KR20040061077A - High rate anaerobic digester using hydrophilic moving microbial media - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A high rate anaerobic digestion tank filled with hydrophilic fluidized microbial media is provided to improve wastewater treatment efficiency by improving contact efficiency of microbe and matrix, prevent channeling by smoothly agitating contents in the tank and shorten retention time in the tank by maintaining high concentration microbe in the tank. CONSTITUTION: The high rate anaerobic digestion tank(2) comprises a main body(6) containing 15 to 30 vol.% of hydrophilic fluidized microbial media(4); a wastewater supply pipe(8) for supplying wastewater into the main body; a gas agitator(12) comprising an agitation tube(16) which is vertically fixed to an inner part of the main body with being spaced apart from the bottom surface of the main body in a certain distance, in which rotation guiding inlet(24) and rotation guiding outlet(26) are included, and an inner part of which is formed in a hollow cylindrical shape, and a gas supply pipe(18) for supplying compressed gas into the agitation tube so as to agitate contents of the main body using pressure of compressed gas; a gas compressor(10) for supplying compressed gas into the gas supply pipe by compressing the received gas after receiving bio gas collected from the main body; and an effluent discharge pipe(14) for discharging digestion solution decomposed by the microbial media.

Description

친수성 유동상 미생물 담체가 충진된 고율 혐기성 소화조 {HIGH RATE ANAEROBIC DIGESTER USING HYDROPHILIC MOVING MICROBIAL MEDIA}High rate anaerobic digester filled with hydrophilic fluidized bed microbial carrier {HIGH RATE ANAEROBIC DIGESTER USING HYDROPHILIC MOVING MICROBIAL MEDIA}

본 발명은 축산 폐수 처리용 혐기성 소화조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 친수성 유동상 미생물 담체를 소화조에 충진하여 폐수 처리 효율을 높이고, 소화조의 안정적인 운전을 도모하는 고율 혐기성 소화조에 관한 것이다.The present invention relates to an anaerobic digester for livestock wastewater treatment, and more particularly, to a high rate anaerobic digestion tank filled with a hydrophilic fluidized bed microbial carrier in a digester to increase wastewater treatment efficiency and for stable operation of the digester.

종래 축산 폐수 처리용 혐기성 소화조로 단상 완전 혼합형 소화조(single stage completely mixed anaerobic digester)가 알려져 있다. 그러나 이 소화조는 유기물 감량에 필요한 체류 시간이 15∼30일로 매우 길어 소화조의 용량 증가를 유발하고, 소화조 내에 고농도로 혐기성 미생물을 유지하기 곤란하므로 별도의 침전조를 설치하여 침전된 혐기성 미생물을 소화조로 재순환시킴에 따라, 불필요한 구조물 증대를 유발하는 단점이 있다.As a conventional anaerobic digester for livestock wastewater treatment, a single stage completely mixed anaerobic digester is known. However, this digester has a long residence time of 15 to 30 days for organic matter reduction, which causes an increase in capacity of the digester, and it is difficult to maintain anaerobic microorganisms at a high concentration in the digester, so that a separate settling tank is recycled to the digester. As a result, there is a disadvantage of causing unnecessary structure increase.

그리고 소화조를 운영함에 있어서, 안정적인 소화 효율을 얻기 위해서는 기질과 미생물의 접촉 효율을 최대화하고, 유입수 내 저해 물질이 소화조로 유입시에 이를 신속하게 확산시켜 소화조의 운영 실패를 막아야 하는데, 이를 위해 종래의 소화조는 그 상부에 임펠러형 교반기를 장착하여 균일한 교반을 수행하게 된다.In operation of the digester, in order to obtain a stable extinguishing efficiency, the contact efficiency of the substrate and the microorganism must be maximized, and when the inhibitor in the influent flows into the digester quickly, it must be prevented from operating failure of the digester. The digester is equipped with an impeller stirrer on its top to perform uniform agitation.

그러나 전술한 기계적 교반기는 고장이 잦으며, 고장시 수리를 위해서는 소화조 내부를 비워야 하는 단점이 있다. 특히 혐기성 소화조의 특성상 소화조를 비운 후 공정을 재시작하여 정상 상태로 운영하는 데에는 약 50일 이상이 소요되므로, 교반기의 고장은 소화조 운영에 막대한 차질을 유발한다.However, the aforementioned mechanical stirrer is frequently broken, and there is a disadvantage in that the digester needs to be emptied to repair the failure. In particular, due to the nature of anaerobic digester it takes about 50 days or more to restart the process and operate in a normal state after emptying the digester, the failure of the stirrer causes a huge disruption in the operation of the digester.

