KR20190128519A

KR20190128519A - Anaerobic digestion apparatus and operation method thereof

Info

Publication number: KR20190128519A
Application number: KR1020180052792A
Authority: KR
Inventors: 이창수; 김진수; 백가현
Original assignee: 울산과학기술원
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2019-11-18

Abstract

According to an embodiment of the present invention, an anaerobic digestion apparatus comprises: a digestion tank unit into which organic waste is introduced; a mixing unit mixing organic waste introduced into the digestion tank unit; a driving unit transmitting power to the mixing unit; a release unit connected to the digestion tank unit and providing a release path of the organic waste; and a sensor unit connected to the release unit, receiving power from the outside and measuring current generated in the organic waste.

Description

Anaerobic digestion apparatus and operation method

본 발명의 실시예들은 유기성 폐기물을 처리하는 혐기성 소화장치 및 혐기성 소화장치 운전방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an anaerobic digester and an anaerobic digester operating method for treating organic waste.

혐기성 소화는 하수슬러지, 음식폐기물, 농축산 폐기물, 분뇨, 주정폐수, 펄프 및 제지폐수, 매립지 침출수 등과 같이 유기물의 함량이 높은 다양한 유기성 폐수 또는 슬러리형 유기성 폐기물을 처리하고, 부산물로서 이산화탄소(CO2), 메탄가스(CH4)를 생산하는 기술이다.Anaerobic digestion treats various organic wastewaters or slurry type organic wastes with high organic content, such as sewage sludge, food waste, livestock waste, manure, spirit wastewater, pulp and paper wastewater, landfill leachate, etc., and as a byproduct carbon dioxide (CO2), It is a technology to produce methane gas (CH4).

유기물의 혐기성 분해 과정은 통상 고분자 유기물질이 단량체로 분해되는 가수분해단계, 산생성균이 가수분해산물을 이용하여 초산을 비롯한 다양한 유기산과 이산화탄소, 수소 등으로 변환시키는 산생성단계, 메탄생성균이 산생성반응의 산물인 초산 및 수소 등을 메탄으로 변환시키는 메탄생성단계로 구분한다.Anaerobic decomposition of organic materials usually involves hydrolysis in which macromolecular organic materials are decomposed into monomers, acid production in which acid-producing bacteria are converted into various organic acids including acetic acid, carbon dioxide, and hydrogen using hydrolysis products, and acid production in methane-producing bacteria. It is divided into methane production step that converts acetic acid and hydrogen, etc., which are the products of the reaction into methane.

유기물의 혐기성 분해 단계별 특징을 살펴보면, i) 혐기성 소화하고자 하는 유기물이 고분자물질로 구성된 경우 가수분해단계가 전체 혐기성 소화반응의 율속단계가 되기도 한다. ii) 산생성단계의 경우 최적 pH는 6.5부근으로서 혐기성 소화조 내에서 산생성반응은 다른 반응단계에 비하여 비교적 빠르게 진행되는 것이 일반적이다.In the anaerobic digestion step of organic matter, i) If the organic material to be anaerobic digestion is composed of polymer material, the hydrolysis step may be the rate step of the entire anaerobic digestion reaction. ii) For the acid production stage, the optimum pH is around 6.5, and the acid production reaction in the anaerobic digestion tank is generally faster than the other reaction stages.

그러나 가수분해반응은 생성물저해가 강하여 혐기성 소화조 내에 단당류 또는 수소 또는 유기산과 같은 산생성반응 생성물의 농도가 높은 경우 반응속도는 크게 느려진다. iii) 메탄생성단계의 경우 성장속도가 상대적으로 느린 메탄생성균에 의해서 진행되는데 이들의 생물학적 활성은 독성물질이나 온도, pH 등의 환경조건에 민감하게 반응하는 특성을 지니고 있으며, 최적의 pH 범위는 산생성반응과는 달리 6.8~7.5 정도이다.However, the hydrolysis reaction is strongly inhibited, and the reaction rate is significantly slowed in the case of high concentration of monosaccharide or acid-producing products such as hydrogen or organic acid in the anaerobic digester. iii) The methane production step is carried out by methane producing bacteria which have relatively slow growth rate. Their biological activity is sensitive to environmental conditions such as toxic substances, temperature and pH, and the optimum pH range is acid. Unlike the production reaction, it is about 6.8 ~ 7.5.

특히 메탄생성균은 사용가능한 기질에 따라 초산 이용 메탄생성균과 수소 이용 메탄생성균으로 구분되는데, 초산 이용 메탄생성균의 경우 소화조 내에서 초산의 농도 또는 수소의 분압이 높을 경우 생물학적 활성이 크게 감소하기 때문에 메탄생성반응이 전체 혐기성 소화과정의 율속단계인 경우가 많다.In particular, methane-producing bacteria are classified into acetic acid-using methane-producing bacteria and hydrogen-using methane-producing bacteria depending on the available substrate. In the case of acetic acid-using methane-producing bacteria, when the acetic acid concentration or the partial pressure of hydrogen is high, the biological activity is greatly reduced. The reaction is often the rate step of the entire anaerobic digestion process.

따라서 고효율 혐기성 소화의 실현여부는 율속단계인 가수분해단계와 메탄생성단계를 어떻게 극복할 것인가와 상기한 단계들로 구성된 혐기성 분해 반응들이 혐기성 소화조 내에서 어떻게 조화롭게 이루어지도록 하느냐에 달려있다고 볼 수 있다.Therefore, the implementation of high-efficiency anaerobic digestion depends on how to overcome the rate-limiting hydrolysis and methane production stages and how the anaerobic decomposition reactions composed of the above stages are harmonized in the anaerobic digester.

또한 pH, 고형분, 휘발성 지방산(Volatile fatty acid, VFA), 화학적 산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 암모니아, 황화물 등 미생물 활동에 영향을 주는 저해물질 등 혐기 소화 공정의 안정성을 위한 요인들의 모니터링이 요구되는데 이를 측정하지 못하는 문제점이 있었다.Monitoring of factors for the stability of anaerobic digestion processes such as pH, solids, volatile fatty acids (VFA), chemical oxygen demand (COD), inhibitors that affect microbial activities such as ammonia and sulfides There was a problem that could not be measured.

