KR20240011651A - 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가축분뇨 및 유기성 폐기물을 처리함과 동시에 바이오 가스를 생성하여 재사용하며 초음파를 이용한 진동자를 설치하고 소화조내의 진동과 소음을 방지할 수 있도록 진동소음 방지기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화시스템 내의 소화여액의 농도를 균일하게 분포시키고 혐기성 소화시스템의 소화조 내부에 축적되는 침전물의 생성을 방지함으로써 안정화 기능을 향상시키고 유기성 폐기물속에 포함된 복합 유기물과 효소 미생물이 균일하게 접촉하여 메탄 등의 바이오가스를 안정적으로 생성할 수 있는 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템에 관한 것이다.
본 발명은 유기성 폐기물에 포함된 유분을 제거와 협잡물을 선별하고 파쇄하기 위한 유수분리기가 구비된 협잡물 처리장치와; 상기 협잡물 처리장치에 의해 파쇄된 협잡물을 균등화시키기 위한 저장하는 중간 저장조와; 상기 중간 저장조에 저장되어 균등화된 유기성 폐기물 및 협잡물을 공급받아서 혼합 교반하고 분쇄하고 바이오가스를 생성하기 위한 진동소음 기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화조와; 상기 진동소음 기능을 구비한 하이브리드 혐기성 소화시스템을 통과하여 질소를 제거하고 인 방출을 시키기 위한 소화액 저장조와; 상기 소화액 저장조로부터 처리된 유기성 폐기물을 포함한 소화액을 폭기하기 위한 상부 탈착식 멤브레인 산기관이 구비된 호기조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은, 본 발명은 협잡물 처리기를 통과하여 협잡물이 제거된 상태의 소화액을 혐기성 소화조로 이송하여 소화조 몸체 내에서의 가스활동으로 인하여 교반효과가 우수하고, 진동소음을 방지함으로써 소화조 몸체 내부에 기체상태의 가스와 액체상태의 슬러리의 완전 혼합이 가능하여 배출되는 가스를 재이용하여 효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 유기성 폐기물에 포함된 유분을 제거와 협잡물을 선별하고 파쇄하기 위한 유수분리기가 구비된 협잡물 처리장치와; 상기 협잡물 처리장치에 의해 파쇄된 협잡물을 균등화시키기 위한 저장하는 중간 저장조와; 상기 중간 저장조에 저장되어 균등화된 유기성 폐기물 및 협잡물을 공급받아서 혼합 교반하고 분쇄하고 바이오가스를 생성하기 위한 진동소음 기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화조와; 상기 진동소음 기능을 구비한 하이브리드 혐기성 소화시스템을 통과하여 질소를 제거하고 인 방출을 시키기 위한 소화액 저장조와; 상기 소화액 저장조로부터 처리된 유기성 폐기물을 포함한 소화액을 폭기하기 위한 상부 탈착식 멤브레인 산기관이 구비된 호기조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은, 본 발명은 협잡물 처리기를 통과하여 협잡물이 제거된 상태의 소화액을 혐기성 소화조로 이송하여 소화조 몸체 내에서의 가스활동으로 인하여 교반효과가 우수하고, 진동소음을 방지함으로써 소화조 몸체 내부에 기체상태의 가스와 액체상태의 슬러리의 완전 혼합이 가능하여 배출되는 가스를 재이용하여 효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.
Description
본 발명은 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가축분뇨 및 유기성 폐기물을 처리함과 동시에 바이오 가스를 생성하여 재사용하며 초음파를 이용한 진동자를 설치하고 소화조내의 진동과 소음을 방지할 수 있도록 진동소음 방지기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화시스템 내의 소화여액의 농도를 균일하게 분포시키고 혐기성 소화시스템의 소화조 내부에 축적되는 침전물의 생성을 방지함으로써 안정화 기능을 향상시키고 유기성 폐기물속에 포함된 복합 유기물과 효소 미생물이 균일하게 접촉하여 메탄 등의 바이오가스를 안정적으로 생성할 수 있는 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템에 관한 것이다.
일반적으로 혐기성 소화는 밀폐된 탱크 안에 음식물류 폐기물 탈리액, 분뇨 등의 각종 유기성 폐수를 투입하여 혐기성 미생물의 분해작용에 의해 유기성 폐수를 메탄과 이산화탄소로 분해시키는 것을 말한다. 즉, 유기성 폐기물 가축분뇨, 하수 슬러지, 고농도침출수 등의 유기물이 다량 포하된 고농도 폐기물 및 폐수를 산소가 없는 혐기성 조건에서 생물학적 처리를 통하여 바이오가스(메탄)를 생산하는 것이라고 할 수 있다.
이러한 과정을 위하여 유기성 폐수를 수용하는 탱크를 혐기성 소화조라 한다.
혐기성 소화조는 설치 후 시간이 경과함에 따라 그 내부에 석회질, 뼈가루, 섬유질 등의 무기성 침전물이 계속 쌓여서 소화조 바닥부에서부터 상부쪽으로 점차 고형화되면서 소화조 내부 공간을 차지하므로 소화조의 처리 용량을 감소시키게 된다.
그리고 시간이 더욱 경과하게 되면 적층된 침전물은 소화조 바닥쪽으로 퇴적되는 경우가 많아서 보통 소화조 바닥부에 설치되는 외부 배출구를 막게 되므로 소화조의 정상적인 동작을 방해하게 된다.
이러한 점에서 혐기성 소화조 내부의 혼합이 매우 중요한데 종래의 혐기성 소화조 혼합방식은 3가지 정도로 분류할 수 있는데, 소화조 혼합방식으로는 발생 가스압에 의한 수두차를 활용한 무동력 가스교반방식과 소화조에 직접 교반기를 설치하여 교반하는 기계식교반방식과, 펌프에 의한 펌프교반방식이 있다.
먼저, 가스압에 의한 무동력 가스교반방식은 현재 하수처리장의 대다수 혐기성 소화조에 설치되고 사용하는 방식이지만 혼합 효율이 적절하지 못하다는 문제점이 있고 설치 후 장시간이 지남에 따라서 그 내부에 침전물이 계속 쌓여서 소화조 바닥부에서부터 상부쪽으로 점차 적층되면서 사영역(dead zone)이 증가하여 혼합에 필요한 공간을 감소시키고 단회로 현상(short-circuiting)을 유발하며 이로 인한 용적부족으로 인한 과부하게 발생하게 된다.
결국, 단회로 현상으로 인한 상부와 하부의 온도가 서로 다르게 되는 온도의층이 발생할 가능성이 커지며 최종적으로는 혐기성 미생물에 의한 과부하를 초래하게 되어 운전실패를 불러온다.
이와 같이 혼합은 온도와 미생물의 최적조건, 즉 고율 혐기성 소화조(higa-rate anaerobic digestion reactor)의 최적 조건을 유지하기 위한 가장 중요한 설계인자 중의 하나가 되는 것이다.
그리고, 교반기를 직접 설치하여 교반하는 기계식 교반방식은 모터를 외부에 두고 내부에 임펠러를 설치하여 교반하는 방법인데 이는 설치비가 많이 소요되고 현장 시공상 어려움이 매우 큰 단점이 있고 시공이 이루어진다 하더라도 진동에 의한 구조상 문제점이 발생할 염려가 매우 크며 바이오가스의 특성상 폭발의 우려가 있어서 많은 주의를 기울여야 하는 한계점이 있다.
또한, 펌프에 의한 교반방식은 소화조 내부의 고형물질에 의한 영향이 발행할 우려가 큰데 이때는 펌프에 의한 혼합도 효율이 저하될 수 있다.
특히 고형물질이 일정 농도 이상이 되면 물이나 폐수와는 혼합특성이 달라서 펌프에 의한 혼합이라기 보다는 펌프에 의하 유로가 형성되어 플러그 플로우 형태의 흐름이 생겨서 소화조 내부에서의 농도의 층이 생겨나는 단점이 있었다
이를 위해서는 소화조 내부에 일정한 농도를 유지할 필요가 있었고 그로 인하여 소화조 내부의 유기물 농도를 적절히 혼합하고 소화조 내부의 상부와 하부에서의 온도차를 최소한도로 유지하고 상부와 하부에서의 고형물질 농도를 일정하게 유지해야 한다.
고형물질의 농도는 혐기성 소화조의 용적 결정과 전체 시스템의 제어에 있어서 중요한 부분이므로 소화조 내부에서의 적절한 혼합은 유기물질을 혐기성 미생물 세포벽에 전달 및 접촉할 수 있도록 하며 발생된 바이오가스를 세포벽으로부터 분리하는 기능을 수행하고 소화조 내부의 상부와 하부의 온도차이가 발생하지 않도록 일정온도를 유지할 수 있도록 한다.
한편, 혐기성 소화조 내부의 온도는 온도 증가에 따른 미생물의 증식률 상승을 불러올 수 있다.
미생물의 빠른 증식은 슬러지를 다량 발생시키지만 안정된 운영을 위해 혐기성 소화조에 적절한 미생물을 공급할 수 있게 되므로 소화조 내부의 적절한 온도의 유지는 에너지화의 효율을 항상 일정하게 유지할 수 있게 하는 요소가 된다.
이러한 점에서 혐기성 소화조 내부에서 고형물질의 농도를 일정하게 유지하고 적절히 혼합될 수 있도록 함과 동시에 소화조 내부의 상부와 하부의 온도차를 최소한으로 유지할 수 있는 소화조의 개발이 요망되고 있는 실정이다.
이와 같이 혐기성 소화조 내의 유기물의 안정화와 가스(메탄) 생성을 위한 반응은 복합유기물의 가수분해율에 의해 좌우되고 미생물에 의한 유기물의 분해는 처리대상 폐기물 및 폐수에 적합한 세포외 효소에 의해 분해가 용이한 저분자 물질로 가수분해가 일어나고 이 가수분해 효소는 충분한 양의 박테리아에 의해서만 생성되며 전체 안정화 반응을 제한하지는 않으나 가수분해를 효율적으로 진행하기 위해 효소 및 미생물을 유기물과 활발히 접촉시켜야 한다.
상기 유기물이 미생물과 반응조 내에서 균일하게 혼합되고 성장하기 위해서는 반응조의 온도 및 PH조건 등이 필요하다.
결과적으로 가수분해와 산 발효단계를 거쳐서 생성된 중간 생성물은 메탄생성 미생물의 기질(먹이)로 이용되어 메탄이 생성되고 유기성 폐기물속 포함되어 있는 복합유기물과 효소 미생물이 적절하게 접촉해야만 안정적으로 메탄을 생성할 수 있으므로 교반의 중요성이 매우 중요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가스에 의한 교반방식과 펌프에 의한 교반방식 및 기계식 교반방식을 혼합하여 사용하고 진동 소음을 방지하는 기능을 구비시킴으로써 효율을 크게 향상시킬 수 있는 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 유기물과 미생물의 침적현상을 방지하기 위하여 간헐적으로 운전되는 펌프식 교반의 단점을 극복할 수 있도록 임펠러를 이용한 기계식 교반방식을 활용하여 펌프식 교반방식의 문제점을 해결할 수 있는 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 그 목적으로 한다.
본 발명은 혐기성 소화조의 하부에 배관을 연결하고 펌프를 이용하여 상부와 하부의 혼합을 유도하고 상부로 주입되는 배관의 구경을 소구경으로 형성하여 유속을 증대시킴으로써 효율을 향상시킬 수 있는 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 혐기성 소화를 통하여 발생된 바이오가스를 배관을 연결하여 재유입하도록 설치하여 기체의 유입으로 고리형태를 띠는 유기물의 밀도를 감소시키고 미생물과의 원할한 접촉효율을 증가시킬 수 있으며 스컴 등의 발생을 감소시키기 위한 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 펌프 배관에 초음파 진동자를 설치하여 미생물에 자극을 주어 미생물을 활성화시키고 수평배관에 발생하는 스트루바이트(STURUVITE:결석)를 제거하는 제거장치로 이용할 수 있고 미생물과 유기물의 접촉시간을 증대시켜서 동력비를 절감할 수 있도록 하기 위한 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 교반장치에 설치된 임펠러의 회전에 의한 진동과 충격 및 소음을 방지하고 상기 소화조 내에 설치된 파이프라인관들의 끝단부에서 발생하는 떨림, 진동, 충격 및 소음을 방지하기 위한 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 목적에 제한되지 않고 언급되지 않은 또 다른 목적들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해 될 수 있는 범위 내에서 제공될 수 있다 할 것이다.
본 발명은 유기성 폐기물에 포함된 유분을 제거와 협잡물을 선별하고 파쇄하기 위한 유수분리기가 구비된 협잡물 처리장치와;
상기 협잡물 처리장치에 의해 파쇄된 협잡물을 균등화시키기 위한 저장하는 중간 저장조와;
상기 중간 저장조에 저장되어 균등화된 유기성 폐기물 및 협잡물을 공급받아서 혼합 교반하고 분쇄하고 바이오가스를 생성하기 위한 진동소음 기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화조와;
상기 진동소음 기능을 구비한 하이브리드 혐기성 소화시스템을 통과하여 질소를 제거하고 인 방출을 시키기 위한 소화액 저장조와;
상기 소화액 저장조로부터 처리된 유기성 폐기물을 포함한 소화액을 폭기하기 위한 상부 탈착식 멤브레인 산기관이 구비된 호기조/액비화조를 포함하되,
상기 하이브리드형 상기 혐기성 소화조(100)는, 원통형상의 소화조 몸체(10)가 형성되고, 상기 소화조 몸체(10)의 내측면부에는 세로방향으로 다수의 배플(12)이 형성되고, 상기 소화조 몸체(10)의 중앙부에는 상방에서 하방으로 교반장치(102)가 설치되며 상기 교반장치(102)는 중앙 상부에 동력원으로서의 모터(14)가 설치되어 있고, 상기 모터(14)의 하부에 수직하방으로 회전축(16)이 설치되고, 상기 회전축(16)의 하단부에는 임펠러(18)가 설치되며, 상기 임펠러(18)에는 다수의 관통공(19)이 형성되어 있고, 상기 관통공(19)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부의 유기성페기물들을 원할하게 회전시키고 교반시키는 기능을 하도록 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형상 중 어느 하나를 선택하여 형성되고, 상기 소화조 몸체(10)에는 유기성폐기물을 순환시키도록 제1 펌프장치(104)와 제2 펌프장치(106)가 설치되되, 상기 제1 펌프장치(104)는 소화조 몸체(10)의 하단부에 펌프(20)가 설치되고 상기 펌프(20)에는 펌프라인관(22)이 좌측방향으로 수평으로 설치되고, 상기 펌프라인관(22)에 연장되어 상방향으로 상승하는 공급라인관(24)이 연결 설치되며, 상기 공급라인관(24)의 상단에는 우측방향으로 절곡되어 절곡부라인관(26)이 형성되고 상기 절곡부라인관(26)의 우측단부가 소정의 각도(A)로 절곡 형성되며 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되어 경사부라인관(27)이 형성되고, 상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되어 유기성폐기물에 잠기도록 형성되고 상기 펌프(20)에 의해 교반된 유기성폐기물이 관로를 통하여 순환되고, 상기 펌프라인관(22)에는 초기진동자(28)가 부착 설치되어 있고 상기 초기진동자(28)는 상기 소화조 몸체(10)의 내부에서 교반되어 흡입되는 유기성폐기물에 진동을 주어 유기성폐기물의 흐름이 원할하도록 함과 동시에 펌프라인관(22)에 결석이 발생하지 않도록 진동을 제공하며, 상기 수평으로 설치된 펌프라인관(22)의 좌측 상단부에는 상부진동자(30)가 설치되어 있고, 상기 좌측 하단부에는 하부진동자(32)가 설치되어 있으며, 상기 상부진동자(30)와 하부진동자(32)는 상하부에 지그재그로 설치함으로써 상기 펌프라인관(22)을 통과하는 유기성폐기물의 흐름을 원할하게 하고, 상기 공급라인관(24)의 상단부는 상기 소화조 몸체(10) 방향으로 둥글게 절곡되어 절곡부 라인관(26)이 형성되고 상기 절곡부라인관(26)의 우측단부는 길게 연장되어 경사부라인관(27)이 형성되며 상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 인입되어 설치되고, 상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내벽과 소정의 각도(A)로 절곡되어 소화조 몸체(10)의 내측 중앙으로 경사지게 형성되며 상기 소정의 각도(A)는 20도 내지 60도의 범위로 경사지게 절곡 형성되며, 상기 펌프라인관(22)의 상부에는 초음파를 이용하여 진동을 발생하여 상기 펌프라인관(22)을 통과하는 유기성폐기물의 흐름을 원할하게 하고 상기 펌프라인관(22)의 관체 내부에 유기성폐기물이 부착되지 못하게 털어주거나 미생물을 활성화시킴과 동시에 관로내부에 부착되어 결석화된 유기성폐기물을 분리시키기 위한 초기진동자(28)가 설치되고, 상기 초기진동자(28)의 일측 좌측부에는 상기 펌프라인관(22)의 상부에 상부진동자(30)들이 일정한 간격을 두고 고정 설치되고, 상기 상부진동자(30)들의 하부에는 상기 상부진동자(30)들과 서로 어긋나게 지그재그를 이루면서 상기 펌프라인관(22)의 하부에는 하부진동자(32)들이 고정되고, 상기 초기진동자(28)와 상부 및 하부 진동자들 사이의 펌프라인관(22)에는 조절밸브(29)가 설치되어 펌프라인관(22)을 통해 공급되는 유기성폐기물의 양과 속도를 조절하며, 상기 소화조 몸체(10)의 내측 중앙 하단부에는 펌핑유닛(110)이 설치되고, 상기 펌핑유닛(110)은, 상기 소화조 몸체(10)의 바닥 중앙부에 진동방지축(74)이 수직하게 설치되고, 상기 진동방지축(74)의 외측부에는 원통형상의 펌프 가이드 브라켓(76)이 결합 설치되며 상기 펌프 가이드 브라켓(76)의 상부에는 가로방향으로 회전가능하도록 상기 진동 방지축(74)에 결합 설치되는 임펠러 가이드(78)가 설치되되, 상기 펌프 가이드 브라켓(76)은 소음과 진동을 방지하기 위해 고무, 실리콘 등의 플렉시블하고 연한 패킹재료 중 어느 하나를 사용하고 상기 임펠러 가이드(78)는 상기 임펠러(18)의 편심회전 및 진동과 소음을 방지하기 위해 마찰력을 최소로 하여 자연스럽게 회전하는 베어링의 회전력을 갖추고 마찰력을 최소화하여 설치함으로써 임펠러(18)의 회전력에 영향을 미치지 않도록 하고, 상기 절곡부라인관(26)에 구비되고 상기 바이패스 장치(112)는 역기역자 형상으로 바이패스 라인(34)이 설치되고 상기 바이패스라인(34)에는 조절밸브(36)가 설치되고, 상기 바이패스라인(34)에는 오리피스부(38)가 형성되며 상기 오리피스부(38)는 상기 절곡부라인관(26)이 끝나는 지점과 상기 경사부라인관(27)의 상단부가 만나는 지점에 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 가축분뇨 