KR20170134034A - Bio-gas system for organic material waste - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 혐기소화조로 유입되는 유기성폐기물을 혐기성소화액 폐열을 이용한 가온으로 겨울철에도 바이오가스를 균일하게 생산할 수 있도록 하고, 혐기소화조내에 황화수소를 최적의 미량공기 주입으로 황화수소를 저비용으로 제거할 수 있도록 하며, 혐기소화조에 유기성 고형물을 별도 공정으로 공급하여 바이오가스의 발생량을 증가시킬 수 있도록 하고, 혐기소화조의 과잉압력 발생시 가스를 자동으로 배출시킬 수 있도록 한 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a resource recycling type biogas energy production system using organic wastes, and more particularly, to a biogas biomass energy production system using organic wastes, more specifically, , It is possible to remove hydrogen sulfide at a low cost by injecting hydrogen sulfide into the anaerobic digestion tank at an optimum amount of air and to supply an organic solid to the anaerobic digestion tank separately so as to increase the amount of biogas generated, The present invention relates to a resource recycling type biogas energy production system using organic wastes capable of automatically discharging gas.
현재 우리나라의 농가들도 농산물 재배에 국한되지 않고 소득을 증대시키기 위해 소, 돼지, 염소, 닭, 오리 등을 대량으로 키우는 축산농가가 늘어나고 있는 추세이며, 또한 산업이 발달함과 동시에 요식업이 증가 되는 관계로 축산 분뇨 폐기물뿐만 아니라 음식물폐기물(이하 "유기성폐기물"이라 한다)등이 대량으로 배출되는 반면, 이를 폐기처리할 수 있는 시설은 제한적이고 이의 시설을 가동시켜 폐기 처리하기 위한 비용 또한 상승되는 문제점이 있으며, 특히 기존의 폐기물 처리장치는 폐기물을 처리하는 데 목적이 있는 것으로 처리된 폐기물을 재활용할 수 있도록 재처리를 동시에 할 수 없는 문제점이 있다.At present, Korean farmers are not limited to cultivating agricultural products. Livestock farms that grow cattle, pigs, goats, chickens, and ducks in large quantities in order to increase their income are on the rise. Also, (Hereinafter referred to as "organic wastes") as well as livestock manure wastes are discharged in a large amount. However, facilities for disposing them are limited, and costs for disposal of the facilities are also raised In particular, existing waste disposal apparatuses have a problem in that they can not be reprocessed at the same time so as to recycle waste that has been intended to treat waste.
또한 현재 매년 증가 되는 유기성폐기물을 처리하기 위한 방법으로 퇴비,액비를 만드는 방법과 유기성폐기물을 이용하여 바이오가스를 생산하는 방법이 제시되고 있다.In addition, current methods of treating organic wastes, which are increasing every year, include methods of composting, making liquids, and producing biogas using organic wastes.
즉, 유기성폐기물을 처리하기 위한 방법으로는 크게 2가지로써 퇴비액비화하는 방법과 바이오가스를 생산하기 위한 원료로 이용하는 방법이 있으나, 퇴비액비화하기 위해서는 시설 투자비용이 막대하게 소용되는 데에 비하여 그 효율성은 떨어지는 문제점이 있다.In other words, there are two methods for treating organic waste, namely, a method of composting livestock and a method of using it as a raw material for producing biogas. However, the facility investment cost is enormously used for compost liquefaction, There is a falling problem.
따라서 유기성폐기물을 소화시켜 바이오가스를 생산하고 바이오가스를 생산하고 남은 슬러지와 액체를 이용하여 퇴비와 액비를 만들어 농가에 제공하게 되면 농가에서는 발생되는 유기성폐기물을 저렴하게 처리하는 동시에 농작물에 필요한 유기농퇴비와 액비를 저렴하게 제공받는 이점이 있다.Therefore, biogas is produced by digesting organic wastes, biogas is produced, and the compost and liquid fertilizer is produced by using the remaining sludge and liquid to provide the farmers with low-cost organic wastes generated at the farmhouse, And liquid fertilizer can be provided inexpensively.
이와 같이 축산농가와 요식업소에서 발생되는 유기성폐기물을 이용하여 바이오가스를 생산하기 위해서는 바이오가스를 생산하기 위한 시스템이 구비되어야하나 현재 우리나라에서는 활성화되지 못한 관계로 선진국 축산농가에 설치된 설비를 모방하여 초기에 설치하였으나 우리나라의 실정에 적합하지 않아 활성화되지 못하였을 뿐만 아니라 기존에 설치된 설비 역시 과다한 운영비용과 관리비용의 문제점으로 가동이 중지된 상태이다.In order to produce biogas using organic wastes generated from livestock farms and catering factories, a system for producing biogas should be provided. However, since it is not activated in Korea currently, But it was not activated due to the fact that it was not suitable for the actual situation in Korea. In addition, existing facilities were also shut down due to excessive operation cost and management cost problems.
이에 본 출원인은 십여년 전부터 유기성폐기물을 이용하여 바이오가스를 생산하고 이의 폐기물을 퇴비화하는 기술을 연구개발하여 한국 축산농가와 지역 환경에 적합한 바이오가스 생산시스템을 충남 홍성군, 경기도 안성시, 전북 김제, 전북 완주군, 광주광역시 광산구, 강원도 홍천군 친환경에너지타운에 설치하여 현장 및 본사에서 원격조정 및 관리하고 있다.The present applicant has been researching and developing technologies for producing biogas using organic wastes and composting the wastes for a decade ago. The biogas production system suitable for Korean livestock farmers and local environment is divided into Hongseong-gun, Chungnam, Anseong-si, Jeonbuk- , Gwangsan-gu, Gangwon-do, and Hongcheon-gun, Gangwon-do.
이와 같이 본 출원인이 바이오가스 시스템을 각지역에 설치하여 운영하는 도 중에 계절에 따라서 제1 혐기소화조로 유입되는 원료 유기성폐기물의 온도에 따라 미생물의 먹이 환경이 달라져 바이오가스의 생산량이 겨울철에는 상당히 줄어드는 문제점이 발생하였다.As described above, according to the present applicant, during the installation and operation of the biogas system in each region, the feeding environment of the microorganisms is changed according to the temperature of the raw organic wastes introduced into the first anaerobic digester according to the season, A problem has occurred.
즉, 겨울철에는 온도가 저하되고, 저하된 온도에 의해 발효하는 박테리아의 활동이 저조하여 극히 소량의 가스만을 생산하기 때문에 겨울철에는 그 활용 가치가 매우 낮은 문제점이 발생하였다.That is, the temperature is lowered in the winter, and the activity of the bacteria which ferment is lowered due to the lowered temperature is low, so that only a very small amount of gas is produced.
이에 본 출원인은 저류조에서 제1 혐기소화조로 유입되는 유기성폐기물이 겨울철에는 영하의 온도 상태로 유입됨으로 제1 혐기소화조의 미생물이 새로운 먹이가 들어오더라도 차가운 온도에 의해 먹이 활동을 하지 못하고 중지됨으로 바이오가스생산이 저하되는 문제점이 발생되었다.Thus, the present applicant has found that the organic waste flowing into the first anaerobic digestion tank from the storage tank flows into the subzero temperature state in the winter, so that the microorganisms in the first anaerobic digestion tank can not be fed due to the cold temperature, There is a problem that the gas production is lowered.
이 분야의 선행기술을 살펴보면, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 제1 선행기술로 대한민국 등록특허공보 제1040282호의 하이브리드 바이오가스-액비화 설비는 유입된 폐수를 고액분리시키는 고액분리기; 고액분리된 처리수를 저장하여 상기 처리수의 농도와 유량을 균등화시키는 저류조; 상기 저류조를 거친 처리수를 혐기성 분해하고, 혐기 분해 작용으로 발생한 바이오가스를 발전기의 에너지원으로 제공하는 혐기조; 상기 혐기조를 감싸도록 형성되며, 처리수의 유기물을 호기 분해하여 발생한 열을 상기 혐기조에 필요한 열원으로 공급하는 자가발열호기조; 및 상기 자가발열호기조를 거친 처리수를 저장해두었다가 액비로 공급하는 액비저장조를 포함하는 것을특징으로 한다.As a first prior art for solving the above problems, a hybrid biogas-liquefying facility of Korean Patent Registration No. 1040282 comprises a solid-liquid separator for solid-liquid separation of inflow wastewater; A storage tank for storing the treated water subjected to solid-liquid separation so as to equalize the concentration and the flow rate of the treated water; An anaerobic tank for anaerobically decomposing the treated water through the storage tank and providing the biogas generated by the anaerobic decomposition operation as an energy source of the generator; A self-heating aerobic tank which is formed to surround the anaerobic tank and supplies heat generated by aerobic decomposition of organic matter in the treated water to a heat source necessary for the anaerobic tank; And a liquid storage tank storing the treated water through the self extinguishing aerobic tank and supplying the treated water to the liquid tank.
