KR101988179B1 - 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 폐수의 처리를 위한 소화조 내에서 발생되는 바이오가스와 미생물이 함유된 슬러지와 물의 3상(기체,액체,고체) 분리 효율을 향상시키고, 상기 소화조에서 유출되는 유출수를 균등화조에서 미생물을 분리해 재공급함으로서 혐기성미생물의 유실을 방지하며 유기물의 처리효율을 극대화할 수 있도록 발명한 것이다.
본 발명의 구성은, 원폐수공급관(110)과 유출수회수관(140)이 연결되며, 내부에 폐수교반기(150)가 구비되어 공급된 원폐수를 교반하여 저장하고, 최대저장수위를 포함한 위치에 오버플로우관(160)이 형성된 균등화조(100)와;
높은 농도의 혐기성 미생물을 보유한 폐수가 저장되는 소화조(200)와;
상기 균등화조(100)와 폐수유입관(310)이 연결되어 폐수공급펌프(320)의 작동으로 균등화조(100)의 폐수를 폐수분배관(330)으로 분배공급하고, 공급되는 폐수는 상기 소화조(200)의 내부 바닥면을 향해 분사하는 주입부재(340)로 구성한 폐수주입장치(300)와;
상기 소화조(200)의 내부에는, 하측에서 상승되는 바이오가스(B) 및 미생물 슬러지(A)를 포집하는 1차포집관(520)을 복수개 구비한 바이오가스포집부(510)가 적어도 하나 이상 형성하고, 상기 바이오가스포집부(510)의 중앙 상부에는 상기 복수개의 1차포집관(520)을 통해 포집되어 중앙방향으로 유출되는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 재 유입하는 2차포집관(550)이 구비된 가스포집장치(500)와;
상기 소화조(200)의 수위에는, 바이오가스포집부(510)를 통과한 소량의 미생물슬러지(A)와 함께 유출수를 배출하는 유출수로(410)가 위치되며, 상기 유출수를 균등화조(100)의 유출수회수관(140)으로 재공급하는 유출수회수부(400)와;
상기 2차포집관(550)에 혼합공급관(620)이 연결되어 공급받는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물을 분리탱크(610)에서 충격시켜 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 분리하고, 상기 분리된 바이오가스(B)는 가스배출관(630)을 통해 배출하고, 미생물 슬러지(A)는 분리액회수관(640)을 통해 소화조(200)로 회수 이송시키는 기액분리장치(600)를 포함해 구성시켜 달성한다.

Description

3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치{advanced anaerobic digestion system}

본 발명은 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 폐수의 처리를 위한 소화조 내에서 발생되는 바이오가스와 미생물이 함유된 슬러지와 물의 3상(기체,액체,고체) 분리 효율을 향상시키고, 상기 소화조에서 유출되는 유출수를 균등화조에서 미생물을 분리해 재공급함으로서 혐기성미생물의 유실을 방지하며 유기물의 처리효율을 극대화할 수 있도록 발명한 것이다.

폐수는 인간활동과 각종 산업활동에 의해 끊임없이 생성되는 것으로, 이러한 폐수가 처리되지 않고 유기물질을 함유한 채로 자연생태계에 유입되면 각종 질병을 유발하는 등 인간생활에 많은 악영향을 미치게 된다.

따라서, 폐수에서 유기물질을 제거하여야 할 시스템이 필수적으로 요구되는데, 폐수를 물리화학적으로 처리하는 방식과 생물학적으로 처리하는 방식이 적용되고 있다.

이때, 물리화학적 처리방식은 비용이 많이 들어가고 처리후의 생성물을 재처리 또는 처분해야 하는 단점을 가지고 있으며, 일반적으로 도시생활하수의 1차 처리 및 3차 처리에 주로 사용되어진다.

또, 생물학적 처리방식은 주로 미생물을 이용하여 폐수 내의 오염물질을 분해, 해독, 분리시키는 것으로서, 주로 도시 생활하수의 2차 처리나 유기물질을 함유한 공장폐수 및 이로부터 생성되는 슬러지(sludge)의 처리에 사용되며, 비교적 저렴한 경비와 다양한 공정 등의 장점으로 가장 널리 활용되고 있다.

