KR20070049065A

KR20070049065A - 생물반응기

Info

Publication number: KR20070049065A
Application number: KR20060106190A
Authority: KR
Inventors: 라지부 고엘; 사토시 미와
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-05-10
Also published as: CN101979342B; JP2007144401A; CN1962494A; CN101979342A; TW200722386A; CN1962494B; JP4720709B2

Abstract

(과제)

기체액체고체 분리효율이 높고 따라서 용기 내의 생물반응 효율을 높게 할 수 있는 생물반응기를 제공한다.

(해결 수단)

용기1 내의 중간 부근으로부터 바닥에 걸쳐서 슬러지가 부유한 생물반응영역S로 되어 있다. 원수(原水)는 이 생물반응영역Ｓ 내에서 혐기성 생물처리를 받은 후에, 용기1 내의 상부의 기체액체고체 분리기4로 유입되어 기체액체고체 분리된다. 기체액체고체 분리된 처리수는 처리수 배출관6을 통하여 용기1 밖으로 배출된다. 고형분은 기체액체고체 분리기4 내로 침강하고, 고형분 배출관7을 통하여 용기1 내의 생물반응영역S로 되돌려진다. 기체액체고체 분리기4 내에, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 형태를 구비한 환형판재로 이루어지는 배플21∼24가 설치되어 있다. 각 배플21∼24는 같은 중심을 가지고 서로 일정한 간격으로 설치되어 있다.

Description

생물반응기{BIOREACTOR}

도1은 실시예에 관한 생물반응기(生物反應器)의 종단면도이다.

도2는, 생물반응기 상부의 기체액체고체 분리기(氣體液體古體分離器)를 나타내는 도면으로서, (a)는 도1의 생물반응기 상부의 확대도이고, (b)는 기체액체고체 분리기의 평면도이다.

도3은 배플(baffle)의 종단면도이다.

도4는, 다른 실시예에 관한 생물반응기 상부의 기체액체고체 분리기를 나타내는 도면으로서, (a)는 생물반응기 상부의 확대도이고, (b)는 기체액체고체 분리기의 사시도이다.

도5는 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.

도6은 다른 실시예를 나타내는 또 다른 평면도이다.

도7은 또 다른 실시예에 관한 생물반응기의 종단면도이다.

*도면의주요부분에대한부호의설명*

1, 1A　용기 4, 4A, 4D　기체액체고체 분리기

7, 7D 고형분 배출관(固形分排出管) 7a 상부관(上部管)

7b 하부관(下部管) 10 원통부(圓筒部)

10a　가스 제거구(gas 除去口) 11 원추형부(圓錐形部)

13, 13A　유입구 14 제트 노즐(jet nozzle)

17 가스 제거구멍 21∼24 배플

본 발명은, 배수(排水)의 생물학적 처리 등에 적합하게 사용되는 생물반응기에 관계되고, 특히 생물반응용의 용기 내의 상부에 기체액체고체 분리실을 설치한 생물반응기에 관한 것이다.

유기성 배수(有機性排水)의 생물처리에 ＵＡＳＢ(Upflow　Anaerobic　Sludge　Blanket) 혹은 ＥＧＳＢ(Expanded　Granular　Sludge　Bed) 방식의 생물처리장치가 널리 사용되고 있다. 이들 ＵＡＳＢ, ＥＧＳＢ 처리에 의하면, 배수 중의 유기성 물질은 혐기성(嫌氣性) 생물처리에 의하여 메탄 및 CO₂ 가스로 변환된다. 이 때문에 생물처리수 중에는 가스(메탄, CO₂), 액체(물) 및 고체(슬러지(sludge))가 포함되게 된다. ＵＡＳＢ, ＥＧＳＢ 처리를 효율적으로 하기 위해서는, 고형분(固形粉)을 유출시키지 않도록 기체액체고체 분리를 할 필요가 있다.

