KR101788302B1 - Biogas generation system of organic wastes - Google Patents

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Abstract

본 발명은 호기조의 내부에 하나 이상의 혐기조를 위치시키고 혐기조의 외측면에서 호기조에서 발생된 열을 축열하는 축열부재를 형성하여 혐기조에 적합한 소화온도를 유지할 수 있는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 유기폐기물을 발효시켜 바이오가스를 생성하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템에 있어서, 유기폐기물을 저장하는 유기폐기물 저장부재(10)와; 유기폐기물을 공급받아 호기성 미생물로 호기 분해하여 열을 발생시키는 호기조(40)와; 호기조(40)의 내부에 하나 이상 위치하며 유기폐기물을 공급받아 혐기성 미생물로 유기폐기물을 소화시켜 바이오가스를 생성하는 혐기조(50)와; 혐기조(50)를 감싸도록 위치하고 내부에 축열수가 내장되어 있으며 호기조(40)의 산소발효에 의해서 발생되는 열을 제공받아 축적하면서 혐기조의 소화온도가 유지되도록 혐기조(50)로 제공하는 축열부재(60)와; 축열부재(60)의 축열수 유입구(62) 및 축열수 배출구(63)에 연결되어 온수 및 냉수를 공급하여 축열수를 일정온도로 유지시키는 냉온수 공급장치(70)와; 혐기조(50)에서 배출된 바이오가스를 제공받아 저장하는 바이오가스 저장부재(80);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a biogas production system for organic waste capable of maintaining at least one anaerobic tank in the aerobic tank and a suitable heat storage temperature for the anaerobic tank by forming a heat storage member for storing heat generated from the aerobic tank on the outer surface of the anaerobic tank There is.
The present invention relates to a biogas production system for organic waste that ferments organic wastes to produce biogas, comprising: an organic waste storage member (10) for storing organic wastes; An aerobic tank (40) for generating organic waste by aerobic decomposition with aerobic microorganisms to generate heat; An anaerobic tank (50) for generating biogas by digesting organic wastes with anaerobic microorganisms by receiving at least one organic waste in the oxic tank (40). A heat accumulating member (60) which surrounds the anaerobic tank (50) and has heat accumulating water therein and which provides heat to the anaerobic tank (50) while maintaining the extinguishing temperature of the anaerobic tank while accumulating heat generated by oxygen fermentation of the aerobic tank )Wow; A cold / hot water supply device 70 connected to the heat storage water inlet 62 and the heat storage water outlet 63 of the heat storage member 60 to supply hot water and cold water to maintain the heat storage water at a constant temperature; And a biogas storage member (80) for receiving and storing the biogas discharged from the anaerobic tank (50).

Figure R1020150080647
Figure R1020150080647

Description

유기폐기물의 바이오가스 생성시스템{Biogas generation system of organic wastes}Biogas generation system of organic wastes [

본 발명은 호기조의 내부에 하나 이상의 혐기조를 위치시키고 혐기조의 외측면에서 호기조에서 발생된 열을 축열하는 축열부재를 형성하여 혐기조에 적합한 소화온도를 유지할 수 있는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템을 제공하는 데 있다.The present invention provides a biogas production system for organic waste capable of maintaining at least one anaerobic tank in the aerobic tank and a suitable heat storage temperature for the anaerobic tank by forming a heat storage member for storing heat generated from the aerobic tank on the outer surface of the anaerobic tank There is.

음식물 슬러지, 분뇨, 오니 등을 포함하는 유기폐기물은 부패 및 침출수 등에 의해 환경을 심각하게 훼손시킬 수 있는 것으로서, 그 처리는 반드시 폐기물을 종류별로 취합하여 정해진 폐기물 처리과정을 거쳐서 폐기되어야 한다.Organic wastes including food sludge, manure, sludge and the like can seriously degrade the environment due to decay, leachate, etc., and the treatment must be collected by sorting the wastes, and then disposed of through a predetermined waste treatment process.

이러한 유기폐기물은 공해상 투기 또는 퇴비화 등의 활용에 의한 처리가 일반적이다. 최근에는 소각에 의한 감량화 처리가 시도되고 있다. 그러나, 매립이나 해양투기는 2차 오염 발생의 소지가 있어 장기적인 처분방안이 못되고, 소각 역시 설비 투자 및 운영비용의 과다 지출이 예상되며 소각시 발생되는 가스와 소각회에 의한 환경오염 재발생 소지가 문제시된다. 퇴비화 방법은 재활용 측면에서는 좋은 방법일 수 있으나 사용량의 한계가 있어 근본적인 해결책이 되지 못한다.Such organic wastes are generally treated by exploitation on the high seas or composting. In recent years, reduction in weight by incineration has been attempted. However, reclamation and marine dumping are likely to cause secondary pollution, which is not a long-term disposal plan, and incineration is also expected to result in overcapacity in facility investment and operation costs. In the case of incineration and reclamation of environmental pollution caused by incineration, do. Composting can be a good way of recycling, but it is not a fundamental solution because of its limit of usage.

최근에는 유기폐기물을 이용하여 바이오가스(또는 메탄가스)를 생산하고 이 바이오가스를 에너지화하는 기술 등을 꼽을 수 있다. 이러한 유기폐기물의 재활용에 대한 종래의 기술들은 대한민국 특허공개 제1999-0046725호와 특허공개 제2001-0112168호 및 등록특허 제10-0743373호 등에 개시된 바 있다.In recent years, technologies such as biogas (or methane gas) production using organic wastes and energy conversion of the biogas can be mentioned. Conventional techniques for recycling such organic wastes have been disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-0046725, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-0112168 and 10-0743373, and the like.

