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KR102777022B1 - Anaerobic digesting apparatus for generating integration bio gas - Google Patents

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KR102777022B1
KR102777022B1 KR1020240070114A KR20240070114A KR102777022B1 KR 102777022 B1 KR102777022 B1 KR 102777022B1 KR 1020240070114 A KR1020240070114 A KR 1020240070114A KR 20240070114 A KR20240070114 A KR 20240070114A KR 102777022 B1 KR102777022 B1 KR 102777022B1
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level control
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line
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이상진
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이상진
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Abstract

본 발명은 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치에 관한 것으로, 음식물류 폐기물과 분뇨 등을 포함한 1종 이상의 재료로 만들어진 유기성 폐기물을 수용하는 공급부; 공급부에서 유입된 유기성 폐기물을 일정 기간 저장하여 바이오 가스를 발생시키는 소화조를 포함하는 혐기소화부; 소화조의 하부에 모인 침전물을 저류조로 배출하는 배출부; 침전물 중 일부를 회수하여 소화조로 회송하는 회수부; 소화조에서 생성된 바이오 가스를 저장하는 가스저장부;와, 소화조 내부의 설치된 배출 및 수위조절을 위한 다수의 관을 통해 혐기소화가 충분히 진행된 소화슬러지가 배출되도록 설치된 수위조절부;를 포함하여 이루어짐으로써, 혐기소화가 충분히 진행되지 않은 소화슬러지가 최소한으로 배출되고, 이로 인해 소화조에 유입된 소화슬러지가 충분히 머무르면서 혐기소화가 진행되며, 최대 바이오 가스가 생산될 수 있도록 한 것이다. The present invention relates to an integrated biogas-generating anaerobic digestion device, comprising: a supply unit for receiving organic waste made of one or more materials including food waste and excrement; an anaerobic digestion unit including a digestion tank for storing organic waste introduced from the supply unit for a predetermined period of time and generating biogas; a discharge unit for discharging sediment collected at the bottom of the digestion tank into a retention tank; a recovery unit for recovering some of the sediment and returning it to the digestion tank; a gas storage unit for storing biogas produced in the digestion tank; and a water level control unit installed so that digested sludge that has undergone sufficient anaerobically digestion is discharged through a plurality of pipes installed inside the digestion tank for discharge and water level control, thereby allowing digested sludge that has not undergone sufficient anaerobically digestion to be discharged to a minimum, thereby allowing digested sludge introduced into the digestion tank to remain sufficiently and undergo anaerobic digestion, thereby allowing maximum biogas to be produced.

Figure R1020240070114
Figure R1020240070114

Description

통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치{Anaerobic digesting apparatus for generating integration bio gas}{Anaerobic digesting apparatus for generating integration bio gas}

본 발명은 혐기성 소화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1종 이상의 유기성 폐기물이 소화조에 유입되고, 소화조 내의 수위 조정 및 배출량을 조정함으로써, 유기성 폐기물의 소화 기간을 조정하여 바이오 가스의 생산량을 최대로 생산할 수 있도록 한 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an anaerobic digestion device, and more specifically, to an integrated biogas generating anaerobic digestion device in which one or more types of organic waste are introduced into a digestion tank, and the digestion period of organic waste is adjusted by adjusting the water level and discharge amount within the digestion tank, thereby maximizing the production of biogas.

근래 들어, 음식물류 폐기물, 분뇨, 가축분뇨, 하수찌꺼기, 동식물잔재물 등 을 포함한 재료 중 1종 또는 2종 이상의 유기성 폐기물을 통합 처리하여 바이오 가스를 생산하는 시설을 우선 설치해야 하도록 제시된 유기성 폐자원을 활용한 바이오 가스 생산 및 이용 촉진법(약칭, 바이오 가스법)이 제정되었다. 이 바이오 가스법은 혐기성 소화 장치에 적용될 수 있다. Recently, the Biogas Production and Utilization Promotion Act (abbreviated as the Biogas Act) was enacted, which requires the installation of facilities to produce biogas by integrating one or more types of organic waste, including food waste, excrement, livestock waste, sewage sludge, and plant and animal remains. This Biogas Act can be applied to anaerobic digestion devices.

한편, 혐기성 소화 장치는 소화조 내의 교반 상태, 유입부하량 농도 및 소화조 내부온도 등의 혐기성 조건하에서 다양한 미생물에 의해 대략 30일 이상 저장된 유기성 폐기물이 바이오 가스로 전환되도록 제작된 장치이다. 이 혐기성 소화 과정은 간략하게는 유기물질(탄수화물, 단백질 등)이 가수분해(아미노산, 당류, 지방산 등)되고, 발효(휘발성 유기산(발레르산, 부티르산, 프로피온산), 알코올, 기타 발효)된 후 아세트산을 거쳐 바이오 가스(메탄, 이산화탄소 등)로 전환되도록 진행될 수 있다. Meanwhile, an anaerobic digestion device is a device designed to convert organic waste stored for approximately 30 days or more into biogas by various microorganisms under anaerobic conditions such as the stirring state inside the digester, the concentration of the influent load, and the internal temperature of the digester. In brief, this anaerobic digestion process can proceed so that organic substances (carbohydrates, proteins, etc.) are hydrolyzed (amino acids, sugars, fatty acids, etc.), fermented (volatile organic acids (valeric acid, butyric acid, propionic acid), alcohol, and other fermentations), and then converted into biogas (methane, carbon dioxide, etc.) via acetic acid.

이처럼, 1종 이상의 다양한 유기성 폐기물은 각각의 혐기소화 기간이 다르기 때문에 최적의 혐기소화 기간을 조정해야 하고, 이를 통해 더 많은 양의 바이오 가스를 채취할 수 있도록 혐기성 소화 장치를 지속적으로 개량 및 개발해야 하는 요구에 직면해 있다. In this way, since each type of organic waste has a different anaerobic digestion period, there is a need to adjust the optimal anaerobic digestion period and continuously improve and develop anaerobic digestion equipment to extract a larger amount of biogas.

대한민국 등록특허 제10-1853069호(2018.04.27 공고)Republic of Korea Patent No. 10-1853069 (announced on April 27, 2018) 대한민국 공개특허 제10-2019-0115647호(2019.10.14 공개)Republic of Korea Publication Patent No. 10-2019-0115647 (Published on October 14, 2019)

상기된 요구에 부응하기 위해 제안된 본 발명은 소화조에 유입된 1종 이상의 유기성 폐기물이 충분히 교반되도록 하고, 소화조 내부의 소화슬러지의 수위 조절을 통해 혐기소화 기간을 조정하여 소화슬러지의 혐기소화가 충분히 진행되도록 하고, 바이오 가스가 최대한 발생하도록 된 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치를 제공하고자 하는 목적이 있다. The present invention, proposed to meet the above-mentioned needs, has the purpose of providing an integrated biogas generating anaerobic digestion device that ensures that one or more types of organic wastes introduced into a digestion tank are sufficiently stirred, adjusts the anaerobic digestion period by controlling the water level of the digested sludge inside the digestion tank so that the anaerobic digestion of the digested sludge progresses sufficiently, and generates biogas to the maximum extent.

