KR102470350B1

KR102470350B1 - 싸이클론식 퇴적물 제거장치를 구비한 역순환형 혐기성 소화조

Info

Publication number: KR102470350B1
Application number: KR1020220081238A
Authority: KR
Inventors: 김장호; 김용훈
Original assignee: 주식회사 청우이엔이; 김장호
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2022-11-25

Abstract

본 발명은 싸이클론식 퇴적물 제거장치를 구비한 역순환형 혐기성 소화조에 관한 것으로서, 싸이클론을 구비한 퇴적물 제거장치에 의해 소화조의 운전을 중단하지 않고도 퇴적물을 제거할 수 있고, 소화효율을 향상시키며 배관 및 펌프의 막힘현상을 방지하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 원통형의 소화조 벽체(11)와, 상기 소화조 벽체(11)의 상면을 덮는 지붕과, 소화조 내부에 유기성 폐기물을 공급하기 위한 폐기물 유입관(12)과, 상기 소화조에서 생성된 소화가스를 외부로 배출하기 위한 소화가스 배출관(13)과, 소화조 지붕의 상면에 구비되는 교반기(14)와, 상기 교반기(14)에 연결되어 수직으로 구비되는 회전축(15)과, 상기 회전축(15)에 구비되어 회전하는 임펠러(16)를 포함하여 이루어지는 혐기성 소화조(10)에 있어서, 상기 소화조의 외부에 구비되는 퇴적물 처리장치(20)를 더 구비하고, 상기 퇴적물 처리장치(20)는, 퇴적물 흡입관(22)을 통해 유입되는 퇴적물에서 슬러지와 상등수를 분리하기 위한 싸이클론(21)과, 상기 싸이클론(21)에 퇴적물을 공급하기 위한 역순환 펌프(23)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

싸이클론식 퇴적물 제거장치를 구비한 역순환형 혐기성 소화조{REVERSE CIRCULATION ANAEROBIC DIGESTION APPARATUS HAVING CYCLONE-TYPE SEDIMENT REMOVAL DEVICE}

본 발명은 싸이클론식 퇴적물 제거장치를 구비한 역순환형 혐기성 소화조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 하수처리장, 음식물 처리장, 가축 분뇨 처리장 등에 설치되어 소화가스를 생산하는 혐기성 소화조에 있어서, 싸이클론을 이용한 퇴적물 제거장치를 구비하여 소화조의 운전을 중단하지 않고도 소화조 바닥에 쌓인 퇴적물을 제거할 수 있고, 소화조 내부에 복수의 수직형 배플을 구비하여 층류 현상을 방지하고 수직수류를 형성하여 상하부 혼합 효율을 높일 수 있으며, 높이가 서로 다른 스컴 제거기를 구비하여 유기성 폐기물의 수위가 변화하더라도 스컴을 효율적으로 제거할 수 있도록 한 혐기성 소화조에 관한 것이다.

현대사회가 직면한 문제 중에 쓰레가 처리문제가 있다.

특히 음식물 쓰레기, 가축 분뇨, 하수 슬러지와 같은 유기성 폐기물은, 2012년부터 해양 투기가 금지됨에 따라 육상에서 이들을 처리하여야 한다.

이러한 유기성 폐기물의 처리방식 중에 생물학적인 처리방법인 혐기성 소화법이 있다.

상기 혐기성 소화(嫌氣性消化) 방식은, 밀폐된 탱크인 혐기성 소화조(이하 간단히 '소화조'라 한다) 내부에 음식물 쓰레기, 가축 분뇨, 하수 슬러지와 같은 각종 유기성 유기성 폐기물 및 폐수(이하 '유기성 폐기물'로 통칭하기로 한다)를 투입하여, 혐기성 미생물의 분해작용에 의해 유기성 폐기물을 메탄가스로 분해시킨다.