종래의 유기폐기물의 재활용 기술들은 공통적으로 유기폐기물을 호기발효 또는 혐기발효를 이용하여 주로 메탄으로 이루어진 바이오가스를 생성하고, 생성된 바이오가스를 이용하여 열에너지나 전기에너지를 얻을 수 있고, 또한, 바이오가스 생성과정에서 액화비료를 얻을 수 있는 기술에 대해서도 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] Conventional organic waste recycling technologies commonly produce biogas consisting mainly of methane by aerobic fermentation or anaerobic fermentation of organic wastes, and thermal energy and electrical energy can be obtained using the biogas produced, A technique for obtaining liquefied fertilizer during the gas production process is also disclosed.

발효에 의해 바이오가스를 생성하는 경우에는 호기발효인의 경우 발효시에 75~80℃의 열이 발생되지만 바이오가스의 생산효율을 낮은 문제가 있기 때문에 대부분 혐기발효를 사용한다. 그러나 혐기발효의 경우에도 중온소화인 경우에 약 35℃±6℃의 온도가 지속적으로 유지되어야 하고, 고온소화인 경우에 약 55℃±2℃의 온도가 지속적으로 유지되어야 하는 문제가 있기 때문에 온도를 유지하기 위하여 별도의 연료가 필요한 문제가 있다.In the case of producing biogas by fermentation, fermentation of aerobic fermentation produces heat at 75 to 80 ° C during fermentation, but mostly anaerobic fermentation is used because biogas production efficiency is low. However, in the case of anaerobic fermentation, since the temperature of about 35 ° C ± 6 ° C should be maintained constantly in case of mid-temperature digestion, and the temperature of about 55 ° C ± 2 ° C should be maintained constantly in case of high- There is a problem that a separate fuel is required to maintain the fuel.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 호기조의 내부에 하나 이상의 혐기조를 위치시키고 혐기조의 외측면에서 호기조에서 발생된 열을 축열하는 축열부재를 형성하여 혐기조에 적합한 소화온도를 유지할 수 있는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for disposing one or more anaerobic tanks in an aerobic tank and forming a heat storage member for storing heat generated from an aerobic tank on the outer surface of the anaerobic tank, Generating system.

본 발명의 다른 해결과제는 혐기조를 감싸는 축열부재에 온수 또는 냉수를 공급하여 축열부재의 온도를 오차범위 내에서 유지할 수 있는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a biogas generation system for organic waste capable of supplying hot water or cold water to a heat accumulating member surrounding an anaerobic tank and maintaining the temperature of the heat accumulating member within an error range.

본 발명의 또다른 해결과제는 유기페기물의 발효 후에 발생되는 고형물을 연료로 사용할 수 있도록 탄화시키는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a biogas production system for organic waste which carbonizes a solid material generated after fermentation of organic waste material as fuel.

본 발명은 유기폐기물을 저장하는 유기폐기물 저장부재(10)와; 유기폐기물 저장부재(10)로부터 유기폐기물을 공급받아 저분자 화합물로 가수분해시키는 가수분해조(20)와; 가수분해조(20)의 저분자 화합물로 가수분해된 유기폐기물을 공급받아 산발효시키는 산발효조(30)와; 유기폐기물을 공급받아 호기성 미생물로 호기 분해하여 열을 발생시키는 호기조(40)와; 호기조(40)의 내부에 위치하며 유기폐기물을 공급받아 혐기성 미생물로 유기폐기물을 소화시켜 바이오가스를 생성하는 혐기조(50)와; 혐기조(50)를 감싸도록 위치하고 내부에 축열수가 내장되어 있으며 호기조(40)의 산소발효에 의해서 발생되는 열을 제공받아 축적하면서 혐기조의 소화온도가 유지되도록 혐기조(50)로 제공하는 축열부재(60)와; 축열부재(60)에 연결되어 축열수가 일정온도로 유지되도록 온수 및 냉수를 공급하는 냉온수 공급장치(70)와; 혐기조(50)에서 배출된 바이오가스를 제공받아 저장하는 바이오가스 저장부재(80);를 포함하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템에 있어서, 유기폐기물 저장부재(10)는 음식물 슬러지를 저장하는 음식물 슬러지 저장조(11), 분뇨를 저장하는 분뇨 저장조(12), 오니를 저장하는 오니 저장조(13), 휘발성 고형물(VS)이 일정하게 유지되도록 1차로 오니를 제공받아 파쇄하면서 2차로 분뇨를 제공받아 혼합하며, 3차로 오니를 제공받아 혼합하는 혼합조(14)로 이루어지고, 가수분해조(20)는 호기조(40)로 공급되는 유기폐기물을 가수분해시키는 제1가수분해조(21)와, 혐기조(50)로 공급되는 유기폐기물을 가수분해시키는 제2가수분해조(22)로 이루어지고,산발효조(30)는 호기조(40)로 공급되는 유기폐기물을 산발효시키는 제1산발효조(31)와, 혐기조(50)로 공급되는 유기폐기물을 산발효시키는 제2산발효조(32)로 이루어지고, 호기조(40)의 내부에는 다수개의 혐기조(50)가 위치하며, 축열부재(60)는 혐기조(50)의 온도를 고온소화 온도가 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an organic waste storage member (10) for storing organic waste; A hydrolysis tank (20) for supplying organic waste from the organic waste storage member (10) and hydrolyzing the organic waste into a low molecular compound; An acid fermentation tank 30 which is supplied with organic waste hydrolyzed with a low molecular weight compound in the hydrolysis tank 20 and acid-fermented; An aerobic tank (40) for generating organic waste by aerobic decomposition with aerobic microorganisms to generate heat; An anaerobic tank 50 located inside the oxic tank 40 for receiving organic waste and digesting organic waste with anaerobic microorganisms to generate biogas; A heat accumulating member (60) which surrounds the anaerobic tank (50) and has heat accumulation water therein and which provides heat to the anaerobic tank (50) while maintaining the extinguishing temperature of the anaerobic tank while accumulating heat generated by oxygen fermentation of the aerobic tank )Wow; A cold / hot water supply device (70) connected to the heat storage member (60) for supplying hot water and cold water so as to keep the heat storage water at a constant temperature; And a biogas storage member (80) for receiving and storing the biogas discharged from the anaerobic tank (50), wherein the organic waste storage member (10) comprises a food waste sludge A sludge storage tank 13 for storing sludge and a sludge storage tank 13 for storing sludge and a sludge tank for receiving volatile solid matter The hydrolysis tank 20 is composed of a first hydrolysis tank 21 for hydrolyzing the organic waste supplied to the oxic tank 40 and a second hydrolysis tank 21 for hydrolyzing the organic waste supplied to the oxic tank 40, And a second hydrolysis tank 22 for hydrolyzing organic waste supplied to the oxic tank 50. The acid fermentation tank 30 comprises a first acid fermentation tank 31 for fermenting organic waste supplied to the oxic tank 40, And an organic (organic) And a second acid fermentation tank 32 for fermenting the material into an aerobic tank 40. A plurality of anaerobic tanks 50 are located inside the aerobic tank 40. The temperature of the anaerobic tank 50 is controlled by the high temperature digestion temperature .

