KR101030097B1 - 혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치 - Google Patents

혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음폐 원수(原水) 및 소화액이 유입되는 유입관이 상측에서 관통하여 하부로 각각 형성되며, 음폐 중간 소화수(消化水)를 유출하는 유출관이 하측에 형성되는 하우징; 상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 설치되어, 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 교반하여 이송시키는 교반수단; 중심부로 상기 교반수단이 관통하고, 상기 하우징 내벽에 고정 구비되며, 유분을 분해하는 미생물을 포함하여, 음폐 원수(原水)의 유분을 제거하는 유분제거수단;및 상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 상기 교반수단의 상단에 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동함으로써, 기액 경계층에 형성되는 거품을 터트려 제거하는 거품제거수단;을 포함하여, 음폐 원수(原水)를 예비 소화시켜 음폐 중간 소화수(消化水)를 생성하여 혐기성 소화 장치에 전달하는 음폐수 혐기성 소화 촉진 장치를 제공하여, 기름, 물, 음식물 슬러지등이 혼합되어 미생물이 정착하여 분해하기 어려운 음폐수를 먼저, 유분을 제거하여 예비적으로 소화시킨 음폐 중간 소화수(消化水)부터 1차적으로 바이오 가스를 생산하고, 이후, 음폐 중간 소화수(消化水)를 최종적으로 소화시켜 2차적으로 바이오 가스를 생산함으로써, 전체 음폐수의 소화 효율을 높이는 효과를 제공한다.

Description

혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치{Anaerobic digestion promoting apparatus and anaerobic digestion apparatus comprising the same}
본 발명은 혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치에 관한 것으로, 음폐수의 소화 효율을 높이기 위한 혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치에 관한 것이다.
음폐수란, 음식쓰레기에서 짜고난 고농도 오수로 미세 음식물 슬러지를 포함하는 유기성 폐기물을 의미하는 것으로, 탈리수(脫離水), 탈리액이라고도 한다.
음식쓰레기에서 짜고난 찌거기의 경우, 발효 또는 건조과정을 거쳐서 비료로 사용하거나 가축의 사료 또는 연료등으로 사용가능하나. 음폐수의 경우, 그 처리가 어려워 많은 양이 바다에 투기 처리됨으로써 심각한 환경 오염 문제를 일으키고 있는 상황이다. 이러한 음폐수 처리문제를 해결하기 위하여 최근 혐기성 소화법(Anaerobic digestion)을 이용한 음폐수 처리방안이 제시되고 있다.
혐기성 소화법(Anaerobic digestion)이란, 음식물, 축산 폐기물, 하수슬러지, 분뇨 및 고농도 유기성 공장폐수 등의 안정화를 위한 생물학적 처리법으로서, 혐기성 조건하에서 통성혐기성균 및 절대혐기성균의 작용으로 고분자유기물을 가수분해하여 메탄, 이산화탄소, 암모니아 및 황화수소(이하, 바이오 가스라 한다.)로 가스화하는 처리법을 말한다. 이러한 혐기성 소화법은 단순한 폐기물의 분해, 처리기능외에도 연료 및 퇴비를 생산하는 친환경 자원재생산 처리기법으로서 각광받고 있다.
상술한 혐기성 소화법을 이용한 음폐수 처리 시스템의 경우, 음폐수와 미생물을 포함하는 소화액을 교반하여 음폐수를 소화시키는 혐기성 소화 장치가 구비되는 것이 일반적이고, 음폐수의 유기물을 미생물들이 잘 분해할 수 있도록, 혐기성 소화 장치 내부에는 온도 및 PH등과 같은 발효 환경을 제어하는 장치들과 혐기성 소화 장치에서 발생하는 바이오 가스들을 뽑아 내는 장치들이 마련된다.
이러한 혐기성 소화 장치에 음폐수와 미생물을 포함하는 소화액이 유입되어 소정의 기간동안 교반되어 저장되는데, 종래의 경우에는 혐기성 소화 장치에 음폐수가 별도의 처리 과정없이 바로 유입되는 것이 일반적이었다.