본 발명의 배경기술은 등록특허공보 제10-1016781호(2011.02.15 등록, 발명의 명칭: 혐기성 소화조용 슬러지 교반장치)에 개시되어 있다.Background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1016781 (2011.02.15 registered, the name of the invention: sludge agitator for anaerobic digestion tank).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 혐기성 소화 공정 요인을 간접적으로 측정하여 혐기성 소화 공정의 안정성을 향상시킬 수 있는 혐기성 소화장치 및 혐기성 소화장치 운전방법을 제공하고자 한다. The present invention has been made to improve the above problems, to provide an anaerobic digestion apparatus and anaerobic digestion apparatus operating method that can improve the stability of the anaerobic digestion process by indirectly measuring the anaerobic digestion process factors.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 실시예는, 혐기성 소화장치는, 유기성 폐기물이 유입되는 소화조부; 상기 소화조부에 유입되는 유기성 폐기물을 혼합하는 교반부; 상기 교반부에 동력을 전달하는 구동부; 상기 소화조부에 연결되어 유기성 폐기물의 배출 경로를 제공하는 유출부; 및 상기 유출부에 연결되고, 외부로부터 전원을 공급받아 유기성 폐기물에서 발생되는 전류를 측정하는 센서부;를 포함하는, 혐기성 소화장치를 제공한다.One embodiment of the present invention, the anaerobic digestion apparatus, digestion tank unit for introducing organic waste; An agitator for mixing the organic waste introduced into the digester; A driving unit for transmitting power to the stirring unit; An outlet part connected to the digester to provide a discharge path of the organic waste; And a sensor unit connected to the outlet and receiving power from an outside to measure a current generated from an organic waste.

본 발명에 있어서, 혐기성 소화장치는, 상기 센서부로부터 전기적 신호를 전달받아 전류 그래프를 생성하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the anaerobic digestion apparatus, the control unit for receiving the electrical signal from the sensor unit to generate a current graph; may further include a.

본 발명에 있어서, 혐기성 소화장치는, 상기 제어부로부터 상기 전류 그래프에 관한 정보를 전달받아 사용자에게 시각적으로 전달하는 표시부;를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the anaerobic digestion apparatus, may further include a display unit for receiving the information on the current graph from the control unit to visually transmit to the user.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 미리 설정되는 시간 동안 상기 센서부로부터 전기적 신호를 전달받아 상기 전류 그래프를 생성할 수 있다.In the present invention, the control unit may receive the electrical signal from the sensor unit for a preset time to generate the current graph.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 전류 그래프에 관한 정보로 상기 구동부의 구동을 제어할 수 있다.In the present invention, the control unit may control the driving of the drive unit with the information on the current graph.

본 발명에 있어서, 상기 센서부는, 산화 전극과 환원 전극을 포함할 수 있다.In the present invention, the sensor unit may include an oxidation electrode and a reduction electrode.

본 발명에 있어서, 상기 센서부는 상기 유출부의 내부에 설치될 수 있다.In the present invention, the sensor unit may be installed inside the outlet.

본 발명에 있어서, 혐기성 소화장치는, 상기 유출부에 결합되어 상기 유출부를 개폐하는 밸브부;를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the anaerobic fire extinguishing device may further include a valve unit coupled to the outlet to open and close the outlet.

본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치 운전방법은, 소화조부로 유기성 폐기물이 유입되는 유입단계; 상기 소화조부에 설치되는 교반부가 구동부로부터 동력을 전달받아 유기성 폐기물을 혼합하며, 상기 소화조부 내에서 유기성 폐기물이 분해되는 소화단계; 소화단계를 거친 상기 소화조부 내의 폐수가 유출부를 통해 유동되는 유출단계; 상기 유출부에 연결되는 센서부가 외부로부터 전원을 공급받아 유기성 폐기물에서 전류가 생성되는 전류생성단계;를 제공한다.Anaerobic digestion apparatus operating method according to an embodiment of the present invention, the inflow step of introducing organic waste into the digester; A fire extinguishing step of mixing the organic waste by receiving power from a driving unit installed in the digester and mixing organic waste, and decomposing the organic waste in the digester; An outflow step in which the wastewater in the digestion tank flowing through the extinguishing step flows through the outflow part; It provides a current generation step of generating a current from the organic waste by receiving power from the sensor unit connected to the outlet.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 혐기성 소화장치 운전방법은, 상기 센서부가 유기성 폐기물에서 생성되는 전류를 측정하고, 제어부가 상기 센서부로부터 전기적 신호를 전달받아 전류 그래프를 생성하는 정보처리단계;를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the anaerobic digestion apparatus operating method, the sensor unit measures the current generated from the organic waste, the control unit receives an electrical signal from the sensor unit to generate a current graph; It may include.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시부가 상기 제어부로부터 상기 전류 그래프에 관한 정보를 전달받아 사용자에게 시각적으로 알리는 표시단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, the display unit may further include a display step of visually informing a user by receiving information about the current graph from the control unit.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 미리 설정되는 시간 동안 상기 센서부로부터 전기적 신호를 전달받아 상기 전류 그래프를 생성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit may receive the electrical signal from the sensor unit for a predetermined time to generate the current graph.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 정보처리단계에서 생성되는 상기 전류 그래프에 관한 정보로 상기 구동부의 구동을 제어할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit may control the driving of the drive unit with the information about the current graph generated in the information processing step.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명에 따른 혐기성 소화장치 및 혐기성 소화장치 운전방법은, 전류를 측정, 모니터링하여 화학적 산소요구량(COD), 휘발성 지방산(VFAs) 등 혐기성 소화 공정 요인을 간접적으로 측정하여 혐기 소화 공정의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. Anaerobic digestion and anaerobic digestion apparatus operating method according to the present invention, by measuring the current and monitoring the anaerobic digestion process factors such as chemical oxygen demand (COD), volatile fatty acids (VFAs) indirectly to improve the stability of the anaerobic digestion process It can be effected.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다.
도 3은 전류와 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자와의 상관도를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치에서 24시간 단위로 측정된 전류 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 전류와 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자와의 상관도를 도시한 표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치의 운전방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혐기성 소화장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing an anaerobic digestion apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a control unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the correlation between the current and the factors for the stability of the anaerobic digestion process.
4 is a view showing a graph of current measured in units of 24 hours in the anaerobic digestion apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a table showing the correlation between the current and the factors for the stability of the anaerobic digestion process.
6 is a flowchart illustrating a method of operating an anaerobic digestion apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an anaerobic digestion apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. Effects and features of the present invention, and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below but may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, the terms first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from other components rather than a restrictive meaning.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following examples, the terms including or having have meant that there is a feature or component described in the specification and does not preclude the possibility of adding one or more other features or components.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In the following embodiments, when a part such as a film, a region, a component, or the like is on or on another part, not only is it directly above the other part, but also another film, a region, a component, etc. is interposed therebetween. It also includes cases where there is.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of description. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, and thus the present invention is not necessarily limited to the illustrated.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. In the case where an embodiment may be implemented differently, a specific process order may be performed differently from the described order. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously or in the reverse order of the described order.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.In the following embodiments, when a film, a region, a component, or the like is connected, not only the film, the region, and the components are directly connected, but also other films, regions, and components are interposed between the film, the region, and the components. And indirectly connected. For example, in the present specification, when the film, the region, the component, and the like are electrically connected, not only the film, the region, the component, and the like are directly electrically connected, but other films, the region, the component, and the like are interposed therebetween. This includes indirect electrical connections.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다. 도 3은 전류와 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자와의 상관도를 도시한 그래프이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치에서 24간 단위로 측정된 전류 그래프를 도시한 도면이다. 도 5는 전류와 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자와의 상관도를 도시한 표이다.1 is a view showing an anaerobic digestion apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram illustrating a control unit according to an embodiment of the present invention. 3 is a graph showing the correlation between the current and the factors for the stability of the anaerobic digestion process. 4 is a view showing a graph of current measured in units of 24 hours in the anaerobic digestion apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 is a table showing the correlation between the current and the factors for the stability of the anaerobic digestion process.