현재 국내의 하수처리장이나 음식물 처리장의 소화조는, 원형이나 장방형의 콘크리트 소화조, 또는 철재의 난형(卵形) 소화조가 사용되고 있다.

상기한 혐기성 소화법은, 호기성 소화법에 비해 우수한 점이 많아 유기성 폐기물의 처리에 널리 사용되고 있다.

또한 혐기성 소화법은, 단순한 유기성 폐기물의 분해, 처리 기능 외에도 연료 및 퇴비로 재활용할 수 있고 바이오가스를 생산할 수 있다는 장점이 있어, 친환경 자원재생산 처리기법으로 발전하고 있다.

그런데 이러한 혐기성 소화조는, 사용 시간이 경과함에 따라 그 내부에 석회질, 뼈가루, 섬유질 등의 침전물이 계속 쌓이게 된다.

그리고 이러한 침전물은 소화조 바닥부에서부터 상부쪽으로 점차 적층되면서 고형화되어 소화조의 처리 용량을 감소시킨다.

또한 장시간이 경과하게 되면, 적층된 침전물이 소화조 바닥쪽으로 붕괴되어 소화조 바닥부에 설치되는 외부 배출구를 막아 소화조의 정상적인 작동을 방해하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 소화조의 바닥부를 경사진 깔대기 모양으로 시공하거나, 소화조 내부의 폐기물을 교반시켜 침전물의 생성을 방지하는 방식이 사용되고 있다.

소화조 내부의 유기성 폐기물을 혼합하는 방식으로는, 소화조 내에서 발생된 바이오가스의 압력에 의한 수두차(水頭差)를 이용한 무동력 교반 방식, 소화조에 직접 교반기를 설치하여 교반하는 기계적 교반 방식, 펌프를 이용한 펌프 교반 방식 등이 있다.

상기 무동력 교반 방식은, 유지비용이 적게 소요된다는 장점이 있지만, 혼합 효율이 낮아 소화조가 정상적으로 동작하지 못하는 경우가 많다는 단점이 있다.

상기 기계적 교반 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 소화조(10)의 외부에 구비된 모터(M)로 소화조(10) 내부의 임펠러(I)를 회전시키는 방식이다.

여기서 유기성 폐기물은 공급관(P1)을 통해 공급되고, 소화조 내부에서 생성된 소화가스는 유출관(P2)을 통해 소화조의 외부로 배출된다.

상기한 기계적 교반 방식은, 소요 동력이 적게 소모되고 대용량 처리가 가능하여 효율적이지만, 소화조 하부에 모래 등과 같이 무거운 물질들이 축적될 가능성이 있다.

상기 펌프 교반 방식은, 도 2에 도시된 바와 같이, 소화조(10) 내부에 구비된 교반용 펌프(P)를 이용하여 소화조 내부의 유기성 폐기물을 순환시켜 교반하는 방식이다.

이러한 펌프 교반 방식은, 교반 효율은 높지만 혐기성 소화조의 운영비용이 상승하게 된다는 단점이 있다.

한편 소화조에 유입되는 유기성 폐기물, 특히 하수 슬러지에는, 모래, 머드(Mud), 무기물 등이 다량으로 함유되어 있다.

이에 따라 소화조의 장기 운영시, 상기 물질들이 퇴적되어 소화조 체류 시간을 단축시킬 뿐만 아니라, 부패가 진행되면 혐기성 미생물의 활동을 저해하게 된다.

특히 소화조에서 용출된 인산염(PO₄ ^-P)에 의해 암모니아(NH₄)와 소량의 마그네슘(Mg)이 결합하여 스트루바이트(Struvite)가 생성되어, 콘크리트 소화조 벽체 내부에 부착되기도 한다.

이로써 소화효율을 저하시키고, 슬러지 펌프와 배관류의 막힘 현상을 발생하여 소화조의 기능을 떨어뜨리게 된다.