그러나. 음폐수의 경우, 분뇨와 달리 유분이 분해되지 않고, 음폐수 전체 용량중 2% 내지 3%정도의 유분이 포함되어 있기 때문에, 미생물이 정착하여 유기물을 분해하기 쉽지 않는 성질을 가지고 있다. 이 때문에, 혐기성 소화 장치에서 음폐수의 소화 과정에 시간이 많이 걸리고, 소화 효율도 매우 떨어지는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 100%의 음폐수만을 혐기성 소화과정을 통해 빠르고 효율적으로 소화시켜 바이오 가스의 생성 효율을 높이는 혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 사상에 따르면, 음폐 원수(原水) 및 소화액이 유입되는 유입관이 상측에서 관통하여 하부로 각각 형성되며, 음폐 중간 소화수(消化水)를 유출하는 유출관이 하측에 형성되는 하우징; 상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 설치되어, 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 교반하여 이송시키는 교반수단; 중심부로 상기 교반수단이 관통하고, 상기 하우징 내벽에 고정 구비되며, 유분을 분해하는 미생물을 포함하여, 음폐 원수(原水)의 유분을 제거하는 유분제거수단;및 상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 상기 교반수단의 상단에 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동함으로써, 기액 경계층에 형성되는 거품을 터트려 제거하는 거품제거수단;을 포함하여, 음폐 원수(原水)를 예비 소화시켜 음폐 중간 소화수(消化水)를 생성하여 혐기성 소화 장치에 전달하는 혐기성 소화 촉진 장치를 제공할 수 있다.
이때, 상기 교반수단은, 상기 하우징 내측 중심으로 형성되어 구동수단에 의해 회전하는 회전축; 상기 회전축에 설치되어 회동함으로써 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 이송하는 교반 날개;를 포함하는 것이 좋다.
그리고, 상기 유분제거수단은, 상기 하우징 내벽에 고정되는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임상에 복수개가 형성되며, 상기 음폐 원수(原水)가 내부로 유입되는 반구 형태의 본체와 상기 본체 내부의 탑 부분에 구획되어 형성되되 유분을 분해하는 미생물을 포함하는 미생물 정착부가 구비되는 유분 제거부;를 포함하는 것이 좋다.
이때, 상기 본체와 미생물 정착부는 매쉬(mesh)형태의 차단부재로 구획되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 미생물 정착부는, 생분해성을 가지는 선상(線狀)물질이 상기 본체 내측에 다수개가 부착되어 형성되는 것이 좋다.
상기 선상(線狀)물질은 바이오 폴리에스테르인 것이 좋다.
아울러, 상기 유분제거수단은, 상기 교반수단을 따라 상하방향으로 복수개가 이격배치되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 거품제거수단은, 상기 교반수단의 상단에 수평방향으로 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동하는 판상 프레임; 상기 판상 프레임의 저면에서 돌출형성되며, 거품을 떠트릴 수 있게 에지(edge)를 가지는 다수개의 핀이 형성된 제 1 거품 제거부;및 상기 판상 프레임의 내측이 절개되어 관통부가 형성되며, 상기 관통부를 가로질러 형성되는 다수개의 횡단보가 구비되어 상기 제 1거품 제거부에서 제거하지 못한 거품을 상기 횡단보에서 떠트려 제거하는 제 2거품 제거부;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 하우징의 하부 벽면에는 소정의 온도를 유지시켜주는 온도 조절장치가 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 사상에 따르면, 음폐 원수(原水) 및 소화액을 유입하고 교반하여 예비 혐기 소화시킨 음폐 중간 소화수(消化水)를 생성 및 유출하고 1차 바이오 가스를 생산하는 혐기성 소화 촉진 장치를 포함하며, 상기 혐기성 소화 촉진장치와 이송 관로로 연결 되며, 상기 이송 관로를 통하여 음폐 중간 소화수(消化水)를 유입하여 최종 혐기 소화킴으로써 2차 바이오 가스를 생산하며, 상기 최종 혐기 소화된 음폐 소화수(消化水)의 일부를 상기 혐기성 소화 촉진 장치의 소화액으로 투입하는 혐기성 소화 장치를 제공할 수 있다.
그리고 상기 이송 관로상에는 상기 혐기성 소화 촉진장치에서 분해되지 않는 이물질을 제거하는 이물질 제거부가 형성될 수 있다.
