KR20200102447A - 동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기 - Google Patents
동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200102447A KR20200102447A KR1020207018491A KR20207018491A KR20200102447A KR 20200102447 A KR20200102447 A KR 20200102447A KR 1020207018491 A KR1020207018491 A KR 1020207018491A KR 20207018491 A KR20207018491 A KR 20207018491A KR 20200102447 A KR20200102447 A KR 20200102447A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- bioreactor
- biogas
- stage
- aqueous
- section
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 158
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 101
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 89
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 79
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 claims abstract description 41
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 30
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 25
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 61
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 45
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 36
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 25
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 25
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 23
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 22
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 17
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 16
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 10
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 3
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 3
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 3
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 241001149900 Fusconaia subrotunda Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 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
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 235000014121 butter Nutrition 0.000 description 1
- 238000009924 canning Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 241000902900 cellular organisms Species 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 235000019986 distilled beverage Nutrition 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 235000015203 fruit juice Nutrition 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 239000012464 large buffer Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 235000021243 milk fat Nutrition 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000011345 viscous material Substances 0.000 description 1
- 239000012905 visible particle Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 235000014101 wine Nutrition 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
- C02F3/282—Anaerobic digestion processes using anaerobic sequencing batch reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
- B01D21/0039—Settling tanks provided with contact surfaces, e.g. baffles, particles
- B01D21/0048—Plurality of plates inclined in alternating directions
-
- 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
- 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
- C02F3/006—Regulation methods for biological 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
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/286—Anaerobic digestion processes including two or more steps
-
- 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
- C02F3/2866—Particular arrangements for anaerobic reactors
-
- 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
- C02F3/2866—Particular arrangements for anaerobic reactors
- C02F3/2893—Particular arrangements for anaerobic reactors with biogas recycling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/32—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the food or foodstuff industry, e.g. brewery waste waters
- C02F2103/327—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the food or foodstuff industry, e.g. brewery waste waters from processes relating to the production of dairy products
-
- 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
- C02F2203/002—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage comprising an initial buffer container
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/38—Gas flow rate
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
본 발명은 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하는 프로세스에 관한 것으로, 현탁액은 혐기성 미생물을 포함하고, 상기 프로세스는
- 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체가 생물 반응기(1)로 공급되는, 생물 반응기 공급 스테이지,
- 생분해성 유기 물질이 생물 반응기(1)에서 혐기성 미생물에 의해 변환되어 바이오가스를 형성하는 배치 반응 스테이지, 및
- 하나 이상의 추가 스테이지를 포함하고, 이 하나 이상의 추가 스테이지는 침전 스테이지 및/또는 수성 유체 배출물 방출 스테이지를 포함한다.
- 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체가 생물 반응기(1)로 공급되는, 생물 반응기 공급 스테이지,
- 생분해성 유기 물질이 생물 반응기(1)에서 혐기성 미생물에 의해 변환되어 바이오가스를 형성하는 배치 반응 스테이지, 및
- 하나 이상의 추가 스테이지를 포함하고, 이 하나 이상의 추가 스테이지는 침전 스테이지 및/또는 수성 유체 배출물 방출 스테이지를 포함한다.
Description
본 발명은 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 처리하는 프로세스에 관한 것으로, 이 프로세스는 생분해성 유기 물질이 혐기성 미생물에 의해 변환되어 바이오가스(일반적으로 주로 메탄 및 이산화탄소를 포함하는 가스 혼합물)를 형성하는 배치 반응 스테이지를 포함한다. 본 발명은 또한 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 설비에 관한 것이다.
혐기성 순차 배치 반응기(AnSBR: Anerobic Sequencing Batch Reactor)에서 유기 바이오매스를 함유하는 폐기물로부터 바이오가스를 생산하는 프로세스는 1990 년대 초에 개발되었다. US 5185079 A는 4개의 주요 스테이지(공급, 반응, 침전 및 디캔팅(decanting))을 갖는 사이클로 작동되는 단일 용기 AnSBR에 관한 것이며, 슬러지는 필요할 때 제거된다. AnSBR의 장점은 사이클 시간 및 순서 측면에서 높은 수준의 공정 유연성, 청징기(clarifier)을 필요로 하지 않고 작동할 수 있는 가능성, 및 비교적 단순한 기기로 작동할 수 있는 가능성에 있다. 또한, 순차적 수행에 의해 유도되는 잔치/기근 요법(feast/famine regime)은 느리게 분해 가능한 미립자 기재(현탁된 고형물, 유지방 및 그리스) 및/또는 비교적 다루기 힘든 화합물의 분해 뿐만 아니라 향상된 바이오플로큘레이션(bio-flocculation)을 촉진시킨다. 또한, 이러한 순차적 오퍼레이션은 열등한 침전 슬러지에 대한 자연 선택 압력에 기인하는 우수한 침전 슬러지의 성장으로 이어진다. 그 결과, 효율적인 고체 분리가 촉진되어 긴 고체 체류 시간(SRT: solids retention time) 및 유기 기재의 메탄 및 이산화탄소로의 효율적인 변환을 야기한다.
오래 전에 개발되었음에도 불구하고, AnSBR의 산업 구현은 제한적이다. AnSBR의 주요 한계는 이 구성의 잘못된 적용, 설계 오류, 슬러지 침전성 제어에 대한 불확실성, 뿐만 아니라 (유체 및 가스의) 배치 볼륨의 관리 문제로 인한 큰 버퍼 탱크 및 가스 저장 유닛의 필요성인 것으로 생각된다.
위에서 언급한 이점을 활용하기 위해 AnSBR 구성의 변형을 개발하려는 몇 가지 시도가 알려져 있다. 예를 들어, "온도-상 AnSBR"이라 불리는 공정이 제안되었는데, 여기서는 2개의 반응기가 직렬로 작동된다. 첫 번째 반응은 고온 온도(55℃)에서 수행되고 두 번째 반응은 중온 수준(35℃)에서 수행된다.
US 5,599,450 A는 AnSBR 개념을 위해 개발된 다른 구성인, 혐기성 상향류 배치 반응기에 관한 것이다. 이 시스템은 혐기성 폐기물 스트림 처리 반응기를 통해 플러그 류(plug flow)를 제공하여 반응기 바닥에 폐기물 스트림을 균등하게 분배하고 더 높은 레벨에서 폐기물 스트림을 수집하여 충전, 재활용 및 디캔팅 동안 반응기를 통한 상향 플러그 류를 생성하고 수평 혼합을 최소화하는 것을 목표로 한다. 본 발명자들에 따르면, 이러한 플러그 류는 기질 농도가 가장 높은 반응기 바닥 부근에서 더 무거운 바이오매스의 성장을 촉진하고, 기질 농도가 가장 낮은 반응기의 상부 부근에서 가벼운 바이오매스의 성장을 억제한다.
AnSBR에서 유기 바이오매스를 함유하는 수성 폐기물을 처리하는 다양한 이점에도 불구하고, 공지된 시스템들은 또한 전형적인 고유한 문제점을 갖는다. 유기 바이오매스로부터 바이오가스가 형성되는 반응 스테이지 및 침전 스테이지는 순차적으로 수행된다. 침전하는 동안, 고체는 (농축된) 슬러지가 형성되는 반응기의 바닥 방향으로 이동하고, 반응기의 상부에는 (유체 수성 상(phase)이고, 유체 내용물(현탁액)의 고체 입자 함량과 비교하여 감소된 고체 입자 함량을 갖는) 상청액(supernatant)이 형성되는데, 이는 바람직하게는 본질적으로 고체 입자를 포함하지 않으며, 충분한 침전 후 상청액은 배출물로서 반응기로부터 인출된다. 고체 입자 함량이 낮거나 본질적으로 고체 입자를 가지지 않는 상청액을 얻기 위해서는 긴 침전 시간이 바람직한데, 이는 배출물의 하류 공정을 용이하게 하기 때문이다. 공정의 주어진 사이클 시간에서, 침전 지속시간은 유기 기질의 총 분해 용량 및 바이오가스 생산 용량에서의 제한 요소인데, 이는 그것이 반응 페이즈를 위해 이용 가능한 시간을 감소시키기 때문이다. 또한, AnSBR에서 수행되는 공정들은 특징적으로 변동하는 바이오가스 생산 속도를 갖는다. 공정 사이클의 시작(공급 스테이지)에서, 바이오가스 생산 속도는 최대치에 도달할 때까지(보통 공급 스테이지의 끝 또는 그 부근 또는 반응 스테이지의 초기에) 점진적으로 증가할 것이다. 최대 바이오가스 생산 속도에 도달한 후, 반응 스테이지는 전형적으로 생산 속도가 더 낮은 임계값에 도달할 때까지 계속되고, 그 후 침전 스테이지가 시작된다. 침전 스테이지 동안, 일부 바이오가스 생산은 통상적으로 여전히 발생하지만, 이 스테이지에서의 바이오가스 생산 속도는 일반적으로 더 감소하여, 디캔테이션(decantation) 페이즈(배출물이 인출됨) 동안 최저(잠재적으로 0)가 된다. 바이오가스 생산 속도의 변동으로 인해, 반응 시스템으로부터의 바이오가스 흐름이 유의미하게 변동하며, 이는 여러 가지 중에서도 AnSBR의 하류에서 바이오가스 스트림을 추가로 처리하고 및/또는 (예를 들어, 에너지 생산에서의) 추가 사용을 위해 일정한 바이오가스 공급을 제공하는 관점에서 바람직하지 않다.
본 발명자들은 이러한 문제 중 하나 또는 둘 모두를 해결하는 방법을 발견했다. 본 발명자들은 특히 혐기성 공정에서 이러한 문제를 해결하는 방법의 이점을 깨달았다. 그러나, 본 발명자들은 비혐기성 조건 하에서 수행되는 공정 또한 그들의 발견으로부터 이익을 얻을 수 있다고 생각한다.
따라서, 본 발명은 생물 반응기(1) 및 별도 용기(2)를 포함하는 설비에서 바이오가스를 생성하는 수성 유체의 처리 프로세스에 관한 것이며, 이 프로세스는 (i) 생물 반응기 공급 스테이지, 및 그 후(ii) 바이오가스가 형성되고 형성된 바이오가스가 별도 용기(2)에 임시 저장되는 배치 반응 스테이지 및 그 후 침전 스테이지 및/또는 수성 유체 배출물 방출 스테이지를 포함하는 적어도 하나의 추가 스테이지(iii)를 포함하며, 여기서 별도 용기(2)에 저장된 바이오가스는 설비로부터의 바이오가스 배출류(15)의 변동을 감소시키기 위해 사용된다.
상기 스테이지들은 본질적으로 혐기성 조건 하에서 수행되는 것이 일반적이다.
