KR20180107435A - Double pipe type heat exchanging system for heating anaerobic digester - Google Patents

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KR20180107435A
KR20180107435A KR1020170035444A KR20170035444A KR20180107435A KR 20180107435 A KR20180107435 A KR 20180107435A KR 1020170035444 A KR1020170035444 A KR 1020170035444A KR 20170035444 A KR20170035444 A KR 20170035444A KR 20180107435 A KR20180107435 A KR 20180107435A
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김완구
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선일환경에너지 주식회사
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Abstract

Disclosed is a dual pipe heat exchange device. According to an aspect of the present invention, provided is a dual pipe heat exchange device which comprises: a first pipe unit having a dual pipe structure including an outer pipe and an inner pipe disposed in the outer pipe, and having a structure in which a heat transfer material is transferred through a space between the outer pipe and the inner pipe by being connected to each other in plural while sludge is transferred through the inside of the inner pipe; and a second pipe unit connected between the plurality of first pipe units for transferring the sludge transferred through the inner pipe of the first pipe unit at the top to the inner pipe of another first pipe unit at the bottom. The first pipe unit further comprises a gap maintaining part interposed between the outer pipe and the inner pipe.

Description

혐기성 소화조 가온용 특수 이중관형 열교환 시스템{DOUBLE PIPE TYPE HEAT EXCHANGING SYSTEM FOR HEATING ANAEROBIC DIGESTER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a double pipe type heat exchanging system for heating an anaerobic digester.

본 발명은 혐기성 소화조 가온용 특수 이중관형 열교환 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하고 열교환을 통해 가열하는 고강도 초음파 슬러지 파괴장치 및 이중관형 열교환기의 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a special double tube type heat exchange system for warming an anaerobic digestion tank, and more particularly, to a high strength ultrasound sludge destruction device and a hybrid anaerobic digestion and solubilization system of a double tube type heat exchanger which breaks organic substances contained in sludge and heat- .

산업 발전은 도시 인구의 폭발적 증가를 초래하였다. 이에 따라, 도시에서 발생하는 생활하수도 인구수에 비례하여 지속적 증가 추세이다. 그 결과, 도시 및 도시 근교에서는 생활하수 등을 처리하는 하수처리장의 신설 및 증설 공사가 지속적으로 이루어지고 있다.Industrial development has led to an explosion of urban population. As a result, there is a steady increase in proportion to the number of household sewage in the city. As a result, new and expanded sewage treatment plants for treating domestic wastewater are being continuously carried out in urban and suburban areas.

국내 하수처리장에 적용되는 하수처리 공법에는 여러 가지가 있지만, 주로 적용되는 것으로 활성 슬러지법이 있다.There are many sewage treatment methods applied to domestic sewage treatment plants, but there are activated sludge methods mainly applied.

활성 슬러지법은 생물학적 하수처리 공법으로서, 비교적 평이한 공정들로 이루어지는 장점을 가지고 있고, 그 동안 축적된 경험으로 인하여 국내 하수처리장에 가장 많이 적용되고 있는 하수처리 공법 중 하나이다.The activated sludge process is a biological sewage treatment method and has advantages of relatively simple processes, and it is one of the sewage treatment methods most commonly applied to domestic sewage treatment plants due to accumulated experience.

다만, 활성 슬러지법은 하수처리 공정 중에 발생하는 잉여 슬러지를 어떻게 처리할 것인지에 대한 문제가 지속적으로 제기되고 있으며, 특히 잉여 슬러지를 하수처리 공정 내에서 처리할 수 있는 방안에 대한 업계 요구에 따라 이에 대한 연구 개발이 시급한 상황이다.However, the activated sludge method has been constantly addressing how to treat the excess sludge generated during the sewage treatment process. In particular, according to the industry demand for the treatment of the excess sludge in the sewage treatment process, Research and development is urgent.

또한, 활성 슬러지법에서 사용되는 미생물은 적정 온도가 유지될 때에 충분한 번식률과 소화 효율을 달성할 수 있지만, 겨울철과 같이 외기의 온도가 낮은 경우에는 미생물의 번식율이 급격히 저하되어 소화 효율이 떨어지는 문제가 있었다. 특히, 우리나라와 같이 사계절이 뚜렷한 나라에서는 계절에 따라 하수처리장의 운영을 달리할 필요가 있다. 예를 들어, 외기의 온도가 낮은 경우에는 슬러지 반응조 내에서 질산화 작용이 충분하게 이루어지지 않게 되어 처리수 내 NH4 - N 농도가 높아지게 되고, 그 결과 T - N의 상승을 초래하여 방류수 수질 기준을 만족시키지 못하는 문제가 있었다. 나아가, 처리수를 히트펌프 등의 열원으로 사용하는 경우에는 더욱 양호한 수질이 요구됨에도 불구하고 이와 같은 수질 기준을 만족시키기 어려운 문제가 있었다. 또한, 하수 또는 처리수에 포함된 슬러지는 열 교환기의 열 전달율을 저하시킬 뿐만 아니라 열 교환기를 구성하는 배관의 부식을 초래하여 열 교환기의 수명 주기를 단축시키는 문제가 있었다.Further, the microorganisms used in the activated sludge process can attain a sufficient reproductive rate and digestion efficiency when the proper temperature is maintained, but when the temperature of the outside air is low as in winter, the reproductive rate of the microorganisms is drastically lowered, there was. In particular, in countries where four seasons are clear, such as Korea, it is necessary to change the operation of sewage treatment plants according to seasons. For example, when the temperature of the outside air is low, nitrification is not sufficiently performed in the sludge reaction tank, and NH 4 - N concentration in the treated water is increased. As a result, the T - N is increased, There was a problem that I could not satisfy. Furthermore, when treated water is used as a heat source such as a heat pump, there is a problem that it is difficult to satisfy such a water quality standard even though a better water quality is required. In addition, the sludge contained in sewage or treated water not only lowers the heat transfer rate of the heat exchanger but also causes corrosion of the pipe constituting the heat exchanger, thereby shortening the life cycle of the heat exchanger.

대한민국 등록특허공보 제10-0745201호(2007.08.01, 혐기성 소화조의 슬러지 감량장치)Korean Patent Registration No. 10-0745201 (Aug. 1, 2007, Sludge Reduction Apparatus of Anaerobic Digester) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0026643호(2010.03.10, 슬러지 감량화를 위한 소화조)Korean Patent Publication No. 10-2010-0026643 (2010.03.10, digested tank for sludge reduction)

본 발명의 실시예들은 초음파를 슬러지에 조사하여 공동현상을 발생시켜 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴할 수 있는 고강도 초음파 슬러지 파괴장치 및 이중관형 열교환기의 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템을 제공할 수 있다.The embodiments of the present invention can provide a hybrid anaerobic digestion and solubilization system of a high strength ultrasonic sludge destruction apparatus and a double pipe type heat exchanger which can generate cavitation by irradiating ultrasonic waves to sludge to destroy organic matter contained in the sludge.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외관과 외관의 내부에 배치되는 내관을 포함하여 구성되는 이중관형 구조를 가지며, 복수개가 서로 연결되어, 외관과 내관 사이의 공간을 통해 열전달 물질이 이송되고 내관의 내부를 통해 슬러지가 이송되는 구조의 제1 파이프유닛, 및 복수의 제1 파이프유닛들 사이에 연결되어 상류의 제1 파이프유닛의 내관을 통해 이송되는 슬러지를 하류의 다른 제1 파이프유닛의 내관으로 이송시키는 제2 파이프유닛을 포함하며, 제1 파이프유닛은 외관과 내관의 사이에 개재되는 간격 유지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a double tube type structure including an inner tube disposed inside an outer tube and an outer tube, a plurality of tubes connected to each other, a heat transfer material is transferred through a space between the outer tube and the inner tube, And the sludge conveyed through the inner pipe of the upstream first pipe unit is conveyed to the inner pipe of another downstream first pipe unit connected between the plurality of first pipe units to convey the sludge through the inner pipe of the upstream first pipe unit Wherein the first pipe unit further comprises a gap retaining portion interposed between the outer pipe and the inner pipe.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 외부에서 하수가 유입되고, 미생물을 이용하여 하수에 함유된 유기물질을 분해하는 슬러지 반응조, 슬러지 반응조를 거친 하수를 침전시켜 처리수와 슬러지로 분리 배출하는 침전조, 침전조에서 배출되는 처리수를 이송하는 처리수 처리 라인, 침전조에서 배출되는 슬러지를 이송하는 슬러지 처리 라인, 슬러지 처리 라인을 통해 이송된 슬러지를 혐기성 미생물을 이용하여 분해하고 바이오 가스를 생성하는 소화조, 소화조를 거친 슬러지를 탈수시켜 배출하는 탈수기, 슬러지 처리 라인에서 분기되어 슬러지 반응조에 연결되는 반송 슬러지 순환 라인, 슬러지 처리 라인에서 분기되어 슬러지 반응조에 연결되는 잉여 슬러지 순환 라인, 및 잉여 슬러지 순환 라인에 설치되고, 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하고 슬러지를 가열하여 가용화함으로써 슬러지 반응조에 탄소원을 공급하는 제1 슬러지 가용화 장치를 포함하는 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템이 제공된다. 이때, 제1 슬러지 가용화 장치는, 초음파를 이용하여 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하는 고강도 초음파 슬러지 파괴장치, 및 고강도 초음파 슬러지 파괴장치를 거친 슬러지를 열 교환에 의해 가열하는 제1항에 따른 이중관형 열교환 장치를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sludge treatment apparatus comprising: a sludge reaction tank for introducing sewage from the outside and decomposing organic substances contained in sewage using microorganisms; a sedimentation tank for sedimenting sewage having passed through a sludge reaction tank, A sludge processing line for transferring the sludge discharged from the settling tank, a digester for decomposing the sludge transferred through the sludge processing line using anaerobic microorganisms, a digester for generating biogas, and a digester A dehydrator for dehydrating and discharging coarse sludge, a conveying sludge circulation line branched from the sludge processing line and connected to the sludge reaction tank, an excess sludge circulation line branched from the sludge processing line and connected to the sludge reaction tank, and an excess sludge circulation line, The organic material contained in the sludge is destroyed and the sludge And a first sludge solubilizing device for supplying a carbon source to the sludge reaction tank by heating the solubilized sludge to be solubilized. The first sludge solubilizing apparatus includes a high strength ultrasonic sludge destruction apparatus for destroying organic substances contained in the sludge by using ultrasonic waves and a double tube according to the first claim for heating the sludge through the high strength ultrasonic sludge destruction apparatus by heat exchange. Type heat exchanger.

