KR100762118B1

KR100762118B1 - 슬러지 처리장치

Info

Publication number: KR100762118B1
Application number: KR1020070000488A
Authority: KR
Inventors: 박용우
Original assignee: 주식회사미랜
Priority date: 2007-01-03
Filing date: 2007-01-03
Publication date: 2007-10-04

Abstract

본 발명은 일상생활 및 각종 오염원에서 발생하는 음식물쓰레기, 축산분뇨 등의 폐기물을 자원화 처리공정에서 발생하는 BOD, COD, SS, T-N, T-P등의 고농도 오,폐수의 고,액분리 장치에 관한 것으로서, pH센서에 의해 원수(오,폐수)의 pH를 측정한 후, 적정량의 중화제를 투입 교반하여 pH7.0~pH12 범위로 중화하고, 이어서 응집장치에서 고분자응집제를 투입 오,폐수에 존재하는 고형물을 응집시킨 후 이를 특수필터가 장착된 고정식 고액분리장치로 이송하여 슬러지 자체의 무게(자중법)에 의해 슬러지와 탈리액으로 분리한다. 슬러지는 케익상태로 잔류하고, 탈리액은 분리판넬의 중간 공간부를 통해 해양투기의 기준치인 수분함수율 95%이상으로 분리되어 집수탱크로 집수처리 하고, 슬러지케익은 덤핑실린더(54)에 의해 분리되는 대용량의 슬러리 처리장치에 관한 것이다.

슬러지, pH센서, 사이클론 교반기

Description

슬러지 처리장치{A Treatment apparatus of sludge}

도 1은 슬러지 처리장치의 처리 공정도이고,

도 2는 슬러지 처리장치의 전체 구성도이고,

도 3은 슬러지 처리장치의 응집기에 대한 평면도이고,

도 4는 도 3의 사이클론 교반장치의 좌측면도이고,

도 5는 도 3의 정면도이고,

도 6은 슬러지 처리장치의 탈수기에 대한 평면도이고,

도 7은 도 6의 정면도이고,

도 8은 도 6의 작동상태도이고,

도 9는 탈수기에서 분리판넬의 절개단면 사시도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

100 ; 응집처리 장치 111 ; 응집제탱크 203 ; 청소구

101 ; 슬러지펌프 112 ; 응집제펌프 204 ; 전면 분리판넬

102 ; 흡입호스 113 ; 사이클론교반장치 205 ; 측면 분리판넬

103 ; 유입구 114 ; 컨트롤박스 206 ; 덤핑 베이스

104 ; PH센서 115 ; 샘플링 라인 207 ; 덤핑 실린더

105 ; 중화제탱크 116 ; 볼밸브 208 ; 탈리액 탱크

106 ; 원수탱크 200 ; 탈수처리장치 209 ; 워터펌프

107 ; 중화제펌프 201 ; 탈수기 301 ; 분배구

108 ; 중화제교반기 202 ; 분리판넬 302 ; 원수유입통로

109 ; 사이클론교반장치 202' ; 분리판넬

110 ; 원수유입구 202" ; 분리판넬

본 발명은 일상생활 및 각종 오염원에서 발생하는 음식물쓰레기, 축산분뇨 등의 폐기물을 자원화 처리하는 과정에서 발생하는 처리수는 BOD, COD, SS, T-N, T-P등 고농도폐수이므로 고,액분리의 전처리 공정과 정화처리 공정을 거쳐야하는 악성의 폐수다. 상기 폐수는 pH센서를 거쳐 적정량의 중화제와 고분자응집제를 투입하여 탈수처리장치에서 고,액으로 분리하는 슬러지 처리장치에 관한 것으로서 대용량의 슬러지를 효율적으로 처리할 수 있다. 일반적으로 슬러지의 탈수처리방법은 진공탈수법, 원심분리법, 가압탈수법, 분무건조법, 증기건조법, 동경탈수법 등이 있다. 이들 방법들은 대용량의 슬러지를 효율적으로 처리한다는 것은 불가능하다. 슬러지의 탈수 시스템은 농축, 소화, 개량, 탈수 및 처분공정으로 이루어져 있다. 농축은 중 력식, 부력식, 기계식에 의한 방법으로 농축하는데 농축 정도에 따라 후단 설비인 소화조 및 슬러지 탈수시설 등의 운전관리 여부를 크게 좌우한다. 농축조에서는 슬러지에 함유된 수분을 분리시켜 수분함량을 줄이고 상대적으로 고형물질을 증가시킴으로써 최종적으로 수분을 분리한 만큼 용적을 감소시켜 후단 설비인 소화조로 보내고 소화조에서는 혐기성미생물 또는 호기성미생물에 의해 소화를 시켜 슬러지의 감량화 및 안정화를 동시에 이루어 탈수처리시 슬러지 탈수를 용이하게 해준다. 탈수처리시설로 이송되기 전에 슬러지의 물성을 개선하는 전처리 공정으로 고분자응집제를 투입하여 슬러지 중의 미세입자를 응집시켜 응결물을 형성시켜 탈수기능을 향상시킨다.

가압탈수, 원심분리, 건조 등에 의한 탈수방법으로 수분을 분리시켜, 분리된 수분은 해양투기를 하고, 케익 형태의 슬러지는 소각, 자원화 등으로 최종처리를 하게 된다. 그러나, 상기의 폐수처리방법은 슬러지 처리공정이 여러 단계로 복잡하고, 공정별로 농축조에서 농축 정도에 따라 후단설비인 소화조 및 탈수시설 등의 운전관리 여부를 좌우하므로 규모가 커지고 규모가 커짐에 따라 농축하는 시간이 길어질 수밖에 없다. 또한, 소화조에서는 혐기성 미생물 또는 호기성 미생물의 활동에 의해 유기성 고형물을 분해하여 안정화시키기 때문에 소화에 따른 시간이 길어질 수밖에 없고 미생물의 활동을 위해 적정온도를 유지해야 하므로 그에 따른 추가적인 비용이 발생하게 된다. 또한 상기 폐수처리방법은 폐수발생 현장과 별도의 장소에 위치해 있어 그에 따른 운반비용이 발생하고, 규모에 비하여 처리효율도 낮을 뿐 아니라 처리시설을 위한 부지의 확보에 어려움이 따른다.

국내 특허등록 제341103호(2002. 06. 04)의 "슬러지 처리장치"는 저면에 바퀴(101)와 전면에 후크(102)를 갖추어 별도의 차량으로 이동 가능한 소형 트레일러식으로 구성하며 상면에는 식물성 폴리머 약품을 약품투입펌프(11)와 공급관(12)을 통하여 투입토록 하는 약품탱크(10)와, 정화조로부터 슬러지를 흡입호우스(22)와 배관(24)을 통해 흡입 수거하는 흡입펌프(21)와 수거되는 슬러지에 약품탱크(10)로부터 투입되는 약품을 교반하는 교반기(30)를 갖춘 박스형의 수거차(100)로 구성하고, 상기 수거차(100)와 연결하고 고정지지대(40)를 이용하여 현장에 고정설치하고, 내부에는 약품이 혼합된 슬러지를 통과시켜 수분은 배수구(46)를 통해 집수조(47)로 배출함과 동시에 순수 슬러지는 수납하도록 하는 다수의 필터판넬(43)(44)과 저면에는 유압의 작동에 의하여 내부에 수납되는 순수 슬러지를 덮개(42)로 개폐되는 후방의 개구부를 통하여 배출토록 하는 덤핑실린더(54)를 갖춘 분리탱크(200)로 구성된 슬러지 처리장치가 공지되어 있으나, 상기 슬러지 처리장치는 오, 폐수에 존재하는 고형분의 응집을 위한 전처리 공정으로 중화처리(pH7~9)를 하지 않고, 에어공급구(35)를 통해서 공급되는 공기에 의해 슬러지와 약품(응집제)혼합물이 와류현상을 일으켜 교반 효율이 떨어져서 탈리수의 수분함수율이 95%에 미치지 못하는 단점이 있다. 또한, 덤핑실린더(54)로 슬러지케익을 분리하는데도 필터판넬(43)(44)의 저항을 받아 분리하는데 어려움이 따른다.