상기 제1 선행기술은 폐수의 고액분리기로부터 분리된 처리수를 자가발열호기조에서 소화시키면서 발생하는 열을 혐기소화조의 가열관에 보내어 가열하는 방법은 발효과정에서 악취가 발생되는 문제점이 있다.In the first prior art, there is a problem in that a method of heating the treated water separated from the solid-liquid separator of the wastewater to the heat pipe of the anaerobic digestion tank by digesting the treated water in the self-extinguishing aerobic tank to heat the fermentation process generates odor.
또한 가온 대상인 혐기소화조에 발생한 열을 직접 가열하므로 인하여 투입되는 폐수의 온도는 여전히 낮은 상태로 투입되므로 혐기소화조의 내부 온도가 일률적으로 일정하게 유지되는 것이 아니라, 폐수가 투입되는 위치의 온도는 매우 낮은 상태를 유지하고, 폐수가 투입되는 반대측은 유입되는 부분보다 높은 온도를 유지하므로 박테리아가 최적의 상황에서 활동할 수 있는 환경이 조성되지 않는 문제점이 있다.In addition, since the heat generated in the anaerobic digestion tank to be heated is directly heated, the temperature of the wastewater to be injected is still low, so that the internal temperature of the anaerobic digester is not uniformly maintained but the temperature at the location where the wastewater is introduced is very low And the opposite side to which the wastewater is introduced maintains a higher temperature than the inflow portion, so that there is a problem that the environment in which the bacteria can act in the optimal situation is not provided.
제2 선행기술로 대한민국 등록특허공보 제0959375호의 유기성폐기물을 이용한 바이오가스 생산장치는 유기성폐기물을 일차적으로 저장하는 곳으로 유압펌핑장치를 이용하여 유기성폐기물을 운반하고, 공기 중에 존재하는 악취를 관로로 배기시킬 수 있도록 일측에 환풍팬이 설치된 저류조와; 상기 저류조의 환풍팬에 관로를 이용하여 연결되며, 기초블록 위에 환풍기 연장관로를 연장설치하고, 환풍기 연장관로 상부에 자갈층과 그물망과 모래층 및 토양을 순차적으로 적층하여 이루어지는 토양 탈취부와; 상기 저류조로부터 유기성폐기물을 입력받아 저장하며, 중간하부에 히터 배관이 설치되어 외부로부터 온수를 공급받아 순환시키면서 유기성폐기물에 열을 전달하도록 하며, 전달된 열에 의해 유기성폐기물이 발효되어 바이오가스가 생산되도록 하고, 하부는 슬러지의 용이 수거를 위해 콘 형태로 이루어지는 제1 혐기소화조 및 제2 혐기소화조와; 상기 혐기소화조의 내부에 설치되어 혐기소화조에 존재하는 유기성폐기물을 고르게 교반시키기 위해 상하 수직 이동되는 교반장치와; 상기 혐기소화조로부터 분리된 바이오가스의 이동경로 상에 설치되어 바이오가스로부터 수분을 제거하기 위한 달팽이관 형태의 수분 정제장치와; 상기 수분 정제장치를 통과한 가스를 포집하는 가스 포집조와; 상기 가스 포집조로부터 공급되는 바이오가스를 이용하여 발전하며, 전기공급이 필요한 각종 모터에 전원을 공급하는 열병합 장치와; 상기 혐기소화조에 연결되어 바이오가스를 생산하고 남은 폐기물을 혐기소화조로부터 넘겨받아 임시저장하는 혐기 안정화조와; 상기 혐기 안정화조에 연결되며 유기성폐기물의 공급 및 바이오가스의 생산 과정에서 발생하는 여분의 유기성폐기물을 액화비료 및 보충용 유기성폐기물로 저장하는 액비 저장조 및; 상기 액비 저장조로부터 유기성폐기물의 저장 과정에서 침전된 유기성폐기물 오염수를 전달받는 액비 정화조를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.As a second prior art, Korean Patent Registration No. 0959375 discloses a biogas production apparatus using organic wastes, which transports organic wastes by using a hydraulic pumping device for storing organic wastes, A storage tank in which a ventilation fan is installed on one side so as to be able to exhaust; A soil deodorization unit connected to the ventilating fan of the storage tank by a duct and extending through a ventilator extension pipe on a foundation block and sequentially stacking a gravel layer, a mesh network, a sand layer and a soil on an upper part of the ventilator extension pipe; A heater pipe is installed in an intermediate lower portion to receive heat from outside and circulate the heat to transfer the heat to the organic waste so that the organic waste is fermented by the heat transferred to produce the biogas A first anaerobic digestion tank and a second anaerobic digestion tank in a cone shape for collecting the sludge easily; An agitating device installed inside the anaerobic digestion tank and vertically moving vertically so as to evenly mix the organic waste present in the anaerobic digestion tank; A coagulant-type water purification device installed on the moving path of the biogas separated from the anaerobic digestion tank to remove moisture from the biogas; A gas collection tank for collecting the gas that has passed through the water purification device; A cogeneration device that generates power using biogas supplied from the gas collection tank and supplies power to various motors required to supply electricity; An anaerobic stabilization tank connected to the anaerobic digestion tank to produce biogas and deliver the remaining waste from the anaerobic digestion tank for temporary storage; A liquid storage tank connected to the anaerobic stabilization tank and storing extra organic waste generated in the production of the organic waste and the production of the biogas as liquefied fertilizer and supplementary organic waste; And a liquid purification tank for receiving organic wastes contaminated in the process of storing organic wastes from the liquid storage tank.
상기의 제2 선행기술의 경우, 겨울철에는 유기성폐기물의 온도가 5℃ 이하이기 때문에 유기성폐기물을 혐기소화조로 직접 투입할 시에 혐기소화조의 내부 온도가 일률적이면서 일정하게 유지되지 못한다.In the case of the second prior art, since the temperature of the organic waste is 5 ° C or less in winter, the internal temperature of the anaerobic digester can not be uniformly maintained when the organic waste is directly introduced into the anaerobic digester.
상기 혐기소화조의 내부온도가 일정하게 유지되지 못하는 것은, 적어도 5℃ 이하의 유기성폐기물이나, 또는 얼려진 상태의 유기성폐기물이 직접 투입되는 부분은 온도가 매우 낮아지고, 유기성폐기물이 투입되는 위치의 반대편은 투입되는 부분보다 다소 높은 온도가 유지된다.The reason why the internal temperature of the anaerobic digestion tank can not be kept constant is that the temperature at which the organic waste is at least 5 ° C or the portion into which the frozen organic waste is directly put is very low, The temperature is maintained at a somewhat higher temperature than the portion to be introduced.
상기와 같이, 혐기소화조의 온도를 일률적으로 유지할 수 없기 때문에 박테리아 또는 발효미생물 활동이 위축되어 바이오가스의 생산이 정지되거나 극소량만 생산되는 문제점이 있다.As described above, since the temperature of the anaerobic digestion tank can not be uniformly maintained, there is a problem that the activity of bacteria or fermentation microorganisms is inactivated and the production of biogas is stopped or only very small amounts are produced.
제2 선행기술의 경우, 혐기소화조의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 혐기 소화조의 하단에서 약 1/3 지점까지 히터배관이 설치되어 있기는 하나, 상기 히팅배관에 흐르는 온수의 온도는 혐기소화조의 내부 온도를 35℃로 유지하게 하는 것으로 투입되는 유기성폐기물의 온도를 빠른 시간 내에 35℃로 유지하기가 어려운 문제점이 있고, 또한 빠른 시간 내에 혐기소화조의 온도를 올리는 비용 대비 바이오가스 생산량이 매우 적은 문제점이 있다.In the case of the second prior art, in order to keep the temperature of the anaerobic digestion tank constant, the heater piping is installed up to about 1/3 point from the bottom of the anaerobic digestion tank. However, There is a problem that it is difficult to maintain the temperature of the organic waste to be 35 ° C within a short period of time as a result of keeping the temperature at 35 ° C and also there is a problem that the production rate of the biogas is very low in terms of the cost of raising the temperature of the anaerobic digester have.
