KR102311041B1 - 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비 - Google Patents

무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비 Download PDF

Info

Publication number
KR102311041B1
KR102311041B1 KR1020190112342A KR20190112342A KR102311041B1 KR 102311041 B1 KR102311041 B1 KR 102311041B1 KR 1020190112342 A KR1020190112342 A KR 1020190112342A KR 20190112342 A KR20190112342 A KR 20190112342A KR 102311041 B1 KR102311041 B1 KR 102311041B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction unit
unit
biogas
reaction
microorganisms
Prior art date
Application number
KR1020190112342A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200114992A (ko
Inventor
문성우
Original Assignee
문성우
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020190035381A external-priority patent/KR20200039533A/ko
Application filed by 문성우 filed Critical 문성우
Priority to KR1020190112342A priority Critical patent/KR102311041B1/ko
Priority to PCT/KR2019/012555 priority patent/WO2020071687A1/ko
Publication of KR20200114992A publication Critical patent/KR20200114992A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102311041B1 publication Critical patent/KR102311041B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F9/00Fertilisers from household or town refuse
    • C05F9/02Apparatus for the manufacture
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

본 발명은 바이오 가스 생산 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 미생물이 수용되는 발효조에 유기물을 투입하여, 상기 유기물에 대해 미생물 분해를 진행함으로써 메탄을 포함한 바이오 가스를 생산하고, 상기 미생물 분해 시 발생하여 독성으로 작용하는 수용성 무기물(무기산)의 축적을 막아 미생물이 활동할 수 있는 최적의 조건을 유지할 수 있도록 하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 내부로 투입되는 유기성 폐기물 원료를 미생물과 혐기성 발효시켜 수용성 무기물이 생성되며, 유기성 폐기물을 저급유기산으로 가수분해 시키고, 메탄을 포함한 바이오 가스가 생성되는 1차 반응부(100); 상기 1차 반응부(100) 내부에서 큰 고형물은 침전되어 제거된 반응액을 공급받아 여액과 고형물로 다시 분리하고, 분리된 고형물은 다시 1차 반응부(100)로 재투입시키는 연속원심분리기(400); 상기 연속원심분리기(400)에 연결되어 분리된 여액을 공급받고, 여액 속 저급유기산을 혐기성 미생물이 분해하여 메탄을 포함한 바이오 가스가 생성되는 2차 반응부(200); 상기 2차 반응부(200)와 연결되어, 상기 수용성 무기물을 수집하여 농축된 무기물 수용액과 청수로 분리하는 회수부(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비 {A circulation type biogas production facility through inorganic acid control}
본 발명은 바이오 가스 생산 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 미생물이 수용되는 발효조에 유기물을 투입하여, 상기 유기물에 대해 미생물 분해를 진행함으로써 메탄을 포함한 바이오 가스를 생산하고, 상기 미생물 분해 시 발생하여 독성으로 작용하는 수용성 무기물(무기산)의 축적을 막아 미생물이 활동할 수 있는 최적의 조건을 유지할 수 있도록 하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비에 관한 것이다.
축산분뇨와 음식물 쓰레기 등과 같은 유기 폐기물은 부패 및 침출수 등에 의해 환경을 심각하게 훼손시킬 수 있는 것으로서, 그 폐기는 반드시 폐기물을 종류별로 취합하여 정해진 폐기물 처리과정을 거쳐서 폐기되어야 한다.
하지만, 유기 폐기물의 단순 폐기처리는 처리시설 마련과 인력의 소모가 요구되는 것으로서, 생산적인 측면보다는 낭비적인 측면이 상대적으로 강하다.
이에 따라, 유기 폐기물을 재활용하기 위한 방법과 기술들이 개발되고 있는데, 대표적으로는 유기 폐기물을 이용하여 바이오 가스(또는 메탄 가스)를 생산하고, 상기 유기 폐기물을 통해 생산된 바이오 가스를 에너지화하는 기술 등을 꼽을 수 있다.