및 유기성 폐기물이 유입되는 단계와; 상기 유입된 유기성 폐기물에 혼입된 협잡물을 선별하고 파쇄하는 단계와; 상기 협잡물이 1차 선별되고 파쇄된 후 2차 미세 협잡물을 처리하는 단계와; 상기 미세 협잡물을 처리한 후, 균등화시키기 위해 중간저장조에 저장하는 단계와; 상기 중간 저장조에 저장시켜서 균등화 시킨 유기성 폐기물을 진동소음기능을 구비한 혐기성 소화시스템을 이용한 소화조 몸체에 투입하여 처리하는 단계와; 상기 진동소음기능을 구비한 혐기성 소화시스템을 이용하여 처리된 유기성 폐기물들을 질소제거 및 인을 방출하기 위한 소화액 저장조에 저장하는 단계와; 상기 소화액 저장조에 저장하는 단계를 수행후, 호기조에 투입하여 산기관을 이용하여 호기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진동소음기능을 구비한 혐기성 소화시스템을 이용한 처리단계는, 상기 가축분뇨 및 유기성 폐기물을 유입하여 교반장치(102)를 이용하여 혼합 교반하는 단계와; 상기 혼합 교반되어 미세 슬러리로 형성된 유기성 폐기물들을 제1 펌프장치(104)와 제2 펌프장치(106)를 이용하여 미세 슬러리를 순환시키는 단계와; 바이오 패스장치(112)를 이용하여 바이오 가스를 회수하고 재처리하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은, 본 발명은 협잡물 처리기를 통과하여 협잡물이 제거된 상태의 소화액을 혐기성 소화조로 이송하여 소화조 몸체 내에서의 가스활동으로 인하여 교반효과가 우수하고, 진동소음을 방지함으로써 소화조 몸체 내부에 기체상태의 가스와 액체상태의 슬러리의 완전 혼합이 가능하여 배출되는 가스를 재이용하여 효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 소화조내의 임펠러를 이용하여 교반함으로써 작은 회동력으로 효율이 우수한 교반효과를 획득하는 효과가 있고, 소화조 내부로 스컴 및 유시성 폐기물들을 펌핑함으로써 침전을 방지함과 동시에 슬러리의 침적을 방지하며 혼합율을 향상시켜서 미생물과의 접촉을 크게 향상시키며 빠르게 소화시킬 수 있으므로 유지비를 크게 절감하는 효과가 있고, 교반장치에 설치된 임펠러의 회전에 의한 진동과 충격 및 소음을 방지하고 상기 소화조 내에 설치된 파이프라인관들의 끝단부에서 발생하는 떨림, 진동, 충격 및 소음을 방지하여 하수처리 시스템의 내구성과 효율성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 협잡물처리기와 기계식과 가스식 그리고 펌프식을 교대로 사용함으로써 혐기성 소화조내의 상태를 확인하고 교반 및 소화시킴으로써 유지관리가 매우 편리하고 교반효율과 소화율을 우수하게 향상시킴으로써 하수처리효율을 우수하게 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 이용한 유기성폐기물 처리방법을 보여주는 공정도
도 2는 본 발명의 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템 의 구조를 보여주는 사시도
도 3은 도 2의 단면도
도 4는 본 발명의 바이오가스가 재유입되는 바이패스 구조를 보여주는 일부 확대도
도 5는 본 발명의 펌핑유닛을 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 이용한 유기성폐기물 처리방법을 보여주는 다른 일실시예의 공정도
도 7은 본 발명의 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템의 처리공정을 보여주는 공정도
도 8은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 보여주는 블럭도
도 2는 본 발명의 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템 의 구조를 보여주는 사시도
도 3은 도 2의 단면도
도 4는 본 발명의 바이오가스가 재유입되는 바이패스 구조를 보여주는 일부 확대도
도 5는 본 발명의 펌핑유닛을 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 이용한 유기성폐기물 처리방법을 보여주는 다른 일실시예의 공정도
도 7은 본 발명의 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템의 처리공정을 보여주는 공정도
도 8은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 보여주는 블럭도
이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'으로 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 하기에 실시예로서 기술되는 구성들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략하기로 한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 하기 위한 것이다.
본 발명은 유기성폐기물을 저장하고 미생물을 이용하여 분해하여 바이오가스를 발생시키도록 설치되는 소화조 몸체(10)와; 상기 소화조 몸체(10)의 중앙부에 설치되고 소화조 몸체(10) 내부에서 다수의 날개로 이루어진 임펠러(18)를 이용하여 유기성폐기물을 교반하는 교반장치(102)와, 상기 소화조 몸체(10)의 외부에 펌프(20,40)를 설치하여 상기 소화조 몸체(10) 내부에서 교반된 유기성페기물의 액체상태의 슬러리를 펌프라인관(22,42)을 통해 순환시켜서 상기 소화조 몸체(10) 내부로 슬러리를 공급하도록 펌프라인관(22,42)이 설치되는 제1 펌프장치(104) 및 제2 펌프장치(106)와, 상기 제1 펌프장치(104)와 제2 펌프장치(106)를 이용하여 슬러리를 공급하고 상기 소화조 몸체(10)의 상단부에 바이패스라인(34,54)을 설치하여 상기 소화조 몸체(10) 내에서 발생한 바이오가스를 재순환하여 기체와 액체 상태의 슬러리를 빠르게 공급하여 혼합시키는 바이패스장치(112)와, 상기 소화조 몸체(10)의 내측 바닥 중앙부에 설치되어 상기 펌프(20,40)와 연결된 수직흡입부(60) 및 수평흡입부(62)의 진동과 충격을 방지하고 상기 임펠러(18)의 회전력을 상쇄하여 소음을 방지하고 안정적인 회전력을 유도함과 동시에 상하부에서 슬러리를 교반하기 위한 펌핑유닛(110)을 포함한다.
상기 제1 펌프장치(104)는, 상기 소화조 몸체(10) 외부에 펌프(20)가 설치되고, 상기 펌프(20)의 일측에 수평하게 펌프라인관(22)이 설치되고, 상기 펌프라인관(22)에 연장되어 공급라인관(24)이 수직하게 형성되며, 상기 공급라인관(24)에 연장되어 일측 방향으로 둥글게 절곡되어서 절곡부라인관(26)이 형성된다.
그리고 상기 절곡부라인관(26)에 연장되고 상기 소화조 몸체(10) 내부로 삽입되고 소정의 각도(A)로 경사지게 형성되어 상기 펌프(20)를 통해 공급되는 슬러리와 상기 바이패스장치(112)를 통해 공급되는 가스를 혼합하여 분사하기 위한 경사부라인관(27)이 형성된다.
상기 바이패스장치(112)는, 상기 소화조 몸체(10)의 상부 외측에 설치되는 기역자(ㄱ)형상의 바이패스 라인(54)과, 상기 바이패스라인(54)의 중간부에 설치되어 가스의 양과 속도를 조절하기 위해 설치된 조절밸브(56)와, 상기 바이패스라인(54)의 하단부가 상기 절곡부라인관(46)과 경사부라인관(48)의 만나는 지점에 연결 설치되어 오리피스부(58)가 형성되어 기체상태의 가스와 액체상태의 슬러리를 상기 소화조 몸체(10) 내부로 빠르게 분사가 가능하도록 설치된다.
상기 제1 펌프장치(104) 및 제2 펌프장치(106)의 펌프라인관(22,42)의 상부 및 하부에는 다수의 상부 및 하부 진동자들을 설치하여 초음파 진동을 이용하여 미생물을 활성화시키고 펌프라인관(22,42) 및 공급라인관(24,44) 관로내의 결석과 침적물을 제거한다.
상기 펌핑유닛(110)은, 상기 펌프(20,40)와 연결 설치되는 수직흡입부(60) 및 수평흡입부(62)의 사이에 위치하고 소화조 몸체(10)의 바닥 중앙에 수직하게 고정 설치되는 진동 방지축(74)과, 상기 진동방지축(74)에 끼움 결합되어 상기 수직흡입부(60)와 수평흡입부(62)를 지지하도록 연결되는 모서리부를 받쳐주어 진동과 소음을 방지하는 펌프 가이드 브라켓(76)과, 상기 진동 방지축(74)의 상단부에 결합 설치되고 회전하면서 상기 임펠러(18)의 회전동작에 따라 연동하여 회전하고 슬러리를 교반하며 진동과 소음을 방지하는 임펠러 가이드(78)를 포함한다.
이때, 가축분뇨 및 유기성 폐기물 등의 협잡물들이 포함된 소화액이 유입되면 상기 하수에 포함된 협잡물들을 선별 및 파쇄하고 중간 저장조를 통과시킨 후, 상기와 같이 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화조(100)에서 바이오 가스화 재처리를 이용하여 하수처리를 하여 소화액 저장조로 이송시킨다.
이하, 본 발명의 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템 및 그를 이용한 가축분뇨 및 유기성폐기물 처리방법에 따른 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 이용한 유기성폐기물 처리방법을 보여주는 공정도이고, 도 2는 본 발명의 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템 의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바이오가스가 재유입되는 바이패스 구조를 보여주는 일부 확대도이다.
