KR20180019502A - 혼합 바이오필름을 담지하기 위한 조립체 - Google Patents
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Abstract
바이오리액터는, 담지 멤브레인을 통해 가스를 수용하는 바이오필름 및 불활성 담지체에 부착되는 다른 바이오필름을 갖는다. 제 1 바이오필름은 멤브레인을 통해 폭기되고 질화를 제공한다. 다른 바이오필름은 무산소 또는 혐기성 구역을 갖고 탈질소를 제공한다. 바이오리액터에서 유용한 모듈은 적어도 하나의 포팅 헤드에 포팅된 코드들을 갖는다. 선택적으로, 코드들 중 일부 또는 전부는 가스 전달 멤브레인을 갖는다. 모듈은, 불활성 담지체들, 활성 가스 전달 담지체들, 또는 둘 모두의 유형들의 담지체의 결합을 제공할 수 있다. 다수의 모듈들이 카세트로 함께 조립될 수 있고, 카세트는 불활성 담지체들, 활성 담지체들, 또는 결합을 제공한다. 모듈 또는 카세트는 혼합 또는 바이오필름 제어를 위한 폭기장치를 가질 수 있다.
Description
[0001]
본 명세서는, 폐수 처리, 멤브레인 바이오필름 리액터(membrane biofilm reactor)들, 및 담지되는 바이오필름 디바이스들 및 프로세스들에 관한 것이다.
[0002]
멤브레인 바이오필름 리액터(MBfr)에서, 멤브레인은 바이오필름을 담지하는 것 및 가스를 바이오필름으로 운반하는 것 둘 모두에 사용된다. 멤브레인 바이오필름 리액터들은 최근 Martin 및 Nerenberg에 의해 "The membrane biofilm reactor (MBfR) for water and wastewater treatment: Principles, applications, and recent developments" (Bioresour. Technol. 2012)에서 검토되었다. MABR(Membrane-aerated biofilm reactor)들은 산소 함유 가스가 사용되는 MBfR들의 서브세트이다. MABR들은 Syron 및 Casey에 의해 "Membrane-Aerated Biofilms for High Rate Biotreatment: Performance Appraisal, Engineering Principles, Scale-up, and Development Requirements" (Environmental Science and Technology, 42(6): 1833-1844, 2008)에서 검토되었다.
[0003]
미국 특허 번호 제 7,169,295호는, 미세 중공(hollow) 섬유 멤브레인들을 갖는 모듈들을 이용한 멤브레인 담지식 바이오필름 리액터를 설명한다. 멤브레인들은, 토우(tow)들로 사용되거나 직물로 형성된 조밀 벽(dense wall) PMP(polymethyl pentene)로 만들어진다. 멤브레인들은, 산소 함유 가스가 중공 섬유들의 루멘(lumen)들에 공급될 수 있게 하기 위해, 모듈의 헤더에 포팅된다(potted). 리액터는 폐수를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 바이오필름의 두께를 제어하기 위해 기계적, 화학적, 및 생물학적 방법들이 사용된다. 국제 공개공보 번호 2008/130885는, 부유현탁된(suspended) 바이오매스(biomass) 및 멤브레인 담지식 바이오필름을 이용하는 하이브리드 프로세스를 설명한다.
[0004]
본 명세서는 2개의 유형들의 부착 성장(attached growth)을 갖는 바이오리액터(bioreactor)를 설명한다. 부착 성장의 일 유형은, 멤브레인을 통해 가스를 수용하는 바이오필름이다. 부착 성장의 다른 유형은, 바이오필름이 침지(immerse)되거나 통과하는 하나 또는 그 초과의 유체들을 통해서만 성장되는 바이오필름이다. 멤브레인을 통해 바이오필름에 가스를 공급하는 바이오필름 담지 매체는 활성 담지체(active support)로 지칭된다. 멤브레인을 통해 바이오필름에 가스를 공급하지 않는 바이오필름 담지 매체는 불활성 담지체(inert support)로 지칭된다. 2개의 유형들의 담지체는 리액터에서, 선택적으로는 모듈들의 카세트(cassette)에서 또는 모듈에서 결합된다. 일 세트의 코드(cord)들에 의해 하나 또는 둘 모두의 유형들의 담지체가 제공될 수 있다.
[0005]
본원에 설명되는 수처리(water treatment) 프로세스에서, 가스 투과성 멤브레인에 부착된 바이오필름은 호기성(aerobic) 구역을 가지며, 주로 질화(nitrification)를 위해 사용된다. 이러한 바이오필름은 멤브레인을 통해 산소를 수용한다. 불활성 담지체에 부착된 다른 바이오필름은, 무산소(anoxic) 또는 혐기성(anaerobic) 구역을 가지며, 주로 탈질소(denitrification) 및 COD 제거를 위해 사용된다. 2개의 유형들의 바이오필름은, 예를 들어, 질화-탈질소 생물학적 경로 또는 아질산화(nitritation)-탈질화(denitritation) 경로를 사용하여 완전한 질소 제거를 제공할 수 있다.
