KR20020038701A - 2상형 메탄발효반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 장기간 안정적으로 작동가능한 가축배설물과 같은 유기폐기물의 2상형 메탄발효반응기가 제공된다. 이 반응기는, 공급조에 연결된 산발효조(1)와, 게이트밸브(4A)를 지닌 칸막이벽(4)에 의해 상기 산발효조(1)와 분리되어 있는 메탄발효조(2)와, 게이트밸브(5A)를 지닌 칸막이벽(5)에 의해 상기 메탄발효조(2)와 분리되어 있는 침전조(3)를 구비하고, 상기 메탄발효조(2)의 상부공간은 가스보유기(6)로서 작용한다. 또, 메탄발효조(2)내에서 발생되어 가스보유기(6)내에 모인 메탄가스는, 가스보유기(6)의 캐노피에 개구되어 있는 메탄유출관(10)으로부터 배출된다.

Description

2상형 메탄발효반응기{TWO-PHASE TYPE METHANE FERMENTATION REACTOR}
가축의 배설물을 포함한 각종 유기폐기물의 메탄발효에 의해 메탄계 연료가스를 생성하는 공업적인 제법이 확립되어 있다. 가축배설물의 발효처리를 위한 각종 메탄발효반응기가 개발되어, 메탄가스의 보유체적에 따라 가스보유기의 용량을 변화시키는 상하가동형 캐노피(canopy)를 지닌 가스보유기를 내장한 가변체적가스보유기형 반응기, 발효조의 상부에 가스보유기를 고정시킨 고정가스보유기형 반응기, 종래 오수처리플랜트에 있어서 혐기성 처리에 사용되던 오수 소화(digestion)조, 산발효조 및 메탄발효조를 지닌 2상형 반응기 등이 실용화되고 있다.
이들 종래의 발효반응기는, 그들 각각의 문제점과 결점을 지닌다. 예를 들면, 가스보유기를 내장한 메탄발효반응기에 있어서는, 가스보유기의 내부압력의 변동의 결과, 내부에 함유된 액체, 즉, 소화액이 메탄발효조로부터 산발효조 혹은 원폐수수용조로, 또는 침전조로부터 메탄발효조로 역류하는 일이 발생할 경우가 있다. 150mV 내지 400mV의 산화-환원전위를 필요로 하는 절대혐기성 미생물의 증식에 의해 메탄발효가 진행될 수 있으므로, 메탄발효조로부터 산발효조로의 액체의 역류는 자연적으로 메타노겐농도의 저감을 초래하여 메탄발효의 효율저감을 일으킨다. 또, 침전조로부터 메탄발효조로의 액체의 역류란, 침전조내의 액체에 함유된 용존산소가 메탄발효조내로 유입되어 메타노겐미생물의 활성 혹은 용해의 부분적인 저감을 일으키는 것을 의미한다. 따라서, 구성조간의 액체의 역류는, 반응기의 메탄발효용량의 상당한 저감 및 프로세스의 불안정화를 초래하고, 또한, 발효조의 체적이 액체의 역류에 순응하도록 커야만 하기 때문에 반응기를 충분히 소형할 수 없다고 하는 문제가 있음은 말할 것도 없다.
상기 문제점에 의해 가스보유기를 내장한 메탄발효반응기의 사용이 억제되고 있고, 이러한 유형의 반응기는 가격면에서 저렴하다고 하는 이점에도 불구하고 널리 보급되고 있지는 않다.
본 발명은 메탄발효반응기, 특히, 가축의 배설물 등의 유기폐기물을 발효처리함으로써 유용한 연료가스로서 메탄가스를 발생시키기 위한 2상형 메탄발효반응기에 관한 것이다.