상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치는 음식물류 폐기물과 분뇨 등을 포함한 1종 이상의 재료로 만들어진 유기성 폐기물을 수용하는 가수분해조, 가수분해조의 유기성 폐기물을 교반하는 제1교반기와, 가수분해조에 연결되어 공급펌프에 의해 배출되는 유기성 폐기물을 안내하는 공급라인을 포함하는 공급부; 공급라인을 통해 유입된 유기성 폐기물을 일정 기간 저장하여 바이오 가스를 발생시키는 소화조와, 소화조 내부의 유기성 폐기물을 교반하는 제2교반기를 포함하는 혐기소화부; 소화조의 하부에 모인 침전물을 외부로 배출하기 위해 소화조에 연결된 제1배출라인과, 제1배출라인을 통해 배출된 침전물을 일시 저장하는 저류조를 포함하는 배출부; 제1배출라인을 통해 배출되는 침전물 중 일부를 회수하여 소화조로 회송하는 회수라인, 회수펌프에 의해 회수라인에서 공급된 침전물과 가수분해조에서 공급된 유기성 폐기물을 혼합하는 라인믹스를 포함하는 회수부; 소화조에서 생성된 바이오 가스를 배출하도록 설치된 배기라인과, 배기라인을 통해 유입된 바이오 가스를 저장하는 가스저장조를 포함하는 가스저장부;와, 소화조 내의 소화슬러지를 배출하기 위해 'ㄴ' 형상이면서 하부의 하단 부위가 소화조의 내부에 위치하는 제1수위조절관, 제1수위조절관의 상단 부위를 감싸면서 승강하도록 체결된 제2수위조절관, 제1수위조절관 및 제2수위조절관을 수용하도록 소화조에 설치되고 저류조에 연결된 제2배출라인이 설치된 제3수위조절관, 제1수위조절관을 개폐하는 제1개폐밸브와, 제2수위조절관을 승강시키도록 설치된 제1수위조절관을 포함하는 수위조절부;를 포함하여 이루어질 수 있다. In order to achieve the above-described object, the integrated biogas generating anaerobic digestion device according to the present invention comprises: a hydrolysis tank for receiving organic waste made of one or more materials including food waste and excrement, a supply unit including a first agitator for agitating organic waste in the hydrolysis tank, and a supply line connected to the hydrolysis tank for guiding organic waste discharged by a supply pump; an anaerobic digestion unit including a digestion tank for storing organic waste introduced through the supply line for a predetermined period of time to generate biogas, and a second agitator for agitating organic waste inside the digestion tank; a discharge unit including a first discharge line connected to the digestion tank for discharging sediment collected at the bottom of the digestion tank to the outside, and a storage tank for temporarily storing the sediment discharged through the first discharge line; a recovery unit including a recovery line for recovering a portion of the sediment discharged through the first discharge line and returning it to the digestion tank, and a line mix for mixing the sediment supplied from the recovery line by the recovery pump and the organic waste supplied from the hydrolysis tank; It can be composed of a gas storage unit including an exhaust line installed to discharge biogas generated in a digestion tank and a gas storage tank for storing biogas introduced through the exhaust line; and a water level control unit including a first level control pipe having an ‘L’ shape for discharging digested sludge in the digestion tank and having a lower portion located inside the digestion tank, a second level control pipe connected to be raised and lowered while surrounding an upper portion of the first level control pipe, a third level control pipe installed in the digestion tank to receive the first level control pipe and the second level control pipe and having a second discharge line connected to a storage tank, a first opening/closing valve for opening and closing the first level control pipe, and a first level control pipe installed to raise and lower the second level control pipe.

여기서, 제2수위조절관의 상단 높이가 소화조의 수위와 동일하고, 소화조의 수위를 변경하기 위해 제1수위조절밸브에 의해 제2수위조절관의 높이를 변경하도록 이루어질 수 있다. Here, the upper height of the second water level control pipe is the same as the water level of the digestion tank, and the height of the second water level control pipe can be changed by the first water level control valve to change the water level of the digestion tank.

한편, 수위조절부는 다른 예로, 소화조 내부의 소화슬러지의 수면에 하부가 잠기도록 설치된 상, 하면이 개방된 중공의 기둥 형상인 배출관, 배출관 내부의 소화슬러지를 외부의 저류조로 배출하기 위해 일측 부위가 수면 부근에 위치되면서 배출관에 연결된 제2배출라인과, 제2배출라인을 통한 소화조 내부의 바이오 가스의 유출을 방지하기 위해 제2배출라인에 성형된 S트랩을 포함하는 수위조절부를 포함하여 이루어질 수 있다. Meanwhile, the water level control unit may be formed by including, as another example, a discharge pipe in the shape of a hollow column with open upper and lower sides, which is installed so that the lower side is submerged in the water surface of the digested sludge inside the digester, a second discharge line connected to the discharge pipe while one side is positioned near the water surface to discharge the digested sludge inside the discharge pipe to an external storage tank, and an S-trap formed in the second discharge line to prevent the leakage of biogas inside the digester through the second discharge line.

여기서, 배출관의 내부 즉, 제한된 구역의 소화슬러지만 제2배출라인을 통해 배출되도록 소화조 내부에 유입된 소화슬러지가 미리 설정된 기간 동안 머무르면서 혐기소화가 진행되고, 혐기소화 진행이 미미한 소화슬러지의 배출이 차단되도록 할 수 있다.Here, the digested sludge introduced into the digestion tank remains for a preset period of time so that only the digested sludge in the limited area, i.e., the inside of the discharge pipe, is discharged through the second discharge line, and anaerobic digestion proceeds, and the discharge of the digested sludge with minimal anaerobic digestion progress is blocked.

또한, 수위조절부는 제2배출라인에 설치되고, 제2배출라인의 내부 유동로를 개폐 또는 개방 정도를 조절하도록 설치된 제2수위조절밸브를 더 포함할 수 있다. In addition, the water level control unit may further include a second water level control valve installed in the second discharge line and installed to control the degree of opening or closing of the internal flow path of the second discharge line.

여기서, 제2수위조절밸브는 제2배출라인에 장착된 몸체, 몸체에 내장되면서 제2배출라인의 내부 유동로를 가로지르면서 이동하는 차단부재와, 차단부재의 이동 높이를 조정하는 손잡이를 포함할 수 있다. Here, the second water level control valve may include a body mounted on the second discharge line, a blocking member built into the body and moving while crossing the internal flow path of the second discharge line, and a handle for adjusting the moving height of the blocking member.

이로 인해, 손잡이는 차단부재의 하부에 연결되고, 차단부재의 높이가 조정되면서 제2배출라인의 유동로가 위에서 아래로 개방되며, 제2배출관 내의 소화슬러지의 수위 조정은 물론, 소화조 내의 소화슬러지의 수위까지 조정되고, 소화슬러지의 배출량이 조정되도록 이루질 수 있다. Due to this, the handle is connected to the lower part of the blocking member, and as the height of the blocking member is adjusted, the flow path of the second discharge line is opened from top to bottom, so that not only the water level of the digested sludge in the second discharge pipe is adjusted, but also the water level of the digested sludge in the digestion tank is adjusted, and the discharge amount of the digested sludge can be adjusted.

또한, 회수부는 회수라인을 유동하는 침전물의 온도를 상승시키도록 설치된 열교환기를 더 포함할 수 있다. Additionally, the recovery unit may further include a heat exchanger installed to increase the temperature of the sediment flowing through the recovery line.

여기서, 열교환기는 고온수 또는 가열을 통해 열교환하도록 이루어질 수 있다. Here, the heat exchanger can be configured to exchange heat through high temperature water or heating.

또한, 배출관은 상면이 폐쇄된 중공의 기둥 형상으로 대체될 수 있다. Additionally, the exhaust pipe can be replaced with a hollow column shape with a closed upper surface.

이 경우, 수위조절부는 배출관의 상면과 배기라인을 연결한 수위조절라인과, 수위조절라인을 개폐하도록 설치된 제3수위조절밸브를 더 포함할 수 있다. In this case, the water level control unit may further include a water level control line connecting the upper surface of the discharge pipe and the exhaust line, and a third water level control valve installed to open and close the water level control line.

이로 인해, 수위조절라인이 개폐되면서 배출관 내의 바이오 가스가 수집 또는 배기됨에 따라 배출관 내의 소화슬러지의 수위가 조절됨은 물론, 소화조 내의 소화슬러지의 수위까지 조정되고, 소화슬러지의 배출량이 조정되도록 이루어질 수 있다. Due to this, the water level of the digested sludge in the discharge pipe is controlled as the biogas in the discharge pipe is collected or exhausted by opening and closing the water level control line, and the water level of the digested sludge in the digestion tank is also controlled, and the discharge amount of the digested sludge can be controlled.

또한, 수위조절부는 배출관의 상부와 하부에 설치되어 내부의 수위를 측정하는 고수위센서와 저수위센서를 더 포함할 수 있다. Additionally, the water level control unit may further include a high level sensor and a low level sensor installed at the upper and lower portions of the discharge pipe to measure the water level inside.

이로 인해, 소화슬러지의 수위가 고수위 또는 저수위에 도달하여 신호가 발생하면 수위조절라인이 개폐되어 수위가 조정되도록 이루어질 수 있다. Due to this, when the water level of the digested sludge reaches a high or low water level and a signal is generated, the water level control line can be opened and closed to adjust the water level.

전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 소화조 내의 교반, 배플 및 라인믹스 등을 통해 충분히 교반하고, 제2수위조절관의 높이를 조정하여 소화조 내부의 수위 및 배출량을 조정으로써, 1종 이상의 다양한 유기성 폐기물을 충분히 혼합하여 혐기소화가 원활히 진행되도록 하고, 소화슬러지의 수위 조정을 통한 배출량을 조정함과 더불어 혐기소화 기간을 조정할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, as described above, by sufficiently stirring through stirring, baffles, and line mixes within the digestion tank, and by adjusting the height of the second water level control pipe to adjust the water level and discharge amount within the digestion tank, one or more types of various organic wastes are sufficiently mixed to enable smooth anaerobic digestion, and the discharge amount can be adjusted by adjusting the water level of the digested sludge, and the anaerobic digestion period can be adjusted.

또한, 제1수위조절관과 소화조의 설치 위치가 소화슬러지의 수면보다 낮게 위치함으로써, 소화조에서 발생한 바이오 가스가 제1수위조절관을 통해 외부로 노출되는 현상이 방지될 수 있는 효과가 있다. In addition, since the first water level control pipe and the digestion tank are installed at a location lower than the water surface of the digested sludge, there is an effect of preventing the phenomenon of biogas generated in the digestion tank being exposed to the outside through the first water level control pipe.

