WO2015115753A1 - 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치 - Google Patents

유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치 Download PDF

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    • Y02W10/20—Sludge processing

Definitions

  • the present invention relates to an anaerobic digestion apparatus for hydraulic screw stirring type organic waste, and more specifically, to various types of organic waste such as sludge, livestock manure and food waste generated from sewage and wastewater treatment plants, and to reduce and improve energy efficiency.
  • the present invention relates to an anaerobic digestion apparatus for hydraulic screw stirring type organic waste.
  • wastewater such as sewage, sewage, and manure generated at home, livestock farms, and industrial sites may contain a large amount of organic matter. Therefore, when the wastewater containing organic matter is discharged in a state where biological and chemical oxygen demand and suspended solids content do not reach the environmental standard value, soil or water is contaminated. As a result, the organic matter in the wastewater is discharged to rivers and the like in a purified state through biological, physical and chemical treatments, thereby reducing environmental pollution.
  • anaerobic digestion is a reaction in which anaerobic microorganisms ingest organic matter and release inorganic compounds and digestive gases (biogas).
  • Anaerobic digestion is a traditional technique that has been established for some time, also known as methane fermentation.
  • the main purpose of the anaerobic digestion process is to recover the energy of methane at the same time as treating organic waste.
  • anaerobic digestion is divided into pretreatment process, anaerobic digestion process, gas collection and purification process, and solid resource recycling process.
  • Most of the anaerobic digestion process is applied to the content of solids within 10%, it is also applicable to the high concentration organic waste of about 25% solids according to the recent technology development.
  • the agitator is not installed at all, or the agitation efficiency is extremely weak, so that the treatment efficiency is lowered due to the generation of dead zones.
  • Korean Patent No. 10-0958205 and Patent No. 10-1039741 disclose a cylindrical digester.
  • Patent Document 1 Registered Patent No. 10-0958205 (2010.05.07)
  • Patent Document 2 Registered Patent No. 10-1039741 (2011.06.01)
  • An object of the present invention is to invent the conventional drawbacks as described above, to improve the treatment and reduction of various organic waste, such as various sludge, livestock manure, food waste liquid generated in the waste water treatment plant, and improve the energy efficiency To provide an anaerobic digestion apparatus for hydraulic screw stirring type organic waste.
  • the present invention can improve the anaerobic digestion apparatus of the hydraulic screw stirring type organic waste to improve the structure of the sludge to improve the efficiency of the sludge, improve the reactivity of the microorganisms and organic matter, and consequently to further increase the anaerobic digestion efficiency. To provide.
  • the present invention can minimize the maintenance and management costs by improving the structure, increase the production of biogas by improving the anaerobic digestion efficiency, anaerobic digestion apparatus of hydraulic screw stirring type organic waste to reduce the sludge amount To provide.
  • anaerobic digestion apparatus of the hydraulic screw stirring type organic waste to keep the concentration of the sludge in the anaerobic digestion tank is smoothly circulated to the top without depositing sludge attached to the lower part of the anaerobic digestion tank To provide.
  • the present invention also provides an anaerobic digestion apparatus for a screw stirring organic waste, which achieves a complete encapsulation of the anaerobic digestion tank through the application of a hydraulic motor and a system to prevent oxygen contact acting as an inhibitory factor during anaerobic digestion. To provide.
  • the present invention forms an anaerobic digestion tank for treating organic waste into a double cylinder consisting of an inner cylinder and an outer cylinder, and installs a screw stirrer for smoothly stirring sludge up and down in the inner cylinder of the anaerobic digestion tank, Connect the upper horizontal stirrer to remove the scum and foam of the extinguishing fluid to the upper portion of the hydraulic screw stirrer, and connects the lower horizontal stirrer for horizontally stirring the sludge deposited in the lower portion of the screw stirrer, and connected to the lower horizontal stirrer Connect the circulation pump to circulate the settling sludge to the top of the anaerobic digestion tank, wrap the inner cylinder with a heating tube to enable the temperature maintenance and control of the anaerobic digestion tank, to drive the screw stirrer by a hydraulic motor.
  • the screw stirrer is to control the stirring speed by the hydraulic motor and the hydraulic system.
  • the screw stirrer is to transfer the settling sludge of the lower anaerobic digestion tank to the top of the inner cylinder and to be stirred while the sludge is circulated back to the lower portion at the end of the upper inner cylinder.
  • the screw stirrer and the lower horizontal stirrer are connected to the gearbox so as to be rotated and stirred at a speed of 1/5 to 1/20 of the screw stirrer rotational speed.