그러나, 종래 기술의 경우, 상기 폐수 처리 장치의 가동시간이 길어지는 경우, 바이오가스를 생성하기 위한 미생물이 수용된 바이오 가스 생성 반응조 내에서의 무기산 농도가 점진적으로 농축됨에 따라, 상기 미생물의 활성이 감소되었고, 결과적으로 바이오 가스 생성율이 감소하는 문제점이 발생하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제 10-2004-0011693 호의 '이상 고효율 상향류식 혐기성 폐수 처리 장치 및 이를 이용한 폐수 처리방법'에서는 폐수 처리시에 발생되는 미생물 활성 저해원인 중의 하나인 황화물을 포함한 무기산을 저감할 수 있도록 하여, 바이오 가스 생산율을 대폭 증가시킬 수 있도록 하였다.
그러나, 상기 황화물을 제거하기 위해 산생성조를 상향류식 반응조로 구성하고 있음에 따라, 고형물 농도가 높은 폐수 및 유기 폐기물을 대상으로 하는 운전이 어려운 문제점이 존재하고, 최종적으로 발생되는 바이오 가스의 발생 효율이 낮을 뿐 아니라, 반응조를 거친 유출수에 여전히 반응되지 못한 유기물이 다향 검출되기에 최근 이루어지고 있는 한층 강도 높은 환경 규제에 대응하지 못하게 되는 문제점이 여전히 존재하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 혐기성 미생물 활성 저해원인 중 하나인 무기산(수용성 무기물)을 조절할 수 있도록 함으로써, 상기 미생물을 통한 바이오 가스(메탄 가스)생성율을 현저히 향상시킬 수 있는 순환식 바이오 가스 생산 설비를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비를 구성하되, 내부로 투입되는 유기성 폐기물 원료를 미생물과 혐기성 발효시켜 수용성 무기물이 생성되며, 유기성 폐기물을 저급유기산으로 가수분해 시키고, 메탄을 포함한 바이오 가스가 생성되는 1차 반응부(100); 상기 1차 반응부(100)에 연결되며, 상기 1차 반응부(100) 내부에서 큰 고형물은 침전되어 제거된 반응액을 공급받아 여액과 고형물로 다시 분리하고, 분리된 고형물은 다시 1차 반응부(100)로 재투입시키는 연속원심분리기(400); 상기 연속원심분리기(400)에 연결되어 분리된 여액을 공급받고, 여액 속 저급유기산을 혐기성 미생물이 분해하여 메탄을 포함한 바이오 가스가 생성되는 2차 반응부(200); 상기 2차 반응부(200)와 연결되어, 상기 수용성 무기물을 수집하여 농축된 무기물 수용액과 청수로 분리하는 회수부(300);를 포함하며, 상기 회수부(300)에서 생성되는 청수를 상기 1차 반응부(100) 또는 2차 반응부(200)로 공급되게 구성함을 특징으로 한다.
상기 1차 반응부(100)와 2차 반응부(200)의 상측에는 각각 유기물과 미생물의 반응에 의해 생성되는 가스를 수집하기 위한 1차 바이오가스 수집부(C1)와 2차 바이오가스 수집부(C2)를 형성하되, 1차 바이오가스 수집부(C1)의 바이오 가스를 2차 반응부(200)로 투입되도록 구성함을 특징으로 한다.
또한, 회수부(300)와 1차 반응부를 연결하는 배관과 회수부(300)와 2차 반응부를 연결하는 배관에는 각각 유량조절 밸브(700)를 설치하여, 상기 1차 및 2차 반응부(100)(200)의 무기산 수용액의 농도 및 각 반응부의 pH에 따라 회수부(300)에서 생성되는 청수의 공급량을 제어함으로써 무기산의 농도 및 반응부의 pH를 제어할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
전술한 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명은 반응부에서 미생물을 통한 유기물의 발효 분해 시 발생하는 수용성 무기물(무기산)을 별도로 수집할 수 있는 회수부를 구비하여 상기 수용성 무기물을 수집함으로써 1차 및 2차 반응부에 존재하는 무기산의 잔존량을 조절하고, 상기 회수부에서 발생되는 청수을 상기 1차 및 2차 반응부로 재진입 시켜 상기 반응부에 존재하는 무기산의 농도를 제어함으로써, 상기 미생물의 활성도를 최적화시켜, 최종적으로 생산되는 바이오 가스의 생산 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
1차 반응부와 2차 반응부 사이에는 연속원심분리기를 설치하여 투입된 원료 중 입자가 크고 비중이 높은 고형 유기물들을 연속적으로 분리하여 1차 반응부로 재투입시킴으로써, 혐기성 미생물에 의한 유기성 폐기물의 가수분해율을 높여 저급유기산으로의 완벽한 전환을 도모할 수 있다.