이러한, 생물학적 처리방식은 산소의 이용 유무에 따라 호기성 처리와 혐기성 처리로 나뉘어지는데, 이들의 처리 방법에 있어 미생물들은 폐수 내에 균일하게 또는 플록(floc)을 형성하여 부유생활을 하거나 적당한 표면에서 부착생활을 하는 등 크게 두 가지 유형으로 대별할 수 있다.

여기서, 혐기성 처리는 혐기성 미생물을 이용하여 폐수 중의 유기오염물을 산소가 존재하지 않는 혐기성(嫌氣性; anaerobic)상태 하에서 메탄가스(CH4)와 이산화탄소(CO2)로 분해하여 제거하는 폐수처리방식으로서, 미생물 부착성질을 이용하여 혐기성 소화조 내에 담체(擔體)를 설치하는 혐기성 필터(anaerobic filter)공법과, 미생물의 자기 고정환(self immobilization)에 따른 입상화(granulation)를 이용하는 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)공법이 통상적으로 적용되고 있다.

하지만, 상기 혐기성 필터 공법은 운반체인 담체가 설치되어 있으므로 소화조의 내부용적이 감소하고 처리효율이 떨어지며 단락현상에 의해 소화조 내의 경로 막힘이 자주 발생됨은 물론 유출수가 혼탁해지는 단점을 지니고 있다.

한편, 도 1은 종래 기술에 따른 혐기성 소화장치를 나타낸 개략적인 구성도로서, 이를 간략히 설명하면 상기 UASB공법으로 처리되는 종래의 혐기성 소화장치는 혐기성 처리를 위한 폐수(유입수)를 소화조 내에 분배공급하는 폐수공급부(10)와, 상기 폐수공급부(10)에 의해 공급되는 폐수가 일정수위 채워지고 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물(1)을 함유하는 소화조(20)와, 상기 소화조(20) 상부에 소화조(20)로 유입된 폐수 중에서 혐기성 미생물의 작용에 의한 유기물 제거시 분해, 상승되는 바이오가스(2)의 분리, 배출을 위한 가스분리기(30)를 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 가스분리기(30)를 통해 분리된 가스는 상기 소화조(20)의 상면에 연결된 가스배출관(40)을 통해 회수, 포집하여 에너지원으로 활용하거나 또는 태워 대기중에 배출시키고 미생물 작용에 의해 유기물이 제거된 폐수는 소화조(20)의 상부에 연계된 유출배관(50)을 통해 잔여 유기물을 제거하기 위한 후처리 공정을 수행하는 폭기조로 유입되게 한다.

그러나, 상기 구성을 같는 종래기술의 혐기성 소화장치는 소화조의 하부에 혐기성 슬러지층이 차례로 쌓여져 혐기성 미생물(1)과의 접촉효율을 저해하고, 일정영역(이하, 사영역이라 칭함)의 유기물을 제거하지 못하는 폐단이 발생되었다.

또, 소화조(20)의 상층으로 상승하는 바이오가스(2)와 미세 혐기성 슬러지(1-1)의 분리처리가 제대로 이루어지지 않을뿐더러 바이오가스의 상승에 편승하는 미세 혐기성 슬러지(1-1)의 수량이 많아 슬러지가 다량 유실(流失; washout) 되는 단점이 있으며, 상기 유기물 제거요소인 미세 혐기성 미생물 슬러지(이하, 스컴(scum)이라 칭함)가 다량으로 유실되는 것으로 인해 소화조(20) 내 미생물이 축적되거나 입상화하지 못하고 감소되어 유기물 제거의 처리효율이 저감되는 문제점이 있었다.

또한, 소화조(20)의 상층으로 상승된 바이오가스(2)에는 미세하게 물, 스컴이 포함되어 있어 상기 바이오가스(2)의 배출을 통해서도 소화조(20) 내의 미생물이 축적되지 못하는 폐단이 있었다.

그리고, 유출수 내에 부유물질(suspended solid)량이 매우 높아져 후처리 공정인 폭기조에서의 산소공급량이 늘어나게 되고 슬러지 처리비 및 탈수약품비가 높아지는 등 전반적인 운전비의 상승을 유발시키는 문제점이 있었다.