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바람직하게, 호기조(40)의 상단 일측에는 유기폐기물을 유입시키는 유입구(41)가 형성되고, 하단에는 발효가 완료된 유기폐기물을 배출하기 위한 배출구(42)가 형성되고, 혐기조(50)의 하부는 라운드 형상으로 이루어지고, 최하단에는 유기폐기물을 배출하기 위한 배출구(51)가 형성되고, 상단 일측에는 유기폐기물을 유입시키는 유입구(52)가 형성되며 상부에는 생성된 바이오가스를 배출하기 위한 바이오가스 가스배출구(53)가 형성된 것을 특징으로 한다. An inlet port 41 for introducing organic waste is formed at an upper end of the aerobic tank 40 and a discharge port 42 for discharging the fermented organic waste is formed at a lower end of the aerobic tank 40. A lower portion of the anaerobic tank 50 A discharge port 51 for discharging organic waste is formed at the lowermost end, an inlet 52 for introducing organic waste is formed at the upper end, and a biogas gas for discharging the generated biogas And an outlet 53 is formed.

바람직하게, 축열부재(60)는 혐기조(50)의 외면을 감싸면서 내부에 축열수가 내장되어 혐기조의 산소발효에 의해 발생된 열을 제공받아 축적하는 축열부(61)와, 축열부(61)의 일측에 형성되어 축열수를 공급하거나 배출시키는 축열수 유입구(62)와 축열수 배출구(63)와, 축열수의 온도를 센싱하는 온도센싱부(64), 및 온도센싱부(64)에서 측정된 온도를 제공받아 등록된 설정온도와 비교하여 설정온도를 벗어나면 냉온수 공급장치(70)의 온수 또는 냉수를 작동시키는 온도 조절부(65)를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the heat accumulating member 60 includes a heat accumulating portion 61 that surrounds the outer surface of the anaerobic tank 50 and accumulates heat accumulating water therein to receive and accumulate heat generated by oxygen fermentation of the anaerobic tank, A temperature sensing unit 64 for sensing the temperature of the regenerating water, and a temperature sensing unit 64 for measuring the temperature of the regenerating water. And a temperature control unit 65 for operating the hot or cold water of the hot / cold water supply unit 70 when the temperature of the hot / cold water supply unit 70 is out of the preset temperature.

바람직하게, 축열부(61)는 관형상으로 혐기조(50)를 감싸는 형상인 것을 특징으로 한다.Preferably, the heat accumulating portion 61 is shaped to surround the anaerobic tank 50 in a tubular shape.

바람직하게, 혐기조(50)의 내부에는 축열수가 저장되는 내부 축열부(66)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the anaerobic tank (50) further includes an internal heat storage part (66) in which the heat storage water is stored.

바람직하게, 냉온수 공급장치(70)는 축열부(61)의 축열수가 설정온도보다 낮으면 보일러를 작동시켜 온수를 공급하고, 축열수가 설정온도보다 높으면 냉수를 공급하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the cold / hot water supply device 70 supplies hot water by operating the boiler when the heat storage water of the heat storage portion 61 is lower than the set temperature, and supplies cold water if the heat storage water is higher than the set temperature.

바람직하게, 혐기조(50), 호기조(40)에서 배출되는 폐기물을 공급받아 고액분리하는 탈수조(90)와; 탈수조(90)를 통해서 수분이 분리된 고형물을 제공받고 흡습제 또는 부형제를 혼합하여 고형물에 포함된 잔여수분을 흡착시키는 수분흡착조(100)와; 수분흡착조(100)에서 배출된 흡습제가 포함된 고형물을 제공받아 부숙, 발효, 건조시키는 부숙조(110)와; 부숙조(110)에서 부숙된 고형물을 제공받아 건조, 탄화시키는 탄화조(120);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A dehydrating tank 90 for receiving the waste discharged from the anaerobic tank 50 and the aerobic tank 40 and performing solid-liquid separation; A water adsorption tank (100) for receiving a water-separated solid material through a dehydrating tank (90) and mixing a moisture absorbent or an excipient to absorb residual water contained in the solid material; A humidifying tank 110 for humidifying, fermenting, and drying a solid material containing the moisture absorbent discharged from the moisture absorption tank 100; And a carbonization tank (120) for drying and carbonizing the solid obtained in the compost tank (110).

바람직하게, 흡착제로는 활성탄, 실리카겔, 활성 알루미나 및 수분 조절제 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the adsorbent is activated carbon, silica gel, activated alumina, and a moisture regulator, either singly or in combination.

본 발명에 따른 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템은 호기조에서 발효에 의해서 발생된 열을 축열하여 혐기조의 소화온도를 유지할 수 있는 효과가 있다.The biogas production system of the organic waste according to the present invention has an effect of maintaining the digestion temperature of the anaerobic tank by storing heat generated by fermentation in an aerobic tank.

