KR102650869B1 - Apparatus for preprocessing of bio-gas - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 바이오가스 연료화 시설에서 습식흡수탑 공정으로 바이오가스에서 황화수소를 저감할 수 있는 컴팩트한 용량과 일체화된 구성의 바이오가스 전처리 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 바이오가스 전처리 장치는 컴팩트한 용량과 일체화된 구성으로 공정을 단순화하고, 장치의 이동 및 설치가 용이하고, 설치 부지가 적게 소요되어 비용이 절감될 수 있으며, 중/소규모의 바이오가스 연료화 시설에서도 사용할 수 있다. In the present invention, a biogas pretreatment device with a compact capacity and integrated configuration is provided that can reduce hydrogen sulfide from biogas through a wet absorption tower process in a biogas fueling facility.
The biogas pretreatment device according to the present invention simplifies the process with a compact capacity and integrated configuration, makes it easy to move and install the device, requires less installation site, can reduce costs, and can be used to produce biogas on a medium/small scale. It can also be used in fuel conversion facilities.
Description
본 발명은 바이오가스 전처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오가스 연료화 시설에서 습식미생물 공정으로 바이오가스에서 황화수소를 저감할 수 있는 컴팩트한 용량으로 흡수탑, 미생물 반응조, 농축조, 폭기부 및 공기제거기가 일체화된 구성의 바이오가스 전처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biogas pretreatment device, and more specifically, to a biogas fueling facility with a compact capacity for reducing hydrogen sulfide from biogas through a wet microbial process, which includes an absorption tower, a microbial reactor, a concentrator, an aerator, and an air remover. It relates to a biogas pretreatment device with an integrated configuration.
바이오가스(biogas)는 축산 분뇨, 음식물 쓰레기, 하수처리장 슬러지, 생활폐기물 매립장 등과 같이 바이오매스(biomass)의 함량이 높은 유기성 폐기물을 혐기소화 시키면 얻어지는 것으로서, 메탄 함유량이 높아 최근 화석연료의 대체연료로 각광받고 있다. 따라서 국내에서도 이에 대한 활용도가 매우 높아 전기를 생산하거나 천연가스 대체연료 등으로 다양한 분야에서 사용되고 있다. 바이오가스는 유기성 폐기물을 산소가 존재하지 않는 상태에서 혐기성 소화 처리하면 유기물질이 분해되어 생성되는데, 보통 메탄(CH4: 약 45~60%)과 이산화탄소(CO2: 약 25~50%), 질소(N2: 0~10%) 및 미량의 황화수소(H2S)와 암모니아로 구성되어 있다. Biogas is obtained by anaerobic digestion of organic wastes with a high biomass content, such as livestock manure, food waste, sewage treatment plant sludge, and household waste landfills. Due to its high methane content, it has recently been used as an alternative fuel to fossil fuels. Be in the spotlight. Therefore, its utilization is very high in Korea, and it is used in various fields such as producing electricity or as an alternative fuel to natural gas. Biogas is produced by anaerobic digestion of organic waste in the absence of oxygen and the decomposition of organic materials, usually methane (CH 4 : about 45-60%), carbon dioxide (CO 2 : about 25-50%), It is composed of nitrogen (N 2 : 0-10%) and trace amounts of hydrogen sulfide (H 2 S) and ammonia.
황화수소는 독성물질로서 인체가 노출될 경우에는 생명에 치명적인 영향을 끼칠 뿐만 아니라, 열병합 발전 등의 바이오가스 활용 과정에서 아황산가스 및 황산으로 변환되어 금속성의 보일러, 엔진 실린더 및 배기관을 부식시키는 등 설비에 악영향을 끼치게 된다. 따라서 바이오가스의 연료화 시설에는 황화수소 저감하기 위한 바이오가스 전처리 시설의 구축은 필수적이다. Hydrogen sulfide is a toxic substance that not only has a fatal impact on life when the human body is exposed to it, but is also converted into sulfur dioxide and sulfuric acid during the process of using biogas for cogeneration and power generation, causing corrosion of metallic boilers, engine cylinders, and exhaust pipes. It will have a negative impact. Therefore, it is essential to build a biogas pretreatment facility to reduce hydrogen sulfide in a biogas fuel conversion facility.
바이오가스에 존재하는 황화수소를 저감하는 다양한 공법이 존재하지만 황산화미생물이 이용되는 습식미생물 공정은 타 공법 대비 고농도(최대 15,000~20,000ppm) 처리가 가능하며, 운영비가 낮은 장점이 있다. 그러나 종래의 습식흡수탑 공정을 위한 설비들은 세정, 황산화반응, 농축 등 각 수단이 별개의 장치로 구축된 설비로 되어 있어 넓은 설치 부지가 필요하여 대규모의 바이오가스 연료화 시설에만 적용할 수 있었다. There are various methods to reduce hydrogen sulfide present in biogas, but the wet microbial process using sulfating microorganisms has the advantage of being able to treat high concentrations (up to 15,000-20,000ppm) and having low operating costs compared to other methods. However, facilities for the conventional wet absorption tower process are constructed with separate devices for each means, such as cleaning, sulfur oxidation reaction, and concentration, and require a large installation site, so they can only be applied to large-scale biogas fueling facilities.
따라서 중/소규모의 바이오가스 연료화 시설에서 습식흡수탑 공정으로 바이오가스에서 황화수소를 저감할 수 있는 컴팩트한 용량과 일체화된 구성의 바이오가스 전처리 장치의 개발이 요구되어 왔다. Therefore, there has been a demand for the development of a biogas pretreatment device with a compact capacity and integrated configuration that can reduce hydrogen sulfide from biogas through a wet absorption tower process in medium- and small-scale biogas fueling facilities.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 바이오가스 연료화 시설에서 습식미생물 공정으로 바이오가스에서 황화수소를 저감할 수 있는 컴팩트한 용량과 일체화된 구성의 바이오가스 전처리 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a biogas pretreatment device with a compact capacity and integrated configuration that can reduce hydrogen sulfide from biogas through a wet microbial process in a biogas fueling facility.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일례에 따른 바이오가스 전처리 장치는, In order to solve the above problem, the biogas pretreatment device according to an example of the present invention,
바이오가스가 하부로 유입되어 상부로 배출되고 상기 바이오가스와 공정수가 접촉되어 바이오가스 중의 황화수소가 흡수된 공정수를 하부로 배출하는 흡수탑; An absorption tower in which biogas flows into the bottom and is discharged to the top, and the biogas and process water come into contact with each other to discharge process water in which hydrogen sulfide in the biogas has been absorbed to the bottom.
상기 흡수탑이 내부에 설치되어 있고 상기 흡수탑의 하부로부터 배출되는 황화수소가 흡수된 공정수가 황산화미생물에 의해 바이오황으로 전환되어 흡수탑에 공급가능한 공정수로 재생하는 미생물 반응조; A microbial reactor in which the absorption tower is installed and the process water in which hydrogen sulfide discharged from the bottom of the absorption tower is absorbed is converted into biosulfur by sulfating microorganisms and recycled into process water that can be supplied to the absorption tower;
상기 미생물 반응조 내부에 설치되고 미생물 반응조에서 생성된 바이오황을 농축하여 외부로 배출하는 농축조; A concentrator installed inside the microbial reactor to concentrate the biosulfur produced in the microbial reactor and discharge it to the outside;
상기 미생물 반응조의 내부에 설치되고 상기 미생물 반응조 내부로 폭기용 공기를 공급하는 공기공급관을 구비한 폭기부; 및 an aeration unit installed inside the microbial reactor and having an air supply pipe for supplying air for aeration into the microbial reactor; and
상기 미생물 반응조 내부에 설치되고 상기 미생물 반응조 내에 잔존하는 공기를 제거하는 공기제거기;를 포함한다. It includes an air remover installed inside the microbial reactor and removing air remaining in the microbial reactor.