또한, 소화조에 내장된 배출관 내부의 소화슬러지가 수면 근처에 설치된 제2배출라인을 통해 배출되도록 함으로써, 혐기소화가 충분히 진행되지 않은 소화슬러지가 최소한으로 배출되고, 이로 인해 소화조에 유입된 소화슬러지가 충분히 머무르면서 혐기소화가 진행되며, 최대 바이오 가스가 생산될 수 있는 효과가 있다. In addition, by discharging the digested sludge inside the discharge pipe built into the digestion tank through the second discharge line installed near the water surface, the digested sludge that has not undergone sufficient anaerobic digestion is discharged to a minimum, and as a result, the digested sludge introduced into the digestion tank remains sufficiently and anaerobic digestion proceeds, resulting in the effect of maximum biogas production.

또한, 상면이 폐쇄된 배출관에 수위조절라인이 연결되고, 수위조절라인이 개폐되면서 배출관 내의 바이오 가스가 수집 또는 배기되며, 이로 인해 배출관 내의 소화슬러지의 수위를 조절하여 소화슬러지의 배출량을 조정하게 되고, 최대 바이오 가스가 생산되도록 소화슬러지가 혐기소화하는 기간을 조정할 수 있는 효과가 있다. In addition, a water level control line is connected to a discharge pipe with a closed upper surface, and biogas inside the discharge pipe is collected or exhausted as the water level control line is opened and closed, thereby controlling the water level of the digested sludge inside the discharge pipe to adjust the discharge amount of the digested sludge, and there is an effect of being able to adjust the period of anaerobic digestion of the digested sludge so that maximum biogas is produced.

그리고 소화조에서 배출되는 슬러지의 일부가 회수된 후 열교환으로 온도가 상승되고, 라인믹스에서 유기성 폐기물과 교반된 후 소화조에 공급됨으로써, 열교환 및 교반 비율의 조정으로 항상 일정한 소화조의 내부 온도가 유지될 수 있는 효과가 있다. And, since a portion of the sludge discharged from the digestion tank is recovered, its temperature is increased through heat exchange, and it is mixed with organic waste in the line mix before being supplied to the digestion tank, there is an effect that the internal temperature of the digestion tank can always be maintained at a constant level by adjusting the heat exchange and mixing ratio.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수위조절부가 도시된 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 수위조절부의 다른 실시 예가 도시된 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 수위조절부가 도시된 확대도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제2수위조절밸브가 도시된 사용 상태도이다.
도 6은 도 1에 도시된 수위조절부의 또 다른 실시 예가 도시된 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 수위조절부가 도시된 확대도이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention and, together with the detailed description of the invention, serve to further understand the technical idea of the present invention; therefore, the present invention should not be construed as being limited to matters described in such drawings.
FIG. 1 is a schematic drawing of an integrated biogas generating anaerobic digestion device according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a drawing illustrating the water level control unit illustrated in Figure 1.
FIG. 3 is a drawing illustrating another embodiment of the water level control unit illustrated in FIG. 1.
Figure 4 is an enlarged view of the water level control unit illustrated in Figure 3.
Figure 5 is a diagram showing the state of use of the second water level control valve illustrated in Figure 4.
FIG. 6 is a drawing illustrating another embodiment of the water level control unit illustrated in FIG. 1.
Figure 7 is an enlarged view of the water level control unit illustrated in Figure 6.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 또한, 다양한 실시 예에서 언급된 구성들 중 각 실시 예에서 상호 유사한 구성 및 관련 구성은 대체 또는 교체되거나 추가될 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, preferred embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. In addition, among the configurations mentioned in various embodiments, similar configurations and related configurations in each embodiment may be replaced, exchanged, or added. However, when describing the operating principle of preferred embodiments of the present invention in detail, if it is determined that a specific description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

<구성> <Composition>

본 발명에 따른 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치는 유기성 폐기물(W)을 혐기소화하여 바이오 가스, 침전물과 소화슬러지(S)를 생성시키도록 제작될 수 있다. 그리고 바이오 가스는 가스저장조에 저장한 후 별도 공급되고, 침전물과 소화슬러지(S)는 저류조에 저장한 후 배출되도록 이루어질 수 있다. 이하에서, 설명의 편의상 유기성 폐기물(W)은 가수분해조(110)에서 공급되는 물질을 지칭하고, 소화슬러지(S)는 소화조(210) 내부에서 혐기소화 중이거나 완료된 물질을 지칭하며, 침전물은 소화슬러지에 포함된 물질 중 비중 또는 중량이 커 소화조(210)의 하부에 가라앉은 물질을 지칭하기로 한다. The integrated biogas generating anaerobic digestion device according to the present invention can be manufactured to anaerobically digest organic waste (W) to generate biogas, sediment and digested sludge (S). In addition, the biogas can be stored in a gas storage tank and then supplied separately, and the sediment and digested sludge (S) can be stored in a storage tank and then discharged. Hereinafter, for the convenience of explanation, the organic waste (W) refers to a material supplied from a hydrolysis tank (110), the digested sludge (S) refers to a material undergoing or completed anaerobically digesting inside a digestion tank (210), and the sediment refers to a material contained in the digested sludge that has a large specific gravity or weight and thus has settled to the bottom of the digestion tank (210).

여기서, 유기성 폐기물(W)은 음식물류 폐기물, 축분, 분뇨, 하수슬러지와 동식물 잔재물 등의 다양한 재료가 단독 또는 혼합된 물질일 수 있다. 이러한 유기성 폐기물(W)은 소화조의 교반 상태, 공급량 및 농도, 소화조 내부 온도 등의 혐기소화 조건에 따라 최소 대략 30일 이상 바이오 가스화가 진행될 수 있다. 물론, 유기성 폐기물(W)에 포함된 재료의 종류 및 혼합 비율에 따라 바이오 가스의 발생량이 달라질 수 있다. 이러한 조건에 따라 소화조(210) 내부에 소화슬러지(S)가 머무르는 기간을 최적으로 조정하여 바이오 가스를 최대로 발생시키도록 할 수 있다. Here, the organic waste (W) may be a single or mixed material of various materials such as food waste, livestock waste, excrement, sewage sludge, and plant and animal residues. The organic waste (W) may be biogasified for at least approximately 30 days or more depending on the anaerobic digestion conditions such as the stirring state of the digester, the supply amount and concentration, and the temperature inside the digester. Of course, the amount of biogas generated may vary depending on the type and mixing ratio of the materials included in the organic waste (W). Depending on these conditions, the period during which the digested sludge (S) remains inside the digester (210) may be optimally adjusted to maximize biogas generation.

이때, 바이오 가스화의 과정은 유기물질(탄수화물, 단백질 등) -> 가수분해(아미노산, 당류, 지방산 등) -> 발효(휘발성 유기산(발레르산, 부티르산, 프로피온산), 알코올, 기타 발효) -> 아세트산 -> 메탄, 이산화탄소 발생으로 진행될 수 있다. At this time, the process of biogasification can proceed as follows: organic matter (carbohydrates, proteins, etc.) -> hydrolysis (amino acids, sugars, fatty acids, etc.) -> fermentation (volatile organic acids (valeric acid, butyric acid, propionic acid), alcohol, other fermentation) -> acetic acid -> methane, carbon dioxide generation.

이러한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 공급부(100), 혐기소화부(200), 배출부(300), 가스저장부(400), 회수부(500)와 수위조절부(600)를 포함하여 이루어질 수 있다. An integrated biogas generating anaerobic digestion device according to a preferred embodiment of the present invention may include a supply unit (100), an anaerobic digestion unit (200), a discharge unit (300), a gas storage unit (400), a recovery unit (500), and a water level control unit (600), as shown in FIG. 1.

먼저, 공급부(100)는 가수분해조(110), 제1교반기(120)와 공급라인(130)를 포함할 수 있다. First, the supply unit (100) may include a hydrolysis tank (110), a first agitator (120), and a supply line (130).

여기서, 가수분해조(110)는 유기성 폐기물(W)이 유입되어 일시 저장되도록 설치될 수 있다. Here, a hydrolysis tank (110) can be installed so that organic waste (W) can be introduced and temporarily stored.

또한, 제1교반기(120)는 가수분해조(110)에 수용된 유기성 폐기물(W)을 교반하도록 설치될 수 있다. Additionally, the first stirrer (120) can be installed to stir the organic waste (W) accommodated in the hydrolysis tank (110).

그리고 공급라인(130)은 가수분해조(110)에서 배출된 유기성 폐기물(W)을 소화조(210)로 공급하도록 설치될 수 있다. 이 공급라인(130)에는 공급펌프(131)가 설치될 수 있다. And the supply line (130) can be installed to supply organic waste (W) discharged from the hydrolysis tank (110) to the digestion tank (210). A supply pump (131) can be installed in this supply line (130).

