KR20150046451A

KR20150046451A - Anaerobic atmosphere setting apparatus

Info

Publication number: KR20150046451A
Application number: KR20130125566A
Authority: KR
Inventors: 이학로; 박종석; 권일한; 전용재; 윤희철; 김용운; 신용순
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-04-30

Abstract

Disclosed is an apparatus for making an anaerobic atmosphere. An embodiment of the present invention provides the apparatus for making an anaerobic atmosphere which can rapidly and easily makes an anaerobic atmosphere in an anaerobic atmosphere digesting equipment to prevent anaerobic digestion bacteria from being exposed to oxygen and destroyed during initial inoculation or re-inoculation on an anaerobic digestion tank. The apparatus includes: a support unit provided to be able to move up and down in the anaerobic digestion tank; a combustion unit which is provided to one side of the support part to be able to provide fuel and generates anaerobic gas by combusting oxygen, remaining in the anaerobic digestion tank, with the fuel; and a height adjustment unit which lifts up and puts down the support unit to make the combustion unit combust oxygen remaining in the anaerobic digestion tank.

Description

[0001] ANAEROBIC ATMOSPHERE SETTING APPARATUS [0002]

본 발명은 혐기소화장치의 초기 식종을 최적화하기 위한 혐기 분위기 조성 장치로, 더욱 상세하게는 혐기소화 초기 식종시 혐기성 미생물이 빠르게 성장할 수 있도록 산소를 제거하여 혐기 분위기를 조성하도록 한 혐기 분위기 조성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anaerobic atmosphere generating apparatus for optimizing an initial species of an anaerobic digestion apparatus, and more particularly, to an anaerobic atmosphere generating apparatus for generating anaerobic atmosphere by removing oxygen so that anaerobic microorganisms can grow rapidly during the early stage of anaerobic digestion .

일반적으로 유기성 폐기물은 매립이나, 소각 등으로 처리되고 있으며, 일부 적정하게 처리되지 못한 유기성 폐기물들이 강이나 해양 등으로 투기되고 있는 실정이다. 이에 따라 최근에는 유기성 폐기물의 매립이나 소각 또는 해양투기 등으로 인한 공해 및 환경오염을 방지하기 위해 다양한 방식의 유기성 폐기물 처리방법이 개발되고 있다.Generally, organic wastes are treated by landfill, incineration, etc., and organic wastes that have not been suitably treated have been dumped into rivers or oceans. Recently, a variety of organic waste disposal methods have been developed to prevent pollution and environmental pollution due to landfilling, incineration or marine dumping of organic wastes.

이러한 유기성 폐기물의 처리방법으로는 생물학적 호기/혐기소화, 열분해, 소각 등의 방법이 있으며, 그 중 혐기소화방법은 처리과정에서 대체에너지의 하나인 메탄가스를 생산할 수 있다는 점에서 중요성이 대두되고 있다.These organic wastes can be treated by biological aerobic / anaerobic digestion, pyrolysis, incineration, etc. Among them, the anaerobic digestion method is important because it can produce methane gas, which is one of alternative energy in the process .

또한, 혐기소화 분야는 최근 들어 화석에너지의 사용으로 야기되는 온실효과, 교토 협약에 의한 이산화탄소 감축분야 및 2013년부터 유기물 해양투기 금지를 규정한 런덕조약 등에 따라 유기성 폐기물의 소각, 매립 및 해양투기 등이 제한되고 있으며, 이에 따라 유기성 폐기물을 폐기처리함과 동시에, 재생/청정 에너지인 메탄가스를 생산할 수 있다는 점에서 시사하는 바가 크다.In addition, the anaerobic digestion field has recently been in the process of incineration, landfill, and marine dumping of organic wastes in accordance with the greenhouse effect caused by the use of fossil energy, the reduction of carbon dioxide by the Kyoto Convention, and the Randuk Treaty, And thus, it is highly suggested that organic wastes can be disposed of and methane gas as renewable / clean energy can be produced.

즉, 부존자원이 부족하며, 전체 수입액의 20%에 달하는 돈이 에너지원의 수입에 사용되고 있는 우리나라의 경우, 유기성 폐기물의 처리뿐만 아니라 신재생 에너지를 생산할 수 있다는 점에서 혐기소화 분야에 대한 연구개발이 더욱 요구되고 있다.
In Korea, where 20% of the total imports are used for the import of energy sources, the research and development of the anaerobic digestion field in terms of being capable of producing new and renewable energy as well as treating organic wastes Is further demanded.

이러한 혐기소화방식을 최적화하기 위해서는 혐기소화 가스가 원활히 생산되어야 하는데, 이러한 생산을 방지하는 요소 중의 하나가 초기 식종시 산소에 의해 절대혐기성 균의 군상에 발생한 피해를 단기간 내에 복구시키기가 어려운 실정이다.In order to optimize the anaerobic digestion method, anaerobic digestion gas must be produced smoothly. One of the factors preventing the production of such anaerobic digestion gas is that it is difficult to recover the damage caused by the oxygen in the initial anaerobic digestion in a short time.

혐기소화조 내의 산소를 제거하는 기술은 여러 가지가 있을 수 있으나, 100톤 이상의 공간에 가득 차 있는 공기로부터 산소를 제거하려고 고가의 촉매를 사용하는 경우, 혐기소화 플랜트 운영상 수익에 악영향을 끼칠 수 있고, 단순 질소 또는 이산화탄소 가스를 투입하여 산소를 제거하는 방식의 경우 투입을 하게 되면 공기와 혼화되면서 20%의 산소를 희석시켜 1% 이하의 임계농도까지 낮추는 데에는 매우 많은 량의 가스가 필요하게 된다.
There may be many techniques for removing oxygen from an anaerobic digester, but using expensive catalysts to remove oxygen from the full air in a space of over 100 tonnes may adversely affect the operation of the anaerobic digester, In the case of the method of removing oxygen by injecting simple nitrogen or carbon dioxide gas, a very large amount of gas is required to dilute 20% of oxygen while lowering the concentration to 1% or less by mixing with air when the oxygen is supplied.

