KR20220074219A - Manufacturing system of membrane based biogas using the hydrogen - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기물질로부터 산 물질을 형성하는 산 발효조, 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에 수소를 공급하는 수소저장 탱크 및 상기 수소탱크로부터 수소를 공급 받으면서 메탄생성균을 이용하여 상기 산 발효조에서 형성된 산 물질로부터 메탄을 생성하는 멤브레인 기반 메탄생성조, 및 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에서 생성된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장탱크 및 생성된 바이오가스를 재순환시키는 재순환 라인를 포함함으로써, 별도의 정제시설 없이 생물학적 방법으로 바이오가스의 고품위화를 수행하여 고순도의 메탄가스로 이루어지는 바이오가스를 제조하는 수소를 이용한 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an acid fermenter for forming an acid material from an organic material, a hydrogen storage tank for supplying hydrogen to the membrane-based methanogen, and methane from the acid material formed in the acid fermenter using methanogens while receiving hydrogen from the hydrogen tank. By including a membrane-based methanogen generating tank, a biogas storage tank for storing the biogas generated in the membrane-based methanogen, and a recirculation line for recirculating the generated biogas, the biogas in a biological method without a separate purification facility It relates to a membrane-based biogas production system using hydrogen for producing biogas made of high-purity methane gas by upgrading the gas.

Description

수소를 이용한 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템{MANUFACTURING SYSTEM OF MEMBRANE BASED BIOGAS USING THE HYDROGEN}Membrane-based biogas manufacturing system using hydrogen

본 발명은 바이오가스 제조에 관한 것으로, 고순도의 메탄가스가 형성되도록 생물학적으로 방법으로 바이오가스의 고품위화 공정을 수행하는 수소를 이용한 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to biogas production, and to a membrane-based biogas production system using hydrogen that performs a biogas upgrading process in a biological way so that high-purity methane gas is formed.

기존 바이오가스 생산은 하수슬러지, 가축분뇨, 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물을 원료로하여 산 발효, 메탄발효를 거치면서 바이오가스를 생성시키는 생물학적인 방법으로 널리 이용된다. 이때 바이오가스는 혼합가스 형태로 메탄 50~60%, 이산화탄소 30~40%가 대부분이며, 나머지 황화수소(H2S), 실록산(siloxane), 수분 등의 불순물이 포함되어 있다.Existing biogas production is widely used as a biological method to generate biogas through acid fermentation and methane fermentation using organic wastes such as sewage sludge, livestock manure, and food waste as raw materials. At this time, biogas is a mixed gas in the form of methane 50-60% and carbon dioxide 30-40%, and the remainder contains impurities such as hydrogen sulfide (H 2 S), siloxane, and moisture.

이와 같이 생성된 바이오가스를 수송연료 및 천연가스와 같은 대체 에너지원으로 이용하기 위해서는 필수적으로 정제 과정을 거치게 되며 이를 바이오가스의 고품위화 또는 고질화라고 한다. 그러나 기존의 물리적 또는 화학적 정제 기술은 바이오가스 생상 시설과 별도로 추가적인 정제 시설이 필요할 뿐만 아니라 현재 바이오가스 총 생산비용 중 60% 이상을 차지한다. 특히 규모가 작은 플랜트에서는 그 비중이 더욱 높아져 저비용으로 간소화되고 고효율의 바이오가스 고품위화 공정이 이루어지는 바이오가스 제조 시스템의 필요성이 요구되고 있다.In order to use the biogas generated in this way as an alternative energy source such as transportation fuel and natural gas, a purification process is essential, and this is referred to as upgrading or upgrading the biogas. However, the existing physical or chemical refining technology not only requires an additional refining facility separate from the biogas production facility, but also accounts for more than 60% of the total biogas production cost. In particular, in a small-scale plant, the specific gravity of the plant is higher, so there is a need for a biogas production system that is simplified at a low cost and has a high-efficiency biogas upgrading process.

한국등록특허 제10-1185225호 (2012.09.17)Korean Patent Registration No. 10-1185225 (September 17, 2012)

상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 바이오가스 제조의 공정 효율을 보다 향상시키기 위한 바이오가스 제조 시스템에 관한 것으로, 메탄생성균으로 메탄을 생성하는 멤브레인 기반 메탄생성조와 수소를 이용한 장치를 고안하여 별도의 바이오가스 정제설비 없이 멤브레인 기반 메탄생성조에서 생물학적 방법으로 이산화탄소(CO2)와 수소(H2)를 메탄(CH4)으로 전환하는 반응 속도와 메탄 전환효율을 높이고, 바이오가스의 순환을 통해 바이오가스에서 메탄의 함량을 높이는 바이오가스의 고품위화 공정이 수행되는 수소를 이용한 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention in consideration of the above points relates to a biogas production system for further improving the process efficiency of biogas production, and a separate biogas production system by designing a membrane-based methanogen generating tank that generates methane with methanogens and a device using hydrogen Increase the reaction rate and methane conversion efficiency of converting carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ) to methane (CH 4 ) by a biological method in a membrane-based methane generator without gas purification facilities, and biogas through the circulation of biogas An object of the present invention is to provide a membrane-based biogas production system using hydrogen in which a biogas upgrading process for increasing the methane content is performed.