그리고, 도 5는 본 발명의 펌핑유닛을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 이용한 유기성폐기물 처리방법을 보여주는 다른 일실시예의 공정도이며, 도 7은 본 발명의 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템의 처리공정을 보여주는 공정도이다.
또한, 도 8은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 보여주는 블럭도이다.
계속해서, 도1 내지 도8을 참조하여 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 가축분뇨 및 유기성 폐기물등의 협잡물이 포함된 소화액이 유입되는 단계(S10), 상기 하수에 혼입된 1차 협잡물을 선별하고 파쇄처리하는 단계(S20), 상기 1차 협잡물을 파쇄하여 작은 크기로 미세하게 분쇄된 협잡물을 제거하는 단계(S30), 상기 협잡물이 제거된 소화액을 중간 저장조로 보내서 저장하는 단계(S40), 상기 중간 저장조에 저장된 소화액을 공급받아서 하이브리드 혐기성 소화시스템을 이용하여 소화액을 처리하는 단계(S50), 상기 하이브리드 혐기성 소화시스템을 이용하여 처리된 소화액을 소화액 저장조로 이송하여 질소를 제거하고 인을 방출 시키도록 소화액에 저장하는 단계(S60), 상기 소화액 저장조를 통과시킨 후, 호기조 또는 액비화조에 이송하여 처리하는 단계(S70) 및 상기 호기조 또는 액비화조를 통과한 소화액을 액비저장조(후숙조)에 이송시켜서 처리하는 단계(S80)를 포함한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 가축분뇨, 유기성 폐기물 등과 각종 협잡물들이 혼입된 소화액을 유분 분리기로 이송하여 유분을 제거하고 상기 유분이 분리된 소화액을 이송시키면서 하수 내에 포함된 협잡물을 협잡물 처리기를 이용하여 종류별로 선별하고 상기 협잡물을 파쇄한다(1차 협잡물 파쇄 및 선별 종합 처리단계).
상기 협잡물 처리기를 이용하여 1차 파쇄된 협잡물들을 1-5mm 이하의 미세 크기로 분쇄한다(2차 미세 협잡물 처리단계).
상기 협잡물들을 미세한 크기로 분쇄시킨 후, 분쇄된 협잡물과 소화액을 균등화시키고 가스 유출을 방지하며 유량조절을 하기 위해 중간 저장조에 저장한다(중간 저장단계).
이후, 상기 중간 저장조에 저장된 소화액을 하이브리드 혐기성 소화조를 갖춘 하이브리드 혐기성 소화조(100)에 투입한다(1차 진동소음기능을 구비한 하이브리드 혐기성 소화조 처리단계).
상기 하이브리드 혐기성 소화조(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 하수에 포함된 협잡물의 선별하고 파쇄한 후, 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템을 통과하는바, 상기 하이브리드형 혐기성 소화조(100)를 구체적으로 설명하면, 먼저, 교반장치(102)와, 제1 펌프장치(104)와, 제2 펌프장치(106)와, 제3 펌프장치(108)와, 펌핑유닛(110)과, 바이패스장치(112)를 포함한다.
상기 교반장치(102)는 모터(14)를 이용하여 임펠러(18)를 회전시키고 혐기성 소화조(100) 내부의 음식물폐기물(음폐수포함), 가축분뇨, 하수슬러지, 고농도침출수 등의 유기물이 다량 포함된 고농도 폐기물 및 폐수 등의 유기성폐기물을 산소가 없는 혐기성 조건에서 생물학적 처리와 함께 기계적인 방법을 통하여 혼합 교반한다.
상기 제1 펌프장치(104)는 상기 혐기성 소화조(100)의 하단 좌측부에 설치되고 상기 제1 펌프장치(104)에 의해 기체상태의 가스 및 액체상태의 미세 슬러리를 순환시킨다.
상기 제2 펌프장치(106)는 상기 혐기성 소화조(100)의 하단 우측부에 설치되고 상기 제1 펌프장치(104)와 대칭으로 설치된다.
상기 제1 펌프장치(104)와 제2 펌프장치(106)는 유기성 폐기물을 흡입하고 순환시키면서 혐기성 소화조(100)내의 미생물에 자극을 주어 미생물을 활성화시키고 상승시켜서 미생물과의 원할한 접촉효율을 증가시키기 위해 설치된다.
그리고, 상기 제3 펌프장치(108)는 상기 혐기성 소화조(100)의 상방에서 하방으로 수직하게 일측부에 설치되고 상기 혐기성 소화조(100)의 중심부에는 상방에서 하방으로 교반장치(102)가 설치되어 상기 혐기성 소화조(100) 내부로 유기성폐기물을 공급하도록 설치되어 있다.
상기 혐기성 소화조(100)의 중앙 내부에는 바닥부에는 상기 제1 펌프장치(104) 및 제2 펌프장치(106)에 의해 상기 혐기설 소화조(100)의 내측부에 유기성폐기물을 활성화시키기 위한 펌핑유닛(110)이 설치되어 있다.
이어서, 상기 제1 펌프장치(104) 및 제2 펌프장치(106)의 상단부에는 바이패스 장치(112)가 각각 설치되어 있다.
상기 바이패스 장치(112)는 상기 혐기성 소화조(100)의 내부에서 발생하는 바이오 가스(메탄)를 일부 회수하여 상기 제1 펌프장치(104) 및 제2 펌프장치(106)로 재유입하여 사용한다.
좀 더 구체적으로 도3을 참조하여 설명하여 보면, 하이브리드형 상기 혐기성 소화조(100)는, 원통형상의 소화조 몸체(10)가 형성되어 있고, 상기 소화조 몸체(10)의 내측면부에는 세로방향으로 다수의 배플(12)이 형성되고, 상기 소화조 몸체(10)의 중앙부에는 상방에서 하방으로 교반장치(102)가 설치되어 있다.
상기 교반장치(102)는 중앙 상부에 동력원으로서의 모터(14)가 설치되어 있고, 상기 모터(14)의 하부에 수직하방으로 회전축(16)이 설치되고, 상기 회전축(16)의 하단부에는 임펠러(18)가 설치된다.
상기 임펠러(18)에는 다수의 관통공(19)이 형성되어 있고, 상기 관통공(19)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부의 유기성페기물들을 원할하게 회전시키고 교반시키는 기능을 하도록 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형상으로 다양하게 형성될 수 있고 그 중 어느 하나를 선택하여 형성된다.
상기 소화조 몸체(10)에는 유기성폐기물을 순환시키도록 제1 펌프장치(104)와 제2 펌프장치(106)가 설치되는바, 상기 제1 펌프장치(104)는 소화조 몸체(10)의 하단부에 펌프(20)가 설치되고 상기 펌프(20)에는 펌프라인관(22)이 좌측방향으로 수평으로 설치되고, 상기 펌프라인관(22)에 연장되어 상방향으로 상승하는 공급라인관(24)이 연결 설치되며, 상기 공급라인관(24)의 상단에는 우측방향으로 절곡되어 절곡부라인관(26)이 형성되고 상기 절곡부라인관(26)의 우측단부가 소정의 각도A)로 절곡 형성되며 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되어 경사부라인관(27)이 형성된다.
상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되어 유기성폐기물에 잠기도록 형성되고 상기 펌프(20)에 의해 교반된 유기성폐기물이 관로를 통하여 순환된다.
상기 펌프라인관(22)에는 초기진동자(28)가 부착 설치되어 있고 상기 초기진동자(28)는 상기 소화조 몸체(10)의 내부에서 교반되어 흡입되는 유기성폐기물에 진동을 주어 유기성폐기물의 흐름이 원할하도록 함과 동시에 펌프라인관(22)에 결석이 발생하지 않도록 진동을 제공한다.
상기 수평으로 설치된 펌프라인관(22)의 좌측 상단부에는 상부진동자(30)가 설치되어 있고, 상기 좌측 하단부에는 하부진동자(32)가 설치되어 있으며, 상기 상부진동자(30)와 하부진동자(32)는 상하부에 설치되되 지그재그로 설치함으로써 상기 펌프라인관(22)을 통과하는 유기성폐기물의 흐름을 원할하게 한다.
그리고, 상기 공급라인관(24)의 상단부는 일측방향, 바람직하기로는 소화조 몸체(10) 방향으로 둥글게 절곡되어 절곡부 라인관(26)이 형성되고 상기 절곡부라인관(26)의 우측단부는 길게 연장되어 경사부라인관(27)이 형성되며 상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 인입되어 설치된다.
이때 상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내벽과 소정의 각도(A)로 절곡되어 소화조 몸체(10)의 내측 중앙으로 경사지게 형성되며 상기 소정의 각도(A)는 20도 내지 60도의 범위로 경사지게 절곡 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 소정의 각도(A)가 20도보다 작을 경우에는 상기 펌프(20,40)에 유입되는 유기성폐기물이 소화조 몸체(10) 내부로 투입될때 넓은 범위로 충분히 퍼지지 못하고 소화조 몸체(10)의 침적물이 생기는 데드존(DEAD ZONE)으로 쌓여서 교반효율이 떨어지고 반대로 상기 소정의 각도(A)가 60도 보다 넓을 경우에는 유기성폐기물의 수면위에 가깝게 분사 유입되어 교반장치(102)의 임펠러(18)에 근접하지 못하여 교반이 원할하게 이루어지지 못하고 교반효율이 저하되기 때문이다.