[특허문헌 1]. 대한민국 등록특허공보 제10-0569704호. 바이오가스 리프팅을 이용한 외부 순환형 혐기성 소화장치 (등록일자 2006년 04월 04일)

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 첫 번째 목적으로 소화조의 하부에 공급되는 폐수가 회전하면서 배출하고, 상기 배출되는 폐수의 유속을 증가시켜, 회전와류에 의한 혐기성 미생물과의 접촉효율을 향상시키고 하부 그래뉼(granule)형태의 슬러지층 내에서 발생되는 바이오가스의 기포배출이 용이하도록 함과 더불어 소화조 바닥의 사영역을 최소화할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 두 번째 목적으로 소화조 내에 발생되는 바이오가스를 분리, 처리함에 있어서 바이오가스와 미생물 슬러지의 분리효율을 향상시키고, 바이오가스의 이동경로를 보다 정확하게 안내하여 스컴의 적체를 방지하고 바이오가스의 포집능력을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 세 번째 목적으로 바이오가스에 포함된 물, 스컴을 분리하여 배출되는 바이오가스에 습기를 억제하여 바이오가스의 품질을 향상시켜 소각효율 또는 바이오가스의 재활용에 따른 발전효율을 증대시킬 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 네 번째 목적으로, 소화조에서 균등화조로 유출된 혐기성 유출수를 세목스크린으로 혐기성미생물과 물을 분리하여 혐기성미생물은 다시 균둥화조에 공급하고, 상기 분리된 물은 낙하충격으로 다시 미세 미생물입자를 분리함으로서 이중의 분리구조를 통해 미생물의 손실을 최소화할 수 있도록 하는데 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은,

원폐수공급관(110)과 유출수회수관(140)이 연결되며, 내부에 폐수교반기(150)가 구비되어 공급된 원폐수를 교반하여 저장하고, 최대저장수위를 포함한 위치에 오버플로우관(160)이 형성된 균등화조(100)와;

높은 농도의 혐기성 미생물을 보유한 폐수가 저장되는 소화조(200)와;

상기 균등화조(100)와 폐수유입관(310)이 연결되어 폐수공급펌프(320)의 작동으로 균등화조(100)의 폐수를 폐수분배관(330)으로 분배공급하고, 공급되는 폐수는 상기 소화조(200)의 내부 바닥면을 향해 분사하는 주입부재(340)로 구성한 폐수주입장치(300)와;

상기 소화조(200)의 내부에는, 하측에서 상승되는 바이오가스(B) 및 미생물 슬러지(A)를 포집하는 1차포집관(520)을 복수개 구비한 바이오가스포집부(510)가 적어도 하나 이상 형성하고, 상기 바이오가스포집부(510)의 중앙 상부에는 상기 복수개의 1차포집관(520)을 통해 포집되어 중앙방향으로 유출되는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 재 유입하는 2차포집관(550)이 구비된 가스포집장치(500)와;

상기 소화조(200)의 수위에는, 바이오가스포집부(510)를 통과한 소량의 미생물슬러지(A)와 함께 유출수를 배출하는 유출수로(410)가 위치되며, 상기 유출수를 균등화조(100)의 유출수회수관(140)으로 재공급하는 유출수회수부(400)와;

상기 2차포집관(550)에 혼합공급관(620)이 연결되어 공급받는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물을 분리탱크(610)에서 충격시켜 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 분리하고, 상기 분리된 바이오가스(B)는 가스배출관(630)을 통해 배출하고, 미생물 슬러지(A)는 분리액회수관(640)을 통해 소화조(200)로 회수 이송시키는 기액분리장치(600)를 포함해 구성시켜 달성한다.

또, 폐수주입장치(300)의 주입부재(340)는, 이중고깔 형태를 갖고 폐수분배관(330)과 연결된 유입구(341)보다 토출구(342)가 좁게 형성됨과 아울러 소화조(200)의 바닥면에 일정한 간격으로 복수개가 설치되면서 유입구(341)와 토출구(342) 사이의 폐수이동로(343)에 회전격벽(344)을 형성시켜 분사되는 폐수가 회전격벽(344)에 가이드되어 소화조(200)의 바닥면에 분사되도록 구성한다.