한편, 가축의 분뇨를 발효시키는 등의 바이오매스 후처리를 통해 에너지로 활용 가능한 메탄가스를 얻을 수 있다.On the other hand, methane gas that can be used as energy can be obtained through biomass post treatment such as fermentation of animal manure.
이와 같이 바이오매스 후처리에 의해 얻어진 메탄가스는 에너지로 활용할 수 있는 것이기는 하나 자체에 상당량의 황화수소가 포함되어 있어 연료 등으로 곧바로 활용하는 경우 황산화물 발생으로 인한 피해가 따르게 된다.Methane gas obtained by the post-treatment of biomass can be utilized as energy, but it contains a considerable amount of hydrogen sulfide. Therefore, when it is directly used by fuel, damage due to sulfur oxide generation occurs.
따라서 바이오매스 후처리에 의해 얻어진 메탄가스를 활용하기 이전에는 메탄가스로부터 황화수소를 제거하게 된다. 이때, 바이오매스 후처리에 의해 얻어진 메탄가스로부터 황화수소 제거는 다양한 종류의 황화수소 제거장치를 통해 이루어지게 되는데, 종래의 황화수소 제거장치는 종류와 무관하게 그 구조가 복잡하여 제작 및 사용에 불편함이 따르는 문제가 있었고, 시간이 경과함에 따라 황화수소 제거 효율이 점차로 떨어지게 되는 문제가 있었다.Therefore, hydrogen sulfide is removed from the methane gas prior to utilization of the methane gas obtained by the biomass post treatment. At this time, the removal of hydrogen sulfide from the methane gas obtained by the post-treatment of the biomass is carried out through various kinds of hydrogen sulfide removing apparatuses. However, the conventional hydrogen sulfide removing apparatus has a complicated structure irrespective of the kind, There was a problem, and there was a problem that the hydrogen sulfide removal efficiency gradually decreased with time.
이러한 이유로 해당분야에서는 구조가 간단하여 제작 및 사용이 용이하게 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라 황화수소 제거 효율이 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 황화수소 제거장치의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지에는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.For this reason, it has been attempted to develop a hydrogen sulphide removal device which can maintain the efficiency of removing hydrogen sulphide as well as making it easy to manufacture and use because of its simple structure in the field. However, until now, satisfactory results have been obtained It is a fact that I can not.
종래의 또 다른 문제점으로는 혐기소화조에 고형물을 공급할 수 없으므로 바이오가스의 발생량이 떨어지는 문제점이 있고, 또한 혐기소화조의 과잉압력 발생시 가스를 배출시킬 수 없으므로 이에 대응하여 과잉압력을 방지할 수 없는 문제점이 있다.Another problem is that since the solids can not be supplied to the anaerobic digestion tank, the amount of biogas generated is reduced and the excess pressure of the anaerobic digestion tank can not be discharged when the excess pressure is generated. have.
본 발명의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 혐기소화조로 유입되는 유기성폐기물을 가온하는 가온기를 설치하여 겨울철에도 여름철과 같이 바이오가스를 균일하게 생산할 수 있도록 한 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to overcome the above-described drawbacks of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an organic waste that can uniformly produce biogas as in the summer even in winter, by installing a warming unit for warming organic wastes introduced into the anaerobic digestion tank And to provide a resource recycling type biogas energy production system using the same.
본 발명의 다른 목적은 혐기소화조의 상부에 간단한 구조의 탈황기를 설치하여 황화수소를 경제적으로 저렴하게 제거할 수 있도록 한 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a resource circulation type biogas energy production system using organic wastes which can remove hydrogen sulfide economically and inexpensively by installing a simple structure desulfurizer on the upper part of the anaerobic digestion tank.
본 발명의 또 다른 목적은 혐기소화조에 고형물을 추가로 공급하는 유기성 고형물투입기를 설치하여 바이오가스의 발생량을 증가시킬 수 있도록 한 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a resource recycling type biogas energy production system using organic wastes capable of increasing the amount of biogas generated by installing an organic solids feeder that further supplies solid matter to the anaerobic digestion tank.
본 발명의 또 다른 목적은 혐기소화조의 과잉압력 발생시 안전성을 위해 가스를 자동으로 배출시키는 가스배출기를 설치하여 과잉압력을 방지할 수 있도록 한 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a resource circulation type biogas energy production system using an organic waste that can prevent excess pressure by installing a gas discharger for automatically discharging gas for safety when an overpressure in an anaerobic digestion tank is generated .
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유기성폐기물을 일시적으로 저장하는 저류조에 교반기와 환풍기를 설치하고, 상기 저류조에 저장된 유기성폐기물을 혐기소화조로 공급하여 발효시켜 바이오가스를 생산하며, 상기 혐기소화조에서 생산된 바이오가스의 가스저장조로 공급하여 수분제거 및 포집하여 저장하고, 상기 가스저장조에 바이오가스로 발전하여 전기공급이 필요한 곳으로 전원을 공급하는 발전기를 연결하며, 상기 혐기소화조에 여분의 유기성폐기물을 액화비료(액비) 및 보충용 유기성폐기물로 저장하는 액비저장조를 연결하고, 상기 저류조와 액비저장조에 혐기소화조로 유입되는 유기성폐기물을 가온하는 가온기를 연결하며, 상기 혐기소화조의 내부로 공기를 주입하여 황화수소를 제거하는 탈황기를 설치하고, 상기 혐기소화조의 내부로 고형물을 추가로 공급하여 바이오가스의 발생량을 증가시키는 유기성 고형물투입기을 설치하며, 상기 혐기소화조의 과잉압력 발생시 가스를 외부로 배출시키는 가스배출기를 설치한 것이다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing organic waste by providing an agitator and a ventilator in a storage tank for temporarily storing organic wastes, supplying organic wastes stored in the storage tank to an anaerobic digestion tank and fermenting the biogas to produce biogas, The biosensor is connected to a generator for supplying power to a place where electricity is required to be supplied to the gas reservoir, and an extra organic waste is supplied to the anaerobic digester A liquid storage tank for storing liquid fertilizer (liquid fertilizer) and supplementary organic waste is connected and a warming unit for warming the organic waste introduced into the anaerobic digestion tank into the storage tank and the liquid storage tank is connected, air is introduced into the anaerobic digestion tank, A desulfurizer is installed to remove the anaerobic digester, Parts and installation organic solids tuipgieul that in addition supplied to the solids to increase the amount of biogas, the installation is a gas ejector for discharging the excess pressure in case of gas in the anaerobic digestion tank to the outside.
또한 본 발명에서 상기 가온기는 저류조와 혐기소화조 및 액비저장조에 연결되며, 원통형 형상으로 이루어져 하부는 일정 각도로 경사지게 형성되어 저류조에서 공급하는 저온 및 냉각된 유기성폐기물의 온도를 혐기소화조에서 공급하는 고온의 소화액을 이용하여 일정 온도 이상으로 유입되는 유기성폐기물을 가온하는 가온본체와, 상기 가온본체의 내측에 설치되며, 고온의 소화액에 의해 유기성폐기물이 일정 온도로 올릴 수 있도록 나선형으로 형성되는 가온관으로 구성한 것이다.In the present invention, the warmer is connected to a storage tank, an anaerobic digestion tank, and a liquid storage tank. The warmer is formed in a cylindrical shape and is inclined at a predetermined angle. The temperature of the low temperature and cooled organic waste supplied from the storage tank is maintained at a high temperature A warming main body for warming organic wastes introduced at a predetermined temperature or higher by using a digestive liquid and a warming tube provided inside the warming main body and spirally formed so as to raise organic wastes to a predetermined temperature by a high temperature extinguishing liquid will be.
또한 본 발명에서 상기 가온기는 저류조에서 유입되는 저온 상태 및 얼려진 상태의 유기성폐기물을 일정 온도 이상으로 고온의 소화액을 통해 가온하는 것이다.In addition, in the present invention, the warming unit warms the organic waste in a low-temperature state and a frozen state, which are introduced from the storage tank, through a high-temperature digestion liquid at a predetermined temperature or higher.
