KR101840453B1 - 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치 및 방법 - Google Patents

혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오가스에 포함되어 있는 황화수소를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 용적을 가지며, 내부에는 혐기성 미생물과 황산화 미생물이 서식하여 바이오가스 생산과 황산화가 일어나는 혐기소화조, 산소발생기 및 산소발생기로부터 생성된 산소와, 혐기소화조로부터 생성된 바이오가스를 공급받아 산소와 바이이오가스를 혼합하고, 바이오가스가 혼합된 산소를 상기 혐기소화조로 이송하기 위한 소정 용적을 갖는 산소 희석조를 포함하는 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치 및 방법{Apparatus and Method for Removing Hydrogen Sulfide from Biogas}
본 발명은 바이오가스에 포함되어 있는 황화수소를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혐기소화시 생성되는 바이오가스에 포함되어 있는 황화수소를 산화시켜 제거함에 있어 산소와 바이오가스를 혼합한 후 혐기소화조에 공급함으로써 황화수소의 원활한 산화를 도모하고 나아가 폭발의 위험을 줄일 수 있는 황화수소를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
혐기성소화공정은 ‘메탄발효’라고도 하며, 주된 목적은 하수, 분뇨, 음식물 폐기물처리와 동시에 메탄이라는 유용한 에너지를 회수하기 위하여 적용되고 있다. 혐기성소화라는 용어 내에 포함된 것과 같이 산소가 없는 무산소 상태에서 분해가능한 유기물을 분해시켜 메탄으로 전환시키는 것이다.
혐기성소화공정을 구체적으로 설명하면, 액화가수분해단계, 산생성단계, 수소생성단계 및 메탄생성단계와 같은 4단계로 구분하는 것이 일반적이다.
상기와 같은 단계를 통해 생성되는 소화가스에는 메탄, 이산화탄소 및 질소 이외에 부식성, 유해물질인 황화수소 및 기타의 황화합물이 200～1,500ppm정도 포함되어 있어, 메탄가스를 유용하게 이용하기 위해서는 탈황설비에 의해 황화수소를 제거할 필요성이 있다.
일반적으로 황화수소를 산화시키기 위하여 공기를 공급하여 왔으나, 공기 중에 함유된 질소가 함께 유입됨으로 인해 바이오가스 중 메탄가스 농도가 낮아져 에너지원으로 사용하기 어려운 경우가 발생하고, 메탄가스 농도를 높이기 위해서는 질소 제거를 위한 추가적인 장비가 필요하기 때문에 메탄가스 생산 비용이 증가할 수 밖에 없다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 순수한 산소를 주입하기도 한다. 하지만 순수 산소를 혐기소화조내 상부에 바로 주입하면 산소가 유입되는 부근에서는 산소농도가 매우 높기 때문에 교반기 등에서 스파크가 발생 할 경우 폭발할 위험성이 있다. 따라서 혐기소화조 내부에서는 금속재질의 장비들을 사용하지 않거나 유입되는 산소의 위치와 농도를 주의 깊이 관찰하면서 제어해야 하므로 처리공정의 효율성이 저하된다는 문제점이 여전히 남아 있다.