본 발명은 일상생활 및 각종 오염원에서 발생하는 음식물쓰레기, 축산분뇨 등의 폐 기물을 자원화함에 있어서 전처리 공정에서 발생하는 처리수는 BOD, COD, SS, T-N,T-P등 고농도폐수이므로 고액분리의 전처리는 물론 정화처리하기가 매우 어려운 악성폐수다. 이러한 폐수를 처리하는데 있어서, 슬러지 처리장치는 폐수발생 현장에 고정식으로 설치하고 중화제를 투입하여 pH를 알카리성으로 조절한 후, 고분자 응집제를 투입하여 응집시켜 특수필터가 장착된 고액분리기에서 슬러지의 자체 무게에 의해 수분과 슬러지가 필터를 통해 분리된다. 분리된 탈리액은 함수율이 95%이상으로서 별도의 집수탱크에 집수 되고, 슬러지는 다량의 유기물을 함유하고 있어 이를 비료로 재활용한다. 또한 본 발명의 슬러지 처리장치는 폐수발생 현장에 직접 설치하여 처리함으로써 처리용량 및 효율을 증대시키고자 한 것이 특징적인 기술구성이다.

본 발명은 해양투기의 기준치인 탈리액의 함수율을 95%이상으로 순도를 높이기 위하여 예의 연구한 결과 SM(Simon Moos)시스템을 보완하여 본 발명을 완성하게 되었다. SMEK(Simon Moos Equipment Korea)시스템의 특징은 대용량의 슬러지처리시 순간응집과 자중(自重)식에 의한 고액분리 및 무동력의 기능을 특징적인 기술구성으로 하고 있다. 본 발명은 크게 응집처리 장치에 의한 응집처리단계와 탈수처리장치에 의한 고,액분리단계로 구분할 수 있다. 응집처리 단계는 원수를 슬러지펌프(101)에 의해 응집기로 유입하여 pH 측정 및 pH 조절부분과 중화제 투입부분, 고분자 응집제 투입부분으로 구분하고, 탈수처리 단계는 함수율이 95%이상인 탈리액 과 케익 상태의 고,액분리로 설명할 수 있다.