또한, 혐기조를 감싸는 축열부재에 온수 또는 냉수를 추가로 공급할 수 있기 때문에 축열수의 온도를 오차범위 내에서 유지할 수 있는 장점이 있다.In addition, since hot water or cold water can be additionally supplied to the heat storage member surrounding the anaerobic tank, the temperature of the heat storage water can be maintained within an error range.

또한, 유기페기물의 발효후에 발생되는 고형물을 건조, 탄화시켜 연료로 사용재활용할 수 있는 효과가 있다.Further, the solid matter generated after the fermentation of the organic waste can be dried and carbonized, and can be recycled and used as fuel.

도 1은 본 발명에 따른 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 호기조와 혐기조의 배치상태 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 혐기조의 단면 예시도.1 is a schematic diagram of a biogas production system for organic waste according to the present invention;
2 is a diagram illustrating an arrangement state of an aerobic tank and an anaerobic tank according to the present invention.
3 is a cross-sectional exemplary view of an anaerobic tank according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템은 유기폐기물 저장부재(10), 가수분해조(20), 산발효조(30), 호기조(40), 혐기조(50), 축열부재(60), 냉온수 공급장치(70), 바이오가스 저장부재(80), 탈수조(90), 수분흡착조(100), 부숙조(110), 탄화조(120)를 포함한다.As shown in the figure, the biogas production system for organic waste according to the present invention comprises an organic waste storage member 10, a hydrolysis tank 20, an acid fermentation tank 30, an aerobic tank 40, an anaerobic tank 50, A hot and cold water supplying device 70, a biogas storing member 80, a dehydrating tank 90, a moisture adsorption tank 100, a humidifying tank 110, and a carbonization tank 120.

유기폐기물 저장부재(10)는 가정, 식당 등에서 배출되는 음식물 슬러지를 저장하는 음식물 슬러지 저장조(11), 축분, 인분 등의 분뇨를 저장하는 분뇨 저장조(12), 하수오니, 유기성 오니 등을 저장하는 오니 저장조(13)로 이루어진다. 이때, 유기폐기물 저장부재(10)는 각각의 저장조를 단독으로 사용하거나 2개 이상을 사용할 수 있다.The organic waste storage member 10 includes a food sludge storage tank 11 for storing food sludge discharged from a home or a restaurant, a manure storage tank 12 for storing manure such as cornstalks and manure, sewage sludge, organic sludge, And a sludge storage tank 13. At this time, the organic waste storage member 10 may use each storage tank alone or two or more thereof.

유기폐기물 저장부재(10)는 음식물 슬러지, 분뇨, 오니 등을 혼합하여 사용하는 경우에 음식물 슬러지, 분뇨, 오니를 제공받아 혼합하는 혼합조(14)를 더 포함한다. 이때, 혼합조(14)는 음식물 슬러지를 일정한 크기로 파쇄하면서 오니 또는 분뇨를 혼합하는 것이 바람직하다. 이때, 혼합조(14)는 휘발성 고형물(VS)을 일정한 범위 내에서 유지할 수 있도록 1차로 오니를 제공받아 파쇄하면서 2차로 분뇨를 제공받아 혼합하며, 3차로 오니를 제공받아 혼합하는 것이 바람직하다.The organic waste storage member 10 further includes a mixing tank 14 for mixing and supplying food sludge, manure, and sludge when mixed with food sludge, manure, sludge, and the like. At this time, it is preferable to mix the sludge or manure while the food sludge is crushed to a certain size. At this time, it is preferable that the mixing tank 14 is provided with sludge in a primary sludge so as to maintain the volatile solids (VS) within a certain range, and is mixed and supplied with sludge in a second order while being crushed.

가수분해조(20)는 각각의 저장조(11,12,13) 또는 혼합조(14)로부터 유기폐기물을 공급받아 저분자 화합물로 가수분해한다. 이때, 가수분해조(20)는 후술하는 호기조(40)로 공급되는 유기폐기물을 가수분해시키는 제1가수분해조(21)와, 고온소화 혐기조(50)로 공급되는 유기폐기물을 가수분해시키는 제2가수분해조(22)로 이루어지는 것이 바람직하다.The hydrolysis tank 20 receives organic wastes from the respective storage tanks 11, 12, 13 or the mixing tank 14 and hydrolyzes them into low molecular compounds. The hydrolysis tank 20 includes a first hydrolysis tank 21 for hydrolyzing the organic waste supplied to the aerobic tank 40 to be described later and a second hydrolysis tank 21 for hydrolyzing the organic waste supplied to the high temperature digestion anaerobic tank 50. 2 hydrolysis tank 22 is preferable.

산발효조(30)는 가수분해조(20)의 저분자 화합물로 가수분해된 유기폐기물을 공급받아 유기폐기물에 포함된 산소를 제거되도록 산발효시킨다. 이러한 산발효조(30)에 의해서 유기폐기물에 존재하는 산소가 제거되기 때문에 후공정인 무산소조에서의 소화효율을 증가시킬 수 있게 된다. 이때, 산발효조(30)는 후술하는 호기조(40)로 공급되는 유기폐기물을 산발효시키는 제1산발효조(31)와, 고온소화 혐기조(50)로 공급되는 유기폐기물을 산발효시키는 제2산발효조(32)로 이루어지는 것이 바람직하다. 전술한 가수분해조(20)와 산발효조(30)를 호기조(40)의 내부에 위치시켜 호기조(40)에서 발생된 열을 전달받아 열원으로 사용하는 것이 바람직하다.The acid fermentation tank 30 receives the organic waste hydrolyzed by the low molecular compound of the hydrolysis tank 20 and acid-ferters the organic waste to remove oxygen contained in the organic waste. Since the oxygen present in the organic waste is removed by the acid fermentation tank 30, the digestion efficiency in the anoxic tank, which is a post-process, can be increased. The acid fermentation tank 30 includes a first acid fermentation tank 31 for fermenting organic waste supplied to the aerobic tank 40 to be described later and a second acid fermentation tank 31 for fermenting organic waste supplied to the high- And a fermentation tank (32). It is preferable that the hydrolysis tank 20 and the acid fermentation tank 30 are located inside the oxic tank 40 and the heat generated in the oxic tank 40 is used as a heat source.

