KR100413593B1 - System and Process for Ozone-Enhanced Reduction and Recycling of Wastewater Sludge - Google Patents
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Abstract
본 발명은 활성슬러지 공정 또는 하·폐수 고도처리 공정에서 발생되는 슬러지를 오존 처리함으로써 슬러지의 일부를 분해, 가용화하여 슬러지 발생량의 감량화를 달성하고 오존 처리 후 슬러지의 재활용을 가능하게 하는 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템과 그 방법에 관한 것이다.According to the present invention, ozone treatment of sludge generated in an activated sludge process or advanced wastewater treatment process decomposes and solubilizes a portion of the sludge to achieve a reduction in sludge generation and by ozone treatment to enable sludge recycling after ozone treatment. Sludge reduction and recycling system and method thereof.
슬러지는 다시 처리되어야 할 폐기물로 인식되고 그 처리를 위해 상당한 에너지가 사용되는 것으로 알려져 있으나, 지금까지 슬러지 처리처분기술은 별다른 발전이 없어 새로운 처리처분의 기술 개발이 절실히 요구되는 시점이다.Sludge is recognized as a waste to be reprocessed, and it is known that a considerable amount of energy is used for the treatment, but until now, sludge disposal technology has not developed much, and it is an urgent need for the development of new treatment technology.
본 발명은 슬러지의 오존 처리로 슬러지 감량화를 이루고, 침전된 잔여슬러지의 농축성 및 탈수성을 개선시켜 슬러지 처리비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 탈수 공정 후 발생하는 슬러지 케이크의 부피를 대폭적으로 줄일 수 있다. 또한 최종슬러지 케이크는 오존에 의해서 거의 완벽하게 살균되어 부패성 및 병원균이 제거되며 낮은 함수율과 유기물 함량으로 인하여 산림, 농지 등에 살포 가능한 법적 기준의 대부분을 만족시켜 토지 개량제나 매립지 복토재 등으로 재활용하는 것이 가능하다.The present invention achieves sludge reduction by ozone treatment of sludge, and improves the concentration and dehydration of precipitated residual sludge, thereby reducing the sludge treatment cost and significantly reducing the volume of sludge cake generated after the dehydration process. have. In addition, the final sludge cake is almost completely sterilized by ozone to remove perishables and pathogens, and due to its low water content and organic content, most of the legal standards that can be applied to forests and farmland can be recycled as land improvers or landfill cover materials. Do.
Description
본 발명은 하·폐수처리에서 폐기되는 슬러지를 오존으로 처리하여 슬러지를 감량화 및 재활용시키는 시스템과 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 활성슬러지 공정 또는 하·폐수 고도처리 공정에서 발생되는 슬러지를 오존 처리함으로써 슬러지의 일부를 분해, 가용화 하여 슬러지 발생량의 감량화를 달성하고 오존 처리 후 잔여슬러지 고형물의 농축성 및 탈수성을 획기적으로 개선하여 최종슬러지의 케이크 부피를 감소시키며, 낮은 함수율과 유기물 함량으로 재활용이 가능한 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템과 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and a method for reducing and recycling sludge by treating sludge disposed in sewage and wastewater treatment with ozone, and more particularly, to sludge generated in an activated sludge process or an advanced sewage and wastewater treatment process. Ozone treatment decomposes and solubilizes some of the sludge to reduce the amount of sludge produced, and dramatically improves the concentration and dehydration of the remaining sludge solids after ozone treatment, which reduces the cake volume of the final sludge. The present invention relates to a sludge reduction and recycling system and method by recycling ozone treatment.
현재 대부분의 하·폐수처리 방식은 20세기초 개발된 활성슬러지법이 하수처리의 대표적 공정으로 발전하였고, 그 처리목표가 유기물, 부유고형물에서 질소, 인 및 미량물질로 변화하면서 처리 공정이 고도화되는 비약적 발전이 있었다.At present, most of the sewage and wastewater treatment methods have been developed by the activated sludge method developed at the beginning of the 20th century as a representative process of sewage treatment. There was this.