이외에 가수분해조(110)에 수용된 유기성 폐기물(W)을 소화조(210)에 공급 및 유동하기 적당한 함수율로 조정하기 위해 외부로부터 물 또는 혼합수가 공급되도록 설치될 수 있다. In addition, water or mixed water may be supplied from the outside to adjust the moisture content of organic waste (W) accommodated in the hydrolysis tank (110) to an appropriate moisture content for supply and flow to the digestion tank (210).

따라서, 가수분해조(110)에 유기성 폐기물(W)이 유입되어 제1교반기(120)에 의해 교반되고, 이때 유기성 폐기물(W)이 함수율이 미리 설정된 수치보다 낮으면 물 또는 혼합수를 공급하여 미리 설정된 적정한 범위의 함수율로 높인 후 소화조(210)로 공급할 수 있다. 그리고 가수분해조(110)에서 공급되는 유기성 폐기물(W)의 함수율은 후술된 라인믹스(530)로 공급되는 소화슬러지(S)의 양 및 함수율에 따라 미리 조정되어 공급될 수 있다. Accordingly, organic waste (W) is introduced into the hydrolysis tank (110) and stirred by the first stirrer (120). At this time, if the moisture content of the organic waste (W) is lower than a preset value, water or mixed water is supplied to increase the moisture content to a preset appropriate range, and then supplied to the digestion tank (210). In addition, the moisture content of the organic waste (W) supplied from the hydrolysis tank (110) can be adjusted in advance and supplied according to the amount and moisture content of the digested sludge (S) supplied to the line mix (530) described below.

다음, 혐기소화부(200)는 소화조(210)와 제2교반기(220)를 포함할 수 있다. Next, the anaerobic digestion unit (200) may include a digestion tank (210) and a second agitator (220).

여기서, 소화조(210)는 공급부(100)에서 유입된 유기성 폐기물(W)을 일정 기간 동안, 일 예로 최소 30일 정도 저장하고, 이 기간 동안 혐기소화 과정을 통해 바이오 가스가 생성되도록 제작될 수 있다. 이때, 혐기소화 과정이 진행되거나 완료된 유기성 폐기물(W)을 소화슬러지(S)라고 하고, 편의상 소화조(210) 내부 또는 배출된 물질을 소화슬러지(S)라고 지칭한다. Here, the digestion tank (210) can be manufactured to store organic waste (W) introduced from the supply unit (100) for a certain period of time, for example, at least 30 days, and to generate biogas through an anaerobic digestion process during this period. At this time, the organic waste (W) in which the anaerobic digestion process is in progress or completed is referred to as digested sludge (S), and for convenience, the material inside or discharged from the digestion tank (210) is referred to as digested sludge (S).

또, 소화조(210)는 대략 원통형이고, 하부가 원뿔형상으로 제작되고, 제1배출라인(310)이 연결된 뾰족한 하단에는 소화조(210) 내부에서 교반되면서 분리된 중량의 침전물이 잘 모일 수 있다. In addition, the digestion tank (210) is approximately cylindrical, and the lower part is manufactured in a conical shape, and the heavy sediment separated while being stirred inside the digestion tank (210) can be well collected at the pointed lower part to which the first discharge line (310) is connected.

그리고 제2교반기(220)는 소화조(210)에 수용된 소화슬러지(S)를 교반하도록 설치될 수 있다. 이 제2교반기(220)는 교반축을 중심으로 교반 날개들이 회전하는 구조이고, 이러한 구조는 교반하는 동안 소화슬러지(S)에서 분리된 침전물이 소화조(210)의 뾰족한 하단에 침전물이 모이도록 하는 효과가 있다. And the second stirrer (220) can be installed to stir the digested sludge (S) received in the digestion tank (210). This second stirrer (220) has a structure in which stirring blades rotate around a stirring axis, and this structure has the effect of causing the sediment separated from the digested sludge (S) during stirring to gather at the pointed bottom of the digestion tank (210).

다음, 배출부(300)는 제1배출라인(310)과 저류조(320)를 포함할 수 있다. Next, the discharge unit (300) may include a first discharge line (310) and a storage tank (320).

여기서, 제1배출라인(310)은 소화조(210)에서 교반과 함께 소화슬러지(S)에서 분리된 침전물을 외부의 저류조(320)에 배출하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 제1배출라인(310)은 소화조(210)의 하단에서 저류조(320)로 침전물을 배출하도록 설치될 수 있다. 이러한 제1배출라인(310)에는 소화조(210)의 하부에 모인 침전물을 저류조(320)로 배출하기 위한 제2개폐밸브(340)와 조절밸브(330)가 설치될 수 있다. 여기서, 제2개폐밸브(340)는 제1배출라인(310)을 전면 개방 또는 폐쇄하고, 조절밸브(330)는 제1배출라인(310)의 개방 정도를 조정하여 침전물의 유동량을 조절할 수 있다. 이때, 제2개폐밸브(340)가 항상 개방되어 있고 조절밸브(330)로 소화슬러지가 배출되면 회수펌프(511)가 정지되고, 폐쇄되면 회수펌프(511)가 작동하도록 설치될 수 있다. 따라서, 제2개폐밸브(340)가 개방된 상태에서 조절밸브(330)의 개방 정도에 조정하여 소화조(210) 하부의 침전물을 저류조(320)로 배출할 수 있다. 또, 제1배출라인(310)에는 침전물과 함께 일부 소화슬러지(S)도 배출될 수 있고, 이 소화슬러지(S)가 회수부(500)에 의해 회수될 수 있다. Here, the first discharge line (310) may be installed to discharge the sediment separated from the digested sludge (S) in the digestion tank (210) with stirring to an external storage tank (320). To this end, the first discharge line (310) may be installed to discharge the sediment from the bottom of the digestion tank (210) to the storage tank (320). A second opening/closing valve (340) and a control valve (330) may be installed in the first discharge line (310) to discharge the sediment collected at the bottom of the digestion tank (210) to the storage tank (320). Here, the second opening/closing valve (340) completely opens or closes the first discharge line (310), and the control valve (330) may adjust the opening degree of the first discharge line (310) to control the flow amount of the sediment. At this time, the second opening/closing valve (340) can be installed so that the recovery pump (511) is stopped when the digestion sludge is discharged through the control valve (330) and the recovery pump (511) is operated when it is closed. Accordingly, the sediment at the bottom of the digestion tank (210) can be discharged to the storage tank (320) by adjusting the degree of opening of the control valve (330) while the second opening/closing valve (340) is open. In addition, some of the digestion sludge (S) can be discharged together with the sediment through the first discharge line (310), and this digestion sludge (S) can be recovered by the recovery unit (500).

그리고 저류조(320)는 제1배출라인(310)을 따라 유입된 침전물을 일시 저장하고, 일정량 이상이 되면 배출하도록 설치될 수 있다. And the storage tank (320) can be installed to temporarily store the sediment introduced along the first discharge line (310) and discharge it when it reaches a certain amount.

다음, 가스저장부(400)는 배기라인(410)과 가스저장조(420)를 포함할 수 있다. Next, the gas storage unit (400) may include an exhaust line (410) and a gas storage tank (420).

여기서, 배기라인(410)은 소화조(210)의 내부의 상부 공간에 집적되는 바이오 가스가 외부로 배출되도록 설치될 수 있다. 이 배기라인(410)은 소화조(210)의 상부공간에서 가스저장조(420)를 연결하여 설치될 수 있다. Here, the exhaust line (410) can be installed so that the biogas accumulated in the upper space inside the digestion tank (210) is discharged to the outside. This exhaust line (410) can be installed by connecting the gas storage tank (420) to the upper space of the digestion tank (210).

그리고 가스저장조(420)는 배기라인(410)을 통해 유입된 바이오 가스를 저장하도록 설치될 수 있다. And the gas storage tank (420) can be installed to store biogas introduced through the exhaust line (410).

다음, 회수부(500)는 회수라인(510), 열교환기(520)와 라인믹스(530)를 포함할 수 있다. Next, the recovery unit (500) may include a recovery line (510), a heat exchanger (520), and a line mix (530).

여기서, 회수라인(510)은 배출부(300)로 배출되는 침전물과 소화슬러지(S) 중 소화슬러지(S)를 회수하여 소화조(210)로 다시 공급되도록 설치될 수 있다. 이 회수라인(510) 상에는 회수펌프(511), 열교환기(520)와 라인믹스(530)가 설치될 수 있다. 여기서, 소화슬러지(S)는 침전물 보다 비중 또는 중량이 작으므로 이를 이용하여 최대한 회수될 수 있다. Here, the recovery line (510) can be installed to recover the digested sludge (S) among the sediment and digested sludge (S) discharged to the discharge unit (300) and supply it back to the digestion tank (210). A recovery pump (511), a heat exchanger (520), and a line mix (530) can be installed on this recovery line (510). Here, the digested sludge (S) has a lower specific gravity or weight than the sediment, so it can be recovered to the maximum extent possible by utilizing this.