이때,상기 혐기성 소화 촉진장치는, 음폐 원수(原水) 및 소화액이 유입되는 유입관이 상측에서 관통하여 하부로 각각 형성되며, 음폐 중간 소화수(消化水)를 유출하는 유출관이 하측에 형성되는 하우징; 상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 설치되어, 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방으로 교반하여 이송시키는 교반수단; 중심부로 상기 교반수단이 관통하고, 상기 하우징 내벽에 고정 구비되며, 유분을 분해하는 미생물을 포함하여, 음폐 원수(原水)의 유분을 제거하는 유분제거수단;및 상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 상기 교반수단의 상단에 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동함으로써, 기액 경계층에 형성되는 거품을 터트려 제거하는 거품제거수단;을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 교반수단은, 상기 하우징 내측 중심으로 형성되어 구동수단에 의해 회전하는 회전축; 상기 회전축에 설치되어 회동함으로써 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방으로 이송하는 교반 날개;를 포함하는 것이 좋다.
그리고 상기 유분제거수단은, 상기 하우징 내벽에 고정되는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임상에 복수개가 형성되며, 상기 음폐 원수(原水)가 내부로 유입되는 반구 형태의 본체와 상기 본체 내부의 탑 부분에 구획되어 형성되되 유분을 분해하는 미생물을 포함하는 미생물 정착부가 구비되는 유분 제거부;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 본체와 미생물 정착부는 매쉬(mesh)형태의 차단부재로 구획되어 있는 것이 좋다. 그리고, 상기 미생물 정착부는, 생분해성을 가지는 선상(線狀)물질이 상기 본체 내측에 다수개가 부착되어 형성될 수 있다.
상기 선상(線狀)물질은 바이오 폴리에스테르인 것이 좋다.
그리고 상기 유분제거수단은, 상기 교반수단을 따라 상하방향으로 복수개가 이격배치되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 거품제거수단은, 상기 교반수단의 상단에 수평방향으로 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동하는 판상 프레임; 상기 판상 프레임의 저면에서 돌출형성되며, 거품을 떠트릴 수 있게 에지(edge)를 가지는 다수개의 핀이 형성된 제 1 거품 제거부;및 상기 판상 프레임의 내측이 절개되어 관통부가 형성되며, 상기 관통부를 가로질러 형성되는 다수개의 횡단보가 구비되어 상기 제 1거품 제거부에서 제거하지 못한 거품을 상기 횡단보에서 떠트려 제거하는 제 2거품 제거부;를 포함할 수 있다.
그리고 상기 하우징의 하부 벽면에는 소정의 온도를 유지시켜주는 온도 조절장치가 형성되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치는 기름, 물, 음식물 슬러지등이 혼합되어 미생물이 정착하여 분해하기 어려운 음폐수를 먼저, 유분을 제거하여 예비적으로 소화시킨 음폐 중간 소화수(消化水)부터 1차적으로 바이오 가스를 생산하고, 이후, 음폐 중간 소화수(消化水)를 최종적으로 소화시켜 2차적으로 바이오 가스를 생산함으로써, 전체 음폐수의 소화 효율을 높이는 효과를 제공한다.
또한, 음폐수의 소화 효율을 높이기 위해서 분뇨등을 섞는 과정 없이 100% 음페수만을 효율적으로 소화시킬 수 있기 때문에, 공정의 단순화 및 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 혐기성 소화 촉진 장치의 일실시예의 구성을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
도 2는, 도 1에서 도시한 유분제거수단의 구성을 설명하기 위해 도시한 평면도이다.
도 3은, 도 2의 A-A’ 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는, 도 3의 C를 확대하여 상세하게 나타낸 상세 단면도이다.
도 5는, 도 1에서 도시한 거품제거수단의 구성을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 혐기성 소화 장치의 일실시예의 구성을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명에 따른 혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치의 바람직한 일실시예에 대해 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 혐기성 소화 촉진 장치의 일실시예의 구성을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 관계를 개념적으로 명확히 이해하기 위해서 특징되는 부분만을 도시한 것으로서, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도시된 특정 형태에 본 발명은 크게 제한될 필요는 없다.
본 발명에 따른 혐기성 소화 촉진 장치의 일실시예(100)는 음폐 원수(原水) 및 소화액이 유입되어 저장되는 하우징(110)과, 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 교반하여 이송시키는 교반수단(120)과, 음폐 원수(原水)의 유분을 제거하는 유분제거수단(130)과, 상기 교반수단(120)과 연동하여 거품을 제거하는 거품제거수단(140)을 포함하여 이루어진다.