도 1은 대표적인 예로서의 본 발명의 반응기의 개략 종단면도
도 2는 부표의 부력을 이용해서 게이트밸브를 작동시키는 기구의 개략도
도 3은 2개의 산발효조와 2개의 메탄발효조를 지닌 본 발명의 반응기의 개략 종단면도
도 4는 본 발명의 메탄발효반응기를 내장한 돼지배설물의 처리장치의 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 1': 산발효조2, 2': 메탄발효조
3: 침전조4: 제 1수직칸막이벽
4A: 제 1게이트밸브4B, 5B: 부표
5: 제 2수직칸막이벽5A: 제 2게이트밸브
6, 6': 상부공간(메탄가스보유기)7: 공급액유입관
8: 액체유출관9: 소화액수용조
10: 메탄가스유출관10A: 조절판밸브
발명의 개시
따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 가스보유기내장형의 메탄발효반응기의 상기 문제점 및 결점을 극복해서, 높은 용량을 유지함으로써 장기간에 걸쳐 안정적으로 작동가능한 효율높은 메탄가스반응기를 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 고효율의 2상형 메탄발효반응기를 개발하기 위한 목적으로 예의 연구를 행한 결과, 산발효조와 메탄발효조사이, 그리고 메탄발효조와 침전조사이에, 산발효조로부터 메탄발효조로, 그리고 메탄발효조로부터 침전조로의 액체의 1방향흐름을 가능하게 하는 게이트밸트를 설치해서, 공급액이 유입되어, 산발효조, 메탄발효조 및 침전조를 통해 순차 배출되도록 가스보유기내의 액체레벨의 상하이동 및 압력변화를 활용해서 해당 게이트밸브를 제어할 경우, 상기 각 조(槽)간의 액체의 역류를 효과적으로 방지할 수 있다는 예기치 않은 식견에 도달하고, 이 식견에 의거해서 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 의해 제공되는 2상형 메탄발효반응기는,
(a) 발효처리용 공급액을 수용하는 산발효조;
(b) 상기 산발효조와 나란히 배치되어 상부공간이 메탄가스보유기로서 작용하는 가스보유기형의 메탄발효조;
(c) 상기 산발효조와 메탄발효조를 분리하는 제 1수직칸막이벽;
(d) 상기 메탄발효조와 나란히 배치되어 소화액을 배출하는 침전조;
(e) 상기 메탄발효조와 침전조를 분리하는 제 2수직칸막이벽;
(f) 상기 제 1칸막이벽상에 설치되어, 상기 산발효조와 메탄발효조사이의 액체흐름을 제어하는 제 1게이트밸브;
(g) 상기 제 2칸막이벽상에 설치되어, 상기 메탄발효조와 침전조사이의 액체흐름을 제어하는 제 2게이트밸브; 및
(h) 상기 메탄가스보유기에 접속된 조절판(stopcock)밸브를 지닌 메탄가스유출관을 구비한 일체형 장치이다.
상기 본 발명의 반응기는, 발효조의 열절연성을 개량할 수 있도록 반지하설비 혹은 완전지하설비로서 구축해도 되는 것은 물론이다. 또한, 효율성을 더욱개량하기 위해 필요에 따라, 예를 들면, 공급액수용조에 공기를 공급함으로써 산발효조에 도입된 공급액의 온도를 20 내지 30℃로 완만하게 증가시켜, 발열에 의해 폐기물의 공기분해를 일으켜도 된다.
발명을 수행하기 위한 최량의 형태
이하, 첨부도면을 참조해서 본 발명의 반응기에 대해 상세히 설명한다.
도 1은, 기본적으로 산발효조(1), 메탄발효조(2) 및 침전조(3)를 포함하고, 상기 산발효조(1)와 메탄발효조(2)사이는 제 1수직칸막이벽(4)으로, 메탄발효조(2)와 침전조(3)사이는 제 2수직칸막이벽(5)으로 분리되어 있는 3개의 구획으로 이루어진 일체형 장치로서의 본 발명의 반응기의 대표적인 예의 개략단면도이다. 공급액수용조(도시생략)에 접속된 공급액유입관(7)을 통해 공급액을 산발효조(1)로 도입한다. 메탄발효조(2)의 내부에 체류하는 액체 위쪽의 상부공간(6)은 메탄가스보유기로서 기능한다. 또, 침전조(3)에 형성된 소화액은 소화액수용조(9)에 접속된 액체유출관(8)을 통해 배출된다. 메탄발효조(2)의 캐노피(2A)의 정상부에는 조절판밸브(10A)를 지닌 메탄가스유출관(10)이 접속되어 있고, 해당 유출관은 메탄가스보유기(6)와 연통되어 있다.