호기조(40)는 산발효조(30)에서 배출된 유기폐기물을 호기 분해하여 발생된 열을 상기 고온소화 혐기조(50)에 필요한 열원으로 공급한다. 호기조(40)의 상단 일측에는 유기폐기물을 유입시키는 유입구(41)가 형성되고, 하단에는 발효가 완료된 유기폐기물을 배출하기 위한 배출구(42)가 형성된다. 이러한 호기조(40)에서는 유기폐기물을 산소발효하면서 약 75~80℃의 열을 발생하고, 발생된 열을 혐기조(50)의 가열하는 기본 열원으로 사용하게 된다. 호기조(40)의 내부에는 교반기(미도시)가 설치되어 발효되는 유기폐기물을 혼합하는 것이 바람직하다.The aerobic tank 40 supplies the heat generated by aerobic decomposition of the organic waste discharged from the acid fermentation tank 30 to the heat source necessary for the high temperature digestion anaerobic tank 50. An inlet 41 for introducing the organic waste is formed on one side of the upper end of the oxic tank 40 and an outlet 42 for discharging the organic waste after the fermentation is formed on the lower side. In this aerobic tank 40, oxygen is fermented to generate heat at about 75 to 80 ° C, and the generated heat is used as a basic heat source for heating the anaerobic tank 50. It is preferable that an agitator (not shown) is installed in the aerobic tank 40 to mix organic wastes to be fermented.

혐기조(50)는 호기조(40)의 내부에 하나 이상의 다수개가 위치하며 산발효조(30)의 유기폐기물을 공급받아 소화온도[중온소화의 경우 약 35℃±6℃, 고온소화의 경우 55℃(±2℃)]가 유지되는 상태에서 혐기성 미생물로 유기폐기물을 소화시켜 바이오가스를 생성한다. 혐기조(50)의 하부는 라운드 형상으로 이루어지고, 최하단에는 유기폐기물을 배출하기 위한 배출구(51)가 형성되고, 상단 일측에는 유기폐기물을 유입시키는 유입구(52)가 형성되며 상부에는 생성된 바이오가스를 배출하기 위한 바이오가스 가스배출구(53)가 형성된다. 그리고, 내부에는 교반기(미도시)가 설치되어 발효되는 내부의 유기폐기물을 혼합하는 것이 바람직하다. The anaerobic tank 50 is provided with at least one plurality of anaerobic digestion chambers 50. The anaerobic digestion tank 50 is supplied with the organic waste of the acid fermentation tank 30 and has a digestion temperature of about 35 ° C ± 6 ° C for mesophilic digestion and 55 ° C + - 2 [deg.] C)) is maintained, the organic waste is digested with the anaerobic microorganism to produce biogas. The lower part of the anaerobic tank 50 has a round shape and has a discharge port 51 for discharging the organic waste at the lowermost end and an inlet 52 for introducing the organic waste into the upper end of the anaerobic tank 50, A biogas gas discharge port 53 for discharging the biogas gas is formed. In addition, it is preferable to mix the organic wastes to be fermented by installing an agitator (not shown) therein.

이러한 혐기조(50)는 내부의 유기폐기물이 소화되면 일정량을 최하단의 배출구(51)를 통해서 배출하면서 새로운 유기폐기물을 유입구(52)를 통해 공급받게 된다. 이에 따라 혐기조(50)는 연속적으로 유기폐기물을 소화시키면서 바이오가스를 안정적으로 생성할 수 있게 된다. 이때, 중온소화인 경우에는 소화온도가 높지 않지만 약 45일 정도로 긴 단점이 있고, 고온소화인 경우에는 소화온도가 높지만 체류시간이 약 12~15일 정도로 빠른 장점이 있기 때문에 고온소화를 이용하는 것이 바람직하다. When the organic waste in the anaerobic tank 50 is exhausted, a certain amount of organic waste is discharged through the lowermost discharge port 51 and new organic waste is supplied through the inlet 52. Thus, the anaerobic tank 50 can continuously produce biogas while digesting the organic waste continuously. At this time, in case of mid-temperature digestion, although the digestion temperature is not high, it has a long disadvantage of about 45 days. In case of high-temperature digestion, high digestion is preferably used because digestion temperature is high but residence time is about 12 to 15 days Do.

축열부재(60)는 혐기조(50)를 감싸도록 위치하고 내부에 축열수가 내장되어 있으며 호기조(40)의 산소발효에 의해서 발생되는 열을 제공받아 축적하면서 혐기조의 소화온도가 유지되도록 혐기조(50)로 전달하게 된다. 축열부재(60)는 혐기조(50)의 외면을 감싸면서 내부에 축열수가 내장되어 혐기조의 산소발효에 의해 발생된 열을 제공받아 축적하는 축열부(61)와, 축열부(61)의 일측에 형성되어 축열수를 공급하거나 배출시키는 축열수 유입구(62)와 축열수 배출구(63)와, 축열수의 온도를 센싱하는 온도센싱부(64), 및 온도센싱부(64)에서 측정된 온도를 제공받아 등록된 설정온도와 비교하여 설정온도를 벗어나면 냉온수 공급장치(70)의 온수 또는 냉수를 작동시키는 온도 조절부(65)를 포함한다. 이때, 축열부(61)는 관형상으로 혐기조(50)를 감싸는 형상인 것이 바람직하다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 혐기조(50)의 내부에는 축열수가 저장되는 내부 축열부(66)를 더 포함한다. 내부 축열부(66)는 혐기조(50) 외부의 축열부(61)와 연결되어 축열수를 순환받거나 또는 별도의 보일러를 통해서 축열수를 공급받을 수 있다.The heat accumulating member 60 is disposed to surround the anaerobic tank 50 and includes heat storage water therein. The heat storage member 60 is supplied with heat generated by oxygen fermentation of the aerobic tank 40 and is stored in the anaerobic tank 50 . The heat accumulating member 60 includes a heat accumulating portion 61 that surrounds the outer surface of the anaerobic tank 50 and accumulates heat accumulating water therein to receive and accumulate heat generated by oxygen fermentation of the anaerobic tank, A temperature sensing unit 64 for sensing the temperature of the regenerating water and a temperature sensing unit 64 for sensing the temperature measured by the temperature sensing unit 64 And a temperature regulating unit 65 for activating hot water or cold water of the cold / hot water supply unit 70 when the temperature is outside the set temperature as compared with the registered set temperature. At this time, it is preferable that the regenerator 61 has a shape which envelops the anaerobic tank 50 in a tubular form. In addition, as shown in FIG. 3, the inner space of the anaerobic tank 50 further includes an internal heat storage unit 66 for storing heat storage water. The internal heat storage portion 66 is connected to the heat storage portion 61 outside the anaerobic tank 50 and can receive the heat storage water through the circulation of the heat storage water or through the separate boiler.

