KR200396873Y1 - External circulation anaerobic digester using gas lifting - Google Patents
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Abstract
본 고안은 유기성 폐수처리용 혐기성 소화장치에 관한 것으로, 원폐수를 소화조(120) 내의 하부로 유입되게 하는 폐수유입배관(111)과, 상기 폐수유입배관(111)을 통한 유입수를 소화조(120) 내에 균등하게 분배/분산시키는 분배기(112)와, 상기 분배기(112)를 통한 유입수가 일정수위 채워지고 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물을 다량 보유하는 소화조(120)와, 상기 소화조(120) 내의 중간상부에 다열로 배설되며 소화조(120) 내 혐기성 미생물에 의한 유기물 제거시 상승되는 바이오가스(102) 및 발생되는 혐기성 미세 슬러지(101-1)에서 가스의 리프팅특성을 이용하여 전체 발생가스량의 90~95%에 해당하는 바이오가스를 1차적으로 분리시키는 하부 가스분리기(130)와, 상기 소화조(120) 내의 상부에 설치되며 상승되는 바이오가스(102) 및 혐기성 미세 슬러지(101-1)에서 가스를 2차 분리해내는 상부 가스분리기(140)와, 상기 하부 가스분리기(130)를 통해 분리시킨 가스를 포집하되 포집된 가스에서 잔여 미세 슬러지(101-1)를 분리하여 상기 소화조 내로 재공급되게 함과 동시에 가스만을 가스배출관(160)을 통해 배출되게 한 가스분리탱크(150)와, 상기 소화조(120)의 하측에 연결되며 소화조(120) 내의 증식된 잉여 혐기성 입상화 슬러지(101)를 입상화 슬러지 저장조(180)로 유출되게 하는 입상화 슬러지 배출관(170)을 더 포함하는 구성을 특징으로 한다.The present invention relates to an anaerobic digestion apparatus for organic wastewater treatment, a wastewater inlet pipe 111 for allowing the original wastewater to flow into the lower portion of the digester 120, and an inflow water through the wastewater inlet pipe 111 for digestion tank 120. And a digester 112 for evenly distributing / dispersing in the inside, a digester 120 having an inflow of water through the dispenser 112 filled with a predetermined level, and a planting anaerobic sludge layer formed sequentially from below, and having a large amount of anaerobic microorganisms; The biogas 102 is excreted in multiple rows in the upper middle of the 120 and the lifting characteristics of the gas from the biogas 102 and the anaerobic fine sludge 101-1 generated when the organic matter is removed by the anaerobic microorganisms in the digestion tank 120 are used. Lower gas separator 130 for separating the biogas corresponding to 90 ~ 95% of the amount of gas generated first, and the biogas 102 installed in the upper portion of the digester 120 is raised The upper gas separator 140 separating the gas from the anaerobic fine sludge 101-1 and the gas separated through the lower gas separator 130 are collected, but the remaining fine sludge 101-1 is collected from the collected gas. ) And the gas separation tank 150 for allowing only gas to be discharged through the gas discharge pipe 160 and being connected to the lower side of the digester 120 while being re-supplied into the digester. Characterized in that the structure further comprises a granulated sludge discharge pipe 170 for flowing out the excess anaerobic granulated sludge 101 to the granulated sludge storage tank 180.
Description
본 고안은 폐수의 생물학적 처리시스템에 있어 유기성 폐수의 처리를 위한 혐기성 소화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소화조 내 발생되는 가스를 이중으로 분리/처리할 수 있도록 함으로써 가스와 슬러지의 분리효율을 향상시켜 미생물이 함유된 슬러지(scum)의 유실을 극소화시킬 수 있도록 함과 더불어 유기물의 처리효율을 극대화시킬 수 있도록 한 바이오가스 리프팅을 이용한 외부 순환형 혐기성 소화장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anaerobic digestion apparatus for the treatment of organic wastewater in the biological treatment system of wastewater, and more particularly, to improve the separation efficiency of gas and sludge by allowing the separation and treatment of the gas generated in the digester in a double. The present invention relates to an external circulating anaerobic digestion apparatus using biogas lifting to minimize the loss of sludge containing microorganisms and to maximize the treatment efficiency of organic matter.
폐수는 인간활동과 각종 산업활동에 의해 끊임없이 생성되는 것으로, 이러한 폐수가 처리되지 않고 유기물질을 함유한 채로 자연생태계에 유입되면 각종 질병을 유발하는 등 인간생활에 많은 악영향을 미치게 된다.Wastewater is constantly generated by human activities and various industrial activities. If such wastewater is introduced into the natural ecosystem with organic materials without being treated, it causes a lot of adverse effects on human life such as causing various diseases.