본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

응집처리 단계는 오,폐수 등이 모인 원수탱크(106)에 설치된 슬러지펌프(101)의 작동에 의해 원수는 흡입호스(102)를 통하여 응집기로 유입된다. pH센서(104)는 유입구(103)로 유입된 원수의 pH농도를 측정한다. 측정된 pH값은 컨트롤박스(114)에 표시된다. 유입된 원수는 계절별로 pH농도값이 다르므로 중화제의 투입량을 달리한다. 중화제의 투입은 중화제 탱크(105)에서 물과 중화제가 2:1 정도로 희석된 상태로 중화제펌프(107)에 의해 투입된다. 원수와 중화제는 사이클론 교반장치(108)로 이송되며 여러단계의 반복적인 사이클론 교반으로 혼합되어 응집기의 유입구(110)로 이송되면서 변화된 pH값을 pH센서(109)로 측정한다. 중화제 성분은 일반적으로 소석회를 사용하며, 원수의 중화는 pH7 내지 pH12범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 중화된 원수에 응집제탱크(111)에서 물과 고분자응집제를 100;1로 희석한 것을 응집제펌프(112)로 사이클론 교반장치(113)에 투입하면 중화된 원수와 혼합되는 즉시 응집이 일어나기 시작한다. 응집이 이루어진 원수는 성상에 따라 응집 정도가 차이가 나므로, 샘플링 라인(115)을 통하여 취출(取出), 확인하여 최적의 응집상태가 되도록 응집제의 투입량을 조절한 후, 볼밸브(116)를 작동하여 탈수장치로 이송시킨다. 탈수처리 단계는 도 6에 나타나 있는 것과 같이, 응집된 원수가 탈수기(201)로 이송되고, 이송된 원수는 필터가 장착된 전면판넬(204), 양 벽면판넬(205) 및 분리판넬(202)(202')(202'')을 구비한 탈수기에서 응집된 원수의 자중에 의해 고,액성분으로 분리가 된다. 상기 탈수기 내에서의 원수의 흐름을 원활히 하기 위하여 분리판넬(202)(202'')의 경우 전면부에 공급되는 원수가 정면으로 부딪치므로, 흐름이 원활하도록 삼각형태의 분배구(301)를 설치한다. 상기 탈수기에서 고,액분리가 원활히 이루어져 분리된 탈리액은 95% 이상의 함수율을 나타낸다. 여과된 탈리액은 판넬의 중앙 공간부를 통하여 탈리액 탱크(208)에 집수 되고, 탈리액 탱크 내에 있는 워터펌프(209)에 의해 별도의 집수탱크로 이송이 된다. 또한 탈수기내에 탈수된 슬러지 케익은 덤핑베이스(206)의 덤핑실린더(207)에 의해 58°까지 들어올려 슬러지를 호퍼로 옮겨주게 되는데, 이때 분리판넬(202)(202') (202'')의 입구쪽과 출구쪽의 판넬의 폭이 동일할 경우 슬러지 케익이 호퍼쪽으로 원활하게 이동하지 못한다. 따라서, 입구쪽에서 출구쪽으로의 판넬 폭을 테이퍼지게 하여 슬러지 케익의 이동을 원활히 할 수 있어 슬러지 케익의 분리가 양호하다. 또한, 분리판넬(202)(202'')의 후단부에 청소부를 두어 고,액분리장치 내에 남아 있는 슬러지를 고압 살수기로 청소한 후 청소 수는 다시 원수탱크로 보내져 항상 청결을 유지하고 장치의 부식을 방지할 수 있는 특징이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 일상생활 및 각종 오염원에서 발생하는 폐기물의 자원화 처리공정에서 발생하는 처리수는 BOD, COD, SS, T-N, T-P등 고농도폐수로서 이들은 환경을 오염시키는 주범으로 직매립, 해양투기, 소각 등 최종처리는 환경보호규정이 강화되어 기준에 부합하지 않으면 처분할 수 없게 되었다. 따라서, 본 발명은 처리시설과 오,폐수 발생원이 분리되었던 것을 하나의 시설에서 처리할 수 있도 록 함으로서 대용량의 슬러지를 효율적으로 용이하게 처리할 수 있는 장치를 제공한다. 슬러지 처리는 소석회를 사용하여 원수를 pH7 내지 pH12로 중화시키고, 중화된 원수는 응집제탱크(111)에서 물과 고분자응집제를 100;1로 희석한 것을 응집제펌프(112)로 사이클론 교반장치(113)에 투입하여 교반하면 원수 중에 함유된 고체입자들의 응집이 일어난다. 응집이 일어난 원수는 탈수처리시설로 이송된다. 탈수처리 단계는 필터가 장착된 전면판넬(204), 양 벽면판넬(205)(205') 및 분리판넬(202)(202') (202'')을 구비한 탈수기에서 응집된 원수의 자중에 의해 고,액성분이 분리가 된다. 탈리액은 95% 이상의 함수율을 나타내는 대용량의 슬러지 처리하는 효과를 갖는다.

Claims

오,폐수에 다량 함유된 슬러지에 중화제를 중화제펌프(107)로 투입하고 사이클론 교반장치(108)로 교반하여 원수의 pH농도를 pH7 내지 pH12로 중화시키는 장치와, 상기 중화된 원수에 물과 고분자응집제를 100;1로 희석한 것을 응집제펌프(112)로 사이클론 교반장치(113)에 투입하여 응집시키는 응집처리장치(100)와, 상기 응집이 이루어진 원수를 필터가 장착된 전면판넬(204), 양 벽면판넬(205)(205') 및 분리판넬(202)(202')(202'')을 구비한 탈수기로 구성되어 고,액성분으로 분리하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리장치.
제1항에 있어서, 분리판넬(202)(202')(202'')의 형태가 입구쪽에서 출구쪽으로의 판넬폭이 테이퍼진 구성이고, 분리판넬(202)(202'')의 후단부에 청소 공간을 두고 전단부에는 삼각형태의 분배구(301)를 설치한 것을 특징으로 하는 슬러지 처리장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 탈리액은 판넬의 중앙 공간부를 통하여 탈리액 탱크(208)에 집수 되고, 상기 탈리액은 워터펌프(209)에 의해 별도의 집수탱크로 이송되고, 슬러지 케익은 덤핑베이스(206)의 덤핑실린더(207)에 의해 호퍼로 이송하 는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리장치.