[0006]
본 명세서는 또한, 적어도 하나의 포팅 헤드에 포팅된, 불활성 코드들을 갖거나 활성 또는 불활성 담지체들(이를테면 코드들)의 혼합물을 갖는 모듈을 설명한다. 코드들은 바람직하게는 포팅 헤더에서를 제외하고는 서로 독립적이다. 코드는 하나 또는 그 초과의 모노필라멘트(monofilament) 또는 다중필라멘트(multifilament) 얀(yarn)들로 구성될 수 있다. 선택적으로, 모듈은, 하나 또는 그 초과의 중공 섬유 가스 전달 멤브레인들을 갖는 코드들을 가질 수 있다. 가스 전달 멤브레인을 갖는 코드는, 가스의 소스에 연결되어 활성 담지체를 제공할 수 있거나, 가스의 소스 없이 불활성 담지체로서 사용될 수 있다. 가스 전달 멤브레인이 없는 코드는 불활성 담지체로서 사용될 수 있다. 모듈은, 가스 전달 멤브레인들이 있는 코드들 또는 가스 전달 멤브레인들이 없는 코드들을 가질 수 있거나 코드들의 결합을 가질 수 있다. 가스 전달 멤브레인들이 있는 코드들을 갖는 모듈은, 이들 코드들 중 일부가 가스를 수용할 수 있는 한편 다른 일부는 가스를 수용하지 않도록 구성될 수 있다. 사용 시, 모듈은 코드들의 불활성 바이오필름들 또는 불활성 및 활성 바이오필름들의 혼합물을 담지할 수 있다.
[0007]
리액터는, 처리될 용수를 유지(hold)하도록 적응되는 탱크에 코드들이 로케이팅되어 있는 하나 또는 그 초과의 모듈들을 갖는다. 바람직하게, 리액터는 또한, 리액터의 코드들 중 (전부가 아닌) 일부에 연결되는 가스 전달 시스템을 갖는다. 대안적인 리액터는 리액터의 코드들 중 일부 또는 전부에 연결되는 가스 전달 시스템을 갖고, 리액터는 불활성 담지체들을 또한 가지며, 불활성 담지체들은 모듈들 중 하나 또는 그 초과에서 제공될 수 있거나 다른 불활성 담지체 시스템에 의해 제공될 수 있다. 폐수를 처리하기 위한 프로세스는, 용수를 탱크에 공급하는 단계 및 리액터의 코드들 중 적어도 일부에 가스를 공급하는 단계를 갖는다. 사용 시, 바이오필름들은 코드들을 덮는다.
[0008]
도 1은 코드의 개략적인 단면이다.
[0009] 도 2는 코드의 등각도(isometric view)이다.
[0010] 도 3 내지 도 5는, 복수의 코드들을 포함하는 모듈을 제조하기 위한 프로세스의 단계들의 개략도들이다.
[0011] 도 6은, 복수의 코드들을 포함하는 모듈의 개략도이다.
[0012] 도 7은, 도 6의 모듈을 포함하는 리액터의 개략도이다.
[0009] 도 2는 코드의 등각도(isometric view)이다.
[0010] 도 3 내지 도 5는, 복수의 코드들을 포함하는 모듈을 제조하기 위한 프로세스의 단계들의 개략도들이다.
[0011] 도 6은, 복수의 코드들을 포함하는 모듈의 개략도이다.
[0012] 도 7은, 도 6의 모듈을 포함하는 리액터의 개략도이다.
[0013]
멤브레인 담지식 바이오필름 모듈들은 다양한 구성들로 제조될 수 있다. 예를 들어, WO 01/66474 A1에서는 평평한 시트(flat sheet) 모듈들이 설명된다. 시트들로 직조된 중공 섬유 멤브레인들을 사용하거나 토우들로 중공 섬유 멤브레인들을 사용하는 모듈들은 본원의 배경기술 섹션에서 설명되었다. 바람직한 모듈은 WO 2014/130043에서 설명되는 코드들의 형태로 담지체들을 사용한다. 바이오필름 담지 멤브레인들의 다른 구성들을 사용하는 모듈들, 및 이들 또는 다른 구성들을 갖는 불활성 담지체들의 모듈이 본원에 설명된 디바이스들 및 프로세스들에 적응될 수 있다.
[0014]
불활성 및 활성 바이오필름 담지체들은 단일 리액터에서 결합된다. 리액터는 통상적으로 탱크를 갖는다. 탱크는, 처리될 폐수를 수용하고, 폐수가 처리되는 동안 폐수를 유지하고, 그리고 폐수를 배출하도록 적응된다. 리액터는, 예를 들어, 배치(batch), 플러그 유동(plug flow), 또는 연속적으로 교반되는(stirred) 반응 조건들, 또는 조건들의 결합을 위해 구성될 수 있다. 상이한 구성들의 담지체들이 함께 혼합될 수 있지만, 활성 및 불활성 담지체들 둘 모두에 대해, 유사한 구성들을 갖는 담지체들을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은, 활성 및 불활성 담지체들에 대한 유사한 충진(packing) 밀도, 및 혼합 및 공기 정련(air scouring)에 대한 반응으로의 유사한 거동을 제공한다. 활성 및 불활성 담지체들은 바람직하게는 적어도 양립가능(compatible)하거나, 양립가능하게 될 수 있다. 예를 들어, 불활성 담지체들은, 이동층 바이오리액터(moving bed bioreactor)들에서 사용되는 유형의 스폰지들 또는 플라스틱 비드(bead)들과 같은 유리된(loose) 매체들일 수 있다. 그러나, 유리된 매체들이 멤브레인 담지식 바이오필름의 동작을 간섭할 수 있기 때문에, 부가적인 구조들, 예컨대 유리된 매체들을 멤브레인들로부터 분리하는 스크린들이 바람직할 수 있다.