따라서 단상 완전 혼합형 소화조의 문제점을 해결하기 위하여, 소화조에 고정상 담체를 충진하는 혐기성 필터(AF; anaerobic filter) 공법과, 미생물의 자가 고정화(self immobilization)을 이용한 UASB(upflow anaerobic sludge blanket) 공법이 축산 폐수 처리를 위해 일부 적용되고 있다.Therefore, in order to solve the problem of the single-phase fully mixed digester, the anaerobic filter (AF) method of filling the digester with the fixed bed carrier, and the upflow anaerobic sludge blanket (UASB) method using self immobilization of microorganisms are carried out. Some applications have been made for wastewater treatment.

그러나 혐기성 필터 공법은 담체가 고정되어 있으므로 미생물과 기질의 접촉 효율이 떨어지고, 담체 외부에서 내부로의 물질 전달이 어려워 처리 효율이 저하되며, 유입수 순환에 의한 교반을 제외한 별도의 교반 장치를 구비하지 않아 소화조 내에서 단회로(channelling) 현상이 자주 발생하는 단점이 있다. 그리고 UASB 공법은 축산 폐수와 같이 부유 물질(suspended solids)이 많은 경우에는 그래뉼레이션이 어려워 안정적인 운영이 어려워진다.However, in the anaerobic filter method, since the carrier is fixed, the contact efficiency of microorganisms and the substrate is inferior, the mass transfer from the outside of the carrier to the inside is difficult, and the processing efficiency is lowered, and there is no separate stirring device except for stirring by influent circulation. There is a disadvantage in that a channeling phenomenon frequently occurs in the digester. In addition, the UASB process is difficult to operate in the case of a large amount of suspended solids such as livestock wastewater, which makes the operation difficult.

더욱이 소화조의 형상을 살펴볼 때, 종래의 소화조는 교반 효율을 높이기 위해 소화조 하부를 원뿔 형상으로 하고 있으나, 이는 구조물의 설치를 어렵게 하고, 초기 투자비를 상승시키는 단점이 있다.Moreover, when looking at the shape of the digester, the conventional digester has a conical shape in the lower part of the digester in order to increase the stirring efficiency, but this has the disadvantage of making the installation of the structure difficult, raising the initial investment costs.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 미생물과 기질의 접촉 효율을 향상시켜 폐수 처리 효율을 높이며, 소화조의 내용물을 원활하게 교반하여 소화조 내 단회로 현상을 방지하고, 소화조 내부에 고농도 미생물을 유지시켜 소화조내 체류 시간을 단축시킬 수 있는 축산 폐수 처리용 고율 혐기성 소화조를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to improve the contact efficiency of the microorganism and the substrate to increase the wastewater treatment efficiency, to smoothly stir the contents of the digester to prevent short circuit phenomenon in the digester, It is to provide a high rate anaerobic digester for livestock wastewater treatment that can reduce the residence time in the digester by maintaining a high concentration of microorganisms in the digester.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 고율 혐기성 소화조의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a high rate anaerobic digester according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 회전 유도형 유입구의 저면도이다.FIG. 2 is a bottom view of the rotation induction inlet shown in FIG. 1. FIG.

도 3은 도 1에 도시한 회전 유도형 유출구의 평면도이다.3 is a plan view of the rotation induction outlet shown in FIG. 1.

도 4는 도 2와 도 3에 도시한 블레이드가 펴진 상태를 도시한 개략도이다.4 is a schematic view showing a state in which the blades shown in FIGS. 2 and 3 are unfolded.

도 5는 도 1에 도시한 유로변경 배플의 사시도이다.Fig. 5 is a perspective view of the flow path changing baffle shown in Fig. 1.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

친수성 유동상 미생물 담체를 15∼30부피% 보유하는 본체와, 본체 내부로 폐수를 공급하는 폐수 공급관과, 본체 내부에서 본체의 바닥면과 임의의 간격을 두고 수직하게 고정 설치되며 내부가 빈 원통형으로 이루어지는 교반 튜브 및 교반 튜브 내부로 압축 가스를 공급하는 가스 공급관을 구비하여 압축 가스의 압력을 이용해 본체의 내용물을 교반하는 가스 교반기와, 본체에서 수거된 바이오 가스를 제공받아 이를 압축하여 가스 공급관에 압축 가스를 제공하는 가스 컴프레셔와, 미생물 담체에 의해 분해된 소화액을 배출하는 처리수 배출관을 포함하는 고율 혐기성 소화조를 제공한다.A main body having 15 to 30% by volume of a hydrophilic fluidized microorganism carrier, a wastewater supply pipe for supplying wastewater into the main body, and a vertically fixed vertically installed at a predetermined interval from the bottom of the main body inside the main body, A gas stirrer having a stirring tube and a gas supply pipe for supplying compressed gas into the stirring tube, and agitating the contents of the main body using the pressure of the compressed gas, and receiving and compressing the biogas collected from the main body and compressing the compressed gas into the gas supply pipe. Provided is a high rate anaerobic digester comprising a gas compressor for providing gas and a treated water discharge pipe for discharging the digestion liquid decomposed by the microbial carrier.

