KR20170051548A - 바이오가스 생산 시스템 - Google Patents

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KR20170051548A
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예르겐 이젤러슨
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스캔디나비안 바이오개스 퓨얼스 에이비
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Abstract

본 발명은 유기물(organic matter)의 혐기성 소화(anaerobic digestion)에 의해 바이오가스(biogas)를 생산하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 바이오가스 생산에 적절한 유기물을 제1탱크반응기(first tank reactor)(41)에 공급하고 그리고 상기 제1탱크반응기 내에서 상기 유기물을 혐기성 조건들 하에서 소화를 위한 바이오가스 생산 미생물(biogas producing microorganisms)들과 접촉시키는 단계; 및 상기 제1탱크반응기(41) 내에서 상기 유기물을 소화하는 한편으로 바이오가스를 생산하는 단계;를 포함한다. 상기 방법은 혐기성 소화 공정(anaerobic digestion process)으로부터 소화된 슬러지(sludge)를 상기 제1탱크반응기(41)와는 다른 제2탱크반응기(36, 41) 내로 제공하는 단계, 상기 소화된 슬러지는 소정의 영양물(nutriments)들의 조성물을 포함하고; 및 상기 영양물들을 상기 제1탱크반응기(41) 내로 공급하는 단계;를 더 포함한다. 본 발명은 또한 바이오가스 생산 시스템에 관한 것이다.

Description

바이오가스 생산 시스템 {Biogas producing system}
본 발명은 초기의 바이오가스 생산 시스템으로부터 수확되는 영양물들을 후속하는 시스템에서 재사용하도록 하여 미생물 효율을 개선시키도록 하는 수단이 구비되는 바이오가스 생산 시스템에 관한 것이다.
공개된 유럽특허출원 제EP 1914205에서 기술된 바와 같이 선행 기술에 있어서 바이오가스 생산 시스템 내의 공정으로부터의 슬러지(sludge)를 탈수하고(dewatered) 그리고 동일한 공정 내에서 부분적으로 재사용하는 것이 공지되어 있다. 코발트, 셀렌, 텅스텐, 니켈 등과 같이 상기 슬러지 내에 존재하는 임의의 영양물들이 또한 동일한 공정 내에서 재사용되어 영양물들로서의 원소상 물질(elementary substances)들을 상기 바이오가스 생산 시스템 내의 상기 미생물들에게로 공급할 필요가 없도록 할 수 있다.
공개된 국제특허출원 제WO 2007/114787호의 [0023] 내지 [0025]절들 내에서 기술된 바와 같이, 바이오가스를 생산하는 데 요구되는 미생물들의 지속적인 공급은 또한 인입구(inlet)에서의 소화된 슬러지의 일부와 유기물을 혼합하는 것에 의하여 상기 바이오가스 생산 시스템의 탱크반응기 내로 도입될 수 있다.
문헌 VATTEN 62:335-340, Lund 2006에서 공개된 아사 데이비슨(Åsa Davidsson)바이오가스 생산 시스템 내로의 및 제 라 꾸르 얀센(Jes La Cour Jansen) 저의 "혐기성 소화-위생화, 초음파처리 및 효소 정량투여 이전의 폐수 슬러지의 전처리(Pre-treatment of wastewater sludge before anaerobic digestion-hygienisation, ultrasonic treatment and enzyme dosing)"라는 제목의 논문에서 기술된 바와 같이, 도입 이전에서의 유기물의 전처리(pre-treatment)가 또한 선행 기술에서 공지되어 있다. 전처리된 유기물이 상기 바이오가스 생산 시스템의 상기 탱크반응기 내의 상기 미생물들에 보다 더 접근가능하기 때문에, 예를 들면 열처리에 의한 위생화와 같은 전처리는 생물학적 슬러지(biological sludge)에서의 메탄 생산 포텐셜(methane potential)을 증가시킬 수 있다.