따라서, 폐수에서 유기물질을 제거하여야 할 시스템이 필수적으로 요구되는데, 폐수를 물리화학적으로 처리하는 방식과 생물학적으로 처리하는 방식이 적용되고 있다.Therefore, there is a need for a system for removing organic matter from the wastewater, and a method of treating the wastewater physically and biologically has been applied.
이때, 물리화학적 처리방식은 비용이 많이 들어가고 처리 후의 생성물을 재처리 또는 처분해야 하는 단점을 가지고 있으며 도시생활하수의 1차 처리 및 3차 처리에 주로 사용되어진다.At this time, the physicochemical treatment method is expensive and has the disadvantage of reprocessing or disposing of the product after treatment, and is mainly used for primary treatment and tertiary treatment of urban sewage.
생물학적 처리방식은 주로 미생물을 이용하여 폐수 내의 오염물질을 분해/해독/분리시키는 것으로서, 주로 도시생활하수의 2차 처리나 유기물질을 함유한 공장폐수 및 이로부터 생성되는 슬러지(sludge)의 처리에 사용되며, 비교적 저렴한 경비와 다양한 공정 등의 장점으로 가장 널리 활용되고 있다.Biological treatment mainly uses microorganisms to decompose / detox / separate contaminants in wastewater, and is mainly used for secondary treatment of municipal sewage, factory wastewater containing organic substances, and sludge produced therefrom. It is widely used because of its relatively low cost and various processes.
이러한 생물학적 처리방식은 산소의 이용 유무에 따라 호기성 처리와 혐기성 처리로 나뉘어지는데, 이들의 처리 방법에 있어 미생물들은 폐수 내에 균일하게 또는 플록(floc)을 형성하여 부유생활을 하거나 적당한 표면에서 부착생활을 하는 등 크게 두가지 유형으로 대별할 수 있다.These biological treatment methods are divided into aerobic treatment and anaerobic treatment according to the use of oxygen. In these treatment methods, microorganisms have a uniform or floc in the wastewater to float or adhere to an appropriate surface. There are two main types.
여기서, 혐기성 처리는 혐기성 미생물을 이용하여 폐수중의 유기오염물을 산소가 존재하지 않는 언에어로빅(anaerobic) 상태하에서 메탄가스(CH4)와 이산화탄소(CO2)로 분해하여 제거하는 폐수처리방식으로서, 미생물 부착성질을 이용하여 혐기성 소화조 내에 담체(擔體)를 설치하는 혐기성 필터(anaerobic filter) 공법과, 미생물의 자기 고정화(self immobilization)에 따른 입상화(granulation)를 이용하는 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 공법이 통상적으로 적용되고 있다.Here, the anaerobic treatment is a wastewater treatment method using an anaerobic microorganism to decompose and remove organic contaminants in the wastewater into methane gas (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) under an aerobic state without oxygen. Anaerobic filter method that installs carrier in anaerobic digestion tank using microbial adhesion material, and UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) using granulation according to self immobilization of microorganisms The process is commonly applied.
하지만, 상기 혐기성 필터 공법은 운반체인 담체가 설치되어 있으므로 소화조의 내부용적이 감소하고 처리효율이 떨어지며 단락현상에 의해 소화조 내의 경로 막힘이 자주 발생됨은 물론 유출수가 혼탁해지는 단점을 지니고 있다.However, in the anaerobic filter method, since the carrier is installed, the internal volume of the digester is reduced, the treatment efficiency is decreased, and the passage of the digestion tank is frequently blocked by short circuit, and the effluent is turbid.
한편, 도 1은 종래기술에 따른 혐기성 소화장치를 나타낸 개략적인 구성도로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 UASB 공법처리되는 종래의 혐기성 소화장치는 혐기성 처리를 위한 폐수(유입수)를 소화조 내에 분배/공급하는 폐수공급부(10)와, 상기 폐수공급부(10)에 의해 공급되는 폐수가 일정수위 채워지고 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물(1)을 함유하는 소화조(20)와, 상기 소화조(20) 상부에 소화조(20)로 유입된 폐수 중에서 혐기성 미생물의 작용에 의한 유기물 제거시 분해/상승되는 바이오가스(2)의 분리/배출을 위한 가스분리기(30)를 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 가스분리기(30)를 통해 분리된 가스는 상기 소화조(20)의 상면에 연결된 가스배출관(40)을 통해 회수/포집하여 에너지원으로 활용하거나 또는 태워 대기중에 배출시키고 미생물 작용에 의해 유기물이 제거된 폐수는 소화조(20)의 상부에 연계된 유출배관(50)을 통해 잔여 유기물을 제거하기 위한 후처리 공정을 수행하는 폭기조로 유입되게 한다.On the other hand, Figure 1 is a schematic configuration diagram showing an anaerobic digestion apparatus according to the prior art, the conventional anaerobic digestion apparatus treated with the UASB method as shown in Figure 1 is to distribute / waste water (influent water) for anaerobic treatment in the digester Wastewater supply unit 10 to supply, and the digester 20, the anaerobic microorganism (1) containing anaerobic microorganisms (1) and the anaerobic microorganism (1) is formed in which the wastewater supplied by the wastewater supply unit 10 is filled with a predetermined water level, and in turn from the bottom, It consists of a gas separator 30 for separating / discharging the biogas (2) decomposed / elevated when the organic matter is removed by the action of anaerobic microorganisms in the wastewater introduced into the digester 20 in the digester 20 The gas separated through the gas separator 30 is collected / collected through the gas discharge pipe 40 connected to the upper surface of the digester 20 to be used as an energy source or burned. Wastewater, which is discharged in the air and the organic matter is removed by the microbial action, is introduced into the aeration tank performing a post-treatment process for removing residual organic matter through the outlet pipe 50 connected to the upper part of the digester 20.
