KR20230153680A - 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치에 관한 것으로, 구체적으로는 유입된 폐수(이하 유입수)를 선입선출 방식으로 메탄발효하는 혐기소화조로서, 분리벽에 의해 구획된 복수의 혐기소화조 구역을 포함하고, 상기 복수의 혐기소화조 구역 각각은 유입수의 메탄 발효로 생성되는 바이오가스가 저장되는 상부의 바이오가스층, 유입수가 발효 및 유동하는 하부의 소화액층을 포함하고, 상기 분리벽의 일단에 형성된 개방 공간을 통해 상기 유입수 및 바이오가스가 다음 혐기소화조 구역으로 이동하도록 설계된, 혐기소화조 구역; 및 상기 바이오가스층에 저장된 바이오가스가 외부로 누출되는 것을 차단하되 상기 소화액층이 외부로 노출되도록 개방되는 형태의 교반 구간을 포함하는, 상기 혐기소화조 구역 상단에 배치되는 상단 커버;를 포함하고, 상기 교반 구간에 교반기를 투입하여 운전 중 준설 가능한 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치에 관한 것이다.
혐기성 소화처리는 일명 "메탄발효"라고도 하는데, 음식물, 축산 폐기물, 하수 슬러지, 분뇨 등의 유기성 폐기물 등의 안정화를 위한 생물학적 처리하는 방법으로서, 혐기성 조건하에서 통성 혐기균 및 절대혐기성균의 작용으로 고분자의 유기물을 가수분해하여 초산, 프로피온산, 낙산 등의 휘발성 지방산을 생성하고, 최종적으로 메탄, 수소, 이산화탄소, 암모니아 및 황화수소로 가스화하는 처리방법이다.
이러한 혐기성 소화처리는 활성슬러지법이 보급되면서 적극적으로 사용되지는 않았으나, 1970 년대 중반 석유파동 이후에 회수가스(CH4 60-70%, CO2 30-40%)를 연료로 이용하는 것이 가능하고, 많은 양의 공기를 통기시켜야하는 활성슬러지법과 비교하여 소비전력이 적은 장점, 단위 유기물당 발생되는 생물학적 슬러지량이 호기성 처리법에 비하여 현저히 적은 점, 소화슬러지에는 질소, 인, 부식질 등이 풍부하여 비료로서의 가치가 높은 점, 단순한 폐기물의 분해, 처리기능 이외에도 연료 및 퇴비를 생산하는 친환경적인 자원재생방법이라는 점에서 적극적인 석유대체에너지수단으로서 많은 연구가 활발히 진행되어 왔다.
혐기성 소화공정은 기본적으로 산생산 단계와 메탄생성 단계의 2 단계로 구분되는데, 각 단계에서 작용하는 미생물은 생리적인 특징 및 영양적 요구성이 매우 다르기 때문에 외부의 조건이 바뀌면 두 생물군 사이의 균형이 깨어져 전체 공정 효율의 저해를 가져온다. 이에 대한 대안으로 반응조를 산생성 단계와 메탄생성 단계의 두 개의 반응조로 구분하는 2 단계의 발효공정(2상법)이 제안되었다. 전통적인 1 단계의 반응공정(1상법)에서는 하나의 반응조에서 산생성과 메탄생성이 동시에 일어나기 때문에 산생성 단계와 메탄생성 단계를 최적 상태로 조절하는 것이 불가능하고, 외부에서 유입되는 폐액의 변화에 민감하게 반응하여 안정성이 깨지는 문제가 있었다. 이에 반하여, 2상법은 각 단계에서 적합한 환경조건을 용이하게 유지시켜 줄 수 있고, 메탄 반응조의 부하율(loading rate)을 적절히 조절하고, 저급 지방산의 축적에 의해 급속한 pH의 저하를 방지하여 메탄발효의 저해를 미연에 방지할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이러한 2상법은 반응조를 별도로 구비해야 하는 점, 그에 따라 제1 반응조로부터 제2 반응조로 이송을 위한 시스템이 요구되는 점 등 비용면에서 불리하고, 각 반응조의 반응조건을 별도로 조절하여야 한다는 번잡한 문제가 있다.
이에, 본 출원인은 2상법 대신 하나의 혐기소화조에서 산생성 단계 및 메탄생성 단계를 수행할 수 있으며, 종래 1상법의 문제점으로 지적된 산생성과 메탄생성의 최적 조건을 동시에 만족시키는 것이 난해한 점을 개선하기 위해 축분 또는 음식물 쓰레기 등의 유입수를 하나의 혐기소화조 내에서 선입선출 방식으로 이동시키면서 최적의 조건이 공정흐름에 따라 적절하게 구비될 수 있는 혐기소화장치를 개발한 바 있다(대한민국 등록특허 등록특허 제10-0936540호)
하지만, 종래의 경우 선입선출 방식이 가능하고 유기물 부하에 민감하지 않으며 소화율이 높은 반면 혐기소화조 구역의 길이가 길어짐에 따라 소화조 내부에 블랙 스페이스(black space) 구간에 슬러지 쌓임이 많은 단점을 갖고있었다.
이에 본 출원인은 이러한 문제를 해결하기 위하여 유지관리하는 과정에서 주기적으로 혐기소화조를 완전히 정지시키고 소화액을 퍼내고 바닥에 침전된 슬러지를 준설해야 하며, 이러한 준설은 짧게는 1년 길게는 3년마다 준설 하여야 하며 따라서 비용면이나 수익성 면에서 많은 손실을 가져왔던 준설 작업을 정상운전 상태에서 할 수 있는 혐기소화장치를 개발하고 본 발명을 완성하였다.
일 측면에서의 목적은
운전 중 준설 가능한 혐기소화장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
일 측면에서는
유입된 폐수(이하 유입수)를 선입선출 방식으로 혐기소화하는 혐기소화조로서,
분리벽에 의해 구획된 복수의 혐기소화조 구역을 포함하고, 상기 복수의 혐기소화조 구역 각각은 유입수의 혐기소화로 생성되는 바이오가스가 저장되는 상부의 바이오가스층, 유입수가 발효 및 유동하는 하부의 소화액층을 포함하고, 상기 분리벽의 일단에 형성된 개방 공간을 통해 상기 유입수 및 바이오가스가 다음 혐기소화조 구역으로 이동하도록 설계된, 혐기소화조 구역; 및
상기 바이오가스층에 저장된 바이오가스가 외부로 누출되는 것을 차단하되 상기 소화액층이 외부로 노출되도록 개방되는 형태의 교반 구간을 포함하는, 상기 혐기소화조 구역 상단에 배치되는 상단 커버(200);를 포함하고,
상기 교반 구간에 교반기를 투입하여 운전 중 준설 가능한 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치가 제공된다.
