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메탄화 반응의 기질로 사용하기 위한 유기성 폐기물 및 상기 유기성 폐기물의 중간 대사산물을 생성되는 유기산 발효조; 상기 유기산 발효조로부터 메탄화 반응의 기질을 공급받아 혐기성 혼합 미생물 군집을 배양함으로서 메탄화 반응을 수행하여 바이오메탄을 생산하는 메탄화 반응조; 수소 가스가 저장되고 상기 메탄화 반응조에 수소를 연속회분식 또는 반연속식으로 주입하는 수소 공급조;상기 유기산 발효조 내부의 환경조건과 상기 메탄화 반응기 내부의 환경조건을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부;상기 모니터링부에서 측정된 환경조건을 기설정된 기준에 맞춰 조절하는 조절부;혐기성 혼합 미생물 군집의 배양에 필요한 영양물질이 저장되어 상기 메탄화 반응기로 공급하는 영양물질 저장조; 및상기 메탄화 반응조로부터 바이오메탄 가스를 회수하고 저장하는 바이오메탄 저장조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 시스템
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제1항에 있어서,상기 메탄화 반응조는,상기 유기산 발효조로부터 메탄화 반응의 기질을 공급받고, 상기 수소 공급조로부터 수소를 공급 받아 혐기성 혼합 미생물 군집을 이용한 1차 메탄화 반응을 수행하여 메탄과 이산화탄소를 포함하는 바이오가스를 생산하는 제1 메탄화 반응조; 및상기 제1 메탄화 반응조로부터 생산된 상기 바이오가스를 공급을 받아 혐기성 혼합 미생물 군집을 이용한 2차 메탄화 반응을 수행하여 메탄의 함량을 향상시킨 바이오메탄을 생성하는 제2 메탄화 반응조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 시스템
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제2항에 있어서,상기 제2 메탄화 반응조는,메탄의 함량을 향상시키기 위해 상기 제1 메탄화 반응조로부터 회수된 상기 바이오 가스를 공급받고, 수소 공급조로부터 수소를 공급받아 가압 조건하에서 운전하여 바이오메탄을 생산하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 시스템
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제2항에 있어서,상기 제1 메탄화 반응조 및 제2 메탄화 반응조는 내부에 기계적 교반 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 시스템
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제2항에 있어서,상기 제1 메탄화 반응조 및 상기 제2 메탄화 반응조의 상부의 헤드 스페이스(head space)는 전체 메탄화 반응조의 전체 부피 100%를 기준으로, 20% 이상 50% 미만인 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 시스템
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제1항에 있어서,상기 메탄화 반응기와 상기 유기산 발효조를 연결하며, 상기 유기산 발효조로부터 메탄화 반응의 기질을 상기 메탄화 반응기로 공급하는 기질 공급관;상기 메탄화 반응기의 일측면에 형성되어 상기 수소 공급조로부터 수소 가스를 공급하는 수소 공급관;상기 메탄화 반응기의 타측면에 연결되어 상기 영양물질 저장조로부터 혐기성 혼합 미생물 군집 배양에 필요한 영양물질을 공급하는 영양 공급관;상기 메탄화 반응기에서 메탄화 반응에 사용된 처리수를 배출하는 처리수 배출관; 및상기 메탄화 반응기에서 메탄화 반응으로 생산된 바이오메탄을 회수하여 상기 바이오메탄 저장조로 이동시키는 바이오메탄 회수관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 시스템
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제6항에 있어서,상기 기질 공급관 상에 상기 유기산 발효조로부터 공급되는 메탄화 반응의 기질의 공급을 제어를 위해 개폐시키도록 체크 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 메탄 생산 시스템
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(a) 제1 메탄화 반응조에 유기산 발효조로부터 기질 공급관을 통해 메탄화 반응의 기질을 공급하고, 수소 공급조로부터 수소를 공급하여 혐기성 혼합 미생물 군집을 이용한 1차 메탄화 반응을 수행하여 메탄과 이산화탄소를 포함하는 바이오가스를 생산하는 단계; 및(b) 제2 메탄화 반응조에 상기 (a) 단계에서 생산된 바이오가스를 공급하고, 수소 공급조로부터 수소를 공급하며 가압조건하에서 혐기성 혼합 미생물 군집을 이용한 2차 메탄화 반응을 수행하여 바이오메탄을 생산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 방법
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제8항에 있어서,상기 (a) 단계는, 상기 제1 메탄화 반응조에서 측정된 상기 제1 메탄화 반응기 상부의 헤드 스페이스 부피에 따라 상기 기질 공급관 상에 설치된 체크 밸브를 개폐시켜 상기 유기산 발효조로부터 공급되는 메탄화 반응의 기질의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 방법
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제8항에 있어서, 상기 (b) 단계 이전에 상기 (a) 단계 후 제1 메탄화 반응조 내부에 남아있는 잔존 수소 농도를 모니터링하고, 측정된 잔존 수소의 농도에 따라 제2 메탄화 반응조에 공급되는 수소의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 방법
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제8항에 있어서,상기 (b) 단계 이후에,(c) 상기 (b) 단계에서 생산된 바이오메탄을 회수하여 바이오메탄 회수관을 통해 바이오메탄 저장조로 이동시켜 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 방법
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제8항에 있어서,상기 수소 공급조는,상기 제1 메탄화 반응조 및 상기 제2 메탄화 반응조에 수소를 연속회분식 또는 반연속식으로 주입하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 방법
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제8항에 있어서,상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계가 진행될 동안 혐기성 혼합 미생물 군집 배양에 필요한 영양물질을 영양물질 저장조로부터 공급받는 것을 특징으로 하는 바이오메탄 생산 방법
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