본 발명의 일례에서, 상기 흡수탑은 바이오가스가 흡수탑(Scrubber) 하부로 유입되어 상부로 배출되고, 공정수(Lean Solution; H2S가 용해되지 않은 용액)는 흡수탑 상부에 설치된 충진층(Random Packing) 표면에 분사되어 충진층에서 바이오가스와 공정수가 서로 교차 접촉시켜 바이오가스 중의 황화수소를 공정수가 흡수하여 황화수소가 흡수된 공정수(Reach solution)를 하부로 배출하며, 상기 흡수탑은 미생물 반응조(Bio-reactor) 내에 설치되어 있다. In one example of the present invention, biogas flows into the bottom of the absorption tower (scrubber) and is discharged from the top, and process water (Lean Solution; a solution in which H 2 S is not dissolved) is a packing layer installed at the top of the absorption tower. (Random Packing) It is sprayed on the surface, and the biogas and process water cross-contact each other in the packed layer, and the process water absorbs the hydrogen sulfide in the biogas, and the process water (Reach solution) in which the hydrogen sulfide has been absorbed is discharged to the bottom, and the absorption tower is used for microorganisms. It is installed in a bio-reactor.
본 발명의 일례에서, 상기 미생물 반응조에서는 흡수탑 하부로부터 배출되는 황화수소가 용해된 공정수(Reach Solution)가 미생물 반응조내 황화수소가 없는 공정수(Lean Solution)과 균질 혼합되어 황산화 미생물 반응에 의해 공정수에 용해된 황화수소 이온을 바이오황으로 전환되어 흡수탑에 공급가능한 황화수소가 없는 공정수(Lean Solution)로 재생된다. In an example of the present invention, in the microbial reactor, process water (Reach Solution) in which hydrogen sulfide is dissolved discharged from the bottom of the absorption tower is homogeneously mixed with process water (Lean Solution) without hydrogen sulfide in the microbial reactor, and the process is carried out by sulfation microbial reaction. Hydrogen sulfide ions dissolved in water are converted into biosulfur and recycled into process water (lean solution) without hydrogen sulfide that can be supplied to the absorption tower.
본 발명의 일례에서, 상기 농축조는, 원통 기둥형 저장탱크이며, 내부에 추가 기둥을 설치하여 중력에 의한 고액 분리가 잘 이루어 지도록 하며, 상기 농축조는 상기 미생물 반응조의 내부에 수납되고, 상기 미생물 반응조 내에서 생성된 바이오황을 농축하는 기능을 하며, 일측 하부에 설치된 배출노즐을 통해 바이오황을 외부로 배출시킬 수 있다.In one example of the present invention, the enrichment tank is a cylindrical column-shaped storage tank, and an additional column is installed inside to ensure solid-liquid separation by gravity. The enrichment tank is stored inside the microbial reaction tank, and the microbial reaction tank It has the function of concentrating the bio-sulfur generated within, and the bio-sulfur can be discharged to the outside through a discharge nozzle installed at the bottom of one side.
본 발명의 일예에서, 상기 폭기부는, 상기 공기공급관에 연결되어 공기를 공급하도록 작동하는 공기공급용 블로워를 더 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the aeration unit may further include an air supply blower connected to the air supply pipe and operating to supply air.
본 발명의 일예에서, 상기 공기공급관은 각 분기관별로 공기가 균등하게 공급되도록 설치된 분기관별 차단밸브를 포함할 수 있다. 공기공급관 하부에는 폭기용 공기를 미세한 기포로 만드는 산기판이 설치될 수 있으며, 산기판에서는 하부로 공기가 분출되도록 설치되어 미생물 반응조 내에 바이오황이 침전되지 않고 공정수내 균질 혼합되어 입자가 잘 형성되도록 하는 기능을 한다. 폭기용 공기의 공급 효과는 공정수내 산소 공급과 미생물 반응조 내의 공정수의 균질 혼합에 그 목적을 가진다. 또한 장기간 운전시 산기판 내의 바이오황 입자 누적 혹은 미생물 반응 및 부반응으로 침척물의 누적으로 산기판 내의 막힘 현상이 나타날 수 있으며, 이러한 문제를 해결하고자 산기판이 설치된 분기관 별로 양쪽에 세척용 차단밸브가 설치될 수 있다. In one example of the present invention, the air supply pipe may include a blocking valve for each branch pipe installed to supply air equally to each branch pipe. At the bottom of the air supply pipe, a diffuser plate can be installed that converts the air for aeration into fine bubbles. The diffuser plate is installed to blow air downward, so that biosulfur does not settle in the microbial reactor and is homogeneously mixed in the process water to form particles. It functions. The purpose of the supply effect of air for aeration is to supply oxygen in the process water and homogeneously mix the process water in the microbial reactor. In addition, during long-term operation, blockage within the acid substrate may occur due to accumulation of biosulfur particles in the acid substrate or sediments due to microbial reactions and side reactions. To solve this problem, a cleaning shut-off valve is installed on both sides of each branch pipe where the acid substrate is installed. Can be installed.
본 발명의 일예에서, 상기 미생물 반응조는, 상기 흡수탑과 연결 및 분리가 가능한 플랜지 타입으로 제작되었으며, 흡수탑 상부에 공정수 공급에 필요한 공정수 공급관 또한 플랜지 타입 배관으로 형성되는 공정수 공급관을 더 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the microbial reactor is manufactured as a flange type that can be connected to and separated from the absorption tower, and further includes a process water supply pipe necessary for supplying process water to the upper part of the absorption tower and a process water supply pipe formed of a flange type pipe. It can be included.
본 발명의 일예에서, 상기 미생물 반응조는, 사용자가 내부 점검 혹은 보수 작업을 위해 출입이 가능한 일측 하부에 형성된 맨홀; 견인을 위하여 일측 상부에서 외측으로 돌출 설치되는 리프팅 러그(lifting lug); 및 상기 미생물 반응조를 고정 설치하기 위하여 상기 미생물 반응조의 하단 가장자리에 설치된 앵커 브라켓을 더 포함하고, 상기 리프팅 러그 및 상기 앵커 브라켓 각각에는 상기 미생물 반응조의 기밀 유지를 위하여 기밀부재가 적층 결합될 수 있다.In one example of the present invention, the microbial reactor includes a manhole formed at the bottom of one side through which a user can enter and exit for internal inspection or maintenance work; A lifting lug installed to protrude outward from the upper part of one side for traction; and an anchor bracket installed on the lower edge of the microbial reactor to securely install the microbial reactor, and an airtight member may be laminated to each of the lifting lug and the anchor bracket to maintain the airtightness of the microbial reactor.
본 발명의 일예에서, 상기 미생물 반응조는, 사용자의 추락 방지를 위해 상단에 설치되는 핸드레일을 더 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the microbial reactor may further include a handrail installed at the top to prevent the user from falling.