또한, 열교환기(520)는 회수라인(510)을 통해 유동하는 침전물에 열교환을 제공하여 미리 설정된 온도로 상승하도록 설치될 수 있다. 일 예로, 열교환기(520)는 고온의 물이 급수라인(521)을 통해 공급되고, 회수라인(510)의 소화슬러지(S)와 열교환된 후 배수라인(522)을 통해 배수되도록 설치될 수 있다. 이때, 열교환기(520)는 가수분해조(110)에서 라인믹스(530)로 공급되는 유기성 폐기물(W)의 온도를 감안하여 침전물의 상승 온도를 설정할 수 있다. 따라서, 유기성 폐기물(W)과 소화슬러지(S)가 라인믹스(530)에서 혼합되어 배출된 혼합 유기성 폐기물(W)은 혐기소화 반응에 최적인 온도를 보유하게 될 수 있다. 이러한 열교환기(520)는 고온수를 이용한 열교환 이외에도 열을 가하는 방법 등을 포함한 통상의 열교환이 적용될 수 있다. In addition, the heat exchanger (520) may be installed to provide heat exchange to the sediment flowing through the recovery line (510) to raise the temperature to a preset temperature. For example, the heat exchanger (520) may be installed to ensure that high-temperature water is supplied through the water supply line (521), heat-exchanges with the digested sludge (S) of the recovery line (510), and then is discharged through the drain line (522). At this time, the heat exchanger (520) may set the rising temperature of the sediment in consideration of the temperature of the organic waste (W) supplied from the hydrolysis tank (110) to the line mix (530). Accordingly, the mixed organic waste (W) in which the organic waste (W) and the digested sludge (S) are mixed and discharged from the line mix (530) may have a temperature that is optimal for the anaerobic digestion reaction. In addition to heat exchange using high-temperature water, the heat exchanger (520) may be applied with a conventional heat exchange method including a method of applying heat.

그리고 라인믹스(530)는 열교환기(520)를 통과한 소화슬러지(S)와 가수분해조(110)에서 공급된 유기성 폐기물(W)이 함께 유동하면서 혼합되도록 제작 및 설치될 수 있다. 이때, 라인믹스(530)에서 배출되는 혼합 유기성 폐기물의 함수율을 최적의 범위를 유지되도록 하기 위해 라인믹스(530)로 회수되는 소화슬러지(S)의 함수율을 측정하고, 이를 근거로 가수분해조(110)에서 함수율이 조정될 수 있다. 물론, 이때 소화슬러지(S)의 함수율은 거의 일정하므로 가수분해조(110)에서의 함수율만 조정되어도 충분할 수 있다. 따라서, 라인믹스(530)에서 배출되어 소화조(210)로 유입되는 혼합 유기성 폐기물은 혐기소화 반응에 최적인 함수율과 온도를 보유하게 될 수 있다. 달리 설명하자면, 소화슬러지(S)는 건강한 미생물 덩어리로서, 특히 다양한 폐기물이 혼합된 유기성 폐기물(W)의 경우, 라인믹스(530)에서 미리 교반된 후 소화조(210) 내에서도 공급되고, 소화조(210) 내에서도 지속적으로 교반되면 소화슬러지(S)의 혐기소화 반응이 더욱 활발이 진행될 수 있다. And the line mix (530) can be manufactured and installed so that the digested sludge (S) passing through the heat exchanger (520) and the organic waste (W) supplied from the hydrolysis tank (110) flow together and are mixed. At this time, in order to maintain the moisture content of the mixed organic waste discharged from the line mix (530) in an optimal range, the moisture content of the digested sludge (S) recovered by the line mix (530) is measured, and the moisture content in the hydrolysis tank (110) can be adjusted based on this. Of course, since the moisture content of the digested sludge (S) is almost constant at this time, it may be sufficient to adjust only the moisture content in the hydrolysis tank (110). Therefore, the mixed organic waste discharged from the line mix (530) and introduced into the digestion tank (210) can have a moisture content and temperature optimal for the anaerobic digestion reaction. In other words, the digested sludge (S) is a healthy mass of microorganisms, and especially in the case of organic waste (W) mixed with various wastes, if it is pre-mixed in the line mix (530) and then supplied to the digestion tank (210), and is continuously stirred in the digestion tank (210), the anaerobic digestion reaction of the digested sludge (S) can proceed more actively.

끝으로, 수위조절부(600)는 소화조(210) 내부의 소화슬러지(S)의 수위를 조정하여 소화슬러지(S)가 소화조(210) 내부에서 머무르는 기간을 조정함으로써, 소화슬러지(S)로부터 최대한으로 바이오 가스를 발생시키도록 구성될 수 있다. Finally, the water level control unit (600) can be configured to control the water level of the digested sludge (S) inside the digestion tank (210) to control the period of time that the digested sludge (S) remains inside the digestion tank (210), thereby generating biogas as much as possible from the digested sludge (S).

이를 위해 수위조절부(600)는 일 예로, 도 1과 도 2에서 보듯이 소화조(210)에 텔레스코프 밸브(telescope valve)가 설치될 수 있다. 이 텔레스코프 밸브는 제1수위조절관(601), 제2수위조절관(602), 제3수위조절관(603), 제1개폐밸브(604)와, 제1수위조절밸브(605)를 포함할 수 있다. For this purpose, as an example, a telescope valve may be installed in the digestion tank (210) as shown in FIGS. 1 and 2 as a water level control unit (600). This telescope valve may include a first water level control pipe (601), a second water level control pipe (602), a third water level control pipe (603), a first opening/closing valve (604), and a first water level control valve (605).

여기서, 제1수위조절관(601)은 대략 'ㄴ' 형상이고, 소화조(210)에 수용된 소화슬러지(S)를 배출시키기 위해 하부의 선단 부위가 소화조(210)의 내부에 위치하도록 설치될 수 있다. 이때, 제1수위조절관(601)은 소화조(210)에 설치된 위치가 소화슬러지(S)의 수면보다 낮을 수 있다. 이로 인해, 소화조(210)에서 발생한 바이오 가스가 제1수위조절관(601)을 통해 외부로 노출되는 현상이 방지될 수 있다. Here, the first water level control pipe (601) is approximately in the shape of an 'L' and may be installed so that the lower tip portion is located inside the digestion tank (210) in order to discharge the digested sludge (S) received in the digestion tank (210). At this time, the position where the first water level control pipe (601) is installed in the digestion tank (210) may be lower than the water surface of the digested sludge (S). As a result, the phenomenon of biogas generated in the digestion tank (210) being exposed to the outside through the first water level control pipe (601) can be prevented.

또한, 제2수위조절관(602)은 상면만 개방된 형상이고, 제1수위조절관(601)의 상향 굴절된 상부의 일부위가 하부를 관통하여 내부에 위치하도록 설치될 수 있다. 이때, 제2수위조절관(602)은 제1수위조절관(601)에 대해 나사 체결 방식으로 승강이 가능하도록 장착될 수 있다. 그리고 제2수위조절관(602)의 상단 높이에 따라 소화조(210)의 수위가 동일하게 설정되므로, 나사 체결을 활용하여 제2수위조절관(602)의 높이를 변경하면 소화조(210)의 수위를 변경할 수 있다. In addition, the second water level control pipe (602) may be installed so that only the upper surface is open, and a part of the upper part of the first water level control pipe (601) that is bent upwards penetrates the lower part and is located inside. At this time, the second water level control pipe (602) may be mounted so as to be able to be raised and lowered with respect to the first water level control pipe (601) in a screw-fastened manner. In addition, since the water level of the digestion tank (210) is set to be the same according to the upper height of the second water level control pipe (602), the water level of the digestion tank (210) may be changed by changing the height of the second water level control pipe (602) by utilizing the screw fastening.

또한, 제3수위조절관(603)은 소화조(210)의 외벽에 장착되고, 하부에 저류조(320)와 연결된 제2배출라인(620)이 설치되며, 제1수위조절관(601)과 제2수위조절관(602)을 수용하도록 설치될 수 있다. In addition, the third water level control pipe (603) is mounted on the outer wall of the digestion tank (210), and a second discharge line (620) connected to the storage tank (320) is installed at the bottom, and can be installed to accommodate the first water level control pipe (601) and the second water level control pipe (602).

또한, 제1개폐밸브(604)는 제1수위조절관(601)을 개페하도록 설치될 수 있다. 따라서, 제1개폐밸브(604)는 소화장치가 작동하는 동안 항상 제1수위조절관(601)을 개방하게 되고, 보수 작업 등 필요시에만 소화 장치의 작동을 일시 정지시키기 위해 제1수위조절관(601)을 폐쇄하도록 조작될 수 있다. In addition, the first opening/closing valve (604) may be installed to open/close the first water level control pipe (601). Accordingly, the first opening/closing valve (604) always opens the first water level control pipe (601) while the fire extinguishing device is in operation, and may be operated to close the first water level control pipe (601) only when necessary, such as for maintenance work, to temporarily suspend the operation of the fire extinguishing device.