상기 본 발명의 반응기에 있어서는, 휘발성 유기산의 수율을 향상시키기 위해 산발효조(1)와 메탄발효조(2)의 체적비가 1:5 내지 1:10의 범위인 것이 중요하다. 산발효조(1)에 공급되는 불용성 고형물의 함유량이 가축배설물에 있어서 높을 경우, 특히, 이 비가 1:5부근에 설정될 경우, 그리고, 산발효조(2)에의 공급액이 가정오수배출물로서의 불용성 고형물과 조합되어 대량의 용해물을 함유할 경우,이 비는, 메탄발효의 원활하고 효과적인 진행을 위해 1:8부근에 설정하는 것이 바람직하다. 공급액이 음식물처리플랜트로부터의 폐기물로서 다량의 가용성 고형물을 함유할 경우, 이 비는 1:10부근에 설정하는 것이 바람직하다. 한편, 침전조(3)는, 스톡스의 법칙(Stoke's law)에 따라 산출된 고정액에 있어서의 직경 10 내지 20㎛인 입자의 침전속도를 초과하지 않도록 현탁고체입자(SS)의 상승속도를 확보하는 단면을 지니도록 설계되어 있다.
산발효조(1)와 메탄발효조(2)를 칸막이하는 칸막이벽(4)은, 그 하부에, 산발효조(1)에서 메탄발효조(2)로의 액체의 원활한 흐름을 위한 제어수단으로서 기능하는 제 1게이트밸브(4A)를 구비하는 한편, 메탄발효조(2)와 침전조(3)사이를 칸막이하는 칸막이벽(5)은, 그 하부에 메탄발효조(2)로부터 침전조(3)로의 액체의 원활한 흐름을 위한 제어수단으로서 기능하는 제 2게이트밸브(5A)를 구비하고 있다. 예를 들면, 각 게이트밸브(4A), (5A)는, 산발효조(1)내의 물레벨에 의한 압력과 메탄발효조(2)내의 물레벨에 의한 압력 + 가스보유기(6)내의 가스압력간의 압력차를 고려하는 동시에, 메탄발효조(2)내의 물레벨에 의한 압력 + 가스보유기(6)내의 가스압력과 침전조(3)내의 물레벨에 의한 압력간의 압력차를 고려해서 무게를 지니도록 설계되어 있다. 각 게이트밸브(4A), (5A)는 전형적으로, 각각 상부가 칸막이벽(4), (5)에 힌지되고, 하부가 메탄발효조(2) 및 침전조(3)내의 액체표면상에서 부유하는 부표(4B), (5B)에 대해 실(4C), (5C)로 연결된 플랩판의 구조를 지닌다(도 2 참조).
이점에 관해서, 비교적 낮은 물레벨에 대해서 필요한 용량을 얻도록 메탄발효조(2)를 구축하는 것이 중요하다. 한편, 산발효조(1)내의 물레벨의 높이는, 액체가 산발효조(1)로부터 개방된 게이트밸브(4A)를 통해서 메탄발효조(2)로, 그리고 메탄발효조(2)로부터 개방된 게이트밸브(5A)를 통해서 침전조(3)로, 나가서는 흘러넘침에 의해 소화액수용조(9)로 흐르도록 설계되어 제어되고 있다. 메탄발효조(2)내의 물레벨의 높이는, 가스보유기(6)내의 내부압력이 200㎜H2O이상으로 유지될 필요가 있기 때문에 제한된다.