2차 반응부에는 연속원심분리기에 의해 1차 반응부에서 생성된 수용성 무기물과 저급 유기산(휘발성 지방산)이 물과 함께 전달되는데, 이 때 1차 반응부에서 수집된 이산화탄소를 함께 전달받아 혐기성 미생물의 증식과 활동성을 높여 바이오 가스의 생산성을 높일 수 있다.
아울러, 상기 회수부를 통해, 비료 원료로 사용될 수 있는 무기산을 농축시켜 제공할 수 있도록 함으로써, 유기물의 재 자원화를 가능하게 하는 효과 또한 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비의 바람직한 실시예를 도시한 전체구성도.
도 2는 본 발명에서 제공하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비의 다른 실시예를 도시한 전체구성도.
도 1은 본 발명의 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비의 전체적인 구성을 도시한 것으로, 이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비는 1차 반응부(100), 연속원심분리기(400), 2차 반응부(200) 및 회수부(300)를 포함하는 주요 구성으로 이루어진다.
먼저, 상기 1차 반응부(100)는 유기물과 미생물을 소정 온도내에서 일정 시간동안 반응시켜 메탄(CH4) 및 이산화탄소(CO2)를 포함한 바이오 가스를 생성하기 위해 구비되는 것으로, 더욱 상세하게는 1차 반응부(100)에 구비된 투입부를 통해 음식물쓰레기나 가축분뇨와 같은 유기성 폐기물 원료를 투입하고 상기 유기물에 대한 혐기성 발효를 진행함으로써, 상기 유기성 폐기물을 가수분해하여 저급유기산으로 전환시키거나, 메탄을 포함한 바이오 가스가 생성된다.
여기서, 상기 미생물은 메탄균, 가수분해균, 탈질세균, 황환원세균, 공생초산생성균, 호모초산생성균 중 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
덧붙여, 상기 1차 반응부(100)에 원료로 투입되는 유기물은 주거시설에서 배출되는 음식물 쓰레기, 인분, 생활 폐수와, 축사에서 배출되는 축분, 축사 폐수 중 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 미생물과의 혼합 시, 상기 미생물이 사멸하지 않을 수 있는 유기물이라면 모두 적용 가능하다.
상기 1차 반응부(100)는 투입되는 유기물과 미생물을 동시에 수용 가능하도록 마련되는 발효조와 상기 유기물과 미생물의 혐기성 발효반응을 촉진시키기 위한 혼합 모듈을 포함할 수 있으며, 유기물과 혐기성 미생물의 반응에 의한 바이오 가스 생성이 진행될 수 있게 된다.
그리고, 상기 1차 반응부(100)의 상측에는 바이오 가스 수집부(C)를 형성하여 상술한 바와 같은 과정을 거쳐 생성된 바이오 가스는 바이오 가스 수집부(C)에 별도 포집된다.
한편, 상기 1차 반응부(100)에는 다량의 유기물과 후술할 회수부(300)로부터 유입되는 청수를 포함하는 반응액 및 혐기성 미생물이 투입되므로, 상기 미생물과 상기 유기물이 반응하여 메탄 및 이산화탄소를 포함한 바이오 가스를 생성하면서 동시에 물과 수용성 무기물을 포함하는 무기산 수용액이 생성물로써 생성된다.
특히, 상기 무기산 수용액이 상기 1차 반응부(100)의 발효조 내에 일정 농도이상 존재하게 되는 경우, 상기 미생물의 유기물에 대한 분해 활성도가 급격히 하락하고 메탄생성 미생물과 경쟁관계인 황산염 환원세균이 증가하며, 결과적으로 상기 바이오 가스의 생산율이 현저히 하락하게 된다.
