KR100592332B1

KR100592332B1 - 고효율 혐기 소화조 장치

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Publication number: KR100592332B1
Application number: KR1020060006032A
Authority: KR
Inventors: 정붕익; 김응용; 이복환; 이중헌; 유성열; 고재권
Original assignee: (주) 테크윈
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2006-06-26

Abstract

본 발명은 하수 슬러지 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제1차농축조를 통하여 1차슬러지를 농축시키도록 유입하며, 제2차농축조 또는 농축기 통하여 2차 슬러지를 농축시키도록 유입하며, 상기 제1차농축조와 제2차농축조 또는 농축기로부터 각각 유출된 슬러지에 분뇨, 축분뇨, 음식물 폐액 등을 혼합하고 상호 혼합한 혼합 슬러지에 제1차열교환기로 통과시키면서 혼합된 슬러지에 1차열을 취득시킨 후에, 제2차열교환기를 통과하면서, 2차로 슬러지에 온도가 약 50℃ 정도가 되도록 열을 취득한 후에 상기 슬러지를 공기와 함께 자가 발열고온 호기소화조로 통과시키며, 상기 자가발열 고온호기 소화조를 통과한 슬러지의 온도는 고온 미생물의 발열작용으로 약 50 - 60℃로서 이를 상기 제1열교환기로 통과시키면서 상기 제1차농축조와 제2차농축조 또는 농축기로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합슬러지와 상호 열교환하도록 하여, 약 40℃로 냉각시켜 중온 혐기 소화조로 통과시키며, 통과된 슬러지의 고형물은 탈수기로 이송하여 탈수시킨다.

본 열교환 방식에서 동계의 혹한기에 유입슬러지의 온도가 약 10℃로 하강하고 가스(Biogas)발생량이 충분치 못할 경우에는 제3열교환기를 가동하여 소화조에서 유출된 슬러지 온도 30 - 35℃의 열을 유입슬러지 가온에 이용하도록 하였다. 중온 혐기 소화조에서 발생된 가스(Biogas)는 발전기(가스엔진발전기, 가스터빈 발전기, Fuel Cell 발전기)로 이송하여 전기를 생산하도록 하며, 상기 발전기로 부터 발생된 발전폐열은 상기 제2차열교환기로 보내어 슬러지에 2차열을 공급하도록 이루어진 고효율 혐기 소화조 장치에 관한 것이다.

이는 기존의 중온 혐기 소화조 전단에 자가발열 고온호기 소화조를 이용하여 유입슬러지에 포함된 고온미생물을 활성 반응하도록 하며, 자가발열 고온호기 소화조를 통과한 고온의 슬러지 열을 이용하여, 제1차열교환기에 열을 공급하여 1차로 슬러지에 필요로 하는 온도를 제공하며, 중온 혐기 소화조로부터 발생된 가스(Biogas)를 이용하여 발전기의 작동의 에너지원으로 사용하여 발전을 하고, 발전기의 폐열을 이용하여 제2차열교환기에 열을 공급하여, 2차로 슬러지에 자가발열 고온소화조에서 필요로 하는 온도를 제공하는 고효율 혐기 소화조 장치를 제공하고자 하는 것이다.

하수, 슬러지, 하수슬러지, 중온 혐기소화, 혐기 소화조, 자가발열 고온 호기소화

Description

고효율 혐기 소화조 장치{Advanced high rate Anaerobic Digester Apparatus}

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 하수처리 장치를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명에 의한 고효율 혐기 소화조 장치를 나타낸 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1차농축조 2 : 제2차농축조 또는 농축기