본 발명의 실시예들에 따르면, 초음파 슬러지 파괴장치와 이중관형 열교환 장치를 상호 연계하여 운영함으로써 공정 설계 시 온도에 대한 영향을 줄여 수리학적 체류 시간을 단축시킬 수 있고, 그 결과 슬러지 반응조의 용량을 줄일 수 있어 하수처리장 초기 투자비를 절감할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, by operating the ultrasonic sludge destruction device and the double pipe type heat exchange device in conjunction with each other, it is possible to reduce the influence on the temperature in the process design and to shorten the hydraulic retention time. As a result, It is possible to reduce the initial investment cost of the sewage treatment plant.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 제1 파이프유닛의 일부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치에서 이중관형의 제1 파이프유닛의 체적을 구하는 방법을 설명하기 위한 참조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치를 이용한 열전달 성능을 나타낸 작동 예시이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치에서 제1 파이프유닛의 일부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치에서 제1 파이프유닛의 길이방향을 따라 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치에서 제1 파이프유닛의 단면 형상을 예시한 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 초음파 슬러지 파괴장치를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a hybrid anaerobic digestion and solubilization system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a double-tube heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a double-tube heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a part of a dual pipe type first pipe unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a reference view for explaining a method of obtaining a volume of a double pipe type first pipe unit in a double pipe type heat exchange apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an operation example showing heat transfer performance using a double-tube heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a part of a first pipe unit in a double pipe type heat exchange apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a first pipe unit in a double pipe type heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
9 is a photograph illustrating a cross-sectional shape of a first pipe unit in a dual-pipe heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
10 is a view showing a high strength ultrasonic wave sludge destruction apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.In the present application, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components as well, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term "on" means to be located above or below the object portion, and does not necessarily mean that the object is located on the upper side with respect to the gravitational direction.

또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.Furthermore, the term " coupled " does not mean that only a physical contact is made between the respective components in the contact relation between the respective constituent elements, but the other components are interposed between the respective constituent elements, It should be used as a concept to cover until the components are in contact with each other.

도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.The sizes and thicknesses of the respective components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

이하, 본 발명에 따른 탈출방향 안내 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a preferred embodiment of an escape direction guiding device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals designate corresponding or corresponding components, A duplicate description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a hybrid anaerobic digestion and solubilization system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템은 슬러지 반응조(10), 침전조(20), 농축조(30), 소화조(40) 및 탈수기(50)를 포함할 수 있다.1, the hybrid anaerobic digestion and solubilization system according to an embodiment of the present invention may include a sludge reaction tank 10, a settling tank 20, a concentration tank 30, a digester 40, and a dehydrator 50 .

슬러지 반응조(10)는 외부에서 유입되는 하수를 수용할 수 있고, 미생물을 이용하여 하수에 함유된 유기물질을 분해할 수 있다.The sludge reaction tank 10 can receive the sewage introduced from the outside, and can decompose organic substances contained in the sewage using microorganisms.

침전조(20)는 슬러지 반응조(10)를 거친 하수를 수용할 수 있고, 하수를 침전시켜 처리수와 슬러지로 분리 배출시킬 수 있다.The settling tank 20 can receive the sewage that has passed through the sludge reaction tank 10, and the sewage can be settled and separated into treated water and sludge.

침전조(20)에서 분리 배출되는 처리수는 처리수 처리 라인(L1)을 통해 이송 또는 방류될 수 있고, 침전조(20)에서 분리 배출되는 슬러지는 슬러지 처리 라인(L2)을 통해 소화조(40)로 이송될 수 있다.The treated water separated and discharged from the sedimentation tank 20 can be transferred or discharged through the treated water treatment line L1 and the sludge separated and discharged from the sedimentation tank 20 is discharged to the digester 40 through the sludge treatment line L2 Lt; / RTI >

처리수 처리 라인(L1)에는 고강도 초음파 슬러지 파괴장치(100) 및 제1 폐열 회수 장치(300a)가 설치될 수 있다.The high-strength ultrasonic wave sludge destruction apparatus 100 and the first waste heat recovery apparatus 300a may be installed in the treated water treatment line L1.

처리수 처리 라인(L1)에 설치된 고강도 초음파 슬러지 파괴장치(100)는 처리수 중의 슬러지를 감량시켜 처리수 수질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 온도를 상승시켜 제1 폐열 회수 장치(300a)에 안정적인 열원을 제공할 수 있다. 제1 폐열 회수 장치(300a)는 열 교환에 의해 처리수의 폐열을 회수할 수 있다. 이를 위해, 제1 폐열 회수 장치(300a)는 열 교환기 및 폐열을 이용한 히트펌프를 포함할 수 있다.The high strength ultrasonic wave sludge destruction apparatus 100 installed in the treated water treatment line L1 not only improves the treated water quality by reducing the amount of sludge in the treated water, but also raises the temperature so that the first waste heat recovery apparatus 300a is provided with a stable heat source Can be provided. The first waste heat recovery apparatus 300a can recover the waste heat of the treated water by heat exchange. To this end, the first waste heat recovery apparatus 300a may include a heat pump using a heat exchanger and waste heat.

슬러지 처리 라인(L2)에서는 반송 슬러지 순환 라인(L3)이 분기되어 슬러지 반응조(10)에 연결될 수 있다. 반송 슬러지 순환 라인(L3)을 통해 슬러지 반응조(10)로 이송되는 슬러지는 슬러지 반응조(10)에서의 미생물 농도를 적정 수준으로 유지시킬 수 있다.In the sludge treatment line (L2), the conveying sludge circulation line (L3) may branch and be connected to the sludge reaction tank (10). The sludge transferred to the sludge reaction tank 10 through the return sludge circulation line L3 can maintain the microbial concentration in the sludge reaction tank 10 at an appropriate level.

슬러지 처리 라인(L2)에서는 반송 슬러지 순환 라인(L3) 외에 잉여 슬러지 순환 라인(L4)이 추가로 분기되어 슬러지 반응조(10)에 연결될 수 있다. 잉여 슬러지 순환 라인(L4)은 제1 슬러지 가용화 장치(60a)가 설치되는 점에서 반송 슬러지 순환 라인(L3)과 차이가 있다.In the sludge treatment line (L2), an excess sludge circulation line (L4) may be additionally branched in addition to the conveyance sludge circulation line (L3) and connected to the sludge reaction tank (10). The excess sludge circulation line L4 differs from the transport sludge circulation line L3 in that the first sludge solubilizer 60a is installed.

제1 슬러지 가용화 장치(60a)는 잉여 슬러지 순환 라인(L4)을 통해 이송되는 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하고 슬러지를 가열하여 가용화함으로써 슬러지 반응조(10)에 탄소원을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 슬러지 반응조(10)를 외기 온도가 낮은 겨울철에도 적정 온도로 유지시켜 슬러지 반응조(10)에서의 미생물 활성을 높일 수 있다.The first sludge solubilizer 60a can supply the carbon source to the sludge reactor 10 by destroying the organic substances contained in the sludge transferred through the excess sludge circulation line L4 and heating and solubilizing the sludge, The microbial activity in the sludge reaction tank 10 can be enhanced by keeping the microbial cell 10 at an appropriate temperature even in the winter when the outdoor air temperature is low.

농축조(30)는 슬러지 처리 라인(L2)에 설치될 수 있다. 즉, 슬러지 처리 라인(L2)을 통해 이송되는 슬러지는 농축조(30)에서 고 농도로 농축된 후에 소화조(40)로 이송될 수 있다.The concentration tank 30 may be installed in the sludge treatment line L2. That is, the sludge transferred through the sludge processing line (L2) can be transferred to the digester (40) after being concentrated to a high concentration in the concentration tank (30).

슬러지 처리 라인(L2)에서는 반송 슬러지 순환 라인(L3) 및 잉여 슬러지 순환 라인(L4) 외에 농축 슬러지 순환 라인(L5)이 분기되어 슬러지 반응조(10)에 연결될 수 있다. 농축 슬러지 순환 라인(L5)은 농축조(30)를 거치면서 고 농도로 농축된 슬러지를 이송하고 제2 슬러지 가용화 장치(60b)가 설치되는 점에서 반송 슬러지 순환 라인(L3) 및 잉여 슬러지 순환 라인(L4)과 차이가 있다.In the sludge processing line L2, in addition to the conveying sludge circulation line L3 and the surplus sludge circulation line L4, a concentrated sludge circulation line L5 may be branched and connected to the sludge reaction tank 10. The concentrated sludge circulation line L5 conveys the concentrated sludge to the high concentration while passing through the thickener 30 and the return sludge circulation line L3 and the excess sludge circulation line L4).

제2 슬러지 가용화 장치(60b)는 농축 슬러지 순환 라인(L5)을 통해 이송되는 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하고 슬러지를 가열하여 가용화함으로써 슬러지 반응조(10)에 탄소원을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 슬러지 반응조(10)를 외기 온도가 낮은 겨울철에도 적정 온도로 유지시켜 슬러지 반응조(10)에서의 미생물 활성을 높일 수 있다.The second sludge solubilizer 60b can supply the carbon source to the sludge reactor 10 by destroying the organic substances contained in the sludge transferred through the concentrated sludge circulation line L5 and heating and solubilizing the sludge, The microbial activity in the sludge reaction tank 10 can be enhanced by keeping the microbial cell 10 at an appropriate temperature even in the winter when the outdoor air temperature is low.

소화조(40)는 슬러지 처리 라인(L2)을 통해 이송된 슬러지를 혐기성 미생물을 이용하여 분해하고 바이오 가스를 생성할 수 있다. 소화조(40)에서 생성된 바이오 가스는 열 에너지 수요처에 공급되어 에너지원으로 활용될 수 있다.The digester 40 can decompose the sludge transferred through the sludge processing line L2 using anaerobic microorganisms and generate biogas. The biogas generated in the digester 40 may be supplied to a heat energy consumer and utilized as an energy source.

