KR20150057973A - 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템 - Google Patents

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KR20150057973A
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정광화
김중곤
전중환
한덕우
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대한민국(농촌진흥청장)
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템은 드럼 타입의 원통으로 형성되며 원통의 외주면을 회전시키는 드럼 구동장치에 의하여 회전되는 소화조 탱크; 상기 소화조 탱크의 전단 측에 설치되어 상기 소화조 탱크의 소화 원료 투입구로 소화 원료를 공급하는 소화 전처리부; 상기 소화조 탱크의 중앙부를 관통하여 설치되는 제2 회전축과, 상기 제2 회전축을 따라서 길이 방향으로 다수개의 제 2 스크류 날개 및 상기 제2 회전축의 회전 구동력을 발생시키고 전달하는 회전축 구동장치를 포함하는 교반부; 및 상기 소화조 탱크의 후단 측에 설치되어 상기 소화조 탱크에서 소화된 슬러지를 외부로 배출시키는 소화 슬러지 배출부; 를 포함한다.

Description

복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템{wet and dry anaerobic digester system with multi agitator}
본 발명은 가축분뇨를 비롯한 유기성 폐기물을 혐기소화하기 위한 복합회전형 건습식 혐기소화조에 관한 것이다.
최근 음식물 쓰레기나 하수 슬러지 등 유기성 폐기물의 증가에 따라 유기성 폐기물의 효율적인 처리 시스템이 요구되고 있다.
2011년부터 연차적으로 하수 슬러지 및 음식물 쓰레기 등의 해양배출이 엄격히 규제됨으로써 이들 유기성 폐기물의 적절한 처리방법이 매우 시급한 실정이다. 또한, 이들 유기물질들은 이미 육상매립이 금지되어 있어 다른 대체 처리수단을 강구하여야 한다.
이에 따라 유기성 폐기물을 매립하지 않고 퇴비화, 사료화 그리고 건조나 탈수를 통한 감량화 방법 등이 사용되어 지고 있는 추세이다.
그러나 퇴비화의 경우 수요자에게 거부감이 있을 뿐만 아니라 상당기간 이 퇴비를 사용하였을 때 퇴비 중의 염분이 토양에 미치는 효과가 아직 검증되지 않았으며, 사료화의 경우 사전 분리작업이 철저하게 이루어져야 하며, 그렇다 하여도 음식물 쓰레기로 만든 사료가 가축에게 좋은 먹이가 될 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 건조나 탈수에 의한 감량화 방법은 중량을 감소시킬 수는 있으나 분해 가능한 유기물의 최종적인 처리방법이 아니라는 문제점이 있다.
따라서, 유기성 폐기물을 처리함에 있어 발생되는 슬러지의 양을 감소시키고, 메탄가스를 포함하는 바이오가스를 추출할 수 있는 혐기 소화 처리장치가 꾸준히 제기되어 왔다.
혐기성 소화공정은 혐기성 미생물이 유기물을 섭취하고 분해하여 무기화합물과 소화가스(바이오가스)를 방출하는 반응이다.
혐기성소화 밀폐된 탱크 안에 음식물쓰레기, 축산분뇨 등의 유기성 폐기물을 투입하여 혐기성 미생물의 분해작용에 의해 안정된 유기물 또는 불활성 무기물로 분해시키는 것으로서, 혐기성 미생물의 생물학적 분해과정에서 유기성 폐기물에 포함된 병원균과 그 매개물이 소멸됨과 동시에 유기물의 대부분이 액화 및 가스화되어 감량되고 안정화될 수 있다.
고형물 함량이 높은 원료를 혐기소화 할 수 있는 반 건식이나 건식소화 기술은 기존에 사용하고 있는 습식소화에 비해 바이오가스 발생량이 많고 소화폐액 처리문제 등의 후속처리가 더 용이하다는 장점이 있다. 그러나 반 건식이나 건식소화를 하기 위해서는 습식소화장치에 비하여 소화원료의 교반이 곤란하고 또한, 충분한 소화기간을 거쳐서 소화된 원료가 배출될 수 있도록 하는 선입선출에 의한 원료 이송의 곤란성을 가진다.