3 : 제1차열교환기 4 : 제2차열교환기

5 : 자가발열 고온 호기소화조 6 : 중온 혐기 소화조

7 : 탈수기 8 : 발전기

9 : 제3차열교환기

본 발명은 하수 슬러지 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 농축조를 통하여 발생한 1, 2차 슬러지를 처리하는 기존의 혐기 소화조에 전처리로서 자가 발열 고온호기 소화조를 이용하여 슬러지에 포함된 고온미생물을 활성 반응하도록 하여 생물 열을 발생시키고, 자가발열 고온호기 소화조를 통과한 고온의 슬러지의 열을 이용하여, 제1차열교환기에 열을 공급하여 1차로 슬러지에서 필요로 하는 온도를 제공하며, 중온 혐기 소화조로부터 발생된 가스(Biogas)를 이용하여 발전기 (가스엔진, 가스터빈, Fuel Cell)의 작동의 에너지원으로 사용하여 전기를 생산하고, 발전기의 폐열을 이용하여 제2차열교환기에 열을 공급하여, 2차로 슬러지에 자가발열 고온 호기소화조에서 필요로 하는 온도를 제공하는 고효율 혐기 소화조 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 열교환 방식에서 동계의 혹한기에 유입슬러지의 온도가 약 10℃로 하강하고 가스(Biogas)발생량이 충분치 못할 경우에는 제3열교환기를 가동하여 소화조에서 유출된 슬러지의 온도 30 - 35℃의 열을 유입슬러지 가온에 이용하도록 하였다. 일반적으로 유기성 오염물질과 질소, 인을 함유한 하수는 수중의 용존산소를 고갈시켜 수중생태계를 파괴시키고 호수와 저수지의 물을 부영양화시켜 수자원의 이용을 저해시키는 요인으로 작용하고 있다.

따라서, 하천의 수질오염을 방지하기 위하여 하. 폐수 내에 함유된 오염물질 및 영양염류 성분이 하천 등의 수역으로 유입되기 전에 제거되어야 한다.

이를 제거하기 위한 하. 폐수 처리시설의 처리공법으로 경제성면에서 우수한 생물학적 처리방법이 많이 적용되는데, 생물학적 처리방법 중에서 활성슬러지법과 고도처리와 같은 미생물을 이용한 유기물의 제거가 이루어지고 있으나, 유기물 제거과정에서 증식된 미생물들이 폐 슬러지로서 발생하게 된다.

유기물 제거과정에서 발생된 슬러지의 처리 및 처분과정은 1차 침전지와 2차 침전지에서 발생한 슬러지 및 분뇨, 축분, 음식물 폐액이 농축조에 모이게 되며, 농축된 슬러지는 중온 혐기성 소화조로 이송된다.

상기 혐기 소화조에서 35℃ 정도의 중온으로 소화 후의 소화조 상등액은 활성슬러지 공정의 폭기조로 재 이송되고, 남은 고형물 슬러지는 탈수효율을 높이기 위해서 화학제를 주입하여 적정수분 이하로 탈수하고 이때 발생된 탈수케익은 최종 처분을 위해 운송차량에 의하여 외부의 매립시설이나 소각시설 또는 해양투기에 의해 처분되고 있다.

최근 들어 매립시설에서 슬러지류의 직매립 금지에 따라 건설폐기물 등 다른 폐기물과 혼합하여 수분함량을 낮춘 후, 매립지 복토제로 사용하는 등 임시방편적으로 처분되고 있는 상태로서, 국토면적이 협소한 국내의 경우 매립지의 용량부족이 가속화되고 있으며, 부가적으로 매립시설에서 유출되는 침출수의 처리를 위하여 복잡한 수처리 공정이 요구된다.

상기 슬러지를 소각하기 위해서는 탈수된 슬러지의 수분함량을 20 ~ 30% 정도로 낮추어야 하고 슬러지의 열량이 부족함에 따라 추가적인 보조연료가 소요되며, 소각시 발생되는 대기오염원을 제거시키기 위해 대규모 집진시설 또는 악취제거 시설이 소요되는 등 많은 문제가 있다.

또한, 유기성 슬러지는 퇴비화법에 의하여 자원화하여 농경지에 살포하는 토양환원과 관련된 연구가 진행되고 있으나, 슬러지 자체의 탄소원과 열량부족으로 전량퇴비화가 아닌 부분퇴비화 또는 톱밥, 분뇨나 음식물 쓰레기 등의 기타 물질과 혼합후 퇴비화 하고 있는 실정이다. 특히 산업단지 내 하수처리시설에서 발생되는 슬러지의 경우는 슬러지내에 함유된 중금속과 같은 유독물질에 의한 영향이 규명되어야 한다.