이러한 축열부재(60)는 호기조(40)에서 발생된 열을 축열하는 축열수를 이용하여 혐기조(50)의 내부가 소화 온도를 유지할 수 있도록 가열하게 되며, 온도센싱부(64)에 의해 확인된 축열수의 온도가 설정온도를 벗어나게 되면 온도 조절부(65)는 후술하는 냉온수 공급장치(70)를 작동시켜 외부로부터 온수를 제공받거나 또는 냉수를 제공받아 축열수의 설정온도를 유지하게 된다. 또한, 혐기조(50)의 내부에 내부 축열부(66)가 형성되면 혐기조의 내부온도를 더 빠르게 조절할 수 있게 된다.The heat accumulating member 60 heats the inside of the anaerobic tank 50 so that the digesting temperature can be maintained by using the heat storage water for accumulating the heat generated in the aerobic tank 40, When the temperature of the regenerating water is out of the set temperature, the temperature regulating unit 65 operates the cold / hot water supply device 70 to supply hot water from outside or keeps the set temperature of the heat storage water by receiving cold water. Further, when the internal heat storage portion 66 is formed in the interior of the anaerobic tank 50, the internal temperature of the anaerobic tank can be adjusted more quickly.

냉온수 공급장치(70)는 축열부재(60)의 축열수 유입구(62) 및 축열수 배출구(63)에 연결되어 온도 조절부(65)의 작동신호에 의해서 온수 및 냉수를 공급한다. 즉, 냉온수 공급장치(70)는 축열부(61)의 축열수가 설정온도보다 낮으면 보일러를 작동시켜 온수를 공급하고, 축열수가 설정온도보다 높으면 냉수를 공급하게 된다.The cold / hot water supply device 70 is connected to the heat storage water inlet port 62 and the heat storage water outlet port 63 of the heat accumulating member 60 to supply hot water and cold water according to an operation signal of the temperature control unit 65. That is, the cold / hot water supply device 70 supplies the hot water by operating the boiler when the heat storage number of the heat storage portion 61 is lower than the set temperature, and supplies the cold water when the heat storage number is higher than the set temperature.

바이오가스 저장부재(80)는 혐기조(50)에서 배출된 바이오가스를 제공받아 저장한다. 이러한 바이오가스 저장부재(80)에 저장된 바이오가스는 제습/탈황/분리과정을 거쳐 정제되어 저장된다.The biogas storage member 80 receives and stores the biogas discharged from the anaerobic tank 50. The biogas stored in the biogas storage member 80 is purified and stored through a dehumidification / desulfurization / separation process.

탈수조(90)는 혐기조(50)에서 배출되는 폐기물과 호기조(40)에서 배출되는 폐기물을 공급받아 고액 분리한다. 이때, 탈수조(90)는 압착 또는 원심분리 등을 이용하여 폐기물을 탈수하게 되며 폐기물에 포함된 수분의 약 70~75%가 탈수된다. 탈수조에서 탈수된 폐수는 폐수처리 과정을 거쳐 배출된다.The dehydrating tank 90 receives the waste discharged from the anaerobic tank 50 and the waste discharged from the oxic tank 40 and separates the liquid from the waste. At this time, the dehydration tank 90 dehydrates the waste by using compression or centrifugal separation, and about 70-75% of the moisture contained in the waste is dehydrated. The dehydrated wastewater from the dehydration tank is discharged through a wastewater treatment process.

수분흡착조(100)는 탈수조(90)를 통해서 수분이 분리된 고형물을 제공받고 흡습제를 혼합하여 고형물에 포함된 잔여수분을 흡착시킨다. 이때, 흡착제로는 활성탄, 실리카겔, 활성 알루미나 등이 사용된다. 이러한 흡착제에 의해서 탈수조(90)에서 탈수후에도 남아 있는 수분의 약 70% 정도를 제거할 수 있게 된다.The water adsorption tank 100 is provided with a solid material from which moisture is separated through a dehydrator 90 and absorbs residual moisture contained in the solid material by mixing a desiccant. At this time, activated carbon, silica gel, activated alumina and the like are used as the adsorbent. With this adsorbent, it is possible to remove about 70% of the remaining water even after dewatering in the dehydration tank (90).