상기와 같이 설치된 펌프라인관(22)의 상부에는 초음파를 이용하여 진동을 발생하여 상기 펌프라인관(22)을 통과하는 유기성폐기물의 흐름을 원할하게 하고 상기 펌프라인관(22)의 관체 내부에 유기성폐기물이 부착되지 못하게 털어주거나 미생물을 활성화시킴과 동시에 관로내부에 부착되어 결석화된 유기성폐기물을 분리시키기 위한 초기진동자(28)가 설치된다.
상기 초기진동자(28)의 일측부, 도2에 도시된 바와 같이, 좌측부에는 다수의 진동자가 상기 펌프라인관(22)의 상부에 설치되는 상부진동자(30)들이 일정한 간격을 두고 고정 설치되고, 상기 상부진동자(30)들의 하부에는 상기 상부진동자(30)들과 서로 어긋나게 지그재그를 이루면서 상기 펌프라인관(22)의 하부에는 하부진동자(32)들이 고정되어 있다.
상기 초기진동자(28)와 상부 및 하부 진동자들 사이의 펌프라인관(22)에는 조절밸브(29)가 설치되어 펌프라인관(22)을 통해 공급되는 유기성폐기물의 양과 속도를 조절한다.
이때, 상기 소화조 몸체(10)의 내측 중앙하단부에는 펌핑유닛(110)이 설치되고, 상기 펌핑유닛(110)은, 상기 소화조 몸체(10)의 바닥 중앙부에 진동방지축(74)이 수직하게 설치되고, 상기 진동방지축(74)의 외측부에는 원통형상의 펌프 가이드 브라켓(76)이 결합 설치되며 상기 펌프 가이드 브라켓(76)의 상부에는 가로방향으로 회전가능하도록 상기 진동 방지축(74)에 결합 설치되는 임펠러 가이드(78)가 설치되어 있다.
상기 임펠러 가이드(78)는 전술한 바와 같이 회전 가능하되 상기 교반장치(102)의 임펠러(18)와 함께 회전하되 상하부에서 각각 회전비가 다르도록 설치되므로 교반효율을 우수하게 향상시킬 수 있다.
상기 펌프 가이드 브라켓(76)은 소음과 진동을 방지하기 위해 고무, 실리콘 등의 플렉시블하고 연한 패킹재료를 사용하고 상기 임펠러 가이드(78)는 상기 임펠러(18)의 편심회전 및 진동과 소음을 방지하기 위해 마찰력을 최소로 하여 자연스럽게 회전하는 베어링의 회전력을 갖도록 설계되며 마찰력을 최소화하여 설치함으로써 임펠러(18)의 회전력에 직접적인 영향을 미치지 않도록 함이 바람직하다.
이어서, 상기 절곡부라인관(26)에는 바이패스장치(112)가 설치되는바, 상기 바이패스 장치(112)는 역기역자 형상으로 바이패스 라인(34)이 설치되고 상기 바이패스라인(34)에는 조절밸브(36)가 설치된다.
상기 바이패스라인(34)에는 오리피스부(38)가 형성되고 상기 오리피스부(38)는 상기 절곡부라인관(26)이 끝나는 지점과 상기 경사부라인관(27)의 상단부가 만나는 지점에 형성된다.
상기 오리피스부(38)는 벤튜리관 형태로 이루어지고 상기 펌프(20)에 의해 끌어 올려짐과 동시에 소화조 몸체(100)의 내부로 강제로 투입되어 유기성폐기물을 빠르게 제공하게 됨으로써 기체의 유입으로 고리형태를 띠는 유기물의 밀도를 감소시켜서 미생물과의 원할한 접촉효율을 증가시키고 스컴의 발생을 방지할 수 있다.
즉, 상기 절곡부라인관(26)의 구경은 크게하고 상기 경사부라인관(27)의 구경은 작게함으로써 유속은 증대되고 압력은 낮아지면서 부압이 발생하여 기체가 고농도의 현탁물질을 함유한 유동성인 적은 액체상태인 슬러리와 혼합되어 상기 소화조 몸체(10) 내부에 고속으로 주입되는 것이다.
이때 캐비테이션 현상으로 기포가 발생하고 유기성폐기물의 지방성 고리를 끊어서 미생물의 접촉효율을 증가시킴으로써 바이오가스 생성효율이 증가된다.
한편, 상기 바이패스장치(112)의 바이패스라인(34)의 상단부는 우측방향으로 절곡되어 상기 소화조 몸체(10) 내부로 연장설치되고 상기 소화조 몸체(10)의 내부에서 발생하는 메탄 등의 바이오가스들이 상기 바이패스라인(34)으로 재유입되어 상기 오리피스부(38)를 통해 다시 소화조 몸체(10)로 유입되는 순환구조로 설치된다.
상기 바이패스라인(34)과 상기 오리피스부(38)의 중간부에는 조절밸브(36)가 설치되어 재유입되는 바이오가스의 양과 속도를 조절한다.
계속해서, 상기 소화조 몸체(10)의 하부에 설치된 상기 제2 펌프장치(106)는 소화조 몸체(10)의 하부 외측에 펌프(40)가 설치되고 상기 펌프(40)에는 펌프라인관(42)이 우측방향으로 수평하게 설치되고, 상기 펌프라인관(42)에 연장되어 상방향으로 상승하는 공급라인관(44)이 연결 설치되며, 상기 공급라인관(44)의 상단에는 좌측방향으로 절곡되어 절곡부라인관(46)이 형성되고 상기 절곡부라인관(46)의 좌측단부가 소정의 각도(A)로 절곡 형성되며 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되어 경사부라인관(48)이 형성된다.
상기 경사부라인관(48)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되어 유기성폐기물에 잠기도록 형성되고 교반장치(102)에 의해 교반되고 미생물에 의해 활성화된 유기성폐기물이 상기 펌프(40)에 의해 관로를 통하여 순환된다.
상기 펌프라인관(42)의 우측 상부에는 상부진동자(50)가 설치되어 있고, 상기 우측 하부에는 하부진동자(52)가 설치되어 있으며, 상기 상부진동자(50)와 하부진동자(52)는 상부 및 하부에 각각 지그재그로 설치함으로써 상기 펌프라인관(42)을 통과하는 유기성폐기물의 흐름을 원할하게 한다.
그리고, 상기 공급라인관(44)의 상단부는 일측방향, 바람직하기로는 소화조 몸체(10) 방향으로 둥글게 절곡되어 절곡부 라인관(46)이 형성되고 상기 절곡부라인관(46)의 좌측단부는 길게 연장되어 경사부라인관(48)이 형성되며 상기 경사부라인관(48)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 인입되어 설치된다.
이때 상기 경사부라인관(48)은 상기 소화조 몸체(10)의 내벽과 소정의 각도(A)로 절곡되어 소화조 몸체(10)의 내측 중앙을 향하여 경사지게 형성되며 상기 소정의 각도(A)는 20도 내지 60도의 범위로 경사지게 절곡 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 소정의 각도(A)가 20도보다 작을 경우에는 상기 펌프(40)를 통해 유입되는 유기성폐기물이 소화조 몸체(10) 내부로 투입될때 넓은 범위로 충분히 퍼지지 못하고 소화조 몸체(10)의 침적물이 생기는 소화조 몸체의 하단 외측벽부의 데드존(DEAD ZONE)으로 쌓여서 교반효율이 떨어지고 반대로 상기 소정의 각도(A)가 60도 보다 넓을 경우에는 유기성폐기물의 수면위에 가깝게 분사 유입되어 교반장치(102)의 임펠러(18)에 근접하지 못하여 교반이 원할하게 이루어지지 못하고 교반효율이 저하되기 때문이다.
상기와 같이 설치된 펌프라인관(42)의 상부에는 초음파를 이용하여 진동을 발생하여 상기 펌프라인관(42)을 통과하는 유기성폐기물의 흐름을 원할하게 하고 상기 펌프라인관(42)의 관체 내부에 유기성폐기물이 부착되지 못하게 털어주거나 미생물을 활성화시킴과 동시에 관로내부에 부착되어 결석화된 유기성폐기물을 분리시키기 위한 다수의 상하부 진동자들(50,52)이 설치된다.
상기 상부 및 하부 진동자(50,52)의 일측부, 도2에 도시된 바와 같이, 우측부에는 다수의 진동자가 상기 펌프라인관(42)의 상부에 설치되는 상부진동자(50)들이 일정한 간격을 두고 고정 설치되고, 상기 상부진동자(50)들의 하부에는 상기 상부진동자(50)들과 서로 어긋나게 지그재그를 이루면서 상기 펌프라인관(42)의 하부에는 하부진동자(52)들이 고정되어 있다.
상기 상부 및 하부 진동자들 사이의 펌프라인관(42)에는 조절밸브(72)가 설치되어 펌프라인관(42)을 통해 공급되는 유기성폐기물의 양과 속도를 조절한다.
이어서, 상기 절곡부라인관(46)에는 바이패스장치(112)가 설치되는바, 상기 바이패스장치(112)는 기역자 형상으로 바이패스 라인(54)이 설치되고 상기 바이패스 라인(54)에는 조절밸브(56)가 설치된다.
상기 바이패스라인(54)에는 오리피스부(58)가 형성되고 상기 오리피스부(58)는 상기 절곡부라인관(56)이 끝나는 지점과 상기 경사부라인관(48)의 상단부가 만나는 지점에 형성된다.
상기 오리피스부(58)는 벤튜리관 형태로 이루어지고 상기 펌프(40)에 의해 끌어 올려짐과 동시에 소화조 몸체(10)의 내부로 강제로 투입되어 유기성폐기물을 빠르게 제공하게 됨으로써 기체의 유입으로 고리형태를 띠는 유기물의 밀도를 감소시켜서 미생물과의 원할한 접촉효율을 증가시키고 스컴의 발생을 방지할 수 있다.
즉, 상기 절곡부라인관(46)의 구경은 크게하고 상기 경사부라인관(48)의 구경은 작게함으로써 유속은 증대되고 압력은 낮아지면서 부압이 발생하여 기체가 고농도의 현탁물질을 함유한 유동성인 적은 액체상태인 슬러리와 혼합되어 상기 소화조 몸체(10) 내부에 고속으로 주입되는 것이다.
이때 캐비테이션 현상으로 기포가 발생하고 유기성폐기물의 지방성 고리를 끊어서 미생물의 접촉효율을 증가시킴으로써 바이오가스 생성효율이 증가된다.
한편, 상기 바이패스장치(112)의 바이패스라인(44)의 상단부는 우측방향으로 절곡되어 상기 소화조 몸체(10) 내부로 연장설치되고 상기 소화조 몸체(10)의 내부에서 발생하는 메탄 등의 바이오가스들이 상기 바이패스라인(44)으로 재유입되어 상기 오리피스부(48)를 통해 다시 소화조 몸체(10)로 유입되는 순환구조로 설치된다.
상기 바이패스라인(44)과 상기 오리피스부(48)의 중간부에는 조절밸브(56)가 설치되어 재유입되는 바이오가스의 양과 속도를 조절한다.
상기와 같이 설치된 펌프(20,40)의 상방향으로는 각각의 수직흡입부(60)가 설치되고 상기 수직흡입부(60)는 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되며 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장된 상기 수직흡입부(60)의 상단부에는 수평방향으로 각각의 수평흡입부(62)가 형성된다.
상기와 같이 설치된 수평흡입부(62)를 통해 미생물에 의해 활성화되고 교반장치(102)에 의해 교반된 유기성폐기물이 유입되어 상기 펌프(20,40)를 통해서 각각의 펌프라인관(22,42)으로 통해 상승하여 순환이 이루어진다.
또한, 상기 소화조 몸체(10)의 우측 상부에는 수직하게 가스배출관(64)이 설치되고 상기 가스배출관(64)을 통하여 소화조 몸체(10)내에서 발생하는 메탄 등의 바이오가스를 배출한다.
상기 가스배출관(64)에는 조절밸브(66)가 설치되고 상기 조절밸브(66)에 의해 가스를 배출시키고 배출되는 가스의 양과 속도를 조절할 수 있다.
한편, 상기 소화조 몸체(10)의 좌측 상부에는 상단펌프(68)가 설치되고 상기 상단펌프(68)에는 상단펌프 공급라인관(70)이 설치되며, 상기 상단펌프 공급라인관(70)에 조절밸브(72)가 설치된다.
상기 상단펌프(68)를 통해서 유기성폐기물이 공급된다.
상기 상단펌프 공급라인관(70)은 수직하게 설치되고 소화조 몸체(10) 내부의 교반장치의 임펠러(18) 근처로 유기성폐기물을 공급한다.
상기 상단펌프 공급라인관(70)의 일측 하단부에는 하부링크(80)가 파이프 고정수단(84)에 의해 고정 설치되고 상기 하부링크(80)의 타단부는 배플 고정수단(82)에 의해 상기 배플에 연결 고정된다.
상기 파이프 고정수단(84) 및 배플 고정수단(82)은 볼트,너트,핏, 리벳 등을 사용한다.
그리고 상기 배플(12)의 상단부에는 상부링크(86)일측단부가 배플 고정수단(82)에 의해 연결 고정되고 타단부는 상기 경사부라인관(27)과 상단펌프 공급라인관(70)을 고정함으로써 일끝단부에서 발생하는 진동 및 떨림, 소음등을 방지한다.
이와 동시에 상기 경사부라인관(48)에는 상부링크(86)의 일단부가 파이프 고정수단(84)에 의해 고정되고 타단부는 배플 고정수단(82)에 의해 배플(12)에 연결 고정된다.
상기와 같이 소화조 몸체(10)에 설치된 교반장치(102)와 펌프(20,40) 및 미생물에 의해서 유기성폐기물이 소화조 몸체(10) 내부에서 교반되고 펌프(20,40)에 의해 재순환이 이루어지며 미생물에 의해 연속해서 활성화시킬 수 있도록 이루어지고 상기 바이패스장치(112)로 재순환시킴으로써 펌프식 교반의 단점과 기계식 교반의 단점을 보완할 수 있는 하이브리드 혐기성 소화조를 운영할 수 있다.
전술한 펌핑유닛(110)의 펌프 가이드 브라켓(78)은 상기 수직 흡입부(60)의 상단부 사이에 설치되어 좌우로 진동하는 것을 방지함으로써 충격, 진동 및 소음을 방지하고 상기 진동방지축(74)이 상단부에 설치된 임펠러 가이드(78)는 상기 임펠러(18)와의 회전비를 2:1 내지 5:1로 조절함으로써 상기 임펠러(18)의 회전시 교반되는 힘을 일부 상쇄시켜서 안정화시키고 상기 임펠러(18)와 함께 회전하면서 상부 및 하부에서 각각 다른 회전비를 이용하여 유기성폐기물의 교반이 이루어지도록 설치된다. 즉, 장축의 하부에 설치된 임펠러(18)의 회전을 마철력이 최소회되어 자연 회전하는 하부의 임펠러 가이드(78)를 이용하여 상하부에서 발생하는 회전력을 이용하여 임펠러(18)와 교반축(16)의 하단부에서 발생하는 편심으로 인하여 발생하는 진동과 소음을 안정화시키도록 설치되는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 하이브리드 혐기성 소화조를 운영하여 교반장치(102)를 이용한 기계식 교반이 이루어지고 교반된 유기성폐기물을 제1 펌프장치(104) 및 제2 펌프장치(106)를 순환시키고 상기 바이오 가스를 이용하여 재순환하여 교반함으로써 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
이러한 하이브리드 방식의 혐기성 소화조(100)는 미생물과 유기성폐기물과의 접촉시간을 확보할 수 있도록 유도하고 동력비를 절감할 수 있도록 간헐적으로 순차동작시킴으로써 최대효율을 이끌어 낼 수 있다.
즉, 10분 내지 20분동안 동작을 실시하거나 1시간 단위로 구분하여 동작시킴으로써 가변동작이 가능하고 일정시간을 조정하여 시간설정에 따라 조절하여 사용이 가능하며 유기성폐기물의 초기 투입시에는 1차적으로 교반장치(102)를 이용하여 교반작업을 수행하고 1차 교반된 유기성폐기물들을 제1 및 제2 펌프장치와 미생물을 이용하여 활성화시켜서 바이오가스를 생산하고 바이오가스가 생산됨과 동시에 펌프(20,40)들을 이용하여 순환공급시킨다.
이와 동시에 상기 바이오패스장치(112)를 동작시켜서 소화조 몸체(10)내에서 발생한 가스를 재사용하여 작업효율 및 생산효율을 2-3배 이상으로 크게 증가시킨다.
상기 하이브리드 혐기성 소화조(100)의 운영방식은 투입되는 혐기성폐기물의 양과 크기 및 시간에 따라 교반장치와 펌프장치를 선택할 수 있고 이는 다양한 방식으로 운영될수 있지만 그 실시예로서 먼저 펌프장치들을 이용한 교반을 10분 내지 15분 정도 실시하고 펌프장치들의 교반동작을 10분 내지 15분 정도 정지시켜서 미생물을 이용하여 활성화시키고 다시 교반장치(102)를 20분 내지 25분 정도 동작시켜서 교반하고 다시 교반장치(102)를 10 내지 15분 정도 정지시키고 미생물을 이용하여 다시 활성화시키는 동작을 반복함으로써 1사이클을 수행하도록 실시할 수 있다.
이어서, 상기와 같은 하이브리드 혐기성 소화조(100)를 통과한 후, 소화액을 이송시켜서 소화액 저장조에 저장한다(소화액 저장조단계).
상기 소화액 저장조는 정화처리시 질소를 제거하고 인을 방출하도록 이루어지는 무산소 조건을 갖추는 것이 바람직하고 공급되는 소화액은 상향류 유입방식을 적용함이 바람직하다.
그리고 액비화시에는 소화액을 저장하는 기능을 구비한다.
한편, 상기와 같이 소화액을 소정의 시간동안 저장하였다가 소화액을 호기조 또는 액비화조로 이송시켜서 처리한다(호기조/액비화조 단계).
상기 호기조에는 상부탈착식 멤브레인 산기관이 구비된다.
상기 호기조에 구비된 산기관의 에어를 통해서 소화액이 처리된 후, 액비 저장조(후숙조)로 이송시킨다(액비 저장조단계).
상기와 같이 액비 저장조에 공급된 소화액을 액비 처리하여 액비를 반출시킨다(액비반출단계).
도4는 본 발명의 바이오 가스가 재유입되는 바이패스의 구조로서, 벤튜리관을 이용한 오리피스부의 구조를 보여준다.
