KR20110000550A - 바이오가스의 생성 방법 - Google Patents

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KR20110000550A
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스테판 크로무스
빌헬무스 안토니우스 헨리쿠스 스미츠
마르쿠스 그라스무그
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엔바시스 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 유기 기질로부터 바이오가스를 발효에 의해 생성하는 컨테이너(1), 유기 기질로부터 바이오가스를 발효에 의해 생성하는 방법, 바이오가스의 발효에 의한 생성 중에 거품 형성을 억제하는 방법, 및 바이오가스의 발효에 의한 생성 중에 오일 및 지방의 유기 기질로의 전환을 향상시키는 방법에 관한 것으로, 상기 방법들은 컨테이너(1) 내에서 수행될 수 있으며(도 1), 상기 컨테이너(1)는 축 교반기(9); 컨테이너(1)를 충전하기 위한 하나의 또는 복수의 주입 장치(2); 컨테이너(1)를 비우고 발효 잔여물을 배출시키기 위한 하나의 또는 복수의 배출 장치(3,4); 발효 혼합물의 표면 (14) 위에 발효 혼합물을 분사하는 복수의 배출구(8)를 가지는 폐쇄된 회전 파이프라인(7)으로 발효 혼합물을 공급하기 위한 외부 배관(5); 생성된 바이오가스를 배출시키기 위한 장치(11) 및 발효 혼합물의 온도를 조절하기 위한 장치(10)를 포함하며, 여기서 분사된 발효 혼합물은 선택적으로 컨테이너(1)의 하반부로부터 배출될 수 있다.

Description

바이오가스의 생성 방법{METHOD FOR PRODUCING BIOGAS}
본 발명은 바이오가스의 생성 방법 및 바이오가스 생성용 발효조에 관한 것이다.
바이오가스는 농업, 지역 사회 및 산업 시설로부터 배출되는 유기 기질을 혐기성 발효시킴으로써 얻을 수 있다. 혐기성 처리 기술에 있어서, (메탄 및 이산화탄소 등의) 바이오가스로 전환되는 유기 성분은, 분해 가능한 CSB(화학적 산소 요구량: chemical oxygen demand)라 불린다.
광범위한 유기 물질들이 혐기성 반응기 내에서 처리될 수 있다. 이 경우, 사용되는 물질의 조성으로 인해 발효 공정 중에 여러가지 화학적 및 물리적 특성이 발생한다. 한편, 사용되는 기질 내의 중질 고체류에 의해 중력층(gravitational layer)이 형성될 수 있으며, 다른 한편으로는, 오일-함유 물질뿐 아니라 부유 물질들이 표면 상에 축적될 수 있다. 이러한 특성 때문에, 혐기성 분해를 담당하는 박테리아 균주는 대개 유기 물질과 접촉하기 어렵다.
또한, 높은 유기 용적 부하량(organic volume load)은 발효조 내에서 자주 거품 형성을 유도하므로, 유기 용적 부하량은 상당히 제한될 수 있다.
혐기성 발효에서 미생물에 대한 최적 온도는 세 가지로 정의된다: 호냉성 (4-15℃), 중온성(20-40℃), 및 호열성(45-70℃). 최적 온도는 혐기성 발효를 담당하는 미생물의 상대적 생장 속도에 따라 실질적으로 다르다.
혐기성 처리 기술에 있어서, 일반적으로 호열성 작동 모드보다 중온성 작동 모드가 훨씬 빈번하게 사용된다. 그 이유는 에너지 비용이 더 저렴하며, 공정의 안정성이 더 높기 때문이다. 호열성 작동 모드에 관한 많은 연구에서는 생체화학적 반응 속도 및 미생물 생장 속도가 더 빠르고, 수리학적 체류시간(hydraulic retention time)은 더 짧은 것으로 관측되었다. 그러나, 유기산, 암모니아, 및 황화수소 등과 같은 저해제에 대한 민감성은 고온에서 더 높고, 고온을 유지하기 위해서는 더 많은 량의 에너지가 필요하다.
저농도의 CSB(<25 g O2/l 프레쉬 물질)를 가지는 기질용으로서, 예를 들면, UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket), EGSB(Expanded Granular Sludge Blanket), IC(Internal Circulation) 등과 같은 반응기 시스템이 개발되었으나, 이들은 CSB로 고농축되고 고함량의 입자 및 높은 오일- 및 지방- 함유 성분을 가지는 기질류(substrate streams)에 적합하지 않다.
