KR100599554B1 - Organic waste sludge volume reduction method using by combined thermophilic aerobic and mesophilic anaerobic digestion and electro-destruction system and apparatus thereof - Google Patents

Organic waste sludge volume reduction method using by combined thermophilic aerobic and mesophilic anaerobic digestion and electro-destruction system and apparatus thereof Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화방법 및 그 장치에 관한 것으로, 그 목적은 활성슬러지법에서 발생되는 잉여슬러지 감량시 발생되는 방류수 수질 악화 및 무기물의 축적을 최소화한 안정적이고 효율적인 슬러지 감량화 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.The present invention relates to a method and apparatus for reducing activated sludge using a high temperature aerobic digestion tank, a medium temperature anaerobic digestion tank, and an electrolysis tank, and an object thereof is to deteriorate effluent water quality and accumulation of inorganic matters generated when reducing excess sludge generated in an activated sludge process. To provide a stable and efficient sludge reduction method and apparatus to minimize the.

본 발명에 따르면, 기존 소각이나 매립 등의 슬러지 처리방법에 비하여 경제적인 처리를 수행할 수 있다. 또한 탈질화 및 난분해성 유기물의 분해가 가능한 전기분해에 의하여 처리되므로 전체적인 처리공정의 안정화를 꾀할 수 있으며 방류 기준 이하의 완벽한 수질 정화를 달성할 수 있다. 또한 중온혐기소화조로부터 발생된 가스(Biogas)를 이용하여 혐기소화조 및 고온호기소화조에서 필요로 하는 온도를 제공할 수 있다. 그리고, 생물학적 처리공정에서 발생한 잉여 슬러지는 자가발열 호열성 호기소화조를 통하여 퇴비화가 가능하며 잉여 슬러지 처리로 인한 시설이나 비용이 절약될 수 있다.According to the present invention, it is possible to perform an economical treatment as compared to the conventional sludge treatment method such as incineration or landfill. In addition, since the denitrification and the decomposition of the hardly decomposable organic matter is treated by electrolysis, the overall treatment process can be stabilized and perfect water purification below the discharge standard can be achieved. In addition, it is possible to provide the temperature required in the anaerobic digestion tank and high temperature aerobic digestion tank by using the gas (Biogas) generated from the middle temperature anaerobic digestion tank. In addition, the excess sludge generated in the biological treatment process can be composted through a self-heating thermophilic aerobic digestion tank, and the facility or cost due to the excess sludge treatment can be saved.

고온 호기소화조, 자가발열 호열성 호기소화, 전기분해, 슬러지감량, 잉여슬러지, 중온혐기소화조 High temperature aerobic digester, self-heating thermophilic aerobic digestion, electrolysis, sludge reduction, surplus sludge, mesophilic anaerobic digester

Description

고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화방법 및 그 장치{Organic waste sludge volume reduction method using by combined thermophilic aerobic and mesophilic anaerobic digestion and electro-destruction system and apparatus thereof}Organic waste sludge volume reduction method using by combined thermophilic aerobic and mesophilic anaerobic digestion and electro-destruction system and apparatus

도 1은 본 발명에 따른 고온호기소화, 중온혐기소화 및 전기분해를 이용한 잉여활성슬러지의 감량화가 이루어지는 폐수처리방법을 개략적으로 나타낸 공정도이고,1 is a process diagram schematically showing a wastewater treatment method for reducing the excess activated sludge using high temperature aerobic digestion, mesophilic anaerobic digestion and electrolysis according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 혐기소화조 시스템을 나타낸 개략도이고,Figure 2 is a schematic diagram showing an anaerobic digester system according to the present invention,

도 3 및 도 4는 종래기술에 따른 하수처리 시스템을 나타낸 개략도이다.3 and 4 is a schematic diagram showing a sewage treatment system according to the prior art.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : 유량 조정조 (2) : 1차침전조(1) flow rate adjusting tank (2) primary settling tank

(3) : 폭기조 (4) : 2차침전조(3): Aeration tank (4): Secondary precipitation tank

(5) : 1차농축기 (5') : 2차농축기(5): primary concentrator (5 '): secondary concentrator

(6) : 고온호기소화조 (7) : 중온혐기소화조(6): high temperature aerobic digestion tank (7): medium temperature anaerobic digestion tank

(8) : 전기분해조 (9) : 탈수기(8): electrolysis tank (9): dehydrator

(51) : 제1차열교환기 (52) : 제2차열교환기(51): first heat exchanger (52): second heat exchanger

(53) : 제3차열교환기 (54) : 가스엔진발전기(53): third heat exchanger (54): gas engine generator

(55) : 온수보일러(55): hot water boiler

본 발명은 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수처리장이나 생물학적 폐수처리장에서 발생하는 잉여슬러지를 자가발열 호열성 고온호기소화조(ATAD)와 중온혐기소화조 그리고 전기분해조를 이용하여 최소 설비와 경제적인 비용으로 효율적으로 처리할 수 있는 잉여슬러지 감량화 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for reducing activated sludge using a high temperature aerobic digestion tank, a medium temperature anaerobic digestion tank and an electrolysis tank, and more particularly, a self-heating thermophilic high temperature expiratory sludge generated in a sewage treatment plant or a biological wastewater treatment plant. The present invention relates to a method for reducing surplus sludge and an apparatus therefor that can be efficiently processed using at least a digestion tank (ATAD), an anaerobic digestion tank, and an electrolysis tank.

일반적으로 유기성 오염물질과 질소, 인을 함유한 하수는 수중의 용존산소를 고갈시켜 수중생태계를 파괴시키고 호수와 저수지의 물을 부영양화시켜 수자원의 이용을 저해시키는 요인으로 작용하고 있다. In general, sewage containing organic pollutants, nitrogen, and phosphorus depletes dissolved oxygen in water, destroying aquatic ecosystems, and eutrophicating water in lakes and reservoirs.

따라서, 하천의 수질오염을 방지하기 위하여 하. 폐수 내에 함유된 오염물질 및 영양염류 성분이 하천 등의 수역으로 유입되기 전에 제거되어야 한다.Thus, to prevent water pollution of rivers. Pollutants and nutrients contained in the wastewater should be removed before they enter the body of water, such as rivers.

이를 제거하기 위한 하. 폐수 처리시설의 처리공법으로 경제성면에서 우수한 생물학적 처리방법이 많이 적용되는데, 생물학적 처리방법 중에서 활성슬러지법과 고도처리와 같은 미생물을 이용한 유기물의 제거가 이루어지고 있으나, 유기물 제거과정에서 증식된 미생물들이 폐 슬러지로서 발생하게 된다.To remove it. As a treatment method of wastewater treatment facilities, many biological treatment methods that are excellent in economics are applied. Among the biological treatment methods, organic matters using microorganisms such as activated sludge method and advanced treatment are removed, but microorganisms grown during organic matter removal process It is generated as sludge.

상기 유기물 제거과정에서 발생된 슬러지의 처리 및 처분과정을 살펴보면 1차 침전조와 2차 침전조에서 발생한 슬러지 및 분뇨, 축분, 음식물 폐액이 농축조에 모이게 되며, 농축된 슬러지는 중온혐기소화조로 이송되고, 상기 중온혐기소화조에서 35℃ 정도의 중온으로 소화 후의 소화조 상등액은 활성슬러지 공정의 폭기조로 재이송되고, 남은 고형물 슬러지는 탈수효율을 높이기 위해서 화학제를 주입하여 적정수분 이하로 탈수하고 이때 발생된 탈수케익은 최종 처분을 위해 운송차량에 의하여 외부의 매립시설이나 소각시설 또는 해양투기에 의해 처분되는 것이 일반적이다.Looking at the treatment and disposal of the sludge generated during the organic material removal process, the sludge and manure, livestock, and food waste liquid generated in the primary sedimentation tank and the secondary sedimentation tank are collected in the concentration tank, and the concentrated sludge is transferred to the medium temperature anaerobic digestion tank. The digester supernatant after digestion to about 35 ℃ in the middle temperature anaerobic digester is re-transmitted to the aeration tank of the activated sludge process, and the remaining solid sludge is dehydrated to less than the appropriate moisture by injecting a chemical to increase the dewatering efficiency. For the final disposal, it is usually disposed of by an external landfill, incineration facility, or dumping ocean by a transport vehicle.

또한 최근 들어 매립시설에서 슬러지류의 직매립 금지에 따라 건설폐기물 등 다른 폐기물과 혼합하여 수분함량을 낮춘 후, 매립지 복토제로 사용하는 등 임시방편적으로 처분되고 있는 상태로서, 국토면적이 협소한 국내의 경우 매립지의 용량부족이 가속화되고 있으며, 부가적으로 매립시설에서 유출되는 침출수의 처리를 위하여 복잡한 수처리 공정이 요구된다.In recent years, the landfill facility has been banned from direct landfilling of sludge, which has been mixed with other waste such as construction waste to reduce water content and used as a landfill agent. In this case, landfill shortages are accelerating, and additionally, complex water treatment processes are required to treat leachate discharged from landfill facilities.