또한, 가스포집장치(500)의 1차포집관(520)은 "∧" 형상의 걸림판(521a)과, 상기 걸림판(521a)의 중앙에서 상부로 연장 돌출된 수직류전환판(521b)이 일체 형성되면서 바이오가스포집부(510)에 서로 엇갈려 순차 배열되게 구비시켜, 하측에서 상승되는 미생물슬러지(A)와 바이오가스(B)가 포함된 폐수가 걸림판(521a)의 경사면과 수직류전환판(521b)에 안내되어 수직방향으로 이동되게 구성함과 더불어, 상기 걸림판(521a)의 양측은, 내측판(522)과 외측판(523)으로 마감 형성하되, 2차포집관(550)이 위치한 중심방향의 내측판(522)이 걸림판(521a)의 상측만을 마감해 하측에 개구된 혼합물이동로(524)를 형성시켜, 상기 걸림판(521a) 내부에 포집된 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)가 상기 혼합물이동로(524)를 통해 간헐적으로 2차포집관(550) 방향으로 급격히 유출되게 구성한다.

그리고, 기액분리장치(600)의 분리탱크(610)에는, 혼합공급관(620)을 통해 유입되는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물 이송방향을 하측 방향으로 유도하는 충돌유도판(611)이 더 구비되어, 상기 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물이 충돌유도판(611)과 충격되면서 바이오가스(B)만 상측으로 이동해 가스배출관(630)으로 배출되게 하고, 미생물슬러지(A)와 물을 하측의 분리액회수관(64)을 통해 가스포집장치(500)의 위치보다 하측에서 배출되게 구성한다.

또한, 유출수회수부(400)에는 유출수에 포함된 소량의 미생물 슬러지(A)를 세목스크린(422)을 통해 혐기성 미생물과 폐수로 분리하고, 세목스크린(422)에 걸려진 혐기성 미생물은 파티클회수관(423)을 통해 균등화조(100)로 재유입 되게 하며, 세목스크린(422)을 통과한 폐수는 균등화조(100)의 유출수회수관(140)과 연결된 유출수분리장치(421)에 낙하되는 고액분리장치(420)가 더 포함되어 달성한다.

이러한 본 발명에 의하면, 소화조의 하부 바닥면을 향해 유속이 증가되고 회전하면서 폐수가 토출되어 혐기성 미생물과의 접촉효율을 향상시키고, 미생물층내 바이오가스의 기포배출이 용이하여, 소화조 바닥의 사영역을 최소화할 수 있다.

또, 소화조 내에 발생되는 바이오가스의 포집능력을 향상시킴과 아울러 습기함유를 방지해 배출되는 바이오가스의 품질을 향상시켜 소각효율 및 발전효율을 증대시킬 수 있다.

그리고, 소화조에서 유출된 혐기성 유출수를 고액분리장치를 통해 이중으로 미생물을 분리하여 균등화조로 재공급함으로서 혐기성 미생물의 유실을 방지하여 금전적인 이득과 제품의 상품성을 향상시킬 수 있는 효과 등도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 혐기성 소화장치를 나타낸 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 순환형 혐기성 소화장치의 개략적인 구성도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 구성인 주입부재에 대한 형상을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 구성인 가스포집장치의 요부 단면도.
도 5는 본 발명의 구성인 1차포집관의 구성을 도시한 요부 측면도.
도 6은 본 발명의 구성인 1차포집관의 사시도.

본 발명인 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치는, 유기성 폐수의 처리를 위한 소화조 내에서 발생되는 바이오가스와 미생물이 함유된 슬러지와 물의 3상(기체,액체,고체) 분리 효율을 향상시키고, 상기 소화조에서 유출되는 유출수를 균등화조에서 미생물을 분리해 재공급함으로서 혐기성미생물의 유실을 방지하며 유기물의 처리효율을 극대화할 수 있도록 발명한 것이다.