이와 같은 미생물의 분해 활성도 및 메탄생성 미생물의 활성도 하락을 방지하기 위해 상기 1차 반응부(100)에서 반응액에 함유된 다량의 유기물과 혐기성 미생물이 반응하여 생성된 수용성 무기물과 저급유기산(휘발성 지방산)을 분리하고, 이들을 후술할 2차 반응부(200)를 거쳐, 회수부(300)로 이송시켜 별도로 수집토록 한다. 상기 저급유기산이란 아세트산(Acetic acid), 프로피온산(Propionic acid), 부티르산(Butyric acid) 등과 같이 분자량이 작아 가벼워 휘발이 잘되므로 휘발성 지방산(VFA: Volatile Fatty Acid) 이라고도 한다.
아울러, 상기 1차 반응부(100)에서 수용성 무기물과 저급유기산이 분리된 유기물은 상기 반응부(100) 내에서 지속적으로 순환될 수 있도록 하기 위해 도 1에서와 같이 1차 반응부(100)에는 연속원심분리기(continuous centrifuge)(400)를 연결 구성한다.
즉, 상기 1차 반응부(100)에 투입된 원료에 존재하는 유기물 중, 입자가 크고 비중이 높은 유기물은 1차 반응부(100) 내에 침전되어 미생물에 의해 지속적으로 가수분해되어 저급유기산으로 전환되는데, 1차 반응부(100) 내부에서 1차 침전 후 큰 고형물이 제거된 반응액을 다시 연속원심분리기로 회수(recycle)하여 여액과 고형물로 분리하고, 분리된 고형물은 다시 1차 반응부(100)로 재투입 시켜 지속적으로 분해가 이루어질 수 있게 된다.
이에 상기 연속원심분리기(400)에 의해 분리된 고형물은 다시 1차 반응부(100)로 재투입하여 아직 반응하지 못한 고형물 속 유기물이 후술할 회수부(300)를 거쳐 1차 반응부로 투입되는 청수와 작용하여 다시 가수분해 될 수 있다. 이처럼 1차 반응부(100)에서는 새로 투입되는 원료, 그리고 회수되는 고형물속 유기물들을 혐기성 미생물들과 반응하여 바이오가스를 생산하게 된다.
한편, 상기 연속원심분리기(400)에 의해 고형물이 분리된 여액에는 무기물, 저급유기산, 물 그리고 미세한 유기물이 포함된다. 이들은 2차 반응부(200)로 이송되는데, 이 2차 반응부(200)에서는 상기 1차 반응부(100)에서 완전히 분해되지 않은 저급유기산을 혐기성 미생물이 분해하여 본격적인 메탄가스를 생성하게 된다.
상기 2차 반응부에서는 1차 반응부에서 분리되어 유입된 저급유기산(휘발성 지방산)이 메탄생성 미생물들의 자양분이 되므로, 메탄을 포함하는 바이오 가스의 생산이 본격적으로 이루어지며, 상기 1차 반응부(100)와 동일하게 2차 반응부(200)에서 생성되는 바이오 가스는 바이오 가스 수집부(C)에 별도 포집될 수 있도록 구비된다.
추가적으로, 상기 바이오 가스 수집부(C)에 수집된 상기 바이오 가스를 자원으로써 활용할 수 있도록, 상기 바이오 가스 수집부(C) 내에 가스 파워 플랜트가 구축될 수 있으며, 상기 가스 파워 플랜트를 통한 전력 확보가 가능함은 물론이다.
도 2는 본 발명에서 제공하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비의 다른 실시예를 도시한 전체구성도로, 상기 2차 반응부에서 미생물의 분해 활성도를 더욱 높이기 위해 1차 반응부의 바이오 가스 수집부(C1)의 바이오 가스를 2차 반응부로 투입되도록 구성할 수 있다.
이 때 상기 이산화탄소가 2차 반응부로 유입되는 여액 안에 균일하게 혼합되고 확산될 수 있도록 하기 위해 1차 반응부(100)의 바이오 가스를 마이크로버블 장치를 이용하여 2차 반응부(200)로 투입시킨다.
상기 바이오 가스 안에 존재하는 이산화탄소는 혐기성 미생물의 증식과 활성화를 도모하게 되므로, 이렇게 투입되는 이산화탄소에 의해 2차 반응부(200)에서는 궁극적으로 메탄가스의 생산성이 더욱 증대될 수 있다.
필요에 따라 상기 2차 반응부(200) 내의 수용액에서 무기물, 저급유기산, 미세고형물이나 미생물을 필터링 하고 물만 방류할 수 있도록 하기 위해 상기 2차 반응부(200)의 일측에는 멤브레인(Membrane) 필터(600)을 더 구비할 수도 있다.
한편, 상기 1차 반응부(100)와 2차 반응부(200)는 단일의 반응기(reactor)이거나 또는 둘 이상의 반응기로 구성하되, 첫 번째 반응기에서 배출되는 반응액을 두 번째 반응기로 투입하도록 직렬연결식 구조를 갖도록 하여 원료의 양과 성질에 따라 유기물의 분리효율을 향상시키는 시스템을 구축할 수도 있다.
수용성 무기물은 혐기성 미생물의 독성으로 작용하고, 메탄생성 발효에 악영향을 미치므로 2차 반응부(200)에서 배출되는 무기물 수용액을 회수하기 위해 상기 2차 반응부(200)와 연결되는 회수부(300)가 구비된다.
상기 회수부(300)는 1차 반응부 및 2차 반응부에서 유기물과 미생물이 반응하여 생성된 수용성 무기물들을 수집하여 농축된 무기물 수용액과 청수로 분리하는 기능을 수행한다.
아울러, 상기 회수부(300)를 통해 취득한 농축된 농축 무기물 수용액을 유기농 비료로써 활용할 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이 추가적인 질소, 인, 황 중 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 무기화합물을 상기 농축된 무기물 수용액과 혼합하여 유기농 비료로 가공하는 비료 가공 유닛(310)을 상기 회수부(300)에 연결할 수 있다.
한편, 상기 회수부(300)에는 수집된 무기산 수용액에서 분리되는 청수를 적절한 온도로 냉각 또는 가열하기 위한 열 교환부를 더 구비할 수 있다. 상기 열 교환부는 회수부(300)를 거쳐 생성된 청수에 대해 가열 또는 냉각을 진행하여, 상기 2차 반응부(200)로 투입되는 청수가 2차 반응부(200) 안에서 최적의 반응효율을 낼 수 있도록 미생물의 활성도에 대한 최적 온도를 갖도록 하기 위해 마련된다.
또한, 1차 반응부(100) 및 2차 반응부(200)의 내부를 최적 반응을 일으키기 위한 온도로 설정하고 유지할 수 있도록 각각의 반응부에 히터를 더 구비할 수도 있다.
본 발명의 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비는 상기 회수부(300)에서 생성되는 청수를 상술한 바와 같이 2차 반응부(200)로 투입하거나 또는 1차 반응부(100)로 재투입시키기 위해 순환 펌프(500)를 더 구비하여 바이오 가스 생산 설비 내에서의 청수의 순환을 통해 무기산의 농도를 조절가능하게 한다.
상기 순환 펌프(500)는 도 1에서 도비된 바와 같이 상기 회수부(300)와 반응부(100)를 상호 연결하는 배관상에 구비될 수도 있고, 도시되지는 않았지만 상기 회수부(300) 내에 배치될 수도 있다.
또한, 회수부(300)와 1차 반응부 및 2차 반응부를 연결하는 배관에는 유량조절 밸브(700)를 구비하여 각 반응부(100)(200)의 무기산 수용액의 농도에 따라 회수부(300)에서 생성되는 청수의 공급량을 제어하여 무기산의 농도 및 pH를 제어할 수 있게 한다.
일예로, 2차 반응부의 pH가 낮아질 경우, 유량조절 밸브(700)을 컨트롤하여 1차 반응부로 도입되는 유량은 줄이고, 2차 반응부로 도입되는 유량은 증가시켜 pH를 조절한다.
이와 같이, 본 발명은 1차 반응부 및 2차 반응부에서 미생물을 통한 유기물의 발효 분해 시 발생하는 수용성 무기물이 축적되지 않도록 이를 별도로 수집할 수 있는 회수부(300)를 구비하고, 상기 수용성 무기물을 수집하여 반응부(100)(200)에 존재하는 수용성 무기물의 잔존량을 제어하고, 필요시 상기 회수부에 구비된 열 교환부 또는 반응부에 구비된 히터를 통해 상기 반응부(100)(200)에 존재할 수 있는 미생물의 최적 활성도에 부합하는 온도조건을 제공함으로써 상기 미생물의 활성도를 최적화시켜, 최종적으로 생산되는 바이오 가스의 생산 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비를 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
100: 1차 반응부 200: 2차 반응부
300: 회수부 310: 비료 가공 유닛
400: 연속원심분리기 500: 순환 펌프
600: 멤브레인 필터 700: 밸브
C : 바이오 가스 수집부
C1: 1차 바이오가스 수집부 C2: 2차 바이오가스 수집부

Claims (6)

  1. 내부로 투입되는 유기성 폐기물 원료를 미생물과 혐기성 발효시켜 수용성 무기물이 생성되며, 유기성 폐기물을 저급유기산으로 가수분해 시키고, 메탄을 포함한 바이오 가스가 생성되는 1차 반응부(100);
    상기 1차 반응부(100) 내부에서 큰 고형물은 침전되어 제거된 반응액을 공급받아 여액과 고형물로 다시 분리하고, 분리된 고형물은 다시 1차 반응부(100)로 재투입시키는 연속원심분리기(400);
    상기 연속원심분리기(400)에 연결되어 분리된 여액을 공급받고, 여액 속 저급유기산을 혐기성 미생물이 분해하여 메탄을 포함한 바이오 가스가 생성되는 2차 반응부(200);
    상기 2차 반응부(200)와 연결되어, 상기 수용성 무기물을 수집하여 농축된 무기물 수용액과 청수로 분리하는 회수부(300);
    상기 회수부(300)에서 생성되는 청수를 상기 1차 반응부(100) 또는 2차 반응부(200)로 공급하는 순환 펌프(500);
    및 회수부(300)와 1차 반응부를 연결하는 배관과 회수부(300)와 2차 반응부를 연결하는 배관에는 유량조절 밸브(700);를 포함하여,
    상기 1차 반응부(100)와 2차 반응부(200)의 상측에는 각각 유기물과 미생물의 반응에 의해 생성되는 가스를 수집하기 위한 1차 바이오가스 수집부(C1)와 2차 바이오가스 수집부(C2)를 형성하고,
    상기 1차 반응부(100) 또는 2차 반응부(200)의 무기산 수용액의 농도가 높아지면 회수부(300)에서 분리된 청수를 공급하여 혐기성 미생물에 독성으로 작용하는 무기산의 농도를 저감하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 반응부(100)와 2차 반응부(200)의 상측에는 각각 유기물과 미생물의 반응에 의해 생성되는 가스를 수집하기 위한 1차 바이오가스 수집부(C1)와 2차 바이오가스 수집부(C2)를 형성하되,
    1차 바이오가스 수집부(C1)의 바이오 가스를 2차 반응부(200)로 투입되도록 구성함을 특징으로 하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수부(300)에는, 분리되는 청수를 상기 반응부로 투입하기 전에 냉각 또는 가열하기 위해 마련되는 열 교환부를 더 구비하거나 또는,
    1차 반응부(100)와 2차 반응부(200)에는 내부의 온도를 설정하고 유지하기 위한 히터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 반응부(200)는 둘 이상의 반응기로 구성하되, 첫 번째 반응기에서 배출되는 무기산수용액을 두 번째 반응기의 반응조로 투입하도록 하는 직렬연결식 구조를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비.
  6. 삭제
KR1020190112342A 2018-10-05 2019-09-10 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비 KR102311041B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190112342A KR102311041B1 (ko) 2019-03-27 2019-09-10 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비
PCT/KR2019/012555 WO2020071687A1 (ko) 2018-10-05 2019-09-27 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190035381 2019-03-27
KR1020190035381A KR20200039533A (ko) 2018-10-05 2019-03-27 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비
KR1020190112342A KR102311041B1 (ko) 2019-03-27 2019-09-10 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200114992A KR20200114992A (ko) 2020-10-07
KR102311041B1 true KR102311041B1 (ko) 2021-10-12

Family

ID=72884844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190112342A KR102311041B1 (ko) 2018-10-05 2019-09-10 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102311041B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102370810B1 (ko) * 2021-07-20 2022-03-04 문성우 생물활성탄을 적용한 순환식 혐기성 소화조 및 이를 포함하는 순환식 바이오 가스 생산 설비
KR102610781B1 (ko) * 2021-11-24 2023-12-06 문성우 반응기 및 이를 포함하는 혐기성 소화 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2587301B2 (ja) * 1990-02-15 1997-03-05 株式会社荏原製作所 メタン発酵処理方法
KR101272243B1 (ko) * 2013-05-07 2013-06-11 새한환경기술(주) 유기성 폐기물 처리를 위한 선택 작동식 혐기성 소화 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2587301B2 (ja) * 1990-02-15 1997-03-05 株式会社荏原製作所 メタン発酵処理方法
KR101272243B1 (ko) * 2013-05-07 2013-06-11 새한환경기술(주) 유기성 폐기물 처리를 위한 선택 작동식 혐기성 소화 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200114992A (ko) 2020-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5525229A (en) Process and apparatus for anaerobic digestion
CN109912155B (zh) 一种畜禽粪水无害化处理的集成技术与应用方法
KR100943315B1 (ko) 열가수분해와 고온 혐기성 소화를 이용한 유기성 슬러지 처리장치 및 처리방법
CN106430562B (zh) 一种禽畜废水达标排放的处理方法
CN100371270C (zh) 木薯淀粉生产废水生物处理组合工艺
US5540839A (en) Process for degrading organic matter
EP3392208A1 (en) Bioreactor for treating sewage and sewage treatment system comprising the same
KR101152210B1 (ko) 메탄수율이 향상된 유기성 폐기물 처리장치 및 그 방법
US20120094363A1 (en) Method for Producing Non-Putrescible Sludge and Energy and Corresponding Plant
KR102311041B1 (ko) 무기산 조절을 통한 순환식 바이오 가스 생산 설비
CN101224935A (zh) 垃圾渗滤液的处理方法
US20240110209A1 (en) Method to produce medium chain fatty acids
CN104291438A (zh) 一种高浓度废弃物两级厌氧产沼气的处理方法及处理系统
Elsharkawy et al. Comparative analysis of common full scale reactors for dry anaerobic digestion process
KR102370810B1 (ko) 생물활성탄을 적용한 순환식 혐기성 소화조 및 이를 포함하는 순환식 바이오 가스 생산 설비
CN104591498A (zh) 一种餐厨污水处理工艺
JP5726576B2 (ja) 有機性廃棄物の処理方法および処理装置
JP4864339B2 (ja) 有機性廃棄物の処理装置及び処理方法
CN110877953A (zh) 污泥资源化利用的反应系统
KR100750502B1 (ko) 혐기성 소화를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리 장치 및 상기 처리 장치를 통한 고농도 유기성 가축분뇨의 처리방법.
KR101756446B1 (ko) 유기성 폐기물 및 가축분뇨를 혐기소화하여 감량화 및 바이오가스를 생산하는 시스템 및 그 운영방법
KR101683271B1 (ko) 조류를 이용한 오폐수 처리장치
CN211946744U (zh) 污泥资源化利用的反应系统
CN102618436B (zh) 固液废物厌氧发酵处理系统及其方法
KR102131743B1 (ko) 하수 처리용 sbr 반응조 및 이를 포함하는 하수 처리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)