우선, 소화조 몸체(10)의 우측부에 굵은 직경의 공급라인관(44)이 설치되고, 상기 공급라인관(44)의 상부에는 라운드 형상으로 절곡된 절곡부라인관(46)이 형성되며, 상기 절곡부라인관(46)의 좌측방향으로는 소화조 몸체(10) 내부로 연장되도록 경사부라인관(48)이 형성된다.
이때, 상기 경사부라인관(48)과 상기 절곡부라인관(46)이 만나는 지점에는 오리피스부(58)가 형성된다.
즉, 상기 공급라인관(44)과 절곡부라인관(46)의 직경에 비해 더 작은 직경으로 이루어진 경사부라인관(48)이 연결 설치되어 관로가 좁아지는 형태로 이루어진는 것이다.
이와 같이 설치된 오리피스부(58)는 상기 공급라인관(44)을 따라 공급되는 슬러리가 고압으로 공급되고 상기 오리피스부(58)를 통과하면서 유속이 빨라지고 압력은 저하되어 경사부라인관(48)을 따라 빠르게 소화조 몸체(10) 내부로 분사되는 것이다.
상기 공급라인관(44)과 절곡부라인관(46)에서는 액체 상태로 강하게 혼합되고 오리피스부(58)를 통과하면서 고속 주입에 따른 기체화가 이루어져 수압에 의한 혼합보다 더 높은 수준의 액체와 기체로 이루어진 혼합이 가능하다.
또한, 상기 경사부라인관(48)은 소정의 경사각도(A)가 20도 보다 작은 경우에는 액체와 기체의 혼합율이 우수하고 기체화로 인하여 속도가 빠르게 공급될 수 있으나 절곡이 어렵고 절곡부라인관(46)에 스트레스(응력)가 크게 발생하여 진동과 파손의 위험이 있고 소정의 경사각도(A)가 60도 보다 큰 경우에는 절곡이 쉽고 스트레스(응력)이 작게 발생하여 진동과 파손의 위험이 적으나 공급 흐름이 느리고 완만해져서 액체와 기체의 혼합율이 저하된다.
상기와 같은 하이브리드 혐기성 소화조(100)의 경우, 기계식 교반장치(100)를 사용하는 경우, 저속운전을 통해 유기성폐기물과 미생물의 접촉시간을 증대시켜서 바이오가스를 증대시킬 수 있고 바이패스장치(112)를 이용하여 소화조 몸체(10)내부에서 자체 발생한 가스를 순환시켜서 기체로 주입함으로써 효율을 상승시킬 수 있으며 제1 및 제2 펌프장치들을 이용하여 상하부 혼합이 가능함과 동시에 액체성 슬러리와 오리피스부를 통과시킨 기체화시킨 가스를 소화조 몸체(10) 내부로 공급함으로써 우수한 작업성을 갖는다.
도 5는 본 발명의 펌핑유닛을 보여주는 도면이고, 도5를 참조하여 설명하면, 상기 소화조 몸체(10)의 내측 중앙하단부에 진동방지축(74)이 수직하게 설치되고, 상기 진동방지축(74)의 외측부에는 원통형상의 펌프 가이드 브라켓(76)이 결합 설치되며 상기 펌프 가이드 브라켓(76)의 상부에는 가로방향으로 회전가능하도록 상기 진동 방지축(74)에 결합 설치되는 임펠러 가이드(78)가 설치되어 있다.
상기 임펠러 가이드(78)는 전술한 바와 같이 회전 가능하되 상기 교반장치(102)의 임펠러(18)와 함께 회전하되 상하부에서 각각 회전비가 다르도록 설치되므로 소음과 진동을 방지하여 교반효율을 우수하게 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 수평 흡입부(62)에는 흡입공(62)이 형성되어 있고, 상기 수평흡입부(62)의 끝단부는 와이자(Y) 형상으로 분기되도록 형성되어 있다.
도6은 본 발명의 다른 일실시예의 공정도로서, 상기 1차 진동소음 기능을 구비한 하이브리드 혐기성 소화조 처리단계(S50)에서 하이브리드 혐기성 소화조(100)를 사용하여 소화액을 1차 처리하고(S52), 다른 하나의 하이브리드 혐기성 소화조(100)를 추가 설치하여 소화액을 2차 처리한다(S54).
도 7은 본 발명의 진동소음 기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화조 처리단계를 보여주는 공정도로서, 상기 하이브리드 혐기성 소화조 처리단계(S50)는, 상기 교반장치(102)를 이용하여 유입되는 가축분뇨 및 유기성 폐기물들을 혼합 교반하는 단계(S12)와, 상기 혼합 교반된 가축분뇨 및 유기성 폐기물들의 미세 슬러리를 하방향으로 배출하고 다시 상부로 순환시키면서 처리하는 미세 슬러리를 순환시키는 단계(S14)와, 상기 하이브리드 소화조(100)의 소호조 몸체 내부에서 발생되는 바이오 가스를 회수하고 오리피스를 통해서 재유입하도록 설치하여 재처리하는 단계(S16)를 포함한다.
그리고, 상기 제1 펌프장치(104) 및 제2 펌프장치(106)를 이용하여 펌프라인관에 초음파 진동을 주는 단계(S18)와, 상기 펌핑유닛(110)의 펌프 가이드 브라켓(76)을 설치하여 교반시 발생하는 진동과 소음을 방지하는 단계(S20)을 더 포함한다.
도 8은 본 발명의 진동소음 기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템의 구조를 보여주는 블럭도로서, 가축분뇨 및 유기성 폐기물들이 유입된 소화액이 유입되면, 먼저 이러한 유기성 폐기물들에 포함된 하수에서 유수 분리기를 이용하여 유분을 걸러내고 유분이 제거된 하수에 유기성 폐기물 중에 혼입된 협잡물들을 협잡물 처리장치를 이용하여 협잡물을 종류별로 선별하고, 협잡물을 파쇄한다.
상기 협잡물 처리장치에는 스크린 장치가 구비됨이 바람직하다.
상기 선별 파쇄된 협잡물을 협잡물 처리장치에 구비된 스크린 장치를 통과시켜서 5mm 이하의 협잡물을 제거한다.
상기 협잡물 처리장치는 중간 저장조와 연결설치되어 있고 상기 협잡물 처리장치를 통과한 하수는 상기 중간 저장조에 투입되어 균등화가 이루어진다.
상기 중간 저장조에는 하이브리드형 혐기성 소화시스템가 연결 설치되어 있고 상기 하이브리드형 혐기성 소화시스템로 유입되는 유기성 폐기물들을 포함한 하수 슬러지들은 혼합 교반하고, 분쇄하며 바이오가스가 생성되면 생성된 바이오가스를 재순화시켜서 처리한다.
이후, 상기 하이브리드형 혐기성 소화시스템에는 소화액 저장조가 연결 설치어 있고 상기 소화액 저장조에는 호기조/액비화조가 연결 설치되며 상기 호기조/액비화조에는 액비 저장조가 연결 설치되어 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다양하게 실시할 수 있으며 이러한 범위내의 기술적 변경은 본 발명의 범위내에 있다고 할 것이다.