특히, 본 발명은 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하는 프로세스에 관한 것이며, 상기 생분해성 유기 물질의 적어도 일부는 생물 반응기, 특히, 혐기성 생물 반응기(1)를 포함하는 설비에서 미생물, 특히, 혐기성 미생물에 의해 변환되어 바이오가스를 형성하고, 상기 생물 반응기(1)는 수성 현탁액을 담고 있고, 이 현탁액은 액체 상 및 고체 상을 포함하고, 이 현탁액은 상기 미생물을 함유하고,
이 설비는 생물 반응기(1)로부터의 처리된 수성 유체(2a)를 보유하고 그리고 생물 반응기(1)로부터의 바이오가스(2b)를 보유하기 위한 별도 용기(2)를 더 포함하고,
이 프로세스는
(i) 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체가 생물 반응기(1)로 공급되는 생물 반응기 공급 스테이지, 및 그 후
(ii) 생분해성 유기 물질이 생물 반응기(1) 내에서 미생물에 의해 변환되어 바이오가스를 형성하는 배치 반응 스테이지로서, 이 배치 반응 페이즈 동안 설비로부터 나오는 바이오가스 배출류가 유지되고, 배치 반응 페이즈의 적어도 일부 동안, 형성된 바이오가스의 적어도 일부가 별도 용기(2)에 임시 저장되는, 상기 배치 반응 스테이지, 및 그 후
(iii) 적어도 하나의 추가 스테이지를 포함하고, 이 적어도 하나의 추가 스테이지는 침전 스테이지 및/또는 수성 유체(바람직하게는 액체) 배출물 방출 스테이지를 포함하고,
용기(2)에 저장된 바이오가스(2b)는 배치 반응 스테이지 동안 또는 그 이후에 바이오가스 배출류(15)의 변동을 감소시키는데 사용된다.
별도 용기 내부의 보유 공간은 적어도 개념적으로 수성 유체를 보유하기 위한 제 1 섹션(섹션(2a))과 바이오가스를 보유하기 위한 제 2 섹션(섹션(2b))으로 분할될 수 있다. 바이오가스와 수성 유체 모두 용기(2) 내에 존재하는 경우, 섹션(2a)과 섹션(2b) 사이의 계면(5)은 일반적으로 바이오가스와 수성 유체 사이의 기체-유체 계면이다. 따라서, 이 계면은 고정될 필요가 없으며 제 1 섹션 및 제 2 섹션의 크기는 본 발명의 프로세스의 다양한 스테이지 동안 변할 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 프로세스의 스테이지들은 복수 회 반복된다. 각각의 단일 시퀀스는 스테이지(i), 스테이지(ii) 및 스테이지(iii)를 포함하고, 여기서 공급, 반응, 침전 및 디캔팅(배출물 인출)은 소위 공정 사이클(또는 짧게 '사이클')로부터 달성된다. 적어도 (프로세스가 개시되는) 제 1 사이클 후에, 적어도 실질적으로 일정한 바이오가스 배출류가 상기 스테이지들 동안 대체로 유지된다.
일반적으로, 처음부터 시스템을 시작할 때(예를 들어, 최초 사용 또는 유지 보수 후)를 제외하고, 반응기는 일반적으로 이미 바이오가스 생성 미생물을 담고 있다. 일단 미생물이 반응기에 제공되면, 미생물은 일반적으로 후속 공정 사이클 동안 더 이상 반응기로 유입될 필요가 없다.
본 발명은 또한 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 설비, 특히, 본 발명에 따른 프로세스에 사용하기 위한 설비에 관한 것이며, 이 설비는 생물 반응기(1) 내의 수성 유체를 교반하기 위한 교반기를 구비한 생물 반응기, 전형적으로 혐기성 생물 반응기(1) 및 별도 용기(2)를 포함하고, 별도 용기(2)는
- 생물 반응기(1)로부터의 처리된 수성 유체를 보유하기 위한 제 1 섹션(2a), 이 제 1 섹션은 폐쇄 가능한 도관(3)을 통해 생물 반응기(1)로부터의 처리된 수성 유체를 위한 배출구 및 폐쇄 가능한 도관(6)을 통해 제 1 섹션의 내용물을 제거하기 위한 배출구를 포함하는 것인, 상기 제 1 섹션, 및
- 도관(4)을 통해 생물 반응기(1)로부터의 바이오가스를 위한 배출구에 연결된, 바이오가스를 위한 유입구를 포함하는, 바이오가스를 유지하기 위한 제 2 섹션(2b)을 포함하고,
이 설비는 설비 내로의 유체 수성 폐기물 스트림을 위한 유입구(14), 설비로부터의 바이오가스를 위한 배출구(15) 및 유체 수성 배출물을 위한 방출구(7) 및 설비로부터의 슬러지를 위한 배출구(9)을 더 포함한다.
본 발명에 따른 설비는 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체의 미생물학적 처리에 사용하기에 특히 적합하며, 이러한 미생물 처리에 의해 상기 생분해성 물질로부터, 바람직하게는 본 발명에 따른 프로세스에서 바이오가스가 형성된다.
유리한 실시예에서, 별도 용기는 메커니즘, 특히, 교반기를 포함한다. 이 메커니즘은 일반적으로 섹션(2a) 내에 존재한다. 교반기는 이러한 목적으로 탱크가 사용되는 경우, 침전 중에 형성된 임의의 스컴(scum)을 분해하는데 사용할 수 있다.
유리한 실시예에서, 별도 용기(2)의 섹션(2a)은 (현탁액 또는 슬러지와 같은) 수성 유체 내의 고체 입자의 침전성을 향상시키도록 구성된 경사진 내부 구조를 갖는 액체-고체 분리기, 바람직하게는 침전기를 포함한다. 경사진 내부 구조는, 예를 들어, 평평하거나 주름진 것일 수 있는 경사진 튜브 또는 경사진 판일 수 있다. 이러한 경사진 내부 구조는 액체 및 고체 상으로부터의 바이오가스의 분리를 더 촉진한다. 경사진 내부 구조는 분리를 강화하고 분리기의 막힘을 방지하기 위해 전형적으로 55 내지 60°의 각도로 배치되고 서로 적어도 2-10cm의 거리를 두고 배치된다.
바람직하게는, 액체-고체 분리기는 외부 분리기의 중간 부분에 배치된다.
다른 실시예에서, 액체-고체 분리기는 외부 분리기의 동작 체적의 적어도 약 50%, 보다 바람직하게는 적어도 약 75 %, 더욱 더 바람직하게는 적어도 약 90%, 가장 바람직하게는 외부 분리기의 동작 공간의 약 100%를 차지할 수 있다.
본 발명의 주요 이점은 생물 반응기(1)에서 미생물에 의한 유기 물질의 변환 및 별도 용기(2)에서 처리된 유체 내의 고체 입자의 침전을 동시에 수행할 수 있다는 것이다.
따라서, 훨씬 바람직한 실시예에서, (ii) 배치 반응 스테이지의 적어도 일부 동안, 별도 용기(2)는 침전기로서 사용되며, 여기서 고체 입자는 용기 내에 존재하는 수성 현탁액으로부터 침전된다.
따라서, 훨씬 바람직한 실시예에서, 배치 반응 스테이지(ii) 동안, 생물 반응기(1)에서 바이오가스가 형성되고 동시에 이전에 별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 유입된, 생물 반응기(1)로부터 유래된 임의의 수성 현탁액이 별도 용기(2)에서 침전된다.
따라서, 훨씬 바람직한 실시예에서, 배치 반응 스테이지(ii) 및 침전 스테이지는 적어도 (실질적인) 부분에 대해 동시에 수행된다. 이는 반응 페이즈의 지속시간을 손상시키지 않으면서 훨씬 더 긴 침전 기간(종래의 AnSBR보다 2-3 배 더 김)을 가능하게 하며, 이는 종래의 AnSBR에 비해 주요한 이점이다.
일 실시예에서, 본 발명은 공급 스테이지와 디캔팅 스테이지가 적어도 실질적인 부분에 대해 동시에 수행되는 것을 가능하게 한다. 또한, 동시에 공급 및 디캔팅 스테이지를 달성하여 사이클 당 필요한 스테이지 수를 줄이고 공정을 단순화하는 것이 가능하며, 이는 또한 기존 AnSBR에 비해 주요한 이점이다(예컨대, 도 2 및 4 참조).
동시에 스테이지들을 수행하는 것은 전체 사이클 지속기간을 단축하고, 이는 사이클 당 배치 체적 및 버퍼 탱크(13)의 필요 체적을 감소시켜 특정 처리 용량을 달성할 수 있게 해준다.
수성 유체를 위한 제 1 섹션(2a) 및 바이오가스를 위한 제 2 섹션(2b)을 갖는 용기(2)는 또한 반응 스테이지 및 침전 스테이지를 적어도 부분적으로 동시에 수행할 수 있게 하는 것 또는 공급 스테이지와 디캔딩 스테이지를 적어도 부분적으로 동시에 수행할 수 있게 하는 것과 관련 있으며, 이는 아래에 더 설명될 것이다.
제 2 섹션(2b)은 바이오가스 생산이 비교적 높은 프로세스 기간 동안 바이오가스를 위한 저장소로서 역할을 하고, 시스템으로부터의 바이오가스 배출-라인(15)으로 바이오가스를 공급하는 역할을 함으로써, 기존의 AnSBR에 비해 공정 전반에 걸쳐 더 일정한 바이오가스 흐름에 기여하며, 이는 또한 생산 동안 변할 수 있는 바이오가스 조성의 균질화를 가능하게 해준다.
본 발명에 따른 (프로세스에서 사용되는) 설비의 설계는 또한 생물 반응기(1)의 헤드스페이스(즉, 바이오가스가 존재하는, 유체 상 위의 반응기 내부의 상부)가 채널을 통해 용기의 제 2 섹션(2b)과 연결되어 있다는 점에서 유리하다. 이에 의해 기밀 시스템이 제공되어, 악취 및 바이오가스 방출의 실질적인 위험이, 특히, 혐기성 접촉 반응기에서 반복되는 문제가 제거된다.
본 발명에 따른 프로세스는 순차적인 바이오가스 생성 프로파일(시간의 함수로서 바이오가스 생산 속도, 예를 들어 도 6 참조)에 기초하여 편리한 실시간 시스템 모니터링, 최적화 및 페이즈 자동화를 가능하게 한다. 각 프로파일 내의 바이오가스 생산을 추적함으로써 시스템 용량을 실시간으로 모니터링할 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스에서, 시스템 부하 및 반응/침전 페이즈 지속 시간은 "표준" 바이오가스 프로파일, 즉, 조작자가 특정 관심 공정에 대해 정의한 벤치마크/기준 바이오가스 프로파일에 기초하여 조정 및 최적화될 수 있다. 이는 혐기성 막 반응기(AnMBR: anaerobic membrane reactor) 또는 DBF(dissolved biogas flotation) 유닛을 갖는 연속 교반 탱크 반응기에서의 처리와 같이, 연속적으로 수행되는 프로세스들에 비해 주요한 이점이다.
본 명세서에 사용된 용어 "또는"은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"으로 정의된다.
본 명세서에 사용된 용어 "하나" 또는 "일"은 달리 명시되지 않는 한 "적어도 하나"로 정의된다.
명사(예를 들어, 화합물, 첨가제 등)를 단수로 언급한 경우, 복수의 의미도 포함된다.