일본국 공개특허공보 특개평10-165980호 공보 및 특표평7-507233호 공보에는, ＵＡＳＢ 방식 등의 생물처리 반응조(反應槽) 내의 상부에 고형분을 침강 분리(沈降分離)함과 아울러 가스를 부상 분리(浮上分離)하기 위한 기체액체고체 분리기를 설치하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌1 : 일본국 공개특허공보 특개평10-165980호 공보

특허문헌2 : 특표평7-507233호 공보

상기 일본국 공개특허공보 특개평10-165980호 공보 및 특표평7-507233호 공보에서 사용되고 있는 기체액체고체 분리기는 구조가 간단하여 기체액체고체 분리 효율이 낮다.

본 발명은, 기체액체고체 분리 효율이 높고 따라서 용기 내의 생물반응 효율을 높일 수 있는 생물반응기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항1의 생물반응기는, 내부에서 액체의 생물반응 처리가 이루어지는 용기와, 상기 용기 내의 상부에 설치되고 상기 용기 내로부터 액체가 유입되어 이 액체 중의 고형분(固形分)의 침강 분리와 가스의 부상 분리가 이루어지는 기체액체고체 분리실을 구비하는 생물반응기에 있어서, 상기 기체액체고체 분리실 내에, 같은 중심을 가지고 서로 일정한 간격으로 설치 되고, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 형태를 구비한 여러 개의 배플이 설치되는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항2의 생물반응기는, 청구항1에 있어서, 상기 기체액체고체 분리실은, 상부의 원통부(圓筒部)와, 상기 원통부의 하측에 연속해 있는 원추형부(圓錐形部)를 구비하고 있고, 상기 기체액체고체 분리실로부터 중력(重力)에 의하여 기체액체고체 분리실 내에서 하방으로 침강한 고형분을 유출시키기 위한 고형분 배출관이 상기 원추형부의 하단부에서 하방으로 연장되어 있고, 상기 고형분 배출관의 수직방향 길이h₂가 상기 원통부의 내경d₁의 0.1배 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항3의 생물반응기는, 청구항2에 있어서, 상기 고형분 배출관은 수직방향에 대하여 경사져서 연장되어 있고, 상기 고형분 배출관의 하단의 개구(開口)가 가로방향 또는 상방으로 비스듬한 방향인 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항4의 생물반응기는, 청구항2 또는 3에 있어서, 상기 기체액체고체 분리실의 하부 또는 상기 고형분 배출관의 상부에, 상기 기체액체고체 분리실 내 또는 고형분 배출관 내의 가스를 상기 기체액체고체 분리실 또는 고형분 배출관 밖으로 유출시키기 위한 가스 제거구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항5의 생물반응기는, 청구항2에 있어서, 상기 고형분 배출관은 수 직방향으로 연장되어 설치되어 있는 상부관과, 상기 상부관에 연결되어 가로방향 또는 하방으로 경사져서 연장되는 하부관으로 이루어지고, 상기 하부관의 말단의 개구가 가로방향 또는 상방으로 비스듬한 방향인 것을 특징으로 한다.

청구항6의 생물반응기는, 청구항5에 있어서, 상기 상부관의 하부 또는 상기 하부관에 상기 고형분 배출관 내의 가스를 상기 고형분 배출관 밖으로 유출시키기 위한 가스 제거구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항7의 생물반응기는, 청구항1 또는 6의 어느 하나의 항에 있어서, 가장 바깥 둘레의 배플의 상단이 상기 기체액체고체 분리실의 내면(內面)에 연속되어 있고, 상기 기체액체고체 분리실의 내면과 가장 바깥 둘레의 배플 사이에, 상기 기체액체고체 분리실 내로 대략 접선방향(接線方向)으로 상기 용기 내의 액체가 유입되도록 유입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항8의 생물반응기는, 청구항7에 있어서, 상기 기체액체고체 분리실의 내면과 가장 바깥 둘레의 배플의 사이로부터 상기 원통부의 외측으로 가스를 유출시키기 위한 가스 제거구가 상기 원통부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하여 실시예에 대하여 설명한다.