[0015]
바람직한 모듈에서, 활성 담지체들 및 선택적인 불활성 담지체들은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 코드들(10)이다. 코드(10)는 가스-투과성 중공 섬유들(12)을 포함한다. 도시된 중공 섬유들(12)은 PMP(poly methyl pentene) 또는 실리콘과 같은 산소-투과성 폴리머의 조밀 벽을 갖는다. PMP 섬유들은 100 ㎛ 미만의 외경 및 15-20 ㎛의 벽 두께를 가질 수 있다. 중공 섬유들(12)은, 코드(10)를 보강(reinforce)하고 중공 섬유들(12)을 지지하는 코어(14)의 원주 둘레에 분배된다. 코어(14)는, 예를 들어, 편조식(braided) 다중-필라멘트들로 제조된 얀, 비-편조식(non-braided) 다중-필라멘트 얀, 또는 단일 모노필라멘트 얀일 수 있다. 외부 랩핑(wrapping) 얀들(16)은 코어(14)에 대하여 중공 섬유들(12)을 유지하고, 중공 섬유들(12)을 마멸(abrasion)로부터 보호할 수 있다. 대안적으로, 중공 섬유들(12)은 코어(14) 둘레에 랩핑될 수 있고, 랩핑 얀들(16)은 생략될 수 있다. 도 2의 예에서, 중공 섬유들(12)은 코어(14)를 완전히 둘러싸고 있다. 대안적으로, 도 1의 예에서와 같이, 중공 섬유들(12)은 코어(14)의 원주의 일부만을 집합적으로 덮는다.
[0016]
코드(10)는 가요적(flexible)이어서, 혼합 및 바이오필름 제어를 위해 제공되는 교반(agitation)에 대해 반응하여 흔들릴(sway) 수 있다. 아무것도 덮이지 않은 코드(10)가 갖는 직경은 대략적으로 1-2 mm의 직경이다. 코드(10)의 직경은 코드가 바이오필름으로 덮이는 경우 약 0.3 mm 내지 1.0 mm만큼 증가한다. 바이오필름은 중공 섬유들(12) 둘레의 갭(gap)들을 채우고, 어느 정도까지는, 코드(10) 둘레에 필름(film)을 형성한다. 코드(10)는 평평하고 매끄러운 표면을 갖지 않고, 대신, 불균일한 표면을 가지며, 불균일한 표면은, 바이오필름이 앵커링(anchor)되기 위한 바람직한 환경을 제공하고, 정련 이벤트들 동안 완전한 바이오필름 분리를 방지하는 것을 돕는다. 선택적으로, 코드는, 단일 중공 모노필라멘트, 또는 얀 또는 스레드(thread)로 꼬아지거나(twist), 편조되거나, 또는 달리 형성되는 복수의 중공 모노필라멘트들과 같은 다른 구조로 제조될 수 있다. 단일 중공 모노필라멘트, 또는 각각의 직경이 약 1 mm를 초과하는 중공 모노필라멘트들을 갖는 다른 코드들은 활성 담지체의 경우 선택적으로 실리콘(PDMS)으로 제조된다.
[0017]
가스-투과성 멤브레인들을 갖는 코드는, 이에 가스가 공급되는지 또는 공급되지 않는지의 여부에 따라 활성 담지체 또는 불활성 담지체일 수 있다. 대안적으로, 불활성 담지체는, 가스 투과성 중공 섬유들을 제거하거나 이들을 본질적으로 비-투과성 중공 섬유들 또는 중실 섬유들로 대체함으로써 제조될 수 있다. 대체 섬유들은 가스 투과성 섬유들보다 덜 비쌀 가능성이 있지만, 하나의 유형의 코드를 사용하는 것이 제조를 간소화할 수 있다.
[0018]
활성 및 불활성 담지체들에 대해 배치되는 상대적인 표면적은 유입수(influent) 특성들, 유출수(effluent) 농도 목표들, 질화 및 탈질소 속도들, 체류 시간(retention time), 온도 등과 같은 관련 파라미터들에 기초하여 결정될 수 있다. 특정 경우에 대해, 상대적인 표면적은, 예를 들어, 폐수 처리 시뮬레이터(이를테면, Hydromantis Inc.의 GPS-X)를 사용하는 모델링에 의해, 또는 파일럿(pilot) 연구를 수행함으로써 추정될 수 있다. 활성 및 불활성 담지체들의 상대적인 표면적들은 50:50 내지 95:5로 다양할 수 있다.
[0019]
복수의 (예컨대, 100개 또는 그 초과의) 코드들(10)은, 일반적으로 침지형(immersed) 중공 섬유 멤브레인 여과(filtration) 모듈을 제조하는 방식으로 모듈로 제조될 수 있다. 코드들(10) 각각의 적어도 하나의 단부는 열가소성 또는 열경화성 수지와 같은 포팅 재료의 블록에 포팅된다. 포팅 재료의 고형화된(solidified) 블록은 포팅 헤드로 호칭될 수 있다. 포팅 헤드는 팬(pan)에 밀봉(seal)되어 헤더를 형성할 수 있다. 적어도 활성 코드들(10)의 중공 섬유들(12)의 단부들은, 헤더의 내부로 개방되게, 예를 들어, 포팅 이후 개방되게 이들을 절단(cut)함으로써 제조된다. 코드들(10)의 다른 단부들은, 가스 전달 멤브레인들(14)의 단부들이 개방 또는 폐쇄된 채, 헤더의 일부일 수 있거나 일부가 아닐 수 있는 또 다른 포팅 헤드에 포팅될 수 있다. 대안적으로, 코드들(10)의 다른 단부들은 개별적으로 폐쇄되거나, 또는 루프 백(loop back)되고 제 1 포팅 헤드에 포팅될 수 있다. 헤더의 포트는, 중공 섬유들(12)의 루멘들로 가스가 선택적으로 공급되는 것을 허용한다. 가스는 데드 엔드(dead end) 방식으로 또는 제 2 헤더를 통한 배기(exhaust)를 통해 중공 섬유들(12)에 공급될 수 있다. 대안적으로, 헤더의 포트는 불활성 담지체들을 생성하기 위해 폐쇄될 수 있다.
[0020]
일 예로서, 코드들(10)은, GE Water & Process Technologies가 판매하는 ZeeWeed 500™ 침지형 멤브레인 여과 유닛들의 구성에 따른 모듈들 및 카세트들로 조립(assemble)될 수 있다. 일반적으로, 코드들(10)의 평행한 로우(row)들이 바람직하며, 더 바람직하게는, 코드들(10)은 일반적으로 로우들 내에서 균일하게 이격되고, 일반적으로 로우들 간에 균일하게 이격된다. 모듈을 제조하기 위해, 코드들(10)의 다수의 로우들이 서로 차례로(on top of each other) 적층되어, 예컨대 한 줄의 핫 멜트 접착제(hot melt adhesive)에 의해, 서로 이격되는 인접한 로우들을 갖는 번들(bundle)을 형성한다. 번들은 포팅된다. 포팅 재료가 경화된 후, 포팅 헤드는, 중공 섬유들(12)의 개방 단부들을 노출시키기 위해 선택적으로 절단되고, 헤더 팬에 선택적으로 밀봉된다. 몇몇 이러한 모듈들이 공통 프레임에 부착되어 카세트를 형성할 수 있다. 헤더 팬들의 포트들은, 존재한다면, 공유 인렛(inlet)으로부터의 가스를 수용하기 위해 선택적으로 함께 매니폴드(manifold)된다. 모듈을 제조하는데 사용되거나 적응될 수 있는 다양한 유용한 기술들은, 미국 특허들 제 7,169,295호, 제 7,300,571호 및 제 7303676호, US 공개공보 2003/01737006 A1, 및 국제 공개공보 번호 WO 02/094421에서 설명되며, 이들 전부는 인용에 의해 포함된다. 대안적으로, 중공 섬유 멤브레인 모듈을 제조하기 위한 다른 공지된 기술들이 적응될 수 있다.
[0021]
도 3을 참조하면, 코드(10)의 일반적으로 평행한 세그먼트들의 행을 시트(38) 내에 제공하기 위해, 다수의 코드들(10) 또는 도시된 바와 같은 파상(undulating) 코드(10)가 평평한 지그(jig) 또는 드럼(drum) 상에 레이 아웃(lay out)된다. 코드(10)의 세그먼트들은, 예를 들어, 직조된 필라멘트(40) 또는 핫 멜트 접착제(42)의 스트립(strip)에 의해, 시트(38)에서 서로 균일하게 이격된 채 유지될 수 있다. 코드들(10)의 임의의 개방 단부들은, 예를 들어, 밀봉 라인(44)을 따라 다리미(iron) 또는 가열된 커터로 이들을 용융시킴으로써 밀봉될 수 있다. 다수의 시트들(38)은, 예컨대 핫 멜트 접착제(42) 또는 다른 스페이서(spacer)들에 의해, 서로 차례로, 바람직하게는 인접 시트들(38)의 단부들이 서로 분리된 채 적층될 수 있다. 일 세트의 시트들(38)의 단부는 포팅 수지(48)로 채워진 포팅 몰드(mold)(46)에 딥핑된다(dipped). 포팅 수지(48)는, 예를 들어, 코드들(10) 주변을 유동하고 코드들(10)을 밀봉하도록 제형화된 폴리우레탄 수지일 수 있다. 활성 및 불활성 코드들(10)은 함께 혼합될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 시트들(38)은 활성 코드들(10)을 가질 수 있는 한편, 다른 시트들(38)은 중공 섬유 멤브레인들이 없이 제조된 불활성 코드들(10)을 갖는다.
[0022]
도 4를 참조하면, 일 세트의 시트들(38)은 포팅 수지(48)가 경화된 후 포팅 몰드(46)로부터 제거된다. 중공 섬유들(12)의 개방 단부들을 선택적으로 노출시키기 위해, 포팅 수지(48)는 절단선(50)을 따라 관통절단된다. 일 세트의 시트들(38)의 다른 단부는 동일한 방식으로 포팅될 수 있다. 선택적으로, 포팅 수지(48)의 블록들 양쪽 모두가 중공 섬유들(12)의 개방 단부들을 노출시키도록 절단될 수 있다.
[0023]
도 5를 참조하면, 포팅 수지(48)의 블록을 헤더 팬(52)에 밀봉함으로써 헤더(60)가 형성된다. 헤더 팬(52)은, 예를 들어, 몰딩된 플라스틱으로 제조될 수 있다. 헤더 팬(52)은 아웃렛(outlet)(54)을 갖는다. 포팅 수지(48)의 블록은, 포팅 수지(48)의 둘레와 헤더 팬(52) 사이의 접착제 또는 개스킷(56)에 의해 헤더 팬(52)에 유지될 수 있다. 선택적으로, 제 2 포팅 재료(58)가 포팅 수지(48) 위에 주입될(poured) 수 있다. 제 2 포팅 재료(58)는 코드들(10) 또는 포팅 수지(48)를 헤더 팬(52)에 추가로 밀봉할 수 있거나, 코드들(10)이 헤더(60)로부터 빠져 나오는 곳에서 코드들(10)을 쿠셔닝(cushion)할 수 있다. 일 세트의 시트들(38)의 다른 단부에서 유사한 헤더(60)가 제조될 수 있다.