용어 "(적어도) 실질적(으로)"는 그것이 명시된 일반적인 특징 또는 기능을 갖는다는 것을 나타내기 위해 일반적으로 본 명세서에서 사용된다. 정량화 가능한 피처를 언급하는 경우, 이 용어는 특히 그것이 그 피처의 최대치의 적어도 50%, 보다 구체적으로 75% 초과, 훨씬 더 구체적으로 90% 초과임을 나타내기 위해 사용된다. 용어 '본질적으로 없다'는 물질이 존재하지 않거나(유효 출원일에 이용 가능한 분석 기술로 달성할 수 있는 검출 한계 미만이거나), 또는 그것이 본질적으로 상기 물질을 가지지 않는 생성물의 특성에 유의미한 영향을 미치지 않을 정도로 소량으로 존재함을 나타내기 위해 일반적으로 본 명세서에서 사용된다. 실제로, 정량적 용어로, 물질의 함량이 0 내지 1 wt.%, 특히, 0 내지 0.5 wt.%, 보다 특히 0 내지 0.1 wt.%인 경우, 생성물은 본질적으로 그 물질이 없다고 간주되는 것이 일반적이다.
본 출원의 맥락에서, 용어 "약"은 일반적으로 주어진 값으로부터 15% 이하의 편차, 특히 10% 이하의 편차, 보다 특히 5% 이하의 편차를 의미한다.
본 명세서에 사용된 "생분해성 유기 물질"은 반응기에서 바이오매스에 의해 전형적으로 본질적으로 혐기성 조건 하에서, 특히, 바이오매스 또는 메탄으로 변환 될 수 있는 유기 물질이다.
용어 "유체"는 본 명세서에서 외부 압력(중력 이외의 압력)을 가하지 않은 상태에서 흐르는, 현탁액과 같은 액체와 적어도 하나의 다른 상의 혼합물에 대해 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 "유기 물질"은 ISO 6060:1989에 기술된 바와 같이, 화학적 산소 요구량(COD) 시험에 의해 결정될 수 있는, 화학적으로 산화 가능한 임의의 유기 물질이다. 유기 물질의 함량은 일반적으로 g COD, 즉, 유기 물질의 산화를 위해 소비되는 그램 산소로 표현된다.
당업자들은 '위','아래', '중간', '바닥에', '바닥 부근에',‘'상부에' 및 '상부 부근에'와 같은 용어에 친숙하다. 일반적으로 이것들은 다른 것과 관련하여 읽어지고, 당업자는 일반적인 지식, 본 명세서에 개시된 정보 및 인용, 및 설비의 유닛(예를 들어, 생물 반응기, 별도 용기, 또는 생물 반응기 또는 섹션에 포함된 물질의 부피)의 세부사항에 기초하여, 실시를 위해 그 구현을 줄일 수 있을 것이다.
경험상, 특별이 다른 언급이 없는 한, 특정 기준점(예컨대 '바닥' 또는 '상부') '부근'은 일반적으로 기준점에서 '최대 +/- 20%의 상대 높이에', 특히 기준점으로부터 '최대 +/- 15%의 상대 높이에', 보다 특히 기준점으로부터 '+/- 10%의 상대 높이에'를 의미한다. 상대 높이는 유닛의 전체 높이 사이에서 분할된 바닥으로부터의 거리(바닥과 상부의 높이 차이)이다.
경험상, 특별이 다른 언급이 없는 한, '상부' 부분은 일반적으로 유닛의 상부 1/2, 특히 상부 1/3 부분을 의미하며, '하부' 부분은 일반적으로 유닛의 하부 1/2, 특히 하부 1/3을 의미한다. 중간 부분을 언급하는 경우, 이것은 특히 유닛의 중간 1/3(바닥의 1/3에서 상부로부터의 1/3까지)을 의미한다.
명확성 그리고 간결한 설명을 위해, 피처들은 본 명세서에서 동일하거나 개별적인 실시예들의 일부로서 설명되지만, 본 발명의 범위는 설명된 피처들 전부 또는 일부의 조합을 갖는 실시예들을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 본 명세서에서 구체적으로 정의되지 않은 본 명세서에서 사용된 용어는 WO 2013/139823에서 정의된 바와 같거나, WO 2013/139823에서 정의되지 않은 경우 일반적인 지식에 따라 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른(공정에 사용하기 위한) 설비의 일반적인 구성을 개략적으로 도시한다. 생물 반응기(1)의 상류에는 일반적으로 버퍼 용기(13)가 존재하는데, 여기서 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체(유입물)가 생물 반응기에 도입되기 전에 저장될 수 있다. 이러한 버퍼 용기(보통 탱크)는 연속 폐기물 스트림을 처리할 때 일반적으로 존재하는데, 이는 본 발명에 따른 프로세스가 적어도 유입물(수성 유체)에 대해 배치 조건 하에서 수행되기 때문이다. 또한, 버퍼 용기(13)의 존재는 수압 변화 및 유입물의 유기 물질 함량의 변화를 완충할 수 있게 한다. 바이오가스(15)는 일반적으로 설비로부터 본질적으로 연속적으로 인출된다. 구성에 따라, 수성 배출물(7) 또한 설비로부터 본질적으로 연속적으로 인출될 수 있다.
별도 용기(2)는 적어도 2 개의 섹션((2a) 및(2b))을 포함한다. 제 1 섹션(2a)은 생물 반응기(1)로부터 인출된 현탁액 및/또는 수성 액체와 같은 수성 유체를 보유하도록 구성된다. 제 2 섹션(2b)은 바이오가스를 보유하도록 구성되며, 바이오가스는 라인(4)을 통해 생물 반응기로부터 섹션(2b)으로 공급되고 및 섹션(2b)으로부터 인출될 수 있다. 일반적으로, 제 2 섹션(2b)은 제 1 섹션(2a) 위에 위치된다. 이 두 섹션들은 일반적으로 용기 내부의 단일 개방 공간의 일부를 형성한다. 따라서, 공정의 특정 스테이지에서 용기 내에 존재하기를 희망하는 기체 또는 비교적 수성인 유체의 부피에 따라, 용기의 내부 공간의 더 크거나 작은 부분이 기체 또는 수성 유체를 보유하기 위해 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 용기(2)의 제 1 및 제 2 섹션은 바이오가스, 액체 및 고체에 본질적으로 불투과성인 분리 구조물에 의해 분리된다. 제 1 섹션의 상부측은 일반적으로 제 2 섹션의 하부측이다. 본 발명의 이점은 일반적으로 용기(2)의 내부(제 1 섹션(2a))에 침전 내부 구조가 필요하지 않다는 점이며, 이는 제 1 섹션이 침전을 위해 사용되는 경우에도 그러하다. 그럼에도 불구하고, 원하는 경우 그러한 내부 구조가 제공될 수도 있다.
제 2 섹션(2b)의 적어도 상부 커버는 일반적으로 팽창 가능하므로, 그것은 바이오가스의 유입에 의해 팽창될 수 있고 바이오가스의 제거에 의해 수축될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 적어도 실질적인 부분이 상하로 이동할 수 있는 가요성 상부 커버가 제공된다.
바람직하게는, 이것은 이중 막에 의해 달성된다. 이중 막은 당업계에 일반적으로 알려져 있다. 이중 막은 제 1(상부) 막 및 제 2(하부) 막을 갖는다. 막의 인접한 측면은 팽창 가능한/수축 가능한 공간(막간 공간)을 형성한다. 가스, 예를 들어 공기의 유입에 의해, 막간 공간이 증가될 수 있고 가스의 제거에 의해 상기 공간이 감소된다. 따라서, 일반적으로 가스 펌프가 막간 공간에 연결되어 가스를 상기 공간으로 주입하거나 제거한다. 따라서, 이중 막은 용기(2) 내부의 바이오가스를 바이오가스 배출구를 향해 보내거나 용기(2) 내부의 원하는 가스 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 별도 용기(2)의 상부 커버(17)는 제 1 및 제 2 막을 갖는 팽창 가능한 이중 막을 포함하고, 팽창시 상기 제 1 막과 제 2 막 사이에 공간이 생성된다. 본 발명의 특히 바람직한 프로세스에서, 제 1과 제 2 막 사이의 공간은 개별 용기(2) 내부의 제 2 세션(2b)의 바이오가스 압력을 정해진 범위 내로 유지하기 위해 팽창 또는 수축된다. 본 발명의 특히 바람직한 프로세스에서, 바이오가스 배출류가 하한 임계값 미만일 때 용기(2)에 저장된 바이오가스가 바이오가스 배출류(15)가 되도록 하기 위해 제 1 막과 제 2 막 사이의 공간이 증가되고 및/또는 바이오가스 생성 속도가 상한 임계값을 초과할 때 더 많은 바이오가스를 저장할 수 있도록 제 1 막과 제 2 막 사이의 공간이 감소된다.
용기의 바닥은, 예를 들어, 수평이거나 기울어지거나 또는 원뿔형일 수 있다. 용기로부터 농축 슬러지 또는 슬러리와 같은, 걸쭉한-점성 물질의 효율적인(빠른 및/또는 본질적으로 완전한) 제거를 위해 바닥의 가장 낮은 지점 또는 그 근처에 배출구를 갖는 기울어진 또는 원뿔형 바닥이 바람직할 수 있다.
용기는 용기 내부로부터 내용물을 침전 또는 인출하기 위해 임의의 전용 내부 구조를 필요하지 않는다. 예컨대, 유체는 고정 배출구를 통해 인출될 수 있다. 특정 실시예에서, 용기는 부유 가능한 디캔터(decanter)를 포함하고, 이는 용기 내부의 수성 상의 표면 또는 그 부근에서 용기로부터 수성 배출물을 제거할 수 있게 해준다. 이것은 용기가 비교적 높은 고체 함량을 갖는 현탁액을 담고 있는 실시예에서 특히 유리한데, 이는 침전 동안 수성 상의 표면에서 그리고 그 부근에서 고체 함량이 가장 낮을 것이기 때문이다.
별개 용기(2)의 제 1 섹션(2a)에는 배출물 방출구 및 슬러지 또는 수성 유체를 생물 반응기(1)로 반환하기 위한 재순환 라인(6)이 제공된다. 이 설비는 잉여 슬러지(WAnS)를 위한 배출 라인(9)을 더 포함한다. 이것은 일반적으로 생물 반응기(1)에 제공되며, 생물 반응기(1)의 바닥 또는 그 부근에 WAnS를 위한 배출구가 제공된다.
본 발명에 따른 프로세스에서 처리된 수성 유체는 원칙적으로, 특히, 혐기성 조건 하에서 생분해성 유기 물질을 포함하는 임의의 수성 유체일 수 있다. 바람직하게는, 수성 유체는 생활 폐수, 산업 폐수, 하수, (잔류 발효액과 같은) 발효 공정으로부터의 수성 유체 폐기물, 수성 슬러리 및 수성 슬러지로부터 선택된다. 본 발명에 따른 프로세스에서 처리된 폐기물 스트림의 함수량(water content)은 광범위하게 다양할 수 있다. 일반적으로, 처리될 수성 유체의 함수량은 유체의 총 중량의 80 wt.% 초과, 특히 80 wt.% 이상, 보다 특히 90 wt.% 이상이다. 일반적으로, 함수량은 99.9 wt.% 이하, 바람직하게는 99.5 wt.% 이하, 보다 바람직하게는 99 wt.% 이하, 특히 98 wt.% 이하, 보다 특히 96 wt.% 이하이다. 처리될 수성 유체의 총 유기 물질 함량은 일반적으로 0.1 g COD/L 이상, 바람직하게는 0.3-100 g COD/L의 범위 이내, 특히 5-50 g COD/L 범위 이내이다.
