KR100737214B1 - 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기의 처리공정 중 유량조정조에 연속되게 사이클론과 원심분리기를 순서대로 배치함과 아울러 하수 슬러지의 처리공정 중 침전기에 연속되게 사이클론과 원심분리기를 구비하고 나서 음식물 쓰레기에서 발생하는 협잡물과 하수 슬러지에서 발생하는 협잡물을 한 곳에 모아 분리 배출함으로써 수질과 MLSS농도를 조절할 수 있도록 한 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법에 관한 것이다.

음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 사이클론, 원심분리기

Description

음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법{method of purifying wastewater}

도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리를 위한 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리를 위한 공정상 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리 공정 중에 구비되는 원심분리기의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 협잡물 처리기 20,50: 제 1,2유량조정조

30,120: 제 1,2사이클론 40,130: 제 1,2원심분리기

60: 질산화기 70,90: 제 1,2폭기조

80,100: 제 1,2침전기 110: 소독기

본 발명은 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기의 처리공정 중 유량조정조에 연속되게 사이클론과 원심분리기를 순서대로 배치함과 아울러 하수 슬러지의 처리공정 중 침전기에 연속되게 사이클론과 원심분리기를 구비하고 나서 음식물 쓰레기에서 발생하는 협잡물과 하수 슬러지에서 발생하는 협잡물을 한 곳에 모아 분리 배출함으로써 수질과 MLSS농도를 조절할 수 있도록 한 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 음식물 쓰레기나 하수 슬러지 등 유기폐수는 스크린분리, 침전분리 등을 통하여 고액분리를 행한다음, 호기성처리기, 혐기성처리기 및 무산소처리기가 조합되어 있는 생물학적처리를 한 후 방류하는 방식을 채택하고 있다.

상기와 같이 유기폐수를 생물학적 처리에 의하여 폐수 속에 녹아 있는 미생물의 먹이원이 되고 있는 탄소쇄로 되어 있는 각종의 유기물은 물론이고, 단백질의 분해로부터 발생하는 질소화합물, 지방질로부터 유래되는 인화합물 등을 제거하고자 하는 것이다.

미생물의 먹이원이 되는 탄화수소의 경우는 비교적 용이하게 미생물에 의하여 제거되나, 질소화합물 및 인화합물들은 그 제거가 용이하지 않아 이를 생물학적으로 제거하기 위한 연구가 오래 전부터 진행되어 왔으며, 생물학적 질소제거는 1960년대 1단 활성슬러지공정 내에서 질산화와 탈질화를 수행할 수 있음을 확인하 였으며, 생물학적인 인처리공정도 질소의 제거와 마찬가지로 반응기의 환경조건을 변화시킴으로서 미생물의 생화학적 경로에 의하여 제거하게 되어 그 연구의 결과로부터 많은 처리방법이 제안된 바 있다.

그런데, 지금까지 알려진 상기와 같은 미생물처리방법은 비교적 유기질소의 함량이 낮은 도시로부터 발생되는 생활오수에는 비교적 탁월한 효과를 보이고 있으나, 농촌의 축산농가로 부터 발생하는 축산분뇨폐수의 경우에 있어서는 축분으로 부터 발생하는 슬러지 량의 과다로 인해 슬러지의 계속되는 분해에 의한 질소화합물의 증가로 처리시설이 거대해져야 하는 문제가 있으며, 또 처리시간도 장기화되는 문제가 있어 현실적으로 적용되지 못하는 문제가 있었다.

생물학적 질소의 제거는 미생물의 동화작용에 의한 세포합성과 질산화 및 탈질화 반응을 연속적으로 유도하여 질소가스로 전환시켜 제거하는 방법으로 암모니아성 질소화합물이 니트로소모나스, 니트로박터 등의 미생물의 동화작용에 의해 질산성질소로 변화되고, 질산성질소는 임의성 종속영양 미생물인 헤테로트롭프스에 의해 무산소상태에서 전자공여체인 유기탄소원에 의해 질소가스상태로 변화되게 되는 것이다.