[0024]
도 6을 참조하면, 모듈(66)은, 코드들(10)이 사이에서 연장되는 2개의 헤더들(60)을 갖는다. 헤더들(60)은 바람직하게는, 수직으로 정렬되고 프레임(62)에 의해 떨어져 유지된다. 헤더들(60)의 대향 면들 사이의 코드들(10)의 길이는 헤더들(60)의 대향 면들 사이의 거리보다 약간 더 길 수 있다. 이러한 경우에서, 코드들(10)은 다소 느슨해져서 흔들릴 수 있다. 코드들(10)은 바람직하게는 헤더들(60) 사이에서 서로 연결되지 않는다. 하나의 코드(10)가 흔들리면서 다른 코드와 접촉할 수 있지만, 접촉하지 않는다면, 코드(10)의 운동은 다른 코드들(10)과 독립적이다. 카세트를 형성하기 위해 다수의 모듈들(60)이 공통 프레임(62)에 유지될 수 있다. 프레임(62)은 또한, 모듈(66)의 바닥 근처에 폭기장치(aerator)(68)를 유지할 수 있다. 불활성 담지체들을 갖는 모듈(66)은 동일한 방식으로 제조될 수 있고, 단순히 가스가 제공되지 않을 수 있다. 대안적으로, 불활성 담지체들의 모듈(66)은, 코드들(10)을 포팅 수지(48)에 포팅하지만 중공 섬유들(12)이 존재하는 경우 이들을 개방하지 않음으로써 제조될 수 있다. 선택적으로, 불활성 모듈(66)이 활성 모듈(66) 또는 혼합된 활성 및 불활성 코드들(10)을 갖는 모듈과 프레임(62)에서 상호교환가능하도록, 포팅 수지(48)가 헤더 팬(52)에 부착될 수 있다. 다양한 대안들에서, 모듈(66)은, 모두 불활성 코드들(10)을 갖거나, 모두 활성 코드들(10)을 갖거나, 또는 활성 및 불활성 코드들(10)의 혼합물을 가질 수 있다. 불활성 코드들(10)은, 예를 들어, 중공 섬유들(12)이 없는 코드들(10)에 의해, 단부들이 폐쇄된 중공 섬유들(12)을 갖는 코드들(10)에 의해, 또는 가스를 수용하는 헤더 팬(52)과 연통하지 않는 중공 섬유들(12)을 갖는 코드들(10)에 의해 제공될 수 있다. 다양한 대안들에서, 카세트는, 모두 활성 담지체들의 모듈들(66)을 갖거나, 모두 불활성 담지체들의 모듈들(66)을 갖거나, 활성 및 불활성 담지체들의 결합을 갖는 하나 또는 그 초과의 모듈들(66)을 갖거나, 또는 활성 담지체들을 갖는 모듈들(66)과 불활성 담지체들을 갖는 모듈들(66)의 혼합물을 가질 수 있다.
[0025]
폐수 처리에 대해 사용되는 경우, 코드들(10)은 바이오리액터에 침지되고, 활성 담지체들로서 사용되는 임의의 중공 섬유들(12)의 루멘들을 통해, 가스, 통상적으로는 공기이지만 가능하게는 산소, 수소, 메탄, 또는 다른 가스가 공급된다. 바이오필름은 코드들(10)의 외부 표면 상에 전개(develop)되고, 필라멘트들 간의 갭들을 채움으로써 자신을 앵커링한다. 결과적인 멤브레인 바이오필름 조립체는 일반적으로 원형 단면을 갖는다.
[0026]
코드들(10)의 모듈들(66)은 개방 탱크에 이들을 침지시킴으로써 리액터에 배치될 수 있다. 모듈들(66)의 바닥 근처 또는 아래에서 생성되는 기포(bubble)들에 의해 가스 분사(sparging)가 낮은 레이트로 제공되어 코드들(10) 주변의 액체를 재생(renew)할 수 있다. 더 높은 레이트의 가스 분사는, 기포들의 직접적인 작용, 바이오필름에 대한 기포 후류(wake)들의 효과 또는 기포 압력 효과, 또는 느슨하게 장착된 코드들(10)로 하여금 용수 속에서 흔들리게 하여 난류(turbulence) 또는 코드들(10) 간의 접촉을 생성하는 것 중 어느 하나에 의해, 바이오필름 두께를 제어하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 코드들(10)로부터 배기되는 가스는 재-가압되거나 재-가압됨이 없이 가스 분사에서의 사용을 위해 리사이클링(recycle)될 수 있다.
[0027]
도 7을 참조하면, 2개의 모듈들(66a 및 66b)이 탱크(70)에 침지된다. 모듈들(66a, 66b)은, 중공 섬유들(12)을 갖는 코드들(10)과 동일한 방식으로 제조된다. 탱크(70)는, 인렛(72)으로부터, 처리될 용수로 채워진다. 처리된 용수는 아웃렛(74)을 통해 제거된다. 선택적으로, 용수는, 모듈(66)을 통한 용수의 유동을 제공하거나, 탱크(70)를 혼합하거나, 또는 탱크(70) 내의 원하는 조건들을 유지하기 위해, 아웃렛(74)으로부터 인렛(72)으로 재순환될 수 있다. 공기 또는 다른 가스는, 프로세스 가스 송풍기(blower)(76)에 의해 모듈(66a) 내로 송풍(blow)되거나 밖으로 인출(drawn)된다. 도시된 예에서, 가스는, 헤더(60)로 송풍되고, 코드들(10)을 통해 이동하여, 다른 헤더(60)로부터 배기된다. 코드들(10) 내의 가스 압력을 증가시키기 위해 스로틀 밸브(78)가 사용될 수 있다. 분사형 가스 송풍기(80)는, 탱크(70)를 혼합하거나 코드들(10) 상의 바이오필름의 두께를 제어하는데 요구되는 경우, 공기 또는 리사이클링된 배기 가스를 모듈들(66a)로부터 폭기장치(68)로 송풍한다. 모듈(66a)은 활성 담지체들을 제공한다. 모듈(66b)은 프로세스 가스 송풍기(76)에 연결되지 않으며, 불활성 담지체들을 제공한다. 그러나, 모듈(66b)은 분사형 가스 송풍기(80)에 연결된다.