도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치(1)는, 소화조부(10), 교반부(20), 구동부(30), 유출부(40), 센서부(50), 제어부(60), 표시부(70), 밸브부(80)를 포함할 수 있다.1 and 2, the anaerobic digestion apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, the digester 10, the stirring unit 20, the drive unit 30, the outflow unit 40, the sensor unit 50 may include a control unit 60, a display unit 70, and a valve unit 80.

본 발명의 일 실시예에 따른 소화조부(10)는 유기성 폐기물(W)이 유입되는 것으로, 내부가 중공으로 형성될 수 있다. 구체적으로 혐기성 소화를 위한 소화조부(10)는 뒤에 설명할 교반부(20)가 설치되는 것으로 원통 형상의 반응조로 형성될 수 있다. Digestion unit 10 according to an embodiment of the present invention is an organic waste (W) is introduced, it may be formed inside the hollow. Specifically, the digester 10 for anaerobic digestion may be formed as a cylindrical reaction tank in which the stirring unit 20 to be described later is installed.

본 발명에서 유기성 폐기물(W)은, 식품가공 폐기물, 유가공 폐기물, 하수 슬러지, 가축 배설물, 탄수 화물가공 폐기물, 어류 가공 폐기물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 생활 폐수일 수 있다.In the present invention, the organic waste (W) may be domestic wastewater containing at least one selected from the group consisting of food processing waste, dairy processing waste, sewage sludge, livestock waste, carbohydrate processing waste, and fish processing waste.

유기성 폐기물(W)이 소화조부(10)에 유입되고, 소화조부(10)의 내부에서 부유 상태로 존재하는 혐기성 미생물에 의해 가수분해 및 산생성반응이 일어날 수 있다.Organic waste (W) is introduced into the digester 10, the hydrolysis and acid production reaction may occur by anaerobic microorganisms that are suspended in the digester 10.

소화가 완료된 물질은 소화조부(10)의 측벽 하부(도 1 기준)에 배치되는 유출부(40)를 통하여 배출될 수 있다. The extinguishing completed material may be discharged through the outlet 40 disposed under the side wall of the digester 10 (see FIG. 1).

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교반부(20)는 소화조부(10)의 내부에 설치되는 것으로, 유입되는 유기성 폐기물(W)을 혼합한다. 구체적으로 교반부(20)는 블레이드부(21), 샤프트부(23)를 포함할 수 있다. 블레이드부(21)는 프로펠러 형상으로 형성될 수 있고, 소화조부(10) 내부에 있는 유기성 폐기물(W)과 접촉되고, 샤프트부(23)와 결합된다.Referring to Figure 1, the stirring unit 20 according to an embodiment of the present invention is installed in the digester 10, and mixes the organic waste (W) flowing in. In detail, the stirring unit 20 may include a blade unit 21 and a shaft unit 23. The blade portion 21 may be formed in a propeller shape, is in contact with the organic waste (W) in the digester 10, and is coupled to the shaft portion (23).

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트부(23)는 블레이드부(21)에 결합되는 것으로, 구동부(30)와 연결되며, 구동부(30)로부터 동력, 구체적으로 회전 동력을 전달받아 중심을 회전 축으로 하여 회전될 수 있다. Referring to FIG. 1, the shaft part 23 according to the exemplary embodiment of the present invention is coupled to the blade part 21, is connected to the driving part 30, and receives power, specifically rotational power, from the driving part 30. It can be rotated by receiving the center as the rotation axis.

본 발명에서 교반부(20)는 구동부(30)로부터 동력을 전달받아 회전되는 기계식 교반장치이나, 이에 한정하는 것은 아니고, 소화조부(10) 내의 유기성 폐기물(W)을 혼합을 위하여 기계식이 아닌 순환식으로 형성되는 등 다양한 변형실시가 가능하다.In the present invention, the stirring unit 20 is a mechanical stirring device that is rotated by receiving power from the driving unit 30, but is not limited thereto, and the circulation is not mechanical for mixing the organic waste (W) in the digester (10). Various modifications are possible, such as being formed by a formula.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(50)는 유출부(40)에 연결되는 것으로, 소화조부(10)의 외부에 배치된다. 이로 인하여 소화조부(10)의 내부에 직접 설치되는 것에 비하여 장착, 해제 등의 설치 작업이 용이하고, 소화조부(10)에서 유출부(40)를 통해 배출되는 유기성 폐기물(W)에 전압을 가해 발생되는 전류를 측정할 수 있다. Referring to Figure 1, the sensor unit 50 according to an embodiment of the present invention is connected to the outlet 40, it is disposed outside the digester (10). As a result, installation work such as mounting and releasing is easy as compared with being directly installed in the digester 10, and a voltage is applied to the organic waste W discharged through the outlet 40 from the digester 10. The generated current can be measured.

도 1을 참조하면, 센서부(50)는 전극장치(51)를 포함할 수 있고, 전극장치(51)는 산화전극(52), 환원전극(53)을 포함할 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 전극장치(51)는 산화전극(52), 환원전극(53), 분리막이 일체형으로 결합된 다수의 전극모듈로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the sensor unit 50 may include an electrode device 51, and the electrode device 51 may include an anode 52 and a cathode 53. Although not shown in the drawings, the electrode device 51 may include a plurality of electrode modules in which the anode 52, the cathode 53, and a separator are integrally coupled.