그런데, 이러한 구성의 종래기술에 따른 혐기성 소화장치는 가스분리기(30)를 구비하고 있다고는 하나, 소화조(20)의 상층으로 상승하는 바이오가스(2)와 미세 혐기성 슬러지(1-1)의 분리처리가 제대로 이루어지지 않을뿐더러 바이오가스의 상승에 편승하는 미세 혐기성 슬러지(1-1)의 수량이 많아 슬러지가 다량 유실(流失; washout)되는 단점이 있으며, 유기물 제거요소인 미세 혐기성 미생물 슬러지[일명 스컴(scum)이라 한다.]가 다량으로 유실되므로 인하여 소화조 내 미생물이 축적되거나 입상화되지 못하고 감소됨에 따라 유기물 제거의 처리효율이 저감되는 문제점과 더불어 유출수 내에 부유물질(suspended solid)량이 매우 높아져 후처리 공정인 폭기조에서의 산소공급량이 늘어나게 되고 슬러지 처리비 및 탈수약품비가 높아지는 등 전반적인 운전비의 상승을 유발시키는 문제점이 있었다.By the way, the anaerobic digestion apparatus according to the prior art having such a configuration is provided with a gas separator 30, the separation of the biogas (2) and the fine anaerobic sludge (1-1) that rises to the upper layer of the digester 20 There is a disadvantage that the sludge is largely washed out due to the large amount of fine anaerobic sludge (1-1), which is not treated properly and piggybacks on the rise of biogas. As a large amount of scum is lost, the microorganisms in the digester cannot be accumulated or granulated and are reduced. Therefore, the treatment efficiency of organic matter removal is reduced, and the amount of suspended solids in the effluent is very high. Overall operating costs such as increased oxygen supply in the aeration tank, a treatment process, and increased sludge treatment and dehydration cost. This was the problem that caused.
또한, 종래의 혐기성 소화장치는 폐수공급부의 유입수 분배측이 단일의 파이프 타입으로 소화조 내 유입수의 균등분산이 어렵거나 불완전할 뿐만 아니라 이로 인하여 편류 가능성이 높은 문제점이 있었다.In addition, the conventional anaerobic digester has a problem that the inflow distribution side of the wastewater supply is difficult or incomplete dispersion of influent in the digester as a single pipe type, and therefore there is a high possibility of drift.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 소화조 내 발생되는 가스를 이중으로 분리/처리할 수 있도록 함으로써 가스와 슬러지의 분리효율을 향상시켜 유기물 제거시 발생되는 신규의 미세 혐기성 슬러지(scum)의 유실을 극소화시킬 수 있도록 함과 더불어 혐기성 미생물(슬러지)을 최대한 보유하고 입상화하여 유기물의 처리효율을 극대화시킬 수 있도록 한 외부 순환형 혐기성 소화장치를 제공하는데 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and its purpose is to improve the separation efficiency of the gas and sludge by removing and treating the gas generated in the digester in a double, which is generated when the organic matter is removed. In order to minimize the loss of new fine anaerobic sludge, and to retain and granulate anaerobic microorganisms (sludge) as much as possible, to provide an external circulation type anaerobic digestion system to maximize the treatment efficiency of organic matter. .
또한, 본 고안은 발생된 바이오가스를 이중으로 분리 처리되게 하되 가스의 리프팅(lifting)현상에 의한 분리효율을 높임으로써 미세 혐기성 슬러지(scum)의 유실을 방지함과 더불어 혐기성 입상화 슬러지를 다량 확보할 수 있도록 하며, 전반적인 장비의 운전비를 절감시킬 수 있도록 하는 외부 순환형 혐기성 소화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to separate the generated biogas, but to prevent the loss of fine anaerobic sludge (scum) by increasing the separation efficiency due to the lifting (lifting) of the gas and secure a large amount of anaerobic granulation sludge It is an object of the present invention to provide an external circulation anaerobic extinguishing system that can be used to reduce the overall operating cost of the equipment.
