KR20160005154A - 바이오매스 분리장치 - Google Patents

바이오매스 분리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160005154A
KR20160005154A KR1020140082876A KR20140082876A KR20160005154A KR 20160005154 A KR20160005154 A KR 20160005154A KR 1020140082876 A KR1020140082876 A KR 1020140082876A KR 20140082876 A KR20140082876 A KR 20140082876A KR 20160005154 A KR20160005154 A KR 20160005154A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photobioreactor
tank
wastewater
biomass
sedimentation
Prior art date
Application number
KR1020140082876A
Other languages
English (en)
Inventor
서규태
Original Assignee
창원대학교 산학협력단
주식회사 신영
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
Application filed by 창원대학교 산학협력단, 주식회사 신영 filed Critical 창원대학교 산학협력단
Priority to KR1020140082876A priority Critical patent/KR20160005154A/ko
Publication of KR20160005154A publication Critical patent/KR20160005154A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/121—Multistep treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1221—Particular type of activated sludge processes comprising treatment of the recirculated sludge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/322—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/002—Photo bio reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/02—Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 공장에서 배출되는 배가스 및 냉각수 온폐수를 이용하여 광생물 반응기를 구현한 후 광생물 반응기를 이용하여 폐수로부터 미세조류를 회수하는 동시에 폐수를 정화시키는 바이오매스 분리장치에 관한 것으로, 배가스를 공급하는 배가스 공급기; 폐수가 유입되며, 유량과 부하가 균등화되는 유량조정조; 유량조정조와 연결되어 있으며, 상기 유량조정조에 의해 공급되는 폐수에 포함된 질소제거율을 향상시키기 위해 폭기 상태가 이루어지도록 하는 호기조; 호기조에 의해 폭기 상태를 이룬 폐수를 공급받아, 폐수에 포함되어 있는 유기물, 질소 및 인 중 하나 이상이 처리되는 광생물 반응기; 광생물 반응기 일측에 배치되어 침전 슬러지를 생성시키는 침전지; 침전지에서 생성된 슬러지를 상기 호기조로 반송시키는 반송기; 및 침전지의 일측에 배치되어, 침전지에 의해 정화된 처리수로부터 바이오매스를 분리시키는 막 분리조를 포함한다. 이에 따라 4계절의 온도차에 의한 유동없이 경제적이면서 친환경적으로 미세조류를 배양시키고 바이오매스를 효율적으로 분리시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

바이오매스 분리장치{Biomass separation apparatus}
본 발명은 바이오매스 분리장치에 관한 것으로, 특히 공장에서 배출되는 배가스 및 냉각수 온폐수를 이용하여 광생물 반응기를 구현한 후 광생물 반응기를 이용하여 폐수로부터 미세조류를 회수하는 동시에 폐수를 정화시키는 바이오매스 분리장치에 관한 것이다.
최근 이산화 탄소 배출에 따른 지구온난화가 심각한 환경 문제로 대두 되고 있다. 이러한 지구온난화는 국내에 이상 고온현상을 야기시켰으며, 이로 인해 국내 대규모 하천에서 조류의 이상번식현상이 발생하게 됨으로써 상수원 수질관리에 어려움을 겪고 있다. 따라서 이산화탄소의 감축과 부영양화의 원인이 되는 질소와 인을 처리하기 위하여 미세조류에 대한 관심이 증폭되고 있다.
또한, 제한된 자원인 화석연료의 고갈로 인하여 대체에너지원에 대한 연구에 대하여 선진국들은 박차를 가하고 있는데, 이러한 미세조류가 대체에너지원으로 활용될 수 있기 때문에 미세조류에 대한 관심이 더욱더 증폭되고 있다.