한편, 산소흡수제와 그의 제조방법 및 제조장치(출원번호 10-2009-0022323)의 경우, 통기성 포장지의 내부에 철분 및 수분공여체를 삽입하고, 전해질과 액체가 혼합된 전해액을 통기성 포장지에 별도로 삽입하여 산소를 흡수하도록 한 기술로, 이를 이용하여 산소를 흡수하여 식품 등의 산화를 방지토록 한 기술이 개시되어 있다.On the other hand, in the case of the oxygen absorbent, its manufacturing method and apparatus (Application No. 10-2009-0022323), the iron powder and the water donor are inserted into the air-permeable wrapper and the electrolytic solution in which the electrolyte and the liquid are mixed is separately inserted into the air- And a technique for absorbing oxygen to prevent oxidation of food or the like by absorbing oxygen is disclosed.

그러나, 이러한 방식은 산소의 흡수를 위해서는 충분한 산소흡수제가 공급되어야 한다는 점에서, 대용량의 혐기소화조의 혐기 분위기 조성방식으로는 적합하지 않다.
However, this method is not suitable for the anaerobic atmosphere of the large-capacity anaerobic digestion tank in that sufficient oxygen absorbing agent must be supplied for oxygen absorption.

또한, 혐기소화 바이오가스 시스템의 운전 안정화 방법(출원번호 10-2007-0129971)으로, 산발효조와 메탄생성조를 포함하는 혐기소화 바이오 가스 시스템의 초기운전시 또는 이상운전에 의해 정지되었다가 재가동할 때 혐기성 미생물이 빠르게 성장할 수 있는 환경을 만들어주어 정상운전으로 빠르게 안정화시킬 수 있도록 한 기술이 개시되어 있다.In addition, the operation stabilization method (application No. 10-2007-0129971) of the anaerobic digestion biogas system is stopped and restarted in the initial operation or abnormal operation of the anaerobic digestion biogas system including the acid fermentation tank and the methane generation tank A technique has been disclosed in which anaerobic microorganisms can be rapidly grown to an environment in which they can rapidly grow to stabilize them to normal operation.

이러한 방식은, 혐기시설 내부를 이산화탄소 가스를 퍼지하여 내부에 이산화탄소 비율을 높여 혐기 분위기를 조성하는 기술이나, 혐기설비 내부로 공급되는 이산화탄소 가스에 의해 산소 가스를 밀어내어 배출해야 하므로 혐기설비 내부를 혐기 분위기로 조성하는데 시간과 비용이 많이 소요되고 있다.
In this method, oxygen gas is pushed out by the carbon dioxide gas supplied to the anaerobic facility and the technology for purging the inside of the anaerobic facility to raise the rate of carbon dioxide in the anaerobic atmosphere by purging the inside of the anaerobic facility. Therefore, It takes time and money to create atmosphere.

또한, 산소제거촉매 및 이 촉매를 이용한 산소제거방법(출원번호 10-2007-7020327)은 가스 중의 산소를 환원물질의 존재하에 저온도영역에서 비교적 고온도영역에 걸쳐 고효율로 안정하게 분해, 제거하는 촉매를 이용한 산소제거방법이다.In addition, an oxygen scavenging catalyst and an oxygen scavenging method using this catalyst (Application No. 10-2007-7020327) can stably decompose and remove oxygen in a gas at a high efficiency over a relatively high temperature range in a low temperature region in the presence of a reducing material This is a method for removing oxygen using a catalyst.

이러한 방식은, 촉매를 이용하여 산소를 분해, 제거할 수 있으나, 장시간 사용에 따라 촉매에 피독 현상 등이 발생하여 산소의 분해, 제거 효율이 저하되는 문제가 있고, 고가의 촉매 사용으로 인해 유지/관리 비용이 증가하여 안정적인 운영에 어려움이 있다.
In this method, although oxygen can be decomposed and removed by using a catalyst, there is a problem that poisoning occurs in the catalyst due to use over a long period of time, thereby degrading the decomposition and removal efficiency of oxygen. There is a difficulty in stable operation due to increased management cost.

또한, 저장식품의 신선도 유지를 위한 냉장고의 산소제거장치 (출원번호 특1987-0002267)의 경우 냉장고 내부 전해조와 이온교환막을 설치하여 발생한 수소를 산소와 반응시켜 산소를 제거함으로써 저장식품의 신선도를 유지하는 기술이다.In addition, in the case of an oxygen removing device for a refrigerator (application No. 1987-0002267) for maintaining the freshness of stored food, an electrolyzer and an ion exchange membrane inside the refrigerator are installed to react with oxygen to remove oxygen to maintain the freshness of the stored food Technology.

그런데, 이러한 방식은 전해조와 이온교환막을 이용하여 산소를 제거하는 용량이 제한되고, 이에 따라 혐기설비의 산소를 신속하게 제거하는데 한계가 있다.However, this method has a limited capacity to remove oxygen by using an electrolytic cell and an ion exchange membrane, and thus, there is a limit in rapidly removing oxygen in anaerobic facilities.

따라서, 최근에는 혐기설비의 초기 식종하거나, 운영중 발생한 스컴 등이나, 사고 등으로 인하여 정지되었다가 재가동할 때 신속하면서도 저렴한 비용으로 혐기소화 설비 내부를 혐기 분위기로 조성하기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, recently, it is required to develop a technique for quickly and inexpensively putting the anaerobic digestion facility into an anaerobic atmosphere when the anaerobic digestion is stopped due to the early embryo formation, scum generated during operation, or an accident have.