본 발명의 혐기소화장치는 운전 중 혐기소화조 하층부에 쌓이는 침전물 및 상층부에 고착되는 지방 성분 및 물에 뜨는 섬유질의 복합물을 제거할 수 있다.
이에 본 발명의 혐기소화장치는 준설을 위해 정지시키고 소화액을 퍼내는 작업없이 정상운전 상태에서 준설이 가능하므로 유지관리의 경제성이 현저히 우수한 장점을 갖는다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치의 공정도를 나타내고,
도 2는 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치의 개략적인 평면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 굴절교반기를 이용하여 교반하는 모습을 모식적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 가스 흡입 및 블로잉 수단 및 측면 부력 교반장치를 이용하여 혐기소화구역을 교반시키는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 가스 흡입 및 블로잉 수단을 나타낸 모식도이다.
도 8 및 9는 일 실시 예에 따른 수봉식 진공펌프를 나타낸 모식도이다.
도 10 내지 도 12는 일 실시 예에 따른 측면 부력 교반장치를 나타낸 모식도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 상단 커버를 나타낸 모식도이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 스컴 제거장치를 나타낸 모식도이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 스컴 제거장치, 슬러리 재처리 및 제거장치00)를 나타낸 모식도이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 가스 흡입 및 블로잉 수단(400), 측면 부력 교반장치(500) 및 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)를 포함하는 혐기소화장치 및 바이오가스 흐름을 나타낸 모식이다.
도 17은 일 실시 예에 따라 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)에 대한 상세도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치의 개략적인 평면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 굴절교반기를 이용하여 교반하는 모습을 모식적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 가스 흡입 및 블로잉 수단 및 측면 부력 교반장치를 이용하여 혐기소화구역을 교반시키는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 가스 흡입 및 블로잉 수단을 나타낸 모식도이다.
도 8 및 9는 일 실시 예에 따른 수봉식 진공펌프를 나타낸 모식도이다.
도 10 내지 도 12는 일 실시 예에 따른 측면 부력 교반장치를 나타낸 모식도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 상단 커버를 나타낸 모식도이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 스컴 제거장치를 나타낸 모식도이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 스컴 제거장치, 슬러리 재처리 및 제거장치00)를 나타낸 모식도이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 가스 흡입 및 블로잉 수단(400), 측면 부력 교반장치(500) 및 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)를 포함하는 혐기소화장치 및 바이오가스 흐름을 나타낸 모식이다.
도 17은 일 실시 예에 따라 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)에 대한 상세도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 특정 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 이에 본 발명이 한정되지 않는다.
명세서 및 청구범위 전체에서, "제 1"및 "제 2"라는 용어는 본 명세서에서 구별 목적으로서 사용되며, 어떠한 방식으로도 서열 또는 우선 순위를 나타내거나 예상하는 것을 의미하지 않으며, 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
일 측면에서는,
유입된 폐수(이하 유입수)를 선입선출 방식으로 혐기소화하는 혐기소화조로서,
분리벽(121a 121b)에 의해 구획된 복수의 혐기소화조 구역(100)을 포함하고, 상기 복수의 혐기소화조 구역 각각은 유입수의 혐기소화로 생성되는 바이오가스가 저장되는 상부의 바이오가스층(110), 유입수가 발효 및 유동하는 하부의 소화액층(120)을 포함하고, 상기 분리벽(121a, 121b)의 일단에 형성된 개방 공간(122a, 122b)을 통해 상기 유입수 및 바이오가스가 다음 혐기소화조 구역으로 이동하도록 설계된, 혐기소화조 구역(100); 및
상기 바이오가스층(110)에 저장된 바이오가스가 외부로 누출되는 것을 차단하되 상기 소화액층(120)이 외부로 노출되도록 개방되는 형태의 교반 구간(210)을 포함하는, 상기 혐기소화조 구역 상단에 배치되는 상단 커버(200);를 포함하고,
상기 교반 구간에 교반기를 투입하여 운전 중 준설 가능한 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치가 제공된다.
이하, 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치의 공정도를 나타내고, 도 2 내지 도 4는 혐기소화조 영역을 개략적으로 나타낸 단면도, 평면도 및 사시도를 나타낸다.
도 2 및 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치는 유입된 폐수(이하 유입수)를 선입선출 방식으로 혐기소화하는 혐기소화조로서, 분리벽(121a, 121b)에 의해 구획된 복수의 혐기소화조 구역(100)을 포함된다.
이때 선입선출 방식'은 먼저 투입된 유입수를 먼저 혐기소화하여 배출하는 방식을 의미한다.
또한, 상기 '유입수'는 축산폐수, 음식물 폐기물, 하수 슬러지등을 포함할 수 있으나 이에 제한된 것은 아니며, 혐기소화가 필요한 다양한 유기성 폐기물이 포함된다.
상기 혐기소화조 구역(100)은 분리벽(121a, 121b)에 의해 복수의 구역으로 구획되고, 상기 복수의 혐기소화조 구역(100) 각각은 유입수의 혐기소화로 생성되는 바이오가스가 저장되는 상부의 바이오가스층(110), 유입수가 발효 및 유동하는 하부의 소화액층(120)을 포함한다.
상기 혐기소화조 구역(100)은 상기 유입수가 혐기소화되는 영역으로, 분리벽(121a, 121b)에 의해 복수 개로 구획되어 산생성 단계 및 메탄 발효 단계가 순차적으로 수행될 수 있다.