또한, 이와 같은 종래 수직형 건식 혐기 소화 처리 장치의 경우 소화조 내부에 교반장치를 설치하여 저속으로 교반장치를 회전시켜 피처리물을 이동시키며 처리하게 되는데, 음식물쓰레기 및 축산분뇨 등의 유기성 폐기물이 투입되면 중력에 의해 섞여져서 하방으로 몰리게 되어 나중에 투입된 폐기물이 소화조 내에서 완전하게 혐기성 소화 기간을 가지지 않은 채로 먼저 투입된 폐기물과 혼합되어 배출이 될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0921538호(2009.10.06)에 개시되어 있다.
등록특허공보 제10-0921538호(수직형 건식 혐기성 소화조를 이용한 바이오가스 생성장치)
본 발명의 목적은 건식 소화장치의 효율적인 교반과 선입선출문제를 해소하는 구조를 통해 건식소화의 효율을 높일 수 있는 복합회전형 건습식 혐기소화조를 제공하는 것이다.
또한, 소화조 자체가 회전하는 구조에 의하여 교반과 소화원료 탈수 기능이 하나의 시스템에서 수행될 수 있는 복합회전형 건습식 혐기소화조를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 드럼 타입의 원통으로 형성되며 원통의 외주면을 회전시키는 드럼 구동장치에 의하여 회전되는 소화조 탱크; 상기 소화조 탱크의 전단 측에 설치되어 상기 소화조 탱크의 소화 원료 투입구로 소화 원료를 공급하는 소화 전처리부; 상기 소화조 탱크의 중앙부를 관통하여 설치되는 제2 회전축과, 상기 제2 회전축을 따라서 길이 방향으로 형성되는 다수개의 제 2 스크류 날개 및 상기 제2 회전축의 회전 구동력을 발생시키고 전달하는 회전축 구동장치를 포함하는 교반부; 및 상기 소화조 탱크의 후단 측에 설치되어 상기 소화조 탱크에서 소화된 슬러지를 외부로 배출시키는 소화 슬러지 배출부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템이 제공된다.
또한, 상기 소화조 탱크의 드럼 내벽에 일정 간격을 가지고 다수 열로 장착되는 제2 안내날개를 더 포함한다.
또한, 소화조 탱크의 내부에는 내부를 가로 질러서 장착되는 하나 이상의 내부 격벽을 더 포함하며, 상기 내부 격벽은 상기 제2 회전축과 제2 스크류 날개가 관통되며, 소화된 슬러지가 중앙으로 월류될 수 있는 중앙부의 일부가 개방된 월류홀이 형성되고 나머지는 격벽으로 막힌 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소화 전처리부는 상기 소화조 탱크보다 작은 직경의 드럼 타입의 원통으로 형성되며 상기 원료 가공부와 상기 소화조 탱크의 입구측을 연결하는 원료 투입관; 상기 원료 투입관의 외부를 가열하여 상기 이송되는 소화 원료의 온도를 소화중인 온도의 범위로 가온시키는 가온부; 상기 제2회전축과 연장되어 상기 회전축 구동장치 사이에서 상기 원료 투입관의 중앙부를 관통하여 형성되는 제1 회전축; 상기 제1 회전축 외주면을 따라 나선형으로 장착된 제1 스크류 날개; 및 상기 원료 투입관의 내벽에 장착된 제1 안내날개; 를 포함한다.
또한, 소화 전처리부 전단에 투입 원료에 포함될 수 있는 불필요한 물질을 제거하고 투입원료를 적절한 크기로 가공하는 원료가공부를 더 포함한다.