또한 슬러지에 고형화제를 혼합하여 중금속과 같은 유해물질의 용출을 최소화하여 고형화된 물질을 재이용하는 고형화방법 등이 이용되고 있다. 해양투기 방법의 경우 단순 투기방법으로서 현재로서는 가장 저렴한 방법이나 연 근해의 오염과 런던 국제 협약에 의해 국내의 농수산부는 단계적으로 해양투기를 금지시킬 예정이다. 따라서 궁극적인 슬러지 저감방안이 수립되어야 하며 효과적인 재이용 방안의 부재에 따라 계속적인 처리 및 처분방안이 강구되어야 한다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 하수 슬러지 처리 장치를 나타낸 개략도로서, 일반적으로 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지를 처리하는 종래의 방법은, 하수 슬러지를 농축조에서 농축시키고, 농축된 슬러지를 중온 혐기성 소화조에서 처리하여 메탄 및 이산화탄소를 발생시키고, 고형물을 탈수하여 케이크로 만드는 공정으로 되어 있다.

도 1의 종래의 방법은 혐기 소화조의 가온 방식이 보일러를 사용하여 스팀(steam) 또는 열수를 이용하여 가온하는 방식이므로 발생한 가스(Biogas)의 대부분을 보일러에서 연소하여 스팀(steam) 또는 열수를 생산하고 스팀(steam) 또는 열수의 대부분을 혐기 소화조 가온에 사용하므로 발전에 의한 전기에너지 회수가 어려운 상태이고 처리효율이 저조하여 가스(Biogas)생성량이 대부분 0.4 m³/kgVS_제거.로서 비교적 작아 혹한기에는 추가로 외부에서 별도의 에너지(연료, 천연가스) 연소열이 필요하다.

도 2의 방법은 최근에 시도되는 방법으로서 도 1의 보일러 대신 발전기를 도입하여 전기를 생산하고 발전 폐열을 소화조 가온에 사용하는 방법이다. 그러나 발전 폐열만으로는 열량이 부족하여 별도의 외부가온 열이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 통상의 하수 중에 혼합되어 있는 입자상 오염물질로 이루어진 1차슬러지에 잉여활성오니로 이루어진 2차슬러지와 축분, 분뇨, 음식물 폐액를 상호 혼합시키며, 기존의 중온 혐기 소화조에 자가발열 고온소화조를 전처리로 이용하여 슬러지에 포함된 고온 미생물을 활성 반응하도록 하여 고온미생물에 의한 발열과 함께 가수분해, 유기산이 생성되도록 하며, 상기 자가발열 고온호기 소화조를 통과한 고온의 슬러지 열을 이용하여, 제1차열교환기에 열을 공급하여 1차로 슬러지에 필요로 하는 온도를 제공하며, 중온혐기 소화조로부터 발생된 가스(Biogas)를 이용하여 발전기(가스엔진, 가스터빈, Fuel Cell)의 작동의 에너지원으로 사용하여 전기를 생산하고, 발전기의 폐열을 이용하여 제2차열교환기에 열을 공급하여, 슬러지에 자가발열 고온호기 소화조에서 필요로 하는 온도를 제공하는 자가발열 고온호기 전처리를 이용한 고효율 혐기소화 장치를 제공하고자 하는 것이다. 부차적으로 본 열교환 방식에서 동계의 혹한기에 유입슬러지의 온도가 약 10℃로 하강하고 가스(Biogas)발생량이 충분치 못할 경우에는 제3열교환기를 가동하여 소화조에서 유출된 슬러지의 온도 30 - 35℃의 열을 유입슬러지 가온에 이용하도록 하였다.

또한 기존의 중온 혐기 소화조에 자가발열 고온 호기소화조를 전처리로 도입함으로서 중온 혐기조건에서 분해가 어려운 오염물질(고분자물질, polysaccharide, 계면활성제 등)을 고온 호기조건에서는 용이한 가수분해와 유기산 발효가 일어나므로 후속 공정인 중온 혐기 소화조에서 유기물의 신속한 메탄화가 가능하고 가스 발생량이 증진된다. 이 결과는 혐기 소화조의 체류시간을 50%저감 가능하다. 이때 중온 혐기 소화조가 다단으로 설치되어 있는 경우는 혐기 소화조의 일부를 자가발열 고온 호기 소화조로의 개조가 가능하며 고온호기 미생물 신진대사에 필요한 산소의 공급과 반응기의 교반을 위하여 기존 혐기 소화조에 설치되어 있는 가스교반시설에 가스(Biogas)대신 압축공기의 주입, 또는 펌프 이용 이젝터(Ejector)를 사용함으로서 산소의 공급과 교반을 동시에 할 수 있다.

