WO2020111747A1 - 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치 - Google Patents

고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치 Download PDF

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WO2020111747A1
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anaerobic digestion
liquid
wastewater
body portion
concentration
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이명렬
이목도
박헌수
정성엽
조현웅
양경연
조정민
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주식회사 환경에너지오앤엠
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • C02F2209/10—Solids, e.g. total solids [TS], total suspended solids [TSS] or volatile solids [VS]

Definitions

  • the present invention relates to an anaerobic digestion apparatus, and more particularly, to a high-rate dry anaerobic digestion apparatus for treating high-concentration organic waste.
  • anaerobic microorganisms decompose high-concentration organic solids such as food waste waste liquid, livestock manure, and organic sludge. It is a process that produces biogas such as methane at the same time as processing.
  • Patent Document 1 Korean Registered Patent No. 10-1452392 (Invention name: Anaerobic digester)
  • Patent Document 2 Korean Registered Patent No. 10-1363477 (Invention name: High-rate continuous batch fire extinguishing device with improved conventional anaerobic digestion technology)
  • Patent Document 3 Korean Registered Patent No. 10-1836383 (Invention name: pressure density type water level measurement module)
  • Another object of the present invention by automatically controlling the opening or closing of the supply valve connected to the digester according to the concentration of solids in the digester, high-rate dry anaerobic digestion for high-concentration organic waste treatment to enable active response to various situations.
  • a device In providing a device.
  • a high-rate dry anaerobic digestion apparatus for treating high-concentration organic wastes is composed of an upper portion provided with an upper portion having a predetermined curvature and a lower portion connected to the upper portion, high concentration solids Body portion to allow the anaerobic digestion process of organic waste containing; It is provided inside the body portion, the body portion is disposed in the horizontal direction, the spiral screw stirring portion to allow the wastewater containing the introduced organic waste is stirred; A solid-liquid separator that is provided inside the body portion or is connected to the body portion to allow the introduced wastewater to be separated into solid-liquid when the wastewater that has undergone anaerobic digestion flows in; It includes; and a discharge guide portion provided on the lower portion of the body portion to discharge the sediment and sludge precipitated in the anaerobic digestion process.
  • the discharge guide portion is provided in the lower portion of the body portion, the guide screw for discharging the sediment and sludge precipitated in the anaerobic digestion process; And it is provided on the lower side of the screw for the discharge guide, the discharge pipe to allow the sediment and sludge to be discharged in the process of being transferred from one side to the other side.
  • a high-rate dry anaerobic digestion apparatus for treating high-concentration organic waste is connected to the body portion, a wastewater inlet pipe allowing the wastewater containing the organic waste to flow into the body portion, and connected to the solid-liquid separator
  • the desorption liquid is recirculated, connected to the desorption liquid recirculation and chemical supply pipe and the solid-liquid separation unit to flow into the body, and the discharged liquid separated from the desorption liquid is discharged
  • It may further include a piping portion consisting of a discharge pipe to be.
  • a wastewater inlet valve for determining whether to open or close to the wastewater inlet pipe;
  • a tally liquid recirculation valve for determining whether the tally liquid is recirculated and whether or not the chemical supply pipe is opened or closed.
  • a high rate dry anaerobic digestion apparatus for high concentration organic waste treatment according to this embodiment is provided inside the body, and the body Solids concentration measurement unit for measuring the concentration of solids in the wastewater flowing into the unit; And a control unit controlling the wastewater inflow valve and the desorption recirculation valve according to the measured solids concentration.
  • control unit may maintain the total solids (TS) concentration of the introduced wastewater by 20 to 25% by controlling the wastewater inflow valve and the desorption liquid recirculation valve according to the measured solids concentration.
  • TS total solids
  • a high-rate dry anaerobic digestion apparatus for treating high-concentration organic waste is provided inside the body portion, disposed between the upper portion and the lower portion, and the wastewater flowing into the body portion undergoes an anaerobic digestion process
  • it may further include a gas-liquid separation unit to separate the gas-liquid.
  • the gas-liquid separation unit is provided in a thin plate type of a rectangular shape in cross section along the lower end, and when the wastewater flowing into the body portion is in a gaseous state, it is separated from the liquid wastewater and moves upwards.
  • a plurality of gas-liquid separation holes arranged in rows may be provided.
  • the guide member is provided with a guide blade provided in a spiral along the longitudinal direction of the guide rotation shaft and the guide rotation shaft extending from one side to the other side and the outer peripheral edge of the guide rotation shaft, when rotating, the guide wing Accordingly, the sediment and sludge precipitated can be transferred from one side to the other.
  • the screw rotation shaft is formed extending along the horizontal direction of the body portion; And a screw blade spirally provided along the longitudinal direction of the rotating shaft from the outer circumference of the rotating shaft.
  • the screw blades are provided in a spiral shape in the same direction as the guide blades, so that the length is formed longer than the length of the guide blades, so that the organic waste contained in the wastewater and microorganisms can be effectively contacted
  • the guide vanes may be formed such that the spacing between the respective guide vanes is wider than that of the screw vanes, thereby preventing the sediment and sludge from being deposited, and effectively transferring them from one side to the other.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a high-rate dry anaerobic digestion apparatus for high-concentration organic waste treatment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view illustrating a method of performing an anaerobic digestion process using a high-rate dry anaerobic digestion apparatus for treating high-concentration organic waste according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of performing a anaerobic digestion process in a high-rate dry anaerobic digestion apparatus for treating a high-concentration organic waste according to an embodiment of the present invention while maintaining a concentration of solids within a predetermined range.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a high-rate dry anaerobic digestion apparatus (hereinafter referred to as'horizontal anaerobic digestion apparatus') for high-concentration organic waste treatment according to an embodiment of the present invention, and FIG.
  • the gas-liquid separator 600 according to an embodiment of the present invention is a schematic view.
  • the horizontal anaerobic digestion apparatus includes a body portion 100, a spiral screw stirring portion 200, a solid-liquid separation portion 300, a pipe portion 400, a discharge guide portion 500 and a gas-liquid separation portion 600 It may include.
  • the body portion 100 serves as the body of the digester, and when wastewater containing organic waste containing high concentration solids flows in from the mixed storage tank 10 storing wastewater containing organic waste containing high concentration solids, anaerobic It is provided for the digestion process to proceed.
  • the body portion 100 is composed of an upper portion 110 provided to have a predetermined curvature and a lower portion 120 connected to the upper portion, containing organic waste containing high concentration solids from the mixing reservoir 10 When wastewater is introduced, an anaerobic digestion process of organic waste containing high concentration solids can be performed.