본 발명에 따른 프로세스는 또한 비교적 높은 함량의 지방, 오일 및/또는 그리스(FOG) 및/또는 비교적 높은 함량의 현탁 고체(TSS)를 갖는 폐기물 스트림을 처리하는데 특히 적합하다. TSS는 1.6μm 필터(데드 엔드 여과)를 사용하여 기지의 중량 또는 체적의 유체를 여과하고, 잔류물을 취하고, 잔류물을 증류수로 세척하고, 세척된 잔류물을 건조시키고, 잔여 건조 중량을 판정함으로써 구해지는 유체의 고체 분율(solid fraction)이다. 따라서, TSS는 유기 물질에 더하여 무기 물질을 포함할 수 있다. 무기 물질로부터 유기 물질을 구별하기 위해, 샘플은 550 ℃에서 연소되고, 모든 유기 물질이 연소되면 샘플 잔류물은 무기물로 구성된다. 이러한 연소 테스트는 일반적으로 COD 시험의 실질적인 대안이다. 예를 들어, 또한 (생물 반응기 내의 고체가 적어도 실질적으로 응집성(flocculent)인 조건 하에서 수행되는) 본 발명에 따른 프로세스는 (예컨대, 생물 반응기 내의 고체가 적어도 실질적으로 과립인 조건 하에서 작동되는 통상적인 프로세스와 달리) 0.5 g/L 이상, 특히 1.0 g/L 이상, 바람직하게는 1.5-30 g/L, 특히 2.0-20 g/L의 TSS 함량 및/또는 50mg/L 이상, 특히 0.1-2 g/L의 FOG 함량을 갖는 유체 폐기물을 처리하는데 유리하다. 이와 관련하여 하나의 이점은 미생물에 의한 현탁된 고형물의 보다 효율적인 변환이다. 특히 높은 함량의 FOG에서의 두 번째 이점은 입상 시스템에서 높은 FOG 함량으로 인해 전형적으로 야기되는데, 미생물의 씻겨 나옴을 야기할 수 있는 (미생물을 포함하는) 고형물의 부유의 경향을 감소시키거나 완전히 회피하는 것이다.
본 발명에 따라 처리하기에 특히 적합한 수성 유체의 예는 유제품 생산 또는 가공(예컨대, 우유, 치즈, 버터의 생산/가공), 음료 생산 또는 가공(예컨대, 와인, 맥주, 증류 음료, 과일 주스, 우유의 생산/가공), 바이오 연료 생산 또는 가공, 화학 공장 또는 농업 시설로부터의 수성 폐기물이다.
당업자는 일반적인 지식, 본 명세서에 개시된 정보 및 본 명세서에 언급된 인용에 기초하여, 생물 반응기에서 적합한 액체 함량, 고체 함량 및 미생물 함량을 어떻게 결정할지 알 것이다.
본 발명에 따른 프로세스는 적어도 3개의 스테이지를 포함한다. 제 1 스테이지는 생물 반응기 공급 스테이지이고, 제 2 스테이지는 배치 반응 스테이지이다. 이 프로세스는 처리된 유체로부터의 고체 침전 단계를 더 포함하고, 침전에 의해 고체 상의 적어도 상당한 부분이 제거된, 처리된 수성 유체 상이 얻어진다. 또한, 이 프로세스는 프로세스가 수행되는 설비로부터, 수성 유체, 바람직하게는 액체 배출물의 제거(디캔테이션) 단계를 포함한다. 동작 모드에 따라, 침전 및/또는 제거는 공급 스테이지 및/또는 반응 스테이지와 병행으로 수행되거나 또는 적어도 하나의 추가 스테이지에서 수행되며, 이 추가 스테이지는 침전 및/또는 수성 유체 배출물 방출 스테이지를 포함한다.
다음으로, 본 발명에 따라 공급, 반응, 침전 및 디캔테이션이 어떻게 수행 될 수 있는지 예시하는 다수의 바람직한 동작 모드를 논의한다.
제1 바람직한 실시예는 도 2 및 도 4에 의해 개략적으로 설명된다. 다른 장점들 이외에도, 전술한 바와 같이, 이 실시예의 주요 장점은 (3개의 기술된 스테이지들을 포함하는 최초 프로세스 사이클 이후) 공정 사이클 전체에 걸쳐 그것이 기류 내의 지나치게 높은 피크를 회피하고, 바람직하게는 적어도 실질적으로 일정한 기류 및/또는 연속적이고 바람직하게는 적어도 실질적으로 일정한 수성 배출물 흐름을 가능하게 한다는 것이다. 또한, 이 실시예에서, 용기(2)의 제 1 섹션(2a)은 임의의 예상치 못한 오작동이 존재하는 경우, 원치 않는 바이오매스 손실에 대한 보호 수단으로서 안전 슬러지 반환 저장소로서 기능한다. 또한, 이 실시예는 더 짧은 전체 사이클 지속기간을 구축하는데 특히 유리하다.
이 실시예에서, 생물 반응기(1)는 생물 반응기(1) 내부에 존재하는 내부 분리기 시스템(11)을 포함하고, 이 내부 분리기 시스템(11)은 생분해성 물질을 포함하는 수성 유체를 위한 유입구(14) 위에 위치하고, 생물 반응기에서 나온 처리된 수성 유체을 위한 배출구(16) 아래에 위치된다. 이 실시예에서, 유입구(14)는 전형적으로 생물 반응기(1)의 하부에 있다.
내부 분리기 시스템(11)은 액체로부터 기체 및 고체를 분리하도록 구성되고, 그로 인해 (침전 스테이지의 시작에서의 수성 현탁액의 고체 입자 함량과 비교하여 고체 입자 함량이 감소된 및 따라서 현탁된 고체 함량이 감소된) 유체 상, 바람직하게는 적어도 실질적으로 고체 입자를 가지지 않는 유체 상이 형성된다. 내부 분리기 시스템은 일반적으로 내부 디플렉터 또는 생물 반응기로부터 나온 수성 유체를 위한 배출구(12a)에 및 그 부근에 본질적으로 바이오가스가 없는 체적을 생성하기 위한 다른 수단을 포함한다. 상향류 혐기성 슬러지 베드 반응기(UASB: up-flow anaerobic sludge bed 반응기)를 위해 원래 설계된 내부 분리기 시스템과 같은, 적합한 내부 분리기 시스템은 당업계에 일반적으로 알려져 있으며, 예컨대, 'G.Lettinga' 등: "http:// onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.260220402/full"을 통해 인터넷 상에서 사용 가능한, "Biotechnology and Bioengineering", 볼륨 22, 이슈 4 1980년 4월, 페이지 699-734의, "생물학적 폐수 처리, 특히 혐기성 처리를 위한 상향류 슬러지 블랭킷(USB) 반응기 개념의 사용"을 참조할 수 있다.
이 실시예에서, 수성 유체를 위한 유입구(14)는 전형적으로 생물 반응기의 하부, 특히 바닥에 또는 그 부근에 존재한다. 배출구(16)는 전형적으로 생물 반응기의 상부에 존재하지만 여전히 현탁액과 헤드 스페이스(바이오타스(biotas) 포함) 사이의 계면에 또는 그 아래에 존재한다. 수성 유체를 위한 유입구(14) 및 배출구(12a)를 서로 멀리 떨어지게 배치함으로써, 실질적으로 기체 상을 포함하지 않고 바람직하게는 고체를 포함하지 않는 액체가 생물 반응기(1)로부터 인출될 수 있다. 이 실시예에서, 일반적으로, 정상 작동 동안, 본질적으로 고체 상을 갖지 않는 액체, 또는 적어도 일반적으로 반응기 내의 현탁액과 비교하여 실질적으로 감소된 고체 함량을 갖는 유체가 인출된다. 인출된 액체/유체에는 본질적으로 기체 상이 없는 것이 일반적이다.
분리기 시스템(11)은 감소된 고체 상 함량(및 본질적으로 고체 입자를 포함하지 않을 수도 있음)을 갖는 수성 유체 상을 생물 반응기 상부에서 얻도록 구성된다. 또한, 이 시스템은 수성 유체 상으로부터 바이오가스를 분리하도록 구성된다.
바이오가스 및 고체 입자가 제거된 수성 유체/액체는 생물 반응기(1)의 상부, 즉, 분리기 시스템(11) 위에서 수집된다.
(i) 제 1 바람직한 실시예의 생물 반응기 공급 스테이지에서, 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체는 수성 유체를 위한 상기 유입구(14)를 통해 생물 반응기(1)로 공급된다. 이것은 도 4, 드로잉 I에 의해 설명된다. 이 실시예에서, 공급은 생물 반응기 상부에 이전 공정 사이클로부터의 처리된 수성 유체(바람직하게는 수성 액체)가 존재할 때, 적어도 제 2 사이클의 시작 및 본 발명의 프로세스의 추가 사이클에서, 공급에 의해 야기된 임의의 교반 이외의 실질적인 교반없이 수행되는 것이 일반적이다. 실질적인 교반이 없기 때문에, 내부 분리 시스템(11) 위에 존재하는 처리된 유체(바람직하게는 액체)와 생물 반응기(1) 내의 내부 분리 시스템(11) 아래에 존재하는 현탁액/슬러지와의 혼합은 본질적으로 회피된다. 따라서, 분리된 수성 유체(바람직하게는 액체)는 배출구(12a)를 통해 생물 반응기(1)로부터 인출되고, 그 중 적어도 일부는 유입구(3)를 통해 별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 공급된다. 이 실시예에서, 유체(바람직하게는 액체)를 위한 배출구(12a)는 일반적으로 수성 유체와 바이오가스의 계면에 또는 그 부근에 위치되며, 그로 인해 본질적으로 고체 입자를 포함하지 않고 본질적으로 기체 상을 갖지 않는 수성 유체(바람직하게는 액체)가, 즉, 분리 시스템(11) 위에서 인출될 수 있다.
생물 반응기로부터 유체(바람직하게는 액체)의 인출(디캔딩)은 생물 반응기 공급 스테이지 동안 연속적으로, 간헐적으로 또는 배치식으로 수행될 수 있다. 또한, 라인(6)을 통한 별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로부터 유체(바람직하게는 액체) 배출물 및 배출물(7)의 동시 인출이 가능하다. 보호 수단으로서, 제 1 섹션(2a)은 또한 어떤 이유로 허용될 수 없는 양의 고체 입자가 반응기로부터 인출되는 경우 버퍼로서 역할한다. 제 1 섹션 내의 고체 입자 함량이 허용 가능한 것보다 높아지면, 이 시스템의 설계는 제 1 섹션의 내용물이 침전 단계를 거치게 한 후, 고체가 반응기로 반환되게 할 수 있다. 대안으로서, 섹션(2a)의 수성 유체 내용물은 그 전체가 반응기로 반환된다.
이 바람직한 공정에서, 용기(2) 내의 수성 유체는 일반적으로 낮은 점도(예를 들어, 순수한 물과 거의 동일한 점도)를 갖기 때문에 유체의 본질적으로 완전한 제거는 특별한 조치없이도 효율적으로 달성된다. 예를 들어, 용기의 바닥은 본질적으로 수평(평면)과 같은 단순한 디자인일 수 있지만, 다른 설계, 예를 들어, 원추형 디자인도 잘 작동한다.