먼저, 하우징(110)에 대해 살펴보기로 한다.
하우징(110)은 음폐 원수(原水) 및 소화액이 유입되어 소정의 시간동안 교반되어 저장됨으로써 예비 소화(消化)가 진행되는 곳이다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 하우징(110)은 원통형의 부재로 형성되며, 음폐 원수(原水) 및 소화액이 유입되는 유입관(111,112)이 상측에서 하우징(110)의 내부를 관통하여 하부까지 각각 형성된다.
상기 유입관(111,112)은 음폐 원수(原水) 및 소화액을 하우징(110)의 하부까지 안내하여 유입시키는 역할을 담당한다.
여기서, 음폐 원수(原水)란, 음식물 쓰레기를 짜고 나서 발생하는 고농도의 오염수로 별도의 처리 없이 하우징(110)내에 바로 유입되는 음폐수를 의미한다. 그리고 소화액이란, 음폐 원수(原水)를 분해시키는 미생물을 포함한 것으로, 후술될 혐기성 소화 장치에서 최종적으로 소화된 음폐수의 일부를 끌어 와서 사용하는 것이다. 이 소화액은 미생물이 풍부하게 서식하여 음폐 원수(原水)를 분해 하여 발효시키는 역할을 한다.
한편, 하우징(100)은 후술될 혐기성 소화 장치와 연결되며, 혐기성 소화 장치에서 소화과정이 진행되기 전에, 음폐 원수(原水)를 예비적으로 소화시켜 음폐 중간 소화수(消化水)를 형성시키는 곳이다. 여기서, 음폐 중간 소화수(消化水)란, 음폐 원수(原水)가 상기 하우징(100)에서 소화액에 의해 예비적으로 소화되어 형성되는 것을 의미한다.
음폐 원수(原水)가 음폐 중간 소화수(消化水)로 예비 소화되는 과정에서 1차적으로 메탄등의 바이오 가스가 발생한다. 이러한 1차 바이오 가스는 하우징(100)의 가스배출관(114)을 통해 포집된다.
본 실시예(100)에서 가스배출관(114)은 전자식 밸브(V)에 의해 개폐되며, 압력계(P)로부터 일정 압력 이상이 계측되면, 자동으로 전자식 밸브(V)가 가스배출관(114)을 개방하여 하우징(110)의 내부의 바이오 가스를 포집하게 된다.
하우징(110)의 하측에는 음폐 중간 소화수(消化水)를 유출하는 유출관(113)이 형성된다. 4일 내지 5일정도로 하우징(110) 내에서 예비 소화과정이 끝나면, 하우징(110)내의 모든 음폐 중간 소화수(消化水)는 일시에 유출관(113)을 통해 유출된다.
하우징(110)에서 소화액에 의한 음폐 원수(原水)의 예비 소화과정은 이하 설명될 교반수단(120),유분제거수단(130)과 거품제거수단(140)에 의해 효율적으로 실현된다.
다음으로, 교반수단(120)에 대해 살펴보기로 한다.
교반수단(120)은 상술한 하우징(110) 내부에 유입된 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 교반하여 이송시키는 역할을 담당한다.
상기 교반수단(120)은 도 1에서 도시한 바와 같이, 상술한 하우징(110)의 내측 중심으로 형성되어 회전하는 회전축(121)과 상기 회전축(121)에 연동하여 회동함으로써, 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 이송하는 교반 날개(122)를 포함하여 이루어진다.
회전축(121)의 양단은 구동모터(M)에 각각 연결되며, 상기 구동모터(M)의 회전에 따라 회전축(121)은 정회전/역회전하게 된다. 교반 날개(122)는 회전축(121)의 외주면을 따라 스크류 모양으로 형성되며, 회전축(121)의 정회전/역회전에 따라, 교반 날개(122)도 정회전/역회전하여 음폐 원수(原水) 및 소화액을 필요에 따라 하우징(110)의 상방 또는 하방으로 이송시킨다.
이러한 교반수단(120)에 의해 새로 유입되는 음폐 원수(原水) 및 소화액을 균일하게 혼합이 가능하며, 기존의 음폐 원수(原水) 및 소화액과의 새로 유입되는 음폐 원수(原水) 및 소화액의 온도 차이를 줄일 수 있기 때문에, 하우징(110) 내 적정한 소화 온도를 제공할 수 있다.
