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KR101143897B1 - Methane fermenter using seawater - Google Patents

Methane fermenter using seawater Download PDF

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KR101143897B1
KR101143897B1 KR1020090136095A KR20090136095A KR101143897B1 KR 101143897 B1 KR101143897 B1 KR 101143897B1 KR 1020090136095 A KR1020090136095 A KR 1020090136095A KR 20090136095 A KR20090136095 A KR 20090136095A KR 101143897 B1 KR101143897 B1 KR 101143897B1
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digestive
dome valve
fermentation tank
anaerobic
dome
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김동문
Original Assignee
성경일
차재웅
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Publication date
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Abstract

본 발명은 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화(消化)발효조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가축배설물, 음식쓰레기, 하수오니 등의 습윤유기질성 바이오가스의 유기질성분을 혐기성 세균에 의해 분해시켜 안정화, 경량화하고 바이오가스 에너지를 생산하는 혐기성 소화발효실과 소화폐액, 오니를 해양세균, 플랑크톤의 먹이, 영양염으로 정화하여 바다로 되돌려 보낼 수 있는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조에 관한 것이다.

본 발명은 혐기성 소화발효실과 소화폐액 정화실이 일체로 구성된 소화발효조(80)로써, 상기 소화발효조(80)는, 내측 바닥면에 가온할 수 있는 가온장치와, 상기 가온장치에 의해 가온되어 혐기성 소화발효시키기 위한 혐기성 소화발효실(20)과, 상기 혐기성 소화발효실(20)의 상부에서 상하로 이동되는 돔 밸브(Dome Valve: 30)와, 상기 돔 밸브(30)의 상부에서 소화폐액을 정화하는 소화폐액 정화실(10)을 포함한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조를 특징으로 한다.

Figure R1020090136095

바이오매스, 소화발효조, 오니, 해수, 돔, 혐기성, 소화폐액, 가온장치

The present invention relates to a digestive fermentation tank of wettable biomass using sea water, and more particularly, to stabilize and decompose organic components of wet organic matter biogas such as livestock waste, food waste and sewage sludge by anaerobic bacteria. The present invention relates to an anaerobic digestive fermentation chamber that reduces weight and produces biogas energy, digestive waste solution, and digestive fermentation tank of wet biomass using seawater that can be returned to the sea by purifying marine bacteria, plankton food, and nutrients.

The present invention is a digestive fermentation tank (80) composed of an anaerobic digestive fermentation chamber and a digestive waste liquid purification chamber integrally, the digestive fermentation tank (80) is a warming device capable of warming the inner bottom surface, and is heated by the warming device anaerobic Anaerobic digestive fermentation chamber 20 for digestive fermentation, a dome valve (Dome Valve 30) which is moved up and down from the upper portion of the anaerobic digestive fermentation chamber 20, and purifying digestive waste fluid from the upper portion of the dome valve 30 Characterized in the digestive fermentation tank of the wettable biomass using seawater, including the digestion waste liquid purification chamber (10).

Figure R1020090136095

Biomass, digestive fermentation tank, sludge, seawater, dome, anaerobic, digestive waste, heating device

Description

해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조{METHANE FERMENTER USING SEAWATER}Digestion and fermentation tank of wettable biomass using seawater {METHANE FERMENTER USING SEAWATER}

본 발명은 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가축배설물, 음식쓰레기, 하수오니 등의 습윤유기질성 바이오가스의 유기질성분을 혐기성 세균에 의해 분해시켜 안정화, 경량화하고 바이오가스 에너지를 생산하는 혐기성 소화발효실과 소화폐액, 오니를 해양세균, 플랑크톤의 먹이, 영양염으로 정화하여 바다로 되돌려 보낼 수 있는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조에 관한 것이다.The present invention relates to a digestive fermentation tank of wettable biomass using sea water, and more particularly, stabilization, lightening, and biodegradation of organic components of wet organic matter biogas such as livestock waste, food waste, and sewage sludge by anaerobic bacteria. The present invention relates to an anaerobic digestive fermentation chamber that produces gas energy, a digestive waste solution, and a digestive fermentation tank of wettable biomass using seawater that can be returned to the sea after being purified by marine bacteria, plankton food, and nutrients.

바이오메스(Biomass)를 에너지원으로 이용하면 에너지를 저장할 수 있고, 재생이 가능하며, 물과 온도 조건만 맞으면 지구 어느 곳에서나 얻을 수 있고, 적은 자본으로도 개발이 가능하며, 원자력 등 다른 에너지와 비교할 때 환경보전적으로 안전하다.Biomass can be used as an energy source to store energy, to be renewable, to be obtained anywhere in the world if water and temperature conditions are met, and to develop with less capital, In comparison, it is environmentally safe.

바이오매스를 에너지원으로 이용하는 방법으로는 직접연소·메탄발효·알코 올발효 등이 있다. 예를 들어, 생물이 공기가 없는 곳에서 썩으면 메탄가스가 발생한다. 이 과정을 무기호흡이라 하는데, 이때 생성된 메탄가스, 즉 바이오가스는 조리용·난방용 등의 연료로 사용할 수 있다.Biomass is used as an energy source for direct combustion, methane fermentation and alcohol fermentation. For example, methane gas is produced when organisms rot in the absence of air. This process is called inorganic breathing, and the generated methane gas, that is, biogas, can be used as fuel for cooking and heating.

상기 바이오매스 변환기술의 일종인 생물ㆍ화학적변환은 "혐기성 소화발효법"에 의한 바이오가스(Biogas)의 제조 공정과 "당화 알콜발효법"에 의한 메탄올제조공정으로 나누어진다. 메탄발효방식에 적용되는 바이오매스의 자원은 식품산업계(식품폐기물, 식품산업폐수, 음식쓰레기)와 농업수산계(가축배설물, 어류내장류, 농산폐기물)로 이루어진 습윤유기질물을 대상으로 한다.Bio-chemical conversion, which is a kind of biomass conversion technology, is divided into a process for producing biogas by an "anaerobic digestive fermentation method" and a methanol production process by a "glycosylated alcohol fermentation method". Biomass resources applied to the methane fermentation method are for the wet organic material consisting of food industry (food waste, food industry wastewater, food waste) and agricultural fisheries system (livestock waste, fish internals, agricultural waste).

가축분뇨를 이용하는 메탄발효설비는 거기에서 생산되는 메탄의 이용 내지 활용설비를 포함해서 바이오가스 플랜트(Biogas plant)라 부른다. 상기 바이오가스 플랜트의 기본구성은 도 4에 도시된 바와 같이, 분뇨의 공급계, 소화발효조에 있어서의 반응계(세균류의 반응기구, 교반기구를 포함), 바이오가스의 이용 내지 활용계, 잔사 및 폐액의 이용 내지 활용계로 나눌수 있다.A methane fermentation plant using livestock manure is called a biogas plant, including the use and utilization of methane produced there. The basic configuration of the biogas plant, as shown in Figure 4, the supply system of the manure, the reaction system in the digestive fermentation tank (including the reactor mechanism, the stirring mechanism of the bacteria), the use or utilization system of the biogas, residue and waste solution Can be divided into use and utilization.

상기 분뇨의 공급계에서, 원료가 되는 바이오매스 자원으로서의 가축분뇨의 함수율은 사육상황, 축사 바닥의 종류, 구조 등에 따라 다소 차이가 있는데 육우는 80 ~ 86%, 양돈은 70 ~ 80%, 닭은 50 ~ 77% 정도이나, 육우와 양돈의 분(똥)은 발효조에서의 고형물농도(固形物濃度)가 7 ~ 12%가 되도록 함유수분을 조절해 저류조에 투입한다. 물론, 투입에 앞서서 원분뇨 속의 협잡물을 제거할 목적으로 투입구 ⇒ 수입조(침사) ⇒ 협잡물 선별 및 분쇄 장치 ⇒ 저류조 ⇒ 투입펌프를 거쳐서 소화발효조에 보낸다.In the supply system of manure, the water content of livestock manure as a raw material of biomass is somewhat different depending on the breeding situation, the type and structure of the barn, and the beef is 80-86%, the pig is 70-80%, and the chicken is About 50-77%, but beef and swine dung are added to the storage tank by adjusting the water content so that the solid concentration in the fermentation tank is 7-12%. Of course, it is sent to the digestive fermentation tank through the inlet ⇒ import tank (sedimentation) ⇒ contaminant sorting and grinding device ⇒ storage tank ⇒ input pump for the purpose of removing the impurities in the raw manure prior to the input.

양돈분의 원액성상 표준치(mg/L) Stock solution phase standard of pork ( mg / L)

투입전Before input 협작물 제거후After removing stenosis BODBOD 25,000 ~ 50,00025,000-50,000 12,000 ~ 15,00012,000-15,000 SSSS 25,000 ~ 50,00025,000-50,000 18,000 mg/L18,000 mg / L

상기 혐기성 소화발효조에 있어서의 반응계를 개략적으로 살펴보면, 가축분뇨가 소화발효조에 투입되면 제일 먼저 침전이 일어나 고체분자가 침강하고, 액체분자는 상하로 움직이지만 각 부분은 통성혐기성세균에 의한 유기물의 가수분해 및 휘발성유기산의 생성작용과, 절대혐기성세균인 메탄균의 가스화 작용으로 메탄 및 탄산가스로 분해된다. 혐기성소화는 이와 같이 성질을 달리하는 2종의 세균군의 공동서식에 의해 이루어지기 때문에 이들 혐기성세균이 유효하게 일할 수 있게끔 환경을 소화조 내에 유지해 줄 필요가 있다. 가축분뇨의 유기성분 중 혐기성분해가 안된 생물학적 불활성성분과 무기질물은 '소화오니'로 되어 배출되는데 그 양은 투입 분뇨량에 대하여 약 10 ~ 17% 가 된다.When looking at the reaction system in the anaerobic digestive fermentation tank, when the livestock manure is introduced into the digestive fermentation tank, precipitation occurs first and solid molecules settle, and liquid molecules move up and down, but each part is organic hydrophilic by the anaerobic bacteria. It is decomposed into methane and carbon dioxide by decomposition and formation of volatile organic acids and gasification of methane, an absolute anaerobic bacterium. Because anaerobic digestion is achieved by the co-formation of two bacterial groups with different properties, it is necessary to maintain the environment in the digestive tank so that the anaerobic bacteria can work effectively. Among the organic components of livestock manure, biologically inactive components and minerals, which are not anaerobic decomposed, are discharged as 'digestion sludge', and the amount is about 10 to 17% of the amount of manure input.

소화온도는 35 ~ 40℃, 고온에서는 50 ~ 55℃로 하고 소화일수는 30일을 표준으로 한다. 제 1소화발효조에 투입된 분뇨는 소정의 소화온도로 유지하면서 교반을 하여 조내의 소화오니와 접촉하고 15일 이상 체류 후 소화폐액은 제 2소화발효조로 이송한다. 분뇨의 소화발효는 제 1소화발효조 내에서 거의 완료되고, 가스발생의 대부분은 여기서 이루어진다. 따라서 될 수 있는 한 분뇨의 투입량을 매일 균등하게 하고, 연속 투입을 해서 부하의 변동을 피하면서 가능한 한 교반을 장시간 함으로써 소화작용을 돕고, 스컴(Scum)의 발생을 방지한다. 특히 소화온도의 유지에 유념하는 운전관리가 중요하다. 제 1소화발효조에서 제 2소화발효조로 소화폐액을 보낼 때는 제 1소화발효조에서의 교반을 중지해 일정시간이 경과 후 폐액을 이동시킨다.The fire extinguishing temperature is 35 to 40 ℃, and the high temperature is 50 to 55 ℃ and the number of fire extinguishing days is 30 days as standard. The manure put into the first digestive fermentation tank is stirred while maintaining at a predetermined extinguishing temperature, in contact with the digestive sludge in the vessel, and after 15 days or more, the digestive waste liquid is transferred to the second digestive fermentation tank. Digestive fermentation of manure is almost complete in the first digestive fermentation tank, with the majority of gas evolution taking place here. Therefore, the amount of manure to be added is equalized every day as much as possible, and continuous feeding is carried out to avoid digestion of the load and to stir for as long as possible to aid digestion and prevent the occurrence of scum. In particular, operation management that keeps in mind the maintenance of the extinguishing temperature is important. When digesting waste liquid is sent from the first digestive fermentation tank to the second digestive fermentation tank, the agitation in the first digestive fermentation tank is stopped and the waste liquid is moved after a certain time.