(일반적으로 공정의 제 1 동작 사이클 후) 제 2 섹션(2b)에 바이오가스가 제공되면, 제 2 섹션(2b)으로부터의 바이오가스는 충분한 바이오가스 배출류를 유지하기 위해 필요하다면, 공급 스테이지 동안 바이오가스 배출류(15)의 적어도 일부를 제공하는데 사용될 수 있다. 전형적으로, 이것은 바이오가스 생산 속도가 여전히 비교적 낮은, 공급 스테이지의 매우 초기에 있을 것이다. 또한, 디캔팅하는 동안 섹션(2b)으로부터의 바이오가스는 디캔팅 시 부압(negative pressure)을 피하는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다. 공급 스테이지에서, 일반적으로 WAnS(9)의 인출은 존재하지 않는다.
공급이 완료된 후, (ii) 배치 반응 스테이지가 시작된다. 이 스테이지는 도 4의 드로잉 II에 설명되어 있다. 이 스테이지에서, (14를 통한) 생물 반응기 내로의 유체 흐름은 일반적으로 존재하지 않는다. 이 스테이지에서, 일반적으로 생물 반응기(1)와 제 1 섹션(2a) 사이의 유체 흐름은 존재하지 않는다. 이 스테이지에서, 원한다면 잉여 WAnS(9)가 인출될 수 있다.
일반적으로, 배치 반응 스테이지 동안, 생물 반응기(1)에서 수성 현탁액이 교반되고, 그로 인해 생분해성 유기 물질 및 미생물을 포함하는 수성 현탁액은 본질적으로 생물 반응기의 전체 유체 부피로 확장되며, 이는 유기 물질의 효율적인 변환에 유리하다.
분리기 시스템(11)의 존재로 인해, 추가 조치가 취해지지 않은 경우, 분리기 시스템 위의 고체 함량이 분리기 시스템 아래보다 낮은 경향이 있다. 따라서, 원하는 경우, 내부 분리기 시스템(11) 위에 위치한 배출구(12a)를 통해 수성 현탁액이 생물 반응기(1)로부터 인출된다. 이는 공급 페이즈 동안 생물 반응기로부터 수성 유체를 인출하기 위해 사용된 것과 동일하거나 상이한 배출구일 수 있다. 그 다음, 이 인출된 현탁액은 일반적으로 재순환 부(12b)를 통해 생물 반응기로 재순환되고, 재순환 부의 유입구는 내부 분리기 시스템(11) 아래에 위치된다. 이 재순환 부는 생물 반응기 내부의 현탁액 전체에 걸쳐 현탁액을 보다 균일하게 유지하는 데 유리하다.
배치 반응 스테이지 동안, 제 1 섹션(2a)에 저장된 수성 유체(바람직하게는 액체)는 수성 유체를 위한 배출구(6)를 경유하고 배출물 방출 도관(7)을 통해 설비로부터 일반적으로 인출된다. 이 실시예에서, 제 1 섹션(2a)은 또한 (어떤 오류로 인해) 생물 반응기로부터 수성 유체(바람직하게는 액체)와 함께 고체가 인출되는 경우, 보호 버퍼로서 역할한다는 것에 유의해야 한다. 이러한 경우에, 제 1 섹션 내의 고체 상 함량이 특정 처리를 위해 최대로 허용되는 것보다 높아지면, 배치 반응 스테이지의 적어도 일부 동안, 제 1 섹션의 내용물이 침전될 수 있고(이 동안 배출물 인출은 발생하지 않음), 그 후 고체가 반응기로 반환되거나, 또는 그 내용물 전체가 반응기로 반환된다.
(ii) 배치 반응 스테이지 후, (iii) 침전 스테이지가 이어진다. 이 스테이지 동안, 생물 반응기(1) 내에서 침전이 수행된다. 이 스테이지는 도 4의 드로잉 III에 의해 설명된다. 이 스테이지에서, 일반적으로 생물 반응기로부터 별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로의 유체 흐름은 존재하지 않는다.
이 스테이지 동안, 미생물, 특히, 혐기성 미생물에 의한 생분해성 유기 물질의 변환은 계속될 수 있지만, 바이오가스 생산 속도는 일반적으로 배치 반응 스테이지의 시작에서 보다 실질적으로 낮아질 것이며, 기질(생분해성 유기 물질)의 고갈로 인해 점진적으로 더 감소할 것이다.
침전 스테이지 동안, 생물 반응기 내의 고체는 침전되고, 그로 인해 내부 분리기 시스템(11) 위에서 고체 상 함량이 감소된 수성 유체가 형성된다. 침전은 바람직하게는 프로세스의 다음 사이클에서의 후속 공급 스테이지 동안, 수성 유체(액체)로서 인출될 수 있는, 적어도 본질적으로 육안으로 볼 수 있는 입자(크기가 0.1 mm 초과인 입자)가 실질적으로 없는 유체 상이 존재할 때까지 지속된다. 침전 동안, 교반 강도가 감소되거나 교반이 중지된다. 침전 동안, 일반적으로 반응기의 상부로부터 반응기의 하부로(12a에서 12b로)의 유체로부터의 재순환은 존재하지 않는다. 따라서, 내부 분리기 시스템(11)은 분리기 시스템(11) 아래의 생물 반응기 부분에 더 농축된 현탁액으로의 현탁액 및 감소된 고체 함량을 갖고 바람직하게는 고체 입자를 본질적으로 포함하지 않는, 분리기 시스템 위의 유체 상으로 적어도 실질적으로 분리하는 것을 가능하게 해준다.
침전 스테이지 동안, 제 1 섹션(2a)에 저장된 수성 유체(바람직하게는 액체)는 수성 유체를 위한 배출구(6)를 통해 설비로부터 인출된다.
침전 동안, 농축 슬러지는 분리기 시스템(11) 아래인 중간 부분에서 그리고 특히 하부에서 형성된다. 본 발명자들은 최고의 침전 슬러지(플록을 형성하는 능력면에서 가장 우수하여 더 빨리 침전하고 침전된 현탁액 간기보다 더 깨끗한 배출물을 남김)를 발견했다.
또한, 필요할 때, 제 2 섹션(2b)으로부터의 바이오가스는 침전 스테이지 동안 바이오가스 배출류(15)의 적어도 일부를 제공하기 위해 사용된다.
제 2 바람직한 실시예는 도 3 및 5에 의해 설명된다. 이 실시예는 또한 생물 반응기(1) 내의 수성 유체가 미생물로 처리되어 생분해성 물질을 바이오가스로 변환시키는 동안 용기(2) 내에서 침전을 수행하는 것과 같은 동시 액션으로 인한 전체 사이클 지속시간의 단축 가능성, 폐수가 시스템에서 인출되는 동안 생물 반응기의 충전, 뿐만 아니라 설비로부터 나온 적어도 실질적으로 일정한 바이오가스 흐름을 유지하는 것을 포함하여, 전술한 바와 같은 다양한 장점을 제공한다.
(i) 생물 반응기 공급 스테이지(도 5의 드로잉 I)에서, 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체는 바람직하게는 교반하면서 수성 유체를 위한 상기 유입구(14)를 통해 생물 반응기(1)로 공급되며, 이 유입구(14)는 생물 반응기의 상부에 위치한다. 단락(short circuiting)을 회피하기 위해, 상부로부터의, 특히, 생물 반응기 내의 유체 표면 레벨 또는 그 부근에서의 공급이 바람직하며, 생물 반응기 내의 유입물 및 배출물 포트가 서로 너무 가까우면, 공급물은 바이오매스와 실질적으로 접촉하지 않고 반응기를 빠져나갈 수 있다.
적어도 최초 공정 사이클 후, 생물 반응기 내에 존재하는 바이오가스는 생물 반응기(1)로 공급되는 수성 유체에 의해 변위되고 상기 가스는 공급 스테이지 동안 바이오가스 배출류(15)의 적어도 일부를 형성한다.
별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 이전에 유입된, 생물 반응기(1)로부터 유래된 임의의 수성 현탁액은 제 1 섹션(2a)에서 침전되고, 그로 인해 감소된 고체 입자 함량을 갖는 그리고 일반적으로 적어도 실질적으로 고체 상을 갖지 않는 상부 액체 상을 형성하고, 그리고 증가된 고체 입자 함량을 갖는 하부 슬러지 상을 형성한다. 원한다면, 이 스테이지에서, 현탁액은 탈기되고(degassed) 및/또는 별도 용기(2)에서 교반된다. 침전 전에 별도 용기에서 현탁액을 교반하는 것(생물 반응기를 떠난 후 현탁액이 계속 교반되기 때문에 '확장 혼합'이라고도 함)은 다수의 장점을 갖는다. 예를 들어, 이것은 느린 분해성 물질(예컨대, 지방 및 고체)의 변환을 개선하는데 도움이 되는데, 이는 바이오매스와 이들 성분의 접촉이 개선되어 다른 더 쉽게 생분해 가능한 물질 없이도 바이오매스가 분해될 수 있기 때문이다. 침전 전의 확장 혼합의 다른 이점은 혼합하는 동안의 탈기 효과이다: 확장 혼합은 바이오매스, 특히, 응집성 바이오매스로부터 바이오가스 방출을 촉진하여, 후속 침전 페이즈에서의 침전을 개선시킨다.
생물 반응기(1)에 공급한 후, (ii) 배치 반응 스테이지가 시작된다. 이 스테이지 페이즈에서, 생물 반응기(1)에서 현탁액을 교반하는 동안 생분해성 유기 물질은 생물 반응기(1)에서 미생물, 바람직하게는 혐기성 미생물에 의해 변환된다. 이 스테이지에서, 일반적으로 반응기로의 공급은 없다. 배치 반응 스테이지는 적어도 2개의 페이즈를 포함한다: (iia) 제 1 배치 반응 페이즈(도 5의 드로잉 II), 여기서 별도 용기 내부에서 침전이 계속된다, (iib) 제 2 배치 반응 페이즈, 여기서 침전된 재료는 제 1 섹션(2a)으로부터 인출되고 일반적으로 생물 반응기로 라인(6 및 8)을 통해 반환된다(도 5의 드로잉 II 참조).
(iia) 제 1 배치 반응 페이즈에서, (전형적으로 최초 공정 사이클 후에) 별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 이전에 유입된, 생물 반응기(1)로부터 유래된 현탁액은 제 1 섹션(2a)에서 계속 침전된다.
(iib) 제 2 배치 반응 페이즈에서, 제 1 섹션(2a)의 바닥 섹션에 형성된 침전된 슬러지의 적어도 일부는 제 1 섹션으로부터 인출된다. 이것은 일반적으로 제 1 섹션(2a)의 배출구(6)와 생물 반응기(1)의 바닥 섹션의 유입구(8) 사이의 도관을 통해 생물 반응기로 반환된다.
이 스테이지는 또한 설비로부터, 일반적으로 생물 반응기로부터 직접, 잉여 슬러지를 방출하는데 바람직하다.
원한다면, 배치 반응 스테이지에서, 특히, 적어도 제 2 페이즈 동안, 생물 반응기(1) 내에 형성된 바이오가스의 일부는 용기(2)의 제 2 섹션(2b)에 저장된다.
(iii) 유체(액체) 배출물 방출 스테이지는 제 2 배치 반응 페이즈를 뒤따른다(도 5의 드로잉 IV 참조).