본 발명의 일 실시예는 혐기소화조의 초기 접종 또는 재접종시 혐기소화균이 산소에 노출되며 소멸되지 않도록 혐기소화 설비를 혐기 분위기로 신속하고, 용이하게 조성할 수 있도록 한 혐기 분위기 조성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An embodiment of the present invention provides an anaerobic atmosphere generating device capable of quickly and easily forming anaerobic digestion facilities in an anaerobic atmosphere so that the anaerobic digestion bacteria are exposed to oxygen and disappear at the time of initial inoculation or re-inoculation of the anaerobic digestion tank .

본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치는 혐기소화조의 내부에 승강 가능하게 제공되는 지지부; 상기 지지부의 일측에 연료의 공급이 가능토록 제공되어 상기 혐기소화조 내에 잔류하는 산소를 연료와 함께 연소하여 혐기 가스를 발생하는 연소부; 상기 연소부가 상기 혐기소화조내 잔류하는 산소를 연소하도록 상기 지지부를 승강시키는 높이조절유닛;을 포함한다.An apparatus for anaerobic atmosphere generation according to an embodiment of the present invention includes: a support unit provided in an anaerobic digester; A combustion unit provided to one side of the support unit so as to be able to supply fuel and generating anaerobic gas by burning oxygen remaining in the anaerobic digestion tank together with fuel; And a height adjusting unit for raising and lowering the support unit such that the combustion unit burns oxygen remaining in the anaerobic digestion tank.

또한, 상기 높이조절유닛은 상기 지지부의 일측에 상기 지지부를 승강시키도록 연계되는 구동부와, 산소 부족에 의해 상기 연소부의 미연소시 상기 지지부가 승강되도록 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The height adjusting unit may include a driving unit coupled to one side of the supporting unit to raise and lower the supporting unit and a control unit to control the operation of the driving unit such that the supporting unit is raised and lowered when the combustion unit is not heated due to lack of oxygen .

또한, 상기 높이조절유닛은 상기 연소부의 연소온도를 측정하도록 제공된 온도센서와, 상기 온도센서에 의해 측정된 온도를 매개로 상기 연소부의 연소여부를 상기 혐기소화조 외부에 표시하도록 제공되는 표시부를 더 포함할 수 있다.The height adjustment unit may further include a temperature sensor provided to measure the combustion temperature of the combustion unit and a display unit provided to display the combustion status of the combustion unit outside the anaerobic digester through the temperature measured by the temperature sensor can do.

또한, 상기 높이조절유닛은 상기 연소부와 인접하여 설치되어 주변의 산소 농도를 측정하는 산소측정센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 산소측정센서에 의해 측정된 산소량을 기준으로 상기 지지부가 승강되도록 상기 구동부의 작동을 제어할 수 있다.The height adjustment unit may further include an oxygen measurement sensor disposed adjacent to the combustion unit to measure an oxygen concentration of the surroundings, wherein the control unit controls the height of the support unit so that the support unit is lifted based on the oxygen amount measured by the oxygen measurement sensor The operation of the driving unit can be controlled.

또한, 상기 제어부는 상기 연소부가 일정한 속도로 상승하도록 상기 구동부의 작동을 제어할 수 있다.In addition, the control unit may control the operation of the driving unit such that the combustion unit rises at a constant speed.

또한, 상기 연소부는 상기 지지부의 단부에 회전연결부재를 매개로 회전 가능하게 제공되어, 상기 연소부의 연소가스 배출에 의해 회전할 수 있다.The combustion section may be rotatably provided at an end of the support section via a rotation connecting member, and may be rotated by the combustion gas discharge of the combustion section.

또한, 상기 연소부는 연료공급부와 연결된 버너가 구비된 본체와, 상기 본체의 일단부에 제공되어 공기를 흡입하는 흡입부와, 상기 본체의 내부에 제공되어 상기 버너로부터 분사되는 연료를 점화시키는 점화부와, 상기 본체로부터 연소된 연소가스를 배출시키며 상기 본체를 회전시키는 배기노즐을 포함할 수 있다.The combustion unit may include a main body having a burner connected to the fuel supply unit, a suction unit provided at one end of the main body to suck air, and an ignition unit provided in the main body to ignite fuel injected from the burner, And an exhaust nozzle for discharging the combustion gas burned from the main body and rotating the main body.

또한, 상기 연소부는 상기 흡입부가 상기 배기노즐보다 낮도록 경사지게 배치되고, 상기 흡입부 보다 상기 배기노즐의 단면적이 작아지게 형성될 수 있다.In addition, the combustion section may be inclined so that the suction section is lower than the exhaust nozzle, and the sectional area of the exhaust nozzle may be smaller than the suction section.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 혐기소화 설비내 산소를 신속하게 제거하여 절대혐기 미생물 군상이 산소에 노출되는 것을 최소화할 수 있고, 이에 따라 혐기소화조의 정상화를 조기에 추진하여 혐기소화에 의한 메탄 생성을 최적화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, oxygen in the anaerobic digestion facility can be quickly removed to minimize the exposure of the anaerobic microorganism group to oxygen, thereby promptly promoting normalization of the anaerobic digestion tank, Generation can be optimized.

또한, 본 실시예는 혐기소화조의 내부에서 산소의 제거를 빠르게 할 수 있고, 산소의 제거에 소요되는 비용을 절감할 수 있어, 초기 식종 및 재식종에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.In addition, this embodiment can speed up the removal of oxygen from the anaerobic digestion tank, reduce the cost of removing oxygen, and save time and cost for initial breeding and rearing species.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치가 혐기소화조에 장착한 상태를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치를 확대한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치의 작동상태를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치의 승강구조를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a state where an anaerobic atmosphere generating apparatus according to an embodiment of the present invention is installed in an anaerobic digestion tank.
2 is an enlarged cross-sectional view of an anaerobic atmosphere generating apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing an operation state of an anaerobic atmosphere generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an ascending / descending structure of an anaerobic atmosphere forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치가 혐기소화조에 장착한 상태를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치를 확대한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치의 작동상태를 보인 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치의 승강구조를 보인 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a state where an anaerobic atmosphere generating apparatus according to an embodiment of the present invention is installed in an anaerobic digestion tank, FIG. 2 is an enlarged sectional view of an anaerobic atmosphere generating apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view illustrating an elevating structure of the anaerobic atmosphere forming apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 혐기 분위기 조성 장치(130)는 혐기소화조(110) 내부의 분위기를 절대혐기군의 생성에 적합한 환경인 혐기 분위기, 즉 예컨대 산소가 없고 이산화탄소가 많은 분위기로 조성하는 장치이다.1 to 4, the anaerobic atmosphere generating device 130 according to the present embodiment is configured to generate an anaerobic atmosphere in which the atmosphere inside the anaerobic digestion tank 110 is an environment suitable for generating an anaerobic group, that is, It is a device to create a lot of atmosphere.