또한, 상기 원료 가공부는, 상기 투입 원료 중의 조대성 물질이나 경질성 고형물을 분쇄 탈수하는 기능을 수행하는 스크류 마쇄장치 및 원료 전처리 과정에서 원료 중의 일정 크기 이상의 조대성 원료를 외부로 배출되고 소화가 쉽게 일어날 수 있는 소 입자의 원료만을 선별 분리하는 조대 원료 분리 장치 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
또한, 상기 제2 안내날개는 제2 안내날개의 일측이 전체적으로 연결되는 각도 조절 링크를 더 포함하며, 상기 제2 안내 날개는 제어부의 제어 신호에 따라 상기 각도 조절 링크를 제어함으로써, 제 2 안내 날개의 각도를 소화조 탱크의 내주면과 수직에서 수평까지 범위로 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는 상기 소화조 탱크의 회전수를 1 ~ 10/분으로 제어를 하고, 상기 제2회전축의 회전수를 상기 소화조 탱크의 회전수에 10 ~ 20배 속도로 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소화 슬러지 배출부는 상기 소화 슬러지 배출부의 중심부위에서 상기 소화된 슬러지를 압착 이동시키기 위한 제2 회전축과 연장된 제3 회전축을 따라 장착되는 제3 스크류; 상기 제 스크류의 회전에 따라 압착 이동되는 슬러지를 밸브에 의하여 개폐시키는 슬러지 배출구; 및 상기 슬러지 배출구 전단에 설치되어 상기 압착 이동되는 슬러지에 포함된 침출수를 배출시키는 침출수 회수구; 를 포함한다.
또한, 제어부는 상기 소화조 탱크가 제1 위치 지점으로 회전되었을 때, 상기 슬러지 배출구의 밸브를 개방하고 제2 위치 지점으로 회전되었을 때, 상기 슬러지 배출구의 밸브를 폐쇄하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소화조 탱크의 하부 베이스에는 상기 하부베이스 일측을 축으로 고정하고 다른 일측에 다단 실린더에 장착한 각도조절장치; 를 더 포함하며, 상기 각도조절장치에 의해 상기 소화조 탱크의 수평각도가 조절되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 습식 또는 건식 원료에 따른 특성에 구애를 적게 받아 원료 선택에 다양성을 가질 수 있는 형태의 건습식 혐기소화조 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크의 자체 회전 및 안내 날개에 의한 교반과 회전축에 의한 스크류 날개의 교반 작용에 병합하여 건식원료 또는 습식원료에 맞추어 소화원료를 교반 또는 이송시키는 기능을 효율적으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크와 내부 회전축을 각각 독립적으로 회전시키는 회전 구동 방식을 채택하고, 각각의 회전 방향과 회전 속도를 제어함으로써, 각 소화 원료 특성에 적정한 체류 시간 및 교반 성능을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크와 내부 회전축을 각각 독립적으로 회전시키는 회전 구동 방식에 의하여 전체적으로 소화 원료가 투입된 순서대로 이동시킬 수 있으며, 소화조 탱크의 내부 격벽에 의하여 월류된 소화 원료는 이후에 투입된 원료와 혼합되지 않고 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템은 건식 소화장치의 효율적인 교반과 선입 선출문제를 해소하는 구조를 가짐으로써 건식소화의 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 자체가 회전하는 구조에 의하여 교반과 소화원료 탈수 등이 하나의 시스템에서 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합회전형 건습식 혐기소화조 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전형 건습식 혐기 소화조의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크류 마쇄장치의 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조대 원료 분리 장치의 구조를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 습식 또는 건식 원료에 따른 특성에 구애를 적게 받아 원료 선택에 다양성을 가질 수 있는 형태의 건습식 혐기소화 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예들은 가축분뇨나 일반 유기성 폐기물처리 시설의 혐기성 소화에 적용될 수 있다.
본 발명에 일 실시 예에 따르면, 내외부 복합형 회전형태의 교반 시스템 구조를 채택함으로써, 건식과 습식 또는 반 건식 상태의 원료를 교반하고 이송하여 혐기 소화 처리가 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 건식과 습식의 중간수준인 반 건식 혐기 소화 시스템에서는 소화 원료의 주입은 간헐적으로 이루어지고 교반은 필요시에 연속적으로 또는 간헐적으로 할 수 있는 구조에 의하여 소화 과정에서 발생되는 바이오가스를 효율적으로 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합회전형 건습식 혐기소화조 시스템의 구성을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전형 건습식 혐기 소화시스템(1)은 원료 가공부(10), 복합 회전형 건습식 혐기 소화조(100) 및 소화 슬러지 처리부(40) 소화 가스 처리부(50)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원료 가공부(10)는 혐기 소화의 효율을 높이기 위하여 불필요한 물질을 제거하고 원료를 적절한 크기로 가공하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원료 가공부(10)는 원료가 투입되는 원료 수집부(15), 원료 중의 조대성 물질이나 경질성 고형물을 분쇄 탈수하는 기능을 수행하는 스크류 마쇄장치(16), 원료 전처리 과정에서 원료 중의 일정 크기 이상의 조대성 원료를 외부로 배출되고 소화가 쉽게 일어날 수 있는 소 입자의 원료만을 선별 분리하는 조대 원료 분리 장치(17) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합회전형 건습식 혐기 소화시스템(1)은 복합 회전형 건습식 혐기 소화조(100)에서 배출된 소화된 슬러지를 처리할 수 있는 소화 슬러지 처리부(40) 및 건습식 혐기 소화조(100)에서 혐기 소화 중에 배출되는 가스를 수집하여 처리하는 소화 가스 처리부(50)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전형 건습식 혐기 소화조(100)의 구조를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 복합 회전형 건습식 혐기 소화조(100)에는 소화조 탱크(101)의 소화 원료 투입단에 소화 전처리부(110)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 복합 회전형 건습식 혐기 소화조(100)에는 소화조 탱크(101)의 소화 원료 투입단에 소화 전처리부(110)를 포함한다.