이하 본 발명에 따른 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치의 구성을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명인 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치는, 도 2 내지 도 6에서와 같이 크게 유입되는 원폐수와 혐기성소화처리수를 혼합, 균질화하여 부하편차를 완충하는 균등화조(100)와, 상기 균등화조(100) 보다 높은 농도의 혐기성 미생물을 갖는 소화조(200)와, 상기 균등화조(100)의 폐수를 소화조(200)로 공급하는 폐수주입장치(300)와, 소화조(200)의 유출수를 균등화조(100)로 회수하는 유출수회수부(400)와, 소화조(200) 내부의 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 포집하는 가스포집장치(500)와, 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물을 분리해 바이오가스(B)를 배출하는 기액분리장치(600)를 포함해 구성된다.

이를 상세히 설명하면, 균등화조(100)는 원폐수가 이송되는 원폐수공급관(110)이 구비되고, 일측에는 유출수회수관(140)이 후술(後述)되는 유출수회수부(400)와 연결되어 유출수를 회수하도록 한다.

또, 균등화조(100)의 내부에는 폐수교반기(150)가 구비되어 공급 및 저장된 원폐수를 교반하여 균등화시키고, 상기 원폐수의 최대저장수위 상부 위치에 유출수분리관(421)의 일측으로 오버플로우관(160)이 형성되어, 상기 오버플로우관(160) 높이 이하만큼 수위가 유지되도록 하고, 균등화조(100) 내부의 기체가 외부로 배출되는 것을 미연에 방지하도록 한다.

그리고, 균등화조(100)와 폐수주입장치(300)를 통해 연결되는 소화조(200)의 내부에는, 상기 균등화조(100) 보다 높은 농도의 혐기성미생물을 보유 및 저장하면서, 상기 혐기성미생물이 이산화탄소와 메탄가스로 전환 및 분해되면서 신규의 미생물 슬러지(A)와, 바이오가스(B)를 형성되게 한다.

상기 폐수주입장치(300)는, 균등화조(100)와 폐수유입관(310)이 연결되어 폐수공급펌프(320)의 작동으로 균등화조(100)의 폐수를 폐수분배관(330)으로 분배 공급하고, 상기 공급되는 폐수는 주입부재(340)를 통해 상기 소화조(200)의 내부 바닥면을 향해 분사된다.

여기에서, 상기 주입부재(340)는, 도 3a 및 도 3b에서와 같이 이중고깔 형태를 갖고 폐수분배관(330)과 연결된 유입구(341)보다 토출구(342)가 좁게 형성됨과 아울러 상기 소화조(200)의 바닥면에 일정한 간격으로 복수개가 설치되게 하면서, 상기 유입구(341)와 토출구(342) 사이의 폐수이동로(343)에 회전격벽(344)을 형성시켜 분사되는 폐수가 회전격벽(344)에 가이드되어 소화조(200)의 바닥면에 회전하면서 분사되도록 구성한다.

따라서, 상기 주입부재(340)의 토출구(342)를 통해 유속이 빠르면서 회전와류가 형성된 폐수가 소화조(200)의 바닥면에 분사됨과 아울러 상기 이중고깔 형태의 주입부재(340) 형상에 따라 경사각을 갖고 분사되는 폐수는 소화조(200) 바닥면과의 충격이 완화된 상태로 소화조(200)의 바닥 전체 영역으로 유속과 회전에 의해 와류상태로 이동되도록 하여 혐기성미생물과의 접촉효율을 극대화하고 미생물층에 포함된 바이오가스 기포의 배출이 원활하게 이루어지도록 한다.

그리고, 상기 소화조(200)의 내부에는, 하측에서 상승되는 바이오가스(B) 및 미생물 슬러지(A)를 포집하는 1차포집관(520)과 2차포집관(550)이 포함된 가스포집장치(500)가 적어도 하나 이상 형성되게 한다.

또, 소화조(200)의 수위에는 유출수회수부(400)를 구성하는 유출수로(410)가 위치되어, 가스포집장치(500)를 통과한 소량의 미생물슬러지(A)와 함께 상기 주입부재(340)를 통해 공급되는 폐수에 대응되는 유출수를 균등화조(100)의 유출수회수관(140)으로 재공급되게 한다.

