KR20240053259A

KR20240053259A - 바이오가스 플랜트

Info

Publication number: KR20240053259A
Application number: KR1020220133145A
Authority: KR
Inventors: 나종래
Original assignee: 나종래
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2024-04-24

Abstract

본 발명은 각종 유기성폐기물인 가축분뇨, 음식물류폐기물, 식품/주류회사 폐기물, 하수슬러지 등을 고효율/친환경적으로 처리하기 위하여 혐기성소화조를 운영하여 바이오가스를 생산/활용하는 바이오가스플랜트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오가스플랜트의 핵심 설비인 혐기성소화조를 운영하는데 있어 소화조 내부 슬러지의 균질교반과 혼합을 위한 교반 방식에 관한 소화조 교반 시스템에 관한 것으로, 혐기성소화조로 유기성폐기물을 혐기발효하여 바이오가스를 생산하고 폐수를 처리하는 시설에서 혼합용 이덕터(EDUCTOR)-1을 수직각도 15~45도, 수평각도 0~30도 범위로 설치하고 바이오가스 흡입용 이덕터(EDUCTOR)-2를 수평방향 15~30도 범위로 설치 및 분사/순환용 펌프를 동시에 채택하는 것을 특징으로 한다.

Description

바이오가스 플랜트{Bio-gas plant}

본 발명은 바이오가스 플랜트에 관한 것으로, 각종 유기성폐기물인 가축분뇨, 음식물류폐기물, 식품/주류회사 폐기물, 하수슬러지 등을 고효율/친환경적으로 처리하기 위하여 혐기성소화조를 운영하여 바이오가스를 생산/활용하는 바이오가스플랜트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오가스플랜트의 핵심 설비인 혐기성소화조를 운영하는데 있어 소화조 내부 슬러지의 균질교반과 혼합을 위한 교반 방식에 관한 것이다.

본 발명과 같은 종래 기술인 특허등록번호 10-1113253호(명칭 : 유기폐기물을 이용한 바이오가스 생산 시스템)에서의 도 1은 종래 발명에 따른 유기폐기물을 이용한 바이오가스 생산 시스템의 블록 구성도, 도 2는 종래 발명에 따른 유기폐기물을 이용한 바이오가스 생산 시스템의 혐기발효조 간략도가 도시되어 있다.

상기 종래 기술의 도 1, 2에서 보는 바와 같이, 유기폐기물을 이용한 에너지 생산 시설에 공급되는 유기폐기물의 공급량이 시설의 처리용량보다 과도하거나 부족한 경우가 발생할 수 있는데, 처리용량이 정해져 있기 때문에, 유기폐기물의 공급량 변화에 대처하지 못하는 문제점을 해소하기 위하여 유기폐기물의 공급량 변동에 대처할 수 있고, 안정화된 바이오가스를 생산할 수 있는 유기폐기물을 이용한 바이오가스 생산 시스템을 제공하는 기술이 특허출원되어 있다.

즉, 종래 발명에 따른 유기폐기물을 이용한 바이오가스 생산 시스템(1)은 유기폐기물을 공급하는 공급부(10)와, 공급부(10)로부터 유기폐기물을 공급받아 바이오가스를 생산하는 가스생산부(20)와, 유기폐기물의 공급 및 바이오가스의 생산 과정에서 발생하는 여분의 유기폐기물을 액화비료 및 보충용 유기폐기물로 저장하는 액비저장조(40)와, 유기폐기물의 공급 및 바이오가스의 생산 과정에서 발생하는 오염수를 처리하는 오염수처리부(50)를 포함한다.

상기 공급부(10)는 고형물 형태의 유기폐기물을 분쇄하는 분쇄기(11)와, 분쇄된 유기폐기물에 포함된 이물질을 제거하는 선별기(13)와, 선별된 유기폐기물을 고액분리하는 고액분리조(15)를 가지고 있다.