본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템은 유기물질을 발효시켜 산 물질을 형성하는 산 발효조, 메탄생성균을 이용하여 상기 산 발효조에서 형성된 산 물질을 이용하여 메탄을 포함한 바이오가스를 생성하는 멤브레인 기반 메탄생성조, 수소를 저장하고 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에 수소를 공급하는 수소 저장탱크, 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에서 생성되어 배출된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장탱크, 상기 수소 저장 탱크에서 수소를 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에 공급하는 수소 공급관 및 상기 수소 공급관를 통해 이동된 수소를 상기 멤브레인 기반 메탄생성조의 하단에 주입하는 가스 주입관 및 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에서 생성된 바이오가스를 배출시키는 바이오가스 배출관을 포함하며, 상기 바이오가스 배출관에서 나온 바이오가스는 재순환 라인을 통해 상기 가스 주입관으로 재순환하는 것을 특징으로 한다.Membrane-based biogas production system of the present invention is a membrane-based methanogen generating biogas including methane by using an acid fermenter that ferments organic materials to form an acid substance, and an acid substance formed in the acid fermenter using methanogens tank, a hydrogen storage tank for storing hydrogen and supplying hydrogen to the membrane-based methanogen, a biogas storage tank for storing biogas generated and discharged from the membrane-based methanogen, and hydrogen from the hydrogen storage tank to the membrane A hydrogen supply pipe for supplying the base methanogen, a gas injection pipe for injecting hydrogen moved through the hydrogen supply pipe into the lower end of the membrane-based methanogen, and a biogas discharge pipe for discharging the biogas generated from the membrane-based methanogen and, the biogas from the biogas discharge pipe is recirculated to the gas injection pipe through a recirculation line.

본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 상기 재순환 라인은 상기 바이오가스 저장탱크를 경유하며, 상기 바이오가스 저장탱크로부터 바이오가스를 이동시키는 제1 재순환관 및 상기 제1 재순환관을 통해 나온 바이오가스가 상기 가스 주입관으로 이동되도록 연결하는 제2 재순환관을 포함하는 이루어질 수 있다.In the membrane-based biogas production system of the present invention, the recirculation line passes through the biogas storage tank, and a first recirculation pipe for moving biogas from the biogas storage tank and the biogas coming out through the first recirculation pipe It may be made to include a second recirculation pipe connected to move to the gas injection pipe.

상기 재순환 라인인 상기 제1 재순환관과 상기 제2 재순환관 사이에는 상기 바이오가스 저장탱크에서 나온 바이오가스가 상기 멤브레인 기반 메탄생성조로 재순환되도록 흡입하는 가스 펌프가 구비될 수 있다.A gas pump for sucking biogas from the biogas storage tank to be recirculated to the membrane-based methanogen tank may be provided between the first recirculation pipe and the second recirculation pipe, which are the recirculation lines.

상기 제2 재순환관과 상기 가스 주입관 사이에는 제어밸브 및 가스 유량계가 구비될 수 있다.A control valve and a gas flow meter may be provided between the second recirculation pipe and the gas injection pipe.

상기 멤브레인 기반 메탄생성조의 일측에는 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에서 생성된 바이오가스를 포집하고, 포집된 바이오가스 성분을 분석하는 샘플링 포트(sampling port)가 구비될 수 있으며, 상기 샘플링 포드는 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에서 포집된 바이오가스의 성분을 가스성분분석 장치인 가스 크로마토그래피로 분석하여 바이오가스의 순환 여부를 판단할 수 있다.A sampling port for collecting biogas generated in the membrane-based methanogen and analyzing the collected biogas component may be provided at one side of the membrane-based methanogen, and the sampling pod is the membrane-based By analyzing the components of the biogas collected in the methane generating tank by gas chromatography, which is a gas component analysis device, it is possible to determine whether the biogas is circulated.

본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 상기 가스 크로마토그래피를 통해 분석된 바이오가스 중 메탄의 농도가 기 설정된 농도 미만이면, 상기 바이오가스 배출관에서 나온 바이오가스는 바이오가스 저장탱크를 경유하여 제1 재순환관과 제2 재순환관을 순서대로 거쳐 상기 가스 주입관으로 재순환할 수 있다.When the concentration of methane in the biogas analyzed through the gas chromatography in the membrane-based biogas production system of the present invention is less than a preset concentration, the biogas from the biogas discharge pipe passes through the biogas storage tank for the first recycle It may be recirculated to the gas injection pipe through the pipe and the second recirculation pipe in order.

본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 상기 가스 크로마토그래피에서 측정된 바이오가스의 성분에서 메탄의 농도가 기 설정된 농도 이상이면, 제2 순환관에 위치하는 제어밸브를 잠가 상기 멤브레인 기반 메탄생성조로 바이오가스의 재순환을 중단하고, 상기 바이오가스 저장탱크로 바이오가스를 저장한다.When the concentration of methane in the biogas component measured by the gas chromatography in the membrane-based biogas production system of the present invention is equal to or greater than a preset concentration, the control valve located in the second circulation pipe is closed to convert the biogas into the membrane-based methanogen tank. The recirculation of gas is stopped, and the biogas is stored in the biogas storage tank.

본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 상기 멤브레인 기반 메탄생성조는 메탄생성균을 포함하는 배양배지, 한쪽 끝이 상기 멤브레인 기반 메탄생성조의 상단에 고정되고, 다른 한쪽 끝은 상기 멤브레인 기반 메탄생성조의 하단에 고정되며 상기 배양배지에 침지되어 있는 중공사막 형태의 멤브레인 및 상기 배양배지가 상기 멤브레인 기반 메탄생성조 하부에서 나와 상기 멤브레인 기반 메탄생성조 상부로 순환 공급하는 배지 순환관을 포함한다.In the membrane-based biogas production system of the present invention, the membrane-based methanogen is a culture medium containing methanogenic bacteria, one end is fixed to the top of the membrane-based methanogen, and the other end is at the bottom of the membrane-based methanogen. It includes a fixed, hollow-fiber membrane-type membrane immersed in the culture medium, and a medium circulation tube through which the culture medium comes out from the lower part of the membrane-based methanogen and circulates to the upper part of the membrane-based methanogen.

상기 배지 순환관에는 제어밸브와 연동펌프가 구비될 수 있다.The medium circulation pipe may be provided with a control valve and a peristaltic pump.

상기 멤브레인 기반 메탄생성조는 상기 배양배지의 온도를 조절하기 위해 일측에 냉각수가 흐르는 워터 자켓을 더 구비할 수 있다.The membrane-based methanogenic tank may further include a water jacket through which cooling water flows to one side to control the temperature of the culture medium.

