KR20090126678A - 혐기성 소화조의 교반 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혐기성 소화조에 설치되어 조 내에서 발생하는 소화 슬러지와 새로 투입된 농축 슬러지를 교반하는 교반 장치에 있어서, 상기 혐기성 소화조에 설치되는 드래프트 튜브의 하단부에 슬러지가 수평으로 흘러 부상하며 소화조를 선회할 수 있도록 하는 슬러지 유도로; 상기 드래프트 튜브의 상부측에 설치되어 모터에 의해 정역 회전하며 슬러지를 하방으로 밀어내거나 상방으로 끌어올려 이 슬러지가 상기 유도로를 통과하며 선회 와류될 수 있도록 하는 프로펠러; 상기 유도로의 단부에 설치되며 등간격으로 배기공이 형성된 가스 주입관; 상기 소화조 내의 가스를 뽑아 소화조에 재주입하는 송풍기와 연결되도록 하되, 상기 유도로에 가스를 주입하는 제 1가스 공급관 및 상기 가스 주입관과 연결된 제 2가스 공급관;으로 구성되어, 소화조 내부에 소화 슬러지와 농축 슬러지를 강제로 선회, 와류시켜 소화 효율을 향상시킬 수 있는 혐기성 소화조의 교반 장치이다.

소화조, 교반, 가스 공급, 드래프트 튜브

Description

혐기성 소화조의 교반 장치{Agitator of anaerobic digester}

본 발명은 혐기성 소화조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소화조 내부에 소화 슬러지와 농축 슬러지가 강제로 선회, 와류될 수 있도록 슬러지 유로를 제공함과 동시에 여기에 가스를 공급하여 교반 효율을 향상시킬 수 있는 혐기성 소화조의 교반 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소화조는 농축조에서 농축시킨 슬러지를 처리하는 곳으로, 통상 혐기성 소화방법이 사용된다.

이러한 혐기성 소화방법은 슬러지 중의 유기물을 섭취하여 환원 분해하고, 무용한 무기 화합물을 방출하는 것으로, 이 분해과정에는 산성 발효기 - 산성 감량기 - 알칼리성 발효기의 3단계가 있다.

산성 발효기에서는 무산소 성균의 작용에 의해 주로 탄화수소가 분해되고, 산성 감량기에서는 유기산이나 질소화합물 등이 분해되며, 최종적으로 알칼리성 발효기에서는 남아 있는 대부분의 유기물이 분해되어 탄산가스나 메탄가스가 발생하 고 슬러지는 안정된다.

보통, 이러한 혐기성 소화조는 소화조 내에 미생물을 다량 함유하고 있는 슬러지와 새로 유입되는 농축 슬러지를 골고루 혼합하여 소화를 촉진하기 위해 기계식 혹은 가스를 이용하는 교반 장치를 두고 있다.

이중, 가스를 이용하는 교반 장치는 소화조 내에서 발생한 가스의 일부를 가스 압축기로 가압하여 다시 소화조로 보내 슬러지를 교반하는 것으로, 드래프트 튜브식, 다점 교체식, 저부 흡입식 등이 있으며, 드래프트 튜브식은 소화조의 중심에 드래프트 튜브를 설치하여 이곳에서 가스를 토출하는 방식으로 에어 리프트(Air lift) 효과를 응용하는 것이다.

그런데, 이러한 종래의 교반 장치는 몇 가지 문제점이 있다.

첫째, 소화조 내의 슬러지를 교반하기 위해서는 충분한 량의 가스가 공급되어야 하지만 소화조의 크기에 비례하여 충분한 가스 공급량을 확보하기 어려운 문제가 있다.

둘재, 슬러지가 침적되는 문제가 있다. 보통의 가스 교반 장치는 그 압력이 소화조 바닥은 물론 벽면에 까지 미치기 어렵고 따라서 슬러지가 소화조 바닥 및 벽면에 침적 및 점착되는 문제가 있다.

셋째, 소화 효율이 떨어진다. 충분한 가스 공급량 및 가압력을 확보하기 어려운 종래의 교반 장치는 슬러지가 교반되지 않고 정체됨으로써 어느 특정 구간에서는 소화 슬러지와 농축 슬러지가 교반되지 않는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 소화조의 내부에 드래프트 튜브를 설치하여 이를 중심으로 슬러지를 강제 와류시켜 교반이 이루어지도록 하는 혐기성 소화조 교반 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 드래프트 튜브의 하단부에 슬러지 유도로를 형성하여 이를 따라 슬러지가 흘러 와류될 수 있도록 하고, 가스 공급부를 구비하여 슬러지가 부상할 수 있도록 하여 교반 효율을 향상시킬 수 있는 혐기성 소화조의 교반 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 슬러지와 가스의 와류 현상에 의해 어느 특정 부위에 정체되는 일이 없도록 하는 혐기성 소화조의 교반 장치를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 슬러지가 소화조 전체를 선회하며 소화를 촉진시키고, 슬러지의 안정화 시간을 단축할 수 있는 혐기성 소화조의 교반 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 혐기성 소화조에 설치되어 조 내에서 발생하는 소화 슬러지와 새로 투입된 농축 슬러지를 교반하는 교반 장치에 있어서, 상기 혐기성 소화조에 설치되는 드래프트 튜브의 하단부에 슬러지가 수평으로 흘러 부상하며 소화조를 선회할 수 있도록 하는 슬러지 유도로; 상기 드래프트 튜브의 상부측에 설치되어 구동 부 즉 모터에 의해 고속으로 회전하며 슬러지를 하방으로 밀어내어 이 슬러지가 상기 유도로를 통과하며 선회 와류될 수 있도록 하는 프로펠러; 상기 유도로의 단부에 설치되며 등간격으로 배기공이 형성된 가스 주입관; 상기 소화조 내의 가스를 뽑아 소화조에 재주입하는 송풍기와 연결되도록 하되, 상기 유도로에 가스를 주입하는 제 1가스 공급관 및 상기 가스 주입관과 연결된 제 2가스 공급관;으로 구성된 기술적인 특징을 갖는 것으로 달성된다.

본 발명은 소화조에 설치되는 드래프트 튜브 내측에 모터에 의해 강제 회동하며 슬러지를 밀어내거나 혹은 끌어 올려 슬러지가 선회할 수 있도록 하는 슬러지 와류부를 구비하여 교반 효율을 향상시키는 구성이다.

또한 본 발명은 드래프트 튜브의 하단부에 슬러지 이동로를 구비하여 슬러지가 용이하게 소화조 내부를 선회할 수 있도록 하고, 이 이동로에 근접하여 가스 주입부를 구비하여 슬러지의 선회 및 와류 속도를 배가시킬 수 있는 발명이다.

또 본 발명은 슬러지가 소화조 전체를 선회함으로써 슬러지의 점착 및 침적을 방지할 수 있다.

또 본 발명은 교반 효율이 향상됨으로서 슬러지의 안정화 시간을 단축하고, 동일한 용량의 소화조로도 많은 량의 슬러지를 소화할 수 있으며, 동시에 슬러지로부터 환경을 보호할 수 있는 발명인 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 첨부된 도 1은 본 발명이 적용된 혐기성 소화조의 일 예를 나타낸 단면도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 혐기성 소화조에 적용되는 드래프트 튜브의 확대 단면도이며, 도 3는 본 발명에 따른 혐기성 소화조에 적용되는 가스 주입관의 사시도 이다.

또한, 도 4는 본 발명의 요부 확대도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.

도면에서 본 발명의 교반 장치(10)는 크게 슬러지 와류부와 가스 주입부로 구성된다. 여기서 상기 가스 주입부(200)는 제 1가스공급관과 제2가스공급관으로 구성되어 가스를 주입한다.

상기 슬러지 와류부(100)는 소화조(20)의 중앙에 수직으로 세워지는 드래프트 튜브(110)와, 이 드래프트 튜브(110)의 하단부에 구비되어 슬러지의 이송 경로를 제공하는 유도로(120)와 슬러지를 강제 밀어내거나 혹은 끌어올리는 프로펠러(130)로 구성된다.

상기 드래프트 튜브(110)는 수직으로 세워지는 원형 관체로 슬러지의 흐름을 안내하되, 그 재질 및 형상은 선택될 수 있다.

상기 유도로(120)는 슬러지의 흐름을 유도하여 슬러지가 선회 와류될 수 있도록 하는 것으로, 상기 드래프트 튜브(110)의 하단부에 외향을 하향 경사지며 그 단부가 다시 수평으로 절곡된 유도판(121)과 소화조 바닥에 설치되는 경사판(122)에 사이 형성된다.

상기 유도로(120)는 드래프트 튜브를 통해 하강 이송하는 슬러지를 수평 방향으로 유도하여 슬러지를 밀어올려 이들이 부상하며 선회할 수 있도록 하여 농축 슬러지와 소화 슬러지가 교반될 수 있도록 한다.

상기 프로펠러(130)는 회전축(132)에 의해 구동부(모터)(131)와 연결되어 회전하며 슬러지를 드래프트 튜브 안쪽의 상방향 혹은 하방향으로 슬러지를 교반시키는 것이다.

상기 가스 주입부(200)는 적어도 2개의 가스 공급관과, 송풍기 그리고 가스 주입관으로 구성된다.

상기 송풍기(210)는 소화조 내의 가스 일부를 끌어올려 다시 소화조(20)로 보내 슬러지의 교반을 도와줄 수 있도록 하는 것으로, 제1가스 공급관은 상방향일때, 제2가스 공급관은 하방향일때 슬러지의 교반을 도와줄 수 있도록 한다.

