KR20070049065A - Bioreactor - Google Patents
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Abstract
(과제)(assignment)
기체액체고체 분리효율이 높고 따라서 용기 내의 생물반응 효율을 높게 할 수 있는 생물반응기를 제공한다. It provides a bioreactor capable of high gaseous liquid solid separation efficiency and thus high bioreaction efficiency in a vessel.
(해결 수단)(Solution)
용기1 내의 중간 부근으로부터 바닥에 걸쳐서 슬러지가 부유한 생물반응영역S로 되어 있다. 원수(原水)는 이 생물반응영역S 내에서 혐기성 생물처리를 받은 후에, 용기1 내의 상부의 기체액체고체 분리기4로 유입되어 기체액체고체 분리된다. 기체액체고체 분리된 처리수는 처리수 배출관6을 통하여 용기1 밖으로 배출된다. 고형분은 기체액체고체 분리기4 내로 침강하고, 고형분 배출관7을 통하여 용기1 내의 생물반응영역S로 되돌려진다. 기체액체고체 분리기4 내에, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 형태를 구비한 환형판재로 이루어지는 배플21∼24가 설치되어 있다. 각 배플21∼24는 같은 중심을 가지고 서로 일정한 간격으로 설치되어 있다.The bioreaction zone S in which sludge floats from the vicinity of the middle in the vessel 1 to the bottom is suspended. The raw water is subjected to anaerobic biotreatment in this bioreaction zone S, and then flows into the gas liquid solid separator 4 in the upper part of the container 1 to separate the gas liquid solids. Gas liquid solid The treated water is discharged out of the container 1 through the treated water discharge pipe 6. The solids settle into the gas liquid solid separator 4 and are returned to the bioreaction zone S in the vessel 1 through the solids discharge pipe 7. In the gas liquid solid separator 4, baffles 21 to 24 made of an annular plate member having an inclined form in which the diameter becomes smaller toward the lower side are provided. Each of the baffles 21 to 24 has the same center and is provided at regular intervals from each other.
Description
도1은 실시예에 관한 생물반응기(生物反應器)의 종단면도이다. 1 is a longitudinal sectional view of a bioreactor according to an embodiment.
도2는, 생물반응기 상부의 기체액체고체 분리기(氣體液體古體 分離器)를 나타내는 도면으로서, (a)는 도1의 생물반응기 상부의 확대도이고, (b)는 기체액체고체 분리기의 평면도이다. FIG. 2 is a diagram showing a gas liquid solid separator on the upper part of the bioreactor, (a) is an enlarged view of the upper part of the bioreactor of FIG. 1, and (b) is a plan view of the gas liquid solid separator. to be.
도3은 배플(baffle)의 종단면도이다. 3 is a longitudinal sectional view of a baffle.
도4는, 다른 실시예에 관한 생물반응기 상부의 기체액체고체 분리기를 나타내는 도면으로서, (a)는 생물반응기 상부의 확대도이고, (b)는 기체액체고체 분리기의 사시도이다. 4 is a view showing a gas liquid solid separator on the upper part of the bioreactor according to another embodiment, (a) is an enlarged view of the upper part of the bioreactor, and (b) is a perspective view of the gas liquid solid separator.
도5는 다른 실시예를 나타내는 평면도이다. 5 is a plan view showing another embodiment.
도6은 다른 실시예를 나타내는 또 다른 평면도이다. 6 is another plan view showing another embodiment.
도7은 또 다른 실시예에 관한 생물반응기의 종단면도이다. 7 is a longitudinal sectional view of a bioreactor according to another embodiment.