일례로, 상기 혐기소화조 영역(100)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 구역 1 내지 구역 5(101, 102, 103, 104, 105)의 5개의 구역으로 구획될 수 있고, 이때 구역 1 및 2는 산생성 단계가 수행될 수 있고, 구역 3 내지 5는 메탄 발효 단계가 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 하나의 혐기소화조 내에서 선입선출 방식으로 이동시키면서 산생성과 메탄생성의 최적 조건을 공정흐름에 따라 적절하게 구비할 수 있다. 또한, 메탄발효로 바이오가스가 생성되면, 생성된 가스는 상기 소화액층(120)의 상단에, 상기 유입수와 기액계면(A)을 이루며 형성된 바이오가스층(110)에 저장되므로, 별도의 바이오가스 저장장치를 필요로 하지 않는 장점을 갖는다.
상기 혐기소화조 구역(100)은 분리벽(121a, 121b)을 통해 서로 구획되는 구조로, 상기 분리벽(121)의 일단에 형성된 개방 공간(122)을 통해 상기 유입수 및 바이오가스가 다음 혐기소화조 구역으로 이동하도록 설계된다.
이때 상기 분리벽(121)은 상층부의 바이오가스층(110)을 제외하고 각 분리벽의 끝 부분이 혐기소화조 내벽으로부터 'ㄱ'자 형태로 개방될 수 있고, 유입수가 상기 혐기소화조 구역(100)을 지그재그 형태로 이동하도록 상기 혐기소화조 구역(100)의 일측벽에서 타측벽 방향으로 연장형성되되 상기 타측벽과는 이격되도록 분리벽(121a) 및 상기 타측벽 사이에 개방 공간(122a)이 형성되거나, 또는 상기 혐기소화조 구역(100)의 타측벽에서 일측벽 방향으로 연장형성되되 상기 일측벽과는 이격되도록 분리벽(121b) 및 상기 일측벽 사이에 개방공간(122b)이 형성될 수 있다.
일례로, 상기 혐기소화조 구역(100)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 구역 1 내지 구역 5를 구획하는 4개의 분리벽(121a, 121b)을 포함할 수 있고, 구역 1과 구역 2 사이의 분리벽(121a)), 및 구역 3과 구역 4 사이의 분리벽(121a)이 동일한 위치에서 개방공간(122a)이 형성되고, 구역 2와 구역 3 사이의 분리벽(121b) 및 구역 4와 구역 5 사이의 분리벽(121b)가 상기 구역 1과 구역 2 사이 및 구역 3과 구역 4 사이의 분리벽(121a)의 개방위치와 반대쪽 끝 부분에 개방공간(122b)이 형성된 구조를 가져 유입수가 상기 혐기소화조 구역을 지그재그 형태로 이동하도록 설계될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 상기 바이오가스층(110)에 저장된 바이오가스가 외부로 누출되는 것을 차단하되 상기 소화액층(120)이 외부로 노출되도록 개방되는 형태의 교반 구간(210)을 포함하는, 상기 혐기소화조 구역 상단에 배치되는 상단 커버(200);을 포함한다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 교반 구간(210)을 통해 교반기(300)를 투입하여 운전 중 주기적 강력 교반하여 슬러지 침적방지 및 점진적 이송을 원활하게 한다.
이때 상기 교반 구간(210)은 상기 상단 커버(200)의 일면에 수직하는 상기 상단커버(200)의 측벽(211)에 의해 둘러싸여 형성되고, 상기 측벽(211)은 상기 상단커버(200)의 일면으로부터 적어도 상기 바이오가스층의 상단에서 하단까지, 바람직하게는 상기 상단커버(200)의 일면에서 바이오가스 및 유입수의 기액계면(A)까지, 보다 바람직하게는 기액계면(A)이하로 연장형성된 형태를 갖는다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 상기 형태를 통해 상기 교반 구간(210)에 의해 소화액층(120)이 노출되더라도, 상기 측벽(211)에 의해 바이오가스층(110)에 저장된 바이오가스의 누출을 방지할 수 있다.
이때 상기 교반 구간(210)을 통해 투입되는 교반기(300)는 혐기소화조 구역(100) 내 침전물을 점진적 이송을 위한 것으로, 바람직하게는 각도 및 길이 조절이 가능한 굴절교반기일 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 굴절교반기를 이용하여 교반하는 모습을 모식적으로 나타낸 도면으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 굴절교반기(300)는 회전축을 중심으로 회전하는 회전수단(310); 상기 회전수단으로부터 연장형성된 샤프트(320); 및 상기 샤프트(320)의 일단에 형성된 임펠러(330);를 포함하고, 상기 샤프트(320)는 상기 회전축을 중심으로 회전할 수 있으며, 또한 길이 및 각도 조절이 가능한 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 혐기소화장치는 상기 교반 구간(210)에 상기 각도 및 길이 조절가능한 굴절교반기를 투입하여 소화액층(120)을 용이하게 교반시킬 수 있다.
이때 굴절교반기(300)의 샤프트(320)의 길이 및 회전 가능한 각은 혐기소화조 구역의 깊이, 교반 구간(210)의 크기 및 형태에 따라 달라질 수 있으며, 적절히 선택될 수 있다.
또한, 상기 상단 커버(200)에는 상기 교반 구간(210)이 복수개 형성될 수 있고, 복수의 교반 구간(210) 각각에 복수의 교반기(300) 각각을 투입하여 동시 작업할 수 있고 또는 하나의 교반기(300)를 필요로하는 구간에 운반하여 사용할 수도 있다.
또한 상기 교반기(300)는 트랙터등을 이용하여 운반할 수 있고, 모터 구동형으로써 운반가능한 형태일 수 있다. 운반 가능한 교반기(300)는 고정형이 아니므로 정비가 수월한 장점을 갖는다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 악취 방지을 위하여 상기 교반 구간(210)을 덮는 교반 구간 커버를 더 포함할 수 있고, 상기 커버를 사용하여 교반 작업을 하지 않을 경우에는 폐쇄된 상태를 유지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치는
상기 혐기소화구역(100) 외측에 배치되며, 바이오가스층(110)의 바이오 가스를 흡입하는 가스 흡입 및 블로잉 수단(400); 및
상기 가스 흡입 및 블로잉 수단이 흡입한 바이오가스를 상기 소화액층의 하단으로 제공하여 발생되는 부력으로 상기 혐기소화구역의 유입수를 교반시키는 측면 부력 교반장치(500);를 더 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 가스 흡입 및 블로잉 수단(400) 및 측면 부력 교반장치(500)를 이용하여 혐기소화구역(100)을 교반시키는 모습을 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)의 상세도를 나타내고, 도 8 및 9는 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)에 사용되는 수봉식 진공펌프를 개략적으로 나타내고, 도 10 내지 도 12는 상기 측면 부력 교반장치(500)의 상세도를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 상기 측면 부력 교반장치(500)를 통해 가스 부력을 발생시켜 혐기소화조 구역(100)의 하층부인 소화액층(120)의 유동성을 증진시켜 교반시킴으로써, 하층에 형성된 침전물을 상부로 끌어올려서 교반 시킬 수 있다.