나아가, 본 고안은 소화조 내로 공급되는 유입수를 균등하게 분배/분산되게 처리함으로써 소화조 내 유입수의 편류가 발생되지 않도록 하는 외부 순환형 혐기성 소화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Furthermore, an object of the present invention is to provide an external circulating anaerobic digestion apparatus that does not generate drift of the influent in the digester by treating the influent supplied into the digester evenly.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 원폐수가 저장된 조정조 내의 폐수를 소화조 내의 하부로 유입되게 하는 폐수유입배관과, 상기 폐수유입배관을 통한 유입수를 소화조 내에 균등하게 분배/분산시키는 분배기와, 상기 분배기를 통해 분사되는 유입수로 일정수위가 채워지고 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물 슬러지를 다량 보유하는 소화조와, 상기 소화조 내의 상부에 설치되며 상승되는 바이오가스 및 혐기성 미세 슬러지에서 가스를 분리해내는 상부 가스분리기를 포함하여 이루어지는 혐기성 소화장치에 있어서; 상기 소화조 내의 중간상부에 다열로 배설되며 소화조 내 유입수의 미생물에 의한 유기물 제거시 상승되는 바이오가스 및 혐기성 미세 슬러지에서 가스의 리프팅특성을 이용하여 상기 상부 가스분리기를 통한 가스의 분리 전에 가스를 1차적으로 분리되게 한 하부 가스분리기와, 상기 하부 가스분리기를 통해 분리시킨 가스를 포집하되 포집된 가스에서 잔여 미세 슬러지를 분리하여 상기 소화조 내로 재공급되게 함과 동시에 가스만을 가스배출관을 통해 배출되게 한 가스분리탱크와, 상기 소화조의 하측에 연결되며 소화조 내의 증식된 잉여 혐기성 입상화 슬러지를 입상화 슬러지 저장조로 유출되게 하는 입상화 슬러지 배출관을 더 포함하여 구성되게 하는 것을 기술적 구성상의 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a wastewater inlet pipe for allowing the wastewater in the control tank stored in the original wastewater flow into the lower part of the digester, and a distributor for evenly distributing / dispersing the inflow water through the wastewater inlet pipe in the digester, A digestion tank filled with a predetermined level with inflow water injected through the distributor, and in turn, a planting anaerobic sludge layer is formed from the lower part, and holds a large amount of anaerobic microorganism sludge; In the anaerobic digestion apparatus comprising an upper gas separator for separating the; The gas is discharged in the middle of the digester in multiple rows and the gas is first separated before the separation of the gas through the upper gas separator using the lifting property of the gas in the biogas and anaerobic fine sludge which is raised when the organic matter is removed by the microorganisms of the inflow water in the digester. A lower gas separator and a gas separated through the lower gas separator, the remaining fine sludge is separated from the collected gas and re-supplied into the digester, and only the gas is discharged through the gas discharge pipe. It is characterized in that it further comprises a separation tank and a granulated sludge discharge pipe connected to the lower side of the digester and allowing the excess anaerobic granulated sludge which is expanded in the digester to flow into the granulated sludge storage tank.
(실시예)(Example)
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 고안에 따른 혐기성 소화장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing an anaerobic digestion apparatus according to the present invention.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 고안에 따른 바이오가스 리프팅을 이용한 외부 순환형 혐기성 소화장치(100)는 UASB 공법에 의한 폐수처리를 수행하는 생물학적 폐수처리시스템의 한 장치로서, 원폐수를 저장하고 이를 균질화시킨 조정조 내의 폐수를 차후에 진술되는 소화조(120) 내의 하부로 유입되게 하는 폐수유입배관(111)과, 상기 폐수유입배관(111)을 통해 소화조(120) 내로 유입되는 유입수(폐수)를 소화조(120)의 하측에서 균등하게 분배/분산시켜 분사하는 분배기(112)와, 상기 분배기(112)를 통해 분사되는 유입수로 일정수위가 채워지고 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며 혐기성 미생물(입상화) 슬러지(101)를 다량 보유하는 소화조(120)와, 상기 소화조(120) 내의 중간상부에 다열로 배설되며 소화조(120) 내 혐기성 미생물에 의한 유입수의 유기물 제거시 상승되는 바이오가스(102) 및 혐기성 미세 슬러지(101-1)에서 가스의 리프팅(상승)특성을 이용하여 가스를 1차적으로 분리되게 한 하부 가스분리기(130)와, 상기 소화조(120) 내의 상부에 설치되며 상승되는 바이오가스(102) 및 혐기성 미세 슬러지(101-1)에서 가스를 2차 분리해내는 상부 가스분리기(140)와, 상기 하부 가스분리기(130)를 통해 분리시킨 가스를 포집하되 포집된 가스에서 잔여 미세 슬러지를 분리하여 상기 소화조 내로 재공급되게 함과 동시에 가스만을 가스배출관(160)을 통해 배출시키는 가스분리탱크(150)와, 상기 소화조(120)의 하측에 연결되며 소화조(120) 내의 증식된 잉여 혐기성 입상화 슬러지(101)를 재이용할 수 있도록 입상화 슬러지 저장조(180)로 유출되게 하는 입상화 슬러지 배출관(170)을 포함하는 구성으로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the external circulation anaerobic digestion apparatus 100 using biogas lifting according to the present invention is a