산화전극(52)과 환원전극(53)과의 간격은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치(1)에서 처리하고자 하는 유기성 폐기물(W)의 입자의 크기에 따라 1 내지 30cm 범위에서 설계 사항을 고려하여 설정될 수 있다.The interval between the anode 52 and the cathode 53 is designed in the range of 1 to 30 cm depending on the size of the particles of the organic waste (W) to be treated in the anaerobic digestion apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. It may be set in consideration of the matter.

본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(50), 구체적으로 전극장치(51)에서 산화전극(52)은 외부의 전원부(도면 미 도시)의 (+) 단자에 연결하며, 다수의 환원전극(53)들도 같은 방법으로 (-)극에 연결할 수 있다.In the sensor unit 50 according to the exemplary embodiment of the present invention, specifically, the anode 52 in the electrode device 51 is connected to a positive terminal of an external power supply unit (not shown), and a plurality of reduction electrodes ( 53 can also be connected to the negative pole in the same way.

산화전극(52), 환원전극(53)은 전기전도도가 우수하고 부식에 대하여 강하며, 비표면적이 넓고 생물친화도가 좋은 탄소천, 탄소섬유직물, 팽창흑연, 입자상흑연, 탄소나노튜브, 니켈화합물 또는 폴리에틸렌이민 또는 접착력이 우수한 여타 고분자 용액에 침지한 후 전압을 가하여 전기영동법으로 개질한 것을 사용할 수 있다.The anode 52 and the cathode 53 have excellent electrical conductivity and are strong against corrosion, and have a large specific surface area and good biocompatibility, carbon cloth, carbon fiber fabric, expanded graphite, particulate graphite, carbon nanotube, and nickel. After immersing in the compound or polyethyleneimine or other polymer solution having excellent adhesion, the modified by electrophoresis may be used by applying a voltage.

산화전극(52)의 표면에서는 부착 성장하는 전기적으로 활성을 가진 미생물에 의해 가수분해 및 산생성반응의 생성물인 유기산 등이 분해되어 수소 이온과 전자, 이산화탄소가 생성될 수 있다.On the surface of the anode 52, organic acids, which are products of hydrolysis and acid production, may be decomposed by the electrically active microorganisms that are attached and grown to generate hydrogen ions, electrons, and carbon dioxide.

이때 전자가 산화전극(52)으로 전달되어 환원전극(53)으로 이동하며, 이산화탄소 및 수소 이온은 유출되는 유기성 폐기물(W)을 포함하는 내용물을 매체로 하여 환원전극(53) 표면으로 이동할 수 있다. 환원전극(53)에서는 수소 이온과 전자 그리고 이산화탄소가 결합하여 메탄이 생산된다. At this time, electrons are transferred to the anode 52 and moved to the reduction electrode 53, and carbon dioxide and hydrogen ions may move to the surface of the cathode 53 using the contents including the organic waste (W) flowing out as a medium. . In the cathode 53, hydrogen ions, electrons, and carbon dioxide combine to produce methane.

산화전극(52) 표면에서는 유기산의 분해 반응이 촉진되고, 환원전극(53)에서는 산화전극(52) 반응에 의해 생성되는 이산화탄소 또는 탄산염과 양성자 또는 수소 그리고 전자가 결합하여 메탄을 생성하는 빠른 반응이 일어날 수 있다.On the surface of the anode 52, the decomposition reaction of the organic acid is promoted, and on the cathode 53, a fast reaction in which carbon dioxide or carbonate produced by the anode 52 reaction, protons, hydrogen, and electrons are combined to generate methane is produced. Can happen.

외부의 전원으로부터 전원을 공급, 다시 말하여 센서부(50)에 전압을 가해주면, 유출부(40) 내에 존재하는 전자를 매체로 하여 전류가 발생된다. 이러한 전류에 관한 전기적 신호를 뒤에 설명할 제어부(60)로 전달하면 제어부(60)에서 전류를 측정하여 전류 그래프를 생성할 수 있다.When power is supplied from an external power source, that is, a voltage is applied to the sensor unit 50, current is generated using electrons present in the outlet unit 40 as a medium. When the electrical signal related to the current is transmitted to the controller 60 to be described later, the controller 60 may measure the current to generate a current graph.

도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 제어부(60)에서 전류 값을 측정할 때, 전극장치(51), 구체적으로 산화전극(52), 환원전극(53)의 표면적은 0.152m²를 기준으로 하였다. 본 명세서에서 전류밀도는 전극장치(51)의 표면적에 대한 전류 값을 의미한다.3 and 4, when measuring the current value in the control unit 60 according to the present invention, the surface area of the electrode device 51, specifically, the anode 52 and the cathode 53 is 0.152m ^2. It was based on. In the present specification, the current density means a current value with respect to the surface area of the electrode device 51.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(50)는 유출부(40)의 내부에 설치될 수 있다. 이로 인하여 소화조부(10)에서 혐기성 소화 공정을 거친 유기성 폐기물(W)을 포함하는 내용물이 유출부(40)를 통해 배출되고, 해당 내용물에서의 전류 값 또는 전류 밀도를 통해 SCOD, VFAs 등 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자 등을 간접적으로 측정할 수 있다. Referring to FIG. 1, the sensor unit 50 according to an embodiment of the present invention may be installed in the outlet portion 40. Due to this, the contents including the organic waste (W) that have undergone the anaerobic digestion process in the digester 10 are discharged through the outlet 40, and anaerobic digestion such as SCOD and VFAs through current values or current densities in the contents. Factors for the stability of the process can be measured indirectly.

도 1을 참조하면, 센서부(50)가 유출부(40)의 내부에 설치되며 소화조부(10)로부터 유출부(40)를 통하여 외부로 배출되는 유기성 폐기물(W)을 포함하는 내용물에 대해 즉각적으로 전류를 측정할 수 있고, 측정된 전류로 생성되는 전류 그래프를 통해 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자(SDOD, VFAs 등)을 간접적으로 측정할 수 있는 효과가 있다. Referring to Figure 1, the sensor unit 50 is installed inside the outlet portion 40 and for the contents including the organic waste (W) discharged to the outside through the outlet portion 40 from the digester (10) It is possible to measure current immediately and indirectly measure factors (SDOD, VFAs, etc.) for the stability of the anaerobic digestion process through the current graph generated from the measured current.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유출부(40)는 소화조부(10)에서 유출되는 유기성 폐기물(W)이 포함된 내용물이 외부로 배출되는 경로를 제공하는 것으로 제1유로(41), 제1유로(41)와 연결되고, 제1유로(41)의 경로를 우회하는 제2유로(43)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, the outlet 40 according to another embodiment of the present invention provides a path through which the contents including the organic waste W flowing out of the digester 10 are discharged to the outside. And a second passage 43 connected to the first passage 41 and bypassing the path of the first passage 41.

본 발명의 다른 실시예에 따른 제2유로(43)를 통하여 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자(SCOD, VFAs 등)를 간접적으로 측정하기 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다.Through the second passage 43 according to another embodiment of the present invention it is possible to ensure a sufficient time for indirectly measuring factors (SCOD, VFAs, etc.) for the stability of the anaerobic digestion process.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(60)는 센서부(50)로부터 전기적 신호를 전달받아 전류 그래프를 생성할 수 있다. 구체적으로 소화조부(10)에서 유출부(40)를 통해 유출되는 유기성 폐기물(W)이 포함되는 내용물 내에 존재하는 전자와 외부로부터 전원을 공급받아 전압이 가해져 생성되는 전류를 생성할 수 있다.1 to 3, the control unit 60 according to an embodiment of the present invention may receive an electrical signal from the sensor unit 50 to generate a current graph. In detail, the digester unit 10 may generate electric current generated by supplying power from electrons and external power present in the contents including the organic waste (W) flowing out through the outlet 40 and applying voltage from the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(60)는 미리 설정되는 시간 동안 센서부(50)로부터 전기적 신호를 전달받아 전류 그래프를 생성할 수 있다. The controller 60 according to an embodiment of the present invention may generate a current graph by receiving an electrical signal from the sensor unit 50 for a preset time.

도 4를 참조하면, 본 발명에서는 제어부(60)가 24시간 동안 측정된 전류를 바탕으로 전류 그래프를 생성하나, 이에 한정하는 것은 아니고 2 내지 3일 동안 유출부(40)에서 측정되는 유기성 폐기물(W)을 포함한 내용물에서 측정되는 전류를 통해 전류 값에 관한 그래프를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 4, in the present invention, the controller 60 generates a current graph based on the current measured for 24 hours, but the present invention is not limited thereto, and the organic waste measured in the outlet 40 for 2 to 3 days ( The current measured in the contents containing W) can be used to generate a graph of the current value.

도 4를 참조하면, 서로 다른 색상의 그래프가 도시되어 있으며, 이는 모두 전류 값을 측정한 것이다. 도 4의 각 전류 값은 센서부(50)의 민감도에 따라 다르게 측정되며 이는 전극장치(51)의 교체, 전도성 물질의 첨가 등에 따라 도 4와 같이 서로 다른 값이 측정될 수 있다. 그러나 소정 시간에 따라 측정되는 전류 그래프의 양상은 유사하게 나타나는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, graphs of different colors are shown, all of which measure current values. Each current value of FIG. 4 may be measured differently according to the sensitivity of the sensor unit 50, and different values may be measured as shown in FIG. 4 according to replacement of the electrode device 51, addition of a conductive material, and the like. However, it can be seen that the aspect of the current graph measured over time is similar.

도 4를 참조하면, 서로 다른 전류 그래프 중 가장 상측(도 4 기준)에 도시되는 전류 그래프가 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자와의 상관도를 직관적으로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 4, the current graph shown on the uppermost side (see FIG. 4) among the different current graphs may intuitively determine a correlation with a factor for the stability of the anaerobic digestion process.

제어부(60)는 구동부(30)와 전기적으로 연결되어, 측정되는 전류 값 또는 전극장치(51)의 소정 면적에 대한 전류 값인 전류 밀도에 관한 정보를 처리하여 이를 토대로 교반부(20)에 동력을 전달하는 구동부(30)의 구동을 제어할 수 있다.The control unit 60 is electrically connected to the driving unit 30, and processes information on the current density, which is the measured current value or the current value for a predetermined area of the electrode device 51, to power the stirring unit 20 based on the information. The driving of the driving unit 30 to be transmitted can be controlled.

제어부(60)가 센서부(50)에서 측정되는 전류에 관한 전기적 신호를 전달받고, 전류 그래프를 생성하며 이에 관한 정보를 처리함으로 인하여, 전류와 상관도가 높은 용해성 화학적 산소요구량(SCOD)과, 휘발성 지방산(VFAs) 등 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자들을 직접적으로 측정하지 않고도 간접적으로 측정할 수 있다.The controller 60 receives an electrical signal related to the current measured by the sensor unit 50, generates a current graph, and processes the information on the current, so that the soluble chemical oxygen demand (SCOD) has a high correlation with the current, Factors for the stability of anaerobic digestion processes, such as volatile fatty acids (VFAs), can be measured indirectly without direct measurement.

센서부(50)에서 측정되는 전류 또는 전류 밀도로부터 SCOD, VFAs 등 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자와의 상관 관계에 관한 통계적 타당성은 후술하도록 한다.Statistical validity of the correlation with the factors for the stability of the anaerobic digestion process, such as SCOD, VFAs from the current or current density measured in the sensor unit 50 will be described later.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시부(70)는 제어부(60)로부터 전류 그래프에 관한 정보를 전달받아 사용자에게 시각적으로 전달하는 것으로, 디스플레이부(도면번호 미설정)를 포함할 수 있다. The display unit 70 according to an embodiment of the present invention receives the information on the current graph from the control unit 60 and visually transmits the information to the user. The display unit 70 may include a display unit (not set a drawing number).

본 발명에서 표시부(70)는 전류에 관한 그래프 또는 수치를 시각적으로 표시하나, 전류 값 또는 전류 밀도에 관한 정보, 이를 통해 SCOD, VFAs 등 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자에 대한 정보를 청각적으로 전달하는 등 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.In the present invention, the display unit 70 visually displays a graph or a numerical value of the current, but information on the current value or the current density, through which information on the factors for the stability of the anaerobic digestion process, such as SCOD, VFAs, etc. Of course, it is possible to perform various modifications, such as to deliver.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부(80)는 유출부(40)에 결합되는 것으로, 유출부(40)를 개폐하여 소화조부(10) 내부에서 유출부(40)로 유기성 폐기물(W)이 포함되는 내용물이 유동될 수 있도록 한다.Referring to Figure 1, the valve unit 80 according to an embodiment of the present invention is coupled to the outlet 40, opening and closing the outlet 40 to the outlet 40 in the digester (10). To allow the contents of organic waste (W) to flow.

밸브부(80)는 제어부(60)와 전기적으로 연결될 수 있고, 이를 통해 센서부(50)에서 전류를 측정하고, 제어부(60)로부터 전류 값 또는 전류 밀도에 관한 정보를 전기적 신호를 전달받아 미리 설정된 값에 따라 밸브부(80)가 개폐되도록 구동을 제어할 수 있다.The valve unit 80 may be electrically connected to the control unit 60. The valve unit 80 may measure the current through the sensor unit 50, and may receive information about a current value or current density from the control unit 60 in advance to receive an electrical signal. The driving may be controlled to open and close the valve unit 80 according to a set value.

본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치(1)는 소화조부(10)에서 유출부(40)로 유동되는 유기성 폐기물(W)로부터 발생되며 센서부(50)에 의해서 측정되는 전류와 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자, 구체적으로 SCOD, VFAs등의 잔류 기질 농도 사이의 통계적 타당성을 다음과 같이 평가하였다.Anaerobic digestion apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is generated from the organic waste (W) flowing from the digester 10 to the outlet 40 and the current and anaerobic digestion measured by the sensor unit 50 The statistical validity between factors for stability of the process, specifically, residual substrate concentrations such as SCOD and VFAs, was evaluated as follows.

도 5를 참조하면, 센서부(50)에서 측정되는 전류와, 별도의 장치를 통해 직접 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자, 구체적으로 SCOD, 아세테이트(Acetate), 프로피오네이트(Propionate)를 측정하고, 이 데이터들을 토대로 전류와 잔류 기질 농도와의 Correlation Test를 수행하여 나타낸 표이다. Correlation Test는 PAST와 같은 통계 프로그램을 통해 수행하였다.Referring to FIG. 5, the current measured by the sensor unit 50 and a factor for stability of the anaerobic digestion process directly through a separate device, specifically, SCOD, acetate, propionate, and propionate are measured. Based on these data, the table shows the correlation test between current and residual substrate concentration. Correlation test was performed by statistical program such as PAST.

도 5를 참조하면, A는 전류를, B는 용해성 화학적 산소요구량(SCOD), C는 아세테이트, D는 프로피오네이트, E는 총 VFAs로 아세테이트와 프로피오네이트의 합을 의미한다.Referring to FIG. 5, A is current, B is soluble chemical oxygen demand (SCOD), C is acetate, D is propionate, and E is the sum of acetate and propionate as total VFAs.

도 5를 참조하면, 5x5 행렬에서 (n, n) 값(n=1, 2, 3, 4, 5)를 기준으로 우측에 표시되는 역삼각형(T1)에 해당되는 수치는 P-value를 의미하는 것으로, P-value는 연구에 의미가 없다는 식의 가정인 '귀무가설'을 얼마나 지지하는지를 나타내는 확률 값이다.Referring to FIG. 5, the numerical value corresponding to the inverse triangle T1 displayed on the right side of the (n, n) value (n = 1, 2, 3, 4, 5) in the 5 × 5 matrix means P-value. In other words, the P-value is a probability value that indicates how much we support the null hypothesis, the assumption that the study is meaningless.

일반적으로 P-value가 0.05보다 작으면 귀무가설을 기각하며 통계적으로 유의미한 것을 의미한다. 도 5를 참조하면, 전류와 나머지 인자들 간 Correlation Test를 측정한 결과, 각각 0.018423, 0.031296, 0.038978, 0.029038으로 측정되어 측정된 전류 값을 통해 SCOD, 아세테이트, 프로피오네이트 등의 VFAs를 간접적으로 측정할 수 있음을 알 수 있다.In general, if the P-value is less than 0.05, it rejects the null hypothesis and is statistically significant. Referring to FIG. 5, as a result of measuring a correlation test between the current and the remaining factors, 0.018423, 0.031296, 0.038978, and 0.029038 were measured, respectively, and indirectly measured VFAs such as SCOD, acetate, and propionate through measured current values. It can be seen that.

도 5를 참조하면, 5x5 행렬에서 (n, n) 값(n=1, 2, 3, 4, 5)를 기준으로 좌측에 표시되는 삼각형(T2)에 해당되는 수치는 R²을 나타내는 것으로, 결정계수(Coefficient of determination)를 의미한다.Referring to FIG. 5, the numerical value corresponding to the triangle T2 displayed on the left side of the 5 × 5 matrix based on the (n, n) value (n = 1, 2, 3, 4, 5) represents R ² . It means the coefficient of determination.

구체적으로 회귀분석에서 표본관측으로 추정한 회귀선이 실제로 관측된 표본을 어느 정도 설명해주고 있는가, 즉 회귀선이 실제 관측치를 어느 정도 대표해 그 적합성을 보여주고 있는 가를 측정하는 계수를 의미한다.Specifically, it means the coefficient to measure how much the regression line estimated by the sample observation in the regression analysis describes the actually observed sample, that is, how much the regression line represents the actual observation and shows its suitability.

도 5를 참조하면, 전류와 각 인자들과의 R²값이 0.83848, 0.79852, 0.77904, 0.80474로 측정되었으며, 0.75 이상을 나타내며, SCOD와 전류 값이 0.83848로 가장 높은 상관관계를 나타내고 있다.Referring to FIG. 5, the R ² value between the current and each of the factors was measured as 0.83848, 0.79852, 0.77904, and 0.80474, and was 0.75 or more, showing the highest correlation between SCOD and the current value of 0.83848.

도 2, 3을 통하여 센서부(50)에서 측정되는 전류와, 혐기성 소화장치(1)가 아닌 별도의 장치에서 따로 SCOD, VFAs 등 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자를 직접 측정한 값 간 양상이 유사함을 알 수 있다.Figures 2 and 3 between the current measured in the sensor unit 50 and the value directly measured the parameters for the stability of the anaerobic digestion process, such as SCOD, VFAs in a separate device other than the anaerobic digester (1) It can be seen that similarity.

또한, 도 5를 통하여, Correlation Test를 통해 전류와 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자 간 통계적 타당성이 있음을 알 수 있다. 이로 인하여 센서부(50)가 외부로부터 전원을 공급받아 유출부(40)로 유동되는 유기성 폐기물(W)에서 발생되는 전류, 구체적으로 전류에 관한 그래프를 통해 SCOD, VFAs 등 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자 등을 간접적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, through Figure 5, it can be seen that there is a statistical validity between the factors for the stability of the current and anaerobic digestion process through the Correlation Test. As a result, the sensor unit 50 receives power from the outside to generate stability of anaerobic digestion processes such as SCOD and VFAs through current generated from the organic waste (W) flowing to the outlet unit 40, specifically, the current. There is an effect that can be indirectly measured for such factors.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치 운전방법에 관하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치 운전방법을 도시한 순서도이다.Hereinafter, an anaerobic digestion apparatus operating method according to an embodiment of the present invention will be described. 6 is a flowchart illustrating a method of operating an anaerobic digestion apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치 운전방법은 유입단계(S1), 소화단계(S2), 유출단계(S3), 전류생성단계(S4), 정보처리단계(S5), 표시단계(S6)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 6, the anaerobic digestion apparatus operating method according to an embodiment of the present invention inlet step (S1), digestion step (S2), outflow step (S3), current generation step (S4), information processing step (S5) ), The display step (S6).

유입단계(S1)에서는 하수슬러지, 음식폐기물, 농축산폐기물, 분뇨, 주정폐수, 펄프 및 제지폐수, 매립지 침출수 등과 같이 유기물의 함량이 높은 유기성 폐기물(W)이 소화조부(10)로 유입된다. 유기성 폐기물(W)은 소화조부(10)에 일측에 형성되는 유입부를 통해 소화조부(10) 내부로 유동된다.In the inflow step (S1), organic wastes (W) having a high content of organic matter, such as sewage sludge, food waste, concentrated agricultural waste, manure, alcoholic wastewater, pulp and paper wastewater, landfill leachate, and the like, are introduced into the digestion unit 10. The organic waste (W) flows into the digestion tank unit 10 through an inlet formed at one side of the digester tank 10.

소화단계(S2)에서는 유기성 폐기물(W)의 혐기성 소화가 이루어지는 단계로서, 가수분해, 산생성단계, 메탄생성단계를 포함하며, 무산소 조건에서 미생물이 관여하여 유기성 폐기물(W) 내 복잡한 유기물을 최종산물인 이산화탄소, 메탄으로 분해하게 된다. 소화단계(S2)에서는 소화조부(10)에 설치되는 교반부(20)가 구동부(30)로부터 동력을 전달받아 유기성 폐기물(W)을 혼합할 수 있다.In the digestion step (S2), anaerobic digestion of the organic waste (W) is performed, and includes hydrolysis, acid production, and methane production, and microorganisms are involved in anoxic conditions to finalize complex organics in the organic waste (W). It breaks down into the products carbon dioxide and methane. In the digestion step (S2), the stirring unit 20 installed in the digester unit 10 may receive the power from the driving unit 30 to mix the organic waste (W).

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유출단계(S3)에서는 소화단계(S2)를 거친 소화조부(10) 내의 폐수가 유출부(40)를 통해 유동되며, 이때 밸브부(80)가 유출부(40)에 형성되는 제1유로(41), 제2유로(43) 등을 개폐하여 소화조부(10) 내에서 유출되는 유기성 폐기물의 유동 경로를 제공할 수 있다.Referring to Figure 6, in the outflow step (S3) according to an embodiment of the present invention, the waste water in the digestion tank section 10 through the digestion step (S2) flows through the outflow section 40, wherein the valve unit 80 ) May open and close the first flow passage 41 and the second flow passage 43 formed in the outflow portion 40 to provide a flow path of the organic waste flowing out of the digester 10.

유출부(40)에는 산화전극(52)과 환원전극(53)을 포함하는 센서부(50)가 설치되며, 전술한 바와 같이 산화전극(52)의 표면에서는 부착 성장하는 전기적으로 활성을 가진 미생물에 의해 가수분해 및 산생성반응의 생성물인 유기산 등이 분해되어 수소 이온과 전자, 이산화탄소가 생성되고, 전류생성단계(S4)에서 센서부(50)가 외부로부터 전원을 공급받아 전압을 가하며, 유출부(40) 내부로 유출되는 유기성 폐기물(W) 내의 전자의 이동에 의해 전류가 생성될 수 있다.The outlet part 40 is provided with a sensor part 50 including an anode 52 and a cathode 53, and as described above, an electrically active microorganism that adheres and grows on the surface of the anode 52. The organic acid, which is a product of the hydrolysis and acid production reaction, is decomposed to generate hydrogen ions, electrons, and carbon dioxide. In the current generation step (S4), the sensor unit 50 receives power from an external source, applies a voltage, and flows out. The current may be generated by the movement of electrons in the organic waste (W) flowing into the part 40.

도 3, 도 4, 도 6을 참조하면, 정보처리단계(S5)에서는 제어부(60)가 센서부(50)로부터 전류 값 또는 전류 밀도에 관한 전기적 신호를 전달받아 전류 그래프를 생성할 수 있다. 표시단계(S6)에서는 표시부(70)가 제어부(60)로부터 전류 그래프에 관한 정보를 전달받아 사용자에게 시각적으로 알릴 수 있다. 3, 4, and 6, in the information processing step S5, the controller 60 may receive an electrical signal regarding a current value or current density from the sensor unit 50 to generate a current graph. In the display step S6, the display unit 70 may receive information about the current graph from the controller 60 and visually notify the user.

사용자는 표시부(70)로부터 미리 설정된 시간, 구체적으로 24시간 단위 당 전류 값에 관한 전류 그래프에 관한 정보를 시각적으로 알 수 있고, 이를 통해 혐기성 소화장치(1)의 운전을 제어할 수 있다.The user can visually know the information on the current graph regarding the preset time, specifically, the current value per unit of 24 hours, from the display unit 70, thereby controlling the operation of the anaerobic digester 1.

이에 더하여 제어부(60)는 정보처리단계(S5)에서 생성되는 전류 그래프에 관한 정보로 구동부(30)의 구동을 제어할 수 있다.In addition, the controller 60 may control the driving of the driving unit 30 with information about the current graph generated in the information processing step S5.

구체적으로 도 3은 Correlation Test를 통해 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자와 전류 값 간의 상관 관계를 도시한 것으로, Hac는 아세테이트(Acetate)이고, Hpro는 프로피오네이트(Propionate)를 의미한다. Specifically, Figure 3 shows the correlation between the current value and the factors for the stability of the anaerobic digestion process through the Correlation Test, Hac is acetate (Acetate), Hpro means propionate (Propionate).

이때 각 인자와 전류 간 크기와 단위가 서로 달라 이를 시각적으로 표현하기 위해 Y축에서 0에서 1사이의 값으로 일반화시켜 표현하였다. 본 발명의 도 3에서 Y축 값을 일반화 값으로 정의한다. 일반화 값을 얻기 위하여 Feature Scaling 중에서 Rescaling을 이용하였다. At this time, the size and unit between each factor and the current are different from each other. In FIG. 3 of the present invention, the Y-axis value is defined as a generalized value. Rescaling was used among feature scaling to obtain generalization values.