한국등록특허공보 제1721542호 한국등록특허공보 제1694321호 한국등록특허공보 제1426480호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 불순물로서 바이오가스에 포함되어 있는 황화수소를 제거함에 있어 폭발 위험성이 낮고 게다가 불순물이 새로이 부가되지 않아 고품질의 메탄가스를 회수할 수 있는 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치는, 소정의 용적을 가지며, 내부에는 혐기성 미생물과 황산화 미생물이 서식하여 바이오가스 생산과 황산화가 일어나는 혐기소화조, 산소발생기 및 상기 산소발생기로부터 생성된 산소와, 상기 혐기소화조로부터 생성된 바이오가스를 공급받아 산소와 바이이오가스를 혼합하고, 바이오가스가 혼합된 산소를 상기 혐기소화조로 이송하기 위한 소정 용적을 갖는 산소 희석조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 혐기소화조로부터 생성된 바이오가스를 상기 산소 희석조로 공급하기 위한 제1 이송배관과, 상기 산소발생기로부터 생성된 산소를 상기 산소 희석조로 공급하기 위한 제2 이송배관을 더 포함하되, 상기 제1 이송배관과 제2 이송배관의 일측 개구부는 상기 산소 희석조의 수면 아래에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 산소 희석조는 산화된 황입자를 침전시켜 외부로 배출하기 위한 소정 각도로 경사진 제1 바닥면이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 혐기소화조로부터 생성된 바이오가스를 상기 산소 희석조로 공급하기 위한 제1 이송배관과, 상기 산소발생기로부터 생성된 산소를 상기 산소 희석조로 공급하기 위한 제2 이송배관을 더 포함하되, 상기 산소 희석조를 제1 공간부(A)와 제2 공간부(B)로 구획하기 위한 구획판이 상기 산소 희석조에 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 산소 희석조에는 산화된 황입자를 침전시켜 외부로 배출하기 위한 제1 공간부(A)에 위치하는 제2 바닥면, 상기 제2 바닥면과 연장되며 제2 공간부(B)에 위치하는 소정 각도로 경사진 제1 바닥면이 구비되고, 상기 구획판의 상부는 산소 희석조의 천정부에 연결되며, 하부는 제1 바닥면과 소정 거리 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한 상기 혐기소화조로부터 생성된 바이오가스를 상기 산소 희석조로 공급하기 위한 제1 이송배관과, 상기 산소발생기로부터 생성된 산소를 상기 산소 희석조로 공급하기 위한 제2 이송배관을 더 포함하되, 상기 제1 이송배관과 제2 이송배관의 일측 개구부는 상기 산소 희석조의 제1 공간부(A) 수면 아래에 위치하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 방법은, 혐기소화조에서 생성된 바이오가스를 산소 희석조로 공급하는 단계, 산소 발생기에서 생성된 산소를 산소 희석조로 공급하는 단계, 공급된 바이오가스와 산소를 산소 희석조에서 혼합하는 단계 및 상기 혼합된 가스를 혐기소화조로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치 및 방법에 의하면, 혐기소화조에서 생성된 바이오가스와 산소를 산소 희석조에서 혼합한 후 산소를 소정 농도로 낮춘 희석된 혼합가스를 혐기소화조로 공급하므로, 황화수소를 산화시킬 수 있는 충분한 산소를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 폭발의 위험성을 제거할 수 있고, 게다가 혼합가스에는 질소가 포함되어 있지 않아 메탄가스의 순도를 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명의 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치 및 방법에 의하면, 바이오가스와 산소를 산소 희석조의 응축수 수면 아래로 공급함으로써 폭발의 위험을 배제할 수 있고 게다가 바이오가스에 포함된 황입자로 인한 각종 배관의 폐색을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명의 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치 및 방법에 의하면, 다수개의 메디아가 산소 희석조의 상부 소정 위치에 구비되어 있어 황산화 미생물이 부착할 수 있는 표면을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 바이오가스와 산소가 더욱 잘 혼합시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 혐기소화조의 탈황장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다. 본 발명의 탈황장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 혐기소화조(100), 산소발생기(200) 및 산소 희석조(300)를 포함하여 이루어진다.
혐기소화조(100)에서는 일정량의 축산폐수나 하수를 수용하면서 메탄가스가 포함된 바이오가스를 생성하며, 여기에는 유기물을 분해하여 바이오가스를 생성하는 혐기성미생물, 그리고 바이오가스에 포함된 황화수소를 입자상 황으로 산화하는 황산화 미생물도 서식하고 있다. 또 상기 혐기소화조(100)의 저부에는 소화액을 순환시키는 교반펌프(110)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 혐기소화조의 기능과 미생물들은 공지된 기술에 해당되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
통상적인 혐기소화조에는 생성된 바이오가스를 재활용하기 위하여 외부로 배출하는 배출구(미도시)가 구비되고, 상기 배출구외에는 외부로 바이오가스가 유출되지 않도록 밀폐구조로 이루어진다. 본 발명에서의 혐기소화조(100)는 상기 배출구(미도시)외에도 산소 희석조(300)와 연통되는 제1 이송배관(120)과 제3 이송배관(330)이 더 구비된다.