또한 본 발명에서 상기 혐기소화조에서 가온기로 공급되는 소화액은 겨울철에서는 가온기를 거쳐 액비저장조로 공급하고, 여름철에는 가온기를 거치지 않고 액비저장조로 바로 공급하는 것이다.In the present invention, the digested liquid supplied from the anaerobic digestion tank to the warming unit is supplied to the liquid storage tank through a warming unit in winter, and directly to the liquid storage tank in summer without passing through a warming unit.
또한 본 발명에서 상기 탈황기는 혐기소화조의 상부에 설치되어 공기를 분사시키는 다수의 노즐을 구비하는 공기주입배관과, 상기 공기주입배관에 연결되어 공기주입량을 제어하는 공기제어기와, 상기 공기주입배관으로 공기를 공급하는 블로워로 구성한 것이다.In the present invention, the desulfurizer includes an air injection pipe provided at an upper part of the anaerobic digestion tank and having a plurality of nozzles for injecting air, an air controller connected to the air injection pipe to control the amount of air injected, And a blower for supplying air.
또한 본 발명에서 상기 유기성(이하 고형물이라 한다) 고형물투입기는 혐기소화조의 일측에 경사지게 설치되어 하부에 형성된 투입부와 상부에 형성된 배출부를 구비하는 스크류케이스와, 상기 스크류케이스의 투입부에 연결되어 고형물을 공급하는 투입호퍼와, 상기 스크류케이스의 배출부에 연결되어 혐기소화조의 내부로 끼워지는 투입관과, 상기 스크류케이스에 회전전가능하게 내장되어 투입호퍼를 통해 유입된 고형물을 배출부측으로 이송시키는 이송스크류와, 상기 이송스크류를 구동시키는 모터로 구성한 것이다.In addition, in the present invention, the organic solid-liquid separator (hereinafter, referred to as a solid material) is provided with a screw case, which is installed at one side of the anaerobic digestion tank and has an inlet formed at the lower portion and a discharge portion formed at the upper portion, An inlet pipe connected to a discharge portion of the screw case to be inserted into the anaerobic digestion tank, and a solid matter introduced through the inlet hopper, which is contained in the screw case before rotation, A conveying screw, and a motor for driving the conveying screw.
또한 본 발명에서 상기 가스배출기는 혐기소화조의 상부 외측에 설치되어 응축수를 수용하는 저장부 및 가스를 배출시키는 배출부를 구비하는 가스배출통과, 상기 혐기소화조의 상측 내부와 통하도록 설치되어 과잉압력 발생시 가스를 응축수로 배출시키는 가스배출관과, 상기 가스배출통의 상부에 이격된 상태로 설치되는 차단갓으로 구성한 것이다.In addition, the gas discharger may include a gas discharge passage provided outside the upper portion of the anaerobic digestion tank and including a storage portion for storing the condensed water and a discharge portion for discharging the gas, a gas discharge passage communicating with the inside of the upper portion of the anaerobic digestion tank, And a blocking lid provided in a state spaced apart from the upper portion of the gas discharging ladle.
또한 본 발명에서 상기 혐기소화조의 상부에는 암모니아가스를 배출시키는 자동밸브가 구비된 암모니아배출통을 설치하고, 상기 혐기소화조의 상측 내부에는 암모니아가스의 압력을 감지하는 센서를 설치하며, 상기 자동밸브와 센서에는 제어부를 전기적으로 연결한 것이다.Further, in the present invention, an ammonia discharge cylinder having an automatic valve for discharging ammonia gas is installed on the upper part of the anaerobic digestion tank, a sensor for detecting the pressure of ammonia gas is installed inside the upper part of the anaerobic digestion tank, The sensor is electrically connected to the control unit.
또한 본 발명에서 상기 가스저장조, 발전기 및 혐기소화조와 연결되며, 혐기소화조의 초기 시동 및 발전기의 폐열을 이용하여 혐기소화조의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 보일러를 설치한 것이다.In the present invention, the boiler is connected to the gas storage tank, the generator and the anaerobic digestion tank, and the boiler is installed so that the temperature of the anaerobic digestion tank can be kept constant by using the initial start of the anaerobic digestion tank and the waste heat of the generator.
또한 본 발명에서 상기 발전기에는 가스저장조로부터 공급되는 바이오가스를 이용하여 필요한 전기를 생산할 시에 이를 감시하고 제어하는 감시기를 설치한 것이다.Further, in the present invention, the generator is provided with a monitor for monitoring and controlling the electricity generated by using the biogas supplied from the gas storage tank.
본 발명의 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템에 따르면, 혐기소화조로 유입되는 유기성폐기물을 가온하는 가온기가 설치되기 때문에, 겨울철에도 여름철과 같이 바이오가스를 균일하게 생산할 수 있는 효과가 있다.According to the resource recycling type biogas energy production system using the organic waste of the present invention, since the warming unit for warming the organic waste introduced into the anaerobic digestion tank is installed, the effect of uniformly producing the biogas as in the summer even in the winter have.
또한 혐기소화조의 상부에 공기를 주입하여 항화수소를 제거하는 간단한 구조의 탈황기가 설치되기 때문에, 공기를 이용하여 황화수소를 경제적으로 저렴하게 제거할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the desulfurizer having a simple structure for removing the hydrogen sulfide is installed by injecting air into the upper part of the anaerobic digestion tank, the hydrogen sulfide can be economically and inexpensively removed using air.
또한 혐기소화조에 고형물을 추가로 공급하는 유기성 고형물투입기가 설치되기 때문에, 혐기소화조의 내부에 고형물을 투입하여 바이오가스의 발생량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the organic solid material dispenser for additionally supplying solid matter to the anaerobic digestion tank is installed, it is possible to increase the amount of biogas generated by injecting solid matter into the anaerobic digestion tank.
또한 혐기소화조의 과잉압력 발생시 가스를 자동으로 배출시키는 가스배출기가 설치되기 때문에, 혐기소화조의 내부에서 과잉압력이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Further, since a gas discharger for automatically discharging the gas is provided when an overpressure of the anaerobic digestion tank is generated, it is possible to prevent the occurrence of excess pressure inside the anaerobic digestion tank.
도 1은 본 발명의 전체구성을 개략적으로 보인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 가온기를 개략적으로 보인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 탈황기를 개략적으로 보인 구성도.
도 4는 도 3의 공기주입배관을 개략적으로 보인 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 유기성 고형물투입기를 개략적으로 보인 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 가스배출기를 개략적으로 보인 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic diagram showing the entire configuration of the present invention. Fig.
FIG. 2 is a schematic view showing a warmer according to the present invention. FIG.
3 is a schematic view showing a desulfurizer according to the present invention.
Fig. 4 is a plan view schematically showing the air injection pipe of Fig. 3; Fig.
5 is a schematic view showing an organic solid material dispenser according to the present invention.
6 is a schematic view showing a gas discharger according to the present invention.
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템은 도 1 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 교반기와 환풍기를 구비하여 유기성폐기물을 일시적으로 저장하는 저류조(10); 상기 저류조(10)에 저장된 유기성폐기물을 공급받아 발효시켜 바이오가스를 생산하는 혐기소화조(20); 상기 혐기소화조(20)에서 생산된 바이오가스의 수분제거 및 포집하여 저장하는 가스저장조(30); 상기 가스저장조(30)와 연결되어 바이오가스로 발전하여 필요한 곳으로 전원을 공급하는 발전기(40); 상기 혐기소화조(20)에 연결되어 여분의 유기성폐기물을 액화비료(액비) 및 보충용 유기성폐기물로 저장하는 액비저장조(50); 상기 저류조(10)와 액비저장조(50)에 연결되어 혐기소화조(20)로 유입되는 유기성폐기물을 가온하는 가온기(60); 상기 혐기소화조(20)의 내부로 공기를 주입하여 황화수소를 제거하는 탈황기(70); 상기 혐기소화조(20)의 내부로 고형물을 추가로 공급하여 바이오가스의 발생량을 증가시키는 유기성 고형물투입기(80); 상기 혐기소화조(20)의 과잉압력 발생시 가스를 외부로 배출시키는 가스배출기(90)를 포함하여 구성된 것을 그 기술적 구성상의 기본적인 특징으로 한다.As shown in FIG. 1 to FIG. 6, the resource circulation type biogas energy production system using organic wastes according to the present invention comprises: a storage tank 10 for temporarily storing organic wastes by means of an agitator and an air blower; An anaerobic digestion tank 20 for receiving and fermenting organic wastes stored in the storage tank 10 to produce biogas; A gas storage tank 30 for collecting and storing moisture of the biogas produced in the anaerobic digestion tank 20; A generator (40) connected to the gas reservoir (30) to generate electricity as a biogas and supply power to a required place; A liquid storage tank (50) connected to the anaerobic digestion tank (20) for storing the excess organic waste as liquefied fertilizer (liquid fertilizer) and supplementary organic waste; A warmer (60) connected to the storage tank (10) and the liquid storage tank (50) to warm the organic waste flowing into the anaerobic digestion tank (20); A desulfurizer 70 for removing hydrogen sulfide by injecting air into the anaerobic digestion tank 20; An organic solids injector 80 for supplying additional solids to the inside of the anaerobic digestion tank 20 to increase the amount of biogas generated; And a gas discharger 90 for discharging the gas to the outside when an excessive pressure of the anaerobic digestion tank 20 is generated.
