РЕАКТОРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЗЕРНИСТОГО ИЛА, СОДЕРЖАЩАЯ ВНЕШНИЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2023 года по МПК C02F3/28 

Изобретение относится к способу обработки жидкости на водной основе, в соответствии с которым биогаз производится в установке, содержащей биореактор. Изобретение относится также к установке, подходящей для осуществления такого способа.

При биологической обработке жидкостей на водной основе, таких как сточные воды, для превращения загрязняющих веществ (органических веществ) в безвредные компоненты применяется активная биомасса (микроорганизмы, такие как бактерии и/или археи).

Существуют два основных типа процессов. При так называемой анаэробной обработке (без участия кислорода) общность анаэробных микроорганизмов превращает загрязняющие вещества по существу в биогаз.

При аэробной обработке загрязняющие вещества под действием аэробных (с участием кислорода) условий в значительной степени редуцируются в новые микроорганизмы (избыточный активный ил), которые затем требуется отделить от обработанной сточной воды и переработать отдельно.

В анаэробных реакторных системах с иловой подложкой анаэробные микроорганизмы используются для превращения загрязняющих веществ из жидкостей на водной основе в биогаз. Эти анаэробные бактерии срастаются в основном в агрегаты, часто называемые зернистой биомассой. Системы часто характеризуются низким объемом выхода биомассы (обычно 2-4% от преобразованного ХПК) в результате низкого чистого выхода от задействованных анаэробных микроорганизмов.

Это, с одной стороны, большой плюс, поскольку избыточная биомасса, произведенная в системах обработки сточных вод, должна быть утилизирована как твердый отход, по высокой цене, но, с другой стороны, это создает чувствительный аспект для сохранения/поддержания достаточно активного биологического ила в системе обработки (реакторе).

Способ сохранения биомассы в реакторах энаэробной обработки может быть осуществлен различными путями. Одним из способов отделения времени пребывания жидкости от времени пребывания биомассы является иммобилизация биомассы на фиксированном или мобильном носителе. Однако лучшим и наиболее предпочтительным способом является использование преимущественно зернистой биомассы так, как это применено в реакторах Восходящего Потока с Взвешенным Слоем Анаэробного Ила (UASB - ВПВСАИ), реакторах с Подложкой Зернистого Ила (GSB - ПЗИ) и IC реакторах (с внутренней циркуляцией - ВЦ реакторы), см., например, WO 2007/078195, Frankin R.J. (2001). Полномасштабные опыты с анаэробной обработкой промышленной сточной воды. Wat Sci. Tech., 44(8), 1-6).

Для обработки сточных вод в таких отраслях промышленности, как, например, переработка пищевой продукции и производство напитков, ликеро-водочные, фармацевтические производства и целлюлозно-бумажные комбинаты (ЦБК), обычно применяемыми являются реакторы с подложкой зернистого ила (GSB - ПЗИ), такие как реакторы с расширенной подложкой Зернистого ила (EGSB - РПЗИ). Подобные сточные воды обычно содержат большое количество органических загрязняющих веществ, которые требуется удалить до того, как вода может быть повторно использована или утилизирована.

В типовом (Р)ПЗИ реакторе сточная вода вводится в нижнюю часть биореактора с восходящим потоком. Затем вода протекает вверх через подложку зернистого ила, которая содержит микроорганизмы, разрушающие присутствующие в сточной воде органические загрязнения, вследствие чего образуется биогаз, преимущественно метан и диоксид углерода, причем метан может быть, в свою очередь, использован как экологически чистый источник, например для производства энергии. Производительность высокоскоростных анаэробных реакторов (РПЗИ) сильно зависит от надежного расширения подложки ила, турбулентности жидкости и высокой скорости потока, поскольку это способствует хорошему массопереносу, меньшему заиливанию и проскальзыванию (Van Lier, J.B., van der Zee, F.P., Frijters, M. E. Ersahin , Rev Environ Sci. Biotechnol. 2015, 14(4), 681-702).

Ключом к эффективности процесса является эффективное разделение биомассы (зерен), воды (отводимого стока) и биогаза, иными словами, возможность удаления отводимой сточной воды и биогаза, с сохранением при этом биомассы в системе для достижения чистого прироста зернистой биомассы. Существует несколько параметров, которые влияют на качественное разделение жидкой, твердой и газовой фаз в ПЗИ реакторах, таких как РПЗИ реакторы.

Насколько известно специалисту, одним из важных параметров для достижения такого эффективного разделения является поведение биомассы при осаждении. Для достижения эффективного разделения фаз необходим высокий показатель осаждения зерен. На осаждение зерен влияют несколько факторов, таких как гидравлическая характеристика или динамика текучести (жидкости и газа) внутри реактора и/или наличие и конструкция трехфазного сепараторного устройства внутри реактора (турбулентные и ламинарные потоки, скорости турбулентности и восходящих потоков). Более того, поведение при осаждении может зависеть от состава илового зерна, такого как содержание биомассы и/или минеральной фракции. Например, зерна ила с высокой долей инертной фракции (любого вещества, которое не является биоразлагаемым) могут осаждаться быстрее, но ее разрушающее действие может быть меньше, либо даже совсем отсутствовать какое-либо разрушающее действие. Соответственно, инертные зерна ила вследствие производства биогаза и/или рециркуляции потока имеют риск того, что они не будут иметь возможности для расширения и/или рециркуляции. Таким образом, в обычных системах они будут иметь тенденцию оставаться на дне реактора, блокируя, таким образом, узлы возникновения ила и вызывая основные проблемы при работе.

Самое важное из всего этого заключается в том, что наличие газа внутри зерен воздействует на поведение при осаждении. Из-за большой высоты, как правило, между 15 м и 25 м, которую могут иметь системы ПЗИ и, в особенности, РПЗИ, и, следовательно, давления, вызванного водяным столбом, обычно составляющим 1,5-2,5 бар, биомасса, расположенная на дне реактора, подвергается воздействию более высокого давления, чем в верхней его части. Поэтому газ внутри зерен на дне реактора находится под давлением, что приводит к большей плотности зерен и, соответственно, они осаждаются быстрее.

Во-вторых, такие разделительные устройства, как отстойники, являются ценными инструментами для достижения улучшенного разделения различных фаз и, соответственно, повышения суммарной эффективности процесса обработки сточных вод.

Эффективное разделение фаз в дальнейшем может быть усилено за счет создания внутри реактора специфических потоков, которые способствуют, например, осаждаемости биомассы (за счет выталкивания вниз твердых частиц). Такие потоки могут быть введены посредством разделительных систем, таких как наклонные пластины во внутренних отстойниках, могут быть вызваны растворимостью диоксида углерода в воде, создающей турбулентность, или могут быть вызваны простым перемещением фаз вследствие разности плотностей, например, когда ил под действием силы тяжести стремится двигаться вниз, тогда как биогаз перемещается вверх.