  • the lower horizontal stirrer is equipped with a plurality of sludge scrapers at regular intervals between the rod-type shaft and the rod-type shaft in which a plurality of perforations are drilled to improve the horizontal stirring efficiency of the precipitated sludge, and by the external sludge circulation pump It is to prevent the dead zone by suctioning the precipitated sludge is transferred to the top of the digester to make vertical agitation.
  • the hydraulic motor is installed on each or part of the upper horizontal stirrer, the screw stirrer, and the lower horizontal stirrer.
  • a plurality of perforations are installed on each of the rod-type shafts of the lower horizontal stirrer and the rod-type shafts of the upper horizontal stirrer, and the lower settling sludge is discharged through the rod-type shaft bores of the upper horizontal stirrer with an external circulation pump and stirred, After the time, the digestive fluid was discharged into the rod-type shaft perforation of the upper horizontal stirrer to the rod-type shaft perforation of the lower horizontal stirrer to circulate and stir.
  • the anaerobic digestion tank can be operated at medium temperature (35 ⁇ 40 °C, generally 37 °C) or high temperature (52 ⁇ 60 °C, 55 °C °C) through a heating tube wrapped around the inner cylinder, organic waste high temperature through heat solubilization When it is introduced into the state, it is to be introduced through the external heat source heating tube.
  • the temperature is kept constant in the anaerobic digestion tank by operating for a predetermined time and alternately flowing to the upper end.
  • the agitation efficiency of the sludge can be increased, and through this, anaerobic digestion There is an effect that can further increase the efficiency.
  • the sludge with microorganisms attached to the lower part of the anaerobic digestion tank is circulated smoothly to prevent the sludge in the anaerobic digestion tank from being kept constant in the upper and lower parts, and the scum and foam generated in the upper part of the anaerobic digestion tank can be maintained. There is an effect that can be easily removed.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an anaerobic digestion apparatus of the present invention.
  • Figure 2 is an enlarged view showing the main part of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the lower horizontal stirrer according to the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of the upper horizontal stirrer according to the present invention.
  • Figure 5a, 5b is an exemplary view showing another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is an exemplary view showing another embodiment of the present invention.
  • Anaerobic digestion apparatus of the hydraulic screw stirring type organic waste of the present invention as shown in Figures 1 to 6, the anaerobic digestion tank 10 consisting of a double cylindrical structure of the inner cylinder 11 and the outer cylinder 12 for treating the organic waste. ;
  • a screw stirrer 20 installed in the inner cylinder 11 of the anaerobic digestion tank 10 to stir the sludge up and down;
  • An upper horizontal stirrer 30 connected to an upper portion of the screw stirrer 20 to remove scum and bubbles;
  • a lower horizontal stirrer 40 connected to a lower portion of the screw stirrer 20 to horizontally stir the precipitated sludge;
  • a circulation pump 50 connected to the lower horizontal stirrer 40 to circulate the settling sludge to the upper portion of the anaerobic digestion tank 10;
  • a heating tube 60 installed to surround the inner cylinder 11 to maintain and control the temperature of the anaerobic digestion tank 10; It comprises a hydraulic motor 70 for driving the screw stirrer 20 is a basic feature
  • the anaerobic digestion apparatus of the hydraulic screw stirring type organic waste according to the present invention is for the treatment, reduction and energy saving of various organic wastes such as various sludges, livestock manure and food wastes generated in sewage and wastewater treatment plants.
  • the anaerobic digestion tank 10 constitutes a main body of an anaerobic digestion apparatus for treating organic waste, and the anaerobic digestion tank 10 has a double cylinder having an inner cylinder 11 and an outer cylinder 12. At this time, the sludge discharge pump 100 is installed in the lower portion of the anaerobic digestion tank 10 as shown in FIG.
  • the screw stirrer 20 is to be installed in the inner cylinder 11 of the anaerobic digestion tank 10, the screw stirrer 20 serves to stir the sludge up and down smoothly. At this time, the screw stirrer 20 is the stirring speed is adjusted by the hydraulic motor 70 and the hydraulic system (71).
  • the screw stirrer 20 is configured to transfer the lower sludge to the upper portion of the inner cylinder 11 as shown by the arrow of FIG.
  • the upper horizontal stirrer 30 is to be connected to the upper portion of the screw stirrer 20, the upper horizontal stirrer 30 serves to remove scum and foam of the digestive fluid.
  • the upper horizontal stirrer 30 is composed of a rod-type shaft 31 and a plurality of scrapers 32 as shown in FIG.
  • the lower horizontal stirrer 40 is to be connected to the lower portion of the screw stirrer 20, the lower horizontal stirrer 40 serves to stir the sludge precipitated in the lower portion of the anaerobic digestion tank (10). At this time, the lower horizontal stirrer 40 is agitated sludge sludge precipitated by the difference in weight in the lower portion of the anaerobic digestion tank 10 horizontally and at the same time intake sediment sludge inside through the circulation pump 50 anaerobic digestion tank It is configured to circulate to the top of (10).
  • the lower horizontal stirrer 40 is a rod-type shaft 41 formed with a plurality of perforations 41a and a plurality of which are mounted at regular intervals on the shaft 41 It consists of a scraper 42 and the sludge collection tank 43 is installed in the lower center of the shaft 41 is connected to the circulation pump 50. At this time, the lower horizontal stirrer 40 is mounted sludge scraper 42 at regular intervals between the rod-type shaft 41 and the rod-type shaft 41 in which the perforations 41a are drilled horizontally of the sludge settled.
  • the sludge precipitated by the external sludge circulation pump 50 is sucked into the perforations 41a, and then transferred to the upper portion of the anaerobic digestion tank 10 through the sludge collection tank 43 so that vertical stirring is performed. This prevents dead zones.
  • the screw stirrer 20 and the lower horizontal stirrer 40 is connected to the gear box 80 to reduce the speed of 1/5 ⁇ 1/20 of the rotation speed of the screw stirrer 20 It is configured to rotate stirring.
  • the circulation pump 50 is connected to the upper portion of the lower horizontal stirrer 40 and the outer cylinder 12, the circulation pump 50 serves to circulate the lower sedimentation sludge to the upper portion of the anaerobic digestion tank (10). .
  • the heating tube 60 is installed to surround the inner cylinder 11 to maintain and control the temperature of the anaerobic digestion tank 10, such a heating tube 60 to supply an external heat source to the inside of the anaerobic digestion tank 10. It is connected to heating equipment. At this time, the anaerobic digestion tank 10 through the heating tube 60 may be operated at a medium temperature (35 ⁇ 40 °C, generally 37 °C) or a high temperature (52 ⁇ 60 °C, generally 55 °C).
  • the hydraulic motor 70 drives the screw stirrer 20, and the hydraulic system 70 is connected to the hydraulic motor 70 so as to appropriately adjust the stirring speed of the screw stirrer 20.
  • the upper horizontal stirrer 30 corresponds to the lower horizontal stirrer 40 and has a rod-type shaft 31 in which a plurality of perforations 31a are formed. And, it is installed in the central upper portion of the shaft 31 is composed of a sludge collection tank 33 is connected to the circulation pump (50).
  • the lower horizontal stirrer 40 is characterized in that it is driven through a separate hydraulic motor (72). At this time, the hydraulic motor 72 is connected to the hydraulic system 71 to properly adjust the stirring speed of the lower horizontal stirrer 40.
  • the upper horizontal stirrer 30, the screw stirrer 20 and the lower horizontal stirrer 40 are respectively or part hydraulic motors 70, 72 ) Can be configured to operate.
  • the heating tube 60 is characterized in that it is connected to a thermal solubilization reactor 90 for supplying a solubilizing solution of organic waste heat-solubilized at a high temperature.
  • a thermal solubilization reactor 90 for supplying a solubilizing solution of organic waste heat-solubilized at a high temperature.
  • the solubilization solution of the heat-solubilized organic waste flows into the lower end of the heating tube 60 wrapped around the inner inner cylinder 11 of the anaerobic digestion tank 10 for a predetermined time Afterwards, the temperature in the anaerobic digestion tank 10 can be kept constant by repeatedly operating for a predetermined time and alternately flowing to the upper end.
  • the present invention configured as described above uses the screw stirrer 20, the upper horizontal stirrer 30, and the lower horizontal stirrer 40 and the circulation pump 50 to circulate the settling sludge and the digestive fluid in both the upper and lower portions of the anaerobic digestion tank 10. Since it can be stirred smoothly while making the structure, smooth agitation of the settling sludge and digested sludge is made to increase the stirring efficiency of the sludge, and as a result, there is an advantage that can further increase the anaerobic digestion efficiency.
  • the present invention can greatly improve the anaerobic digestion efficiency as described above, the production of biogas can be further increased, and the sludge amount can be greatly reduced.
  • the present invention is the sludge attached to the microorganisms in the lower portion of the anaerobic digestion tank 10 is smoothly circulated to the top without being deposited by the lower horizontal stirrer 40, the concentration of the sludge in the anaerobic digestion tank 10 up and down Sudden can be kept constant, there is an advantage that can easily remove scum and bubbles generated in the upper portion of the anaerobic digestion tank 10 with the upper horizontal stirrer (30).