다음으로, 유분제거수단(130)에 대해 살펴보기로 한다.
유분제거수단(130)은 음폐 원수(原水)의 유분을 제거하는 역할을 하는 것으로, 미생물이 서식하여 유기물을 분해하는 것을 막는 유분을 최대한 제거하여 음폐 원수(原水) 전체의 소화 효율을 높이는 효과를 제공한다.
음폐 원수(原水)의 경우, 2% 내지 3%정도의 유분이 포함되어 있기 때문에, 미생물의 유기물 분해 시간이 매우 오래 걸린다, 이에 소화 효율을 높이기 위해서는 음폐 원수(原水)의 유분을 적극적으로 제거하여야 한다.
도 2는, 도 1에서 도시한 유분제거수단의 구성을 설명하기 위해 도시한 평면도이고, 도 3은, 도 2의 A-A’ 단면을 나타낸 단면도이며, 도 4는, 도 3의 C를 확대하여 상세하게 나타낸 상세 단면도이다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 유분제거수단(130)은 원판 형상의 베이스 프레임(131)과 유분 제거부(132)를 포함하여 이루어진다.
베이스 프레임(131)은 원판 형상의 부재로 형성되어 하우징(110) 내벽에 고정되며, 도 1에서 도시한 바와 같이, 하우징(110)에 수평방향으로 배치된다. 베이스 프레임(131)의 중심부(131a)는 상술한 교반수단(120)이 관통하도록 중공되어 형성된다.
베이스 프레임(131)에는 유분 제거부(132)의 설치위치에 대응하여 홀(131c)이 형성된다. 이는 도 3에서 도시한 바와 같이, 하방에서 베이스 프레임(131)을 관통하여 음폐 원수(原水)가 유분 제거부(132) 내부에 머물도록 하기 위함이다.
이러한 홀(131c)사이에는 투과홀(131b)들이 형성되는데, 상기 투과홀(131b)들을 통하여 베이스 프레임(131)의 하방에 있는 음폐 원수(原水)가 베이스 프레임(131) 상방으로 이동하게 된다.
유분 제거부(132)는 반구 형상을 가지는 돔(dome)형태의 본체(132a)를 가지며, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 베이스 프레임(131)의 홀(131c)에 대응하여 베이스 프레임(131)에 본체(132a)의 단부가 볼트결합되어 설치된다. 이러한 반구 형태(132)의 본체(132a)는 상술한 교반수단(120)에 의해 상하운동하는 음폐 원수(原水)를 본체(132a)내부에 머물도록 하는 구성을 가진다. 본체(132a) 내부에 머물러 있는 음폐 원수(原水)의 유분은 후술될 미생물 정착부(132b)에 의해 분해될 것이다.
미생물 정착부(132b)는 본체(132a) 내부의 탑 부분에 형성되어 유분을 분해할 수 있는 미생물이 서식할 수 있는 환경을 제공한다. 이러한 미생물 정착부(132b)는 생분해성을 가지는 선상(線狀)물질로 구성되며, 본 실시예(100)에서는 바이오 폴리에스테르로 구성된다.
미생물 정착부(132b)는 다수개가 일단이 본체(132a)의 탑 부분 내측면에 부착되어 늘어지듯 형성된다. 본체(132a) 내부와 미생물 정착부(132b)는 차단부재(132c)에 의해 구획되어 형성되며, 차단부재(132c)는 매쉬(mesh)형태로 형성되어 음폐 원수(原水)가 투과되도록 구성된다. 차단부재(132c)를 투과한 음폐 원수(原水)는 미생물 정착부(132b)와 접촉하게 되고, 미생물 정착부(132b)에 서식하는 미생물에 의해 유분이 분해되어 제거된다.
이러한, 유분 제거부(132)는 베이스 프레임(131)상에 다수개가 설치되며, 본체(132a) 및 차단부재(132c)는 스테인레스 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 위와 같은 유분제거수단(130)은 도 1에서 도시한 바와 같이, 교반수단(120)을 따라 상하방향으로 2개가 이격배치되어 형성되는 것이 좋다. 유분제거수단(130)의 개수는 하우징(110)의 크기나 음폐 원수(原水)의 상태에 따라 변경하여도 무방하다.
다음으로, 거품제거수단(140)에 대해 살펴보기로 한다.