즉, 혐기소화조(110)는 활성 슬러지를 식종하는 과정에서 절대혐기성균일 메타오겐(methaogen) 군상이 필연적으로 산소에 노출되어 파괴됨에 따라 메탄생산이 원활히 이루어지지 않는 현상을 최소화시키기 위해서 20%의 산소가 함유된 대기가 채워진 혐기소화조(110) 내부를 혐기 분위기로 조성하는 것이 요구된다.That is, in the anaerobic digestion tank 110, the absolute anaerobic homogeneous methaogen group is inevitably destroyed by oxygen during the process of cultivating the activated sludge. Therefore, in order to minimize the incomplete methane production, 20% It is required to form an anaerobic atmosphere inside the anaerobic digestion tank 110 filled with the atmosphere.

혐기성 조건하에서 유기물이 메탄으로 분해된다는 사실은 1776년 이태리 물리학자 A. Volta가 식물체가 부식하는 늪지에서는 많은 양의 가연성 기체가 발생한다는 사실을 관찰한 이래 꾸준히 연구되고 있으며, 1868년 Bechamp는 메탄 생산이 미생물의 작용이라는 사실을 밝혔다.The fact that organic matter decomposes into methane under anaerobic conditions has been studied steadily since 1776, when the Italian physicist A. Volta observed that a large amount of flammable gas was generated in the vegetation-corroded swamp, and in 1868 Bechamp produced methane This is the action of microorganisms.

메탄 발효에 관여하는 모든 미생물은 산소에 대하여 민감한 절대혐기성균(Stric anaerobe)이기 때문에 대기에 노출될 경우 구산의 활동은 큰 제한을 받게 된다.Since all microorganisms involved in methane fermentation are anaerobic bacteria (Stric anaerobe) sensitive to oxygen, the activity of Kusan is greatly restricted when exposed to the atmosphere.

다당류를 비롯한 당류, 단백질, 지방 등의 모든 유기물이 포함된 폐기물이 메탄발효의 기질로서 이용될 수 있지만, 메탄생산에 있어 중요한 역할을 하는 메탄생산균을 초산, 메탄올(methanol), 포메이트(formate), 메탈라미네(methylamine), 일산화탄소, 그리소 수소와 이탄화탄소만을 기질로 이용할 수 있기 때문에 상기한 유기물이 메탄으로 발효될 때까지는 최소한 3종류 이상의 미생물군이 작용한다.Although wastes containing polysaccharides, sugars, proteins and fats can be used as a substrate for methane fermentation, methane producing bacteria, which play an important role in methane production, can be produced from acetic acid, methanol, formate ), Methylamine, carbon monoxide, hydrogen peroxide and carbonitride can be used as a substrate. Therefore, at least three kinds of microorganisms act until the above-mentioned organic matter is fermented with methane.

이들은 1) 복잡한 고분자유기물을 분해하고 발효하는 발효균(hydrolytic fermentative bacteria), 2)수소의 농도가 낮은 환경에서 lactate, ethanol, propinate, butyrate등을 메탄생성균이 이용할 수 있는 acetate와 수소로 분해하는 syntrophic acetogenic bacteria, 3) acetate, formate, 수소와 이산화탄소 등을 메탄으로 발효하는 메탄생산균, 4) 메탄발효과정에 관여하여 유황 성분과 질소 성분의 환원에 관여하는 황산염환원 세균과 탈질 세균이 관여하고 있으나, 산소에 의해 악영향을 가장 많이 받으면서 가장 회복속도가 느린 핵심 군상은 메탄생성균의 군상이라고 할 수 있다. 이들 군상의 피해를 최소화시키기 위해서는 활성슬러지를 채취/이송/투여 과정 중 산소의 노출이 가장 극대화되는 혐기소화조(110) 내로의 투여과정에서 이들을 보호할 장치가 필요하며, 이를 위하여 혐기소화조(110) 내부의 산소를 제거해 주는 것이 절대적으로 중요하다. These are: 1) hydrolytic fermentative bacteria that decompose complex organic matter; 2) syntrophic acetogenic bacteria that decompose lactate, ethanol, propinate, and butyrate into acetate and hydrogen, methane production by fermentation of acetate, formate, hydrogen and carbon dioxide by methane, 4) sulfate reduction bacteria and denitrifying bacteria which are involved in the methane fermentation process and involved in the reduction of sulfur and nitrogen components, The core group that is most affected by oxygen and has the slowest recovery rate is the group of methanogenic bacteria. In order to minimize the damage to the anaerobic digestion tank 110, it is necessary to provide an apparatus for protecting the activated sludge during the administration of the activated sludge to the anaerobic digestion tank 110, which maximizes exposure of oxygen during the collection / transportation / It is absolutely important to remove the oxygen inside.

이와 같이, 본 실시예의 혐기 분위기 조성 장치(130)는 연료와 함께 혐기소화조(110) 내에 잔류하는 산소(O₂)를 연소하며, 이에 따라 혐기소화조(110) 내부의 산소(O₂)를 혐기 분위기 조성을 위한 이산화탄소(CO₂)로 적층하며 전환하도록 제공될 수 있다.In this way, the present embodiment an anaerobic atmosphere device 130 is oxygen (O ₂₎ combustion, and, whereby the anaerobic digester 110, oxygen (O ₂₎ of the inner according to remain in the anaerobic digestion tank 110 with fuel anaerobic For example, carbon dioxide (CO ₂ ) for the atmosphere formation.