또한 상기한 임펠러(I) 또는 펌프(P)에 의한 종래의 혼합방식에 의하면, 유기성 폐기물을 소화조 내부에서 완전하게 혼합하기가 어렵다는 단점이 있다.

또한 소화조의 상부와 하부 간에 농도 편차 및 온도 편차가 발생하게 되어 소화효율이 저하된다는 문제점이 지적되고 있다.

한편 소화조에서는 미생물의 분해 작용에 의해 바이오가스가 생성되는데, 시간이 경과할 수록 소화조 내부에는 다양한 무기성 침전물이 발생하게 된다.

특히 유기성 폐수의 상부에는, 미생물의 분해 작용에 의해 발생되는 기포와 소수성 물질의 슬러지로 인해 스컴(Scum)이 발생하게 된다.

소화조 상부에 부유성 무기물 및 사상균의 미세입자 부상으로 스컴층이 형성되면 소화가스 포집에 방해를 받게 되고, 상기 스컴을 장시간 제거하지 않으면 마찰 등에 의해 분진폭발 현상이 발생할 수도 있다.

또한 상기 스컴이 다량으로 발생하게 되면, 소화조에서 생성된 바이오가스를 배출하거나 정화된 상등수를 외부로 배출할 때, 상등수의 상부에 형성된 스컴도 같이 배출된다는 문제가 있다.

이로써 상등수를 처리하기 위한 비용이 증가하게 된다는 단점이 있다.