도 5a 및 도 5b는 자연유하자(自然流下)방식에 의한 폐액의 이송장치의 예시도이다. 상기 도 5a는 제 1소화발효조(97)에 장착된 일류관(溢流管: 94)의 위치가 고정되어 있어 분뇨의 투입량 만큼만 바로 일류하기 때문에 교반중에 분뇨를 투입하면 미소화된 분뇨가 이송될 가능성이 높으나, 도 5b는 제 1소화발효조(97)의 수위에 맞추어 밸브(93)를 상하 조작하면 분뇨투입시 이송되지 않도록 하면서 교반, 혼합하고, 정지 후에 조금씩 제 2차소화조와 연결된 제 2소화발효조 연결관(92)을 통해 제 2소화발효조로 이송할 수가 있다. 제 2소화발효조 내에서는 제 1소화발효조로부터 이송해 온 소화폐액을 조내에서 정지침전시킴으로서 고액분리를 하고 소화폐액을 호기성처리시설로 보내고, 그리고 소화오니를 탈수공정에 보내게 된다.5A and 5B are exemplary views of a waste liquid conveying apparatus using a natural oil defect method. 5A shows that the position of the first-class pipe (94) mounted on the first fire fermentation tank 97 is fixed so that only the amount of manure is directly supplied. Although there is a high possibility, FIG. 5B shows that when the valve 93 is operated up and down in accordance with the level of the first fire fermentation tank 97, the second fire extinguishing connected to the second fire extinguishing tank is stirred and mixed while being not transported during manure injection. Through the fermentation tank connecting tube 92 can be transferred to the second digestive fermentation tank. In the second digestive fermentation tank, the digested waste liquid transferred from the first digestive fermentation tank is stopped and settled in the tank to separate solid-liquid, send the digested waste liquid to the aerobic treatment facility, and send the digested sludge to the dehydration process.

상기와 같이 소화폐액을 제 2소화발효조에 이송할 시기는 투입 또는 교반작업이 끝난 후 4시간 정도의 정지시간을 둔 후에 하는 것이 양호한 수질의 소화폐액을 일류시킬 수가 있어, 제 2차소화조의 과부하를 방지할 수 있다. 제 2소화발효조는 원칙으로 교반, 가온을 하지 않고 정지상태에 둠으로서 고액의 분리를 하는 것이 주목표이므로 될 수 있는 대로 BOD 수치가 낮은 폐액을 보내야 한다. 그리고, 제 2소화발효조로부터 호기성 처리시설로 소화폐액을 이송할 때는 24시간 연속적으로 동량씩 보내는 것이 바람직함으로 제 2소화발효조에는 정량추출 펌프를 설치한다. 혐기성소화작용을 순조롭게 하기 위해서는 조내에 일정량의 소화오니를 종(seed)오니로 해 남아 있게 할 필요가 있다. 그 양은 많을수록 활발한 생식작용을 하는데, 일상의 운전기록에서 소화상태를 확인하면서 추출하는데는 조의 용량의 1/3 ~ 1/5은 항상 유지하여야 한다.As described above, when the digestive waste liquid is transferred to the second digestive fermentation tank, it is possible to first classify the digestive waste liquid of good water quality after a stop time of about 4 hours after the input or agitation is finished, and the second digestive tank is overloaded. Can be prevented. In principle, the second digestive fermentation tank is to be separated from solids by stirring and heating without stopping, so waste liquid with low BOD value should be sent as possible. When the digestive waste fluid is transferred from the second digestive fermentation tank to the aerobic treatment facility, it is preferable to send the same amount continuously for 24 hours, so that the second digestive fermentation tank is equipped with a fixed amount extraction pump. In order to smooth anaerobic digestion, it is necessary to keep a certain amount of digested sludge as a seed sludge in the tank. The higher the amount, the more active the reproductive action. In the daily operation record, the digestion status while checking the digestion to extract 1/3 to 1/5 of the tank capacity should always be maintained.

상기 제 1소화발효조에 있어서, 교반은 투입하는 생분뇨와 소화오니를 충분히 접촉시켜 조내온도를 균일하게 유지시켜 소화효율을 높이고, 분뇨의 분포를 균일하게 하여 미소화상태의 생분뇨가 제 2소화발효조로 넘어가는 것을 막고, 스컴(Scum) 발생을 방지하는 목적으로 하는 것인데, 이를 위하여는 가스교반, 액순환, 기계교반 등의 방법이 있다. 현재 주로 쓰이는 것은 가스교반장치로서 발생가스를 소화조 바닥부로부터 순환분사하여 그 거품의 상승력으로 조내를 교반하는 것이다.In the first digestive fermentation tank, the agitation is sufficiently brought into contact with the raw manure and the sludge to be introduced to maintain the temperature in the tank uniformly to increase the digestion efficiency, and the distribution of the manure is uniform so that the live manure in the micronized state is second digested. It is intended to prevent the flow to the fermentation tank, and to prevent the occurrence of scum (Scum), for this purpose, there are methods such as gas stirring, liquid circulation, mechanical stirring. At present, it is mainly used as a gas stirrer to circulate the generated gas from the bottom of the digester and to stir the tank with the force of the foam.

소화가스의 발생량은 소화효율, 소화온도, 그리고 투입분뇨의 유기물 농도에 따라 다르지만 통상 연속투입식의 중온소화발효조에서는 투입분뇨 1㎥당 8 ~ 10㎥이지만, 제 1소화발효조의 발생이 대부분이며 제 2소화발효조에서는, 제 1소화발효조의 1/20정도의 발생이 있을 뿐이다.The amount of digested gas depends on the extinguishing efficiency, digestion temperature, and concentration of organic matter in the manure, but in the medium temperature fermentation tank of continuous input type, it is usually 8 ~ 10㎥ per 1㎥ of manure. In a two-digest fermentation tank, only about 1/20 of the 1st digestive fermentation tank occurs.

바이오가스 발생량은 소화효율을 판정하는 유력한 지표가 된다. 바이오가스의 조성은 CH₄가 60~75%, CO₂ 25~30%, 수소 2~10%, 유화수소 0.5~1.0%이고, 과잉투입 때문에 휘발성 유기산이 축척되었을 때는 CO₂의 함량이 증가해서 CH₄와CO₂의 값이 감소한다. 그리고 5,000~7,000 ㎉/㎥의 발열량을 갖고 있어 바로 바이오가스를 가스홀더에 저류해 소화조 가온용 보일러의 연료로 사용할 수도 있다.Biogas generation is a strong indicator of extinguishing efficiency. The composition of biogas is 60 ~ 75% of CH₄, 25 ~ 30% of CO2, 2 ~ 10% of hydrogen, 0.5 ~ 1.0% of hydrogen emulsification. Decreases. And because it has a calorific value of 5,000 ~ 7,000 ㎉ / ㎥, biogas can be stored in gas holder and used as fuel of digester heating boiler.

바이오가스 탱크의 용량은 발생 가스량을 8시간 이상 저류할 수 있어야 한다. 그리고 분뇨의 투입, 교반, 소화오니의 추출 등의 조작때문에 바이오가스의 발생량에 증감이 있음으로 가스홀더의 안전을 위해 여유있게 설계되어야 한다.The capacity of the biogas tank should be able to store more than 8 hours of gas generated. In addition, the amount of biogas generated increases and decreases due to manure input, agitation, and extraction of digested sludge.

또한, 상기 가스홀더는 유수식과 무수식의 것이 있는데 분뇨처리에서는 유수식을 많이 쓴다. 유수식 가스홀더는 250~300mmHg 내압으로 설계하고, 동절기의 동결에 주의하여야 하며, 극한지역에서는 지하수를 사용하거나 열교환기를 설치하여 가스홀더를 가온하는 경우도 있다.In addition, there are two types of gas holders, flow type and dry type, and manure treatment uses a lot of flow type. Water-flow gas holders are designed with a 250 ~ 300mmHg internal pressure and care must be taken in freezing in winter. In extreme areas, groundwater gas may be used or heat exchangers may be used to warm gas holders.

상기 소화폐액의 처리설비(하천에 방류할 목적일 때)에는, 희석조정조, 활성오니법, 산수로상법, 최종침전지, 오니처리 등이 사용되는데, 상기 희석조정조는, 보통 소화발효조가 정상운전되어 있을 때는 소화폐액의 BOD치가 2,500mg/L를 넘는 일은 거의 없다. 희석조정조에는 소화폐액을 지하수 또는 하천수로 20배 희석한 후 활성오니법, 혹은 산수로상법으로 처리하게 된다.A dilution adjusting tank, an activated sludge method, an acid water channel method, a final settling process, a sludge treatment, etc. are used for the treatment equipment (for the purpose of discharge to the stream) of the digestive waste liquid, and the dilution adjusting tank normally operates a digestive fermentation tank. When present, the BOD value of digestive pulmonary fluid rarely exceeds 2,500 mg / L. Dilution adjustment tank dilutes digestive waste liquid 20 times with groundwater or river water, and then treats it by activated sludge method or acid water channel method.

상기 활성오니법은, 희석탈리액의 처리에 있어, 폭기조의 용량은 체류시간 6 ~ 8시간, 반송오니량은 용적비를 30%를 표준으로 하고, 최대반송은 오니량을 50%로 한다. BOD부하는 0.4kg BOD/㎥/일로 하고, 폭기장치는 폭기조 내의 교반이 잘 이루어지고, 그리고 제거 BOD 1kg당 1kg의 산소공급이 되어야 한다. 그리고 이 경우 산기식 폭기에 의한 송기량은 폭기조 1㎥당, 1시간 1.2㎥이상을 표준으로 한다. 희석액을 무희석 그대로 직접 혹은 소포수 정도의 희석으로 활성오니처리 하는 것은 일반적으로 곤란한 일이지만 BOD부하를 0.6kgBOD/㎥/일 이하로 하고, 폭기강도(산기식)로 하는 송기량은 폭기조 1㎥당, 1시간 2.0㎥이상 표준으로 한다. 폭기시간, 연속적 균일투입 등의 조작 조건을 조정함에 따라서 가능하지만, BOD제거율은 20배 희석의 경우에 비해 적합하다. 활성오니법에서는 수분함유량이 높고, 탈수성이 나쁜 잉여 활성오니가 다량 발생함으로 유지관리에 있어 숙련기술이 요구된다.In the activated sludge process, the aeration tank has a residence time of 6 to 8 hours, the return sludge volume is 30% by volume ratio, and the maximum conveyance is 50% sludge. The BOD load should be 0.4 kg BOD / ㎥ / day, and the aeration system should be well stirred in the aeration tank and supply 1 kg of oxygen per kg of BOD removed. In this case, the amount of air supplied by the aeration type aeration should be 1.2 m3 or more per hour for 1 m3 of the aeration tank. It is generally difficult to treat the diluent directly without dilution, or by dilution of the amount of parcel water, but it is generally difficult, but the BOD load is 0.6kgBOD / ㎥ / day or less, and the aeration intensity (acid type) is 1 A㎥. The standard shall be 2.0m3 or more per hour. It is possible by adjusting the operating conditions such as aeration time, continuous uniform injection, etc., but the BOD removal rate is more suitable than the case of 20-fold dilution. In the activated sludge process, a large amount of surplus activated sludge, which has high water content and bad dehydration, is required, and thus requires skill in maintenance.