Пример реактора РПЗИ описан в WO 2007/078195. Известен также ВIOTHANE Biobed Advanced EGSB (Усовершенствованный РПЗИ с биоподложкой БИОТАН). Этот реактор имеет трехфазный сепаратор в биореакторе, а также содержит бак-кондиционер. В верхней части биореактора имеется отстойник с наклонной пластиной (TPS - ОНП), способствующей отделению биогаза от отводимого стока и биомассы. В нижней части отстойника с наклонной пластиной, вследствие разности давлений под наклонной пластиной относительно верхней части пластины, создается эффект гигантского прилива, приводящий к лучшему отделению биогаза и направляющий вниз осажденную биомассу.

EP 0 493 727 относится к реактору для непрерывной механической и анаэробной биологической очистки, при необходимости включающему внешнее разделительное устройство, предпочтительно циклон. Нижняя часть реактора содержит зону осаждения, которая отделена от реактора днищем с отверстиями, позволяющим осуществить прохождение жидкостей с одновременным предотвращением прохождения твердых частиц.

Недостаток данной системы заключается в том, что ил осаждается ниже приточных линий, так что взаимодействие между сточной водой и илом является неоптимальным, снижая эффективность системы.

WO2012/005592 нацелен на преодоление этой проблемы путем проектирования реактора, имеющего второй отстойник, помещенный на дне биореактора, где биомасса отделяется от жидкого отводимого стока с большей эффективностью, за счет того, что разделение происходит при более высоком давлении. Жидкость, отделенная от биогаза в отстойнике с наклонной пластиной, расположенном в верхней части реактора, переносится в этот второй отстойник через питающий трубопровод внешнего сепаратора. Авторами данного изобретения выявлено, что эта система имеет следующие недостатки:

• Отсутствие надлежащего управления рециркуляцией в реакторе, в частности, когда мало или вообще отсутствует производство биогаза, как это происходит во время пуска.

• Значительная вероятность забивания второго отстойника, помещенного на дно биореактора

• Отсутствие доступа к данной разделительной камере для технического обслуживания; требование полного опорожнения реактора, если желательно выполнение технического обслуживания

• Сложность эксплуатации при отсутствии производства биогаза (пуск).

Авторы данного изобретения в настоящее время с удивлением обнаружили путь для обеспечения высокоэффективного процесса обработки жидкости на водной основе, который преодолевает эти указанные недостатки без наличия второго отстойника, расположенного внутри реактора. В отличие от этого, снаружи биореактора предложена внешняя разделительная камера, как правило, перед обратным трубопроводом в бак-кондиционер.

Таким образом, данное изобретение относится к способу обработки жидкости на водной основе, содержащей биоразлагаемое органическое вещество, в установке, содержащей биореактор с восходящим потоком (1), содержащий иловую подложку, указанную иловую подложку, содержащую биомассу и внешний сепаратор (2), при этом указанный способ включает

- подачу в нижнюю часть биореактора жидкости на водной основе, контактирование подаваемой жидкости с биомассой, с образованием, вследствие этого, биогаза из биоразлагаемого органического вещества;

- удаление из верхней части биореактора проконтактировавшей с биомассой жидкости, содержащей биомассу; и

- подачу жидкости на водной основе, содержащей биомассу, (удаленную из верхней части биореактора), во внешний сепаратор (2), содержащий разделительную камеру, оборудованную наклонными внутренними устройствами, при этом указанная жидкость на водной основе, содержащая биомассу, разделяется на жидкую фазу с пониженным содержанием биомассы, или практически не содержащую биомассы, а также на обогащенную биомассой текучую фазу, которая возвращается (из внешнего сепаратора) в биореактор.

Согласно настоящему изобретению предложен эффективный способ обработки сточной воды. Наличие внешнего сепаратора позволяет осуществлять улучшенное техническое обслуживание и улучшенный запуск процесса и, кроме того, позволяет осуществлять монтаж реактора по частям, т.е. дает возможность усовершенствовать уже существующую систему за счет внешнего сепаратора, повышая таким образом эффективность реактора.

Было установлено, что внешний сепаратор подходит, в частности, для получения жидкой фазы, которая имеет уменьшенное содержание зернистой биомассы по сравнению с жидкостью, подаваемой во внешний сепаратор. Это достигается преимущественно вследствие возможности осаждения зернистой биомассы. Затем осажденная зернистая биомасса по меньшей мере в значительной своей части возвращается в биореактор (в виде части текучей фазы, обогащенной зернистой биомассой).

Изобретение, кроме того, относится к установке для микробиологической обработки жидкости на водной основе, содержащей биоразлагаемое органическое вещество, при этом установка содержит

- биореактор (1), содержащий выход для биогаза;

- внешний сепаратор (2), содержащий разделительную камеру, оборудованную наклонными внутренними устройствами, размещенными с возможностью отделения жидкой фазы от текучей фазы, содержащей твердые частицы, в частности биомассу, более конкретно, зернистую биомассу, внешний сепаратор, содержащий вход(4) для жидкости на водной основе, присоединенный ко входу (5) трубопровода (6) для удаления из биореактора (1) жидкости на водной основе, выход (7а) для жидкости на водной основе, выход (8) для жидкости, обогащенной твердыми частицами, в частности (зернистой) биомассой, подаваемой через трубопровод (10) на вход (9) этой жидкости в биореактор (1).

Было выявлено, что в соответствии с данным изобретением установка особенно подходит для эффективного разделения газо-жидкостно-твердой смеси на газовую фазу, на жидкую фазу, которая практически свободна от зернистой биомассы и на текучую фазу, обогащенную твердыми частицами, в особенности обогащенную измельченной твердой фазой, в частности обогащенную зернистой биомассой. Хотя установка является высокоэффективной, ее конструкция весьма проста, в частности, для улучшения разделения требуется ограниченное число технических устройств внутри реактора, которые снижают риск сбоев в работе и упрощают техническое обслуживание и очистку. Внешний сепаратор важен для хорошего разделения.

Если не указано иное, то используемый здесь термин «или» определен как «и/или».

Если не указано иное, то используемый здесь термин, в виде английского неопределенного артикля «a» или «an», используемого в качестве грамматических средств выражения единственного числа, определен как «по меньшей мере один».

Когда речь идет о существительном в единственном числе (например, соединение, примесь и т.д.), имеется в виду, что множественное число должно быть включено.