한국 특허등록 제10-2240131호(2021. 04. 14. 공고) 한국 공개실용신안 제20-2017-0003069호(2017. 08. 31. 공개) 한국 등록특허 제10-1452392호(2014. 10. 22. 공고) 한국 등록특허 제10-0957554호(2010. 05. 11. 공고)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 싸이클론을 구비한 퇴적물 제거장치에 의해 소화조의 운전을 중단하지 않고도 퇴적물을 제거할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 유기성 폐기물이 소화조에 일정 기간 동안 체류할 수 있도록 하여 소화효율을 향상시키고 배관 및 펌프의 막힘현상을 방지하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 임펠러의 회전에 의해 발생하는 볼텍스 현상 및 층류 현상을 방지하고, 수직수류를 형성하여 상하 혼합효율을 높이는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 유기성 폐기물이 소화조 내에서 완전한 교반이 이루어지도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소화조내 혐기성 미생물과 유기물의 접촉을 최대화하여 미생물의 활성도를 향상시키는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소화조 내 상하 농도 및 온도 편차 최소화하여 미생물의 활성화를 촉진시킴으로써 소화효율을 향상시키는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소화조 하부 원주 가장자리에 사(死)공간이 발생하는 것을 방지하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소화조 용량의 부족을 방지하고 침전물의 부패에 의해 미생물이 사멸화되는 것을 방지하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 유기성 폐기물의 수위가 변화하더라도 스컴을 용이하게 제거할 수 있도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 역순환형 혐기성 소화조는, 원통형의 소화조 벽체와, 상기 소화조 벽체의 상면을 덮는 지붕과, 소화조 내부에 유기성 폐기물을 공급하기 위한 폐기물 유입관과, 상기 소화조에서 생성된 소화가스를 외부로 배출하기 위한 소화가스 배출관과, 소화조 지붕의 상면에 구비되는 교반기와, 상기 교반기에 연결되어 수직으로 구비되는 회전축과, 상기 회전축에 구비되어 회전하는 임펠러를 포함하여 이루어지는 혐기성 소화조에 있어서, 상기 소화조의 외부에 구비되는 퇴적물 처리장치를 더 구비하고, 상기 퇴적물 처리장치는, 퇴적물 흡입관을 통해 유입되는 퇴적물에서 슬러지와 상등수를 분리하기 위한 싸이클론과, 상기 싸이클론에 퇴적물을 공급하기 위한 역순환 펌프를 포함하고, 상기 싸이클론은, 선회기류에 의해 슬러지를 분리하여 슬러지 배출관을 통해 슬러지 저류조로 이송시키고, 슬러지와 분리된 상등수는 소화조 공급관을 통해 소화조의 상부에 다시 공급하며, 상기 소화조의 하부에 퇴적물 흡입관이 구비되고, 상기 퇴적물 흡입관은 역순환 펌프를 통해 싸이클론 공급관과 연결되며, 상기 싸이클론 공급관의 관로상에 제1 절환밸브가 구비되고, 상기 소화조 하부에 복수의 소화조 역순환관이 더 구비되고, 상기 소화조 역순환관의 관로상에 제2 절환밸브가 구비되며, 상기 소화조 역순환관은, 단일의 관로로 구비되어, 상기 제1 절환밸브 및 제2 절환밸브의 개폐에 의해, 퇴적물을 싸이클론으로 공급하는 동시에 싸이클론으부터 재순환되는 퇴적물을 소화조의 하부에 공급하고, 상기 각 소화조 역순환관의 단부는, 소화조 벽체 내부에 근접하여 원주방향을 향해 설치되며, 상기 각 소화조 역순환관의 단부에 분사노즐이 구비되고, 상기 역순환 펌프는, 초기운전시에는, 싸이클론 공급관에 구비된 제1 절환밸브를 닫고 소화조 역순환관에 구비된 제2 절환밸브를 열어 퇴적물을 재순환시키면서 교란시키고, 교란된 퇴적물을 싸이클론으로 공급할 경우에는, 소화조 역순환관에 구비된 제2 절환밸브를 닫고 상기 제1 절환밸브를 개방하여 소화조 내부의 퇴적물을 교란시킨 다음, 퇴적물을 싸이클론으로 공급하여 슬러지를 분리하며, 퇴적물 제거가 완료되면 역순환 펌프의 작동을 중지시키고, 임펠러를 회전시켜 다시 소화반응이 일어나도록 하며, 소화조 벽체 내부에 소화조 중심을 향해 일정 폭으로 연장되는 수직형 배플이 더 구비되고, 소화조의 상부에, 복수의 스컴 제거기가 더 구비되며, 상기 스컴 제거기는, 단부에 구비되는 깔때기 형상의 유입구와, 상기 복수의 유입구와 연결되어 흡입된 슬러지를 슬러지 저류조로 이송시키는 슬러지 배출관을 포함하여 구성되고, 상기 유입구는 높이를 서로 달리하여 복수개로 구비되며, 소화조 내부의 수위를 측정하기 위한 수위계를 더 구비하고, 상기 수위계에서 감지된 수위에 따라 복수의 스컴 제거기 중 수위에 맞는 스컴 제거기가 자동으로 작동되도록 하여, 유기성 폐기물의 수위가 변화하더라도 스컴을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 분사노즐은, 소화조 벽체 내부를 따라 4개 구비되고, 2개의 분사노즐은 다른 2개의 분사노즐과 분사방향이 서로 반대로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 수직형 배플은, 소화조 하부에 구비되어 싸이클론으로부터 재순환되는 퇴적물을 분사하는 분사노즐과 일정 거리 이격되어 수직으로 구비되고, 상기 각 수직형 배플은, 4개로 구비되어, 퇴적물을 분사하는 4개의 분사노즐 사이의 상부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 의하면, 싸이클론을 이용한 퇴적물 제거장치에 의해 퇴적물을 제거할 수 있으므로, 퇴적물 제거를 위해 소화조의 운영을 중단하지 않아도 되는 효과가 있다.

또한 싸이클론을 이용한 퇴적물 제거장치에 의해 슬러지를 용이하게 제거함으로써, 소화효율을 향상시키고 배관 및 펌프의 막힘현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 소화조의 하부에 유기성 폐기물을 역순환시키는 복수의 분사노즐을 구비함으로써, 퇴적물이 소화조 내에서 충분히 교반되도록 하는 효과가 있다.