배출물 방출 스테이지에서, (제 1 섹션의 하부에 존재하는) 본질적으로 모든 슬러지가 제 1 섹션(2a)으로부터 제거된 후, 남은 수성 유체(바람직하게는 액체) 상은 배출구(6)를 통해 제 1 섹션으로부터 인출되고, 배출물은 방출구(7)를 통해 설비를 빠져나간다.
원하는 경우, 제 2 배치 반응기 페이즈(iib) 및 유체 배출물 방출 스테이지(iii)는 또한 역전될 수 있다. 예를 들어, 이 순서는 공정에서 사용되는 슬러지 유형을 선택할 때 유용할 수 있다. 방출 후에도 배출물에 슬러지가 여전히 존재한다면, 이는 슬러지의 침전 거동이 불량한 징후일 수 있다. 이 특정 실시예에서, 배출물은 별도 용기(2)로부터 인출되고 그 후 제 1 섹션(2a)의 바닥 섹션에 형성된 침전된 슬러지의 적어도 일부가 제 1 섹션(2a)으로부터 인출된다. 이 슬러지는 일반적으로 제 1 섹션(2a)의 배출구(6)와 생물 반응기(1)의 바닥 섹션의 유입구(8) 사이의 도관을 통해 생물 반응기(1)로 반환된다(예 1 참조).
배출물 방출 스테이지에서, 생물 반응기(1) 내부에는 미생물에 의해 변환되는 약간의 생분해성 물질이 여전히 존재할 수 있다. 그러나, 반응 속도는 반응 스테이지 동안의 전체 반응 속도보다 상당히 낮을 것이다.
원한다면, 이 스테이지에서 현탁액을 교반하면서 생물 반응기(1)에서 현탁액을 탈기시킨다. 탈기 동안 형성된 기체 상의 일부는 일반적으로 별도 용기(2)의 제 2 섹션(2b)에 저장된다. 실제로, 배출물 방출 스테이지에서, 반응기 내의 생분해성 물질의 함량은 매우 낮아서, 바이오가스 생산 속도가 매우 낮다. 이것은 침전 동안 바이오가스 버블의 형성이 침전 속도를 방해할 수 있기 때문에, 별도 용기 내에서의 침전에 유리하다.
배출물 방출 스테이지 후에, (iv) 생물 반응기 방출 스테이지가 수행된다. 이것은 도 5의 드로잉 V에 의해 설명된다. 현탁액의 적어도 일부는 배출구(16)를 통해 생물 반응기(1)의 바닥 섹션으로부터 생물 반응기(1)로부터 인출되고, 도관을 통해 배출구(16)에 연결된 유입구(3)를 통해 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 공급된다. 일반적으로, 후속 공정 사이클에서 바이오가스를 생성하기에 충분한 미생물이 생물 반응기에 남도록, 생물 반응기(1)에서 현탁액의 일부만이 인출된다.
생물 반응기 내의 반응 조건은, 예컨대, 본 명세서에 인용된 문헌 또는 핸드북에 기재된 바와 같은, 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 공지된 혐기성 공정과 같은, 공지된 공정에 기초할 수 있다.
일반적으로, 적어도 배치 반응 동안, 생물 반응기 내의 현탁액은 응집성 매스, 특히 미생물을 포함하는 응집성 바이오매스를 포함한다. 이미 앞서 언급한 바와 같이, 응집성 시스템은 입상 시스템보다 유리하다. 본 발명은 또한 응집성 바이오매스가 사용되는 공지된 시스템을 능가하는 이점을 제공한다. 예컨대, 본 발명의 프로세스는 혐기성 접촉 반응기가 넓은 침전 면적을 필요로하기 때문에 본 발명의 프로세스는 보다 컴팩트한 설치로 수행될 수 있고, 동작을 제어하기 쉬고(혐기성 접촉 반응기에서의 바이오매스 보유율이 더욱 쉽게 어긋남), 더 우수한 동작 유연성, 설비로부터의 온실 가스 방출 위험의 회피, 충분히 탈기되지 않은 슬러지로 인한 부유 슬러지의 위험의 회피 또는 감소 등의 점에서 혐기성 접촉 반응기보다 유리하다.
유리한 실시예에서, 생물 반응기(1)로부터의 바이오가스 흐름은 적어도 (ii) 배치 반응 스테이지 동안 모니터링되고, 다음 스테이지로 진행할 시기를 결정하는데 사용된다.
바람직하게는, 바이오가스 생산 속도는 적어도 공정의 실질적인 부분 동안,보다 바람직하게는 공정 전체에 걸쳐 모니터링된다. 이것은, 예를 들어, (라인(4)에서, 용기(2) 및 바이오가스 배출류(15)로 분리되기 전에) 생물 반응기로부터의 바이오가스 흐름을 측정함으로써 수행된다. 도 6은 본 발명에 따른 공정 사이클 동안 바이오가스 생산 프로파일의 두 가지 예를 도시한다. 반응 스테이지 동안, 유기 물질의 함량이 감소할 것이고, 결과적으로 바이오가스 생산도 감소할 것이다. 그 다음, 2가지 가능한 시나리오는 (1) 바이오가스 생성 속도가 반응 스테이지 내의 특정 시간에 (특정 시스템에 대해 당업자에 의해 결정될 수 있는) 미리 설정된 임계 값 이상으로 유지되는 경우, 다음 스테이지는 시스템의 과부하를 피하고 침전 전에 슬러지의 적절한 탈기를 촉진하기 위해 연기될 수 있다(바이오가스 생산은 슬러지의 침전을 방해하는 상승력(uprising force)으로서 작용한다); (2) 반응 페이즈 동안 바이오가스 생성 속도가 반응 스테이지 내의 특정 시간에 (특정 시스템에 대해 당업자에 의해 결정될 수 있는) 미리 설정된 임계 값 미만인 경우, 시스템은 사용 가능한 동일한 시간 동안 더 많은 공급물을 받거나, 또는 더 짧은 시간에 그 공급물을 받을 수 있고, 그로 인해 추가 용량을 갖는다. 따라서, 상부(흑색)로 표시된 프로세스의 사이클 시간은 시나리오(1)을 나타내고 하부(회색) 라인으로 표시된 프로세스는 시나리오(2)를 나타낸다.
또한, 바이오가스 생산 속도를 모니터링하는 것은 바이오가스 생산이 너무 많아지는지(많아지는 것에 근접하는지) 여부를 모니터링 하는데 유용하다. 따라서, 논리적 시퀀스를 사용하여 조절할 수 있다. 반응 스테이지의 끝 부근에서의 바이오가스 생산이 임계값보다 높으면, 반응 스테이지가 지연된다.
생물 반응기(1)에서 나오는 가스 생산 속도를 모니터링하고 그것을 목표 바이오가스 배출 속도(15)와 비교함으로써, 목표를 초과하는 임의의 과잉 생산물을 저장을 위해 별도 용기(2b)로 보낼 수도 있고, 생물 반응기로부터의 바이오가스 생산이 목표 바이오가스 배출류 속도 또는 범위보다 낮아질 때 바이오가스를 인출할 수 있다. 모니터링은, 예를 들어, (예컨대, 생물 반응기의 헤드 스페이스 내부 또는 생물 반응기로부터의 바이오가스 배출구 또는 그 부근에서) 바이오가스 압력 또는 바이오가스 유량을 측정함으로써 수행될 수 있다.
목표 배출 속도는 일반적으로 최대 허용 가능한 바이오가스 배출 유량이다. 당업자는 특정 상황에 대해 이것을 결정할 수 있을 것이다.
목표 범위는 설비를 빠져나가는 바이오가스의 희망 평균 속도를 중심으로 한 허용 가능한 변동(대역폭)이다.
따라서, 실시간 시스템 모니터링은 당업계에 공지된 순차 배치 오퍼레이션의 전형적인 실제 결과로서 가변적인 바이오가스 배출류를 조절 및 버퍼링하는데 사용될 수있다.
따라서, 유리한 실시예에서, 본 발명에 따른 설비는 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위해 설비가 사용될 때, 설비로부터의 바이오가스 배출류(15)를 조절하도록 구성된 바이오가스 제어 시스템을 포함한다. 이러한 시스템은 전형적으로 바이오가스 생산 속도를 나타내는 파라미터를 모니터링하기 위한 센서를 포함한다. 이러한 센서는 (생물 반응기(1)의 헤드 스페이스 또는 도관(4) 내의) 가스 압력 센서 또는 (도관(4) 내의) 유량 센서 또는 바이오 반응기를 떠나는 바이오가스의 양을 판정하기 위한 센서일 수 있다. 이 시스템은 또한 일반적으로 설비를 빠져나가는 바이오가스(바이오가스 배출류(15))의 유량 또는 양을 나타내는 센서를 포함한다. 이 시스템은 일반적으로 컴퓨팅 장치 및 상기 센서로부터의 컴퓨팅 장치로의 입력에 기초하여 별도 용기(2)로의 또는 그로부터의 및 바이오가스 흐름을 조절하기 위한 장치를 더 포함한다. 또한, 개별 용기(2)의 섹션(2b)은 용기(2)에 저장된 바이오가스의 양 또는 바이오가스 압력을 나타내는 파라미터를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
용기(2)로부터의 배출물은 폐기되거나, 사용되거나, 또는 폐기 또는 추가 사용되기 전에 추가 처리, 특히, 추가 정제될 수 있다. 추가 정제와 같은 추가 처리는 그 자체로 공지된 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 용기로부터의 배출물은 여과, 역삼투 등을 거칠 수 있다.
(예 1)
고 현탁 고체(2-5g TSS/L) 함량, 및 고 FOG(>600mg/L) 함량을 갖는 유제품 폐수가 도 5와 유사한 공정에서 본 발명에 따른 동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기에서 처리되었고(예컨대, 도 3 참조), 여기서 스테이지 III 및 IV는 역순으로 수행되었다. 이 반응기는 총 235일 동안 작동하였다. 먼저, 유입물이 반응기로 공급되고 외부 용기가 탈기되었고, 이 페이즈 동안 반응, 즉, 폐수로부터의 오염물의 바이오가스로의 변환은 반응기와 외부 용기 모두에서 이미 발생하였다. 그 다음, 슬러지가 외부 용기에서 침전되도록 한 후 디캔트(decant)되었고, 그 후 배출물이 외부 용기로부터 인출되었다. 한편, 이 반응은 반응기에서 계속되었다. 마지막으로, 외부 용기로부터 슬러지가 제거되어 생물 반응기 내로 공급되었고, 그 후, 생물 반응기로부터 외부 용기로 반환되었다.
100일 이상 동안 8-10g COD/L.day의 높은 체적 로딩 속도(VLR)가 달성되었다(도 7). 총 COD(TCOD) 제거 및 가용성 COD(SCOD) 제거는 시간의 흐름에 따라 모니터링되었다(도 8 및 9). 동작 시간 동안 90-95%의 높은 TCOD 제거 및 우수한 98% 초과의 SCOD 제거가 달성되었다. 또한, 배출물은 지속적으로 0.2-0.5 g/L 미만의 TSS 농도를 가졌으며, 이는 침전 기반 분리 기능을 갖춘 이러한 유형의 응집성 혐기성 슬러지 시스템에 대해 만족스러운 것으로 간주된다(도 10). 또한, 슬러지 침전성은 침전 페이즈 동안 외부 용기 부피의 50-70% 사이였다(도 11). 동작 시간 동안, 침전 동안 부유 슬러지 층 형태의 FOG의 축적 및 반응기 내 지방 볼(fat ball)의 결과로 인한 바이오매스 손실은 관찰되지 않았다.