소화조(40)에는 소화조(40)의 하부에 수용된 슬러지를 소화조(40)의 상부로 이송하는 소화 슬러지 순환 라인(L6)이 형성될 수 있다.A digester sludge circulation line L6 may be formed in the digester 40 to transfer the sludge stored in the lower portion of the digester 40 to the upper portion of the digester 40.

소화 슬러지 순환 라인(L6)에는 제3 슬러지 가용화 장치(60c)가 설치될 수 있다.A third sludge solubilizer 60c may be installed in the digester sludge circulation line L6.

제3 슬러지 가용화 장치(60c)는 소화 슬러지 순환 라인(L6)을 통해 이송되는 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하고 슬러지를 가열하여 가용화함으로써 소화조(40)에 탄소원을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 소화조(40)를 외기 온도가 낮은 겨울철에도 적정 온도로 유지시켜 소화조(40)에서의 미생물 활성을 높일 수 있다. 그 결과, 활성이 높아진 미생물의 유기적 작용으로 질산화 작용을 촉진시켜 소화 효율을 향상시킬 수 있고, 소화조(40)의 온도도 일정하게 유지시킬 수 있어 소화조(40)를 포함한 전체적인 운용 경비가 절감될 수 있다.The third sludge solubilizer 60c not only can supply the carbon source to the digester 40 by destroying the organic material contained in the sludge transferred through the digester sludge circulation line L6 and heating and solubilizing the sludge, Can be maintained at an appropriate temperature even in the winter when the outdoor air temperature is low, so that the microbial activity in the digestion tank 40 can be enhanced. As a result, the digestion efficiency can be improved by promoting the nitrification action by the organic action of the microorganisms whose activity is increased, and the temperature of the digestion tank 40 can be kept constant, thereby reducing the overall operation cost including the digester 40 have.

소화조(40)를 거친 슬러지는 소화 슬러지 배출 라인(L7)을 통해 탈수기(50)로 이송될 수 있다.The sludge that has passed through the digester 40 can be transferred to the dehydrator 50 via the digester sludge discharge line L7.

소화 슬러지 배출 라인(L7)은 내부 순환 라인을 구비할 수 있고, 소화 슬러지 배출 라인(L7)의 내부 순환 라인에는 고강도 초음파 슬러지 파괴 장치(100) 및 제2 폐열 회수 장치(300b)가 설치될 수 있다.The digester sludge discharge line L7 may include an internal circulation line and the high-strength ultrasound sludge destruction apparatus 100 and the second waste heat recovery apparatus 300b may be installed in the internal circulation line of the digester sludge discharge line L7 have.

소화 슬러지 배출 라인(L7)에 설치된 고강도 초음파 슬러지 파괴장치(100)는 슬러지를 감량시킬 수 있을 뿐만 아니라 온도를 상승시켜 제2 폐열 회수 장치(300b)에 안정적인 열원을 제공할 수 있다. 제2 폐열 회수 장치(300b)는 열 교환에 의해 슬러지의 폐열을 회수할 수 있을 뿐만 아니라 슬러지의 온도를 낮추어 탈수기(50)에 공급함으로써 온도 저하에 따른 슬러지의 체적 감소를 초래하여 탈수기(50)에서의 탈수 효율을 향상시킬 수 있다. 제2 폐열 회수 장치(300b)는 열 교환기 및 폐열을 이용한 히트펌프를 포함할 수 있다.The high strength ultrasonic sludge destruction apparatus 100 installed in the digester sludge discharge line L7 not only can reduce the amount of sludge but also can raise the temperature to provide a stable heat source to the second waste heat recovery apparatus 300b. The second waste heat recovery apparatus 300b not only recovers the waste heat of the sludge by heat exchange but also reduces the temperature of the sludge and supplies it to the dehydrator 50 thereby reducing the volume of the sludge due to the temperature drop, The dehydration efficiency can be improved. The second waste heat recovery apparatus 300b may include a heat pump using a heat exchanger and waste heat.

소화 슬러지 배출 라인(L7)에는 슬러지 처리 라인(L2)에서 분기되는 농축 슬러지 배출 라인(L8)이 연결될 수 있다. 즉, 농축조(30)를 거친 슬러지 중 일부는 소화조(40)를 거치지 않고 농축 슬러지 배출 라인(L8)을 통해 탈수기(50)로 이송될 수 있다.The digested sludge discharge line L7 may be connected to a concentrated sludge discharge line L8 branched from the sludge processing line L2. That is, some of the sludge that has passed through the thickening tank 30 can be transferred to the dehydrator 50 through the concentrated sludge discharge line L8 without passing through the digestion tank 40.

농축 슬러지 배출 라인(L8)에는 고강도 초음파 슬러지 파괴 장치(100) 및 제3 폐열 회수 장치(300c)가 설치될 수 있다.The concentrated sludge discharge line L8 may be provided with a high-strength ultrasonic sludge destruction apparatus 100 and a third waste heat recovery apparatus 300c.

농축 슬러지 배출 라인(L8)에 설치된 고강도 초음파 슬러지 파괴장치(100)는 슬러지를 감량시킬 수 있을 뿐만 아니라 온도를 상승시켜 제3 폐열 회수 장치(300c)에 안정적인 열원을 제공할 수 있다. 제3 폐열 회수 장치(300c)는 열 교환에 의해 슬러지의 폐열을 회수할 수 있을 뿐만 아니라 슬러지의 온도를 낮추어 탈수기(50)에 공급함으로써 온도 저하에 따른 슬러지의 체적 감소를 초래하여 탈수기(50)에서의 탈수 효율을 향상시킬 수 있다. 제3 폐열 회수 장치(300c)는 열 교환기 및 폐열을 이용한 히트펌프를 포함할 수 있다.The high strength ultrasonic sludge destruction apparatus 100 installed in the concentrated sludge discharge line L8 not only can reduce the amount of sludge but also raise the temperature to provide a stable heat source to the third waste heat recovery apparatus 300c. The third waste heat recovery apparatus 300c not only can recover the waste heat of the sludge by heat exchange but also reduces the temperature of the sludge and supplies it to the dehydrator 50 to reduce the volume of the sludge due to the temperature drop, The dehydration efficiency can be improved. The third waste heat recovery apparatus 300c may include a heat pump using a heat exchanger and waste heat.

탈수기(50)는 소화 슬러지 배출 라인(L7)을 통해 이송되는 슬러지를 탈수시켜 외부로 배출할 수 있다. 탈수기(50)에서 배출된 슬러지는 탈수 케이크 형태로 외부로 반출되어 소각 또는 매립되거나 토지 개량 등에 활용될 수 있다.The dehydrator 50 can dehydrate the sludge transferred through the digester sludge discharge line L7 and discharge it to the outside. The sludge discharged from the dehydrator 50 may be discharged to the outside in the form of a dehydrated cake to be incinerated or buried, or utilized for land improvement.

제1 내지 제3 슬러지 가용화 장치(60a, 60b, 60c)는 고강도 초음파 슬러지 파괴장치(100) 및 이중관형 열교환 장치(200)를 포함할 수 있고, 이에 대해서는 자세히 후술하기로 한다.The first to third sludge solubilizers 60a, 60b and 60c may include a high-strength ultrasonic sludge destruction apparatus 100 and a double-tube heat exchanger 200, which will be described in detail later.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템을 구성하는 전부 또는 일부 라인(L1 내지 L8)의 분기점에는 밸브, 예를 들어 3방 밸브(three way valve)(미도시)가 설치될 수 있고, 전부 또는 일부 라인(L1 내지 L8)의 각각에는 처리수 또는 슬러지 이송에 필요한 압력을 생성하는 펌프(미도시)가 설치될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템은 운전 조건, 예를 들어 슬러지 성상, 미생물 활성도, 외기 온도 등에 따라 시스템을 구성하는 밸브, 펌프 등의 구성요소를 자동 제어하는 제어장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, a valve, for example, a three way valve (not shown) is installed at a branch point of all or some of the lines L1 to L8 constituting the hybrid anaerobic digestion and solubilization system according to an embodiment of the present invention And a pump (not shown) may be installed in each of all or some of the lines L1 to L8 to generate a pressure necessary for transferring treatment water or sludge. In addition, the hybrid anaerobic digestion and solubilization system according to an embodiment of the present invention is a control device for automatically controlling components such as a valve, a pump, etc. constituting the system according to operating conditions such as sludge characteristics, microbial activity, (Not shown).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치의 단면도이다.FIG. 2 is a schematic view of a dual-pipe heat exchanger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a dual-pipe heat exchanger according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치(200)는 제1 파이프유닛(210) 및 제2 파이프유닛(220)을 포함하며, 제1 파이프유닛(210)은 외관(211)과 내관(212) 및 간격 유지부(213)를 포함할 수 있다.2 and 3, a dual pipe heat exchanger 200 according to an embodiment of the present invention includes a first pipe unit 210 and a second pipe unit 220, and the first pipe unit 210 May include an outer tube 211, an inner tube 212, and a gap retaining portion 213.

제1 파이프유닛(210)은 외관(211)과 상기 외관(211)의 내부에 배치되는 내관(212)을 포함하여 구성되는 이중관형 구조이다. 따라서, 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간 및 내관(212) 내부의 공간을 통해 서로 다른 복수의 유체가 동일한 방향 또는 역방향으로 각각 유동할 수 있다.The first pipe unit 210 is a double pipe structure including an outer pipe 211 and an inner pipe 212 disposed inside the outer pipe 211. Accordingly, a plurality of different fluids can flow in the same or opposite directions through the space between the outer tube 211 and the inner tube 212 and the space inside the inner tube 212, respectively.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 파이프유닛(210)은 U자형 구조를 가지며 전체적으로 볼 때 직선부 구간(S)과 곡선부 구간(C)으로 나누어질 수 있다. 제1 파이프유닛(210)의 직선부 구간(S)은 주로 직관 파이프를 조립하여 구성될 수 있고, 곡선부 구간(C)은 엘보형 또는 C형과 같은 곡관 파이프를 조립하여 구성할 수 있는데, 이러한 파이프들은 별개로 제작되어 설계 조건에 맞게 조립되는 방식이다. 따라서, 본 실시예의 이중관형 열교환 장치는 열교환 용량의 확장성이 매우 뛰어나다. 또한, 복수개의 U자형 제1 파이프유닛(210)은 플랜지 등의 결합 구조를 통해 서로 연결될 수 있어 슬러지가 통과하는 유로의 길이를 능동적으로 확장할 수 있는 구조이다. 이 경우에 외관(211)과 내관(212) 사이의 빈 공간을 통해 열전달 물질이 이송되고 내관(212)의 내부 공간을 통해 슬러지가 이송될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the first pipe unit 210 has a U-shaped structure and can be divided into a straight section S and a curved section C as a whole. The straight section S of the first pipe unit 210 may be constructed by assembling an intuitive pipe mainly and the curved section C may be formed by assembling a curved pipe such as an elbow type or a C type, These pipes are manufactured separately and assembled according to design conditions. Therefore, the dual tube type heat exchanger of the present embodiment is very excellent in expandability of heat exchange capacity. In addition, the plurality of U-shaped first pipe units 210 can be connected to each other through a coupling structure such as a flange, thereby allowing the length of the flow path through which the sludge passes to be actively expanded. In this case, the heat transfer material can be transferred through the empty space between the outer tube 211 and the inner tube 212, and the sludge can be transferred through the inner space of the inner tube 212.

제2 파이프유닛(220)은 복수의 제1 파이프유닛(210)들을 서로 연결시키기 위한 매개체 구성이다. 제2 파이프유닛(220)은 제1 파이프유닛(210)의 내관(212)과 연결되는 단일관(221) 구조이다.The second pipe unit 220 is a medium structure for connecting the plurality of first pipe units 210 to each other. The second pipe unit 220 is a single pipe 221 structure connected to the inner pipe 212 of the first pipe unit 210.

제2 파이프유닛(220)은 복수의 제1 파이프유닛(210)들 사이에 개재되어 상류의 제1 파이프유닛(210)의 내관을 통해 이송되는 슬러지를 하류의 다른 제1 파이프유닛(210)의 내관으로 이송시키는 연결 기능을 가질 수 있다. 또한, 제2 파이프유닛(220)는 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 제1 파이프유닛(210)에 용이하게 결합되거나 분리될 수 있는 결합관계(예를 들어 플랜지를 이용한 결합구조)를 가지므로, 필요시 제2 파이프유닛(220)를 분리함으로써 제1 파이프유닛(210)의 내관(212)을 육안으로 확인할 수 있다. 또한, 고농도의 슬러지가 제1 파이프유닛(210)의 내관(212)을 통해 이송되는데, 이러한 슬러지는 점도가 높은 물질이므로 내관(212)의 내부에 고착될 가능성이 매우 높다. 따라서, 필요시 제2 파이프유닛(220)를 분리시켜 제1 파이프유닛(210)의 내부를 확인할 수 있으므로 파이프유닛(210, 220)의 유지 및 관리가 매우 용이하다.The second pipe unit 220 is disposed between the plurality of first pipe units 210 so that the sludge conveyed through the inner pipe of the first pipe unit 210 on the upstream side flows into the second pipe unit 210 on the downstream side of the first pipe unit 210 It can have a linking function to transfer it to the inner pipe. 3, the second pipe unit 220 has a coupling relationship (for example, a coupling structure using a flange) that can be easily coupled to or separated from the first pipe unit 210, The inner pipe 212 of the first pipe unit 210 can be visually confirmed by separating the second pipe unit 220 when necessary. Also, sludge of high concentration is conveyed through the inner pipe 212 of the first pipe unit 210, and since such sludge is a highly viscous substance, there is a high possibility of sticking to the inside of the inner pipe 212. Accordingly, if necessary, the inside of the first pipe unit 210 can be identified by separating the second pipe unit 220, so that it is very easy to maintain and manage the pipe units 210 and 220.

한편, 제1 파이프유닛(210)의 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간으로 열전달 물질을 주입하거나 배출하기 위해서, 제1 파이프유닛(210)에는 유입 플랜지(216)와 배출 플랜지(217)가 구비될 수 있다. 유입 플랜지(216)는 외관(211)의 외주연에서 원주방향으로 배치되어 외부의 열전달 물질을 제1 파이프유닛(210)의 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간 내부로 유입시킬 수 있다. 유입 플랜지(216)와 마찬가지로, 배출 플랜지(217)는 외관(211)의 외주연에서 원주방향으로 배치되며, 제1 파이프유닛(210)의 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간 내부의 열전달 물질을 외부로 배출시키는 역할을 한다. 도 3을 참조하면, 유입 플랜지(216)는 외관(211)의 일단부에 설치되고, 배출 플랜지(217)는 외관(211)의 타단부에 설치될 수 있다.The first pipe unit 210 is provided with an inflow flange 216 and a discharge flange 217 to inject or discharge the heat transfer material into the space between the outer pipe 211 and the inner pipe 212 of the first pipe unit 210. [ May be provided. The inlet flange 216 may be arranged in the circumferential direction at the outer periphery of the outer tube 211 to allow the external heat transfer material to flow into the space between the outer tube 211 and the inner tube 212 of the first pipe unit 210 . The discharge flange 217 is disposed in the circumferential direction at the outer periphery of the outer tube 211 and is disposed in the space between the outer tube 211 and the inner tube 212 of the first pipe unit 210, And discharges the heat transfer material to the outside. 3, the inlet flange 216 may be installed at one end of the outer tube 211 and the outlet flange 217 may be installed at the other end of the outer tube 211. [

유입 플랜지(216)와 배출 플랜지(217) 각각은 인접한 다른 제1 파이프유닛(210)의 상응하는 배출 플랜지(217)와 유입 플랜지(216)에 볼트와 너트 등의 체결수단을 통해 결합될 수 있다. 따라서, 하나의 제1 파이프유닛(210)의 내부에서 유동하는 열전달 물질은 배출 플랜지(217)와 유입 플랜지(216)를 통해 인접한 다른 제1 파이프유닛으로 유동될 수 있다.Each of the inlet flange 216 and the outlet flange 217 can be coupled to the corresponding outlet flange 217 of the adjacent first pipe unit 210 and the inlet flange 216 via fastening means such as bolts and nuts . Thus, the heat transfer material flowing within one first pipe unit 210 can flow through the discharge flange 217 and the inlet flange 216 to another adjacent first pipe unit.

또한, 제1 파이프유닛(210)의 내관(212)이 제2 파이프유닛(220)의 단일관(221)과 연통되도록 하기 위해서, 내관(212)의 양단부에는 각각 제1 연결 플랜지(218)가 구비되고, 이에 상응하여 단일관(221)의 양단부에는 각각 제2 연결 플랜지(228)가 구비될 수 있다. 이중관형의 제1 파이프유닛(210)과 단일관형의 제2 파이프유닛(220)은 모두 C형 또는 U형의 관형을 가지므로, 각각의 상응하는 제1 연결 플랜지(218)와 제2 연결 플랜지(228)를 접합시킴으로써, 슬러지의 연속적인 이송을 가능하게 할 수 있다. 이 경우에도, 제1 연결 플랜지(218)와 제2 연결 플랜지(228)는 볼트와 너트 등의 체결수단을 통해 결합될 수 있다.A first connection flange 218 is formed at both ends of the inner pipe 212 so that the inner pipe 212 of the first pipe unit 210 communicates with the single pipe 221 of the second pipe unit 220 And a second connection flange 228 may be provided at each end of the single pipe 221. [ Since the double pipe type first pipe unit 210 and the single pipe type second pipe unit 220 both have a C-shaped or U-shaped tubular shape, each corresponding first connecting flange 218 and the second connecting flange 218, (228), it is possible to carry out the continuous transfer of the sludge. Also in this case, the first connection flange 218 and the second connection flange 228 can be coupled through fastening means such as bolts and nuts.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 제1 파이프유닛의 일부를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1 파이프유닛(210)의 외관(211)과 내관(212) 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위해서, 간격 유지부(213)가 추가로 구비된다.FIG. 4 is a view showing a part of a dual pipe type first pipe unit according to an embodiment of the present invention. 4, a spacing portion 213 is additionally provided to keep the distance between the outer pipe 211 and the inner pipe 212 of the first pipe unit 210 constant.

간격 유지부(213)는 예를 들어 내관(212)의 외주연에서 외관(211)의 내주연을 향해 원주방향으로 돌출 형성된 막대 형상의 부재일 수 있다. 이러한 간격 유지부(213)는 내관(212)의 중심부에서 360도 방향으로 적어도 두개 이상이 설치될 수 있다.The gap holding portion 213 may be a bar-shaped member protruding in the circumferential direction from the outer periphery of the inner pipe 212 toward the inner periphery of the outer pipe 211, for example. At least two spacers 213 may be provided in the center of the inner tube 212 in the direction of 360 degrees.

특히, 간격 유지부(213)는 제1 파이프유닛(210)의 직선부 구간(S)과 곡선부 구간(C)이 접하는 영역에 주로 설치된다. 이와 같이 간격 유지부(213)를 제1 파이프유닛(210)의 직선부 구간(S)과 곡선부 구간(C)이 접하는 영역에 배치하는 이유는, 외관(211)과 내관(212) 사이의 간격을 일정하게 유지하면서 동시에 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간의 체적(이때의 체적은 후술하는 바와 같이 외관의 내경(D2)을 기준으로 산출한 체적(v2)에서 내관의 외경(D1)을 기준으로 산출한 체적(v1)을 뺀 체적차(v2-v1)와 실질적으로 동일함)이 간격 유지부(213)의 체적으로 인해 손실되는 것을 최소화하기 위함이다. 즉, 최대한 간격 유지부(213)의 설치 개수를 줄이면서 외관(211)과 내관(212) 사이의 간격을 유지하기 위함이다. 본 실시예의 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 간격 유지부(213)가 곡선부 구간(C)의 양단부에서 수평방향으로 병렬적으로 연장되는 한 쌍의 직선부 구간(S)의 상측 구역에 하나씩 설치되는 것만으로도 상술한 효과를 기대할 수 있는 이점이 있다.In particular, the interval maintaining portion 213 is mainly provided in a region where the straight section S and the curved section C of the first pipe unit 210 are in contact with each other. The reason why the gap holding portion 213 is disposed in the region where the straight section S and the curved section C of the first pipe unit 210 are in contact with each other is that the gap between the outer tube 211 and the inner tube 212 The volume of the space between the outer tube 211 and the inner tube 212 (the volume at this time is the outer diameter of the inner tube in the volume v2 calculated based on the inner diameter D2 of the outer tube as described later Which is substantially the same as the volume difference (v2-v1) obtained by subtracting the volume (v1) calculated on the basis of the interval holding section 213 (D1). That is, the interval between the outer tube 211 and the inner tube 212 is maintained while the number of the spacing portions 213 is minimized. As shown in Fig. 3, in the present embodiment, the interval maintaining section 213 is provided with one on the upper region of a pair of straight line sections S extending in parallel in the horizontal direction at both ends of the curved section C There is an advantage that the above-mentioned effect can be expected merely by being installed.