미세조류는 광합성을 하는 단세포 미생물이다. 이 광합성을 통하여 이산화 탄소를 햇빛을 이용해 고정시켜 유기물질을 합성하게 된다. 미세조류를 이용한 바이오디젤 생산은 단위면적당 생산량이 대두의 130배에 이를 정도로 굉장히 뛰어나다. 또한, 바이오디젤을 생산하고 남은 미세조류의 부산물을 가축이나 어류의 사료로도 이용할 수 있는 장점을 가지고 있다.
이에, 국내외에서 미세조류 배양에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 해외의 경우 수로형 연못 시스템을 개발하였으나 이는 폐수로부터 영양염을 제거하는데 매우 효율적이지만 비용이 많이 들고 공간적인 측면에서 한계가 있다. 게다가 개방되어 있기 때문에 물이 쉽게 증발하고 하단부분에서의 빛의 침투 문제가 발생하며 우리나라의 경우 4계절이 뚜렷하여 개방형으로 하였을 때 온도를 유지하는데 한계가 발생하게 된다. 또한, 교반을 하는데 있어서 효율이 낮다는 단점이 있다. 또 다른 조류 배양법으로 실외의 광생물 반응기가 있는데 일반적으로 규모가 큰 실외의 광생물 반응기는 큰 면적을 요구하고 이로 인하여 온도조절을 위한 유지비용이 굉장히 많이 요구 되어진다. 광생물 반응기는 경제성이 보장되어야 상업적으로 이용가능하기 때문에 이는 굉장히 큰 단점이며 또한 친환경적이지 못하다는 단점을 가지고 있다.
한국 공개특허 제 10-2010-0105014 호 한국 공개특허 제 10-2010-0031890 호
이와 같은 연구개발 요구에 부응하기 위해 본 발명은 공장에서 배출되는 배가스 및 냉각수 온폐수를 이용하여 광생물 반응기를 구현한 후 광생물 반응기를 이용하여 폐수로부터 미세조류를 회수하는 동시에 폐수를 정화시키는 바이오매스 분리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오매스 분리장치는 배가스를 공급하는 배가스 공급기; 폐수가 유입되며, 유량과 부하가 균등화되는 유량조정조; 유량조정조와 연결되어 있으며, 상기 유량조정조에 의해 공급되는 폐수에 포함된 질소제거율을 향상시키기 위해 폭기 상태가 이루어지도록 하는 호기조; 호기조에 의해 폭기 상태를 이룬 폐수를 공급받아, 폐수에 포함되어 있는 유기물, 질소 및 인 중 하나 이상이 처리되는 광생물 반응기; 광생물 반응기 일측에 배치되어 침전 슬러지를 생성시키는 침전지; 침전지에서 생성된 슬러지를 상기 호기조로 반송시키는 반송기; 및 침전지의 일측에 배치되어, 침전지에 의해 정화된 처리수로부터 바이오매스를 분리시키는 막 분리조를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 공장에서 배출되는 온폐수를 공급받아 상기 광생물 반응기로 배출하는 온폐수 공급기를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 광생물 반응기는 하나의 판에 의해 2개의 공간으로 분리되어 있으며, 하나의 판은 지그재그 형상을 이루고 있을 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 광생물 반응기는 호기조를 통해 폭기 상태를 이룬 폐수를 공급받는 제 1 관과, 온폐수 공급기를 통해 온폐수를 공급받는 제 2 관으로 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 광생물 반응기의 제 1 관 및 제 2 관은 상호 인접하게 배치되며, 제 1 관 및 제 2 관은 지그재그 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 광생물 반응기는 지지부재 상부에 수직 상태에서 지면방향으로 회동 가능하도록 결합될 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 광생물 반응기는 지지부재 상부에 일정방향으로 회동 가능하도록 설치되어 있을 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 지지부재 하부에는 복수개의 지지바퀴가 마련되어 있을 수 있다.