부숙조(110)는 수분흡착조(100)에서 배출된 흡습제가 포함된 고형물을 제공받아 부숙제를 혼합하고 부숙, 발효 및 건조시킨다. 이때, 부숙제는 톱밥, 왕겨 등을 사용하는 것이 바람직하며, 부숙조(110)는 호기소화에 의해 고형물을 부숙시키는 것이 바람직하다. 이때, 부숙제로 톱밥을 사용하는 것이 바람직하다. 톱밥 및 부형제 등을 사용하면 혼합물에 공극을 주어 수증기로 인한 수분의 증발을 원활하게 할 수 있게 된다.The humdrum tank 110 is provided with a solid material containing a moisture absorber discharged from the water adsorption tank 100, and mixes the humid substances, and composts, fermentes and dries them. At this time, it is preferable to use sawdust, rice hull, etc. as the sub-homework agent, and the solubilization tank 110 preferably sucks solids by aerobic digestion. At this time, it is preferable to use sawdust as a refining agent. When sawdust and excipients are used, it is possible to smooth the evaporation of water due to water vapor by providing voids in the mixture.

탄화조(120)는 부숙조(110)에서 부숙된 고형물을 제공받아 가열하여 건조 및 탄화시킨다. 탄화조(120)에서 배출된 고형물은 연료로 사용되도록 펠렛형상으로 가공되어 냉온수 공급장치(70)의 보일러의 연료로 사용될 수 있다.The carbonization tank 120 is heated and dried and carbonized by receiving the solidified material in the humidifying tank 110. The solid matter discharged from the carbonization tank 120 may be processed into pellets for use as fuel and used as fuel for the boiler of the cold / hot water supply device 70.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.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. Various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

10 : 유기폐기물 저장부재 11 : 음식물 슬러지 저장조
12 : 분뇨 저장조 13 : 오니 저장조
14 : 혼합조 20 : 가수분해조
21 : 제1가수분해조 22 : 제2가수분해조
30 : 산발효조 31 : 제1산발효조
32 : 제2산발효조 40 : 호기조
50 : 혐기조 60 : 축열부재
61 : 축열부 62 : 축열수 유입구
63 : 축열수 배출구 64 : 온도센싱부
65 : 온도 조절부 70 : 냉온수 공급장치
80 : 바이오가스 저장부재 90 : 탈수조
100 : 수분흡착조 110 : 부숙조
120 : 탄화조10: organic waste storage member 11: food sludge storage tank
12: manure storage tank 13: sludge storage tank
14: mixing tank 20: hydrolysis tank
21: first hydrolysis tank 22: second hydrolysis tank
30: acid fermentation tank 31: first acid fermentation tank
32: second acid fermentation tank 40: aerobic tank
50: Anaerobic tank 60: Heat storage member
61: heat storage portion 62: heat storage water inlet
63: heat storage water outlet 64: temperature sensing unit
65: temperature control unit 70: cold / hot water supply device
80: Biogas storage member 90: Dewatering tank
100: Moisture adsorption tank 110:
120: Carbonization tank

Claims (13)