이하, 상기 특징이 적용된 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 고효율 혐기 소화조 장치를 나타낸 개략도로서, 이를 상세히 설명하면,

하수 슬러지 처리장치에 있어서,

제1차농축조(1)를 통하여 1차슬러지를 농축시키도록 유입하며, 제2차농축조 또는 농축기(2)를 통하여 2차 슬러지를 농축시키도록 유입하며, 상기 1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합슬러지에 분뇨, 축분, 음식물 폐액를 혼합하여 1차열교환기(3)로 통과시키면서 혼합된 슬러지에 1차열을 취득시킨 후에, 제2차열교환기(4)를 통과하면서, 2차로 슬러지에 약 50℃ 온도범위가 되도록 열을 취득한 후에 상기 슬러지에 포함된 고온미생물이 자가 활성되도록 공기와 함께 자가발열 고온 호기소화조(5)를 통과시킨다. 이때 고온 미생물의 유기물 분해 신진대사 활동에 의해 자발적으로 슬러지의 온도가 약 60℃ 부근까지 상승된다. 상기 자가발열 고온소화조(5)를 통과한 슬러지를 상기 제1열교환기(3)로 통과시키면서 상기 1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합슬러지와 상호 열교환하여 약 40℃로 냉각시켜, 중온혐기 소화조(6)로 통과 시키며, 통과되고 침적된 슬러지는 탈수기(7)로 이송하며, 발생된 가스는 발전기(8)로 이송하여 전기를 생산하도록 하며, 상기 발전기(8)로 발생된 발전폐열은 상기 제2차열교환기(4)로 보내어 슬러지에 2차열을 공급하도록 이루어진 고효율 혐기 소화조 장치에 관한 것이다.

부가적으로, 동계의 혹한기에 제1, 2차농축조(1)로부터의 유입슬러지의 온도가 약 10℃로 하강하고 가스(Biogas)발생량이 충분치 못할 경우에는 상기 제1차농축조(1)로부터 제1차열교환기(3)가 연결되는 배관에 제3차열교환기(9)를 부가하고, 상기 중온 혐기성소화조(6)로부터 유출되는 슬러지를 상기 제3차열교환기(9)로 이송하여 제1,2차농축조(1,2)로부터 유출되는 1,2차슬러지와 상호 열교환하여 가온되도록 이루어진다.

열교환 방식에서 동계의 혹한기에 유입슬러지의 온도가 약 10℃로 하강하고 가스(Biogas)발생량이 충분치 못할 경우에는 제3차열교환기를 가동하여 중온 혐기 소화조에서 유출된 슬러지의 온도 30 - 35℃의 열을 유입슬러지 가온에 이용하도록 하였다.

또한, 기존의 가스교반 형식의 중온 혐기 소화조를 자가발열 고온 호기소화조로 개조하여 사용할 경우는 기존의 가스 교반시설에 루츠블로워(Root's blower), 콤프레서(Compressor), 이젝터(Ejector)등을 사용하여 자가발열 고온 호기소화조(5)에서 고온 호기미생물이 필요로 하는 산소의 공급과 교반이 이루어지도록 한 것이 다.

본 발명에 따른 실시예의 작동원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

통상의 하수중에는 입자상 오염물질이 혼합되어 있으며, 약 0.8%의 TS(Total Soild)로 이루어진 1차슬러지를 1차농축조(1)로 통과시키며, 제2차농축조 또는 농축기(2)로 통과시킨 잉여 활성오니로 이루어진 2차슬러지와 상호 혼합시킨다. 이때 각 슬러지의 TS 농도는 2.0 - 5.0% 가 되도록 농축한다. 이 혼합슬러지는 필요에 따라 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 혼합시킬 수 있다. 이 혼합 슬러지의 겨울철 온도는 대략 10℃ - 16℃이며 여름철에는 약 20℃ - 30℃이다.