(고형분 배출관 전체가 경사져 있는 생물반응기)

도1은 실시예에 관한 생물반응기의 종단면도, 도2(a)는 도1의 생물반응기 상부의 확대도, 도2(b)는 기체액체고체 분리기의 평면도, 도3은 배플의 종단면도이다. 또한 도2(a)는 도2(b)의 Ａ-A선을 따르는 단면을 나타내고 있다. 도4(a)는 다른 실시예에 관한 생물반응기 상부의 확대도, 도4(b)는 도4(a)의 기체액체고체 분리기의 사시도이다.

도1에서부터 도3에 나타내는 실시예에서는 용기1은 원통형이고, 원수 배관(原水配管)2로부터 용기1 내의 하부의 디스트리뷰터(distributer)3에 원수(原水)가 공급되고, 이 디스트리뷰터3을 통하여 용기1 내의 하부로 원수가 유입된다.

용기1 내의 중간 혹은 그보다도 약간 상부 부근에서부터 바닥에 걸쳐서 슬러지가 부유하는 생물반응영역S로 되어 있다. 원수는, 이 생물반응영역Ｓ 내에서 혐기성 생물처리를 받은 후에, 용기1 내의 상부의 기체액체고체 분리기4 내(기체액체고체 분리실)로 유입되어 기체액체고체로 분리된다.

또한 대부분의 가스는, 기체액체고체 분리기4로 들어가지 않고 용기1 내의 수면으로부터 이탈하여 용기1의 정상부의 가스 제거구5를 통하여 용기1 외부로 배출된다. 일부의 가스는 기체액체고체 분리기4 내로 유입되지만, 용기1 내의 수면으로부터 이탈하여 후술하는 가스 제거구10a를 통하여 상기 기체액체고체 분리기4의 외부로 배출되든지 또는 상기 기체액체고체 분리기4 의 수면으로부터 이탈하여 가스 제거구5를 통하여 배출된다. 기체액체고체 분리기4 내에서 기체액체고체 분리된 처리수는 처리수 배출관6을 통하여 용기1의 외부로 배출된다. 고형분은 기체액체고체 분리기4 내로 침강하여 고형분 배출관7을 통하여 용기1 내의 생물반응영역S로 되돌려진다.

이 기체액체고체 분리기4의 구성에 대하여 도2 및 도3을 참조하여 설명한다.

기체액체고체 분리기4의 외관은, 상부의 원통부10과, 상기 원통부10의 하측에 연결되어 하방으로 향하면서 직경이 작아지는 경사 형상을 구비한 원추형부11로 이루어진다. 이 원추형부11의 하단에 고형분 배출관7이 접속되어 있다. 본 실시예에서는 고형분 배출관7의 관 전체가 경사져 있지만, 고형분 배출관7을 수직방향으로 연장하고 상기 배출관7의 하단 부근을 경사지게 하여 설치하여도 좋다. 또한 상기 배출관7의 하단의 개구(開口)가 상방으로 비스듬한 방향이지만 가로방향이어도 좋으며 각도θ₃은 0∼20도, 특히 10∼15도가 바람직하다.

원통부10 내의 상부에 처리수가 넘쳐 흐르는 트로프(trough)12가 설치되어 있다. 상기 처리수 배출용 배관6(도2∼도4에서는 도면에 나타내는 것을 생략)은, 이 트로프12를 넘어 흐르는 처리수를 배출하도록 상기 원통부10에 접속되어 있다.

원통부10의 하부 부근에 기체액체고체 분리기4 내로 생물반응수를 유입 시키기 위한 유입구13이 형성되어 있다. 도2의 실시예에 있어서 원통부10의 외면에는, 유입구13을 통하여 원통부10 내로 접선방향으로 생물반응수가 유입되도록 생물반응수를 안내하기 위한 가이드13a가 설치되어 있다. 이 유입구13과 가이드13a에 의하여 생물반응수의 유입부가 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서 유입구13으로부터의 생물반응수의 유입 선속도(流入線涑度 : 처리수량(處理水量)을 유입구13의 면적으로 나누어 구한 속도)는 2∼8cm/s이며, 특히 4∼6cm/s인 것이 바람직하다.