*도면의주요부분에대한부호의설명* * Explanation of symbols on the main parts of the drawings *
1, 1A 용기 4, 4A, 4D 기체액체고체 분리기 1, 1A
7, 7D 고형분 배출관(固形分 排出管) 7a 상부관(上部管)7, 7D
7b 하부관(下部管) 10 원통부(圓筒部) 7b
10a 가스 제거구(gas 除去口) 11 원추형부(圓錐形部) 10a
13, 13A 유입구 14 제트 노즐(jet nozzle)13,
17 가스 제거구멍 21∼24 배플17 Degassing
본 발명은, 배수(排水)의 생물학적 처리 등에 적합하게 사용되는 생물반응기에 관계되고, 특히 생물반응용의 용기 내의 상부에 기체액체고체 분리실을 설치한 생물반응기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
유기성 배수(有機性 排水)의 생물처리에 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 혹은 EGSB(Expanded Granular Sludge Bed) 방식의 생물처리장치가 널리 사용되고 있다. 이들 UASB, EGSB 처리에 의하면, 배수 중의 유기성 물질은 혐기성(嫌氣性) 생물처리에 의하여 메탄 및 CO2 가스로 변환된다. 이 때문에 생물처리수 중에는 가스(메탄, CO2), 액체(물) 및 고체(슬러지(sludge))가 포함되게 된다. UASB, EGSB 처리를 효율적으로 하기 위해서는, 고형분(固形粉)을 유출시키지 않도록 기체액체고체 분리를 할 필요가 있다. Bioprocessing apparatuses of Upflow Anaerobic Sludge Blanket (ESA) or Expanded Granular Sludge Bed (EVS) type are widely used for the biological treatment of organic wastewater. According to these UASB, EGSB process, organic substances in the waste water are converted to methane and CO 2 gas by anaerobic (嫌氣性) biological treatment. For this reason, the biologically treated water includes gas (methane, CO 2 ), liquid (water) and solids (sludge). In order to efficiently perform the NAS and EBS processing, it is necessary to separate gas liquid solids so that solids do not flow out.
일본국 공개특허공보 특개평10-165980호 공보 및 특표평7-507233호 공보에는, UASB 방식 등의 생물처리 반응조(反應槽) 내의 상부에 고형분을 침강 분리(沈降 分離)함과 아울러 가스를 부상 분리(浮上 分離)하기 위한 기체액체고체 분리기를 설치하는 것이 기재되어 있다. Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-165980 and 7-507233 disclose sedimentation and separation of solids on the upper part of a biological treatment reactor such as a BAS method. It is described to install a gas liquid solid separator for separation.
특허문헌1 : 일본국 공개특허공보 특개평10-165980호 공보 Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-165980
특허문헌2 : 특표평7-507233호 공보 Patent Document 2: Publication No. 7-507233
상기 일본국 공개특허공보 특개평10-165980호 공보 및 특표평7-507233호 공보에서 사용되고 있는 기체액체고체 분리기는 구조가 간단하여 기체액체고체 분리 효율이 낮다. The gas liquid solid separator used in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-165980 and 7-507233 has a simple structure and low gas liquid solid separation efficiency.
본 발명은, 기체액체고체 분리 효율이 높고 따라서 용기 내의 생물반응 효율을 높일 수 있는 생물반응기를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a bioreactor having a high gas liquid solids separation efficiency and thus improving the bioreaction efficiency in a container.
청구항1의 생물반응기는, 내부에서 액체의 생물반응 처리가 이루어지는 용기와, 상기 용기 내의 상부에 설치되고 상기 용기 내로부터 액체가 유입되어 이 액체 중의 고형분(固形分)의 침강 분리와 가스의 부상 분리가 이루어지는 기체액체고체 분리실을 구비하는 생물반응기에 있어서, 상기 기체액체고체 분리실 내에, 같은 중심을 가지고 서로 일정한 간격으로 설치 되고, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 형태를 구비한 여러 개의 배플이 설치되는 것을 특징으로 하는 것이다.The bioreactor of
청구항2의 생물반응기는, 청구항1에 있어서, 상기 기체액체고체 분리실은, 상부의 원통부(圓筒部)와, 상기 원통부의 하측에 연속해 있는 원추형부(圓錐形部)를 구비하고 있고, 상기 기체액체고체 분리실로부터 중력(重力)에 의하여 기체액체고체 분리실 내에서 하방으로 침강한 고형분을 유출시키기 위한 고형분 배출관이 상기 원추형부의 하단부에서 하방으로 연장되어 있고, 상기 고형분 배출관의 수직방향 길이h2가 상기 원통부의 내경d1의 0.1배 이상인 것을 특징으로 하는 것이다. The bioreactor of
청구항3의 생물반응기는, 청구항2에 있어서, 상기 고형분 배출관은 수직방향에 대하여 경사져서 연장되어 있고, 상기 고형분 배출관의 하단의 개구(開口)가 가로방향 또는 상방으로 비스듬한 방향인 것을 특징으로 하는 것이다. The bioreactor of claim 3, wherein the solid discharge pipe is inclined with respect to the vertical direction and extends, and the opening at the lower end of the solid discharge pipe is in a horizontal direction or obliquely upward. .