그리고 제1수위조절밸브(605)는 제1수위조절관(601)에 나사 체결된 제2수위조절관(602)의 높이를 조정하도록 설치될 수 있다. 따라서, 제1수위조절밸브(605)에 의해 제2수위조절관(602)이 상승 또는 하락하면 제3수위조절관(603)에 차여지는 소화슬러지(S)의 높이 역시 상승 또는 하락하게 되고, 궁극적으로 소화조(210) 내의 수위가 조정될 수 있다. 물론, 소화조(210)에서 생성된 바이오 가스가 유출되지 않아야 한다.And the first water level control valve (605) can be installed to adjust the height of the second water level control pipe (602) screw-connected to the first water level control pipe (601). Therefore, when the second water level control pipe (602) is raised or lowered by the first water level control valve (605), the height of the digested sludge (S) charged in the third water level control pipe (603) also rises or lowers, and ultimately the water level in the digestion tank (210) can be adjusted. Of course, the biogas generated in the digestion tank (210) must not be leaked.

한편, 수위조절부(600)은 다른 예로, 도 3에서 보듯이, 배출관(610), 제2배출라인(620)과 제2수위조절밸브(630)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the water level control unit (600) may include, as another example, a discharge pipe (610), a second discharge line (620), and a second water level control valve (630), as shown in FIG. 3.

여기서, 배출관(610)은 상면과 하면이 개방된 원기둥 또는 사각기둥 형상의 관(pipe) 형상이고, 상부가 소화조(210) 내부의 소화슬러지(S)의 수면 위로 노출되도록 설치되며, 수면 높이로 배치된 제2배출라인(620)과 연결될 수 있다. Here, the discharge pipe (610) is a pipe-shaped cylindrical or square cylindrical pipe with the upper and lower surfaces open, and is installed so that the upper part is exposed above the water surface of the digested sludge (S) inside the digestion tank (210), and can be connected to a second discharge line (620) arranged at the water surface level.

따라서, 소화조(210) 내부의 소화슬러지(S)가 일정 수위에 도달하게 되면 배출관(610)에 유입된 일부 소화슬러지(S)만이 제2배출라인(620)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 이로 인해, 소화조(210) 내부에 유입된 소화슬러지(S)가 짧은 기간 내에 배출되지 않도록 함으로써 미리 설정된 기간 동안 충분히 머무르면서 혐기소화가 진행되고, 충분히 혐기소화가 진행되지 않은 소화슬러지(S)가 최소한으로 배출되거나 차단되어 최대 바이오 가스가 생산될 수 있다. Accordingly, when the digested sludge (S) inside the digestion tank (210) reaches a certain level, only some of the digested sludge (S) that has entered the discharge pipe (610) can be discharged to the outside through the second discharge line (620). As a result, the digested sludge (S) that has entered the digestion tank (210) is prevented from being discharged within a short period of time, thereby allowing anaerobic digestion to proceed while remaining there for a sufficient period of time, and the digested sludge (S) that has not undergone sufficient anaerobic digestion to be discharged to a minimum or blocked, thereby allowing maximum biogas to be produced.

또, 배출관(610)은 소화조(210) 내에 단단히 고정되고, 이로 인해 제2교반기(220)에 의해 유기성 폐기물(W)이 교반되는 동안 와류를 발생시키는 배플(baffle)로서, 교반이 완벽히 수행되도록 수행할 수 있다. 이러한 배출관(610)은 단면상 원형이면서 소화조(210)의 내면으로부터 이격되어 고정될 수도 있고, 단면상 대략 반원이면서 소화조(210)의 내면에 부착되어 고정될 수도 있다. 이외에도, 별도 제작된 배플이 소화조(210)의 내면에 부착 고정될 수 있다. In addition, the discharge pipe (610) is firmly fixed inside the digestion tank (210), and thus acts as a baffle that generates a vortex while the organic waste (W) is stirred by the second agitator (220), so that stirring can be performed perfectly. The discharge pipe (610) may have a circular cross-section and may be fixed while being spaced apart from the inner surface of the digestion tank (210), or may have a roughly semicircular cross-section and be attached and fixed to the inner surface of the digestion tank (210). In addition, a separately manufactured baffle may be attached and fixed to the inner surface of the digestion tank (210).

또한, 제2배출라인(620)은 소화조(210) 내부의 소화슬러지(S) 중 배출관(610)에 유입된 수면 부근의 일부 소화슬러지(S)를 배출부(300)의 저류조(320)로 배출하도록 설치될 수 있다. 그리고 제2배출라인(620)에는 S트랩(621)이 성형되고, 이는 소화조(210) 내부의 가스 유출을 방지하기 위함이다. In addition, the second discharge line (620) may be installed to discharge some of the digested sludge (S) near the water surface that has entered the discharge pipe (610) among the digested sludge (S) inside the digestion tank (210) to the storage tank (320) of the discharge section (300). In addition, an S-trap (621) is formed in the second discharge line (620), which is to prevent gas leakage inside the digestion tank (210).

그리고 제2수위조절밸브(630)는 도 3 내지 도 7에서 보듯이, 제2배출라인(620)의 개폐 및 개방 정도를 조정하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 수위조절부(600)는 제2배출라인(620)에 장착된 몸체(631), 몸체(631)에 내장되면서 제2배출라인(620)의 내부 유동로를 가로지르면서 이동하는 차단부재(632)와, 차단부재(632)의 이동 높이를 조정하는 손잡이(633)를 구비할 수 있다. 이때, 제2배출라인(620)을 유동하는 소화슬러지(S)의 수위를 조절하기 위해 차단부재(632)가 상하로 움직이고, 이 차단부재(632)의 높이를 조정하기 위한 손잡이(633)가 차단부재(632)의 하부에 설치될 수 있다. And the second water level control valve (630) may be installed to adjust the degree of opening and closing of the second discharge line (620), as shown in FIGS. 3 to 7. To this end, the water level control unit (600) may be provided with a body (631) mounted on the second discharge line (620), a blocking member (632) that is built into the body (631) and moves across the internal flow path of the second discharge line (620), and a handle (633) for adjusting the moving height of the blocking member (632). At this time, the blocking member (632) moves up and down to adjust the water level of the digested sludge (S) flowing through the second discharge line (620), and a handle (633) for adjusting the height of the blocking member (632) may be installed at the bottom of the blocking member (632).

따라서, 도 5에서 보듯이, 하부의 손잡이(633)를 조작하여 차단부재(632)가 제2배출라인(620)의 유동로의 상단에서 아래로 개방되도록 높이가 조절됨으로써, 제2배출라인(620)을 유동하는 소화슬러지의 수위가 조정될 수 있다. 이로 인해, 차단부재(632)의 개방 높이에 따라 소화조(210) 내부의 소화슬러지의 수위까지도 조정될 수 있다. Accordingly, as shown in Fig. 5, by manipulating the lower handle (633) so that the height of the blocking member (632) is adjusted so that it opens downward from the top of the flow path of the second discharge line (620), the water level of the digested sludge flowing through the second discharge line (620) can be adjusted. Accordingly, even the water level of the digested sludge inside the digestion tank (210) can be adjusted according to the opening height of the blocking member (632).

한편, 수위조절부(600)는 또 다른 예로, 도 6에서 보듯이, 배출관(610)이 상면이 폐쇄된 중공의 원기둥 또는 사각기둥을 포함한 기둥 형상이고, 이 배출관(610)의 상면에서 배기라인(410)으로 연결된 수위조절라인(640), 배출관(610)의 상부 및 하부에 장착된 고수위센서(660) 및 저수위센서(670)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the water level control unit (600) may further include, as another example, as shown in FIG. 6, a discharge pipe (610) having a columnar shape including a hollow cylinder or square column with a closed upper surface, a water level control line (640) connected to an exhaust line (410) from the upper surface of the discharge pipe (610), a high water level sensor (660) and a low water level sensor (670) mounted on the upper and lower portions of the discharge pipe (610).

여기서, 배출관(610)은 배출관(610)에 유입된 소화슬러지(S)가 혐기소화되어 발생한 바이오 가스를 수용하도록 설치될 수 있다. Here, the discharge pipe (610) can be installed to receive biogas generated by anaerobically digesting the digested sludge (S) flowing into the discharge pipe (610).