Термин «(по меньшей мере) по существу», применен здесь, как правило, для обозначения того, что указанное, имеет общую характерную черту или функцию. Когда речь идет о признаке, поддающемся количественному определению, данный термин используется, в частности, для обозначения того, что он составляет по меньшей мере 50% , более конкретно - более чем 75%, даже более конкретно - более 90% от его максимального значения. Термин «по существу не содержит» применен здесь, как правило, для обозначения того, что вещество не присутствует (ниже доступного, с помощью аналитической технологии, имеющейся на дату вступления в силу поданной заявки, предела обнаружения), либо присутствует в таком малом количестве, что оно не воздействует существенно на свойство продукта, который по существу не содержит указанного вещества. На практике, при количественном выражении, продукт обычно считается по существу не содержащим вещества, если его содержание составляет 0 - 1 мас.%, в частности 0 -0,5 мас.%, более конкретно 0 - 0,1 мас.%.

В контексте данной заявки термин «примерно» означает, как правило, отклонение в 15% или менее от данной величины, в частности отклонение в 10% или менее, более конкретно отклонение в 5% или менее.

Использованный здесь термин «биоразлагаемое органическое вещество» - это органическое вещество, которое может быть преобразовано биомассой в реакторе, как правило, под действием главным образом анаэробных условий, в частности в биомассу или метан.

Термин «жидкость» использован здесь для жидкостей и смесей жидкостей, а также по меньшей мере одной другой фазы, такой как суспензии, перетекающие без приложения внешнего давления (давления, отличающегося от такового вследствие действия силы тяжести).

Термин «жидкость» использован здесь для жидкости на водной основе, которая по существу не содержит твердых частиц, видимых невооруженным глазом, т.е. с размером <0,1 мм.

Использованный здесь термин «органическое вещество» - это любое органическое вещество, которое является химически окисляемым, как это может быть определено на основе теста на химическое потребление кислорода (ХПК), в соответствии с описанием в ISO 6060:1989. Обычно содержание органического вещества выражают в г ХПК, т.е. в граммах кислорода, которые потреблены на окисление органического вещества.

Специалист хорошо знаком с терминами типа «верхний», «нижний», «средний», «на дне», «вблизи дна», «вверху» и «вблизи верха». Обычно они интерпретируются вместе с другими терминами и специалист будет иметь возможность осуществить это на практике, основываясь на обычных общих познаниях, информации и цитировании, представленных здесь, а также на специфике блока (такого как биореактор, отдельный контейнер, или объем вещества, содержащегося в биореакторе или секции) установки.

В соответствии с эмпирическим правилом, если только из контекста не следует иное, «вблизи» - это определенный ориентир (такой как «дно» или «верх»), обычно означающий «на относительной высоте до +/- 20 % от ориентира», в частности «на относительной высоте до +/- 15 % от ориентира», более конкретно «на относительной высоте до +/- 10%» от ориентира. Относительная высота является расстоянием от дна, разделенным между суммарной высотой блока (разность высот между дном и верхом).

В соответствии с эмпирическим правилом, если только из контекста не следует иное, «верхняя» часть обычно означает в верхней 1/2 и, в частности в верхней 1/3 блока, а «нижняя» часть обычно означает нижнюю 1/2 блока и, в частности нижнюю 1/3 блока. Когда речь идет о средней части, то это означает, в частности среднюю 1/3 блока (от 1/3 от дна до 1/3 от верха).

На фиг.1 схематически показано общее устройство установки (для осуществления способа) в соответствии с данным изобретением. На нем схематически показано как жидкость на водной основе может быть подана через вход (13) в бак-кондиционер (12), в котором жидкость на водной основе (такая как сточная вода) проходит стадию кондиционирования. Бак-кондиционер (12) дополнительно содержит выход (17) для биогаза, выход для предварительно кондиционированной жидкости, который на дне биореактора (1) или вблизи него присоединен посредством трубопровода (16) к Системе (15) Распределения приточной жидкости (СРПЖ). В качестве преимущества, трубопровод (16) дополнительно содержит рециркуляционный насос (11) для непрерывной и управляемой рециркуляции жидкости. Жидкость на водной основе проходит через иловую подложку, содержащую микроорганизмы, способные превращать биоразлагаемое органическое вещество в биогаз.

Наличие насоса (11) для рециркуляции из бака-кондиционера (12) в биореактор (1) обеспечивает

- управляемое разбавление ингибиторных соединений

- постоянную скорость потока в РПЗИ

- постоянную скорость восходящего потока (независимо от величины нагрузки по ХПК)

- улучшенный контроль рН в баке-кондиционере (БК) анаэробной щелочности оборотной сточной жидкости.

На фиг.1 биореактор (1) дополнительно содержит внутреннюю отражательную перегородку или отклонитель/сепаратор (3), расположенный в верхней части биореактора (1) для удаления биогаза из смеси газ-жидкость на водной основе и выход (18) для биогаза. Биореактор (1) дополнительно содержит внутренний питающий трубопровод (6) с входом (5) для жидкости на водной основе, содержащей твердые частицы, из которой отделен биогаз, который присоединен ко входу (4) внешнего сепаратора (2), отделяющего твердые частицы от жидкой фазы. Вход (5) трубопровода (6) расположен под отражательной перегородкой или отклонителем (3). Трубопровод (6), дополнительно содержащий клапан (27) для изоляции внешнего сепаратора (2) от установки при техническом обслуживании, ремонте или замене. Трубопровод (10) соединяет выход (8) из внешнего сепаратора (2) с входом (9) в биореактор (1) жидкости, обогащенной твердыми частицами, в указанном трубопроводе предусмотрен инжектор (23) биогаза, выполненный с возможностью ввода биогаза в жидкость, обогащенную твердыми частицами внутрь трубопровода (10); а также между инжектором (23) биогаза и вытяжными колпаками (22) биогаза внутри биореактора предусмотрен трубопровод (21) биогаза. Трубопровод (10) дополнительно содержит клапан (28) для изоляции внешнего сепаратора (2) от установки при техническом обслуживании, ремонте или замене.

Трубопровод (21) биогаза на фиг.1 дополнительно содержит тройник (24) для присоединения трубопровода (21) биогаза к трубопроводу (26) биогаза для ввода биогаза через вход (25) в бак-кондиционер (12) для перемешивания внутри него жидкости на водной основе.

Фиг.1 дополнительно показывает устройство (7) для удаления и рецикла жидкой фазы внешнего сепаратора. Оно содержит выход (7а) для удаления из сепаратора жидкой фазы с пониженным содержанием биомассы, которая может практически не содержать биомассы. От этого выхода (7а) могут быть предусмотрены сбросной трубопровод (7b), по которому обработанная фаза может выйти из установки, а также линия рецикла (37) для возврата жидкой фазы в бак-кондиционер (12).