상기 산수로상법(散水瀘床法)은, 보통 고속산수로상법을 쓰는데 BOD부하는 0.6kgBOD/㎥/일로 하고, 수량부하는 15㎥/㎥/일로 하는 것이 표준이다. 반송비는 1:1, 로상의 깊이는 1.8m정도의 것이 많다. BOD제거율은 최종침전지와 조합시켜 50 ~ 60%나, 활성오니법에 비해 상당히 뒤떨어져 있어 방류 수질기준을 만족시키기가 힘드는 경우가 많다. 겨울에는 효율 저하가 현저하며, 큰 부지면적이 필요하고, 악취문제 때문에 활성오니법으로 전환하는 경우가 많다.The above-mentioned arithmetic channel method generally uses a high-speed arithmetic method, and the BOD load is 0.6 kg BOD / m 3 / day, and the water load is 15 m 3 / m 3 / day as a standard. Carriage ratios are often 1: 1 and the depth of the furnace is about 1.8 m. The removal rate of BOD is 50 ~ 60% in combination with the final settler, but it is considerably inferior to the activated sludge method, so it is often difficult to meet the discharge water quality standard. In winter, the efficiency decrease is remarkable, a large area is required, and the odor problem is often used to switch to the activated sludge process.

최종침전지는 체류시간 3시간 이상, 물면적 부하 18㎥/㎡/일 이하, 일류부하는 70㎥/㎡/일로 한다.The final settler has a residence time of 3 hours or more, a water area load of 18 m 3 / m 2 / day or less, and the first load is 70 m 3 / m 2 / day.

소독조의 체류시간은 15분간 이상 유지하여야 하며, 염소 주입율은 10mg/L이상으로 해야 한다.The residence time of the disinfection tank should be maintained for at least 15 minutes and the chlorine injection rate should be at least 10 mg / L.

오니처리에서 계획오니량은 계획처리량을 기준으로 하여 설정하는데, 혐기성 소화발효조로부터 나오는 소화오니량으로 하여 분쇄투입한 경우는 계획처리량에 대해 20%(함수율 95%), 제투입한 경우는 계획처리량에 대하여 15%(함수율 99%), 그리고 잉여 활성오니량으로 할 때는 계획처리량에 대하여 30%(함수율 99%)를 표준으로 적용한다.In the sludge treatment, the planned sludge amount is set based on the planned throughput. 20% (95% water content) of the planned throughput when the sludge is injected into the digested sludge output from the anaerobic digestive fermentation tank and the planned throughput is 15% (99% water content) and 30% (99% water content) of the planned throughput are used as the standard amount of surplus activated sludge.

분뇨소화오니는 하수도의 소화오니에 비하여 고형물이 엉성해서 탈수하기 쉽지만 잉여 황성오니의 경우는 전처리로서 2 ~ 3배량의 세척수로 1회 ~ 2회 세척을 해서 산도를 낮추어야 하며 산성의 응집제 사용을 감축하도록 한다.Manure digestion sludge is easier to dehydrate due to the poorer solids compared to the digestive sludge of sewage, but surplus sulfur sludge should be washed once or twice with 2 ~ 3 times of washing water as pretreatment to reduce acidity and reduce the use of acid flocculant. Do it.

탈수장치로는 진공여과기, 원심분리기, 모세관 탈수기능이 사용되는데 이 처리과정에서 나오는 분리액은 BOD, SS 등이 높아서 활성오니처리공정으로 반송해 재처리한다. 탈수 케이크(cake)는 매립, 소각처리, 혹은 농사용 비료에 쓰고 있는데, 최근에는 탄화탄제조에 활용되기 시작했다.As a dehydration device, a vacuum filter, a centrifuge, and a capillary dehydration function are used. The separation liquid from this process is high in BOD and SS, and is returned to the active sludge treatment process for reprocessing. Dehydrated cakes are used for landfilling, incineration, or agricultural fertilizers, which have recently been used to produce carbon carbide.

그러나 현재, 폐기물 바이오매스로부터의 에너지회수는 선진국들과 비교해서 아직 뒤떨어져 있는 실정이고, 우리나라에서는 가축배설물을 퇴비나 액비(液肥)로 하여 농지에 환원하는 것이 당연한 것이란 생각이 정착해 있다. 또한 다음과 같은 이유로 상기 메탄발효장치를 보급하는데 장애가 되고 있다.However, at present, the recovery of energy from waste biomass is still inferior to that of developed countries, and it is well established that in Korea, it is natural to reduce animal waste to compost or to manure. In addition, the methane fermentation device has become a barrier to the following reasons.

1) 선진국들처럼 지구온난화방지를 위해서나 또는 화석연료의 대체 에너지를 얻기 위해서 모든 바이오매스로부터 에너지를 회수해야 한다는 필연성에 관한 인식이 매우 부족하다.1) Like developed countries, there is a lack of awareness of the necessity of recovering energy from all biomass either to prevent global warming or to obtain alternative energy for fossil fuels.

2) 소화폐액의 정화처리를 하는데 시설비 및 유지관리비 등 막대한 비용이 부담되어 바이오가스로부터 에너지를 회수한다는 것이 경제적으로 불리하다.2) It is economically disadvantageous to recover energy from biogas due to huge expenses such as facility cost and maintenance cost in purifying digestive waste liquid.

3) 소화폐액의 액비 이용의 효과에 대하여 아직껏 농가로부터 이해와 협력을 얻고 있다고 보기가 힘들다.3) It is hard to say that the farmers are still gaining understanding and cooperation on the effects of using liquid fertilizer.

4) 소화폐액 중의 질소농도가 높아서 액비로 사용함에 있어 농작물 종류에 따라서는 질소과다가 되는 경우가 있다. 또한 초산성질소를 많이 함유하는 작물은 가축(소)의 건강에 해롭다는 인식이 있다.4) The nitrogen concentration in digestive waste liquid is high, so the amount of nitrogen may be excessive depending on the type of crop. It is also recognized that crops that contain high levels of nitric acid are harmful to the health of livestock.

5) 소화폐액 중의 고질소의 농도를 낮추어 대상작물에 따라 질소농도를 조정할 수 있는 실용성 있는 기술개발이 요구되고 있다.5) Practical technology development is required to reduce the concentration of high nitrogen in digestive waste fluid and to adjust the nitrogen concentration according to the target crop.

6) 소화폐액중에 있는 병원세균, 바이러스 등에 관한 역학적 안전성 및 미량 오염물질 등에 관해 위험관리방안이 확립되어 있지 않다.6) No risk management measures have been established regarding epidemiological safety and trace contaminants in pathogenic bacteria and viruses in digestive pulmonary fluid.

7) 농가의 마당에도 설치 가능한 소규모 메탄발효장치나 수천두 규모의 대규모 메탄발효장치를 실용화할 수 있는 기술이 요구되고 있다.7) There is a need for a technology that can be applied to small scale methane fermentation equipment that can be installed in farmyards or large scale methane fermentation equipment of thousands of heads.

8) 메탄발효장치와 같은 에너지 회수장치에 있어 투자비용 그리고 운전, 보수 등의 유지비용이 높아 일반농가는 물론 영농조합의 경제실정으로도 조달이 불가능하다.8) In the energy recovery system such as the methane fermentation system, the investment cost and the maintenance cost such as operation and repair are high, so it is not possible to procure the economy of general farmers and farm cooperatives.

9) 단가상 생산되는 바이오가스에 의한 발전전력을 전력회사에 매전(賣電)할 수도 없는 실정이다.9) It is not possible to sell power generated by biogas produced at a unit price to a power company.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가축배설물, 음식쓰레기, 하수오니 등의 습윤유기질성 바이오가스의 유기질성분을 혐기성 세균에 의해 분해시켜 안정화, 경량화하는 동시에 바이오가스 에너지를 생산하며, 더불어 부생하는 소화폐액, 오니를 해양세균, 플랑크톤의 먹이, 영양염으로 정화하여 바다로 되돌려 보낼 수 있는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to decompose the organic components of wet organic matter biogas, such as livestock waste, food waste, sewage sludge by anaerobic bacteria to stabilize and lighten the biogas energy at the same time In addition, it is to provide a digestive fermentation tank of wetted biomass using seawater that can be returned to the sea by purifying by-product digestive waste liquid, sludge as marine bacteria, plankton food, nutrients.

또한, 본 발명은 모든 유기질성폐기물을 바닷물이 용매로 된 계(系)에 넣어 최적상태의 슬러리화, 가온, 가용화를 거쳐 소화발효조에서 바이오가스 에너지를 생산하고, 산출되는 소화폐액과 소화오니는 해양세균, 플랑크톤의 영양염이 되어 적절한 어류의 축양을 하면서 정화되어 마지막에 바다에 방류할 수 있는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조를 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention is to put all the organic waste in the system of the seawater as a solvent to produce biogas energy in the digestive fermentation tank through slurry, heating, solubilization of the optimum state, the digested waste liquid and digestion sludge Its purpose is to provide digestive and fermentation tanks of wettable biomass using seawater that can become nutrients of marine bacteria and plankton and purify while appropriately raising fish.

본 발명은 혐기성 소화발효실과 소화폐액 정화실이 일체로 구성된 소화발효조(80)로써, 상기 소화발효조(80)는, 내측 바닥면에 가온할 수 있는 가온장치와, 상기 가온장치에 의해 가온되어 혐기성 소화발효시키기 위한 혐기성 소화발효실(20)과, 상기 혐기성 소화발효실(20)의 상부에서 상하로 이동되는 돔 밸브(Dome Valve: 30)와, 상기 돔 밸브(30)의 상부에서 소화폐액을 정화하는 소화폐액 정화 실(10)을 포함한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조를 특징으로 한다.The present invention is a digestive fermentation tank (80) composed of an anaerobic digestive fermentation chamber and a digestive waste liquid purification chamber integrally, the digestive fermentation tank (80) is a warming device capable of warming the inner bottom surface, and is heated by the warming device anaerobic Anaerobic digestive fermentation chamber 20 for digestive fermentation, a dome valve (Dome Valve 30) which is moved up and down from the upper portion of the anaerobic digestive fermentation chamber 20, and purifying digestive waste fluid from the upper portion of the dome valve 30 A digestive fermentation tank of wettable biomass using seawater including a digestive waste fluid purification chamber 10 is featured.

이때, 상기 소화발효조(80)를 형성하는 측벽(11)에는, 상기 측벽(11)의 중간부에서 내측으로 돌출된 돔 밸브 안착턱(31)과, 상기 돔 밸브 안착턱(31)의 상부 측벽(11)에 적어도 3개 이상의 돔 밸브 유동가이드(33)가 동일 간격을 갖도록 세로로 장착되며, 상기 돔 밸브 유동가이드(33)의 최상단부에 돔 밸브 상한턱(34)이 장착되고, 상기 돔 밸브(30)는, 밑면이 개방된 원뿔형상의 돔 지붕(32)과, 상기 돔 지붕(32)의 밑면 주연부에 부착된 밀폐부재(37)와, 상기 돔 지붕(32)의 하부와 롤러 연결대(38)와 연결되어 상기 밸브 유동가이드(33)를 타고 회전되는 롤러(35, 36)를 포함하여 상기 돔 밸브 안착턱(31)에 안착되거나 부유하게 되는 것을 특징으로 한다.At this time, the dome valve seating jaw 31 which protrudes inward from the middle part of the said side wall 11, and the upper side wall of the dome valve seating jaw 31 is formed in the side wall 11 which forms the fire-extinguishing tank 80 At least three dome valve flow guides 33 are vertically mounted to 11 so as to have the same spacing, and a dome valve upper limit 34 is mounted at the top of the dome valve flow guide 33. The valve 30 includes a conical dome roof 32 having an open bottom, a sealing member 37 attached to the bottom periphery of the dome roof 32, a lower portion of the dome roof 32 and a roller connecting rod ( 38 and rollers 35 and 36 which are rotated by the valve flow guide 33 to be seated or floated on the dome valve seating jaw 31.