상기 소화 전처리부(110)는 원료 가공부(10) 과정에서 이송된 소화 원료의 온도를 가온부에 의하여 소화중인 온도의 범위로 가온시킨다.
또한, 1 회전축 외주면을 따라 나선형으로 장착된 제1 스크류 날개(112) 및 원료 투입관(115)의 내주면에 장착된 제1 안내날개(112)에 의하여 소화 원료를 소화조 탱크(101)의 입구 측 중심 부위에 형성된 소화 원료 투입구(114)로 밀어 넣는 기능을 수행한다.
제1 회전축(103)은 제2회전축과 연장되어 상기 회전축 구동장치 사이에 형성되며, 소화 전처리부의 중앙부를 관통하여 형성된다.
상기 원료 가공부와 상기 소화조 탱크의 입구측을 연결하는 원료 투입관(115)은 상기 소화조보다 작은 직경의 드럼 타입의 원통으로 형성된다.
가온부는 원료 투입관(115) 외부에 가온층을 형성하거나 원료 투입관(115)을 감싸는 코일 형태로 장착될 수 있다.
상기 가온부에 의하여 투입되는 소화 원료에 의하여 소화조 탱크(101)에서 혐기 소화 중에 있는 소화중 원료의 온도에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전식 건습식 혐기 소화조(100)는 후단에 소화된 슬러지를 배출시키는 슬러지 배출부(120)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전식 건습식 혐기 소화조(100)의 소화조 탱크(101)는 드럼 타입의 원통으로 형성된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전식 건습식 혐기 소화조(100)의 소화조 탱크(101)는 원료 투입관(115)을 관통하는 제1회전축과 연장되어 형성되는 제2 회전축(108)과 상기 제2 회전축 외주면을 따라 나선형으로 장착된 제2 스크류 날개(109), 소화조 탱크(101) 내벽의 내주면에 일정 간격을 가지고 다수 열로 장착된 제2 안내날개(102) 및 소화조 탱크(101) 내부를 가로 질러서 장착되며 월류홀이 형성된 내부 격벽(107), 소화조 탱크(101)의 원통면을 원주에서 원주면을 마찰 또는 기어에 의하여 회전시키는 회전 롤러부(106) 및 구동력을 발생시켜서 상기 회전 롤러부(106) 및 상기 회전축(108)에 구동력을 전달하는 구동장치(104)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 안내 날개(102)는 소화 원료의 흐름을 유도하고 교반을 돕는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 소화조 탱크(101)는 자체 회전에 의해 소화 원료를 낙하시키면서 교반을 하게 되며, 또한, 상기 제2 안내 날개(102)는 날개 각도에 의하여 소화 원료를 이송시키면서 교반 효과를 가지게 된다.
건식원료의 경우 소화조 탱크(101) 내로 유입된 건식 원료는 소화조 탱크(101)의 회전과 소화조 탱크(101) 내부의 제 2 스크류 날개 회전에 의해 혼합이 이루어진다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크(101)가 회전시 내부의 제 2 스크류 날개(102) 위치보다 소화 원료가 더 높이 올라갈 수 있도록 함으로써, 뭉침 현상이 발생한 소화 원료를 낙하에 의한 충격으로 분쇄할 수 있다.
또한, 제2 스크류 날개(109)는 제2 회전축(108)의 회전에 의하여 회전되면서 소화 원료를 회전방향 및 날개 각도에 의해 소화원료를 이동시키면서 교반을 하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 안내날개는 제2 안내날개의 일측이 전체적으로 연결되는 각도 조절 링크를 더 포함하며, 제어부(미도시됨)의 제어 신호에 따라 상기 각도 조절 링크를 제어함으로써, 제 2 안내 날개의 각도를 소화조 탱크(101)의 내주면과 수직에서 수평까지 90도 범위에서 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 2 안내 날개의 각도를 수직으로 제어하면 상기 제2 스크류 날개의 회전에 의한 원료 이동과 연동되어 소화중인 원료의 이동 흐름을 느리게 하고 교반 효과를 높일 수 있다.
또한, 상기 제 2 안내 날개의 각도를 소화조 탱크(101)의 내주면과 수평측에 근접하게 제어를 할수록 소화중인 원료의 흐름을 빠르게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크(101)의 자체 회전 및 안내 날개에 의한 교반과 회전축(108)에 의한 제2 스크류 날개(109)의 교반 작용에 병합하여 건식원료 또는 습식원료에 맞추어 소화원료를 교반 또는 이송시키는 기능을 효율적으로 할 수 있다.
소화조 탱크(101)의 회전 속도는 제2 회전축(108)의 회전 속도에 비하여 느리게 제어되는 것이 혐기 소화 효율을 최적화할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크(101)의 회전 속도는 회전축(108)의 회전 속도에 비하여 1/10 ~ 1/20 속도 범위로 제어하는 것이 교반 및 혐기 소화 효율을 최적 상태로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크(101)와 내부의 제2 회전축(108)을 각각 독립적으로 회전시키는 회전 구동 방식을 채택하고, 각각의 회전 방향과 회전 속도를 제어함으로써, 각 소화 원료 특성에 적정한 체류 시간 및 교반 성능을 제어할 수 있다.
즉, 교반이 더 필요한 건식 원료의 경우, 소화조 탱크(101)의 회전 방향을 내부의 제2 회전축(108)의 회전 방향과 반대로 하여 교반 효과를 높일 수 있으며, 소화 진행속도가 빠른 습식 원료의 경우는 회전 방향을 동일하게 하여 소화 원료의 흐름을 빠르게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크(101)와 내부의 제2 회전축(108)을 각각 독립적으로 회전시키는 회전 구동 방식에 의하여 전체적으로 소화 원료가 투입된 순서대로 서서히 이동하게 되며, 소화조 탱크(101) 내부를 가로 질러서 장착된 내부 격벽(107)에 의하여 월류된 소화 원료는 격벽에 의하여 이후에 투입된 원료와 혼합되지 않고 이동될 수 있다.
즉, 제2 회전축(108)에 형성된 제2 스크류 날개(109)는 전체적으로 중앙부를 회전의 진행방향으로 밀어주게 되며 월류홀은 중앙부 일부만 개방되도록 형성되고 나머지는 격벽으로 막혀져 있으므로 선입된 원료가 후에 투입된 원료와 혼합되지 않게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 소화 슬러지 배출부(120)는 소화된 원료 물질의 배출을 위한 본체의 회전 중심축과 연장된 제3 회전축을 따라 장착되는 제3 스크류(121), 슬러지 배출구(125) 및 침출수 회수구(127)를 포함하는 제1 배출 장치가 적용된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 배출 장치는 연장된 회전축을 따라 장착되는 제3 스크류(121)의 회전에 의해 슬러지 배출구(125)에 소화가 완료된 슬러지가 압착 이동되며, 일정 회전 주기별로 슬러지 배출구(125)를 개방하여 슬러지를 간헐적으로 배출하도록 제어된다.
침출수 회수구(127)는 슬러지 배출구(125) 전단에 여과포가 장착된 침출수 회수관을 형성하여 슬러지 배출구(125)가 폐쇄주기에 침출수를 회수하게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크(101)의 회전위치와 연동하여 소화조 탱크(101)가 일정 위치로 회전되었을 때, 상기 슬러지 배출구(125)의 밸브를 개방하고 또한, 일정 위치 더 회전되면, 상기 슬러지 배출구(125)의 밸브를 폐쇄하도록 제어된다.
예를 들면, 매 180도 회전위치마다 개방과 폐쇄를 반복 제어된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 습식 원료의 경우 소화조 탱크(101)의 회전만으로도 충분한 교반이 일어날 수 있으므로 회전축(108)에 의한 제2 스크류 날개(109)의 교반 작용은 중지하고 내부 회전축(108)을 통하여 열원을 공급하여 내부 온도 제어를 위한 열원 공급 제어를 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 슬러지 배출부(120)는 습식 원료를 위하여 U자형 배출 라인 파이프와 배출펌프를 조합하여 소화폐액을 일정 주기로 배출할 수 있는 제 2 배출장치가 적용될 수 있다.
제 2 배출장치 역시 소화조 회전위치와 연동하여 밸브가 자동으로 개폐되도록 하며, 펌프작동은 밸브가 개방시기에만 작동되도록 제어되며, 침출수를 배출하는 동안은 소화조 탱크(101)의 회전을 멈추도록 제어될 수 있다.
또한, 운전 효율을 고려하여 소화조 회전과 슬러지 배출이 동시에 이루어지도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 건식 원료의 처리에는 제1 배출장치를 적용하고 습식 원료의 처리에는 제2 배출장치를 선택적으로 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 반 건식 원료의 경우 소화 원료의 유동이 있는 졸 상태이면 습식 원료 처리에 따른 운전 제어를 하며, 소화 원료가 겔 상태이면 건식 원료 처리에 따른 운전 제어를 적용하도록 제어될 수 있다.
즉, 제1 배출장치와 제2 배출장치는 투입 원료의 특징에 따라 선택적으로 장착하고 분리할 수 있도록 장착되도록 함으로써, 소화 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는 소화조 탱크(101)가 수평으로 설치된 것으로 설명되었으나, 소화조 탱크(101)의 하부베이스에 각도조절장치를 형성함으로써, 수평각도를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 각도조절장치는 소화조 탱크(101)의 하부베이스 일측을 축으로 고정하고 다른 일측에 다단 실린더에 장착한 구조를 포함한다. 즉, 소화조 탱크(101)의 하부베이스에 형성된 각도조절장치에 의한 다단 실린더를 들어올림으로써, 소화조 탱크(101)를 경사지도록 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 구동장치(104)는 인버터에 의하여 제어되는 모터와 이에 연동되는 감속장치로 형성되며, 제어부는 구동장치를 제어하는 프로그램 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조 탱크(101)의 회전은 분당 회전수를 1회전 내외의 저속에서부터 10회전이 넘는 고속까지 가능하도록 한다.
평상시는 저속 회전을 하는 것으로 설정하고 회전은 연속식이나 간헐적으로 이루어지도록 프로그램될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소화조는 병렬로 설치할 수 있다. 예를 들면, 단상 소화방식 또는 이상 소화방식으로 설치하여 필요시 소화용량 확장이 가능하다.
슬러지 배출부(120)에서 배출된 압축되고 수분이 감소된 슬러지는 슬러지 처리부(40)에서 퇴비화나 그 밖의 방법에 의해 처리된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크류 마쇄장치(16)의 구조를 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스크류 마쇄장치(16)는 원료 투입구(21), 투입원료를 1차 분쇄하고 밀어서 압축하는 이송 스크류(23) 회전에 의하여 이송된 원료를 원주와의 마찰에 의하여 2차 분쇄시키는 회전분쇄기(25) 및 회전분쇄기(25)를 통과한 분쇄된 원료를 배출하는 원료 배출부(27)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합회전형 건습식 혐기소화조 시스템은 원료 전처리 과정에 조대 원료 분리 장치(17)를 포함할 수 있다.
조대 원료 분리 장치(17)는 분쇄, 탈수된 소화원료가 가온부에 도입하기 전에 굵은 조대성 원료는 거름장치에 의해 외부로 배출되고 소화가 쉽게 일어날 수 있는 분쇄원료만 다음 단계로 이송하는 기능을 수행한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조대 원료 분리 장치(17)의 구조를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 조대물 분리 플레이트(302)는 일정한 크기의 공간을 가지는 매쉬망 또는 복수의 구멍이 형성된 다공판을 포함하여 형성된다. 조대물 분리 플레이트(302) 상부 공간에는 이송용 가이드(307)가 장착된 조대물 컨베이어(301)가 일정한 속도로 조대물을 이송시킨다.