여기서, 본 발명은 유기성폐기물을 이용하여 바이오가스를 생산하는 것으로, 이러한 본 발명은 저류조(10), 혐기소화조(20), 가스저장조(30), 발전기(40), 액비저장조(50), 가온기(60), 탈황기(70), 유기성 고형물투입기(80) 및 가스배출기(90)로 이루어진다.The present invention relates to a method for producing biogas using organic wastes. The present invention relates to a method for producing biogas using organic wastes. The present invention relates to a method for producing biogas using organic wastes, which comprises a
상기 저류조(10)는 교반기와 환풍기를 구비하여 유기성폐기물을 일시적으로 저장하는 것으로, 이러한 저류조(10)는 유기성폐기물을 일차적으로 저장하는 곳으로 펌프를 이용하여 유기성폐기물을 운반하고, 공기 중에 존재하는 악취는 환풍기를 통해 이동시킨다.The
상기 저류조(10), 혐기소화조(20), 액비저장조(50), 가온기(60)는 유기성폐기물이 이동할 수 있도록 이송라인을 통해 연결한다. 이때, 상기 유성성폐기물의 이송에 대하여 설명할 시에 이송라인을 별도로 언급하지 않아도 이송라인을 통해 유기성폐기물이 이송되는 것을 원칙으로 한다.The
상기 저류조(10)에 저장된 유기성폐기물은 소정의 시간 동안 저류조(10)에 체류하다가 혐기소화조(20)로 이동하는데, 체류 과정에서 유기성폐기물이 침전되고 유기성폐기물로부터 악취가 발생된다. 즉, 저류조(10) 내부에는 유기성폐기물의 체류에 의해 악취가 발생하는데, 이 악취는 환풍기에 의해 추출된다.Organic wastes stored in the
상기 혐기소화조(20)는 저류조(10)에 저장된 유기성폐기물을 공급받아 발효시켜 바이오가스를 생산하는 것으로, 이러한 혐기소화조(20)는 2개가 쌍으로 설치되며, 유기성폐기물을 저장 및 교반하여 바이오가스를 생산한다. 이때, 상기 혐기소화조(20)의 하부는 도 1에서와 같이 콘 모양으로 설치하여 슬러지 수거를 용이하게 하고, 또한 상기 혐기소화조(20)는 몸체 중간부분에 히터배관을 설치하여 유기성폐기물에 소정의 온도를 가함으로 바이오가스 발생의 최적조건이 형성되도록 한다.The
상기 혐기소화조(20)는 저류조(10), 가스저장조(30), 액비저장조(50), 가온기(60)와 연결되어, 내측에 일정 공간을 가지며 원통형 형상으로 이루어지는 제1 혐기소화조 및 제2 혐기소화조(이하, '혐기소화조'(20)로 약칭함)로 이루어지고, 이러한 혐기소화조(20)의 내부에는 도 1에서와 같이 가온기(60)를 거쳐 유입되는 유기성폐기물을 교반하는 교반기(21)가 상하이동 및 좌우회전이 가능하게 설치된다. 이때, 상기 혐기소화조(20)는 저류조(10)로부터 유기성폐기물을 전달받아 1차 발효시키는 제1 혐기소화조와, 제1 혐기소화조에서 1차 발효된 유기성폐기물을 전달받아 2차 발효시키는 제2 혐기소화조로 이루어지고, 또한 상기 혐기소화조(20) 내에 설치되는 교반기(21)를 상하이동 및 좌우회전시킴으로서 유기성폐기물을 빠짐없이 교반시켜 바이오가스 발생이 활발하게 이루어진다.The
상기 혐기소화조(20)에서 바이오가스 생산의 효용성이 모두 소멸된 유기성폐기물은 외부로 배출되어 퇴비로 이용되거나 폐기된다. 또한 상기 혐기소화조(20)로 공급되는 유기성폐기물의 양이 과도할 경우 이를 액비저장조(50)로 이송시켜서 혐기소화조(20)의 보충용 유기성폐기물로 이용하거나 액화비료를 생산할 수 있다.Organic waste whose biogas production efficiency has been completely extinguished in the
상기 혐기소화조(20)는 유기성폐기물의 수위 레벨을 센싱하기 위한 수위감지센서와, 혐기소화조(20) 내부의 pH를 감지하기 위한 pH 감지센서와, 혐기소화조(20) 내부의 온도를 감지하기 위한 온도감지 센서와, 혐기소화조(20) 내부의 비중을 감지하기 위한 비중감지용 초음파 센서를 포함할 수 있다.The
상기 가스저장조(30)는 혐기소화조(20)에서 생산된 바이오가스의 수분제거 및 포집하여 저장하는 것으로, 이러한 가스저장조(30)는 도 1에서와 같이 혐기소화조(20)와 연결되어 바이오가스를 저장, 수분을 제거 및 안정화시킬 수 있도록 역화방지기(31), 수분정제기(32), 가스정제기(33) 및 가스압력안정화기(34)를 포함한다.The
상기 발전기(40)는 가스저장조(30)와 연결되어 바이오가스로 발전하여 필요한 곳으로 전원을 공급하는 것으로, 이러한 발전기(40)는 가스저장조(30)로부터 공급되는 바이오가스를 이용하여 발전하는 역할을 하며, 전기공급이 필요한 각종 모터에 전원을 공급한다.The
본 발명에 따르면 상기 발전기(40)에는 가스저장조(30)로부터 공급되는 바이오가스를 이용하여 필요한 전기를 생산할 시에 이를 감시하고 제어하는 감시기(41)가 설치된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 감시기(41)에는 발전에 필요한 프로그램이 내장되고, 이를 모니터링 할 수 있도록 모니터링 기기를 포함한다. 상기 감시기(41)는 통상의 바이오가스를 생산할 때 설치되는 구성으로 형성하여도 무방하다.According to the present invention, the generator (40) is provided with a monitor (41) for monitoring and controlling when generating electricity using biogas supplied from the gas reservoir (30). At this time, the
상기 액비저장조(50)는 혐기소화조(20)에 연결되어 여분의 유기성폐기물을 액화비료 및 보충용 유기성폐기물로 저장하는 것으로, 이러한 액비저장조(50)는 유기성폐기물의 공급 및 바이오가스의 생산 과정에서 발생하는 여분의 유기성폐기물을 액화비료 및 보충용 유기폐기물로 저장한다. 이때, 상기 액비저장조(50)는 여분의 유기성폐기물을 저장하였다가 액화비료를 생산한다.The
상기 액비저장조(50)는 혐기소화조(20) 및 가온기(60)와 연결되어 액화비료를 저장 및 안정화하며, 상기 혐기소화조(20)에서 공급되는 고온의 소화액 또는 가온기(60)에서 필요한 액화비료를 공급할 수 있도록 도 1에서와 같이 액비정화조(51)를 포함한다.The
상기 액비정화조(51)는 액비저장조(50)에서 발생한 오염수를 전달받아 정화 처리하는 역할을 한다. 이때, 액비저장조(50) 내에는 유기성폐기물의 저장 과정에서 침전된 유기성폐기물 상부에 오염수로서 상층수가 형성될 수 있는데, 이 상층수로 형성된 오염수는 액비정화조(51)로 이동시켜서 정화한다.The
상기 가온기(60)는 저류조(10)와 액비저장조(50)에 연결되어 혐기소화조(20)로 유입되는 유기성폐기물을 가온하는 것으로, 이러한 가온기(60)는 도 2에서와 같이 저류조(10)와 혐기소화조(20) 및 액비저장조(50)에 연결되며, 원통형 형상으로 이루어져 하부는 일정 각도로 경사지게 형성되어 저류조(10)에서 공급하는 저온 및 냉각된 유기성폐기물의 온도를 혐기소화조(20)에서 공급하는 고온의 소화액을 이용하여 일정 온도 이상으로 유기성폐기물을 가온하는 가온본체(61)와, 상기 가온본체(61)의 내측에 설치되며, 고온의 소화액에 의해 유기성폐기물이 일정 온도로 올릴 수 있도록 도 2에서와 같이 나선형으로 형성되는 가온관(62)으로 구성된 것을 특징으로 한다.The warmer 60 is connected to the
상기 가온기(60)는 저류조(10)에서 유입되는 저온 상태 및 얼려진 상태의 유기성폐기물을 일정 온도 이상으로 고온의 소화액을 통해 가온하는 것을 특징으로 한다.The warmer (60) is characterized in that the organic waste in a low temperature state and a frozen state flowing in the storage tank (10) is heated through a high temperature digestion liquid at a temperature higher than a predetermined temperature.