상기 분쇄기(11)는 유기폐기물 중 고형물 형태인 분뇨덩어리나 음식물 덩어리 등을 분쇄한다. 이 분쇄기(11)의 분쇄 구동은 고형물 형태로 뭉친 유기폐기물은 분쇄되고 유기폐기물에 포함된 나무 비닐 뼈 등의 이물질은 분쇄되지 않는 정도의 분쇄 구동으로 이루어진다. 분쇄된 유기폐기물과 분쇄되지 않은 이물질은 선별기(13)로 이동한다.

상기 선별기(13)는 분쇄기(11)를 거친 유기폐기물과 이에 포함된 이물질을 선별 분리하여 유기폐기물만 고액분리조(15)로 이동시킨다. 이때, 선별기(13)는 분쇄된 유기폐기물은 통과하고 이물질은 걸러내는 망상체형태의 구조로 마련될 수 있다. 이 선별기(13)에서 선별된 유기폐기물은 고액분리조(15)로 이동한다.

상기 고액분리조(15)에서는 유기폐기물로부터 축산 폐수 등의 오염수를 분리하는데, 여기서, 오염수는 후술할 오염수처리부(50)로 이동하여 정화처리된다. 그리고, 오염수가 분리된 유기폐기물은 가스생산부(20)로 이동한다.

한편, 가스생산부(20)는 공급부(10)로부터 유기폐기물을 전달받아 저장하는 저류조(21)와, 저류조(21)에 저장된 유기폐기물을 전달받아 바이오가스를 생성하는 혐기발효조(23)와, 혐기발효조(23)에서 생성된 바이오가스를 포집하는 가스포집조(25)로 구성되어 있다.

혐기발효조(23)는 저류조(21)로부터 유기폐기물을 전달받아 1차 발효시키는 [0026] 1차 발효조(23a)와, 1차발효조(23a)에서 1차 발효된 유기폐기물을 전달받아 2차 발효시키는 2차 발효조(23b)를 가지고 있다.

이들 각 발효조(23a,23b) 내부에는 유기폐기물을 교반시키는 교반기(23c)와, 발효조(23a,23b) 내부를 발효온도로 가열하기 위한 히팅수단(23d)과, 외부로부터 발효에 필요한 공기를 유입시는 공기유입구(23g)와 생성된 가스를 가스포집조(25)로 안내하는 가스이송덕트(23e)가 마련되어 있다.

이때, 교반기(23c)는 각 발효조(23a,23b)의 상하부 영역에 마련되어 각 발효조(23a,23b) 내부의 전영역에서 교반작용이 원활하기 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 히팅수단(23d)은 다양한 형태로 마련될 수 있으나, 후술할 에너지생산설비(30)의 열병합발전기(33)에서 생산되는 온수를 이용하여 1차 및 2차 발효조(23a,23b) 내부를 발효온도로 가열하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 각 발효조(23a,23b) 내부에는 히팅수단(23d)으로서 열병합발전기(33)의 보일러와 순환 연결되는 온수순환배관이 마련된다. 물론, 히팅수단(23d)은 전기적인 히팅설비를 이용할 수도 있다.

또한, 1차 및 2차 발효조(23a,23b)에는 양 발효조(23a,23b)에 저장된 유기폐기물을 1차 발효조(23a)부터 재순환시키기 위한 발효순환라인(23f)이 마련되는 것이 바람직하다. 이 발효순환라인(23f)은 1차 및 2차 발효조(23a,23b)의 PH농도를 적정 PH로 맞추어 바이오가스의 안정화를 도모하도록 한 것이다. 여기서, 양 발효조(23a,23b)의 적정 PH는 1차 발효조(23a)가 55 내지 6으로 형성되고, 2차 발효조(23b)가 75 내지 8로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 혐기발효조(23)에서 바이오가스 생산의 효용성이 모두 소멸된 유기폐기물은 외부로 배출되어 퇴비로 이용되거나 폐기된다.

또한, 공급부(10)로부터 혐기발효조(23)로 공급되는 유기폐기물의 양이 과도할 경우 이를 액비저장조(40)로 이송시켜서 혐기발효조(23)의 보충용 유기폐기물로 이용하거나 액화비료를 생산할 수 있다.

가스포집조(25)는 혐기발효조(23)로부터 가스이송턱트를 통해 전달되는 바이오가스를 포집하여 후술할 에너지생산설비(30)의 수분정제기(31a)로 이송한다. 이때, 혐기발효조(23)에서 생성되는 바이오가스의 양이 과도하게 많아져 잉여가스가 생성될 수 있는데, 이 경우 혐기발효조(23)에서 생성된 바이오가스를 가스포집조(25)에서는 안정상 모두 포집할 수가 없다. 이에 따라, 잉여가스를 처리할 수 있는 잉여가스연소기(27)를 마련하고, 혐기발효조(23)로부터 가스포집조(25)로 향하는 가스이송덕트(23e)에 분기덕트를 마련하여 잉여가스가 잉여가스연소기(27)로 전달되어 연소되도록 한다.

액비저장조(40)는 전술한 바와 같이, 공급로부터 혐기소화조로 이송되는 유기폐기물 중 여분의 유기폐기물을 저장하였다가 액화비료를 생산하거나 가스생산부(20)의 혐기바효조에 유기폐기물 부족시 보충용으로 사용한다.

이를 위해서 액비저장조(40)와 혐기발효조(23) 간에는 양방향 유기폐기물 이송라인(41)이 마련된다.

이때, 액비저장조(40) 내에는 유기폐기물의 저장 과정에서 침전된 유기폐기물 상부에 오염수로서 상층수가 형성될 수 있는데, 이 상층수로 형성된 오염수는 후술할 오염수처리부(50)로 이동시켜서 정화한다.

오염수처리부(50)는 전술한 바와 같이, 공급부(10)의 고액분리조(15)와 가스생산부(20)의 저류조(21) 및 액비저장조(40)에서 발생한 오염수를 전달받아 정화 처리하고 정화수는 방류하거나 농업용수 등의 산업용수로 재활용한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서는 유기성 폐기물인 가축분뇨 및 음식물류 폐수을 혐기성소화하여 바이오가스를 생산, 활용하여 발전하거나 고질화하여 압축천연가스로 차량연료화를 하거나, 열조설비를 통한 LPG의 혼합으로 도시가스공급, 수소로의 개질을 통한 그린수소연료전지발전을 하고 유출되는 소화액으로는 고액분리기를 통한 퇴비 및 액비를 생산하는 플랜트에서 공기 중의 산소를 차단하는 밀폐된 상태의 혐기성소화조는 필수적으로 있어야 하는 중요한 시설로서 유입되는 유기물의 성상이나 온도, 교반조건 등에 따라서 소화 효율에 큰 영향을 준다.

특히, 교반이 정상적으로 이루어지지 않으면 미생물의 균질한 분포와 혐기미생물의 먹이가 되는 유기물의 공급이 어려워지고, 결국에는 소화 성능(혐기성미생물의 활동으로 유기물의 분해 및 감량화 능력)이 급격하게 떨어져서 결국에는 혐기미생물의 사멸의 결과로 많은 비용을 들여서 소화조를 비워서 유기물의 퇴적으로 인한 소화조 바닥을 준설하여야 하고, 다시 미생물을 식종(Seeding)하고 가온하고(중온소화일 경우 37℃, 고온소화일 경우 55℃) 시운전을 해야하는 상황까지도 갈 수 있는 문제점이 있는 것이다.

특히, 소화조 내부에 설ㅊ된 주요 구동부인 모터가 혐기성 소화조 내부에 있기 때문에 운영시 발생되는 모터 등 주요 구동부의 고장시 내부에서 수리시에는 내부의 가동을 중단하여야하는 문제가 발생되었던 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 상기 교반하는 방식은 펌프 순환에 의한 교반, 패들 교반, 입축 프로펠러 교반, 잠수형 프로펠러 교반, 압축바이오가스에 의한 교반 등 여러 가지가 있으며, 본 발명에서는 이덕터(UCTOR)와 펌프를 복합적으로 사용한 방식으로 교반의 효율은 높이고, 상부 부유물(SCUM) 발생을 억제하며 인입된 유기물이 소화조내 충분히 체류하여 소화가 될수 있도록 하고, 주요 구동부인 모터가 혐기성 소화조 외부에 있기 때문에 운영시 발생되는 모터 등 주요 구동부의 고장시 외부에서 간편하게 보수유지를 할 수 있는 것에 그 목적이 있다.