본 발명의 일예에서, 상기 흡수탑은, 상기 흡수탑의 내부로 공정수를 분사하는 공정수 분사기구; 및 충진물로 충진된 충진층을 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the absorption tower includes a process water injection mechanism for spraying process water into the interior of the absorption tower; And it may include a filling layer filled with a filler.
본 발명의 일예에서, 상기 공기제거기는, 설정된 각도로 경사를 이뤄 공정수가 흡입되는(공정수내 존재하는 공기방울이 흡입과정에서 공기방울이 깨지면서 공정수만 펌프에 흡입되는 구조) 흡입부; 상기 흡입부의 하부에 연결되는 몸체; 상기 몸체를 지지하며 수분을 하부로 배출하는 다리; 및 상기 몸체의 일측에 공정수를 펌프에 공급할 수 있는 노즐을 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the air remover includes a suction part that is inclined at a set angle and sucks process water (a structure in which air bubbles present in the process water are broken during the suction process and only the process water is sucked into the pump); A body connected to the lower part of the suction part; Legs that support the body and discharge moisture downward; And it may include a nozzle on one side of the body that can supply process water to the pump.
본 발명의 일예에서, 상기 공기제거기는 미생물 반응조 내에 잔존하는 공기로 인해 펌프내 공동화 현상 방지 목적으로 공기를 제거한다. In one example of the present invention, the air remover removes air for the purpose of preventing cavitation within the pump due to air remaining in the microbial reaction tank.
본 발명의 일예에서, 상기 바이오가스 전처리 장치는, 상기 미생물 반응조와 연결되어 공정수를 순환시키는 공정수 펌프; 순환되는 공정수에 미생물 영양제를 주입하는 영양제 주입수단; 순환되는 공정수에 알칼리 용액(NaOH, CaOH, KOH 등)을 주입하는 주입 수단 및 상기 공정수 펌프, 알칼리 용액 주입 수단 및 상기 영양제 주입수단의 작동을 제어하는 전기제어판넬을 더 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the biogas pretreatment device includes a process water pump connected to the microbial reactor to circulate process water; Nutrient injection means for injecting microbial nutrients into the circulating process water; It may further include an injection means for injecting an alkaline solution (NaOH, CaOH, KOH, etc.) into the circulating process water, and an electric control panel for controlling the operation of the process water pump, the alkaline solution injection means, and the nutrient injection means.
본 발명의 일예에서, 상기 바이오가스 전처리 장치는, 반응열 제거를 위해서 열교환기를 더 포함할 수 있으며, 열교환기는 공정수 펌프 토출 배관과 흡수탑 상부 노즐 사이에 설치될 수 있다.In one example of the present invention, the biogas pretreatment device may further include a heat exchanger to remove reaction heat, and the heat exchanger may be installed between the process water pump discharge pipe and the upper nozzle of the absorption tower.
본 발명에서는 바이오가스 연료화 시설에서 습식미생물 공정으로 바이오가스에서 황화수소를 저감할 수 있는 컴팩트한 용량과 일체화된 구성의 바이오가스 전처리 장치가 제공된다. In the present invention, a biogas pretreatment device with a compact capacity and integrated configuration is provided that can reduce hydrogen sulfide from biogas through a wet microbial process in a biogas fueling facility.
본 발명에 따른 바이오가스 전처리 장치는 컴팩트한 용량과 일체화된 구성으로 공정을 단순화하고, 장치의 이동 및 설치가 용이하고, 설치 부지가 적게 소요되어 비용이 절감될 수 있으며, 중/소규모의 바이오가스 연료화 시설에서도 사용할 수 있다. The biogas pretreatment device according to the present invention simplifies the process with a compact capacity and integrated configuration, makes it easy to move and install the device, requires less installation site, can reduce costs, and can be used to produce biogas on a medium/small scale. It can also be used in fuel conversion facilities.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치의 외형을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치의 분해 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 바이오가스 전처리 장치의 정면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 바이오가스 전처리 장치의 측면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수탑이 미생물 반응조에 결합된 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수탑의 정면에 대한 수직 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수탑의 측면에 대한 수직 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 반응조의 수직 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 반응조의 수평 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭기부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기제거기가 미생물 반응조에 결합된 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기제거기의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 농축조가 미생물 반응조에 결합된 구조를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 농축조의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프팅 러그의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 브라켓의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 브라켓의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드레일이 미생물 반응조에 설치된 모습을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드레일의 구조를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치의 주요 공정 수행을 위한 추가 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the external appearance of a biogas pretreatment device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the decomposed structure of a biogas pretreatment device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing the front of the biogas pretreatment device shown in FIG. 1.
FIG. 4 is a view showing a side of the biogas pretreatment device shown in FIG. 1.
Figure 5 is a diagram showing a structure in which an absorption tower is coupled to a microbial reactor according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing a vertical cross-sectional structure of the front of an absorption tower according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing a vertical cross-sectional structure of the side of an absorption tower according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the vertical cross-sectional structure of a microbial reaction tank according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing the horizontal cross-sectional structure of a microbial reactor according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram showing the configuration of an aeration unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram showing the structure of an air remover coupled to a microbial reaction tank according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a diagram showing the detailed configuration of an air remover according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a diagram showing the structure of a concentration tank coupled to a microbial reaction tank according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is a diagram showing the detailed configuration of a concentration tank according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 is a diagram showing the detailed configuration of a lifting lug according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is a diagram showing the detailed configuration of an anchor bracket according to an embodiment of the present invention.
Figure 17 is a diagram showing the cross-sectional structure of an anchor bracket according to an embodiment of the present invention.
Figure 18 is a diagram showing a handrail installed in a microbial reactor according to an embodiment of the present invention.
Figure 19 is a diagram showing the structure of a handrail according to an embodiment of the present invention.
Figure 20 is a diagram showing an additional configuration for performing the main process of the biogas pretreatment device according to an embodiment of the present invention.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. This specification does not describe all elements of the embodiments, and general content or overlapping content between the embodiments in the technical field to which the disclosed invention pertains is omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only direct connection but also indirect connection, and indirect connection includes connection through a wireless communication network. do.
또한 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.Additionally, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우 뿐아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where a member is in contact with another member, but also the case where another member exists between the two members.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. Terms such as first and second are used to distinguish one component from another component, and the components are not limited by the above-mentioned terms.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly makes an exception.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.The identification code for each step is used for convenience of explanation. The identification code does not explain the order of each step, and each step may be performed differently from the specified order unless a specific order is clearly stated in the context. there is.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1 내지 도 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치(100)는 공정 단순화를 위하여 컴팩트한 용량과 일체화된 구성으로 설계된 바, 바이오가스가 하부로 유입되어 상부로 배출되고 상기 바이오가스와 공정수가 접촉되어 바이오가스 중의 황화수소가 흡수된 공정수를 하부로 배출하는 흡수탑(110), 흡수탑(110)이 내부에 설치되어 있고 흡수탑(110)의 하부로부터 배출되는 황화수소가 흡수된 공정수가 황산화미생물에 의해 바이오황으로 전환되어 흡수탑(110)에 공급가능한 공정수로 재생하는 미생물 반응조(120), 및 미생물 반응조(120) 내부에 설치되고 미생물 반응조(120)에서 생성된 바이오황을 농축하여 외부로 배출하는 농축조(130), 미생물 반응조(120)의 내부에 설치되고 미생물 반응조(120)의 내부로 폭기용 공기를 공급하는 공기공급관(160)을 구비한 폭기부(140), 및 미생물 반응조(120) 내부에 설치되고 미생물 반응조(120) 내에는 잔존하는 공기를 제거하는 공기제거기(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 19, the biogas pretreatment device 100 according to an embodiment of the present invention is designed with compact capacity and an integrated configuration to simplify the process, so that biogas flows in from the bottom and is discharged from the top. An absorption tower 110 is installed inside and discharges the process water in which the biogas and process water are in contact with the biogas and absorbed hydrogen sulfide in the biogas to the bottom. The absorption tower 110 is installed inside and is discharged from the bottom of the absorption tower 110. A microbial reactor 120 in which process water in which hydrogen sulfide has been absorbed is converted into biosulfur by sulfating microorganisms and recycled into process water that can be supplied to the absorption tower 110, and a microbial reactor 120 installed inside the microbial reactor 120. A concentrator 130 that concentrates the biosulfur generated in the biosulfur and discharges it to the outside, installed inside the microbial reactor 120, and equipped with an air supply pipe 160 that supplies air for aeration to the inside of the microbial reactor 120. It may include a base 140 and an air remover 150 that is installed inside the microbial reactor 120 and removes air remaining in the microbial reactor 120.