또한 상기 슬러지를 소각하기 위해서는 탈수된 슬러지의 수분함량을 20 ∼ 30% 정도로 낮추어야 하고 슬러지의 열량이 부족함에 따라 추가적인 보조연료가 소요되며, 소각시 발생되는 대기오염원을 제거시키기 위해 대규모 집진시설 또는 악취제거 시설이 소요되는 등 많은 문제가 있다.In addition, in order to incinerate the sludge, the water content of the dewatered sludge should be lowered to about 20 to 30%, and additional auxiliary fuel is required as the heat of the sludge is insufficient, and a large dust collection facility or odor is removed to remove the air pollutant generated during incineration. There are many problems, including the removal of facilities.

또한, 유기성 슬러지는 퇴비화법에 의하여 자원화하여 농경지에 살포하는 토양환원과 관련된 연구가 진행되고 있으나, 슬러지 자체의 탄소원과 열량부족으로 전량퇴비화가 아닌 부분퇴비화 또는 톱밥, 분뇨나 음식물 쓰레기 등의 기타 물질과 혼합후 퇴비화하고 있는 실정이다. In addition, research on the reduction of organic sludge that has been recycled to agricultural land by using it as a composting method is being conducted, but it is not composted whole due to lack of carbon source and calorie of sludge, or other materials such as sawdust, manure or food waste. After mixing with the situation is composting.

특히 산업단지 내 하수처리시설에서 발생되는 슬러지의 경우는 슬러지내에 함유된 중금속과 같은 유독물질에 의한 영향이 규명되어야 한다.Especially in the case of sludge from sewage treatment facilities in industrial complexes, the effects of toxic substances such as heavy metals contained in the sludge should be identified.

또한 슬러지에 고형화제를 혼합하여 중금속과 같은 유해물질의 용출을 최소화하여 고형화된 물질을 재이용하는 고형화방법 등이 이용되고 있다. In addition, the solidification method of mixing the solidifying agent in the sludge to minimize the elution of harmful substances such as heavy metals to reuse the solidified material.

해양투기 방법의 경우 단순 투기방법으로서 현재로서는 가장 저렴한 방법이나 연근해의 오염과 런던 국제 협약에 의해 국내의 농수산부는 단계적으로 해양투기를 금지시킬 예정이다. In the case of ocean dumping, it is the cheapest dumping method at present, but the Ministry of Agriculture, Fisheries and Fisheries is planning to prohibit dumping at sea gradually according to the pollution of the near sea and the London Convention.

따라서 궁극적인 슬러지 저감방안이 수립되어야 하며 효과적인 재이용 방안의 부재에 따라 계속적인 처리 및 처분방안이 강구되어야 한다.Therefore, ultimate sludge reduction measures should be established, and continuous treatment and disposal measures should be devised in the absence of effective reuse plans.

보다 상세히 상기와 같은 종래 잉여슬러지를 감량하는 방법을 살펴보면, 호기성소화, 혐기성소화 등 미생물 처리에 의한 슬러지 감량화 기술이 있는데 설치면적이 크고 처리수질의 악화 및 무기물질의 축적을 유발하는 단점이 있다. Looking at the method of reducing the conventional excess sludge in more detail, there is a sludge reduction technology by microbial treatment such as aerobic digestion, anaerobic digestion, etc. There is a disadvantage that the installation area is large, causing deterioration of treated water quality and accumulation of inorganic substances.

또한 오존과 같은 산화제를 이용하여 슬러지를 파괴하여 폭기조로 재순환시켜 잉여슬러지를 감량화하는 기술이 있는데, 처리수질의 악화와 무기물질의 축적이 문제로 남아 있다. In addition, there is a technology to reduce the excess sludge by destroying the sludge by using an oxidizing agent such as ozone to recycle to the aeration tank, the deterioration of the treated water quality and the accumulation of inorganic substances remains a problem.

또한 미생물 증식을 억제하는 미생물 제제를 투입하여 슬러지를 감량하는 기술도 있으나 약품비등 경제성과 안정적인 처리효율 면에서 해결해야할 문제가 남아있다. In addition, there is a technology to reduce the sludge by adding a microbial agent that inhibits the growth of microorganisms, but there is a problem to be solved in terms of economical efficiency and stable treatment efficiency, such as drug costs.

또한 볼밀을 이용한 기계적인 처리에 의한 슬러지 감량화 기술이 외국에서 일부 적용되어 운전되고 있으나 고가의 운전비와 반류수의 부하가 크고 처리수질의 악화가 문제로 지적되고 있다. In addition, the sludge reduction technology by mechanical treatment using a ball mill has been applied to some parts of the world, but it has been pointed out as a problem due to high operating costs, high load of return water, and deterioration of treated water quality.

또한 상기와 같은 중온혐기소화조에서 슬러지 처리시 발생하는 가스를 처리하는 방법이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도 3,4는 종래기술에 따른 하수 슬러지 처리 시스템을 나타낸 개략도로서, 일반적으로 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지를 처리하는 종래의 방법은, 하수 슬러지를 농축조에서 농축시키고, 농축된 슬러지를 중온 혐기소화조에서 처리하여 메탄 및 이산화탄소를 발생시키고, 고형물을 탈수하여 케이크로 만드는 공정으로 되어 있다.In addition, the method for treating the gas generated during the sludge treatment in the above-mentioned medium temperature anaerobic digestion tank is shown in FIGS. 3 and 4. 3 and 4 is a schematic view showing a sewage sludge treatment system according to the prior art, the conventional method for treating sewage sludge generally generated in the sewage treatment plant, the sewage sludge is concentrated in a concentration tank, the concentrated sludge is a medium temperature anaerobic digestion tank Is treated to produce methane and carbon dioxide, and the solid is dehydrated to make a cake.

도 3에 도시된 종래 방법은 혐기소화조의 가온 방식이 보일러를 사용하여 스팀(steam) 또는 열수를 이용하여 가온하는 방식이므로 발생한 가스(Biogas)의 대부분을 보일러에서 연소하여 스팀(steam) 또는 열수를 생산하고 스팀(steam) 또는 열수의 대부분을 혐기 소화조 가온에 사용하므로 발전에 의한 전기에너지 회수가 어려운 상태이고 처리효율이 저조하여 가스(Biogas)생성량이 대부분 0.4 m3/kgVS제거.로서 비교적 작아 혹한기에는 추가로 외부에서 별도의 에너지(연료, 천연가스) 연소열이 필요하다. Since the heating method of the anaerobic digestion tank is a method of heating using steam or hot water using a boiler, the conventional method illustrated in FIG. 3 burns most of the generated biogas in a boiler to generate steam or hot water. Since most of the steam or hot water is used for heating the anaerobic digester, it is difficult to recover the electric energy by power generation and the processing efficiency is low. Most of the biogas production is 0.4 m3 / kgVS, which is relatively small. In addition, a separate heat source for combustion of energy (fuel, natural gas) is required.

도 4에 도시된 종래 방법은 최근에 시도되는 방법으로서 도 3의 보일러 대신 발전기를 도입하여 전기를 생산하고 발전 폐열을 소화조 가온에 사용하는 방법이다. The conventional method shown in FIG. 4 is a method which has been recently attempted to introduce electricity into a generator instead of the boiler of FIG. 3 to produce electricity and to use waste heat of power generation for digester heating.

하지만 상기와 같은 발전 폐열만으로는 열량이 부족하여 별도의 외부 가온 열이 필요하다. However, the heat generated waste heat alone as described above is insufficient heat separate heating is required.

따라서 아직까지 잉영슬러지 처리에 따른 문제 발생 없이 슬러지를 감량화 하는 기술은 전무한 상태이며, 현재 고효율의 슬러지 감량화 기술을 상용화하기 위하여 전기분해를 이용하는 방법, 고온호기소화를 이용하는 방법 초음파를 이용하는 방법 등 여러 가지 방법이 시도되고 있다. 그러나 아직 방류수 수질 악화, 무기물의 축적 등 아직 풀어야할 문제들이 산재해 있는 실정이다. Therefore, there is no technology to reduce sludge without any problems due to incineration sludge treatment. Currently, in order to commercialize highly efficient sludge reduction technology, various methods such as using electrolysis, using high temperature aerobic digestion, and using ultrasonic waves, etc. The method is being tried. However, there are still problems to be solved, such as deteriorated effluent water quality and the accumulation of minerals.

또한 중온혐기소화조에서 슬러지 처리시 발생하는 가스를 재활용하여 가온하는 시스템 역시 풀어야할 문제들이 산재해 있는 실정이다.In addition, the system for recycling and warming the gas generated during sludge treatment in the middle temperature anaerobic digester is also scattered with problems.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 활성슬러지법에서 발생되는 잉여슬러지 감량시 발생되는 방류수 수질 악화 및 무기물의 축적을 최소화한 안정적이고 효율적인 슬러지 감량화 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a stable and efficient sludge reduction method and apparatus that minimizes the deterioration of effluent water quality and the accumulation of inorganic matters generated during the reduction of excess sludge generated in the activated sludge method.