본 발명에 따르면 상기 혐기소화조(20)에서 가온기(60)로 공급되는 액화비료는 겨울철에서는 가온기(60)를 거쳐 액비저장조(50)로 공급되고, 여름철에는 가온기(60)를 거치지 않고 액비저장조(50)로 바로 공급되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the liquefied fertilizer supplied from the
즉, 상기 가온기(60)는 겨울철에는 저류조(10)에서 보내지는 유기성폐기물의 온도가 저온, 예를 들어 5℃ 이하로 보내지거나 또는 얼려진 상태로 보내지는 경우, 이를 일정 온도로 가온할 수 있도록 혐기소화조(20)로부터 고온의 소화액을 공급받아 저장하여 안정화하는 가온본체(61)를 구성한다. 상기 가온본체(61)의 하부는 경사지게 형성하여 침전되는 슬러지를 배출시킬 수 있도록 형성한다.That is, when the temperature of the organic waste sent from the
또한 상기 가온본체(61)는 소화액이 담아지는 양을 확인할 수 있도록 수위감지센서를 더 설치한다. 상기 수위감지센서를 통해 항상 일정한 양의 소화액이 담아져 있도록 한다. 상기 수위감지센서는 통상적으로 사용하는 수위감지센서를 사용하여도 무방하다.Further, the warming
상기 가온본체(61)의 내측에는 나선형 형태로 이루어지는 가온관(62)을 설치한다. 상기 가온관(62)은 열교환이 빠르게 일어날 수 있는 재질을 사용하는 것이 바람직하다.A
상기 가온관(62)의 일측은 저류조(10)와 연결되고, 다른 일측은 혐기소화조 (20)와 연결되어 저류조(10)에서 보내지는 유기성폐기물이 이동한다. 상기 가온관(62)은 고온의 소화액과 저온 상태 또는 얼려진 상태의 유기성폐기물과 혼합되는 것을 방지한다.One side of the warming
또한 상기 가온관(62)을 나선형 형태로 형성한 것은, 열교환이 빠르게 일어나도록 면적을 최대한 넓히기 위한 것이다. 상기 가온관(62)은 가온본체(61)에 설치할 시에 나선형 형태에 국한하여 설치하는 것은 아니며, 저온 또는 얼려진 상태의 유기성폐기물의 온도를 높이기 위한 구성이라면 그 어떠한 형상이든 무관하게 설치할 수 있다.The reason why the
그리고 여름철과 같은 경우에는 유기성폐기물의 온도가 높아지기 때문에 가온기(60)에 의해 가온을 행하지 않고 혐기소화조(20)로 바로 공급되도록 한다.In the case of the summer season, since the temperature of the organic waste increases, it is directly supplied to the
상기와 같이 구성되는 가온기(60)는 겨울철과 같이 외부 온도에 의해 유기성폐기물이 저온 상태 또는 얼려진 상태로 혐기소화조(20)로 직접 유입되는 경우, 저온 상태 또는 얼려진 상태의 유기성폐기물에 의해 혐기소화조(20) 내의 유기성폐기물의 온도가 34°~37°사이를 유지하지 못하여 유기성폐기물의 발효가 제대로 일어나지 않는 문제점을 해결하기 위한 것이다.When the organic waste is directly introduced into the
다시 언급하면, 저온 상태 또는 얼려진 상태의 유기성폐기물을 일정 온도 예를 들어 20°이상으로 가온하여 혐기소화조(20)로 유기성폐기물을 유입시키면, 혐기소화조(20)에 담아져 있는 고온의 유기성폐기물과 섞이면서 유입되는 유기성폐기물의 온도가 바로 상승한다. 유기성폐기물의 온도가 상승함에 따라 박테리아 또는 발효 미생물의 활동이 정지되거나 약해져 바이오가스의 생산이 중단되거나 소량만 생산되는 것을 방지하므로 동절기 또는 하절기의 가스생산량을 일정하게 유지할 수 있다.When the organic waste is introduced into the
상기와 같이 구성되는 본 발명은 겨울철 저온의 유기성폐기물 또는 얼려진 상태의 유기성폐기물을 저류조(10)에서 혐기소화조(20)에 직접 공급하는 것이 아닌, 가온기(60)에서 1차로 가온하여 저온의 유기성폐기물 또는 얼려진 상태의 유기성폐기물을 일정 온도 이상 가온 되도록 한다.The present invention configured as above can be applied not only to the
상기 가온기(60)에서 가온된 유기성폐기물은 혐기소화조(20)로 투입되고, 혐기소화조(20)에 투입되는 유기성폐기물은 빠른 시간에 혐기소화조(20)에 담아진 유기성폐기물의 온도와 같은 온도로 상승하므로 박테리아 또는 발효 미생물에 의해 유기성폐기물에 의한 바이오가스의 발생이 원활하게 이루어진다.The organic waste heated in the warmer 60 is introduced into the
그리고 여름철의 경우, 저류조(10)에 공급되는 유기성폐기물의 온도가 높은 상태이므로 가온기(60)를 통해 가온하지 않은 상태로 혐기소화조(20)로 공급한다.Since the temperature of the organic waste supplied to the
또한 상기 혐기소화조(20)에서 가온기(60)로 공급하던 액화비료는 바이패스시켜 액비저장조(50)로 공급하여 안정화를 도모한다.The liquefied fertilizer supplied to the warming
상기 유기성폐기물에 의한 바이오가스 생산은 여름철에 비해 겨울철이 다소 떨어질 수는 있으나, 여름철 및 겨울철에 혐기소화조(20)에 담아진 유기성폐기물의 온도가 일정하게 유지되는 장점이 있다.The biogas production by the organic waste may be somewhat lower in the winter than in the summer, but the organic waste stored in the
또한 혐기소화조(20)의 유기성폐기물 온도가 일정하게 유지되므로 혐기소화조(20)의 내측에 설치된 교반기(21)의 작동 또한 원활하게 이루어지는 장점이 있다.Also, since the temperature of the organic waste in the
상기 탈황기(70)는 혐기소화조(20)의 내부로 공기를 주입하여 황화수소를 제거하는 것으로, 이러한 탈황기(70)는 도 3에서와 같이 혐기소화조(20)의 상부에 설치되어 공기를 분사시키는 다수의 노즐(71a)을 구비하는 공기주입배관(71)과, 상기 공기주입배관(71)에 연결되어 공기주입량을 제어하는 공기제어기(72)와, 상기 공기주입배관(71)으로 공기를 공급하는 블로워(73)로 구성된 것을 특징으로 한다.The
상기 공기주입배관(71)은 도 3에서와 같이 혐기소화조(20)에 유입된 유기성폐기물의 표면에 균일하게 공기를 분사시키는 것으로, 이러한 공기주입배관(71)은 혐기소화조(20)의 상부 중앙에 고정되는 수직부(71b)와, 상기 수직부(71b)의 상부에서 수평으로 절곡되어 공기제어기(72)에 연결되는 수평부(71c)와, 상기 수직부(71b)의 하부에서 다수로 분기되는 배출부(71d)로 이루어진다. 이때, 상기 공기주입관(71)의 배출부(71d)는 도 4에서와 같이 십자(+) 모양으로 형성된다.3, the
상기 공기제어기(72)는 공기주입배관(71)에 연결되어 공기주입량을 제어하는 것으로, 이러한 공기제어기(72)는 혐기소화조(20)의 내부로 주입되는 공기량을 바이오가스 발생량의 3 ~ 6%의 범위로 제어하는 역할을 수행한다.The
상기 블로워(73)는 공기제어기(72)에 연결되어 공기주입배관(71)으로 공기를 공급하는 것으로, 이러한 블로워(73)는 대기 중의 공기를 공기주입배관(71)으로 공급하는 역할을 수행한다.The
여기서, 바이오매스에 사용되는 부자재 중에는 단백질성분에 포함되어 있는 황성분이 혐기성 소화과정에서 환원되어 황화수소로 발생된다. 황화수소는 대기 중에 3 ~ 5ppm 포함되어 있으며 무색의 기체로 부패취가 심하고 비중이 1.2이며 대단히 유독성이며 10ppm 이상에서는 인체에 유해하게 되고 금속이나 콘크리트를 부식시키며 발전기, 보일러 등의 설비기기나 계장기기 및 배관설비에 손상을 준다. 이 때문에 탈황은 바이오가스 이용에 있어서 빼놓을 수 없는 중요한 공정이다.Here, among the auxiliary materials used for the biomass, the sulfur components contained in the protein components are reduced in the anaerobic digestion process to generate hydrogen sulfide. Hydrogen sulfide contains 3 ~ 5ppm in the air. It is a colorless gas which is highly corrosive and has a specific gravity of 1.2. It is extremely toxic. At more than 10ppm, it becomes harmful to the human body and corrodes metals and concrete. Damage the piping system. Therefore, desulfurization is an important process indispensable to the utilization of biogas.