본 발명은 공장에서 배출되는 배가스 및 냉각수 온폐수를 이용하여 광생물 반응기를 구현한 후 광생물 반응기를 이용하여 폐수로부터 미세조류를 회수하는 동시에 폐수를 정화시킬 수 있도록 함으로써, 4계절의 온도차에 의한 유동없이 경제적이면서 친환경적으로 미세조류를 배양시키고 바이오매스를 효율적으로 분리시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 미세조류를 분리할 시 침전방식뿐만 아니라 정상투압막을 이용하여 효율적으로 바이오 매스를 분리할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오매스 분리장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 바이오매스 분리장치를 상세하게 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 도 1 및 도 2에 적용된 광생물 반응기의 구조적 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 광생물 반응기가 지지부재에 설치된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 적용된 호기조의 구조적 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 정삼투압막을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 적용된 광생물 반응기의 자동 회전장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
본 발명에 대해 설명하기에 앞서 본 발명에서 사용되고 있는 배가스 및 미세조류에 대해서 간단히 언급하면 하기와 같다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오매스 분리장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 도 1의 바이오매스 분리장치를 상세하게 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 5는 도 1 및 도 2에 적용된 광생물 반응기의 구조적 특징을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명에 따른 광생물 반응기가 지지부재에 설치된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명에 적용된 호기조의 구조적 특징을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명에 따른 정삼투압막을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 본 발명에 적용된 광생물 반응기의 자동 회전장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 바이오매스 분리장치는 배가스를 공급하는 배가스 공급기(100)와, 폐수가 유입되며, 유량과 부하가 균등화되는 유량조정조(200)와, 유량조정조(200)와 연결되어 있으며, 유량조정조(200)에 의해 공급되는 폐수에 포함된 질소제거율을 향상시키기 위해 폭기 상태가 이루어지도록 하는 호기조(300)와, 호기조(300)에 의해 폭기 상태를 이룬 폐수를 공급받아, 폐수에 포함되어 있는 유기물, 질소 및 인 중 하나 이상이 처리되는 광생물 반응기(400)와, 광생물 반응기(400) 일측에 배치되어 침전 슬러지를 생성시키는 침전지(500)와, 침전지(500)에서 생성된 슬러지를 호기조(300)로 반송시키는 반송기(600)와, 침전지(500)의 일측에 배치되어, 침전지(500)에 의해 정화된 처리수로부터 바이오매스를 분리시키는 막 분리조(600)와, 공장에서 배출되는 온폐수를 공급받아 광생물 반응기(400)로 배출하는 온폐수 공급기(700)로 이루어진다.
광생물 반응기(400)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 판(410)에 의해 2개의 공간(420)(430)으로 분리되어 있다. 또한 광생물 반응기(400)의 상측 일면에는 미세조류가 포함된 폐수 및 온폐수를 각각 공급하기 위한 미세조류를 포함한 폐수 유입구(440) 및 온폐수 유입구(450)가 각각 형성되어 있으며, 광생물 반응기(400)의 하측 일면에는 미세조류가 포함된 폐수 및 온폐수를 각각 배출시키기 위한 미세조류를 포함한 폐수 배출구(460) 및 온폐수 배출구(470)가 각각 형성되어 있다. 이때 미세조류를 포함한 폐수 유입구(440) 및 온폐수 유입구(450) 및 미세조류를 포함한 폐수 배출구(460) 및 온폐수 배출구(470)는 상호 대응되는 면에 형성된다. 여기서, 하나의 판(410)은 지그재그 형상을 이루고 있다.