독일특허 제DE 102007005786호는 바이오가스 생산 시스템으로부터 소화된 슬러지가 탈수되고 그리고 건조공정에서 펠릿(pellets)들이 생성되는 건조기(dryer)를 기술하고 있다. 그 후, 상기 펠릿들은 비료(fertilizer)로 사용될 수 있다.
혐기성 바이오가스 생산 공정에서 영양물들로서 재사용되기 이전에의 소화된 슬러지의 처리가 또한 제안되었다. 기술된 상기 처리에는 10분간의 열가스화(thermal gasification)(미합중국 특허 제4,289,625호), 가수분해(hydrolyzing)(미합중국 특허 제5,141,646호) 및 산화(미합중국 특허 제5,492,624호)들이 포함된다.
본 발명의 하나의 목적은 선행 기술에 비하여 바이오가스를 생산하는 경우에 바이오가스 반응기(biogas reactor) 내의 미생물들에 원소상 물질들의 화학적 화합물들의 형태의 영양물들을 덜 요구하는 바이오가스의 생산 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 바이오가스를 생산하기 위한 혐기성 조건들 하에서의 소화를 위한 바이오가스 생성 미생물들을 포함하는 제1탱크반응기 내로 유기물을 공급하는 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다. 제2탱크반응기 내의 소정의 영양물들의 조성물을 갖는, 혐기성 소화 공정으로부터의 소화된 슬러지가 제공되고 그리고 상기 영양물들이 상기 제1탱크반응기 내로 공급된다.
본 발명에 대한 하나의 잇점은 선행 기술에 비하여 원소상 물질들의 화학적 화합물들의 형태의 어떠한 영양물들을 첨가함이 없이도 저농도의 필요 영양물(necessary nutriments), 예를 들면, 에탄올 생산 공장, 도축 폐수(slaughter waste), 곡물(crops), 슈가 비트(sugar beats), 사일리지(silage), 전분(starch), 낙농폐기물(dairy waste) 등에 기초하는 소화 공정들이 크게 개선될 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 잇점 및 관점은 선행 기술의 시스템들에 비하여 바이오가스를 생산하기 위한 혐기성 소화 공정에서 증가된 양의 바이오가스가 생산될 수 있다는 것이다.
바람직한 구체예에 있어서 상기 소화된 슬러지는 위생화 처리되어 영양물 첨가제를 형성하고, 그리고 상기 영양물 첨가제가 상기 제1탱크반응기 내의 바이오가스 생성 미생물들에 공급된다.
상기 바람직한 구체예에 대한 하나의 잇점은 선행 기술의 시스템들에 비하여 하나의 바이오가스 생산 설비(biogas producing facility)로부터의 위생화된 슬러지 내에 포함된 영양물들이 다른 원격위치된(remote located) 바이오가스 생산 설비에로 보다 용이하게 수송될 수 있다는 것이다.
다른 목적들 및 잇점들은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 숙련된 자에게는 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 소화된 슬러지의 탈수를 포함하는 유기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 선행 기술의 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 유기물의 전처리를 포함하는 유기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 선행 기술의 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 유기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 시스템의 제1의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 유기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 시스템의 제2의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 1은 탱크인입구(tank inlet)(12)를 경유하여 탱크반응기(11) 내로 도입된 유기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 제1의 선행 기술의 시스템(10)을 나타내고 있다. 상기 도입된 유기물은 혐기성 조건 하에서 소화를 위한 바이오가스 생산 미생물들과 접촉하게 되고, 그리고 참조번호 13으로 지시된 바와 같이 상기 유기물은 소화되는 한편으로 바이오가스를 생산하게 된다.
상기 탱크반응기(11) 내에서 상기 혐기성 소화 공정의 결과로서 소화된 슬러지가 또한 생성되며, 이는 탱크인출구(tank outlet)(14)에서 획득가능하다. 상기 소화된 슬러지는 탈수기구(dewatering device)(15) 내에서 탈수되어 탈수된 슬러지와 배출수(reject water)를 생성한다.
