KR20180100583A - 혐기성 바이오리액터의 기체 분리기의 현장 클리닝을 위한 프로세스 및 장치 - Google Patents
혐기성 바이오리액터의 기체 분리기의 현장 클리닝을 위한 프로세스 및 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180100583A KR20180100583A KR1020187020758A KR20187020758A KR20180100583A KR 20180100583 A KR20180100583 A KR 20180100583A KR 1020187020758 A KR1020187020758 A KR 1020187020758A KR 20187020758 A KR20187020758 A KR 20187020758A KR 20180100583 A KR20180100583 A KR 20180100583A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- bioreactor
- reactor vessel
- piping
- liquid separator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009991 scouring Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 186
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 21
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 8
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 8
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000069 prophylactic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
-
- 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
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2846—Anaerobic digestion processes using upflow anaerobic sludge blanket [UASB] reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- 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
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
-
- 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/24—Recirculation of gas
-
- 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
- C12M39/00—Means for cleaning the apparatus or avoiding unwanted deposits of microorganisms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2203/00—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage
- C02F2203/006—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage details of construction, e.g. specially adapted seals, modules, connections
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/02—Fluid flow conditions
- C02F2301/024—Turbulent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/04—Flow arrangements
- C02F2301/046—Recirculation with an external loop
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/20—Prevention of biofouling
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y02E50/343—
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
본 발명은 혐기성 바이오리액터의 기체-액체 분리기의 현장 클리닝을 위한 프로세스에 관한 것이고, 이 프로세스는 바이오리액터 내의 기류를 유도하여 난류 유체 흐름으로부터의 정련 효과(scouring effect)를 생성함으로써 기체-액체 분리기의 적어도 일부분을 클리닝하는 단계를 포함한다. 또한 본 발명은 유체 수성 폐기물 스트림을 처리하기 위한 프로세스에 관한 것이며, 여기서 현장 클리닝 프로세스가 사용된다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 프로세스를 수행하는데 적합한 바이오리액터에 관한 것이다.
Description
본 발명은 혐기성 바이오리액터(anaerobic bioreactor)의 기체-액체 분리기의 현장 클리닝 프로세스, 유체 수성 폐기물 스트림의 처리 프로세스, 및 상기 현장 클리닝 프로세스에 적합한 장치(바이오리액터)에 관한 것이다.
폐기물 스트림의 생물학적 처리는 폐기물 스트림(예컨대, 유체 수성 폐기물 스트림) 내의 생분해성 오염 물질(생분해성 유기 물질)을 분해하기 위해 활성 바이오매스(biomass)(박테리아)를 이용한다.
소위 혐기성(anaerobic) 처리(무산소)의 경우, 전형적으로 당업계에 공지된 혐기성 박테리아의 공동체(consortia)가 오염물질을 메탄이 풍부한 바이오가스로 변환시킨다. 이러한 혐기성 박테리아는 종종 입상(granular) 바이오매스라고도 불리는 응집체 내에서 주로 성장한다. 혐기성 조건 하에서, 잉여 슬러지(박테리아 성장의 결과인 새로운 바이오매스(박테리아))의 생산량은 비교적 낮은 것이 일반적인데, 이는 전형적으로 폐기물 내의 생분해성 물질 중 소량만이 박테리아 성장을 위해 박테리아에 의해 사용되기 때문이다.
적합하게는, 유체 수성 폐기물 스트림의 처리는 수성 폐기물 스트림을 입상 바이오매스를 담고 있는 바이오리액터의 하부로 공급하여 처리 시 바이오가스를 생성하는 단계, 생성된 기체/액체/고체 혼합물을 위로 보내는 단계 및 기체-액체 분리기에서 액체 상으로부터 기체를 분리시키는 단계를 포함한다.
이러한 기체-액체 분리기는 당업계에 공지된 많은 바이오리액터 시스템에서 사용된다.
그러나, 이러한 기체-액체 분리기가 기체-액체 분리기 내에 전형적으로 존재하는 배플판(baffle plate) 배열 등에서, 바이오매스와 같은 고형물의 축적으로 인한 막힘 및 인크러스테이션(encrustation)을 겪을 수 있다는 것은 공지된 문제점이다. 이러한 막힘은 물 분배를 균일하지 않게 하고 기체-액체 분리기 내에 국부적인 높은 속도를 야기하여 고형물이 바이오리액터의 리액터 용기 내로 다시 침전하는 것을 방해할 것이고, 이는 바이오리액터 시스템의 성능 저하를 야기한다. 이러한 기체-액체 분리기로부터 이러한 (바이오매스) 막힘을 제거하기 위한 현재의 프로세스는 기체-액체 분리기를 클리닝하기 위해 바이오리액터를 개방해야 하므로, 바이오리액터의 정지 및 동작 중단을 필요로 한다. 이것은 상당한 정지 시간을 야기하므로 불리하고, 이는 경제적으로도 큰 손실일 뿐만 아니라 건강 및 안전의 관점에서도 연관된 위험을 가진다.
WO 2007/078195 A1는 슬러지 베드 시스템(sludge bed system)을 이용한 폐수의 혐기성 정수를 위한 프로세스 및 리액터를 개시하며, 이 프로세스는 처리 시 바이오가스를 생성하기 위해 주로 입상인 바이오매스를 담고 있는 업플로우 리액터(upflow reactor)의 하부에 폐수 및 선택사항으로서 재순환 수(recycle water)를 공급하는 단계, 생성된 기체/액체/고체 혼합물을 위로 보내는 단계, 및 3상 분리기에서 액체로부터 기체 및 고체를 분리시킴으로써 분리기의 상부로부터 배출되는 혐기성 유출물 흐름을 생성하는 단계를 포함한다. 또한, WO 2007/078195 A1는 3상 분리기가 바닥에 여러 개의 개구/슬롯을 가지는 혐기성 유출물 재순환 수집 배관을 포함하는 것을 개시하며, 동일한 배관 및 홀 또는 슬롯을 통해 물 또는 바이오(가스) 재순환 역류를 도입하여 3상 분리기 및 그 내부의 프로세스 중 클리닝의 가능성을 제공한다.