이에, 상시 운전 중에는 측면 부력 교반장치(500)를 통해 혐기소화구역(100)의 소화액층(120)을 측면 교반시키고, 보다 많은 침전물을 원활히 이동 시키기 위해 큰 교반력이 요구될 때 상기 교반 구간(210)에 교반기(300)를 투입하여 교반시키는 방법으로 침전물을 용이하게 이동시킬 수 있고 최종단계에서 스크류 프레스(1300)를 이용하여 슬러지를 제거하고 여과액은 원료 투입단계의 첫단에 이송하여 연속작업으로 슬러지를 처리할 수 있다(도 1 참조).
도 6 및 7을 참조하면, 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)은
상기 바이오가스층(110)의 바이오가스를 흡입하는 수봉식 진공펌프(410);
상기 수봉식 진공펌프(410)로부터 유출된 바이오가스 및 물을 분리하는 분리수단(420); 및
상기 물의 온도를 가온 또는 냉각하는 열교환기(430);를 포함할 수 있다.
상기 측면 부력 교반장치(500)는 블랙 스페이스(black space)가 형성될 만한 곳에 어디든 설치 가능하며, 수봉식 진공펌프(410)를 사용함으로써, 수심 7m 이상까지도 바이오가스를 투입할 수 있어, 일반 블로워(blower)를 사용하는 경우 보다 더 깊이 바이오 가스를 투입할 수 있으며, 부식 및 밀봉 유지 측면에서 블로워 대비 안전성 및 사용수명이 우수한 장점을 갖는다.
도 8 및 도 9는 상기 수봉식 진공펌프를 개략적으로 나타낸 모식도로, 도 8을 참조하면, 수봉식 진공펌프의 작동 원리는 편심 구조로 이루어진 케이싱 바디(402)와 임펠러(403)의 내부에 압축용액체(Liquid Compressant), 또는 밀봉수(Seal Water)가 충진되면, 충진된 밀봉수가 시계 방향으로 회전이 이루어지도록 임펠러(414)의 회전이 이루어지게 되고, 이후, 이, 밀봉수가 회전 원심력에 의해 케이싱 바디(415)측으로 향하면서 임펠러(414)의 섹터 부분이 비워지게 되고, 이때 비워진 임펠러(414)의 섹터에 진공이 형성되어 가스가 유입되면서 밀봉수와 함께 배출이 이루어지게 된다. 이때 물은 분리되고 가스는 이송되고 소화액층(120) 용액이 교반된다.
상기 수봉식 진공펌프(410)는 바람직하게는 종래의 기계적 실링 체결방식을 개조하여 사용하는 것으로, 구체적으로 도 9에 도시된 바와 같이, 양단에서 중심방향으로 회전 실링부재(411), 스프링(412), 스냅링(413) 및 임펠러(415)가 형성된 구조를 가지며, 상기 스냅링은 축과 고정하여 상기 스프링이 중심 축방향으로 이동하지 않도록 유지시켜 주며, 이를 통해 수명을 연장시키고 바이오가스의 누출을 차단하여 안전성을 높인 점에서 보다 우수한 장점을 갖는다.
상기 분리수단(420)은 상기 수봉식 진공펌프(410)에 의해 혼합된 바이오가스 및 물을 분리하는 장치로서, 분리된 바이오가스를 측면 부력 교반장치(500)의 가스관으로 유출시키고, 분리된 물은 열교환기(430)로 유출시킨다.
또한, 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)은 열교환기(430)를 포함하며, 이를 통해 상기분리수단(420)으로부터 전달받은 물을 냉각시켜 상기 수봉식 진공펌프(410)의 냉각수로 사용할 수 있고, 상기 물을 침사조 가온장치에 공급되어 침사조에 가온 에너지를 공급할 때 사용될 수 있고 방열된 냉각수는 진공펌프의 냉각수로 사용될 수 있다.
도 6 및 도 10 내지 도 12를 참조하면, 상기 측면 부력 교반장치(500)는 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)과 연결되고 상기 혐기소화구역(100)의 상단에서 하단으로 연장형성되고 상기 분리벽(121a, 121b)에 고정되며, 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)이 흡입한 바이오가스를 상기 혐기소화구역(120)의 하단으로 제공하는 가스관(510);
상기 혐기소화구역의 하단에 형성되어 바이오가스를 배출함과 동시에 교반시키는 톱니형태의 폭기장치(520); 및
상기 가스관(510)이 형성된 분리벽(121a, 121b)의 전단에 형성되는 격벽(530);을 포함할 수 있다.
상기 가스관(510)은 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)이 흡입한 바이오가스를 상기 혐기소화구역(120)의 하단으로 제공하기 위한 것으로, 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)과 연결되고 상기 혐기소화구역(100)의 상단에서 하단으로 연장 형성된다.
또한, 상기 격벽(530)은 상기 가스관(510)으로부터 나오는 바이오 가스의 흐름을 수직 방향으로 유도한 후, 상기 격벽(530)을 통과한 바이오 가스가 혐기소화구역의 유입수를 교반하도록 할 수 있다.
상기 측면 부력 교반장치(500)의 가스관(510)을 통해 수봉식 펌프(410)로부터 흡입된 바이오가스를 혐기소화조 구역의 하단까지 유도하고 상기 톱니형태의 폭기장치(520)를 통해 넓은 영역으로 배출 및 교반시킴으로써 하층부 침전물을 효과적으로 상승 교반할 수 있다.
또한, 상기 측면 부력 교반장치(500)는 상단 커버(200)에서 바이오가스층(110)의 하단까지 연장형성된 바이오가스 누출 차단 배관(560); 및
상기 폭기 장치의 상측에 형성된 유도 가이드(540);를 더 포함할 수 있다.
상기 측면 부력 교반장치(500)는 상기 누출 차단 배관(560)을 통해 가스관(510) 교체시 바이오가스가 누출되는 것을 방지할 수 있고 또한, 상기 유도 가이드(540)가 가스관(410) 및 상기 폭기장치(520)와 결합 위치를 안내함으로써 재설치를 용이하게 할 수 있어 상기 가스관(410)의 수리 교체 시 용이하게 분리 및 설치할 수 있다.
이때 상기 누출 차단 배관(560)은 상기 상단 커버(200)에서 바이오가스층의 하단까지 연장 형성될 수 있고, 또는 상기 상단 커버(200)에서 상기 폭기장치(520)까지 연장 형성될 수도 있다.
한편, 도 10 및 도 12를 참조하면 상기 가스관(510)는 제1 고정수단(551)에 의해 혐기소화조 구역(100) 내에 형성된 분리벽(121a, 121b) 및 격벽(530)에 고정되고 또한 제2 고정수단(552)에 의해 혐기소화조 구역(100)의 상단, 바람직하게는 상단 커버(200)에 고정될 수 있다. 이때 상기 제1 고정수단 및 제2 고정수단은 전산볼트 등을 포함할 수 있으나 이에 제한된 것은 아니며, 다양한 고정수단이 이용될 수 있다.
또한, 상기 폭기장치(520)는 전산볼트 등의 제3 고정수단(미도시)에 의해 혐기소화조 구역(100)의 바닥과 수평하도록 분리벽(121a, 121b) 및 격벽(530)에 고정되는 것이 바람직하다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치의 상기 상단커버(200)는 스컴 및 슬러지를 흡입 배출하기 위해 개방 가능한 배출구를 더 포함할 수 있다.
도 13은 배출구(220)가 형성된 상단 커버(200)를 나타낸 모식도이다. 도 13을 참조하면, 상기 배출구(220)는 바이오가스 및 유입수의 기액 계면에 형성된 스컴을 제거하고, 유입수 내 비닐 또는 이물질등을 흡입 배출하기 위한 것이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 스컴 제거장치(700)를 나타낸 모식도이고, 도 15는 일 실시 예에 따른 스컴 제거장치(700), 슬러리 재처리 및 제거장치(800), 투시경(900) 및 온돌 배관(600)을 나타낸 모식도이다.
도 14를 참조하면, 일 실시 예에 따른 혐기소화장치는
상기 배출구(220)에서 상기 혐기소화구역의 바이오가스 및 유입액의 상기 기액경계까지 연장형성된 상층부 스컴 흡입관(710); 및
상기 스컴 흡입관(710)의 일단의 위치가 상기 기액경계에 있도록 조정하는 레벨 고정장치(720);를 포함하며, 상기 기액경계에 형성된 스컴을 흡입 제거하는 스컴 제거장치(700)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 상기 배출구(220)를 통해 스컴 흡입관(710)을 투입하고 일단을 바이오가스 및 유입액의 상기 기액경계에 위치시키고, 타단을 상기 배출구(220) 위치시켜 스컴을 흡입함으로써, 상기 기액경계에 형성된 스컴을 흡입 제거할 수 있다.
또한, 상기 스컴 흡입관(710)의 일단과 연결된 레벨 고정장치(720)를 통해 상기 스컴 흡입관(710)의 일단의 위치가 상기 기액경계에 있도록 조정할 수 있다.
또한, 도 15를 참조하면, 일 실시 예에 따른 혐기소화장치는
상기 혐기소화장치 구역 중 최후단부 구역에 형성된 기 배출구(220)에서, 상기 혐기소화구역의 상단에서 하단까지 연장형성되어 상기 하단의 슬러지를 흡입하는 흡입관을 포함하는 슬러리 재처리 및 제거장치(800);를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 상기 혐기소화구역의 하단의 슬러리를 흡입하여 완숙 슬러지를 분리하고 여과액은 반송 및 배출 처리할 수 있다.
이때 상기 스컴 제거장치(700) 및 슬러리 재처리 및 제거장치(800)에 의해 흡입된 스컴 및 슬러리는 스크류 프레스(1300)에 의해 처리되어 이물질들이 제거될 수 있다(도 1 참조).
한편, 일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 외부에서 상기 혐기소화조 구역(100)을 관찰하는 투시경(900)을 더 포함할 수 있고, 상기 투시경(900)을 통해 상기 혐기소화조 구역(100) 내의 교반 양상을 관찰할 수 있다.
또한, 상기 혐기소화조 구역(100)의 바닥에는 최적의 메탄발효 온도가 유지되도록 온돌 배관(600)이 구비될 수 있으며, 상기 온돌 배관(600)을 가온하는 온돌 가온 장치(1500)를 더 구비할 수 있다(도 1참조).
상기 온돌배관(600)은 혐기소화조 내에서 메탄 생성균에 의해 메탄이 생성될 수 있는 최적의 온도인 35-55 ℃를 제공한다. 초기 투입된 유입수의 온도는 여름철의 경우 약 18 ℃ 정도, 겨울철의 경우에는 약 8 ℃ 정도이므로, 상기 온돌 배관은 메탄생성을 위한 최적의 발효 온도와 초기 투입된 유입수의 온도편차를 최소화할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 도 1에 도시된 바와 같이,
상기 유입수가 혐기소화조 구역에 유입되기 전, 유입수 중 침전된 이물질을 제거하는 2계열 이상의 침사조(1100); 및
상기 침사조(1100)와 연결되어, 유입수의 유량을 조절하는 유량조절조(1200);를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 음식물류 폐기물등의 유입수에 다량 포함되어있는 굴껍데기 조개껍질등 비중이 높고 소화조 하부에 침착되기 쉬운 성분을 2계열 이상 침사조(1100)로 제거할 수 있다.
구체적으로는 적정량의 소화액을 침사조에 상시 공급하여 포크레인 준설전 굴껍질이나 조개껍질 사이에 숨어있는 유기물 분해를 촉진하고 일정기간 동안 한쪽라인의 발효가 끝나는 시점을 감지하여 1계열의 뚜껑을 열고 준설을 하게 되면 순수한 굴껍질 조개껍질 등의 비중이 높은 폐기물을 깨끗하고 빠른 시일내에 준설하고 다시 재가동 할 수 있게 된다.
상기 침사조(1100)는 토지의 모양에 따라 다른 위치에 설치될 수 있다.
한편, 일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 상기 측면 부력 교반장치(500)의 가스관(510)과 연결되는 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)를 더 포함할 수 있다.
도 16은 가스 흡입 및 블로잉 수단(400), 측면 부력 교반장치(500) 및 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)를 포함하는 혐기소화장치 및 상기 장치 내에서의 바이오가스 흐름을 나타내고, 도 17은 상기 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400) 상세도를 나타낸다.
구체적으로 바이오가스는 암모니아 및 황화수소를 별도로 정제함이 없이 측면 부력 교반장치(500)에 공급될 수 있고 또는 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)와 연결되어 간단한 밸브의 온(on)/오프(off) 조작을 통해서 암모니아 및 황화수소가 정제된 형태로 측면 부력 교반장치(500)에 공급될 수 있다.
일례로 메탄 발효를 수행하는 혐기소화조 구역 3 내지 구역 5(103, 104, 105)에서는 유입수의 pH가 메탄 발효의 수행을 위한 최적의 pH로 조절된 상태인 것이 바람직하므로, 교반 및 유동성을 위해 혐기소화조 구역 3 내지 5(103, 104, 105)에 제공되는 바이오가스는 이러한 메탄 발효 조건을 교란시키지 않도록 바이오가스에 포함되어 있는 암모니아를 제거하여 공급되는 것이 바람직하며, 나아가 최종적으로 생성되는 바이오가스의 순도를 높이기 위해 황화수소 또한 함께 제거된 상태로 공급되는 것이 바람직하다.
이에, 특히 혐기소화조 구역 3 내지 구역 5(103, 104, 105)에 제공되는 바이오가스에 대해서는 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 측면 부력 교반장치(500)의 가스관(510)에 암모니아 및 황화수소 제거 장치(1400)를 연결하여 바이오가스 내 암모니아 및 황화수소를 제거할 수 있다.
도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 상기 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)는 혐기소화조의 바이오가스층으로부터 이송된 암모니아 및 황화수소를 포함하는 바이오가스가 공급되는 산기관(1465), 상기 산기관(1465)으로부터 공급되는 바이오가스가 용해되는 물, 하부에 상기 바이오가스가 용해된 물이 수위 및 가스압력에 의해 배출되는 배수관(1466), 상부에 암모니아 및 황화수소가 제거된 물이 유입되는 유입관(1467); 및 상기 암모니아 및 황화수소가 제거된 가스를 혐기소화조로 반송하는 배기관(1468);을 포함하여 구성되는 폐쇄형 탱크(이하 'A형 탱크');
상부에 상기 A형 탱크 하부로부터의 배수된 물이 유입되는 입수관(1469), 상기 입수관(1469)에 연결되어 지지되는 수위 조절용 볼탑(1462), 수위를 감지하는 레벨센서(1461), 외부 공기가 공급되는 산기관(1463), 암모니아 및 황화수소가 제거된 물을 배수하는 하부 배수관(1470), 상기 배수관(1470)과 연결되되, 상기 레벨센서의 수위감지 정보에 따라 온(on)/오프(off)되는 배수펌프(1464)를 구비하고, 홍색 유황 세균 배양액을 포함하는 개방형 탱크(이하 'B형 탱크')가 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 A형 탱크는 암모니아 및 황화수소를 물에 용존된 상태로 B형 탱크에 공급함으로써, B형 탱크 내부에서 외부공기로부터 공급된 산소와 반응하여, 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 암모니아 및 황화수소를 황산암모늄((NH4)2SO4)의 형태로 제거하는 역할을 수행한다.
<반응식 1>
2NH3 + H2S + 2O2 → (NH4)2SO4
상기 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)의 A형 탱크는 폐쇄형 탱크로서, 혐기소화장치의 바이가스층(110)으로부터 유입된 가스가 용존된 물을 B형 탱크로 공급할 수 있도록 적절한 내부 압력과 수위를 유지시키는 것이 바람직하고, 상기 내부 압력은 0.4-0.6 kg/㎠로 유지되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)의 B형 탱크는 홍색 유황 세균 배양액을 포함할 수 있으며, 상기 홍색 유황세균 배양액 중 일부의 효소가 하기 반응식 2에 나타난 바와 같이, 바이오가스 중의 이산화탄소와 황화수소를 포름알데히드(CH2O)와 황산(H2SO4) 염의 형태로 전환시킴으로써, 바이오가스의 순도를 향상시킬 수 있다. 또한, 전환된 황산은 암모니아와 추가적으로 반응하여 하기 반응식 3에 나타낸 바와 같이, 황산암모늄의 형태로 전환되는 것으로 판단된다. 나아가, 상기 홍색 유황 세균 배양액은 B형 탱크뿐만 아니라, 동일한 목적을 달성하기 위해 A형 탱크에도 포함될 수 있다.
반응식 2
2CO2 +H2S +2H2O → 2(CH2) + H2SO2
반응식 3
H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4
상기 반응의 결과, 추가적으로 바이오가스에 포함되어 있는 황화수소를 일부 이산화탄소와 함께 저감시킬 수 있다. 특히, 암모니아 및 황화수소가 제거되지 않은 상태에서 혐기소화액의 교반이 이루어지는 종래의 가스교반식 혐기소화장치는 암모니아 및 황화수소가 혐기소화조 내에 축적됨으로써, 바이오가스 생산 환경(메탄균생육)에 악영향을 미치는 요인으로 지적되어 왔다. 그러나, 상기 제거장치를 적용시키면, 황화수소와 암모니아가 제거된 상태의 가스, 즉 정제된 상층부 바이오가스를 혐기소화액 교반에 이용할 수 있고, 그 결과 혐기소화액 내부의 메탄균에게 메탄생성을 위한 기질로서 이산화탄소 및 수소를 공급할 수 있다. 이는 불순물인 이산화탄소가 여분의 수소와 결합함으로써 전체 생산되는 바이오가스 중 메탄의 농도는 증가시키고, 이산화탄소의 농도를 감소시켜 바이오가스의 순도를 향상시킬 수 있다.