상기 배출수는 선택적인 공급파이프(feeding pipe)(16)로 표시된 바와 같이 상기 탱크인입구(12)를 경유하여 도입되는 상기 유기물에 첨가될 수 있으며, 상기 소화된 슬러지는 비료로서 적절하기는 하나, 그러나 또한 선택적인 피드백파이프(feedback pipe)(17)으로 표시된 바와 같이 상기 탱크반응기 내에서 상기 혐기성 소화 공정 내에서 재사용될 수 있다. 상기 소화된 슬러지를 건조기(18) 내에서 건조시키는 것에 의하여 상기 비료를 펠릿들의 형태로 형성하는 것 또한 가능하다.
상기 탱크반응기 내의 상기 바이오가스 생성 미생물들은 참조 번호 19로 나타낸 바와 같이 적절하게 기능하기 위해서는 영양물들 즉, 원소상 물질들의 화학적 화합물들이 공급되어야 할 필요가 있다.
도 2는 탱크인입구(22)를 경유하여 상기 탱크반응기(21) 내로 도입된 유기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 제2의 선행 기술의 시스템(20)을 나타내고 있다. 상기 도입된 유기물은 혐기성 조건 하에서 소화를 위한 바이오가스 생성 미생물들과 접촉하게 되고, 참조 번호 23으로 나타낸 바와 같이 상기 유기물들이 소화되는 한편으로 바이오가스가 생성된다. 상기 탱크반응기(21) 내에서의 혐기성 소화 공정의 결과로서 또한 소화된 슬러지가 생성되고 이는 탱크인출구(24)에서 획득가능하다.
상기 유기물은 폐수처리공장(waste water treatment plant)(25)으로부터 유래되며, 폐수는 상기 탱크인입구(22)을 경유하여 상기 탱크반응기(21) 내로 도입되기 이전에 전처리유닛(pre-treatment unit)(26) 내에서 전처리공정(pre-treatment process ; 예를 들면, 초음파처리(ultrasonic treatment), 위생화(hygiennsation), 효소 투여(enzyme dosing) 등)에 적용된다. 참조 번호 29로 표시된 바와 같이 상기 바이오가스 생산 미생물들에 적절한 환경을 제공하기 위해서는 영양물들, 즉 원소상 물질들의 화학적 화합물들이 또한 첨가되어야 할 필요가 있다.
도 1 및 도 2들과 연관되어 기술된 상기 선행 기술의 시스템들은 소화에 앞선 상기 유기물의 처리 및 소화 후의 상기 소화된 슬러지의 처리를 기술하고 있다. 상기 선행 기술의 시스템의 목적은 그러한 유기물의 바이오가스 생산 포텐셜(biogas potential)을 증가시키는 것이기는 하나, 그러나 두 시스템들 모두 상기 탱크반응기(11, 21)들 내에 적절한 바이오가스 생산 환경을 얻기 위하여 상기 바이오가스 생산 미생물들에 원소상 물질들의 화학적 화합물들의 형태의 영양물들을 첨가하는 것이 요구된다.
코발트(Co), 셀렌(Se), 텅스텐(W) 및 니켈(Ni) 등과 같은 원소상 물질들의 화학적 화합물들의 형태의 영양물들은 고가이고 그리고 이들 물질들의 사용에 대한 제한들이 현재 유럽연합 내에서 논의되고 있다.
본 발명의 하나의 기본적인 목적은 혐기성 공정으로부터 소화된 슬러지 내의 획득가능한 영양물들을 수득하고; 상기 소화된 슬러지를 위생화 공정에 적용시켜 병원체(pathogens)들을 사멸시키고 그리고 선택적으로 탈수공정에서 상기 소화된 슬러지의 용적을 감소시키고; 그리고 상기 수확된 영양물들을 동일하거나 또는 서로 다른 혐기성 공정에서 재사용하여 원소상 물질들(즉, 원소상 물질들 또는 이온 형태의 원소상 물질들)의 화학적 화합물들의 형태들의 영양물들을 첨가할 필요성을 감소시키는 것이다.
상기 탱크반응기 내의 환경은 일차적으로는 상기 탱크반응기 내로 도입되는 유기물의 형태에 의존적이며, 적절한 바이오가스 생산 환경을 생성하기 위해서는 상기 미생물들이 적절하게 기능하도록 하기 위하여 영양물들이 첨가될 것이 요구된다. 영양물들로서 화학적 화합물들 내에서 사용되는 원소상 물질들의 예들로는 질소(N), 인(P), 칼슘(Ca), 황(S), 철(Fe), 코발트(Co), 셀렌(Se), 텅스텐(W) 및 니켈(Ni)들이 있다. 슈가 비트 등과 같은 특정의 형태의 유기물들이 사용되는 경우, 염기성 증가 효과(alkaline increasing effect)를 갖는, 즉 상기 탱크반응기 내의 pH를 증가시키는 영양물들을 도입하는 것이 또한 필수적이다.
도 3은 유기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 시스템(30)의 제1의 구체예를 나타내고 있다. 상기 시스템은 제1탱크반응기(41) 및 제2탱크반응기(31)들을 포함하며, 이들은 본 구체예에서는 동일한 위치 "A"(일점쇄선(dash dotted lines)들로 나타낸 바와 같음)에 배열된다. 상기 유기물은 탱크인입구(32)를 경유하여 상기 제2탱크반응기(31) 내로 도입된다. 상기 도입된 유기물은 혐기성 조건 하에서 소화를 위한 바이오가스 생산 미생물들과 접촉하게 되고, 그리고 참조 번호 33으로 나타낸 바와 같이 상기 유기물들이 소화되는 한편으로 바이오가스를 생산하게 된다. 또한 상기 제2탱크반응기(31) 내에서의 상기 혐기성 소화 공정의 결과로서 소화된 슬러지가 생성되며, 이는 탱크인출구(34)에서 획득가능하다.
상기 제2탱크반응기(31) 내로 도입된 상기 유기물은 본 구체예에 있어서는 폐수처리공장(35)으로부터 유래된 것이며, 어떠한 전처리도 없이 상기 제2탱크반응기 내로 도입된다. 자연적으로 도 2와 연관하여 기술된 바와 같은 전처리 기구(pre-treatment device)를 포함하여 상기 유기물에서의 바이오가스 생산 포텐셜을 더욱 증가시키도록 하는 것을 가능하게 한다.
하나의 처리유닛(36)이 상기 탱크인출구(34)로부터 소화된 슬러지를 수용하고, 그리고 상기 소화된 슬러지를 영양물 첨가제(nutriment additive)로 변형시킨다. 상기 처리유닛(36)은 위생화기구(hygienisation device)(37) 및 선택적으로 탈수기구(38)(점선으로 표시된 바와 같이)를 포함한다. 상기 소화된 슬러지의 위생화에 더해, 상기 위생화기구(37)는 또한 상기 소화된 슬러지 내의 물의 양을 감소시킬 수 있으며, 선택된 위생화 공정에 따라 상기 소화된 슬러지을 안정화(이하에서 기술되는 바와 같이) 시킬 수 있다.
유기물은 탱크인입구(42)에 부착된 공급기(feeder)를 경유하여 상기 제1탱크반응기(41) 내로 도입된다. 상기 도입된 유기물은 혐기성 조건 하에서 소화를 위한 바이오가스 생산 미생물들과 접촉하게 되고, 그리고 참조 번호 43으로 나타낸 바와 같이 상기 유기물이 소화되는 한편으로 바이오가스를 생산하게 된다. 상기 제1탱크반응기(41) 내에서의 상기 혐기성 소화 공정의 결과로서 소화된 슬러지가 생산되고, 이는 탱크인출구(44)에서 획득가능하다.
하나의 처리유닛(treatment unit)(54)가 상기 탱크인출구(44)로부터 소화된 슬러지를 수용하고, 그리고 상기 소화된 슬러지를 영양물 첨가제로 변형시킨다. 상기 처리유닛(54)은 본 구체예에 있어서는 상기 공정에서 재사용될 수 있는 배출수를 생성하는 탈수기구(48), 위생화기구(49) 및 로(furnace)(51)를 포함한다. 위생화에 앞서 탈수공정이 수행되기 때문에, 상기 위생화기구(49)는 본 구체예에 있어서는 건조기 또는 석회(lime)/소석회(slaked lime)를 첨가하도록 배치된 화학약품분산유닛(chemical dispensing unit)에 의해 실현된다. 상기 위생화로부터의 상기 영양물 첨가제는 제1영양물인입구(first nutriment inlet)(50)를 경유하여 상기 제1탱크반응기(41) 내로 도입될 수 있거나(점선) 및/또는 비료 등과 같은 다른 용도들을 위하여 펠릿들로 획득될 수 있다.
상기 위생화기구(49)로부터의 상기 건조된 슬러지(또는 영양물 첨가제)의 일부는 상기 로(51)에로 진행되어 영양물 풍부 회(nutriment rich ash)를 생성하고 제2영양물인입구를 경유하여 도입된다. 상기 영양물 풍부 회는 또한 상기 제1탱크반응기 내에서 상기 유기물에 대하여 pH 증가 효과를 가지며, 이는 상기 탱크인입구(42)에서 도입된 상기 유기물이 낮은 pH를 갖는 경우에 필수적이 될 수 있다는 점을 주목하여야 한다. 바람직하게는 영양물 풍부 회와 영양물 첨가제의 조합(combination), 예를 들면 70%의 영양물 풍부 회와 30%의 영양물 첨가제가 상기 상기 제1탱크반응기(41) 내로 도입되어 적절한 pH 환경 및 상기 소화된 슬러지 내에 존재하는 영양물들의 재사용을 얻을 수 있다.
사일리지, 슈가 비트, 전분, 조리용 기름(cocking oil), 식물 기반 오일(vegetable based oil), 펄프공업에서의 섬유(fibres)들, 셀룰로오스 기반 에탄올 생산에서의 폐수(effluent ; 즉, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스) 등과 같은 상기 탱크인입구(42) 내로 도입된 상기 유기물은 본 구체예에 있어서는 낮은 농도의 영양물들 및 낮은 농도의 단백질을 갖는다. 앞서 정의한 바와 같은 영양물들은 상기 바이오가스 생산 미생물들에 대한 적절한 환경을 생성하기 위하여 요구되며, 별도의 영양물인입구(45)를 통하여 제공된다. 영양물들은 본 구체예에 있어서는 상기 제2탱크반응기(31)의 인출구(34)로부터의 미처리된 소화된 슬러지로서 제공된다.
위생화 공정들
위생화 공정의 첫 번째의 구체예는 건조기 내에서 상기 소화된 슬러지를 건조시키는 것이다. 70℃의 온도에서의 1시간 동안의 건조가 상기 소화된 슬러지의 위생화 및 마찬가지로 물의 양을 감소시키고 그리고 상기 소화된 슬러지를 안정화시키는 데 충분할 수 있다.
위생화 공정의 두 번째의 구체예는 상기 소화된 슬러지 내로 과산화수소(H2O2)를 첨가하도록 배치된 화학약품분산유닛에 의해 제어되는 화학적 공정이다. 상기 과산화수소는 화학적 산화 반응 동안에 상기 소화된 슬러지를 위생화시킬 수 있다. 다음을 참조하면, 상기 산화 반응은 후속하는 탈수공정 동안에 상기 위생화된 소화된 슬러지 내의 물의 양을 감소시킬 수 있는 가능성을 향상시킬 수 있으며, 이는 상기 소화된 슬러지를 안정화시키고 그리고 물의 양을 감소시킨다.
위생화 공정의 세 번째의 구체예는 상기 소화된 슬러지 내로 석회(CaO) 및/또는 소석회(Ca(OH)2)를 첨가하도록 배치된 다른 화학약품분산유닛에 의해 제어되는 다른 화학적 공정이다.상기 석회/소석회는 상기 소화된 슬러지 내의 어떠한 병원체들도 사멸시키는 높은 pH를 생성하는 것에 의하여 상기 소화된 슬러지를 위생화시킬 수 있다. 이하에서 언급되는 바와 같이 탈수공정이 상기 소화된 슬러지를 안정화시킬 수 있다.
상기 영양물 첨가제, 즉 처리된 소화된 슬러지 내의 물의 양을 더욱 감소시키기 위해서는, 바람직하게는 상기 처리유닛(36) 내에 탈수기구(38)가 설치된다. 상기 위생화기구(37)가 건조기로 설치되는 경우(이하에서 기술되는 바와 같이), 상기 소화된 슬러지는 가장 좋은 결과를 얻기 위해서는 위생화에 앞서 상기 탈수기구(38) 내에서 탈수되어야 한다. 반면에, 상기 위생화기구(37)가 과산화수소를 첨가하도록 배치된 화학약품분산유닛인 경우, 상기 소화된 슬러지 내의 물질들의 결합으로 인하여 상기 탈수기구가 보다 깨끗한 배출수를 생성하도록 과산화수소의 첨가가 보조할 수 있기 때문에 상기 탈수공정은 위생화 이후에 수행되어야 한다.
그러나, 상기 위생화기구(37)가 석회/소석회를 첨가하도록 배치된 화학약품분산유닛인 경우, 상기 탈수공정은 상기 위생화 이전 또는 이후에서 수행될 수 있다.
상기 위생화가 건조에 의해 수행되는 경우, 위생화 이전에 소화된 슬러지의 일정한 비율(percentage)로 풀(grass) 등과 같은 유기물이 혼합될 수 있으며, 적절한 비율, 예를 들면 90%의 풀 및 10%의 소화된 슬러지의 비율의 유기물과 필요한 영양물들의 혼합물을 포함하는 펠릿들이 형성될 수 있다. 그 후, 상기 펠릿들은 원소상 물질들의 형태의 별도의 유기물 또는 임의의 영양물들의 첨가하여야 할 필요 없이 후속의 바이오가스 생산 공정에 공급될 수 있다.
도 4는 유기물로부터 바이오가스를 생산하기 위한 시스템(40)의 제2의 구체예를 나타내고 있으며, 이는 제1위치(first location) "A"에 배열되는 제1탱크반응기(41) 및 제2위치 "B"에 배열되는 제2탱크반응기(46)를 포함한다. 상기 제1탱크반응기(41)는 도 3과 연관되어 기술되었으나, 상기 영양물인입구(45)에로 제공되는 영양물들은 제2위치 "B"로부터 수송된다. 영양물들은, 본 구체예에 있어서는, 도 3의 상기 처리기구(36)로부터 수득가능한 영양물 첨가제들 또는 도 1과 연관되어 기술된 상기 시스템과 유사한 제2탱크반응기를 포함하고, 또한 탈수기구(47')와 위생화기구(47")를 포함하는 처리유닛(46")을 포함하는 바이오가스 생산 시스템 등과 같은 이전의 혐기성 공정으로부터의 건조된 슬러지들 등이 펠릿들의 형태로 제공되는 것들이다. 선택적으로, 식별번호 53으로 나타낸 바와 같이 코발트가 상기 펠릿들에 첨가될 수 있으며, 상기 펠릿들은 상기 제1탱크반응기(41)의 별도의 영양물인입구(45)에로 수송된다. 바람직한 구체예에 있어서, 상기 펠릿들(코발트가 첨가되거나 또는 첨가되지 않은)은 상기 영양물인입구(45)에로 수송되기 전에 로(55) 내에서 더욱 처리된다.