여기에서, 상기 유출수회수부(400)에는 고액분리장치(420)가 더 구비되는데, 상기 고액분리장치(420)는 상면에 세목스크린(422)을 구비시켜, 소량의 혐기성 미생물 슬러지가 포함된 소화조 유출수가 세목스크린(422)을 통해 혐기성 미생물과 폐수로 1차 분리되게 하여, 상기 세목스크린(422)에 걸려진 혐기성 미생물은 파티클회수관(423)을 통해 균등화조(100)로 재유입되게 하고, 세목스크린(422)을 통과한 폐수는 균등화조(100)의 유출수회수관(140)에 낙하시키되, 상기 유출수회수관(140)의 일측에는 오버플로우관(160)과 연결된 유출수분리관(421)이 이중관 형상으로 성형되어, 상기 원폐수공급관(110)에서 폐수가 과유입되면 상기 균등화조(100)의 수위 보다 상부에 위치한 오버플로우관(160)을 통해 과유입된 폐수량 만큼 균등화조(100)에 유입되는 소화조 유출수를 외부로 배출되게 한다.

그리고, 상기 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 포집하는 가스포집장치(500)의 형상과 구성에 대해 도 4 내지 도 6을 참고해 설명하면 다음과 같다.

상기 가스포집장치(500)의 1차포집관(520)은 "∧" 형상의 걸림판(521a)과, 상기 걸림판(521a)의 중앙에서 상부로 연장 돌출된 수직류전환판(521b)이 일체 형성되면서 바이오가스포집부(510)에 서로 엇갈려 순차 배열되게 구비시켜, 하측에서 상승되는 폐수 및 바이오가스가 최하단에 위치하는 1차포집관(520)에 내부에 포집되고 외부에서 상승 이동하는 폐수 및 바이오가스는 걸림판(521a)의 외면에 형성된 경사면과 수직류전환판(521b)의 외면에 형성된 수직면에 안내되어 수직방향으로 이동하면서 상기 최하단 보다 상부에 엇갈리게 배치된 다른 1차포집관(52)의 내부에 포집되는 방식으로 구성하는 것이 중요하다.

즉, "∧" 형상의 걸림판(521a) 외면을 따라 경사지게 이동하는 흐름방향을 수직류전환판(521b)의 안내에 따라 수직방향으로 전환시킴으로서, 엇갈리게 순차배열된 1차포집관(520)에 기포가 용이하게 포집될 수 있어 표집효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또, 상기 1차포집관(520)은 "∧" 형상의 걸림판(521a) 양측을 내측판(522)과 외측판(523)으로 마감 형성하되, 2차포집관(550)의 하측에 위치하는 내측판(522)은, 걸림판(521a)의 상측만을 마감해 하부에 개구된 혼합물이동로(524)를 더 형성시켜, 상기 걸림판(521a) 내부에 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)가 포집되다가 내측판(522)을 넘어서게 포집되면, 혼합물이동로(524)를 따라서 내측판(522) 내부에 포집된 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)가 일시에 상기 혼합물이동로(524)를 통해 일방향 유출되면서 상측에 위치하는 2차포집관(550)에 재차 포집된다.

이때, 상기 1차포집관(520)은 소화조(200)의 수평방향으로 복수개가 구비되는 반면에 2차포집관(550)은 상기 복수개의 1차포집관(520)에서 유출되는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 재 포집할 수 있도록 전체 혼합물이동로(524)를 포함한 상측에 위치되게 한다.

즉, 복수개의 1차포집관(520)은 소화조(200)의 중심방향으로 혼합물이동로(524)를 형성하고, 상기 중심방향의 상측에 2차포집관(550)을 구비시켜 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 간단하게 재 포집시켜 기액분리장치(600)로 공급한다.

또, 상기 2차포집관(550)은 중심방향으로 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)가 용이하게 모여질 수 있도록 상측이 오목하게 경사진 형상을 갖도록 하는 것도 바람직하다.

여기에서, 상기 소화조(200)의 내부에는, 상기 바이오가스포집부(510)가 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 상기 바이오가스포집부(510)는 모두 기액분리장치(600)의 혼합공급관(620)으로 연결되게 하여, 소화조(200)에서 상승 이동하여 1차포집관(520) 및 2차포집관(550)으로 재 포집된 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)가 혼합공급관(620)에 차오르며, 미생물슬러지(A)가 일부 포함된 바이오가스(B)가 기액분리장치(600)로 이동된다.