10 : 소화조 몸체
12 : 배플
14 : 교반모터 16 : 교반축
18 : 임펠러 20,40 : 펌프
22,42 : 펌프라인관 24,44 : 공급라인관
26,46 : 절곡부 라인관 28 : 초기 진동자
30,50 : 상부 진동자 32,52 : 하부 진동자
34,54 : 바이패스 라인관 36,56 : 조절밸브
38,58 : 오리피스부 27, 48 : 경사부라인관
60 : 수직 흡입부
62 : 수평 흡입부 64 : 가스 배출관
66 : 조절밸브 68 : 상단펌프
70 : 상단펌프 공급라인관 72 : 조절밸브
74 : 진동방지축 76 : 펌프 가이드 브라켓
78 : 임펠러 가이드 80 : 하부링크
82 : 배플고정수단 84 : 파이프 고정수단
86 : 상부링크
100 : 혐기성 소화조
102 : 교반장치 104 : 제1 펌프장치
106 : 제2 펌프장치 108 : 제3 펌프장치
110 : 펌핑유닛 112 : 바이패스장치
14 : 교반모터 16 : 교반축
18 : 임펠러 20,40 : 펌프
22,42 : 펌프라인관 24,44 : 공급라인관
26,46 : 절곡부 라인관 28 : 초기 진동자
30,50 : 상부 진동자 32,52 : 하부 진동자
34,54 : 바이패스 라인관 36,56 : 조절밸브
38,58 : 오리피스부 27, 48 : 경사부라인관
60 : 수직 흡입부
62 : 수평 흡입부 64 : 가스 배출관
66 : 조절밸브 68 : 상단펌프
70 : 상단펌프 공급라인관 72 : 조절밸브
74 : 진동방지축 76 : 펌프 가이드 브라켓
78 : 임펠러 가이드 80 : 하부링크
82 : 배플고정수단 84 : 파이프 고정수단
86 : 상부링크
100 : 혐기성 소화조
102 : 교반장치 104 : 제1 펌프장치
106 : 제2 펌프장치 108 : 제3 펌프장치
110 : 펌핑유닛 112 : 바이패스장치
Claims (2)
- 유기성 폐기물에 포함된 유분을 제거와 협잡물을 선별하고 파쇄하기 위한 유수분리기가 구비된 협잡물 처리장치와;
상기 협잡물 처리장치에 의해 파쇄된 협잡물을 균등화시키기 위한 저장하는 중간 저장조와;
상기 중간 저장조에 저장되어 균등화된 유기성 폐기물 및 협잡물을 공급받아서 혼합 교반하고 분쇄하고 바이오가스를 생성하기 위한 진동소음 기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화조와;
상기 진동소음 기능을 구비한 하이브리드 혐기성 소화시스템을 통과하여 질소를 제거하고 인 방출을 시키기 위한 소화액 저장조와;
상기 소화액 저장조로부터 처리된 유기성 폐기물을 포함한 소화액을 폭기하기 위한 상부 탈착식 멤브레인 산기관이 구비된 호기조/액비화조를 포함하되,
상기 하이브리드형 상기 혐기성 소화조(100)는, 원통형상의 소화조 몸체(10)가 형성되고, 상기 소화조 몸체(10)의 내측면부에는 세로방향으로 다수의 배플(12)이 형성되고, 상기 소화조 몸체(10)의 중앙부에는 상방에서 하방으로 교반장치(102)가 설치되며
상기 교반장치(102)는 중앙 상부에 동력원으로서의 모터(14)가 설치되어 있고, 상기 모터(14)의 하부에 수직하방으로 회전축(16)이 설치되고, 상기 회전축(16)의 하단부에는 임펠러(18)가 설치되며,
상기 임펠러(18)에는 다수의 관통공(19)이 형성되어 있고, 상기 관통공(19)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부의 유기성페기물들을 원할하게 회전시키고 교반시키는 기능을 하도록 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형상 중 어느 하나를 선택하여 형성되고, 상기 소화조 몸체(10)에는 유기성폐기물을 순환시키도록 제1 펌프장치(104)와 제2 펌프장치(106)가 설치되되,
상기 제1 펌프장치(104)는 소화조 몸체(10)의 하단부에 펌프(20)가 설치되고 상기 펌프(20)에는 펌프라인관(22)이 좌측방향으로 수평으로 설치되고, 상기 펌프라인관(22)에 연장되어 상방향으로 상승하는 공급라인관(24)이 연결 설치되며, 상기 공급라인관(24)의 상단에는 우측방향으로 절곡되어 절곡부라인관(26)이 형성되고 상기 절곡부라인관(26)의 우측단부가 소정의 각도(A)로 절곡 형성되며 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되어 경사부라인관(27)이 형성고,
상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 연장되어 유기성폐기물에 잠기도록 형성되고 상기 펌프(20)에 의해 교반된 유기성폐기물이 관로를 통하여 순환되고,
상기 펌프라인관(22)에는 초기진동자(28)가 부착 설치되어 있고 상기 초기진동자(28)는 상기 소화조 몸체(10)의 내부에서 교반되어 흡입되는 유기성폐기물에 진동을 주어 유기성폐기물의 흐름이 원할하도록 함과 동시에 펌프라인관(22)에 결석이 발생하지 않도록 진동을 제공하며,
상기 수평으로 설치된 펌프라인관(22)의 좌측 상단부에는 상부진동자(30)가 설치되어 있고, 상기 좌측 하단부에는 하부진동자(32)가 설치되어 있으며, 상기 상부진동자(30)와 하부진동자(32)는 상하부에 지그재그로 설치함으로써 상기 펌프라인관(22)을 통과하는 유기성폐기물의 흐름을 원할하게 하고,
상기 공급라인관(24)의 상단부는 상기 소화조 몸체(10) 방향으로 둥글게 절곡되어 절곡부 라인관(26)이 형성되고 상기 절곡부라인관(26)의 우측단부는 길게 연장되어 경사부라인관(27)이 형성되며 상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내부로 인입되어 설치되고,
상기 경사부라인관(27)은 상기 소화조 몸체(10)의 내벽과 소정의 각도(A)로 절곡되어 소화조 몸체(10)의 내측 중앙으로 경사지게 형성되며 상기 소정의 각도(A)는 20도 내지 60도의 범위로 경사지게 절곡 형성되며,
상기 펌프라인관(22)의 상부에는 초음파를 이용하여 진동을 발생하여 상기 펌프라인관(22)을 통과하는 유기성폐기물의 흐름을 원할하게 하고 상기 펌프라인관(22)의 관체 내부에 유기성폐기물이 부착되지 못하게 털어주거나 미생물을 활성화시킴과 동시에 관로내부에 부착되어 결석화된 유기성폐기물을 분리시키기 위한 초기진동자(28)가 설치되고,
상기 초기진동자(28)의 일측 좌측부에는 상기 펌프라인관(22)의 상부에 상부진동자(30)들이 일정한 간격을 두고 고정 설치되고, 상기 상부진동자(30)들의 하부에는 상기 상부진동자(30)들과 서로 어긋나게 지그재그를 이루면서 상기 펌프라인관(22)의 하부에는 하부진동자(32)들이 고정되고,
상기 초기진동자(28)와 상부 및 하부 진동자들 사이의 펌프라인관(22)에는 조절밸브(29)가 설치되어 펌프라인관(22)을 통해 공급되는 유기성폐기물의 양과 속도를 조절하며,
상기 소화조 몸체(10)의 내측 중앙 하단부에는 펌핑유닛(110)이 설치되고, 상기 펌핑유닛(110)은, 상기 소화조 몸체(10)의 바닥 중앙부에 진동방지축(74)이 수직하게 설치되고, 상기 진동방지축(74)의 외측부에는 원통형상의 펌프 가이드 브라켓(76)이 결합 설치되며 상기 펌프 가이드 브라켓(76)의 상부에는 가로방향으로 회전가능하도록 상기 진동 방지축(74)에 결합 설치되는 임펠러 가이드(78)가 설치되되,
상기 펌프 가이드 브라켓(76)은 소음과 진동을 방지하기 위해 고무, 실리콘 등의 플렉시블하고 연한 패킹재료 중 어느 하나를 사용하고 상기 임펠러 가이드(78)는 상기 임펠러(18)의 편심회전 및 진동과 소음을 방지하기 위해 마찰력을 최소로 하여 자연스럽게 회전하는 베어링의 회전력을 갖추고 마찰력을 최소화하여 설치함으로써 임펠러(18)의 회전력에 영향을 미치지 않도록 하고,
상기 절곡부라인관(26)에 구비되고 상기 바이패스 장치(112)는 역기역자 형상으로 바이패스 라인(34)이 설치되고 상기 바이패스라인(34)에는 조절밸브(36)가 설치되고,
상기 바이패스라인(34)에는 오리피스부(38)가 형성되며 상기 오리피스부(38)는 상기 절곡부라인관(26)이 끝나는 지점과 상기 경사부라인관(27)의 상단부가 만나는 지점에 형성되는 것을 특징으로 하는 진동소음기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 소화조 몸체(10)의 우측 상부에는 소화조 몸체(10)내에서 발생하는 메탄 등의 바이오가스를 배출하도록 수직하게 가스배출관(64)이 설치되고 상기 가스배출관(64)을 통하여 바이오가스를 배출하며,
상기 가스배출관(64)에는 가스를 배출시키고 배출되는 가스의 양과 속도를 조절하도록 조절밸브(66)가 설치되고,
상기 소화조 몸체(10)의 좌측 상부에는 상단펌프(68)가 설치되고 상기 상단펌프(68)에는 상단펌프 공급라인관(70)이 설치되고, 상기 상단펌프 공급라인관(70)에 조절밸브(72)가 설치되며,
상기 상단펌프 공급라인관(70)은 소화조 몸체(10) 내부의 교반장치의 임펠러(18) 근처로 유기성폐기물을 공급하도록 수직하게 설치되고,
상기 상단펌프 공급라인관(70)의 일측 하단부에는 하부링크(80)가 파이프 고정수단(84)에 의해 고정 설치되고 상기 하부링크(80)의 타단부는 배플 고정수단(82)에 의해 상기 배플에 연결 고정되며,
상기 배플(12)의 상단부에는 상부링크(86) 일측단부가 배플 고정수단(82)에 의해 연결 고정되고 타단부는 상기 경사부라인관(27)과 상단펌프 공급라인관(70)을 고정함으로써 경사부라인관의 일끝단부에서 발생하는 진동 및 떨림, 소음을 방지하고,
상기 경사부라인관(48)에는 상부링크(86)의 일단부가 파이프 고정수단(84)에 의해 고정되고 타단부는 배플 고정수단(82)에 의해 배플(12)에 연결 고정되며,
상기 펌핑유닛(110)의 펌프 가이드 브라켓(78)은 상기 수직 흡입부(60)의 상단부 사이에 설치되어 좌우로 진동하는 것을 방지하여 충격, 진동 및 소음을 방지하고 상기 진동방지축(74)이 상단부에 설치된 임펠러 가이드(78)는 상기 임펠러(18)와의 회전비를 2:1 내지 5:1로 조절함으로써 상기 임펠러(18)의 회전시 교반되는 힘을 일부 상쇄시켜서 안정화시키고 상기 임펠러(18)와 함께 회전하면서 상부 및 하부에서 각각 다른 회전비를 이용하여 유기성폐기물의 교반이 이루어지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 진동소음기능을 구비한 하이브리드형 혐기성 소화시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230131780A KR20240011651A (ko) | 2022-07-19 | 2023-10-04 | 진동소음기능이 구비된 하이브리드형 혐기성 소화시스템 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR100709333B1 (ko) | 2006-04-06 | 2007-04-20 | (주)정봉 | 유기성 폐기물 처리용 혐기성 소화조 |
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Patent Citations (2)
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| KR100709333B1 (ko) | 2006-04-06 | 2007-04-20 | (주)정봉 | 유기성 폐기물 처리용 혐기성 소화조 |
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