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Abstract

본 발명은 하,폐수처리장에서 발생하는 각종 슬러지, 가축분뇨, 음식물폐액 등 다양한 유기성폐기물의 처리와 감량화, 그리고 에너지화를 위한 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치에 관한 것이다. 본 발명은 유기성폐기물을 처리하기 위한 내통(11)과 외통(12)의 이중 원통형으로 이루어지는 혐기성소화조(10); 상기 내통(11)에 설치되어 슬러지를 상,하로 교반시키는 스크류교반기(20); 상기 스크류교반기(20)의 상부에 연결되어 스컴 및 거품을 제거하는 상부수평교반기(30); 상기 스크류교반기(20)의 하부에 연결되어 침전된 슬러지를 수평으로 교반하는 하부수평교반기(40); 상기 하부수평교반기(40)에 연결되어 침전 슬러지를 혐기성소화조(10)의 상부로 순환시키는 순환펌프(50); 상기 내통(11)을 감싸도록 설치되어 혐기성소화조(10)의 온도유지 및 조절하는 가온튜브(60); 상기 스크류교반기(20)를 구동시키는 유압모터(70)를 포함하여 구성된다.

Description

유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치
본 발명은 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 하,폐수처리장에서 발생하는 각종 슬러지, 가축분뇨, 음식물폐액 등 다양한 유기성폐기물의 처리와 감량화, 그리고 에너지화 효율 향상을 위한 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정, 축산농가, 산업현장 등에서 발생하는 하수, 오수 및 분뇨와 같은 폐수는 많은 양의 유기물을 함유하게 된다. 따라서, 유기물이 포함된 폐수를 생물학적 및 화학적 산소요구량, 부유물질함량 등이 환경기준치에 도달하지 않은 상태에서 배출하게 되면 토양이나 수질이 오염되게 된다. 이에 따라 폐수 내의 유기물을 생물학적, 물리적, 화학적 처리를 통해 정화된 상태로 하천 등으로 방류함으로써 환경오염을 줄이게 된다.
그러나, 폐수 내 유기물을 물리적인 방법에 의해 처리시 그 처리효과가 미비하며, 화학적 처리는 수질오염과 더불어 처리비용이 많이 소요되므로, 최근에는 미생물을 이용하는 생물학적 방법이 주로 사용되고 있다.
이러한 생물학적 방법 중 하나인 혐기성소화공정은 혐기성 미생물이 유기물을 섭취하여 분해하고 무기화합물과 소화가스(바이오가스)를 방출하는 반응이다. 혐기성소화공정은 예전부터 확립되어 온 전통적인 기술로서, 일명 "메탄발효"라고도 한다. 혐기성소화공정의 주된 목적은 유기성폐기물 처리와 동시에 메탄이라는 에너지를 회수하기 위하여 적용된다.
일반적으로 혐기성소화처리는 크게 전처리공정, 혐기성소화공정, 가스포집 및 정제공정, 고형물 자원화공정으로 구분된다. 대부분의 혐기성소화공정은 고형물의 함량이 10% 이내인 것에 적용되는데, 최근 기술발전에 따라서 고형물이 25% 전후인 고농도 유기성폐기물에도 적용이 가능하다. 하지만 고농도 고형물의 처리시에는 교반기를 아예 설치하지 않거나, 교반효율이 극히 미약하여 사영역 발생 등으로 처리효율이 낮아지는 경향이 있다.
종래의 혐기성소화조는 많은 양의 유기성폐기물의 처리를 위해서는 그 용량을 증가시킬 수밖에 없는데, 소화조의 용량 증가에는 한계가 있으며, 설비 증가로 인한 비용 역시 기하급수적으로 증가하게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내 등록특허 제10-0958205호와 등록특허 제10-1039741호에는 원통형의 소화조가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 원통형 소화조는 바닥면에 슬러지 및 침전물이 퇴적되어 배출되지 못하기 때문에 소화조 유효부피가 감소하여 과부하의 충격을 받기 쉽고 교반 효율이 저하되어 소화효율이 떨어지는 문제점이 있었으며, 이로 인해 결과적으로 혐기성소화 효율 저하로 바이오가스의 생산량이 떨어지고 슬러지량을 저감시킬 수 없는 문제점이 있었다.
또한 종래에는 소화조 내부 상단에서 소화액의 스컴 및 거품 등의 발생시 이를 제거할 수 없는 문제점이 있었다.