또한 소화조 하부 원주 가장자리에 사(死)공간이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 소화조의 내부에 수직형 배플을 구비함으로써, 임펠러의 회전에 의해 발생하는 볼텍스(Vortex) 현상 및 층류 현상을 방지하고, 수직수류를 형성하여 상하 혼합효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 소화조내 혐기성 미생물과 유기물의 접촉을 최대화함으로써, 미생물의 활성도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 소화조 내 상하 농도 및 온도 편차 최소화함으로써, 미생물의 활성화를 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 소화조 용량의 부족을 방지하고, 퇴적물의 부패에 의해 미생물이 사멸화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 높이를 달리하여 설치되는 복수의 스컴 제거기에 의해, 유기성 폐기물의 수위가 변화하더라도 스컴을 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은, 종래의 혐기성 소화조의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는, 종래의 혐기성 소화조의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은, 본 발명에 따른 혐기성 소화조의 구성을 간략하게 나타낸 정단면도.
도 4는, 본 발명에 따른 혐기성 소화조의 평단면도.
도 5는, 본 발명에 따른 혐기성 소화조의 작동과정을 설명하기 위한 도면.

이하 본 발명에 따른 역순환형 혐기성 소화조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 혐기성 소화조(10)는, 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 원통형의 소화조 벽체(11)와, 상기 소화조 벽체(11)의 상면을 덮는 지붕과, 소화조 내부에 유기성 폐기물을 공급하기 위한 폐기물 유입관(12)과, 상기 소화조에서 생성된 소화가스를 외부로 배출하기 위한 소화가스 배출관(13)과, 소화조 지붕의 상면에 구비되는 교반기(14)와, 상기 교반기(14)에 연결되어 수직으로 구비되는 회전축(15)과, 상기 회전축(15)에 구비되어 회전하는 임펠러(16)를 포함하여 이루어지는 혐기성 소화조(10)에 있어서, 상기 소화조의 외부에 구비되는 퇴적물 처리장치(20)를 더 구비한다.

도 3에는 상기 임펠러(16)가 회전축(15)의 단부에만 도시되어 있으나, 상기 임펠러(15)는 회전축(15) 상에 일정 간격으로 더 구비될 수도 있다.

또한 도 3에서 도면부호 40은, 소화조 내부의 유지보수를 위한 맨홀을 표시한 것이다.

상기 상기 퇴적물 처리장치(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 퇴적물 흡입관(22)을 통해 유입되는 퇴적물에서 슬러지와 상등수를 분리하기 위한 싸이클론(21)과, 상기 싸이클론(21)에 퇴적물을 공급하기 위한 역순환 펌프(23)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 싸이클론(21)은, 선회기류에 의해 슬러지를 분리하여 슬러지 배출관(21a)을 통해 슬러지 저류조로 이송시키고, 슬러지와 분리된 상등수는 소화조 공급관(26)을 통해 소화조(10)의 상부에 다시 공급한다.

상기 싸이클론은, 원심력을 이용하여 기체와 액체 또는 고체와 액체를 분리하는 장치로서, 싸이클론 자체는 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 상기 소화조(10)의 하부에는 퇴적물 흡입관(22)이 구비되고, 상기 퇴적물 흡입관(22)은 역순환 펌프(23)를 통해 싸이클론 공급관(25)과 연결되며, 상기 싸이클론 공급관(25)의 관로상에는 제1 절환밸브(24)가 구비된다.

그리고 상기 소화조(10) 하부에 복수의 소화조 역순환관(27)이 더 구비되고, 상기 소화조 역순환관(27)의 관로상에는 제2 절환밸브(28)가 구비된다.

또한 상기 각 소화조 역순환관(27)의 단부는, 소화조 벽체(11) 내부에 근접하여 원주방향을 향해 설치되고, 각 소화조 역순환관(27)의 단부에는 분사노즐(29)이 구비된다.

상기 분사노즐(29)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 소화조 벽체(11) 내부를 따라 4개 구비되고, 2개의 분사노즐(29)은 다른 2개의 분사노즐(29)과 분사방향이 서로 반대로 배치되는 것이 바람직하다.

그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 소화조 역순환관(27)과 분사노즐(29)은 소화조의 크기에 따라 더 구비될 수도 있다.

또한 상기 역순환 펌프(23)는, 초기운전시에는, 싸이클론 공급관(25)에 구비된 제1 절환밸브(24)를 닫고 소화조 역순환관(27)에 구비된 제2 절환밸브(28)를 열어, 퇴적물을 재순환시키면서 교란시킨다.

또한 교란된 퇴적물을 싸이클론(21)으로 공급할 경우에는, 소화조 역순환관(27)에 구비된 제2 절환밸브(28)를 닫고 상기 제1 절환밸브(24)를 개방한다.

즉 소화조 내부의 퇴적물을 10분 정도 교란시킨 다음, 퇴적물을 싸이클론(21)으로 공급하여 슬러지를 분리한다. 이로써 싸이클론(21)에서 퇴적물로부터 슬러지를 용이하게 분리할 수가 있다.

또한 본 발명은, 소화조 벽체(11) 내부에 소화조(10) 중심을 향해 일정 폭으로 연장되는 수직형 배플(11a)을 더 구비한다.

상기 수직형 배플(11a)은, 소화조(10) 하부에 구비되는 분사노즐(29)과 일정 거리 이격되어 수직으로 구비되고, 상기 각 수직형 배플(11a)은, 4개로 구비되어 4개의 분사노즐(29) 사이의 상부에 구비되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 수직형 배플(11a)은, 소화조의 크기에 따라 더 구비될 수도 있다.

또한 본 발명은, 소화조(10)의 상부에, 부유물을 제거하기 위한 복수의 스컴(Scum) 제거기(17)가 더 구비된다.

상기 스컴 제거기(17)는, 단부에 구비되는 깔때기 형상의 유입구(17)와, 상기 복수의 유입구와 연결되어 흡입된 슬러지를 슬러지 저류조로 이송시키는 슬러지 배출관(18)과, 흡입펌프(17a)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 유입구(17)는, 높이를 서로 달리하여 복수개로 구비되어, 유기성 폐기물의 수위가 낮아지더라도 스컴이 쉽게 제거되도록 한다.

또한 소화조(10) 내부의 수위를 측정하기 위한 수위계(30)를 더 구비하고, 상기 수위계(30)에서 감지된 수위에 따라 복수의 스컴 제거기(17)가 선택적으로 작되도록 하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 혐기성 소화조의 작용 효과를 설명한다.

먼저 소화조(10) 내부에 유기성 폐기물과 혐기성 미생물을 투입하고, 임펠러(16)를 회전시켜 소화반응이 일어나도록 한다.

이때 소화조(10)의 내벽에 구비된 수직형 배플(11a)에 의해 볼텍스(Vortex) 현상 및 층류현상을 방지할 수 있다.

또한 소화조 내의 상하농도 및 상하온도 편차를 최소화하여, 유기성 폐기물의 상하 혼합효율을 높일 수가 있다.

이렇게 생성된 소화가스는, 소화가스 배출관(13)을 통해 소화조의 외부로 배출된다.

소화조를 장시간 운전하게 되면, 유기성 폐기물에 포함된 다량의 모래, 머드, 각종 무기물 등에 의해 바닥에 퇴적물이 쌓여 부패하게 된다.

또한 슬러지에 함유된 인산, 암모니아, 마그네슘 성분이 결합하여 스트루바이트가 생성되어 배관 및 펌프에 막힘현상을 발생시킨다.

이에 따라 주기적으로 퇴적물을 제거할 필요가 있는데, 퇴적물을 제거할 경우에는 먼저 소화조(10) 하부에 쌓인 퇴적물을 교반시킨다.

즉 싸이클론 공급관(25)의 제1 절환밸브(24)를 막고 소화조 역순환관(27)의 제2 절환밸브(28)를 개방한 상태에서, 역순환 펌프(23)를 작동시킨다.

그러면 소화조 내부의 퇴적물이, 역순환 펌프(23)를 통해 역순환하면서 교란된다.

특히 서로 반대방향으로 배치된 분사노즐(29)에 의해 소화조 하부에 사공간이 발생하는 것을 방지하면서 퇴적물을 충분히 교반시킬 수 있다.

상기 역순환 펌프(23)를 약 10분 동안 작동시킨 후에는, 싸이클론 공급관(25)의 제1 절환밸브(24)를 열고, 소화조 역순환관(27)의 제2 절환밸브(28)를 막은 다음, 다시 역순환 펌프(23)를 작동시킨다.

그러면 교란된 퇴적물이 싸이클론 공급관(25)을 통해 싸이클론(21)으로 공급되고, 상기 싸이클론(21)에서는 원심력에 의해 상등수와 슬러지가 분리된다.

이렇게 분리된 슬러지는 슬러지 저류조로 이송되고, 상등수는 여압에 의해 소화조 공급관(26)을 통해 소화조(10)의 상부로 공급된다.

퇴적물 제거가 완료되면 역순환 펌프(23)의 작동을 중지시키고, 임펠러(16)를 회전시켜 다시 소화반응이 일어나도록 한다.

한편 유기성 폐기물의 상부에 존재하는 부유물인 스컴은, 스컴 제거기(17)에 의해 포집되어 슬러지 저류조로 이송된다.

이때 높이가 서로 다른 복수의 스컴 제거기에 의해, 유기성 폐기물의 수위가 변화하더라도 스컴을 효과적으로 제거할 수가 있다.

여기서 수위계에 의해 유기성 폐기물의 수위를 감지하여, 수위에 맞는 스컴 제거기가 자동으로 작동되도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

1O: 소화조 11: 소화조 벽체
11a: 수직형 배플(Baffle) 12: 폐기물 유입관
13: 소화가스 배출관 14: 교반기
15: 회전축 16: 임펠러(Impeller)
17: 스컴(Scum) 제거기 18: 슬러지 배출관
20: 퇴적물 제거장치 21: 싸이클론(Cyclon)
21a: 슬러지 배출관 22: 퇴적물 흡입관
23: 역순환 펌프 24: 제1 절환밸브
25: 싸이클론 공급관 26: 소화조 공급관
27: 소화조 역순환관 28: 제2 절환밸브
29: 분사노즐(Nozzle) 30: 수위계
40: 맨홀(Manhole)