이를 위한 혐기 분위기 조성 장치(130)는 혐기소화조(110) 내부에 승강 가능하게 제공되는 지지부(132)를 포함하며, 이 지지부(132)의 일측에는 연료의 공급이 가능토록 제공된 연소부(140)가 제공될 수 있다.The anaerobic atmosphere generating device 130 includes a support part 132 provided in the anaerobic digestion tank 110 such that the support part 132 can be raised and lowered and a combustion part 140 provided to one side of the support part 132, May be provided.

연소부(140)는 내부에 연료공급부(143)와 연결된 버너(144)(burner)가 구비된 본체(142)를 포함하며, 이 본체(142)의 내부에는 버너(144)로부터 분사되는 연료를 점화시키기 위한 점화부(146)가 제공될 수 있다. 또한, 본체(142)의 출구에는 연소된 연소가스를 배출시키는 배기노즐(150)이 제공될 수 있다.The combustion unit 140 includes a main body 142 having a burner 144 connected to a fuel supply unit 143. A fuel injected from the burner 144 is injected into the main body 142 An ignition part 146 for igniting can be provided. Further, the outlet of the main body 142 may be provided with an exhaust nozzle 150 for exhausting the combusted combustion gas.

한편, 본 실시예에서 연소부(140)는 지지부(132)의 단부에 회전연결부재(134), 예컨대 베어링을 매개로 회전 가능하게 제공될 수 있다.Meanwhile, in this embodiment, the combustion section 140 may be rotatably provided at the end of the support section 132 via a rotation connecting member 134, for example, a bearing.

회전연결부재(134)는 지지부(132)와 연소부(140)를 회전 가능하게 지지할 수 있으며, 이때 버너(144)는 회전연결부재(134)에 제공된 커플링(134a)에 의해 연료공급부(143)와 연결상태를 유지하며 본체(142)와 함께 회전하여 연소방향을 일정하게 유지할 수 있다.The rotation linking member 134 can rotatably support the support portion 132 and the combustion portion 140 while the burner 144 is rotated by the coupling portion 134a provided on the rotation linking member 134, 143 and can rotate with the main body 142 to keep the combustion direction constant.

또한, 회전연결부재(134)는 내측이 중공될 수 있으며, 연료공급부(143)는 커플링(134a)에 의해 연결상태가 유지될 수 있다. 또한, 연료공급부(143)는 소정의 유동이나, 진동, 변형 등을 흡수할 수 있도록 플랙시블(flexble) 튜브 등으로 제공될 수 있다.In addition, the inside of the rotation connecting member 134 may be hollow, and the fuel supply unit 143 may be maintained in a connected state by the coupling 134a. Further, the fuel supply unit 143 may be provided with a flexible tube or the like so as to absorb a predetermined flow, vibration, deformation, or the like.

또한, 연소부(140)는 연료와 산소의 연소시 발생된 연소가스가 혐기소화조(110)의 내부에서 먼 거리까지 균일하게 분사할 수 있다.In addition, the combustion unit 140 can uniformly inject the combustion gas generated when the fuel and oxygen are burned to a distance far from the inside of the anaerobic digestion tank 110.

이를 위해, 본체(142)에는 연소가스를 배출시키는 배기노즐(150)이 본체로부터 연장되어 원주방향으로 꺾여진 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 연소가스가 외측으로 퍼지도록 외측으로 경사진 형태로 형성될 수 있다.To this end, the main body 142 may be formed with an exhaust nozzle 150 extending from the main body and bent in a circumferential direction to discharge a combustion gas. Preferably, the main body 142 is formed with an outwardly inclined shape As shown in FIG.

이러한 연소부(140)는 배기노즐(150)을 통해 배출되는 연소가스에 의해 연소부(140)가 회전할 수 있다.The combustion unit 140 can be rotated by the combustion gas discharged through the exhaust nozzle 150.

또한, 연소부(140)는 회전에 의해 혐기소화조(110) 내부에 와류를 형성할 수 있으며, 연소가스를 더욱 먼 거리로 배출할 수 있다.In addition, the combustion unit 140 can form a vortex in the anaerobic digestion tank 110 by rotation, and can discharge the combustion gas to a further distance.

또한, 본체(142)의 입구측에는 주변의 공기를 쉽게 유입하기 위한 흡입부(152)가 마련될 수 있다. 흡입부(152)는 입구측 방향으로 단면적이 좁아지는 경사면을 갖는 형태, 즉 절두원추형(截頭圓錐形)으로 형성될 수 있다.The inlet 142 of the main body 142 may be provided with a suction portion 152 for easily introducing the surrounding air. The suction portion 152 may be formed in a shape having an inclined surface in which the cross-sectional area becomes narrower toward the inlet side, that is, a frusto-conical shape.

여기서, 본체(142)는 흡입부(152)가 하부에 위치하도록 경사지게 제공되는 것이 바람직하며, 이는 흡입부(152)가 공기 중 비교적 무거운 산소(O₂)를 흡입하여 연소하기 위함이다.Here, the main body 142 is preferably provided so as to be inclined so that the suction portion 152 is located at the lower portion thereof, so that the suction portion 152 sucks and combusts relatively heavy oxygen (O ₂ ) in the air.

또한, 이러한 본체(142)의 배치형태는 연소에 의해 가벼워진 연소가스가 상부에 위치한 배기노즐(150)로 배기되는 구조이며, 본체(142)에서 배기노즐(150)로 갈수록 단면적이 좁아짐에 따라 연속가스의 배출 속도를 증가시킬 수 있다.The body 142 has a structure in which the combustion gas lightened by the combustion is exhausted to the exhaust nozzle 150 located at the upper portion. As the cross-sectional area becomes narrower from the body 142 toward the exhaust nozzle 150, The discharge speed of the gas can be increased.