상기 제1 이송배관(120)은 혐기소화조(100)에서 생성되는 바이오가스 중 일부를 산소 희석조(300)로 공급하기 위한 것이다. 여기서, 제1 이송배관(120)에는 바이오가스 이송을 위한 제1 이송펌프(122), 화재 발생시 화염이 혐기소화조(100)로 이동하지 못하도록 1개 이상의 제1 역화방지기(121) 그리고 바이오가스의 이송을 제어하는 밸브가 구비될 수 있다.
상기 제3 이송배관(330)은 바이오가스와 산소가 혼합된 혼합가스를 산소 희석조(300)로부터 혐기소화조(100)로 재공급하기 위한 배관이며, 전술한 제1 이송배관(120)과 유사하게 1개 이상의 제3 역화방지기(331)와 밸브가 구비될 수 있고, 산소 희석조(300)와 혼합가스에 관해서는 후술하기로 한다.
산소 희석조(300)에 산소를 공급하기 위한 산소 발생기(200)에는 일측은 산소 발생기(200)에 연결되고 타측은 산소 희석조(300)와 연통된 제2 이송배관(210)이 연결되어 있고, 여기서 상기 제2 이송배관(210)에도 1개 이상의 제2 역화방지기(211)와 밸브가 구비되는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이, 순수한 메탄가스를 회수하기 위해서는 불순물에 해당되는 황화수소를 바이오가스로부터 제거하여야 하고, 황화수소는 황산화 미생물에 의해 산화되어 입자상 황으로 분리되는 것이 바람직하다. 이때 황화수소를 황입자로 산화시키기 위해서는 산소가 필요하고, 따라서 혐기소화조(100)에 일정량의 공기를 주입하여 황화수소의 산화를 유도할 수 있지만, 공기에 포함되어 있는 질소가 바이오가스에 포함되어 버리기 때문에 메탄가스의 순도가 낮아질 수밖에 없다는 문제점이 존재한다.
한편 순수한 산소를 혐기소화조(100)에 공급함으로써 황화수소의 산화유도와 고순도 메탄가스를 얻을 수는 있지만, 고순도 산소를 바로 공급하면 혐기소화조(100)에 구비된 교반기 등 각종 장비들에서 발생할 수 있는 스파크로 인해 혐기소화조(100)가 폭발할 위험성이 있다.
이에 반해 본 발명에서는 산소 발생기(200)에서 발생된 산소를 산소 희석조(300)로 공급하고, 동시에 또는 별도로 혐기소화조(100)로부터 공급된 바이오가스와 혼합하여 산소 농도를 낮춘 후, 산소가 희석된 혼합가스를 혐기소화조(100)로 이송시킴으로써 황화수소를 산화시킬 수 있는 충분한 산소를 공급할 수 있고 또한 바이오가스 혼합으로 인해 산소농도가 낮아졌기 때문에 폭발의 위험성을 사전에 예방할 수 있다. 여기서, 혼합가스의 산소농도는 12%(v/v) 이하, 보다 바람직하게는 3 % (v/v) 이하이다.
산소 희석조(300)는 혐기소화조(100)로부터 이송된 바이오가스와 산소 발생기(200)로부터 공급된 산소를 수용하면서 혼합할 수 있도록 내부가 비어 있다. 또 상기 산소 희석조(300)는 전술한 바이오가스 유입을 위한 제1 이송배관(120), 산소 유입을 위한 제2 이송배관(210) 그리고 산소와 바이오가스의 혼합가스를 혐기소화조(100)로 공급하기 위한 제3 이송배관(330)이 연결되어 있다. 여기서, 상기 제2 이송배관(210)과 제1 이송배관(120)은 35~40℃의 따뜻한 바이오가스가 냉각되면서 발생한 응축수 상부에 구비될 수 있고, 제3 이송배관(330)은 산소 희석조(300)의 상부 보다 구체적으로는 천정에 구비되는 것이 바람직하다.