청구항4의 생물반응기는, 청구항2 또는 3에 있어서, 상기 기체액체고체 분리실의 하부 또는 상기 고형분 배출관의 상부에, 상기 기체액체고체 분리실 내 또는 고형분 배출관 내의 가스를 상기 기체액체고체 분리실 또는 고형분 배출관 밖으로 유출시키기 위한 가스 제거구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.The bioreactor according to
청구항5의 생물반응기는, 청구항2에 있어서, 상기 고형분 배출관은 수 직방향으로 연장되어 설치되어 있는 상부관과, 상기 상부관에 연결되어 가로방향 또는 하방으로 경사져서 연장되는 하부관으로 이루어지고, 상기 하부관의 말단의 개구가 가로방향 또는 상방으로 비스듬한 방향인 것을 특징으로 한다.The bioreactor of
청구항6의 생물반응기는, 청구항5에 있어서, 상기 상부관의 하부 또는 상기 하부관에 상기 고형분 배출관 내의 가스를 상기 고형분 배출관 밖으로 유출시키기 위한 가스 제거구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. The bioreactor of
청구항7의 생물반응기는, 청구항1 또는 6의 어느 하나의 항에 있어서, 가장 바깥 둘레의 배플의 상단이 상기 기체액체고체 분리실의 내면(內面)에 연속되어 있고, 상기 기체액체고체 분리실의 내면과 가장 바깥 둘레의 배플 사이에, 상기 기체액체고체 분리실 내로 대략 접선방향(接線方向)으로 상기 용기 내의 액체가 유입되도록 유입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. The bioreactor of
청구항8의 생물반응기는, 청구항7에 있어서, 상기 기체액체고체 분리실의 내면과 가장 바깥 둘레의 배플의 사이로부터 상기 원통부의 외측으로 가스를 유출시키기 위한 가스 제거구가 상기 원통부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. The bioreactor of claim 8, wherein the gas removal port for flowing gas outward from the inner surface of the gas liquid solid separation chamber and the outermost circumference baffle is formed in the cylindrical portion. It is characterized by.
(실시예) (Example)
이하, 도면을 참조하여 실시예에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, an Example is described with reference to drawings.
(고형분 배출관 전체가 경사져 있는 생물반응기) (Bioreactor with slanted entire solids discharge pipe)
도1은 실시예에 관한 생물반응기의 종단면도, 도2(a)는 도1의 생물반응기 상부의 확대도, 도2(b)는 기체액체고체 분리기의 평면도, 도3은 배플의 종단면도이다. 또한 도2(a)는 도2(b)의 A-A선을 따르는 단면을 나타내고 있다. 도4(a)는 다른 실시예에 관한 생물반응기 상부의 확대도, 도4(b)는 도4(a)의 기체액체고체 분리기의 사시도이다. Figure 1 is a longitudinal cross-sectional view of the bioreactor according to the embodiment, Figure 2 (a) is an enlarged view of the top of the bioreactor of Figure 1, Figure 2 (b) is a plan view of the gas liquid solid separator, Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view of the baffle. . 2 (a) shows a cross section along the line A-A in FIG. 2 (b). Figure 4 (a) is an enlarged view of the top of the bioreactor according to another embodiment, Figure 4 (b) is a perspective view of the gas liquid solid separator of Figure 4 (a).
도1에서부터 도3에 나타내는 실시예에서는 용기1은 원통형이고, 원수 배관(原水 配管)2로부터 용기1 내의 하부의 디스트리뷰터(distributer)3에 원수(原水)가 공급되고, 이 디스트리뷰터3을 통하여 용기1 내의 하부로 원수가 유입된다. In the embodiment shown in Figs. 1 to 3, the
용기1 내의 중간 혹은 그보다도 약간 상부 부근에서부터 바닥에 걸쳐서 슬러지가 부유하는 생물반응영역S로 되어 있다. 원수는, 이 생물반응영역S 내에서 혐기성 생물처리를 받은 후에, 용기1 내의 상부의 기체액체고체 분리기4 내(기체액체고체 분리실)로 유입되어 기체액체고체로 분리된다. It is a bioreaction zone S in which sludge floats from the middle of the