또한, 본 실시예에서, 버너(144)는 배기노즐(150) 방향으로 화염을 분사하도록 제공되며, 이에 따라 흡입부(152)로부터 들어온 산소가 연료와 함께 연소되는 과정에서 발생한 뜨거운 공기가 화염 방향으로 가속되며 배기노즐(150)을 통해 불꽃과 같이 배출되면서 연소부(140)의 본체(14)를 회전시키게 된다.In this embodiment, the burner 144 is provided to inject the flame in the direction of the exhaust nozzle 150, so that hot air generated in the course of combustion of the oxygen from the suction portion 152 with the fuel flows in the direction of the flame And is discharged as a flame through the exhaust nozzle 150 to rotate the main body 14 of the combustion unit 140.

더욱 바람직하게는 배기노즐(150)의 단부는 절단 커터의 날, 즉 경사진 형태로 제공됨에 따라 배기가스를 더욱 멀리 뿜을 수 있다.More preferably, the end of the exhaust nozzle 150 is provided with a cutting edge of the cutting cutter, that is, in an inclined form, so that the exhaust gas can be further blown away.

이러한 연소부(140)는 공급되는 연료를 버너(144)를 통해 분사하며 불꽃을 일으키고, 이에 따라 혐기소화조(110) 내에 잔류하는 산소와 함께 연소하여 혐기 가스를 발생한다. 즉, 연소부(140)는 혐기소화조(110) 내의 산소(O₂)를 연료의 탄소(C) 성분과 연소반응시켜 이산화탄소(CO₂)를 생성할 수 있다.The combustion unit 140 injects the supplied fuel through the burner 144, generates flames, and combusts with oxygen remaining in the anaerobic digestion tank 110 to generate anaerobic gas. That is, the combustion unit 140 can generate carbon dioxide (CO ₂ ) by causing oxygen (O ₂ ) in the anaerobic digestion tank 110 to burn-react with the carbon (C) component of the fuel.

공기 중 산소(O₂)는 약 20% 정도를 차지하며, 대부분은 질소(N₂)가 50%를 차지하고, 나머지는 이산화탄소(CO₂) 등을 포함하는 기타 가스로 이루어진다.Oxygen (O ₂ ) in the air accounts for about 20%, and most of it consists of nitrogen (N ₂ ) in 50% and the remainder in other gases including carbon dioxide (CO ₂ ).

한편, 연소부(140)에 의해 배출된 연소가스는 대부분이 이산화탄소로 이루어지며, 연소열에 의해 상부로 대류된 후 주변 대기에 열을 잃으면서 밀도차이에 의해 혐기소화조(110)의 하부에 쌓여 적층된다. 즉, 공기 중 이산화탄소(C0₂)는 산소(O₂)보다 무거워 혐기소화조(110)의 하부에 쌓이며, 산소(O₂)는 이산화탄소(CO₂) 상부에 위치된다.Meanwhile, the combustion gas discharged by the combustion unit 140 is mainly composed of carbon dioxide. The combustion gas is convected upward by the combustion heat, and then loses heat to the ambient atmosphere. The combustion gas is accumulated in the lower part of the anaerobic digestion tank 110 by density difference, do. That is, carbon dioxide (CO ₂ ) in the air is heavier than oxygen (O ₂ ) and accumulates in the lower portion of the anaerobic digestion tank 110, and oxygen (O ₂ ) is located above carbon dioxide (CO ₂ ).

바람직하게는, 혐기소화조의 상부 및 주변부는 내부의 냉각을 위해 냉각수 등이 순환하는 냉각설비가 제공될 수 있다.Preferably, the upper part and the peripheral part of the anaerobic digester may be provided with a cooling facility in which cooling water and the like are circulated for internal cooling.

이와 같은 연소과정이 진행되면, 점차 연소부(140) 주변의 산소가 이산화탄소로 변환되고, 이산화탄소의 적층 수위가 높아져서 연소부(140)에 으르게 되면 산소부족으로 인하여 연소과정이 지속되지 못하고, 연소부(140)의 연소가 중지된다.When the combustion process is progressed, the oxygen around the combustion unit 140 is gradually converted into carbon dioxide, and when the level of the carbon dioxide is increased so that the combustion unit 140 is driven, the combustion process can not be continued due to the lack of oxygen, The combustion of the part 140 is stopped.

따라서, 연소부(140)는 초기 연소시 혐기소화조(110)의 하부에서 산소가 잔류하는 높이에 위치되며, 연소부(140)에 의해 혐기소화조(110)의 하부에 잔류하는 산소가 연소하면 지지부(132)를 승강시켜 상층의 산소와 접촉하도록 하여 연소가 지속되도록 할 수 있다.Therefore, when the remaining oxygen in the lower portion of the anaerobic digestion tank 110 is burned by the combustion unit 140, the combustion unit 140 is positioned at a height where oxygen remains in the lower portion of the anaerobic digestion tank 110 at the time of initial combustion, (132) is raised and brought into contact with oxygen in the upper layer so that combustion can be continued.

이를 위해, 본 실시예의 혐기 분위기 조성 장치(130)는 연소부(140)의 높이 조절을 위해 지지부(132)를 승강시키는 높이조절유닛(170)을 포함할 수 있다. For this purpose, the anaerobic atmosphere generating apparatus 130 of the present embodiment may include a height adjusting unit 170 for elevating and lowering the supporting unit 132 to adjust the height of the combustion unit 140.

높이조절유닛(170)은 지지부(132)의 일측에 지지부(132)를 승강시키도록 연계되는 구동부(172)와, 이 구동부(172)의 작동을 제어하기 위한 제어부(180)를 포함할 수 있다.The height adjusting unit 170 may include a driving unit 172 coupled to one side of the supporting unit 132 to raise and lower the supporting unit 132 and a control unit 180 for controlling the operation of the driving unit 172 .