원추형부11의 하부에, 고형분 배출관7을 향하여 물을 분출하여 원추형부11의 하부나 상기 고형분 배출관7을 청소할 수 있게 하기 위한 제트 노즐(jet nozzle)14가 설치되어 있다. 이 제트 노즐14에는, 배관15를 통하여 펌프(도면에 나타내는 것을 생략)로부터 고압수가 공급 가능하게 되어 있다. 단, 이 제트 노즐14는 생략되어도 좋다.

본 실시예에서는, 고형분 배출관7의 상부에 가스를 모으기 위한 가스 포켓(gas pocket)16이 형성됨과 아울러 상기 가스 포켓16으로부터 배출관7 외부로 가스를 배출하기 위한 가스 제거구멍17이 형성되어 있다. 단, 이 가스 포켓16 및 가스 제거구멍17은 생략되어도 좋다.

원통부10 내에, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 형태의 환형판재(環形板材)로 이루어진 배플21∼24가 설치되어 있다. 각 배플21∼24는 같은 중심을 가지고 서로 일정한 간격으로 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 가장 안쪽 둘레의 배플21로부터 가장 바깥 둘레의 배플24까지 합계 4 매의 배플이 설치되어 있지만, 배플의 매수는 4매로 한정되지 않는다.

가장 바깥 둘레의 배플24의 상단은 원통부10의 내주면(內周面)에 접하거나 또는 고정되어 있다. 상기 유입구는, 이 가장 바깥 둘레의 배플24와 원통부10의 내주면 사이를 향하여 개구(開口)하고 있다.

본 실시예에서는, 도2와 같이 가장 바깥 둘레의 배플24의 상단과 원통부10의 내주면의 접촉부 또는 고정부의 바로 하방에 절단된 형태의 가스 제거구10a가 형성되어 있어, 배플24와 원통부10의 내주면의 사이로부터 기체액체고체 분리기4의 밖으로 가스를 배출할 수 있도록 구성되어 있다. 이 가스 제거구10a를 형성함으로써 배플24와 원통부10의 내주면의 사이에 가스가 차지 않고, 유입구13으로부터 생물반응수가 원활하게 유입된다. 도3에 나타나 있는 바와 같이 외주 측의 배플23을 내주 측의 배플21, 22보다 하방으로 더 길게 연장 시키고, 가장 바깥 둘레의 배플24를 상기 배플23보다 하방으로 더 길게 연장시키는 것이 바람직하다.

이렇게 구성된 생물반응기에 있어서 원수는, 디스트리뷰터3으로부터 생물반응영역S로 유입되어 혐기성 생물처리된 후에, 기체액체고체 분리기4 내(기체액체고체 분리실)로 유입된다.

이 생물반응수는 유입구13을 통하여 기체액체고체 분리기4 내로 유입되어 기체액체고체 분리처리된다. 이 생물반응수가 배플21∼24와 접촉함으로써 이 기체액체고체 분리처리가 효율적으로 이루어진다. 생물반응수로부터 분리된 가스는 가스 배출구5를 통하여 배출된다. 트로프12를 넘어 흐르는 처리수는 처리수 배출관6을 통하여 배출된다.

기체액체고체 분리기4 내에서 원추형부11로 침강한 슬러지는, 중력에 의하여 상기 원추형부11 및 고형분 배출관7 내로 서서히 하방 이동하고, 상기 배출관7의 하단으로부터 생물반응영역S를 향하여 낙하된다.

본 실시예에서는 배플21∼24를 설치하고 있으므로 기체액체고체 분리기4 내의 기체액체고체 분리가 효율적으로 이루어진다. 그리고 충분하게 농축된 고형분이 배출관7을 거쳐서 생물반응영역S로 되돌려지므로, 이 생물반응영역S에서의 생물반응이 효율적으로 이루어진다.