고함량의 입자, 고농도의 CSB, 및 고함량의 건조 물질을 가지는 물질에 대해, CSTR(completely stirred tank reactor) 또는 PFTR(plug-flow-tank reactor) 건조 발효 시스템이 사용될 수 있으며, 이때 상기 복잡한 혼합 기질을 확실하게 최적 혐기성 분해시키기 위해서는 상기 언급한 발효조 시스템들의 유기 용적 부하량보다 더 낮은 부하량이 사용되어야 한다. 그러나, 사용 가능한 유기 용적 부하량은 적고, 기질은 고농도이므로, 상기 시스템들에서의 공정 과정은 규격에 의하여 생물공학적 및 기계적으로 제한받는다.
EP 1 065 268는 교반기를 가지는 발효 탱크에 대해 기술하고 있다.
많은 혐기성 반응기에서 부분적으로 미혼합된 존(zone), 발효조 내의 데드 플로우(dead flow) 공간, 단락류(short-circuit flows) 및 부유층이 발생한다. 그 결과, 현재 각각의 발효조 용적은 종종 불충분하게 사용되고, 발효되지 않은 기질들 대부분은 분해되지 않은 채 발효조를 벗어나게 된다. 따라서, 부유층 및 침전층을 제거하기 위해서는 대개 많은 노력이 필요하다.
보다 양호한 혼합을 위하여, 가스 또는 액체 또한 반응조의 여러 부위로부터 배출시켜, 반응기의 다른 부분 예를 들면, 반응기의 헤드 부분으로 운반하는, 반응기 시스템도 공지되어 있다. 그러나, (유기) 용적 부하량이 높은 경우(> 6 kg CSB/m3*d) 구성 성분들(예: 단백질, 지방)이 거대한 거품을 형성할 수 있으므로, 상기 시스템들도 원치 않는 거품 형성을 확실히 제어할 수는 없다.
GB 521,036 또는 EP 0 057 152는 발효액이 트리클 베드(trickle bed) 상에 분사되거나, 또는 트리클 베드 위의 발효액 상에 분사된 뒤, 후속적으로 트리클 베드를 가로질러 안내되는 것에 대해 개시하고 있다.
DE 130 18 298에 따르면, 예를 들어 발효액은 외부로부터 발효조 내의 발효액으로 직접 펌핑되거나 또는 측면으로부터 표면 상에 분사되며, CN 1 600 749는 발효액이 발효 탱크 내로 회전하면서 분사되는 것을 개시하고 있다.
표면 상에 거품이 형성되는 것을 방지하기 위하여, 작은 표면을 가지는 발효조, 예를 들면 에그-형(egg-shaped) 발효조도 사용되며, 이러한 발효조는 특히, 혐기성 폐수 처리로부터 배출된 하수 슬러지를 혐기 처리하는데 사용된다. 농업적인 혐기성 처리 기술에서는 호일(foil)로 덮힌 발효조 시스템이 많이 사용된다. 교반 유닛은 직경이 크기 때문에, 적절히 배치하기가 어렵다. 또한, 기계적 혼합 장치의 유지 또는 보수를 위해 발효조를 비워야 하고, 그 결과 공정이 계속 수행될 수 없으므로, 상기 시스템들은 잔여 물질들이 지속적으로 축적되는 산업 분야에서는 사용될 수 없다.
놀랍게도, 고농도에서 높은 유기 용적 부하량을 사용하여, 고체가 풍부한 유기 기질이 연속적으로 전환될 수 있는, 바이오가스의 생성 방법이 발견되었으며, 이 방법은, 거품 형성이 억제될 수 있는 작은 작동 용적 및 큰 작동 용적에 대해 적용될 수 있으며, 특히, 오일 또는 지방이 풍부한 유기 기질에 대해 성공적으로 적용될 수 있다.
