KR101807843B1 - 고온형 혐기 소화처리 장치 및 소화처리 방법 - Google Patents

고온형 혐기 소화처리 장치 및 소화처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 소화원료를 상온에서 24시간 동안에 거쳐서 52~55의 고온으로 가온시키는 예비 소화조; 상기 예비소화조로부터 가온된 소화원료를 투입받아서 내부에 중심에서 일정 간격을 가지고 형성된 제1 가온장치와 제2가온장치 및 상기 제1, 2 가온장치의 사이에 장착된 임펠러형 교반기에 의하여 52 ~ 60℃ 중 일정 온도의 고온상태로 순환하면서 혐기 소화처리를 수행하는 혐기소화조; 상기 혐기 소화조 내의 상부에 형성된 3개로 구획된 가스 체류영역의 압력을 제어하는 가스제어장치; 및 상기 가스 체류 영역에서 발생된 메탄가스를 저장하는 가스저장부; 를 포함하며, 상기 제1 가온장치 및 제 2 가온장치는 각각 상기 상단 열교환기와 중단 열교환기 사이 및, 중단 열교환기와 하단 열교환기 사이에는 소화원료에 대한 교반류의 흐름을 유도하는 유체 순환통로가 형성되며, 상기 가스 체류영역은, 상기 제1 가온장치의 상단 열교환기 상단에서 수직으로 상측 원통면까지 내부 가스 공간을 차단시키도록 형성된 제1 차단벽 및 상기 제2 가온장치의 상단 열교환기 상단에서 수직으로 상측 원통면까지 내부 공간을 차단시키도록 형성된 제2차단벽에 의하여 중앙에 제2 가스체류영역, 중앙의 좌측에 제1 가스 체류영역 및 중앙의 우측에 제3 가스 체류영역이 구획되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리장치가 제공된다.

Description

고온형 혐기 소화처리 장치 및 소화처리 방법{high temperature type anaerobic digestion device and method for operating the same}
본 발명은 고온형 혐기 소화처리장치에 관한 기술이다.
가축 분뇨 및 음식물 쓰레기와 같이 유기물(질)을 다량으로 함유한 폐수 등을 포함하는 폐기물의 처리는 호기성 소화장치 및 혐기성 소화장치를 통하여 유기물을 분해하여 처리를 한다.
호기성 소화장치는 처리시간이 매우 빠르나, 슬러지 발생량이 많아서 발생되는 폐슬러지를 처리하는데 많은 경비가 소요되며, 또한 온도와 폐수의 유기물농도에 따른 부하조절이 곤란하여 주로 대규모 하수처리 장치에 적용된다.
이에 반해 혐기성 소화장치는 밀폐된 장치에서 처리할 수 있어서 악취발생을 억제할 수 있고 처리과정에서 연료로 사용할 수 있는 메탄이 발생되어 이를 처리 전력으로 사용하면 처리 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
가축 분뇨의 경우 혐기 소화장치를 36℃의 중온 소화방식으로 할 경우 약 `1 ~2달 정도의 처리 기간을 가지게 되어 처리 시간이 느릴 뿐 아니라 소화조 부피가 증가하게 되며, 오랜 체류시간에 비해 생성되는 소화가스의 양은 낮다는 단점이 있다.
고온 타입의 혐기소화장치는 중온 소화장치에 비해 유기물 분해속도가 빨라서 소화조 체류시간이 3 ~7일로 짧은 이점이 있어서 소화장치의 크기를 작게 할 수 있고 효과적인 병원균의 감소 및 메탄가스 발생효율이 높은 장점 등이 있으나, 소화물질을 고온으로 유지시키기 위한 고온 처리 및 유지에 따른 비용이 많이 드는 단점이 있다.