본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 상기 수소 공급관에는 제어밸브, 수소 가스 유량계 및 질량 유량 제어기가 구비될 수 있다.In the membrane-based biogas production system of the present invention, the hydrogen supply pipe may include a control valve, a hydrogen gas flow meter, and a mass flow controller.

본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 상기 메탄생성균은 아세트산 기반 메탄 생성균(acetoclastic methanogen) 및 수소영양성 메탄생성균(hydrogentrophic methanogens)인 것을 특징으로 한다.In the membrane-based biogas production system of the present invention, the methanogens are acetic acid-based methanogens and hydrogentrophic methanogens.

본 발명의 수소를 이용한 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템을 이용하여 바이오가스를 제조할 경우, 기존 고품위화 바이오가스 제조를 위해 별도의 정제설비나 추가적인 정제 과정 없이 기존의 바이오가스 제조 시스템보다 더 낮은 에너지와 비용으로 고순도 메탄을 포함하는 바이오가스를 얻는 효과가 있다.When biogas is produced using the membrane-based biogas production system using hydrogen of the present invention, lower energy and lower energy than the existing biogas production system without a separate refining facility or additional refining process for producing high-grade biogas There is an effect of obtaining biogas containing high-purity methane at a cost.

또한 본 발명의 기술은 바이오가스 성분 중 메탄가스의 함량이 90% 이상이고, 이산화탄소와 수소는 5% 미만으로 포함되어 발열량이 높은 고순 바이오가스를 불순물만 제거하는 수준의 과정을 거쳐 바로 도시 가스망(gas grid)나 CNG(compressed natural gas)와 같은 수송연료 등에 활용할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the technology of the present invention, the content of methane gas among biogas components is 90% or more, and carbon dioxide and hydrogen are included in less than 5%, so high-purity biogas with a high calorific value is removed only by impurities, and then the city gas network (gas grid) or CNG (compressed natural gas) has an effect that can be used as a transportation fuel.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템의 개략적인 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 멤브레인 기반 메탄생성조의 구성도이다.
도 3은 종래 바이오가스 제조 시스템의 모식도이다.
도 4는 상기 도 3에 따른 바이오가스 제조 시스템을 통해 생성된 바이오가스의 성분 그래프이다.
도 5는 본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템을 통해 생성된 바이오가스의 성분 그래프이다.1 is a schematic diagram of a membrane-based biogas production system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a membrane-based methanogen in the membrane-based biogas production system according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a conventional biogas production system.
4 is a graph showing the composition of biogas generated through the biogas production system according to FIG. 3 .
5 is a graph showing the composition of biogas generated through the membrane-based biogas production system of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 예신한 도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and these embodiments are examples, and since those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may be implemented in various different forms, here It is not limited to the described embodiment.

본 발명의 수소를 이용한 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템은 바이오가스 제조 공정에서 바이오가스 생성뿐만 아니라 바이오가스의 고품위화를 방법이 수행되도록 하는 수소를 이용하는 메탄생성균으로 메탄을 생성하는 멤브레인 기반 메탄생성조를 포함하고, 생성된 바이오가스를 다시 멤브레인 기반 메탄생성조로 순환시켜 바이오가스 성분 중 메탄가스의 함량이 90% 이상이 되도록 고품위화 시키는 것을 특징으로 한다.The membrane-based biogas production system using hydrogen of the present invention is a membrane-based methanogen that generates methane with methanogens using hydrogen so that the method for upgrading biogas as well as biogas production is performed in the biogas production process. It is characterized in that the generated biogas is circulated back to the membrane-based methane generating tank to improve the quality so that the content of methane gas among the biogas components is 90% or more.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템의 개략적인 모식도이며, 도시된 바와 같이 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템은 산 발효조(10), 멤브레인 기반 메탄생성조(20), 수소 저장탱크(30), 바이오가스 저장탱크(40)를 포함한다.1 is a schematic schematic diagram of a membrane-based biogas production system according to an embodiment of the present invention, and as shown, the membrane-based biogas production system includes an acid fermenter 10, a membrane-based methanogen 20, and hydrogen It includes a storage tank 30 and a biogas storage tank 40 .

산 발효조(10)는 전처리된 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 폐수 슬러지, 농산물 폐기물, 축산 폐기물의 유기성 폐기물 등과 같은 유입된 유기물질들 산 발효 미생물들을 통해 고분자의 유기물질을 가수분해시켜 저분자의 유기산, 알코올과 같은 산 물질을 형성한다.The acid fermenter 10 hydrolyzes organic materials of high molecular weight through the introduced organic materials and acid fermentation microorganisms such as pretreated food waste, sewage sludge, wastewater sludge, agricultural waste, organic waste of livestock waste, etc. form acid substances such as

상기 산 발효조(10)에서 상기 산 발효 미생물로는 유기물을 초산(acetic acid)과 같은 유기산과 알코올을 포함하는 산 물질로 분해하는 박테리아라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 유기산균을 사용할 수 있다.As the acid fermenting microorganism in the acid fermenter 10, any bacteria that decompose organic matter into an acid material including an organic acid and alcohol such as acetic acid can be used without limitation, preferably organic acid bacteria can be used. .

상기 산 발효조(10)에서 형성된 산 물질은 산 물질 공급관(12)을 통해 멤브레인 기반 메탄생성조(20)로 이동된다.The acid material formed in the acid fermenter 10 is moved to the membrane-based methanogen 20 through the acid material supply pipe 12 .