일면에 있어서, 본 발명은
-유기 기질로부터 바이오가스를 발효에 의해 생성하는 방법,
-바이오가스의 발효에 의한 생성 중에 거품 형성을 억제하는 방법, 또는
-바이오가스의 발효에 의한 생성 중에 유기 기질 중의 오일 및 지방을 전환하는 것을 향상시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 컨테이너 내에 축 방향으로 장착된 교반기로 물, 유기 기질 및 미생물을 포함하는 발효 혼합물을 컨테이너 내에서 예를 들면, 연속적으로 또는 불연속적으로 교반하고, 발효 혼합물을 예를 들면, 컨테이너 하부의 1/3 지점과 같이 하반부로부터 외부 배관을 통해 복수의 분사 노즐을 가지는 폐쇄된 회전 파이프라인으로 이송하여, 컨테이너 내에서 발효 혼합물의 표면 위에 예를 들면, 연속적으로 또는 불연속적으로 분사하는 것을 특징으로 한다.
표면에 걸쳐 분사되는 발효 혼합물은 바람직하게는 발효가 실행되는 컨테이너로부터 배출되는 것이거나 또는 다른 발효조로부터 첨가될 수 있다. 바람직하게는 발효 혼합물은 발효조의 하반부로부터 배출되는 것이며, 특히 바람직하게는, 예를 들면, 발효가 실행되는 컨테이너 하부의 1/3 지점으로부터 배출된 것이다.
도 1은 주입구(2a) 및 주입 파이프(2b)를 가지는 주입 장치(2), 배출구(3a, 4a) 및 배출 파이프 (3b,4b)를 가지는 배출 장치(3,4), 외부로 연결되는 파이프라인(5), 펌프(6), 배출구(8)를 가지는 폐쇄된 회전 파이프라인(7), 축 교반기(9), 발효 혼합물의 온도를 조절하는 장치(10) 및 가스를 배출하는 장치를 포함하는, 발효조(1)를 도식적으로 나타낸 것이다.
다른 면에 있어서, 본 발명은 유기 기질로부터 바이오가스를 발효에 의해 생성하기 위한 컨테이너(1)를 제공하며, 상기 컨테이너는, 축 교반기(9) 예를 들면, 모터와 같은 구동 장치(9a); 컨테이너(1)를 충전하기 위한 하나 또는 복수의 주입 장치(2),여기서 주입 장치는 컨테이너(1) 바닥(12)의 바로 위에 설치되는 것이 바람직하며; 컨테이너(1)를 비우고 발효 잔여물을 배출시키기 위한 하나 또는 복수의 배출 장치(3,4), 예를 들면, 컨테이너(1) 바닥(12)의 바로 위에 설치된 배출 장치(3) 및 컨테이너(1) 상부의 1/3 지점에 설치된 추가 배출 장치(4); 외부 배관(5), 여기서 외부 배관은 발효 혼합물을 복수의 배출구(8)를 가지는 폐쇄된 회전 파이프라인(7)에 공급하기 위해 외부 배관(5)에 연결된 주입구(5a)를 가지며, 상기 주입구는 컨테이너(1)의 하반부에 위치하는 것이 바람직하고, 상기 배출구(8)는 발효 혼합물을 발효 혼합물의 표면(14) 위에 분사하기 위해 예를 들면, 분사 노즐 및 선택적으로 배플(baffle) 장치(13)를 가지며; 생성된 바이오가스를 배출하기 위한 장치(11); 및 발효 혼합물의 온도를 조절하기 위한 장치(10)를 포함한다.
본 발명에 따른 공정에 있어서, 유기 기질의 본질은 중요하지 않다. 예를 들면, 유기 기질은 폐기물 수거, 음식물 처리 공정으로부터 배출되는 잔여물 및/또는 기타 산업적 유기 잔여물 등으로부터 얻어진 압축(pressed) 유기 폐기물을 선택적으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유기 기질의 분해는 발효 방식에 의하여 즉, 미생물, 예를 들면, 유기 물질을 메탄올 또는 CO2와 같은 바이오가스로 분해시킬 수 있는 박테리아의 존재 하에서 일어난다. 이러한 박테리아는 바람직하게는 중온성 또는 호열성 박테리아이거나 또는 이들의 혼합체이다. 본 발명에 따른 공정은 바람직하게는 혐기성 공정이다.
본 발명에 따른 공정에서 컨테이너는 발효조 (반응기)이며, 바람직하게는 컨테이너(1)이다.