흡수탑(110)은 일측 하부가 바이오가스 생산시설과 연결되어 황화수소를 함유하는 바이오가스가 유입될 수 있다. 여기서, 바이오가스 생산시설은 음식물, 가축분뇨, 하수슬러지 등 유기성 폐기물을 혐기성 소화를 통해 바이오가스를 생산할 수 있다. 이때, 흡수탑(110)은 유입되는 바이오가스에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여과수단은 먼지, 유분, 수분 등을 여과할 수 있다. 바이오가스 중에 포함된 이물질을 제거하지 않으면 장치의 노즐이 막히고 과량의 수분 유입에 따라 공정수가 희석되므로, 흡수탑(110)은 여과수단을 통해 먼지, 유분, 수분 등과 같은 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.The lower part of one side of the absorption tower 110 is connected to a biogas production facility so that biogas containing hydrogen sulfide can be introduced. Here, biogas production facilities can produce biogas through anaerobic digestion of organic waste such as food, livestock manure, and sewage sludge. At this time, the absorption tower 110 may further include a filtration means (not shown) to remove foreign substances contained in the incoming biogas. The filtration means can filter dust, oil, moisture, etc. If foreign substances contained in biogas are not removed, the nozzle of the device will be clogged and the process water will be diluted due to excessive moisture inflow. Therefore, the absorption tower 110 can effectively remove foreign substances such as dust, oil, moisture, etc. through filtration means. .
흡수탑(110)은 일측 하부에 바이오가스가 유입되는 유입구(112)가 형성되고, 상부에 바이오가스가 배출되는 배출구(114)가 형성될 수 있다. 흡수탑(110)의 내부로 유입된 바이오가스는 흡수탑(110)의 내부에서 상부로 이동하여 배출구(114)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 여기서, 흡수탑(110)은 일부 이산화탄소가 흡수된 바이오가스 내 메탄 농도를 상승시키는 부가적인 기능을 수행할 수 있다. 이때, 공정수 내 용해된 이산화탄소는 미생물의 주요 영양분인 탄소 및 알칼리도 유지에 중요한 역할을 할 수 있다.The absorption tower 110 may have an inlet 112 through which biogas flows in at the bottom of one side, and an outlet 114 through which biogas is discharged at the top. Biogas flowing into the absorption tower 110 may move upward from the inside of the absorption tower 110 and be discharged to the outside through the outlet 114. Here, the absorption tower 110 may perform an additional function of increasing the methane concentration in biogas in which some carbon dioxide has been absorbed. At this time, carbon dioxide dissolved in the process water can play an important role in maintaining carbon and alkalinity, which are the main nutrients for microorganisms.
흡수탑(110)은 일측 상부에 설치되어 흡수탑(110)의 내부로 공정수를 분사하는 공정수 분사기구(116) 및 내부에 공극률과 비 표면적이 큰 충진물이 충진된 충진층(118)을 포함할 수 있다.The absorption tower 110 is installed at the upper part of one side and includes a process water injection device 116 that sprays process water into the inside of the absorption tower 110, and a packing layer 118 filled with a filler having a large porosity and specific surface area. It can be included.
공정수 분사기구(116)는 공정수를 흡수탑(110)의 내부로 분사하여 바이오가스와 공정수를 접촉시켜 바이오가스 중의 황화수소를 공정수에 흡수하여 제거할 수 있다.The process water injection device 116 can inject process water into the interior of the absorption tower 110, bring biogas into contact with the process water, and remove hydrogen sulfide in the biogas by absorbing it into the process water.
충진층(118)은 충진물로 폴링(pall ring)을 이용할 수 있다. The filling layer 118 may use pall rings as a filling material.
또한, 흡수탑(110)은 내부에 분사되는 공정수 중 미량의 수분과 황입자가 비말동반되어 흡수탑 상부 노즐을 통해 다음 공정으로 이동하는 것을 방지하기 에 흡수탑 상부에 배플(Baffle) 혹은 기액 분리 장치가(미도시) 설치될 수 있다. 수분 및 황입자를 효과적으로 분리하기 위하여 후단 시설에 Kock Out Drum(미도시)을 더 포함할 수 있다.In addition, the absorption tower 110 is equipped with a baffle or gas liquid at the top of the absorption tower to prevent trace amounts of moisture and sulfur particles from being entrained in the process water sprayed inside and moving to the next process through the upper nozzle of the absorption tower. A separation device (not shown) may be installed. In order to effectively separate moisture and sulfur particles, a Kock Out Drum (not shown) may be further included in the downstream facility.
흡수탑(110)은 흡수탑 플랜지(111)를 기준으로 상부와 하부가 플랜지 결합되어 원통 기둥 형태로 형성되며, 하부가 미생물 반응조(120)에 삽입되어 고정될 수 있다. 여기서, 흡수탑(110)의 하단은 첨단을 향해 점차 가늘어지며, 경사진 하단의 측면에 복수의 공정수 배출노즐(119)이 설치되어 하단으로 모이는 공정수를 미생물 반응조(120)로 배출할 수 있다. The absorption tower 110 is formed in the shape of a cylindrical column by flange-joining the upper and lower parts based on the absorption tower flange 111, and the lower part can be inserted into and fixed in the microbial reaction tank 120. Here, the lower end of the absorption tower 110 gradually becomes thinner toward the tip, and a plurality of process water discharge nozzles 119 are installed on the side of the inclined lower end to discharge the process water collected at the bottom into the microbial reaction tank 120. there is.
미생물 반응조(120)에서는 흡수탑(110)로부터 유입되는 공정수 중에 흡수 (용해)되어 있는 황화수소가 황산화미생물에 의해 바이오 황으로 전환되는 생물학적 산화 및 환원 반응을 진행되고, 공정수를 다시 흡수탑(110)으로 공급할 수 있다. 이와 관련하여, 미생물 반응조(120)는 내부에 수납공간을 마련하여 흡수탑(110)의 하부 및 농축조(130)를 수납한다. In the microbial reactor 120, a biological oxidation and reduction reaction is carried out in which hydrogen sulfide absorbed (dissolved) in the process water flowing in from the absorption tower 110 is converted to bio-sulfur by sulfating microorganisms, and the process water is returned to the absorption tower. It can be supplied as (110). In this regard, the microbial reaction tank 120 has a storage space inside to accommodate the lower part of the absorption tower 110 and the concentration tank 130.
또한, 미생물 반응조(120)는 원통형으로 형성되며, 상단에 흡수탑(110)이 삽입되는 제1 개구부(121) 및 농축조(130)가 삽입되는 제2 개구부(122)를 포함할 수 있다.In addition, the microbial reaction tank 120 is formed in a cylindrical shape and may include a first opening 121 at the top into which the absorption tower 110 is inserted and a second opening 122 into which the concentration tank 130 is inserted.
제1 개구부(121)는 원형 홀로 형성되되, 흡수탑(110)의 하부 직경에 상응하도록 형성될 수 있다.The first opening 121 is formed as a circular hole, and may be formed to correspond to the lower diameter of the absorption tower 110.
제2 개구부(122)는 원형 홀로 형성되되, 농축조(130)의 직경에 상응하도록 형성될 수 있다.The second opening 122 is formed as a circular hole, and may be formed to correspond to the diameter of the concentration tank 130.
이와 같은, 미생물 반응조(120)에는 공정수에 흡수(용해)된 황화수소에 대한 생물학적 산화 및 환원 반응이 진행되며 이러한 과정 중에 공정수 상부에 많은 거품이 형성되며 이를 효과적으로 제거하기 위해 분사기구(Foam Spray)(125)를 이용하여 효과적으로 거품형성을 저지할 수 있다.In this way, biological oxidation and reduction reactions for hydrogen sulfide absorbed (dissolved) in the process water proceed in the microbial reactor 120. During this process, many foams are formed on the top of the process water, and a spray device (Foam Spray) is used to effectively remove them. )(125) can be used to effectively prevent foam formation.
황산화미생물은 국내에 운영중인 시설내 공정수 혹은 식종슬러지(Seed Sludge)를 이용하여 미생물 반응조(120)에 투입 후 안정적인 조건에서 미생물 배양을 통해 바이오가스 전처리 장치(100)를 조속히 정상 운전을 할 수 있다.Sulfur-oxidizing microorganisms are introduced into the microbial reactor (120) using process water or seed sludge from facilities operated in Korea, and the biogas pretreatment device (100) can be operated normally as soon as possible through microbial culture under stable conditions. You can.
농축조(130)는 원통 기둥형 저장탱크로 형성되어 미생물 반응조(120)의 내부에 수납 및 결합될 수 있다. 또한, 농축조(130)는 미생물 반응조(120)에서 공정수에 용해된 황화수소에 대한 황산화미생물의 생물학적 산화 및 환원 반응에 의해 생성된 부산물인 바이오황을 농축하여 외부로 배출할 수 있다. 이때, 바이오황은 미생물 반응조(120)에서 공정수에 용해된 황화수소의 HS- 이온이 황산화미생물에 의해 산소와 반응하여 원소 황(바이오황)의 고형분 입자로 생성될 수 있다. 일반적인 고형물함량 조건은 미생물 반응조(120)내 바이오황 5kg S/m, 농축조(130)는 25kg S/m3 정도 고형분을 유지하여 농축조내 바이오황 배출 조건을 결정한다.The enrichment tank 130 is formed as a cylindrical column-shaped storage tank and can be stored and combined within the microbial reaction tank 120. Additionally, the concentration tank 130 can concentrate biosulfur, which is a by-product generated by the biological oxidation and reduction reaction of sulfur-oxidizing microorganisms on hydrogen sulfide dissolved in process water in the microbial reaction tank 120, and discharge it to the outside. At this time, biosulfur may be generated as solid particles of elemental sulfur (biosulfur) by reacting HS- ions of hydrogen sulfide dissolved in process water in the microbial reactor 120 with oxygen by sulfating microorganisms. The general solid content conditions are 5kg S/m of biosulfur in the microbial reactor 120, and the solid content of about 25kg S/m3 in the concentrate tank 130 is maintained to determine the biosulfur discharge conditions in the concentrate tank.
농축조(130)는 일측 하부에 설치된 황 배출노즐(132)을 통해 농축된 바이오황 슬러지를 외부로 배출시킬 수 있다. 여기서, 농축조(130)는 하단이 첨단을 향해 점차 가늘어지며, 편심이형으로 형성될 수 있다. 이러한 농축조(130)는 하단 직경이 대구경에서 소구경으로 변화하면 발생하는 단차를 이용하여 바이오황이 황 배출노즐(132)로 원활하게 배출되도록 만들 수 있다.The thickening tank 130 can discharge the concentrated bio-sulfur sludge to the outside through the sulfur discharge nozzle 132 installed at the bottom of one side. Here, the bottom of the thickening tank 130 gradually becomes thinner toward the tip, and may be formed in an eccentric shape. This concentration tank 130 can be used to smoothly discharge biosulfur into the sulfur discharge nozzle 132 by using the step that occurs when the bottom diameter changes from a large diameter to a small diameter.
폭기부(140)는 미생물 반응조(120)의 내부로 공기를 공급할 수 있다. 이와 관련하여, 폭기부(140)는 미생물 반응조(120)의 내부에 설치되고, 미생물 반응조(120)의 내부로 폭기용 공기를 공급하는 공기공급관(160)을 포함할 수 있다.The aeration unit 140 may supply air into the microbial reactor 120. In this regard, the aeration unit 140 is installed inside the microbial reactor 120 and may include an air supply pipe 160 that supplies air for aeration into the microbial reactor 120.
공기공급관(160)은 미생물 반응조(120)의 내부에서 미생물 반응조(120)의 상부 및 측면을 연결하도록 복수의 분기관으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 공기공급관(160)은 "ㅗ" 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 공기공급관(160)은 미생물 반응조(120)의 내부에 필요한 개수만큼 복수개가 배치될 수 있다. 이러한 공기공급관(160)은 내부 청소 및 각 분기관별로 공기가 균등하게 공급되도록 분기관별 차단밸브(미도시)가 설치될 수 있다.The air supply pipe 160 may be formed of a plurality of branch pipes to connect the top and sides of the microbial reactor 120 within the microbial reactor 120. For example, the air supply pipe 160 may be formed in a “ㅗ” shape. Additionally, a plurality of air supply pipes 160 may be disposed within the microbial reaction tank 120 as required. These air supply pipes 160 may be equipped with a blocking valve (not shown) for each branch pipe to clean the interior and supply air equally to each branch pipe.
공기공급관(160) 하부에는 폭기용 공기를 미세한 기포로 만드는 산기판(161)가 설치될 수 있다. 산기판(161)에서는 하부로 공기가 분출되도록 설치되어 미생물 반응조(120) 내에 바이오황이 침전되지 않고 공정수내 균질 혼합되어 입자가 잘 형성되도록 하는 기능을 한다.A diffuser plate 161 that converts aeration air into fine bubbles may be installed at the lower part of the air supply pipe 160. The diffuser plate 161 is installed so that air is ejected downward, so that biosulfur does not precipitate in the microbial reactor 120 and is homogeneously mixed in the process water to form particles.
또한, 폭기부(140)는 공기공급관(160)에 연결되어 공기를 공급하도록 작동하는 공기공급용 블로워(170)를 더 포함할 수 있다.In addition, the aeration unit 140 may further include an air supply blower 170 that is connected to the air supply pipe 160 and operates to supply air.