Claims (23)
- 수성 유체를 처리하는 프로세스로서,
상기 프로세스에 의해 생물 반응기(1), 바람직하게는 혐기성 조건 하에서 작동하는 생물 반응기, 및 별도 용기(2)를 포함하는 설비에서 바이오가스가 생성되고, 상기 프로세스는 (i) 생물 반응기 공급 스테이지, 그 후 (ii) 바이오가스가 형성되고 형성된 바이오가스가 상기 별도 용기(2)에 임시 저장되는 배치 반응 스테이지, 및 그 후, (iii) 침전 스테이지 및/또는 수성 유체 배출물 방출 스테이지를 포함하는 적어도 하나의 추가 스테이지를 포함하고, 상기 별도 용기(2)에 저장된 바이오가스는 상기 설비로부터의 바이오가스 배출류(15)의 변동을 감소시키는데 사용되며, 추가 스테이지(iii)는 수성 현탁액의 침전 단계 및/또는 유체 배출물의 방출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (ii) 배치 반응 스테이지의 적어도 일부 동안, 상기 별도 용기(2)는 상기 용기 내에 존재하는 수성 현탁액으로부터 고체 입자를 침전시키는 침전기로서 사용되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 2 항에 있어서, 상기 배치 반응 스테이지(ii) 동안, 상기 생물 반응기(1) 내에 바이오가스가 형성되고, 동시에 별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 이전에 유입된, 상기 생물 반응기(1)에서 유래된 임의의 수성 현탁액이 상기 용기(2) 내에서 침전되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 3 항에 있어서,
(i) 상기 생물 반응기 공급 스테이지에서
- 상기 생분해성 유기 물질을 포함하는 상기 수성 유체는, 바람직하게는 교반하면서, 수성 유체를 위한 상기 유입구(14)를 통해 상기 생물 반응기(1) 내로 공급되고, 상기 유입구(14)는 상기 생물 반응기의 상부에 위치하며,
- 상기 생물 반응기 내에 존재하는 가스는 상기 생물 반응기(1)로 공급되는 상기 수성 유체에 의해 변위되고, 상기 가스는 상기 공급 스테이지 동안 상기 생물 가스 배출류(15)의 적어도 일부를 형성하고,
- 별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 이전에 유입된 상기 생물 반응기(1)로부터 유래된 임의의 수성 현탁액은 상기 제 1 섹션(2a) 내에 침전되고, 그로 인해 상기 현탁액과 비교하여 감소된 고체 입자 함량을 갖는 상부 유체 상(상부 유체 상은 바람직하게는 적어도 실질적으로 고체 상을 갖지 않음), 및 상기 현탁액과 비교하여 증가된 고체 입자 함량을 갖는 하부 슬러지 상을 형성하고;
(ii) 상기 배치 반응 스테이지는 (iia) 제 1 배치 반응 페이즈 및 (iib) 상기 생물 반응기(1) 내에서 상기 현탁액을 교반하면서, 생분해성 유기 물질이 상기 생물 반응기(1) 내에서 상기 미생물에 의해 변환되는 제 2 배치 반응 페이즈를 포함하고,
- (iia) 상기 제 1 배치 반응 페이즈에서, 별도 용기(2)의 상기 제 1 섹션(2a)으로 이전에 유입된, 상기 생물 반응기(1)로부터 유래된 임의의 현탁액이 상기 제 1 섹션(2a) 내에서 계속 침전되고
- (iib) 상기 제 2 배치 반응 페이즈에서, 제 1 섹션(2a)의 바닥 서브 섹션에 형성된 침전된 슬러지의 적어도 일부가 상기 생물 반응기(1)의 바닥 섹션의 유입구(8) 및 상기 제 1 섹션(2a)의 배출구(6) 사이의 도관을 통해 상기 생물 반응기로 반환되고, 잉여 슬러지가 상기 설비로부터, 생물 반응기로부터 직접 방출되고,
- 생물 반응기(1)에서 형성된 바이오가스의 일부가 상기 용기(2)의 제 2 섹션(2b)에 저장되고,
(iii) 상기 제 2 배치 반응 페이즈 이후 또는 이전의 유체 배출물 방출 스테이지에서,
- 본질적으로 모든 슬러지가 상기 제 1 섹션(2a)으로부터 제거된 후, 상기 수성 유체 상이 배출구(6) 및 방출구(7)를 통해 상기 제 1 섹션(2a)으로부터 인출되고,
- 상기 현탁액을 교반하면서 상기 생물 반응기(1) 내의 상기 현탁액으로부터 가스가 제거되고,
그리고
(iv) 생물 반응기 방출 스테이지 내의 상기 제 2 배치 반응 페이즈 및 유체 배출물 방출 스테이지 후, 탈기된 현탁액의 적어도 일부가 생물 반응기(1)로부터 상기 생물 반응기(1)의 바닥 섹션으로부터 배출구(16)를 통해 인출되고, 그리고 도관을 통해 배출구(16)에 연결된 유입구(3)를 통해 상기 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지(iii)는 상기 별도 용기(2)에서 상기 생물 반응기(1)로부터 취한 수성 현탁액의 고형물, 특히, 슬러지를 침전시키고 그로 인해 침전된 고형물을 포함하는 상을 형성하는 단계 및 상기 별도 용기(2)의 배출구(6)와 상기 생물 반응기(1)의 바닥 섹션에 있는 유입구(8) 사이의 도관을 통해 상기 상을 상기 생물 반응기로 반환하는 단계를 포함하고, 잉여 현탁액, 특히, 슬러지는 상기 설비로부터, 상기 생물 반응기로부터 직접 방출되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생물 반응기(1)는 수성 현탁액을 담고 있고, 이 현탁액은 수성 액체 상 및 고체 상을 포함하고, 상기 현탁액은 혐기성 미생물을 함유하고, 상기 별도 용기(2)는 상기 생물 반응기(1)로부터의 처리된 수성 유체(2a)를 보유하고, 그리고 상기 생물 반응기(1)로부터의 바이오가스(2b)를 유지하기 위한 것이고,
상기 프로세스는:
(i) 상기 생분해성 유기 물질을 포함하는 상기 수성 유체가 상기 생물 반응기(1)로 공급되는 생물 반응기 공급 스테이지, 및 그 후
(ii) 배치 반응 스테이지로서, 상기 생물 반응기(1)에서 상기 생분해성 유기 물질이 혐기성 미생물에 의해 변환되어 바이오가스를 형성하고, 이 배치 반응 페이즈 동안 상기 설비로부터의 바이오가스 배출류가 유지되며, 적어도 상기 배치 반응 페이즈의 일부 동안 형성된 바이오가스 중 적어도 일부가 상기 별도 용기(2)에 일시 저장되는, 상기 배치 반응 스테이지, 및 그 후
(iii) 적어도 하나의 추가 스테이지를 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 스테이지는 침전 스테이지 및/또는 수성 유체 배출물 방출 스테이지를 포함하고,
상기 별도 용기(2)에 저장된 상기 바이오가스는 상기 배치 반응 스테이지 동안 또는 그 이후에 상기 바이오가스 배출류(15)의 변동을 감소시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생물 반응기는 응집성 바이오매스를 담고 있는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오가스는 상기 별도 용기(2)의 상부에 저장되고, 상기 별도 용기(2)는 가요성 상부 커버(17)를 가지며, 이 상부 커버(17)는 제 1 및 제 2 막을 갖는 팽창 가능한 이중 막을 포함하고, 팽창 시 상기 제 1 막과 제 2 막 사이에 공간이 생성되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 막과 제 2 막 사이의 상기 공간은 상기 별도 용기(2) 내부의 상기 바이오가스(2b)의 압력을 정해진 범위 내로 유지하도록 팽창 또는 수축되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 바이오가스 배출류가 하한 임계 값 미만일 때 상기 용기(2)에 저장된 바이오가스(2b)가 바이오가스 배출류(15)가 되도록 하기 위해 상기 제 1 막과 제 2 막 사이의 공간이 증가되고, 및/또는 상기 바이오가스 생성 속도가 상한 임계 값을 초과할 때 더 많은 바이오가스의 저장이 가능하도록 상기 제 1 막과 제 2 막 사이의 공간이 감소되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생물 반응기(1)로부터 나온 상기 바이오가스 흐름 또는 상기 생물 반응기(1)의 바이오가스 생산 속도는 적어도 (ii) 배치 반응 스테이지 동안 모니터링되고, 다음 스테이지로 진행할 시기를 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 또는 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스는 바람직하게는 혐기성 조건 하에서 작동되고, 생물 반응기(1)는 상기 생물 반응기(1) 내에 존재하는 내부 분리기 시스템(11)을 포함하고, 상기 내부 분리기 시스템(11)은 상기 생분해성 물질을 포함하는 수성 유체를 위한 유입구(14) 위에 그리고 상기 생물 반응기로부터 나오는 처리된 수성 유체를 위한 배출구(16) 아래에 위치되고, 상기 분리기 시스템(11)은 상기 고체 상 및 상기 바이오가스로부터 상기 현탁액의 수성 유체를 분리하는데 사용되고, 분리된 수성 유체는 상기 생물 반응기(1)의 상부에서, 즉, 상기 분리기 시스템(11) 위에서 수집되며,
(i) 상기 생물 반응기 공급 스테이지에서
- 상기 생분해성 유기 물질을 포함하는 상기 수성 유체는 수성 유체를 위한 상기 유입구(14)를 통해 상기 생물 반응기(1) 내로 (공급에 의해 야기되는 임의의 교반 이외의 실질적인 교반없이) 공급되고,
- 분리된 수성 유체는 배출구(16)를 통해 상기 생물 반응기로부터 인출되고, 그 중 적어도 일부는 상기 별도 용기(2)의 제 1 섹션(2a)으로 공급되고,
- 필요한 경우, 상기 별도 용기(2)의 제 2 섹션(2b) 내에 존재하는 바이오가스는 상기 공급 스테이지 동안 상기 바이오가스 배출류(15)의 적어도 일부를 제공하기 위해 사용되며;
(ii) 상기 배치 반응 스테이지에서
- 상기 생물 반응기(1) 내의 상기 수성 현탁액이 교반되고,
- 원한다면, 수성 현탁액은 상기 내부 분리기 시스템(11) 위에 위치한 배출구(16)를 통해 상기 생물 반응기로부터 인출되고 그리고 내부 분리기 시스템(11) 아래에 위치하는 유입구의 재순환 부(12b)를 통해 상기 생물 반응기로 재순환되며,
- 상기 제 1 섹션(2a)에 저장된 수성 유체는 수성 유체를 위한 상기 배출구(6)를 통해 상기 설비로부터 인출되고,
(ii) 상기 배치 반응 스테이지 후 (iii) 침전 스테이지가 이어지고, 이 침전 스테이지 동안 상기 미생물에 의한 생분해성 유기 물질의 변환이 계속될 수 있고,
- 상기 침전 스테이지는 상기 생물 반응기 내에서의 고체의 침전 및 그로 인해 상기 내부 분리기 시스템 위에 수성 유체 상이 형성되는 단계를 포함하고,
- 상기 제 1 섹션(2a)에 저장된 수성 유체는 수성 유체를 위한 상기 배출구(6)를 통해 상기 설비로부터 인출되고,
- 존재하는 경우, 잉여 현탁액은 상기 생물 반응기의 하부에서 배출구(9)를 통해 상기 생물 반응기로부터 폐기되고,
- 필요한 경우, 상기 제 2 섹션(2b)으로부터의 바이오가스는 상기 침전 스테이지 동안 상기 바이오가스 배출류(15)의 적어도 일부를 제공하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이지들은 복수의 사이클로 반복되며, 적어도 제 1 사이클 이후에 적어도 실질적으로 일정한 바이오가스 배출류가 상기 스테이지들 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 처리될 상기 수성 유체는 0.3-100g COD/L 범위의 총 유기 물질 함량 및/또는 1-30g/L 범위의 총 현탁 고체 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 별도 용기(2)의 상기 제 1 섹션(2a)으로부터, 육안으로 볼 수 있는 고체 입자를 적어도 실질적으로 포함하지 않는 수성 배출물이 인출되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 설비의 하류에서, 상기 용기(2)의 상기 제 1 섹션(2a)으로부터의 배출물(7)은 정제 단계를 거치는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 제 16 항에 있어서, 상기 (i) 생물 반응기 공급 스테이지, 상기 (ii) 배치 반응 스테이지 및 상기 (iii) 침전 스테이지 및/또는 상기 유체 배출물 방출 스테이지는 적어도 실질적인 부분에 대해 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 수성 유체를 처리하는 프로세스.