상기와 같은 원리를 이용하여 개발된 처리방법으로는 BNR(biological nutrient removal) 공정이 있으며, 이 공정은 반응기내를 호기성으로 유지하여 질산화를 유도하고, 질산화된 질소를 준 혐기성 조건에서 탈질을 이루도록 한 호기 및 준혐기 반응기의 배열에 의존하는 것이고, 이 BNR공정을 바탕으로 하여 연구가 진행되어 바덴포(Bardenpho)공정, A/O공정, A2/O공정, UCT(University of cape town)공정, Biodenipho(Biological denitrification phosphorus)공정, BB(Bunnik-Bunschoten)프로세스, 캐로우셀(Carrousel)공정, 옥시데이션디쉬(Oxidation ditsh)공정 등이 개발되었다.

그러나, 종래의 고형물분리는 원심식, 벨트프레스식, 스크류 프레스식, 스크린 등의 탈수장치로 처리장에서 발생하는 슬러지에 일괄 약품 수 을 첨가하여 탈수처리 함으로서, 약품과다 소비와 케이크에 수분이 많고, 처리장의 유입 수질과 활성 오니조 MLSS농도 조절이 불가하며, 케이크 최종처분 소각 시 열량감소와 높은 수분 따른 에너지 과다 소비가 있음과 아울러 재활용과 매립 시에는 약품과다와 많은 수분부피에 따른 건조 등의 최종처리 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 각 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 정화 처리 공정 중 정해진 위치에 사이클론과 원심분리기를 순서대로 구비하여 폐수와 협잡물을 분리하며 음식물 쓰레기의 협잡물과 하수 슬러지의 협잡물 및 각각의 폐수를 모아 처리하도록 함에 따라 작업성을 좋게 하고 MLSS농도 조절을 용이하게 할 수 있도록 하기 위한 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제 1폭기조 후측에 연결되는 제 1침전기에서 침전된 고형물을 제 2사이클론에 연속 투입 농축시켜 상등수와 분리액으로 분리하고, 상기 상등수를 제 2폭기조로 배출함과 아울러 분리액을 제 2폭기조로 유입시키면서 제 2원심분리기에 농축 슬러지 투입 시 약품수를 병행투입 하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 및 하수 슬러지의 연계처리방법을 제안하려는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리를 위한 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리를 위한 공정상 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리 공정 중에 구비되는 원심분리기의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법에서 먼저 음식물 쓰레기는 협잡물 처리기(10), 제 1유량조정조(20), 제 1사이클론(30), 제 1원심분리기(40), 제 2유량조정조(50), 질산화기(60)를 순서대로 거치고 하수 슬러지 처리공정과 연계되어 최종 처리된다.

이때, 상기 협잡물 처리기(10)는 공지된 장치로써 외부에서 유입되는 음식물 쓰레기 속에 함유된 상대적으로 부피가 큰 나무조각, 비닐, 동물 뼈 등의 협잡물을 걸러내기 위해 구비된다.

그리고, 상기 제 1유량조정조(20)는 협잡물을 제거한 폐수를 일시적으로 저장하며 제 1사이클론(30)으로 안정되게 협잡물을 포함한 폐수를 공급하는 역할을 하며, 제 2유량조정조(50)는 제 1원심분리기(40)로부터 배출되는 폐수를 일시적으로 저장하며 질산화기(60)로 안정되게 공급하는 역할을 한다.

또한, 상기 제 1사이클론(30)은 제 1유량조정조(20)에서 유입되는 음식물 쓰레기에서 폐수 속의 고체물질을 분리 처리하고, 제 1원심분리기(40)는 제 1사이클론(30)에서 배출되는 미세협잡물을 포함한 폐수에서 협잡물을 한번 더 분리하기 위해 구비된다.

이때, 상기 제 1사이클론(30)은, 공지된 바와 같이, 제 1유량조정조(20)에 연결된 것으로서, 몸체(32)와, 상기 몸체(32)의 하방으로 연결된 이물질수용통(34)과, 상기 몸체(32)의 상방으로 연결된 펌프(36)로 이루어진다.