공기공급용 블로워(170)는 공기 공급을 위해 작동하고, 미생물 반응조(120)의 내부로 공급할 공기를 공기공급관(160)에 공급할 수 있다.The air supply blower 170 operates to supply air, and can supply air to be supplied into the microbial reactor 120 to the air supply pipe 160.
열교환기(180)는 공정수 펌프 토출부에 설치되고 황산화미생물 반응으로 생산되는 반응열을 제거하여 공정수내 온도를 일정한 조건 (36 ~ 37℃) 유지하는 역할을 한다.The heat exchanger 180 is installed at the process water pump discharge portion and serves to maintain the temperature in the process water at a constant condition (36 to 37°C) by removing reaction heat produced by the reaction of sulfur-oxidizing microorganisms.
공기제거기(150)는 미생물 반응조(120) 내에서 폭기가 진행되면서 미생물 반응조(120) 내에 잔존하는 공기를 제거할 수 있다. 공기제거기(150)는 잔존 공기를 제거함으로써 공정수가 후술할 공정수 펌프(220)에 흡입될 때 공정수 펌프(220) 내에서 공동화 현상으로 파손 문제가 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있다.The air remover 150 may remove air remaining in the microbial reactor 120 as aeration progresses within the microbial reactor 120. By removing the remaining air, the air remover 150 can prevent damage from occurring due to cavitation within the process water pump 220 when the process water is sucked into the process water pump 220, which will be described later.
여기서, 공기제거기(150)는 설정된 각도로 경사를 이뤄 공기가 흡입되는 흡입부(152), 흡입부(152)의 하부에 연결되는 몸체(154), 몸체(154)를 지지하는 다리(support)(156), 및 몸체(154)의 일측에 결합되어 공정수 펌프에 공정수를 안정적으로 공급하는 배출노즐(158)을 포함할 수 있다.Here, the air remover 150 is inclined at a set angle and includes a suction part 152 through which air is sucked, a body 154 connected to the lower part of the suction part 152, and a leg supporting the body 154. (156), and may include a discharge nozzle (158) coupled to one side of the body (154) to stably supply process water to the process water pump.
흡입부(152)는 경사진 복수의 칸막이(153)에 의해 복수의 슬롯으로 구획 되어있으며 공정수내 폭기로 공급되는 공기방울을 효과적으로 파괴 및 분리하여 공정수내 공기를 분리하여 펌프에 공정수만 공급될 수 있도록 되어 있다. The suction part 152 is divided into a plurality of slots by a plurality of inclined partitions 153, and effectively destroys and separates air bubbles supplied by aeration in the process water to separate the air in the process water, allowing only process water to be supplied to the pump. It is supposed to be there.
미생물 반응조(120)는 공정수 분사기구(116)와 연결되어 공정수를 공급하고, 탈부착이 가능하도록 플랜지 타입 배관으로 형성되는 공정수 공급관(200)을 더 포함할 수 있다.The microbial reactor 120 is connected to the process water injection device 116 to supply process water, and may further include a process water supply pipe 200 formed of a detachable flange type pipe.
공정수 공급관(200)은 흡수탑(110)의 일측 상부에 설치된 공정수 분사기구(116)와 미생물 반응조(120)의 상측에 탈부착 가능하도록 연결되어 흡수탑(110)으로 공정수를 공급할 수 있다.The process water supply pipe 200 is detachably connected to the process water injection device 116 installed on one upper side of the absorption tower 110 and the upper side of the microbial reactor 120 to supply process water to the absorption tower 110. .
또한, 미생물 반응조(120)는 사용자의 출입을 위해 일측 하부에 형성된 맨홀(190), 견인을 위하여 일측 상부에 설치된 리프팅 러그(lifting lug)(192) 및 미생물 반응조(120)를 고정 설치하기 위하여 미생물 반응조(120)의 하단 가장자리에 설치된 앵커 브라켓(196)을 더 포함할 수 있다.In addition, the microbial reaction tank 120 has a manhole 190 formed at the bottom of one side for user access, a lifting lug 192 installed at the top of one side for traction, and a microbial reaction tank 120 for fixing and installing the microbial reaction tank 120. An anchor bracket 196 installed at the lower edge of the reaction tank 120 may be further included.
맨홀(190)은 미생물 반응조(120)의 내부 관리를 위하여 사용자가 출입하는 통로를 제공할 수 있다. 이러한 맨홀(190)은 사용자가 통과할 수 있는 관경의 플랜지 타입 배관으로 형성되며, 미생물 반응조(120)의 측면에 결합될 수 있다.The manhole 190 may provide a passage for users to enter and exit the microbial reactor 120 for internal management. This manhole 190 is formed of a flange-type pipe with a diameter that a user can pass through, and can be coupled to the side of the microbial reactor 120.
리프팅 러그(192)는 미생물 반응조(120)의 외측으로 돌출 설치되고, 견인고리가 체결되는 고리홀(193)을 포함할 수 있다. 또한, 리프팅 러그(192)는 체결부재(194)에 의해 미생물 반응조(120)의 측면에 체결될 수 있다. 이때, 미생물 반응조(120)의 기밀 유지를 위하여 기밀부재(195)가 체결부재(194)에 적층 결합될 수 있다.The lifting lug 192 is installed to protrude to the outside of the microbial reactor 120 and may include a ring hole 193 into which a traction hook is fastened. Additionally, the lifting lug 192 may be fastened to the side of the microbial reactor 120 by a fastening member 194. At this time, in order to maintain the airtightness of the microbial reactor 120, the airtight member 195 may be laminated and coupled to the fastening member 194.
앵커 브라켓(196)은 미생물 반응조(120)의 하단 가장자리에 설치되고, 앵커가 결합되는 앵커홀(197)을 포함할 수 있다. 이때, 미생물 반응조(120)의 기밀 유지를 위하여 미생물 반응조(120)의 측면 및 앵커 브라켓(196)의 상면에 기밀부재(195)가 적층 결합될 수 있다.The anchor bracket 196 is installed at the lower edge of the microbial reactor 120 and may include an anchor hole 197 into which an anchor is coupled. At this time, in order to maintain the airtightness of the microbial reactor 120, an airtight member 195 may be laminated and coupled to the side of the microbial reactor 120 and the upper surface of the anchor bracket 196.
또한, 미생물 반응조(120)는 사용자의 추락 방지를 위해 상단에 설치되는 핸드레일(210)을 더 포함할 수 있다.Additionally, the microbial reactor 120 may further include a handrail 210 installed at the top to prevent the user from falling.
핸드레일(210)은 미생물 반응조(120)의 원통 형상에 상응하는 원형 구조물로 형성될 수 있다. 이때, 핸드레일(210)은 금속으로 형성된 다단 프레임으로 형성될 수 있다. 또한, 핸드레일(210)은 사용자의 출입을 위해 일부분이 개방되고, 사용자의 추락을 방지하기 위한 안전 높이로 형성될 수 있다.The handrail 210 may be formed as a circular structure corresponding to the cylindrical shape of the microbial reactor 120. At this time, the handrail 210 may be formed as a multi-stage frame made of metal. Additionally, the handrail 210 may be partially open to allow the user to enter and exit, and may be formed at a safe height to prevent the user from falling.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치(100)는 바이오가스의 황화수소를 저감하기 위한 주요 공정 수행을 위하여, 미생물 반응조(120)와 연결되어 공정수를 순환시키는 공정수 펌프(220), 순환되는 공정수에 영양제를 주입하는 영양제 주입수단(230); 순환되는 공정수에 알칼리 용액을 주입하는 주입 수단(250), 반응열 제거를 위한 열교환기(180) 및 공정수 펌프(220), 영양제 주입수단(230), 알칼리 용액 주입수단(250), 열교환기(180) 및 공기공급용 블로워(170)의 작동을 제어하는 전기제어판넬(240)을 더 포함할 수 있다.Referring to Figure 20, the biogas pretreatment device 100 according to an embodiment of the present invention is connected to the microbial reactor 120 to circulate process water in order to perform the main process for reducing hydrogen sulfide in biogas. A water pump 220, a nutrient injection means 230 for injecting nutrients into the circulating process water; Injection means 250 for injecting an alkaline solution into the circulating process water, heat exchanger 180 and process water pump 220 for removing reaction heat, nutrient injection means 230, alkaline solution injection means 250, heat exchanger It may further include an electric control panel 240 that controls the operation of 180 and the air supply blower 170.