바람직하게, 미생물 담체는 표면이 친수화 처리된 폴리우레탄 발포체로 제작되고, 한변의 길이가 20∼50mm인 정육면체로 이루어지며, 95% 이상의 기공율과 0.03∼0.04mg/cm3의 비중을 갖는다.Preferably, the microbial carrier is made of a polyurethane foam surface-treated with a hydrophilized surface, consisting of a cube having a side length of 20 to 50mm, having a porosity of 95% or more and a specific gravity of 0.03 to 0.04 mg / cm 3 .

폐수 공급관은 가스 공급관 상부에서 본체 외부와 교반 튜브 내부를 연결하도록 설치되어 교반 튜브 내부로 폐수를 공급한다. 그리고 폐수 공급관 및 가스 공급관의 끝단에 대향하는 교반 튜브 내부에는 유속 상승과 와류 형성을 위한 내부 배플이 설치되며, 내부 배플은 플레이트 형상으로 교반 튜브 상부를 향해 45°각도로 경사지게 설치된다.The wastewater supply pipe is installed to connect the outside of the main body and the inside of the stirring tube at the top of the gas supply pipe to supply the wastewater into the stirring tube. An inner baffle is installed inside the stirring tube facing the ends of the wastewater supply pipe and the gas supply pipe, and the inner baffle is inclined at an angle of 45 ° toward the upper part of the stirring tube in a plate shape.

교반 튜브 하단부에는 깔때기 형상의 회전 유도형 유입구가 설치되고, 회전 유도형 유입구에는 원주 방향을 따라 다수의 천공이 형성되며, 내부에 굽은 모양의 블레이드가 다수 설치된다. 교반 튜브 상단부에는 깔때기 형상의 회전 유도형 유출구가 설치되며, 회전 유도형 유출구 내부로 굽은 형상의 블레이드가 다수 설치된다. 또한 교반 튜브 상부에는 교반 튜브와 임의의 간격을 두고 역 원뿔 형상의 유로변경 배플이 설치된다.At the bottom of the stirring tube, a funnel-shaped rotation induction inlet is installed, and the rotation induction inlet is formed with a plurality of perforations along the circumferential direction, and a plurality of curved blades are installed therein. A funnel-shaped rotation induction outlet is installed at the upper end of the stirring tube, and a plurality of blades having a curved shape are installed into the rotation induction outlet. In addition, a flow path changing baffle having an inverted conical shape is installed on the stirring tube at an arbitrary distance from the stirring tube.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고율 혐기성 소화조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a high rate anaerobic digester according to an embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 고율 혐기성 소화조(2)는 친수성 유동상 미생물 담체(4)를 15∼30부피% 보유하는 본체(6)와, 본체(6) 내부로 폐수를 공급하는 폐수 공급관(8)과, 본체(6)에서 생성된 바이오 가스를 수거하고 압축하여 압축 가스를생성하는 가스 컴프레셔(10)와, 본체(6) 내부에 고정 설치되고 가스 컴프레셔(10)로부터 압축 가스를 제공받아 압축 가스의 압력으로 본체에 저장된 내용물을 교반하는 가스 교반기(12)와, 본체(6)에서 분해된 소화액을 배출하는 처리수 배출관(14)을 포함한다.As shown, the high-rate anaerobic digester 2 has a main body 6 holding 15 to 30% by volume of the hydrophilic fluidized bed microbial carrier 4, a wastewater supply pipe 8 for supplying wastewater into the main body 6; The gas compressor 10 collects and compresses the biogas generated in the main body 6 to generate the compressed gas, and is fixedly installed in the main body 6 to receive the compressed gas from the gas compressor 10 to obtain the compressed gas. It includes a gas stirrer 12 for stirring the contents stored in the main body at a pressure, and a treated water discharge pipe 14 for discharging the digested liquid decomposed from the main body (6).

본 실시예에서 친수성 유동상 미생물 담체(4)는 정육면체 형상으로, 한변의 크기는 대략 20∼50mm로 이루어진다. 미생물 담체(4)의 기공율은 95% 이상이며, 기공의 크기는 15∼30ppi 범위이다. 미생물 담체(4)는 폴리우레탄 발포체로 이루어지며, 각각의 기공은 발포 단계에서 불활성 가스에 의해 완전히 개방되도록 한다.In this embodiment, the hydrophilic fluidized bed microorganism carrier 4 has a cube shape, and the size of one side is approximately 20 to 50 mm. The porosity of the microorganism carrier 4 is 95% or more, and the pore size is in the range of 15 to 30 ppi. The microbial carrier 4 consists of polyurethane foam, each pore being completely opened by an inert gas in the foaming step.