그러나 이 과정에서 유기물은 25~30% 정도만 무기화 처리되고 나머지는 폐활성슬러지 또는 1차 슬러지 형태로 남게 된다. 슬러지는 하수처리 과정에서 발생하는 액상 부유물질의 총칭으로서, 하수 슬러지를 좁은 의미로는 1차 슬러지, 잉여슬러지, 반송슬러지, 농축슬러지 및 소화슬러지 등이라 하고, 넓은 의미로는 침사, 스크린 협잡물 및 스컴도 포함된다. 이와 같이 하수처리 과정에서 오염물의 많은 부분이 처리수와 오염물질(슬러지)로 분리되어 존재하게 될 뿐 완전한 처리는 일어나지 않게 된다. 따라서 슬러지는 다시 처리되어야 할 폐기물로 인식되고 또한 그 처리를 위해 하수처리에 소요되는 전체 에너지의 38%, 전체 비용의 40%가 사용되는 것으로 알려져 있다. 이러한 실정임에도 불구하고 슬러지 처리처분은 지난 수십년동안 오폐수 처리 시스템이 고도화하는데 비하여 별다른 발전이 없었다. 또한 폐기물 최종 처분지에서도 반입을 꺼리고 있으며 우리나라에서도 2001년부터는 매립지 반입이 금지되어 있어 새로운 처리처분의 기술 개발이 절실히 요구되는 시점이다.In this process, however, the organic matter is mineralized only 25-30% and the remainder remains in the form of waste activated sludge or primary sludge. Sludge is a generic term for liquid suspended solids generated during sewage treatment. Sewage sludge is called primary sludge, surplus sludge, conveying sludge, concentrated sludge and digested sludge in a narrow sense. Scum is also included. As such, a large part of contaminants in the sewage treatment process are separated into treated water and contaminants (sludge), but a complete treatment does not occur. It is therefore known that sludge is recognized as a waste to be reprocessed and that 38% of the total energy and 40% of the total cost of the sewage treatment is used for the treatment. Despite this situation, sludge disposal has not developed much over the past decades compared to the advancement of wastewater treatment systems. In addition, it is reluctant to bring in the final disposal site of waste, and since 2001, it is forbidden to bring landfill into Korea, so it is time for the development of new disposal technology.
슬러지 처리시설은 슬러지 중의 유기물을 무기물로 바꾸는 생화학적 안정화, 병원균을 제거하는 위생적인 안전화, 처리처분 대상량을 적게 하는 감량화, 및 처분의 확실성 등을 목적으로 한다. 하수 슬러지를 유효하게 처리처분하는 방법은 재활용하여 에너지 및 자원을 회수하는 것이 최선일 것이다. 이러한 기술은 선진국에서는 이미 연구가 진행되었으며 그 중 일부는 실용화되고 있다. 슬러지 재이용은 토양환원, 고형연료, 건설자재, 장식품, 에너지 생산, 자원회수 등을 들 수 있다.Sludge treatment facilities are aimed at biochemical stabilization of organic matter in sludge, mineralization of hygiene to remove pathogens, reduction in the amount of disposal targets, and certainty of disposal. Effective disposal of sewage sludge would be best to recycle and recover energy and resources. This technology has already been studied in developed countries, some of which have been put to practical use. Sludge reuse includes soil reduction, solid fuels, construction materials, ornaments, energy production, and resource recovery.
토양환원은 토양의 유기물 공급과 산성화 방지의 측면에서 매우 유용하며, 그 대표적 방법인 퇴비화를 통한 녹농지법은 최근 주목받고 있는 방법 중 하나로 소각회, 용융 슬래그 등 열처리 부산물을 제품화하여 이용하는 방법이다. 하수 슬러지 중에는 유기물을 많이 포함하는 것이 있어 이것을 연료로 사용하려는 시도도 이루어지고 있다. 이와 같이 연료로 사용하려는 경우에는 탈수 케이크의 열량회수를 위하여 수분을 제거하여 얻은 건조 케이크를 사용한다. 이밖에도 이전부터 사용되던 전형적인 방법인 혐기성 소화에 따른 메탄회수 등이 있다. 메탄 생성에서도 최근에는 슬러지의 가수분해를 이용한 에너지 생산의 증대 및 고효율 반응조를 사용한 효과적인 에너지 생산을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.Soil reduction is very useful in terms of supplying organic matter and preventing acidification of soil, and the green farming method through composting, which is a representative method, is one of the recently attracting attention, and it is a method of using by-products such as incineration ash and molten slag. Some sewage sludge contains a lot of organic matter, and there are attempts to use it as a fuel. In such a case, a dry cake obtained by removing moisture for calorie recovery of the dehydrated cake is used. In addition, there are methane recovery from anaerobic digestion, which is a typical method used in the past. In recent years, methane production has been actively conducted to increase energy production using hydrolysis of sludge and to efficiently produce energy using a high efficiency reactor.
이러한 슬러지의 유효이용은 슬러지의 효과적인 전처리를 필수적으로 요구하기 때문에 아직까지는 경제적인 대안으로서 일반화되지 못하고 있다. 보다 적극적인 대응기술은 슬러지의 발생량(질량 또는 부피 감소)을 저감하고 재활용하는 기술이다. 이러한 기술 중 대표적인 기술이 슬러지의 분해 및 가용화 기술이라고 할 수 있다. 기존 슬러지의 분해 및 가용화 기술은 메탄발효의 고율화 및 가수분해액 즉 가용화 유기물의 이용을 위한 전처리로서 연구되어 왔다. 슬러지 가수분해 기술은 애초 혐기성 소화의 전처리, 감량화 및 탈수성 개선의 목적으로 개발이 시도되었으나 용출 유기물의 고도처리 탄소원으로 이용 등 활용 가능성이 매우 높은 기술이다. 이러한 개념은 북유럽 여러 나라에서 공동 개발(컨소시엄 project)하여 상업화하고 있는 산 및 열 소화액을 이용한 고도처리 효율 개선에서 일부 응용되고 있다. 따라서 염색폐수 및 난분해성 폐기물의 처리 경험이 있는 오존 조사를 슬러지 처리 시스템에 도입하여 슬러지 감량화 및 자원화의 기술로 개발한다면 슬러지 처리 및 자원 재활용의 효과를 거둘 수 있을 것이다.The effective use of such sludge has not yet been generalized as an economical alternative since it requires an effective pretreatment of sludge. More aggressive countermeasures are technologies that reduce and recycle sludge generation (mass or volume reduction). Representative of these technologies can be said to be the decomposition and solubilization of the sludge. Existing sludge decomposition and solubilization techniques have been studied as a pretreatment for the high rate of methane fermentation and the use of hydrolysates, ie, solubilized organics. The sludge hydrolysis technology was originally developed for the purpose of pretreatment, weight reduction, and dehydration improvement of anaerobic digestion, but it is highly applicable to use as a highly treated carbon source for eluted organic matter. This concept has been applied in part to the improvement of advanced treatment efficiency with acid and thermal digestion liquids, which have been jointly developed (consortium project) in several Nordic countries. Therefore, if the ozone irradiation, which has experience in the treatment of dyed waste water and hardly degradable waste, is introduced into the sludge treatment system and developed as a technology for sludge reduction and resource recycling, sludge treatment and resource recycling will be effective.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 하·폐수 슬러지를 오존 처리함으로써 슬러지의 분해 및 가용화를 통한 슬러지의 감량화, 및 잔재물의 재활용성을 높일 수 있는 기술을 제공함을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems as described above, the object is to provide a technique that can reduce the sludge by the decomposition and solubilization of the sludge, and the recyclability of the residue by ozone treatment of sewage and wastewater sludge. It is done.
또한 본 발명은 슬러지의 고액분리성을 향상시켜 감량화 후 잔여슬러지의 농축성 및 탈수성을 개선하여 최종슬러지의 케이크 부피를 감소시켜 처리를 용이하게 하고, 슬러지의 살균을 가능하게 하여 악취를 예방하고 병원균을 사멸시켜 슬러지의 위생적인 안정화를 이루는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention improves the solid-liquid separation of the sludge to improve the concentration and dehydration of the remaining sludge after reduction, to reduce the cake volume of the final sludge to facilitate the treatment, to enable the sterilization of the sludge to prevent odor It aims to achieve hygienic stabilization of sludge by killing pathogens.
도 1은 본 발명에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템의 공정 예시도,1 is an exemplary process diagram of a sludge reduction and recycling system according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 공정에서 잉여슬러지에 오존을 접촉시키는 처리 공정도,2 is a treatment process diagram of contacting ozone with excess sludge in the sludge reduction and recycling process according to the present invention;
도 3은 본 발명에 있어서 거품 발생을 억제하기 위한 스프레이 노즐 및 소포용 교반기가 장착된 오존 처리조도,3 is an ozone treatment tank equipped with a spray nozzle and a defoaming stirrer for suppressing foaming in the present invention,
도 4는 오존 투여에 따른 슬러지 분해 및 가용화 실험 결과도,4 is a sludge decomposition and solubilization test results according to ozone administration,
도 5는 오존 투여에 따른 슬러지 농축성 개선 실험 결과도,5 is a sludge concentration improvement test results according to the ozone administration,
도 6은 오존 투여에 따른 슬러지 탈수성 개선 실험 결과도.Figure 6 is also the sludge dehydration improvement test results according to ozone administration.
*도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
20 : 생물반응조 21 : 2차 침전지20: bioreactor 21: secondary sedimentation basin
22 : 오존 처리조 23 : 농축조22: ozone treatment tank 23: concentration tank
24 : 탈수기 25 : 오존 발생장치24: dehydrator 25: ozone generator
26 : 주입조 27 : 혼합기26: injection tank 27: mixer
28 : 순환펌프28: circulation pump
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템은, 슬러지의 발생량을 감량화하고 슬러지를 재활용하기 위한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템으로서, 산소 또는 공기에 고압 전기 흐름을 이용하여 슬러지 처리용 오존가스를 발생시키는 오존 발생장치, 슬러지를 오존 가스와 접촉시키는 오존 접촉장치가 장착된 오존 처리조, 오존 처리 슬러지를 농축시켜 침전시키는 농축조, 침전슬러지를 탈수시키는 탈수기, 및 상기의 농축조에서 유출되는 상징액 및 탈수기에서 유출되는 탈리액을 하수 고도처리시스템의 탈질조로 반송시키는 수송관을 포함하여 구성되고, 상기 오존 처리조에 장착된 오존 접촉장치는 미처리 슬러지를 벤튜리관으로 통과시킬때 생성되는 부압을 이용하여 오존 가스를 흡입시켜 접촉시키는 벤튜리식 인젝터 또는 산기관을 사용하고, 상기 오존 처리조는, 거품 발생을 억제하기 위하여, 슬러지액을 순환시켜 상부에서 뿌려주는 스프레이 노즐 또는 액면을 교반하는 소포용 교반기를 장착한 것을 특징으로 한다.본 발명의 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템에 있어서, 상기의 오존 처리조는, 액의 계면이 거품에 의해 상승하는 것을 방지하기 위하여, 하수원수, 처리수 가운데 일부를 오존 처리조로 유도하여 처리조 내의 거품을 분쇄하고, 액상을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.본 발명에 의한 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템에 있어서, 상기의 농축조는 중력식 농축조, 부상식 농축조, 및 원심분리식 농축조 가운데 선택되는 것을 특징으로 한다.본 발명에 의한 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템에 있어서, 상기의 농축조는 오존 처리에 의해 침강성이 개선된 오존 처리조를 동시에 중력 침전조로 사용하는 것을 특징으로 한다.본 발명에 의한 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 시스템에 있어서, 상기의 탈수기는 진공 탈수기, 가압 여과 탈수기, 벨트프레스 탈수기, 원심 탈수기, 및 천일 건조식 탈수기 가운데 선택되는 것을 특징으로 한다.The sludge reduction and recycling system by ozone treatment of the present invention for achieving the above object, as a sludge reduction and recycling system for reducing the amount of sludge generated and recycling the sludge, using a high pressure electric flow to oxygen or air Ozone generator for generating sludge treatment ozone gas, an ozone treatment tank equipped with an ozone contact device for contacting sludge with ozone gas, a concentration tank for concentrating and precipitating ozone treatment sludge, a dehydrator for dewatering precipitated sludge, and It comprises a transport pipe for returning the supernatant flowing out of the concentration tank and the desorption liquid flowing out from the dehydrator to the denitrification tank of the sewage treatment system, the ozone contact device mounted on the ozone treatment tank is generated when passing the untreated sludge through the venturi tube Using negative pressure to inhale ozone gas A venturi injector or diffuser is used for contacting, and the ozone treatment tank is equipped with a spray nozzle or a defoaming stirrer that agitates the liquid surface and circulates the sludge liquid in order to suppress bubble generation. In the sludge reduction and recycling system by the ozone treatment of the present invention, in the ozone treatment tank, the sewage water and the treated water are guided to the ozone treatment tank to prevent the surface of the liquid from rising by bubbles. It is characterized in that the foam in the tank is pulverized and the liquid phase is kept constant. In the sludge reduction and recycling system by the ozone treatment according to the present invention, the concentration tank is a gravity concentration tank, a floating concentration tank, and a centrifugal concentration tank. Sludge by ozone treatment according to the present invention. In the weight reduction and recycling system, the concentration tank is characterized by using an ozone treatment tank having improved sedimentability by ozone treatment simultaneously as a gravity settling tank. In the sludge reduction and recycling system by ozone treatment according to the present invention, The dehydrator may be selected from a vacuum dehydrator, a pressure filtration dehydrator, a belt press dehydrator, a centrifugal dehydrator, and a sun-dried dehydrator.
본 발명의 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 방법은, 슬러지의 발생량을 감량화하고 슬러지를 재활용하기 위한 슬러지 감량화 및 재활용 방법으로서, 오존 처리조에 공급된 하·폐수처리 후의 폐기 슬러지를 벤튜리식 인젝터 또는 산기관을 사용하여 부유물질 단위무게당 0.001 내지 10 비율의 오존 가스와 접촉시켜 슬러지를 분해, 가용화시키는 단계(a); 상기 단계(a)의 오존 처리 후 잔여 슬러지를 농축하여 침전시키고, 농축조에서 유출되는 상징액을 하수 고도처리시스템의 탈질조로 반송시켜 탄소원으로 재활용하는 단계(b); 및 상징액 반송 후 침전슬러지에 응집제를 첨가하고 탈수시켜 슬러지 케이크로 전환시키고, 탈수기에서 유출되는 탈리액을 하수 고도처리시스템의 탈질조로 반송시켜 탄소원으로 재활용하는 단계(c)를 포함하여 이루어지고, 상기 단계(a)의 오존 처리시 거품 발생을 억제하기 위하여 스프레이 노즐을 이용하여 슬러지액을 순환시켜 상부에서 뿌려주거나, 소포용 교반기를 이용하여 액면을 교반시키는 것을 특징으로 한다.본 발명의 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 방법에 있어서, 상기 단계(a)의 오존 처리시 액의 계면이 거품에 의해 상승하는 것을 방지하기 위하여, 하수원수, 처리수 가운데 일부를 오존 처리조로 유도하여 처리조 내의 거품을 분쇄하고, 액상을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.본 발명의 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 방법에 있어서, 상기 단계(b)에 사용되는 농축조는 중력식 농축조, 부상식 농축조, 및 원심분리식 농축조 가운데 선택되는 것을 특징으로 한다.본 발명의 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 방법에 있어서, 상기 단계(b)에 사용되는 농축조는 오존 처리에 의해 침강성이 개선된 오존 처리조를 동시에 중력 침전조로 이용하는 것을 특징으로 한다.본 발명의 오존 처리에 의한 슬러지 감량화 및 재활용 방법에 있어서, 상기 단계(c)에 사용되는 탈수기는 진공 탈수기, 가압 여과 탈수기, 벨트프레스 탈수기, 원심 탈수기, 및 천일 건조식 탈수기 가운데 선택되는 것을 특징으로 한다.The sludge reduction and recycling method according to the ozone treatment of the present invention is a sludge reduction and recycling method for reducing sludge generation and recycling sludge. (A) decomposing and solubilizing sludge by contacting ozone gas at a rate of 0.001 to 10 per unit weight of suspended solids using an engine; (B) concentrating and depositing the remaining sludge after the ozone treatment in step (a), and returning the supernatant flowing out of the concentration tank to the denitrification tank of the sewage treatment system and recycling it as a carbon source; And adding a flocculant to the settling sludge after returning the supernatant, converting it into a sludge cake, and returning the desorption liquid flowing out of the dehydrator to a denitrification tank of the sewage treatment system and recycling it to a carbon source. In order to suppress the generation of bubbles during ozone treatment of (a), the sludge solution is circulated and sprayed from the top using a spray nozzle, or the liquid surface is stirred using an antifoam stirrer. In the sludge reduction and recycling method, in order to prevent the interface of the liquid from rising by bubbles during the ozone treatment of step (a), some of the sewage water and the treated water are led to the ozone treatment tank to crush the bubbles in the treatment tank. And the liquid phase is kept constant. Sludge by ozone treatment of the present invention In the quantification and recycling method, the concentration tank used in the step (b) is selected from a gravity concentration tank, a floating concentration tank, and a centrifugal concentration tank. The sludge reduction and recycling method according to the ozone treatment of the present invention In the concentration tank used in step (b), an ozone treatment tank having improved sedimentation property by ozone treatment is simultaneously used as a gravity sedimentation tank. In the method of reducing and recycling sludge by ozone treatment of the present invention, The dehydrator used in step (c) is characterized in that it is selected from a vacuum dehydrator, a pressure filtration dehydrator, a belt press dehydrator, a centrifugal dehydrator, and a sun-dried dehydrator.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the present invention will be described in more detail.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 2차 침전지에서 배출되는 잉여슬러지를 오존 처리조에서 분해 및 가용화 시킨다. 2차 침전지는 폭기조에서 일정 시간 체류한 활성슬러지를 받아 혼합액을 침전, 분리시켜 상징액(처리수)과 활성슬러지를 분리시키는 곳이며, 잉여슬러지는 최종 침전지에서 침전에 의하여 생긴 슬러지 중 재이용되는 반송슬러지를 제외한 폐기되는 슬러지를 지칭한다.The present invention decomposes and solubilizes the excess sludge discharged from the secondary sedimentation basin in an ozone treatment tank as shown in FIG. Secondary sedimentation basin is a place where sediment is collected and separated from supernatant (treated water) and activated sludge by receiving activated sludge which stays in the aeration tank for a certain time, and the surplus sludge is recycled among the sludge produced by sedimentation in the final sedimentation basin Refers to sludge that is discarded except for.
본 발명은 활성슬러지 처리공정을 포함하여 다양한 형태의 연속식 및 회분식고도처리 시스템에 적용 가능하다. 오존 발생장치(도 2의 25)는 산소 또는 공기에 고압전기 흐름을 받아 발생된 방전으로 산소의 일부를 오존으로 바꾸는 것으로 이 때 동시에 자외선을 발생한다. 오존 처리조에 장착되는 오존 접촉장치는 순환 펌프(도 2의 28)에 의해 압력이 걸린 상태에서 미처리 슬러지를 벤튜리관으로 통과시킬 때 생성되는 부압을 이용하여 오존 가스를 흡입시켜 접촉시키는 벤튜리식 인젝터 또는 산기관을 사용한다. 하·폐수처리에서 폐기되는 슬러지를 오존 처리시 사용하는 오존의 양은 처리의 효율성 및 경제성을 고려하여 슬러지 건조고형물 단위무게당 0.001 내지 10 비율, 바람직하게는 0.01 내지는 2 비율로 한다.The present invention is applicable to various types of continuous and batch advanced treatment systems, including activated sludge treatment processes. The ozone generator (25 in FIG. 2) converts a portion of oxygen into ozone by a discharge generated by receiving a high-voltage electric flow through oxygen or air, and simultaneously generates ultraviolet rays. The ozone contact device mounted on the ozone treatment tank is a venturi type injector that inhales and contacts ozone gas using a negative pressure generated when untreated sludge is passed through a venturi tube under pressure by a circulation pump (28 in FIG. 2) or Use diffuser. The amount of ozone used in the ozone treatment of the sludge disposed of in the sewage and wastewater treatment is in the range of 0.001 to 10, preferably 0.01 to 2, per unit weight of the sludge dry solid in consideration of the efficiency and economical efficiency of the treatment.
한편 슬러지 오존처리 과정에서는 슬라임층이 분해되면서 다량의 거품이 발생하는데, 그 소포를 위하여 오존 처리조는 도 3a 및 도 3b에서 보는 바와 같이 스프레이 노즐 또는 소포용 교반기를 설치한다. 스프레이 노즐은 슬러지액을 순환시켜 상부에서 뿌려줌으로써 오존 주입에 의한 거품 발생을 억제하고, 소포용 교반기는 액면을 교반함으로써 오존 주입에 의한 거품 발생을 억제한다. 또한 오존 처리조는 하수원수, 처리수 가운데 일부를 오존 처리조로 유도하여 처리조 내의 거품을 분쇄함으로써 액의 계면이 거품에 의해 상승하는 것을 방지하여 액상(계면)을 일정하게 유지시킨다.Meanwhile, in the sludge ozonation process, a large amount of bubbles are generated as the slime layer is decomposed. For the defoaming, the ozone treatment tank is provided with a spray nozzle or an agitator for defoaming as shown in FIGS. 3A and 3B. The spray nozzle circulates and sprinkles the sludge solution from the top to suppress the generation of bubbles due to ozone injection, and the defoaming agitator suppresses the generation of bubbles due to ozone injection by stirring the liquid surface. In addition, the ozone treatment tank guides a part of sewage water and treated water to the ozone treatment tank and pulverizes the bubbles in the treatment tank to prevent the interface of the liquid from rising by the bubbles, thereby maintaining a constant liquid phase (interface).
오존 주입방법은 회분식 또는 연속식으로 오존 발생장치(도 2의 25)로부터 주입되며 이와 같은 오존 주입으로 슬러지 내 유기성 물질이 산화되면서 용출된다. 이로 인해 상징액의 탁도 및 용존 유기물 등이 오존처리 후 다량 증가한다. 이 용출 과정을 통해서 가용화 되거나 침전되지 않는 미세입자화된 유기물은 상징액과함께 하수 처리조의 탈질조로 (또는 탈질기안에) 반송되어 하수의 질소, 인 제거에 탄소원으로 활용됨으로써 별도의 처리시설 없이 생물학적으로 분해 처리되므로 그만큼의 슬러지 감량화가 가능하다.The ozone injection method is injected from an ozone generator (25 in FIG. 2) in a batch or continuous manner and eluted while the organic material in the sludge is oxidized by the ozone injection. As a result, the turbidity and dissolved organics in the supernatant are increased after ozone treatment. Microparticulated organic matter that is not solubilized or precipitated through this elution process is returned to the denitrification tank (or in the denitrifier) of the sewage treatment tank together with the supernatant and used as a carbon source to remove nitrogen and phosphorus from the sewage. Decomposition treatment can reduce the amount of sludge.
도 4에서 보는 바와 같이 오존 처리한 슬러지는 오존 투입량이 증가함에 따라 분해, 가용화 되는 양이 증가하며 오존 투여량 0.5g-O3/g-SS에서 약 66%, 1g-O3/g-SS에서 약 72%의 고형 슬러지가 분해, 가용화, 미세입자화 등을 통하여 감소됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, the ozone treated sludge increases as the amount of ozone is increased, and the amount of solubilization increases, about 66% at an ozone dose of 0.5 gO 3 / g-SS, and about 1 g-O 3 / g-SS. It can be seen that 72% of the solid sludge is reduced through decomposition, solubilization, microparticles, and the like.
오존 처리조에서 오존의 강한 산화력에 의해 파괴되어 가용화 되거나 탄산가스로 분해되어 처리된 후 유출되는 잔여슬러지는 농축조(23)로 유입된다.In the ozone treatment tank, the residual sludge which is destroyed by the strong oxidizing power of ozone and solubilized or decomposed into carbon dioxide and treated is introduced into the concentration tank 23.
슬러지의 농축은 슬러지의 함수율을 감소시키고 고형물의 농도를 증가시킴으로써 부피를 감소시키는 방법으로 중력식, 부상식, 원심분리식 농축법이 있다. 중력식 농축조는 가장 간단한 방법으로 중력에 의한 자연침강 및 압밀을 이용한 방법으로서 가장 보편적으로 이용되는 농축방법이다. 비교적 넓은 면적을 필요로 하며 물과 비중차가 적은 슬러지나 유지분이 있는 슬러지는 농축이 어려우며 소석회(lime)슬러지, 1차 슬러지와 활성슬러지는 농축효율이 좋다. 부상식 농축조는 작은 공기방울을 수면에 투입시켜 수면의 입자와 결합한 다음 부력에 의하여 고형물을 부상시키는 방법으로, 비중차가 적은 슬러지의 분리에 잘 이용되며 주로 활성슬러지와 같은 가벼운 슬러지의 농축에 잘 이용된다. 부지 요구는 중력식 보다 적으나 효율을 높이기 위하여 화학약품을 사용한다. 부상식 농축조의 종류는 공기부상법, 용존공기부상법, 진공부상법이 있는데 이들 중 용존공기부상법을 널리 사용하고 있다. 원심농축조는 원심분리기를 이용한 강제적인 슬러지 농축방법이며 설치면적이 작아도 된다. 농축방법의 결정은 일반적으로 처리부의 면적이 있을 경우 슬러지의 비중에 따라 중력식, 부상식, 원심분리식 농축법을 사용하며 면적의 여유가 없을 경우 원심 농축법을 사용한다.Sludge concentration is gravity, flotation, or centrifugal concentration as a method of reducing the volume by decreasing the water content of the sludge and increasing the concentration of solids. Gravity type concentration tank is the simplest method and it is the method using natural sedimentation and consolidation by gravity. Sludge with a relatively large area and sludge with a small specific gravity difference with water or fat or oil is difficult to concentrate, and lime sludge, primary sludge and activated sludge have good concentration efficiency. Floating condenser is a method of injecting small air bubbles into the surface to combine with the surface particles and then floating the solids by buoyancy.It is used for the separation of sludge with low specific gravity and is mainly used for the concentration of light sludge such as activated sludge. do. Site requirements are less than gravity, but chemicals are used to increase efficiency. There are air flotation method, dissolved air flotation method and vacuum flotation method. Among them, dissolved air flotation method is widely used. Centrifugal concentration tank is a forced sludge concentration method using a centrifuge and the installation area may be small. Determination of the concentration method generally uses gravity, flotation, and centrifugal concentration methods depending on the specific gravity of the sludge if there is an area of treatment, and centrifugal concentration method if there is no space.
슬러지를 농축시키면 슬러지의 부피가 감소되면서 슬러지 처리시설에 가해지는 용적부하가 감소되고 그 결과 처리효율이 증가하는 등 이점이 있다. 즉 슬러지가 농축됨으로써 슬러지 수송시 수송관과 펌프의 용량이 축소되고, 다음 단계 시설의 용량을 감소시킬 수 있고, 사용되는 약품 및 연료가 감소되어 슬러지 처리비용을 절감할 수 있다. 본 발명에 의해 슬러지를 오존 처리한 경우 부유입자의 친화력 및 유기물의 결합력을 증가시켜 침전효과를 개선시킴으로써 농축 효율을 높일 수 있다. 따라서 본 시스템에서는 소규모의 경우 오존처리에 의해 개선된 침강성을 이용하여 오존 처리조를 중력 침전조로 동시에 활용할 수 있다.Concentrating the sludge has the advantage of reducing the volume of sludge and reducing the volume load on the sludge treatment plant, resulting in increased treatment efficiency. That is, the concentration of sludge reduces the capacity of transport pipes and pumps during sludge transportation, reduces the capacity of the next stage facility, and reduces the amount of chemicals and fuel used, thereby reducing the cost of treating sludge. Ozone treatment of the sludge according to the present invention can increase the affinity of the suspended particles and the binding force of the organic matter to improve the sedimentation effect to increase the concentration efficiency. Therefore, in this system, ozone treatment tank can be used as gravity sedimentation tank at the same time by using sedimentation improved by ozone treatment.
농축조(23)에서 슬러지 침전 후 유출되는 상징액은 하수 처리조로(20) 유입된다. 상징액은 현탁액을 침전시킬 경우 저부에는 슬러지가 가라앉고 상부에는 비교적 맑은 물이 층을 이루게 되는데 이 상부의 액체를 지칭한다. 오존에 의해서 가용화 또는 미세입자화된 유기물을 포함하고 있는 상징액은 슬러지 내에 있는 미생물들의 세포막이 파괴되면서 생분해성이 대폭 향상되어 하수 처리조에서 탄소원으로 이용되면서 용이하게 분해처리 된다.The supernatant flowing out after sludge settling in the concentration tank 23 is introduced into the sewage treatment tank (20). Supernatant refers to the liquid at the top of which the sludge sinks at the bottom and a layer of relatively clear water at the top. The supernatant containing organic matter solubilized or finely granulated by ozone is greatly degraded as the biodegradability of microorganisms in the sludge is destroyed, and is easily decomposed as it is used as a carbon source in sewage treatment tanks.
슬러지는 함수율 95% 이상의 수분을 함유하고 있기 때문에 유동성이 강하며용적이 크다. 따라서 슬러지를 최종 처분하기 전에 함수율을 85% 이하로 감소시켜 부피를 감소시키고 취급이 용이하도록 만들기 위해서 통상 탈수를 시킨다. 이와 같이 고형물로 취급할 수 있는 정도까지 탈수된 슬러지를 탈수 케이크라 하며 탈수가 어려운 잉여슬러지의 통상 함수율이 85% 이하이다. 탈수기의 종류로서 진공 탈수기는 비교적 입자가 거친 슬러지를 진공펌프에 의하여 여포에 흡착케 하여 그 여포 양측의 압력차를 이용하는 것이고, 가압여과 탈수기는 한 변 또는 직경이 0.5~1.5cm의 정사각형 또는 원형의 여판에 슬러지를 가압충진하여 탈수하는 것이며, 벨트프레스는 상,하 여과포 사이의 슬러지를 일정한 압력으로 가압하여 탈수하는 것이고, 원심 탈수기는 슬러지의 수분과 고형물의 분리를 원심력을 이용하는 방법으로 스크루 디캔터(screw decanter)형이 사용되는 것이다. 그밖에 슬러지를 여상에 두어 태양의 열이나 바람으로 자연히 건조하여 수분의 일부를 모래로 여과. 탈수하는 천일 건조 방법도 있다.The sludge contains more than 95% of moisture content, so it has a high fluidity and a large volume. Therefore, prior to final disposal of the sludge, dehydration is usually carried out to reduce the water content to 85% or less to reduce the volume and to facilitate handling. The sludge dewatered to the extent that it can be handled as a solid is called a dewatering cake, and the ordinary water content of the excess sludge which is difficult to dewater is 85% or less. As a type of dehydrator, a vacuum dehydrator is used to adsorb relatively coarse sludge to the follicles by means of a vacuum pump to use the pressure difference between the two sides of the follicle, and the pressure filtration dehydrator is a square or circular one of 0.5 to 1.5 cm in diameter. Dewatering by pressurized filling of sludge in the filter media, belt press is dewatering by pressing the sludge between the upper and lower filter cloth at a constant pressure, the centrifugal dehydrator is a screw decanter (using a centrifugal force to separate the water and solids of the sludge). screw decanter type is used. In addition, sludge is placed in the bed and dried naturally by the sun's heat or wind, and some water is filtered through sand. There is also a sun drying method of dehydration.
본 발명에 의해 슬러지를 오존 처리 후 농축하여 얻은 침전슬러지는 적절량의 응집제 투여와 탈수공정을 통하여 최종 케이크로 전환되며 탈리액은 침전조의 상징액과 마찬가지로 사용되고 이 때 기존의 처리방법에 비해 케이크 발생부피를 대폭 줄일 수 있게 된다.The precipitated sludge obtained by concentrating the sludge after ozone treatment according to the present invention is converted into the final cake by administering an appropriate amount of flocculant and dewatering process, and the desorption liquid is used like the supernatant of the sedimentation tank. It can be greatly reduced.
도 5에서 보는 바와 같이 시간에 따른 농축슬러지 부피의 변화에 있어서, 오존 처리를 거친 경우 슬러지의 농축성이 향상되는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, in the change of the concentrated sludge volume with time, it can be seen that the concentration of sludge is improved when the ozone treatment is performed.
한편 도 6에 보는 바와 같이 오존 주입량에 따른 최종슬러지 케이크함수율(Ck)의 변화에 있어서, 오존 주입량이 0.5g-O3/g-SS에 도달하기까지 지속적으로 함수율이 줄어 55%에까지 이르는 것을 알 수 있다.On the other hand, as shown in Fig. 6, in the final sludge cake water content (C k ) according to the amount of ozone injection, the water content is continuously reduced until the ozone injection amount reaches 0.5gO 3 / g-SS reaches 55% have.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명으로 슬러지 감량화를 통한 처리비용 절감과 최종발생 케이크의 재활용을 촉진하는 효과를 이룰 수 있다. 오존을 이용한 슬러지 분해를 통하여 고형 슬러지 중 일부는 무기화되어 소멸되고 일부는 가용화 또는 미세부유입자화 되어, 상징액 및 탈리액을 하수 처리조로 반송·이용할 경우 전체적으로 최고 30~80% 정도의 부피 감량화가 가능하다(도 4).As described above, the present invention can achieve the effect of reducing the treatment cost and reducing the recycling of the final cake by reducing the sludge. Through sludge decomposition using ozone, some of the solid sludge becomes inorganic and extinguished, and some of it is solubilized or fine-floating particles, and when the supernatant and desorption liquid are returned and used to the sewage treatment tank, total volume reduction of up to 30 ~ 80% is possible. (FIG. 4).
한편 침전된 잔여슬러지는 오존 처리 과정에서 농축성 및 탈수성이 개선되어 슬러지 처리비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 탈수 공정 후 발생하는 슬러지 케이크의 부피를 대폭적으로 줄일 수 있다.Meanwhile, the precipitated residual sludge can improve the concentration and dehydration during the ozone treatment, thereby reducing the sludge treatment cost and significantly reducing the volume of the sludge cake generated after the dewatering process.
또한 본 발명에 의해 오존 처리된 슬러지 케이크는 오존에 의해서 거의 완벽하게 살균되어 부패성 및 병원균이 제거되며 낮은 함수율과 유기물 함량으로 인하여 산림, 농지 등에 살포 가능한 법적 기준의 대부분을 만족시켜 토지 개량제나 매립지 복토재 등으로 재활용하는 것이 가능하다.In addition, the ozone treated sludge cake according to the present invention is almost completely sterilized by ozone to remove rot and pathogens, and because of low water content and organic content, it satisfies most of the legal standards applicable to forests and farmland, and is a land improver or landfill material. It is possible to recycle such as.
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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| FPAY | Annual fee payment |
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| FPAY | Annual fee payment |
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