영양제 주입수단(230)은 미생물 영양제를 저장하고, 미생물 반응조(120)에서 순환되는 공정수에 영양제를 주입하여 미생물 반응조(120)에 투입된 황산화미생물의 영양분을 보충할 수 있다.The nutrient injection means 230 stores the microbial nutrient and injects the nutrient into the process water circulated in the microbial reactor 120 to supplement the nutrients of the sulfated microorganisms introduced into the microbial reactor 120.
전기제어판넬(240)은 신호 제어를 위한 회로기판을 구비하여 공정수 펌프(220), 영양제 주입수단(230), 공기공급용 블로워(170) 및 후술할 가성소다 주입수단(250)의 작동을 제어할 수 있다.The electric control panel 240 is equipped with a circuit board for signal control and operates the process water pump 220, the nutrient injection means 230, the air supply blower 170, and the caustic soda injection means 250, which will be described later. You can control it.
여기서, 공정수 펌프(220), 영양제 주입수단(230), 공기공급용 블로워(170) 및 전기제어판넬(240)은 각각 모듈형으로 제작되어 일체형 패키지로 묶어 운용되며, 운반 및 설치가 수월하여 사용자가 쉽게 운용할 수 있다.Here, the process water pump 220, nutrient injection means 230, air supply blower 170, and electric control panel 240 are each manufactured in modular form and operated as an integrated package, making transportation and installation easy. Users can operate it easily.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치(100)는 공정수 펌프(220)에서 흡수탑(110)으로 공급되는 공정수에 가성소다를 주입하는 가성소다 주입수단(250)을 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the biogas pretreatment device 100 according to an embodiment of the present invention further includes a caustic soda injection means 250 for injecting caustic soda into the process water supplied from the process water pump 220 to the absorption tower 110. It can be included.
알칼리 용액 주입수단(250)은 분사기구(Foam Spray)(125) 노즐에 주입구가 있어 미생물 반응조 상부에 가성소다가 주입된 공정수가 분사되도록 구성되었다. 공정수내 일정이상의 알칼리도를 유지하여야 높은 효율의 황화수소 제거율을 유지할 수 있어, 알칼리도 및 pH유지를 위해 소량의 가성소다를 주입하여야 한다. 미생물 반응과정을 통해 대부분 재생되어, 소량의 가성소다 주입이 필요하고 장기간 운전시 Na+ 농도증가로 일부 배출을 하여야 하기 때문에 이에 대한 보충으로 주입이 필요하다. 가성소다는 국내에서 일반적으로 생산되는 25% 수용액을 사용한다. The alkaline solution injection means 250 has an injection port in the nozzle of the foam spray 125, and is configured to spray process water injected with caustic soda into the upper part of the microbial reactor. In order to maintain a high efficiency hydrogen sulfide removal rate, the alkalinity in the process water must be maintained above a certain level, so a small amount of caustic soda must be injected to maintain alkalinity and pH. Most of the caustic soda is regenerated through the microbial reaction process, so injection of a small amount of caustic soda is required, and some of it must be discharged due to increased Na+ concentration during long-term operation, so injection is necessary as a supplement. Caustic soda uses a 25% aqueous solution commonly produced domestically.
알칼리 용액 주입수단(250)은 유해화학물질 취급시설에 대한 처리 규정에 따라 공정수 펌프(220), 영양제 주입수단(230), 공기공급용 블로워(170) 및 전기제어판넬(240)과 별도로 개별 제작되어 설치되어야 한다. The alkaline solution injection means 250 is separate from the process water pump 220, the nutrient injection means 230, the air supply blower 170, and the electric control panel 240 in accordance with the regulations for hazardous chemical handling facilities. It must be manufactured and installed.
열교환기(180)는 발열반응인 황산화 미생물 반응으로부터의 반응열 제거를 위해서는 설치되며, 공정수 펌프(220)의 토출 배관과 흡수탑(110) 상부 노즐 사이에 설치된다.The heat exchanger 180 is installed to remove reaction heat from the sulfur-oxidizing microbial reaction, which is an exothermic reaction, and is installed between the discharge pipe of the process water pump 220 and the upper nozzle of the absorption tower 110.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치(100)는 크기가 ф 2860mm * H8370mm 이다.The biogas pretreatment device 100 according to an embodiment of the present invention has a size of ф 2860mm * H8370mm.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치(100)는 운반 및 설치가 용이하도록 컴팩트하게 장치를 구성하고 배치하여 공정을 단순하게 구축하도록 설계되었으며, 특히 국내 운영중인 중/소규모 바이오가스 활용 시설에 적합하도록 구성되었다. The biogas pretreatment device 100 according to an embodiment of the present invention is designed to simplify the process by configuring and arranging the device compactly for easy transportation and installation, especially for medium- and small-scale biogas utilization facilities operating in Korea. It was designed to suit.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 전처리 장치(100)는 부식 방지 및 중량 경감을 위하여 흡수탑(110), 흡수탑(110) 및 미생물 반응조(120)는 유리섬유강화플라스틱(FRP) 재질로 형성될 수 있다. 이로 인해, 이동시 중량에 대한 부담을 경감하고 제작 시 보온 작업을 완료한 후 출고가 가능한 장점을 가질 수 있다.In addition, in the biogas pretreatment device 100 according to an embodiment of the present invention, the absorption tower 110, the absorption tower 110, and the microbial reaction tank 120 are made of glass fiber reinforced plastic (FRP) to prevent corrosion and reduce weight. It can be formed from any material. Because of this, it can have the advantage of reducing the burden of weight when moving and enabling shipment after completing the warming process during production.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
100: 바이오가스 전처리 장치
110: 흡수탑
111: 흡수탑 플랜지
112: 유입구
114: 배출구
116: 공정수 분사기구
118: 충진층
119: 공정수 배출노즐
120: 미생물 반응조
121: 제1 개구부
122: 제2 개구부
125: 분사기구(Foam spray)
130: 농축조
132: 황 배출노즐
140: 폭기부150: 공기제거기
152: 흡입부
153: 칸막이
154: 몸체
156: 다리
158: 공기 배출노즐
160: 공기공급관
161: 산기판
170: 공기공급용 블로워
180: 열교환기
190: 맨홀
192: 리프팅 러그
193: 고리홀
194: 체결부재
195: 기밀부재
196: 앵커 브라켓
197: 앵커홀
200: 공정수 공급관
210: 핸드레일
220: 공정수 펌프
230: 영양제 주입수단
240: 전기제어판넬
250: 알칼리 용액 주입수단100: Biogas pretreatment device
110: absorption tower
111: Absorption tower flange
112: inlet
114: outlet
116: Process water injection mechanism
118: Filling layer
119: Process water discharge nozzle
120: Microbial reaction tank
121: first opening
122: second opening
125: Foam spray
130: Concentration tank
132: Sulfur discharge nozzle
140: Aeration unit 150: Air remover
152: suction part
153: partition
154: body
156: legs
158: Air discharge nozzle
160: Air supply pipe
161: diffuser plate
170: Blower for air supply
180: heat exchanger