상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)는 유입된 산 물질을 메탄생성균을 이용한 혐기성소화 공정을 수행하여 메탄을 포함한 바이오가스로 생성한다.The membrane-based methanogen 20 generates biogas including methane by performing an anaerobic digestion process on the introduced acid material using methanogens.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 구성도를 나타낸 것이다.2 is a block diagram of a membrane-based methanogen 20 according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 멤브레인 기반 메탄생성조(20)는 메탄생성균을 포함하는 배양배지(21), 상기 배양배지에 침지되어 있는 중공사막 형태의 멤브레인(25), 배지 순환관(60), 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 하단에 가스 주입관(52) 및 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 상단에 바이오가스 배출관(54)이 포함되어 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, in the membrane-based biogas production system, the membrane-based methanogen 20 includes a culture medium 21 containing methanogenic bacteria, a hollow fiber membrane-type membrane immersed in the culture medium 25, A medium circulation pipe 60, a gas inlet pipe 52 at the lower end of the membrane-based methanogen 20, and a biogas outlet pipe 54 at the upper end of the membrane-based methanogen 20 are included. .

상기 배양배지(21)로는 상기 메탄생성균을 배양시킬 수 있는 액상의 배양배지라면 그 조성 성분을 한정되지 않고 사용가능하다.As the culture medium 21 , if it is a liquid culture medium capable of culturing the methanogenic bacteria, the compositional components thereof are not limited and can be used.

상기 메탄생성균은 혐기성으로 아세트산을 반응 기질로 사용하는 아세트산 기반 메탄 생성균(acetoclastic methanogen), 수소와 탄소원으로 이산화탄소 가스를 반응 기질로 활용하는 수소영양성 메탄생성균(hydrogentrophic methanogens)을 사용하며, 상기 수소영양성 메탄생성균은 수소와 멤브레인 기반 메탄생성조(20)로 유입된 산 물질인 유기산을 분해시켜 메탄(CH4)와 이산화탄소(CO2) 등의 가스물질을 생성한다.The methanogenic bacteria anaerobically using acetic acid as a reaction substrate, acetic acid-based methanogens (acetoclastic methanogen), hydrogen and carbon source using carbon dioxide gas as a reaction substrate hydrogentrophic methanogens (hydrogentrophic methanogens), the hydrogenotrophic methane The production bacteria decompose hydrogen and organic acid, which is an acid material introduced into the membrane-based methanogen tank 20 , to generate gaseous substances such as methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ).

상기 아세트산 기반 메탄 생성균(acetoclastic methanogen)에 의해 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에서는 유기산을 기질로 하여 메탄과 동시에 이산화탄소를 생성한다.In the membrane-based methanogen 20 by the acetic acid-based methanogen, the organic acid is used as a substrate to generate methane and carbon dioxide at the same time.

또 다른 메탄생성균으로 상기 수소영양성 메탄생성균(hydrogentrophic methanogens)에 의해 이산화탄소(CO2)와 수소(H2)가 4:1의 비율로 반응하여 1몰의 메탄(CH4)으로 전환되며, 이때 외부에서 수소를 주입하여 유기산을 분해하여 생성된 이산화탄소(CO2)도 메탄으로 전환함으로써, 바이오가스의 고품위화를 수행할 수 있다.As another methanogen, carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ) react in a ratio of 4:1 by the hydrogentrophic methanogens to 1 mole of methane (CH 4 ) It is converted into, at this time, external Carbon dioxide (CO 2 ) produced by decomposing organic acids by injecting hydrogen in the biogas can also be converted into methane, thereby upgrading biogas.

상기 메탄생성균으로는 메타노컬루스(methanoculleus) 목, 메타노코쿠스(methanococcus) 목, 메타노박테리움(methanobacterium) 목, 메타노사에타(methanosaeta) 목의 미생물 중에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정된 것은 아니고 수소영양성 메탄생성균으로 알려진 균들을 사용할 수 있다.As the methanogenic bacteria, any one or more selected from microorganisms of the order Methanoculleus, Methanococcus, Methanobacterium, and Methanosaeta may be used. However, it is not necessarily limited thereto, and bacteria known as hydrogenotrophic methanogenic bacteria may be used.

상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에서 멤브레인(25)은 한쪽 끝이 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 상단에 고정되고, 다른 한쪽 끝은 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 하단에 고정되어, 상기 배양배지(21)에 침지되어 있다.In the membrane-based methanogen 20, one end of the membrane 25 is fixed to the upper end of the membrane-based methanogen 20, and the other end is fixed to the lower end of the membrane-based methanogen 20. and is immersed in the culture medium 21 .

상기 멤브레인(25)은 중공사막 형태이고, 재질은 PVDF(Polyvinylidene fluoride)와 0.1 μm 공극의 소수성막으로 이루어진다. 멤브레인(25)을 통해 수소를 주입하면 멤브레인 기반 메탄생성조(20) 내에 있는 액체상태의 배양배지(21)에 수소를 미세기포 형태로 공급하여 배양배지(21)에 포함하고 있는 수소영양성 메탄생성균(hydrogentrophic methanogens)의 메탄 생성 활성도를 더욱 높일 수 있다.The membrane 25 is in the form of a hollow fiber membrane, and the material is made of polyvinylidene fluoride (PVDF) and a hydrophobic membrane having 0.1 μm pores. When hydrogen is injected through the membrane 25 , hydrogen is supplied in the form of microbubbles to the liquid culture medium 21 in the membrane-based methanogen 20 , and hydrogenotrophic methanogens contained in the culture medium 21 . (hydrogentrophic methanogens) can further increase the methanogenic activity.

상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 일측에 형성된 배지 순환관(60)은 메탄생성균의 교반과 수소의 전달 효율을 높이기 위해 배양배지(21)가 교반되도록 배양배지(21)를 멤브레인 기반 메탄생성조(20) 하부에서 배지 순환관(60)을 따라 멤브레인 기반 메탄생성조(20) 상부로 순환 공급한다.The medium circulation pipe 60 formed on one side of the membrane-based methanogen 20 generates the culture medium 21 so that the culture medium 21 is stirred in order to increase the agitation of the methanogenic bacteria and the transfer efficiency of hydrogen. It is circulated and supplied to the upper part of the membrane-based methanogenesis tank 20 along the medium circulation pipe 60 from the lower part of the tank 20 .

