회전축(120)이 회전하면, 농축조(70)의 교반날개(71)가 회전하면서 농축조(70)는 고형의 슬러지를 농축하고, 농축된 고형의 슬러지는 고상혐기소화순환파이프(80)를 통해 고상혐기소화조(10)로 다시 공급된다. 여기서 고상혐기소화조(10)로 공급되는 농축 슬러지는 스크류장치(90)에 의해 분산되면서 고상혐기소화조(10)로 공급된다.
또한, 상기 회전축(120)이 회전하면, 스컴제거기구(60)는 고상혐기소화조(10)에서 부유된 스컴을 스컴배출부재(S)로 밀어, 스컴이 스컴배출부재(S)로 배출되도록 한다.
한편, 상기 고상혐기소화조(10)에서 혐기소화가 이루어지면서 발생한 혐기소화액은 혐기소화액배출파이프(P5)를 통해 액상혐기소화조(20)로 배출되어, 액상혐기소화조(20)에서 혐기소화가 이루어진다.
이때, 상기 액상혐기소화조(20)는 액상유기성폐기물공급파이프(P3)를 통해 액상 유기성 폐기물(예를 들어 유기성 폐수)를 공급받아, 고상혐기소화조(10)로부터의 혐기소화액과 함께 혐기소화를 한다. 그러면 고상혐기소화조(10)로부터의 혐기소화액에 함유된 암모니아 및 염분와 같은 독성 물질이 희석되면서 보다 안정적으로 혐기소화가 이루어진다.
이와 같이 상기 액상혐기소화조(20)에서 혐기소화가 이루어질 시, 액상혐기소화조(20)의 하부에 위치한 혐기소화액은 액상혐기소화순환파이프(40)를 통해 교반파이프(30)로 이송되어, 교반파이프(30)의 배출홀(31)을 통해 배출된다. 그러면 교반파이프(30)의 배출홀(31)을 통해 배출되는 혐기소화액이 액상혐기소화조(20)의 내부를 교반하여 액상혐기소화조(20)의 바닥에 축적된 독성물질을 분산시키면서 혐기소화가 보다 잘 이루어지도록 한다.
한편, 상기 액상혐기소화순환파이프(40)로 혐기소화액이 이송될 시, 액상혐기소화순환파이프(40)와 스컴제거파이프(50) 간에는 압력차가 발생하여, 액상혐기소화조(20)의 내부 상부로 노출된 스컴제거파이프(50)의 일단으로 액상혐기소화조(20)의 내부에서 부유된 스컴이 흡입되고, 상기 스컴은 액상혐기소화순환파이프(40)를 흐르는 혐기소화액과 함께 교반파이프(30)의 배출홀(31)로 배출된다.
이때, 상기 액상혐기소화조(20) 내의 혐기소화액은 혐기소화액공급파이프(100)를 통해 고상혐기소화조(10)로 공급되어, 액상혐기소화조(20)에서 발생한 다량의 미생물을 고상혐기소화조(10)로 공급한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 통합혐기소화조에서 고상혐기소화에 관한 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 스컴제거기구 및 미생물부착부재를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 X-X선 단면도이고, 도 10은 본 발명의 제2실시예의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 통합혐기소화조를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제2실시예는 제1실시예의 스컴제거기구(60)의 구성이 변형되며, 미생물부착부재(110)가 추가된다.
상기 제2실시예의 스컴제거기구(60)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 판 형상을 이루며, 측방으로 관통형성된 다수의 관통홀(61)를 갖춘다.
이와 같은 상기 스컴제거기구(60)는, 회전하면서 고상혐기소화조(10) 내부에서 부유된 스컴을 스컴배출부재(S)로 민다. 이때 스컴제거기구(60)의 관통홀(61)은 고상혐기소화조(10) 내부 상부의 혐기소화액은 통과시키면서, 스컴제거기구(60)가 스컴만 스컴배출부재(S)로 밀도록 한다. 즉 스컴제거기구(60)에 관통홀(61)이 없을 경우, 고상혐기소화조(10) 내부 상부의 혐기소화액은, 스컴제거기구(60)가 회전할 시 많은 량이 스컴제거기구(60)를 타고 넘으면서, 혐기소화액을 따라 스컴 또한 스컴제거기구(60)를 타고 넘어, 스컴이 스컴배출부재(S)로 용이하게 배출되지 않는다.
상기 미생물부착부재(110)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 미생물부착부재본체(111)와, 망(112) 및, 교반부재(113)를 갖추고서, 스컴제거기구(60)와 농축조(70) 사이에 위치하되, 고상혐기소화조(10)조와 연결되는 혐기소화액공급파이프(100)보다 상방에 위치한다.
상기 미생물부착부재본체(111)는, 회전축(120)에 삽입설치되는 삽입부(111a)와, 상하 방향으로 관통 형성된 관통홀(111b1)를 갖추고서 삽입부(111a)의 외측면에 구비되되 서로 이격되게 구비되는 다수의 망설치부(111b)를 갖춘다. 여기서 다수의 망설치부(111b)는 다수 개가 서로 이격되어 있어, 회전축(120)을 따라 회전할 시 혐기소화액을 교반한다.
상기 망(112)은, 미생물부착부재본체(111)의 망설치부(111b)에 구비되어 미생물이 서식가능하도록 한다. 이때 망(112)은 혐기소화액 내의 유기성 물질이 부착되어 미생물이 번식하도록 한다.