나아가, 상기 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)의 B형 탱크는 외부공기로부터 산소를 물에 용존 산소 형태로 공급하는 것이 바람직하다. 이는 암모니아 및 황화수소를 제거시키고자 하는 바이오가스 중에 산소 유입을 차단 할 뿐만 아니라, 극도의 혐기조건을 요구하는 혐기소화조에 산소의 유입을 원천적으로 차단하기 위함이다.
또한, 상기 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)의 B형 탱크에 존재하는 레벨센서(1461)에는 서로 다른 길이의 3개의 센서봉(a, b, c)이 구비된다. B형 탱크의 수위가 가장 짧은 길이의 센서봉(a)에 감지되면 배수펌프(1464)를 가동시켜 암모니아 및 황화수소가 제거된 물을 A형 탱크로 공급하고, B형 탱크의 수위가 중간 길이의 센서봉(b)에 감지되면 배수펌프(1464)의 가동이 중단되며, 암모니아 및 황화수소의 제거반응은 A형 탱크에 기체상 산소의 공급없이, A형 탱크 및 B형 탱크에 용액이 순환하면서 연속적으로 수행된다.
상기 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)는 B형 탱크를 통해 암모니아 및 황화수소가 제거된 용존 바이오가스를 A형 탱크로 이송하여 A형 탱크 상부의 배기관을 통해 혐기소화조로 공급한다.
또한 상기 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)는 그 내부에 포함하고 있는 홍색 유황 세균 배양액에서 생성되는 효소가 황화수소 제거 시 이산화탄소를 소모함으로써, 바이오가스 중의 이산화탄소 함량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
이하, 일 실시 예에 따른 혐기소화장치를 이용한 혐기소화방법을 도 1을 참조하여 설명한다.
축산폐수, 음식물 찌꺼기 등의 유입수가 분쇄 후 2계열 이상의 침사조(1100)에 투입되고, 열교환기(430)로부터 열을 제공받아 가온된다. 가온된 상기 유입수는 유량조절조(1200)에 의해 유량이 조절된 후 혐기소화조 구역 1(101)로 투입된다.
상기 유입수는 이후 선입선출의 방식으로 혐기소화조 구역 2 내지 5(102, 103, 104, 105)를 순차적으로 통과하면서 혐기소화하여 각 구역의 상층의 바이오가스층(110)에 바이오가스를 생성 및 저장한다.
상기 선입선출형 혐기소화조는 소화조가 길게 형성되므로 각각의 구간별 pH 측정기(730)를 설치 할 수 있고 각 구간의 발효 상황을 자연스럽게 알 수 있으며 교반과 유기물 부하를 높이거나 낮추거나 하는 지표를 이용 할 수 있다. 최종 구간에서 슬러지가 제거된 소화액을 앞단으로 반송하여 각 구간의 최적 발효를 유도할 수 있는 지표로 이용 될 수 있다.
한편, 상기 생성된 바이오가스는 수봉식 진공펌프(410)를 포함하는 가스 흡입 및 블로잉 수단(400)을 통해 흡입되고 암모니아 및 황화수소 제거장치(1400)를 통해 암모니아 및 황화수소를 제거할 수 있다.
일 실시 예에 따른 혐기소화장치는 상시 운전 중에는 상기 측면 부력 교반장치(500)를 통해 혐기소화구역의 소화액층(120)을 측면 교반시킬 수 있고, 보다 많은 침전물을 원활히 이동 시키기 위해 보다 큰 교반력이 요구될 때 상기 교반 구간(210)에 교반기(300)를 투입하여 교반시키는 방법으로 침전물을 용이하게 이동시킬 수 있으며, 최종단계에서 스크류 프레스를 이용하여 슬러지를 제거하고 여과액은 원료 투입단계의 첫단에 이송하여 연속작업으로 슬러지를 처리할 수 있어, 준설을 위해 정지시키고 소화액을 퍼내는 작업없이 정상운전 상태에서 준설이 가능하므로 유지관리의 경제성이 현저히 우수한 장점을 갖는다.
100: 혐기소화조 구역
101, 102, 103,104, 105: 혐기소화조 구역의 구역 1 내지 구역 5
110: 바이오가스층
120: 소화액층
121a, 121b: 분리벽
122a, 122b: 개방공간
200: 상단 커버
210: 교반 구간
211: 상단 커버의 측벽
220: 배출구
300: 교반수단
310: 교반수단의 회전수단
320: 교반수단의 샤프트
330: 교반수단의 임펠러
400: 가스 흡입 및 블로잉 수단
410: 수공식 진공펌프
411: 회전 실링부재
412: 스프링
413: 스냅링
414: 케이싱 바디
415: 임펠러
420: 분리수단
430: 열교환기
500: 측면 부력 교반장치
510: 가스관
520: 폭기장치
530: 격벽
540: 유도 가이드
551: 제1 고정수단
552: 제2 고정수단
560: 누출 차단 배관
600: 온돌 배관
700: 스컴 제거장치
800: 슬러리 재처리 및 제거장치
900: 투시경
1100: 침사조
1200: 유량조절조
1300: 스크류 프레스
1400: 암모니아 및 황화수소 제거장치
1461: 레벨센서
1462: 수위 조절용 볼탑
1463, 1465: 산기관
1464: 배수펌프
1466: 배수관
1467: 유입관
1468: 배기관
1469: 입수관
1470: 하부 배수관
1500: 온돌 가온 장치
101, 102, 103,104, 105: 혐기소화조 구역의 구역 1 내지 구역 5
110: 바이오가스층
120: 소화액층
121a, 121b: 분리벽
122a, 122b: 개방공간
200: 상단 커버
210: 교반 구간
211: 상단 커버의 측벽
220: 배출구
300: 교반수단
310: 교반수단의 회전수단
320: 교반수단의 샤프트
330: 교반수단의 임펠러
400: 가스 흡입 및 블로잉 수단
410: 수공식 진공펌프
411: 회전 실링부재
412: 스프링
413: 스냅링
414: 케이싱 바디
415: 임펠러
420: 분리수단
430: 열교환기
500: 측면 부력 교반장치
510: 가스관
520: 폭기장치
530: 격벽
540: 유도 가이드
551: 제1 고정수단
552: 제2 고정수단
560: 누출 차단 배관
600: 온돌 배관
700: 스컴 제거장치
800: 슬러리 재처리 및 제거장치
900: 투시경
1100: 침사조
1200: 유량조절조
1300: 스크류 프레스
1400: 암모니아 및 황화수소 제거장치
1461: 레벨센서
1462: 수위 조절용 볼탑
1463, 1465: 산기관
1464: 배수펌프
1466: 배수관
1467: 유입관
1468: 배기관
1469: 입수관
1470: 하부 배수관
1500: 온돌 가온 장치
Claims (16)
- 유입된 폐수(이하 유입수)를 선입선출 방식으로 혐기소화하는 혐기소화조로서,
분리벽에 의해 구획된 복수의 혐기소화조 구역을 포함하고, 상기 복수의 혐기소화조 구역 각각은 유입수의 혐기소화로 생성되는 바이오가스가 저장되는 상부의 바이오가스층, 유입수가 발효 및 유동하는 하부의 소화액층을 포함하고, 상기 분리벽의 일단에 형성된 개방 공간을 통해 상기 유입수 및 바이오가스가 다음 혐기소화조 구역으로 이동하도록 설계된, 혐기소화조 구역; 및