돼지의 분뇨는 분해가 늦어 메탄가스의 생성량이 현저히 떨어져서 메탄가스의 활용적인 면을 볼 때, 고온 타입의 혐기 소화장치가 적절한 해결책으로 채택되고 있다. 또한, 가스 에너지의 재활용, 악취 발생 방지 및 시설부지가 적게 소요되어야 하는 농가 주변 환경을 고려할 때, 고온 타입의 혐기 소화장치가 선호되어 이에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
고온 타입의 혐기 소화장치의 가온 처리 및 고온을 유지에 따른 비용을 줄이기 위해서는 혐기 소화장치 내의 소화물질에 대한 열교환을 더 효과적으로 처리할 수 있는 장치에 대한 연구가 필요하다.
본 발명 기술에 대한 배경기술은 대한민국 특허등록번호 제10-1087035호(고온 혐기성 소화 처리장치)에 게시된다.
대한민국 특허등록번호 제10-1087035호(고온 혐기성 소화 처리장치)
본 발명은 혐기 소화조 내부에 복수의 단으로 분리되어 형성된 열교환기 구조 및 교반 수단에 의하여 소화원료가 효율적으로 열교환기와 접촉되어 소화효율을 높일 수 있는 고온형 혐기 소화처리장치 및 소화처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 소화원료를 상온에서 24시간 동안에 거쳐서 52~55의 고온으로 가온시키는 예비 소화조; 상기 예비소화조로부터 가온된 소화원료를 투입받아서 내부에 중심에서 일정 간격을 가지고 형성된 제1 가온장치와 제2가온장치 및 상기 제1, 2 가온장치의 사이에 장착된 임펠러형 교반기에 의하여 52 ~ 60 ℃중 일정 온도의 고온상태로 순환하면서 혐기 소화처리를 수행하는 혐기소화조; 상기 혐기 소화조 내의 상부에 형성된 3개로 구획된 가스 체류영역의 압력을 제어하는 가스제어장치; 및 상기 가스 체류 영역에서 발생된 메탄가스를 저장하는 가스저장부; 를 포함하며, 상기 제1 가온장치 및 제2 가온장치는 각각 상기 상단 열교환기와 중단 열교환기 사이 및, 중단 열교환기와 하단 열교환기 사이에는 소화원료에 대한 교반류의 흐름을 유도하는 유체 순환통로가 형성되며, 상기 가스 체류영역은, 상기 제1 가온장치의 상단 열교환기 상단에서 수직으로 상측 원통면까지 내부 가스 공간을 차단시키도록 형성된 제1 차단벽 및 상기 제2 가온장치의 상단 열교환기 상단에서 수직으로 상측 원통면까지 내부 공간을 차단시키도록 형성된 제2차단벽에 의하여 중앙에 제2 가스체류영역, 중앙의 좌측에 제1 가스 체류영역 및 중앙의 우측에 제3 가스 체류영역이 구획되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 가축 분뇨 등을 포함하는 소화원료가 상기 예비 소화조로 투입되어 24시간 동안에 서서히 상온에서 52~55℃의 고온으로 가온시키는 단계; 상기 예비 소화조에서 가온된 소화원료는 상기 혐기 소화조에 상기 상단 열교환기의 일부분이 잠기는 수위까지 투입되는 단계; 및 상기 혐기 소화조에서 상기 임펠러형 교반기를 작동시켜서 상기 임펠러형 교반기로부터 하측으로 하향 교반류가 형성되도록 하며, 상기 하향 교반류는 상기 콘형 교반 분배 돌기에서 양측으로 분배되어 상기 혐기 소화조의 내측 원통면을 따라 양측에 상향 교반류가 형성되어 상승한 후, 상기 상향 교반류 중 반경이 작은 상향 교반류는 상기 중단 열교환기와 상기 하단 열교환기 사이에 형성된 제2 유체 순환통로를 통하여 순환되며, 반경이 큰 상향 교반류는 상기 상단 열교환기와 중단 열교환기 사이에 형성된 제1 유체 순환통로를 통하여 순환되는 과정을 주기적으로 반복하는 교반단계; 를 포함하여 소화원료의 온도를 52~60℃ 범위 내에서 일정한 온도를 유지하면서 혐기 소화처리를 하는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 혐기 소화조 내부에 복수의 단으로 분리되어 형성된 열교환기 구조 및 교반 수단에 의하여 소화원료가 효율적으로 열교환기와 접촉되어 소화효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치에 대한 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혐기 소화조 전면의 내부 단면 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혐기 소화조 측면의 내부 단면 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 혐기 소화조 측면의 내부 단면 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혐기 소화조에서 교반과정에 의한 교반류의 흐름을 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
이하 본 발명의 구현에 따른 고온형 혐기 소화처리장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치에 대한 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치(10)의 혐기 소화조(200)는 밀폐된 수평 원통형 탱크로 형성된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치(10)는 돼지 분뇨 처리에 적합하도록 설계된 것으로서, 이에 대한 소화원료는 주로 돼지 분뇨이다.