또한, 수위조절라인(640)은 배출관(610)에 수용된 바이오 가스를 계속 집적시키거나 배기라인(410)으로 배기하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 수위조절라인(640)을 개폐하기 위한 제3수위조절밸브(650)가 수위조절라인(640)에 설치될 수 있다. 따라서, 제3수위조절밸브(650)에 의해 수위조절라인(640)이 폐쇄되면 도 7(a)에서처럼 배출관(610)에 바이오 가스가 수집되어 배출관(610) 내의 수위가 낮아지게 되고, 소화슬러지(S)가 제2배출라인(620)으로 배출되지 못할 수 있다. 이는 배출관(610) 내의 소화슬러지(S)가 배출되지 못하게 하고, 소화조(210) 내의 소화슬러지(S)가 지속적으로 머무르면서 혐기소화 반응이 지속되도록 하기 위함일 수 있다. 이때, 배출관(610) 내의 수위가 낮아져 소화슬러지(S)가 배출되지 않으면, 반대로 소화조(210) 내의 수위가 높아질 수 있다. 이를 고려하여, 제3수위조절밸브(650)은 고수위센서(660)과 저수위센서(670)에서 감지된 수위에 따라 개폐되도록 미리 설정되고, 해당 수위에 도달하면 자동으로 개폐되도록 설치될 수 있다. In addition, the water level control line (640) may be installed to continuously collect the biogas received in the discharge pipe (610) or exhaust it to the exhaust line (410). To this end, a third water level control valve (650) for opening and closing the water level control line (640) may be installed in the water level control line (640). Accordingly, when the water level control line (640) is closed by the third water level control valve (650), the biogas is collected in the discharge pipe (610) as shown in Fig. 7(a), so that the water level in the discharge pipe (610) is lowered, and the digested sludge (S) may not be discharged to the second discharge line (620). This may be to prevent the digested sludge (S) in the discharge pipe (610) from being discharged and to allow the digested sludge (S) in the digestion tank (210) to continuously remain and continue the anaerobic digestion reaction. At this time, if the water level in the discharge pipe (610) is lowered and the digested sludge (S) is not discharged, the water level in the digestion tank (210) may rise on the contrary. Considering this, the third water level control valve (650) may be preset to open and close according to the water level detected by the high water level sensor (660) and the low water level sensor (670), and may be installed to automatically open and close when the water level is reached.

또, 제3수위조절밸브(650)에 의해 수위조절라인(640)이 개방되면 도 7(b)에서처럼 배출관(610)의 바이오 가스가 배기되어 배출관(610) 내의 수위가 높아지게 되고, 소화슬러지(S)가 제2배출라인(620)을 통해 배출되도록 할 수 있다. 이는 혐기소화 반응이 충분히 수행된 소화슬러지(S)가 외부로 배출되도록 하기 위함일 수 있다. In addition, when the water level control line (640) is opened by the third water level control valve (650), the biogas in the discharge pipe (610) is discharged as shown in Fig. 7(b), thereby increasing the water level in the discharge pipe (610), and the digested sludge (S) can be discharged through the second discharge line (620). This may be to ensure that the digested sludge (S) in which the anaerobic digestion reaction has been sufficiently performed is discharged to the outside.

그리고 배출관(610) 내의 수위가 너무 낮아져서 저수위센서(670)에 감지되면 배출관(610) 내의 바이오 가스를 배기하고, 배출관(610) 내의 수위가 너무 높아 고수위센서(660)에 감지되면 배출관(610) 내의 바이오 가스를 수집하도록 제3수위조절밸브(650)가 작동될 수 있다. And when the water level inside the discharge pipe (610) becomes too low and is detected by the low water level sensor (670), the biogas inside the discharge pipe (610) is exhausted, and when the water level inside the discharge pipe (610) becomes too high and is detected by the high water level sensor (660), the third water level control valve (650) can be operated to collect the biogas inside the discharge pipe (610).

따라서, 배출관(610) 내의 수위 조절을 통해 소화조(210) 내의 수위를 조절함으로써, 유기성 폐기물의 종류 및 혼합비율에 따라 소화슬러지(S)의 혐기소화 반응 기간을 단축하거나 연장하여 최대의 바이오 가스가 생성되도록 할 수 있다. Therefore, by controlling the water level in the digestion tank (210) through controlling the water level in the discharge pipe (610), the anaerobic digestion reaction period of the digested sludge (S) can be shortened or extended depending on the type and mixing ratio of the organic waste, thereby allowing maximum biogas to be generated.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the patent registration claims described below rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the patent registration claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100:공급부
110:가수분해조 120:제1교반기
130:공급라인 131:공급펌프.
200:혐기소화부
210:소화조 220:제2교반기
300:배출부
310:제1배출라인 320:저류조
330:조절밸브 340:제2개폐밸브.
400:가스저장부
410:배기라인 420:가스저장조.
500:회수부
510:회수라인 511:회수펌프
520:열교환기 521:급수라인
522:배수라인 530:라인믹스.
600:수위조절부
601:제1수위조절관 602:제2수위조절관
603:제3수위조절관 604:제1개폐밸브
605:제1수위조절밸브 610:배출관
620:제2배출라인 621:S트랩
630:제2수위조절밸브 631:몸체
632:차단부재 633:손잡이
640:수위조절라인 650:제3수위조절밸브
660:고수위센서 670:저수위센서.
W:유기성 폐기물 S:소화슬러지.
100:Supply Department
110: Hydrolysis tank 120: 1st stirrer
130: Supply line 131: Supply pump.
200: Anaerobic digestion section
210: Digester 220: Second mixer
300:Exhaust
310: First discharge line 320: Reservoir
330: Control valve 340: Second shut-off valve.
400:Gas storage unit
410: Exhaust line 420: Gas storage tank.
500:Recovery Department
510: Recovery line 511: Recovery pump
520: Heat exchanger 521: Feed water line
522: Drain line 530: Line mix.
600: Water level control unit
601: 1st water level control pipe 602: 2nd water level control pipe
603: 3rd water level control pipe 604: 1st opening/closing valve
605: First level control valve 610: Discharge pipe
620:2nd discharge line 621:S trap
630: Second level control valve 631: Body
632: Blocking member 633: Handle
640: Water level control line 650: 3rd water level control valve
660: High level sensor 670: Low level sensor.
W: Organic waste S: Digestion sludge.

Claims (6)