또한 미생물 담체(4)는 표면을 친수화 처리(일례로, 발포 단계에서 수산기나 카르복실기 등 친수화기를 부착)하여 소화조에 미생물 담체가 투입되었을 때, 미생물 담체에 물이 쉽게 스며들어 유동을 용이하게 하며, 혐기성 소화 과정에서 발생하는 바이오 가스가 쉽게 배출되도록 하여 담체 외부의 기질을 기공으로 유입함으로써 미생물과 기질의 접촉 효율을 극대화한다.In addition, the microbial carrier 4 is hydrophilized (for example, attaches a hydrophilic group such as hydroxyl group or carboxyl group in the foaming step) so that when the microbial carrier is introduced into the digester, water easily penetrates the microbial carrier to facilitate flow. In addition, the biogas generated in the anaerobic digestion process is easily discharged to maximize the contact efficiency between the microorganism and the substrate by introducing the substrate outside the carrier into the pores.

바람직하게, 미생물 담체(4)의 비중은 0.03∼0.04mg/cm3이고, 미생물 부착시에는 0.95∼1.15mg/cm3이며, 가스 교반기(12)의 교반 작용에 의해 본체(6) 내부에서 균일하게 분포하게 된다.Preferably, by the stirring action of microorganisms carrier (4) portion is 0.03~0.04mg / cm 3, and has 3 0.95~1.15mg / cm when the attachment of microorganisms, gas agitator 12 uniformly inside the body (6) Will be distributed.

가스 교반기(12)는 본체(6) 내부에서 본체(6)의 바닥면과 임의의 간격을 두고 수직하게 고정 설치되며 내부가 빈 원통형으로 이루어지는 교반 튜브(16)와, 본체(6) 외부에 설치된 가스 컴프레셔(10)와 교반 튜브(16) 내부를 연결하여 가스 컴프레셔(10)에서 생산된 압축 가스를 교반 튜브(16)에 제공하는 가스 공급관(18)을 포함한다.The gas stirrer 12 is fixedly installed at a predetermined interval from the bottom surface of the main body 6 at a predetermined interval within the main body 6, and has an agitated tube 16 formed of an empty cylindrical interior and an outer side of the main body 6. A gas supply pipe 18 is connected to the gas compressor 10 and the stirring tube 16 to supply the compressed gas produced by the gas compressor 10 to the stirring tube 16.

이 때, 가스 컴프레셔(10)는 로터리베인형 가스 컴프레셔가 바람직하며, 본체(6) 상부에 설치된 바이오 가스 유출관(20)으로부터 바이오 가스를 제공받아 이를 1∼3kgf/cm2의 압력으로 압축한다. 이로서 가스 교반기(12)는 별도의 동력원을 구비하지 않고, 본체(6)에서 생성된 바이오 가스를 폐수 슬러지 교반을 위한 에너지로 사용한다.At this time, the gas compressor 10 is preferably a rotary vane type gas compressor, and receives the biogas from the biogas outlet pipe 20 installed above the main body 6 and compresses the biogas to a pressure of 1 to 3 kg f / cm 2 . do. As a result, the gas stirrer 12 does not have a separate power source, and uses the biogas generated in the main body 6 as energy for the waste water sludge agitation.

이와 같이 교반 튜브(16) 내부에 압축 가스가 제공됨에 따라, 본체(6)에 제공되는 폐수와 바이오 가스의 원활한 혼합을 위하여 폐수 공급관(8)은 가스 공급관(18) 상부에서 가스 공급관(18)과 평행하게 설치된다. 즉, 폐수 공급관(8)은 가스 공급관(18) 상부에서 본체(6) 외부와 교반 튜브(16) 내부를 연결하여 교반 튜브(16) 내부로 폐수를 공급한다.As the compressed gas is provided in the stirring tube 16 as described above, the wastewater supply pipe 8 is a gas supply pipe 18 above the gas supply pipe 18 for smooth mixing of the wastewater and the biogas provided to the main body 6. It is installed parallel to That is, the wastewater supply pipe 8 connects the outside of the main body 6 and the inside of the stirring tube 16 in the upper portion of the gas supply pipe 18 to supply the wastewater into the stirring tube 16.