상기 기액분리장치(600)는 2차포집관(550)과 혼합공급관(620)으로 연결되어 공급받는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물을 분리탱크(610)에서 충격시켜 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 분리하고, 상기 분리된 바이오가스(B)는 가스배출관(630)을 통해 배출하고, 미생물 슬러지(A)는 하측에 구비되는 분리액회수관(640)을 통해 소화조(200)로 회수 이송시키게 한다.

즉, 상기 기액분리장치(600)의 분리탱크(610)에는, 혼합공급관(620)을 통해 유입되는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물 이송방향을 하측 방향으로 유도하는 충돌유도판(611)이 더 구비되는데, 상기 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물이 유입되면서 충돌유도판(611)과 충격되어 분리된 바이오가스(B)만 상측으로 이동해 가스배출관(630)으로 배출되게 하고, 미생물 슬러지(A)는 하측의 분리액회수관(640)을 통해 가스포집장치(500)의 위치 보다 하측에서 배출되게 하여 다시 폐수와 혼합되도록 하여, 상기 유출수가 균등화조(100) 내에서 원폐수와 혼합 및 희석되어 소화조로 유입되게 함으로서 부하 변동 및 충격을 최소화한다.

그리고, 상기 가스배출관(630)을 통해 배출되는 바이오가스(B)는 에너지원으로 활용되거나 또는 태워 대기 중으로 방출 처리된다.

이와같이, 균등화조(100)의 폐수공급 및 소화조(200)의 미생물 작용에 의해 유기물을 순환 제거하여 처리효율을 향상시키고, 미생물의 유실을 최소화하여 전반적으로 운전비를 절감할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

100. 균등화조 140. 유출수회수관
200. 소화조 300. 폐수주입장치
310. 폐수유입관 330. 폐수분배관
340. 주입부재 341. 유입구
342. 토출구 343. 폐수이동로
344. 회전격벽 400. 유출수 회수부
410. 유출수로 420. 고액분리장치
421. 유출수분리장치 422. 세목스크린
423. 파티클회수관 500. 가스포집장치
510. 바이오가스포집부 520. 1차포집관
521a. 걸림판 521b. 수직류전환판
522. 내측판
524. 혼합물이동로 550. 2차포집관
600. 기액분리장치 610. 분리탱크
611. 충돌유도판 620. 혼합공급관
630. 가스배출관 640. 분리액회수관
A. 미생물 슬러지 B. 바이오가스

Claims (6)