  • the body part 100 is effectively transferred from one side to the other side discharged, after the anaerobic digestion process is performed, the spiral screw
  • wastewater in which anaerobic digestion of organic waste is performed is discharged from one side where wastewater containing organic waste containing high concentration solids is introduced. It may be formed to have a predetermined slope ⁇ from the upper side to the other side.
  • the spiral screw agitator 200 is provided to agitate the wastewater containing organic waste introduced into the body portion 100.
  • the spiral screw stirring part 200 is provided inside the body part 100, is disposed in the horizontal direction of the body part 100, so that the wastewater containing the introduced organic waste can be stirred,
  • it may include a screw rotating shaft 210 extending along the horizontal direction of the body portion 100 and a screw blade 220 spirally provided along the longitudinal direction of the rotating shaft from the outer periphery of the rotating shaft.
  • the solid-liquid separator 300 is provided by the body 100 to separate wastewater, which has undergone anaerobic digestion of organic waste, into solid and liquid.
  • the solid-liquid separation unit 300 is provided outside the body portion 100 and is provided to be connected to the body portion 100.
  • wastewater that has undergone an anaerobic digestion process is introduced, the introduced wastewater is desorbed and organic waste. It can be separated into the included discharge liquid.
  • the piping part 400 is composed of a plurality of pipes and valves connected to the body part 100, and is provided to allow inflow of wastewater and discharge of the desorption liquid and biogas, and recirculation of the separated liquid from the desorption liquid.
  • the pipe unit 400, the waste water inlet pipe 410, the waste water inlet valve 420, the discharge pipe 430, the discharge valve 440, the effluent recirculation and chemical supply pipe 450, the effluent recirculation valve 460 It may be composed of a discharge liquid recirculation pipe 470, a discharge liquid recirculation valve 480, a biogas discharge pipe 490 and a biogas discharge valve (495).
  • the discharge pipe 430 is provided on one side of the solid-liquid separator 300, and when the wastewater that has undergone an anaerobic digestion process is separated into a solid-liquid, the discharged liquid and the separated discharge liquid may be discharged.
  • the discharge valve 440 may be connected to the discharge pipe 430 to determine whether to discharge discharge liquid through the discharge pipe 430.
  • the discharge pipe 430 may be implemented to be connected to a recirculation pipe (not shown) connected to the body portion 100, through which, the internal TS concentration of the wastewater flowing into the body portion 100 is a predetermined range If it exceeds, the discharge liquid is not discharged to the outside, it can be made to flow into the body portion 100.
  • the tally liquid recirculation and chemical supply pipe 450 is provided between the body portion 100 and the solid-liquid separation unit 300, and when the wastewater that has undergone an anaerobic digestion process is separated into a solid liquid, the effluent separated from the discharged liquid is recycled to the body portion 100 It can be brought into the body portion 100 again.
  • the desorption liquid recirculation and the chemical supply pipe 450 may allow ferric chloride (FeCl 2) to be supplied to the body portion 100 from a separately provided chemical control tank (not shown).
  • ferric chloride FeCl2
  • H2S hydrogen sulfide
  • the lysate recirculation valve 460 may determine whether to recirculate the lysate.
  • the chemical supply valve (not shown) may determine whether to supply ferric chloride (FeCl2).
  • this horizontal anaerobic digestion apparatus can suppress the occurrence of scum between the upper part and the inside of the digester, as the desorption liquid re-enters from the upper side to the lower side of the body portion 100 through the resorption liquid recirculation and the chemical supply pipe 450.
  • the desalination liquid recirculation and the chemicals in the desalination liquid recirculation and chemical supply pipe 450 are recirculated and the chemicals
  • a supply nozzle 451 may be provided.
  • the tally liquid recirculation and chemical supply nozzle 451 supplies the tally liquid or ferric chloride, it is sprayed over a wide range, so that the mixing efficiency of the tally liquid or ferric chloride and wastewater can be improved, and scum generation can be suppressed.
  • the waste liquid recirculation pipe 470 is solid-liquid separation of the wastewater that has undergone anaerobic digestion, if the total solids (TS) concentration of the wastewater introduced into the body portion 100 is less than 25%, it is separated from the desorption liquid. Instead of discharging the liquid to the discharge pipe 430, it can be recycled to be introduced into the mixed storage tank 10.
  • the discharge liquid recirculation valve 480 may be connected to the discharge liquid recirculation pipe 470 to determine whether to recirculate the separated liquid and the separated discharge liquid.
  • the biogas discharge pipe 490 is provided on the upper side of the body portion 100 to discharge biogas generated from the body portion 100, and the biogas discharge valve 495 is provided with the biogas discharge pipe 490. Connected, it is possible to determine whether to discharge the biogas.
  • a discharging liquid supply pipe for supplying the discharging liquid for anaerobic digestion to the body portion 100 from a separately provided desalination tank (not shown)
  • a release liquid supply valve (not shown) may be additionally provided.
  • the discharge guide unit 500 is provided to discharge the sediment and sludge precipitated in the anaerobic digestion process.
  • the discharge guide portion 500 is provided at the lower portion of the body portion 100, it is possible to discharge the sediment and sludge precipitated in the anaerobic digestion process, for this purpose, the discharge guide screw 510, the sludge discharge pipe 520 and a sludge discharge valve 530.
  • the discharge guide screw 510 is provided to transport the sediment and sludge precipitated in the anaerobic digestion process from one side to the other.
  • the discharge guide screw 510 is provided on the lower portion of the body portion 100, the length of the guide rotating shaft 511 from the outer periphery of the guide rotating shaft 511 and the guide rotating shaft 511 extending from one side to the other side
  • a guide blade 512 provided in a spiral shape along a direction is provided, and when rotating, the sediment and sludge precipitated along the guide blade 512 can be transferred from one side to the other.
  • the guide blade 512 according to the present embodiment is to prevent the sediment and sediment deposited, effectively to be transported from one side to the other, the spacing between each guide blade is formed wider than the spacing of the screw blades
  • the screw wing 220 according to the present embodiment is provided in a spiral shape along the same direction as the guide wing 512 in order to effectively make contact with the organic waste and microorganisms contained in the wastewater, length It is preferable that it is formed longer than the length of the guide wing 512.
  • Sludge discharge pipe 520 is provided on the lower side of the discharge guide screw 510, and can be discharged in the process of transporting the precipitated contaminants and sludge from one side to the other, and the sludge discharge valve 530 is a sludge discharge pipe 520 Connected to, it is possible to determine whether to discharge the precipitated fine water and sludge.
  • the gas-liquid separation unit 600 is provided to separate the gas-liquid while the wastewater flowing into the body unit 100 undergoes an anaerobic digestion process.