거품제거수단(140)은 상술한 교반수단(120)과 연동하여 회동함으로써, 기액 경계층에 형성되는 거품을 터트려 제거하는 역할을 한다. 하우징(110)의 음폐 원수(原水)는 미생물에 의해서 잘 분해되도록, 중성상태를 유지하는 것이 바람직한데, 음폐 원수(原水)의 중성화 과정에서 거품이 다량으로 발생한다. 이러한 거품이 증가하면, 거품에 의한 압력으로 미생물이 죽게되어 소화 효율이 떨어지기 때문에 이를 제거하는 것이 반드시 필요하다.
도 5는, 도 1에서 도시한 거품제거수단의 구성을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
도 1 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 거품제거수단(140)은 판상 프레임(141)과 제 1거품 제거부(142)와 제 2거품 제거부(143)를 포함하여 이루어진다.
판상 프레임(141)은 장방향의 판상형태로 구성되어 중심부가 교반수단(120)의 회전축(121)의 상부에 결합된 형태로 구성되어, 회전축(121)이 정회전/역회전하면 같이 연동하여 회동하는 구성을 가진다. 판상 프레임(141)은 음폐 원수(原水)의 일반적인 수위위에 위치하도록 회전축(121)에 결합하며, 그 크기는 거품을 최대한 제거하면서도 상술한 하우징(110) 내부에서 회동가능하도록 형성되는 것이 좋다.
제 1거품 제거부(142)는 판상 프레임(141)의 저면에서 돌출형성되며, 거품을 터트릴수 있게 날카로운 에지(edge)를 가지는 다수개의 핀이 형성되어 구성된다. 이러한 제 1거품 제거부(142)는 음폐 원수(原水)의 수위부근. 즉 기액 경계층에서 발생하는 거품들을 1차적으로 터트려 제거하는 역할을 한다.
제 2거품 제거부(143)는 판상 프레임(141)의 내측이 절개되어 관통부(141a)가 형성되며, 상기 관통부(141a)를 가로질러 형성되는 다수개의 횡단보(143)가 형성되어 구성된다. 이러한 제 2거품 제거부(143)는 제 1거품 제거부(142)에서 제거하지 못한 잔여 거품을 횡단보(143)를 통해 터트려 제거하는 역할을 담당한다.
본 실시예(100)는 음폐 원수(原水)의 예비 소화과정에서 발생하는 거품을 위와 같이 이중으로 제거하는 구성을 가짐으로써, 미생물의 생존확률을 높이고, 거품제거 시간을 줄임으로써, 음폐 원수(原水)의 소화 효율뿐만아니라, 소화 시간까지 단축시키는 이점이 있다.
위와 같은 본 실시예(100)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 하우징(110)의 하부 벽면에 음폐 원수(原水)의 소정의 온도를 유지시켜주는 온도조절장치(150)가 형성될 수 있으며, 온도조절장치(150) 이외에 PH조절을 위한 약품제공부(미도시), PH조절기(미도시)등이 최적의 소화조건을 유지하기 위해 구비될 수 있다.
한편, 이러한 본 실시예(100)를 포함하는 음폐수 혐기성 소화 장치를 도 6을 참조하여 간략히 설명하기로 한다.
도 6은, 본 발명에 따른 혐기성 소화 장치의 일실시예의 구성을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
일반적으로, 음폐 원수(原水)는 혐기성 소화 장치(200)에서 소정의 시간 및 온도에서 미생물에 의해 분해되는 과정을 거치는데, 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 음폐수 혐기성 소화 장치는 음폐 원수(原水)를 혐기성 소화 촉진장치(100)에서 소화액을 유입시켜 교반하여 예비적으로 혐기 소화시키는 과정을 거친다. 이러한 과정을 통해 혐기성 소화 촉진장치(100)에서는 어느 정도 소화되어 미생물이 정착한 음폐 중간 소화수가 생성되고, 이 음폐 중간 소화수를 혐기성 소화 장치(200)에 전달한다.
혐기성 소화 장치(200)는 혐기성 소화 촉진장치(100)와 이송 관로(300)로 연결되며, 이 이송 관로(300)를 통해 음폐 중간 소화수가 전달된다. 혐기성 소화 장치(200)는 음폐 중간 소화수를 최종 혐기 소화시키는 과정을 거친다. 혐기성 소화 장치(200)에서는 별도의 소화액 투입이나 교반과정 없이 혐기 소화 과정이 진행된다.