도 3을 참조하면, 일반화 값이 소정 값 이하, 예를 들어 0.2 이하에서 전류 값이 Base line을 형성할 수 있다. 이때는 센서부(50), 구체적으로 전극장치(51)의 표면에서 미생물에 의해 분해될 유기성 폐기물(W)에 포함되는 유기물이 거의 소모된 상태이므로 유기성 폐기물(W)이 소화조부(10)에 더 투입되도록 제어부(60)가 구동부(30)를 제어될 수 있다.Referring to FIG. 3, a current value may form a base line when a generalization value is less than or equal to a predetermined value, for example, 0.2 or less. At this time, since the organic matter included in the organic waste W to be decomposed by the microorganism is almost consumed on the surface of the sensor unit 50, specifically, the electrode device 51, the organic waste W is further added to the digester 10. The controller 60 may control the driver 30 to be injected.

본 발명에서 구동부(30)는 교반부(20)에 동력을 제공하는 것뿐만 아니라 소화조부(10)에 유기성 폐기물(W)을 투입시키는 것을 포함할 수 있다. 이로 인하여 센서부(50)에서 측정되는 전류로 제어부(60)에서 전기적 신호를 전달받아 생성되는 전류 그래프를 통해 전류 값이 소정 값 이하에 도달하면, 제어부(60)가 구동부(30)의 구동을 제어하여 소화조부(10) 내에 투입되는 유기성 폐기물(W)의 양을 조절할 수 있다. In the present invention, the driving unit 30 may include not only providing power to the stirring unit 20 but also introducing organic waste (W) into the digester unit 10. Therefore, when the current value reaches a predetermined value or less through the current graph generated by receiving the electrical signal from the controller 60 with the current measured by the sensor unit 50, the controller 60 drives the driving unit 30. By controlling the amount of the organic waste (W) injected into the digester 10 can be adjusted.

본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 소화장치 운전방법에서 센서부(50)가 외부로부터 전원을 공급받아 유기성 폐기물(W)에서 전류가 생성되며, 센서부(50)로부터 전기적 신호를 전달받아 전류 그래프를 생성함으로써, 사용자가 직접적으로 혐기성 소화 공정의 안정성을 위한 인자를 측정하지 않고도 전류 값과 상기 인자들의 잔류 농도와의 상관 관계를 통해 간접적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.In the anaerobic digestion apparatus operating method according to an embodiment of the present invention, the sensor unit 50 receives power from the outside to generate a current in the organic waste (W), and receives an electrical signal from the sensor unit 50 to obtain a current graph. By generating a, there is an effect that the user can indirectly measure through the correlation between the current value and the residual concentration of the factors without directly measuring the factors for the stability of the anaerobic digestion process.

또한, 정보처리단계(S5)에서 생성되는 전류 그래프에 관한 정보로 구동부(30)의 구동을 제어하여 소화조부(10) 내에서 SCOD, VFAs 등의 농도를 기반으로 혐기성 소화장치(1)의 운전 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the driving of the anaerobic digestion apparatus 1 is controlled based on the concentration of SCOD, VFAs, etc. in the digester 10 by controlling the driving of the driving unit 30 with information about the current graph generated in the information processing step S5. This has the effect of improving efficiency.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.Particular implementations described in the present invention are embodiments and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of description, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings by way of example shows a functional connection and / or physical or circuit connections, in the actual device replaceable or additional various functional connections, physical It may be represented as a connection, or circuit connections. In addition, unless specifically mentioned, such as "essential", "important" may not be a necessary component for the application of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the spirit of the present invention is defined not only in the claims below, but also in the ranges equivalent to or equivalent to the claims. Will belong to.

1: 혐기성 소화장치 W: 유기성 폐기물
10: 소화조부 20: 교반부
21: 블레이드부 23: 샤프트부
30: 구동부 40: 유출부
41: 제1유로 43: 제2유로
50: 센서부 51: 전극장치
52: 산화전극 53: 환원전극
60: 제어부 70: 표시부
80: 밸브부 1: anaerobic digester W: organic waste
10: digester 20: agitator
21: blade portion 23: shaft portion
30: drive part 40: outlet part
41: Euro 1 43: Euro 2
50: sensor unit 51: electrode device
52: anode 53: cathode
60: control unit 70: display unit
80: valve portion

Claims

Digester tank in which organic waste is introduced;
An agitator for mixing the organic waste introduced into the digester;
A driving unit for transmitting power to the stirring unit;
An outlet part connected to the digester to provide a discharge path of the organic waste; And
And a sensor unit connected to the outlet and receiving power from the outside to measure current generated from the organic waste.

The method of claim 1,
Anaerobic digestion apparatus further comprising; a control unit for receiving an electrical signal from the sensor to generate a current graph.

The method of claim 2,
Anaerobic digestion apparatus further comprising; a display unit for receiving the information on the current graph from the control unit to visually deliver to the user.

The method of claim 2,
The control unit receives the electrical signal from the sensor unit for a predetermined time to generate the current graph, anaerobic digestion apparatus.

The method of claim 2,
The control unit anaerobic digestion apparatus for controlling the driving of the drive unit with the information on the current graph.

The method of claim 1,
The sensor unit, anaerobic digestion apparatus comprising an oxidation electrode and a reduction electrode.

The method of claim 1,
The sensor unit is installed inside the outlet, anaerobic digestion apparatus.

The method of claim 1,
Anaerobic digestion apparatus further comprises; a valve unit coupled to the outlet to open and close the outlet.

An inflow step of introducing organic waste into the digester;
An extinguishing step of mixing the organic wastes by receiving power from a driving unit installed in the digester unit, and mixing the organic wastes in the digester unit;
An outflow step in which the wastewater in the digestion tank flowing through the extinguishing step flows through the outflow part;
Anaerobic digestion apparatus operating method comprising a; current generation step of generating a current from the organic waste by receiving power from the sensor unit connected to the outlet;

The method of claim 9,
And an information processing step of measuring a current generated by the sensor unit in the organic waste and receiving a electrical signal from the sensor unit to generate a current graph.

The method of claim 10,
And a display unit receiving visual information about the current graph from the control unit and visually informing the user.

The method of claim 9,
The control unit receives the electrical signal from the sensor for a predetermined time to generate the current graph, anaerobic digestion apparatus operating method.

The method of claim 9,
The control unit controls the driving of the drive unit with information about the current graph generated in the information processing step, anaerobic digester operating method.