device of a biological wastewater treatment system for performing wastewater treatment by the UASB method. The waste water inlet pipe 111 for allowing the waste water in the homogenized control tank to flow into the lower part of the digester 120 to be described later, and the inflow water (waste water) introduced into the digester 120 through the waste water inlet pipe 111. Dispensing agent 112 is uniformly distributed / distributed in the lower side of the 120 and the inlet water sprayed through the dispenser 112 is filled with a predetermined water level, and the planting anaerobic sludge layer is formed from the bottom in turn and anaerobic microorganism (granulation) Digestion tank 120 having a large amount of sludge 101, and is disposed in multiple rows in the upper middle of the digestion tank 120 and the inflow of water by anaerobic microorganisms in the digestion tank 120 The lower gas separator 130 which allows the gas to be separated primarily by using the lifting (rising) characteristics of the gas in the biogas 102 and anaerobic fine sludge 101-1 which are raised during the removal of the gas, and the digester 120 The upper gas separator 140 which separates the gas from the biogas 102 and the anaerobic fine sludge 101-1, which is installed at the upper part and rises, and the gas separated through the lower gas separator 130. And collecting the remaining fine sludge from the collected gas to be re-supplied into the digester and at the same time connected to the gas separation tank 150 for discharging only the gas through the gas discharge pipe 160 and the lower side of the digester 120. And a granulated sludge discharge pipe 170 configured to be discharged to the granulated sludge storage tank 180 so that the excess anaerobic granulated sludge 101 proliferated in the digester 120 may be reused.
상기 분배기(112)는 폐수의 균등한 분배/분산 공급을 통해 편류의 방지와 더불어 편류의 영향력 배제를 위하여 소화조(120) 내의 전반에 걸쳐 일정간격으로 다수 배치됨을 갖게 하며 폐수(유입수)의 분사를 위한 다수의 분사공(미 도시됨)을 형성한 구성이다.The distributor 112 has a plurality of distribution at regular intervals throughout the digester 120 to prevent drift and to exclude the influence of the drift through the equal distribution / dispersion supply of waste water and to spray the waste water (influent water) Is configured to form a plurality of injection holes (not shown) for.
상기 하부 가스분리기(130)는 소화조(120) 내의 하측에서 상승되는 바이오가스(102) 및 이 가스에 편승되어 상승하는 혐기성 미세 슬러지(101-1)를 포집하되 하측방향으로부터 경사면을 타고 상향 이동하면서 중심측으로 순차 이동되게 한 갓(∧)모양의 포집체(131)와, 상기 포집체(131)의 중심에 일측이 연결되되 포집체(131)의 내측으로 그 일단부가 돌출 배치되고 타측이 상기 가스분리탱크(150)의 상측으로 연결되며 가스의 리프팅특성에 의한 가스의 흡입처리를 수행하는 가스분리관체(132)로 구성된다. 여기서, 상기 포집체(131)는 소화조(120)의 직경에 대응하는 길이방향으로 길게 형성된다.The lower gas separator 130 collects the biogas 102 that rises from the lower side of the digester 120 and the anaerobic fine sludge 101-1 that is piggybacked on the gas and moves upward on a slope from below. A cap-shaped collector 131 which is sequentially moved to the center side, and one side is connected to the center of the collector 131, one end of the collector 131 is protruded and the other side is the gas It is connected to the upper side of the separation tank 150 is composed of a gas separation pipe 132 for performing the suction treatment of the gas by the lifting characteristics of the gas. Here, the collector 131 is formed long in the longitudinal direction corresponding to the diameter of the digester 120.
이러한 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 바이오가스 리프팅을 이용한 외부 순환형 혐기성 소화장치(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 혐기성 미세 슬러지(101-1) 및 혐기성 입상화 슬러지(101)는 미생물과 동질의 개념으로 이해하면 된다.Referring to the operation of the external circulation anaerobic digestion apparatus 100 using the biogas lifting according to the present invention made of such a configuration as follows. Here, the anaerobic fine sludge 101-1 and the anaerobic granulation sludge 101 may be understood as the concept of homogeneity with microorganisms.