폐쇄된 회전 파이프라인(7)은 가능하다면, 배출구(8)의 분사 노즐에 의해 더 많은 발효 혼합물이 컨테이너(1) 내의 발효 혼합물의 전체 표면(14)에 분사되도록, 컨테이너 내에 존재하는 발효 혼합물의 표면 위쪽에 설치된 배관을 포함한다. 이러한 방식으로 폐쇄된 회전 파이프라인(7)은 바람직하게는 기본적으로 발표 혼합물의 표면(14)과 평행하게 설치된다. 회전 파이프라인(7)의 형태가 중요한 것은 아니지만, 폐쇄된 회전 파이프라인(7)은 발효조 혼합물의 처리량(throughput)을 제한하지 않는 형태로서, 예를 들면, 원형 또는 타원형과 같은 둥근 형태, 또는 예를 들면 6개 이상의 모서리를 가지는 각형을 가져야 한다. 배출구(8)는 폐쇄된 회전 파이프라인(7) 상에 적절한 간격, 예를 들면, 규칙적인 간격으로 설치된다. 분사 노즐은 배출구(8)에 부착된다. 본원에서, "분사 노즐"은, 출구에 즉, 노즐에 컨스트릭션(constriction)을 가지는 배관뿐 아니라 예를 들면, 펌프(6)에 의한 압력 하에서 발효 혼합물이 출구에서 압착됨(squeezed)에 따라, 출구에 컨스트릭션을 가지지 않는 단순 배관을 포함한다. "복수의 분사 노즐"은 적어도 2개의 분사 노즐을, 바람직하게는 2개 보다 많은 수의 분사 노즐을 포함하며, 특히 바람직하게는, 발효 혼합물의 전체 표면(14)에 균일하게 분사되도록 가능하다면, 많은 분사 노즐을 포함한다. 예를 들면, 대략 3000m3의 용적량을 가지고, 6각형의 폐쇄된 회전 파이프라인 상에 설치된 6개의 분사 노즐을 가지는 발효조를 사용하면 우수한 효과를 얻을 수 있다는 것이 명백해졌다.
바람직하게는, 분출물(jet)은 배출구(8)의 분사 노즐로부터 예를 들면, 액비(liquid manure)의 농경 배수에 사용되는 것과 같은 배플 판 또는 배플 디스크 등의 배플 장치(13)로 안내되어, 발효 혼합물이 발효 혼합물의 표면(14)에 걸쳐 분사된다. 배플 장치(13)에 의하여, 분사된 발효 혼합물은 컨테이너(1) 내의 발효 혼합물의 전체 표면(14)에 걸쳐 매우 양호하게 분배된다. 바람직하게는, 발효 혼합물은 교반 장치(9)의 회전 방향으로 컨테이너(1) 내의 발효 혼합물의 표면(14)에 분사된다. 바람직하게는, 배출구(8)의 분사 노즐 및/또는 배플 장치(13)는, 분사된 발효 혼합물이 발효 혼합물의 표면(14)에 사선으로 입사되도록 조절된다. 배출구(8)에서 분사 노즐은, 예를 들면, 모든 방향으로 또는 고정된 방식으로 조절가능하도록, 폐쇄된 회전 파이프라인(7)에 부착될 수 있다. 본 발명의 일 예에 있어서, 배출구(8)의 분사 노즐은 고정되게 부착되며, 다른 일 예에서는 조절가능하도록 부착된다.
발효 혼합물은 컨테이너(1) 내의 발효 혼합물의 표면(14) 상에 연속적으로 또는 불연속적으로 분사되며 예를 들면, 거품이 형성될 때마다 불연속적으로 분사되거나, 또는 예를 들면, 강하고 연속적으로 거품 형성이 일어나는 경우 및/또는 유기 기질이 컨테이너(1) 내의 발효 혼합물 표면(14) 상에 부유하는 오일- 또는 지방-함유 물질을 포함하는 경우, 연속적으로 분사된다. 후자의 경우, 분사된 발효 혼합물이 표면(14) 상의 오일- 또는 지방-함유 물질과 계속해서 접촉하기 때문에, 분사에 의해 기질이 더 신속하고 양호하게 전환될 수 있고, 결과적으로 분해가 촉진되고 가속화될 수 있다.