대개 상기 제1탱크반응기(41)와 상기 제2탱크반응기 사이의 거리는 매우 길고 그리고 상기 영양물 첨가제/영양물 풍부 회를 수송하기 위한 비용은 중량과 용적에 의존적이다. 상기 처리유닛(46")은 중량을 96 내지 98%로, 즉 2 내지 4%의 총고형물(TS ; total solids) 및 60%의 휘발성고형물(VS ; volatile solids)의 소화된 슬러지 100톤을 70 내지 90%의 총고형물 및 65%의 휘발성고형물의 영양물 첨가제(건조된 슬러지) 2 내지 4톤으로 감소시킬 수 있다. 중량을 더욱 감소시키기 위해서는, 선택적인 로(55)가 상기 처리유닛(46") 내에, 바람직하게는 상기 제2탱크반응기(46')의 위치에 포함될 수 있으며, 상기 로(55)는 상기 건조된 슬러지의 중량을 대략 65%로, 즉 2 내지 4%의 총고형물(TS) 및 60%의 휘발성고형물(VS)의 소화된 슬러지 100톤을 700 내지 1400㎏의 영양물 풍부 회로 감소시킬 수 있다.
도 3 및 도 4들과 연관하여 기술된 상기 두 구체예들은 초기의 바이오가스 생산 탱크반응기로부터의 상기 소화된 슬러지 내에서 획득가능한 영양물들을 후속하는 바이오가스 생산 탱크반응기 내에서 재사용하는 본 발명의 개념을 나타내고 있다. 상기 소화된 슬러지의 상기 후속하는 바이오가스 생산 탱크반응기에로의 수송은 파이프라인(pipeline)을 통한 상기 소화된 슬러지의 펌핑(pumping)에 의하거나(상기 탱크반응기들 사이의 거리가 아주 멀지 않은 경우) 또는 상기 거리가 매우 먼 경우, 노면 교통(surface transport ; 트럭, 철도 등)에 의하여 수행될 수 있다. 파이프라인을 통하여 상기 소화된 슬러지를 펌핑하는 경우, 펌핑이 가능하도록 하기 위하여 상기 소화된 슬러지가 미처리되는 것이 바람직하나, 그러나 노면 교통을 사용하는 경우, 앞서 기술한 바와 같은 몇몇 종류의 처리를 필요로 하는 중량 및 용적이 보다 중요하다.
동일한 위치에 위치된 탱크반응기들 사이에서의 다른 형태의 수송이 미처리되거나, 처리된, 소화된 슬러지의 수송을 용이하게 하는 임의의 적절한 방법으로 구현될 수도 있음을 주의하여야 한다.