그리고 교반 튜브(16)는 폐수 공급관(8) 및 가스 공급관(18)의 끝단에 대향하는 내부에 플레이트 형상의 내부 배플(22)을 교반 튜브(16) 상부를 향해 45°각도로 경사지게 설치한다. 이로서 교반 튜브(16)는 내부 배플(22)이 설치된 지점에서 내부 용적이 감소하여 순간적인 유속 상승을 유발하고, 와류 발생을 최대화하여 유입되는 폐수와 내부 소화액 및 압축 가스의 혼합을 극대화한다.And the stirring tube 16 is installed inclined at an angle of 45 ° toward the upper portion of the stirring tube 16 in the plate-shaped inner baffle 22 in the interior facing the ends of the waste water supply pipe (8) and the gas supply pipe (18). As a result, the stirring tube 16 reduces the internal volume at the point where the internal baffle 22 is installed, which causes an instantaneous flow rate increase, and maximizes the vortex generation to maximize the mixing of the incoming wastewater with the internal digestion liquid and the compressed gas.

이로서 가스 교반기(12)가 교반 튜브(16) 내부에서 압축 가스의 압력을 이용해 폐수를 상승시키면, 상승된 폐수는 친수성 유동상 미생물 담체와 혼합되며 교반튜브(16) 외부에서 본체(6) 바닥면을 향해 하강하고, 본체(6) 바닥면에 쌓인 미생물 담체와 폐수 슬러지는 압력 차에 의해 다시 교반 튜브(16) 내부로 유입되어 상승하는 과정을 반복하게 된다.As a result, when the gas stirrer 12 raises the waste water using the pressure of the compressed gas inside the stirring tube 16, the raised waste water is mixed with the hydrophilic fluidized bed microbial carrier and the bottom surface of the body 6 outside the stirring tube 16. To descend, the microbial carrier and wastewater sludge accumulated on the bottom surface of the main body 6 is introduced again into the stirring tube 16 due to the pressure difference to rise again.

이와 같이 동작하는 가스 교반기(12)는 폐수 슬러지의 교반 효율을 높이기 위해 교반 튜브(16) 하단에 깔때기 형상의 회전 유도형 유입구(24)를 설치하고, 교반 튜브(16) 상단에도 깔때기 형상의 회전 유도형 유출구(26)를 설치하며, 교반 튜브(16) 상부에 원뿔형의 유로변경 배플(28)을 설치한다.The gas stirrer 12 operating as described above is provided with a funnel-shaped rotation induction inlet 24 at the bottom of the stirring tube 16 to increase the stirring efficiency of the wastewater sludge, and the funnel-shaped rotation at the top of the stirring tube 16. An inflow outlet 26 is installed and a conical flow path changing baffle 28 is installed on the stirring tube 16.

도 2는 도 1에 도시한 회전 유도형 유입구의 저면도로서, 회전 유도형 유입구(24)는 원주 방향을 따라 다수의 천공(30)을 구비하여 미생물 담체와 폐수 슬러지가 교반 튜브(16) 내부로 용이하게 유입되도록 하고, 굽은 형상의 블레이드(32)를 내부에 다수 설치하여 미생물 담체와 폐수 슬러지의 회전을 유도한다.FIG. 2 is a bottom view of the rotary induction inlet shown in FIG. 1, wherein the rotary induction inlet 24 has a plurality of perforations 30 along the circumferential direction such that the microbial carrier and the wastewater sludge are inside the stirring tube 16. To be easily introduced into, and a plurality of bent blades 32 are installed inside to induce rotation of the microorganism carrier and wastewater sludge.

도 3은 도 1에 도시한 회전 유도형 유출구의 평면도로서, 회전 유도형 유출구(26) 또한 내부에 굽은 형상의 블레이드(32)를 다수 설치하여 미생물 담체와 폐수 슬러지의 회전을 유도한다. 이 때, 회전 유도형 유입구(24)와 회전 유도형 유출구(26)에 설치된 굽은 형상의 블레이드(32)는 블레이드(32)를 폈을 때의 형상이 도 4에 도시한 바와 같이 삼각 형상으로 이루어진다.FIG. 3 is a plan view of the rotation induction outlet shown in FIG. 1, and the rotation induction outlet 26 also includes a plurality of curved blades 32 installed therein to induce rotation of the microorganism carrier and the wastewater sludge. At this time, the curved blade 32 provided in the rotation induction inlet 24 and the rotation induction outlet 26 has a triangular shape as shown in FIG.

따라서 본체(6) 바닥에 쌓인 미생물 담체와 폐수 슬러지는 회전 유도형 유입구(24)를 통해 교반 튜브(16) 내부를 회전하면서 상승하게 되고, 회전 유도형 유출구(26)를 통해 배출되면서 회전력이 더욱 증가하게 된다.Therefore, the microbial carrier and wastewater sludge accumulated on the bottom of the main body 6 are raised while rotating the inside of the stirring tube 16 through the rotation induction inlet 24, and the rotational force is discharged through the rotation induction outlet 26. Will increase.