상기 교반부재(113)는, 미생물부착부재본체(111)의 하부에 설치되며 하방으로 돌출되는 수직바(113a) 및, 수직바(113a)에 회전가능하게 설치되는 수평바(113b)를 갖춘다. 여기서 교반부재(113)는, 도 10과 같이 회전축(120)이 회전하면서 고상혐기소화조(10) 내부의 혐기소화액에 유동이 발생하면, 유동력에 의해 회전한다. 이때 고상혐기소화조(10) 내부에서 부양하는 부유물은 교반부재(113)의 수평바(113b)와 부딪히면서 분산되고, 분산된 부유물이 떠오르면서 망(112)에 고르게 퍼진다. 따라서 유기성 물질이 망(112)에 고르게 퍼져 부착되어, 보다 많은 미생물이 망(112)에서 서식함으로써, 혐기소화 반응이 잘 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 고상혐기소화조(10)와 액상혐기소화조(20)를 연계하여, 고상 유기성 폐기물 및 액상 유기성 폐기물을 함께 혐기소화 처리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 액상혐기소화조(20) 내부의 혐기소화액을 순환하여 교반용으로 액상혐기소화조(20) 내부로 다시 펌핑하며, 이때 액상혐기소화조(20) 내부 상부의 스컴이 액상혐기소화조(20) 내부 하부로 다시 펌핑되는 혐기소화액과 함께 액상혐기소화조(20) 내부 하부로 공급되어, 액상혐기소화조(20)의 교반과 스컴 제거가 용이하게 이루어지는 장점이 있다.
또한 본 발명은 스컴제거기구(60)를 통해 고상혐기소화조(10)의 스컴을 배출하여, 혐기소화가 효율적으로 이루어지도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 미생물부착부재(110)의 망(112)을 통해 고상혐기소화조(10) 내에서 미생물이 번식하도록 하면서, 회전축(120)이 회전시 고상혐기소화조(10) 내의 혐기소화액을 교반하여, 혐기소화 반응 효율을 높이는 장점이 있다.
또한 본 발명은 미생물부착부재(110)의 교반부재(113)를 통해 망(112)으로 향하는 부유물을 분산시킴으로써, 미생물부착부재(110)의 망(112)에 유기성 물질이 고르게 부착되어, 미생물이 더욱 많이 서식하는 장점이 있다.
이와 같은 본 발명은, 상기와 같은 장점으로 인해 고상 및 액상의 유기성 폐기물을 혐기소화하는데 있어 안정적인 운영이 가능하고, 바이오가스의 생산 효율을 극대화할 수 있어, 산업상 이용가능성이 매우 높으며, 이를 통해 높은 부가가치를 창출할 수 있다.
한편, 상기 실시예의 구체적인 예시는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10; 고상혐기소화조 20; 액상혐기소화조
30; 교반파이프 40; 액상혐기소화순환파이프
50; 스컴제거파이프 60; 스컴제거기구
70; 농축조 80; 고상혐기소화순환파이프
90; 스크류장치 100; 혐기소화액공급파이프
110; 미생물부착부재 120; 회전축

Claims (4)

  1. 고상 유기성 폐기물을 공급받는 고상혐기소화조:
    상기 고상혐기소화조의 상부 일측에 형성되어 스컴이 배출되는 스컴배출부:
    상기 고상혐기소화조 내부에 회전가능하게 설치되되 상하 방향으로 위치하도록 설치되는 회전축:
    측방으로 관통형성된 다수의 관통홀; 및 상기 회전축에 삽입설치되는 삽입부와 상하 방향으로 관통 형성된 관통홀을 갖추고서 상기 삽입부의 외측면에 구비되되 서로 이격되게 구비되는 다수의 망설치부를 갖춘 미생물부착부재본체와 상기 미생물부착부재본체의 관통홀에 구비되어 미생물이 서식가능하도록 하는 망과 상기 미생물부착부재본체의 하부에 설치되며 하방으로 돌출되는 수직바와 수직바에 회전가능하게 설치되는 수평바를 구비한 교반부재를 갖춘 미생물부착부재;로 이루어져 상기 회전축의 상부에 설치되며 회전축의 회전 시 상기 고상혐기소화조 내에서 부유된 스컴을 상기 스컴배출부로 미는 스컴제거기구:
    상기 고상혐기소화조에서 소화된 혐기소화액과 액상 유기성 폐기물을 공급받는 액상혐기소화조:
    다수의 배출홀을 구비하여 상기 액상혐기소화조의 내부에 배치되는 교반파이프:
    일단이 상기 액상혐기소화조와 연통되고 타단이 상기 교반파이프와 연통되며, 상기 액상혐기소화조 내부의 혐기소화액이 유입되어 상기 교반파이프로 배출되도록 하는 액상혐기소화순환파이프: 및
    일단이 상기 액상혐기소화조의 내부 상부와 연통되며, 타단이 상기 액상혐기소화순환파이프와 연통되어, 상기 액상혐기소화순환파이프로 혐기소화액이 순환할 시 액상혐기소화조의 스컴이 빨려 들어오게 하는 스컴제거파이프:
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합혐기소화조.
  2. 제1항에 있어서
    상기 회전축과 연결되는 교반날개를 갖추고서, 고상혐기소화조 내부 하부에 설치되어, 고상혐기소화조 내에서 침전되어 유입된 침전물을 농축하여 배출하는 농축조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합혐기소화조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 농축조에 일단이 연통되고, 타단이 고상혐기소화조의 내부 상부와 연통되어, 농축조로부터의 침전물이 고상혐기소화조로 순환되도록 하는 고상혐기소화순환파이프;
    상기 고상혐기소화조에 설치되며, 고상 유기성 폐기물 및 고상혐기소화순환파이프로부터의 혐기소화침전물이 분산되어 고상혐기소화조로 공급되도록 하는 스크류장치; 및
    상기 액상혐기소화조와 고상혐기소화조를 연결하여, 액상혐기소화조의 혐기소화액을 고상혐기소화조로 공급하는 혐기소화액공급파이프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합혐기소화조.
  4. 삭제
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