또한, 각종 유기성폐기물인 가축분뇨, 음식물류폐기물, 식품/주류회사 폐기물, 하수슬러지 등을 혐기소화 처리하는 바이오가스플랜트에서 혐기소화조 교반을 간편하게 운영, 상부 부유물(SCUM) 즉, 일명 거품발생을 억제하며 인입된 유기물이 소화조내 충분히 체류하여 소화가 될수 있도록 하고, 주요 구동부인 모터가 혐기성 소화조 외부에 있어 운영시 발생되는 모터 등 주요 구동부의 고장시 외부에서 간편하게 보수유지를 할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 혐기소화조 내부에 고장이 발생될 수 있는 기계적인 구동장치가 없애므로써 혐기소화조 벽체나 지붕을 걷어내는 등의 작업이 필요 없으므로 혐기성소화조의 준설이나 바이오가스의 방출 등의 작업이 필요하지 않기에 혐기소화조의 운영/유지관리가 간단하고 신뢰성 있는 바이오가스 플랜트 즉, 일명 교반 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 주요 구동부인 모터가 혐기성 소화조 외부에 있어 운영시 발생되는 모터 등 주요 구동부의 고장시 외부에서 간편하게 보수유지를 할 수 있는 장치로 혐기소화조 교반 조작을 간편하게 운영하는 장치를 제공함에 있다.

또한, 혐기소화조 상부의 부유물(SCUM) 발생을 방지하는 장치를 제공함에 있다.

또한, 혐기소화조로 인입된 유기물이 소화조내 충분히 체류하여 분해가능한 장치를 제공함에 있다.

또한, 주요 구동부 고장시 외부에서 쉽게 보수가 가능한 교반시스템을 제공함에 있다.

또한, 배관 시스템이나 펌프 흡입구 부분에 그라인더를 설치하여 유입된 큰 고형물을 잘게 갈아주는 장치 구성을 쉽게 할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

또한, 외부 가온열교환기를 설치하여 유입수나 순환수를 가온하여 혐기소화조 내부 적정온도(중온소화일 경우 37℃, 고온소화일 경우 55℃)를 유지할 수 있도록 하는 장치를 제공함에 있다.

또한, 혐기소화조 상부에 별도의 교반기 설치용 구조물이 필요 없으므로 지붕이나, 가스저장조를 용이하게 설치 가능하게 하는 장치를 제공함에 있다.

또한, 혐기소화조와 상부 바이오가스 저장조를 비울 필요가 없이 외부에서 필요한 부분만 안전하게 수리가 가능한 장치를 제공함에 있다.

또한, 혐기소화조 외 원수 반입조나 기타 악취나 가스가 발생되는 저장조의 교반기 설치가 필요한 곳에 확대 적용이 가능하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 교반기 보수를 위하여 소화조 지붕위에 올라 가야하는 등의 고소작업이 필요하지 않으며, 바이오가스의 방출 등의 작업이 필요하지 않으므로 안전하면서 바이오가스의 손실 등이 예방되면서 지상에서 외부에 있는 교반용 펌프 모터 등의 개보수가 가능하기 때문에 안전한 작업이 가능하며, 이덕터(EDUCTOR)-1의 작용에 의해 균질교반과 이덕터(EDUCTOR)-2에서 흡입한 바이오가스 기포의 상승에 의해 액과 기포의 분산으로 교반과 상부 부유물(SCUM)층을 해결하여 잠수형교반기 대비하여 적은 동력(약 1/4정도)으로 전체 교반을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 설비비용 및 설치비용 절감하고, 유지관리비용 절감할 수 있다.

또한, 효율이 높고 안전하며 수명이 길고, 탱크 내부에는 움직이는 부품(MOVING PART)가 없어서 운전 신뢰도가 높다.

또한, 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI) 모양에 의해 적은 양의 유동액(MOTIVE FLUID)(1)에 대해 약 5배의 혼합류(MIXED FLOW)(1+4)를 발생하므로 효율적인 혼합(MIXING)이 가능하다.

또한, 운전 측면에서 슬러지 발생(SLUDGE BUILD-UP)을 방지하여 혐기소화조 준설작업을 방지할 수 있으며, 완전한 믹싱을 통해 온도, pH, 확산으로 혐기소화조 미생물 균질화, 유기물분해성능 향상 및 바이오가스 발생능력을 높일 수 있다.

또한, 보다 소형의 펌프를 사용해도 혐기소화조 소화액을 흡입(SUCTION)할 수 있고 많은 유량을 순환 시킬 수 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 유기폐기물을 이용한 바이오가스 생산 시스템의 블록 구성도,
도 2는 종래 발명에 따른 유기폐기물을 이용한 바이오가스 생산 시스템의 혐기발효조 간략도.
도 3은 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 개략도
도 4는 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제1 실시예의 측면도
도 5는 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제1 실시예의 모형도
도 6은 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제1 실시예의 작용 관계도
도 7은 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제2 실시예의 측면도
도 8은 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제2 실시예의 단면도
도 9는 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 평면배치도
도 10은 원수 유입 및 소화액 유출과정을 나타내는 개략도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명의 구성에 따른 작용 및 효과는 실시예를 설명하면서도 기재되므로, 이를 근거로 특허청구범위를 해석하여야 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 혐기성소화조(100) 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제1 실시예에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 개략도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 상기 혐기성소화조(100)는 상기 혐기성소화조탱크(110)와 상기 혐기성소화조지붕(120)으로 형성되어 있고, 상기 혐기성소화조탱크(110)의 하부 측면에는 순환펌프배관(400)이 형성되어 제1순환펌프흡입배관(210)과 제2순환펌프흡입배관(310) 및 순환펌프출구배관(430)이 연결되어 유입수와 유출수의 통로를 제공하고 있다.

상기 이덕터(EDUCTOR)-1(200)은 혐기성소화조(100) 바닥면에서 0.5~1m 정도 높이로 나팔관 형태의 디퓨저(DIFFUSER)(VETURI)(252)의 수직각도는 15~45도, 수평각도는 0~30도 범위로 설치한다.

상기 이덕터(EDUCTOR)-2(300)는 혐기성소화조(100) 바닥에서 2~3m 정도 높이에서 평면도 기준 이덕터(EDUCTOR)-1(200) 중심선에서 수평각도 15~30도 방향으로 설치한다.

상기 순환펌프(500)의 흡입배관(230)(330)은 혐기성소화조(100) 중심부에 위치하여 이덕터(EDUCTOR)-1(200)의 유입수에 영향이 없도록 배치한다.

상기 순환펌프(500)는 설계된 믹싱 시간에 따라 적정한 유량과 양정이 높은 펌프를 선정하여 이덕터(EDUCTOR)의 분사노즐(251)에서 분사되는 유체와 측부의 플로우쓰로우챔버(253)에서 들어오는 유체와 함께 나팔관 형태의 디퓨저(DIFFUSER)(VETURI)(252)에서 충분히 부압이 발생될 수 있게 하는 것이다.

필요에 따라 고형물을 분쇄하는 기능이 있는 펌프를 선정하면 더 좋다.

또한, 상기 순환펌프(500)의 출구배관(430)에는 가온용 열교환기(432)를 배치하여 필요에 따라 소화액 가온을 하여 일정한 온도를 유지 하도록 하면 좋다.

상기 순환펌프(500)의 입구배관(434)에는 스톱(STOP)밸브(431)를 부착하고, 이덕터(EDUCTOR)-1(200) & 이덕터(EDUCTOR)-2(300)의 분사노즐입구배관(230)(330)에는 모터(220)(320)에 의하여 제어되는 순환펌프자동제어밸브(전동 혹은 공압작동)(210)(310)를 부착하여 필요에 따라 자동으로 선택하여 교반할 수 있도록 제어하도록 한다.