유기폐기물을 저장하는 유기폐기물 저장부재(10)와; 유기폐기물 저장부재(10)로부터 유기폐기물을 공급받아 저분자 화합물로 가수분해시키는 가수분해조(20)와; 가수분해조(20)의 저분자 화합물로 가수분해된 유기폐기물을 공급받아 산발효시키는 산발효조(30)와; 유기폐기물을 공급받아 호기성 미생물로 호기 분해하여 열을 발생시키는 호기조(40)와; 호기조(40)의 내부에 위치하며 유기폐기물을 공급받아 혐기성 미생물로 유기폐기물을 소화시켜 바이오가스를 생성하는 혐기조(50)와; 혐기조(50)를 감싸도록 위치하고 내부에 축열수가 내장되어 있으며 호기조(40)의 산소발효에 의해서 발생되는 열을 제공받아 축적하면서 혐기조의 소화온도가 유지되도록 혐기조(50)로 제공하는 축열부재(60)와; 축열부재(60)에 연결되어 축열수가 일정온도로 유지되도록 온수 및 냉수를 공급하는 냉온수 공급장치(70)와; 혐기조(50)에서 배출된 바이오가스를 제공받아 저장하는 바이오가스 저장부재(80);를 포함하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템에 있어서,
유기폐기물 저장부재(10)는 음식물 슬러지를 저장하는 음식물 슬러지 저장조(11), 분뇨를 저장하는 분뇨 저장조(12), 오니를 저장하는 오니 저장조(13), 휘발성 고형물(VS)이 일정하게 유지되도록 1차로 오니를 제공받아 파쇄하면서 2차로 분뇨를 제공받아 혼합하며, 3차로 오니를 제공받아 혼합하는 혼합조(14)로 이루어지고,
가수분해조(20)는 호기조(40)로 공급되는 유기폐기물을 가수분해시키는 제1가수분해조(21)와, 혐기조(50)로 공급되는 유기폐기물을 가수분해시키는 제2가수분해조(22)로 이루어지고,
산발효조(30)는 호기조(40)로 공급되는 유기폐기물을 산발효시키는 제1산발효조(31)와, 혐기조(50)로 공급되는 유기폐기물을 산발효시키는 제2산발효조(32)로 이루어지고,
호기조(40)의 내부에는 다수개의 혐기조(50)가 위치하며,
축열부재(60)는 혐기조(50)의 온도를 고온소화 온도가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템.An organic waste storage member (10) for storing organic waste; A hydrolysis tank (20) for supplying organic waste from the organic waste storage member (10) and hydrolyzing the organic waste into a low molecular compound; An acid fermentation tank 30 which is supplied with organic waste hydrolyzed with a low molecular weight compound in the hydrolysis tank 20 and acid-fermented; An aerobic tank (40) for generating organic waste by aerobic decomposition with aerobic microorganisms to generate heat; An anaerobic tank 50 located inside the oxic tank 40 for receiving organic waste and digesting organic waste with anaerobic microorganisms to generate biogas; A heat accumulating member (60) which surrounds the anaerobic tank (50) and has heat accumulating water therein and which provides heat to the anaerobic tank (50) while maintaining the extinguishing temperature of the anaerobic tank while accumulating heat generated by oxygen fermentation of the aerobic tank )Wow; A cold / hot water supply device (70) connected to the heat storage member (60) for supplying hot water and cold water so as to keep the heat storage water at a constant temperature; And a biogas storage member (80) for receiving and storing the biogas discharged from the anaerobic tank (50), the biogas generating system comprising:
The organic waste storage member 10 includes a food sludge storage tank 11 for storing food sludge, a manure storage tank 12 for storing the manure, a sludge storage tank 13 for storing the sludge and a storage tank 13 for storing the volatile solids VS And a mixing tank 14 for mixing the sludge with the sludge supplied to the sludge,
The hydrolysis tank 20 includes a first hydrolysis tank 21 for hydrolyzing the organic waste supplied to the aerobic tank 40 and a second hydrolysis tank 22 for hydrolyzing the organic waste supplied to the anaerobic tank 50. [ ),
The acid fermentation tank 30 comprises a first acid fermentation tank 31 for fermenting organic waste supplied to the oxic tank 40 and a second acid fermentation tank 32 for fermenting organic waste supplied to the anaerobic tank 50 under,
A plurality of anaerobic tanks (50) are located inside the oxic tank (40)
Wherein the heat accumulating member (60) allows the temperature of the anaerobic tank (50) to be maintained at the high temperature extinguishing temperature. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 호기조(40)의 상단 일측에는 유기폐기물을 유입시키는 유입구(41)가 형성되고, 하단에는 발효가 완료된 유기폐기물을 배출하기 위한 배출구(42)가 형성되고,
혐기조(50)의 하부는 라운드 형상으로 이루어지고, 최하단에는 유기폐기물을 배출하기 위한 배출구(51)가 형성되고, 상단 일측에는 유기폐기물을 유입시키는 유입구(52)가 형성되며 상부에는 생성된 바이오가스를 배출하기 위한 바이오가스 가스배출구(53)가 형성된 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템.[5] The apparatus according to claim 1, wherein an inlet (41) for introducing organic waste is formed on one side of an upper end of the oxic tank (40), an outlet (42) for discharging organic waste after completion of fermentation is formed in the lower end,
The lower part of the anaerobic tank 50 has a round shape and has a discharge port 51 for discharging the organic waste at the lowermost end and an inlet 52 for introducing the organic waste into the upper end of the anaerobic tank 50, And a biogas gas outlet (53) for discharging the biogas gas. 청구항 1에 있어서, 축열부재(60)는 혐기조(50)의 외면을 감싸면서 내부에 축열수가 내장되어 혐기조의 산소발효에 의해 발생된 열을 제공받아 축적하는 축열부(61)와, 축열부(61)의 일측에 형성되어 축열수를 공급하거나 배출시키는 축열수 유입구(62)와 축열수 배출구(63)와, 축열수의 온도를 센싱하는 온도센싱부(64), 및 온도센싱부(64)에서 측정된 온도를 제공받아 등록된 설정온도와 비교하여 설정온도를 벗어나면 냉온수 공급장치(70)의 온수 또는 냉수를 작동시키는 온도 조절부(65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템.The heat accumulating member (60) according to claim 1, wherein the heat accumulating member (60) includes a heat accumulating portion (61) that surrounds the outer surface of the anaerobic tank (50) and accumulates heat storage water therein to receive and store heat generated by oxygen fermentation of the anaerobic tank, 61 and a temperature sensing unit 64 for sensing the temperature of the regenerating water and a temperature sensing unit 64 for sensing the temperature of the regenerating water, And a temperature regulator (65) for operating the hot water or cold water of the cold / hot water supply device (70) when the measured temperature is compared with the registered set temperature and is out of the set temperature. Generating system. 청구항 8에 있어서, 축열부(61)는 관형상으로 혐기조(50)를 감싸는 형상인 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템.9. The biogas production system of organic waste according to claim 8, wherein the regenerator (61) has a shape that envelopes the anaerobic tank (50) in a tubular form. 청구항 8에 있어서, 혐기조(50)의 내부에는 축열수가 저장되는 내부 축열부(66)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템.The system of claim 8, further comprising an internal heat storage unit (66) in which the heat storage water is stored in the interior of the anaerobic tank (50). 청구항 1에 있어서, 냉온수 공급장치(70)는 축열부(61)의 축열수가 설정온도보다 낮으면 보일러를 작동시켜 온수를 공급하고, 축열수가 설정온도보다 높으면 냉수를 공급하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템.The cold water supply device (70) according to claim 1 or 2, wherein the cold water supply device (70) supplies hot water by operating the boiler when the heat storage water of the heat storage part (61) is lower than the set temperature, and supplies cold water if the heat storage water Biogas production system. 청구항 1에 있어서, 혐기조(50), 호기조(40)에서 배출되는 폐기물을 공급받아 고액분리하는 탈수조(90)와;
탈수조(90)를 통해서 수분이 분리된 고형물을 제공받고 흡습제를 혼합하여 고형물에 포함된 잔여수분을 흡착시키는 수분흡착조(100)와;
수분흡착조(100)에서 배출된 흡습제가 포함된 고형물을 제공받아 부숙, 발효, 건조시키는 부숙조(110)와;
부숙조(110)에서 배출된 고형물을 제공받아 건조, 탄화시키는 탄화조(120);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템.[3] The apparatus of claim 1, further comprising: a dehydrator (90) for receiving the waste discharged from the anaerobic tank (50) and the oxic tank (40)
A water adsorption tank (100) which is provided with solids separated from water through a dewatering tank (90) and mixes a desiccant to adsorb residual moisture contained in the solids;
A humidifying tank 110 for humidifying, fermenting, and drying a solid material containing the moisture absorbent discharged from the moisture absorption tank 100;
Further comprising a carbonization tank (120) for receiving and drying the solids discharged from the submerged tank (110), and carbonizing the organic waste. 청구항 12에 있어서, 흡습제로는 활성탄, 실리카겔, 활성 알루미나, 부형제 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 바이오가스 생성시스템.The biogas production system of organic waste according to claim 12, wherein the moisture absorbent is any one of activated carbon, silica gel, activated alumina and excipient.
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