10 : 선행 기술의 시스템 11 : 탱크반응기
12 : 탱크인입구 14 : 탱크인출구
15 : 탈수기구 16 : 공급파이프
17 : 피드백파이프 18 : 건조기
20 : 선행 기술의 시스템 21 : 탱크반응기
22 : 탱크인입구 24 : 탱크인출구
25 : 폐수처리공장 26 : 전처리유닛
30 : 시스템 31 : 제2탱크반응기
32 : 탱크인입구 34 : 탱크인출구
35 : 폐수처리공장 36 : 처리유닛
37 : 위생화기구 38 : 탈수기구
41 : 제1탱크반응기 42 : 탱크인입구
44 : 탱크인출구 45 : 영양물인입구
46 : 제2탱크반응기 46' : 제2탱크반응기
46" : 처리유닛 47' : 탈수기구
47" : 위생화기구 48 : 탈수기구
49 : 위생화기구 50 : 제1영양물인입구
51 : 로 54 : 처리유닛
55 : 로 56 : 탱크인출구

Claims (6)

  1. 바이오가스를 생산하기 위한 유기물의 혐기성 소화에서의 소화된 슬러지로부터 수확되는 영양물을 재사용하기 위한 방법에 있어서,
    상기 방법이
    a) 바이오가스 생산에 적절한 유기물을 제1탱크반응기(41)에 공급하고, 그리고 상기 제1탱크반응기 내에서, 혐기성 조건들 하에서 소화를 위하여 상기 유기물을 바이오가스 생산 미생물들과 접촉시키는 단계; 및
    b) 상기 제1탱크반응기(41) 내에서 상기 유기물을 소화시키는 한편으로 바이오가스를 생산하는 단계;
    c) 상기 제1탱크반응기(41)와는 다른 제2탱크반응기(31; 46) 내에서의 혐기성 소화 공정으로부터 소화된 슬러지를 제공하는 단계, 여기에서 상기 소화된 슬러지가 소정의 영양물들의 조성을 포함함; 및
    d) 상기 영양물들을 상기 제1탱크반응기(41) 내로 공급하는 단계;
    를 포함하여 이루어지되, 상기 방법이
    c1) 상기 단계 c) 이후에 상기 소화된 슬러지의 제1처리를 수행하는 단계;를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 제1처리는,
    c1.1) 상기 소화된 슬러지를 위생화 기구(47'')에서 위생화시켜 영양물 첨가제를 형성하는 단계; 및
    c1.2) 상기 단계 c1.1) 이전에 탈수 기구(47') 내에서 상기 소화된 슬러지를 탈수시켜 영양물 첨가제를 형성하는 상기 단계c1.1)에서 위생화될 탈수된 소화 슬러지를 형성하는 단계, 또는 상기 상기 단계 c1.1) 이후 탈수 기구(47') 내에서 상기 소화된 슬러지를 탈수시켜 탈수된 영양물 첨가제를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 처리는, 상기 혐기성 소화에서 재사용 되도록 상기 단계 d)에서 상기 제1 탱크 반응기(41) 내의 상기 바이오가스 생산 미생물들에 상기 탈수된 영양물 첨가제를 공급하기 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 유기물의 혐기성 소화에 의하여 영양물을 재사용하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 c1.1)가 상기 소화된 슬러지를 건조시키는 것에 의하여 수행되어 상기 영양물 첨가제를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기물의 혐기성 소화에 의하여 영양물을 재사용하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    단계 c1.1)가 상기 소화된 슬러지에 과산화수소를 첨가하는 것에 의하여 수행되어 상기 영양물 첨가제를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기물의 혐기성 소화에 의하여 영양물을 재사용하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    단계 c1.1)이 상기 소화된 슬러지에 석회(CaO) 및/또는 소석회(Ca(OH)2)를 첨가하는 것에 의하여 수행되어 상기 영양물 첨가제를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기물의 혐기성 소화에 의하여 영양물을 재사용하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법이 C2) 영양물 풍부 회의 적어도 일부를 단계 d)에서의 상기 제1탱크반응기(41) 내의 상기 바이오가스 생산 미생물들에 공급하기 전에 단계 c1) 이후에 로(55) 내에서 상기 영양물 첨가제의 적어도 일부를 연소시켜 상기 영양물 풍부 회를 생성하도록 하는 제2처리를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물의 혐기성 소화에 의하여 영양물을 재사용하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탈수된 영양물 첨가제는 단계 d)에서 상기 혐기성 소화에서 재사용 되도록 상기 제1탱크반응기(41)에서 ph 환경에 의해 한정되는 비율의 상기 생산 영양물 풍부 회와 함께 제1탱크반응기(41) 내의 상기 바이오가스 생산 미생물들에 공급되는 영양물을 재사용하기 위한 방법.



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