또한, 구동부(172)는 혐기소화조(110)의 일측, 일례로 혐기소화조(110)의 상부 덮개부(112)에 설치되는 모터를 포함할 수 있으며, 이 모터의 회전축(173)에는 기어부(174)가 설치될 수 있다. 또한, 지지부(132)에는 이 기어부(174)와 대응하는 기어치(133)가 제공될 수 있다.The driving part 172 may include a motor installed on one side of the anaerobic digestion tank 110, for example, the upper lid part 112 of the anaerobic digestion tank 110. The rotating shaft 173 of the motor is provided with a gear part 174 may be installed. The support portion 132 may be provided with a gear 133 corresponding to the gear portion 174.

이러한 구동부(172)는 모터의 회전시 기어부(174)가 지지부(132)의 기어치(133)와 치합된 상태에서 회전함에 따라 지지부(132)를 상승 또는 하강하며 높이를 조절할 수 있다.The driving part 172 can raise or lower the height of the supporting part 132 as the gear part 174 rotates while engaged with the gear teeth 133 of the supporting part 132 when the motor rotates.

바람직하게는 혐기소화조(110)의 상부 덮개부에는 지지부(132)의 이동을 안내하기 위한 가이드부재(136)가 더 제공될 수 있다. 가이드부재(136)는 지지부(132)의 상, 하 이동을 지지하며, 지지부(132)의 이동과정에서 흔들림을 방지하여 지지부(132)의 기어치(133)와 모터의 기어부(174)가 치합된 상태를 유지하도록 할 수 있다.Preferably, the upper lid portion of the anaerobic digestion tank 110 may further be provided with a guide member 136 for guiding the movement of the support portion 132. The guide member 136 supports the upward and downward movement of the support portion 132 and prevents the gear portion 133 of the support portion 132 and the gear portion 174 of the motor from being shaken during the movement of the support portion 132 It is possible to maintain the collated state.

한편, 제어부(180)는 산소부족에 의해 연소부(140)의 미연소 현상이 발생할 경우, 지지부(132)를 승강하도록 구동부(172)의 작동을 제어할 수 있다.The control unit 180 may control the operation of the driving unit 172 to raise and lower the support unit 132 when the combustion unit 140 is unburned due to the lack of oxygen.

또한, 제어부(180)는 연소부(140)의 미연소 현상의 발생시, 연소부(140)로 공급되는 연료의 공급을 중단하도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit 180 can control the supply of fuel supplied to the combustion unit 140 to be stopped when the unburned phenomenon of the combustion unit 140 occurs.

이를 위해, 연소부(140)와 연계되는 연료공급부(143)의 일측에는 연료의 공급을 조절하기 위한 밸브(148)가 연계될 수 있다. 이 밸브(148)는 제어부(180)에 의해 개폐가 제어될 수 있다.To this end, a valve 148 for regulating the supply of fuel may be connected to one side of the fuel supply part 143 associated with the combustion part 140. The valve 148 can be controlled to be opened or closed by the control unit 180.

또한, 높이조절유닛(170)은 연소부(140)의 연소온도를 측정하기 위한 온도센서(182)를 더 포함할 수 있다.The height adjustment unit 170 may further include a temperature sensor 182 for measuring the combustion temperature of the combustion unit 140.

또한, 온도센서(182)는 회전연결부재(134)의 회전시 제어부(180)와의 연결상태를 유지할 수 있도록 커플링(134b)에 의해 연결상태를 유지하도록 연결될 수 있다.The temperature sensor 182 may be connected to maintain the connection state by the coupling 134b so as to maintain the connection state with the control unit 180 when the rotation connection member 134 rotates.

일례로, 본 실시예에서 온도센서(182)는 연소부(140)의 버너(144) 전방에 설치되어 연소온도를 측정하게 된다. 온도센서(182)는 써머커플(thermocouple)을 포함할 수 있으며, 이를 이용하여 연소부(140)의 연소 유무를 판단할 수 있다.For example, in this embodiment, the temperature sensor 182 is installed in front of the burner 144 of the combustion unit 140 to measure the combustion temperature. The temperature sensor 182 may include a thermocouple, and the presence or absence of combustion of the combustion unit 140 can be determined using the thermocouple.

이와 같이, 제어부(180)는 온도센서(182)를 이용하여 연소부(140)의 연소 유무를 판단하여 연소부(140)가 연소되고 있지 않다고 측정되면, 연소부(140) 주변에 산소가 잔류하지 않는다고 판단하게 되며, 이에 따라 구동부(172)를 제어하여 지지부(132)를 상승하여 연소부(140)를 산소가 잔류하는 위치에 위치시킬 수 있다.The control unit 180 determines whether or not the combustion unit 140 is combusted using the temperature sensor 182. If it is determined that the combustion unit 140 is not combusted, Accordingly, it is possible to control the driving unit 172 to move up the supporting unit 132 and to position the combustion unit 140 at a position where oxygen remains.

더불어, 혐기소화조(110)의 외부, 예컨대 모니터실 이나 시설제어부에는 온도센서(182) 및 제어부(180)와 연결되는 (도시되지 않은) 표시부가 제공될 수 있다. 표시부는 온도센서(182)에서 측정된 온도를 통해 판단된 연소부(140)의 연소 여부를 작업자 등에게 알려줄 수 있다. 또한, 작업자는 이와 같이, 온도센서(182)를 이용하여 판단된 연소 여부에 따라 제어부(180)를 수동으로 조작하여 지지부(132)의 승강을 조절하는 것도 가능하다.In addition, a display unit (not shown) connected to the temperature sensor 182 and the control unit 180 may be provided outside the anaerobic digestion tank 110, for example, in a monitor room or a facility control unit. The display unit can notify the operator or the like whether the combustion unit 140 has been determined based on the temperature measured by the temperature sensor 182 or not. In this way, the operator can manually adjust the lifting and lowering of the support part 132 by manually operating the control part 180 according to whether or not the combustion is determined using the temperature sensor 182.