그러, 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치(10)의 소화원료는 돼지 분뇨뿐 아니라, 우분, 기타 가축분뇨 및 음식물쓰레기 또는 이들의 혼합물의 처리에도 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치(10)는 52 ~ 60℃의 고온 상태에서 4 ~ 10일간 소화처리를 진행하게 되는데, 상온의 소화원료를 바로 52 ~ 60℃의 고온 상태로 변화시키면 소화원료가 급격한 온도변화로 스트레스를 받게 되어 전체적인 소화 효율이 떨어질 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 혐기 소화조(200) 전단에 소화원료가 급격한 온도 변화에서 스트레스 상태가 되는 것을 방지하기 위하여 소화원료를 상온에서 1일 동안에 서서히 52~55℃의 고온으로 가온시키는 예비 소화조(110)가 설치된다.
상기 혐기 소화조(200) 상부에는 혐기 소화조(200)에서 발생되는 가스를 인출하여 가스 저장조로 저장시키는 가스 제어장치(450)가 설치된다.
또한, 상기 혐기 소화조(200) 일측에는 상기 생산된 가스에 의하여 상기 예비 소화조 및 상기 혐기 소화조의 가온장치에 온수 또는 증기를 공급하는 보일러(300)가 설치된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혐기 소화조(200) 전면의 내부 단면 구조를 도시한 것이다.
상기 혐기 소화조(200)는 제1, 2 가온장치의 사이에서 내부 중심과 하단 사이에 임펠러형 교반기(510)가 장착된다.
임펠러형 교반기(510)는 상기 혐기 소화조의 내부에서 수평 원통형의 길이 방향에서 일정 간격으로 복수 개 설치될 수 있다.
상기 교반기(510)의 하부에는 상기 교반에 따른 교반류의 흐름을 양측으로 원활하게 분배하고 가이드 하는 교반 분배 돌기(290)가 형성된다.
상기 교반 분배 돌기(290)는 상기 교반기(510)에 의해서 생성된 교반류의 흐름을 원통형의 하부에서 양측으로 분배되어 원통면을 따라 원활하게 상승되도록 콘(cone)형으로 형성된다.
도 2를 참조하면, 상기 혐기 소화조(200) 내부에 중심부에 일정 간격을 두고 2조의 소화조 가온장치(230)가 형성되며, 혐기 소화조(200)의 소화 원료는 상기 2조의 소화조 가온장치(230)에 의해 52 ~ 60℃ 중 일정온도의 고온 상태가 유지된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1, 2 가온장치(230)는 각각 상, 중, 하단이 각각 이격되어 분리된 형상으로 이격되어 그 사이에 유체 순환통로(236, 237)가 형성되는 구조로 장착될 수 있다.
또는 일체형으로 형성된 장방형 형상을 가진 육면체로 형성되고 상, 중, 하단 사이에 원통형의 유체 순환통로(236, 237)가 형성되는 구조로 장착될 수 있다.도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혐기 소화조(200) 측면의 내부 단면 구조를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 2조의 제1, 2 가온장치(230)는 각각 상단 열교환기(231, 231-1), 중단 열교환기(232, 232-1) 및 하단 열교환기(233, 233-1) 사이에 제1, 2 유체 순환통로(236, 237)가 형성되도록 수직 방향으로 일정 이격 간격을 가지고 배치되며, 수평 원통형의 길이 방향으로 전단에서 후단까지 형성되되, 단면이 비대칭 장방형상을 가진 육면체의 형상으로 형성된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 혐기 소화조(200) 측면의 내부 단면 구조를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 상기 제1, 2 가온장치(230)는 일체형으로 형성된 장방형 형상을 가진 육면체로 형성되며, 상단 열교환기(231, 231-1)와 중단 열교환기(232, 232-1) 사이 및, 중단 열교환기(232, 232-1)와 하단 열교환기(233, 233-1) 사이에는 소화원료에 대한 교반류의 원활한 흐름을 유도할 수 있는 원통형의 제1, 2 유체 순환통로(236, 237)가 형성된다.