상기 배지 순환관(60)에는 제어밸브(70)와 연동펌프(62)가 구비되어 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에서 배양배지(21)의 순환을 조절할 수 있다.The medium circulation pipe 60 is provided with a control valve 70 and a peristaltic pump 62 to control circulation of the culture medium 21 in the membrane-based methane generating tank 20 .

가스 주입관(52)은 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 하단을 통해 수소 저장탱크(30)로부터 연결된 수소 공급관(50)을 통해 이동된 수소 및 재순환 라인을 통해 이동된 바이오가스를 주입한다.The gas injection pipe 52 injects the hydrogen moved through the hydrogen supply pipe 50 connected from the hydrogen storage tank 30 through the lower end of the membrane-based methane generating tank 20 and the biogas moved through the recirculation line. .

상기 가스 주입관(52) 일측에는 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에 공급되는 수소와 바이오가스의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(72)가 구비될 수 있다.A check valve 72 for preventing a reverse flow of hydrogen and biogas supplied to the membrane-based methane generating tank 20 may be provided at one side of the gas injection pipe 52 .

상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)는 배양배지의 온도를 일정하게 조절하기 위한 항온기와 냉각수가 흐르도록 냉각수 주입관(94)과 냉각수 배수관(95)을 포함한 워터 자켓을 더 구비할 수 있고, 상기 냉각수 주입관(94)과 냉각수 배수관(95)에는 각각 제어밸브가 구비될 수 있다.The membrane-based methane generating tank 20 may further include a water jacket including a cooling water injection pipe 94 and a cooling water drain pipe 95 so that a thermostat for constantly controlling the temperature of the culture medium and cooling water flows, Control valves may be provided in the cooling water injection pipe 94 and the cooling water drain pipe 95 , respectively.

상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 일측에는 멤브레인 기반 메탄생성조(20) 내의 pH를 측정하는 pH 측정기, 압력을 측정하는 압력계(pressure gauge)가 추가적으로 더 구비될 수 있다. 여기서 pH는 메탄생성균의 활성도를 결정하게 되므로 수소영양성 메탄생성균(hydrogentrophic methanogens)의 배양배지의 pH 조건을 만족시키는 공정을 유지시키도록 pH를 측정한다.A pH meter for measuring the pH in the membrane-based methanogen 20 and a pressure gauge for measuring the pressure may be further provided at one side of the membrane-based methanogen 20 . Here, since pH determines the activity of methanogens, pH is measured to maintain a process that satisfies the pH conditions of the culture medium of hydrogentrophic methanogens.

멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템에서 수소 저장탱크(30)는 수소를 저장하고 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에 메탄생성에 필요한 수소를 상기 수소 공급관(50)을 통해 공급한다.In the membrane-based biogas production system, the hydrogen storage tank 30 stores hydrogen and supplies hydrogen required for methanogenesis to the membrane-based methanogen 20 through the hydrogen supply pipe 50 .

상기 수소 공급관(50)에는 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에 수소를 적정량 공급하기 위해 수소 저장탱크(30)에 배출되는 수소 가스를 조절하는 수소 가스 유량계(82) 및 상기 수소 공급관(50)을 통해 가스 주입관(52)으로 공급되는 수소 가스를 조절하는 질량 유량 제어기(84)가 구비될 수 있고, 상기 수소 가스 유량계(82) 전단에는 제어밸브(70)가 형성될 수 있다.In the hydrogen supply pipe 50, a hydrogen gas flow meter 82 for controlling the hydrogen gas discharged to the hydrogen storage tank 30 in order to supply an appropriate amount of hydrogen to the membrane-based methane generating tank 20 and the hydrogen supply pipe 50 are provided. A mass flow controller 84 for controlling the hydrogen gas supplied to the gas injection pipe 52 through the gas flow meter 82 may be provided, and a control valve 70 may be formed in front of the hydrogen gas flow meter 82 .

상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에서 생성된 바이오가스는 바이오가스 배출관(54)을 통해 나가며, 바이오가스는 상기 바이오가스 배출관(54)에 연결된 바이오가스 저장탱크(40)를 경유하여 재순환 라인을 통해 상기 가스 주입관(52)으로 재순환될 수 있다.The biogas generated in the membrane-based methane generating tank 20 goes out through the biogas discharge pipe 54, and the biogas passes through the biogas storage tank 40 connected to the biogas discharge pipe 54 through a recirculation line. It may be recirculated to the gas injection pipe 52 through the

본 발명의 바이오가스 제조 시스템에서 상기 재순환 라인은 상기 바이오가스 저장탱크(40)로부터 바이오가스를 이동시키는 제1 재순환관(56) 및 상기 제1 재순환관(56)을 통해 나온 바이오가스가 상기 가스 주입관(52)으로 이동되도록 연결하는 제2 재순환관(58)을 포함한다.In the biogas production system of the present invention, the recirculation line is a first recirculation pipe 56 for moving biogas from the biogas storage tank 40 and the biogas coming out through the first recirculation pipe 56 is the gas. and a second recirculation tube 58 connected to move to the injection tube 52 .

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 재순환관(56)과 상기 제2 재순환관(58) 사이에는 상기 바이오가스 저장탱크(40)에서 나온 바이오가스가 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)로 재순환되도록 흡입하는 가스 펌프(64)가 구비되고, 상기 제2 재순환관(58)과 상기 가스 주입관(52) 사이에는 제어밸브(70) 및 가스 유량계(80)가 구비되거나, 상기 가스 펌프(60) 전단의 제1 재순환관(56) 상에 제어밸브(70)가 위치하여 제어밸브의 개폐 조작으로 바이오가스의 성분에 따라 바이오가스의 재순환을 조절할 수 있다.As shown in FIG. 2 , between the first recirculation pipe 56 and the second recirculation pipe 58 , the biogas from the biogas storage tank 40 is transferred to the membrane-based methane generating tank 20 . A gas pump 64 that sucks in to be recirculated is provided, and a control valve 70 and a gas flow meter 80 are provided between the second recirculation pipe 58 and the gas injection pipe 52, or the gas pump ( 60) The control valve 70 is located on the first recirculation pipe 56 at the front stage, so that the recirculation of the biogas can be controlled according to the components of the biogas by opening and closing the control valve.