원폐수가 저장된 조정조로부터 폐수유입배관(111)을 통해 소화조(120) 내로 유기물이 함유된 폐수(유입수)가 유입되되 분배기(112)에 의해서 소화조(120) 내에 균등하게 분배/분산되어 유입 처리된다. 이때, 분배기(112)의 구성은 유입수의 소화조(120) 내 공급시 균등한 분배로 편류를 방지되게 한다.Waste water (inflow water) containing organic matter is introduced into the digestion tank 120 through the wastewater inflow pipe 111 from the raw waste water storage tank, and is distributed / dispersed evenly in the digestion tank 120 by the distributor 112. . At this time, the configuration of the distributor 112 is to prevent the drift in the distribution evenly when supplying in the digester 120 of the influent.
유입수는 소화조(120) 내에 일정수위로 채워지고 소화조(120) 내의 하부로부터 차례로 식종 혐기성 슬러지층이 형성되며, 이런 혐기성 미생물을 다량 함유하는 소화조(120) 내에 유기성 폐수가 유입되게 되면 혐기성 미생물이 이산화탄소와 메탄가스로 전환/분해시키면서 신규의 혐기성 미세 슬러지(101-1)를 형성하게 된다.The inflow water is filled to a certain level in the digester 120, and a seedling anaerobic sludge layer is formed in turn from the lower part of the digester 120, and when organic wastewater is introduced into the digester 120 containing a large amount of such anaerobic microorganisms, the anaerobic microorganism is carbon dioxide. The new anaerobic fine sludge 101-1 is formed while being converted / decomposed into methane gas.
소화조(120) 내로 유입된 유입수는 혐기성 미생물의 작용에 의하여 유기물의 분해가 진행되고 이 유기물 분해 과정중에 바이오가스(메탄가스+이산화탄소)(102)가 발생하게 된다. 발생된 가스(102)는 리프팅특성에 의해 소화조(120)의 하부에서 상부로 상승하게 되는데, 이때 가스(102)의 상승에 편승하여 신규 생성된 혐기성 미세 슬러지(101-1)도 발생된 바이오가스(102)에 부착되어 상승하게 된다.The inflow water introduced into the digester 120 proceeds with the decomposition of organic matter by the action of anaerobic microorganisms, and biogas (methane gas + carbon dioxide) 102 is generated during the decomposition of the organic matter. The generated gas 102 rises from the lower part of the digester 120 to the upper part due to the lifting characteristic. At this time, the anaerobic fine sludge 101-1 newly generated by piggybacking on the rise of the gas 102 is also generated. Attached to 102 will rise.
상승되는 바이오가스(102) 및 혐기성 미세 슬러지(101-1)는 하부 가스분리기(130)의 포집체(131)에 의해 계속적인 상승의 억제됨을 받은 상태로 포집체(131)의 내면에 부착되어 포집이 진행되고 계속적인 포집됨에 의해 밀쳐지면서 포집체(131)의 경사면을 타고 하측에서 상측으로 순차 이동하게 되며 이 과정중 중심에 돌출 형성된 가스분리관체(132)측 입구에 도달되면 리프팅특성을 소유한 바이오가스(102)가 가스분리관체(132)를 타고 가스분리탱크(150)로 이송되어 1차적인 분리과정이 이루어지게 되는데, 소화조(120) 내에서 발생된 바이오가스(102)는 하부 가스분리기(130)에 의해 90~95% 이상이 분리/제거된다. 이때, 바이오가스(102)의 상승에 편승되어 다량의 미세 슬러지(101-1) 또한 가스분리관체(132)를 통해 가스분리탱크(150)로 이송되어진다.The raised biogas 102 and anaerobic fine sludge 101-1 are attached to the inner surface of the collector 131 in a state of being continuously suppressed by the collector 131 of the lower gas separator 130. As the collecting proceeds and is pushed by the continuous collecting, it moves sequentially from the lower side to the upper side on the inclined surface of the collecting body 131. A biogas 102 is transported to the gas separation tank 150 by the gas separation tube 132 to perform a primary separation process. The biogas 102 generated in the digester 120 is a lower gas. 90-95% or more are separated / removed by the separator 130. At this time, a large amount of fine sludge 101-1 is also transferred to the gas separation tank 150 through the gas separation pipe 132 by piggybacking the rise of the biogas (102).
가스분리탱크(150)로 이송된 가스(102)는 상승특성에 의해 가스분리탱크(150)의 상측에 연결된 가스배출관(160)을 통해 회수/포집됨을 갖게 되고 이렇게 회수/포집되는 가스는 에너지원으로 활용하거나 또는 태워 대기중으로 방출한다. 또한, 가스분리탱크(150)로 이송된 다량의 미세 슬러지(101-1)는 가스분리탱크(150)의 하부에 분리되어 일시 저장되고 소화조(120) 내로 다시 공급되는 재공급 루트에 의해 소화조(120) 내로 재투입된다.The gas 102 transferred to the gas separation tank 150 has a recovery / capture through the gas discharge pipe 160 connected to the upper side of the gas separation tank 150 due to the rising characteristic, and thus the gas recovered / captured is an energy source. Emissions are burned or burned to the atmosphere. In addition, a large amount of fine sludge 101-1 transferred to the gas separation tank 150 is separated into the lower portion of the gas separation tank 150 and temporarily stored in the digester tank by a resupply route supplied to the digester 120 again. 120).