또한, 상기 돔 밸브(30)의 상단부 꼭지점에는 돔 밸브 위치표시봉(40)이 관통되어 구성되고, 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)은, 내부가 중공된 파이프로 상기 소화폐액 정화실(10)의 상부로 노출되어 상기 돔 밸브(30) 내측의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 하는 안전밸브(41)와, 빛에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 태양전지부(42)와, 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)의 위치를 검출할 수 있도록 센서부(43)가 더 장착되어 구성되는 것이 바람직하다.In addition, a dome valve position indicating rod 40 penetrates through an upper end of the dome valve 30, and the dome valve position indicating rod 40 is a pipe having a hollow inside. And a safety valve 41 for exposing the air inside the dome valve 30 to the outside, a solar cell unit 42 for converting light energy into electrical energy, and the dome. It is preferable that the sensor unit 43 is further mounted so as to detect the position of the valve position indicating rod 40.

또한, 상기 돔 밸브(30)의 내측 상단부에 포집된 바이오가스는 소화발효조(80)의 외부로 배출되도록 바이오가스 배출관(29)이 상기 소화발효조(80)의 외부와 연결되도록 구성되고, 상기 혐기성 소화발효실(20)의 바닥면은, 중앙부가 상승된 구배형 오니침전부(21)가 형성되고, 상기 구배형 오니침전부(21)의 내부에는 상 기 가온장치가 장착되며, 상기 가온장치는, 상기 구배형 오니침전부(21)의 중앙부에는 스팀가열부(22)가 장착되고, 상기 구배형 오니침전부(21)의 내측에는 균일하게 온수관(24)이 장착되어 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the biogas collected on the inner upper end of the dome valve 30 is configured such that the biogas discharge pipe 29 is connected to the outside of the digestive fermentation tank 80 so as to be discharged to the outside of the digestive fermentation tank 80, the anaerobic The bottom surface of the digestive fermentation chamber 20 is formed with a gradient sludge settling portion 21 with a raised central portion, and the heating device is mounted inside the gradient sludge settling portion 21. The steam heating part 22 is mounted at the center portion of the gradient sludge settling portion 21, and the hot water pipe 24 is uniformly mounted inside the gradient sludge settling portion 21. .

한편, 본 발명은 상기 소화폐액 정화실(10) 및 혐기성 소화발효실(20)은 해수로 충진되어 구성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the present invention, the digestive waste liquid purification chamber 10 and anaerobic digestive fermentation chamber 20 is preferably configured to be filled with sea water.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 소화폐액을 종래의 액비(液肥) 이용으로부터 완전히 탈피해 해수를 용매로 하는 계(process)에서 모든 습윤유기질 폐기물을 혐기 소화발효시켜서 바이오가스 에너지를 생산하고 부차로 생기는 소화폐액은 전공정을 통해 해양 세균과 플랑크톤의 먹이, 영양염으로 이용하는 새로운 어류 양식공정을 라인업할 수 있고 그 공정에 적절한 어종양식공정을 복합함으로서 폐액의 정화효과를 높이면서 수익사업을 할 수 있게 된다. 또한, 해양생물의 생식을 위해 소화폐액의 비효(肥效)특성을 융합시키는 생물이용 일반 방식의 새로운 개념으로 된 유기질폐기물의 메탄화산업을 육성할 수 있는 기술이고 유기폐기물을 자원화하는 효과를 발휘할 수 있다. According to the present invention as described above, the digestive waste liquid is completely removed from the conventional liquid fertilizer (비 肥) to produce biogas energy by anaerobic digestion and fermentation of all wet organic wastes in a process using seawater as a solvent. The digestive waste liquid generated can be lined up with a new fish farming process using marine bacteria, plankton food, and nutrients through the entire process, and by combining the appropriate fish farming process for the process, it is possible to make profitable business while increasing the purification effect of the waste liquid. do. In addition, it is a technology to foster the methanation industry of organic waste, which is a new concept of the general method of bio-use which fuses the ineffectiveness of digestive waste liquid for the reproduction of marine organisms, and can exert the effect of resource recycling organic waste. have.

한편, 바이오가스를 생산하는 진성 메탄세균은 오로지 저서성 세균이라는 속성을 최대한으로 활용할 수 있도록 한다. 또한, 해수를 이용한 메탄화를 채택함으로써 가축 분뇨를 위시해, 음식물쓰레기, 하수오니 등의 습윤성유기물에 함께 붙어 들어 오는 대장균, 티푸스균 등의 병원균이 육지 또는 담수로부터 이 해수계에 들어온다 해도 그들 세균은 오래 생존할 수 없도록 하는 효과가 있다. 즉, 이런 병원균은 해수의 침투압 때문에 원형질이 분리되거나, 탈수작용 때문에 병원세균 세포내의 수분을 빼앗아가는 작용 등의 원인으로 해수 중에서 사멸시키는 이점이 있다.On the other hand, true methane bacteria that produce biogas can make the best use of the property of benthic bacteria. In addition, by adopting methanation using seawater, pathogens such as E. coli and typhoid bacteria, which are attached to wet organic matter such as food waste and sewage sludge, come into the seawater system from land or fresh water. Has the effect of not being able to survive long. That is, these pathogens have the advantage of killing in seawater due to the action of taking away the water in the pathogen cells due to the separation of the plasma due to the penetration pressure of the seawater, or dehydration.

따라서, 해수로 양돈축사 등의 바닥청소 같은 것을 하면 청소뿐만 아니라 가축을 병균으로부터 보호해주는 효과가 있어 병원세균, 바이러스 등에 대한 소독설비가 필요없다. Therefore, if you do a floor cleaning such as pig house barn in sea water, not only cleaning but also protects livestock from germs, it does not require disinfection facilities for hospital bacteria, viruses and the like.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조를 상세히 설명한다.Hereinafter, a digestive fermentation tank of wettable biomass using seawater according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조가 사용된 혐기성 소화발효시설의 개략적인 구성도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시 예에 의한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조의 동작상태도이다.1 is a schematic configuration diagram of a digestive fermentation tank of wettable biomass using seawater according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a digestive fermentation tank of wettable biomass using seawater according to an embodiment of the present invention. 3 is a schematic diagram of an anaerobic digestive fermentation facility, and FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating an operation state of a digestive fermentation tank of wet biomass using seawater according to one embodiment of the present invention.

상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배치방향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배치방향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.In adding the reference numerals to the components of the drawings, the same components are to have the same reference numerals as possible even if displayed on different drawings, and known functions that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention Detailed description of the configuration will be omitted. In addition, directional terms such as 'top', 'bottom', 'front', 'back', 'tip', 'front', 'back' and the like are used in connection with the arrangement direction of the disclosed drawings. Since the components of the embodiments of the present invention can be positioned in various arrangement directions, the directional terminology is used for the purpose of illustration, but not limitation.

본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조는, 상기 도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 같이 내부에 폐수를 저장하여 정화할 수 있는 소화발효조(80)로써, 내측 바닥면에 가온할 수 있는 가온장치와, 상기 가온장치에 의해 가온되어 혐기성 소화발효시키기 위한 혐기성 소화발효실(20)과, 상기 혐기성 소화발효실(20)의 상부에서 상하로 이동되는 돔 밸브(Dome Valve: 30)와, 상기 돔 밸브(30)의 상부에서 소화폐액을 정화하는 소화폐액 정화실(10)을 포함하여 구성된다.Digestive fermentation tank of the wettable biomass using seawater according to a preferred embodiment of the present invention, as shown in Figure 1 to 3b as a digestive fermentation tank 80 that can be purified by storing the waste water inside, the inner bottom surface A heating apparatus capable of warming to, an anaerobic digestive fermentation chamber 20 heated by the warming apparatus for anaerobic digestive fermentation, and a dome valve moved up and down from the upper portion of the anaerobic digestive fermentation chamber 20 And a fire extinguishing fluid purification chamber 10 for purifying fire extinguishing fluid from an upper portion of the dome valve 30.

따라서, 단독의 소화발효조(80) 내에 상기 혐기성 소화발효실(20)과 소화폐액 정화실(10)이 일체로 구성되며, 상기 돔 밸브(30)에 의해 구분된다.Therefore, the anaerobic digestive fermentation chamber 20 and the digestive waste liquid purification chamber 10 are integrally formed in a single digestive fermentation tank 80 and are separated by the dome valve 30.

상기 돔 밸브(30)는, 밑면이 개방된 원뿔형상의 돔 지붕(32)과, 상기 돔 지붕(32)의 밑면 주연부에 부착된 밀폐부재(37)를 포함하여 구성되며, 상기 소화발효조(80)를 형성하는 측벽(11)의 중간부에서 내측으로 돌출된 돔 밸브 안착턱(31)에 안착되거나 부유하게 된다. 여기서, 상기 돔 밸브(30)가 상하로 유동되도록 상기 돔 밸브 안착턱(31)의 상부 측벽(11)에는 적어도 3개 이상의 돔 밸브 유동가이드(33)가 동일 간격을 갖도록 세로로 장착되며, 상기 돔 밸브 유동가이드(33)를 타고 회전되는 롤러(35, 36)는 상기 돔 지붕(32)의 하부와 롤러 연결대(38)로 연결되 어 구성된다. 또한, 상기 돔 밸브 유동가이드(33)의 최상단부에는 돔 밸브 상한턱(34)이 장착되어 상기 돔 밸브(30)가 상기 돔 밸브 유동가이드(33)로부터 이탈되지 않도록 한다.The dome valve 30 includes a conical dome roof 32 having an open bottom, and a sealing member 37 attached to the bottom periphery of the dome roof 32. It is seated or floated on the dome valve seating jaw 31 protruding inward from the middle portion of the side wall 11 forming a. Here, at least three or more dome valve flow guides 33 are vertically mounted on the upper sidewall 11 of the dome valve seating jaw 31 so that the dome valve 30 flows up and down. The rollers 35 and 36 rotated by the dome valve flow guide 33 are connected to the lower portion of the dome roof 32 by a roller connecting rod 38. In addition, the upper end of the dome valve flow guide 33 is equipped with a dome valve upper limit 34 so that the dome valve 30 is not separated from the dome valve flow guide 33.

따라서, 상기 돔 밸브(30)는 상기 소화발효조(80)의 측벽(11)에 장착된 돔 밸브 유동가이드(33)와 롤러(35, 36)를 통해 상하로 자유롭게 유동된다. 또한, 상기 돔 밸브 유동가이드(33)의 하단부에 형성된 돔 밸브 안착턱(31)에 안착되는 돔 밸브(30)는 상기 밀폐부재(37)에 의해 상기 소화폐액 정화실(10)과 혐기성 소화발효실(20)을 격리시키게 된다. 상기 밀폐부재(37)는 합성수지재 등 공지된 부재를 사용한다.Therefore, the dome valve 30 is freely flowed up and down through the dome valve flow guide 33 and the rollers 35 and 36 mounted on the side wall 11 of the fire fermentation tank (80). In addition, the dome valve 30 seated on the dome valve seating jaw 31 formed at the lower end of the dome valve flow guide 33 is the digestion waste liquid purification chamber 10 and the anaerobic digestion and fermentation chamber by the sealing member 37. (20) will be isolated. The sealing member 37 uses a known member such as a synthetic resin material.

또한, 상기 돔 밸브(30)의 상단부 꼭지점에는 돔 밸브 위치표시봉(40)이 관통되어 구성된다. 즉, 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)의 하단부는 상기 돔 밸브(30)가 상기 돔 밸브 안착턱(31)에 위치된 경우에 돔 밸브(30)의 내측에 위치하고, 상단부는 상기 소화폐액 정화실(10)의 상부로 노출되도록 구성된다.In addition, a dome valve position indicating rod 40 penetrates through an upper end of the dome valve 30. That is, the lower end of the dome valve position indicating rod 40 is located inside the dome valve 30 when the dome valve 30 is located on the dome valve seating jaw 31, and the upper end is purifying the digestive waste liquid. It is configured to be exposed to the top of the seal 10.

상기 돔 밸브 위치표시봉(40)은 내부가 중공된 파이프로, 상기 소화폐액 정화실(10)의 상부로 노출된 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)에는 안전밸브(41)가 장착되어 상기 돔 밸브(30) 내측의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 한다. 즉, 상기 안전밸브(41)로부터 상기 돔 밸브(30)의 내측은 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)으로 관통되어 상기 돔 밸브(30) 내부의 공기를 외부로 배출하게 된다.The dome valve position indicating rod 40 is a hollow pipe, and the dome valve position indicating rod 40 exposed to the upper portion of the digestion liquid purification chamber 10 is fitted with a safety valve 41 to the dome. The air inside the valve 30 can be discharged to the outside. That is, the inside of the dome valve 30 from the safety valve 41 passes through the dome valve position indicating rod 40 to discharge the air inside the dome valve 30 to the outside.

또한, 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)의 상단부에는 빛에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 태양전지부(42)와, 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)의 위치를 검출할 수 있도록 센서부(43)가 더 장착되어 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the upper end of the dome valve position indicator rod 40, the solar cell unit 42 that can convert light energy into electrical energy, and the sensor unit to detect the position of the dome valve position indicator rod 40 It is preferable that 43 is further attached and comprised.

상기 태양전지부(42)는 상기 센서부(43)가 동작되기 위한 전력을 공급하며, 상기 센서부(43)는 바람직하게는 적외선센서로 구성되어 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)의 위치를 검출하여 상기 돔 밸브(30)의 위치를 확인할 수 있도록 한다.The solar cell unit 42 supplies power for the sensor unit 43 to operate, and the sensor unit 43 is preferably composed of an infrared sensor to position the dome valve position indicating rod 40. By detecting the position of the dome valve 30 can be confirmed.

한편, 상기 돔 밸브(30)의 내측 상단부에 포집된 바이오가스는 소화발효조(80)의 외부로 배출되도록 바이오가스 배출관(29)이 상기 소화발효조(80)의 외부와 연결되도록 구성된다. 따라서, 상기 돔 밸브(30)의 내측에 포집되는 바이오가스를 상기 바이오가스 배출관(29)을 통해 외부로 배출하게 된다.On the other hand, the biogas collected in the inner upper end of the dome valve 30 is configured such that the biogas discharge pipe 29 is connected to the outside of the digestive fermentation tank 80 to be discharged to the outside of the digestive fermentation tank (80). Therefore, the biogas collected inside the dome valve 30 is discharged to the outside through the biogas discharge pipe 29.

상기 혐기성 소화발효실(20)은 상기 돔 밸브(30)의 하부에 형성되는 소화발효조(80)의 공간으로, 바닥면은 중앙부가 상승된 구배형 오니침전부(21)가 형성되고, 상기 구배형 오니침전부(21)의 내부에는 상기 가온장치가 장착된다.The anaerobic digestive fermentation chamber 20 is a space of the digestive fermentation tank 80 formed in the lower portion of the dome valve 30, the bottom surface is formed a gradient sludge sedimentation portion 21 is raised in the center, the gradient The heating device is mounted inside the sludge settling unit 21.

상기 구배형 오니침전부(21)의 꼭지점에는 외부로부터 폐수 및 소화오니를 공급하기 위한 폐수공급관(27)에 연결된 폐수분무관(26)이 장착된다.A vertex of the gradient sludge settling portion 21 is equipped with a wastewater spray pipe 26 connected to a wastewater supply pipe 27 for supplying wastewater and digested sludge from the outside.

또한, 상기 가온장치는, 상기 구배형 오니침전부(21)의 꼭지점 부근의 중앙부에는 스팀가열부(22)가 장착되고, 상기 구배형 오니침전부(21)의 표면 내측에는 균일하게 온수관(24)이 장착된다. 따라서, 상기 온수관(24)과 연결된 온수공급관(25)을 통해 상기 혐기성 소화발효실(20)을 가온하고, 특히 상기 스팀가열부(22)와 연결된 스팀공급관(23)을 통해 상기 구배형 오니침전부(21)의 중앙부분을 더 높은 온도로 가온하게 된다. 따라서, 상기 혐기성 소화발효실(20)의 내부는 상기 스팀가열부(22)를 통해 가온된 폐수는 도 3b에 도시된 바와 같이 온도차에 의해 대류 가 발생되도록 하여 내부를 순환시키게 된다.In addition, the heating device is equipped with a steam heating unit 22 in the central portion near the vertex of the gradient type sludge settling portion 21, and uniformly inside the surface of the gradient type sludge settling portion 21. 24) is mounted. Therefore, the anaerobic digestion and fermentation chamber 20 is heated through a hot water supply pipe 25 connected to the hot water pipe 24, and in particular, the gradient type needle needle through the steam supply pipe 23 connected to the steam heating unit 22. The central portion of all 21 is warmed to a higher temperature. Therefore, the inside of the anaerobic digestive fermentation chamber 20 is the wastewater warmed through the steam heating unit 22 so that convection is generated by the temperature difference as shown in Figure 3b to circulate the inside.

한편, 침전된 소화오니(50)를 배출할 수 있도록 상기 구배형 오니침전부(21)의 일측 하단부에는 상기 측벽(11)을 관통하는 오니배출구(28)가 형성된다.Meanwhile, a sludge discharge port 28 penetrating the side wall 11 is formed at one lower end of the gradient sludge settling portion 21 so as to discharge the precipitated sludge 50.

상기 소화폐액 정화실(10)은 상기 돔 밸브(30)의 상부에 형성된 소화발효조(80)의 공간으로 상기 혐기성 소화발효실(20)에서 소화발효된 소화폐액이 정화되는 공간이다. 상기 소화폐액 정화실(10)은 소화발효조(80)를 일류(over-flow)하는 폐액을 집수하기 위한 일류 집수부(12)가 측벽(11)의 일측에 형성되고, 상기 일류 집수부(12)에는 정화폐액 배출관(13)이 연결되어 후술하는 제 1소화폐액정화조로 폐액을 공급하게 된다.The digestive waste liquid purification chamber 10 is a space in which the digestive waste fermented in the anaerobic digestive fermentation chamber 20 is purified into a space of the digestive fermentation tank 80 formed on the dome valve 30. In the digestive waste liquid purification chamber 10, a first catchment part 12 is formed at one side of the side wall 11 to collect waste fluid that over-flows the digestive fermentation tank 80. ) Is connected to the purification waste liquid discharge pipe 13 to supply the waste liquid to the first waste liquid purification tank which will be described later.

상기와 같이 구성된 본 발명의 소화발효조(80)는 상기 도 2에 도시된 바와 같은 혐기성 소화발효시설의 구성요소로 동작되고, 본 발명의 바람직한 실시 예로는 해수를 사용한다.Digestive fermentation tank 80 of the present invention configured as described above is operated as a component of the anaerobic digestive fermentation facility as shown in Figure 2, the preferred embodiment of the present invention uses sea water.

도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 먼저 순환수인 해수(바닷물)를 해수취수부(60)에서 취수하고 해수운반차량(62)을 이용하여 양돈장(66)에 설치된 해수탱크(64)에 저장한다. 여기서 본 발명은 가축분뇨처리를 실시 예로 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 다양한 폐수처리설비에 용이하게 적용할 수 있다.2, the seawater (sea water), which is a circulating water, is first collected from the seawater intake unit 60 and stored in the seawater tank 64 installed in the pig farm 66 using the seawater transport vehicle 62. . Herein, the present invention has been described as an example of treating livestock manure, but the present invention is not limited thereto. That is, it can be easily applied to various wastewater treatment facilities.

상기 해수탱크(64)에 저장된 해수는 양돈장(66)의 소제수로 사용하고, 여기서 발생하는 분뇨혼합폐수는 분뇨조(86)에 저장된다.The seawater stored in the seawater tank 64 is used as a clean water of the pig farm 66, and the manure mixed wastewater generated here is stored in the manure tank 86.

상기 분뇨조(86)에 저장된 분뇨혼합폐수는 분뇨운반차량(70)에 의해 준비공 장(72)으로 운반된다.The manure mixed waste water stored in the manure tank 86 is transported to the preparation shop 72 by the manure transport vehicle 70.

상기 준비공장(72)은, 수입조(73), 선별 및 분쇄기(74), 산화조(75) 및 가용화조(76)를 포함하여 구성되는데, 상기 각 구성요소는 이미 공지된 기술이므로 그 상세한 설명은 생략한다.The preparation plant 72 includes an import tank 73, a sorting and crusher 74, an oxidation tank 75, and a solubilization tank 76. Each of the above components is already known in the art, so the detailed Description is omitted.

여기서, 상기 분뇨운반차량(70)으로 운반된 분뇨혼합폐수는 상기 준비공장(72)의 수입조(73), 선별 및 분쇄기(74) 및 산화조(75)를 거쳐 본 발명의 소화발효조(80)로 정량으로 공급된다. 또한, 상기 분뇨운반차량(70)으로 운반된 분뇨혼합폐수가 혼합유기질폐기물인 경우는 상기 가용화조(76), 산화조(75)를 거쳐 본 발명의 소화발효조(80)로 정량적으로 공급된다.Here, the manure mixed waste water transported to the manure transporting vehicle 70 passes through the import tank 73, the sorting and crusher 74 and the oxidation tank 75 of the preparation plant 72, the digestive fermentation tank 80 of the present invention. It is supplied quantitatively. In addition, when the manure mixed waste water conveyed to the manure transport vehicle 70 is mixed organic waste, it is quantitatively supplied to the digestive fermentation tank 80 of the present invention via the solubilization tank 76 and the oxidation tank 75.

상기와 같은 혐기성 소화발효시설은 최초 운전시, 해수를 도 3b에 도시된 바와 같이 소화발효조(80)가 만수되도록 폐수공급관(27)을 통해 공급한다. 이때, 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)의 상단부에 장착된 안전밸브(41)를 개방하여 상기 돔 밸브(30) 하단 내측에 공기가 포집되지 않고 전부 외부로 배출되도록 한다.The anaerobic digestive fermentation facility as described above supplies the seawater through the wastewater supply pipe 27 so that the digestive fermentation tank 80 is full as shown in FIG. 3B. At this time, the safety valve 41 mounted on the upper end of the dome valve position indicator rod 40 is opened so that air is not collected inside the lower end of the dome valve 30 and is discharged to the outside.

따라서, 해수로 혐기성 소화발효실(20)이 충만되고, 상기 돔 밸브(30) 하측 내부의 공기를 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)의 안전밸브(41)를 통해 외부로 배출한 후 상기 소화폐액 정화실(10)도 해수로 충진하게 된다. 그 후 상기 돔 밸브(30)는 자중과 상기 소화폐액 정화실(10)에 충진된 해수의 하중을 받으면서 상기 돔 밸브 안착턱(31)에 안착되어 상기 혐기성 소화발효실(20)과 소화폐액 정화실(10)을 완전히 격리하게 된다. 이때, 상기 돔 밸브(30)의 외주연부에 부착된 밀폐부재(37)에 의해 더욱 완벽히 격리된다.Therefore, the anaerobic digestive fermentation chamber 20 is filled with seawater, and the extinguishing waste liquid is discharged to the outside through the safety valve 41 of the dome valve position indicating rod 40 after the air inside the dome valve 30 is discharged to the outside. Purification chamber 10 is also filled with sea water. Thereafter, the dome valve 30 is seated on the dome valve seating jaw 31 while receiving its own weight and the load of the seawater filled in the digestion waste liquid purification chamber 10, so that the anaerobic digestive fermentation chamber 20 and the waste liquid purification chamber (10) is to be completely isolated. At this time, it is more completely isolated by the sealing member 37 attached to the outer periphery of the dome valve 30.