조대물 분리 플레이트(302)에 조대물이 투입되면, 조대물은 조대물 분리 플레이트(302)를 통과하면서 일정 크기 이하의 분리 입자들은 소입자 수집 호퍼(300) 내부로 낙하되어 분리 수집되고 나머지는 조대물 배출부로 이송된다.
상기 조대물 분리 플레이트(302)까지 이송시키는 조대물 컨베이어(301)의 나머지 이송 구간의 하부는 좌우에 안내벽을 가지며 하부가 밀폐된 안내 플레이트로 형성된다.
안내 플레이트를 거쳐서 이송된 조대물은 조대물 분리 플레이트(302)의 매쉬망을 통하여 일정 크기 이하의 조대물들이 분리하여 배출된다.
도 4를 참조하면, 조대물 분리 플레이트(302)의 매쉬 공간보다 큰 조대물은 조대물 컨베이어(301)의 이송용 가이드(307)에 의하여 조대물 분리 플레이트(302)의 상부를 통과한 후, 후단 가이드 롤러 또는 가이드 기어(309)에서 방향이 전환되어 조대물 컨베이어(301)의 외측 하부로 낙하가게 된다.
조대물 컨베이어(301)의 후단 가이드 롤러 또는 가이드 기어(309)의 외측 하부에는 조대물 수집 호퍼(305)가 설치되어 낙하되는 조대물이 수집된다.
조대물 수집 호퍼(305)에서 수집된 조대물은 배출 컨베이어(306)로 이송되어 적재되거나 외부로 배출될 수 있다.
도 4에 따른 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 조대물 배출부는 조대물 컨베이어(301)의 외측 하부에 형성되고 그 하부에는 조대물 수집 호퍼(305)가 설치된다.
도 4를 참조하면, 조대물 분리 플레이트(302)의 후단부에 후단 가이드롤러 또는 후단 가이드기어(309)가 설치되며, 조대물 컨베이어(301)는 후단 가이드 롤러 또는 가이드 기어(309)에서 방향이 하단 가이드 롤러 또는 가이드 기어(308) 측으로 전환되도록 형성된다. 하단 가이드 롤러 또는 가이드 기어(308) 측을 통과한 조대물 컨베이어(301)는 전단 가이드 롤러 또는 가이드 기어(308)를 거쳐서 조대물 분리 플레이트(302) 측으로 회전된다.
도 4를 참조하면, 조대물 분리 플레이트(302) 입구 측과 출구 측에는 조대물의 낙하를 돕기 위하여 상하, 또는 불규칙 진동을 발생시키는 바이브레이터(304 vibrator)가 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 조대물 컨베이어(301)의 궤도 일측에는 부착된 이물질이나 노끈 등의 불순물을 제거하기 위하여 회전 또는 직선운동으로 조대물 컨베이어(301)의 벨트를 쓸어서 털어주는 브러시(303)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템은 가축분뇨나 일반 유기성 폐기물처리 시설의 혐기성 소화에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템은 건식 소화장치의 효율적인 교반과 선입 선출문제를 해소하는 구조를 가짐으로써 건식소화의 효율을 높일 수 있다.
또한, 복합 회전형 건습식 혐기소화조의 장치가 컴펙트하고 관리가 쉬운 형태를 지니므로 다양한 시설에 광범위하게 적용할 수 있다.