다음은 본 발명에 따른 혐기성소화조(100) 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제1 실시예의 작동관계에 대하여 설명한다.

상기 이덕터(EDUCTOR)-1(200)의 젯트 각도(JET ANGLE)(즉, VENTURI 각도)은 15~45도 이내 범위로 설치하여 탱크 내 교반이 원활하도록 한다.

상기 이덕터(EDUCTOR)-1(200)의 설치 높이는 탱크 하부에서 0.5~1meter에 설치하여 바닥에 있는 유기물들을 충분히 유입 순환하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제1 실시예의 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제1 실시예의 모형도이며, 도 6은 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제1 실시예의 작용 관계도이다.

도4 내지 6에서 보는 바와 같이, 상기 이덕터(EDUCTOR)-1(200)의 구조와 같이 혐기성 소화조 내부에 펌프 토출배관에 연결하여 노즐을 통하여 소화액을 분사하면 노즐 주위에 생성되는 부압에 의하여 약 4배 정도의 주변의 소화액을 유입시키며 디퓨저(벤튜리)를 통하여 유체가 흐르게 된다.

믹싱 시간은 탱크 높이와 직경에 비례하며, 젯트(JET) 유속이 빠를수록 감소하고 젯트(JET) 직경이 커질수록 감소한다. 또한 젯트 통과길이(JET PATH) 길이가 길어질수록 믹싱 시간은 줄어든다.

젯트(JET) 각도가 45도일 때 가장 긴 젯트 통과길이(JET PATH)가 되고 결국 가장 짧은 믹싱 시간이 된다. 소화조 바닥에서 분사 각도가 15도 이하일 때는 소화조 벽체의 영향으로 믹싱 시간이 크게 증가한다.

다음은 본 발명에 따른 혐기성소화조(100) 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제2 실시예의 작동관계에 대하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제2 실시예의 측면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 제2 실시예의 단면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 혐기성소화조 교반용 이덕터(EDUCTOR) 및 부유물(SCUM) 제거용 균질화 장치의 이덕터(EDUCTOR)의 벤추리(VENTURI)에 대한 평면배치도이다.

도7 내지 8에서 보는 바와 같이, 이덕터(EDUCTOR)-2(300)의 구조와 같이 혐기성 소화조 내부에 펌프 토출배관에 연결하여 노즐을 통하여 소화액(유체1)을 분사하면 노즐 주위에 생성되는 부압에 의하여 혐기성소화조(100) 상부의 바이오가스(유체2)를 유입시키며 디퓨저(벤튜리)를 통하여 혼합유체(소화액+바이오가스)가 흐르게 된다.

즉, 이덕터(EDUCTOR)-2(300)의 디퓨저(352)를 통과한 바이오가스는 기포상태로 상부로 떠오르게 되며 이때 주변의 소화액과 같이 상승하게 된다.

상층부의 소화액과 바이오가스의 경계면에 있던 부유물(SCUM)은 떠오르는 기포에 의해 깨지게 되며 순환펌프(500)와 이덕터(EDUCTOR)(200)(300)의 작용에 의해 부유물(SCUM)과 소화액은 하부로 이동하여 계속적인 순환을 하게 된다.

순환펌프(500) 전단에 커터(그라인더, CHOPPER)(433)를 부착하였을시 유기물내에 유입된 큰 고형물들을 잘게(미세하게) 분쇄하여 소화 효율을 높일 수 있다.

상기 순환펌프(500)의 후단에는 소화액 가온용 열교환기(432)를 구비하여 항상 일정온도를 유지할 수 있도록 순환되는 소화액을 가온하여 준다.