컨테이너(1)는 발효 혼합물의 온도를 조절하는 장치(10)를 포함한다. 발효는 바람직하게는 중온성 및 호열성 발효 구간 사이의 온도 범위, 예를 들면, 40℃ 내지 50℃와 같이, 30℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 수행된다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 예로, 바이오가스 생성 공정은 하기와 같이 수행되며, 도 1을 참조한다.
수성 유기 기질은, 기질이 컨테이너 단면에 걸쳐 대개 균일하게 컨테이너에 주입되도록, 바닥으로부터 가깝게 위치한 분배 시스템(2)을 통해 아래에서부터 공급된다. 필요하다면, 발효 혼합물은, 펌프(6)를 이용하여 외부로 연결된 파이프라인(5)을 통해, 컨테이너(1) 하부의 1/3 지점으로부터 발효 혼합물의 표면(14) 위에 설치된 폐쇄된 회전 파이프라인(7) 내로 주입되고, 배출구의 분사 노즐을 통해 바람직하게는 배플 장치(13)를 통해 컨테이너(1) 내의 발효 혼합물의 표면(14)에 분사되며, 이때 분사 노즐은 바람직하게는 배출구에 컨스트릭션을 가지지 않은 단순한 배관으로 구성된다. 분사는 축 교반기(9)의 회전 방향으로 일어난다. 배출구(8)의 분사 노즐 및/또는 배플 장치(13)는, 가능하다면 발효 혼합물이 반응기 내의 전체 액체 표면을 커버할 수 있도록, 컨테이너(1) 내의 발효 혼합물 표면(14)에 사선으로 입사되도록 조절된다. 필요한 경우, 예를 들면, 거품 형성 정도가 심하거나 또는 오일 또는 지방 함량이 높은 유기 기질인 경우, 컨테이너(1) 내의 발효 혼합물은 축 교반기(9)에 의하여 추가적으로 혼합된다. 축 교반기(9)로 교반함으로써, 바이오매스(부분적으로 분해된 유기 기질)에 부착될 수 있는 가스 버블이 더욱 용이하게 박테리아로부터 분리되고, 따라서 액체 표면으로 더욱 용이하게 이동될 수 있다.
기질(모래, 건조 물질)에 따라, 분해된 슬러지(발효 잔여물) 중의 더 큰 부분은 컨테이너(1)의 하부 영역 및 상부의 1/3 지점에 설치되어 있는 배출 장치 (3) 및 (4)를 통하여 배출된다. 슬러지(발효가 활발히 진행되는, 활성 슬러지, 발효 혼합물 및 미생물)는 일반적으로 컨테이너(1)의 하부 1/3 부위에서 고농도로 존재한다. 컨테이너 (1)의 상부에서의 기질 분해는, 특히, 외부로 연결된 파이프라인(5)을 통과하여 폐쇄된 회전 파이프라인(7)에 의해 컨테이너 내의 발효 혼합물로 주입된 농축된 슬러지가 침전 공정(settling process) 중에 활성 슬러지의 농도를 증가시키고, 그로 인해 컨테이너(1)의 상부에서의 기질 분해를 가속화시킴으로써, 향상된다
컨테이너(1) 내의 발효 혼합물의 표면(14) 상에 슬러지가 분사됨으로써, 발생 가능한 거품이 기계적으로 소멸되고 또한, 이러한 효과는 배출구(8)의 분사 노즐에 의하여 향상되며, 분사 노즐은 바람직하게는 교반 방향에 대해 비스듬하게 설치되며, 배플 장치(13)는 분사된 발효 혼합물이 컨테이너(1) 내에 발효 혼합물의 전체 표면(14)에 걸쳐 매우 양호하게 분배되도록 선택적으로 작동된다. 분사된 슬러지는 낮은 pH를 가지며, 이러한 낮은 pH 값은 거품의 소멸 및 활성 바이오매스와 함께 부유물의 분해를 증진시킨다는 추가적 이점을 가지며, 상기 pH는 컨테이너 (1)의 하부 1/3 지점의 가수 분해 반응에 의하여 조절된다.
상기 공정에서 추가 파라미터는, 발효 혼합물의 온도 조절용 장치(10)에 의해 조절되는 공정 온도이며, 특히, 바람직하게는 40℃ 내지 50℃이다.
본 발명에 따른 컨테이너(1) 또는 공정에서는, 중온성 및 호열성 박테리아의 최적 특성(생장 속도, 탄화수소, 단백질 및 지방의 분해)이 사용된다. 따라서, 반응기 시스템은 상기 기계적 장치들을 조합함으로써, 최대 15 [kg CSB/m3*d]의 유기 용적 부하량에서 작동될 수 있다.
컨테이너(1)는 바람직하게는 도 1에 따른 컨테이너이다.
본 발명에 따른 바이오가스의 발효에 의한 생성 중, 거품 형성을 억제하는 방법 또는 오일 및 지방을 유기 기질로 전환하는 것을 향상시키는 방법에 있어서, 바이오가스의 발효에 의한 생성을 위해 본 발명에 따라 제공되는 방법이 사용되며, 바람직하게는 컨테이너(1)가 사용된다.
본 발명에 따른 바이오가스의 생성 방법의 이점은 산업적으로 이용가능성이 있다는 것이다. 본 발명의 추가적 이점은 상기 공정이 작은 발효 혼합물 용적 및 큰 발효 혼합물 용적, 예를 들면, 1 m3 내지 7000 m3 범위의 용적에 대해 사용될 수 있다는 것이다. 본 발명의 추가적 이점은 거품을 감소키거나 방지할 수 있다는 것이다. 본 발명의 추가적 이점은 고농도의 질소에서 수행될 수 있다는 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 바이오가스의 생성 방법은, 유기 기질 내에 총 질소 농도가 최대 9 g TKN(Total Kjeldahl Nitrogen/l 프레쉬 물질)인 경우에도 아무런 문제 없이 실행될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
실시예
폐기물 수거, 음식물 처리 산업으로부터 배출된 잔여물, 및 산업적 유기 잔여물 및 폐수로부터 얻어지는 압착된 유기 폐기물의 혼합물로 구성된 유기 기질 150 m3의 일일 양을, 도 1에 따라 설계된 2580 m3의 작동 용적을 가지는 3000 m3 의 발효조에 연속적으로 주입한다. 상기 유기 기질은 수성 발효 용액 중의 유기 기질을 혐기성 분해하기 위한 박테리아를 포함한다. 기질은 17% 함량의 건조 물질을 가지며, CSB 농도가 260 g O2/kg이고, 유기 용적 부하량은 14[kg　CSB/m3*d]이다.
유기 기질은 바닥에 위치한 분배 시스템을 통해, 발효조 바닥으로부터 대략 1 미터 위에서 주입된다. 발효조의 하부(슬러지층)의 바이오매스 농도가 더 높고, 따라서 새롭게 공급된 기질은 고농도의 활성 바이오매스와 접촉한다.
건조 물질 함량이 더 높은 상기 슬러지의 일정량을, 반응기(V = 90 m3)의 하부 1/3 지점으로부터 연속적으로 배출시켜, 외부 배관을 통해 발효조의 루프(roof)로 운반하고, 분사 노즐을 사용하여 발효조의 상부(가스 존)의 폐쇄 회전 파이프를 통해 축 교반기의 회전 방향으로 발효 혼합물 상에 분사하였다. 따라서, 발효 중에 형성되는 거품(단백질-지방 화합물)이 소멸하고, 부유 물질(예: 지방 및 오일, 섬유 물질)이 반응기 하부의 활성 바이오매스와 접촉한다. 기계적 교반을 위하여 축 교반기를 사용한다. 교반기의 회전 속도는 0 내지 60 U/min이다. 불연속적으로 작동하는 이러한 교반기는, 하부 슬러지 층에서 미생물에 의해 생성된 가스(메탄, 이산화탄소)의 방출을 향상시키며, 전체 반응기 시스템 내의 건조 물질 농도를 제어된 방식으로 처리한다.
가스를 배출시키는 장치(9)는 발효조의 가장 높은 지점에 위치한다
발효 잔여물(발효조 함량)의 배출은, 상부 1/3 지점에서 발효조의 배출구 및 배출 파이프(3)에 의하고, 하부 1/3 지점에서 발효조의 배출구 및 배출구 파이프(2)에 의하여 이루어진다.