상기 원통형의 제1, 2 유체 순환통로(236, 237)는 소화원료의 교반류의 흐름에 맞추어 지도록 외측이 하향 경사지도록 형성된다.
상기 상단 열교환기(231), 중단 열교환기(232) 및 하단 열교환기(233)는 내부에 코일형 발열관이 장착되며, 보일러(300)로부터 증기 또는 온수가 내부에 형성된 코일형 관을 통하여 공급되어 흐름으로써, 상기 상단 열교환기(231), 중단 열교환기(232) 및 하단 열교환기(233)가 발열이 된다.
또한, 상기 제1 가온장치의 상단 열교환기(231-1) 상단에서 수직으로 상측 원통면까지 내부 가스 공간을 차단시키도록 형성된 제1 차단벽(211) 및 상기 제2 가온장치의 상단 열교환기(211) 상단에서 수직으로 상측 원통면까지 내부 공간을 차단시키도록 형성된 제2 차단벽(212)에 의하여 제 1 내지 제3 가스 체류영역(201, 202, 203)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 제1 차단벽(211) 및 제2차단벽(212)에 의하여 혐기 소화조(200)의 상부 측의 가스 충전 공간은 각각 전단에서 후단까지 각각 상부 가스 발생공간을 중앙에 제1 가스체류영역(201), 좌측에 제2 가스체류영역(201) 및 우측에 제3 가스체류 영역(203)의 각각 3개의 영역으로 구획된다.
본 발명의 혐기 소화조(200)는 상단 열교환기(231)의 상단 일측에 형성된 소화원료(600)의 상한 경계부(610)까지 소화원료(600)가 채워지며, 상단 일부는 가스 발생공간으로 위치된다.
따라서 상단 열교환기(231)의 하부는 소화원료가 하부의 중단 열교환기(232)와의 이격 공간을 통하여 자유롭게 순환되나, 상단 열교환기(231)의 상부의 가스 발생공간의 하부는 소화원료(600)로 채워지고, 상단 열교환기(231)의 상부는 상기 제1 차단벽(211) 및 제2차단벽(212)에 의하여 차단된다.
따라서, 혐기 소화조(200)에서 상부의 가스 발생 공간은, 상기 제1 차단벽(211) 및 제2차단벽(212)에 의해 각각 중앙에 제2 가스체류영역(201), 좌측에 제1 가스체류영역(201) 및 우측에 제3 가스체류영역(203)이 독립적인 가스체류 공간으로 형성된다.
상기 중앙에 제1 가스체류영역(202), 좌측에 제2 가스체류영역(201) 및 우측에 제3 가스체류영역(203)으로 형성되어 각각 소화과정 중에 발생된 가스로 충전된 공간은 가스 이동관(451, 452, 453)을 통하여 흐르는 가스 흐름에 따라 독립적으로 가스량 및 공간 압력이 제어될 수 있다.
상기 가스제어장치(450)는 가스 이동관(451, 452, 453)으로 흐르는 가스 흐름을 제어하여 상기 제2 가스체류영역(201), 제1 가스체류영역(201) 및 제3 가스체류영역(203)에 가스 압력을 양압을 유지하거나, 음압을 유지하는 기능을 수행한다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치(10)의 혐기 소화조(200)에서 52 ~60℃의 온도로 4 ~ 8일 동안에 유기물이 분해되어 혐기 소화처리가 완료된 소화슬러지는 소화슬러지 인출관(710)을 통하여 소화슬러지 처리장치(700)로 이송된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 소화슬러지 처리장치(700)는 소화슬러지에 수분조절재 및 조형제를 혼합하여 고형화한 후, 비료 및 고형원료로 가공하여 처리하는 방법이 채택된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치(10)의 소화 처리방법은 다음과 같다.