Внешний сепаратор (2), как показано на фиг.1, также содержит входы/выходы (29), присоединенные через трубопровод (33) к входу/выходу (31) бака-кондиционера (12) и к входу (32) биореактора (1). Этот трубопровод (33) содержит насос (30) для возврата, в случае, если это требуется, ила из внешнего сепаратора в биореактор. Дополнительно, данный трубопровод (совместно с изолирующими клапанами (27) и (28)) позволяет осуществлять рециркуляцию жидкости на водной основе (обычно кислотные химикаты) для очистки внешнего сепаратора по месту - при полной изоляции от реактора и бака-кондиционера за счет использования клапанов (2).

Дополнительно, как показано на фиг.1, установка содержит трубопровод (20) для биогаза, соединяющий выход (18) для биогаза со входом (19) для биогаза из бака-кондиционера. Такое решение может быть предусмотрено для обеспечения того, чтобы давление в баке-кондиционере по существу было такое же, как и в биореакторе.

На фиг.2 схематически показан второй вариант устройства установки (для осуществления способа) в соответствии с данным изобретением. Детальное описание позиций смотри в описании фиг.1 Биореактор содержит внешний питающий трубопровод (34) для подачи жидкости на водной основе во внешний сепаратор (2). Для направления жидкости на водной основе, содержащей твердые частицы, во внешний питающий трубопровод (34) отклонитель или отражательная перегородка (36) расположены под входом (35) трубопровода (34)

Жидкость на водной основе, обработанная по способу в соответствии с данным изобретением, может, в принципе, представлять собой любую жидкость на водной основе, содержащую биоразлагаемое органическое вещество, в частности биоразлагаемое под действием анаэробных условий. Предпочтительно, чтобы жидкость на водной основе была выбрана из группы бытовых сточных вод, промышленных сточных вод, канализационных стоков, жидкости на водной основе от процессов ферментации (таких как бульоны остаточного брожения), водосодержащие шламы и илы. С точки зрения содержания воды в потоке сточных вод, обрабатываемых по способу в соответствии с данным изобретением, возможен широкий диапазон изменения. Как правило, содержание воды и жидкости на водной основе, подлежащей обработке превышает 80 мас. %, в частности, по меньшей мере, 80 мас.%, более конкретно 90 мас.% или более от суммарного веса жидкости. Обычно содержание воды составляет 99,9 мас.% или менее, предпочтительно 99,5 мас.% или менее, более предпочтительно 99 мас.% или менее, в частности 98 мас.% или менее, более конкретно 96 мас.% или менее. Суммарное содержание органического вещества в подаваемой в биореактор жидкости на водной основе обычно составляет 0,1 г ХПК/л или более, предпочтительно в диапазоне 0,3 - 100 г ХПК/л, в частности в диапазоне 5 -50 г ХПК/л.

Примерами жидкостей на водной основе, которые особенно подходят для обработки в соответствии с данным изобретением, являются сточные воды от производства или переработки молочных продуктов (т.е. производства/переработки молока, сыра, масла), производства или переработки напитков (т.е. вина, пива, спиртных напитков, фруктовых соков, молока), производства или переработки биотоплива или нефтехимических продуктов, химических предприятий, сельскохозяйственных производств, производства или переработки целлюлозно-бумажной продукции, переработки сахара или производства дрожжей.

Обычно в установке в соответствии с данным изобретением имеется бак-кондиционер (12). В такой емкости в процессе эксплуатации проходит кондиционирование жидкости на водной основе, которая подвергается обработке в биореакторе. Бак-кондиционер не только преимущественно загружается жидкостью на водной основе, которая еще не была подвергнута обработке в биореакторе (подача исходного сырья на водной основе), но также получает часть жидкой фазы (имеющей сниженное содержание биомассы по сравнению с отводом стока из биореактора), покидающей внешний сепаратор. Эта жидкая фаза отлично подходит для кондиционирования исходной жидкости на водной основе, которая впервые поступает в установку.

Преимущество использования бака-кондиционера состоит в том, что можно избежать нежелательных флуктуаций по входящему в биореактор потоку жидкости на водной основе, а также нежелательных флуктуаций по качеству жидкости на водной основе. Поток рецикла из сепаратора в бак-кондиционер позволяет дополнительно улучшить поддержание относительно постоянного расхода в различных потоках между различными блоками установки, таких как из бака-кондиционера в биореактор и из биореактора во внешний сепаратор. Это также обеспечивает дополнительную надежность, позволяя сохранять уровни жидкости в блоках относительно постоянными, а также тогда, когда имеются большие флуктуации при подаче в установку жидкости на водной основе, подлежащей обработке. Поддержание относительно постоянных потоков входа/выхода и/или уровней жидкости в блоках, за счет рециркуляции из сепаратора в бак-кондиционер, является желательным, как для эффективной эксплуатации, так и для удержания на низком уровне риска, например, так называемого заиливания трубопровода или сепаратора.

Предпочтительно, чтобы подлежащая обработке жидкость на водной основе, такая как исходная сточная вода, вначале поступала в бак-кондиционер, где можно контролировать такие специфические параметры, как температура и/или рН. Специалист будет иметь возможность определить благоприятные значения параметров в зависимости от состава биомассы. В частности, хорошие результаты достигаются в процессе, при котором жидкость на водной основе поддерживается или регулируется в баке-кондиционере по температуре в диапазоне от примерно 33 до примерно 37 °C, более предпочтительно в диапазоне от 34 до 36°C, и/или в котором рН жидкости на водной основе в баке-кондиционере может поддерживаться, либо регулироваться по рН в диапазоне от примерно 6,5 до примерно 7,2, предпочтительно в диапазоне от 6,6 до 6,8. Специалисту понятно, что для специфических микробных культур могут быть оптимальными различные температуры или рН. Например, для алкалифильных бактерий более высокий рН может быть благоприятным, например, до значений рН, примерно равных 11.

Жидкость на водной основе предпочтительно после предварительной обработки в баке-кондиционере подается предпочтительно через систему распределения притока, приспособленную для обеспечения по меньшей мере по существу равного распределения жидкости на водной основе по горизонтальному сечению биореактора в нижнюю часть биореактора с восходящим потоком, где она проходит вверх через иловую подложку, содержащую биомассу, предпочтительно зернистую биомассу.

Биореактор с восходящим потоком, предпочтительно с зернистой иловой подложкой, в частности, с расширенной зернистой иловой подложкой (РЗИП), причем (РЗИП) содержит анаэробные микроорганизмы, в котором биоразлагаемое органическое веществ преобразуется анаэробными микроорганизмами, формируя, таким образом биогаз.

Подходящие анаэробные микроорганизмы в общем известны в данной области техники. Биореактор предпочтительно содержит общность микроорганизмов, содержащих по меньшей мере один тип гидролитических бактерий, по меньшей мере один тип кислотопродуцирующих бактерий, по меньшей мере один тип ацетопродуцирующих бактерий и по меньшей мере один тип метанопродуцирующих бактерий.

Другой фактор, являющийся важным для хорошей осаждаемости ила, в частности зерен биомассы и, следовательно, для хорошего разделения - это высота биореактора, в котором находится биомасса. Обычно биогаз также может встречаться внутри зерен, что может вызвать их всплывание наверх. На дне реактора зерна испытывают воздействие более высокого давления и, поэтому биогаз высвобождается из зерен и осаждаемость ила повышается.

Предпочтительно, чтобы установка (для осуществления способа) содержала биореактор с высотой, изменяющейся от примерно15 до примерно 25 м, наиболее предпочтительно в диапазоне от 18 до 22 м. Обычно биореактор заполнен жидкостью на водной основе до уровня между 85-98 об.%, предпочтительно до уровня примерно 90-95 об.%.

По окончании расщепления биоразлагаемого органического вещества в биореакторе получается смесь газ-жидкость на водной основе.

Газовая фаза состоит из биогаза, произведенного микроорганизмами. Как общеизвестно, биогаз обычно по меньшей мере по существу состоит из метана и диоксида углерода, но дополнительно может также содержать незначительные количества других газов, таких как водород, аммиак, водяной пар и/или сероводород.

Жидкость на водной основе содержит твердые частицы, в частности частицы биомассы и очень часто дополнительно включает взвешенные неорганические и/или органические частицы.

Жидкость на водной основе дополнительно содержит жидкость, которая обычно по существу состоит из воды и водорастворимых веществ, таких как органические кислоты и растворимые вещества, которые не расщепляются микроорганизмами, или другие молекулы, которые обычно присутствуют в воде, такие как, минералы и соли.

Смесь газ-жидкость на водной основе перемещается вверх по реактору, где от нее отделяется биогаз. Это может происходить либо спонтанно, либо разделение может быть усилено внутренними сепараторами.

Биогаз уходит из биореактора через выход для биогаза, расположенный вверху реактора или вблизи верха реактора (над уровнем жидкости). Он может непосредственно покинуть биореактор, либо вначале может переместиться в верхнюю часть бака-кондиционера и выйти из установки через выход, расположенный вверху, или вблизи верха бака. При необходимости биогаз дополнительно обрабатывается, способом, который сам по себе известен. Биогаз может быть использован для обеспечения процесса энергией, т.е. для создания самоподдерживающегося процесса, например, путем нагревания системы. В качестве альтернативы биогаз может быть через генератор преобразован в электричество или улучшен до метана, чтобы его можно было повсюду транспортировать для обеспечения энергией в других целях, либо как источник метана для использования в химической переработке.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения часть образовавшегося биогаза переносят из биореактора в нижнюю или среднюю часть бака-кондиционера для улучшения перемешивания в нем жидкости на водной основе.

При осуществлении изобретения биореактор дополнительно содержит внутренний сепаратор, где осуществляется отделение биогаза от жидкости на водной основе, содержащей твердые частицы. Внутренний сепаратор, при его наличии, обычно устанавливается в верхней части биореактора. Внутренний сепаратор предпочтительно представляет собой газо-жидкостный сепаратор, более предпочтительно - отклонитель или отражательную перегородку, устанавливаемую в верхней части биореактора. Отражательная перегородка или отклонитель предпочтительно устанавливается над питающим трубопроводом внешнего сепаратора и, в результате естественного восходящего потока биогаза или смесей биогаз-жидкость, способствует отделению биогаза от жидкости на водной основе.

При осуществлении изобретения питающий трубопровод внешнего сепаратора является внутренним питающим трубопроводом. Внутренний питающий трубопровод по меньшей мере по существу размещен в биореакторе. Вход для сбора жидкости на водной основе, из которой был отделен биогаз, расположен под отражающей перегородкой или отклонителем и собирает жидкость на водной основе, которая затем подается во внешний сепаратор.

При другом варианте осуществлении изобретения питающий трубопровод внешнего сепаратора является внешним питающим трубопроводом. Вход для жидкости на водной основе расположен на боковой стороне биореактора, а внешний трубопровод к внешнему сепаратору расположен снаружи биореактора. Биореактор предпочтительно содержит отражающую перегородку, расположенную вблизи входа внешнего питающего трубопровода для направления жидкости на водной основе во внешний питающий трубопровод, предпочтительно расположенный непосредственно под внешним питающим трубопроводом.

Внутренний или внешний питающий трубопровод подает жидкость на водной основе во внешний сепаратор 2, содержащий разделительную камеру, снабженную наклонными внутренними устройствами для разделения содержащей биомассу и дополнительно иные твердые частицы жидкости на водной основе на жидкую фазу и текучую фазу, обогащенную биомассой по сравнению с жидкостью на водной основе, поступающей во внешний сепаратор.

В другом варианте осуществления изобретения внутренний сепаратор представляет собой отклонитель с раструбом, предпочтительно воронку гигантского насоса. При наличии отклонителя с раструбом, нижняя часть воронки присоединена ко входу внутреннего питающего трубопровода. Отклонитель с раструбом способствует созданию действенного эффекта гигантского потока, способствуя таким образом отделению биогаза от жидкости на водной основе (содержащей жидкость и твердые частицы) перед ее поступлением во внешний сепаратор. Данная воронка гигантского насоса сепаратора газ-жидкость, предпочтительно содержащая наклонные стенки в форме воронки, обращенной вниз, соединяет внутренний питающий трубопровод.

В другом варианте осуществления изобретения внутренний сепаратор представляет собой сепаратор газ-жидкость, содержащий наклонные внутренние устройства, предпочтительно наклонные пластины или трубки. Сепаратор газ-жидкость предпочтительно является отстойником с наклонными пластинами. Наклонные пластины вызывают турбулентность внутри сепаратора, что способствует отделению биогаза. Наклонные пластины могут быть плоскими или гофрированными. Такие наклонные внутренние устройства способствуют отделению биогаза от жидких и твердых фаз. Наклонные внутренние устройства обычно размещаются под углом примерно 45-65°. Особенно хорошие результаты были достигнуты при размещении под углом от примерно 55 до примерно 60º. Смежные внутренние устройства обычно размещают на расстоянии по меньшей мере 2 см, в частности 2-10 см друг от друга, чтобы улучшить разделение и избежать заиливания сепаратора. Предпочтительно, чтобы жидкость на водной основе поступала во внутренний сепаратор через верхнюю часть сепаратора. При наличии сепаратора газ-жидкость, содержащего наклонные внутренние устройства, вход внутреннего питающего трубопровода присоединяется к нижней части сепаратора для сбора жидкости, обогащенной твердыми частицами. Жидкость на водной основе, содержащая твердые частицы, обычно собирается на дне внутреннего сепаратора и подается во внешний сепаратор (2).

Внешний сепаратор обычно выполнен так, чтобы во время использования жидкость на водной основе, содержащая твердые частицы, поступала через вход, расположенный в нижней части сепаратора. Внешний сепаратор, содержит наклонные внутренние устройства для улучшения осаждаемости твердых частиц. Наклонные пластины могут быть плоскими или гофрированными. Такие наклонные внутренние устройства способствуют отделению биогаза от жидкой и твердой фаз вследствие «эффекта ламели». Наклонные внутренние устройства обычно размещаются под углом, примерно 45-65°. Особенно хорошие результаты были достигнуты при размещении под углом от примерно 55 до примерно 60º. Смежные внутренние устройства обычно размещают на расстоянии по меньшей мере 2 см, в частности 2-10 см друг от друга, чтобы улучшить разделение и избежать заиливания сепаратора. Использование наклонных внутренних устройств повышает поверхность осаждения для оседания твердых частиц.

Жидкость на водной основе проходит вверх через наклонные внутренние устройства, где ламинарный поток активирует движение твердых частиц вниз, что позволяет жидкостям перемещаться по направлению вверх, где расположен выход для жидкости на водной основе (отвод стока).

Внешний сепаратор предпочтительно содержит отсекающие клапаны для создания возможности технического обслуживания, замены и ремонта данного модуля, без воздействия на реактор. Изоляция внешнего сепаратора может быть также использована для осуществления его регулярной очистки по месту за счет изоляции устройства.

Кроме того, предпочтительно наличие трубопровода (33), соединяющего внешний сепаратор и биореактор и, при необходимости, внешний сепаратор и бак-кондиционер. Дополнительно предпочтительным является наличие в данном трубопроводе насоса (30), предпочтительно винтового насоса, для возврата ила в биореактор и для рециркуляции химикатов через внешний сепаратор. Эти химикаты могут быть кислотными или щелочными в зависимости от того, какую примесь требуется удалить. Данный насос позволяет осуществлять очистку внешнего сепаратора по месту.

Внешний сепаратор имеет предпочтительно удлиненную конструкцию.

Жидкая фаза, выходящая из сепаратора, обычно по существу не содержит зернистой биомассы. При варианте осуществления изобретения, в котором жидкость, подаваемая в сепаратор, содержит взвешенные твердые частицы (в виде обломков от распада зернистой биомассы, хлопьевидной - не зернистой - биомассы и/или неразрушаемого взвешенного материала), жидкая фаза, выходящая из сепаратора будет иметь пониженное содержание взвешенных твердых частиц (в частности, содержание биомассы) по сравнению с подаваемой жидкостью, но может содержать остаточную хлопьевидную биомассу. При желании эта жидкость может быть очищена способом, который сам по себе известен, например, если жидкая фаза должна быть отобрана из установки для того, чтобы ее сбросить в окружающую среду или направить для дальнейшего использования, например, в виде технологической воды. Жидкая фаза, которая возвращена в биореактор, например, через бак-кондиционер, может быть возвращена без необходимости удаления этих взвешенных твердых частиц.

Обычно, в соответствии с данным изобретением, система содержит бак-кондиционер. При наличии бака-кондиционера часть жидкой фазы, полученной во внешнем сепараторе, может быть возвращена в бак-кондиционер для поддержания объема жидкости в нем на приблизительно одном и том же уровне.

Обогащенная биомассой жидкая фаза повторно возвращается в биореактор. С точки зрения эффективности процесса желательно иметь чистый прирост биомассы на всем его протяжении. Во время пуска реактора наличие чистого прироста биомассы важно для того, чтобы получить значительное количество биомассы для эффективного превращения биоразлагаемого вещества. На более поздней стадии процесса наличие чистого прироста биомассы позволяет осуществить извлечение ила из реактора без негативного воздействия на скорость обмена, т.е. изменение ХПК. Кроме того, наличие избытка биомассы дополнительно создает повышение дохода, поскольку биомассу можно легко складировать, транспортировать и продавать.

В предпочтительном способе в соответствии с данным изобретением возврат жидкости, содержащей биомассу, в частности зернистую биомассу, осуществляется без потребности в механическом насосе. Движение биогаза в биореакторе по направлению вверх вызывает поток, который переносит жидкость, обогащенную биомассой, из внешнего сепаратора в биореактор.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения биореактор (1) содержит инжектор (23) биогаза, при этом в процессе использования биогаз из биореактора вводится в трубопровод (10) для жидкостей, обогащенных (зернистой) биомассой, присоединяющий внешний сепаратор (2) к биореактору (1), чтобы способствовать перетоку жидкости, обогащенной (зернистой) биомассой, из внешнего сепаратора (2) по направлению в биореактор (1), смотри, например, фиг.1. Более того, как только жидкость на водной основе, обогащенная (зернистой) биомассой внутри трубопровода (10), возвращается в биореактор (1), возвращенный биогаз, вследствие газлифт-эффекта, способствует потоку жидкости на водной основе по направлению вверх внутри внешнего сепаратора (2). Поступление биогаза в жидкость имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что минимизируется, предпочтительно предотвращается, заиливание трубопроводов. Биогаз для ввода в трубопровод (10) собирается из биореактора с помощью коллектора биогаза. Коллектор биогаза предпочтительно имеет один или более вытяжных колпаков биогаза, который/которые по крайней мере в процессе использования погружены в жидкость (суспензию) в биореакторе.

Предпочтительно вытяжной(ные) колпак(ки) (22) биогаза расположен/расположены ниже входа (9) жидкости, обогащенной (зернистой) биомассой из внешнего сепаратора (2).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения вытяжной(ные) колпак(ки) (22) биогаза расположен/расположены ниже входа (5) трубопровода (6) или входа (35) трубопровода (34) для ввода жидкости на водной основе во внешний сепаратор (2).

Таким образом, данное изобретение относится также к внешнему сепаратору, содержащему разделительную камеру, снабженную наклонными внутренними устройствами, вход (4) для подачи жидкости на водной основе, содержащей(зернистую) биомассу, из биореактора в нижнюю часть внешнего сепаратора. Вход внешнего сепаратора присоединен ко входу (5) внутреннего питающего трубопровода (6), или ко входу (35) внешнего питающего трубопровода (34). В процессе использования жидкость на водной основе разделяется на жидкую фазу и текучую фазу, обогащенную биомассой (зернистой). Внешний сепаратор дополнительно содержит выход (8) для возврата в биореактор жидкости на водной основе, обогащенной (зернистой) биомассой, который через трубопровод (10) присоединен к входу (9) в биореактор жидкости на водной основе, обогащенной (зернистой) биомассой. Трубопровод (10) оборудован инжектором (23) биогаза для ввода биогаза в жидкость, обогащенную (зернистой) биомассой, причем указанный инжектор присоединен через трубопровод (21) к коллектору (22) биогаза.

Имеется вероятность того, что во время пуска реактора производство биогаза еще недостаточно для того, чтобы без механической поддержки сформировать существенный восходящий поток для удаления обогащенной (зернистой) биомассой жидкости из внешнего сепаратора в биореактор. В таком случае может быть предоставлена такая механическая поддержка, как рециркуляционный насос, для переноса указанной, содержащей биомассу, жидкости из внешнего сепаратора в биореактор. Более того, наличие такого насоса минимизирует или предотвращает заиливание трубопроводов в результате осаждения ила в коммуникациях.

Предпочтительно наличие бака-кондиционера (12), из которого жидкость на водной основе подается в процессе использования в биореактор. С целью улучшения перемешивания жидкости на водной основе, присутствующей в баке-кондиционере, предпочтительна установка трубопровода биогаза, который вводит биогаз из биореактора в бак-кондиционер.

Предпочтительно использование рециркуляционного насоса для создания существенного восходящего потока для переноса осажденных твердых частиц из внешнего сепаратора в биореактор.

Для улучшения доступа внешний сепаратор размещен снаружи биореактора, таким образом облегчая процедуры технического обслуживания и запуска и дополнительно предоставляя возможность монтажа реактора по частям, т.е. позволяя обновлять уже существующую систему за счет внешнего отстойника, соответственно улучшая эффективность реактора.

Трубопроводы, соединяющие внешний сепаратор с другими частями установки предпочтительно содержат отсечные клапаны, позволяющие изолировать внешний сепаратор и, таким образом облегчающие его очистку по месту или техническое обслуживание. Далее, давление во внешнем сепараторе выше, чем давление в верхней части биореактора, вследствие того, что внешний сепаратор обычно размещается ниже, чем вход в него питающего трубопровода. Обычно разница давления составляет в диапазоне примерно 1,5-3 бар. Более высокое давление сдавливает зерна биомассы, удаляя таким образом все еще остающийся внутри зерна возможный газ и, соответственно, усиливая осаждаемость зерен и повышая степень удаления твердых частиц из жидкой фазы.

Преимущественно по меньшей мере часть движущей силы для рециркуляции текущей фазы, обогащенной биомассой, из внешнего сепаратора в биореактор основана на принципе газлифта. Это проиллюстрировано на фиг. 1 и 2, где трубопровод (21) биогаза предусмотрен между инжектором (23) биогаза, находящегося внутри трубопровода (10) рециркуляции и вытяжными колпаками (22) биогаза внутри биореактора. Для того, чтобы использовать этот принцип, внешний сепаратор предпочтительно размещен существенно ниже, чтобы обеспечить прохождение вверх по трубопроводу (10) рециркуляции, достаточное для создания газлифта и возврата текущей фазы, обогащенной биомассой, в среднюю или нижнюю часть биореактора. Это желательно, т.к. содержание твердых частиц в верхней части биореактора нужно поддерживать относительно низким. Соответственно, внешний сепаратор расположен преимущественно на уровне или вблизи пола установки, либо приблизительно на такой же высоте, как дно биореактора или ниже, тогда как вход (9) рециркулирующей жидкости, обогащенной биомассой, из трубопровода (10) в биореактор (1), расположен на более высоком уровне, чем, по крайней мере, выход (29) из внешнего сепаратора для жидкости, обогащенной биомассой, и предпочтительно на более высоком уровне, чем верх внешнего сепаратора. Удовлетворительные данные о разностях высот между выходом (29) из внешнего сепаратора жидкости, обогащенной биомассой, инжектором (23) газа в трубопроводе (10) рецикла и входом (9) обогащенной биомассой жидкости, рециркулирующей из внешнего сепаратора, могут быть получены из раскрытой здесь информации, обычных общеизвестных фактах и, при необходимости, ограниченном количестве рутинных проб и ошибок. В частности, специалист будет способен выбрать такие разности высот, чтобы разности давления были такими, чтобы направлять жидкости/твердые/газ в правильном направлении.

В конкретном варианте осуществления изобретения трубопровод для подачи жидкости на водной основе из биореактора во внешний сепаратор является по существу по меньшей мере прямым, т.е. не содержит острых углов или краев, чтобы предотвратить осаждения ила в трубопроводах, приводящего к заиливанию системы.

Группа изобретений относится к биологической обработке жидкостей на водной основе. Способ обработки жидкости на водной основе, содержащей биоразлагаемое органическое вещество, включает обработку жидкости в баке-кондиционере, последующую подачу жидкости из бака-кондиционера в нижнюю часть биореактора, контактирование подаваемой жидкости с биомассой, с образованием вследствие этого биогаза. Из верхней части биореактора удаляют проконтактировавшую с биомассой жидкость, которая содержит биомассу. Подают жидкость на водной основе, содержащую биомассу, удаленную из верхней части биореактора, во внешний сепаратор. Содержащая биомассу жидкость на водной основе разделяется на жидкую фазу с пониженным содержанием биомассы или по существу не содержащую биомассу, а также на обогащенную биомассой текучую фазу, которую возвращают из внешнего сепаратора в биореактор. Для возврата указанной текучей фазы, обогащенной биомассой, из внешнего сепаратора в биореактор биогаз из биореактора вводят в трубопровод. Возвращают часть указанной жидкой фазы, имеющей пониженное содержание биомассы или по существу не содержащей биомассу, из внешнего сепаратора в бак-кондиционер. Также раскрыта установка для микробиологической обработки жидкости на водной основе. Техническим результатом является повышение эффективности обработки сточных вод. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обработки жидкости на водной основе, содержащей биоразлагаемое органическое вещество, в установке, содержащей: биореактор (1) с восходящим потоком, содержащий иловую подложку, причем иловая подложка содержит биомассу; внешний сепаратор (2) и бак-кондиционер (12), а способ включает

- обработку жидкости на водной основе в баке-кондиционере (12);

- последующую подачу жидкости на водной основе из бака-кондиционера (12) в нижнюю часть биореактора, контактирование подаваемой жидкости с биомассой, с образованием вследствие этого биогаза из биоразлагаемого органического вещества;

- удаление из верхней части биореактора проконтактировавшей с биомассой жидкости, которая содержит биомассу;

- подачу жидкости на водной основе, содержащей биомассу, удаленную из верхней части биореактора, во внешний сепаратор (2), содержащий оборудованную наклонными внутренними устройствами разделительную камеру, при этом содержащая биомассу жидкость на водной основе разделяется на жидкую фазу с пониженным содержанием биомассы или по существу не содержащую биомассу, а также на обогащенную биомассой текучую фазу;

- возврат указанной текучей фазы, обогащенной биомассой, из внешнего сепаратора в биореактор, причем для возврата указанной текучей фазы, обогащенной биомассой, из внешнего сепаратора в биореактор биогаз из биореактора вводят в трубопровод; и

- возврат части указанной жидкой фазы, имеющей пониженное содержание биомассы или по существу не содержащей биомассу, из внешнего сепаратора (2) в бак-кондиционер (12).

2. Способ по п. 1, в котором биореактор содержит зернистую иловую подложку (ЗИП - GSB), причем указанная ЗИП содержит анаэробные микроорганизмы, при этом биоразлагаемое органическое вещество преобразуется анаэробными микроорганизмами с формированием таким образом биогаза.

3. Способ по п. 2, в котором указанная жидкость, удаленная из верхней части биореактора, содержит зернистую биомассу, причем зернистая биомасса осаждается внутри внешнего сепаратора (2), а текучая фаза, возращенная в биореактор (1), содержит осажденную зернистую биомассу.

4. Способ по пп. 1, 2 или 3, в котором биореактор (1) содержит внутренний сепаратор (3) газ-жидкость, расположенный в верхней части биореактора, предпочтительно сепаратор газ-жидкость, выбранный из группы, состоящей из разделительных перегородок, отклонителей, отклонителей с раструбом и отстойников с наклонными пластинами.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором внешний сепаратор (2) размещен ниже входа (5), удаляющего жидкость на водной основе из биореактора (1) питающего трубопровода (6), подающего указанную жидкость во внешний сепаратор.

6. Способ по п. 5, в котором обработка в баках-кондиционерах включает поддержание рН жидкости на водной основе в баке-кондиционере на уровне или регулирование рН жидкости на водной основе в баке-кондиционере до рН в диапазоне от 6,5 до 7,2, предпочтительно в диапазоне от 6,6 до 6,8.

7. Способ по п. 5 или 6, в котором жидкость на водной основе в баке-кондиционере поддерживают на уровне температуры или регулируют до получения температуры в диапазоне от 33 до 37°C, предпочтительно в диапазоне от 34 до 36°C.

8. Установка для микробиологической обработки жидкости на водной основе, содержащей биоразлагаемое органическое вещество, содержащая

- биореактор (1), содержащий выход для биогаза;

- внешний сепаратор (2), содержащий разделительную камеру, оборудованную наклонными внутренними устройствами, выполненными с возможностью отделения жидкой фазы от текучей фазы, содержащей биомассу, вход (4) для жидкости на водной основе, присоединенный к входу (5) трубопровода (6) для удаления из биореактора (1) жидкости на водной основе, выход (7а) для жидкости на водной основе, выход (8) для жидкости, обогащенной биомассой, через трубопровод (10) ко входу (9) жидкости, обогащенной биомассой, в биореактор (1);

- бак-кондиционер (12) для предварительной обработки жидкости на водной основе, содержащий вход (13) для сточной воды, выход (14) для жидкости на водной основе, соединенный через трубопровод (16) ко входу (15) биореактора, возвратную линию (37) жидкой фазы из внешнего сепаратора (2) в бак-кондиционер (12) и выход для биогаза;

причем биореактор (1) содержит внутренний коллектор (22) биогаза, присоединенный к инжектору (23) биогаза, выполненному с возможностью ввода биогаза в трубопровод (10) для возврата жидкости, обогащенной твердыми частицами, из внешнего сепаратора (2) в биореактор (1).

9. Установка по п. 8, причем указанная установка содержит систему (15) распределения притока для ввода притока в биореактор и рециркуляционный насос (11), при этом система (15) распределения притока выполнена с возможностью обеспечения по меньшей мере практически равного распределения жидкости на водной основе по площади поверхности реактора.

10. Установка по п. 8 или 9, в которой биореактор (1) содержит внутренний сепаратор (3), расположенный в верхней части биореактора, выполненный с возможностью отделения биогаза от жидкости на водной основе, содержащей твердые частицы.

11. Установка по п. 10, в которой внутренний сепаратор (3) представляет собой сепаратор газ-жидкость, выбранный из группы, состоящей из разделительных перегородок, отклонителей, отклонителей с раструбом и отстойников с наклонными пластинами, предпочтительно разделительных перегородок или отклонителей.

12. Установка по любому из пп. 8-11, в которой внешний сепаратор (2) содержит выход (29), присоединенный через трубопровод (33) ко входу (30) биореактора (1) и, при необходимости, ко входу (31) бака-кондиционера (12), при этом указанный трубопровод содержит насос, предпочтительно винтовой насос.

13. Установка по любому из пп. 8-12, в которой трубопровод (10) содержит клапан (28), а трубопровод (6) содержит клапан (27) для отключения внешнего сепаратора (2) на техническое обслуживание, очистку или замену.

14. Установка по любому из пп. 8-13, в которой указанный биореактор является реактором с восходящим потоком зернистой иловой подложки.

15. Установка по п. 14, в которой указанный биореактор является реактором с расширенной зернистой иловой подложкой.

16. Установка по любому из пп. 8-13, в которой внешний сепаратор расположен примерно на высоте или ниже дна биореактора, в частности на полу.

17. Установка по п. 16, в которой биореактор (1) содержит внутренний коллектор (22) биогаза, присоединенный к инжектору (23) биогаза, выполненному с возможностью введения биогаза в трубопровод (10) возврата жидкости, обогащенной твердыми частицами, из внешнего сепаратора (2) в биореактор (1), при этом трубопровод (10) возврата жидкости, обогащенной твердыми частицами, снабжен выходом (9) для распределения возвратной жидкости в биореакторе, причем указанный выход (9) для распределения возвратной жидкости в биореакторе расположен на высоте, превышающей высоту инжектора (23) биогаза.

18. Установка по п. 17, в которой выход (9) для распределения возвратной жидкости в биореакторе расположен в средней или нижней части биореактора.

19. Применение установки по любому из пп. 8-18 в способе по любому из пп. 1-7.