또한 중온혐기소화조로부터 발생된 가스(Biogas)를 이용하여 혐기소화조 및 고온호기소화조에 공급되는 슬러지의 온도를 승온시키는 방법 및 장치를 포함한 슬 러지 감량화 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.In addition, to provide a sludge reduction method and apparatus including a method and apparatus for raising the temperature of the sludge supplied to the anaerobic digestion tank and high temperature aerobic digestion tank using the gas (Biogas) generated from the middle temperature anaerobic digestion tank.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 폐수를 정화 처리하는 방법에 있어서, The present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional defects in the method for purifying wastewater,

유입폐수를 유량조정조에서 유량, 농도를 조정하는 단계와;Adjusting the flow rate and the concentration of the influent wastewater in a flow adjusting tank;

유량조정조에 저장되어 있는 폐수 중 부유성물질을 1차 침전조에서 침전시켜 침전슬러지는 1차농축기로 보내어 농축하고, 폐수는 폭기조로 유입시키는 1차 침전단계와;A first precipitation step of precipitating the suspended solids in the wastewater stored in the flow control tank in the primary settling tank and sending the settling sludge to the primary thickener, and concentrating the wastewater into the aeration tank;

상기 1차 침전조에서 공급받은 폐수를 폭기조에서 활성슬러지를 이용 폭기시켜 폐수 중의 유기물을 산화 분해하는 단계와; Oxidatively decomposing organic matter in the wastewater by aeration of the wastewater supplied from the primary sedimentation tank using activated sludge in the aeration tank;

상기 산화 분해 단계에서 산화 분해 처리된 활성슬러지와 처리수를 2차침전조에서 고액 분리하여 상기 처리수는 방류하고, 상기 침전된 잉여 활성슬러지는 2치농축기로 이송관을 통해 이송하고 일부 잉여 슬러지는 이송관을 통해 폭기조로 반송시키는 2차 침전단계와; In the oxidative decomposition step, the oxidatively decomposed activated sludge and the treated water are solid-liquid separated in a secondary sedimentation tank so that the treated water is discharged, and the precipitated surplus activated sludge is transferred through a transfer pipe to a binary concentrator and some excess sludge is A second precipitation step of returning the aeration tank through a transfer pipe;

상기 2차 침전단계에서 농축후 공급된 잉여활성슬러지를 고온호기소화조에서 고온호열성 호기미생물을 이용하여 잉여슬러지를 가용화하는 단계; Surplus activated sludge supplied after concentration in the second precipitation step Solubilizing excess sludge using a high temperature thermophilic aerobic microorganism in a high temperature aerobic digester;

상기 가용화 단계에서 가용화된 슬러지 및 1차 농축기에서 농축된 1차 농축 슬러지를 중온혐기조에서 공급받아 혐기소화시켜 메탄가스를 생산하는 단계와;Producing methane by anaerobic digestion of the solubilized sludge and the primary concentrated sludge concentrated in the primary concentrator in the solubilization step;

상기 잉여슬러지 가용화단계와 혐기소화시켜 메탄가스 생산단계에서 발생된 암모니아성 질소 및 난분해성 유기물을 전기분해조에서 산화시킨 후 잉여슬러지를 이송관을 통해 유량조정조로 반송시키는 전기분해 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The excess sludge solubilization step and anaerobic digestion of the ammonia nitrogen and hardly decomposable organic material generated in the methane gas production step of the electrolysis tank, and the excess sludge is characterized by consisting of an electrolysis step to return to the flow control tank through the transfer pipe. It is done.

상기 중온혐기소화조에서 메탄가스를 생산하는 단계는 일부 잉여슬러지를 탈수기에서 탈수하여 케익으로 만들어 배출하는 탈수단계를 더 포함하여 구성된다.즉, 잉여 슬러지는 상기 중온혐기소화조에서 중온혐기소화 후 전기분해조에서 전기분해처리되는 공정으로 유입되는데, 잉여 슬러지의 일부는 일정기간에 한 번씩 인의 축적을 조절하기 위하여 무기 응집제를 투입하여 응집 및 탈수하여 부유 물질과 인을 탈수 케익 형태로 계 외부로 반출한다. The step of producing methane gas in the mesophilic anaerobic digestion tank further comprises a dehydration step of dewatering some excess sludge from the dehydrator to make a cake. The excess sludge is electrolyzed after mesophilic anaerobic digestion in the mesophilic digestion tank. It enters the process of electrolysis in the tank, and some of the excess sludge is added to the outside of the system in the form of dehydrated cake by deagglomeration and dehydration by adding an inorganic flocculant to control the accumulation of phosphorus once in a certain period. .

상기 고온호기소화조에서 고온호기 소화된 잉여슬러지는 고온에서 반응하기 때문에 질산화균이 서식할 수 없는 조건으로 처리슬러지에 포함되어 있는 질소가 암모니아성 질소로 존재하며 탈질공정을 거치지 않고 폭기조에 순환하여 처리할 경우 질소의 축적을 유발시키므로 전기분해 공정에서 산화시켜 질소가스로 대기중으로 날려 보내 처리 슬러지 중의 질소농도를 낮추어 주고 추가적으로 난분해성 물질을 분해하여 생물분해가 가능한 형태로 전환시켜 준다.In the high temperature aerobic digestion tank, the excess sludge digested at high temperature is reacted at high temperature, so nitrogen contained in the treated sludge exists as ammonia nitrogen in a condition that nitrifier cannot inhabit and is circulated in the aeration tank without denitrification process. If it causes nitrogen accumulation, it is oxidized in the electrolysis process and sent to nitrogen gas to the atmosphere to lower the nitrogen concentration in the treated sludge and additionally decomposes the biodegradable material and converts it into biodegradable form.

상기 전기분해시 전기전도도 및 산화제 발생을 돕기 위해 소금이 소량 공급된다. 이때 발생된 산화제 중 소모되지 않고 잔류하는 산화제의 소모를 위하여 유 량조정조를 거쳐서 폭기조에 유입하게 된다.In the electrolysis, a small amount of salt is supplied to assist in the generation of electrical conductivity and oxidant. At this time, in order to consume the remaining oxidant among the oxidants generated, it flows into the aeration tank through the flow adjustment tank.

상기 고온호기소화처리와 중온혐기처리 그리고 전기분해 처리된 잉여슬러지는 가용화되어 폭기조에 유입되므로 짧은 시간에 미생물에 의해 분해되어 일부는 미생물합성에 사용되고 일부는 탄산가스와 물로 무기화된다. Since the high temperature aerobic digestion, mesophilic anaerobic treatment and electrolysis treated excess sludge are solubilized and introduced into the aeration tank, they are decomposed by microorganisms in a short time, and some are used for microbial synthesis and some are mineralized with carbon dioxide and water.

또한 중온혐기소화조로부터 발생된 가스(Biogas)를 이용하여 혐기소화조 및 고온호기소화조에서 필요로 하는 온도로 슬러지를 승온시키기 위하여, 상기 2차 농축기 농축된 잉여 활성슬러지를 고온호기소화조에서 고온호열성 호기미생물을 이용하여 잉여슬러지를 가용화하는 단계를, In addition, in order to raise the sludge to the temperature required in the anaerobic digestion tank and the high temperature aerobic digestion tank by using the gas (Biogas) generated from the medium temperature anaerobic digestion tank, the high temperature thermophilic aerobic exhalation in the secondary concentrator concentrated surplus activated sludge Solubilizing excess sludge using microorganisms,

통상의 하수 중에 혼합되어 있는 입자상 물질로 형성된 1차슬러지를 농축시키도록 1차농축기로 유입 후, 제1차 열교환기를 거쳐 중온혐기소화조로 유입하도록 이루어진 1차슬러지 처리단계와;A first sludge treatment step of flowing into a primary thickener to concentrate primary sludge formed of particulate matter mixed in a general sewage, and then flowing into a mesophilic anaerobic digester through a first heat exchanger;

2차농축기를 통하여 잉여활성슬러지로 이루어진 2차슬러지와 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 농축시키도록 2차농축기로 유입하고, 이후 2차농축기를 나온 2차슬러지가 제2차열교환기 및 제3차열교환기를 차례로 거치면서 50℃ 온도범위가 되도록 열교환 후 2차슬러지에 포함된 고온 미생물이 자가 활성되도록 공기와 함께 자가발열 고온호기소화조로 통과시키고, 이후 고온호기소화조를 나온 2차슬러지가 제2차열교환기를 통과시키면서 2차 농축기를 통과한 2차슬러지를 열교환시키고, 이후 2차슬러지가 상기 1차농축기를 통과한 1차슬러지와 혼합하도록 이루어진 2차슬러지 처리단계와;Secondary sludge consisting of surplus activated sludge and secondary sludge to concentrate the manure, livestock, and food waste liquid through the secondary thickener, and then the second sludge from the secondary thickener is the second heat exchanger and the third After passing through the heat exchanger in order to reach a temperature range of 50 ° C, the high temperature microorganisms contained in the secondary sludge pass through the self-heating hot aerobic digester together with the air to self-activate, and then the secondary sludge leaving the high temperature aerobic digester is secondary. A secondary sludge treatment step of heat-exchanging the secondary sludge passed through the secondary thickener while passing through the heat exchanger, and then mixing the secondary sludge with the primary sludge passed through the primary thickener;

상기 중온혐기소화조로부터 발생되는 바이오가스를 가스엔진발전기로 이송하여 전기를 생산 후 온수보일러를 가동시켜 온수보일러로부터 발생된 열을 제1차열교환기로 순환시켜 1차슬러지에 열을 공급하도록 하고, 가스엔진발전기로부터 발생되는 발전폐열은 제3차열교환기로 공급하여, 상기 2차 슬러지처리단계의 제2차열교환기환기를 거쳐 열교환된 2차슬러지를 열교환시킨 후 다시 가스엔진발전기로 유입하는 발전폐열단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.The biogas generated from the middle temperature anaerobic digester is transferred to a gas engine generator to produce electricity, and then a hot water boiler is operated to circulate the heat generated from the hot water boiler to the first heat exchanger to supply heat to the first sludge. Power generation waste heat generated from the engine generator is supplied to the third heat exchanger, heat exchanged in the secondary sludge heat exchanged through the second heat exchanger exchanger in the second sludge treatment step, and then introduced into the gas engine generator. Characterized in that further comprises a.

상기와 같은 단계를 가지는 본 발명은 고온 호기성 소화를 이용하여 잉여슬러지의 가용화 및 난분해성물질의 분해가 이루어지고 추가적으로 소화반응에 따른 발열에 의해 병원균 사멸과 악취 저감 등의 효과가 있으며 폐수 중 중금속이 포함되어 있지 않은 경우 고온 호기성소화가 완료된 소화슬러지는 양질의 비료로 사용이 가능하다. In the present invention having the above steps, solubilization of excess sludge and decomposition of hardly decomposable substances are made by using high-temperature aerobic digestion, and additionally, there is an effect of killing pathogens and reducing odors by exotherm according to the digestion reaction, and heavy metals in wastewater. If not included, digested sludge with high temperature aerobic digestion can be used as a good fertilizer.

상기와 같은 슬러지 감량화 장치에 사용되는 장치 구성을 설명하면 다음과 같다. The device configuration used for the sludge reduction apparatus as described above is as follows.

유입폐수를 저장하여 유량, 농도를 조정하는 유량조정조와;A flow rate adjustment tank for storing inflow wastewater and adjusting flow rate and concentration;

상기 유량조정조와 연결된 이송관을 통해 공급된 폐수 중에 포함된 부유성물질을 침전에 의해 고액분리하여 슬러지는 이송관을 통하여 1차 농축기에 유입하고 처리수는 이송관을 통하여 폭기조에 유입하는 1차침전조와; The suspended solids contained in the wastewater supplied through the transfer pipe connected to the flow adjusting tank are separated into solids by sedimentation, and the sludge flows into the primary thickener through the transfer pipe, and the treated water flows into the aeration tank through the transfer pipe. A settling tank;

상기 1차침전조에서 이송관을 통하여 유입된 폐수 중의 유기물을 활성슬러지 에서 산화 분해하는 폭기조와; An aeration tank for oxidatively decomposing organic matter in the wastewater introduced through the transfer pipe in the primary precipitation tank in activated sludge;

상기 폭기조와 연결된 이송관을 통해 공급된 산화 분해 처리된 활성슬러지와 처리수를 고액 분리하여 처리수는 방류하고 침전슬러지는 2차 농축기로 보내고 일부는 반송용 이송관을 통해 폭기조로 반송하는 2차침전조와;The oxidatively decomposed activated sludge and the treated water supplied through the transfer pipe connected to the aeration tank are separated into solid-liquid and the treated water is discharged and the sediment sludge is sent to the secondary concentrator, and the second is returned to the aeration tank through the transfer pipe. A settling tank;

상기 1차침전조와 연결된 이송관을 통해 공급된 1차슬러지를 중력농축 또는 원심력농축에 의해 농축하는 1차농축기와;A primary thickener for concentrating primary sludge supplied through a transfer pipe connected to the primary settling tank by gravity concentration or centrifugal force concentration;

상기 2차침전조와 연결된 이송관을 통해 공급된 잉여활성슬러지를 중력농축 또는 원심력농축에 의해 농축하는 2차농축기와;A secondary concentrator for concentrating surplus activated sludge supplied through a transfer pipe connected to the secondary sedimentation tank by gravity concentration or centrifugal force concentration;

상기 2차농축기와 연결된 이송관을 통해 공급된 농축된 잉여활성슬러지를 고온호열성 호기미생물을 이용하여 가용화하는 고온호기소화조와; A high temperature aerobic digestion tank for solubilizing the concentrated surplus activated sludge supplied through a transfer pipe connected to the secondary concentrator using a high temperature thermophilic aerobic microorganism;

상기 1차농축기와 연결된 이송관을 통해 공급된 농축된 1차슬러지 및 고온호기조를 거쳐 가용화된 슬러지를 혐기소화하여 메탄가스 생산 및 슬러지를 감량하는 중온혐기소화조와;A middle temperature anaerobic digestion tank for anaerobic digestion of the solubilized sludge through a concentrated primary sludge and a high temperature aeration tank supplied through a transfer pipe connected to the primary concentrator, to reduce methane gas production and sludge;

상기 중온혐기소화조와 이송관으로 연결되어 잉여슬러지 중 일부를 탈수하여 케익으로 만들어 배출하는 탈수기와;A dehydrator connected to the middle temperature anaerobic digester and a transfer pipe to dehydrate some of the excess sludge to make a cake;

상기 중온혐기소화조와 연결된 이송관을 통해 공급된 혐기슬러지의 암모니아 및 난분해성 유기물을 전기산화시켜, 유량조정조로 이송관을 통해 반송하여 공급하는 전기분해조로 구성된 슬러지 감량화 장치를 특징으로 한다.Characterized in the sludge reduction device consisting of an electrolysis tank for electrooxidizing ammonia and hardly decomposable organic matter of the anaerobic sludge supplied through the transfer pipe connected to the mesophilic anaerobic digestion tank, conveyed through the transfer pipe to the flow rate adjustment tank.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설 명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 고온호기소화와 전기분해를 이용한 잉여활성슬러지의 감량화가 이루어지는 폐수처리방법을 처리단계에 따라 간략하게 나타낸 공정도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 폐수는 유량 조정조에 저장되어 유입농도가 일정하도록 공급하고 유량 조정조(1)는 유입 유량을 고려하여 충분한 용량으로 설계한다. Figure 1 shows a simplified flow chart showing the wastewater treatment method according to the treatment step to reduce the excess activated sludge using high temperature aerobic digestion and electrolysis according to the present invention, as shown in the wastewater is stored in the flow rate adjustment tank The inflow concentration is supplied to be constant and the flow rate adjusting tank 1 is designed with sufficient capacity in consideration of the inflow flow rate.

고온호기소화조(6)와 중온혐기소화조(7) 그리고 전기분해조(8)에 의해 산화된 잉여슬러지는 유량조정조(1)에 반송된다. The excess sludge oxidized by the high temperature aerobic digestion tank 6, the middle temperature anaerobic digestion tank 7, and the electrolysis tank 8 is returned to the flow rate adjusting tank 1.

유량조정조(1)에 유입된 폐수와 산화된 잉여슬러지는 1차침전조(2)를 거쳐 펌프(도시 생략)에 의해 폭기조(3)에 공급된다. Wastewater and oxidized excess sludge flowing into the flow regulating tank 1 are supplied to the aeration tank 3 by a pump (not shown) via the primary settling tank 2.

공급된 폐수와 산화된 잉여슬러지에 포함되어 있는 유기물을 폭기조(3)에서 미생물로 분해하여 탄산가스와 물로 분해하고 일부는 세포합성에 사용된다. The organic matter contained in the supplied waste water and the oxidized surplus sludge is decomposed into microorganisms in the aeration tank 3 to be decomposed into carbon dioxide and water, and some are used for cell synthesis.

폭기조(3)에서 처리된 폐수는 미생물 플록과 함께 2차침전조(4)에 유입되어 고액분리 된다. The wastewater treated in the aeration tank 3 flows into the secondary settling tank 4 together with the microbial floc and is separated into solids.

2차침전조(4)에서 분리된 슬러지는 일부는 폭기조(3)에 반송되고 잉여로 발생된 슬러지는 2차 농축기(5')에 유입되어 고농도로 농축된다. Part of the sludge separated from the secondary sedimentation tank 4 is conveyed to the aeration tank 3 and the sludge generated as a surplus flows into the secondary concentrator 5 'and is concentrated at a high concentration.

농축된 잉여 슬러지는 고온호기소화조(6)로 공급하고 고온호기소화조(6)에 장착되어있는 스크류형 폭기기(도시생략) 또는 블로워(도시생략)를 이용하여 산소공급과 혼합을 해주면 고온 미생물에 의해 자가 발열한다. 이 고온호기소화조는 보온설비를 하고 50~70℃로 온도가 유지되도록 하여 유입된 잉여슬러지가 가용화 되 어 유기물 농도를 감소시켜 주고 병원균을 살균시킨다. Concentrated surplus sludge is supplied to the high temperature aerobic digester (6) and mixed with oxygen supply using a screw-type aerator (not shown) or blower (not shown) mounted on the high temperature aerobic digester (6). Self-heating. This high-temperature aerobic digester is kept warm and the temperature is maintained at 50 ~ 70 ℃, so that the excess sludge is solubilized, reducing the concentration of organic matter and sterilizing pathogens.

가용화된 잉여슬러지는 분해되면서 세포내에 함유하고 있던 유기물질과 질소, 인 성분을 방출하게 되는데 이때 발생된 질소성분과 난분해성 유기물질을 전기분해조에서 전기분해시킨 후 다시 유량조정조(1)로 반송 후 폭기조(3)에 유입시킨다.The solubilized excess sludge decomposes and releases organic substances, nitrogen, and phosphorus contained in the cells.The nitrogen and hardly decomposable organic substances generated at this time are electrolyzed in an electrolysis tank and then returned to the flow adjusting tank (1). After flowing into the aeration tank (3).

또한 상기 중온혐기소화조(7)에서 발생한 메탄가스는 분리되어 포집되며, 포집된 메탄가스는 가스 이송관을 통하여 처리장이나 외부에 열에너지원으로 사용할 수 있으며 가스엔진발전기를 가동시켜 전기에너지로 사용할 수 있다.In addition, the methane gas generated in the middle temperature anaerobic digester (7) is separated and collected, the collected methane gas can be used as a thermal energy source to the treatment plant or the outside through a gas transfer pipe, it can be used as electrical energy by operating a gas engine generator. .

도 2는 본 발명에 의한 혐기소화조시스템을 나타낸 개략도로서, 이를 상세히 설명하면, 도 1에 따른 시스템에서 이송관으로 연결되는 1, 2차농축기, 고온호기소화조, 중온혐기소화조 연결 구성시,Figure 2 is a schematic diagram showing the anaerobic digestion system according to the present invention, when described in detail, when the primary, secondary concentrator, high temperature aerobic digestion tank, middle temperature anaerobic digestion tank connection configuration in the system according to Figure 1,

이송관을 통해 중온혐기소화조(7)로 공급되는 1차농축기(5)로부터의 1차슬러지를 열교환시키도록 설치된 제1차열교환기(51)와; A first heat exchanger (51) installed to heat-exchange the primary sludge from the primary concentrator (5) supplied to the middle temperature anaerobic digestion tank (7) through a transfer pipe;

이송관을 통해 고온호기소화조(6)로 연결되는 2차농축기(5')로부터의 2차 슬러지를 열교환시키도록 순차적으로 설치된 제2차열교환기(52) 및 제3차열교환기(53)와;A second heat exchanger 52 and a third heat exchanger 53 sequentially installed to heat-exchange the secondary sludge from the secondary concentrator 5 ', which is connected to the high temperature aerobic digester 6 through a transfer pipe; ;

상기 제2차열교환기(52) 및 제3차열교환기(53)를 거친 2차슬러지를 1차농축기로부터 이송되는 이송관에 공급하는 고온호기소화조(6)와;A high temperature aerobic digestion tank (6) for supplying the second sludge which has passed through the second heat exchanger (52) and the third heat exchanger (53) to a conveying pipe conveyed from the primary concentrator;

중온혐기소화조(7)에서 발생된 바이오가스를 이용해 가스엔진발전기에서 전 기를 생산하고, 가스엔진발전기의 배기가스 중의 열을 이용하여 온수보일러(55)에서 온수를 생산하고 생산된 온수를 제1차열교환기(51)로 보내 1차 슬러지에 열을 공급 후, 다시 온수보일러(55)로 유입하도록 하며, 발전시 발생되는 가스엔진발전기 냉각수의 발전폐열을 제3차열교환기(53)로 공급하여, 상기 2차 슬러지 처리시스템의 제2차열교환기로부터 유출되는 2차슬러지를 열교환시킨 후 다시 유입하는 가스엔진발전기(54)를 더 포함하여 구성하였다.The biogas generated in the middle temperature anaerobic digester (7) is used to produce electricity in the gas engine generator, and the hot water is produced in the hot water boiler (55) by using the heat in the exhaust gas of the gas engine generator. After supplying heat to the first heat sludge to the heat exchanger (51), it is introduced to the hot water boiler (55) again, supplying the generated waste heat of the gas engine generator cooling water generated during power generation to the third heat exchanger (53) It was configured to further include a gas engine generator 54 which is introduced again after the heat exchange of the secondary sludge flowing out from the second heat exchanger of the secondary sludge treatment system.

이와 같은 장치 구성의 작동을 살펴보면 다음과 같다.The operation of such a device configuration is as follows.

통상의 하수 중에 혼합되어 있는 입자상 물질로 형성된 1차슬러지를 농축시키도록 1차농축기(5)로 유입하고, 농축 후 제1차 열교환기(51)에 열교환 후 중온혐기소화조(7)로 유입하고, It flows into the primary concentrator (5) to concentrate the primary sludge formed of the particulate matter mixed in the normal sewage, and after the heat exchange into the primary heat exchanger (51) after concentration, flows into the middle temperature anaerobic digestion tank (7). ,

잉여활성슬러지로 이루어진 2차 슬러지와 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 농축시키도록 2차농축기(5')로 유입하며, 농축 후 제2차 열교환기(52) 및 제3차 열교환기(53)를 거치면서 열교환하여 2차슬러지 온도가 50℃온도범위가 되도록 열을 취득한 후 2차슬러지에 포함된 고온 미생물이 자가 활성되도록 공기와 함께 자가발열 고온호기소화조(5)를 통과시키고, 이후 다시 제2차열교환기(52)를 통과시키면서, 2차농축기(5')를 통과한 2차슬러지와 열교환 후 상기 1차농축기(5)를 통과한 1차슬러지와 혼합하도록 구성하고, The secondary sludge made of surplus activated sludge and the manure, nutrients, and food wastes flow into the secondary concentrator (5 ') to concentrate, and after concentration, the secondary heat exchanger (52) and the third heat exchanger (53) After passing heat through the secondary sludge to obtain a temperature range of 50 ° C., the microorganisms contained in the secondary sludge pass through the self-heating high-temperature aerobic digester (5) together with air so as to activate itself. While passing through the heat exchanger 52, it is configured to mix with the secondary sludge passed through the secondary concentrator 5 'and the primary sludge passed through the primary concentrator 5 after heat exchange,

상기 중온혐기소화조(7)로부터 발생되는 바이오가스는 가스엔진발전기(54)로 이송하여 전기를 생산하도록 하며, 상기 가스엔진발전기(54) 발전시 발생한 폐열은 상 기 제3차열교환기(53)로 보내어 2차슬러지에 열을 공급하도록 하며, 가스엔진발전기(54)로부터 발생된 배기가스의 폐열은 온수보일러(55)에 의해 회수되어 1차열교환기(51)에 공급하고, 1,2차슬러지에 열을 공급 후 다시 온수보일러(55)로 돌아가도록 구성된다.The biogas generated from the middle temperature anaerobic digester (7) is transferred to a gas engine generator (54) to produce electricity, and the waste heat generated during the generation of the gas engine generator (54) is the third secondary heat exchanger (53). To supply heat to the secondary sludge, and waste heat of the exhaust gas generated from the gas engine generator 54 is recovered by the hot water boiler 55 and supplied to the primary heat exchanger 51, and the primary and secondary After supplying heat to the sludge is configured to return to the hot water boiler (55) again.

또한, 기존의 가스교반 형식의 중온혐기소화조를 자가발열 고온호기소화조로 개조하여 사용할 경우는 기존의 가스 교반시설에 루츠블로워(Root's blower), 콤프레서(Compressor), 이젝터(Ejector) 등을 사용하여 자가발열 고온호기소화조(6)에서 고온 호기미생물이 필요로 하는 산소의 공급과 교반이 이루어지도록 한 것이다. In addition, in case of converting the existing medium temperature anaerobic digester of the gas agitation type into a self-heating high temperature aerobic digester, the Roots Blower, Compressor, Ejector, etc. In the exothermic high temperature aerobic digester (6), the supply and stirring of oxygen required by the high temperature aerobic microorganism is performed.

이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.Hereinafter is a preferred embodiment of the present invention.

(실시예)(Example)

(표 1) 유입슬러지량 및 처리량(Table 1) Inflow sludge amount and throughput

Figure 112006015765868-pat00001
Figure 112006015765868-pat00001

상기 표1에서 보는 바와 같은 유입슬러지를 본 발명에 따라 처리하면 상기 표에 나타난 바와 같이 혐기성소화조에서는 바이오가스가 발생되고, 또한 탈수기에 서 탈수되어 슬러지 케익이 발생한다. 이러한 처리 과정을 도2를 참조하여 이하 설명한다.When the influent sludge as shown in Table 1 is treated according to the present invention, biogas is generated in the anaerobic digestion tank as shown in the above table, and dewatered in the dehydrator to produce sludge cake. This processing will be described below with reference to FIG.

통상의 하수 중에는 입자상 오염물질이 혼합되어 있으며, 약 0.8%의 TS(Total Solid)로 이루어진 1차슬러지를 1차농축기(5)로 통과시키며, 대략 50℃의 2차 슬러지에 포함된 고온 미생물이 자가 활성되도록 공기와 함께 자가발열 고온호기소화조(6)를 거쳐, 대략 60℃의 2차슬러지가 되어, 이러한 2차슬러지가 제2차 열교환기(52)를 통과시키면서, 2차농축기(5')를 통과한 대략 10℃범위의 2차슬러지를 대략 30℃의 2차 슬러지가 되도록 열을 취득하도록 하며, 상기 대략 10℃의 1차농축기(5)를 통과한 1차슬러지와 혼합하여, 대략 19℃의 혼합슬러지가 형성되도록 한다.In ordinary sewage, particulate contaminants are mixed, and a primary sludge composed of about 0.8% of TS (Total Solid) is passed through the primary concentrator (5), and high temperature microorganisms contained in the secondary sludge at approximately 50 ° C Through the self-heating hot aerobic digester (6) together with the air to become self-activated, it becomes a secondary sludge of approximately 60 ° C., and this secondary sludge passes through the secondary heat exchanger (52), while the secondary concentrator (5 ') The secondary sludge in the range of approximately 10 ° C., passed through), to obtain heat to become secondary sludge of approximately 30 ° C., mixed with the primary sludge passed through the primary condenser 5 of approximately 10 ° C., approximately Allow 19 ° C of mixed sludge to form.

이때 각 슬러지의 TS 농도는 2.0 - 5.0% 가 되도록 농축한다. At this time, the concentration of TS in each sludge is concentrated to 2.0-5.0%.

이 혼합 슬러지는 필요에 따라 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 혼합시킬 수 있다.This mixed sludge can mix manure, animal waste, and food waste liquid as needed.

이 혼합 슬러지의 겨울철 온도는 대략 10℃ - 16℃이며 여름철에는 약 20℃ - 30℃이다. The winter temperature of this mixed sludge is approximately 10 ° C.-16 ° C. and in summer 20 ° C.-30 ° C.

이러한 혼합 슬러지는 가스엔진발전기(54)의 발전폐열(배기가스의 열, 냉각수의 열)에 의하여 대략 40℃로 온도 상승되며, 중온혐기소화조(7)로 유입된다.The mixed sludge is raised to about 40 ° C. by the heat generation waste heat (heat of exhaust gas, heat of cooling water) of the gas engine generator 54, and flows into the middle temperature anaerobic digestion tank 7.

자가발열 고온호기소화조(6)를 통과한 60℃의 액체상태의 슬러지는 2차슬러지 시스템의 제2열교환기(52)에 의하여 대략 40℃로 온도 감소되며, 가스엔진발전가(54)의 폐열을 2차슬러지의 제3차 열교환기(53)에 이송하여, 상기 제3열교환기 (53)를 통과한 슬러지의 온도를 약 30℃에서 약 50℃로 상승시킨다.The 60 ° C liquid sludge passed through the self-heating high temperature aerobic digester 6 is reduced to about 40 ° C by the second heat exchanger 52 of the secondary sludge system, and the waste heat of the gas engine generator 54 is reduced. It transfers to the 3rd heat exchanger 53 of secondary sludge, and raises the temperature of the sludge which passed through the said 3rd heat exchanger 53 from about 30 degreeC to about 50 degreeC.

상기 온도범위로 상승된 2차슬러지를 공기와 함께 자가발열 고온호기 소화조(6)로 이송되며, 자가발열 고온 호기소화조(6) 내에서는 고온미생물의 자가발열 작용에 의하여 온도가 상승되며, 대략 60℃의 액체상태로 유출되는 것이다. The secondary sludge raised in the temperature range is transferred to the self heating pyrophoric digestion tank 6 together with the air, and in the self heating pyrophoric aerobic digester 6, the temperature is increased by the self-heating action of the high temperature microorganisms, approximately 60 It will flow out in the liquid state of ℃.

상기 60℃의 액체상태인 슬러지는 제2차 열교환기(52)로 공급되어 약 40℃로 냉각되며, 1차농축기(5)를 통과한 1차슬러지와 상호 혼합하여, 약 10℃ 1차 슬러지인 2.0 - 5.0% TS의 하수슬러지 온도를 대략 19℃로 온도 상승시키는 것이다. The sludge in the liquid state at 60 ° C. is supplied to the second heat exchanger 52 and cooled to about 40 ° C., and mixed with the primary sludge passed through the primary condenser 5, and about 10 ° C. primary sludge It is to raise the sewage sludge temperature of phosphorus 2.0-5.0% TS to about 19 degreeC.

상기 중온혐기소화조(7)에서 혐기소화조 내부에 침적된 슬러지는 인발되어 탈수기(9)로 공급되어 탈수되며, 탈수된 슬러지 케익의 부피는 종전 혐기소화조에서 발생하는 케익량 보다 약 10 - 30% 작다. The sludge deposited inside the anaerobic digestion tank in the middle temperature anaerobic digester (7) is drawn and supplied to the dehydrator (9), and the volume of the dehydrated sludge cake is about 10-30% smaller than the amount of cake generated in the conventional anaerobic digestion tank. .

유입 슬러지 중의 유기물이 혐기 분해되어 발생한 가스(Biogas)는 가스엔진발전기(54)에 도입되어 전기를 생산하게 된다. Biogas generated by anaerobic decomposition of organic matter in the inflow sludge is introduced into the gas engine generator 54 to produce electricity.

상기 가스엔진발전기(54)의 전기 생산과정 중에서 외부로 버려지는 폐열은 온수보일러를 데워서 온수를 제1차 열교환기(51)로 이송하고, 1차 열교환기(51)에서 온도가 상승된 혼합된 1차 슬러지의 온도를 약 40℃로 상승시키는 것이다. The waste heat discarded to the outside during the electricity production process of the gas engine generator 54 warms the hot water boiler to transfer the hot water to the first heat exchanger 51, and the temperature is increased in the primary heat exchanger 51. The temperature of the primary sludge is raised to about 40 ° C.

또한, 제3차 열교환기(53)로 이송되며, 제3차 열교환기(53)에서 온도가 상승된 혼합된 2차 슬러지의 온도를 약 50℃로 상승시키는 것이다.In addition, the temperature of the mixed secondary sludge which is transferred to the third heat exchanger 53 and whose temperature is raised in the third heat exchanger 53 is increased to about 50 ° C.

이러한 온도범위는 자가발열 고온호기소화조(6) 내 고온 미생물의 신진대사와 자가발열에 최적의 온도조건을 제공하는 것이다. This temperature range is to provide the optimum temperature conditions for the metabolism and self-heating of the high temperature microorganisms in the self-heating hot aerobic digester (6).

상기와 같은 본 발명 처리방법에 따른 처리량과 기존 방식에 의한 처리량에 따른 대비는 다음 표 2와 같다.The throughput according to the treatment method according to the present invention as described above and the throughput according to the conventional method are shown in Table 2 below.

표 2. 본 발명과 기존방식의 처리량 대비Table 2. Throughput of the Invention and Conventional Methods

Figure 112006015765868-pat00002
Figure 112006015765868-pat00002

상기 표 2로부터 본원 발명의 처리량이 기존 방식에 비해 현저하게 증진된 것임을 알 수 있다.From Table 2, it can be seen that the throughput of the present invention is significantly improved compared to the conventional method.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

상기와 같은 본 발명은 활성슬러지 중에서 발생되는 잉여슬러지를 고온 호기소화반응을 이용함으로써 고농도로 잉여슬러지를 처리할 수 있어 처리설비가 작아 지고 자가발열에 의해 반응조가 유지되므로 운전비가 저렴하다는 장점과, The present invention as described above is capable of treating excess sludge at high concentration by using a high-temperature aerobic digestion of the excess sludge generated in the activated sludge, the treatment facility is small, and the reaction tank is maintained by self-heating, the operating cost is low, and

또한 전기분해에 의해 암모니아성 질소가 질소가스로 탈질되므로 탈질공정이 간단하고 처리설비가 적은 공간에 적용할 수 있어 경제적이라는 장점과, In addition, since ammonia nitrogen is denitrated to nitrogen gas by electrolysis, the denitrification process is simple and can be applied to a space with less processing equipment.

또한 생물학적 공정에서 발생하는 잉여 슬러지의 자체 처리가 가능하고, 탈질산화 과정에서 별도의 탄소원의주입이 불필요한 경제적인 슬러지감량화 공정이라는 장점과, In addition, it is possible to treat the excess sludge generated in the biological process itself, and it is an economical sludge reduction process that does not require the injection of a separate carbon source in the denitrification process.

또한 고온 호기소화 산화에 의해 슬러지의 퇴비화가 가능하므로 환경친화적인 농업활동에 기여하고, 혐기소화조에서 발생된 바이오가스는 에너지로 재활용할 수 있으므로 화석연료의 대체에너지로 이용할 수 있어서 폐수의 자원화가 가능하다는 장점과,In addition, sludge can be composted by high-temperature aerobic oxidation, contributing to environmentally friendly agricultural activities, and biogas generated from anaerobic digestion tanks can be recycled as energy, which can be used as an alternative energy for fossil fuels, thus enabling the recycling of wastewater. The advantage is that

외부로부터 별도의 에너지원이 없어도 자체 시스템에서 발생되는 고온 미생물의 발열량과 생성된 가스(Biogas)의 발전 폐열을 효율적으로 이용하므로 본 시스템을 운영시는 별도의 외부에너지가 필요 없다는 장점과,Even if there is no separate energy source from the outside, the heat generated by the high-temperature microorganisms generated by the system and the waste heat generated by the generated gas are effectively used, so there is no need for external energy to operate the system.

또한 기존의 중온혐기소화조의 가온 방식은 발생된 가스(biogas)의 대부분을 스팀 또는 열수로 전환시켜 소화조의 가온에 사용하므로 계(system) 외부로 송출할 수 있는 에너지 생산이 거의 없고 혹한기에는 별도의 보조 연소열이 필요하지만 본 발명은 중온 혐기성 소화조에서 발생한 가스(Biogas) 전량을 가스엔진발전기로 이송하여 발전에 사용할 수 있으므로 생산된 전기의 대부분을 계(system)외로 송출할 수 있고 동계에도 효율적인 열교환기 사용과 생물반응열을 사용하므로 외부 보조 연소열이 필요 없다는 장점과,In addition, the heating method of the existing medium temperature anaerobic digestion tank converts most of the generated gas into steam or hot water and uses it to warm the digestion tank, so there is little energy production that can be sent to the outside of the system. Although auxiliary combustion heat is required, the present invention can transfer the entire amount of the biogas generated in the middle temperature anaerobic digester to the gas engine generator for use in power generation, which can send most of the electricity produced outside the system and is efficient in winter. The use of heat of use and bioreaction, eliminating the need for external auxiliary heat of combustion,

또한 기존의 중온조건에서 분해가 어려운 유기물질은 고온 호기조건에서는 용이한 가수분해와 산 발효가 가능하므로 중온 혐기소화조에서의 신속한 메탄가스화가 가능하여 중온 혐기소화조에서의 분해시간이 약 50% 감소가 가능하고 유기물의 제거효율 상승으로 슬러지 케익 발생량을 기존보다 10 - 30% 감소시킬 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.In addition, organic materials, which are difficult to decompose under the existing medium temperature conditions, can be easily hydrolyzed and acid fermented under high temperature aerobic conditions, thereby enabling rapid methane gasification in the middle temperature anaerobic digestion tank, and reducing the decomposition time in the middle temperature anaerobic digestion tank by about 50%. It is a useful invention with the advantage that it is possible to reduce the sludge cake generation amount by 10-30% compared to the existing one by increasing the removal efficiency of organic matter.

Claims (6)

폐수를 정화 처리하는 방법에 있어서, In the method of purifying wastewater, 유입폐수를 유량조정조에서 유량, 농도를 조정하는 단계와;Adjusting the flow rate and the concentration of the influent wastewater in a flow adjusting tank; 유량조정조에 저장되어 있는 폐수 중 부유성물질을 1차 침전조에서 침전시켜 침전슬러지는 1차농축기로 보내어 농축하고, 폐수는 폭기조로 유입시키는 1차 침전단계와;A first precipitation step of precipitating the suspended solids in the wastewater stored in the flow control tank in the primary settling tank and sending the settling sludge to the primary thickener, and concentrating the wastewater into the aeration tank; 상기 1차 침전조에서 공급받은 폐수를 폭기조에서 활성슬러지를 이용 폭기시켜 폐수 중의 유기물을 산화 분해하는 단계와; Oxidatively decomposing organic matter in the wastewater by aeration of the wastewater supplied from the primary sedimentation tank using activated sludge in the aeration tank; 상기 산화 분해 단계에서 산화 분해 처리된 활성슬러지와 처리수를 2차침전조에서 고액 분리하여 상기 처리수는 방류하고, 상기 침전된 잉여 활성슬러지는 2치농축기로 이송관을 통해 이송하고 일부 잉여 슬러지는 이송관을 통해 폭기조로 반송시키는 2차 침전단계와; In the oxidative decomposition step, the oxidatively decomposed activated sludge and the treated water are solid-liquid separated in a secondary sedimentation tank so that the treated water is discharged, and the precipitated surplus activated sludge is transferred through a transfer pipe to a binary concentrator and some excess sludge is A second precipitation step of returning the aeration tank through a transfer pipe; 상기 2차 침전단계에서 농축후 공급된 잉여활성슬러지를 고온호기소화조에서 고온호열성 호기미생물을 이용하여 잉여슬러지를 가용화하는 단계; Surplus activated sludge supplied after concentration in the second precipitation step Solubilizing excess sludge using a high temperature thermophilic aerobic microorganism in a high temperature aerobic digester; 상기 가용화 단계에서 가용화된 슬러지 및 1차 농축기에서 농축된 1차 농축 슬러지를 중온혐기조에서 공급받아 혐기소화시켜 메탄가스를 생산하는 단계와;Producing methane by anaerobic digestion of the solubilized sludge and the primary concentrated sludge concentrated in the primary concentrator in the solubilization step; 상기 잉여슬러지 가용화단계와 혐기소화시켜 메탄가스 생산단계에서 발생된 암모니아성 질소 및 난분해성 유기물을 전기분해조에서 산화시킨 후 잉여슬러지를 이송관을 통해 유량조정조로 반송시키는 전기분해 단계로 이루어지는 것을 특징으 로 하는 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화방법.The excess sludge solubilization step and anaerobic digestion of the ammonia nitrogen and hardly decomposable organic material generated in the methane gas production step of the electrolysis tank, and the excess sludge is characterized by consisting of an electrolysis step to return to the flow control tank through the transfer pipe. Reduction of activated sludge using high temperature aerobic digestion tank, medium temperature anaerobic digestion tank and electrolysis tank. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중온혐기조에서 메탄가스를 생산하는 단계는 잉여슬러지의 일부를 인의 축적을 조절하기 위하여 무기 응집제를 투입하여 응집 및 탈수하고 부유 물질과 인을 탈수 케익 형태로 계 외부로 반출하는 탈수단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화방법.The step of producing methane gas in the middle temperature anaerobic tank further includes a dehydration step of aggregating and dehydrating a part of surplus sludge by adding an inorganic flocculant to control the accumulation of phosphorus and taking out suspended solids and phosphorus to the outside of the system in the form of a dehydrated cake. A method for reducing activated sludge using a high temperature aerobic digestion tank, a medium temperature anaerobic digestion tank, and an electrolysis tank, comprising: 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기분해 단계는 전기전도도 및 산화제 발생을 돕기 위해 소금을 공급하고, 발생된 산화제 중 소모되지 않고 잔류하는 산화제의 소모를 위하여 유량조정조를 거쳐서 폭기조에 유입하도록 반송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화방법.The electrolysis step may include supplying salt to assist with electrical conductivity and generation of an oxidant, and returning the salt to the aeration tank through a flow adjusting tank for consumption of the remaining oxidant without being consumed among the oxidants. Reduction of activated sludge using high temperature aerobic digestion tank, middle temperature anaerobic digestion tank and electrolysis tank. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 농축된 잉여 활성슬러지를 고온호기소화조에서 고온호열성 호기미생물을 이용하여 잉여슬러지를 가용화하는 단계는; The step of solubilizing the surplus sludge by using the high-temperature thermophilic aerobic microorganisms in a high temperature aerobic digestion tank; 통상의 하수 중에 혼합되어 있는 입자상 물질로 형성된 1차슬러지를 농축시키도록 1차농축기로 유입 후, 제1차 열교환기를 거쳐 중온혐기소화조로 유입하도록 이루어진 1차슬러지 처리단계와;A first sludge treatment step of flowing into a primary thickener to concentrate primary sludge formed of particulate matter mixed in a general sewage, and then flowing into a mesophilic anaerobic digester through a first heat exchanger; 2차농축기를 통하여 잉여활성슬러지로 이루어진 2차슬러지와 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 농축시키도록 2차농축기로 유입하고, 이후 2차농축기를 나온 2차슬러지가 제2차열교환기 및 제3차열교환기를 차례로 거치면서 50℃ 온도범위가 되도록 열교환 후 2차슬러지에 포함된 고온 미생물이 자가 활성되도록 공기와 함께 자가발열 고온호기소화조로 통과시키고, 이후 고온호기소화조를 나온 2차슬러지가 제2차열교환기를 통과시키면서 2차 농축기를 통과한 2차슬러지를 열교환시키고, 이후 2차슬러지가 상기 1차농축기를 통과한 1차슬러지와 혼합하도록 이루어진 2차슬러지 처리단계와;Secondary sludge consisting of surplus activated sludge and secondary sludge to concentrate the manure, livestock, and food waste liquid through the secondary thickener, and then the second sludge from the secondary thickener is the second heat exchanger and the third After passing through the heat exchanger in order to reach a temperature range of 50 ° C, the high temperature microorganisms contained in the secondary sludge pass through the self-heating hot aerobic digester together with the air to self-activate, and then the secondary sludge leaving the high temperature aerobic digester is secondary. A secondary sludge treatment step of heat-exchanging the secondary sludge passed through the secondary thickener while passing through the heat exchanger, and then mixing the secondary sludge with the primary sludge passed through the primary thickener; 상기 중온혐기소화조로부터 발생되는 바이오가스를 가스엔진발전기로 이송하여 전기를 생산하고, 전기생산시 발생하는 가스엔진발전기의 배기가스 중의 열을 이용하여 온수보일러에서 온수를 생산하고, 온수보일러로부터 발생된 열을 제1차열교환기로 순환시켜 1차슬러지에 열을 공급하도록 하고, 가스엔진발전기로부터 발생되는 냉각수의 발전폐열은 제3차열교환기로 공급하여, 상기 2차 슬러지처리단계의 제2차열교환기를 거쳐 열교환된 2차슬러지를 열교환시킨 후 다시 가스엔진발전기로 유입하는 발전폐열단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화방법.The biogas generated from the medium temperature anaerobic digester is transferred to a gas engine generator to generate electricity, and hot water is produced in the hot water boiler using heat in the exhaust gas of the gas engine generator generated during electricity production, and the hot water is generated from the boiler. The heat is circulated to the first heat exchanger to supply heat to the first sludge, and the waste heat generated from the cooling water generated from the gas engine generator is supplied to the third heat exchanger to supply the second sludge exchanger of the second sludge treatment step. A method for reducing activated sludge using a high temperature aerobic digestion tank, a mesophilic anaerobic digestion tank, and an electrolysis tank, characterized in that it further comprises a heat generation waste heat step which heat-exchanges the secondary sludge heat-exchanged and then flows back into the gas engine generator. 폐수를 정화 처리하는 장치에 있어서, In the apparatus for purifying wastewater, 유입폐수를 저장하여 유량, 농도를 조정하는 유량조정조와;A flow rate adjustment tank for storing inflow wastewater and adjusting flow rate and concentration; 상기 유량조정조와 연결된 이송관을 통해 공급된 폐수 중에 포함된 부유성물질을 침전에 의해 고액분리하여 슬러지는 이송관을 통하여 1차 농축기에 유입하고 처리수는 이송관을 통하여 폭기조에 유입하는 1차침전조와; The suspended solids contained in the wastewater supplied through the transfer pipe connected to the flow adjusting tank are separated into solids by sedimentation, and the sludge flows into the primary thickener through the transfer pipe, and the treated water flows into the aeration tank through the transfer pipe. A settling tank; 상기 1차침전조에서 이송관을 통하여 유입된 폐수 중의 유기물을 활성슬러지에서 산화 분해하는 폭기조와; An aeration tank for oxidatively decomposing organic matter in wastewater introduced through the transfer pipe in the primary precipitation tank in activated sludge; 상기 폭기조와 연결된 이송관을 통해 공급된 산화 분해 처리된 활성슬러지와 처리수를 고액 분리하여 처리수는 방류하고 침전슬러지는 2차 농축기로 보내고 일부는 반송용 이송관을 통해 폭기조로 반송하는 2차침전조와;The oxidatively treated activated sludge and the treated water supplied through the transfer pipe connected to the aeration tank are separated into solid-liquid, and the treated water is discharged and the settling sludge is sent to the secondary concentrator. A settling tank; 상기 1차침전조와 연결된 이송관을 통해 공급된 1차슬러지를 중력농축 또는 원심력농축에 의해 농축하는 1차농축기와;A primary thickener for concentrating primary sludge supplied through a transfer pipe connected to the primary settling tank by gravity concentration or centrifugal force concentration; 상기 2차침전조와 연결된 이송관을 통해 공급된 잉여활성슬러지를 중력농축 또는 원심력농축에 의해 농축하는 2차농축기와;A secondary concentrator for concentrating surplus activated sludge supplied through a transfer pipe connected to the secondary sedimentation tank by gravity concentration or centrifugal force concentration; 상기 2차농축기와 연결된 이송관을 통해 공급된 농축된 잉여활성슬러지를 고온호열성 호기미생물을 이용하여 가용화하는 고온호기소화조와; A high temperature aerobic digestion tank for solubilizing the concentrated surplus activated sludge supplied through a transfer pipe connected to the secondary concentrator using a high temperature thermophilic aerobic microorganism; 상기 1차농축기와 연결된 이송관을 통해 공급된 농축된 1차슬러지 및 고온호기조를 거쳐 가용화된 슬러지를 혐기소화하여 메탄가스 생산 및 슬러지를 감량하는 중온혐기소화조와;A middle temperature anaerobic digestion tank for anaerobic digestion of the solubilized sludge through a concentrated primary sludge and a high temperature aeration tank supplied through a transfer pipe connected to the primary concentrator, to reduce methane gas production and sludge; 상기 중온혐기소화조와 이송관으로 연결되어 잉여슬러지 중 일부를 탈수하여 케익으로 만들어 배출하는 탈수기와;A dehydrator connected to the middle temperature anaerobic digester and a transfer pipe to dehydrate some of the excess sludge to make a cake; 상기 중온혐기소화조와 연결된 이송관을 통해 공급된 혐기슬러지의 암모니아 및 난분해성 유기물을 전기산화시켜, 유량조정조로 이송관을 통해 반송하여 공급하는 전기분해조로 구성된 것을 특징으로 하는 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화장치.High temperature aerobic digestion tank and mesophilic anaerobic steam, characterized in that the electrolysis tank for electrooxidizing ammonia and hardly decomposable organic matter of anaerobic sludge supplied through the transfer pipe connected to the mesophilic anaerobic digestion tank and conveyed through the feed pipe to the flow rate adjustment tank. Reduction device for activated sludge using digestion tank and electrolysis tank. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 시스템에서 이송관으로 연결되는 1, 2차농축기, 고온호기소화조, 중온혐기소화조 연결 구성시,When the first, second concentrator, high temperature aerobic digester, medium temperature anaerobic digester connected to the transfer pipe in the system, 이송관을 통해 중온혐기소화조로 공급되는 1차농축기로부터의 1차슬러지를 열교환시키도록 설치된 제1차열교환기와; A first heat exchanger installed to heat-exchange the primary sludge from the primary condenser supplied to the middle temperature anaerobic digestion tank through a transfer pipe; 이송관을 통해 고온호기소화조로 연결되는 2차농축기로부터의 2차 슬러지를 열교환시키도록 순차적으로 설치된 제2차열교환기 및 제3차열교환기와;A second secondary heat exchanger and a third secondary heat exchanger sequentially installed to heat-exchange the secondary sludge from the secondary concentrator connected to the high temperature aerobic digester through the transfer pipe; 상기 제2차열교환기 및 제3차열교환기를 거친 2차슬러지를 1차농축기로부터 이송되는 이송관에 공급하는 고온호기소화조와;A high temperature aerobic digestion tank for supplying the second sludge which has passed through the second heat exchanger and the third heat exchanger to a transfer pipe conveyed from the primary concentrator; 중온혐기소화조에서 발생된 바이오가스를 이용 전기를 생산하고, 배기가스의 열을 이용하여 온수보일러에서 온수를 생산하고 생산된 온수를 제1차열교환기로 보내 1차 슬러지에 열을 공급 후, 다시 온수보일러로 유입하도록 하며, 발전시 발생되는 냉각수의 발전폐열을 제3차열교환기로 공급하여, 상기 2차 슬러지 처리시스템의 제2차열교환기로부터 유출되는 2차슬러지를 열교환시킨 후 다시 유입하는 가스엔진발전기를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화장치.The biogas generated in the middle temperature anaerobic digester is used to generate electricity, the hot water is produced from the hot water boiler using the heat of the exhaust gas, and the produced hot water is sent to the first heat exchanger to supply heat to the first sludge, and then again It is to be introduced into the boiler, supply the waste heat of the cooling water generated during power generation to the third heat exchanger, heat exchange the secondary sludge flowing out of the second heat exchanger of the secondary sludge treatment system and then re-introduced gas engine An apparatus for reducing activated sludge using a high temperature aerobic digestion tank, a mesophilic anaerobic digestion tank, and an electrolysis tank, the generator further comprising a generator.
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