메탄발효는, 산발효조(1)내의 물레벨에 의한 압력이 메탄발효조(2)내의 물레벨에 의한 압력 + 가스보유기(6)내의 내부압력의 총합을 초과하는 조건하에 산발효조(1)내의 액체를 메탄발효조(2)내로 도입한 결과로서, 가스보유기(6)중의 메탄가스가 소비되어 메탄발효조(2)의 수면의 상향이동을 일으키는 동안 메탄발효조(2)내에서 진행된다. 메탄발효조(2)내에서 진행되는 메탄발효는, 가스보유기(6)의 내부압력을 증가시켜 메탄가스의 소비를 보상하는 작용을 한다.
따라서, 메탄발효조(2)내의 물레벨에 의한 압력 + 가스보유기(6)내의 내부압력의 총합이 침전조(3)내의 물레벨에 의한 압력 + 게이트밸브(5A)에 의한 본체중량환산압력의 총합을 초과할 정도까지 메탄발효조(2)내의 메탄발효에 의해 가스보유기(6)내의 내부압력이 증가되면, 게이트밸브(5A)를 개방해서, 메탄발효조(2)로부터 침전조(3)로의 액체의 흐름을 허용하여, 해당 액체를, 침전조(3)내의 물레벨이 흘러넘침도관(즉, 액체유출관)(8)의 높이에 이르면 흘러넘침에 의해 소화액수용조(9)에 도입한다.
메탄발효조(2)내의 액체의 평균체류시간은, 그 내부의 물레벨이 하한에 있을 때 가장 짧으므로, 이 시간인자를, 메탄발효조(2)에 대한 유기물적재량의 산출의 기본으로 취할 필요가 있다.
가정오수나 가축배설물 등의 폐액의 일일배출일정표에 있어서 통상 1일당의 피크가 1 내지 4인 것은 공지되어 있다. 본 발명의 장치는, 배출피크간의 반연속적인 메탄발효처리를 행하는 데 유리하게 작동될 수 있다. 즉, 2피크의 폐수발생의 간격동안 가스보유기(6)의 내부압력이 감소되도록 해당 장치의 가동방식을 계획한 경우, 어떠한 역류도 없는 2상 메탄발효장치를 보장하도록 플러그플로(plug flow)조건을 매우 효과적으로 확립할 수 있다. 산발효조(1)의 필요 용량은, 메탄발효조(2)내의 물레벨의 하한치, 산발효조(1)내의 물레벨의 상한치 및 게이트밸브(4A)에 의한 본체중량환산압력에 기인한 수두차의 총합치로부터 산출할 수 있다.
도 2는 도 1에 표시한 반응기에 있어서의 게이트밸브(4A), (5A)의 개폐기구의 개략도이다. 즉, 게이트밸브(4A), (5A)는 각각 견인와이어나 로프(4C), (5C)에 의해 메탄발효조(2) 혹은 침전조(3)내의 액표면상에 떠있는 부표(4B), (5B)에 연결되어 있다. 이 기구는, 메탄발효조(2)로부터 산발효조(1)로의 역류와 침전조(3)로부터 메탄발효조(2)로의 역류를 방지하여, 가스보유기(6)로부터의 메탄가스의 소비방식에 순응해서 산발효액체의 메탄발효조(2)로의 적절한 도입을 보증하는 작용을 한다.
메탄발효조(2)내의 물레벨이 침전조의 하한치에 이르도록 가스보유기(6)의내부압력이 높게 증가될 경우, 침전조(3)로부터 액체의 유출이 진행된다. 이 경우, 공급된 폐액의 유입에 대한 메탄발효는, 산발효조(1)내의 물레벨에 기인한 수두가, 매우 약간이더라도, 메탄발효조(2)위쪽의 가스보유기(6)의 내부압력으로부터 환산된 수두, 메탄발효조(2) 자체에 기인한 수두, 그리고, 게이트밸브(4A)에 의한 본체중량환산 수두의 총합보다도 크도록 반응기가 설계되어 있는 조건하에 유기물적재량의 설정치하에서 진행될 수 있다. 실제의 유기물적재량은, 반응기가 안전하고 원활하게 작동될 수 있도록 메탄발효조(2)내의 물레벨이 상한치에 이를 때까지 유기물적재량의 설정치보다도 항상 낮게 유지되고 있다.