산소 희석조(300)의 바닥면은 소정의 각도로 경사진 제1 바닥면(301)과 드레인 배관(340)이 구비되는 것이 바람직하다. 혐기소화조(100)로부터 유입된 바이오가스에는 황산화 미생물이 포함되어 있으며, 이들 미생물은 산소 희석조(300)의 벽면이나 천정에 부착 번식하면서 바이오가스에 포함된 황화수소를 산화시킨다. 이렇게 산화된 황입자는 상기 경사진 제1 바닥면(301)을 따라 모이기 되고, 소정 주기로 드레인 배관(340)의 밸브를 개방함으로써 황입자를 용이하게 회수할 수 있다.
한편, 상기 산소 희석조(300)의 상부 소정 위치에는 소정의 크기와 직경을 갖는 다수개의 메디아(310)가 구비되는 것이 바람직하고, 상기 메디아(310)에 응축수를 살포할 수 있는 분사노즐(322)이 구비되는 것이 더욱 바람직하고, 상기 메디아(310) 상부에 제3 이송배관(330)의 출구가 위치하는 것이 가장 바람직하다.
전술한 바와 같이, 산소 희석조(300) 내에서도 황산화 미생물에 의해 황화수소의 산화가 진행되고, 따라서 상기 메디아(310)는 황산화 미생물이 부착할 수 있는 표면을 제공하기 때문에 황화수소의 산화를 촉진시킬 수 있고, 게다가 메디아(310)들 사이에는 공극이 있기 때문에 산소와 바이오가스가 이들 공극을 통과하면서 확실하게 혼합될 수 있다는 이점이 있다.
응축수 내부에 위치하는 순환펌프(321) 및 순환배관(320)과 연통되어 있는 상기 분사노즐(322)은 메디아(310) 상부에 응축수를 분사하며, 이는 황산화 미생물에 의해 산화되어 부착된 황입자를 탈착시켜 메디아(310)들 사이의 공극을 확보하기 위함이다.
여기서, 상기 메디아(310)는 내식성 재질로 이루어진 원형이나 타원형 등 구형인 것이 바람직하고, 산소 희석조(300)의 상부에 위치할 수 있도록 다공성 메디아 지지체(311)에 의해 지지되는 것이 바람직하다.
도면부호 350은 수위조절 배관이다. 전술한 바와 같이, 소정 주기로 드레인 배관(340)의 밸브를 개방하여 황입자를 회수할 수 있지만, 의도치 않게 응축수가 많이 생성되어 응축수 수면이 상승할 수 있다. 상기 수위조절 배관(350)은 갑작스럽게 응축수가 많이 생성되더라도 더 이상 수위가 상승하지 않도록 일측은 드레인 배관(340)과 연결되고 타측은 개방된 상태로 설정한 수위와 동일한 높이로 위치하는 것이 바람직하다.
물론, 응축수를 과도하게 배출하여 수위가 많이 낮아지는 경우, 순환배관(320) 일측에 연결되어 있는 배관으로 보충수를 공급할 수 있음은 자명하다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다. 제2 실시예는 혐기소화조(100)로부터 생성된 바이오가스를 산소 희석조(300)로 공급하기 위한 제1 이송배관(120)과, 산소발생기(200)로부터 생성된 산소를 산소 희석조(300)로 공급하기 위한 제2 이송배관(210)의 출구가 응축수 수면 아래에 위치하는 것을 제외하고는 도 1의 실시예 1을 참조하면서 설명한 탈황장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
바이오가스가 공급되는 제1 이송배관(120)과 산소가 공급되는 제2 이송배관(210)이 응축수 수면 아래에 위치하면, 폭발의 위험을 더욱 낮출 수 있고 게다가 상부에 위치하는 메디아(310)들 사이의 공극폐쇄 방지, 혐기소화조(100)로 혼합가스를 공급하는 제3 이송배관(330)의 폐색을 방지할 수 있다.