  • the gas-liquid separating part 600 is disposed inside the body part 100, between the upper part 110 and the lower part 120, and has a rectangular cross section along the lower part 120 as shown in FIG. It is provided in a thin plate type of, is provided with a plurality of gas-liquid separation holes 610 arranged in a plurality of columns and rows, the wastewater flowing into the body portion 100 through the anaerobic digestion process, the body portion 100
  • the inflowing wastewater is in a gaseous state, it is separated from the wastewater in the liquid state to move upward, and when the wastewater in the liquid state overflows, it is possible to move to the lower side on the side to produce biogas. Efficiency is improved and scum generation can be suppressed.
  • the horizontal anaerobic extinguishing device the above-described body portion 100, spiral screw agitation unit 200, solid-liquid separation unit 300, piping unit 400, discharge guide unit 500 and gas-liquid separation unit 600 ), a solid concentration measurement unit (not shown) and a control unit (not shown) may be additionally provided.
  • the solids concentration measurement unit is provided inside the body portion 100 and is provided to measure the solids TS concentration of wastewater flowing into the body portion 100.
  • the solids concentration measuring unit is provided on the lower side of the body portion 100, provided at the rear end close to the solid-liquid separation unit 300, measures the pressure of the wastewater, and measures the density and water level of the body portion 100 , Based on the measured results, it is possible to measure the solids TS (Total Solid) concentration of the wastewater.
  • the solids concentration measuring unit is provided on the side of the body portion 100, individually measures the pressure of the wastewater at a plurality of points having different water levels, and measures the density and water level of the body portion 100, Based on the measured results, it is possible to measure the solids (Total Solid) concentration of the wastewater.
  • the control unit is provided to control the wastewater inflow valve 420, the discharge valve 440, and the lysate recirculation valve 460 according to the measured concentration of solids.
  • control unit when the internal TS concentration of the wastewater flowing into the body portion exceeds a predetermined range, the wastewater that has undergone anaerobic digestion is solid-liquid separation, and the separated liquid and the discharged liquid discharged to the outside It is not, it can be made to flow into the body portion 100.
  • control unit may recirculate the discharged liquid and the separated separation liquid into the body portion 100 to be introduced again into the body portion 100. have.
  • control unit will be described later with reference to FIGS. 3 to 4.
  • FIG 3 is a view illustrating a method of performing an anaerobic digestion process using a horizontal anaerobic digestion apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the wastewater containing organic waste containing high concentration solids is introduced into the body portion 100 (S310) ,
  • the water level of the body portion 100 reaches a predetermined range, and the TS concentration of the wastewater introduced into the body portion 100 is measured (S320), so that the wastewater introduced into the body portion 100
  • the anaerobic digestion process is performed while the TS concentration is maintained at 20-25% (S330).
  • the precipitated contaminants and sludge can be discharged using the discharge guide unit 500 (S340).
  • the wastewater in which the anaerobic digestion process is performed is discharged from the body portion 100 (S350) to be introduced into the solid-liquid separator, and the introduced wastewater is separated into a lysate and a discharge liquid through a solid-liquid separator. It can be done (S360).
  • the separated tally liquid may be recycled to the body portion 100 to be introduced again into the body portion 100, and the tally liquid and the discharged liquid separated from the total amount of wastewater introduced into the body portion 100 (TS ) It may be discharged through the discharge pipe 430 or recycled through the discharge liquid recirculation pipe 470 depending on the concentration so as to be introduced into the mixed storage tank 10 (S370).
  • the concentration of the total solids (TS) of the wastewater introduced into the body portion 100 is less than 25%, the discharged liquid separated from the desorbed liquid does not discharge the discharged liquid separated from the desorbed liquid to the discharge pipe 430, It can be recycled through the discharge liquid recirculation pipe (470) to be introduced into the mixed storage tank (10).
  • FIG. 4 is a view illustrating a method of performing an anaerobic digestion process in a horizontal anaerobic digestion apparatus according to an embodiment of the present invention, maintaining a concentration of solids within a predetermined range.
  • the control unit of the horizontal anaerobic digestion apparatus in order to ensure that the anaerobic digestion process proceeds in a state where the solid TS concentration of the wastewater introduced into the body portion 100 is maintained at 20-25%
  • the solids TS concentration of the wastewater introduced into the unit 100 may be measured, and the wastewater inflow valve 420 and the desorption recirculation valve 460 may be controlled according to the measured solids TS concentration.
  • the control unit when the solid TS concentration of the separated liquid and the discharged liquid is higher than the solid TS concentration of the wastewater introduced into the body portion 100, the solid TS concentration of the wastewater introduced into the body portion 100 When is measured (S410), it is determined whether or not the measured solids TS concentration is below a predetermined solids TS concentration range (S420), and if the measured solids TS concentration is less than a preset solids TS concentration range (S420-YES), discharged.
  • the liquid recirculation valve 480, and controlling the tally liquid recirculation valve 460 the discharged liquid separated from the tally liquid is not discharged to the discharge pipe 430, and recirculated to flow into the mixing reservoir 10, thereby mixing the storage tank.
  • the concentration of solid TS in the wastewater supplied from (10) can be increased, and as a result, the concentration of solid TS in the wastewater introduced into the body portion 100 can also be increased.
  • the control unit when the discharged liquid separated from the desorption liquid is re-injected into the mixing reservoir 10, when the wastewater mixed with the discharge liquid from the mixing reservoir 10 flows into the interior of the body portion 100, the body portion ( 100) it is determined whether the water level of the wastewater introduced into the interior is less than a predetermined water level range (S440), and when the water level of the wastewater introduced into the body portion 100 is less than a predetermined water level range (S440-Yes) , By controlling the wastewater inlet valve 420, the wastewater in which the discharge liquid supplied from the mixing reservoir 10 is mixed flows into the body 100 (S450) to reach a predetermined water level range. Through this, the solid TS concentration of the wastewater introduced into the body portion 100 may be maintained at 20-25%.
  • the control unit secures a residence time within 45 days while maintaining a solid TS concentration of 20 to 25% of the wastewater introduced into the body portion 100 and allows an anaerobic digestion process to proceed. It can be (S460).