먼저, 수거된 가축 분뇨 등을 포함하는 소화원료는 예비 소화조(110)로 투입되어 24시간 동안에 서서히 상온에서 52~55℃의 고온으로 가온 시킨다.
예비 소화조(110)에서 가온된 소화원료는 혐기 소화조(200)에 상단 열교환기(231)의 일부분이 잠기는 수위까지 투입된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상단 열교환기(231)의 중간에 소화원료(600)의 상한 경계부(610)를 설정하고 상한 경계부(610)에 맞추어 소화원료를 투입할 수 있다.
혐기 소화조(200)에 상단 열교환기(231)의 일부분이 잠기는 수위까지 소화원료의 투입이 완료되면, 혐기 소화조(200)는 밀폐된 상태에서 소화원료(600)의 발효가 골고루 진행되도록 하고, 소화원료(600)의 모든 위치에서 균일한 온도로 유지하기 위하여 주기적으로 교반 단계가 수행된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혐기 소화조(200)에서 임펠라 교반과정에 의한 교반류의 흐름을 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 교반과정에서 교반기(510)가 정회전으로 작동을 하면, 교반기(510)로부터 하측으로 하향 교반류가 형성되며 상기 하향 교반류는 상기 콘형 교반 분배 돌기(290)에서 양측으로 분배되어 혐기 소화조(200)의 내측 원통면을 따라 양측에 상향 교반류가 형성되어 상승한다.
상기 상향 교반류 중 반경이 작은 상향 교반류는 중단 열교환기(232, 232-1)와 하단 열교환기(233, 233-1) 사이에 형성된 제2 유체 순환통로(237)를 통하여 순환되며, 반경이 큰 상향 교반류는 상단 열교환기(231, 231-1)와 중단 열교환기(232, 232-1) 사이에 형성된 제1 유체 순환통로(236)를 통하여 순환되는 과정을 주기적으로 반복함으로써, 소화원료를 상단 열교환기(231, 231-1), 중단 열교환기(232, 232-1) 및 하단 열교환기(233, 233-1) 주변을 골고루 순환되도록 한다. 이에 따라 소화원료의 온도를 항상 고온으로 유지하면서 혐기소화가 원활하게 이루어질 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 혐기 소화조(200)는 소화원료가 순환되는 내부에서 각각 분리된 2조의 상단 열교환기(231, 231-1), 중단 열교환기(232, 232-1) 및 하단 열교환기(233, 233-1) 사이에 형성된 제1, 2 유체 순환통로(236, 237)로 이루어진 구조에 의하여 소화원료를 넓은 면적에서 효율적으로 열교환이 이루어짐으로써, 고온형 혐기 소화처리가 효과적으로 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혐기 소화조(200)에서는 소화원료가 항상 52~60℃ 범위 내에서 일정한 온도를 유지하게 된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에서는 상기 임펠라 교반과정에 부가하여 가스 유동식 교반과정이 더 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리 과정에서 상기 혐기 소화조(200) 상부 가스 발생 공간에 메탄(CH4)가스를 포함한 가스가 발생된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 유동식 교반과정에서는 상단 열교환기(231, 231-1), 중단 열교환기(232, 232-1) 및 하단 열교환기(233, 233-1)의 사이로 소화원료가 원활하게 순환하도록 하기 위하여 가스제어장치(450)를 통하여 제2 가스 체류영역(202)은 양압을 유지하고 제1 가스 체류영역(201) 및 제3 가스체류영역은 가스를 흡입하는 음압을 유지하도록 제어를 한다.