또한 대부분의 가스는, 기체액체고체 분리기4로 들어가지 않고 용기1 내의 수면으로부터 이탈하여 용기1의 정상부의 가스 제거구5를 통하여 용기1 외부로 배출된다. 일부의 가스는 기체액체고체 분리기4 내로 유입되지만, 용기1 내의 수면으로부터 이탈하여 후술하는 가스 제거구10a를 통하여 상기 기체액체고체 분리기4의 외부로 배출되든지 또는 상기 기체액체고체 분리기4 의 수면으로부터 이탈하여 가스 제거구5를 통하여 배출된다. 기체액체고체 분리기4 내에서 기체액체고체 분리된 처리수는 처리수 배출관6을 통하여 용기1의 외부로 배출된다. 고형분은 기체액체고체 분리기4 내로 침강하여 고형분 배출관7을 통하여 용기1 내의 생물반응영역S로 되돌려진다. In addition, most of the gases escape from the water surface in the
이 기체액체고체 분리기4의 구성에 대하여 도2 및 도3을 참조하여 설명한다. The configuration of the gas
기체액체고체 분리기4의 외관은, 상부의 원통부10과, 상기 원통부10의 하측에 연결되어 하방으로 향하면서 직경이 작아지는 경사 형상을 구비한 원추형부11로 이루어진다. 이 원추형부11의 하단에 고형분 배출관7이 접속되어 있다. 본 실시예에서는 고형분 배출관7의 관 전체가 경사져 있지만, 고형분 배출관7을 수직방향으로 연장하고 상기 배출관7의 하단 부근을 경사지게 하여 설치하여도 좋다. 또한 상기 배출관7의 하단의 개구(開口)가 상방으로 비스듬한 방향이지만 가로방향이어도 좋으며 각도θ3은 0∼20도, 특히 10∼15도가 바람직하다. The outer appearance of the gas
원통부10 내의 상부에 처리수가 넘쳐 흐르는 트로프(trough)12가 설치되어 있다. 상기 처리수 배출용 배관6(도2∼도4에서는 도면에 나타내는 것을 생략)은, 이 트로프12를 넘어 흐르는 처리수를 배출하도록 상기 원통부10에 접속되어 있다. The
원통부10의 하부 부근에 기체액체고체 분리기4 내로 생물반응수를 유입 시키기 위한 유입구13이 형성되어 있다. 도2의 실시예에 있어서 원통부10의 외면에는, 유입구13을 통하여 원통부10 내로 접선방향으로 생물반응수가 유입되도록 생물반응수를 안내하기 위한 가이드13a가 설치되어 있다. 이 유입구13과 가이드13a에 의하여 생물반응수의 유입부가 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서 유입구13으로부터의 생물반응수의 유입 선속도(流入 線涑度 : 처리수량(處理水量)을 유입구13의 면적으로 나누어 구한 속도)는 2∼8cm/s이며, 특히 4∼6cm/s인 것이 바람직하다.
원추형부11의 하부에, 고형분 배출관7을 향하여 물을 분출하여 원추형부11의 하부나 상기 고형분 배출관7을 청소할 수 있게 하기 위한 제트 노즐(jet nozzle)14가 설치되어 있다. 이 제트 노즐14에는, 배관15를 통하여 펌프(도면에 나타내는 것을 생략)로부터 고압수가 공급 가능하게 되어 있다. 단, 이 제트 노즐14는 생략되어도 좋다. In the lower portion of the
본 실시예에서는, 고형분 배출관7의 상부에 가스를 모으기 위한 가스 포켓(gas pocket)16이 형성됨과 아울러 상기 가스 포켓16으로부터 배출관7 외부로 가스를 배출하기 위한 가스 제거구멍17이 형성되어 있다. 단, 이 가스 포켓16 및 가스 제거구멍17은 생략되어도 좋다. In this embodiment, a
원통부10 내에, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 형태의 환형판재(環形板材)로 이루어진 배플21∼24가 설치되어 있다. 각 배플21∼24는 같은 중심을 가지고 서로 일정한 간격으로 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 가장 안쪽 둘레의 배플21로부터 가장 바깥 둘레의 배플24까지 합계 4 매의 배플이 설치되어 있지만, 배플의 매수는 4매로 한정되지 않는다. In the
가장 바깥 둘레의 배플24의 상단은 원통부10의 내주면(內周面)에 접하거나 또는 고정되어 있다. 상기 유입구는, 이 가장 바깥 둘레의 배플24와 원통부10의 내주면 사이를 향하여 개구(開口)하고 있다. The upper end of the
본 실시예에서는, 도2와 같이 가장 바깥 둘레의 배플24의 상단과 원통부10의 내주면의 접촉부 또는 고정부의 바로 하방에 절단된 형태의 가스 제거구10a가 형성되어 있어, 배플24와 원통부10의 내주면의 사이로부터 기체액체고체 분리기4의 밖으로 가스를 배출할 수 있도록 구성되어 있다. 이 가스 제거구10a를 형성함으로써 배플24와 원통부10의 내주면의 사이에 가스가 차지 않고, 유입구13으로부터 생물반응수가 원활하게 유입된다. 도3에 나타나 있는 바와 같이 외주 측의 배플23을 내주 측의 배플21, 22보다 하방으로 더 길게 연장 시키고, 가장 바깥 둘레의 배플24를 상기 배플23보다 하방으로 더 길게 연장시키는 것이 바람직하다. In the present embodiment, as shown in Fig. 2, the
이렇게 구성된 생물반응기에 있어서 원수는, 디스트리뷰터3으로부터 생물반응영역S로 유입되어 혐기성 생물처리된 후에, 기체액체고체 분리기4 내(기체액체고체 분리실)로 유입된다. In the bioreactor configured as described above, the raw water is introduced into the bioreaction zone S from the distributor 3 and subjected to anaerobic biotreatment, and then flows into the gas liquid solid separator 4 (gas liquid solid separation chamber).