[0028]
선택적으로, 폭기장치(68)는 공급 파이프(82) 및 트랜스듀서(84)를 포함할 수 있다. 트랜스듀서(84)는 공급 파이프로부터 분출되는 가스를 쉘(shell)(86) 아래의 포켓에 수집한다. 가스의 포켓은, (쉘(86)의 좌측에서부터 수를 셀 때) 쉘(86)의 처음 2개의 격실(compartment)들에 도시된 바와 같이, 가스가 축적됨에 따라 점점 더 커진다. 가스의 포켓이 쉘(86)의 세 번째 격실에서와 같이 J 형상 튜브의 바닥까지 확장되는 경우, 가스는, 쉘(86)의 마지막 격실에 도시된 바와 같이 J 형상 튜브를 통해 릴리스(release)된다. 이러한 방식으로, 대량의 가스가 탱크(70) 내로 연속적으로 펌핑되는 것을 요구하지 않고도 기포들의 큰 버스트(burst)들이 주기적으로 릴리스된다. 과도한 정련 가스는 에너지를 소모하고, 탱크(70) 내의 바람직한 무산소 또는 혐기성 조건들을 방해할 수 있다. 기포들의 주기적인 큰 버스트들은, 기포들의 연속적인 흐름으로서 공급된 동일한 양의 가스보다, 코드들(10) 주변의 용수를 재생하거나 코드들(10)로부터 바이오필름을 제거하는데 더 효과적일 수 있다.
[0029]
활성 및 불활성 담지체들은, 리액터에서 불활성 및 활성 카세트들을 결합시킴으로써, 리액터 레벨에서 결합될 수 있다. 활성 및 불활성 담지체들은 대안적으로, 카세트에서 불활성 및 활성 모듈들을 결합시킴으로써, 카세트 레벨에서 제공될 수 있다. 활성 및 불활성 담지체들은 대안적으로, 모듈에서 불활성 및 활성 코드들을 결합시킴으로써, 모듈 레벨에서 제공될 수 있다.
[0030]
담지체들의 결합이 더 작은 규모로(예컨대, 모듈 레벨에서 또는 모듈 레벨에 더 가깝게) 발생할수록, 하나의 유형의 담지체로부터 다른 유형의 담지체로 반응물질(reactant)들을 전달하기 위한 혼합에 대한 필요성이 감소된다. 바람직한 접근법은, 동일한 모듈 내에 활성 및 불활성 코드들을 가짐으로써 모듈 레벨에서 담지체들을 결합시키는 것이다. 예를 들어, 위에 설명된 번들들의 조립체에서, 활성 코드들의 시트들이 불활성 코드들의 시트들과 교번될 수 있다. 리액터 레벨에서 결합시키는 경우, 상이한 유형들의 담지체들을 결합시키는 것은 더 용이하다. 예를 들어, 위에 설명된 활성 코드들을 갖는 모듈들(66)의 카세트가, Entex Technologies가 판매하는 IFAS 리액터들(이를테면, Jager of Bioweb(TM)이 판매하는 Cleartec(TM))에서 통상적으로 사용되는 불활성 담지체들과 결합될 수 있다.
[0031]
폐수 처리는 상이한 유형들의 미생물들의 사용으로부터 이익을 얻는다. 특히 중요한 것은, 독립 영양(autotrophic) 세균 및 종속 영양(heterotrophic) 세균에 의해 완전히 호기성 및 무산소 조건들 하에서 이루어지는 시너지(synergistic) 작업이다. 하나의 적용은, 무산소 조건들 하에서의 종속 영양 세균에 의한 탈질소에 의해 보완된 호기성 조건들 하에서의 독립 영양 세균에 의한 질화이다. 다른 적용은, 호기성 조건들 하에서의 종속 영양 세균에 의한 CO2 및 H2O로의 산화에 의해 보완된 무산소/혐기성 조건들 하에서의 복합 유기 분자들의 가수분해이다.
[0032]
활성 및 불활성 바이오필름 담지체들의 혼합은, 동일한 탱크에 로케이팅된 고정형 필름 담지체들을 사용하여 이러한 반응들(또는 다른 반응들)이 발생하는 것을 허용한다. 이것은, i) 정화기(clarifier)의 동작 또는 충격 부하(shock loading) 이벤트들의 발생에 의해 일반적으로 영향을 받지 않는 바이오매스 체류, ii) 과도한 바이오매스 생성을 감소시키면서 더 낮은 질량 부하 레이트들로 동작할 수 있는 리액터들, iii) 수리학적 체류 시간(hydraulic retention time)과 독립적인 슬러지(sludge) 체류 시간과 같은, 부유현탁 성장 프로세스들에 비한 고정된 필름 프로세스들의 이익들 중 하나 또는 그 초과를 제공할 수 있다. 또한, 펌핑 및 혼합이 부유현탁된 바이오매스 리액터들에 비해 감소될 수 있다.
[0033]
별개의 호기성 및 무산소 바이오필름들을 제공함으로써, 얇은 바이오필름을 유지하기 위해 (예컨대, 공기 정련에 의한) 바이오필름 제어 기능이 사용될 수 있다. 이것은, 바이오필름 깊은 곳(예컨대, 멤브레인 표면에 가까운 곳)에서 질화를 그리고 외부 무산소 층에서 탈질소를 제공하는 단일 바이오필름의 사용과는 대조적이다. 단일 바이오필름은 질화 및 탈질소 둘 모두를 제공하기 위해 두꺼워야 한다(즉, 500 미크론 초과). 따라서, 단일 바이오필름 접근법은, 적절한 양의 호기성 및 무산소 바이오매스를 갖도록 바이오필름의 두께를 제어하는 어려움에 직면하게 된다. 두꺼운 바이오필름은 또한, 프로세스를 둔화시키는, 산소, 질소 화합물들 또는 COD에 대한 확산 배리어를 생성한다. 얇은 바이오필름은 상대적으로 높은 폭기 유속(aeration flux)들 및 반응 레이트들을 제공하는 것을 돕는다.
[0034]
활성 담지체는, 적어도 부분적으로 호기성이고 완전히 호기성일 수 있는 바이오필름을 제공한다. 그러나, 활성 담지체들은 상당한 양의 산소를 리액터의 벌크 액체(bulk liquid)로 전달하지 않는다. 리액터의 벌크 액체는 무산소 조건들 하에 있다. 불활성 담지체 상의 바이오필름은 적어도 부분적으로 무산소이다. 바람직한 리액터에서, 활성 담지체들 및 불활성 담지체들은 사실상 유사하고, 유사한(또는 동일한) 모듈들 또는 카세트들에 배치되며, 그리고 동일하거나 유사한 혼합 및 정련 장비를 사용한다. 이것은, 탱크들 간에 폐수를 리사이클링하거나 부유현탁된 바이오매스를 침전(settle)시킬 필요 없이 질화-탈질소와 같은 다중-단계 생화학 반응들을 수행할 수 있는 소형의 단순한 리액터를 제공한다.
[0035]
2014년 8월 28일자로 공개된 General Electric Company에 의한 Membrane Assembly for Supporting a Biofilm이라는 명칭의 국제 공개공보 번호 WO 2014/130043 A1은 인용에 의해 포함된다. 2014년 8월 28일자로 공개된 General Electric Company에 의한 Wastewater Treatment with Membrane Aerated Biofilm and Anaerobic Digester이라는 명칭의 국제 공개공보 번호 WO 2014/130042 A1은 인용에 의해 포함된다. General Electric Company에 의해 2015년 3월 11자로 출원된 Wastewater Treatment with Primary Treatment and MBR or MABR-IFAS Reactor이라는 명칭의 국제 (WIPO) 출원 번호 US2015/019943은 인용에 의해 포함된다.
[0036]
이와 같이 기록된 설명은, 본 발명을 개시하기 위해 그리고 또한 임의의 당업자가 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 제조하여 사용하고 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 비롯해 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위해 예들을 사용한다. 본 발명의 특허가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 당업자들에게 생각나는 다른 예들을 포함할 수 있다.
Claims (15)
- 모듈로서,
적어도 하나의 포팅(potting) 헤드; 및
상기 적어도 하나의 포팅 헤드에 포팅되는(potted), (i) 하나 또는 그 초과의 불활성 코드(inert cord)들 또는 (ii) 하나 또는 그 초과의 불활성 바이오필름 담지체(biofilm support)들과 하나 또는 그 초과의 활성 바이오필름 담지체들의 결합을 포함하는, 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 포팅 헤드에 포팅되는, 하나 또는 그 초과의 불활성 코드들과 하나 또는 그 초과의 활성 코드들의 결합을 포함하는, 모듈. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
폭기장치(aerator)를 포함하는, 모듈. - 카세트(cassette)로서,
프레임;
불활성 바이오필름 담지체들을 포함하는 제 1 모듈 ― 상기 제 1 모듈은 상기 프레임에 연결됨 ―; 및
가스 전달 멤브레인(membrane) 바이오필름 담지체들을 포함하는 제 2 모듈을 포함하며,
상기 제 2 모듈은 상기 프레임에 연결되는, 카세트. - 제 4 항에 있어서,
상기 불활성 바이오필름 담지체들은 코드들을 포함하는, 카세트. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 모듈 및 상기 제 2 모듈 각각은 불활성 바이오필름 담지체들 및 가스 전달 멤브레인 바이오필름 담지체들을 포함하거나, 상기 제 1 모듈은 불활성 바이오필름 담지체들만을 포함하고 상기 제 2 모듈은 가스 전달 멤브레인 바이오필름 담지체들만을 포함하는, 카세트. - 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 모듈 및 상기 제 2 모듈 각각은, 유사한 사이즈 및 형상을 갖는 헤더 또는 포팅 헤드를 포함하는, 카세트. - 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 모듈은 상기 제 2 모듈과 상기 프레임에서 상호교환가능한, 카세트. - 리액터(reactor)로서,
a) 탱크;
b) 상기 탱크 내의 활성 바이오필름 담지 매체; 및
c) 상기 탱크 내의 불활성 바이오필름 담지 매체를 포함하는, 리액터. - 제 9 항에 있어서,
상기 불활성 바이오필름 담지 매체는 고정형 매체인, 리액터. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 활성 담지 매체는 중공 섬유 가스 투과성 멤브레인(hollow fiber gas permeable membrane)들을 포함하는, 리액터. - 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불활성 바이오필름 담지 매체는 복수의 코드들을 포함하는, 리액터. - 폐수를 처리하기 위한 프로세스로서,
호기성(aerobic) 바이오필름들과 상기 폐수를 접촉시키는 단계; 및
무산소(anoxic) 또는 혐기성(anaerobic) 바이오필름들과 상기 폐수를 접촉시키는 단계를 포함하며,
상기 호기성 바이오필름들 및 상기 무산소 또는 혐기성 바이오필름들은 공통 탱크에 로케이팅되지만 상이한 담지체들에 부착되는, 폐수를 처리하기 위한 프로세스. - 제 13 항에 있어서,
상기 호기성 바이오필름들 및 상기 무산소 또는 혐기성 바이오필름들을 0.5 mm 미만의 두께로 유지하는 단계들을 포함하는, 폐수를 처리하기 위한 프로세스. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 무산소 또는 혐기성 바이오필름들은 상기 호기성 바이오필름들 내에 분산(disperse)되는, 폐수를 처리하기 위한 프로세스.
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|---|---|---|---|---|
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| EP3870546A1 (en) * | 2018-10-23 | 2021-09-01 | BL Technologies, Inc. | Mabr media for supporting aob and annamox bacteria and process for deammonification of wastewater |
| CN109485147A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-03-19 | 天津海之凰环境科技有限公司 | 一种新型帘式ehbr膜组件 |
| CN111482091B (zh) * | 2020-05-18 | 2022-10-21 | 浙江长兴求是膜技术有限公司 | 一种高性能的mabr中空纤维复合膜制备方法 |
| CN112062277B (zh) * | 2020-09-03 | 2022-12-06 | 沈阳工业大学 | 一种MABR与CH4-MBfR联用式处理含对硝基苯酚废水的装置 |
| CA3191691A1 (en) * | 2020-09-24 | 2022-03-31 | Neri NATHAN | Method and system for wastewater treatment |
| CA3217446A1 (en) * | 2021-05-06 | 2022-11-10 | Mark Max MacKenzie | Systems and methods of gas infusion for wastewater treatment |
| CN115571983A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-06 | 中建六局水利水电建设集团有限公司 | 一种同步硝化反硝化脱氮装置及处理方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050051481A1 (en) * | 2003-02-13 | 2005-03-10 | Zenon Environmental Inc. | Supported biofilm apparatus and process |
| US20050054087A1 (en) * | 2003-02-13 | 2005-03-10 | Cote Pierre Lucien | Membrane module for gas transfer and membrane supported biofilm process |
| WO2008130885A2 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Zenon Technology Partnership | Membrane supported biofilm apparatus and process |
| WO2010081228A1 (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-22 | Pierre Cote | Immersed membrane cassette and method of operation |
| WO2014130043A1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-08-28 | General Electric Company | Membrane assembly for supporting a biofilm |
| WO2014130042A1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-08-28 | General Electric Company | Wastewater treatment with membrane aerated biofilm and anaerobic digester |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1423338B1 (en) | 2000-03-08 | 2007-01-24 | Zenon Technology Partnership | Reaktor with membrane module for gas transfer and membrane supported biofilm process |
| CA2348186A1 (en) | 2001-05-18 | 2002-11-18 | Zenon Environmental Inc. | Immersed membrane module |
| DE60112228T2 (de) | 2000-05-05 | 2006-05-24 | Zenon Environmental Inc., Oakville | Gelvergussverfahren zur herstellung von hohlfaserfiltermembrane |
| US6773595B2 (en) * | 2001-03-29 | 2004-08-10 | Charles J. Gantzer | Compartmentalized facultative lagoon and method of creating and maintaining such a lagoon |
| US7300571B2 (en) | 2003-02-13 | 2007-11-27 | Zenon Technology Partnership | Supported biofilm apparatus |
| CA2477333A1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-02-12 | Zenon Environmental Inc. | Membrane supported biofilm process for autotrophic reduction |
| WO2004071973A1 (en) | 2003-02-13 | 2004-08-26 | Zenon Environmental Inc. | Supported biofilm apparatus and process |
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| US20060016315A1 (en) * | 2004-07-23 | 2006-01-26 | Zorich Timothy A | Saw cutting blade |
| CA2550121A1 (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-07 | Flynn Water Technologies Inc. | Biomass carrier promoting simultaneous nitrification-de-nitrification |
| EP2376391A4 (en) * | 2008-12-22 | 2012-09-12 | Univ Utah Res Found | UNDERWATER SYSTEM AND METHOD FOR REMOVING UNWANTED SUBSTANCES FROM AQUEOUS MEDIA |
| CN102826652A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-12-19 | 北京海思清膜科技有限公司 | 内曝气中空纤维膜载体模块及其应用方法 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050051481A1 (en) * | 2003-02-13 | 2005-03-10 | Zenon Environmental Inc. | Supported biofilm apparatus and process |
| US20050054087A1 (en) * | 2003-02-13 | 2005-03-10 | Cote Pierre Lucien | Membrane module for gas transfer and membrane supported biofilm process |
| WO2008130885A2 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Zenon Technology Partnership | Membrane supported biofilm apparatus and process |
| WO2010081228A1 (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-22 | Pierre Cote | Immersed membrane cassette and method of operation |
| WO2014130043A1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-08-28 | General Electric Company | Membrane assembly for supporting a biofilm |
| WO2014130042A1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-08-28 | General Electric Company | Wastewater treatment with membrane aerated biofilm and anaerobic digester |
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