  • body portion 110 upper portion
  • screw rotating shaft 220 screw blade
  • biogas discharge pipe 495 biogas discharge valve
  • discharge guide unit 510 screw for discharge guide
  • gas-liquid separation unit 610 gas-liquid separation hole

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Abstract

고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물을 처리하는 수평형 혐기성 소화장치가 개시된다. 본 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치는 상부가 소정의 곡률을 갖도록 마련되는 상단부와 상기 상단부에 연결된 하단부로 구성되어, 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정이 진행되도록 하는 몸체부; 상기 몸체부의 내부에 마련되되, 상기 몸체부의 수평 방향으로 배치되어, 상기 유입된 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 교반되도록 하는 나선형 스크류 교반부; 상기 몸체부의 내부에 마련되거나, 또는 상기 몸체부와 연결되도록 마련되어, 혐기성 소화 과정을 거친 폐수가 유입되면, 상기 유입된 폐수가 고액 분리되도록 하는 고액 분리부; 및 상기 몸체부의 하부에 마련되어, 상기 혐기성 소화 과정에서 침전된 협잡물 및 슬러지가 배출되도록 하는 배출 가이드부;를 포함할 수 있다. 이에 이해, 바이오가스 생산효율을 높이고, 스컴 발생을 효과적으로 제어할 수 있으며, 고형물의 농도에 따른 다양한 상황에 능동적인 대처가 가능하도록 함으로써, 소화조 운영관리에 편의를 제공할 수 있다.

Description

고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치
본 출원은 2018년 11월 30일자로 한국 특허청에 제출된 제10-2018-0151499호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 혐기성 소화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치에 관한 것이다.
혐기성 소화공정은 혐기성 미생물에 의하여 음식물류 폐기물 탈리액, 가축분뇨, 유기성 슬러지 등 고농도 유기성 고형물을 분해. 처리함과 동시에 메탄 등 바이오가스를 생산하는 공정이다.
고농도 유기성 고형물을 분해하는 혐기성 소화공정은 효율을 향상시키기 위해 많은 연구가 진행되어, 가수분해, 산 생성단계, 메탄 발효단계를 거쳐야 메탄이 주성분인 바이오가스가 생성되는데, 최근에는 바이오가스의 생성을 극대화하기 위해 고농도의 유기성 폐기물을 처리하는 건식 혐기성 소화공정이 개발되었다.
이러한 건식 혐기성 소화공정은 습식과 달리 고농도 유기성 폐기물을 전처리를 통해 혐기성 소화에 알맞은 크기(약 40mm 이내)로 파쇄하고, 협잡물만을 제거한후 투입하고, 소화조 내부의 고형물의 농도를 약 15% 이상 유지시켜 고형물에 부착되어 있는 미생물의 양을 극대화시켜 단시간에 고농도의 유기성 폐기물을 분해시켜 바이오가스를 생산을 가능하게 할 수 있다.
특히, 바이오가스 생산을 위해 건식 혐기성 소화공정을 이용하는 혐기성 소화장치의 경우, 소화조 내부의 고형물 농도가 높게 유지되기 때문에, 투입되는 유기성 폐기물의 고형물 농도가 높아도 비교적 처리가 양호하고, 소량의 이물질이 투입되어도 처리가 양호한 장점이 있으나, 스컴이 발생하거나, 하부에 모인 슬러지를 배관을 통해 배출하기 때문에 배관 막힘 등의 문제로 슬러지의 배출이 어렵고, 하부가 반원형이라 제작 또는 시공이 어렵고 비용이 더 많이 소요된다는 문제점이 있다.
따라서, 소화조 내부의 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물을 처리하여, 바이오가스를 생산하되, 생산되는 바이오가스 생산효율을 높이고, 스컴 발생을 효과적으로 제어할 수 있는 방안의 모색이 요구된다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-1452392호 (발명의 명칭: 혐기성 소화조)
(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-1363477호 (발명의 명칭: 재래식 혐기성 소화기술을 개선한 고율 연속 회분식 소화장치)
(특허문헌 3) 한국등록특허 제10-1836383호 (발명의 명칭: 압력밀도식 수위 계측모듈)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 상부와 소화조 내부 사이에서 기체와 액체 간의 분리가 원활하게 되도록 함으로써, 바이오가스 생산효율을 높이고, 스컴 발생을 효과적으로 제어할 수 있는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 소화조에 연결된 공급밸브의 개폐 여부를 소화조 내 고형물의 농도에 따라 자동으로 제어하여, 다양한 상황에 능동적인 대처가 가능하도록 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치는 상부가 소정의 곡률을 갖도록 마련되는 상단부와 상기 상단부에 연결된 하단부로 구성되어, 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정이 진행되도록 하는 몸체부; 상기 몸체부의 내부에 마련되되, 상기 몸체부의 수평 방향으로 배치되어, 상기 유입된 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 교반되도록 하는 나선형 스크류 교반부; 상기 몸체부의 내부에 마련되거나, 또는 상기 몸체부와 연결되도록 마련되어, 혐기성 소화 과정을 거친 폐수가 유입되면, 상기 유입된 폐수가 고액 분리되도록 하는 고액 분리부; 및 상기 몸체부의 하부에 마련되어, 상기 혐기성 소화 과정에서 침전된 협잡물 및 슬러지가 배출되도록 하는 배출 가이드부;를 포함한다.
그리고 상기 배출 가이드부는, 상기 몸체부의 하부에 마련되어, 상기 혐기성 소화 과정에서 침전된 협잡물 및 슬러지가 이송되도록 하는 배출 가이드용 스크류; 및 상기 배출 가이드용 스크류의 하측에 마련되어, 상기 침전된 협잡물 및 슬러지가 상기 일측에서 타측까지 이송되는 과정에서 배출되도록 하는 배출관;을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치는 상기 몸체부와 연결되어, 상기 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 상기 몸체부로 유입되도록 하는 폐수 유입관, 상기 고액 분리부와 연결되어, 상기 고액 분리부에 유입된 폐수가 고액 분리되면, 탈리액이 재순환되어, 상기 몸체부에 유입되도록 하는 탈리액 재순환 및 약품 공급관 및 상기 고액 분리부와 연결되어, 상기 탈리액과 분리된 배출액이 배출되도록 하는 배출관으로 구성되는 배관부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배관부는, 상기 폐수 유입관에 개폐 여부를 결정하는 폐수 유입 밸브; 및 상기 탈리액 재순환 및 약품 공급관의 개폐 여부를 결정하는 탈리액 재순환 밸브;를 더 포함하고, 이때, 본 실시예에 따른 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치는 상기 몸체부의 내부에 마련되어, 상기 몸체부에 유입된 폐수의 고형물 농도를 계측하는 고형물 농도 계측부; 및 상기 계측된 고형물의 농도에 따라 상기 폐수 유입 밸브 및 상기 탈리액 재순환 밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 제어부는, 상기 계측된 고형물의 농도에 따라 상기 폐수 유입 밸브 및 상기 탈리액 재순환 밸브를 제어함으로써, 상기 유입된 폐수의 총고형물(TS) 농도가 20~25%를 유지하도록 할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치는 상기 몸체부의 내부에 마련되되, 상기 상단부와 상기 하단부 사이에 배치되어, 상기 몸체부에 유입된 폐수가 혐기성 소화 과정을 거치면서, 기액 분리되도록 하는 기액 분리부;를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 기액 분리부는, 단면이 상기 하단부를 따라 직사각형 형상의 얇은 판 타입으로 마련되되, 상기 몸체부에 유입된 폐수가 기체 상태가 되면, 액체 상태인 폐수와 분리되어 상측으로 이동하도록, 복수의 열과 행으로 배열되는 복수의 기액 분리홀이 마련될 수 있다.