또한, 외관(211)과 내관(212) 사이의 매우 협소한 공간에 간격 유지부(213)를 설치하는 것이 실제 현장에서는 매우 어려운 난제인데, 간격 유지부(213)를 직선부 구간(S)과 곡선부 구간(C)이 접하는 영역에 배치함으로써, 외관(211)과 내관(212) 사이의 매우 협소한 공간에 간격 유지부(213)를 보다 용이하게 설치할 수 있다. 특히, 본 실시예의 이중관형 열교환 장치는 외관(211)과 내관(212)의 사이 간격을 1.5mm 내지 2.5mm의 범위 내로 형성되도록 제작되는데, 이러한 협소한 간격을 유지하기 위해서는 고도의 부품 정밀한 가공 및 조립 공정이 요구된다. 이때, 간격 유지부(213)를 직선부 구간(S)과 곡선부 구간(C)이 접하는 영역에 배치할 경우, 직선부 구간(S)의 파이프와 곡선부 구간(C)의 파이프를 선 조립한 상태에서 직선부 구간(S)의 파이프와 곡선부 구간(C)의 파이프를 일체화시킬 때 이들 사이에 간격 유지부(213)를 개재하는 것만으로도 설치가 완료될 수 있어, 제1 파이프유닛(210)의 제작이 매우 용이해질 수 있다.In addition, it is very difficult in actual practice to provide the space maintaining portion 213 in a very narrow space between the outer tube 211 and the inner tube 212. This is because the space holding portion 213 is divided into the straight section S The interval holding portion 213 can be more easily provided in a very narrow space between the outer tube 211 and the inner tube 212 by disposing it in the region where the curved portion C is in contact. Particularly, in the double pipe type heat exchanger of the present embodiment, the gap between the outer tube 211 and the inner tube 212 is formed within a range of 1.5 mm to 2.5 mm. In order to maintain such a narrow gap, Assembly process is required. In this case, when the interval maintaining section 213 is disposed in an area where the straight section S and the curved section C are in contact with each other, the pipe of the straight section S and the pipe of the curve section C are pre- When the pipe of the straight section S and the pipe of the curved section C are integrated with each other, it is possible to complete the installation by interposing the gap holding section 213 therebetween, The fabrication of the first electrode 210 can be greatly facilitated.

이때, 내관(212)과 외관(211) 간의 조립의 용이성을 높이기 위해서, 직선부 구간(S)의 파이프 또는 곡선부 구간(C)의 파이프를 제작하는 과정에서 간격 유지부(213)가 직선부 구간(S)의 파이프의 끝단 또는 곡선부 구간(C)의 파이프의 끝단에 일체화되도록 제작될 수 있다. 이에 따라, 간격 유지부(213)를 직선부 구간(S)과 곡선부 구간(C)이 접하는 영역에 설치할 때, 추가적인 용접 공정 등이 생략될 수 있다.In order to increase the easiness of assembly between the inner pipe 212 and the outer pipe 211, in the course of manufacturing the pipe of the straight section S or the pipe of the curved section C, To the end of the pipe of the section S or the end of the pipe of the section C of the curved section. Accordingly, when the interval maintaining portion 213 is provided in the region where the straight section S and the curved section C are in contact with each other, an additional welding process or the like can be omitted.

또한, 본 실시예의 제1 파이프유닛(210)은 외관(211)과 내관(212)의 사이 간격이 1.5mm 내지 2.5mm의 범위 내에 형성되도록 제작된다. 이와 같이 제1 파이프유닛(210)에서 외관(211)과 내관(212) 사이 간격이 1.5mm 내지 2.5mm의 범위(본 명세서의 도면은 상기 간격이 2mm로 유지되도록 제작된 제품의 실시예를 도시함)로 최소한의 간격만을 가지도록 제작됨으로써, 이중관형의 체적을 최소화할 수 있고 그 결과 본 실시예의 이중관형 열교환 장치를 종래에 비해 대략 1/2 정도로 콤팩트하게 제작할 수 있다. 특히, 열수와 같은 열전달 물질은 점도가 높은 슬러지에 비해 점도가 매우 낮으므로 동일한 량의 슬러지와 비교하여 동일한 시간에 보다 많은 열을 전달할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서는 슬러지를 이송하는 내관(212)의 내경의 체적은 그대로 두고, 외관(211)의 내경(D2)과 내관(212)의 외경(D2) 사이의 체적(D2-D1)을 최소화시킴으로써 종래의 열전달(열교환) 성능을 그대로 유지하면서도 제품의 크기를 콤팩트하게 제작할 수 있는 이점이 있다.The first pipe unit 210 of this embodiment is manufactured such that the interval between the outer pipe 211 and the inner pipe 212 is formed within a range of 1.5 mm to 2.5 mm. As described above, the distance between the outer pipe 211 and the inner pipe 212 in the first pipe unit 210 is in the range of 1.5 mm to 2.5 mm (in this specification, the embodiment of the product manufactured to keep the gap at 2 mm) So that the volume of the double pipe type can be minimized. As a result, the double pipe type heat exchange device of the present embodiment can be manufactured to be compact as about 1/2 of the conventional one. In particular, heat transfer materials such as hydrothermal fluids are much less viscous than highly viscous sludge, so they can deliver more heat at the same time compared to the same amount of sludge. Therefore, in the embodiments of the present invention, the volume D2 between the inner diameter D2 of the outer tube 211 and the outer diameter D2 of the inner tube 212 is maintained at the same level as the inner diameter of the inner tube 212 for transferring the sludge, D1) is minimized, it is possible to manufacture the product compact in size while maintaining the conventional heat transfer (heat exchange) performance.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치에서 이중관형의 제1 파이프유닛의 체적을 구하는 방법을 설명하기 위한 참조도이다.5 is a reference view for explaining a method of obtaining a volume of a double pipe type first pipe unit in a double pipe type heat exchange apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간의 체적은, 외관의 내경(D2)을 기준으로 산출한 체적(v2)에서 내관의 외경(D1)을 기준으로 산출한 체적(v1)을 뺀 값, 즉 체적차(v2-v1)와 실질적으로 동일함을 알 수 있다. 따라서, 외관(211)의 체적과 내관(212)의 체적의 차이인 상기 체적차(v2-v1)를 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간을 유동하는 열전달 물질의 체적으로 산출할 수 있다.5, the volume of the space between the outer tube 211 and the inner tube 212 is calculated by taking the volume v2 calculated on the basis of the inner diameter D2 of the outer tube as the volume calculated on the basis of the outer diameter D1 of the inner tube (v2-v1), which is a value obtained by subtracting (v1), that is, the volume difference (v2-v1). The volume difference v2-v1 which is the difference between the volume of the outer tube 211 and the volume of the inner tube 212 can be calculated as the volume of the heat transfer material flowing in the space between the outer tube 211 and the inner tube 212 have.

먼저 원통형 파이프의 체적은 아래의 수학식 1로 산출할 수 있는데, 이를 통대로 원통형 내관(212)의 체적과 원통형 외관(211)의 체적을 산출할 수 있고, 이에 따라 상기 체적차(v2-v1)를 산출할 수 있다.The volume of the cylindrical inner pipe 212 and the volume of the cylindrical outer pipe 211 can be calculated by using the following equation 1 and the volume difference v2-v1 ) Can be calculated.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, v는 원통의 체적이며, Π는 원주율을 나타내며, r은 원통의 반지름이며, h는 원통의 길이를 나타낸다.Where v is the volume of the cylinder, Π is the circularity, r is the radius of the cylinder, and h is the length of the cylinder.

수학식 1을 참조하여 내관(212)의 체적을 산출하면 아래의 수학식 2와 같다.The volume of the inner pipe 212 is calculated by referring to Equation (1).

[수학식 2] &Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, v1은 내관(212)의 외경(D1)을 기준으로 산출한 내관(212)의 체적이고, Π는 원주율을 나타내며, D1/2는 내관(212)의 반지름이며, H는 내관(212)의 길이를 나타낸다.Where D1 is the radius of the inner tube 212 and H is the inner diameter of the inner tube 212 and the inner diameter of the inner tube 212 is the inner diameter of the inner tube 212. [ Lt; / RTI >

다음으로, 수학식 1을 참조하여 외관(211)의 체적을 아래의 수학식 3과 같다.Next, referring to Equation 1, the volume of the appearance 211 is expressed by Equation 3 below.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, v2은 외관(211)의 내경(D2)을 기준으로 산출한 외관(211)의 체적이고, Π는 원주율을 나타내며, D2/2는 외관(211)의 반지름이며, H는 외관(211)의 길이를 나타낸다.V2 is the radius of the outer tube 211 and H is the inner diameter of the outer tube 211 and the inner diameter of the outer tube 211 is D2 / Lt; / RTI >

따라서, 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간을 유동하는 열전달 물질의 체적, 즉 체적차(v2-v1)를 산출할 수 있다. 본 실시예의 경우 상기의 수학식 1 내지 3을 통하여 산출한 체적차(v2-v1), 즉 열전달 물질의 체적이 내관(212)의 내경을 기준으로 산출한 내관(212)의 체적, 즉 슬러지의 체적에 대비하여 20% 내지 100%가 되도록 외관(211)의 관경을 축소할 수 있다. 참고로, 산출한 체적차(v2-v1)이 내관(212)의 내경을 기준으로 산출한 내관(212)의 체적의 100%인 경우, 열전달 물질의 체적과 슬러지의 체적이 동일함을 의미한다.Accordingly, the volume, that is, the volume difference (v2-v1) of the heat transfer material flowing in the space between the outer tube 211 and the inner tube 212 can be calculated. In this embodiment, the volume difference (v2-v1) calculated through Equations 1 to 3, that is, the volume of the heat transfer material is the volume of the inner tube 212 calculated based on the inner diameter of the inner tube 212, The diameter of the outer tube 211 may be reduced to 20% to 100% in relation to the volume. For reference, when the calculated volume difference (v2-v1) is 100% of the volume of the inner tube 212 calculated on the basis of the inner diameter of the inner tube 212, it means that the volume of the heat transfer material and the volume of the sludge are the same .