이 슬러지는 자가발열 고온호기 소화조(5)를 통과한 60℃의 액체상태의 슬러지와 제1열교환기(3)에 의하여 대략 35℃로 온도 상승되며, 발전기(8)의 폐열을 제2차열교환기(4)에 이송하여, 상기 제1열교환기(3)를 통과한 슬러지의 온도를 35℃에서 약 50℃로 상승시킨다.

상기 온도범위로 상승된 슬러지를 공기와 함께 자가발열 고온호기 소화조 (5)로 이송되며, 자가발열 고온 호기소화조(5)내에서는 고온미생물의 자가발열 작용에 의하여 온도가 상승되며, 대략 60℃의 액체상태로 유출되는 것이다.

상기 60℃의 액체상태인 슬러지는 제1차열교환기(3)로 공급되어 1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)를 각각 통과하며, 상호 혼합된 슬러지인 2.0 - 5.0% TS의 하수슬러지 온도를 대략 35℃로 온도 상승시키며, 60℃의 액체상태인 슬러지는 약 40℃로 냉각되어 중온혐기 소화조(6)내로 공급되는 것이다. 이렇게 하면 중온 혐기 소화조는 별도의 외부 가온 없이도 소화조 내의 온도를 35℃로 유지시킬 수 있게 된다.

상기 중온 혐기 소화조(6)에서 혐기성소화조 내부에 침적된 슬러지는 인발되어 탈수기(7)로 공급되어 탈수되며, 탈수된 슬러지 케이크의 부피는 종전 혐기 소화조에서 발생하는 케이크량보다 약 10 - 30% 작다. 유입 슬러지 중의 유기물이 혐기 분해되어 발생한 가스(Biogas)는 발전기(8)에 도입되어 전기를 생산하게 된다.

상기 발전기(8)의 전기 생산중에서 외부로 버려지는 폐열은 제2차열교환기(4)로 이송되어, 1차열교환기(3)에서 온도가 상승된 슬러지의 온도를 2차로 약 50℃로 상승시키는 것이다. 이러한 온도범위는 자가발열 고온 호기소화조(5)내 고온 미생물의 신진대사와 자가발열에 최적의 온도조건을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예로서는,

중온 혐기성 소화조의 처리효율이 양호하여 가스 생성량이 충분하거나 또는 동계에도 기온이 양호한 곳은,

제1차농축조(1)를 통하여 통상의 하수 중에 혼합되어 있는 입자상 물질로 형성된 1차슬러지를 농축시키도록 유입하며, 제2차농축조 또는 농축기(2)를 통하여 잉여활성오니로 이루어진 2차 슬러지와 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 농축시키도록 유입하며, 상기 제1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합 슬러지를 제1차열교환기(3)로 통과시키면서 혼합된 슬러지에 1차 열을 취득시킨 후에, 제2차열교환기(4)를 통과하면서, 2차로 슬러지에 열을 취득한 후에, 제1열교환기(3)로 통과시키면서 상기 제1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합슬러지와 상호 열교환하도록 한 후에 냉각되어, 중온 혐기성소화조(6)로 통과 시키도록 하며, 통과된 슬러지 중에서 침적된 고체상의 슬러지는 탈수기(7)로 이송하며, 발생한 가스(Biogas)는 발전기(8)로 이송하여 전기를 생산하도록 하며, 상기 발전기(8)로 발생된 발전폐열은 상기 제2차열교환기(4)로 보내어 슬러지에 2차열을 공급하도록 이루어진 것이다.

이상에서 설명한 것과 같이 본 발명은, 외부로부터 별도의 에너지원이 없어도 자체 장치에서 발생되는 고온 미생물의 발열량과 생성된 가스(Biogas)의 발전 폐열을 효율적으로 이용하므로 본 장치를 운영시는 별도의 외부에너지가 필요 없다는 점이다.

또한 기존의 중온 혐기 소화조의 가온 방식은 발생된 가스(biogas)의 대부분 을 스팀 또는 열수로 전환시켜 소화조의 가온에 사용하므로 계(system)외부로 송출할 수 있는 에너지 생산이 거의 없고 혹한기에는 별도의 보조 연소열이 필요하다.

그러나 본 발명은 중온 혐기성 소화조에서 발생한 가스(Biogas) 전량을 전기 발전기로 이송하여 발전에 사용할 수 있으므로 생산된 전기의 대부분을 계(system)외로 송출할 수 있고 동계에도 효율적인 열교환기 사용과 생물반응열을 사용하므로 외부 보조 연소열이 필요 없다.