상기 바이오가스층에 저장된 바이오가스가 외부로 누출되는 것을 차단하되 상기 소화액층이 외부로 노출되도록 개방되는 형태의 교반 구간을 포함하는, 상기 혐기소화조 구역 상단에 배치되는 상단 커버;를 포함하고,
상기 교반 구간에 교반기를 투입하여 운전 중 준설 가능한 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 교반 구간은 상기 상단 커버의 일면에 수직하는 측벽에 의해 둘러싸여 형성되고,
상기 측벽은 상기 상단커버의 일면으로부터 적어도 상기 바이오가스층의 상단에서 하단까지 연장형성된 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 교반기는 각도 및 길이 조절이 가능한 굴절교반기인 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제3항에 있어서,
상기 굴절교반기는
회전축을 중심으로 회전하는 회전수단;
상기 회전수단으로부터 연장형성된 샤프트; 및
상기 샤프트의 일단에 형성된 임펠러;를 포함하고,
상기 샤프트는 상기 회전축을 중심으로 회전하며, 길이 조절가능한 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제1항에 있어서
상기 혐기소화구역 외측에 배치되며, 바이오가스층의 바이오가스를 흡입하는 가스 흡입 및 블로잉 수단; 및
상기 가스 흡입 및 블로잉 수단이 흡입한 바이오가스를 상기 소화액층의 하단으로 제공하여 발생되는 부력으로 상기 혐기소화구역의 유입수를 교반시키는 측면 부력 교반장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제5항에 있어서,
상기 가스 흡입 및 블로잉 수단은
상기 바이오가스층의 바이오가스를 흡입하는 수봉식 진공펌프;
상기 수봉식 진공펌프로부터 유출된 바이오가스 및 물을 분리하는 분리수단; 및
상기 물의 온도를 가온 또는 냉각하는 열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제6항에 있어서,
상기 혐기소화구역의 바닥에는 메탄발효 온도가 유지되도록 온돌 배관이 구비되고, 상기 열교환기와 연결되는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제5항에 있어서,
상기 측면 부력 교반장치는
상기 가스 흡입 및 블로잉 수단과 연결되고 상기 혐기소화구역의 상단에서 하단으로 연장형성되고 상기 분리벽에 고정되며, 상기 가스 흡입 및 블로잉 수단이 흡입한 바이오가스를 상기 혐기소화구역의 하단으로 제공하는 가스관; 및
상기 혐기소화구역의 하단에 형성되어 바이오가스를 분산 배출함과 동시에 교반시키는 톱니형태의 폭기장치; 및
상기 가스관이 형성된 분리벽의 전단에 형성되는 격벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제8항에 있어서,
상기 격벽은 상기 가스관으로부터 나오는 바이오가스의 흐름을 수직 방향으로 유도한 후, 상기 격벽을 통과한 바이오가스가 혐기소화구역의 유입수를 교반하는 것을 특징으로 하는 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제8항에 있어서,
내부에 상기 가스관이 배치되며, 상기 상단 커버에서 상기 바이오가스층의 하단까지 연장형성된 바이오가스 누출 차단 배관; 및
상기 폭기 장치의 상측에 형성된 유도 가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 상단커버는 스컴 및 슬러지를 흡입 배출하기 위해 개방가능한 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제11항에 있어서,
상기 배출구에서 상기 혐기소화구역의 바이오가스 및 유입액의 상기 기액경계까지 연장형성된 상층부 스컴 흡입관, 및 상기 스컴 흡입관의 일단의 위치가 상기 기액경계에 있도록 조정하는 레벨 고정장치를 포함하여 상기 기액경계에 형성된 스컴을 흡입 제거하는 스컴 제거장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제1항에 있어서,
외부에서 상기 혐기소화조 구역을 관찰하는 투시경;을 더 포함하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제11항에 있어서,
상기 배출구에서 상기 혐기소화구역의 하단까지 연장형성되어 상기 하단의 슬러리를 흡입하는 흡입 호스를 포함하는 슬러지 재처리장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 혐기소화장치는
상기 유입수가 혐기소화조 구역에 유입되기 전, 중 침전된 이물질을 제거하는 2계열 이상의 침사조; 및
상기 침사조와 연결되어 유입수의 유량을 조절하는 유량조절조;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
- 제5항에 있어서,
상기 혐기소화장치는
상기 측면 부력 교반장치와 연결되며 바이오가스의 암모니아 및 황화수소를 제거하는 암모니아 및 황화수소 제거 장치를 더 포함하는, 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220053376A KR20230153680A (ko) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220053376A KR20230153680A (ko) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230153680A true KR20230153680A (ko) | 2023-11-07 |
Family
ID=88747333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220053376A KR20230153680A (ko) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 운전 중 준설 가능한 혐기소화장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230153680A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100936540B1 (ko) | 2009-02-16 | 2010-01-13 | 이상범 | 바이오가스 생산용 아파트형 혐기소화장치 |
-
2022
- 2022-04-29 KR KR1020220053376A patent/KR20230153680A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100936540B1 (ko) | 2009-02-16 | 2010-01-13 | 이상범 | 바이오가스 생산용 아파트형 혐기소화장치 |
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