그 후 상기 안전밸브(41)를 폐쇄하고, 상기 폐수공급관(27)을 통해 종자오니(seed mud)의 주입과 동시에 가온장치에 온수 및 스팀을 공급해 가온한다.Thereafter, the safety valve 41 is closed, and hot water and steam are supplied to the warming device at the same time as the seed mud is injected through the waste water supply pipe 27 to be warmed.

여기서 상기 온수 및 스팀가온을 병행하는데 상기 종자오니는 적당히 구배형 오니침전부(27)의 구배면을 따라 흘러 내리면서 오니토층을 형성하게 된다.Here, the hot water and steam heating are performed in parallel, and the seed sludge flows along the gradient surface of the gradient-type sludge settling portion 27 to form an onito layer.

상기 오니토층이 예정된 설계치의 두께에 도달하면, 종자오니의 주입을 중지하고 상기 폐수공급관(27)을 통해 폐수를 주입한다.When the sludge layer reaches a predetermined design thickness, the seed sludge is stopped and the wastewater is injected through the wastewater supply pipe 27.

여기서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 소화오니(50)층은 메탄균(Methane)군의 서식처(dwells)가 되는 것으로서, 상기 구배형 오니침전부(27)는 온돌식 가온장치로 언제나 적당한 온도로 조정해 줄 수 있게 한다. 그리고, 가온장치 중앙부에 장치된 스팀가열부(22)는 열용량이 크기 때문에 혐기성 소화발효실(20) 중앙부에 수주(水柱;물기둥)를 형성시켜 열량에 알맞은 승수주류(乘水柱流)(up-selling)를 일으켜서 실내에 교반동작이 일어나게 한다. 이 대류현상은 조내원주에 연하여 회전류를 만들고 조내에 체류하는 폐액과 부유성세균 및 부착성세균과의 접촉과 활동 등 생활을 도와주어 저서생식성인 메탄균들에게 먹이감이 될 의산(Formic acid: HCOOH), 아세트산(Acetic acid: CH₃COOH) 등의 유기물을 공급해 준다.Here, as shown in Figure 3b, the digested sludge (50) layer is to be a dwells of the methane group (methane) group, the gradient sludge settling portion 27 is an on-dol heating device at any time appropriate temperature. So that it can be adjusted. In addition, since the steam heating unit 22 installed in the central portion of the heating apparatus has a large heat capacity, a water column is formed in the central portion of the anaerobic digestion and fermentation chamber 20, so that a multiplier liquor suitable for the amount of heat is up-selling. ) To cause agitation in the room. These convection phenomena, which form a rotary flow in the columnar circumference and help the living, such as contact and activities of the waste fluid and floating bacteria and adherent bacteria in the tank, will feed on benthic methane bacteria (Formic acid: It supplies organic materials such as HCOOH) and acetic acid (CH₃COOH).

여기서 인간을 포함해 많은 생물은 공기없이는 살아갈 수가 없는데, 박테리아 중의 어떤 종은 산소가 없어도 좋고, 또 없는 것이 더 좋다는 것도 결코 적지 않은데, 상기 혐기성 소화발효실(20) 내의 소화오니(50)는 이러한 박테리아에게 좋은 서식처가 된다. 예를 들어 메타노박테리아(Methanobacteria)나 메타노코커스(Methanococcus) 등 메탄균이라 부르는 미생물들은 산소가 없는 곳에서 잘 생존한다. 이러한 미생물들은 수소나 이산화탄소 같은 무기물만을 먹고 사는 그룹과, 초산이나 의산 같은 간단한 유기물을 필요로 하는 그룹으로 나누어지는데, 어느 그룹이나 탄산가스에 함유하는 산소를 써서 생활하고 나머지를 메탄가스(CH₄)로 소화오니 속에 방출한다.Here, many organisms, including humans, cannot live without air, and there are never a few species of bacteria that may or may not have oxygen, and there is no better thing, and the sludge 50 in the anaerobic digestive fermentation chamber 20 is such a bacterium. It is a good habitat for. For example, microorganisms called methane bacteria, such as Methanobacteria and Methanococcus, survive well in the absence of oxygen. These microorganisms are divided into groups that consume only minerals such as hydrogen and carbon dioxide, and groups that need simple organic substances such as acetic acid and ureic acid. Any group lives by using oxygen contained in carbon dioxide gas and the rest as methane gas (CH 가스). Exhale in the digestive sludge.

상기 메탄균의 먹이감인 의산(HCOOH)이나 초산(CH₃COOH) 등의 유기물, 혹은 수소나 탄산가스 등은 발효세균과 유산환원균 등 산소가 없는 곳에서 생활할 수 있는 많은 세균의 작용에 의해서 오니속에서 이런 먹이감이 모이기 쉬운 진흙 속 깊이 살고 있다.Organic substances such as Uisan (HCOOH) and acetic acid (CH₃COOH), or hydrogen or carbon dioxide, which are prey to the methane bacteria, are produced by the action of many bacteria that can live in the absence of oxygen such as fermentation bacteria and lactic acid reduction bacteria. The prey lives deep in the mud where it is easy to gather.

이와 같이 오니속에는 유기물로부터 가스를 만들어내는 박테리아와 메탄균처럼 어떤 가스를 써서 다른 종류의 가스를 만들어내는 등 여러가지 박테리아가 공동생활을 할 수 있게끔 오니층을 적층해 간다. 이렇게 해서 오니층에서 생성된 여러가지의 가스는 모아져 상승하고, 결국 상기 돔 밸브(30)의 하단 상부의 바이오가스 포집부(39)에 포집되게 된다.In this way, sludge layers are stacked so that various bacteria can live together, such as bacteria that produce gas from organic matter and other gases such as methane. In this way, various gases generated in the sludge layer are collected and raised, and are eventually collected in the biogas collecting part 39 at the lower end of the dome valve 30.

상기 포집된 바이오가스는 바이오가스 포집부(39)에 포집되고 상기 바이오가스 배출관(29)을 통해 외부로 배출되어 바이오가스를 생산하게 된다. 또한, 상기 포집된 바이오가스는 상기 돔 밸브(30)를 부력에 의해 상승시키게 된다.The collected biogas is collected in the biogas collecting unit 39 and discharged to the outside through the biogas discharge pipe 29 to produce biogas. In addition, the collected biogas raises the dome valve 30 by buoyancy.

여기서, 구배형 오니침전부(21) 내부에 장착된 가온장치에 의해 열대류가 형성되고, 매우 온화한 교반을 함으로서 각종 매탄균에 쾌적한 생활환경을 만들어 주어 메탄가스의 증산을 도모하게 된다.Here, tropical currents are formed by the heating apparatus mounted inside the gradient sludge settling portion 21, and by gentle stirring, a pleasant living environment is created for various methane bacteria, thereby increasing the production of methane gas.

그리고, 상기 바이오가스의 부력에 의해 상승된 돔 밸브(30)와 측벽(11)과의 틈새로 혐기성 소화발효실(20)의 온열상태의 소화폐액과 대부분 상온상태인 소화폐액 정화실(10)의 해수가 교환되게 된다.In addition, the gap between the dome valve 30 and the side wall 11 raised by the buoyancy of the biogas, the digestive waste liquid of the anaerobic digestive fermentation chamber 20 in the warm state and the digestive waste liquid purification chamber 10, which is mostly at room temperature. Seawater will be exchanged.

상기 소화발효조(80)가 극히 정상 상태에 있다면 바이오가스 생산도 안정되고, 일정한 폐수의 주입량과 균형되는 해수가 소화폐액 정화실(10)의 일류수위면(14)에서 일류(over-flow)하여 도 2에 도시된 다음 공정의 제 1소화폐액정화조(90)로 보내진다.If the digestive fermentation tank 80 is in an extremely normal state, the biogas production is stable, and the seawater that is balanced with a constant amount of wastewater is over-flowed from the first-class water level surface 14 of the digestion wastewater purification chamber 10. It is sent to the first waste liquid purification tank 90 of the next process shown in FIG.

한편, 상기 돔 밸브(30)의 상하 유동은 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)에 장착된 센서부(43)를 통해 정확히 확인할 수 있게 되고, 이러한 측정데이터는 도시되지 않은 소화발효조의 운전부에 송신되어, 폐수의 주입과 바이오가스의 포집등을 자동으로 수행할 수 있어 안전운전을 기하면서 무인화운전을 가능하게 한다.On the other hand, the up and down flow of the dome valve 30 can be accurately confirmed through the sensor unit 43 mounted on the dome valve position indicator rod 40, such measurement data is not shown in the operating portion of the fire fermentation tank It is transmitted, and the injection of waste water and the collection of biogas can be performed automatically, enabling unmanned operation while ensuring safe operation.

상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 소화발효조(80)를 통한 정화수는 제 1소화폐액정화조(90)와 제 2소화폐액정화조(92)를 거쳐 방출관(96)을 통해 정상 해수가 되어 바다에 돌려보내지는 순환을 마치게 된다.As shown in FIG. 2, the purified water through the digestive fermentation tank 80 passes through the first digestion liquid purification tank 90 and the second digestion liquid purification tank 92, through the discharge pipe 96, to the sea. The returned cycle ends.

상기 제 1소화폐액정화조(90)와 제 2소화폐액정화조(92)는 태양광을 풍부히 받아 유효한 광합성으로 제 1차 생산으로 하고, 차차 많은 고차소비자가 서식하는 곳에서 최초의 소화발효조로부터 보내온 여러 정화단계를 거쳐 보내진 잔류영양물질(폐액에 용해된 비소화물질)을 매체로 삼는 기능이 최대한 활용된다. 그 방법의 하나로 상기 제 1소화폐액정화조(90)와 제 2소화폐액정화조(95)는 최적 어종의 양식장으로 이용됨에 따라 현안의 폐액문제가 근본적으로 해소할 수 있게 되어 모든 습윤유기질폐기물의 메탄화 공정을 과거의 환경보전사업 수준에서 탈피해 앞으로는 새로운 에너지 재생사업으로 육성할 수 있게 된다.The first waste liquid purification tank (90) and the second waste liquid purification tank (92) receive abundant sunlight and make it the first production with effective photosynthesis, and from the first digestive fermentation tank where many higher-order consumers inhabit The function of making the medium of residual nutrients (non-digested dissolved in the waste liquid) sent through the purification step is maximized. As one of the methods, the first digestion liquid purification tank 90 and the second digestion liquid purification tank 95 can be used as a farm for the optimum fish species, so that the problem of the waste liquid of the present issue can be fundamentally solved, and methanation of all wet organic wastes. It will be able to break the process from the level of environmental preservation projects in the past and foster new energy regeneration projects in the future.

한편, 상기 준비공장(72)에는 태양전지부(88)에서 생산되는 전력을 인버터, 축전지, 전열 온수보일러, 전열스팀보일러, 펌프류와 함께 탈취장치 등에 공급하며, 상기 생산된 바이오가스를 자가소비만 하는 것은 아니다. On the other hand, the preparation plant 72 supplies the power produced by the solar cell unit 88 with an inverter, a storage battery, an electrothermal hot water boiler, an electrothermal steam boiler, a pump, and the deodorizer, and the produced biogas is self-consumed. It is not.

본 발명에서 해수를 이용하여 습윤유기질폐기물에서 바이오가스를 생산하는 것을 개략적으로 살펴본다.In the present invention, a brief look at producing biogas from wet organic wastes using sea water.

태양광이 도달하는 해양의 표면에 가까운 표층에는 방대한 수의 현미경적인 식물이 살고 있다. 이것을 식물 플랑크톤이라 부르고 동물 플랑크톤이나 어류 등의 바다동물이 직접 또는 간접적으로 먹이로 하고 있는 것이다. 그 크기가 아주 적음에도 불구하고 그 수가 막대하기 때문에 전체로 보아서는 육상의 식물생산량을 능가하고 있는 것으로 알려져 있다. 바다 속에서 식물이 자라기 위한 조건으로서 영양염류, 광, 온도 및 순환 등이 중요한 것들이다. 해수중에는 약 3.5%의 염류가 녹아들어 있다. 그 염류 가운데 주된 이온은 Na, Mg, Ca, K, 염소, 유황 및 탄소 등인데 이것들이 바닷물에 함유된 염류의 99.9% 이상을 점유한다. 이외에도 바닷물 중에는 거의 모든 금속이온으로 이루어지는 미량성분과 유기물이 녹아들어 있다. 그리고 바닷물은 통상 알칼리성으로 pH는 7.9~8.3의 범위에 있다.A large number of microscopic plants live on the surface of the ocean near the sun's reach. This is called phytoplankton and is directly or indirectly fed by marine animals such as zooplankton and fish. Despite its very small size, it is known to surpass land production in total because of its huge number. Nutrients, light, temperature and circulation are important conditions for growing plants in the ocean. About 3.5% of salt is dissolved in seawater. The main ions of the salts are Na, Mg, Ca, K, chlorine, sulfur and carbon, which occupy more than 99.9% of the salts contained in seawater. In addition, in the seawater, trace components and organic substances composed of almost all metal ions are dissolved. Seawater is usually alkaline and has a pH in the range of 7.9 to 8.3.

탄산가스가 식물에 의해 소비되어 버리면, 평형이 깨어져 pH가 상승한다. 미량성분중에서 제일 필요로 하는 것은 인과 질소화합물이며, 규소도 필요하다. 그래서 미량성분이 많은 해양연안에 있어서의 식물 플랑크톤의 생육속도와 분포율이 먼 바다에 비하여 월등히 높다는 사실은, 본 발명이 구성하는 바인 소화폐액의 정화수단으로 해양플랑크톤과 세균을 이용하려는 목적인바 각 공정을 단계적으로 배려한 사실임을 강조하는 바이다.When carbon dioxide is consumed by plants, the equilibrium is broken and the pH rises. Of the trace components, the most needed are phosphorus and nitrogen compounds, and silicon is also required. Therefore, the fact that the growth rate and distribution rate of phytoplankton in marine coasts with a lot of trace components is much higher than that of distant seas, the purpose of using marine plankton and bacteria as a means of purifying digestive waste liquid is constituted by the present invention. It is emphasized that this is a step-by-step consideration.

본 발명에 있어서 메탄세균군에 이용되지 않은 유기성분으로 구성되는 소화폐액은 온도, 희석도를 조화시켜서 해수중의 제1차 생산자인 식물플랑크톤의 좋은 먹이감이 되게 하여 폐액을 정화하려는 것이 본 발명에서 해수를 사용하는 목적의 하나이다. In the present invention, the digestive waste liquid composed of organic components not used in the methane bacterium is intended to purify the waste liquid by adjusting the temperature and dilution to be a good food for phytoplankton, the primary producer in seawater. One of the purposes of using sea water.

다음에 바이오가스 생산자인 메탄균군의 생태를 양호상태로 유지시키기 위해서는 pH 7.5 전후가 적절하다는 점을 고려해 일반적으로 운전상의 최적 조정치는 7.0~7.5로 하고 있다. Next, considering that pH 7.5 is appropriate for maintaining the ecology of the methane group, a biogas producer, in general, the optimum operating value is 7.0 to 7.5.

메탄균은 담수 중에서 메탄발효의 중간 생성물인 휘발성 유기산 농도의 영향을 받는데, 만약 그 농도가 높아지면 그만큼 알칼리가 소비되어 최종적으로 pH치가 내려간다. 바닷물에 녹아 있는 극히 미량의 유기화합물을 제외하고, 바닷물 중의 탄소는 탄산가스, 중탄산염, 그리고 탄산염으로 존재한다. 이것들의 관계를 보면 수온, 수소이온 농도로 지배되는 유리상태의 탄산가스는 물이 산성일 때 최대가 되고, 알칼리도가 높아질수록 감소해 pH 9.1일 때 거의 영(zero)이 된다. Methane is affected by the concentration of volatile organic acids, an intermediate product of methane fermentation in fresh water. If the concentration is high, alkali is consumed and the pH is finally lowered. Except for the very small amount of organic compounds dissolved in seawater, carbon in seawater is present as carbon dioxide, bicarbonate, and carbonate. These relationships show that the free carbon dioxide dominated by water temperature and hydrogen ion concentration peaks when the water is acidic, and decreases as the alkalinity increases to almost zero when the pH is 9.1.

메탄균은 pH치에 대단히 예민해서 pH 6.6이하에서는 생육에 저해를 받고 pH 6.2 이하가 되면 생육이 어려워진다. 그러나 해수(바닷물)를 계(系)로 하는 환경에서의 메탄균은 pH 7.9~8.3의 알칼리도의 양적 지배를 받을 수 있어 매우 안정된 생육을 할 수 있게 됨으로 본 발명과 같은 소화발효조는 항상 안정된 상태로 운전 관리 할 수 있다. 다음에 해수계 메탄화를 채택함으로써 얻을 수 있는 이점 중에서 가축 분뇨를 위시해, 음식물쓰레기, 하수오니 등의 습윤성유기물에 함께 붙어 들어 오는 대장균, 티푸스균 등의 병원균이 육지나, 또는 담수로부터 이 해수계에 들어온다 해도 그들 세균은 오래 생존할 수 없다. 아마도 이런 병원균은 해수의 침투압 때문에 원형질이 분리되거나, 탈수작용 때문에 병원세균세포내의 수분을 빼앗아가는 작용 등의 원인으로 해수 중에서 사멸되는 이점이 있다. 그러므로 이 해수계로 양돈축사의 바닥청소를 하면 청소뿐만 아니라 가축을 병균으로부터 보호해주는 효과도 있다. 따라서, 병원세균, 바이러스 등에 대한 소독설비가 필요없다. Methane is very sensitive to the pH value, and under pH 6.6, growth is inhibited, and when pH is below 6.2, the growth becomes difficult. However, methane bacteria in an environment based on seawater (sea water) can be subjected to quantitative control of alkalinity of pH 7.9 to 8.3, so that very stable growth can be achieved. Can manage driving. Next, among the benefits of adopting seawater-based methanation, pathogens such as E. coli and typhoid bacteria, which come together with wet manure such as food waste and sewage sludge, come from land or fresh water. Even if they enter the system, their germs cannot survive long. Perhaps these pathogens have the advantage of being killed in seawater due to the separation of the plasma due to the infiltration pressure of the seawater, or to take water in the pathogen cells due to dehydration. Therefore, cleaning the bottom of pig house in this seawater system not only cleans, but also protects livestock from germs. Therefore, there is no need for disinfection facilities for hospital bacteria, viruses, and the like.

한편, 돔 밸브의 상단에 있는 소화폐액 정화실(10)은 해수로 만수위 상태로 유지되고, 여기는 해양과 완전 동일상태의 해양생물인 세균류, 동식물 플랑크톤이 생식하고 있으며 이곳에 돔 밸브를 통해 보내오는 소화폐액은 이 해양 생물에게 유익한 영양염을 먹이감으로 공급해주는데 특히 따뜻히 가온된 소화폐액이 공급하는 열 에너지는 생물류를 활발하게 활동케 해주어 결과적으로 폐액의 정화를 돕게 한다. 이렇게 생물 정화를 거친 소화폐액은 원액투입량에 상응하여 다음 공정인 제 1소화폐액정화조(90)를 향해 흘러간다. On the other hand, the digestive waste liquid purification chamber (10) at the top of the dome valve is maintained in the full water level with sea water, which is a marine life of bacteria and flora and fauna plankton, which are in exactly the same state as the ocean, is reproduced and sent through the dome valve. The digestive waste fluid provides nutrients that are beneficial to the marine organisms, especially the heat energy supplied by the warmed digestive waste fluids, which makes the living organisms active and consequently aid in the purification of the waste fluid. The digested waste liquid thus purified is flowed toward the first digestion liquid purification tank 90, which is the next process, corresponding to the amount of the raw liquid input.

이 소화폐액 정화실에 서식하는 세균, 플랑크톤류의 미생물은 생식순환을 마치면 변환 집적하고, 돔 밸브의 개폐 작동시에 하단의 혐기성 소화발효실(20)로 떨어져 들어가서 결국 거기서 바이오가스로 환원된다.Bacteria and planktonic microorganisms living in the digestive waste liquid purification chamber are converted and accumulated when the reproductive circulation is completed, and fall into the anaerobic digestive fermentation chamber 20 at the lower end during the opening and closing operation of the dome valve, and finally reduced therein to biogas.

또한, 혐기성 소화발효실(20)의 저면부에는 완만한 비탈을 이루는 구배형 오니침전부 속에 온수와 스팀의 두 종류의 가열관과 그 외에 필요한 배관과 각종 계기류의 배관 일체가 내설되고 시멘트로 응고하여 구축된다. 그 중앙부에는 스팀으로 가열하고 여기서 내는 복사열로 가온되는 원액은 열 대류를 발현해 조내 전체에 교반유동력을 주어 조내의 세균군과 원액과의 접촉효과를 증진시키는 것이다. In addition, in the bottom portion of the anaerobic digestive fermentation chamber 20, two types of heating tubes of hot water and steam, other necessary pipes, and various kinds of pipes are installed in a gradient type sludge settle portion forming a gentle slope, and solidified with cement. Is built. The stock solution heated by steam and heated by radiant heat in the center expresses heat convection to give stirring flow to the whole tank to enhance the contact effect between the bacterial group and the stock solution in the tank.

다음에 본 발명에 있어서 가장 중요한 것 중의 하나는 메탄균군의 저서성, 무광선, 무산소의 이토층생식습성대로 살아갈 수 있도록 이토질침구(Bed-blanket)를 만들어주고, 거기에 온돌실 온수가온을 해 줌으로서 메탄균들이 안락하게 생식하고 결과적으로 다량의 양질 바이오가스를 생산할 수 있게 안식처를 제공하는 데 있다. 그리고 이토층은 시간이 경과함에 따라 원액으로부터 분리 침전되는 오니로 쌓여 두터워지겠지만 이에 비례해서 메탄 등 세균류의 수량은 막대하게 증식해 활발한 바이오가스 생산을 할 것이다. Next, one of the most important things in the present invention is to make the bedding blanket (Bed-blanket) to live according to the benthic, non-ray, oxygen-free Ito layer reproductive habit of methane bacteria group, there This provides a safe haven for methane bacteria to reproduce comfortably and produce large quantities of good quality biogas. In addition, the soil layer will be thickened with sludge that is separated from the stock solution over time, but in proportion to this, the amount of bacteria such as methane will be proliferated enormously to produce active biogas.

한편, 본 발명에 있어서는 습윤유기질폐기물의 원료화 준비(유입, 선별분쇄, 가용화, 산화처리, 원액의 수송 등)공정과 생산된 바이오가스의 탈류, 이산화탄소의 제거와 정제, 가스홀더의 관리, 메탄가스(CH₄)의 상품화 등의 공정을 제외한 혐기성 소화발효조, 정화지(淨化池), 정화수의 방류와 정화수의 리싸이클 공정을 완전히 무인화하여 자동운전할 수 있는 기술을 제공한다.On the other hand, in the present invention, the raw material preparation of wet organic waste (inflow, screening, solubilization, oxidation treatment, transport of stock solution, etc.), degassing of produced biogas, removal and purification of carbon dioxide, management of gas holder, methane Except for the process of commercialization of gas (CH), anaerobic digestive fermentation tank, clarification paper, discharge of purified water and recycling process of purified water are completely unmanned and provide automatic technology.

돔 밸브(30)는 최초 돔 밸브 내의 만수를 기준으로 하여 바이오가스 부력과 돔 밸브의 자체 중량과 상관하며, 돔 밸브 내 수위가 일정 수위에 달할 때 까지는 바이오가스 부력을 이용해 돔 밸브를 개폐하여 소화폐액을 상단의 소화폐액 정화실(10)로 보내고 자동적으로 원액유입펌프와 바이오가스 배출펌프를 ON/OFF 시켜 돔 밸브의 위치를 유지시켜 준다. 그러나 바이오가스의 이상 발생시라던가, 혐기성 소화발효실(20)의 농도를 제어하기 위해서 상기 소화발효실로부터 융승류(up-welling)가 필요할 때는 중앙운전실로부터 ON/OFF를 조작함으로서 목적을 달성한다. The dome valve 30 is correlated with the biogas buoyancy and the dome valve's own weight based on the water level in the first dome valve, and the dome valve is opened and closed by using the biogas buoyancy until the water level in the dome valve reaches a certain level. The waste liquid is sent to the digestive waste liquid purification chamber 10 at the top and automatically turns on / off the feed solution inlet pump and the biogas discharge pump to maintain the position of the dome valve. However, when an abnormality of biogas occurs or when up-welling is required from the digestive fermentation chamber to control the concentration of the anaerobic digestive fermentation chamber 20, the purpose is achieved by operating ON / OFF from the central cab.

이와 같이 혐기성 소화발효실(20)에 있어서는 돔 밸브의 정점에 시설되어 여러 기능을 구비한 센서부의 신호로 돔 밸브의 위치분별이 가능하여 완전 자동화 운전이 가능하다.As described above, in the anaerobic digestive fermentation chamber 20, the position of the dome valve can be classified by the signal of the sensor unit equipped with various functions at the apex of the dome valve, so that the fully automated operation is possible.

한편, 가축분뇨, 음식쓰레기, 하수오니, 그리고 농수산 폐기물의 어느 것이나 유기질의 함량가치가 높은 것은 없다. 그리고 이런 폐기물들은 광역에 걸쳐 산재하고 있어서 그것을 수집, 운반하기에 고비용이 들고, 이것을 원재료로 하여 가치있는 변환을 하는 것이 바이오가스 생산의 목적이라고 말할 수는 있지만 이것을 수익성 높은 기업으로 육성하기 위한 적절한 기술이 아직 확립되지 않은 상태이기 때문에 본 발명은 더욱 가치가 있다고 할 것이다.On the other hand, none of the livestock manure, food waste, sewage sludge, and agricultural and fishery waste have high organic content. And these wastes are scattered over a wide area and are expensive to collect and transport, and it can be said that the purpose of biogas production is to convert them into raw materials, but to develop them into profitable companies. The present invention is more valuable because it is not yet established.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여 제한되나, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited by the matters described in the claims, but those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention if it is obvious to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a digestive fermentation tank of wettable biomass using seawater according to one embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조가 사용된 혐기성 소화발효시설의 개략적인 구성도,2 is a schematic configuration diagram of an anaerobic digestive fermentation facility using a digestive fermentation tank of wettable biomass using seawater according to one embodiment of the present invention;

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시 예에 의한 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조의 동작상태도,3a and 3b is an operating state diagram of the digestive fermentation tank of the wettable biomass using seawater according to an embodiment of the present invention,

도 4는 종래의 일반적인 바이오가스 플랜트 구성도,4 is a configuration diagram of a conventional general biogas plant,

도 5a 및 도 5b는 종래의 자연유하방식에 의한 폐액의 이송장치의 예시도.Figures 5a and 5b is an illustration of the conveying device of the waste liquid by the conventional natural flow method.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10: 소화폐액 정화실 11: 측벽10: digestive fluid purification chamber 11: side wall

12: 일류 집수부 13: 정화폐액 배출관12: First-class collecting part 13: Purification waste discharge pipe

14: 일류수위 20: 혐기성 소화발효실14: First-class water level 20: Anaerobic digestive fermentation room

21: 구배형 오니침전부 22: 스팀가열부21: gradient type sludge settling unit 22: steam heating unit

23: 스팀공급관 24: 온수관23: steam supply pipe 24: hot water pipe

25: 온수공급관 26: 폐수분무관25: hot water supply pipe 26: waste water spray pipe

27: 폐수공급관 28: 오니배출구27: wastewater supply pipe 28: sludge discharge outlet

29: 바이오가스 배출관 30: 돔 밸브(Dome Valve)29: biogas discharge pipe 30: dome valve

31: 돔 밸브 안착턱 32: 돔 지붕(Dome Roof)31: Dome valve seating jaw 32: Dome roof

33: 돔 밸브 유동가이드 34: 돔 밸브 상한턱33: Dome valve flow guide 34: Dome valve upper limit

35, 36: 롤러 37: 밀폐부재35, 36: roller 37: sealing member

38: 롤러 연결대 39: 바이오가스 포집부38: roller connecting rod 39: biogas collecting unit

40: 돔 밸브 위치표시봉 41: 안전밸브40: dome valve position indicating rod 41: safety valve

42, 88: 태양전지부 43: 센서부42 and 88: solar cell unit 43: sensor unit

50: 소화오니 60: 해수취수부50: digestion sludge 60: seawater collection part

62: 해수운반차량 64: 해수탱크62: seawater transport vehicle 64: seawater tank

66: 양돈장 68: 분뇨조66: pig farm 68: manure tank

70: 분뇨운반차량 72: 준비공장70: manure transport vehicle 72: preparation factory

73: 수입조 74: 선별 및 분쇄기73: import tank 74: sorting and crusher

75: 산화조 76: 가용화조75: oxidation tank 76: solubilization tank

80: 소화발효조 82: 바이오가스 펌프80: digestive fermentation tank 82: biogas pump

84: 가스홀더 86: 가열장치84: gas holder 86: heating device

90: 제 1소화폐액정화조 91: 오니배출펌프90: 1st waste liquid purification tank 91: sludge discharge pump

92: 제 2소화발효조 연결관 93: 밸브92: 2nd fire fermentation tank connector 93: valve

94: 일류관 95: 제 2소화폐액정화조94: First-class Hall 95: Second Digestion Liquid Septic Tank

96: 방출관 97: 제 1소화발효조96: discharge tube 97: first digestive fermentation tank

Claims (5)

혐기성 소화발효실과 소화폐액 정화실이 일체로 구성된 소화발효조(80)로써,As an anaerobic digestive fermentation chamber and digestive waste liquid purification chamber 80, which is composed of integrally, 상기 소화발효조(80)는, 내측 바닥면에 가온할 수 있는 가온장치와, 상기 가온장치에 의해 가온되어 혐기성 소화발효시키기 위한 혐기성 소화발효실(20)과, 상기 혐기성 소화발효실(20)의 상부에서 상하로 이동되는 돔 밸브(Dome Valve: 30)와, 상기 돔 밸브(30)의 상부에서 소화폐액을 정화하는 소화폐액 정화실(10)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조.The digestive fermentation tank 80, a heating device capable of warming to the inner bottom surface, an anaerobic digestive fermentation chamber 20 for warming by the warming device for anaerobic digestive fermentation, and the upper portion of the anaerobic digestive fermentation chamber 20 Wet biomass using sea water, characterized in that it comprises a dome valve (Dome Valve 30) which is moved up and down, and a digestion waste liquid purification chamber (10) for purifying the digestion waste liquid from the upper portion of the dome valve (30). Digestive fermentation tank. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소화발효조(80)를 형성하는 측벽(11)에는, 상기 측벽(11)의 중간부에서 내측으로 돌출된 돔 밸브 안착턱(31)과, 상기 돔 밸브 안착턱(31)의 상부 측벽(11)에 적어도 3개 이상의 돔 밸브 유동가이드(33)가 동일 간격을 갖도록 세로로 장착되며, 상기 돔 밸브 유동가이드(33)의 최상단부에 돔 밸브 상한턱(34)이 장착되고,The side wall 11 forming the fire fermentation tank 80 includes a dome valve seating jaw 31 protruding inward from an intermediate portion of the side wall 11 and an upper side wall 11 of the dome valve seating jaw 31. At least three dome valve flow guides 33 are vertically mounted to have the same spacing, and a dome valve upper limit 34 is mounted at an uppermost end of the dome valve flow guide 33. 상기 돔 밸브(30)는, 밑면이 개방된 원뿔형상의 돔 지붕(32)과, 상기 돔 지붕(32)의 밑면 주연부에 부착된 밀폐부재(37)와, 상기 돔 지붕(32)의 하부와 롤러 연결대(38)와 연결되어 상기 밸브 유동가이드(33)를 타고 회전되는 롤러(35, 36)를 포함하여 상기 돔 밸브 안착턱(31)에 안착되거나 부유하게 되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조.The dome valve 30 includes a conical dome roof 32 having an open bottom, a sealing member 37 attached to the bottom periphery of the dome roof 32, a lower part of the dome roof 32 and a roller. Wet bio-type using sea water, characterized in that it is connected to the connecting table 38 is seated or floated on the dome valve seating jaw 31, including the rollers (35, 36) rotated by the valve flow guide 33 Mass digestive fermentation tank. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 돔 밸브(30)의 상단부 꼭지점에는 돔 밸브 위치표시봉(40)이 관통되어 구성되고,The upper end of the dome valve 30, the dome valve position indicator rod 40 is configured to pass through, 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)은, 내부가 중공된 파이프로 상기 소화폐액 정화실(10)의 상부로 노출되어 상기 돔 밸브(30) 내측의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 하는 안전밸브(41)와, 빛에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 태양전지부(42)와, 상기 돔 밸브 위치표시봉(40)의 위치를 검출할 수 있도록 센서부(43)가 더 장착되어 구성되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조.The dome valve position indicator rod 40 is a safety valve for exposing the air inside the dome valve 30 to the outside by being exposed to the upper portion of the digestion liquid purification chamber 10 as a hollow pipe ( 41, a solar cell unit 42 capable of converting light energy into electrical energy, and a sensor unit 43 further configured to detect the position of the dome valve position indicating rod 40. Digestive fermentation tank of wettable biomass using seawater. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 돔 밸브(30)의 내측 상단부에 포집된 바이오가스는 소화발효조(80)의 외부로 배출되도록 바이오가스 배출관(29)이 상기 소화발효조(80)의 외부와 연결되도록 구성되고,The biogas collected in the upper upper end of the dome valve 30 is configured to be connected to the outside of the digestive fermentation tank 80, the biogas discharge pipe 29 so as to be discharged to the outside of the digestive fermentation tank 80, 상기 혐기성 소화발효실(20)의 바닥면은, 중앙부가 상승된 구배형 오니침전부(21)가 형성되고, 상기 구배형 오니침전부(21)의 내부에는 상기 가온장치가 장착 되며,The bottom surface of the anaerobic digestive fermentation chamber 20 is formed with a gradient type sludge settling portion 21 with a raised central portion, and the heating device is mounted inside the gradient type sludge settling portion 21. 상기 가온장치는, 상기 구배형 오니침전부(21)의 중앙부에는 스팀가열부(22)가 장착되고, 상기 구배형 오니침전부(21)의 내측에는 균일하게 온수관(24)이 장착되어 구성되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조.The heating device is configured to be equipped with a steam heating unit 22 in the center portion of the gradient type sludge settling portion 21, and the hot water pipe 24 is uniformly mounted inside the gradient type sludge settling portion 21. Digestive fermentation tank of wettable biomass using sea water, characterized in that. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 소화폐액 정화실(10) 및 혐기성 소화발효실(20)은 해수로 충진되어 구성되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 습윤성 바이오매스의 소화발효조.The digestive waste liquid purification chamber (10) and anaerobic digestive fermentation chamber (20) is a digestive fermentation tank of wet biomass using sea water, characterized in that the filling is configured.
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