또한 종래에는 소화조 하부에 미생물이 부착된 슬러지가 침적되고, 침전 슬러지가 상부로 원활하게 순환되지 못하므로 소화조 내 슬러지의 농도를 일정하게 유지할 수 없는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 특허문헌 1 : 등록특허 제10-0958205호(2010.05.07)
(특허문헌 2) 특허문헌 2 : 등록특허 제10-1039741호(2011.06.01)
본 발명의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 하,폐수처리장에서 발생하는 각종 슬러지, 가축분뇨, 음식물폐액 등 다양한 유기성폐기물의 처리와 감량화, 그리고 에너지화 효율 향상을 위한 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 구조를 개선하여 슬러지의 교반 효율을 높일 수 있고, 미생물과 유기물의 반응성을 향상시키며, 이를 통해 결과적으로 혐기성소화 효율을 더욱 높일 수 있도록 한 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 구조를 개선하여 유지 및 관리 비용을 최소화할 수 있고, 혐기성소화 효율 향상으로 바이오가스의 생산량을 높일 수 있고, 슬러지량을 저감시킬 수 있도록 한 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 혐기성소화조 하부에 미생물이 부착된 슬러지가 침적되지 않고 상부로 원활하게 순환함으로서 혐기성소화조 내 슬러지의 농도가 상.하부 어디에서든 일정하게 유지되게 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 유압모터 및 시스템의 적용을 통해 혐기성소화조의 완전밀폐화를 달성하여 혐기성소화시 저해인자로 작용하는 산소의 접촉을 원천적으로 방지할 수 있도록 한 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유기성폐기물을 처리하기 위한 혐기성소화조를 내통과 외통으로 이루어지는 이중 원통형으로 형성하고, 상기 혐기성소화조의 내통에 슬러지를 상,하로 원활하게 교반시키는 스크류교반기를 설치하며, 상기 유압식 스크류교반기의 상부에 소화액의 스컴 및 거품 등을 제거하는 상부수평교반기를 연결하고, 상기 스크류교반기의 하부에 침전된 슬러지를 수평으로 교반하는 하부수평교반기를 연결하며, 상기 하부수평교반기에 연결되어 침전 슬러지를 혐기성소화조의 상부로 순환시키는 순환펌프를 연결하고, 상기 혐기성소화조의 온도유지 및 조절이 가능하도록 가온튜브로 내통을 감싸며, 상기 스크류교반기를 유압모터로 구동시키도록 한 것이다.
또한 상기 스크류교반기는 유압모터 및 유압시스템에 의해 교반속도가 조절되도록 한 것이다.
또한 상기 스크류교반기는 혐기성소화조 하부의 침전 슬러지를 내통 상부로 이송하고 상부 내통 끝부분에서 슬러지가 다시 하부로 반복순환되면서 교반되도록 한 것이다.
또한 상기 스크류교반기와 하부수평교반기는 기어박스로 연결하여 스크류교반기 회전 속도의 1/5~1/20 속도로 감속 회전 교반되도록 한 것이다.
또한 상기 하부수평교반기는 다수의 타공이 뚫려있는 봉타입의 축과 봉타입 축 중간중간에 일정한 간격으로 다수의 슬러지 스크레퍼가 장착되어 침전된 슬러지의 수평교반효율을 향상시키며, 외부 슬러지 순환펌프에 의해 침전된 슬러지를 흡입, 소화조 상부로 이송하여 수직 교반이 이루어지게 함으로써 사영역을 방지하도록 한 것이다.
또한 상기 혐기성소화조의 부피 또는 높이가 커질 경우 상부수평교반기, 스크류교반기, 하부수평교반기 각각 또는 일부에 유압모터를 설치하여 운전되도록 한 것이다.
또한 상기 하부수평교반기의 봉타입 축과 상부수평교반기의 봉타입 축 각각에 다수의 타공을 설치하고, 외부 순환펌프로 하부 침전 슬러지를 상부수평교반기의 봉타입 축 타공을 통해 배출하여 교반하고, 일정시간 후 상부수평교반기의 봉타입 축 타공으로 소화액을 외부순환펌프를 통해 하부수평교반기의 봉타입 축 타공으로 배출하여 순환 및 교반되도록 한 것이다.
또한 상기 혐기성소화조는 내통 둘레를 감싼 가온튜브를 통해 중온(35~40℃, 일반적 37℃) 또는 고온(52~60℃, 일반적 55℃)으로 운전될 수 있으며, 유기성폐기물을 열가용화를 통해 고온 상태로 유입시에는 외부 열원 가온튜브를 통해 유입될 수 있도록 한 것이다.
또한 열가용화된 유기성폐기물의 가용화액이 유입될 경우 혐기성소화조의 내부 내통 둘레를 감싼 가온튜브의 하단부로 일정시간 유입 후 상단부로 일정시간 가동 및 교대 반복 유입됨으로써 혐기성소화조 내 온도를 일정하게 유지하도록 한 것이다.
본 발명 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치에 따르면, 스크류교반기와 상부수평교반기 및 하부수평교반기와 순환펌프에 의해 슬러지의 원활한 교반이 이루어지므로 슬러지의 교반 효율을 높일 수 있고, 이를 통해 혐기성소화 효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 혐기성소화 효율 향상으로 바이오가스의 생산량을 높일 수 있고, 그리고 이를 통해 슬러지량을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 혐기성소화조 하부에 미생물이 부착된 슬러지가 침적되지 않고 상부로 원활하게 순환함으로서 혐기성소화조 내 슬러지의 농도를 상.하부 어디에서든 일정하게 유지할 수 있으며, 혐기성소화조의 상부에서 발생하는 스컴 및 거품 등을 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 혐기성소화장치를 보인 개략도.
도 2는 본 발명의 요부를 보인 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 하부수평교반기의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 상부수평교반기의 평면도.
도 5a,5b는 본 발명의 다른 실시예를 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 예시도.
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치는 도 1 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 유기성폐기물을 처리하기 위한 내통(11)과 외통(12)의 이중 원통형 구조로 이루어지는 혐기성소화조(10); 상기 혐기성소화조(10)의 내통(11)에 설치되어 슬러지를 상,하로 교반시키는 스크류교반기(20); 상기 스크류교반기(20)의 상부에 연결되어 스컴 및 거품을 제거하는 상부수평교반기(30); 상기 스크류교반기(20)의 하부에 연결되어 침전된 슬러지를 수평으로 교반하는 하부수평교반기(40); 상기 하부수평교반기(40)에 연결되어 침전 슬러지를 혐기성소화조(10)의 상부로 순환시키는 순환펌프(50); 상기 내통(11)을 감싸도록 설치되어 혐기성소화조(10)의 온도유지 및 조절하는 가온튜브(60); 상기 스크류교반기(20)를 구동시키는 유압모터(70)를 포함하여 구성된 것을 그 기술적 구성상의 기본적인 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치는 하,폐수처리장에서 발생하는 각종 슬러지, 가축분뇨, 음식물폐액 등 다양한 유기성폐기물의 처리와 감량화 및 에너지화를 위한 것으로, 이러한 본 발명의 혐기성소화장치는 상술한 바와 같이 혐기성소화조(10),스크류교반기(20),상부수평교반기(30),하부수평교반기(40),순환펌프(50),가온튜브(60) 및 유압모터(70)로 이루어진다.
상기 혐기성소화조(10)는 유기성폐기물을 처리하기 위한 혐기성소화장치의 본체를 구성하는 것으로, 이러한 혐기성소화조(10)는 내통(11)과 외통(12)을 가지는 이중 원통형으로 이루어진다. 이때, 상기 혐기성소화조(10)의 하부에는 도 1에서와 같이 슬러지 배출펌프(100)가 설치된다.
상기 스크류교반기(20)는 혐기성소화조(10)의 내통(11)에 설치되는 것으로, 이러한 스크류교반기(20)는 슬러지를 상,하로 원활하게 교반시키는 역할을 수행한다. 이때, 상기 스크류교반기(20)는 유압모터(70) 및 유압시스템(71)에 의해 교반속도가 조절된다.
본 발명에 따르면 상기 스크류교반기(20)는 도 1의 화살표와 같이 하부의 슬러지를 내통(11) 상부로 이송하고 내통(11)의 끝부분에서 다시 하부로 반복순환되면서 교반하도록 구성된다.
상기 상부수평교반기(30)는 스크류교반기(20)의 상부에 연결되는 것으로, 이러한 상부수평교반기(30)는 소화액의 스컴 및 거품 등을 제거하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 상부수평교반기(30)는 도 4에서와 같이 봉타입의 축(31)과 다수의 스크레퍼(32)로 이루어진다.
상기 하부수평교반기(40)는 스크류교반기(20)의 하부에 연결되는 것으로, 이러한 하부수평교반기(40)는 혐기성소화조(10)의 하부에 침전된 슬러지를 수평으로 교반하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 하부수평교반기(40)는 혐기성소화조(10)의 하부에 무게차에 의해 침전된 슬러지를 수평으로 원활하게 교반함과 동시에 내부로 침전 슬러지를 순환펌프(50)를 통해 흡입하여 혐기성소화조(10)의 상부로 순환시켜줄 수 있도록 구성된다.
본 발명에 따르면 도 2와 도 3에서와 같이, 상기 하부수평교반기(40)는 다수의 타공(41a)이 형성된 봉타입의 축(41)과, 상기 축(41)에 일정한 간격으로 장착되는 다수의 스크레퍼(42)와, 상기 축(41)의 중앙 하부에 설치되어 순환펌프(50)와 연결되는 슬러지집수조(43)로 이루어진다. 이때, 상기 하부수평교반기(40)는 타공(41a)이 뚫려있는 봉타입의 축(41)과 봉타입 축(41) 중간중간에 일정한 간격으로 슬러지 스크레퍼(42)가 장착되어 침전된 슬러지의 수평교반효율을 향상시키며, 외부 슬러지 순환펌프(50)에 의해 침전된 슬러지를 타공(41a)으로 흡입한 후, 슬러지집수조(43)를 통해 혐기성소화조(10)의 상부로 이송하여 수직 교반이 이루어지게 함으로써 사영역을 방지한다.
본 발명에 따르면 도 1에서와 같이, 상기 스크류교반기(20)와 하부수평교반기(40)는 기어박스(80)로 연결되어 스크류교반기(20) 회전 속도의 1/5~1/20 속도로 감속 회전 교반되도록 구성한다.
상기 순환펌프(50)는 하부수평교반기(40)와 외통(12)의 상부에 연결되는 것으로, 이러한 순환펌프(50)는 하부 침전 슬러지를 혐기성소화조(10)의 상부로 순환시키는 역할을 수행한다.
상기 가온튜브(60)는 내통(11)을 감싸도록 설치되어 혐기성소화조(10)의 온도유지 및 조절하는 것으로, 이러한 가온튜브(60)는 혐기성소화조(10)의 내부에 외부 열원을 공급할 수 있도록 가온설비와 연결된다. 이때, 상기 가온튜브(60)를 통해 혐기성소화조(10)는 중온(35~40℃, 일반적 37℃) 또는 고온(52~60℃, 일반적 55℃)으로 운전될 수 있다.
상기 유압모터(70)는 스크류교반기(20)를 구동시키는 것으로, 이러한 유압모터(70)에는 스크류교반기(20)의 교반속도를 적절하게 조절할 수 있도록 유압시스템(71)이 연결된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 5a,5b에서와 같이, 상기 하부수평교반기(40)에 대응하도록 상부수평교반기(30)는 다수의 타공(31a)이 형성된 봉타입의 축(31)과, 상기 축(31)의 중앙 상부에 설치되어 순환펌프(50)와 연결되는 슬러지집수조(33)로 이루어진다. 이때, 도 5a에서와 같이 상기 순환펌프(50)로 하부 침전 슬러지를 상부수평교반기(30)의 타공(31a)을 통해 배출하여 교반하고, 일정시간 후에는 도 5b에서와 같이 상부수평교반기(30)의 타공(31a)으로 소화액을 순환펌프(50)를 통해 하부수평교반기(40)의 타공(41a)으로 배출하여 순환 및 교반되도록 구성한다. 따라서, 이러한 본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 5a와 도 5b에서와 같이 혐기성소화조(10)의 상하부 모두에서 침전 슬러지 및 소화 슬러지를 순환시킬 수 있으며, 스컴과 거품을 동시에 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 5a,5b에서와 같이, 상기 하부수평교반기(40)는 별도의 유압모터(72)를 통해 구동되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 유압모터(72)는 하부수평교반기(40)의 교반속도를 적절하게 조절할 수 있도록 유압시스템(71)에 연결된다.
또한 본 발명에 따르면 혐기성소화조(10)의 부피 또는 높이가 커질 경우, 상기 상부수평교반기(30)와 스크류교반기(20) 및 하부수평교반기(40)는 각각 또는 일부에 유압모터(70)(72)를 설치하여 운전되도록 구성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 도 6에서와 같이, 상기 가온튜브(60)는 고온 상태로 열가용화된 유기성폐기물의 가용화액을 공급하는 열가용화반응기(90)에 연결된 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 열가용화된 유기성폐기물의 가용화액이 유입될 경우, 상기 혐기성소화조(10)의 내부 내통(11) 둘레를 감싼 가온튜브(60)의 하단부로 일정시간 유입 후, 상단부로 일정시간 가동 및 교대 반복 유입됨으로써 혐기성소화조(10) 내 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
따라서 이와 같이 구성된 본 발명은 스크류교반기(20)와 상부수평교반기(30) 및 하부수평교반기(40)와 순환펌프(50)를 이용하여 혐기성소화조(10)의 상하부 모두에서 침전 슬러지 및 소화액을 순환시키면서 원활하게 교반할 수 있기 때문에, 구조적으로 침전 슬러지 및 소화 슬러지의 원활한 교반이 이루어져 슬러지의 교반 효율을 높일 수 있고, 이를 통해 결과적으로 혐기성소화 효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
또한 이러한 본 발명은 상술한 바와 같이 혐기성소화 효율을 크게 향상시킬 수 있기 때문에, 구조적으로 바이오가스의 생산량을 한층 더 높일 수 있으며, 그리고 슬러지량을 크게 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 이러한 본 발명은 혐기성소화조(10)의 하부에 미생물이 부착된 슬러지가 하부수평교반기(40)에 의해 침적되지 않고 상부로 원활하게 순환함으로서 혐기성소화조(10) 내 슬러지의 농도를 상.하부 어디에서든 일정하게 유지할 수 있으며, 혐기성소화조(10)의 상부에서 발생하는 스컴 및 거품 등을 상부수평교반기(30)로 용이하게 제거할 수 있는 장점이 있다.