- 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 설비로서,
상기 설비는 생물 반응기(1) 내의 수성 유체를 교반하기 위한 교반기를 구비한 생물 반응기(1) 및 별도 용기(2)를 포함하고, 상기 별도 용기(2)는
- 상기 생물 반응기(1)로부터의 처리된 수성 유체를 보유하기 위한 제 1 섹션(2a)으로서, 상기 제 1 섹션은 폐쇄 가능한 도관(3)을 통해 상기 생물 반응기(1)로부터의 처리된 수성 유체를 위한 배출구에 연결된, 상기 처리된 수성 유체를 위한 유입구 및 폐쇄 가능한 도관(6)을 통해 상기 제 1 섹션의 내용물을 제거하기 위한 배출구를 포함하는 것인 상기 제 1 섹션(2a), 및
- 도관(4)을 통해 상기 생물 반응기(1)로부터의 바이오가스를 위한 배출구에 연결된, 바이오가스를 위한 유입구를 포함하는, 바이오가스를 보유하기 위한 제 2 섹션(2b)을 포함하고,
상기 설비는 상기 설비 내로의 유체 수성 폐기물 스트림을 위한 유입구(14), 상기 설비로부터의 바이오가스를 위한 배출구(15) 및 수성 배출물을 위한 방출구(7) 및 상기 설비로부터의 슬러지를 위한 배출구(9)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 설비.
- 제 18 항에 있어서, 상기 제 2 섹션(2b)은 상기 별도 용기(2)의 상부를 차지하고 바람직하게는 이중 막인 확장 가능한 상부 커버(17)를 갖는 것을 특징으로 하는 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 설비.
- 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 설비는 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위해 상기 설비가 사용될 때, 상기 설비로부터의 바이오가스 배출류(15)를 조절하도록 구성된 바이오가스 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 설비.
- 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 섹션(2a)은 (현탁액 또는 슬러지와 같은) 수성 유체 내의 고체 입자의 침전성을 향상시키도록 구성된 경사된 내부 구조를 갖는 액체-고체 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 설비.
- 제 21 항에 있어서, 상기 액체-고체 분리기는 경사판 침전기인 것을 특징으로 하는 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체를 미생물학적으로 처리하기 위한 설비.
- 생분해성 유기 물질을 포함하는 수성 유체의 미생물학적 처리에 있어서 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 설비의 사용 방법으로서, 상기 사용 방법에 의해, 바람직하게는 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 프로세스에서 상기 생분해성 물질로부터 바이오가스가 형성되는 것을 특징으로 하는 사용 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020247015055A KR20240070693A (ko) | 2017-12-11 | 2018-09-20 | 동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17206421.4 | 2017-12-11 | ||
| EP17206421 | 2017-12-11 | ||
| PCT/EP2018/075453 WO2019115034A1 (en) | 2017-12-11 | 2018-09-20 | Simultaneous phase operated anaerobic sequential batch reactor |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247015055A Division KR20240070693A (ko) | 2017-12-11 | 2018-09-20 | 동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200102447A true KR20200102447A (ko) | 2020-08-31 |
Family
ID=60888106
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247015055A KR20240070693A (ko) | 2017-12-11 | 2018-09-20 | 동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기 |
| KR1020207018491A KR20200102447A (ko) | 2017-12-11 | 2018-09-20 | 동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247015055A KR20240070693A (ko) | 2017-12-11 | 2018-09-20 | 동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11267736B2 (ko) |
| EP (1) | EP3724135A1 (ko) |
| JP (1) | JP7343518B2 (ko) |
| KR (2) | KR20240070693A (ko) |
| CN (1) | CN111712469B (ko) |
| RU (1) | RU2765375C2 (ko) |
| WO (1) | WO2019115034A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102591658B1 (ko) * | 2022-11-02 | 2023-10-20 | 동산기계(주) | 유기성폐기물 혐기성소화 시스템 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3613709A1 (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-26 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Granular sludge reactor system comprising an external lamella separator |
| CN115279702A (zh) * | 2020-01-13 | 2022-11-01 | 维利亚水务解决方案及技术支持公司 | 具有分批脱气单元和半连续沉降单元的同时阶段操作厌氧序批式反应系统 |
| CN114262136B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-05-02 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 一种用于热水解污泥的厌氧序批式反应器及其控制方法 |
| US20230347286A1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | Lanzatech, Inc. | Low residence time gas separator |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4780415A (en) * | 1981-07-29 | 1988-10-25 | Gilbert Ducellier | Method of degrading organic products, by-products and scraps in an anaerobic medium |
| US5185079A (en) | 1991-05-16 | 1993-02-09 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Anaerobic sequencing batch reactor |
| US5599450A (en) | 1995-11-20 | 1997-02-04 | Jet Tech, Inc. | Anaerobic upflow batch reactor |
| US7309431B2 (en) * | 2004-04-30 | 2007-12-18 | Degarie Claude J | Method for breaking a flap-valve attachment condition under a membrane cover |
| EP1806324A1 (en) * | 2006-01-05 | 2007-07-11 | Biothane Systems International B.V. | Process and reactor for anaerobic waste water purification |
| DE102007061137B4 (de) * | 2007-12-19 | 2011-12-15 | Agraferm Technologies Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung von bei der Ethanolproduktion als Abfallprodukt anfallender Fermentationsbrühe in Biogas |
| WO2010009668A1 (zh) | 2008-07-21 | 2010-01-28 | 胜利油田胜利动力机械集团有限公司 | 秸秆发酵工艺及装置 |
| RU88989U1 (ru) * | 2009-05-27 | 2009-11-27 | Денис Владимирович Костромин | Устройство для перемешивания субстрата для анаэробных биореакторных комплексов |
| EP2558421B1 (en) * | 2009-12-04 | 2017-01-25 | Biotechnical Processes International Limited | An anaerobic wastewater treatment system |
| MY165671A (en) | 2010-04-12 | 2018-04-18 | Seab Energy Ltd | Renewable energy microgeneration system |
| US8580113B2 (en) * | 2010-08-31 | 2013-11-12 | Zenon Technology Partnership | Method for utilizing internally generated biogas for closed membrane system operation |
| US20140370566A1 (en) * | 2012-01-11 | 2014-12-18 | R-Cubed Energy | High-nitrogen loading for ammonia processing via anaerobic digestion |
| ES2588777T3 (es) | 2012-03-20 | 2016-11-04 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Método para tratar una corriente de desecho utilizando un biorreactor y una membrana de filtro |
| CN105008289B (zh) * | 2013-01-11 | 2017-06-06 | 奥科宁克有限公司 | 废水处理系统和方法 |
| CN203615047U (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-28 | 山东宝力生物质能源股份有限公司 | 半球式双膜储气柜 |
-
2018
- 2018-09-20 KR KR1020247015055A patent/KR20240070693A/ko active Search and Examination
- 2018-09-20 WO PCT/EP2018/075453 patent/WO2019115034A1/en unknown
- 2018-09-20 RU RU2020119868A patent/RU2765375C2/ru active
- 2018-09-20 US US16/772,106 patent/US11267736B2/en active Active
- 2018-09-20 KR KR1020207018491A patent/KR20200102447A/ko not_active IP Right Cessation
- 2018-09-20 EP EP18769212.4A patent/EP3724135A1/en active Pending
- 2018-09-20 CN CN201880088954.9A patent/CN111712469B/zh active Active
- 2018-09-20 JP JP2020552098A patent/JP7343518B2/ja active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102591658B1 (ko) * | 2022-11-02 | 2023-10-20 | 동산기계(주) | 유기성폐기물 혐기성소화 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111712469B (zh) | 2022-09-02 |
| JP7343518B2 (ja) | 2023-09-12 |
| CN111712469A (zh) | 2020-09-25 |
| WO2019115034A1 (en) | 2019-06-20 |
| KR20240070693A (ko) | 2024-05-21 |
| EP3724135A1 (en) | 2020-10-21 |
| RU2020119868A3 (ko) | 2022-01-13 |
| US20210087087A1 (en) | 2021-03-25 |
| US11267736B2 (en) | 2022-03-08 |
| RU2765375C2 (ru) | 2022-01-28 |
| RU2020119868A (ru) | 2022-01-13 |
| JP2021505389A (ja) | 2021-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20200102447A (ko) | 동시 페이즈 수행식 혐기성 순차 배치 반응기 | |
| EP2834198B1 (en) | Hybrid wastewater treatment | |
| JP6009362B2 (ja) | 排水処理方法 | |
| JP5963668B2 (ja) | 排水処理方法 | |
| US11613483B2 (en) | Granular sludge reactor system comprising an external separator | |
| JP4571065B2 (ja) | 粒状微生物汚泥生成方法及び粒状微生物汚泥生成装置 | |
| CN100377968C (zh) | 处理船上废水的方法和装置 | |
| KR101918113B1 (ko) | 혐기성소화조를 이용한 고농도 유기폐수 및 바이오가스 처리장치 및 그 처리방법 | |
| RU2335464C2 (ru) | Анаэробный ферментер | |
| US20230048249A1 (en) | Simultaneous Phase Operated Anaerobic Sequential Batch Reaction System with Batch Degassing Unit and Semi-continuous Settling Unit | |
| CN216191754U (zh) | 一种再生胶废水处理系统 | |
| ES2943481T3 (es) | Proceso y dispositivo para depuración anaerobia | |
| RU2804707C2 (ru) | Реакторная система для зернистого ила, содержащая внешний сепаратор | |
| JP2023149243A (ja) | 処理システム及び処理方法 | |
| WO2023147924A1 (en) | Installation for microbiological waste water treatment | |
| Picavet | Development of the inverted anaerobic sludge blanket reactor: A novel technology for the treatment of industrial wastewater containing fat | |
| CN113562934A (zh) | 乳酸废水处理系统 | |
| WO2019063310A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR TREATING WASTEWATER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X601 | Decision of rejection after re-examination | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision |