JP2021505389A - 同時フェーズ動作型嫌気性連続バッチ反応器 - Google Patents
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Abstract
Description
該設備が更に、該バイオリアクター(1)からの処理された水性流体(2a)を保持する為の、かつ該バイオリアクター(1)からのバイオガス(2b)を保持する為の、別容器(2)を備えており、
該方法が、
(i)バイオリアクター供給段階、ここで、該生分解性有機物質を含む該水性流体が該バイオアクター(1)に供給される、及びその後、
(ii)バッチ反応段階、ここで、生分解性有機物質が、該バイオリアクター(1)内で該微生物によって転化され、それによってバイオガスを形成し、バッチ反応フェーズ中に、該設備から出るバイオガス出口流が維持され、該バッチ反応フェーズの少なくとも一部中に、該形成されたバイオガスの少なくとも一部が該別容器(2)に一時的に貯蔵される、その後、
(iii)沈降段階及び/又は水性流体(好ましくは液体)流出物排出段階を含む、少なくとも1つの更なる段階
を含み、該別容器(2)に貯蔵されたバイオガス(2b)が、該バッチ反応段階中又はその後に、バイオガス出口流(15)の変動を低減させるのに使用される、上記方法に関する。
バイオリアクター(1)からの処理された水性流体を保持する為の第1のセクション(2a)であって、閉じることができる導管(3)を介して該バイオリアクター(1)からの処理された水性流体用の出口に接続された、該処理された水性流体用の入口と、閉じることができる導管(6)を介して該第1のセクションの内容物を除去する為の出口とを備えている、第1のセクション(2a)、及び
導管(4)を介して該バイオリアクター(1)からのバイオガス用の出口に接続された、バイオガス用の入口を備えている、バイオガスを保持する為の第2のセクション(2b)
を備えており、
該設備は更に、該設備内への流体水性廃棄流用の入口(14)、該設備からのバイオガス用の出口(15)、及び流体水性流出物用の排出口(7)、及び該設備からのスラッジ用の出口(9)を備えている。
高い懸濁固形分(2〜5g TSS/L)含量及び高いFOG(>600mg/L)含量を有する乳製品の廃水が、図5に類似した方法で、本発明に従う同時フェーズ動作型嫌気性連続バッチ反応器(Simultaneous Phase Operated Anaerobic Sequential Batch Reactor)(例えば、図3を参照)で処理され、ここで、段階III及び段階IVは逆の順序で実行されている。該反応器は、合計で235日間にわたり動作された。最初に、流入物が該反応器内に供給され、そして外部容器が脱気され、そのフェーズの最中に、反応、すなわち廃水からバイオガスへの汚染物質の転化が、反応器と外部容器との両方で既に生じた。次に、スラッジが該外部容器内で沈降され、引き続きデカンテーションされ、その後、流出物が該外部容器から取り出された。その間、該反応が該反応器内で継続された。最後に、スラッジが該外部容器から除去され、バイオリアクター内に供給され、そして次に、該バイオリアクターから該外部容器に戻された。
Claims (23)
- 水性流体を処理する方法であって、バイオガスが、バイオリアクター(1)、好ましくは嫌気性条件下で動作するバイオリアクター、及び別容器(2)を備えている設備で生成される前記方法において、
(i)バイオリアクター供給段階、その後の、(ii)バイオガスが形成され且つ形成されたバイオガスが該別容器(2)に一時的に貯蔵されるバッチ反応段階、並びにその後の、(iii)沈降段階及び/又は水性流体流出物排出段階を含む少なくとも1つの更なる段階を含み、該別容器(2)に貯蔵された該バイオガスが、該設備からのバイオガス出口流(15)の変動を低減させるのに使用され、該更なる段階(iii)が、水性懸濁物の沈降及び/又は流体流出物の排出を含む、前記方法。 - (ii)バッチ反応段階の少なくとも一部の間に、該別容器(2)が沈降器として使用され、該沈降器の中で、固体粒子が、該別容器内に存在する水性懸濁物から沈降することが可能である、請求項1に記載の方法。
- バッチ反応段階(ii)中、バイオガスがバイオリアクター(1)内で形成され、同時に、該別容器(2)の第1のセクション(2a)内に先に導入された、バイオリアクター(1)から水性懸濁物があればこれが、該別容器(2)内で沈降することが可能である、請求項2に記載の方法。
- (i)バイオリアクター供給段階で、
生分解性有機物質を含む水性流体が、好ましくは撹拌されながら、水性流体用の入口(14)を介してバイオリアクター(1)に供給され、該入口(14)は、該バイオリアクターの上方部分に在り、
該バイオリアクター内に存在する気体は、該バイオリアクター(1)内に供給された該水性流体によって排除され、上記気体は、該供給段階中にバイオガス出口流(15)の少なくとも一部を形成し、
該別容器(2)の第1のセクション(2a)内に先に導入された、バイオリアクター(1)から水性懸濁物があればこれが、第1のセクション(2a)内で沈降され、それによって、上記懸濁物と比較して低減された固体粒子含量を有する上方流体相(該上方流体相は、固相を好ましくは含まず又は少なくとも実質的に含まない)と、上記懸濁物と比較して増大された固体粒子含量を有する下方スラッジ相とが形成され、
(ii)バッチ反応器段階は、(iia)第1のバッチ反応器フェーズ及び(iib)第2のバッチ反応器フェーズを含み、これらのフェーズでは、バイオリアクター(1)内の該懸濁物を撹拌しながら、生分解性有機物質が微生物によって、バイオリアクター(1)内で転化され、
(iia)第1のバッチ反応器フェーズでは、該別容器(2)の第1のセクション(2a)に既に導入された、バイオリアクター(1)から懸濁物があればこれが、第1のセクション(2a)内で沈降され続けられ、
(iib)第2のバッチ反応器フェーズでは、該第1のセクション(2a)の底部サブセクションで形成された沈降スラッジの少なくとも一部が、該第1のセクション(2a)の出口(6)と該バイオリアクター(1)の底部セクションの入口(8)との間の導管を介して、該バイオリアクターに戻され、残部のスラッジがバイオリアクターから直接に、該設備から排出され、
該バイオリアクター(1)で形成された該バイオガスの一部が、該別容器(2)の第2のセクション(2b)に貯蔵され、
(iii)流体流出物排出段階では、該第2のバッチ反応器フェーズの後又は前で、
本質的に全てのスラッジが第1のセクション(2a)から除去された後に、該水性流体相は、出口(6)及び排出口(7)を介して該第1のセクション(2a)から取り出され、
気体は、該懸濁物を撹拌しながら、バイオリアクター(1)内の該懸濁物から除去され、
該第2のバッチ反応器フェーズ及び該流体流出物排出段階後、(iv)バイオリアクター排出段階では、該脱気した懸濁物の少なくとも一部が、バイオリアクター(1)の底部セクションから、出口(16)を介して該バイオリアクター(1)から取り出され、導管を介して出口(16)に接続された入口(3)を介して該別容器(2)の第1のセクション(2a)に供給される、
請求項3に記載の方法。 - 段階(iii)が、該バイオリアクター(1)から取られた水性懸濁物、特にスラッジ、の固形分を該別容器(2)内で沈降させ、それによって、沈降した固形分を含む相を形成すること、及び上記相を、該別容器(2)の出口(6)と該バイオリアクター(1)の底部セクションにある入口(8)との間の導管を介して該バイオリアクターに戻すことを含み、残部の懸濁物、特にスラッジ、が該バイオリアクターから直接に、該設備から排出される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 該バイオリアクター(1)が、水性液相及び固相を含み且つ嫌気性微生物を含有する水性懸濁物を含有し、該別容器(2)が、該バイオリアクター(1)からの処理された水性流体(2a)を保持する為の、かつ該バイオリアクター(1)からのバイオガス(2b)を保持する為のものであり、
該方法が、
(i)バイオリアクター供給段階において、該生分解性有機物質を含む該水性流体が該バイオリアクター(1)に供給される、及びその後、
(ii)バッチ反応段階において、生分解性有機物質が、該バイオリアクター(1)内で嫌気性微生物によって転化され、それによってバイオガスを形成し、該バッチ反応フェーズ中に、該設備から出るバイオガス出口流が維持され、該バッチ反応フェーズの少なくとも一部中に、該形成されたバイオガスの少なくとも一部が該別容器(2)に一時的に貯蔵される、その後、
(iii)沈降段階及び/又は水性流体流出物排出段階を含む、少なくとも1つの更なる段階
を含み、該別容器(2)に貯蔵された該バイオガスが、該バッチ反応段階中又はその後に、バイオガス出口流(15)の変動を低減させるのに使用される
請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 該バイオリアクターが綿状バイオマスを含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 該バイオマスが、該別容器(2)の上方部分に貯蔵され、該別容器(2)が、第1の膜及び第2の膜を有する膨張可能な二重膜を備えている柔軟な上部カバー(17)を有し、膨張すると、該第1の膜と該第2の膜との間に空間が創出される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 該第1の膜と該第2の膜との間の該空間が膨張され又は収縮されて、該別容器(2)内のバイオガス(2b)の圧力を、定められた範囲内に維持する、請求項8に記載の方法。
- 該バイオガス出口流が下限閾値よりも下にある場合、該別容器(2)に貯蔵されたバイオガス(2b)を該バイオガス出口(15)に導く為に、該第1の膜と該第2の膜との間の該空間が増大され、且つ/又はバイオガス生成速度が上限閾値よりも上にある場合、より多くのバイオガスの貯蔵が可能になるように、該第1の膜と該第2の膜との間の該空間が減少される、請求項8又は9に記載の方法。
- 該バイオリアクター(1)から出るバイオガス流又は該バイオリアクター(1)のバイオガス生成速度が、少なくとも(ii)バッチ反応段階中にモニターされ、次の段階に進む時を決定するのに使用される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 好ましくは嫌気性条件下で操作され、該バイオリアクター(1)が、該バイオリアクター(1)内に存在する内部分離器システム(11)を備えており、該内部分離器システム(11)は、該生分解性物質を含む水性流体用の入口(14)の上方に、かつ該バイオリアクターから出る処理された水性流体用の出口(16)の下方に位置決めされ、該分離器システム(11)は、固相及びバイオガスから懸濁物の水性流体を分離するのに使用され、該分離された水性流体は、該バイオリアクター(1)の上方部分に、すなわち該分離器システム(11)の上方に、収集され、
(i)バイオリアクター供給段階では、
該生分解性有機物質を含む該水性流体が、水性流体用の上記入口(14)を介して該バイオリアクター(1)に供給され、この際に該供給によって引き起こされる何らかの撹拌以外の実質的な撹拌はない、
該分離された水性流体が、出口(16)を経て該バイオリアクターから取り出され、その少なくとも一部が、該別容器(2)の該第1のセクション(2a)に供給され、
必要とされる場合には、該別容器(2)の該第2のセクション(2b)に存在するバイオガスが、該供給段階中にバイオガス出口流(15)の少なくとも一部を供給するように使用され、
(ii)バッチ反応段階では、
該バイオリアクター(1)内の該水性懸濁物が撹拌され、
所望の場合には、水性懸濁物が、該内部分離器システム(11)の上方に位置決めされた出口(16)を経て該バイオリアクターから取り出され、入口が該内部分離器システム(11)の下方に位置決めされているリサイクル(12b)を介して該バイオリアクターにリサイクルされる、
該第1のセクション(2a)に貯蔵された水性流体が、水性流体用の出口(6)を介して該設備から取り出される、
該バッチ反応段階(ii)の後に、(iii)沈降段階が続き、その段階中、微生物による生分解性有機物質の転化が継続され得、
該沈降段階は、該バイオリアクター内での固形分の沈降を含み、それによって水性流体相が、該内部分離器システムの上方に形成され、
第1のセクション(2a)に貯蔵された水性流体は、水性流体用の出口(6)を介して該設備から取り出され、
残部の懸濁物が存在する場合には該残部の懸濁物が、該バイオリアクターの下方部分で、出口(9)を介して該バイオリアクターから排出され、
必要とされる場合には、第2のセクション(2b)からのバイオガスが、該沈降段階中にバイオガス出口流(15)の少なくとも一部を供給するのに使用される、
請求項1又は請求項1に従属する場合の請求項5〜11のいずれか1項に記載の方法。 - 上記複数の段階が複数サイクル繰り返され、少なくとも最初のサイクル後に、少なくとも実質的に一定のバイオガス出口流が、上記複数の段階中に維持される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 処理される該水性流体が、0.3〜100g COD/lの範囲の総有機物質含量、及び/又は1〜30g/lの範囲の総懸濁固形分含量を有する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 該別容器(2)の第1のセクション(2a)から、裸眼で見ることができる固体粒子を少なくとも実質的に含まない水性流出物が取り出される、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 該設備の下流で、該別容器(2)の第1のセクション(2a)からの流出物(7)が、精製工程に供される、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
- (i)バイオリアクター供給段階、(ii)バッチ反応段階、並びに(iii)沈降段階及び/又は流体流出物排出段階が、少なくとも実質的に部分的に、同時に実施される、請求項16に記載の方法。
- 生分解性有機物質を含む水性流体を微生物学的に処理する為の設備であって、
該設備が、バイオリアクター(1)内で該水性流体を撹拌する為の撹拌器を備えている該バイオリアクター(1)と、別容器(2)とを備えており、該別容器(2)が、
バイオリアクター(1)からの処理された水性流体を保持する為の第1のセクション(2a)であって、閉じることができる導管(3)を介して該バイオリアクター(1)からの処理された水性流体用の出口に接続された、該処理された水性流体用の入口と、閉じることができる導管(6)を介して該第1のセクションの内容物を除去する為の出口とを備えている、第1のセクション(2a)、及び
導管(4)を介して該バイオリアクター(1)からのバイオガス用の出口に接続された、バイオガス用の入口を備えている、バイオガスを保持する為の第2のセクション(2b)
を備えており、
該設備は更に、該設備内への流体水性廃棄流用の入口(14)、該設備からのバイオガス用の出口(15)、及び流体水性流出物用の排出口(7)、及び該設備からのスラッジ用の出口(9)を備えている、
前記設備。 - 第2のセクション(2b)が、該別容器(2)の上方部分を占有し、且つ拡張可能な上部カバー(17)、好ましくは二重膜、を有する、請求項18に記載の前記設備。
- 該設備が、生分解性有機物質を含む水性流体を微生物学的に処理するのに使用される場合、該設備からのバイオガスの出口流(15)を調節するように構成されたバイオガス制御システムを備えている、請求項18又は19に記載の前記設備。
- 第1のセクション(2a)が、水性流体(例えば、懸濁物又はスラッジ)中の固体粒子の沈降性を高めるように構成された傾斜内部構造を有する液−固分離器を収容する、請求項18〜20のいずれか1項に記載の前記設備。
- 該液−固分離器が、傾斜板沈降器である、請求項21に記載の前記設備。
- 好ましくは請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法で、バイオガスが生分解性物質から形成される、生分解性有機物質を含む水性流体の微生物学的処理において、請求項18〜20のいずれか1項に記載の設備を用いる方法。
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