구체적으로, 바이오가스와 산소가 응축수 수면 아래로 공급되면 응축수 내에서 이들 가스가 혼합되기 때문에 의도하지 않는 스파크가 발생하더라도 폭발 가능성을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한 산소 희석조(300)로 공급되는 바이오가스에는 메디아(310)들의 공극과 제3 이송배관(330)을 폐색시킬 수 있는 미세한 황입자들이 포함되어 있지만, 응축수 수면 아래로 공급됨으로 인해 이들 미세한 황입자는 상부로 이동하지 못하고 제1 바닥면(301)으로 침강하게 되어 폐색을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다. 제3 실시예는 산소 희석조(300)를 제1 공간부(A)와 제2 공간부(B)로 구획하기 위한 구획판(303)이 더 구비되고, 제1 공간부(A)에 위치하는 제2 바닥면(302)은 편평하고 제2 바닥면(302)과 연장되는 제2 공간부(B)에 위치하는 제1 바닥면(301)은 소정 각도로 경사져 있는 것을 제외하고는 도 1의 실시예 1을 참조하면서 설명한 탈황장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
제1 이송배관(120)을 경유하여 유입된 바이오가스와 제2 이송배관(210)을 경유하여 유입된 산소는 완전히 혼합되는 것이 바람직하다. 혼합이 제대로 이루어지지 않아 설정한 산소농도보다 높은 농도로 혐기소화조(100)에 공급되면 폭발의 가능성이 높아지고, 반대로 설정한 산소농도보다 낮은 농도로 공급되면 황화수소의 산화가 원활하지 못하게 되어 메탄가스의 순도가 떨어진다.
상부는 산소 희석조(303)의 천정부, 하부는 제1 바닥면(301)과 소정 거리 이격되며 응축수 아래에 배치되도록 구획판(303)을 구비하면, 바이오가스와 산소가 공급 혼합되는 공간부가 상대적으로 감소하고, 따라서 보다 균일하게 혼합하는 것이 가능하다. 게다가 제2 공간부(B)에는 구획판(303)에 의해 산소가 이동할 수 없어 폭발 가능성이 없으므로, 제2 공간부(B)에 구비하는 장치가 자유롭다는 이점이 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다. 제4 실시예는 혐기소화조(100)로부터 생성된 바이오가스를 산소 희석조(300)로 공급하기 위한 제1 이송배관(120)과, 산소발생기(200)로부터 생성된 산소를 산소 희석조(300)로 공급하기 위한 제2 이송배관(210)의 출구가 제1 공간부(A)의 응축수 수면 아래에 위치하는 것을 제외하고는 도 3의 실시예 3을 참조하면서 설명한 탈황장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
전술한 바와 같이, 바이오가스가 공급되는 제1 이송배관(120)과 산소가 공급되는 제2 이송배관(210)이 응축수 수면 아래에 위치하면, 폭발의 위험을 배제할 수 있고 또한 상부에 위치하는 메디아(310)들 사이의 공극폐쇄 방지, 혐기소화조(100)로 혼합가스를 공급하는 제3 이송배관(330)의 폐색을 방지할 수 있다. 게다가, 제1 공간부(A)의 제2 바닥면(302)에 침전된 황입자를 후방에 위치하는 제2 공간부(B)의 경사진 제1 바닥면(301)로 이송시키는 역할을 수행할 수 있어, 황입자의 회수가 더욱 용이하다는 이점이 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 혐기소화조의 탈황장치 개념도이다. 제5 실시예는 제1 공간부(A)에 위치하는 제2 바닥면(302)이 경사진 것을 제외하고는 도 3의 실시예 3을 참조하면서 설명한 탈황장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
제1 바닥면(301)과 연결되어 있는 제2 바닥면(302)을 경사지게 구성하면, 산화되어 침강한 황입자가 자중에 의해 제1 바닥면(301)으로 이동할 수 있기 때문에 황입자의 회수가 매우 용이하다는 이점이 있다.