1. 원폐수공급관(110)과 유출수회수관(140)이 연결되며, 내부에 폐수교반기(150)가 구비되어 공급된 원폐수를 교반하여 저장하고, 최대저장수위를 포함한 위치에 오버플로우관(160)이 형성된 균등화조(100)와;
   높은 농도의 혐기성 미생물을 보유한 폐수가 저장되는 소화조(200)와;
   상기 균등화조(100)와 폐수유입관(310)이 연결되어 폐수공급펌프(320)의 작동으로 균등화조(100)의 폐수를 폐수분배관(330)으로 분배공급하고, 공급되는 폐수는 상기 소화조(200)의 내부 바닥면을 향해 분사하는 주입부재(340)로 구성한 폐수주입장치(300)와;
   상기 소화조(200)의 내부에는, 하측에서 상승되는 바이오가스(B) 및 미생물 슬러지(A)를 포집하는 1차포집관(520)을 복수개 구비한 바이오가스포집부(510)가 적어도 하나 이상 형성하고, 상기 바이오가스포집부(510)의 중앙 상부에는 상기 복수개의 1차포집관(520)을 통해 포집되어 중앙방향으로 유출되는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 재 유입하는 2차포집관(550)이 구비된 가스포집장치(500)와;
   상기 소화조(200)의 수위에는, 바이오가스포집부(510)를 통과한 소량의 미생물슬러지(A)와 함께 유출수를 배출하는 유출수로(410)가 위치되며, 상기 유출수를 균등화조(100)의 유출수회수관(140)으로 재공급하는 유출수회수부(400)와;
   상기 2차포집관(550)에 혼합공급관(620)이 연결되어 공급받는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물을 분리탱크(610)에서 충격시켜 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)를 분리하고, 상기 분리된 바이오가스(B)는 가스배출관(630)을 통해 배출하고, 미생물 슬러지(A)는 분리액회수관(640)을 통해 소화조(200)로 회수 이송시키는 기액분리장치(600)를 포함해 구성되되;
   상기 폐수주입장치(300)의 주입부재(340)는, 이중고깔 형태를 갖고 폐수분배관(330)과 연결된 유입구(341)보다 토출구(342)가 좁게 형성됨과 아울러 소화조(200)의 바닥면에 일정한 간격으로 복수개가 설치되면서 유입구(341)와 토출구(342) 사이의 폐수이동로(343)에 회전격벽(344)을 형성시켜 분사되는 폐수가 회전격벽(344)에 가이드되어 소화조(200)의 바닥면에 분사되도록 구성한 것을 특징으로 하는 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 가스포집장치(500)의 1차포집관(520)은 "∧" 형상의 걸림판(521a)과, 상기 걸림판(521a)의 중앙에서 상부로 연장 돌출된 수직류전환판(521b)이 일체 형성되면서 바이오가스포집부(510)에 서로 엇갈려 순차 배열되게 구비시켜, 하측에서 상승되는 미생물슬러지(A)와 바이오가스(B)가 포함된 폐수가 걸림판(521a)의 경사면과 수직류전환판(521b)에 안내되어 수직방향으로 이동되게 구성한 것을 특징으로 하는 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치.
4. 청구항 1에 있어서, 가스포집장치(500)의 1차포집관(520)은 "∧" 형상의 걸림판(521a)과, 상기 걸림판(521a)의 중앙에서 상부로 연장 돌출된 수직류전환판(521b)이 일체 형성되고,
   상기 걸림판(521a)의 양측은, 내측판(522)과 외측판(523)으로 마감 형성하되, 2차포집관(550)이 위치한 중심방향의 내측판(522)이 걸림판(521a)의 상측만을 마감해 하측에 개구된 혼합물이동로(524)를 형성시켜, 상기 걸림판(521a) 내부에 포집된 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)가 상기 혼합물이동로(524)를 통해 2차포집관(550) 방향으로 유출되게 구성한 것을 특징으로 하는 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치.화장치.
5. 청구항 1에 있어서, 기액분리장치(600)의 분리탱크(610)에는, 혼합공급관(620)을 통해 유입되는 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물 이송방향을 하측 방향으로 유도하는 충돌유도판(611)이 더 구비되어, 상기 바이오가스(B)와 미생물 슬러지(A)의 혼합물이 충돌유도판(611)과 충격되면서 바이오가스(B)만 상측으로 이동해 가스배출관(630)으로 배출되게 하고, 미생물슬러지(A)와 물을 하측의 분리액회수관(64)을 통해 가스포집장치(500)의 위치보다 하측에서 배출되게 구성한 것을 특징으로 하는 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치.
6. 청구항 1에 있어서, 유출수회수부(400)에는 균등화조(100)의 상부에 위치하며, 상면에 세목스크린(422)을 구비한 고액분리장치(420)가 구비되어, 유출수에 포함된 미생물 슬러지(A)를 세목스크린(422)을 통해 혐기성 미생물과 폐수로 분리시켜, 세목스크린(422)에 걸려진 혐기성 미생물은 파티클회수관(423)을 통해 균등화조(100)로 재유입 되게 하며, 세목스크린(422)을 통과한 폐수는 균등화조(100)의 유출수회수관(140)에 낙하시키되, 상기 유출수회수관(140)의 일측에는 오버플로우관(160)과 연결된 유출수분리관(421)이 이중관 형상으로 성형되어, 균등화조(100)에 유입된 폐수량 만큼 소화조 유출수가 유출수분리관(421)과 오버플로우관(160)을 통해 배출되도록 구성한 것을 특징으로 하는 3상 분리의 효율성을 향상시킨 순환형 혐기성 소화장치.
   
   

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