광생물 반응기(400)의 다른 실시예로 호기조(300)를 통해 폭기 상태를 이룬 폐수를 공급받는 제 1 관과, 온폐수 공급기를 통해 온폐수를 공급받는 제 2 관으로 이루어질 수 있다. 이때 광생물 반응기(400)의 제 1 관 및 제 2 관은 상호 인접하게 배치되며, 제 1 관 및 제 2 관은 지그재그 형상으로 이루어질 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 구조적 특징을 가지는 광생물 반응기(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 지지부재(800) 상부에 수직 상태에서 지면방향으로 회동 가능하도록 지지부재(800)에 힌지 결합 방식을 통해 결합됨으로써, 관리자가 광생물 반응기(400)를 지면을 향해 밀게 되면 지면방향으로 회동하게 되어 일정한 경사각도를 가지고 광생물 반응기(400)의 일면이 태양을 향하도록 하여 태양광을 최대로 입사받을 수 있게 된다. 물론 광생물 반응기(400)의 태양을 향한 각도는 후술하는 바와 같이 제어부를 이용하여 자동으로 조절할 수 있으며, 이때에는 사용자가 조절각도를 직접 입력할 수 있도록 지원하고, 직접 입력된 각도만큼만 경사각도를 이룰 수 있도록 구현할 수도 있다. 이럴 경우 숫자를 입력할 수 있는 입력장치가 구비되어야 한다.
이때 지지부재 하부에는 복수개의 지지바퀴(900)가 마련되어 있다. 또한 광생물 반응기(400)는 외부 케이스는 투명하게 제작되어 태양을 광원으로 활용할 수 있도록 한다.
여기서 광생물 반응기(400)는 지지부재(800) 상부에 일정방향으로 회동 가능하도록 설치되어 있을 수 있다.
도 9는 광생물 반응기(400)를 태양광이 가장 강력하게 조사되는 방향에 따라 회전 구동시키기 위한 도면으로서, 제어부(1200)는 조도 센서(1100)를 통해 입력되는 조도정보를 이용하여 현재 가장 높은 조도값을 제공하는 방향을 인지하게 된다. 그러면 제어부(400)는 광생물 반응기(400)의 현재 위치를 체크한 후 현재 광생물 반응기(400)의 현재 위치와 조도센서(1100)에 의해 감지된 조도값에 따른 방향을 비교하여 회전모터 구동부(1300)를 통해 회전모터(1400)를 제어하여 광생물 반응기(400)가 해당 위치로 회전되어, 태양광을 최대한 입사받게 되고, 이는 미세조류의 광합성 작용을 최대로 활성화시킨다.
상기와 같이 구성된 바이오매스 분리장치의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.
배가스(배기가스) 공급기(100)는 공장에서 배출되는 배가스를 공급받아 호기조(300)로 공급하고, 유량조정조(200)는 폐수를 공급받아 호기조(300)로 공급한다. 호기조(300) 내측에는 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이 끝단에 노즐이 구비된 관이 마련되어 있으며, 관은 호기조(300) 외측으로 연장되어 배가스 공급기(100)와 연결된다. 그러므로 배가스 공급기(100)에 공급되는 배가스는 관을 통해 공급되어 호기조(300)의 내측에서 노즐에 의해 분사된다.
그러면 호기조(300)는 폐수에 포함되어 있는 질소 및 인 제거 효율을 향상시키기 위해 유입되는 폐수에 대해 폭기 상태가 유지되도록 한 후 광생물 반응기(400)의 미세조류와 폐수 유입구(440)를 광생물 반응기(400)로 유입되도록 한다. 이때 광생물 반응기(400)의 온폐수 유입구(450)로는 공장에서 배출되는 온폐수가 유입되어 광생물 반응기(400)가 항상 일정한 온도를 유지할 수 있도록 한다.
그리고 광생물 반응기(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 지지부재(800) 상부에 일정 각도로 회전 가능하도록 설치되어 있으며, 지지부재(800)의 하부에는 바퀴(900)가 마련되어 있어, 사용자가 광생물 반응기(400)를 태양광이 잘 입사되는 위치에 쉽게 이동시킬 수 있으며, 태양광이 최대로 입사될 수 있도록 광생물 반응기(400)가 태양을 향하도록 회전시킬 수 있다.
이렇게 광생물 반응기(400)가 온폐수에 의해 일정온도를 유지하고 태양광을 최대로 입사받게 되면, 광생물 반응기(400) 내부로 유입된 폐수에 포함된 미세조류는 광합성을 하게 되고, 광합성 과정을 통해 배가스에 포함된 탄소를 세포 내에 고정시켜 이산화탄소의 농도를 저감시켜 주는 한편, 폐수에 포함된 질수와 인을 섭취하여 바이오매스로써의 가치를 가지게 된다.