[부호의 설명]
10 : 혐기성소화조 11 : 내통
12 : 외통 20 : 스크류교반기
30 : 상부수평교반기 31 : 상부수평교반기 축
31a : 상부수평교반기 타공 32 : 상부수평교반기 스크레퍼
33 : 상부수평교반기 슬러지집수조 40 : 하부수평교반기
41 : 하부수평교반기 축 41a : 하부수평교반기 타공
42 : 하부수평교반기 스크레퍼 43 : 하부수평교반기 슬러지집수조
50 : 순환펌프 60 : 가온튜브
70 : 유압모터 71 : 유압시스템
72 : 유압모터 80 : 기어박스
90 : 열가용화반응기 100 : 배출펌프


[이 발명을 지원한 국가연구개발사업]
(과제고유번호) GT-11-B-02-008-1
(부처명) 환경부
(연구관리 전문기관) 하．폐수 고도처리기술개발사업단
(연구사업명) 글로벌탑 환경기술개발사업
(연구과제명) 하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형바이오가스 생산, 회수 및 활용 통합 실증화 기술 개발
(기여율) 1/1
(주관기관) 에스케이케미칼㈜
(연구기관) 2011.08.01~2016.04.30
(취지) 위와 같이 특허청장(특허심판원장, 심판장)에게 제출합니다.


Claims (11)

  1. 유기성폐기물을 처리하기 위한 내통(11)과 외통(12)의 이중 원통형으로 이루어지는 혐기성소화조(10); 상기 내통(11)에 설치되어 슬러지를 상,하로 교반시키는 스크류교반기(20); 상기 스크류교반기(20)의 상부에 연결되어 스컴 및 거품을 제거하는 상부수평교반기(30); 상기 스크류교반기(20)의 하부에 연결되어 침전된 슬러지를 수평으로 교반하는 하부수평교반기(40); 상기 하부수평교반기(40)에 연결되어 침전 슬러지를 혐기성소화조(10)의 상부로 순환시키는 순환펌프(50); 상기 내통(11)을 감싸도록 설치되어 혐기성소화조(10)의 온도유지 및 조절하는 가온튜브(60); 상기 스크류교반기(20)를 구동시키는 유압모터(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크류교반기(20)는 유압모터(70) 및 유압시스템(71)에 의해 교반속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스크류교반기(20)는 하부의 슬러지를 상부로 이송하고 내통(11)의 끝부분에서 다시 하부로 반복순환되면서 교반하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스크류교반기(20)와 하부수평교반기(40)는 기어박스(80)로 연결되어 스크류교반기(20) 회전 속도의 1/5~1/20 속도로 감속 회전 교반되는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하부수평교반기(40)는 다수의 타공(41a)이 형성된 봉타입의 축(41)과, 상기 축(41)에 일정한 간격으로 장착되는 다수의 스크레퍼(42)와, 상기 축(41)의 중앙 하부에 설치되어 순환펌프(50)와 연결되는 슬러지집수조(43)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하부수평교반기(40)에 대응하도록 상부수평교반기(30)는 다수의 타공(31a)이 형성된 봉타입의 축(31)과, 상기 축(31)의 중앙 상부에 설치되어 순환펌프(50)와 연결되는 슬러지집수조(33)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 순환펌프(50)로 하부 침전 슬러지를 상부수평교반기(30)의 타공(31a)을 통해 배출하여 교반하고, 일정시간 후 상부수평교반기(30)의 타공(31a)으로 소화액을 순환펌프(50)를 통해 하부수평교반기(40)의 타공(41a)으로 배출하여 순환 및 교반되도록 하여주는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 하부수평교반기(40)는 별도의 유압모터(72)를 통해 구동되는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 상부수평교반기(30)와 스크류교반기(20) 및 하부수평교반기(40)는 각각 또는 일부에 유압모터(70)(72)를 설치하여 운전되는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 혐기성소화조(10)는 중온(35~40℃) 또는 고온(52~60℃)으로 운전되는 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 가온튜브(60)는 고온 상태로 열가용화된 유기성폐기물의 가용화액을 공급하는 열가용화반응기(90)에 연결된 것을 특징으로 하는 유압식 스크류교반형 유기성폐기물의 혐기성소화장치.

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