위와 같이 혐기 소화조(200)의 상단의 제1 내지 3의 체류영역을 통하여 중앙에 양압을 가하고 양 사이드에 음압을 가하게 되면, 중앙의 소화원료는 전체적으로 하향으로 이동하게 되고, 양 사이드 측은 전체적으로 상향으로 이동하게 되어, 전체적인 소화원료가 중앙에서 내측 원통면을 따라 순환하는 과정이 반복된다.
따라서, 위와 같은 가스 유동식 교반과정을 통하여 상기 임펠라 교반과정에서 교반력이 미치지 못하는 공간까지 전체적으로 유동하도록 함으로써, 교반 효율을 더 높일 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 교반 효율의 향상을 위하여, 상기 임펠라 교반과정에서 임펠러를 역회전하여 상향 교반류를 형성하고, 가스 유동식 교반과정에서는 제2 가스 체류영역(202)은 음압을 유지하고 제1 가스 체류영역(201) 및 제3 가스체류영역(203)은 가스를 흡입하는 음압을 유지하도록 제어를 하며, 전체적인 교반류의 흐름을 이전 교반 과정과 반대로 하는 과정을 교대로 실시할 수 있다.
상기와 같은 과정을 포함하여 고온형 혐기 소화처리과정 중에 메탄가스를 포함하는 소화 가스가 생성된다.
본 발명의 일 실시 예에서는 상기 3개의 가스 체류 영역에서 발생된 메탄가스를 저장하는 가스저장부(400)가 형성된다.
본 발명의 일 실시 예에서는 상기 가스 제어장치(450)는 3개의 가스 체류 영역에서 메탄가스 생성에 의한 가스압을 감지하여 일정압 이상이 감지되면 가스를 흡입하여 가스저장부(400)에 저장한다.
저장된 가스는 정제과정을 통하여 정제된 후, 본 고온형 혐기 소화처리장치에 필요한 전력을 제공하는 발전기 또는 보일러(300)를 가동하는데 사용된다.
또한, 상기 보일러(300)는 상기 발전기의 폐열을 이용하여 가온될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 혐기 소화조 내부에 복수의 단으로 분리되어 형성된 열교환기 구조 및 교반 수단에 의하여 소화원료가 효율적으로 열교환기와 접촉되어 소화효율을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고온형 혐기 소화처리장치는 수형 원통형 혐기 소화조 내에서 효율적인 열교환 및 교반 구조를 채택함으로써, 종래의 혐기 처리 구조에 비하여 전체적인 혐기 소화처리에 따른 설치 면적을 줄일 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 온도 상승에 따른 충격을 완화시키도록 예비소화조로부터 고온의 소화원료를 공급받아 혐기 소화조에서 고온으로 혐기 소화처리하는 방법을 채택함으로써, 소화효율을 높일 수 있는 효과를 가진다.
10: 고온형 혐기 소화처리장치
110: 예비 소화조
200: 혐기 소화조
201: 제1 가스 체류영역
202: 제2 가스체류영역
203: 제3 가스 체류영역
211: 제1 차단벽
212: 제2 차단벽
230: 가온장치
231, 231-1: 상단 열교환기
232, 232-1: 중단 열교환기
233, 233-1: 하단 열교환기
236: 제1 유체 순환통로
237: 제2 유체 순환통로
290: 교반 분배 돌기
300: 보일러
450: 가스 제어장치
510: 교반기
600: 소화원료
700: 소화 슬러지 처리장치

Claims (7)

  1. 소화원료를 상온에서 24시간 동안에 거쳐서 52~55℃의 고온으로 가온시키는 예비 소화조;
    상기 예비소화조로부터 가온된 소화원료를 투입받아서 내부에 중심에서 일정 간격을 가지고 형성된 제1 가온장치와 제2가온장치 및 상기 제1, 2 가온장치의 사이에 장착된 임펠러형 교반기에 의하여 52 ~ 60℃ 중 일정 온도의 고온상태로 순환하면서 혐기 소화처리를 수행하는 혐기소화조;
    상기 혐기 소화조 내의 상부에 형성된 3개로 구획된 가스 체류영역의 압력을 제어하는 가스제어장치; 및
    상기 가스 체류 영역에서 발생된 메탄가스를 저장하는 가스저장부; 를 포함하며,
    상기 제1 가온장치 및 제 2 가온장치는
    각각 상단 열교환기와 중단 열교환기 사이 및, 중단 열교환기와 하단 열교환기 사이에는 소화원료에 대한 교반류의 흐름을 유도하는 유체 순환통로가 형성되며,
    상기 가스 체류영역은,