한편, 본 실시예에서 높이조절유닛(170)은 온도센서(182)에 의해 측정되는 연소가스의 온도를 통해 연소부(140)의 연소 유무를 판단하고, 이를 근거하여 지지부(132)의 높이를 조절하는 것으로 설명하고 있으나, 높이조절유닛(170)의 작용은 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형될 수 있다.In the present embodiment, the height adjusting unit 170 determines the presence or absence of combustion of the combustion unit 140 through the temperature of the combustion gas measured by the temperature sensor 182, and determines the height of the support unit 132 However, the operation of the height adjusting unit 170 is not limited to this, and may be variously modified.

일례로, 높이조절유닛(170)은 연소부(140)와 인접하여 제공된 산소측정센서(184)를 더 포함할 수 있다. In one example, the height adjustment unit 170 may further include an oxygen measurement sensor 184 provided adjacent to the combustion unit 140.

산소측정센서(184)는 지지부(132)의 일측에 설치될 수 있으며, 이외에도 연소부(130)의 흡입부(152) 등과 같이 주변 공기의 산소 농도를 측정하기 용이한 지점에 설치될 수 있다.The oxygen measurement sensor 184 may be installed at one side of the support part 132 or may be installed at a point where the oxygen concentration of the surrounding air can be easily measured, such as the suction part 152 of the combustion part 130.

산소측정센서(184)는 주변의 산소 농도를 측정하여 제어부(180)로 전송하고, 제어부(180)는 측정된 산소량을 기준으로 연소에 필요한 산소가 없다고 판단되면 지지부(132)가 승강되도록 구동부(172)의 작동을 제어할 수 있다.The oxygen sensor 184 measures the oxygen concentration of the surrounding oxygen and transmits the measured oxygen concentration to the controller 180. When the controller 180 determines that there is no oxygen required for the combustion based on the measured oxygen amount, 172). &Lt; / RTI >

따라서, 본 실시예에서 혐기 분위기 조성 장치(130)는 혐기소화조(110) 내의 산소 잔류 여부에 따라 연소부(140)의 높이를 자동으로 조절하며 혐기 분위기 조성을 할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, the anaerobic atmosphere generating apparatus 130 can automatically adjust the height of the combustion unit 140 according to whether oxygen remains in the anaerobic digestion tank 110, thereby forming an anaerobic atmosphere.

또한, 높이조절유닛(170)은 산소측정센서(184) 외에도 미리 설정된 시간을 기준으로 연소부(140)를 상승시키는 것도 가능하다.Also, the height adjusting unit 170 may raise the combustion unit 140 based on a predetermined time in addition to the oxygen measurement sensor 184.

이를 위해, 제어부(180)는 타이머 기능이 내장될 수 있으며, 이를 이용하여 연소부(140)가 일정한 속도로 상승하도록 구동부(172)를 제어할 수 있다.
To this end, the controller 180 may incorporate a timer function and control the driving unit 172 such that the combustion unit 140 rises at a constant speed.

본 발명의 명세서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.It is to be understood that within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention, the description of the present invention, the present embodiment, and the drawings attached hereto are only a part of the technical idea included in the present invention, The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention.

110: 혐기소화조 130: 혐기 분위기 조성 장치
132: 지지부 134: 회전연결부재
140: 연소부 142: 본체
143: 연료공급부 144: 버너
146: 점화부 150: 배기노즐
170: 높이조절유닛 172: 구동부
180: 제어부 182: 온도센서
184: 산소측정센서110: anaerobic digestion tank 130: anaerobic atmosphere generating device
132: support part 134:
140: combustion section 142:
143: fuel supply unit 144: burner
146: ignition part 150: exhaust nozzle
170: height adjusting unit 172:
180: control unit 182: temperature sensor
184: Oxygen measurement sensor

Claims

A supporting part provided inside the anaerobic digestion tank so as to be able to move up and down;
A combustion unit provided to one side of the support unit so as to be able to supply fuel and generating anaerobic gas by burning oxygen remaining in the anaerobic digestion tank together with fuel;
A height adjusting unit for raising and lowering the support unit such that the combustion unit burns oxygen remaining in the anaerobic digestion tank;
And an anaerobic atmosphere generating device.

The apparatus of claim 1, wherein the height adjustment unit
A driving unit coupled to one side of the support unit to move the support unit up and down;
And a control unit for controlling the operation of the driving unit such that the supporting unit is raised and lowered when the combustion unit is not heated due to lack of oxygen.

The apparatus of claim 2, wherein the height adjustment unit
A temperature sensor provided to measure a combustion temperature of the combustion section,
Further comprising: a display unit provided to display on the outside of the anaerobic digestion tank whether or not the combustion unit is burnt through a temperature measured by the temperature sensor.

The method of claim 2,
The height adjusting unit may further include an oxygen measuring sensor provided adjacent to the combustion unit to measure an oxygen concentration of the surroundings,
Wherein the control unit controls the operation of the driving unit such that the support unit is raised and lowered based on the oxygen amount measured by the oxygen measurement sensor.

The method of claim 2,
Wherein the control unit controls the operation of the driving unit such that the combustion unit rises at a constant speed.

The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the combustion section is rotatably provided at an end of the support section via a rotation connecting member and is rotated by exhausting combustion gas of the combustion section.

7. The fuel cell system according to claim 6,
A main body having a burner connected to the fuel supply unit,
A suction unit provided at one end of the main body to suck air,
An ignition part provided in the main body to ignite fuel injected from the burner,
And an exhaust nozzle for discharging the combustion gas burned from the main body and rotating the main body.

8. The fuel cell system according to claim 7,
The suction portion is disposed to be inclined so as to be lower than the exhaust nozzle,
Wherein a sectional area of the exhaust nozzle is smaller than that of the suction portion.