101: 혐기소화조 탱크
102, 112, 121: 안내날개
103, 108: 회전축
104 구동 장치
110: 전처리 장치
106 회전 지지롤러
107 내부 격벽
109: 스크류 날개

Claims (11)

  1. 드럼 타입의 원통으로 형성되며 드럼 원통의 외주면을 회전시키는 드럼 구동장치에 의하여 회전되는 소화조 탱크;
    상기 소화조 탱크의 전단 측에 설치되어 상기 소화조 탱크의 소화 원료 투입구로 소화 원료를 공급하는 소화 전처리부;
    상기 소화조 탱크의 중앙부를 관통하여 설치되는 제2 회전축과, 상기 제2 회전축을 따라서 길이 방향으로 형성되는 다수개의 제 2 스크류 날개 및 상기 제2 회전축의 회전 구동력을 발생시키고 전달하는 회전축 구동장치를 포함하는 교반부; 및
    상기 소화조 탱크의 후단 측에 설치되어 상기 소화조 탱크에서 소화된 슬러지를 외부로 배출시키는 소화 슬러지 배출부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소화조 탱크의 드럼 내벽에 일정 간격을 가지고 다수 열로 장착되는 제2 안내날개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 소화조 탱크의 내부에는 내부를 가로 질러서 장착되는 하나 이상의 내부 격벽을 더 포함하며,
    상기 내부 격벽은 상기 제2 회전축과 제2 스크류 날개가 관통되며, 소화된 슬러지가 중앙으로 월류될 수 있는 중앙부의 일부가 개방된 월류홀이 형성되고 나머지는 격벽으로 막힌 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소화 전처리부는 상기 소화조 탱크보다 작은 직경의 드럼 타입의 원통으로 형성되며 상기 원료 가공부와 상기 소화조 탱크의 입구측을 연결하는 원료 투입관;
    상기 원료 투입관의 외부를 가열하여 상기 이송되는 소화 원료의 온도를 소화중인 온도의 범위로 가온시키는 가온부;
    상기 제2회전축과 연장되어 상기 회전축 구동장치 사이에서 상기 원료 투입관의 중앙부를 관통하여 형성되는 제1 회전축;
    상기 제1 회전축 외주면을 따라 나선형으로 장착된 제1 스크류 날개; 및
    상기 원료 투입관의 내벽에 장착된 제1 안내날개; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소화 전처리부 전단에 투입 원료에 포함될 수 있는 불필요한 물질을 제거하고 투입원료를 적절한 크기로 가공하는 원료가공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원료 가공부는,
    상기 투입 원료 중의 조대성 물질이나 경질성 고형물을 분쇄 탈수하는 기능을 수행하는 스크류 마쇄장치 및 원료 전처리 과정에서 원료 중의 일정 크기 이상의 조대성 원료를 외부로 배출되고 소화가 쉽게 일어날 수 있는 소 입자의 원료만을 선별 분리하는 조대 원료 분리 장치 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 안내날개는 제2 안내날개의 일측이 전체적으로 연결되는 각도 조절 링크를 더 포함하며,
    상기 제2 안내 날개는 제어부의 제어 신호에 따라 상기 각도 조절 링크를 제어함으로써, 제 2 안내 날개의 각도를 소화조 탱크의 내주면과 수직에서 수평까지 범위로 제어되는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템은 상기 소화조 탱크의 회전수를 1 ~ 10/분으로 제어를 하며, 상기 제2회전축의 회전수는 상기 소화조 탱크의 회전수에 10 ~ 20배 속도로 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  9. 제1항에 있어서,
    상기 소화 슬러지 배출부는
    상기 소화 슬러지 배출부의 중심부위에서 상기소화된 슬러지를 압착 이동시키기 위한 제2 회전축과 연장된 제3 회전축을 따라 장착되는 제3 스크류;
    상기 제 스크류의 회전에 따라 압착 이동되는 슬러지를 밸브에 의하여 개폐시키는 슬러지 배출구; 및
    상기 슬러지 배출구 전단에 설치되어 상기 압착 이동되는 슬러지에 포함된 침출수를 배출시키는 침출수 회수구; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  10. 제9항에 있어서,
    상기 소화조 탱크가 제1 위치 지점으로 회전되었을 때, 상기 슬러지 배출구의 밸브를 개방하며, 상기 소화조 탱크가 제2 위치 지점으로 회전되었을 때, 상기 슬러지 배출구의 밸브를 폐쇄하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템
  11. 제1항에 있어서,
    상기 소화조 탱크의 하부 베이스에는 상기 하부베이스 일측을 축으로 고정하고 다른 일측에 다단 실린더에 장착한 각도조절장치; 를 더 포함하며,
    상기 각도조절장치에 의해 상기 소화조 탱크의 수평각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 복합 회전형 건습식 혐기소화조 시스템

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