Claims

원통형의 소화조 벽체(11)와, 상기 소화조 벽체(11)의 상면을 덮는 지붕과, 소화조 내부에 유기성 폐기물을 공급하기 위한 폐기물 유입관(12)과, 상기 소화조에서 생성된 소화가스를 외부로 배출하기 위한 소화가스 배출관(13)과, 소화조 지붕의 상면에 구비되는 교반기(14)와, 상기 교반기(14)에 연결되어 수직으로 구비되는 회전축(15)과, 상기 회전축(15)에 구비되어 회전하는 임펠러(16)를 포함하여 이루어지는 혐기성 소화조(10)에 있어서,
상기 소화조의 외부에 구비되는 퇴적물 처리장치(20)를 더 구비하고,
상기 퇴적물 처리장치(20)는,
퇴적물 흡입관(22)을 통해 유입되는 퇴적물에서 슬러지와 상등수를 분리하기 위한 싸이클론(21)과,
상기 싸이클론(21)에 퇴적물을 공급하기 위한 역순환 펌프(23)를 포함하고,
상기 싸이클론(21)은,
선회기류에 의해 슬러지를 분리하여 슬러지 배출관(21a)을 통해 슬러지 저류조로 이송시키고,
슬러지와 분리된 상등수는 소화조 공급관(26)을 통해 소화조(10)의 상부에 다시 공급하며,
상기 소화조(10)의 하부에 퇴적물 흡입관(22)이 구비되고,
상기 퇴적물 흡입관(22)은, 역순환 펌프(23)를 통해 싸이클론 공급관(25)과 연결되며,
상기 싸이클론 공급관(25)의 관로상에 제1 절환밸브(24)가 구비되고,
상기 소화조(10) 하부에 복수의 소화조 역순환관(27)이 더 구비되고,
상기 소화조 역순환관(27)의 관로상에 제2 절환밸브(28)가 구비되며,
상기 소화조 역순환관(27)은,
단일의 관로로 구비되어, 상기 제1 절환밸브(24) 및 제2 절환밸브(28)의 개폐에 의해, 퇴적물을 싸이클론(21)으로 공급하는 동시에 싸이클론(21)으부터 재순환되는 퇴적물을 소화조(10)의 하부에 다시 공급하고,
상기 각 소화조 역순환관(27)의 단부는, 소화조 벽체(11) 내부에 근접하여 원주방향을 향해 설치되며,
상기 각 소화조 역순환관(27)의 단부에 분사노즐(29)이 구비되고,
상기 역순환 펌프(23)는,
초기운전시에는, 싸이클론 공급관(25)에 구비된 제1 절환밸브(24)를 닫고 소화조 역순환관(27)에 구비된 제2 절환밸브(28)를 열어, 퇴적물을 재순환시키면서 교란시키고,
교란된 퇴적물을 싸이클론(21)으로 공급할 경우에는, 소화조 역순환관(27)에 구비된 제2 절환밸브(28)를 닫고 상기 제1 절환밸브(24)를 개방하여 소화조 내부의 퇴적물을 교란시킨 다음, 퇴적물을 싸이클론(21)으로 공급하여 슬러지를 분리하며,
퇴적물 제거가 완료되면 역순환 펌프(23)의 작동을 중지시키고, 임펠러(16)를 회전시켜 다시 소화반응이 일어나도록 하며,
소화조 벽체(11) 내부에 소화조(10) 중심을 향해 일정 폭으로 연장되는 수직형 배플(11a)이 더 구비되고,
소화조(10)의 상부에, 복수의 스컴 제거기(17)가 더 구비되며,
상기 스컴 제거기(17)는,
단부에 구비되는 깔때기 형상의 유입구(17)와,
상기 복수의 유입구와 연결되어 흡입된 슬러지를 슬러지 저류조로 이송시키는 슬러지 배출관(18)을 포함하여 구성되고,
상기 유입구(17)는 높이를 서로 달리하여 복수개로 구비되며,
소화조(10) 내부의 수위를 측정하기 위한 수위계(30)를 더 구비하고,
상기 수위계(30)에서 감지된 수위에 따라 복수의 스컴 제거기(17) 중 수위에 맞는 스컴 제거기가 자동으로 작동되도록 하여, 유기성 폐기물의 수위가 변화하더라도 스컴을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 역순환형 혐기성 소화조.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 분사노즐(29)은, 소화조 벽체(11) 내부를 따라 4개 구비되고,
2개의 분사노즐(29)은 다른 2개의 분사노즐(29)과 분사방향이 서로 반대로 배치되는 것을 특징으로 하는 역순환형 혐기성 소화조.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 수직형 배플(11a)은, 소화조(10) 하부에 구비되어 싸이클론(21)으로부터 재순환되는 퇴적물을 분사하는 분사노즐(29)과 일정 거리 이격되어 수직으로 구비되고,
상기 각 수직형 배플(11a)은, 4개로 구비되어, 퇴적물을 분사하는 4개의 분사노즐(29) 사이의 상부에 구비되는 것을 특징으로 하는 역순환형 혐기성 소화조.
삭제
삭제
삭제