한편, 하부 가스분리기(130)에 의해 걸러지지 않고 상승하는 5~10% 잔여분의 바이오가스(102)는 소화조(120)의 상부에 설치된 상부 가스분리기(140)에 의해 2차 분리됨을 갖게 되며, 이때 분리된 바이오가스(102) 또한 가스배출관(160)을 통해 회수/포집되어 에너지원으로 사용되거나 태워 대기중으로 방출 처리된다. 여기서, 하부 가스분리기(130)에 의해 발생가스가 거의 분리되기 때문에 잔여 가스의 상승에 편승하여 상승되는 슬러지의 량이 현저히 줄어들게 되므로 혐기성 미세 슬러지(101-1)의 유실을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.On the other hand, the biogas 102 of the 5-10% residual portion that is raised without being filtered by the lower gas separator 130 is secondaryly separated by the upper gas separator 140 installed on the upper portion of the digester 120. At this time, the separated biogas 102 is also recovered / collected through the gas discharge pipe 160 to be used as an energy source or burned and discharged into the atmosphere. Here, since the generated gas is almost separated by the lower gas separator 130, the amount of sludge that rises by piggybacking on the residual gas is significantly reduced, so that the loss of the anaerobic fine sludge 101-1 can be effectively prevented.
또한, 미생물 작용에 의해 유기물 제거의 극대화를 이룬 폐수는 소화조(120)의 상측에 연계된 유출배관(190)을 통해 폭기조로 유입되게 하여 유출수 중에서 잔여 유기물을 제거할 수 있도록 한다. 이때, 소화조(120)는 10~20kgCODcr/㎥.d의 유기물 부하율로서 80~90%의 유기물 처리효율을 갖게 되며 이는 5~10kgCODcr/㎥.d의 유기물 부하율로서 70~80%의 유기물 처리효율을 갖는 기존의 소화장치에 비하여 크게 향상된 유기물 처리효율의 장점을 지니게 되며, 폭기조로 넘어가는 유출수 내에 유기물량 및 슬러지량이 적어져 슬러지 처리비나 탈수약품비 및 폭기조 동력비 등 전반적으로 운전비를 절감할 수 있게 한다.In addition, the wastewater to maximize the removal of organic matter by the microbial action is to be introduced into the aeration tank through the outlet pipe 190 connected to the upper side of the digester 120 to remove the remaining organic matter from the effluent. At this time, the digester 120 has an organic material loading efficiency of 80 to 90% as an organic material loading rate of 10 ~ 20kgCODcr / ㎥.d, which is 70 ~ 80% organic material loading efficiency as an organic material loading rate of 5 ~ 10kgCODcr / ㎥.d. Compared with the existing fire extinguishing system, it has the advantage of greatly improved organic matter treatment efficiency, and the amount of organic matter and sludge in the effluent flowing into the aeration tank is reduced, thereby reducing the overall operating cost such as sludge treatment cost, dehydration drug cost, and aeration tank power cost.
나아가, 외부 순환기능에 의해 소화조(120) 내로 재투입되는 혐기성 미세 슬러지(101-1)는 여재층을 형성하는 입상화 슬러지(101) 내에서 상승력의 저하됨을 갖게 되어 입상화 슬러지(101)측 부착되거나 자기 고정화에 의한 입상화를 수행하므로 입상화 슬러지(101)의 축적됨을 이루거나 입상화 슬러지의 고농도화를 가능하게 하며, 이에 따라 소화조(120) 내에 유기물 부하율의 향상과 함께 유기물 처리효율의 동시 향상을 도모할 수 있게 한다.Further, the anaerobic fine sludge 101-1 re-introduced into the digester 120 by the external circulation function has a lowering force in the granulation sludge 101 forming the filter layer, so that the granulation sludge 101 is sided. Since granulation is performed by adhesion or self-immobilization, it is possible to achieve the accumulation of granular sludge 101 or to increase the concentration of granular sludge, thereby improving the organic material loading rate in the digester 120 and improving the organic matter treatment efficiency. It allows for simultaneous improvement.