혐기성 바이오리액터 내의 기체-액체 분리기를 클리닝하기 위한 공지된 방법의 단점은 기체-액체 분리기를 클리닝하기 위해 그 내부로 유체 흐름을 보내기 위한 추가적인 펌프 또는 송풍기가 필요하다는 것이다. 이러한 펌프 또는 송풍기는 바이오리액터 자체의 경제적 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 전형적으로 클리닝 프로세스가 수행되는 동안 폐수 스트림의 처리가 지속될 수 없기 때문에 생산성 손실을 초래한다.
본 발명의 목적은 대안의 프로세스, 특히, 바이오리액터 내의 기체-액체 분리기를 클리닝하기 위한 개선된 프로세스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 클리닝 프로세스를 이용하여 클리닝될 수 있는 수성 폐기물 스트림의 혐기성 처리에 적합한 바이오리액터를 제공하는 것이다.
놀랍게도, 이러한 목적은 혐기성 바이오리액터의 기체-액체 분리기의 현장 클리닝 프로세스, 유체 수성 폐기물 스트림을 처리하기 위한 프로세스, 및 가스를 특정된 방식으로 바이오리액터 내로 보내기 위한 특수한 배관 배열을 가지는 상기 프로세스에 적합한 바이오리액터를 이용함으로써 달성된다.
제1 양상에서, 본 발명은 협기성 바이오리액터의 기체-액체 분리기의 현장 클리닝 프로세스에 관한 것이고, 이 프로세스는 바이오리액터 내로의 기류를 유도하여 난류 유체 흐름으로부터 정련 효과(scouring effect)를 만들어냄으로써 기체-액체 분리기의 적어도 일부분을 클리닝하는 단계를 포함한다.
제2 양상에서, 본 발명은 생분해성 유기 물질을 포함하는 유체 수성 폐기물 스트림을 처리하는 프로세스에 관한 것이며, 이 프로세스는:
- 수성 폐기물 스트림을 혐기성 바이오리액터로 공급하는 단계;
- 혐기성 조건 하에 있는 바이오리액터 내에서 바이오매스와 생분해성 유기 물질을 반응시켜 바이오가스(메탄)를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 프로세스는 폐수 스트림의 처리를 계속하면서, 본 발명의 제1 양상에 따른 현장 클리닝 프로세스를 수행하는 단계를 포함한다.
제3 양상에서, 본 발명은 본 발명의 프로세스에 적합한 바이오리액터에 관한 것이며, 상기 바이오리액터는:
- 유체(예컨대, 기체 액체 혼합물)를 담기 위한 리액터 용기;
- 생분해성 유기 물질을 포함하는 유체 수성 폐기물 스트림의 흐름을 리액터 용기로 주입하기 위한 유입물 주입구;
- 리액터 용기로부터 혐기성 유출물 흐름을 빼내기 위한 유출물 배출구;
- 리액터 용기로부터 기체를 빼내기 위한 기체 배출구;
- 리액터 용기 내에 있는 기체-액체 분리기로서, 기체 수집기 및 가스 채널을 포함하는 기체-액체 분리기; 및
- 기체-액체 분리기에 연결된 가스 배관으로서, 가스 채널로부터 리액터 용기의 헤드스페이스로의 가스 통과를 허용하도록 더 조절되어 있거나, 또는 리액터 용기의 단부 개방 챔버에 유체 연결되어 있는 가스 배관을 포함한다.
이러한 프로세스는 전형적으로 정제된 수성 스트림을 야기하고 에너지를 생산하기 위해 발화되거나 사용될 수 있는 메탄 소스로서 바이오가스를 제공하는데 사용된다.
본 발명의 장점은 현장 클리닝 프로세스가 정지 시간을 필요로 하지 않고 폐기물 스트림의 혐기성 처리 프로세스가 계속되는 동안 혐기성 바이오리액터 시스템 내에서 수행될 수 있다는 것이다. 본 발명에 따른 프로세스는 혐기성 처리 프로세스를 연속적인 또는 일괄(batch) 프로세스로 수행하는 바이오리액터에서 사용하기에 적합할 수 있다. 본 발명의 다른 장점은 본 발명에 따른 클리닝 프로세스를 수행하기 위해 바이오리액터 내에 추가적인 펌프 또는 송풍기가 설치될 필요가 없다는 것이다. 또한, 바이오리액터에서 생산된 바이오가스는 리액터 용기 내부에 추가적인 내부 분배 장치를 필요로 하지 않고 클리닝 프로세스에서 유리하게 사용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 장점은 의심되는 (바이오매스) 막힘에 기인한 바이오리액터 성능 저하의 경우에, 이 프로세스가 애드혹(ad-hoc) 방식으로 수행될 수 있다(즉, 필요에 따라 특정 목적으로 수행될 수 있다)는 것이다. 대안으로서 또는 부가적으로, 이 프로세스는 주기적으로 수행되도록 자동화되어 유리하게도 예방적 클리닝을 제공함으로써, 고형물(예컨대, 바이오매스)의 과도한 축적을 실질적으로 회피할 수 있다.
혐기성 바이오리액터의 기체-액체 분리기의 현장 클리닝을 위한 제1의 바람직한 프로세스에서, 기체-액체 분리기는 폐쇄 가능한 가스 배관에 유체 연결된 기체 수집기를 포함하고, 이 가스 배관은 리액터 용기의 단부 개방 챔버에 더 유체 연결되어 있고, 이 현장 클리닝 프로세스는 가스 배관을 폐쇄하여 기체 수집기 아래로부터 기체가 방출되게 함으로써 난류 유체 흐름으로부터 정련 효과를 야기하여 기체-액체 분리기의 적어도 일부분을 클리닝하는 단계를 포함한다.