이와 같이 내관(212)의 관경은 그대로 둔 상태에서 외관(211)의 관경을 축소하여, 최종적으로 외관(211)과 내관(212)의 사이 간격이 1.5mm 내지 2.5mm의 범위 내에 있도록 이중관형 제1 파이프유닛(210)을 제작하더라도, 고점도의 슬러지 대비 액상의 열전달 물질의 점도가 매우 낮으므로 열전달 물질을 보다 빨리 순환시키는 방식을 통해 열전달 물질의 열전달 성능을 그대로 유지할 수 있다. 또한, 외관(211)과 내관(212) 사이의 공간을 통해 순환하는 열전달 물질의 순환 속도를 제어하는 방식을 통해 슬러지의 온도를 어느 정도까지 올리지 또는 반대로 낮출지를 현장 조건에 따라 결정할 수 있다.The diameter of the outer tube 211 is reduced and the distance between the outer tube 211 and the inner tube 212 is in the range of 1.5 mm to 2.5 mm in such a state that the inner diameter of the inner tube 212 remains unchanged. 1 pipe unit 210, since the viscosity of the liquid phase heat transfer material is very low compared to the high viscosity sludge, the heat transfer performance of the heat transfer material can be maintained through the circulation of the heat transfer material more rapidly. It is also possible to determine to what extent the temperature of the sludge is raised or lowered according to the field conditions by controlling the circulation rate of the heat transfer material circulating through the space between the outer tube 211 and the inner tube 212.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치를 이용한 열전달 성능을 나타낸 작동 예시이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예의 이중관형 열교환 장치를 이용하여 혐기성 소화조로 이송되는 슬러지의 온도를 효과적으로 가온하는 공정을 확인할 수 있다. 즉, 혐기성 소화조의 내부로 인입되는 슬러지의 최종 가온온도(섭씨 38도)와 본 실시예의 이중관형 열교환 장치(200)로 인입되는 보일러의 열수 공급온도(섭씨 70도)를 일정하게 유지한 상태에서, 이중관형 열교환 장치(200)만을 가지고 슬러지의 온도를 조절할 수 있음을 확인할 수 있다. FIG. 6 is an operation example showing heat transfer performance using a double-tube heat exchanger according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, it can be confirmed that the temperature of the sludge conveyed to the anaerobic digestion tank is efficiently heated by using the dual-pipe heat exchanger of the present embodiment. That is, in a state where the final heating temperature (38 ° C) of the sludge entering the inside of the anaerobic digestion tank and the hot water supply temperature (70 ° C) of the boiler introduced into the double-tube heat exchanger 200 of this embodiment are kept constant , It can be confirmed that the temperature of the sludge can be adjusted only by the double pipe type heat exchanger 200.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치에서 제1 파이프유닛의 일부를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치에서 제1 파이프유닛의 길이방향을 따라 변형되는 단면 형상을 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치에서 제1 파이프유닛의 단면 형상을 예시한 사진이다.FIG. 7 is a view showing a part of a first pipe unit in a dual pipe heat exchanger according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a double pipe heat exchanger according to another embodiment of the present invention, FIG. 9 is a photograph illustrating a cross-sectional shape of the first pipe unit in the dual pipe heat exchanger according to another embodiment of the present invention. FIG.

도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치와 동일 또는 상응하여 중복되는 부분은 구체적 설명을 생략하기로 하며, 전술한 실시예의 구성과 다른 부분을 중심으로 설명하도록 한다.7 to 9, the same or corresponding portions as those of the double-tube heat exchanger according to the above-described embodiment will not be described in detail. In the embodiment of the present invention, We will focus on the different parts from the configuration.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관형 열교환 장치(201)는 제1 파이프유닛(210) 및 제2 파이프유닛(220)을 포함하며, 제1 파이프유닛(210)은 외관(211)과 내관(212) 및 간격 유지부(213)를 포함하며 상기 내관(212)의 표면을 따라 형성되는 복수의 돌기부(214)를 추가로 포함할 수 있다.7 through 9, a dual pipe heat exchanger 201 according to another embodiment of the present invention includes a first pipe unit 210 and a second pipe unit 220, and the first pipe unit 210 May further include a plurality of protrusions 214 formed along the surface of the inner tube 212 including the outer tube 211 and the inner tube 212 and the gap retaining portion 213.

돌기부(214)는 내관(212)의 내부로 또는 외부로 향하도록 돌출 형성된 원형의 홈 구조일 수 있다. 도면의 경우에는 돌기부(214)가 내관(212)의 내부로 향하도록 돌출된(도면에서 볼 때는 함몰된) 구조로 도시된다. 도 7을 참조하면, 복수의 돌기부(214)들 중 일부는 내관(212)의 원주면을 따라 상호 이격되게 방사상으로 형성되며, 나머지는 상기 내관(212)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성됨을 확인할 수 있다.The protrusion 214 may have a circular groove structure protruding toward the inside or outside of the inner tube 212. In the case of the drawing, the protrusion 214 is shown as a structure protruding (recessed in the drawing) toward the inside of the inner tube 212. 7, a plurality of protrusions 214 are formed radially so as to be spaced apart from each other along the circumferential surface of the inner tube 212, and the remainder are spaced from each other along the longitudinal direction of the inner tube 212 Can be confirmed.

도 8을 참조하면, 복수의 돌기부(214)들이 내관(212)의 표면에 돌출(함몰)되게 형성됨으로써, 내관(212)의 내부 공간을 통해 이송되는 슬러지에 장운동과 유사한 유동 현상을 유발할 수 있다. 이러한 유동을 통해 내관(212)의 내측표면에 고착되기 쉬운 고형화된 슬러지를 깨끗하게 청소할 수 있는 이점이 있다.8, a plurality of protrusions 214 are formed to protrude from the surface of the inner tube 212, thereby causing a flow phenomenon similar to that of the intestinal tract to the sludge transferred through the inner space of the inner tube 212 . This flow has the advantage that the solidified sludge, which is likely to stick to the inner surface of the inner tube 212, can be cleaned cleanly.

특히, 내관(212)의 표면을 따라 일정한 간격을 두고 돌기부(214)들이 반복적으로 돌출됨으로써, 내관(212)의 내측 단면 형상이 도 8에 도시된 바와 같이 원형 그리고 삼각형의 반복적인 패턴을 가지게 된다. 따라서, 슬러지가 내관(212)의 내부 공간을 통해 이송될 때, 돌기부(214)가 생략되어 내관(212)의 내경이 넓어진 구간(즉, 원형의 단면을 갖는 구간)에서는 슬러지가 상대적으로 느리게 유동하고, 돌기부(214)가 구비되어 내관(212)의 내경이 좁아진 구간(즉, 삼각형의 단면을 갖는 구간)에서는 상대적으로 유속이 빨라져 슬러지가 빨리 유동하는 형상을 반복함으로써, 슬러지가 내관(212)의 내측벽을 청소하는 효과를 기대할 수 있다.Particularly, by projecting protrusions 214 repeatedly at regular intervals along the surface of the inner tube 212, the inner cross-sectional shape of the inner tube 212 has a repetitive pattern of circular and triangular shapes as shown in Fig. 8 . Therefore, when the sludge is transported through the inner space of the inner pipe 212, the protrusion 214 is omitted and the sludge flows relatively slowly in the section where the inner diameter of the inner tube 212 is widened And the protrusion 214 is provided so that the sludge flows in the inner tube 212 by repeating the shape in which the inner diameter of the inner tube 212 is narrowed (that is, the section having a triangular cross section) It is possible to expect an effect of cleaning the inner side wall of the case.

이를 위해, 내관(212)의 길이방향을 따라 이격되게 형성되는 돌기부(214)들 간의 중심간격(I)은 돌기부(214)의 지름(D3)보다 크고 내관(212)의 외경(D1)보다 작도록 설계될 수 있다.The center distance I between the protrusions 214 formed to be spaced along the longitudinal direction of the inner tube 212 is larger than the diameter D3 of the protrusion 214 and smaller than the outer diameter D1 of the inner tube 212 .

비록 도 7 내지 도 9에서는 내관(212)의 단면 형상이 돌기부(214)로 인해 대략적으로 삼각형 모양인 경우를 도시되고 있으나, 이는 하나의 예시에 불과하며, 다른 예시로서 내관(212)의 단면 형상은 네입클로버 모양 등 다양한 형상으로 변형될 수 있다.Although the inner tube 212 has a substantially triangular shape due to the protrusion 214 in FIGS. 7 to 9, this is merely one example. As another example, the inner tube 212 may have a cross-sectional shape Can be deformed into various shapes such as the shape of a naked clover.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 초음파 슬러지 파괴장치를 나타낸 도면이다.10 is a view showing a high strength ultrasonic wave sludge destruction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 초음파 슬러지 파괴장치(100)는 복수의 파이프(110) 및 초음파 발생기(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, a high-strength ultrasonic wave sludge destruction apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of pipes 110 and an ultrasonic generator 120.

복수의 파이프(110)는 상호간에 직렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째에 파이프(110)의 선단을 통해 슬러지 또는 처리수가 유입될 수 있고, 첫 번째에 배치된 파이프(110)의 후단은 두 번째에 배치된 파이프(110)의 선단에 연결될 수 있으며, 두 번째에 배치된 파이프(110)의 후단은 세 번째에 배치된 파이프(110)의 선단에 연결될 수 있다. 초음파 처리된 슬러지 또는 처리수는 마지막에 배치된 파이프(110)의 후단을 통해 배출되어 이중관형 열교환 장치(200) 또는 폐열 회수 장치(300a, 300b, 300c)로 공급될 수 있다.The plurality of pipes 110 may be connected to each other in series. For example, the sludge or process water may be introduced first through the front end of the pipe 110, and the rear end of the first disposed pipe 110 may be connected to the front end of the second disposed pipe 110 And the rear end of the second disposed pipe 110 may be connected to the tip of the third disposed pipe 110. [ The ultrasonic treated sludge or treated water may be discharged through the rear end of the pipe 110 disposed last and supplied to the double pipe type heat exchange apparatus 200 or waste heat recovery apparatuses 300a, 300b and 300c.

복수의 파이프(110)는 교번적으로 수평 방향 및 수평 방향에 대하여 상향 경사진 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우에, 복수의 파이프(110) 중 상향 경사진 방향으로 연장되는 파이프(110)의 선단은 파이프(110)의 하단에 배치될 수 있다. 즉, 슬러지 또는 처리수는 복수의 파이프(110) 중 상향 경사진 방향으로 연장되는 파이프(110)에서 상승류를 형성할 수 있다. 다른 예시로서, 복수의 파이프(110)는 상호간에 상하 방향으로 이격되어 수평 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우에, 복수의 파이프(110)는 서로 인접하는 2개의 파이프(110)에서 슬러지 또는 처리수가 반대 방향으로 이송될 수 있도록 배치될 수 있다. 또 다른 예시로서, 복수의 파이프(110)는 상호간에 수평 방향으로 이격되어 상하 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우에, 파이프(110)의 선단은 파이프(110)의 하단에 배치될 수 있다. 즉, 슬러지 또는 처리수는 복수의 파이프(110)에서 상승류를 형성할 수 있다. 복수의 파이프(110)를 상술한 바와 같이 배치한 경우들을 종래의 경우와 비교한 결과 슬러지 처리 효율이 향상되는 것을 실험 데이터 등을 통해 확인할 수 있다.The plurality of pipes 110 may alternately extend in an upward sloping direction with respect to the horizontal direction and the horizontal direction. In this case, the tip of the pipe 110 extending in the upward inclined direction among the plurality of pipes 110 may be disposed at the lower end of the pipe 110. That is, the sludge or treated water can form a rising flow in the pipe 110 extending in the upward sloping direction among the plurality of pipes 110. As another example, the plurality of pipes 110 may be horizontally spaced apart from each other in the vertical direction. In this case, the plurality of pipes 110 can be arranged so that sludge or process water can be transported in opposite directions in two adjacent pipes 110. As another example, the plurality of pipes 110 may be vertically spaced apart from each other in the horizontal direction. In this case, the tip of the pipe 110 may be disposed at the lower end of the pipe 110. That is, the sludge or treated water can form a rising stream in the plurality of pipes 110. Compared with the conventional case in which a plurality of pipes 110 are arranged as described above, it can be confirmed through experimental data that the sludge treatment efficiency is improved.

복수의 파이프(110) 중 첫 번째에 배치된 파이프(110)의 선단에는 슬러지 또는 처리수가 유입되는 통로인 유입부(130)가 결합될 수 있고, 마지막에 배치된 파이프(110)의 후단에는 슬러지 또는 처리수가 배출되는 통로인 배출부(140)가 결합될 수 있다. 또한, 복수의 파이프(110) 중 첫 번째에 배치된 파이프(110)의 후단에는 복수의 파이프(110)에 채워진 슬러지 또는 처리수를 배출시키기 위한 통로인 드레인부(150)가 결합될 수 있다. 드레인부(150)에는 드레인부(150)를 개방 및 폐쇄하기 위한 개폐밸브(미도시)가 설치될 수 있다.An inlet 130 which is a passage through which sludge or process water flows can be connected to the tip of the pipe 110 disposed first in the plurality of pipes 110. At the rear end of the pipe 110 disposed at the end, Or a discharge unit 140, which is a path through which treated water is discharged. In addition, a drain portion 150, which is a passage for discharging sludge or process water filled in a plurality of pipes 110, may be coupled to a rear end of the pipe 110 disposed first in the plurality of pipes 110. The drain part 150 may be provided with an on-off valve (not shown) for opening and closing the drain part 150.

초음파 발생기(120)는 복수의 파이프(110)의 각각에 설치되어 파이프(110)를 통해 이송되는 슬러지 또는 처리수에 초음파를 조사할 수 있다. 구체적으로, 초음파 발생기(120)는 파이프(110)의 후단에 설치되어 슬러지 또는 처리수가 유입되는 파이프(110)의 선단을 향해 파이프(110)의 길이 방향으로 초음파를 조사할 수 있다. 즉, 초음파는 슬러지 또는 처리수의 이송 방향과 반대 방향으로 조사될 수 있다.The ultrasonic generator 120 is installed in each of the plurality of pipes 110 and can irradiate ultrasonic waves to sludge or treated water transferred through the pipe 110. Specifically, the ultrasonic generator 120 may be installed at a rear end of the pipe 110 to irradiate ultrasound waves in the longitudinal direction of the pipe 110 toward the tip of the pipe 110 into which the sludge or the process water flows. That is, the ultrasonic waves can be irradiated in the direction opposite to the conveying direction of the sludge or the treated water.

초음파 발생기(120)에서 조사되는 초음파는 슬러지에 공동현상(cavitation)을 발생시켜 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴할 수 있다. 슬러지는 공동현상에 의해 압축과 팽창을 반복하면서 미세기포를 생성할 수 있고, 이와 같이 생성된 미세기포는 공동현상에 의해 다시 압축과 팽창을 반복하면서 점차 성장하게 된다. 일정한 크기까지 성장한 미세기포는 더 이상 성장하지 못하고 폭발하게 되고, 이때 발산되는 높은 열 에너지와 압력은 슬러지에 함유된 유기물질의 세포막을 파괴할 수 있다. 따라서, 난분해성 유기물질을 가용화함으로써 슬러지를 감량할 수 있고, 유기물질에서 유출된 세포 내 물질은 미생물의 증식 및 활성을 증대시킬 수 있다. 특히, 농축조(30)를 거친 슬러지에 초음파를 조사함으로써 슬러지 처리 효율을 향상시킬 수 있다.Ultrasonic waves irradiated from the ultrasonic generator 120 may cause cavitation in the sludge to destroy the organic substances contained in the sludge. The sludge is able to generate micro-bubbles while repeating compression and expansion by cavitation, and the micro-bubbles thus generated gradually grow by repeating compression and expansion by cavitation. The fine bubbles grown to a certain size can no longer grow and explode, and the high heat energy and pressure that are emitted can destroy the cell membrane of the organic material contained in the sludge. Therefore, the sludge can be reduced by solubilizing the refractory organic material, and the intracellular material flowing out from the organic material can increase the proliferation and activity of the microorganism. In particular, the sludge treatment efficiency can be improved by irradiating ultrasonic waves to the sludge which has passed through the thickener 30.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

L1: 처리수 처리 라인 L2: 슬러지 처리 라인
L3: 반송 슬러지 순환 라인 L4: 잉여 슬러지 순환 라인
L5: 농축 슬러지 순환 라인 L6: 소화 슬러지 순환 라인
L7: 소화 슬러지 배출 라인 L8: 농축 슬러지 배출 라인
10: 슬러지 반응조 20: 침전조
30: 농축조 40: 소화조
50: 탈수기 60a, 60b, 60c: 슬러지 가용화 장치
200, 201: 이중관형 열교환 장치 210: 제1 파이프유닛
211: 외관 212: 내관
213: 간격 유지부 214: 돌기부
220: 제2 파이프유닛 221: 단일관
L1: treated water treatment line L2: sludge treatment line
L3: conveying sludge circulation line L4: surplus sludge circulation line
L5: Concentrated sludge circulation line L6: Digested sludge circulation line
L7: Digested sludge discharge line L8: Concentrated sludge discharge line
10: sludge reaction tank 20: settling tank
30: Enrichment tank 40: Digester
50: Dehydrator 60a, 60b, 60c: Sludge solubilizer
200, 201: Double pipe type heat exchanger 210: First pipe unit
211: Appearance 212: Inner pipe
213: spacing portion 214:
220: second pipe unit 221: single pipe

Claims (13)

외관과 상기 외관의 내부에 배치되는 내관을 포함하여 구성되는 이중관형 구조를 가지며, 복수개가 서로 연결되어, 상기 외관과 상기 내관 사이의 공간을 통해 열전달 물질이 이송되고 상기 내관의 내부를 통해 슬러지가 이송되는 구조의 제1 파이프유닛; 및
상기 복수의 제1 파이프유닛들 사이에 연결되어 상류의 제1 파이프유닛의 내관을 통해 이송되는 슬러지를 하류의 다른 제1 파이프유닛의 내관으로 이송시키는 제2 파이프유닛을 포함하며,
상기 제1 파이프유닛은,
상기 외관과 상기 내관의 사이에 개재되는 간격 유지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환 장치.
And a plurality of heat transfer materials are transferred through the space between the outer tube and the inner tube and the sludge is introduced into the inner tube through the inner tube, A first pipe unit of a structure to be conveyed; And
And a second pipe unit connected between the plurality of first pipe units to transfer the sludge conveyed through the inner pipe of the first upstream pipe unit to the downstream inner pipe of the first pipe unit,
The first pipe unit includes:
Further comprising a gap retaining portion interposed between the outer tube and the inner tube.
제1항에 있어서,
상기 제1 파이프유닛은 직선부 구간과 곡선부 구간으로 구획되는 U자형 구조를 가지며,
상기 간격 유지부는 상기 직선부 구간과 상기 곡선부 구간이 접하는 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first pipe unit has a U-shaped structure that is divided into a straight section and a curved section,
Wherein the gap maintaining portion is provided in an area where the straight section and the curved section are in contact with each other.
제1항에 있어서,
상기 외관과 상기 내관의 사이의 간격은 1.5mm 내지 2.5mm이며,
상기 외관과 상기 내관 사이의 공간을 유동하는 열전달 물질의 체적은 상기 내관의 내경을 기준으로 산출한 내관의 체적 대비 20% 내지 100%인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환 장치.
The method according to claim 1,
The distance between the outer tube and the inner tube is 1.5 mm to 2.5 mm,
Wherein the volume of the heat transfer material flowing through the space between the outer tube and the inner tube is 20% to 100% of the volume of the inner tube calculated based on the inner diameter of the inner tube.
제1항에 있어서,
상기 제1 파이프유닛은,
상기 외관의 외주연에서 원주방향으로 배치되어 외부의 열전달 물질을 내부로 유입시키는 유입 플랜지;
상기 외관의 외주연에서 원주방향으로 배치되어 내부의 열전달 물질을 외부로 배출시키는 배출 플랜지; 및
상기 내관의 양단부에 각각 배치되는 제1 연결 플랜지를 포함하며,
상기 제2 파이프유닛은,
단일관; 및
상기 단일관의 양단부에 각각 배치되어 상기 제1 연결 플랜지와 연결되는 제2 연결 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환 장치.
The method according to claim 1,
The first pipe unit includes:
An inlet flange disposed in a circumferential direction at an outer periphery of the outer tube to introduce an external heat transfer material therein;
A discharge flange disposed in the circumferential direction at the outer periphery of the outer tube to discharge the heat transfer material to the outside; And
And a first connection flange disposed at both ends of the inner tube,
The second pipe unit includes:
Single tube; And
And a second connection flange disposed at both ends of the single pipe and connected to the first connection flange.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내관은 그 표면을 따라 형성되는 복수의 돌기부를 포함하며,
상기 돌기부는 상기 내관의 내부 또는 외부를 향해 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환 장치.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the inner tube includes a plurality of protrusions formed along a surface thereof,
Wherein the protruding portion is protruded toward the inside or outside of the inner tube.
제5항에 있어서,
상기 복수의 돌기부들 중 일부는 상기 내관의 원주면을 따라 상호 이격되게 형성되며, 나머지는 상기 내관의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되며,
상기 내관의 길이방향을 따라 이격되게 형성되는 돌기부들 간의 중심 간격은 상기 돌기부의 지름보다 크고 상기 내관의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein a part of the plurality of protrusions are spaced apart from each other along a circumferential surface of the inner tube and the rest are spaced apart from each other along a longitudinal direction of the inner tube,
Wherein a center distance between protrusions spaced along the longitudinal direction of the inner tube is larger than a diameter of the protrusion and smaller than an outer diameter of the inner tube.
외부에서 하수가 유입되고, 하수에 함유된 유기물질을 미생물을 이용하여 분해하는 슬러지 반응조;
상기 슬러지 반응조를 거친 하수를 침전시켜 처리수와 슬러지로 분리 배출하는 침전조;
상기 침전조에서 배출되는 처리수를 이송하는 처리수 처리 라인;
상기 침전조에서 배출되는 슬러지를 이송하는 슬러지 처리 라인;
상기 슬러지 처리 라인을 통해 이송된 슬러지를 혐기성 미생물을 이용하여 분해하고 바이오 가스를 생성하는 소화조;
상기 소화조를 거친 슬러지를 탈수시켜 배출하는 탈수기;
상기 슬러지 처리 라인에서 분기되어 상기 슬러지 반응조에 연결되는 반송 슬러지 순환 라인;
상기 슬러지 처리 라인에서 분기되어 상기 슬러지 반응조에 연결되는 잉여 슬러지 순환 라인; 및
상기 잉여 슬러지 순환 라인에 설치되고, 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하고 슬러지를 가열하여 가용화함으로써 상기 슬러지 반응조에 탄소원을 공급하는 제1 슬러지 가용화 장치를 포함하고,
상기 제1 슬러지 가용화 장치는,
초음파를 이용하여 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하는 고강도 초음파 슬러지 파괴장치; 및
상기 고강도 초음파 슬러지 파괴장치를 거친 슬러지를 열 교환에 의해 가열하는 제1항에 따른 이중관형 열교환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템.
A sludge reaction tank for introducing sewage from the outside and decomposing the organic substances contained in the sewage using microorganisms;
A sedimentation tank for sedimenting the sewage having passed through the sludge reaction tank and separating and discharging the treated water and the sludge;
A treatment water treatment line for transferring treatment water discharged from the settling tank;
A sludge processing line for transferring the sludge discharged from the settling tank;
A digester capable of decomposing sludge transferred through the sludge processing line using anaerobic microorganisms and generating biogas;
A dehydrator for discharging dehydrated sludge through the digester;
A conveying sludge circulation line branched from the sludge processing line and connected to the sludge reaction tank;
An excess sludge circulation line branched from the sludge processing line and connected to the sludge reaction tank; And
And a first sludge solubilizer installed in the excess sludge circulation line for supplying a carbon source to the sludge reaction tank by destroying organic substances contained in the sludge and heating and solubilizing the sludge,
The first sludge solubilizing apparatus includes:
A high strength ultrasonic wave sludge destruction apparatus for destroying organic substances contained in sludge by using ultrasonic waves; And
The hybrid anaerobic digestion and solubilization system according to claim 1, further comprising a double pipe type heat exchanger according to claim 1 for heating the sludge having passed through the high strength ultrasonic wave sludge disruptor by heat exchange.
제7항에 있어서,
상기 슬러지 처리 라인에 설치되고, 슬러지를 농축시키는 농축조;
상기 농축조를 거친 슬러지를 상기 슬러지 반응조로 이송하는 농축 슬러지 순환 라인; 및
상기 농축 슬러지 순환 라인에 설치되며, 상기 제1 슬러지 가용화 장치와 동일한 구조의 제2 슬러지 가용화 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템.
8. The method of claim 7,
A concentration tank installed in the sludge treatment line and concentrating the sludge;
A concentrated sludge circulation line for transferring sludge through the thickener to the sludge reaction tank; And
Further comprising a second sludge solubilizer installed in the concentrated sludge circulation line and having the same structure as the first sludge solubilizer.
제7항에 있어서,
상기 소화조의 하부에 수용된 슬러지를 상기 소화조의 상부로 이송하는 소화 슬러지 순환 라인; 및
상기 소화 슬러지 순환 라인에 설치되며, 상기 제1 슬러지 가용화 장치와 동일한 구조의 제3 슬러지 가용화 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템.
8. The method of claim 7,
A digester sludge circulation line for transferring sludge stored in a lower portion of the digester to an upper portion of the digester; And
Further comprising a third sludge solubilizer installed in the digester sludge circulation line and having the same structure as the first sludge solubilizer.
제7항에 있어서,
상기 고강도 초음파 슬러지 파괴장치는,
상호간에 직렬 연결되는 복수의 파이프; 및
상기 복수의 파이프의 각각에 설치되고, 상기 파이프를 통해 이송되는 슬러지에 초음파를 조사하는 초음파 발생기를 포함하며,
상기 초음파 발생기에서 조사되는 초음파는 슬러지에 공동현상(cavitation)을 발생시켜 슬러지에 함유된 유기물질을 파괴하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템.
8. The method of claim 7,
The high strength ultrasonic wave sludge destruction apparatus comprises:
A plurality of pipes connected in series with each other; And
And an ultrasonic generator installed in each of the plurality of pipes and irradiating ultrasonic waves to the sludge conveyed through the pipe,
Wherein the ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic generator generates cavitation in the sludge to destroy the organic material contained in the sludge.
제10항에 있어서,
상기 초음파 발생기는 상기 파이프의 후단에 설치되어 슬러지가 유입되는 상기 파이프의 선단을 향해 상기 파이프의 길이 방향으로 초음파를 조사하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the ultrasonic generator is installed at a rear end of the pipe and irradiates the ultrasonic wave in the longitudinal direction of the pipe toward the tip of the pipe into which the sludge flows.
제10항에 있어서,
상기 복수의 파이프는 교번적으로 수평 방향 및 수평 방향에 대하여 상향 경사진 방향으로 연장되고,
상기 복수의 파이프 중 상향 경사진 방향으로 연장되는 상기 파이프의 선단은 상기 파이프의 하단에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템.
11. The method of claim 10,
The plurality of pipes alternately extending in an upward sloping direction with respect to the horizontal direction and the horizontal direction,
Wherein a tip of the pipe extending in an upward sloping direction of the plurality of pipes is disposed at a lower end of the pipe.
제10항에 있어서,
상기 처리수 처리 라인에 설치되어 열 교환에 의해 처리수의 폐열을 회수하는 제1 폐열 회수 장치;
상기 소화조를 거친 슬러지를 상기 탈수기로 이송하고, 내부 순환 라인을 구비하는 소화 슬러지 배출 라인;
상기 소화 슬러지 배출 라인의 내부 순환 라인에 설치되어 열 교환에 의해 소화 슬러지의 폐열을 회수하는 제2 폐열 회수 장치;
상기 슬러지 처리 라인에서 분기되어 상기 소화 슬러지 배출 라인에 연결되는 농축 슬러지 배출 라인; 및
상기 농축 슬러지 배출 라인에 설치되어 열 교환에 의해 농축 슬러지의 폐열을 회수하는 제3 폐열 회수 장치를 더 포함하며,
상기 고강도 초음파 슬러지 파괴장치는 상기 처리수 처리 라인, 상기 소화 슬러지 배출 라인의 내부 순환 라인, 및 상기 농축 슬러지 배출 라인에 각각 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 혐기성 소화 가용화 시스템.
11. The method of claim 10,
A first waste heat recovering device installed in the treated water treatment line and recovering waste heat of the treated water by heat exchange;
A digester sludge discharge line for transferring sludge through the digester to the dehydrator and having an internal circulation line;
A second waste heat recovery device installed in an internal circulation line of the extinguished sludge discharge line for recovering waste heat of extinguished sludge by heat exchange;
A concentrated sludge discharge line branched from the sludge treatment line and connected to the digested sludge discharge line; And
And a third waste heat recovery device installed in the concentrated sludge discharge line for recovering waste heat of the concentrated sludge by heat exchange,
Wherein the high strength ultrasonic wave sludge destruction apparatus is additionally installed in the treated water treatment line, the internal circulation line of the extinguished sludge discharge line, and the concentrated sludge discharge line, respectively.
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WO2022180165A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 Planet Biogas Group Gmbh Biogas digester tank heating method and system, and modular heating rack for the same

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