도 5는 도 1에 도시한 유로변경 배플의 사시도로서, 유로변경 배플(28)은 원뿔형으로 이루어지고, 교반 튜브(16) 상단에서 교반 튜브(16)와 임의의 간격을 두고 뾰족한 끝단이 교반 튜브(16)를 향하도록 배치된다. 이로서 유로변경 배플(28)은 교반 튜브(16)를 통해 상승한 폐수 슬러지의 경로를 수평 방향으로 변경하여 본체(6) 내부에서 원활한 유동 흐름을 갖도록 한다.FIG. 5 is a perspective view of the flow path changing baffle shown in FIG. 1, wherein the flow path changing baffle 28 is conical, and at the top of the stirring tube 16, the tip of the stirring tube 16 is spaced at an arbitrary distance from the stirring tube 16. It is arranged to face 16. As a result, the flow path changing baffle 28 changes the path of the wastewater sludge raised through the stirring tube 16 in the horizontal direction so as to have a smooth flow flow inside the main body 6.

한편, 본체(6) 상부에는 본체(6) 내부의 상황을 관찰하기 위한 내부 점검창(34)이 마련되고, 압력 안전장치(36)가 구비되어 본체(6) 내부에 발생하는 갑작스런 부압과 양압에 의한 구조물의 파손을 방지한다. 그리고 도시하지 않은 가스 발전기에 바이오 가스를 제공하는 관로에는 화염 방지기(38)가 설치되어 본체(6) 내부에 점화원이 유입되는 것을 차단한다.On the other hand, the upper part of the main body 6 is provided with an internal inspection window 34 for observing the situation inside the main body 6, the pressure safety device 36 is provided with a sudden negative pressure and positive pressure generated inside the main body 6 To prevent damage to the structure. And a flame arrester 38 is installed in the pipeline for providing biogas to the gas generator (not shown) to block the ignition source from flowing into the main body (6).

또한 본체(6)에서 분해되어진 소화액을 배출하는 처리수 배출관(14)에는 망사 스크린(40)이 설치되어 미생물 담체(4)의 유실을 방지하며, 본체(6)의 바닥부는 원뿔 형상이 아닌 평평한 형상으로 이루어져 초기 건설비를 감소시킨다. 이 때, 본체(6)의 너비:높이의 비는 1:1∼1:1.5 정도가 바람직하다.In addition, a mesh screen 40 is installed on the treated water discharge pipe 14 for discharging the digested liquid decomposed from the main body 6 to prevent loss of the microbial carrier 4, and the bottom of the main body 6 is flat rather than conical. It is shaped to reduce the initial construction cost. At this time, the ratio of the width: height of the main body 6 is preferably 1: 1 to 1: 1.5.

이하, 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

먼저 본체(6) 내부에 친수성 유동상 미생물 담체(4)를 15∼30부피% 충진시키고, 폐수 공급관(8)을 통해 교반 튜브(16) 내부에 폐수를 공급함과 아울러, 가스 컴프레셔(10)를 가동하여 가스 공급관(18)을 통해 교반 튜브(16) 내부로 1∼3kgf/cm2압력의 압축 바이오 가스를 제공한다.First, the hydrophilic fluidized bed microorganism carrier 4 is filled in the main body 6 by 15 to 30% by volume, and the waste gas is supplied to the stirring tube 16 through the wastewater supply pipe 8, and the gas compressor 10 is supplied. Operating to provide compressed biogas at a pressure of 1 to 3 kg f / cm 2 through the gas supply pipe 18 into the stirring tube 16.

이 때, 폐수 공급관(8)이 가스 공급관(18) 상부에 설치되고, 교반 튜브(16)에는 폐수 공급관(8) 및 가스 공급관(18)에 대향하여 내부 배플(22)이 45°각도로 기울어지게 설치되어 있으므로, 내부 배플(22)에 의해 폐수가 공급되는 지점에서 상승 유속과 와류가 최대화되어 유입되는 폐수의 혼합을 극대화한다.At this time, the wastewater supply pipe 8 is installed above the gas supply pipe 18, and the inner baffle 22 is inclined at an angle of 45 ° to the stirring tube 16 as opposed to the wastewater supply pipe 8 and the gas supply pipe 18. Since the fork is installed, the rising flow rate and the vortex are maximized at the point where the waste water is supplied by the internal baffle 22 to maximize the mixing of the incoming wastewater.