혐기성 소화 장치(200)는 혐기성 소화 촉진장치(100)보다 용적이 10배이상 크게 설계될 수 있으며, 이에 따라 혐기성 소화 장치(200)에는 많은 양의 음폐 중간 소화수를 혐기 소화시키며, 그 기간은 15일 정도 소요된다.
한편, 이송 관로(300)상에는 혐기성 소화 촉진 장치(100)에서 분해되지 않는 이물질을 제거하는 이물질 제거부(400)가 형성될 수 있다. 혐기성 소화 촉진 장치(100)에서 분해되지 않은 뼈, 조개가루, 미량의 폴리 에틸렌등은 혐기성 소화 장치(200) 내부에 쌓여 온도조절기능을 방해할 수 있으므로 이를 제거하는 것이 바람직하다.
이물질 제거부(400)는 소정의 크기를 가지는 메쉬(mesh) 형태의 망구조 형성되며 이물질을 걸러서 이물질이 혐기성 소화 장치(200)에 유입되는 것을 방지한다.
한편, 혐기성 소화 촉진 장치(100)에서는 음폐 중간 소화수의 생성과정 중에 1차 바이오 가스가 발생한다. 그리고 혐기성 소화 장치(200)에서 음폐 중간 소화수의 소화과정 중에 2차 바이오 가스가 발생한다. 2차 바이오 가스의 발생량은 1차 바이오 가스의 발생량 보다 크며, 혐기성 소화 촉진 장치(100) 및 혐기성 소화 장치(200)에서 각각 배출되어 별도의 저장소에 포집된다.
이상에서 본 발명에 따른 혐기성 소화 촉진 장치 및 이를 포함하는 소화 장치에 관한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 하우징 111,112 : 유입관
113 : 유출관 114 : 가스배출관
120 : 교반수단 121 : 회전축
122 : 교반날개 130 : 유분제거수단
131 : 베이스 프레임 131a : 베이스 프레임의 중심부
131b : 베이스 프레임의 투과홀 131c : 베이스 프레임의 홀
132 : 유분 제거부 132a : 유분 제거부의 본체
132b : 유분 제거부의 미생물 정착부 140 : 거품제거수단
141 : 판상 프레임 142 : 제 1거품 제거부
143 : 제 2거품 제거부 100 : 혐기성 소화 촉진 장치
200 : 혐기성 소화 장치 300 : 이송 관로
400 : 이물질 제거부

Claims (20)

  1. 음폐 원수(原水) 및 소화액이 유입되는 유입관이 상측에서 관통하여 하부로 각각 형성되며, 음폐 중간 소화수(消化水)를 유출하는 유출관이 하측에 형성되는 하우징;
    상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 설치되어, 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 교반하여 이송시키는 교반수단;
    중심부로 상기 교반수단이 관통하고, 상기 하우징 내벽에 고정 구비되며, 유분을 분해하는 미생물을 포함하여, 음폐 원수(原水)의 유분을 제거하는 유분제거수단;및
    상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 상기 교반수단의 상단에 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동함으로써, 기액 경계층에 형성되는 거품을 터트려 제거하는 거품제거수단;을 포함하여,
    음폐 원수(原水)를 예비 소화시켜 음폐 중간 소화수(消化水)를 생성하여 혐기성 소화 장치에 전달하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교반수단은,
    상기 하우징 내측 중심으로 형성되어 구동수단에 의해 회전하는 회전축;
    상기 회전축에 설치되어 회동함으로써 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 이송하는 교반 날개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유분제거수단은,
    상기 하우징 내벽에 고정되는 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임상에 복수개가 형성되며, 상기 음폐 원수(原水)가 내부로 유입되는 반구 형태의 본체와 상기 본체 내부의 탑 부분에 구획되어 형성되되 유분을 분해하는 미생물을 포함하는 미생물 정착부가 구비되는 유분 제거부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 본체와 미생물 정착부는 매쉬(mesh)형태의 차단부재로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 미생물 정착부는,
    생분해성을 가지는 선상(線狀)물질이 상기 본체 내측에 다수개가 부착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 선상(線狀)물질은 바이오 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유분제거수단은,
    상기 교반수단을 따라 상하방향으로 복수개가 이격배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 거품제거수단은,
    상기 교반수단의 상단에 수평방향으로 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동하는 판상 프레임;
    상기 판상 프레임의 저면에서 돌출형성되며, 거품을 떠트릴 수 있게 에지(edge)를 가지는 다수개의 핀이 형성된 제 1 거품 제거부;및
    상기 판상 프레임의 내측이 절개되어 관통부가 형성되며, 상기 관통부를 가로질러 형성되는 다수개의 횡단보가 구비되어 상기 제 1거품 제거부에서 제거하지 못한 거품을 상기 횡단보에서 떠트려 제거하는 제 2거품 제거부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징의 하부 벽면에는 소정의 온도를 유지시켜주는 온도 조절장치가 형성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 촉진 장치.