    상기 제1 가온장치의 상단 열교환기 상단에서 수직으로 상측 원통면까지 내부 가스 공간을 차단시키도록 형성된 제1 차단벽 및 상기 제2 가온장치의 상단 열교환기 상단에서 수직으로 상측 원통면까지 내부 공간을 차단시키도록 형성된 제2차단벽에 의하여 중앙에 제2 가스체류영역, 중앙의 좌측에 제 1 가스 체류영역 및 중앙의 우측에 제3 가스 체류영역이 구획되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리장치
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 혐기 소화조는
    상단 열교환기, 중단 열교환기 및 하단 열교환기가 수직 방향으로 일정 이격 간격을 가지고 분리되어 형성되며, 상기 혐기소화조의 수평 원통형의 길이 방향으로 전단에서 후단까지 형성되되, 단면이 비대칭 장방형의 육면체의 형상으로 형성되며,
    상기 상단 열교환기, 중단 열교환기 및 하단 열교환기의 마주보는 면이 외측이 하향 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리장치
  3. 제2항에 있어서,
    상기 임펠러형 교반기의 하부에는 상기 임펠러형 교반기에 의한 교반류의 흐름을 양측으로 분배하고 가이드 하는 콘형 교반 분배 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리장치
  4. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러형 교반기는 상기 혐기 소화조의 수평 원통형의 길이 방향에서 일정 간격으로 복수 개 장착되는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리장치
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 제어장치는 3개의 가스 체류 영역에서 메탄가스 생성에 의한 가스압을 감지하여 일정압 이상이 감지되면 가스를 흡입하여 가스저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리장치
  6. 상기 제3항의 고온형 혐기 소화 처리 장치에 의한 고온형 혐기 소화처리방법에 있어서,
    가축 분뇨 등을 포함하는 소화원료가 상기 예비 소화조로 투입되어 24시간 동안에 서서히 상온에서 52~55℃의 고온으로 가온시키는 단계;
    상기 예비 소화조에서 가온된 소화원료는 상기 혐기 소화조에 상기 상단 열교환기의 일부분이 잠기는 수위까지 투입되는 단계; 및
    상기 혐기 소화조에서 상기 임펠러형 교반기를 작동시켜서 상기 임펠러형 교반기로부터 하측으로 하향 교반류가 형성되도록 하며, 상기 하향 교반류는 상기 콘형 교반 분배 돌기에서 양측으로 분배되어 상기 혐기 소화조의 내측 원통면을 따라 양측에 상향 교반류가 형성되어 상승한 후, 상기 상향 교반류 중 반경이 작은 상향 교반류는 상기 중단 열교환기와 상기 하단 열교환기 사이에 형성된 제2 유체 순환통로를 통하여 순환되며, 반경이 큰 상향 교반류는 상기 상단 열교환기와 중단 열교환기 사이에 형성된 제1 유체 순환통로를 통하여 순환되는 과정을 주기적으로 반복하는 교반단계;
    를 포함하여 소화원료의 온도를 52~60℃ 범위 내에서 일정한 온도를 유지하면서 혐기 소화처리를 하는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리방법
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 교반단계에는
    상기 가스제어장치를 통하여 상기 제2 가스 체류영역은 양압을 유지하고 상기 제1 가스 체류영역 및 제3 가스 체류영역은 가스를 흡입하는 음압을 유지하도록 제어를 함으로써, 중앙의 소화원료는 전체적으로 하향으로 이동되고, 양 사이드 측의 소화원료는 상향으로 이동하는 압력이 형성되어 상기 소화원료가 중앙에서 내측 원통면을 따라 순환하도록 하는 교반과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온형 혐기 소화처리방법
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