그리고, 상기 제 1원심분리기(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬러지가 투입되면 원심력에 의해 고형물과 상등수로 분리하도록 양측부가 베어링(41)으로 지지되어 회전되고, 상기 분리된 고형물과 상등수를 외부로 배출하는 외동케이스(41)와, 상기 외동케이스(41)의 내부로 상기 슬러지를 제공하도록 일측에 투입구(42)가 형성된 관로(44)를 포함하여 상기 외동케이스(41)의 양측 내주면에 베어링(41)으로 지지되는 축부(45)를 포함하고 상기 축부(45)의 외주면에 대해 이격되도록 고정되어 원심력에 의해 분리된 상등수가 상기 축부(45)를 따라 유동하도록 스파이럴(46)을 포함하여 상기 슬러지에서 분리된 고형물과 상등수의 배출경로를 분리하는 스크류 컨베이어(47)와, 상기 외동케이스(41)의 내부에서 상기 슬러지가 원심력에 의해 상등수와 고형물로 분리되도록 상기 외동케이스(41)가 회전되기 위한 동력을 제공하는 구동수단(48) 및 상기 구동수단(48)에 의해 회전되는 상기 외동케이스(41)의 내부에서 상기 스크류 컨베이어(47)가 차속되어 회전되도록 상기 스크류 컨베이어(47)에 제공된 차속수단(49)으로 구성된다.

또한, 상기 제 1원심분리기(40)의 외동케이스(41)는 타측에 배출공(43)을 구비한다.

그리고, 상기 질산화기(60)는 호기성 미생물에 의하여 잔존하는 암모니아성 질소를 질산성 질소로 변환시키는 역할을 한다.

한편, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법에서 먼저 하수 슬러지는 제 1폭기조(70), 제 1침전기(80), 제 2폭기조(90), 제 2침전기(100) 및 소독조(110)를 순서대로 통과하면서 폐수를 방류한다.

이때, 상기 제 1폭기조(70) 및 제 2폭기조(90)는 하수 슬러지를 활성화시키기 위해 구비되고, 제 1침전기(80) 및 제 2침전기(100)는 이송되어온 폐수 중에 함유되어 있는 고형물을 침강시키도록 폐수를 임시 저장하는 역할을 한다.

그리고, 상기 소독조(110)는 제 2침전기(100)에서 폐수에 약품수를 투여하는 완전 정화하는 역할을 한다.

또한, 상기 제 1침전기(80)에는 제 2사이클론(120)과 제 2원심분리기(130)가 별도로 연속되게 구비되고, 제 2원심분리기(130)는 제 2폭기조(90)와 연결된다.

이때, 상기 제 2사이클론(120)의 구조는 제 1사이클론(30)의 구조와 동일하고, 제 2원심분리기(130)의 구조는 제 1원심분리기(40)의 구조와 동일하다.

그래서, 상기 제 1침전기(80)는 하수 슬러지에서 침강되어 배출되지 않는 협잡물과 폐수의 일부를 제 2폭기조(90)로 바로 흘려보냄과 동시에 나머지를 제 2사이클론(120)으로 흘려보내게 된다.

이때, 상기 제 2사이클론(120)으로 보내어진 폐수는 포함하고 있는 협잡물 일부를 걸른 후 제 2원심분리기(130)로 유입되어 폐수에서 미세 고형물을 분리하게 되고, 분리된 폐수는 제 2폭기조(90)로 유입되게 된다.

즉, 상기 제 1침전기(80)에서 폐수의 일부가 제 2사이클론(120) 및 제 2원심분리기(130)로 이동한 걸러진 상태로 제 2폭기조(90)로 이동하기 때문에 제 2폭기조(90)에서 폐수의 활성화가 더욱 촉진되고, 이에 따라 폐수의 MLSS농도 조절이 용이하게 된다.

한편, 음식물 쓰레기의 처리 공정 중 제 1원심분리기(40)에서 협잡물을 걸러낸 폐수는 제 2유량조정조(50)로 흘러가게 되고, 분리된 분리액은 하수 슬러지의 처리 공정 중 제 1폭기조(70)로 이동하게 된다.