190: Manhole
192: lifting lug
193: Gori Hall
194: Fastening member
195: Absence of confidentiality
196: Anchor bracket
197: Anchor Hall
200: Process water supply pipe
210: handrail
220: Process water pump
230: Nutrient injection means
240: Electrical control panel
250: Alkaline solution injection means
Claims (9)
상기 흡수탑의 하부로부터 배출되는 황화수소가 흡수된 공정수가 황산화미생물에 의해 바이오황으로 전환되어 흡수탑에 공급가능한 공정수로 재생하는 미생물 반응조;
상기 미생물 반응조 내부에 설치되고 미생물 반응조에서 생성된 바이오황을 농축하여 외부로 배출하는 농축조;
상기 미생물 반응조의 내부에 설치되고 상기 미생물 반응조 내부로 폭기용 공기를 공급하는 공기공급관을 구비한 폭기부; 및
상기 미생물 반응조 내부에 설치되고 상기 미생물 반응조 내에 잔존하는 공기를 제거하는 공기제거기;를 포함하고,
상기 미생물 반응조는 상단에 흡수탑이 삽인되는 제1 개구부와 농축조가 삽입되는 제2 개구부를 포함하고,
상기 흡수탑은 흡수탑 플랜지 기준으로 상부와 하부가 플랜지 결합된 원통 기둥 형태로 형성되며, 하부가 미생물 반응조에 삽입되어 고정되어 있고, 흡수탑의 하단은 첨단을 향해 점차 가늘어지며 경사진 하단의 측면에 복수의 공정수 배출노즐이 설치되어 있고, 상기 흡수탑은 흡수탑 내부로 공정수를 분사하는 공정수 분사기구 및 충진물로 충진된 충진층을 포함하고,
상기 농축조는 원통 기둥형 저장탱크로 형성되어 내부에 추가 기둥이 설치되어 있고, 하단이 첨단을 향해 점차 가늘어지며 편심이형으로 형성되어 있고,
상기 폭기부는 상기 공기공급관에 연결되어 공기를 공급하도록 작동하는 공기공급용 블로워를 더 포함하고, 상기 공기공급관은 내부 청소 및 각 분기관별로 공기가 균등하게 공급되도록 설치된 분기관별 차단밸브를 포함하며, 공기공급관 하부에는 폭기용 공기를 미세한 기포로 만드는 산기판을 더 포함하는 것인, 바이오가스 전처리 장치.
An absorption tower in which biogas flows into the bottom and is discharged to the top, and the biogas and process water come into contact with each other to discharge process water in which hydrogen sulfide in the biogas has been absorbed to the bottom.
A microbial reactor in which process water in which hydrogen sulfide discharged from the lower part of the absorption tower is absorbed is converted into biosulfur by sulfating microorganisms and recycled into process water that can be supplied to the absorption tower;
A concentrator installed inside the microbial reactor to concentrate the biosulfur produced in the microbial reactor and discharge it to the outside;
an aeration unit installed inside the microbial reactor and having an air supply pipe for supplying air for aeration into the microbial reactor; and
An air remover installed inside the microbial reactor and removing air remaining in the microbial reactor,
The microbial reactor includes a first opening at the top into which an absorption tower is inserted and a second opening into which a concentration tank is inserted,
The absorption tower is formed in the form of a cylindrical column in which the upper and lower parts are flange-joined based on the absorption tower flange, and the lower part is inserted and fixed into the microbial reaction tank, and the lower end of the absorption tower gradually becomes thinner toward the tip and has an inclined lower side. A plurality of process water discharge nozzles are installed in the absorption tower, and the absorption tower includes a process water injection mechanism for spraying process water into the absorption tower and a packing layer filled with filler,
The enrichment tank is formed as a cylindrical column-shaped storage tank, with additional columns installed inside, and the lower end gradually tapers toward the tip and is formed in an eccentric shape,
The aeration unit further includes an air supply blower connected to the air supply pipe and operating to supply air, and the air supply pipe includes a blocking valve for each branch pipe installed to clean the interior and supply air equally to each branch pipe, A biogas pretreatment device further including a diffuser plate at the bottom of the air supply pipe that turns the air for aeration into fine bubbles.
상기 미생물 반응조는,
사용자가 내부 점검 혹은 보수 작업을 위해 출입이 가능한 일측 하부에 형성된 맨홀;
견인을 위하여 일측 상부에서 외측으로 돌출 설치되는 리프팅 러그(lifting lug); 및
상기 미생물 반응조를 고정 설치하기 위하여 상기 미생물 반응조의 하단 가장자리에 설치된 앵커 브라켓을 더 포함하고,
상기 리프팅 러그 및 상기 앵커 브라켓 각각에는 상기 미생물 반응조의 기밀 유지를 위하여 기밀부재가 적층 결합되고,
사용자의 추락 방지를 위해 상단에 설치되는 핸드레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오가스 전처리 장치.
According to paragraph 1,
The microbial reactor is,
A manhole formed in the lower part of one side through which users can enter and exit for internal inspection or repair work;
A lifting lug installed to protrude outward from the upper part of one side for traction; and
It further includes an anchor bracket installed at the lower edge of the microbial reactor to securely install the microbial reactor,
An airtight member is laminated to each of the lifting lug and the anchor bracket to maintain airtightness of the microbial reactor,
A biogas pretreatment device, characterized in that it further includes a handrail installed at the top to prevent the user from falling.
The biogas pretreatment device according to claim 1, wherein the biogas pretreatment device is made of glass fiber reinforced plastic (FRP).
상기 바이오가스 전처리 장치는,
상기 미생물 반응조와 연결되어 공정수를 순환시키는 공정수 펌프;
순환되는 공정수에 영양제를 주입하는 영양제 주입수단;
순환되는 공정수에 알칼리 용액을 주입하는 주입 수단;
반응열 제거를 위해서 열교환기; 및
상기 공정수 펌프, 상기 알칼리 용액 주입수단, 상기 영양제 주입수단, 상기 열교환기의 작동을 제어하는 전기제어판넬;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오가스 전처리 장치.According to paragraph 1,
The biogas pretreatment device,
a process water pump connected to the microbial reactor to circulate process water;
Nutrient injection means for injecting nutrients into the circulating process water;
Injection means for injecting an alkaline solution into the circulating process water;
Heat exchanger to remove reaction heat; and
An electric control panel that controls the operation of the process water pump, the alkaline solution injection means, the nutrient injection means, and the heat exchanger;
A biogas pretreatment device, characterized in that it further comprises a.
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---|---|---|---|
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102091862B1 (en) | 2019-06-28 | 2020-03-20 | 주식회사 디에스엔지니어스 | Desulfurization system for recovering hydrogen sulfide of biogas as reusable sulfur element by biological oxidation reaction of thiobacillus |
-
2023
- 2023-08-23 KR KR1020230110733A patent/KR102650869B1/en active IP Right Grant
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