음식물류 폐기물과 분뇨 등을 포함한 재료 중 1종 또는 2종 이상으로 만들어진 유기성 폐기물(W)을 수용하는 가수분해조(110), 가수분해조(110)의 유기성 폐기물을 교반하는 제1교반기(120)와, 가수분해조(110)에 연결되어 공급펌프(131)에 의해 배출되는 유기성 폐기물(W)을 안내하는 공급라인(130)을 포함하는 공급부(100);
상기 공급라인(130)을 통해 유입된 유기성 폐기물(W)을 일정 기간 저장하여 바이오 가스를 발생시키는 소화조(210)와, 소화조(210) 내부의 유기성 폐기물(W)을 교반하는 제2교반기(220)를 포함하는 혐기소화부(200);
상기 소화조(210)의 하부에 모인 침전물을 외부로 배출하기 위해 소화조(210)에 연결된 제1배출라인(310)과, 제1배출라인(310)을 통해 배출된 침전물을 일시 저장하는 저류조(320)를 포함하는 배출부(300);
상기 제1배출라인(310)을 통해 침전물과 함께 배출되는 소화슬슬러지(S)를 회수하여 소화조(210)로 회송하는 회수라인(510), 회수펌프(511)에 의해 회수라인(510)에서 유입된 소화슬러지(S)와 가수분해조(110)에서 공급된 유기성 폐기물(W)을 혼합하는 라인믹스(530)를 포함하는 회수부(500);
상기 소화조(210)에서 생성된 바이오 가스를 배출하도록 설치된 배기라인(410)과, 배기라인(410)을 통해 유입된 바이오 가스를 저장하는 가스저장조(420)를 포함하는 가스저장부(400);와
상기 소화조(210) 내의 소화슬러지(S)를 배출하기 위해 'ㄴ' 형상이면서 하부의 하단 부위가 소화조(210)의 내부에 위치하는 제1수위조절관(601), 제1수위조절관(601)의 상단 부위를 감싸면서 승강하도록 체결된 제2수위조절관(602), 제1수위조절관(601) 및 제2수위조절관(602)을 수용하도록 소화조(210)에 설치되고 저류조(320)에 연결된 제2배출라인(620)이 설치된 제3수위조절관(603), 제1수위조절관(601)을 개폐하는 제1개폐밸브(604)와, 제2수위조절관(602)을 승강시키도록 설치된 제1수위조절관(601)을 포함하는 수위조절부(600);를 포함하고,
상기 제2수위조절관(602)의 상단 높이가 소화조(210)의 수위와 동일하고, 소화조(210)의 수위를 변경하기 위해 제1수위조절밸브(605)에 의해 제2수위조절관(602)의 높이를 변경하도록 이루어진 이루어진 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치.
A hydrolysis tank (110) for receiving organic waste (W) made of one or more types of materials including food waste and excrement, a first agitator (120) for stirring the organic waste in the hydrolysis tank (110), and a supply unit (100) including a supply line (130) connected to the hydrolysis tank (110) and guiding the organic waste (W) discharged by a supply pump (131);
An anaerobic digestion unit (200) including a digestion tank (210) that stores organic waste (W) introduced through the above supply line (130) for a certain period of time to generate biogas, and a second agitator (220) that agitates the organic waste (W) inside the digestion tank (210);
A discharge unit (300) including a first discharge line (310) connected to the digestion tank (210) to discharge sediment collected at the bottom of the digestion tank (210) to the outside, and a storage tank (320) for temporarily storing sediment discharged through the first discharge line (310);
A recovery line (510) for recovering the digested sludge (S) discharged together with the sediment through the first discharge line (310) and returning it to the digestion tank (210), and a recovery unit (500) including a line mix (530) for mixing the digested sludge (S) introduced through the recovery line (510) by the recovery pump (511) and the organic waste (W) supplied from the hydrolysis tank (110);
A gas storage unit (400) including an exhaust line (410) installed to discharge biogas generated in the above digestion tank (210) and a gas storage tank (420) for storing biogas introduced through the exhaust line (410); and
In order to discharge the digestion sludge (S) in the digestion tank (210), a first water level control pipe (601) having an 'L' shape and a lower portion located inside the digestion tank (210), a second water level control pipe (602) connected to be raised and lowered while surrounding the upper portion of the first water level control pipe (601), a third water level control pipe (603) installed in the digestion tank (210) to accommodate the first water level control pipe (601) and the second water level control pipe (602) and having a second discharge line (620) connected to a storage tank (320), a first opening/closing valve (604) for opening and closing the first water level control pipe (601), and a water level control unit (600) including the first water level control pipe (601) installed to raise and lower the second water level control pipe (602);
An integrated biogas generating anaerobic digestion device, wherein the upper height of the second water level control pipe (602) is the same as the water level of the digestion tank (210), and the height of the second water level control pipe (602) is changed by the first water level control valve (605) to change the water level of the digestion tank (210).
청구항 1에서,
상기 수위조절부(600)는 소화조(210) 내부의 소화슬러지(S)의 수면에 하부가 잠기도록 설치된 상, 하면이 개방된 중공의 기둥 형상인 배출관(610), 배출관(610) 내부의 소화슬러지(S)를 외부의 저류조(320)로 배출하기 위해 일측 부위가 수면 부근에 위치되면서 배출관(610)에 연결된 제2배출라인(620)과, 제2배출라인(620)을 통한 소화조(210) 내부의 바이오 가스의 유출을 방지하기 위해 제2배출라인(620)에 성형된 S트랩(621)을 포함하고,
상기 배출관(610)의 내부 즉, 제한된 구역에 유입된 소화슬러지(S)만 제2배출라인(620)을 통해 배출되도록 함으로써, 소화조(210) 내부에 유입된 소화슬러지(S)가 미리 설정된 기간 동안 머무르면서 혐기소화가 진행되고, 혐기소화 진행이 미미한 소화슬러지(S)의 배출이 차단되도록 이루어진 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치.
In claim 1,
The above water level control unit (600) includes a discharge pipe (610) in the shape of a hollow column with an upper and lower side open, which is installed so that the lower side is submerged in the water surface of the digested sludge (S) inside the digestion tank (210), a second discharge line (620) connected to the discharge pipe (610) with one side positioned near the water surface to discharge the digested sludge (S) inside the discharge pipe (610) to an external storage tank (320), and an S-trap (621) formed in the second discharge line (620) to prevent the leakage of biogas inside the digestion tank (210) through the second discharge line (620).
An integrated biogas generating anaerobic digestion device configured to discharge only the digested sludge (S) introduced into the inside of the above discharge pipe (610), i.e., a limited area, through the second discharge line (620), thereby allowing the digested sludge (S) introduced into the inside of the digestion tank (210) to remain for a preset period of time and undergo anaerobic digestion, and blocking the discharge of the digested sludge (S) with minimal anaerobic digestion.
청구항 2에서,
상기 수위조절부(600)는 제2배출라인(620)에 설치되고, 제2배출라인(620)의 내부 유동로를 개폐 또는 개방 정도를 조절하도록 설치된 제2수위조절밸브(630)를 더 포함하고,
상기 제2수위조절밸브(630)는 제2배출라인(620)에 장착된 몸체(631), 몸체(631)에 내장되면서 제2배출라인(620)의 내부 유동로를 가로지르면서 이동하는 차단부재(632)와, 차단부재(632)의 이동 높이를 조정하는 손잡이(633)를 포함하고,
상기 손잡이(633)는 차단부재(632)의 하부에 연결되고, 차단부재(632)의 높이가 조정되면서 제2배출라인(620)의 유동로가 위에서 아래로 개방되며, 제2배출관(610) 내의 소화슬러지(S)의 수위 조정되고, 이로 인해 소화조(210) 내의 소화슬러지(S)의 수위까지 조정되며, 소화슬러지(S)의 배출량 및 혐기소화 기간이 조정되도록 이루어진 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치.
In claim 2,
The above water level control unit (600) is installed in the second discharge line (620) and further includes a second water level control valve (630) installed to control the degree of opening or closing of the internal flow path of the second discharge line (620).
The above second water level control valve (630) includes a body (631) mounted on the second discharge line (620), a blocking member (632) built into the body (631) and moving across the internal flow path of the second discharge line (620), and a handle (633) for adjusting the moving height of the blocking member (632).
The above handle (633) is connected to the lower part of the blocking member (632), and as the height of the blocking member (632) is adjusted, the flow path of the second discharge line (620) is opened from top to bottom, the water level of the digested sludge (S) in the second discharge pipe (610) is adjusted, and thus the water level of the digested sludge (S) in the digestion tank (210) is adjusted, and the discharge amount of the digested sludge (S) and the anaerobic digestion period are adjusted. An integrated biogas generating anaerobic digestion device.
청구항 1 또는 2에서,
상기 회수부(500)는 회수라인(510)을 유동하는 침전물의 온도를 상승시키도록 설치된 열교환기(520)를 더 포함하고,
상기 열교환기(520)는 고온수 또는 가열을 통해 열교환하도록 이루어진 통합 바이오 가스 생성형 혐기성소화 장치.
In claim 1 or 2,
The above recovery unit (500) further includes a heat exchanger (520) installed to increase the temperature of the sediment flowing through the recovery line (510).
The above heat exchanger (520) is an integrated biogas generating anaerobic digestion device configured to exchange heat through high temperature water or heating.
청구항 2 또는 3에서,
상기 배출관(610)은 상면이 폐쇄된 중공의 기둥 형상이고,
상기 수위조절부(600)는 배출관(610)의 상면과 배기라인(410)을 연결한 수위조절라인(640)과, 수위조절라인(640)을 개폐하도록 설치된 제3수위조절밸브(650)를 더 포함하고,
상기 수위조절라인(640)이 개폐되면서 배출관(610) 내의 바이오 가스가 수집 또는 배기됨에 따라 배출관(610) 내의 소화슬러지(S)의 수위가 조절되고, 이로 인해 소화조(210) 내의 소화슬러지(S)의 수위까지 조정되며, 소화슬러지(S)의 배출량 및 혐기소화 기간이 조정되도록 이루어진 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치.
In claim 2 or 3,
The above discharge pipe (610) is a hollow column shape with a closed upper surface,
The above water level control unit (600) further includes a water level control line (640) connecting the upper surface of the discharge pipe (610) and the exhaust line (410), and a third water level control valve (650) installed to open and close the water level control line (640).
An integrated biogas generating anaerobic digestion device configured such that the water level of the digested sludge (S) in the discharge pipe (610) is controlled as the biogas in the discharge pipe (610) is collected or exhausted when the water level control line (640) is opened and closed, thereby controlling the water level of the digested sludge (S) in the digestion tank (210), and controlling the discharge amount of the digested sludge (S) and the anaerobic digestion period.
청구항 5에서,
상기 수위조절부(600)는 배출관(610)의 상부와 하부에 설치되어 내부의 수위를 측정하는 고수위센서(660)와 저수위센서(670)를 더 포함하고,
상기 소화슬러지(S)의 수위가 고수위 또는 저수위에 도달하여 신호가 발생하면 수위조절라인(640)이 개폐되어 수위가 조정되도록 이루어진 통합 바이오 가스 생성형 혐기성 소화 장치.
In claim 5,
The above water level control unit (600) further includes a high water level sensor (660) and a low water level sensor (670) installed at the upper and lower portions of the discharge pipe (610) to measure the water level inside.
An integrated biogas generating anaerobic digestion device configured to open and close a water level control line (640) to adjust the water level when a signal is generated when the water level of the above-mentioned digested sludge (S) reaches a high or low water level.
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