이와 같이 교반 튜브(16) 내부로 압축 가스와 폐수가 유입되면, 압축 가스의 압력에 의해 본체(6)에 충진된 미생물 담체(4)와 폐수가 섞이면서 교반 튜브(16) 상부로 상승하고, 상승된 미생물 담체(4)와 폐수 슬러지는 회전 유도형 유출구(26) 및 유로변경 배플(28)을 통해 회전력이 최대화된 상태로 교반 튜브(16) 외부로 배출된다.When the compressed gas and the wastewater flow into the stirring tube 16 as described above, the microorganism carrier 4 filled with the body 6 and the wastewater are mixed by the pressure of the compressed gas and ascends to the upper portion of the stirring tube 16, and ascends. The microorganism carrier 4 and the wastewater sludge are discharged to the outside of the stirring tube 16 with the rotational force maximized through the rotation induction outlet 26 and the flow path changing baffle 28.

그리고 교반 튜브(16) 외부로 배출된 내용물들은 본체(6) 바닥으로 침전되고, 본체(6) 바닥에 침전된 내용물들은 교반 튜브(16)의 압력차에 의해 회전 유도형 유입구(24)를 통해 다시 교반 튜브(16) 내부로 유입되어 교반 튜브(16) 내부와 외부를 순환함으로써 본체(6) 내부에서 원활한 유동이 이루어진다.The contents discharged to the outside of the stirring tube 16 are precipitated to the bottom of the main body 6, and the contents deposited at the bottom of the main body 6 are rotated through the induction flow inlet 24 by the pressure difference of the stirring tube 16. Again flowing into the stirring tube 16 is circulated inside and outside the stirring tube 16 to achieve a smooth flow inside the body (6).

따라서 가스 교반기(12)가 본체(6)에 충진된 미생물 담체와 본체(6)로 유입된 폐수의 혼합 효율을 극대화하여 폐수의 유기물 분해를 원활하게 하며, 미생물 담체(4)에 의해 유기물이 분해되어진 소화액은 본체(6) 상부에 설치된 처리수 배출구(14)를 통해 본체(6) 외부로 배출된다. 이 때, 처리수 배출구(14) 전면에 망사 스크린(40)이 설치되어 있으므로 미생물 담체(4)가 본체(6) 외부로 유실되는 것을 방지한다.Therefore, the gas stirrer 12 maximizes the mixing efficiency of the microbial carrier filled in the main body 6 and the wastewater introduced into the main body 6 to facilitate the decomposition of organic matter in the wastewater, and the organic matter is decomposed by the microorganism carrier 4. The digested liquid is discharged to the outside of the main body 6 through the treated water outlet 14 installed on the main body 6. At this time, since the mesh screen 40 is provided in front of the treated water outlet 14, the microbial carrier 4 is prevented from being lost to the outside of the main body 6.

한편, 전술한 폐수 처리 과정에서 발생하는 바이오 가스는 바이오 가스 유출관(20)을 통해 가스 컴프레셔(10)로 제공되고, 가스 컴프레셔(10)가 바이오 가스를압축하여 폐수 슬러지 교반을 위한 에너지로 공급한다.Meanwhile, the biogas generated in the wastewater treatment process is provided to the gas compressor 10 through the biogas outlet pipe 20, and the gas compressor 10 compresses the biogas and supplies it as energy for stirring wastewater sludge. do.

이와 같이 본 발명에 의한 고율 혐기성 소화조(12)는 축산 폐수 이외에 도축장 폐수, 주정 폐수, 음식물 쓰레기의 혐기성 소화액 등 고농도 유기성 폐수를 처리하는데 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the high-rate anaerobic digester 12 according to the present invention can be usefully used for treating high concentration organic wastewater such as slaughterhouse wastewater, spirit wastewater, anaerobic digestion liquid of food waste, in addition to livestock wastewater.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

이와 같이 본 발명에 따르면, 친수성 유동상 미생물 담체를 보유함으로써 기존 단상 완전 혼합형 소화조의 문제점인 슬러지 유실을 해결할 수 있고, 고정상 담체를 보유한 소화조의 문제점인 단회로 현상을 방지할 수 있다. 또한 담체 내에 고농도 미생물이 유지되어 기존 완전 혼합형 소화조에 비해 소화조내 체류시간을 2배 이상 단축할 수 있다.Thus, according to the present invention, by retaining the hydrophilic fluidized bed microbial carrier it is possible to solve the sludge loss which is a problem of the existing single-phase fully mixed digester, it is possible to prevent the short-circuit phenomenon, which is a problem of the digester having a fixed bed carrier. In addition, the high concentration of microorganisms are maintained in the carrier, it is possible to reduce the residence time in the digester by more than two times compared to the existing fully mixed digester.