상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 일측에는 멤브레인 기반 메탄생성조에서 생성된 바이오가스를 포집하고, 포집된 바이오가스 성분을 분석하는 샘플링 포트(90)가 구비될 수 있으며, 상기 샘플링 포드(90)는 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에서 포집된 바이오가스의 성분을 가스성분분석 장치로 분석하여 재순환 라인을 통한 바이오가스의 순환 여부를 판단할 수 있다.At one side of the membrane-based methanogen 20, a sampling port 90 for collecting biogas generated in the membrane-based methanogen and analyzing the collected biogas component may be provided, and the sampling pod 90 ) can determine whether the biogas is circulated through the recirculation line by analyzing the components of the biogas collected in the membrane-based methane generating tank with a gas component analysis device.

상기가스성분분석 장치로는 가스크로마토그래피(100)를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use the gas chromatography 100 as the gas component analysis device.

상기 제1 재순환관(56)과 상기 제2 재순환관(58) 사이에는 상기 바이오가스 저장탱크(40)에서 바이오가스가 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)로 재순환되도록 흡입하는 가스 펌프(64)가 구비되어 있어, 상기 가스 크로마토그래피(100)에서 분석된 바이오가스 중 메탄의 농도가 기 설정된 농도 미만인 경우이면, 상기 가스 펌프(64)가 상기 바이오가스 배출관(54)에서 나온 바이오가스를 흡인하여 바이오가스 저장탱크(40)를 경유하여 제1 재순환관(56)과 제2 재순환관(58)을 순서대로 거쳐 상기 가스 주입관(52)으로 재순환할 수 있다.Between the first recirculation pipe 56 and the second recirculation pipe 58 , a gas pump 64 sucking biogas from the biogas storage tank 40 to the membrane-based methane generating tank 20 for recirculation. is provided, and when the concentration of methane in the biogas analyzed by the gas chromatography 100 is less than a preset concentration, the gas pump 64 sucks the biogas from the biogas discharge pipe 54, Via the biogas storage tank 40 , the first recirculation pipe 56 and the second recirculation pipe 58 may be sequentially recirculated to the gas injection pipe 52 .

상기 가스 크로마토그래피(100)에서 측정된 바이오가스의 성분에서 메탄의 농도가 기 설정된 농도 이상이면, 제2 순환관(68)에 위치하는 제어밸브(70)를 닫아 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)로 바이오가스의 재순환을 중단하고, 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)와 상기 바이오가스 저장탱크(40) 사이를 연결하는 상기 바이오가스 배출관(54)과 구비된 제어밸브(70)를 닫아 상기 바이오가스 저장탱크(40)에 바이오가스를 저장할 수 있다.When the concentration of methane in the biogas component measured by the gas chromatography 100 is greater than or equal to a preset concentration, the control valve 70 located in the second circulation pipe 68 is closed to close the membrane-based methane generator 20 ) to stop the recirculation of biogas, and close the biogas discharge pipe 54 connecting between the membrane-based methane generating tank 20 and the biogas storage tank 40 and the provided control valve 70 to close the Biogas may be stored in the biogas storage tank 40 .

도 3은 종래 바이오가스 제조 시스템의 모식도로, 종래 일반적인 바이오가스 제조 시스템은 혐기성 소화과정을 통해 바이오가스를 생성하는 시스템으로 유기물질로부터 가수 분해반응으로 유기산과 같은 산 물질을 형성하는 산 발효조와 메탄생성균으로 상기 산 물질로부터 메탄을 생성하는 메탄생성 반응조(methanogenic reactior)로 구성되어 있다. 여기서 사용되는 메탄생성균으로는 한정하지 않으며 예를 들어 메타노코쿠스(methanococcus) 목, 메타노박테리움(methanobacterium) 목의 미생물 등 메탄생성균을 사용할 수 있다.3 is a schematic diagram of a conventional biogas production system. A conventional typical biogas production system is a system that generates biogas through an anaerobic digestion process, and an acid fermenter that forms an acid material such as an organic acid through a hydrolysis reaction from an organic material and methane It is composed of a methanogenic reactor that produces methane from the acid substance as a production bacterium. The methanogenic bacteria used herein is not limited, and for example, methanogenic bacteria such as microorganisms of the order Methanococcus and Methanobacterium may be used.

그러나 도 3과 같은 종래 바이오가스 제조 시스템을 통해 제조된 바이오 가스는 도 4에 도시된 바와 같이, 메탄이 60% 내지 70%, 탄산가스 30% 내지 40% 정도이고, 그밖에 질소, 수소, 황화수소를 포함하는 조성을 가진다. 이때, 바이오가스에는 황화가스, 수분 및 미량의 유해물질들이 포함되어 있어 오염부하가 높으므로 이를 바로 정제하지 않고 사용할 경우 메탄의 함량이 적어 발열량이 적고, 유해 물질들의 함량이 높아 독성이 강하고 심한 악취가 발생되는 문제가 발생되므로, 반드시 별도로 필터와 같은 정제 설비를 통한 바이오가스의 고품위화 공정이 반드시 수행되어야 한다.However, as shown in FIG. 4, the biogas produced through the conventional biogas production system as shown in FIG. 3 contains about 60% to 70% of methane, 30% to 40% of carbon dioxide, and other nitrogen, hydrogen, and hydrogen sulfide. It has a composition comprising At this time, biogas contains sulfurized gas, moisture, and traces of harmful substances, so it has a high pollution load. Therefore, if it is used without immediate purification, the amount of methane is low, so the calorific value is low, and the content of harmful substances is high, so it is toxic and has a bad odor. Since there is a problem that is generated, a process for upgrading biogas through a purification facility such as a filter must be performed separately.

도 5에서와 같이 본 발명의 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템을 통해 생성된 바이오가스의 성분을 살펴보면, 메탄가스 함량이 평균 90%까지 높아졌고 잔류되는 이산화탄소와 수소가 5% 미만으로 유지되는 것을 알 수 있다. 특히 실험실 수준에서 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템을 통하여 생성된 바이오가스는 최고 92% 정도의 메탄 함량을 달성한 것을 확인할 수 있었다.Looking at the components of biogas generated through the membrane-based biogas production system of the present invention as shown in FIG. 5, it can be seen that the methane gas content is increased to an average of 90%, and the remaining carbon dioxide and hydrogen are maintained at less than 5%. have. In particular, it was confirmed that the biogas produced through the membrane-based biogas production system at the laboratory level achieved a maximum methane content of 92%.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 수소를 이용한 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템은 별도의 바이오가스의 고품위화 공정이나 정제 공정 없이도 발열량이 높은 고순도 메탄을 포함하는 바이오가스를 생성할 수 있으므로, 바이오가스 제조 공정의 효율을 효과적으로 높일 수 있으며, 부수적인 약품이나 폐액 발생 없이 수소 주입과 가스의 순환을 통해 친환경적인 방법으로 바이오가스를 얻을 수 있다.As described above, the membrane-based biogas production system using hydrogen according to the present embodiment can generate biogas including high-purity methane with high calorific value without a separate biogas upgrading process or purification process, so biogas The efficiency of the manufacturing process can be effectively increased, and biogas can be obtained in an eco-friendly way through hydrogen injection and gas circulation without incidental drugs or waste solution.

10 : 산 발효조
20 : 멤브레인 기반 메탄생성조
21 : 배양배지
25 : 멤브레인
30 : 수소 저장탱크
40 : 바이오가스 저장탱크
50 : 수소 공급관
52 : 가스 주입관
54 : 바이오가스 배출관
56 : 제1 재순환관
58 : 제2 재순환관
60 : 배지 순환관
62 : 연동 펌프
64 : 가스 펌프
66 : 펌프
70 : 제어밸브
72 : 체크밸브
80 : 가스 유량계
82 : 수소 가스 유량계
84 : 질량 유량 제어기
90 : 샘플링 포트
94 : 냉각수 주입관
95 : 냉각수 배수관
100 : 가스 크로마토그래피10: acid fermenter
20: Membrane-based methane generator
21: culture medium
25: membrane
30: hydrogen storage tank
40: biogas storage tank
50: hydrogen supply pipe
52: gas injection pipe
54: biogas discharge pipe
56: first recirculation pipe
58: second recirculation pipe
60: medium circulation tube
62: peristaltic pump
64: gas pump
66: pump
70: control valve
72: check valve
80: gas flow meter
82: hydrogen gas flow meter
84: mass flow controller
90: sampling port
94: coolant injection pipe
95: coolant drain pipe
100: gas chromatography

Claims (14)

유기물질을 발효시켜 산 물질을 형성하는 산 발효조(10);
메탄생성균을 이용하여 상기 산 발효조에서 형성된 산 물질을 이용하여 메탄을 포함한 바이오가스를 생성하는 멤브레인 기반 메탄생성조(20);
수소를 저장하고 상기 멤브레인 기반 메탄생성조에 수소를 공급하는 수소 저장탱크(30);
상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에서 생성되어 배출된 바이오가스를 저장하는 바이오가스 저장탱크(40);
상기 수소 저장 탱크(30)에서 수소를 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에 공급하는 수소 공급관(50); 및
상기 수소 공급관(50)를 통해 이동된 수소를 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)의 하단에 주입하는 가스 주입관(52); 및
상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에서 생성된 바이오가스를 배출시키는 바이오가스 배출관(54);을 포함하며,
상기 바이오가스 배출관(54)에서 나온 바이오가스는 재순환 라인을 통해 상기 가스 주입관(52)으로 재순환하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.an acid fermenter 10 for fermenting organic substances to form acid substances;
a membrane-based methanogen 20 using methanogenic bacteria to generate biogas including methane by using the acid material formed in the acid fermenter;
a hydrogen storage tank 30 for storing hydrogen and supplying hydrogen to the membrane-based methanogen;
a biogas storage tank 40 for storing the biogas generated and discharged from the membrane-based methane generator 20;
a hydrogen supply pipe 50 for supplying hydrogen from the hydrogen storage tank 30 to the membrane-based methane generating tank 20; and
a gas injection pipe 52 for injecting hydrogen moved through the hydrogen supply pipe 50 into the lower end of the membrane-based methane generating tank 20; and
Including; a biogas discharge pipe 54 for discharging the biogas generated in the membrane-based methane generating tank 20;
Membrane-based biogas production system, characterized in that the biogas discharged from the biogas discharge pipe (54) is recirculated to the gas injection pipe (52) through a recirculation line. 제1항에 있어서,
상기 재순환 라인은 상기 바이오가스 저장탱크(40)를 경유하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.According to claim 1,
The recirculation line is a membrane-based biogas production system, characterized in that via the biogas storage tank (40). 제1항에 있어서,
상기 재순환 라인은,
상기 바이오가스 저장탱크(40)로부터 바이오가스를 이동시키는 제1 재순환관(56); 및
상기 제1 재순환관(56)을 통해 나온 바이오가스가 상기 가스 주입관(52)으로 이동되도록 연결하는 제2 재순환관(58);을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.According to claim 1,
The recirculation line is
a first recirculation pipe 56 for moving biogas from the biogas storage tank 40; and
and a second recirculation pipe (58) connecting the biogas discharged through the first recirculation pipe (56) to move to the gas injection pipe (52). 제3항에 있어서,
상기 제1 재순환관(56)과 상기 제2 재순환관(58) 사이에는 상기 바이오가스 저장탱크(40)에서 나온 바이오가스가 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)로 재순환되도록 흡입하는 가스 펌프(64)가 구비된 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.4. The method of claim 3,
Between the first recirculation pipe 56 and the second recirculation pipe 58 , a gas pump 64 sucks the biogas from the biogas storage tank 40 to be recirculated to the membrane-based methane generator 20 . ) Membrane-based biogas production system, characterized in that provided. 제3항에 있어서,
상기 제2 재순환관(58)과 상기 가스 주입관(52) 사이에는 제어밸브(70) 및 가스 유량계(80)가 구비된 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.4. The method of claim 3,
A membrane-based biogas production system, characterized in that a control valve (70) and a gas flow meter (80) are provided between the second recirculation pipe (58) and the gas injection pipe (52). 제1항에 있어서,
상기 멤브레인 기반 메탄생성조의 일측에는 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에서 생성된 바이오가스를 포집하고, 포집된 바이오가스 성분을 분석하는 샘플링 포트(90)가 구비된 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.According to claim 1,
Membrane-based biogas, characterized in that a sampling port 90 for collecting the biogas generated in the membrane-based methanogen 20 and analyzing the collected biogas component is provided at one side of the membrane-based methanogen manufacturing system. 제6항에 있어서,
상기 샘플링 포드(90)는 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)에서 포집된 바이오가스의 성분을 가스 크로마토그래피(100)로 분석하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.7. The method of claim 6,
The sampling pod 90 is a membrane-based biogas production system, characterized in that for analyzing the components of the biogas collected in the membrane-based methanogen 20 by gas chromatography (100). 제7항에 있어서,
상기 가스 크로마토그래피(100)에서 분석된 바이오가스 중 메탄의 농도가 기 설정된 농도 미만이면, 상기 바이오가스 배출관(54)에서 나온 바이오가스는 바이오가스 저장탱크(40)를 경유하여 제1 재순환관(56)과 제2 재순환관(58)을 순서대로 거쳐 상기 가스 주입관(52)으로 재순환하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.8. The method of claim 7,
If the concentration of methane in the biogas analyzed by the gas chromatography 100 is less than a preset concentration, the biogas from the biogas discharge pipe 54 is passed through the biogas storage tank 40 to the first recirculation pipe ( 56) and the second recirculation pipe (58) in order to recirculate to the gas injection pipe (52). Membrane-based biogas production system, characterized in that. 제7항에 있어서,
상기 가스 크로마토그래피(100)에서 측정된 바이오가스의 성분에서 메탄의 농도가 기 설정된 농도 이상이면, 제2 순환관(68)에 위치하는 제어밸브(70)를 잠가 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)로 바이오가스의 재순환을 중단하고, 상기 바이오가스 저장탱크(40)로 바이오가스를 저장하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.8. The method of claim 7,
When the concentration of methane in the biogas component measured by the gas chromatography 100 is greater than or equal to a preset concentration, the control valve 70 located in the second circulation pipe 68 is closed to close the membrane-based methane generator 20 ) to stop the recirculation of biogas, and to store the biogas in the biogas storage tank (40). 제1항에 있어서,
상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)는,
메탄생성균을 포함하는 배양배지(21);
한쪽 끝이 상기 멤브레인 기반 메탄생성조의 상단에 고정되고, 다른 한쪽 끝은 상기 멤브레인 기반 메탄생성조의 하단에 고정되며, 상기 배양배지에 침지되어 있는 중공사막 형태의 멤브레인(25); 및
상기 배양배지(21)가 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20) 하부에서 나와 상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20) 상부로 순환 공급하는 배지 순환관(60);을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.According to claim 1,
The membrane-based methanogen 20 is,
Culture medium 21 containing methanogenic bacteria;
a hollow fiber membrane-type membrane 25 having one end fixed to the upper end of the membrane-based methanogen, and the other end fixed to the lower end of the membrane-based methanogen, immersed in the culture medium; and
Membrane-based bio, characterized in that it comprises a; medium circulation pipe (60) through which the culture medium (21) comes out from the lower part of the membrane-based methanogen generation tank (20) and circulates and supplies to the upper part of the membrane-based methanogen tank (20) gas manufacturing system. 제10항에 있어서,
상기 배지 순환관(60)에는 제어밸브(70)와 연동펌프(62)가 구비되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.11. The method of claim 10,
Membrane-based biogas production system, characterized in that the medium circulation pipe (60) is provided with a control valve (70) and a peristaltic pump (62). 제10항에 있어서,
상기 멤브레인 기반 메탄생성조(20)는 상기 배양배지의 온도를 조절하기 위해 일측에 냉각수가 흐르는 워터 자켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 생물학적 바이오가스 제조 시스템.11. The method of claim 10,
The membrane-based methane generating tank 20 is a membrane-based biological biogas production system, characterized in that it includes a water jacket flowing cooling water on one side to control the temperature of the culture medium. 제1항에 있어서,
상기 수소 공급관(50)에는 제어밸브(70), 수소 가스 유량계(82) 및 질량 유량 제어기(84)가 구비된 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.According to claim 1,
A membrane-based biogas production system, characterized in that the hydrogen supply pipe (50) is provided with a control valve (70), a hydrogen gas flow meter (82) and a mass flow controller (84). 제1항에 있어서,
상기 메탄생성균은 아세트산 기반 메탄 생성균(acetoclastic methanogen) 및 수소영양성 메탄생성균(hydrogentrophic methanogens)인 것을 특징으로 하는 멤브레인 기반 바이오가스 제조 시스템.According to claim 1,
The methanogen is a membrane-based biogas production system, characterized in that acetic acid-based methanogen and hydrogentrophic methanogens.
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