또한, 상기 가이드 부재는, 상기 일측에서 타측까지 연장형성된 가이드 회전축과 상기 가이드 회전축의 외주연으로부터 상기 가이드 회전축의 길이 방향을 따라 나선형으로 마련되는 가이드 날개가 구비되어, 회전하는 경우, 상기 가이드 날개를 따라 침전된 협잡물 및 슬러지가 상기 일측에서 타측으로 이송되도록 할 수 있다.
그리고 상기 나선형 스크류 교반부는, 상기 몸체부의 수평 방향을 따라 연장형성된 스크류 회전축; 및 상기 회전축의 외주연으로부터 상기 회전축의 길이 방향을 따라 나선형으로 마련되는 스크류 날개;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스크류 날개는, 상기 가이드 날개와 동일한 방향을 따라 나선형으로 마련되되, 길이가 상기 가이드 날개의 길이보다 길게 형성됨으로써, 상기 폐수에 포함된 유기성 폐기물과 미생물과의 접촉이 효과적으로 이루어지도록 하며, 상기 가이드 날개는, 각각의 가이드 날개 간의 간격이 상기 스크류 날개의 간격보다 넓게 형성됨으로써, 상기 침전된 협잡물 및 슬러지가 퇴적되는 것을 방지하고, 효과적으로 상기 일측에서 타측으로 이송되도록 할 수 있다.
이에 이해, 바이오 가스 생산효율을 높이고, 스컴 발생을 효과적으로 제어할 수 있으며, 소화조 내 고형물의 농도에 따른 다양한 상황에 능동적인 대처가 가능하도록 함으로써, 소화조 운영관리에 편의를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기액 분리부가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치를 이용하여 혐기성 소화 과정을 수행하는 방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치가 고형물의 농도를 기설정된 범위 이내로 유지하며, 혐기성 소화 과정을 수행하는 방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치(이하에서는 '수평형 혐기성 소화장치'로 총칭하기로 함)가 개략적으로 도시된 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기액 분리부(600)가 개략적으로 도시된 도면이다.
본 실시예에 따른 수평형 혐기성 소화장치는 상부와 소화조 내부 사이에서 기체와 액체 간의 분리가 원활하게 되도록 함으로써, 바이오가스 생산효율을 높이고, 스컴 발생을 효과적으로 제어하고, 소화조에 연결된 공급밸브의 개폐 여부를 고형물의 농도에 따라 자동으로 제어하여, 다양한 상황에 능동적인 대처가 가능하도록 하기 위해 마련된다.
이를 위해, 수평형 혐기성 소화장치는, 몸체부(100), 나선형 스크류 교반부(200), 고액 분리부(300), 배관부(400), 배출 가이드부(500) 및 기액 분리부(600)를 포함할 수 있다.
몸체부(100)는, 소화조의 몸체 역할을 하며, 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물이 포함된 폐수를 저장하는 혼합저류조(10)로부터 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 유입되면, 혐기성 소화 과정이 진행되도록 하기 위해 마련된다.
구체적으로 몸체부(100)는, 상부가 소정의 곡률을 갖도록 마련되는 상단부(110)와 상단부에 연결된 하단부(120)로 구성되어, 혼합저류조(10)로부터 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 유입되면, 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정이 진행되도록 할 수 있다.
또한, 예를 들면, 몸체부(100)는 혼합저류조(10)로부터 유기성 폐기물이 폐수와 함께 유입된 이후, 유입된 일측에서 배출되는 타측까지 효과적으로 이송되어, 혐기성 소화 과정이 수행된 이후, 나선형 스크류 교반부(200)의 동력부하를 절감시키고, 유기성 폐기물이 효과적으로 배출되도록 하기 위해, 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 유입되는 일측에서 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정이 수행된 폐수가 배출되는 타측까지 상측에서 하측으로 소정의 기울기(θ)를 갖도록 형성될 수 있다.
나선형 스크류 교반부(200)는 몸체부(100)의 내부에 유입된 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 교반되도록 하기 위해 마련된다.
구체적으로, 나선형 스크류 교반부(200)는, 몸체부(100)의 내부에 마련되되, 몸체부(100)의 수평 방향으로 배치되어, 유입된 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 교반되도록 할 수 있으며, 이를 위해, 몸체부(100)의 수평 방향을 따라 연장형성된 스크류 회전축(210)과 회전축의 외주연으로부터 회전축의 길이 방향을 따라 나선형으로 마련되는 스크류 날개(220)를 포함할 수 있다.
고액 분리부(300)는 몸체부(100)에 의해, 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정이 수행된 폐수를 고체와 액체로 분리시키기 위해 마련된다.
구체적으로 고액 분리부(300)는, 몸체부(100)의 외부에 마련되되, 몸체부(100)와 연결되도록 마련되어, 혐기성 소화 과정을 거친 폐수가 유입되면, 유입된 폐수가 탈리액과 유기성 폐기물이 포함된 배출액으로 분리되도록 할 수 있다.
배관부(400)는 몸체부(100)와 연결되는 복수의 관과 밸브로 구성되어, 폐수의 유입과 탈리액 및 바이오 가스의 배출과 탈리액과 분리된 배출액의 재순환이 이루어지도록 하기 위해 마련된다.
이를 위해, 배관부(400)는, 폐수 유입관(410), 폐수 유입 밸브(420), 배출관(430), 배출 밸브(440), 탈리액 재순환 및 약품 공급관(450), 탈리액 재순환 밸브(460), 배출액 재순환관(470), 배출액 재순환 밸브(480), 바이오 가스 배출관(490) 및 바이오 가스 배출 밸브(495)로 구성될 수 있다.
폐수 유입관(410)은 몸체부(100)의 일측에 마련되어, 혼합저류조(10)로부터 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 공급되어, 몸체부(100)의 내부에 유입되도록 할 수 있으며, 폐수 유입 밸브(420)는 폐수 유입관(410)과 연결되어, 유기성 폐기물이 포함된 폐수의 유입 여부를 결정할 수 있다.