도 3에 개략적으로 표시한 바와 같이, 본 발명의 장치의 가능한 설계로서는, 2개의 산발효조(1), (1'), 2개의 메탄발효조(2), (2') 및 1개의 침전조를 구비하여, 침전조(3)의 양변은 메탄발효조(2), (2')에 연결되어 있는 동시에 각각 게이트밸브(5A), (5A')를 지닌 칸막이벽(5), (5')에 의해 분할되어 있는 한편, 산발효조(1), (1')는 각각 메탄발효조(2), (2')에 연결되어 있는 동시에 각각 게이트밸브(4A), (4A')를 지닌 칸막이벽(4), (4')에 의해 분할되어 구성된 것을 들 수 있다.
선택적이긴 하지만, 각 메탄발효조(2), (2')는, 예를 들면, 암석섬유의 덩어리 혹은 판인 "캐리어"(c)를 보유해도 된다. 가스보유기(6), (6')의 내부압력이 특정의 설정치에 이르러 그 값을 초과하면, 밸브(10A)를 수동으로 혹은 자동으로 개방하여 열-전 공발전기엔진(도시생략)에 메탄가스를 공급하여 지역공급용의 전력 및 온수를 생성한다. 가스보유기(6), (6')의 내부압력이 감소되어 상기 설정치의하한치에 이르면, 상기 엔진을 수동으로 혹은 자동으로 정지시켜, 산발효조(1), (1')내의 액체가 메탄발효조(2), (2')내로 지체없이 도입되어 흘러넘침에 의해 침전조(3)로부터 배출되도록 한다.
또, 침전조(3)로부터 흘러넘친 액체는, 침전조(3)내에 설치된 배출펌프에 의해 침전조(3)내의 물레벨의 상하한치를 설정함으로써 배출되어, 산발효조(1),(1')내의 액체의 메탄발효조(2), (2')로의 원활한 이송을 행하도록 한다.
필요에 따라, 처리중인 액체의 온도제어를 위해, 본 발명의 반응기의 산발효조(1), 메탄발효조(2) 및 침전조(3)의 적어도 1개에 온도제어수단 혹은 특히 가열수단을 설치할 필요가 있다. 예를 들면, 각각의 조의 외표면 혹은 바닥부분에, 암석섬유 등의 열절연재료를 이용한 열절연에 의한 가열매체, 즉 온수 혹은 온풍용의 배관 혹은 도관을 설치한다. 퇴비발효에 의해 발생된 폐열은, 가열매체로서 작용하는 온풍을 발생하는 데 활용할 수 있다. 또한, 메탄발효에 의해 발생된 메탄가스의 연소열은, 가열매체로서 작용하는 온수를 생성하는 데 활용할 수 있다.
이 플러그플로방식의 완전 2상형 메탄발효반응기를 냉각구역에 사용할 경우, 이 반응기는, 가스보유기(6)의 캐노피의 높이가 해당 구역내의 겨울에 있어서의 결빙깊이와 동일 혹은 해당 깊이보다도 다소 낮은 높이로 되도록 지하에 구축할 수 있다. 겨울중 밤의 대기온도가 -20 내지 -30℃까지 내려가더라도, 1m이상의 깊이에서의 지하온도는 거의 10℃보다 낮아지지 않는 것은 공지되어 있는 바, 본 발명의 반응기는 15 내지 20℃의 온도에서의 저온메탄발효에 대해서도 작동할 수 있다. 가열매체로서 온풍 혹은 온수를 사용하지 않고도, 산발효조(1)내로 도입되기 전의폐액의 온도를, 공급폐액수용조내의 통기에 의해 제어해서, 그 내부의 온도를 25 내지 27℃로 하여, 메탄발효조(2)내의 액체온도를 20 내지 22℃로 유지하는 것이 가능하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명의 반응기에 대해서 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
여기서 사용된 플러그플로방식의 완전 2상형 메탄발효반응기는, 도 2에 표시한 구조를 지닌 23ℓ용량의 벤치스케일장치였다. 평균체류시간을 20일로, 유기물적재량을 3㎏-vs/㎥/일로 설정하고, 20℃의 항온으로 조정된 항온조에서 돼지배설물을 공급폐수로 해서 상기 반응기의 시험가동을 행하여 1일당 메탄가스의 NTP 25 내지 26ℓ를 원활하게 얻었다.