또한 본 발명이 제공하는 가스 교반기는 소화조 내부에 설치되는 구조물이 최소화되어 소화조 내부에서 발생할 수 있는 고장과 같은 문제를 최소화하며, 수리 점검이 요구되는 가스 컴프레셔와 기타 기계 구조물들을 본체 외부에 배치하여 유지 관리를 용이하게 할 수 있다.In addition, the gas stirrer provided by the present invention minimizes problems such as failures that may occur inside the digester by minimizing the structure installed in the digester, and maintains and maintains the gas compressor and other mechanical structures requiring repair and inspection outside the main body. Management can be made easy.

Claims (4)

친수성 유동상 미생물 담체를 15∼30부피% 보유하는 본체와;A main body having 15 to 30% by volume of a hydrophilic fluidized bed microbial carrier; 상기 본체 내부로 폐수를 공급하는 폐수 공급관과;A wastewater supply pipe for supplying wastewater into the main body; 상기 본체 내부에서 본체의 바닥면과 임의의 간격을 두고 수직하게 고정 설치되며 회전 유도형 유입구와 회전 유도형 유출구를 포함한 내부가 빈 원통형으로 이루어지는 교반 튜브 및 교반 튜브 내부로 압축 가스를 공급하는 가스 공급관을 구비하여 압축 가스의 압력을 이용해 본체의 내용물을 교반하는 가스 교반기와;A gas supply pipe for supplying compressed gas into the stirring tube and the stirring tube which is fixedly installed vertically at a predetermined distance from the bottom surface of the main body at a predetermined interval from the inside of the main body and has a hollow cylinder including a rotation induction inlet and a rotation induction outlet. A gas stirrer provided with a gas to stir the contents of the main body using the pressure of the compressed gas; 상기 본체에서 수거된 바이오 가스를 제공받아 이를 압축하여 상기 가스 공급관에 압축 가스를 제공하는 가스 컴프레셔; 및A gas compressor receiving the biogas collected from the main body and compressing the biogas collected from the main body to provide a compressed gas to the gas supply pipe; And 상기 미생물 담체에 의해 분해된 소화액을 배출하는 처리수 배출관Treatment water discharge pipe for discharging the digestion liquid decomposed by the microorganism carrier 을 포함하는 고율 혐기성 소화조.High rate anaerobic digester comprising. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미생물 담체는 표면이 친수화 처리된 폴리우레탄 발포체로 제작되며 한변의 길이가 20∼50mm인 정육면체로 이루어지고, 95% 이상의 기공율과 0.03∼0.04mg/cm3의 비중을 갖는 고율 혐기성 소화조.The microbial carrier is made of a polyurethane foam surface-treated with a hydrophilic treatment, a side of 20 to 50mm in length consisting of a cube, a high rate anaerobic digestion tank having a porosity of 95% or more and a specific gravity of 0.03 ~ 0.04mg / cm 3 . 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회전 유도형 유출구와 회전 유도형 유입구가 각각 상기 교반 튜브의 상, 하단부에 깔때기 형상으로 구비되고,The rotation induction outlet and the rotation induction inlet are respectively provided in a funnel shape on the upper and lower ends of the stirring tube, 상기 회전 유도형 유출구와 회전 유도형 유입구가 그 내부에 굽은 형상의 블레이드를 다수 구비하며, 상기 회전 유도형 유입구의 원주 방향을 따라 다수의 천공이 형성되고,The rotation induction outlet and the rotation induction inlet is provided with a plurality of blades of a curved shape therein, a plurality of perforations are formed along the circumferential direction of the rotation induction inlet, 상기 가스 교반기가 교반 튜브 상부에서 교반 튜브와 임의의 간격을 두고 역 원뿔 형상으로 구비되는 유로변경 배플을 더욱 포함하는 고율 혐기성 소화조.The gas stirrer further comprises a flow path changing baffle provided in an inverted conical shape at an arbitrary interval with the stirring tube at the top of the stirring tube. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폐수 공급관이 가스 공급관 상부에서 본체 외부와 교반 튜브 내부를 연결하도록 설치되고, 상기 폐수 공급관 및 가스 공급관 끝단에 대향하는 교반 튜브 내부에 교반 튜브 상부를 향하여 45°경사각을 갖는 플레이트 형상의 내부 배플을 설치하여 유속 상승과 와류 형성을 유도하는 고율 혐기성 소화조.The wastewater supply pipe is installed to connect the outside of the main body and the inside of the stirring tube at the upper part of the gas supply pipe, and an inner baffle having a plate shape having a 45 ° inclination toward the upper part of the stirring tube in the stirring tube opposite to the ends of the wastewater supply pipe and the gas supply pipe. High rate anaerobic digester installed to induce flow rate rise and vortex formation.
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