배출관(430)은 고액 분리부(300)의 일측에 마련되어, 혐기성 소화 과정을 거친 폐수가 고액분리되면, 탈리액과 분리된 배출액을 배출할 수 있다.
배출 밸브(440)는 배출관(430)에 연결되어, 배출관(430)의 통한 배출액의 배출 여부를 결정할 수 있다.
이때, 배출관(430)은 몸체부(100)에 연결되는 재순환관(미도시)과 연결되도록 구현될 수 있으며, 이를 통해, 몸체부(100)에 유입된 폐수의 내부 TS 농도가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 배출액이 외부로 배출되지 않고, 몸체부(100)에 유입되도록 할 수 있다.
탈리액 재순환 및 약품 공급관(450)은 몸체부(100)와 고액 분리부(300) 사이에 마련되어, 혐기성 소화 과정을 거친 폐수가 고액분리되면, 배출액과 분리된 탈리액이 몸체부(100)로 재순환되어 몸체부(100)로 재차 유입되도록 할 수 있다.
그리고 탈리액 재순환 및 약품 공급관(450)은 별도로 마련된 약품제어조(미도시)로부터 몸체부(100)에 염화제일철(FeCl2)이 공급되도록 할 수 있다.
이때, 염화제일철(FeCl2)은 습식 소화 과정에서 황화수소(H2S)가 발생하여 소화효율에 악영향을 미치게 되는 것을 방지하기 위해, 황화수소 제거제로서 투입될 수 있다.
탈리액 재순환 밸브(460)는 탈리액의 재순환 여부를 결정할 수 있다.
약품 공급 밸브(미도시)는 염화제일철(FeCl2)의 공급 여부를 결정할 수 있다.
첨언하면, 본 수평형 혐기성 소화장치는 탈리액이 탈리액 재순환 및 약품 공급관(450)을 통해 몸체부(100)의 상측에서 하측을 향해 재차 유입되면서, 상부와 소화조 내부 사이에 스컴 발생을 억제시킬 수 있으며, 이때, 탈리액 재순환 및 약품 공급관(450)에는 탈리액이 몸체부(100)의 내부에 유입되는 경우, 스컴 발생을 효과적으로 억제시키도록 하기 위해, 유입되는 탈리액이 넓은 범위에 분사되도록 하는 탈리액 재순환 및 약품 공급 노즐(451)이 마련될 수 있다.
그리고 본 수평형 혐기성 소화장치는 약품 공급 밸브가 개방되어, 탈리액 재순환 및 약품 공급관(450)을 통해 염화제일철(FeCl2)이 공급되는 경우에도, 탈리액 재순환 및 약품 공급 노즐(451)을 통해, 몸체부(100)의 내부에 유입되도록 분사될 수 있다.
여기서, 탈리액 재순환 및 약품 공급 노즐(451)은 탈리액 또는 염화제일철을 공급하는 경우, 넓은 범위에 분사되도록 함으로써, 탈리액 또는 염화제일철과 폐수의 혼합 효율이 향상되도록 하고, 스컴 발생을 억제시킬 수 있다.
배출액 재순환관(470)은 혐기성 소화 과정을 거친 폐수가 고액분리되는 경우에, 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 총고형물(TS) 농도가 25% 미만이면, 탈리액과 분리된 배출액을 배출관(430)으로 배출하지 않고, 재순환시켜 혼합저류조(10)에 유입되도록 할 수 있다.
배출액 재순환 밸브(480)는 배출액 재순환관(470)에 연결되어, 탈리액과 분리된 배출액의 재순환 여부를 결정할 수 있다.
한편, 바이오 가스 배출관(490)은 몸체부(100)의 상측에 마련되어, 몸체부(100)로부터 발생된 바이오 가스를 배출할 수 있고, 바이오 가스 배출 밸브(495)는 바이오 가스 배출관(490)과 연결되어, 바이오 가스의 배출 여부를 결정할 수 있다.
또한, 첨언하면, 배관부(400)는, 전술한 폐수 유입관(410), 폐수 유입 밸브(420), 배출관(430), 배출 밸브(440), 탈리액 재순환 및 약품 공급관(450), 탈리액 재순환 밸브(460), 바이오 가스 배출관(490) 및 바이오 가스 배출 밸브(495) 이외에, 별도로 마련된 탈리액 저장조(미도시)로부터 몸체부(100)에 혐기성 소화를 위한 탈리액이 공급되도록 하는 탈리액 공급관(미도시) 및 탈리액 공급 밸브(미도시)가 추가로 마련될 수 있다.
배출 가이드부(500)는, 혐기성 소화 과정에서 침전된 협잡물 및 슬러지가 배출되도록 하기 위해 마련된다.
구체적으로, 배출 가이드부(500)는, 몸체부(100)의 하부에 마련되어, 혐기성 소화 과정에서 침전된 협잡물 및 슬러지가 배출되도록 할 수 있으며, 이를 위해, 배출 가이드용 스크류(510), 슬러지 배출관(520) 및 슬러지 배출 밸브(530)로 구성될 수 있다.
배출 가이드용 스크류(510)는 혐기성 소화 과정에서 침전된 협잡물 및 슬러지가 일측에서 타측까지 이송되도록 하기 위해 마련된다.
구체적으로, 배출 가이드용 스크류(510)는 몸체부(100)의 하부에 마련되되, 일측에서 타측까지 연장형성된 가이드 회전축(511)과 가이드 회전축(511)의 외주연으로부터 가이드 회전축(511)의 길이 방향을 따라 나선형으로 마련되는 가이드 날개(512)가 구비되어, 회전하는 경우, 가이드 날개(512)를 따라 침전된 협잡물 및 슬러지가 일측에서 타측으로 이송되도록 할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 가이드 날개(512)는 침전된 협잡물 및 슬러지가 퇴적되는 것을 방지하고, 효과적으로 일측에서 타측으로 이송되도록 하기 위해, 각각의 가이드 날개 간의 간격이 스크류 날개의 간격보다 넓게 형성되는 것이 바람직하고, 본 실시예에 따른 스크류 날개(220)는, 폐수에 포함된 유기성 폐기물과 미생물과의 접촉이 효과적으로 이루어지도록 하기 위해, 가이드 날개(512)와 동일한 방향을 따라 나선형으로 마련되되, 길이가 가이드 날개(512)의 길이보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
슬러지 배출관(520)은 배출 가이드용 스크류(510)의 하측에 마련되어, 침전된 협잡물 및 슬러지가 일측에서 타측까지 이송되는 과정에서 배출되도록 할 수 있으며, 슬러지 배출 밸브(530)는 슬러지 배출관(520)에 연결되어, 침전된 협잘물 및 슬러지의 배출 여부를 결정할 수 있다.
기액 분리부(600)는, 몸체부(100)에 유입된 폐수가 혐기성 소화 과정을 거치면서, 기액 분리되도록 하기 위해 마련된다.
구체적으로, 기액 분리부(600)는, 몸체부(100)의 내부, 상단부(110)와 하단부(120) 사이에 배치되되, 도 2에 도시된 바와 같이 단면이 하단부(120)를 따라 직사각형 형상의 얇은 판 타입으로 마련되고, 복수의 열과 행으로 배열되는 복수의 기액 분리홀(610)이 구비되어, 몸체부(100)에 유입된 폐수가 혐기성 소화 과정을 거치면서, 몸체부(100)에 유입된 폐수가 기체 상태가 되면, 액체 상태인 폐수와 분리되어 상측으로 이동하도록 하고, 액체 상태인 폐수가 오버플로우(overflow)되는 경우, 측면을 타고 하측으로 이동하도록 할 수 있어, 바이오 가스의 생산효율이 향상되고, 스컴 발생을 억제시킬 수 있다.
더불어, 수평형 혐기성 소화장치는, 전술한 몸체부(100), 나선형 스크류 교반부(200), 고액 분리부(300), 배관부(400), 배출 가이드부(500) 및 기액 분리부(600) 이외에, 고형물 농도 계측부(미도시) 및 제어부(미도시)가 추가적으로 마련될 수 있다.
고형물 농도 계측부는, 몸체부(100)의 내부에 마련되어, 몸체부(100)에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도를 계측하기 위해 마련된다.
구체적으로, 고형물 농도 계측부는 몸체부(100)의 하단 측면에 마련되되, 고액 분리부(300)와 근접한 후단에 마련되어, 폐수의 압력을 계측하고, 몸체부(100)의 밀도 및 수위를 계측하여, 계측된 결과를 기반으로 폐수의 고형물 TS(Total Solid) 농도를 계측할 수 있다.
다른 예를 들면, 고형물 농도 계측부는 몸체부(100)의 측면에 마련되되, 수위가 서로 다른 복수의 지점에서 개별적으로 폐수의 압력을 계측하고, 몸체부(100)의 밀도 및 수위를 계측하여, 계측된 결과를 기반으로 폐수의 고형물 TS(Total Solid) 농도를 계측할 수 있다.
제어부는, 계측된 고형물의 농도에 따라 폐수 유입 밸브(420), 배출 밸브(440), 탈리액 재순환 밸브(460) 등을 제어하기 위해 마련된다.
예를 들어, 제어부는, 몸체부(100)에 유입된 폐수의 내부 TS 농도가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 혐기성 소화 과정을 거친 폐수가 고액분리되어, 탈리액과 분리된 배출액이 외부로 배출되지 않고, 몸체부(100)에 유입되도록 할 수 있다.
또한, 제어부는 몸체부(100)에 유입된 폐수의 내부 TS 농도가 기설정된 범위 미만인 경우, 배출액과 분리된 탈리액이 몸체부(100)로 재순환되어 몸체부(100)로 재차 유입되도록 할 수 있다.
그 밖에 제어부에 대한 더욱 구체적인 설명은 도 3 내지 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 혐기성 소화장치를 이용하여 혐기성 소화 과정을 수행하는 방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 수평형 혐기성 소화장치를 이용하여 혐기성 소화 과정을 수행하는 경우, 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물이 포함된 폐수를 몸체부(100) 내로 투입하여(S310), 몸체부(100)의 수위가 기설정된 범위에 도달하도록 하고, 몸체부(100) 내에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도를 계측하여(S320), 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도가 20~25%를 유지하는 상태에서 혐기성 소화 과정이 진행되도록 한다(S330).
여기서, 첨언하면, 본 수평형 혐기성 소화장치의 경우, 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도가 10~25%인 경우에도, 혐기성 소화 과정이 가능하지만, 고형물 TS 농도를 20~25%로 유지함으로써, 소화조 운영관리에 의한 경제적인 이득을 보다 많이 얻을 수 있다.
그리고 본 수평형 혐기성 소화장치를 이용하여 혐기성 소화 과정을 수행하는 과정에서 협잡물 및 슬러지가 침전되면, 배출 가이드부(500)를 이용하여 침전된 협잡물 및 슬러지가 배출되도록 할 수 있다(S340).
또한, 협잡물 및 슬러지가 배출되면, 혐기성 소화 과정이 수행된 폐수는 몸체부(100)에서 배출되어(S350), 고액분리부로 유입되도록 하고, 유입된 폐수는 고액분리부를 통해 탈리액과 배출액으로 분리할 수 있다(S360).
이때, 분리된 탈리액은 몸체부(100)로 재순환되어 몸체부(100)로 재차 유입되도록 할 수 있으며, 탈리액과 분리된 배출액은 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 총고형물(TS) 농도에 따라 배출관(430)을 통해 배출되거나 또는 배출액 재순환관(470)을 통해 재순환시켜 혼합저류조(10)에 유입되도록 할 수 있다(S370).
구체적으로, 탈리액과 분리된 배출액은 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 총고형물(TS) 농도가 25% 미만이면, 탈리액과 분리된 배출액을 배출관(430)으로 배출하지 않고, 배출액 재순환관(470)을 통해 재순환시켜 혼합저류조(10)에 유입되도록 할 수 있다.
이를 통해, 바이오 가스 생산효율을 높이고, 스컴 발생을 효과적으로 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 혐기성 소화장치가 고형물의 농도를 기설정된 범위 이내로 유지하며, 혐기성 소화 과정을 수행하는 방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 수평형 혐기성 소화장치의 제어부는, 몸체부(100) 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도가 20~25%를 유지하는 상태에서 혐기성 소화 과정이 진행되도록 하기 위해, 몸체부(100) 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도를 계측하고, 계측된 고형물 TS 농도에 따라 폐수 유입 밸브(420) 및 탈리액 재순환 밸브(460)를 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부는, 탈리액과 분리된 배출액의 고형물 TS 농도가 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도보다 높은 경우, 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도가 계측되면(S410), 계측된 고형물 TS 농도가 기설정된 고형물 TS 농도범위 미만인지 여부를 판단하여(S420), 계측된 고형물 TS 농도가 기설정된 고형물 TS 농도범위 미만이면(S420-YES), 배출액 재순환 밸브(480)를 제어하여, 탈리액 재순환 밸브(460)를 제어하여, 탈리액과 분리된 배출액을 배출관(430)으로 배출하지 않고, 재순환시켜 혼합저류조(10)에 유입되도록 함으로써, 혼합저류조(10)에서 공급되는 폐수의 고형물 TS 농도가 증가하도록 하여, 결과적으로 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도 역시 증가하도록 할 수 있다.
구체적으로, 제어부는, 탈리액과 분리된 배출액이 혼합저류조(10)에 재투입된 이후, 혼합저류조(10)로부터 배출액이 혼합된 폐수가 몸체부(100)의 내부로 유입되면, 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 수위가 기설정된 수위범위 미만인지 여부를 판단하여(S440), 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 수위가 기설정된 수위범위 미만인 경우(S440-Yes), 폐수 유입 밸브(420)를 제어하여, 혼합저류조(10)로부터 공급되는 배출액이 혼합된 폐수가 몸체부(100)에 유입되어(S450), 기설정된 수위범위에 도달하도록 할 수 있다. 이를 통해, 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도가 20~25%를 유지하도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 제어부는, 몸체부(100)의 내부에 유입된 폐수의 고형물 TS 농도가 20~25%를 유지한 상태에서 45일 이내의 체류시간을 확보하며, 혐기성 소화 과정이 진행되도록 할 수 있다(S460).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
[부호의 설명]
10 : 혼합저류조
100 : 몸체부 110 : 상단부
120 : 하단부 200 : 나선형 스크류 교반부
210 : 스크류 회전축 220 : 스크류 날개
300 : 고액 분리부 400 : 배관부
410 : 폐수 유입관 420 : 폐수 유입 밸브
430 : 배출관 440 : 배출 밸브
450 : 탈리액 재순환 및 약품 공급관
451 : 탈리액 재순환 및 약품 공급 노즐
460 : 탈리액 재순환 밸브
470 : 배출액 재순환관 480 : 배출액 재순환 밸브
490 : 바이오 가스 배출관 495 : 바이오 가스 배출 밸브
500 : 배출 가이드부 510 : 배출 가이드용 스크류
511 : 가이드 회전축 512 : 가이드 날개
520 : 슬러지 배출관 530 : 슬러지 배출 밸브
600 : 기액 분리부 610 : 기액 분리홀

Claims (10)

  1. 상부가 소정의 곡률을 갖도록 마련되는 상단부와 상기 상단부에 연결된 하단부로 구성되어, 고농도 고형물을 함유한 유기성 폐기물의 혐기성 소화 과정이 진행되도록 하는 몸체부;
    상기 몸체부의 내부에 마련되되, 상기 몸체부의 수평 방향으로 배치되어, 상기 유입된 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 교반되도록 하는 나선형 스크류 교반부;
    상기 몸체부의 내부에 마련되거나, 또는 상기 몸체부와 연결되도록 마련되어, 혐기성 소화 과정을 거친 폐수가 유입되면, 상기 유입된 폐수가 고액 분리되도록 하는 고액 분리부; 및
    상기 몸체부의 하부에 마련되어, 상기 혐기성 소화 과정에서 침전된 협잡물 및 슬러지가 배출되도록 하는 배출 가이드부;를 포함하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출 가이드부는,
    상기 몸체부의 하부에 마련되어, 상기 혐기성 소화 과정에서 침전된 협잡물 및 슬러지가 일측에서 타측까지 이송되도록 하는 배출 가이드용 스크류; 및
    상기 배출 가이드용 스크류의 하측에 마련되어, 상기 침전된 협잡물 및 슬러지가 이송되는 과정에서 배출되도록 하는 슬러지 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체부와 연결되어, 상기 유기성 폐기물이 포함된 폐수가 상기 몸체부로 유입되도록 하는 폐수 유입관, 상기 고액 분리부와 연결되어, 상기 고액 분리부에 유입된 폐수가 고액 분리되면, 탈리액이 재순환되어, 상기 몸체부에 유입되도록 하는 탈리액 재순환 및 약품 공급관 및 상기 고액 분리부와 연결되어, 상기 탈리액과 분리된 배출액이 배출되도록 하는 배출관으로 구성되는 배관부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배관부는,
    상기 폐수 유입관에 개폐 여부를 결정하는 폐수 유입 밸브; 및
    상기 탈리액 재순환 및 약품 공급관의 개폐 여부를 결정하는 탈리액 재순환 밸브;를 더 포함하고,
    상기 수평형 혐기성 소화장치는,
    상기 몸체부의 내부에 마련되어, 상기 몸체부에 유입된 폐수의 고형물 농도를 계측하는 고형물 농도 계측부; 및
    상기 계측된 고형물의 농도에 따라 상기 폐수 유입 밸브 및 상기 탈리액 재순환 밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 계측된 고형물의 농도에 따라 상기 폐수 유입 밸브 및 상기 탈리액 재순환 밸브를 제어함으로써, 상기 유입된 폐수의 총고형물(TS) 농도가 20~25%를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 몸체부의 내부에 마련되되, 상기 상단부와 상기 하단부 사이에 배치되어, 상기 몸체부에 유입된 폐수가 혐기성 소화 과정을 거치면서, 기액 분리되도록 하는 기액 분리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기액 분리부는,
    단면이 상기 하단부를 따라 직사각형 형상의 얇은 판 타입으로 마련되되, 상기 몸체부에 유입된 폐수가 기체 상태가 되면, 액체 상태인 폐수와 분리되어 상측으로 이동하도록, 복수의 열과 행으로 배열되는 복수의 기액 분리홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 가이드 부재는,
    상기 일측에서 타측까지 연장형성된 가이드 회전축과 상기 가이드 회전축의 외주연으로부터 상기 가이드 회전축의 길이 방향을 따라 나선형으로 마련되는 가이드 날개가 구비되어, 회전하는 경우, 상기 가이드 날개를 따라 침전된 협잡물 및 슬러지가 상기 일측에서 타측으로 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 나선형 스크류 교반부는,
    상기 몸체부의 수평 방향을 따라 연장형성된 스크류 회전축; 및
    상기 회전축의 외주연으로부터 상기 회전축의 길이 방향을 따라 나선형으로 마련되는 스크류 날개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스크류 날개는,
    상기 가이드 날개와 동일한 방향을 따라 나선형으로 마련되되, 길이가 상기 가이드 날개의 길이보다 길게 형성됨으로써, 상기 폐수에 포함된 유기성 폐기물과 미생물과의 접촉이 효과적으로 이루어지도록 하며,
    상기 가이드 날개는,
    각각의 가이드 날개 간의 간격이 상기 스크류 날개의 간격보다 넓게 형성됨으로써, 상기 침전된 협잡물 및 슬러지가 퇴적되는 것을 방지하고, 효과적으로 상기 일측에서 타측으로 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐기물 처리를 위한 고율 건식 혐기성 소화 장치.
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