본 실시예에서는, 배출관7 내의 슬러지로부터 발생한 가스는 가스 포켓16 및 가스 제거구멍17을 통하여 배출관7 밖으로 유출되기 때문에, 배출관7의 상부나 원추형부11의 하부에 가스가 차는 것이 방지 또는 억제된다. 이 때문에 슬러지에 대하여 가스의 부력이 작용하는 것이 방지 또는 억제되어 슬러지는 배출관7을 통하여 원활하게 배출된다. 또한 가스 제거구멍17은 원추형부11의 하부에 설치하여도 좋다.

본 실시예에서는 이렇게 원추형부11의 하부로부터 배출관7 내에 걸쳐서 슬러지가 체류하기 때문에, 배출관7의 하단이나 가스 제거구멍17을 통하여 배출관7 내로 처리수가 역류되지 않는다. 또한 각도θ₃로 나타나 있는 바와 같이 배출관7의 하단의 개구가 상방을 향하여 경사져 있으므로, 용기1 내에서 상승하는 반응 가스가 배출관7 내로 유입되는 것도 방지된다. 또한 배출관7의 하단은 가로방향으로 하여도 좋다.

다음에 상기 실시예의 생물반응기의 각 부분의 바람직한 치수, 운전 조건 등에 대하여 설명한다.

기체액체고체 분리기4의 원통부10의 지름d₁은 원통형 용기1의 지름의 60∼90%, 특히 70∼85%인 것이 바람직하다.

원통부10의 높이h₁은 250cm이하, 특히 50∼200cm인 것이 바람직하다.

원추형부11의 수평면에 대한 경사각도θ₁은 45∼60도, 특히 50∼60도인 것이 바람직하다.

배플21∼24의 수평면에 대한 경사각도θ₂는 45∼60도, 특히 50∼60도인 것이 바람직하다.

고형분 배출관7의 지름(비원형관인 경우에는 평균 지름)은 유입구13의 구경의 50∼150%이며, 또한 50mm 이상인 것이 바람직하다.

고형분 배출관7의 수직방향 길이(높이)h₂는 기체액체고체 분리기4의 지름d₁의 10%이상 예를 들면 10∼70%인 것이 바람직하고, 30∼80%인 것이 더 바람직하다.

고형분 배출관7의 수평면에 대한 경사각도θ₄는 45∼135도, 특히 50∼130도인 것이 바람직하다.

원통부10에 설치하는 가스 제거구10a의 수는 4개 이상인 것이 바람직 하다.

배플의 수는 1∼10개, 특히 4개인 것이 바람직하다.

가장 바깥 둘레의 배플24와 원통부10의 내주면의 접촉부 또는 고정부에서 원통부10의 하단까지의 길이h₃은, 유입구13의 구경 또는 유입구13의 상하폭의 1∼3배, 특히 1.5∼2배인 것이 바람직하다.

가장 바깥 둘레의 배플24의 높이h₄는, 상기 높이h₃의 1∼2배, 특히 1.25∼1.5배인 것이 바람직하다.

용기1 내의 공탑 속도(superficial velocity)는 7m/ｈ 이하인 것이 바람직하다. 용기1 내의 ＣＯＤ(chemical oxygen demand) 부하는 30kg-ＣＯＤ/㎥·ｄ 이하인 것이 바람직하고, 25kg-ＣＯＤ/㎥·ｄ 이하인 것이 더 바람직하다.

상기 실시예에서는 제트 노즐14가 원추형부11의 내면을 따라 설치되어 있지만, 후술하는 도7과 같이 수직으로 설치되어도 좋다.

도4(a)는 다른 실시예에 관한 생물반응기 상부의 확대도, 도4(b)는 그 기체액체고체 분리기의 사시도이다.

도4의 실시예에 있어서는, 기체액체고체 분리기4A의 원통부10의 원주방향(圓周方向)의 거의 전체에 걸쳐 형성되고 여러 개의 가로가 긴 직사각형 모양의 유입구13A를 통하여 기체액체고체 분리기4A 내로 생물반응수를 유입시킨다. 각 유입구13A는 배플24의 외측을 둘러 싸도록 형성되어 있다.

도2의 실시예에서는, 기체액체분리실 내로 접선방향으로 생물반응수를 유입시킴으로써 기체액체고체 분리실 내에 선회류(旋回流)가 형성되어 효율적으로 기체액체고체 분리가 이루어지는 것인 것에 대하여, 도4의 실시예에 있어서는, 생물반응수의 유입구를 크게 함으로써 생물반응수의 유입 속도를 작게 하여 기체액체고체 분리실 내에서의 고체의 침강 효율을 높이는 것이다.

또한 도4의 경우에, 고형분 배출관7의 지름(비원형관의 경우에는 평균 지름)은 유입구13A의 상하폭의 50∼100%이며, 또한 50mm이상인 것이 바람직하다.

도4의 그 이외의 구성은 도2와 같아서, 동일한 부호는 동일부분을 나타내고 있다. 도4의 실시예에 있어서 유입구13A는 슬릿 모양으로 형성되어 있지만, 원통부10의 원주방향의 거의 전체에 걸쳐 설치되어 있으면 유입구13A의 형상은 특별하게 한정되지 않는다. 이 형태에 있어서는, 유입구13A로부터의 생물반응수의 유입 선속도는 5cm/ｓ이하, 특히 1∼4cm/s인 것이 바람직하다.

상기 실시예에서는 용기1은 모두 원통형이지만, 타원통형, 각진 통형 등이어도 좋고, 예를 들면 사각형의 통 모양이어도 좋다. 사각형의 통 모양으로서는 정사각형의 통 모양이어도 좋고 직사각형의 통 모양이어도 좋다.

상기 실시예에서는 용기1의 상부에 1개의 기체액체고체 분리기4, 4A를 설치하고 있지만 여러 개의 기체액체고체 분리기를 설치하여도 좋다.

도5는 그 일례를 나타내는 것이며 직사각형의 용기1A 내에 6개의 기체액체고체 분리기4가 설치되어 있다. 각 기체액체고체 분리기4로부터의 처리수는 집합관6A에 모아져서 배출된다. 또한 각 기체액체고체 분리기4는 용기1A의 상부에 가설된 들보 모양 부재(도면에 나타내는 것을 생략)로 지지되는 것이 바람직하다.

상기 실시예는 기체액체고체 분리기4 내의 슬러지는 중력에 의하여 배출되도록 구성되어 있지만, 펌프에 의하여 흡인되어서 배출되어도 좋다.

도6은 그 일례를 나타내는 것이며, 각 기체액체고체 분리기4의 고형분 배출관7이 집합관7A에 접속되어 펌프P를 통하여 생물반응영역S로 반송되도록 구성되어 있다. 도6에서는 여러 개의 기체액체고체 분리기4가 설치되어 있지만, 도1에 있어서도 펌프를 통하여 배출관7로부터 슬러지를 인출하도록 구성하여도 좋다. 인출한 슬러지는 용기1A의 생물반응영역으로 되돌리도록 하는 것이 바람직하다.

(고형분 배출관이 수직인 상부관과 가로방향 또는 하방으로 비스듬하게 경사진 하부관으로 이루어진 생물반응기)

도7은, 고형분 배출관이 수직인 상부관과, 가로방향 또는 하방으로 비스듬하게 경사진 하부관으로 이루어진 생물반응기의 실시예를 나타내는 단면도이고, 상기 도2와 동일한 생물반응기의 상부 단면도이다.

본 실시예에서도 용기1 내의 상부에 기체액체고체 분리기4D가 설치되 어 있다. 이 기체액체고체 분리기4D는 상기 도2의 기체액체고체 분리기4와 유사한 구조이고, 다른 점은, 고형분 배출관7D가 수직인 상부관7a와 상기 상부관7a에 연결되는 경사 각도θ₅로 하방으로 비스듬하게 경사져서 연장되는 하부관7b로 이루어져 있는 점 및 제트 노즐14 및 그에 연결되는 배관15가 기체액체고체 분리기4D의 축심(軸心) 부분에 수직으로 배치되어 있는 점이다.