바이오가스의 생성량은 5.8 m3 바이오가스/발효조 용적 *d (m3)에 달하며, 바이오가스의 메탄 함량은 60% 내지 65%이다. 상기 공정은 40℃ 내지 50℃의 온도에서 수행된다.
상기 공정은 각기 3000 m3의 발효조 시스템으로 연속적으로 수행되고 우수한 결과를 제공한다.

Claims (14)

  1. 유기 기질로부터 바이오가스를 발효에 의해 생성하는 방법으로서,
    물, 유기 기질 및 미생물을 포함하는 발효 혼합물을 축 방향으로 설치된 교반기로 컨테이너 내에서 교반하고,
    상기 발효 혼합물을 외부 배관을 통해 복수의 노즐을 가지는 폐쇄된 회전 파이프라인으로 운반하고,
    상기 컨테이너 내의 발효 혼합물의 표면 상에 상기 발효 혼합물을 분사하는 것을 특징으로 하는, 바이오가스의 발효 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    분사되는 상기 발효 혼합물이 상기 컨테이너 하부의 1/3 지점으로부터 유래된 것을 특징으로 하는, 바이오가스의 발효 생성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발효 혼합물이 상기 컨테이너 내의 발효 혼합물의 표면 상에 상기 교반기의 회전 방향으로 분사되는 것을 특징으로 하는, 바이오가스의 발효 생성 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    분사되는 상기 발효 혼합물이 배플(baffle) 장치에 의해 상기 발효 혼합물 상에 분사되는 것을 특징으로 하는, 바이오가스의 발효 생성 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    분사되는 상기 발효 혼합물이 상기 컨테이너 내의 발효 혼합물의 표면에 사선으로 입사되도록 분사 노즐 및/또는 배플 장치가 조절되는 것을 특징으로 하는, 바이오가스의 발효 생성 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발효가 중온성 발효 존(zone)과 호열성 발효 존 사이의 온도 범위에서 실시되는 것을 특징으로 하는, 바이오가스의 발효 생성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발효가 30℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 실시되는 것을 특징으로 하는, 바이오가스의 발효 생성 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 발효가 40℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 실시되는 것을 특징으로 하는, 바이오가스의 발효 생성 방법.
  9. 축 교반기(9), 컨테이너(1)를 충전하기 위한 하나의 또는 복수의 주입 장치(2), 컨테이너(1)를 비우고 발효 잔여물을 배출시키기 위한 하나의 또는 복수의 배출 장치(3,4), 발효 혼합물을 폐쇄된 회전 파이프라인(7)으로 공급하기 위한 외부 배관(5), 생성된 바이오가스를 배출시키기 위한 장치(11) 및 발효 혼합물의 온도를 조절하기 위한 장치(10)를 포함하며,
    상기 폐쇄된 회전 파이프라인(7)은 상기 발효 혼합물의 표면 상에 발효 혼합물을 분사하기 위해 복수의 배출구(8)를 가지는, 유기 기질로부터 바이오가스를 발효에 의해 생성하기 위한 컨테이너(1).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배출구(8)가 분사 노즐 및 선택적으로 배플 장치(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 컨테이너.
  11. 제10항에 있어서,
    분사되는 상기 발효 혼합물이 발효 혼합물의 표면(14)에 사선으로 입사되도록, 배출구(8)의 분사 노즐 또는 선택적으로 배플 장치(13)가 조절되는 것을 특징으로 하는, 컨테이너.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    분사되는 상기 발효 혼합물이 발효 혼합물의 표면(14)에 축 교반기(9)의 회전 방향으로 입사되는 것을 특징으로 하는, 컨테이너.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 배관(5)으로 연결되는 주입구(5a)가 컨테이너(1)의 하반부에 위치하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  14. 물, 유기 기질 및 미생물을 포함하는 발효 혼합물을 축 방향으로 설치된 교반기로 컨테이너 내에서 교반하고,
    상기 발효 혼합물을 외부 배관을 통해 복수의 노즐을 가지는 폐쇄된 회전 파이프라인으로 운반하고,
    상기 컨테이너 내의 발효 혼합물의 표면 상에 상기 발효 혼합물을 분사하는 것을 특징으로 하는,
    바이오가스의 발효 생성 중에, 거품 형성을 억제하는 방법, 또는 오일 및 지방의 유기 기질로의 전환을 향상시키는 방법.
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