더불어, 미세 슬러지(101-1)의 입상화 진행에 따라 소화조(120) 내에 필요 이상의 혐기성 입상화 슬러지(101)가 존재하게 되면, 소화조(120) 하부의 입상화 슬러지 배출관(170)을 통해 입상화 슬러지 저장조(180)로 배출/저장되게 함으로써 유기물 폐수의 혐기성 처리를 위한 소화조(120) 내 혐기성 입상화 슬러지(101)를 일정수준으로 유지할 수 있도록 함과 더불어 고농도화를 이룬 고가의 입상화 미생물 슬러지를 새롭게 구성하는 혐기성 소화장치에 사용하거나 또는 이를 필요로 하는 제3자에게 판매할 수 있는 등의 부대효과에 따른 경제성을 추구할 수 있게 한다.In addition, when more than necessary anaerobic granular sludge 101 is present in the digestion tank 120 as the fine sludge 101-1 progresses in granulation, the granulated sludge discharge pipe 170 under the digester 120 is granulated. Exhaust / storage to the sludge storage tank 180 to maintain the anaerobic granulated sludge 101 in the digester 120 for the anaerobic treatment of organic wastewater at a constant level, and to achieve a high concentration of expensive granulated microorganisms It is possible to pursue economic feasibility according to side effects, such as using sludge in a newly constructed anaerobic digester or selling it to a third party who needs it.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 바이오가스 리프팅을 이용한 외부 순환형 혐기성 소화장치에 의하면, 소화조 내 발생되는 바이오가스를 이중으로 분리 처리함으로써 가스와 슬러지의 분리효율이 크게 향상되며 기존 소화조에서 발생 가스에 부착되어 유실되는 미세 슬러지(scum)의 유실을 극소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 유기물의 처리효율을 극대화할 수 있는 유용함을 발휘한다.As described above, according to the external circulation anaerobic digestion apparatus using the biogas lifting according to the present invention, by separating and treating the biogas generated in the digester in a double manner, the separation efficiency of gas and sludge is greatly improved, and the gas generated in the existing digester. In addition to minimizing the loss of fine sludge (scum) is attached to the loss, it is useful to maximize the treatment efficiency of organic matter.
또한, 본 고안은 가스의 리프팅(lifting)현상을 이용하여 분리효율을 높임으로써 미세 슬러지의 유실을 방지함과 더불어 고농축의 혐기성 입상화 슬러지를 다량 확보할 수 있어 부하변동에 안정적으로 처리할 수 있는 유용함이 있으며, 유기물 처리효율의 향상됨에 의해 후공정인 폭기조로 넘어가는 유출수 내에 존재하는 유기물량 및 슬러지량이 적어지므로 슬러지 처리비나 탈수약품비 및 폭기조 동력비의 절감 등 전반적으로 장비의 운전비를 절감되게 하는 효과를 발휘한다.In addition, the present invention can prevent the loss of fine sludge by increasing the separation efficiency by using the gas lifting (lifting) phenomenon, and can secure a large amount of highly concentrated anaerobic granular sludge, which can be handled stably in load fluctuations. It is useful, and the improvement of organic treatment efficiency reduces the amount of organic matter and sludge present in the effluent flowing into the aeration tank, which is a post-process. Therefore, the overall operation cost of equipment such as sludge treatment cost, dehydration drug cost and aeration tank power cost is reduced. Exert.
나아가, 본 고안은 기존의 혐기성 소화장치에 비해 단위용적당 유기물 처리부하율이 높으며, 소요 단면적이 적어 소화조 내로 공급되는 유입수의 균등한 분배/분산이 가능하고 소화조 내로 유입수의 공급시 편류의 발생을 배제할 수 있는 유용함을 발휘한다.Furthermore, the present invention has a higher organic matter treatment load per unit volume than the existing anaerobic digester, and the required cross-sectional area allows for equal distribution / dispersion of influent supplied into the digester and eliminates the occurrence of drift when supplying the influent into the digester. It is useful to do.
도 1은 종래기술에 따른 혐기성 소화장치를 나타낸 개략적인 구성도.1 is a schematic diagram showing an anaerobic digestion apparatus according to the prior art.
도 2는 본 고안에 따른 혐기성 소화장치를 나타낸 개략적인 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing an anaerobic digestion apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
101: 혐기성 입상화 슬러지 101-1: 혐기성 미세 슬러지101: anaerobic granulation sludge 101-1: anaerobic fine sludge
102: 바이오가스 111: 폐수유입배관102: biogas 111: wastewater inlet piping
112: 분배기 120: 소화조112: dispenser 120: digester
130: 하부 가스분리기 131: 포집체130: lower gas separator 131: collector
132: 가스분리관체 140: 상부 가스분리기132: gas separation tube 140: upper gas separator
150: 가스분리탱크 160: 가스배출관150: gas separation tank 160: gas discharge pipe
170: 입상화 슬러지 배출관 180: 입상화 슬러지 저장조170: granulated sludge discharge pipe 180: granulated sludge storage tank
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- 2005-07-14 KR KR20-2005-0020506U patent/KR200396873Y1/en not_active Ceased
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