고형분 배출관7D의 상부관7a는 그 상단부가 원추형부11의 하단에 연결되어 있다. 하부관7b는 이 상부관7a의 하단으로부터 하방으로 비스듬하게 경사져서 연장되어 있다. 하부관7b의 상면 중에 상부관7a와 접하는 부분에 고형분 배출관7D 내로부터의 가스 배출을 하기 위한 가스 포켓16 및 가스 제거구멍17이 형성되어 있다. 하부관7b의 말단 개구가 각도θ₃ 만큼 상방으로 비스듬한 방향으로 되어 있다. 또한 가스 제거구멍은 상부관7a의 하부에 형성되어도 좋다.

그 외의 구성은 상기 도1∼도3의 실시예와 동일하며, 동일 부호는 동일한 부분을 나타내고 있다.

도7의 각도θ₁, θ₂, θ₃ 의 바람직한 범위는 상기한 바와 같다. 하부관의 경사 각도θ₅는 0∼90도가 좋지만, 45∼90도 특히 60∼80도가 더 바람직하다.

도7의 각 치수의 바람직한 범위도 상기의 실시예와 같다. 하부관7b 의 수평방향 길이는 고형분 배출관7D의 높이h₂의 5∼90% 정도가 바람직하다.

도7의 이러한 구성의 생물반응기에 있어서도, 도1∼도3의 생물반응기와 같은 작용 효과를 들 수 있다.

도7은, 도1∼도3에 있어서의 고형분 배출관7을 상부관7a와 하부관7b로 구성하고 있지만, 상기한 바와 같이 도4∼도6의 생물반응기에 있어서도 고형분 배출관을 상부관7a와 하부관7b로 구성하여도 좋다.

본 발명의 생물반응기에서는, 반응 용기 내의 상부의 기체액체고체 분리실 내에 같은 중심을 가지는 여러 개의 배플(baffle)을 설치하고 있어 기체액체고체 분리 효율이 높다. 이 때문에 용기 내의 생물처리 반응 효율을 높일 수 있다.

청구항2와 같이 기체액체고체 분리실로부터 하방으로 연장하여 고형분 배출관을 설치하였을 경우에, 고형분이 상기 배출관 내에 체류하고, 중력에 의하여 상기 배출관으로부터 서서히 용기 하부를 향하여 유출된다. 액체보다도 밀도(비중)가 큰 고형분이 배출관 내에 체류하기 때문에, 이 배출관으로부터 액체가 기체액체고체 분리실로 역류되지 않으며 기체액체고체 분리실 내의 기체액체고체 분리 효율이 높게 유지된다.

청구항3, 4와 같이 고형분 배출관을 경사지게 하거나, 하부관을 가로 방향으로 하거나 하방으로 경사지게 함으로써 고형분이 배출관 내에 체류하기 쉬워진다. 또한 고형분 배출관의 하단 또는 말단의 개구를 가로방향 또는 상방으로 비스듬한 방향으로 함으로써 반응 용기 내에서 발생한 기체가 배출관 내로 유입되는 것이 확실하게 방지된다.

이 기체액체고체 분리실 내의 하부로부터 배출관에 걸쳐서 고형분이 체류하기 때문에, 청구항5와 같이 이 부분에 가스 제거구멍을 형성함으로써 체류 고형분으로부터 가스를 제거할 수 있다. 이에 따라 체류 고형분에 대하여 가스의 부력이 작용되는 것이 방지 또는 억제되어, 고형분이 원활하게 배출관의 하방을 통하여 빠져나간다.

청구항6과 같이 고형분 배출관의 하부에 가로방향 또는 하방으로 비스듬하게 경사지는 하부관을 설치하는 경우에는, 이 상부관의 하부 또는 하부관에 가스 제거구멍을 형성함으로써 체류 고형분으로부터 양호하게 가스를 제거할 수 있다.

청구항7과 같이 가장 바깥 둘레의 배플과 기체액체고체 분리실 내면의 사이에 접선 방향으로 액체를 유입시킴으로써, 기체액체고체 분리실 내에 액체의 선회류가 형성되어 기체액체고체 분리가 충분하게 이루어지게 된다.

청구항8과 같이 상기 가장 바깥 둘레의 배플과 기체액체고체 분리실 내면 사이의 부분으로부터 가스가 빠지도록 원통부에 가스 제거구를 형성함으로써 접촉 부분에 가스가 차는 것이 방지된다. 또한 이에 따라 기체액체고체 분리실 내로 액체가 원활하게 유입되게 된다.

Claims

내부에서 액체의 생물반응 처리가 이루어지는 용기와,

상기 용기 내의 상부에 설치되고 상기 용기 내로부터 액체가 유입되어 이 액체 중의 고형분(固形分)의 침강 분리(沈降分離)와 가스의 부상 분리(浮上分離)가 이루어지는 기체액체고체 분리실(氣體液體古體分離室)

을 구비하는 생물반응기(生物反應器)에 있어서,

상기 기체액체고체 분리실 내에, 같은 중심을 가지고 서로 일정한 간격으로 설치되고, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 형태를 구비한 여러 개의 배플(baffle)이 설치되는 것을

특징으로 하는 생물반응기.
제1항에 있어서,

상기 기체액체고체 분리실은, 상부의 원통부(圓筒部)와, 상기 원통부의 하측에 연속해 있는 원추형부(圓錐形部)를 구비하고 있고,

상기 기체액체고체 분리실로부터 중력(重力)에 의하여 기체액체고체 분리실 내에서 하방으로 침강한 고형분을 유출시키기 위한 고형분 배출관이 상기 원추형부의 하단부에서 하방으로 연장되어 있고,

상기 고형분 배출관의 수직방향 길이h₂가 상기 원통부의 내경d₁의 0.1배 이상인 것을

특징으로 하는 생물반응기.
제2항에 있어서,

상기 고형분 배출관은 수직방향에 대하여 경사져서 연장되어 있고,

상기 고형분 배출관의 하단의 개구(開口)가 가로방향 또는 상방으로 비스듬한 방향인 것을

특징으로 하는 생물반응기.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 기체액체고체 분리실의 하부 또는 상기 고형분 배출관의 상부에, 상기 기체액체고체 분리실 내 또는 고형분 배출관 내의 가스(gas)를 상기 기체액체고체 분리실 또는 고형분 배출관 밖으로 유출시키기 위한 가스 제거구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 생물반응기.
제2항에 있어서,

상기 고형분 배출관은 수직방향으로 연장되어 설치되어 있는 상부관과,

상기 상부관에 연결되어 가로방향 또는 하방으로 경사져서 연장되는 하부관으로 이루어지고,

상기 하부관의 말단(末端)의 개구가 가로방향 또는 상방으로 비스듬한 방향인 것을

특징으로 하는 생물반응기.
제5항에 있어서,

상기 상부관의 하부 또는 상기 하부관에 상기 고형분 배출관 내의 가스를 상기 고형분 배출관 밖으로 유출시키기 위한 가스 제거구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 생물반응기.
제1항 또는 제6항의 어느 하나의 항에 있어서,

가장 바깥 둘레의 배플의 상단이 상기 기체액체고체 분리실의 내면에 연속되어 있고,

상기 기체액체고체 분리실의 내면(內面)과 가장 바깥 둘레의 배플 사 이에, 상기 기체액체고체 분리실 내로 대략 접선방향(接線方向)으로 상기 용기 내의 액체가 유입되도록 유입부가 형성되어 있는 것을

특징으로 하는 생물반응기.
제7항에 있어서,

상기 기체액체고체 분리실의 내면과 가장 바깥 둘레의 배플의 사이로부터 상기 원통부의 외측으로 가스를 유출시키기 위한 가스 제거구가 상기 원통부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 생물반응기.