  10. 음폐 원수(原水) 및 소화액을 유입하고 교반하여 예비 혐기 소화시킨 음폐 중간 소화수(消化水)를 생성 및 유출하고 1차 바이오 가스를 생산하는 혐기성 소화 촉진 장치를 포함하되,
    상기 혐기성 소화 촉진 장치는,
    음폐 원수(原水) 및 소화액이 유입되는 유입관이 상측에서 관통하여 하부로 각각 형성되며, 음폐 중간 소화수(消化水)를 유출하는 유출관이 하측에 형성되는 하우징; 상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 설치되어, 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방 또는 하방으로 교반하여 이송시키는 교반수단; 중심부로 상기 교반수단이 관통하고, 상기 하우징 내벽에 고정 구비되며, 유분을 분해하는 미생물을 포함하여, 음폐 원수(原水)의 유분을 제거하는 유분제거수단;및 상기 하우징 내측 중심으로 축 회동 가능하게 상기 교반수단의 상단에 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동함으로써, 기액 경계층에 형성되는 거품을 터트려 제거하는 거품제거수단으로 구성되며,
    상기 혐기성 소화 촉진장치와 이송 관로로 연결 되며, 상기 이송 관로를 통하여 음폐 중간 소화수(消化水)를 유입하여 최종 혐기 소화킴으로써 2차 바이오 가스를 생산하며, 상기 최종 혐기 소화된 음폐 소화수(消化水)의 일부를 상기 혐기성 소화 촉진 장치의 소화액으로 투입하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 이송 관로상에는 상기 혐기성 소화 촉진장치에서 분해되지 않는 이물질을 제거하는 이물질 제거부가 형성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  12. 삭제
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 교반수단은,
    상기 하우징 내측 중심으로 형성되어 구동수단에 의해 회전하는 회전축;
    상기 회전축에 설치되어 회동함으로써 상기 음폐 원수(原水) 및 소화액을 상방으로 이송하는 교반 날개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 유분제거수단은,
    상기 하우징 내벽에 고정되는 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임상에 복수개가 형성되며, 상기 음폐 원수(原水)가 내부로 유입되는 반구 형태의 본체와, 상기 본체 내부의 탑 부분에 구획되어 형성되되 유분을 분해하는 미생물을 포함하는 미생물 정착부가 구비되는 유분 제거부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 본체와 미생물 정착부는 매쉬(mesh)형태의 차단부재로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 미생물 정착부는,
    생분해성을 가지는 선상(線狀)물질이 상기 본체 내측에 다수개가 부착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 선상(線狀)물질은 바이오 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  18. 제 10항에 있어서,
    상기 유분제거수단은,
    상기 교반수단을 따라 상하방향으로 복수개가 이격배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  19. 제 10항에 있어서,
    상기 거품제거수단은,
    상기 교반수단의 상단에 수평방향으로 설치되어, 상기 교반수단과 연동하여 회동하는 판상 프레임;
    상기 판상 프레임의 저면에서 돌출형성되며, 거품을 떠트릴 수 있게 에지(edge)를 가지는 다수개의 핀이 형성된 제 1 거품 제거부;및
    상기 판상 프레임의 내측이 절개되어 관통부가 형성되며, 상기 관통부를 가로질러 형성되는 다수개의 횡단보가 구비되어 상기 제 1거품 제거부에서 제거하지 못한 거품을 상기 횡단보에서 떠트려 제거하는 제 2거품 제거부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
  20. 제 10항에 있어서,
    상기 하우징의 하부 벽면에는 소정의 온도를 유지시켜주는 온도 조절장치가 형성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 장치.
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