평균체류시간을 상기의 절반인 10일로, 유기물적재량을 상기의 2배인 6㎏-vs/㎥/일로 각 설정치를 변경한 바, 메탄가스의 1일수율은 전자의 가동에서의 수율의 절반정도인 12 내지 14ℓ/일이었다.
소화액중의 아세트산 및 프로피온산의 농도는 각각 5500㎎/ℓ, 2357㎎/ℓ였고, 20일간의 평균체류시간에 의한 가동시에는 각각 2500㎎/ℓ, 1965㎎/ℓ였으며, 10일간의 평균체류시간에 의한 가동시에는, 유기물적재량이 높을 때 유기산의 불완전분해에 따른 현저한 아세트산의 축적 및 프로피온산의 축적을 보였다.
상기 반응기의 제 3시험은, 최소액체체적의 20%에 상당하는 체적의 암석섬유판을 캐리어로서 메탄발효조(2)에 유지한 2스테이지에서 행하였다. 제 1스테이지는, 평균체류시간 20일, 유기물적재량 3㎏-vs/㎥/일에서 20일간 행한 반면, 제 2스테이지는, 평균체류시간 10일, 유기물적재량 6㎏-vs/㎥/일에서 30일간 행하여, 1일당 메탄가스를 23 내지 28ℓ얻었다.
실시예 2
도 3에 표시한 바와 같은 총체적용량이 50ℓ인 반응기를 이용해서, 액체온도20 내지 22℃, 평균체류시간 10일, 유기물적재량 3㎏-vs/㎥/일의 작동조건하에 돼지배설물의 처리를 위한 시험가동을 행하였다. 메탄가스의 1일당 수율은 50 내지 65ℓ/일이었다.
실시예 3
도 4의 블록도로 표시한 장치에서 유기물적재량 4㎏-vs/㎥/일, 평균체류시간 10일에서 돼지배설물의 처리를 위한 시험가동을 행하였다. 메탄발효조는, 해당 조의 체적의 10%에 상당하는 체적의 암석섬유로 이루어진 원통형 관형 캐리어를 지니고 있었다.
시험가동절차의 개요는 다음과 같다.
돼지우리(101)의 바닥에 설치된 격자를 통해 적하된 돼지소변을 아래쪽의 소변받이통(102)에 회수하였다. 이 소변을 8톤/일의 속도로 공급조(105)로 이송하였다. 한편, 고체배설물을 분리용 오거(auger)(103)에 의해 수레(104)에 실어 1.5톤/일의 속도로 공급조(105)에 도입하였다. 이와 같이 해서, 21톤의 용량을 지닌 공급조에 1일 9.5톤의 속도로 액체 및 고체배설물을 받았다. 공급조(105)에 교반펌프(도시생략)를 설치하고, 해당 펌프에 의해 배설물을 균일하게 교반하였다.
이와 같이 해서 혼합된 배설물을 펌프(105A)에 의해 스크루프레스(106)에 이송하여 해당 배설물을 고체배설물과 액체배설물로 분리하였다. 액체배설물을 통기조(108)에 이송하여, 공기송풍기(109)를 작동시켜 해당 액체의 온도가 20 내지 25℃에 이를 때까지 제어된 속도로 액체에 공기를 불어 넣음으로써 통기처리를 행하였다.
스크루프레스(106)에서 분리된 고체배설물을 퇴비발효조(107)에 이송하고, 송풍기(110)에 의한 공기유통하에 5일간 유지하여 해당 고체의 온도가 60 내지 75℃로 증가한 후 퇴비실(115)로 이송하고, 퇴비덩어리를 공기유통없이 2 내지 3개월간 숙성발효처리하여 통상의 농장에서의 유기비료로서 유용한 숙성퇴비를 만들었다.