이 생물반응수는 유입구13을 통하여 기체액체고체 분리기4 내로 유입되어 기체액체고체 분리처리된다. 이 생물반응수가 배플21∼24와 접촉함으로써 이 기체액체고체 분리처리가 효율적으로 이루어진다. 생물반응수로부터 분리된 가스는 가스 배출구5를 통하여 배출된다. 트로프12를 넘어 흐르는 처리수는 처리수 배출관6을 통하여 배출된다. This bioreaction water is introduced into the gas liquid
기체액체고체 분리기4 내에서 원추형부11로 침강한 슬러지는, 중력에 의하여 상기 원추형부11 및 고형분 배출관7 내로 서서히 하방 이동하고, 상기 배출관7의 하단으로부터 생물반응영역S를 향하여 낙하된다. The sludge settled into the
본 실시예에서는 배플21∼24를 설치하고 있으므로 기체액체고체 분리기4 내의 기체액체고체 분리가 효율적으로 이루어진다. 그리고 충분하게 농축된 고형분이 배출관7을 거쳐서 생물반응영역S로 되돌려지므로, 이 생물반응영역S에서의 생물반응이 효율적으로 이루어진다. In this embodiment, since the
본 실시예에서는, 배출관7 내의 슬러지로부터 발생한 가스는 가스 포켓16 및 가스 제거구멍17을 통하여 배출관7 밖으로 유출되기 때문에, 배출관7의 상부나 원추형부11의 하부에 가스가 차는 것이 방지 또는 억제된다. 이 때문에 슬러지에 대하여 가스의 부력이 작용하는 것이 방지 또는 억제되어 슬러지는 배출관7을 통하여 원활하게 배출된다. 또한 가스 제거구멍17은 원추형부11의 하부에 설치하여도 좋다. In the present embodiment, since the gas generated from the sludge in the
본 실시예에서는 이렇게 원추형부11의 하부로부터 배출관7 내에 걸쳐서 슬러지가 체류하기 때문에, 배출관7의 하단이나 가스 제거구멍17을 통하여 배출관7 내로 처리수가 역류되지 않는다. 또한 각도θ3로 나타나 있는 바와 같이 배출관7의 하단의 개구가 상방을 향하여 경사져 있으므로, 용기1 내에서 상승하는 반응 가스가 배출관7 내로 유입되는 것도 방지된다. 또한 배출관7의 하단은 가로방향으로 하여도 좋다. In this embodiment, since the sludge stays in the
다음에 상기 실시예의 생물반응기의 각 부분의 바람직한 치수, 운전 조건 등에 대하여 설명한다. Next, preferable dimensions, operating conditions, and the like of each part of the bioreactor of the above embodiment will be described.
기체액체고체 분리기4의 원통부10의 지름d1은 원통형 용기1의 지름의 60∼90%, 특히 70∼85%인 것이 바람직하다. The diameter d 1 of the
원통부10의 높이h1은 250cm이하, 특히 50∼200cm인 것이 바람직하다. The height h 1 of the
원추형부11의 수평면에 대한 경사각도θ1은 45∼60도, 특히 50∼60도인 것이 바람직하다. Inclination angle θ 1 to the horizontal plane of the
배플21∼24의 수평면에 대한 경사각도θ2는 45∼60도, 특히 50∼60도인 것이 바람직하다. The inclination angle θ 2 with respect to the horizontal plane of the
고형분 배출관7의 지름(비원형관인 경우에는 평균 지름)은 유입구13의 구경의 50∼150%이며, 또한 50mm 이상인 것이 바람직하다. The diameter of the solid discharge pipe 7 (average diameter in the case of a non-circular pipe) is 50 to 150% of the diameter of the
고형분 배출관7의 수직방향 길이(높이)h2는 기체액체고체 분리기4의 지름d1의 10%이상 예를 들면 10∼70%인 것이 바람직하고, 30∼80%인 것이 더 바람직하다. The vertical length (height) h 2 of the
고형분 배출관7의 수평면에 대한 경사각도θ4는 45∼135도, 특히 50∼130도인 것이 바람직하다. Inclined angle to the horizontal plane of the solids discharge
원통부10에 설치하는 가스 제거구10a의 수는 4개 이상인 것이 바람직 하다. It is preferable that the number of the
배플의 수는 1∼10개, 특히 4개인 것이 바람직하다. It is preferable that the number of baffles is 1-10 pieces, especially four pieces.
가장 바깥 둘레의 배플24와 원통부10의 내주면의 접촉부 또는 고정부에서 원통부10의 하단까지의 길이h3은, 유입구13의 구경 또는 유입구13의 상하폭의 1∼3배, 특히 1.5∼2배인 것이 바람직하다. The length h 3 of the
가장 바깥 둘레의 배플24의 높이h4는, 상기 높이h3의 1∼2배, 특히 1.25∼1.5배인 것이 바람직하다. The height h 4 of the
용기1 내의 공탑 속도(superficial velocity)는 7m/h 이하인 것이 바람직하다. 용기1 내의 COD(chemical oxygen demand) 부하는 30kg-COD/㎥·d 이하인 것이 바람직하고, 25kg-COD/㎥·d 이하인 것이 더 바람직하다.The superficial velocity in the
상기 실시예에서는 제트 노즐14가 원추형부11의 내면을 따라 설치되어 있지만, 후술하는 도7과 같이 수직으로 설치되어도 좋다.In the above embodiment, the
도4(a)는 다른 실시예에 관한 생물반응기 상부의 확대도, 도4(b)는 그 기체액체고체 분리기의 사시도이다. Figure 4 (a) is an enlarged view of the upper part of the bioreactor according to another embodiment, Figure 4 (b) is a perspective view of the gas liquid solid separator.
도4의 실시예에 있어서는, 기체액체고체 분리기4A의 원통부10의 원주방향(圓周方向)의 거의 전체에 걸쳐 형성되고 여러 개의 가로가 긴 직사각형 모양의 유입구13A를 통하여 기체액체고체 분리기4A 내로 생물반응수를 유입시킨다. 각 유입구13A는 배플24의 외측을 둘러 싸도록 형성되어 있다. In the embodiment of Fig. 4, the gas liquid
도2의 실시예에서는, 기체액체분리실 내로 접선방향으로 생물반응수를 유입시킴으로써 기체액체고체 분리실 내에 선회류(旋回流)가 형성되어 효율적으로 기체액체고체 분리가 이루어지는 것인 것에 대하여, 도4의 실시예에 있어서는, 생물반응수의 유입구를 크게 함으로써 생물반응수의 유입 속도를 작게 하여 기체액체고체 분리실 내에서의 고체의 침강 효율을 높이는 것이다. In the embodiment of Fig. 2, a swirl flow is formed in the gas liquid solid separation chamber by introducing bioreactor water in a tangential direction into the gas liquid separation chamber, so that the gas liquid solid separation is efficiently performed. In Example 4, by increasing the inlet of the bioreaction water, the inflow rate of the bioreaction water is reduced to increase the settling efficiency of the solid in the gas liquid solid separation chamber.
또한 도4의 경우에, 고형분 배출관7의 지름(비원형관의 경우에는 평균 지름)은 유입구13A의 상하폭의 50∼100%이며, 또한 50mm이상인 것이 바람직하다. 4, the diameter of the solid discharge pipe 7 (average diameter in the case of a non-circular pipe) is 50 to 100% of the upper and lower widths of the
도4의 그 이외의 구성은 도2와 같아서, 동일한 부호는 동일부분을 나타내고 있다. 도4의 실시예에 있어서 유입구13A는 슬릿 모양으로 형성되어 있지만, 원통부10의 원주방향의 거의 전체에 걸쳐 설치되어 있으면 유입구13A의 형상은 특별하게 한정되지 않는다. 이 형태에 있어서는, 유입구13A로부터의 생물반응수의 유입 선속도는 5cm/s이하, 특히 1∼4cm/s인 것이 바람직하다. The other configuration of Fig. 4 is the same as that of Fig. 2, and like reference numerals denote like parts. In the embodiment of Fig. 4, the
상기 실시예에서는 용기1은 모두 원통형이지만, 타원통형, 각진 통형 등이어도 좋고, 예를 들면 사각형의 통 모양이어도 좋다. 사각형의 통 모양으로서는 정사각형의 통 모양이어도 좋고 직사각형의 통 모양이어도 좋다. In the above embodiment, the
상기 실시예에서는 용기1의 상부에 1개의 기체액체고체 분리기4, 4A를 설치하고 있지만 여러 개의 기체액체고체 분리기를 설치하여도 좋다. In the above embodiment, one gas liquid
도5는 그 일례를 나타내는 것이며 직사각형의 용기1A 내에 6개의 기체액체고체 분리기4가 설치되어 있다. 각 기체액체고체 분리기4로부터의 처리수는 집합관6A에 모아져서 배출된다. 또한 각 기체액체고체 분리기4는 용기1A의 상부에 가설된 들보 모양 부재(도면에 나타내는 것을 생략)로 지지되는 것이 바람직하다. Fig. 5 shows an example thereof, and six gas liquid
상기 실시예는 기체액체고체 분리기4 내의 슬러지는 중력에 의하여 배출되도록 구성되어 있지만, 펌프에 의하여 흡인되어서 배출되어도 좋다. The above embodiment is configured to discharge the sludge in the gas liquid
도6은 그 일례를 나타내는 것이며, 각 기체액체고체 분리기4의 고형분 배출관7이 집합관7A에 접속되어 펌프P를 통하여 생물반응영역S로 반송되도록 구성되어 있다. 도6에서는 여러 개의 기체액체고체 분리기4가 설치되어 있지만, 도1에 있어서도 펌프를 통하여 배출관7로부터 슬러지를 인출하도록 구성하여도 좋다. 인출한 슬러지는 용기1A의 생물반응영역으로 되돌리도록 하는 것이 바람직하다. Fig. 6 shows an example, and is configured such that the solids discharge
(고형분 배출관이 수직인 상부관과 가로방향 또는 하방으로 비스듬하게 경사진 하부관으로 이루어진 생물반응기)(Bioreactor consisting of a vertical top pipe and a vertical bottom pipe inclined horizontally or downwardly)
도7은, 고형분 배출관이 수직인 상부관과, 가로방향 또는 하방으로 비스듬하게 경사진 하부관으로 이루어진 생물반응기의 실시예를 나타내는 단면도이고, 상기 도2와 동일한 생물반응기의 상부 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of a bioreactor composed of an upper tube in which the solid discharge pipe is vertical and a lower tube inclined in a horizontal or downward direction, and is a top cross-sectional view of the same bioreactor as in FIG.
본 실시예에서도 용기1 내의 상부에 기체액체고체 분리기4D가 설치되 어 있다. 이 기체액체고체 분리기4D는 상기 도2의 기체액체고체 분리기4와 유사한 구조이고, 다른 점은, 고형분 배출관7D가 수직인 상부관7a와 상기 상부관7a에 연결되는 경사 각도θ5로 하방으로 비스듬하게 경사져서 연장되는 하부관7b로 이루어져 있는 점 및 제트 노즐14 및 그에 연결되는 배관15가 기체액체고체 분리기4D의 축심(軸心) 부분에 수직으로 배치되어 있는 점이다.Also in this embodiment, the gas liquid
고형분 배출관7D의 상부관7a는 그 상단부가 원추형부11의 하단에 연결되어 있다. 하부관7b는 이 상부관7a의 하단으로부터 하방으로 비스듬하게 경사져서 연장되어 있다. 하부관7b의 상면 중에 상부관7a와 접하는 부분에 고형분 배출관7D 내로부터의 가스 배출을 하기 위한 가스 포켓16 및 가스 제거구멍17이 형성되어 있다. 하부관7b의 말단 개구가 각도θ3 만큼 상방으로 비스듬한 방향으로 되어 있다. 또한 가스 제거구멍은 상부관7a의 하부에 형성되어도 좋다.The
그 외의 구성은 상기 도1∼도3의 실시예와 동일하며, 동일 부호는 동일한 부분을 나타내고 있다. The rest of the configuration is the same as in the embodiment of Figs. 1 to 3, and the same reference numerals denote the same parts.
도7의 각도θ1, θ2, θ3 의 바람직한 범위는 상기한 바와 같다. 하부관의 경사 각도θ5는 0∼90도가 좋지만, 45∼90도 특히 60∼80도가 더 바람직하다.The preferred ranges of the angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 in FIG. 7 are as described above. The inclination angle θ 5 of the lower tube is preferably 0 to 90 degrees, but more preferably 45 to 90 degrees and 60 to 80 degrees.
도7의 각 치수의 바람직한 범위도 상기의 실시예와 같다. 하부관7b 의 수평방향 길이는 고형분 배출관7D의 높이h2의 5∼90% 정도가 바람직하다.The preferable range of each dimension of FIG. 7 is also the same as the said Example. The horizontal length of the
도7의 이러한 구성의 생물반응기에 있어서도, 도1∼도3의 생물반응기와 같은 작용 효과를 들 수 있다.Also in the bioreactor of such a structure of FIG. 7, the effect similar to the bioreactor of FIGS.
도7은, 도1∼도3에 있어서의 고형분 배출관7을 상부관7a와 하부관7b로 구성하고 있지만, 상기한 바와 같이 도4∼도6의 생물반응기에 있어서도 고형분 배출관을 상부관7a와 하부관7b로 구성하여도 좋다.Although FIG. 7 comprises the
본 발명의 생물반응기에서는, 반응 용기 내의 상부의 기체액체고체 분리실 내에 같은 중심을 가지는 여러 개의 배플(baffle)을 설치하고 있어 기체액체고체 분리 효율이 높다. 이 때문에 용기 내의 생물처리 반응 효율을 높일 수 있다. In the bioreactor of the present invention, a plurality of baffles having the same center are provided in the gas liquid solid separation chamber in the upper portion of the reaction vessel, and the gas liquid solid separation efficiency is high. For this reason, the bioprocessing reaction efficiency in a container can be improved.
청구항2와 같이 기체액체고체 분리실로부터 하방으로 연장하여 고형분 배출관을 설치하였을 경우에, 고형분이 상기 배출관 내에 체류하고, 중력에 의하여 상기 배출관으로부터 서서히 용기 하부를 향하여 유출된다. 액체보다도 밀도(비중)가 큰 고형분이 배출관 내에 체류하기 때문에, 이 배출관으로부터 액체가 기체액체고체 분리실로 역류되지 않으며 기체액체고체 분리실 내의 기체액체고체 분리 효율이 높게 유지된다. When a solids discharge pipe is installed extending downward from the gas liquid solid separation chamber as in
청구항3, 4와 같이 고형분 배출관을 경사지게 하거나, 하부관을 가로 방향으로 하거나 하방으로 경사지게 함으로써 고형분이 배출관 내에 체류하기 쉬워진다. 또한 고형분 배출관의 하단 또는 말단의 개구를 가로방향 또는 상방으로 비스듬한 방향으로 함으로써 반응 용기 내에서 발생한 기체가 배출관 내로 유입되는 것이 확실하게 방지된다. As described in
이 기체액체고체 분리실 내의 하부로부터 배출관에 걸쳐서 고형분이 체류하기 때문에, 청구항5와 같이 이 부분에 가스 제거구멍을 형성함으로써 체류 고형분으로부터 가스를 제거할 수 있다. 이에 따라 체류 고형분에 대하여 가스의 부력이 작용되는 것이 방지 또는 억제되어, 고형분이 원활하게 배출관의 하방을 통하여 빠져나간다. Since the solid content stays from the lower part in this gas liquid solid separation chamber to the discharge pipe, the gas can be removed from the retained solid content by forming a gas removal hole in this portion as in
청구항6과 같이 고형분 배출관의 하부에 가로방향 또는 하방으로 비스듬하게 경사지는 하부관을 설치하는 경우에는, 이 상부관의 하부 또는 하부관에 가스 제거구멍을 형성함으로써 체류 고형분으로부터 양호하게 가스를 제거할 수 있다. In the case where a lower pipe inclined obliquely horizontally or downwardly is provided in the lower portion of the solid discharge pipe as in
청구항7과 같이 가장 바깥 둘레의 배플과 기체액체고체 분리실 내면의 사이에 접선 방향으로 액체를 유입시킴으로써, 기체액체고체 분리실 내에 액체의 선회류가 형성되어 기체액체고체 분리가 충분하게 이루어지게 된다. By flowing the liquid in the tangential direction between the baffle at the outermost circumference and the inner surface of the gas liquid solid separation chamber as described in
청구항8과 같이 상기 가장 바깥 둘레의 배플과 기체액체고체 분리실 내면 사이의 부분으로부터 가스가 빠지도록 원통부에 가스 제거구를 형성함으로써 접촉 부분에 가스가 차는 것이 방지된다. 또한 이에 따라 기체액체고체 분리실 내로 액체가 원활하게 유입되게 된다.As described in claim 8, by forming a gas removal port in the cylindrical portion so that gas escapes from the portion between the outermost baffle and the inner surface of the gas liquid solid separation chamber, the gas is prevented from filling the contact portion. In addition, the liquid is smoothly introduced into the gas liquid solid separation chamber.
Claims (8)
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