본 발명은 혐기소화조(20)에 공기를 주입하여 황화수소를 제거하는 생물 탈황법으로, 생물 탈황법은 산소존재 하에서 대사, 증식하는 유황 박테리아 활동에 의해 황화수소를 유황으로 전환하여 분리 제거하는 방식으로, 즉 혐기소화조(20)의 기상부에 연속적으로 꾸준하게 공기를 공급하는 방식으로 주입하는 공기의 양은 생성되는 바이오가스 발생량에 비례함으로 황화수소를 포함하고 있는 바이오가스에 공급되어야 하는 공기의 양은 생성되는 바이오가스 발생량의 3 ~ 6% 이내로 주입하여야 한다.The present invention relates to a biological desulfurization method in which hydrogen sulfide is removed by injecting air into an
반응생성물인 유황의 제거는 혐기소화조(20)에 자동으로 낙하시켜 소화액과 함께 회수가 가능하며 건식, 습식 탕황법보다 비용이 적게 들어 경제적으로 황화수소를 제거할 수 있다.The removal of sulfur, which is a reaction product, can be automatically dropped in the
상기 유기성 고형물투입기(80)는 혐기소화조(20)의 내부로 고형물을 추가로 공급하여 바이오가스의 발생량을 증가시키는 것으로, 이러한 유기성 고형물투입기(80)는 도 5에서와 같이 혐기소화조(20)의 일측에 경사지게 설치되어 하부에 형성된 투입부(81a)와 상부에 형성된 배출부(81b)를 구비하는 스크류케이스(81)와, 상기 스크류케이스(81)의 투입부(81a)에 연결되어 고형물을 공급하는 투입호퍼(82)와, 상기 스크류케이스(81)의 배출부(81b)에 연결되어 혐기소화조(20)의 내부로 끼워지는 투입관(83)과, 상기 스크류케이스(81)에 회전전가능하게 내장되어 투입호퍼(82)를 통해 유입된 고형물을 배출부(81b)측으로 이송시키는 이송스크류(84)와, 상기 이송스크류(84)를 구동시키는 모터(85)로 구성된 것을 특징으로 한다.5, the
상기 스크류케이스(81)는 도 5에서와 같이 혐기소화조(20)의 일측에 경사지게 설치되는 것으로, 이러한 스크류케이스(81)의 하부에는 투입부(81a)가 형성되고, 스크류케이스(81)의 상부에는 배출부(81b)가 형성된다.The
상기 투입호퍼(82)는 스크류케이스(81)의 투입부(81a)에 연결되는 것으로, 이러한 투입호퍼(82)는 스크류케이스(81)의 투입부(81a)로 고형물을 공급하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 투입호퍼(82)에는 가축분뇨 슬러지, 음식물, 목초 등의 고형물이 투입된다.The input hopper 82 is connected to the input portion 81a of the
상기 투입관(83)은 스크류케이스(81)의 배출부(81b)에 연결되어 혐기소화조(20)의 내부로 기밀하게 끼워지는 것으로, 이러한 투입관(83)은 소화액 속으로 고형물을 투입하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 투입관(83)은 소화액에 50㎝ 이상 잠기게 수직으로 설치한다. 이는 바이오가스의 누출을 방지하기 위함이다.The
상기 이송스크류(84)는 스크류케이스(81)에 회전전가능하게 내장되는 것으로, 이러한 이송스크류(84)는 투입호퍼(82)를 통해 유입된 고형물을 배출부(81b)측으로 이송시키는 역할을 수행한다.The conveying
상기 모터(85)는 이송스크류(84)를 구동시키는 것으로, 이러한 모터(85)는 스크류케이스(81)의 하부에 설치된다.The motor 85 drives the conveying
따라서, 상기 투입호퍼(82)에 유기성 고형물을 적정량 투입하고, 모터(85)를 구동시키면 이동스크류(84)가 구동하면서 고형물을 배출부(81b)측으로 이송시키고, 배출부(81b)로 이송된 고형물은 투입관(83)을 통해 혐기소화조(20)의 소화액으로 투입되기 때문에, 혐기소화조(20)내에 고형물을 공급하여 유기물의 함량을 증대시켜 바이오가스의 발생량을 증가시킬 수 있다. 이때, 상기 혐기소화조(20)에 액폐수만 유입될 경우 혐기소화조(20)에서 바이오가스의 발생량이 저하되므로, 본 발명에 따르면 고형물을 투입하여 바이오가스의 발생량을 증가시킬 수 있다.When the motor 85 is driven, the moving
상기 가스배출기(90)는 혐기소화조(20)의 과잉압력 발생시 가스를 외부로 배출시키는 것으로, 이러한 가스배출기(90)는 도 6에서와 같이 혐기소화조(20)의 상부 외측에 설치되어 응축수를 수용하는 저장부(91a) 및 가스를 배출시키는 배출부(91b)를 구비하는 가스배출통(91)과, 상기 혐기소화조(20)의 상측 내부와 통하도록 설치되어 과잉압력 발생시 가스를 응축수로 배출시키는 가스배출관(92)과, 상기 가스배출통(91)의 상부에 이격된 상태로 설치되는 차단갓(93)으로 구성된 것을 특징으로 한다.The
상기 가스배출통(91)은 도 6에서와 같이 혐기소화조(20)의 상부 외측에 설치되는 것으로, 이러한 가스배출통(91)의 하부에는 응축수를 수용하는 저장부(91a)가 구비되고, 상기 가스배출통(91)의 상부에는 가스를 배출시키는 배출부(91b)가 구비된다. 이때, 상기 가스배출통(91)의 저장부(91a)에는 응축수가 저장되고, 상기 ㄱ가스배출통(91)의 저장부(91a)에 저장되는 응축수의 수두차를 이용하여 배출압력을 셋팅할 수 있다.The
상기 가스배출관(92)은 혐기소화조(20)의 상측 내부와 통하도록 설치되는 것으로, 이러한 가스배출관(92)는 혐기소화조(20)의 내부에서 과잉압력 발생시 가스를 응축수로 배출시키는 역할을 수행한다. 이때, 상기 가스배출관(92)은 수평부(92a)와 수직부(92b)로 절곡형성되고, 상기 수평부(92a)는 혐기소화조(20)의 상부에 내부와 통하도록 기밀하게 관통 설치되고, 상기 수직부(92b)는 가스배출통(91)의 저장부(91a)에 저장된 응축수에 잠기도록 설치된다. 이는 평상시 바이오가스의 누출을 방지하기 위함이다.The
상기 차단갓(93)은 가스배출통(91)의 상부에 이격된 상태로 설치되는 것으로, 이러한 차단갓(93)은 가스배출통(91)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.The blocking
따라서, 상기 혐기소화조(20)의 내부에서 가스의 과잉압력이 발생할 경우, 과잉압력에 따른 가스는 가스배출관(92)을 통해 응축수 속으로 배출되고, 응축수로 배출된 가스는 응축수의 상부로 상승하면서 가스배출통(91)의 배출부(91b)를 통해 대기로 자동으로 배출되기 때문에, 혐기소화조(20)의 과잉압력을 자동으로 안전하게 방지할 수 있다.Therefore, when excessive pressure of gas is generated in the
본 발명에 따르면 도 6에서와 같이 상기 혐기소화조(20)의 상부에는 암모니아가스를 배출시키는 자동밸브(94a)가 구비된 암모니아배출통(94)이 설치되고, 상기 혐기소화조(20)의 상측 내부에는 암모니아가스의 압력을 감지하는 센서(95)가 설치되며, 상기 자동밸브(94a)와 센서(95)에는 제어부(96)가 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.6, an
상기 암모니아배출통(94)은 혐기소화조(20)의 상부에 설치되는 것으로, 이러한 암모니아배출통(94)에는 암모니아가스를 배출시키는 자동밸브(94a)가 구비된다. 이때, 상기 암모니아배출통(94)의 상부에는 차단갓이 설치된다.The
상기 센서(95)는 혐기소화조(20)의 상측 내부에 설치되는 것으로, 이러한 센서(95)는 혐기소화조(20)의 내부 암모니아가스의 압력을 감지하는 역할을 수행한다.The
상기 제어부(96)는 자동밸브(94a)와 센서(95)에 전기적으로 연결되는 것으로, 이러한 제어부(96)는 혐기소화조(20)의 내부 암모니아가스의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우 센서(95)를 통해 이를 감지한 후, 자동밸브(94a)를 자동으로 개방하기 때문에, 과잉 암모니아가스를 암모니아배출통(94)을 통해 대기로 자동으로 배출시킬 수 있다.The
한편, 본 발명에 따르면 상기 가스저장조(30), 발전기(40) 및 혐기소화조(20)와 연결되며, 혐기소화조(20)의 초기 시동 및 발전기(40)의 폐열을 이용하여 혐기소화조(20)의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 보일러(100)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 보일러(100)는 전기 보일러 또는 가스 보일러로 이루어진다.The