도9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 평면배치도와 같이 원수 유입이 소화조 상부로 유입이 되고, 소화(미생물에 의해 분해(발효))가 완료된 소화액은 소화조(100) 하부에서부터 상부액면까지 상승하여 소화조 외부로 월류하도록 배치하면 발효가 미처 안된 원수의 유출을 방지할 수 있다.(종래의 기술이 반영된 소화조 유출수에서 악취가 발생하는 것은 대부분의 경우 미처 발효가 완료되지 않은 원수가 혼합되어 유출되기에 심한 악취가 발생되는 것이다)

협기성소화조(100)의 직경이 클 경우에는 1개의 순환 펌프로 복수개 이상의 이덕터(EDUCTOR)-1(200) 및 이덕터(EDUCTOR)-2(300)의 조합으로 구성이 가능하며, 복수개 이상의 순환 펌프와 이덕터(EDUCTOR)-1(200) 및 이덕터(EDUCTOR)-2(300)의 조합으로 구성이 가능하다.

그리고, 도 10에서 보는 바와 같이, 도 10은 원수 유입 및 소화액 유출과정을 나타내는 개략도로서, 상기 혐기성소화조(100)에서 유입교반되는 방향과 90도 되는 부분에서 펌프(600)에 의하여 원수유입라인(601)을 통하여 원수 유입과 그 반대 방향 하부에서 원수유출라인(602)을 통하여 소화가 완료된 소화액이 월류되는 구조로 되어 액비처리설비(700)로 이송되는 구조로 되어 있고, 상기와 같은 구조에 의하여 소화가 되지 않은 원수의 유출이 적게 되는 효과가 있는 것이다.

즉, 상기 혐기성소화조(100)의 유입수와 유출수는 이덕터(EDUCTOR)-1 설치평면 중심선과 90도 각도를 이루며 유입수는 소화조 일측 상부로 들어오고 유출수는 반대측 하부에서 상부로 월류될 수 있도록 배관구조를 이루어 유입수가 바로 유출될 수 없도록 한 배관 배치구조를 갖는 것이다.

또한, 상기와 같은 전술한 종래 기술을 이용하여 신규한 본 발명의 실행시스템에 적용하게 될 수도 있는 것이다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

10 : 공급부 11 : 분쇄기
13 : 선별기 15 : 고액분리조
20 : 가스생산부 21 : 저류조
23 : 혐기발효조 25 : 가스포집조
27 : 잉여가스연소기 30 : 에너지생산설비
31 : 가스정제기 33 : 열병합발전기
40 : 액비저장조 50 : 오염수처리부
100 : 혐기성소화조
110 : 혐기성소화조탱크
120 : 혐기성소화조지붕
200 : 이덕터(EDUCTOR)-1
210 : 순환펌프자동제어밸브
220 : 모터
230 : 분사노즐입구배관
300 : 이덕터(EDUCTOR)-2
310 : 순환펌프자동제어밸브
320 : 모터
330 : 분사노즐입구배관
400 : 순환펌프배관
430 : 순환펌프출구배관
432 : 열교환기
433 : 커터
500 : 순환펌프

Claims

혐기성소화조(100)에 의하여 유기성폐기물을 혐기발효하여 바이오가스를 생산하고 폐수를 처리하는 시설에서 혼합(MIXING)용 이 덕터(EDUCTOR)-1을 수직각도 15~45도, 수평각도 0~30도 범위로 설치하고 바이오가스 흡입용 이덕터(EDUCTOR)-2를 수평방향 15~30도 범위로 설치 및 분사/순환용 펌프를 동시에 채택한 것을 특징으로 하는 바이오가스 플랜트
제1항에 있어서, 상기 혐기성소화조(100)의 직경이 클 경우에는 1개의 순환 펌프로 복수개의 이덕터(EDUCTOR)-1 및 이덕터(EDUCTOR)-2의 조합으로 구성되며, 복수개 이상의 순환펌프와 이덕터(EDUCTOR)-1 및 이덕터(EDUCTOR)-2의 조합으로 형성된 것을 특징으로 하는 바이오가스 플랜트
제1항에 있어서, 상기 혐기성소화조(100)의 유입수와 유출수는 이덕터(EDUCTOR)-1 설치평면 중심선과 90도 각도를 이루며 유입수는 소화조 일측 상부로 들어오고 유출수는 반대측 하부에서 상부로 월류될 수 있도록 배관구조를 이루어 유입수가 바로 유출될 수 없도록 한 배관 배치구조를 갖는 것을 특징으로 하는 바이오가스 플랜트