놀랍게도, 이러한 제1의 바람직한 실시예는 바이오리액터의 완전한 정지를 필요로 하지 않고 기체-액체 분리기 내의 실질적인 (바이오매스) 막힘을 제거데 위해 유리하게 사용될 수 있다. 기체-액체 분리기 내의 실질적인 (바이오매스) 막힘은 그러한 막힘에 의해 야기된 폐색으로 인해 기체-액체 분리기가 작동 불능이 되게 만들 수 있고, 이는 통상적으로 폐기물 스트림으로부터의 생분해성 유기 물질 제거 및 관련된 바이오가스 생산에 있어 상당한 효율 감소로 나타난다. 이러한 부분적 (바이오매스) 막힘은 전형적으로 혐기성 처리 프로세스에서의 단락(short circuiting) 및 바이오리액터 내의 데드 스페이스(dead space)를 야기하며, 이는 통상적으로 폐기물 스트림으로부터의 생분해성 유기 물질 제거 효율 감소, 바이오가스 생산 감소, 바이오리액터 벽 상의 콜드 스팟(cold spot)으로 나타난다.
혐기성 바이오리액터의 기체-액체 분리기의 현장 클리닝을 위한 제2의 바람직한 프로세스에서, 기체-액체 분리기는 가스 채널을 포함하고, 이 가스 채널에는 가스 채널로부터 리액터 용기의 헤드스페이스로의 기체의 통과를 허용하도록 조절된 폐쇄 가능한 가스 배관이 제공되어 있고, 이 현장 클리닝 프로세스는 가스 배관을 개방하여 기체가 헤드스페이스 내로 방출되는 것을 허용함으로써, 난류 유체 흐름으로부터의 정련 효과를 일으켜 가스 채널 및/또는 가스 배관의 적어도 일부분을 클리닝하는 단계를 포함한다.
놀랍게도, 본 발명의 제2의 바람직한 클리닝 프로세스는 가스 채널 또는 가스 배관 내의 부분적 (바이오매스) 막힘을 제거하기데 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 현장 클리닝 프로세스를 위해 더 적은 기체가 필요하기 때문에, 상기 프로세스는 본 발명의 클리닝 프로세스의 제1의 바람직한 실시예의 프로세스보다 더 신속하게 수행될 수 있다. 이 바람직한 실시예의 다른 이점은 바이오리액터 시스템의 정상 동작을 방해하지 않으면서도(즉, 영향을 최소화하면서) 가스 채널 및 가스 배관의 클리닝이 가능하다는 것이다.
본 발명에 따른 현장 클리닝 프로세스의 다른 이점은 기체-액체 분리기 또는 가스 채널 내부의 기체-유체 계면 레벨이 가스 파이프의 개방 또는 폐쇄에 의해 조절될 수 있다는 것이다. 이것은 기체-액체 분리기 또는 가스 채널 내부의 기체-유체 계면 레벨의 하강 또는 상승을 야기함으로써, 리액터 용기의 이러한 섹션 내에서만 본질적으로 난류 유체 흐름을 발생시키고, 따라서 이러한 현장 클리닝 프로세스가 리액터 용기에서 수행되는 처리 프로세스에 미치는 영향이 제한된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "또는"은 다르게 명시되지 않았다면 "및/또는"으로 정의된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "하나" 또는 "하나의"는 다르게 명시되지 않았다면 "적어도 하나"로 정의되며, 또는 문맥상 그것이 오직 단수만 나타내어야 한다면 그것을 따른다.
명사(예컨대, 화합물, 첨가물 등)를 단수로 언급하더라도 복수를 포함하는 의미이며, 또는 문맥상 그것이 오직 단수만 나타내어야 한다면 그것을 따른다.
본 명세서에서 사용된 "생분해성 유기 물질"은 본질적으로 혐기성 조건 하의 리액터 내에서 바이오매스에 의해, 특히, 바이오매스 또는 메탄으로 변환될 수 있는 유기 물질이다.
본 명세서에서 사용된 "유기 물질"은 ISO 6060:1989에 서술된 화학적 산소 요구량(COD) 검사에 의해 판정될 수 있는, 화학적으로 산화 가능한 임의의 유기 물질이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "정상 동작"은 클리닝 단계가 수행되지 않는 동안(즉, 본 발명에 따른 클리닝 프로세스를 통한 클리닝 이전, 이후, 또는 사이의) 혐기성 바이오리액터 내에서 수행되는 폐기물 스트림의 혐기성 처리 프로세스로서 정의된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "바이오가스"는 전형적으로 메탄이 풍부한 바이오리액터 내에서 수행되는 유체 수성 폐기물 스트림 처리 프로세스의 현장 산물(in-situ product)로 정의된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "폐쇄 가능한"은 다르게 명시되지 않았다면 가역적으로 폐쇄 가능한 것으로 정의된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "막힘"은 막힘, 파편(debris), 먼지 및 바이오매스와 같은 고형물의 인크러스테이션 및 쌓임/축적을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "바이오리액터"는 혐기성 바이오리액터를 의미한다.
용어 "실질적(으로)" 또는 "본질적(으로)"는 특정된 것의 일반적 특징 또는 기능을 가짐을 나타내기 위해서 본 명세서에 일반적으로 사용된다. 정량화 가능한 특징을 언급할 때, 이 용어들은 특히 그 특징의 최대치의 적어도 75%, 특히 적어도 90%, 더욱 특히, 적어도 95%에 대한 것임을 나타내기 위해 사용된다.
용어 "본질적으로 없는"은 일반적으로 물질이 존재하지 않음(유효 출원일에 사용 가능한 분석 기술을 통해 달성할 수 있는 검출 한계 이하), 또는 상기 물질이 본질적으로 없는 산물의 특성에 유의미한 영향을 주지 않을 정도로 소량으로 존재함을 나타내기 위해 본 명세서에서 사용된다. 실제로, 정량적 용어에서, 통상적으로 산물은 물질의 함량이 0-0.1 wt.%, 특히 0-0.01 wt.%, 더욱 특히 0-0.001 wt.%인 경우 본질적으로 그 물질이 없다고 간주된다.
난류 유체 흐름은 기체-액체 분리기의 적어도 일부분 또는 바이오리액터의 가스 채널 및 가스 배관 내에 또는 그 상에 존재하는 먼지 및 바이오매스와 같은, 고형물의 인크러스테이션, 축적, 막힘, 및 파편의 정련/제거를 가능하게 한다.
명료함 및 간략한 설명의 목적으로, 동일한 실시예 또는 별개의 실시예의 일부분으로서 특징들이 서술되었으나, 본 발명의 범위는 서술된 특징의 모두 또는 일부의 조합을 가진 실시예를 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
유리한 실시예에서, 본 발명의 클리닝 프로세스에 사용되는 기체는 본질적으로 바이오리액터 내의 유기 물질의 혐기성 변환에 의해 현장에서 만들어진 바이오가스로 구성된다. 선택사항으로서, 클리닝을 위해 사용되는 상기 기체는 외부 기체 소스(전형적으로 산소 함량이 낮거나(즉, < 1 vol.% 산소), 바람직하게는 본질적으로 산소가 없음), 특히, 메탄 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 외부 기체 소스를 더 포함한다.
본 발명의 프로세스 및 바이오리액터에서 사용되는 기체-액체 분리기는 당업계에 공지된 것일 수 있다. 기체-액체 분리기의 전형적인 예는 3상 침강기(settler), (내부) 침강기 및 배플(판) 배열을 포함한다. 이러한 기체-액체 분리기는 무활동(quiescent) 상태에서 (바이오매스) 고형물이 침강하여 메인 리액터 용기 몸체로 되돌아가는 위치의 구역을 벗어나도록 기체를 안내한다. 통상적으로 기체-액체 분리기는 리액터 용기 내의 유체 내에 적어도 일부분이 잠겨 있다. 기체-액체 분리기는 전형적으로 (유체를 리액터 용기로부터 기체-액체 분리기로 이송하기 위해) 리액터 용기 몸체에 유체 연결된 하부 말단의 개구 및 (기체를 기체-액체 분리기로부터 기체 수집기로 이송하기 위해) 기체 수집기에 유체 연결된 상부 말단의 개구를 가진다.
바람직하게는, 바이오리액터는 복수의 기체-액체 분리기를 포함한다. 일 실시예에서, 기체-액체 분리기는 단일 층으로 배열된다. 다른 실시예에서, 기체-액체 분리기는 바이오리액터의 리액터 용기 내에 바람직하게는 엇갈림 구조로 복수(2 이상)의 레벨로 배열된다. 특히, 복수 레벨의 기체-액체 분리기를 갖는 리액터 설계의 경우, 하부 레벨의 클리닝은 리액터 외부로부터의 접근이 실질적으로 불가능하지는 않더라도 어려웠기 때문에 본 발명에 따른 클리닝 프로세스를 통해 크게 용이하게 된다.
바람직하게는, 기체-액체 분리기는 리액터 용기의 상부(위쪽 절반부) 내에 배열된다.
본 발명의 프로세스 및 바이오리액터에서 사용되는 기체 수집기는 전형적으로 가스 후드(gas hood) 등이다. 전형적으로, 기체 수집기는 기체-액체 분리기의 상부에 존재하고, 기체 수집기는 (기체를 기체-액체 분리기로부터 기체 수집기로 이송하기 위해) 기체-액체 분리기에 유체 연결된 하부 말단에 개구를 가진다. 기체 수집기는 통상적으로 (기체 수집기로부터 기체를 빼내기 위해) 가스 채널 또는 가스 배관에 유체 연결된 상부 말단에 개구를 더 가진다.
본 발명의 프로세스 및 바이오리액터에서 기체-액체 분리기 내에 사용될 수 있는 적절한 가스 채널은 가스 박스 또는 가스 배관이다. 가스 채널이 가스 배관인 경우에, 수집된 기체는 통상적으로 기체 수집기의 상부로부터 직접 배출된다. 전형적으로, 가스 채널은 기체-액체 분리기 부근의 리액터 용기 내에 그리고 가스 배관 아래에 존재한다. 가스 채널에는 통상적으로 가스 채널로 기체를 주입하기 위한 적어도 하나의 개구 및 가스 채널 내의 기체를 가스 배관으로 이송하기 위한 다른 개구가 제공된다.
전형적으로, 가스 배관은 주입구 및 배출구를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 가스 배관의 주입구는 기체 수집기에 유체 연결되고, 가스 배관의 배출구는 리액터 용기의 단부 개방 챔버에 유체 연결된다. 다른 바람직한 실시예에서, 가스 배관의 주입구는 가스 채널에 연결되고, 가스 배관의 배출구는 가스 채널로부터 리액터 용기의 헤드스페이스로의 기체의 통과를 허용하도록 조절된다.
가스 배관은 각각 배출구를 제공하는 적어도 2개의 분기를 가지는 분기형 가스 배관일 수 있고, 여기서 제1 가스 배관 분기는 제2 가스 배관 분기와는 상이한 리액터 용기 부분에 (배출구를 통해) 연결된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 가스 배관 분기는 가스 배관으로부터 리액터 용기의 헤드스페이스로의 기체의 통과를 허용하도록 조절되어 있고, 제2 가스 배관은 리액터 용기의 단부 개방 챔버로의 기체 통과를 허용하도록 연결된다.
가스 배관은 상기 가스 배관 내에 또는 그 단부에 존재하는 하나 이상의 밸브 또는 다른 폐쇄 수단에 의해 적절하게 가역적으로 폐쇄 가능할 수 있다. 바람직하게는 상기 가스 배관 내에 또는 그 단부에 존재하는 하나 이상의 밸브 또는 다른 폐쇄 수단은 또한 바이오리액터의 외부에 존재하며, 이는 상기 수단 및 밸브를 더 쉽게 접근 가능하게 하고, 가스 채널 및 기체-액체 분리기 내의 기체-유체 계면 레벨의 더 큰 제어를 가능하게 한다.
운전자는 본 명세서에 개시된 정보 및 평범한 일반적 지식을 기초로 본 발명에 따른 클리닝 프로세스를 시작하는 것이 바람직한 시기를 결정할 수 있을 것이다.
사례별로, 특히, 폐기물 스트림으로부터 생분해성 유기 물질의 제거 효율 감소, 바이오가스 생산 감소와 같은 관련 동작 파라미터의 편차를 기초로, 및/또는 바이오리액터 벽 상의 콜드 스팟에 의해, 클리닝 프로세스의 시작을 결정할 수 있다. 이것은 수동으로 또는 자동으로, 즉, 하나 이상의 파라미터를 자동으로 모니터링하고 선택된 파라미터가 미리 정해진 범위를 벗어난 때 클리닝 프로세스를 자동 개시함으로써 행해질 수 있다.
그러므로, 신호 출력을 가지며 상기 파라미터 중 하나 이상을 모니터하는 측정 장치, 상기 신호 출력에 대한 수신기를 갖는 제어기를 포함하는, 자동으로 동작되는 바람직한 바이오리액터 시스템이 제공되며, 상기 제어기는 또한 하나 이상의 파라미터가 미리 정해진 범위 이내인지 아닌지를 판정하는 기능 및 클리닝 프로세스를 활성화 및 정지시키기 위한 출력(가스 배관 또는 가스 배관들 내의 개구로의 개방/폐쇄 신호)을 더 가진다.
다른 바람직한 실시예에서, 가스 배관은 간헐적으로(적어도 일주일에 한번, 적어도 2주일에 한번, 또는 적어도 한달에 한번 클리닝과 같은 주기적 간격으로) 폐쇄 및 재개방되어 예방적 클리닝 프로세스를 제공함으로써, (바이오매스와 같은) 고형물의 과도한 축적을 실질적으로 방지할 수 있다. 특히 이러한 실시예에서, 하나 이상의 밸브 또는 다른 폐쇄 수단이 가스 배관의 주기적 개방 및 폐쇄를 위한 간격을 설정하기 위한 타이머와 같은 제어기와 함께 제공된다. 당업자들은 본 명세서에 개시된 정보 및 평범한 일반적 지식을 기초로 본 발명의 현장 클리닝 프로세스를 수행하기 위한 적절한 간격을 결정할 수 있을 것이다.
전형적으로, 바이오리액터의 정상 동작 조건 하에서는, 가스 채널로부터 리액터 용기의 헤드스페이스로의 기체 통과를 허용하도록 조절된 폐쇄 가능한 가스 배관의 밸브는 폐쇄된다.
리액터 용기의 단부 개방 챔버는 전형적으로 기체-액체 분리기 부근의 리액터 용기 내에 존재한다. 통상적으로 리액터 용기의 단부 개방 챔버는 기체 체류(gas holdup)로 인해 리액터 용기의 나머지보다 높은 기체-유체 계면 레벨을 가지는데, 이는 가스 배관의 배출구에 의해 상기 챔버 내에 담긴 유체로 기체가 주입된 결과이다.
전형적으로, 혐기성 유출물 흐름(세척된 유출물)은 바람직하게는 기체-액체 분리기 위, 리액터 용기의 상부로부터 유출물 방출 배관, 개방 론더(open launder) 또는 임의의 다른 수단과 같은 유출물 배출구를 통해 리액터 용기로부터 빼내진다.
(바이오) 가스는 통상적으로 바람직하게는 리액터 용기의 헤드스페이스로부터 폐쇄 가능한 가스 방출 배관과 같은 가스 (유출물) 배출구를 통해 리액터 용기로부터 배출된다.
유체 수성 폐기물 스트림의 흐름을 리액터 용기로 주입하기 위한 유입물 주입구는 적절하게는 유입물 분배 시스템일 수 있다. 바람직하게는, 유입물 분배 시스템은 리액터 용기의 하부에 존재한다.
본 발명의 프로세스는 적절하게는 본 명세서에 서술된 바와 같이 기류를 유도하는 하나 이상의 가스 배관을 가지도록 준비된, 업플로우 리액터와 같은 당업계에 공지된 유형의 바이오리액터에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 프로세스에서 사용되는 바이오리액터는 업플로우 혐기성 슬러지 블랭킷 리액터(UASB: upflow anaerobic sludge blanket reactors), 확장된 입상 슬러지 블랭킷 리액터(EGSB: expanded granular sludge blanket reactor), 내부 순환 리액터(IC), 유동상 리액터(fluidized bed reactor), 혐기성 배플 리액터 및 혐기성 필터로 이루어진 그룹에서 선택된다.
전형적으로, 리액터 용기는 폐기물 스트림의 혐기성 처리에 의해 생성된 기체-액체 혼합물인 유체를 담고 있다. 또한, 이 유체는 통상적으로 바이오매스 및 본질적으로 혐기성 조건 하에서 바이오매스에 의해 적어도 부분적으로 변환되어 바이오가스(예컨대, 메탄)를 형성하는 생분해성 유기 물질을 함유한다.
본 발명의 다양한 양상들이 도면을 기초로 설명되며, 여기서 기체-액체 분리기는 2 레벨로 제공되며, 그 중 한 레벨은 선택사항이다.
도 1a 및 도 1b는 정상 동작 시 바이오리액터 및 기체-액체 분리기의, 서로에 대하여 수평방향으로 90도 회전된 상이한 단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 (본 발명의 제1 양상 및 제1 바람직한 실시예에 대응하는) 기체-액체 분리기에 대한 클리닝 모드에서의 바이오리액터의, 서로에 대하여 수평방향으로 대략 90도 회전된 상이한 단면도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 (본 발명의 제1 양상 및 제2 바람직한 실시예에 대응하는) 바이오리액터의 가스 채널 및 제1 가스 배관에 대한 클리닝 모드에서의 바이오리액터의 서로에 대하여 수평방향으로 대략 90도 회전된 상이한 단면도를 도시한다.
도 1a 및 도 1b는 정상 동작 시 바이오리액터 및 기체-액체 분리기의, 서로에 대하여 수평방향으로 90도 회전된 상이한 단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 (본 발명의 제1 양상 및 제1 바람직한 실시예에 대응하는) 기체-액체 분리기에 대한 클리닝 모드에서의 바이오리액터의, 서로에 대하여 수평방향으로 대략 90도 회전된 상이한 단면도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 (본 발명의 제1 양상 및 제2 바람직한 실시예에 대응하는) 바이오리액터의 가스 채널 및 제1 가스 배관에 대한 클리닝 모드에서의 바이오리액터의 서로에 대하여 수평방향으로 대략 90도 회전된 상이한 단면도를 도시한다.
도 1a 및 도 1b는 정상 동작 시 본 발명에 따른 바이오리액터(1)를 도시하며, 바이오리액터(1)는 주입구(도시되지 않음)를 통해 리액터 용기로 공급되는 유체 수성 폐수를 담고 있는 리액터 용기(2)를 포함한다. 폐수는 리액터 용기(2) 내에서 상승하며, 주로 입상 슬러지로 이루어진 슬러지 베드(sludge bed)가 존재한다. 폐수 내의 (생물학적) 오염물의 혐기성 분해로 인해, 바이오가스(예컨대, 메탄)가 형성되고 고체, 액체, 및 기체의 혼합물이 발생한다. 기체-액체 혼합물과 같은 유체는 위로 통과하여(흘러) 잠겨있는 기체-액체 분리기(5)로 들어가고, 기체는 기울어진 배플(판) 배열(10)을 통해 혼합물로부터 분리된다. 분리된 기체는 기체 수집기(가스 후드)(6)에 의해 수집되며, 이 기체는 도 1a 및 도 1b에서 점 음영(dotted shading)으로 표시되어 있다. 그 다음, 수집된 기체는 가스 채널(11)을 통해 분기된 가스 배관(7, 7a, 7b)으로 이송된다. 가스 배관(7b) 상의 밸브는 닫혀 있고, 가스 배관(7a) 상의 밸브는 개방되어 있어 가스 배관(7a)의 배출구를 통해 리액터 용기(2)의 단부 개방 챔버(9) 내에 담긴 유체로 기체가 빠져나가게 한다. 이것은 기체-액체 분리기(5) 내부의 기체-액체 계면 레벨을 유지시킬 수 있게한다. 유체의 밀도가 낮아지기 때문에, 단부 개방 챔버(9)로 방출된 기체는 리액터 용기(2)의 단부 개방 챔버(9) 내의 유체 레벨을 야기한다. 혐기성 유출물 흐름(세척된 유출물)은 리액터 용기(2)의 상부에 존재하는 유출물 방출 배관(3)을 통해 배출된다. 생성된 (바이오)가스는 바이오리액터(1)의 상부에 존재하는 기체 방출 배관(4)을 통해 리액터 용기(2)의 헤드스페이스(8)로부터 제거된다.
도 2a 및 도 2b는 바이오리액터(2)의 기체-액체 분리기(5)에 대한 클리닝 모드에 있는 바이오리액터(1)를 도시한다. 도 1a 및 1b와 도 2a 및 2b의 차이점은 도 2a 및 2b에서는 가스 배관(17, 17a)의 밸브가 닫혀 있다는 것이다. 선택 사항으로서, 가스 배관(17, 17a)은 점선으로 표시된 가스 배관 분기(17b)를 포함하고, 이 가스 배관 분기(17b)도 닫힌 밸브를 가진다. 가스 배관(17, 17a, 17b)의 밸브를 닫음으로써, 리액터 용기(2)의 단부 개방 챔버(9)로 기체가 빠져나가는 것이 방지되고, 기체 압력은 기체 수집기(가스 후드)(6) 아래에서 상승한다. 이러한 기체 압력의 상승은 그 압력이 기체-액체 분리기(5) 내의 기체-유체 계면 레벨을 낮추어 가스 배출을 유발함으로써 기체-액체 분리기(5)의 적어도 일부분을 클리닝하는 난류 유체 흐름을 유발할 만큼 충분히 낮아질 때까지 계속된다.
도 3a 및 도 3b는 바이오리액터(1)의 기체-액체 분리기(5)의 가스 채널(11) 및 가스 배관(27, 27b)에 대한 클리닝 모드에서의 바이오리액터(1)를 도시한다. 도 1a 및 1b와 도 3a 및 3b의 차이점은 도 3a 및 3b에서는 가스 배관(27, 27b)의 밸브가 열려 있고, 가스 배관(27, 27b)이 리액터 용기(2)의 헤드 스페이스(8)에 유체 연결된 배출구를 가지는 것이다. 가스 배관(27, 27b)은 선택사항으로서 점선으로 표시된 가스 배관 분기(27a)를 포함하고, 이 가스 배관 분기(27a)는 개방된 밸브를 통해 리액터 용기(2)의 단부 개방 챔버(9)에 유체 연결되어 있다. 가스 배관(27, 27b, 27a)의 밸브를 개방함으로써, 기체가 바이오리액터(1)의 헤드스페이스(8)를 향해 위쪽으로 직접 빠져나가는 것이 가능해지고, 이는 가스 채널(11) 내의 기체-유체 계면 레벨을 상승시키므로 가스 채널(11) 및 가스 배관(27, 27b, 27a)의 적어도 일부분을 클리닝하는 난류 유체 흐름이 유발된다.
Claims (21)
- 혐기성 바이오리액터의 기체-액체 분리기의 현장 클리닝 프로세스로서,
상기 바이오리액터 내에 기류를 유도하여 난류 유체 흐름으로부터의 정련 효과(scouring effect)를 만들어냄으로써 상기 기체-액체 분리기의 적어도 일부분을 클리닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기체-액체 분리기는 폐쇄 가능한 가스 배관에 유체 연결된 기체 수집기를 포함하고, 상기 가스 배관은 또한 리액터 용기의 단부 개방 챔버에 유체 연결되어 있고,
상기 현장 클리닝 프로세스는 상기 가스 배관을 닫아 상기 기체 수집기 아래로부터 기체가 방출되게 함으로써 난류 유체 흐름으로부터의 정련 효과를 야기하여 상기 기체-액체 분리기의 적어도 일부분을 클리닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기체-액체 분리기는 가스 채널을 포함하고, 상기 가스 채널에는 상기 가스 채널로부터 리액터 용기의 헤드스페이스로의 기체의 흐름을 허용하도록 채용된 폐쇄 가능한 가스 배관이 제공되어 있고,
상기 현장 클리닝 프로세스는 상기 가스 배관을 개방하여 상기 헤드스페이스로의 가스 방출을 허용함으로써 난류 유체 흐름으로부터의 정련 효과를 야기하여 상기 가스 채널 및 상기 가스 배관의 적어도 일부분을 클리닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 생분해성 유기 물질을 포함하는 유체 수성 폐기물 스트림을 처리하는 프로세스로서,
상기 수성 폐기물 스트림을 혐기성 바이오리액터로 공급하는 단계;
본질적으로 혐기성 조건 하에서 상기 바이오리액터 내에서 상기 생분해성 유기 물질을 바이오매스와 반응시켜 바이오가스를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 프로세스는 폐기물 스트림의 처리를 계속하는 동안, 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 현장 클리닝 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제1 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 가스 배관은 리액터 용기의 상이한 부분에 연결된, 적어도 2개의 배출구를 가지는 분기된 배관인 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 적어도 하나의 가스 배관 분기는 상기 가스 배관으로부터 리액터 용기의 헤드스페이스로의 기체의 흐름을 허용하도록 채용되어 있고, 제2 가스 배관 분기는 리액터 용기의 단부 개방 챔버에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서, 상기 가스 배관은 상기 가스 배관 내에 또는 그 단부에 존재하는 하나 이상의 밸브 또는 다른 폐쇄 수단에 의해 가역적으로 폐쇄 가능하고, 바람직하게는 상기 가스 배관 내에 또는 그 단부에 존재하는 상기 하나 이상의 밸브 또는 다른 폐쇄 수단은 상기 바이오리액터의 외부에 존재하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클리닝 프로세스에 사용되는 기체는 본질적으로 상기 바이오리액터 내의 상기 유기 물질의 혐기성 변환에 의해 만들어진 바이오가스로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클리닝 프로세스에 사용되는 기체는 바이오가스를 포함하고, 외부 기체 소스, 특히, 메탄 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택되는 외부 기체 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오리액터는 복수의 기체-액체 분리기를 포함하고, 상기 기체-액체 분리기들은 상기 바이오리액터의 리액터 용기 내에 엇갈림 구조로 복수의 레벨로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 배관은 자동으로 폐쇄 및 개방 가능한 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 배관은 간헐적으로 폐쇄 및 재개방되고, 그로 인해 예방적 클리닝을 제공함으로써 고형물의 과도한 축적이 적어도 실질적으로 회피되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오리액터는 업플로우 리액터이고, 바람직하게는 업플로우 혐기성 슬러지 블랭킷 리액터, 확장된 입상 슬러지 블랭킷 리액터, 내부 순환 리액터, 유동상 리액터, 혐기성 배플 리액터 및 혐기성 필터로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 프로세스에 적합한 바이오리액터로서,
- 적어도 유체를 담고 있는 리액터 용기;
- 생분해성 유기 물질을 포함하는 유체 수성 폐기물 스트림의 흐름을 상기 리액터 용기에 내로 도입시키기 위한 유입물 주입구;
- 상기 리액터 용기로부터 수성 유출물 흐름을 빼내기 위한 유출물 배출구;
- 상기 리액터 용기로부터 기체를 빼내기 위한 기체 배출구;
- 기체 수집기 및 가스 채널을 포함하며 상기 리액터 용기 내에 제공되는 기체-액체 분리기; 및
- 상기 기체-액체 분리기에 연결되어 있고, 상기 가스 채널로부터 상기 리액터 용기의 헤드스페이스로의 기체의 흐름을 허용하도록 더 채용되어 있거나, 또는 상기 리액터 용기의 단부 개방 챔버에 유체 연결되어 있는 가스 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오리액터.
- 제 14 항에 있어서, 상기 가스 배관은 배출구를 가지는 적어도 2개의 분기를 가지는 분기된 배관이고, 제1 분기의 배출구와 제2 분기의 배출구는 상기 리액터 용기의 상이한 부분에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오리액터.
- 제 1 항 내지 제 15 항에 있어서, 상기 제1 가스 배관 분기는 상기 가스 배관으로부터 상기 리액터 용기의 헤드스페이스로의 기체의 흐름를 허용하도록 채용되어 있고, 상기 제2 가스 배관 분기는 상기 리액터 용기의 단부 개방 챔버에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오리액터.
- 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 배관은 상기 가스 배관 내에 또는 그 단부에 존재하는 하나 이상의 밸브 또는 다른 폐쇄 수단에 의해 가역적으로 폐쇄 가능한 것을 특징으로 하는 바이오리액터.
- 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 배관의 폐쇄 수단은 하나 이상의 자동 개방/폐쇄 밸브 또는 다른 폐쇄 수단인 것을 특징으로 하는 바이오리액터.
- 제 1 항 내지 제 18 항에 있어서, 상기 하나 이상의 밸브 또는 다른 폐쇄 수단은 상기 가스 배관을 간헐적으로 자동 개방 및 폐쇄하는 것을 가능하게 하는 컨트롤러와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 바이오리액터.
- 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오리액터는 복수의 기체-액체 분리기를 포함하고, 상기 기체-액체 분리기는 상기 바이오리액터의 상기 리액터 용기 내에 엇갈림 구조로 복수의 레벨로 배열되는 것을 특징으로 하는 바이오리액터.
- 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오리액터를 위한 유입물 주입구는 유입물 분배 시스템이고, 바람직하게는 상기 유입물 분배 시스템은 상기 리액터 용기의 하부에 제공되는 것을 특징으로 하는 바이오리액터.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2016/050114 WO2017118478A1 (en) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | Process and apparatus for in-situ cleaning of a gas separator in an anaerobic bioreactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180100583A true KR20180100583A (ko) | 2018-09-11 |
Family
ID=55071043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187020758A KR20180100583A (ko) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | 혐기성 바이오리액터의 기체 분리기의 현장 클리닝을 위한 프로세스 및 장치 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20200277210A1 (ko) |
| EP (1) | EP3400201A1 (ko) |
| JP (1) | JP2019502383A (ko) |
| KR (1) | KR20180100583A (ko) |
| CN (1) | CN108779009A (ko) |
| RU (1) | RU2719180C2 (ko) |
| WO (1) | WO2017118478A1 (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112093991A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-18 | 东华工程科技股份有限公司 | 一种用于煤制乙二醇的高硝酸盐废水预处理系统及方法 |
| CN112266848B (zh) * | 2020-11-09 | 2022-08-02 | 河南农业大学 | 一种新型无泵式内循环式光合生物制氢反应器 |
| JP6976398B1 (ja) * | 2020-11-30 | 2021-12-08 | 月島機械株式会社 | 金属製貯留槽および金属製貯留槽の検査方法 |
| CN115557602B (zh) * | 2022-09-21 | 2024-03-22 | 上海禾元环保集团有限公司 | Uasb反应器 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU10167U1 (ru) * | 1998-12-04 | 1999-06-16 | Государственный научный центр РФ Государственное предприятие комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии | Биореактор для очистки сточных вод от биогенных элементов - азота и фосфора |
| DE10155161A1 (de) * | 2001-11-12 | 2003-05-22 | Emu Unterwasserpumpen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser, Klärschlamm und organischen Substraten |
| EP1806323A1 (en) * | 2006-01-05 | 2007-07-11 | Biothane Systems International B.V. | Process and reactor for anaerobic waste water purification |
| BRPI0701091A (pt) * | 2007-01-16 | 2008-09-02 | Takeshi Imai | toldo coletor de gás e defletores de água para usinas hidroelétricas, para captura do gás metano proveniente das águas profundas |
| KR100841089B1 (ko) * | 2007-10-02 | 2008-06-25 | 현대엔지니어링 주식회사 | 막결합형 혐기성 소화조를 이용한 바이오가스 생산 장치 및방법 |
| CN101468354B (zh) * | 2007-12-27 | 2010-08-18 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 轨道车辆管路清洗方法和装置 |
| JP2010207762A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Kubota Corp | 膜型メタン発酵処理装置およびメタン発酵処理方法 |
| WO2011017420A2 (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Multi-phase, gas-lift bioreactor for generation of biogas or biofuel from organic material |
| US20110253624A1 (en) * | 2010-04-14 | 2011-10-20 | Otv Sa | Anaerobic digester-membrane bioreactor for treating a waste stream |
| JP5636862B2 (ja) * | 2010-10-15 | 2014-12-10 | 株式会社明電舎 | 廃水処理装置 |
| CN203498157U (zh) * | 2013-08-13 | 2014-03-26 | 山东建筑大学 | 一种改良的uasb反应器 |
| CN103880263B (zh) * | 2014-03-06 | 2015-04-15 | 同济大学 | 一种适用于剩余污泥厌氧消化的动态膜形成控制方法 |
-
2016
- 2016-01-06 CN CN201680083223.6A patent/CN108779009A/zh active Pending
- 2016-01-06 RU RU2018124335A patent/RU2719180C2/ru active
- 2016-01-06 JP JP2018535014A patent/JP2019502383A/ja active Pending
- 2016-01-06 EP EP16700061.1A patent/EP3400201A1/en not_active Withdrawn
- 2016-01-06 US US16/068,069 patent/US20200277210A1/en not_active Abandoned
- 2016-01-06 KR KR1020187020758A patent/KR20180100583A/ko not_active Application Discontinuation
- 2016-01-06 WO PCT/EP2016/050114 patent/WO2017118478A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108779009A (zh) | 2018-11-09 |
| RU2018124335A (ru) | 2020-02-06 |
| RU2719180C2 (ru) | 2020-04-17 |
| EP3400201A1 (en) | 2018-11-14 |
| US20200277210A1 (en) | 2020-09-03 |
| WO2017118478A1 (en) | 2017-07-13 |
| RU2018124335A3 (ko) | 2020-02-06 |
| JP2019502383A (ja) | 2019-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2430020C2 (ru) | Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод | |
| US7452467B2 (en) | Induced sludge bed anaerobic reactor | |
| AU2007203833B2 (en) | Process and reactor for anaerobic waste water purification | |
| US20050230308A1 (en) | Induced sludge bed anaerobic reactor | |
| KR20180100583A (ko) | 혐기성 바이오리액터의 기체 분리기의 현장 클리닝을 위한 프로세스 및 장치 | |
| US20100261266A1 (en) | Biological desulfurization apparatus | |
| CN112888660B (zh) | 包括外部分离器的颗粒污泥反应器系统 | |
| KR101471053B1 (ko) | 고속 유기물 산화조를 갖는 가축분뇨 처리장치 | |
| JP2009154156A (ja) | 嫌気性水処理装置 | |
| JP3772028B2 (ja) | 嫌気性水処理装置 | |
| JP4557851B2 (ja) | 嫌気性水処理装置 | |
| JP2006043705A (ja) | 嫌気性水処理装置 | |
| JP4358174B2 (ja) | 嫌気性水処理装置 | |
| KR101918113B1 (ko) | 혐기성소화조를 이용한 고농도 유기폐수 및 바이오가스 처리장치 및 그 처리방법 | |
| KR101560191B1 (ko) | 고농도 유기성폐수 처리를 위한 혐기성 처리시설 및 이를 이용한 유기성폐수의 처리방법 | |
| CN219585935U (zh) | 一种脱氮除磷深度处理系统 | |
| JP2005205327A (ja) | 嫌気性消化槽内の浮上夾雑物の除去方法及び装置 | |
| DE202004010707U1 (de) | Vorrichtung zur gleichzeitigen Behandlung von Abwässern und organischen Reststoffen | |
| JP2002086186A (ja) | 嫌気好気ろ床法による有機性廃水処理装置及び方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |