KR920001260B1 - 혐기적 발효장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

혐기적 발효장치

제1도는 본 발명에 따른 발효장치의 횡방향 단면도.

제2도는 제1도에 도시된 발효장치의 종방향 단면도.

본 발명은 개선된 혐기적 발효조 및 발효조내에서 행해지는 혐기적 발효공정에 관한 것이다.

수성의 액체 폐기물 또는 유출물과 같은 액체 기질을 혐기적으로 발효시키는 것은 잘 알려진 공정이다. 일반적으로 이러한 공정은 액체 기질을 밀폐된 발효조에 연속적으로 또는 반연속적으로 공급하여 상기 액체기질을 적당히 상승된 온도에서 혐기적으로 발효시킴으로써 메탄같은 기체상의 생성율을 얻는 것이다. 발효과정중에 발효되지 않는 물질 및/또는 발효잔사와 같은 고체물질이 슬러지(sludge)로서 발효조 바닥에 침전되며 과도하게 발효된 액체 기질은 발효조로부터 제거된다. 발효조의 액체를 다소 정지된 상태 또는 교반상태하에서 발효시킬 수 있다. 이 방법에 있어서 하나의 문제점은 발효용 미생물을 함유하고 있는 고체물질의 입자가 발효과정중에 방출되는 기체의 부유작용에 의해 발효조의 액체의 상층에 유입되는 것이다.

고체물질의 입자들이 충전재료의 투과층에 의하여 액체로부터 분리 제거될 수 있는데, 즉 화학공학 산업의 액체-액체 접촉장치, 예를들면, 증류 칼럼(columus), 흡수칼럼 및 습윤기에 사용되는 액체-액체 접촉요소들을 임의로 배열하거나 규칙적으로 배열시킨 조각들로 만들어진 층에 의해 액체로부터 분리 제거됨을 본 발명에 따라 알 수 있다.

상기의 액체-액체 접촉요소들은 예를들면, 격자, 관 또는 박판과 같은 규칙적으로 배열된 요소의 형태일 수 있다. 그러나 액체-액체 접촉요소들은 개별적으로 요소들인 것이 바람직스러우며, 예를들면, 래시그 링(raschig ring), 레싱링(Lessing ring), 팔링(Pall ring), 텔러리트링(Tellerete ring), 새들(예를들면 Berl 또는 Intalox saddle) 또는 캐스케이드 미니링(Cascade mini-ring, 즉 전체 길이가 직경보다 작은 링)등이다. 액체-액체 접촉요소들이 별개의 요소들일 때, 충전재료층은 천공된 지지대위에 지지되어 있는 임의로 배치된 요소들의 층의 형태를 취한다.

본 발명의 목적은 상기 충전재료층을 각기 포함하고 있는 다수의 발효구역이 있는 혐기적 발효조를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 전체적으로 수평한 길이방향의 축을 지니며 한쌍의 밀폐용 단부벽을 지니는 원통형 셀(shell), 상기 셀의 길이 및 폭으로 연장되어 그 셀의 내부를 2개의 겹쳐놓인 발효공간으로 분할하는 격벽, 각각의 공간 하부로 액체 기질을 도입하는 장치, 각각의 공간 하부로부터 슬러지를 제거하는 장치, 각각의 공간 상부로부터 가스를 제거하는 장치, 각각의 공간 상부로부터 처리된 액체를 제거하는 장치등을 포함하는 혐기적 발효조가 제공되며, 상기 각각의 공간에는 공간을 가로질러 연장되어 이를 상부 및 하부로 분할하는 충전재료의 액체 투과층이 전체적으로 수평하게 제공된다.

발효장치의 셀을 두 부분으로 분할하는 격벽은 편평하거나, 또는 셀의 횡단면에서 보아 아치형(arcuate)인 것이 바람직스럽다.

충전재료층 아래 액체의 평균깊이는 100-3000㎜가 적당하며, 200-1500㎜인 것이 바람직스럽다. 약 1500㎜이하인 액체의 깊이를 사용하면 발효조의 단위 체적당 발효율은 증가되지만, 3000㎜이상의 깊이를 사용할 때 발효율이 유익하게 증가하지 않는다. 즉, 반응기내 충전재료 아래의 전체 액체 체적을 특정량 이상으로 증가시켜도 전체적인 단위 체적당 발효율은 증가하지 않는다.

본 발명을 잘 이해하기 위하여 첨부도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발효장치는 한쌍의 단부판(2,2a)들에 의하여 밀폐된 일반적으로 원통형인 셀(1)을 포함한다. 하향으로 만곡된 아치형 격벽부재(3)는 셀(1)의 폭에 걸쳐서 그 내부를 상부와 하부공간으로 분할한다. 두 공간들의 각각은, 천공된 지지물(7a,7b)상에 지지되어 있으며 별개의 액체-액체 접촉요소들이 임의로 놓인 액체 투과층(6a,6b)에 의하여 상부의 가스영역(4a,4b)과 하부의 액체영역(5a,5b)으로 분할된다. 가스영역(4a,4b)은 단부벽(2)의 구멍을 통해 가스배출관(8)에 밸브로 연결되어 있다. 한 세트의 액체 이송관(9a,9b)은 액체영역(5a,5b)의 길이를 따라 단부벽(2)을 통해 연장되어, (도시되지 않은)다기관에 연결되며, 다시 밸브가 있는 액체 공급관(도시되지 않음)에 연결된다. 각각의 이송관(9a,9b)에는 파이프로부터 액체영역(5a,5b)으로 액체를 공급하는 구멍 또는 노즐이 제공되어 있다. 상기의 구멍들 또는 노즐들은 액체가 액체영역에 수평 또는 하향으로 배출되도록 배치되는 것이 바람직스럽다.

슬러지 배출관(10a,10b)은 액체 이송관(9a,9b)의 수위 아래에서 액체영역(5a, 5b)을 통해 길이방향으로 연장되어 있으며 액체영역(5a,5b)의 바닥부분에 근접하여 있다. 슬러지 배출관(10a,10b)은 단부벽(2)을 통하여 연장되어, 밸브가 있는 적절한 슬러지 회수관(11a,11b)에 연결되어 있다.

위가 개방된 채널부재(channel members)(12a,12b)들은 액체 투과층(6a,6b)들의 상부에서 셀(1)의 길이방향으로 각각 연장되어 있으며, 단부벽(2)내 출구를 통해 밸브가 있는 처리 액체 배출관(13a,13b)들에 연결되어 있다. 채널부재(12a,12b)의 상부 모서리는 발효조내 2개의 공간들 각각의 상부 액체 수위를 한정하고, 상기 공간들로부터 처리된 액체를 배출시키는 독(weirs)의 역할을 한다.

본 발명에 따른 장치의 조작에서, 슬러지는 액체영역(5a,5b)의 하부에 (점선(14a,14b)으로 대체적으로 표시된 바와 같이) 침전되며, 이 수위이상의 액체 투과층(6a,6b)저부표면 높이는 액체 투과층 아래의 액체 유효평균 깊이를 나타내며, 약 200-1500㎜인 것이 바람직하다.

셀(1)의 전체 직경은 약2-4m인 것이 적당하며, 약 3m인 것이 바람직스럽다. 또 셀의 전체길이는 약 5-30m가 적당하지만 바람직하게는 10-20m이다. 본 발명에 따른 발효장치는 2개의 발효구역을 포함하는 단위장치를 형성하며, 다른 장소에서 쉽게 제작 및 조립되어 필요한 장소에 운반될 수 있다. 완성된 발효시설은 본 발명에 따른 발효장치를 다수 포함하여 구성될 수 있으며, 단위장치들의 수는 발효될 기질의 전체량에 의존한다.

조작에 있어서, 공급액체는 액체 이송관(9a,9b)을 거쳐 격벽(3)으로 한정된상부 및 하부공간의 각각에 공급된 다음, (발효가 일어나는) 액체영역(5a,5b)을 통해 위로 흐르며, 다음에 액체 투과층(6a,6b)을 통해 흐르며, 처리된 액체는 채널(12a,12b)을 통해 배출되고 발생가스는 가스 배출관(8a,8b)을 통해 배출된다. 슬러지는 슬러지 배출관(10a,10b)을 통해 액체영역(5a,5b) 하부로부터 반연속적으로 배출된다.

본 발명의 발효장치를 사용하여 이루어지는 발효공정은 적절한 온도에서, 예를들면, 10-70℃에서 수행되며, 이 경우 발효장치의 상부 및 하부공간에는 내부 또는 외부에 가열장치가 제공되고, 셀(1)에만 외부에 단열재가 제공된다.

본 발명에 따라 발효될 수 있는 적절한 기질은 구연산 생산으로부터의 배출물, 종이 및 펄스생산으로부터의 배출물, 당밀 발효등으로부터의 배출물과 식용유 낙동, 제약, 양조 및 식품가공 산업으로부터의 배출물들을 포함한다.

본 발명은 하나의 격벽에 의해 한쌍의 영역으로만 분할된 발효조에 대하여 설명되었으나, 상기 발효조에는 예를들면, 한쌍의 격벽에 의해 3개의 공간으로 분할된 각각의 공간에 유체-유체 접촉요소들의 액체투과층 및, 액체를 공급 및 배출하며 슬러지와 가스를 배출하는 장치들이 제공될 수도 있음을 이해해야 한다.

본 발명에 따른 발효조를 사용하면, 상이한 기질에서 별개의 2개 발효공정을 수행할 수 있다. 변형적으로, 단일의 기질에서 연속적인 발효를 수행하도록 장치의 발효부분이 일렬로 연결될 수 있다.

Claims (6)

1. 수평의 길이방향 축을 지니고 한쌍의 밀폐형 단부벽이 제공된 원통형의 셀(shell), 그 셀의 내부를 2개의 겹쳐놓인 발효공간으로 분할하는 격벽, 각각의 공간들 하부로 액체 기질을 도입하는 장치, 각각의 공간들 하부로 액체 기질을 도입하는 장치, 각각의 공간 하부로부터 슬러지를 제거하는 장치, 각각의 공간 상부로부터 가스를 제거하는 장치, 각각의 공간 상부로부터 처리된 액체를 제거하는 장치등을 포함하고, 상기 공간들의 각각에는 공간을 가로질러 연장되어 이를 상부와 하부로 분할하는 전체적으로 수평한 충전재료의 액체 투과층이 제공된, 혐기적 발효장치.
2. 제1항에 있어서, 충전재료의 액체투과층은 임의로 놓인 별개의 유체-유체 접촉요소들로 형성된 발효장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 장치 각각의 공간내 충전재료층 밑에서 상기 공간 바닥까지의 액체 평균깊이는 100-3000㎜인 발효장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 격벽은 그 단면이 하향으로 오목하게 만곡된 발효장치.
5. 제1항에 있어서, 첨부된 도면을 참고하여 기술된 것과 같은 발효장치.
6. 제1항 또는 제2항에 청구된 바와 같은 장치(10)에서 액체 기질을 발효시키는 것을 포함하는, 액체 기질의 혐기적 발효방법.

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