이렇게 폐수 속에 포함되어 있는 이산화탄소, 질소 인과 같은 영양염을 조류가 제거함으로써 폐수가 정화되게 된다. 이때 미세조류를 배영하는데 있어 물리적인 환경으로 빛, 온도, pH를 고려해야 한다. 즉 광생물 반응기(400) 내에 온도센서(도 9의 1500) 및 pH 센서(도 9의 1600)를 마련한 후 상기 온도센서(1500) 및 pH 센서(1600)를 통해 광생물 반응기 내의 온도 및 pH 농도를 측정하여 지속적으로 출력하도록 한다. 그러면 제어부(1200)는 미리 설정되어 있는 광생물 반응기(400) 내의 기준 온도와 기준 pH 농도를 온도센서(1500) 및 pH 센서(1600)를 통해 각각 측정된 온도와 pH와 비교하여 적정한 수준인지의 여부를 판단한다.
판단 결과, 광생물 반응기(400) 내의 온도나 pH 농도가 기준치를 초과하는 경우 제어부(1200)는 온도를 낮추거나 pH 농도를 낮추기 위해 별도로 구비된 장비들(1800)을 제어하거나, 또는 출력부(1700)를 통해 관리자들이 알 수 있도록 한다.
이때 광생물 반응기(400)의 적정온도는 26±3℃이고, pH 농도는 7.3 내지 8.5인 것이 바람직하다.
그리고 광생물 반응기(400) 내에서의 폐수의 수리학적 체류시간은 28시간인 것이 바람직하다. 그러므로 광생물 반응기(400)의 미세조류와 폐수 유입구(440) 및 미세조류와 폐수 배출구(460)에는 도면상으로는 미도시된 밸브가 마련되어 있으며, 이 밸브는 제어부(1200)에 의해 48시간마다 개방되었다가 폐쇄된다.
이렇게 미세조류와 폐수 배출구(460)를 통해 배출된 미세조류가 포함된 폐수는 침전조(500)로 유입되고, 침전조(500)에서 미세조류를 분리시킨다.
침전조(500)에서 1차 분리된 미세조류는 다시 막분리조(600)로 유입되고, 1차 분리된 미세조류는 정삼투압막으로 이루어진 막분리조(600)를 통해 더욱더 효율적으로 분리된다. 막분리조(600)는 이렇게 분리된 미세조류와 정화된 처리수를 배출하게 된다. 여기서 정삼투압막은 용액의 농도차에 의한 삼투압을 이용하여 UF, NF, MF, RO와 같은 기타 등등의 막보다 에너지 측면에서 큰 장점을 가지고 있으며, 미세 조류를 분리해내는데도 효과적이다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 배가스 공급기 200 : 유량조정조
300 : 호기조 400 : 광생물 반응기
500 : 침전조 600 : 막분리조

Claims (8)

  1. 배가스를 공급하는 배가스 공급기;
    폐수가 유입되며, 유량과 부하가 균등화되는 유량조정조;
    상기 유량조정조와 연결되어 있으며, 상기 유량조정조에 의해 공급되는 폐수에 포함된 질소제거율을 향상시키기 위해 폭기 상태가 이루어지도록 하는 호기조;
    상기 호기조에 의해 폭기 상태를 이룬 폐수를 공급받아, 폐수에 포함되어 있는 유기물, 질소 및 인 중 하나 이상이 처리되는 광생물 반응기;
    상기 광생물 반응기 일측에 배치되어 침전 슬러지를 생성시키는 침전지;
    상기 침전지에서 생성된 슬러지를 상기 호기조로 반송시키는 반송기; 및
    상기 침전지의 일측에 배치되어, 상기 침전지에 의해 정화된 처리수로부터 바이오매스를 분리시키는 막 분리조
    를 포함하는 바이오매스 분리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    공장에서 배출되는 온폐수를 공급받아 상기 광생물 반응기로 배출하는 온폐수 공급기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 분리장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광생물 반응기는
    하나의 판에 의해 2개의 공간으로 분리되어 있으며,
    상기 하나의 판은 지그재그 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 바이오매스 분리장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광생물 반응기는
    상기 호기조를 통해 폭기 상태를 이룬 폐수를 공급받는 제 1 관과,
    상기 온폐수 공급기를 통해 온폐수를 공급받는 제 2 관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오매스 분리장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광생물 반응기의 제 1 관 및 제 2 관은 상호 인접하게 배치되며,
    상기 제 1 관 및 제 2 관은 지그재그 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오매스 분리장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광생물 반응기는 지지부재 상부에 수직 상태에서 지면방향으로 회동 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 분리장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 광생물 반응기는 지지부재 상부에 일정방향으로 회동 가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오매스 분리장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지부재 하부에는 복수개의 지지바퀴가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오매스 분리장치.