또한 기존의 중온조건에서 분해가 어려운 유기물질은 고온 호기조건에서는 용이한 가수분해와 산 발효가 가능하므로 중온 혐기 소화조에서의 신속한 메탄가스화가 가능하다. 이결과는 중온 혐기 소화조에서의 분해시간이 약 50% 감소가 가능하고 유기물의 제거효율 상승으로 슬러지 케이크 발생량을 기존보다 10 - 30% 감소시킬 수 있다.

Claims

하수 슬러지 처리장치에 있어서,

제1차농축조(1)를 통하여 통상의 하수 중에 혼합되어 있는 입자상 물질로 형성된 1차슬러지를 농축시키도록 유입하며, 제2차농축조 또는 농축기(2)를 통하여 잉여활성오니로 이루어진 2차 슬러지와 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 농축시키도록 유입하며, 상기 제1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합 슬러지를 제1차열교환기(3)로 통과시키면서 혼합된 슬러지에 1차 열을 취득시킨 후에, 제2차열교환기(4)를 통과하면서, 2차로 슬러지에 50℃ 온도범위가 되도록 열을 취득한 후에, 상기 슬러지에 포함된 고온 미생물이 자가 활성되도록 공기와 함께 자가발열 고온호기 소화조(5)를 통과시키며, 상기 자가발열 고온호기 소화조(5)를 통과한 슬러지를 상기 제1열교환기(3)로 통과시키면서 상기 제1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합슬러지와 상호 열교환하도록 한 후에 냉각되어, 중온 혐기성소화조(6)로 통과 시키도록 하며, 통과된 슬러지 중에서 침적된 고체상의 슬러지는 탈수기(7)로 이송하며, 발생한 가스(Biogas)는 발전기(8)로 이송하여 전기를 생산하도록 하며, 상기 발전기(8)로 발생된 발전폐열은 상기 제2차열교환기(4)로 보내어 슬러지에 2차열을 공급하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고효율 혐기 소화조 장치.
하수 슬러지 처리장치에 있어서,

중온 혐기성 소화조의 처리효율이 양호하여 가스 생성량이 충분하거나 또는 동계에도 기온이 양호한 곳은,

제1차농축조(1)를 통하여 통상의 하수 중에 혼합되어 있는 입자상 물질로 형성된 1차슬러지를 농축시키도록 유입하며, 제2차농축조 또는 농축기(2)를 통하여 잉여활성오니로 이루어진 2차 슬러지와 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 농축시키도록 유입하며, 상기 제1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합 슬러지를 제1차열교환기(3)로 통과시키면서 혼합된 슬러지에 1차 열을 취득시킨 후에, 제2차열교환기(4)를 통과하면서, 2차로 슬러지에 열을 취득한 후에, 제1열교환기(3)로 통과시키면서 상기 제1차농축조(1)와 제2차농축조 또는 농축기(2)로부터 각각 유출된 슬러지를 상호 혼합된 혼합슬러지와 상호 열교환하도록 한 후에 냉각되어, 중온 혐기성소화조(6)로 통과 시키도록 하며, 통과된 슬러지 중에서 침적된 고체상의 슬러지는 탈수기(7)로 이송하며, 발생한 가스(Biogas)는 발전기(8)로 이송하여 전기를 생산하도록 하며, 상기 발전기(8)로 발생된 발전폐열은 상기 제2차열교환기(4)로 보내어 슬러지에 2차열을 공급하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고효율 혐기 소화조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

동계의 혹한기에 제1차농축조(1)로부터의 유입슬러지의 온도가 약 10℃로 하강하고 가스(Biogas)발생량이 충분치 못할 경우에는, 상기 제1차농축조(1)로부터 제1차열교환기(3)가 연결되는 배관에 제3차열교환기(9)를 부가하고, 상기 중온 혐기성소화조(6)로부터 유출되는 슬러지를 상기 제3차열교환기(9)로 이송하여 제1,2차농축조(1,2)로부터 유출되는 1, 2차슬러지와 상호 열교환하여 가온되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고효율 혐기 소화조 장치.