20 내지 25℃의 온도에서 통기조(108)내에 유지된 액체퇴비를 산발효실(111)에 이송한 후, 게이트밸브(111A)를 통해서 유효용량이 130톤인 메탄발효조(112)로 이송하여, 해당 액체를, 공급조(105)내에 주기적으로 도입된 희석수의 체적에 따라 약 10 내지 13일간 혐기성 발효처리하였다. 메탄발효조(112)의 상부위쪽 공간은 액체배설물의 혐기성 발효에 의해 발생된 소위 바이오가스용의 가스보유기로서 기능하였다. 여기서 가스보유기내에 모인 바이오가스는, 메탄이 65 내지 70체적%, 이산화탄소가 30 내지 35%, 황화수소가 0.2 내지 0.4체적%였다.
메탄가스의 수율은 80 내지 130㎥/일에 이르렀고, 예를 들면, 난방용의 연료가스로서 사용할 수 있었다. 메탄발효조로부터 게이트밸브(112A)를 통해 배출된 액체는, 제어조(113)내에 설치된 펌프(113A)에 의해 제어조(113) 및 첨전조(114)를 통과함으로써 농장의 유기액체비료로서 이용할 수 있다.
2월과 3월에 행한 2가지 시험가동에서 얻어진 결과를 하기 표 1에 표시하였다.
2월 3월
대기온도(℃) -15±3 -8±3
메탄발효조내의 유체온도(℃) 8±3 20±4
소화가스의 수율(㎥/일) 120±10 140±8
메탄의 농도(체적%) 60±3 62±2
유기산(㎎/ℓ) 2000±200 1800±300
NH3-N(㎎/ℓ) 2400±300 2500±300
본 발명에 의하면, 돼지배설물, 부엌쓰레기 등의 각종 유기폐기물을 활용한 유효한 메탄발효용 반응기가 제공된다. 이 장치는, 산발효조, 메탄발효조 및 침전조가 직렬로 함께 연결되어, 처리중인 액체의 역류로 인한 문제를 완전히 방지하여 장기간에 걸쳐 발효프로세스를 안정적으로 지속할 수 있도록 하고 있다.

Claims (5)

  1. (a) 발효처리용 공급액을 수용하는 산발효조;
    (b) 상기 산발효조와 나란히 배치되어 상부공간이 메탄가스보유기로서 작용하는 가스보유기형의 메탄발효조;
    (c) 상기 산발효조와 메탄발효조를 분리하는 제 1수직칸막이벽;
    (d) 상기 메탄발효조와 나란히 배치되어 소화액을 배출하는 침전조;
    (e) 상기 메탄발효조와 침전조를 분리하는 제 2수직칸막이벽;
    (f) 상기 제 1칸막이벽상에 설치되어, 상기 산발효조와 메탄발효조사이의 액체흐름을 제어하는 제 1게이트밸브;
    (g) 상기 제 2칸막이벽상에 설치되어, 상기 메탄발효조와 침전조사이의 액체흐름을 제어하는 제 2게이트밸브; 및
    (h) 상기 메탄가스보유기에 접속된 조절판밸브를 지닌 메탄가스유출관을 구비한 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 2상형 메탄발효반응기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 산발효조와 메탄발효조를 분리하는 제 1칸막이벽에 있어서의 게이트밸브가, 부표의 움직임에 의해 작동되도록 메탄발효조내의 액체상에 떠있는 부표와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 2상형 메탄발효반응기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 메탄발효조와 침전조를 분리하는 제 2칸막이벽에 있어서의 게이트밸브가, 부표의 움직임에 의해 작동되도록 침전조내의 액체상에 떠있는 부표와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 2상형 메탄발효반응기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 산발효조, 메탄발효조 및 침전조중의 적어도 1개가 그 내부의 액체의 온도를 제어하기 위한 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 2상형 메탄발효반응기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 산발효조와 메탄발효조의 체적용량의 비가 1:5 내지 1:10의 범위인 것을 특징으로 하는 유기폐기물의 2상형 메탄발효반응기.
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