이하에서는 상기와 같은 본 발명의 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 방법에 관하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 황화수소를 제거하는 방법은, 바이오가스를 산소 희석조(300)로 공급하는 단계, 산소를 산소 희석조(300)로 공급하는 단계, 바이오가스와 산소를 혼합하는 단계; 및 혼합된 가스를 혐기소화조(100)로 다시 공급하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 혐기소화조(100)에서 생성된 바이오가스 중 소정량을 제1 이송배관(120)으로 공급한다. 이와 동시에 또는 별도로 산소 발생기(200)에서 생성된 산소를 제2 이송배관(210)으로 공급한다. 그러면 산소 희석조(300) 내부에서는 이들 산소와 바이오가스가 혼합되어 산소 농도가 낮아지고, 따라서 폭발 가능성이 현저히 감소한 희석된 혼합가스가 만들어진다. 다음으로 혼합가스는 다시 제3 이송배관(330)을 경유하여 혐기소화조(100)로 공급되고, 황산화 미생물은 혼합가스에 포함되어 있는 산소를 활용하여 황화수소를 황입자로 산화시킨다.
한편 상기 단계들은 연속적 또는 비연속적으로 수행될 수 있고, 산소 희석조(300)의 메디아(310) 상부로 응축수를 분사하여 메디아(310) 표면에 부착된 황입자를 세척할 수 있다. 게다가 산화되어 침강한 황입자를 간헐 또는 비간헐적으로 외부로 배출시켜 회수할 수도 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 혐기소화조
110 : 교반펌프
120 : 제1 이송배관
121 : 제1 역화방지기 122 : 제1 이송펌프
200 : 산소 발생기
210 : 제2 이송배관 211 : 제2 역화방지기
300 : 산소 희석조
301 : 제1 바닥면 302 : 제2 바닥면
303 : 구획판
310 : 메디아 311 : 메디아 지지체
320 : 순환배관
321 : 순환펌프 322 : 분사노즐
330 : 제3 이송배관
331 : 제3 역화방지기
340 : 드레인 배관
350 : 수위조절 배관

Claims (7)

  1. 소정의 용적을 가지며, 내부에는 혐기성 미생물과 황산화 미생물이 서식하여 바이오가스 생산과 황산화가 일어나는 혐기소화조(100);
    산소발생기(200);
    상기 산소발생기(200)로부터 생성된 산소와, 상기 혐기소화조(100)로부터 생성된 바이오가스를 공급받아 산소와 바이이오가스를 혼합하고, 바이오가스가 혼합된 산소를 상기 혐기소화조(100)로 이송하기 위한 소정 용적을 갖는 산소 희석조(300); 및
    상기 혐기소화조(100)로부터 생성된 바이오가스를 상기 산소 희석조(300)로 공급하기 위한 제1 이송배관(120)과, 상기 산소발생기(200)로부터 생성된 산소를 상기 산소 희석조(300)로 공급하기 위한 제2 이송배관(210)을 더 포함하되,
    상기 산소 희석조(300)를 제1 공간부(A)와 제2 공간부(B)로 구획하기 위한 구획판(303)이 상기 산소 희석조(300)에 더 구비된 것을 특징으로 하는 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이송배관(120)과 제2 이송배관(210)의 일측 개구부는 상기 산소 희석조(300)의 수면 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공간부(B)에는 산화된 황입자를 침전시켜 외부로 배출하기 위한 소정 각도로 경사진 제1 바닥면(301)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공간부(A)에는 산화된 황입자를 침전시켜 외부로 배출하기 위한 제2 바닥면(302), 상기 제2 바닥면(302)과 연장되며 제2 공간부(B)에 위치하는 소정 각도로 경사진 제1 바닥면(301)이 구비되고,
    상기 구획판(303)의 상부는 산소 희석조(303)의 천정부에 연결되며, 하부는 제1 바닥면(301)과 소정 거리 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 기재된 장치를 이용하여 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 방법에 있어서,
    상기 방법은, 혐기소화조(100)에서 생성된 바이오가스를 산소 희석조(300)로 공급하는 단계;
    산소 발생기(200)에서 생성된 산소를 산소 희석조(300)로 공급하는 단계;
    공급된 바이오가스와 산소를 산소 희석조(300)에서 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 가스를 혐기소화조(100)로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기소화조의 바이오가스로부터 황화수소를 제거하는 방법.
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