상기 가스 주입관(220)은 링 형태로 외측방에 다수개의 배기공(221)이 천공된 구성으로 이 배기공을 통해 상기 송풍기에서 공급된 가스를 분사하여 슬러지가 부상될 수 있도록 한다.

한편 상기 가스 주입관(220)과 송풍기(210) 사이에는 제 2 가스 공급관(232)이 연결되고, 더불어 제 1가스 공급관(231)은 상기 유도로(120)에 근접하게 위치하는 구성이다.

또한 상기 제1, 2가스 공급관(231)(232)의 각각에는 밸브(233)가 구비되어 가스가 단속될 수 있도록 하는 구성이다.

다음은 이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소화조에 농축 슬러지가 투입되면 구동부(모터)(131)가 작동하여 프로펠러(130)를 회동시켜 슬러지를 드래프트 튜브(110) 내측으로 밀어낸다.

프로펠러(130)에 의해 강제로 이송되는 슬러지는 드래프트 튜브(110)를 따라 이송하고 하단부 즉 유도로(120)에 이르면 수평으로 방사되며 드래프트 튜브에 인접한 슬러지를 밀어내고 이렇게 밀려난 슬러지는 상부로 부상하며 드래프트 튜브(110)를 중심으로 소화조(20)를 선회하게 되고, 이러한 작용이 연속되면 슬러지에 와류 현상이 나타나게 된다.

이때에 상기 송풍기(210)는 소화조 내의 가스 일부를 끌어올려 가스 주입관(220) 중에서 제2가스 공급관(232)에 가스를 주입 분사하도록 하여 슬러지가 보다 효과적으로 부상하며 선회 교반될 수 있도록 한다.

일정 시간 후 상기 구동부(모터)(131)는 동작을 멈추고, 간격을 두고 다시 역회전을 하여 이전과는 반대로 슬러지를 끌어올려 교반이 이루어지도록 한다. 이때에는 제1가스 공급관(231)을 이용하여 가스를 분사 주입토록 하므로서 리프트 효과를 응용하여 프로펠러의 회전력과 함께 슬러지가 드래프트 튜브내로 잘 상승될 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명은 프로펠러를 정, 역회전시켜 슬러지를 교반하고 여기에 가스 주입하여 슬러지의 교반을 도움으로써 슬러지가 소화조 전체를 선회하며 교반될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 첨부된 도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.

이 실시 예는 드래프트 튜브의 내측에 나선형의 가이드 판(140)을 두어 슬러지의 이동시보다 빠르게 그리고 보다 큰 압력으로 유도로(120)에 진입할 수 있도록 하는 구성이다.

여기서 상기 가이드판은 도면과 같이 반드시 돌출될 필요는 없다. 요홈 형태 즉 내측벽에 나선형 홈을 두어 이를 따라 슬러지가 이송될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용된 혐기성 소화조의 일 예를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 혐기성 소화조에 적용되는 드래프트 튜브의 확대 단면도,

도 3는 본 발명에 따른 혐기성 소화조에 적용되는 가스 주입관의 사시도,

도 4는 본 발명의 요부 확대도,

도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 소화조 100 : 슬러지 와류부

200 : 가스 주입부

Claims (5)

1. 혐기성 소화조에 설치되어 조 내에서 발생하는 소화 슬러지와 새로 투입된 농축 슬러지를 교반하는 교반 장치에 있어서,

   상기 혐기성 소화조에 설치되는 드래프트 튜브의 하단부에 슬러지가 수평으로 흘러 부상하며 소화조를 선회할 수 있도록 하는 슬러지 유도로;

   상기 드래프트 튜브의 상부측에 설치되어 모터에 의해 정역 회전하며 슬러지를 하방으로 밀어내거나 상방으로 끌어올려 이 슬러지가 상기 유도로를 통과하며 선회 와류될 수 있도록 하는 프로펠러;

   상기 유도로의 단부에 설치되며 등간격으로 배기공이 형성된 가스 주입관;

   상기 소화조 내의 가스를 뽑아 소화조에 재주입하는 송풍기와 연결되도록 하되, 상기 유도로에 가스를 주입하는 제 1가스 공급관 및 상기 가스 주입관과 연결된 제 2가스 공급관;으로 구성된 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조의 교반장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 드래프트의 하단부에 형성된 유도로는 드래프트 튜브의 하단에 경사지게 설치되는 유도판과 소화조 바닥에 형성된 삼각뿔 형태의 경사판 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조의 교반장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1, 2 가스 공급관에 밸브가 구비되어 가스 공급량에 따라 선택적으로 차단될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조의 교반장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 가스 주입관은 원형의 링 형태로 구성되어 드래프트 튜브의 하단 유도판에 인접하게 위치하되, 외주연 중앙 부위에 다수의 배기공이 형성되어 가스를 공급함으로 슬러지가 부상할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조의 교반장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 드래프트 튜브의 내측에 나선형 슬러지 가이드 판을 구비하여 슬러지가 이를 따라 이동하며 와류될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조 교반장치.

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