그리고, 상기 제 1폭기조(70)는 하수 슬러지와 음식물 쓰레기에서 분리된 협잡물을 함께 폭기하게 된다.

그래서, 음식물 쓰레기 처리와 하수 슬러지 처리가 동시에 이루어지게 됨으로써 효율적인 처리를 할 수 있게 된다.

또한, 하수 슬러지의 처리 공정 중 제 2원심분리기(130)는 유입된 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 폐수와 미세 고형물을 분리한 상태에서 폐수를 제 2폭기조(90)로 보냄과 아울러 탈수 케이크를 소각 처리한다.

이때, 상기 케이크는 잘게 분쇄되거나 비중이 작은 협잡물을 일컫는다.

따라서, 상기 제 1폭기조(70)는 제 1원심분리기(40)에서 분리된 분리 액을 폭기시켜 고형물을 플록 상태로 일부 변환하고, 상기 제 1침전기(80)는 이 고형물을 침전시키며, 고형물을 침전시킨 상등수는 한번 더 제 2폭기조(90)와 제 2침전기(100)를 거치면서 고형물을 반복적으로 걸러냄과 동시에 제 2사이클론(120)으로 보내어져 상대적으로 큰 크기의 고형물을 분리한 후 연이어 이 협잡물은 제 2원심분리기(130)로 보내어져 탈수 케이크 상태로 변환하며 고형물을 분리한 폐수는 제 2폭기조(90)로 유동하게 되면서 상기 탈수 케이크는 최종 처리됨에 따라 폐수의 정화도가 향상됨과 더불어 탈수 케이크를 최종 처리하도록 함에 따라 폐수의 처리장 활성오니 공정의 MLSS 농도 조절에 따라 무약주와 약주를 병행 할 수 있어 저농도로 유입되는 처리장과 하절기 처리장 운영시 불쾌한 냄새를 제거할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 음식물 쓰레기와 하수 슬러지의 연계처리방법은 음식물 쓰레기의 처리 공정에서 협잡 미세고형물을 원심분리기에서 제거하고 용존 고형물이 함유된 분리 액을 하수 처리시 발생하는 고형물과 혼합하여 개량함에 따라 고형물 분리 효과를 높여 사이클론과 원심분리기를 순서대로 거치도록 하여 고형물을 탈수 케이스로 최종 처리하고, 분리액은 하수 처리장 활성오니 공정의 MLSS 농도 조절을 원활하게 하며, 음식물 폐수처리를 용이하게 하수 처리와 연계처리할 수 있어 폐수 슬러지 처리 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 폐수에서 나무조각, 비닐, 동물 뼈 등 상대적으로 부피가 큰 조목협잡물을 걸러내는 협잡물 처리기·제 1유량조정조·폐수에서 음식물 쓰레기 등 상대적으로 부피가 작고 비중이 큰 고체 협잡물을 걸러내는 제 1사이클론·상기 제 1사이클론에서 상부로 배출되는 상등수를 제 2유량조정조로 안내하고 하부로 배출되는 농축 슬러지를 작은 미세 협잡물로 분리하는 제 1원심분리기로 이루어져 상기 제 1원심분리기에서 분리된 탈수 케이크를 최종 처분하며 분리 액을 상기 제 2유량조정조로 보내 일시적으로 저장한 후 하수처리 공정의 제 1폭기조로 유입시켜 하수 슬러지와 개량 활성화시키는 음식물 쓰레기 및 하수 슬러지의 연계처리방법에 있어서,

   상기 제 1폭기조 후측에 연결되는 제 1침전기에서 침전된 고형물은 제 2사이클론에 연속 투입 농축시켜 상등수와 분리액으로 분리되고;

   상기 상등수는 제 2폭기조로 배출됨과 아울러 분리액은 제 2폭기조로 유입시키면서 제 2원심분리기에 농축 슬러지 투입 시 약품수를 병행투입 하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 및 하수 슬러지의 연계처리방법.

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