따라서 이러한 본 발명은 혐기소화조(20)로 유입되는 유기성폐기물을 가온하는 가온기(60)가 설치되기 때문에, 겨울철에도 여름철과 같이 바이오가스를 균일하게 생산할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the present invention is advantageous in that even in the winter, the biogas can be produced uniformly in the summer as the warmer 60 for warming the organic waste flowing into the
또한 이러한 본 발명은 혐기소화조(20)의 상부에 공기를 주입하여 항화수소를 제거하는 간단한 구조의 탈황기(70)가 설치되기 때문에, 공기를 이용하여 황화수소를 경제적으로 저렴하게 제거할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the
그리고 이러한 본 발명은 혐기소화조(20)에 고형물을 추가로 공급하는 유기성 고형물투입기(80)가 설치되기 때문에, 혐기소화조(20)의 내부에 고형물을 투입하여 바이오가스의 발생량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, since the present invention is provided with the
아울러 이러한 본 발명은 혐기소화조(20)의 과잉압력 발생시 가스를 자동으로 배출시키는 가스배출기(90)가 설치되기 때문에, 혐기소화조(20)의 내부에서 과잉압력이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of preventing the occurrence of excess pressure inside the anaerobic digestion tank (20) because the gas discharger (90) for automatically discharging the gas when the overpressure of the anaerobic digestion tank (20) have.
10 : 저류조 20 : 혐기소화조
30 : 가스저장조 40 : 발전기
41 : 감시기 50 : 액비저장조
60 : 가온기 61 : 가온본체
62 : 가온관 70 : 탈황기
71 : 공기주입배관 71a : 노즐
72 : 공기제어기 73 : 블로워
80 : 유기성 고형물투입기 81 : 스크류케이스
81a : 투입부 81b : 배출부
82 : 투입호퍼 83 : 투입관
84 : 이송스크류 85 : 모터
90 : 가스배출기 91 : 가스배출통
91a : 저장부 91b : 배출부
92 : 가스배출관 93 : 차단갓
94 : 암모니아배출통 94a : 자동밸브
95 : 센서 96 : 제어부
100 : 보일러10: Storage tank 20: Anaerobic digester
30: gas storage tank 40: generator
41: Monitor 50: Liquid storage tank
60: heating furnace 61: heating furnace body
62: heating pipe 70: desulfurizer
71:
72: air controller 73: blower
80: Organic solids dispenser 81: Screw case
81a:
82: Feed hopper 83: Feed pipe
84: Feed screw 85: Motor
90: gas exhaust 91: gas exhaust
91a:
92: Gas discharge pipe 93:
94:
95: sensor 96:
100: Boiler
Claims (10)
상기 저류조(10)에 저장된 유기성폐기물을 공급받아 발효시켜 바이오가스를 생산하는 혐기소화조(20);
상기 혐기소화조(20)에서 생산된 바이오가스의 수분제거 및 포집하여 저장하는 가스저장조(30);
상기 가스저장조(30)와 연결되어 바이오가스로 발전하여 전원을 공급하는 발전기(40);
상기 혐기소화조(20)에 연결되어 여분의 유기성폐기물을 액화비료 및 보충용 유기성폐기물로 저장하는 액비저장조(50);
상기 저류조(10)와 액비저장조(50)에 연결되어 혐기소화조(20)로 유입되는 유기성폐기물을 배출 혐기소화액으로 가온하는 가온기(60);
상기 혐기소화조(20)의 내부로 공기를 주입하여 황화수소를 제거하는 탈황기(70);
상기 혐기소화조(20)의 내부로 고형물을 추가로 공급하여 바이오가스의 발생량을 증가시키는 유기성 고형물투입기(80);
상기 혐기소화조(20)의 과잉압력 발생시 가스를 외부로 배출시키는 가스배출기(90)를 포함하는 유기성폐기물을 이용한 자원순환형 바이오가스 에너지화 생산시스템.A storage tank 10 having an agitator and an air blower for temporarily storing organic waste;
An anaerobic digestion tank 20 for receiving and fermenting organic wastes stored in the storage tank 10 to produce biogas;
A gas storage tank 30 for collecting and storing moisture of the biogas produced in the anaerobic digestion tank 20;
A generator (40) connected to the gas reservoir (30) to generate power by supplying biogas;
A liquid storage tank (50) connected to the anaerobic digestion tank (20) for storing the extra organic waste as liquefied fertilizer and supplementary organic waste;
A warmer (60) connected to the storage tank (10) and the liquid storage tank (50) for warming the organic waste flowing into the anaerobic digestion tank (20) into the discharged anaerobic digestion liquid;
A desulfurizer 70 for removing hydrogen sulfide by injecting air into the anaerobic digestion tank 20;
An organic solids injector 80 for supplying additional solids to the inside of the anaerobic digestion tank 20 to increase the amount of biogas generated;
And a gas discharger (90) for discharging the gas to the outside when an excessive pressure of the anaerobic digestion tank (20) is generated.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101976630B1 (en) * | 2018-03-16 | 2019-05-10 | 최동석 | Electricity generation |
CN114853300A (en) * | 2022-05-23 | 2022-08-05 | 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 | Sludge treatment method for oxygen injection desulfurization and anaerobic digestion tank |
CN115124208A (en) * | 2022-06-17 | 2022-09-30 | 北京碳寻科技有限公司 | Ecological friendly organic cycle's agricultural production system |
CN116121054A (en) * | 2023-04-04 | 2023-05-16 | 哈尔滨葵花药业有限公司 | Bifidobacterium fermentation cylinder |
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- 2016-05-27 KR KR1020160065689A patent/KR20170134034A/en active Search and Examination
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