KR1020140082876A 2014-07-03 2014-07-03 바이오매스 분리장치 KR20160005154A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140082876A KR20160005154A (ko) 2014-07-03 2014-07-03 바이오매스 분리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140082876A KR20160005154A (ko) 2014-07-03 2014-07-03 바이오매스 분리장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160005154A true KR20160005154A (ko) 2016-01-14

Family

ID=55172944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140082876A KR20160005154A (ko) 2014-07-03 2014-07-03 바이오매스 분리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160005154A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019153584A1 (zh) * 2018-02-09 2019-08-15 清华大学深圳研究生院 一种污水深度处理装置与方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019153584A1 (zh) * 2018-02-09 2019-08-15 清华大学深圳研究生院 一种污水深度处理装置与方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102826726B (zh) 垃圾焚烧厂渗滤液处理工艺
KR101122986B1 (ko) 미세조류를 이용한 배기가스 중의 이산화탄소 제거방법
CA2667104A1 (en) System and method for growing photosynthetic cells
WO2015172256A1 (en) Methods and apparatus for biomass growth
CN103112993B (zh) 一种利用微藻处理油田污水和固定co2的方法
CN204385019U (zh) 一种生活污水净化用升流式固定反应器
EP2610222B1 (en) Method and plant for combined treatment of liquid organic waste
KR102143769B1 (ko) Lid 기반 에너지 자립형 발전 방법 및 시스템
EP2943561A1 (en) Photobioreactor
Gao et al. Life cycle assessment for algae-based desalination system
CN103274546B (zh) 印染废水清浊分离与余热利用系统
CN213388228U (zh) 一种太阳能光伏发电联合膜生物反应器一体式装置
CN106745769B (zh) 太阳能恒温培养微藻处理生活污水系统
CN103723891A (zh) 一种高浓度有机废水处理方法及处理系统
Vu et al. Simultaneous nutrient recovery and algal biomass production from anaerobically digested sludge centrate using a membrane photobioreactor
CN101643699B (zh) 一种利用废水养殖微藻的系统
CN107021543B (zh) 一种集聚光光伏发电与光催化水净化于一体的太阳能利用方法
KR20160005154A (ko) 바이오매스 분리장치
Almomani et al. Potential use of mixed indigenous microalgae for carbon dioxide bio-fixation and advanced wastewater treatment
CN202881009U (zh) 一种水产养殖的保温循环净水系统
CN102603121B (zh) 一种生活污水的综合利用方法
CN203728683U (zh) 一种高浓度有机废水处理系统
CN212610162U (zh) 垃圾焚烧厂渗滤液的资源化回收利用处理系统
CN212610161U (zh) 一种垃圾焚烧厂渗滤液的全流程处理系统
Mahmoud et al. Production of algal biomass on electrochemically recovered nutrients from anaerobic digestion centrate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment