KR100768516B1 - 초음파를 이용한 슬러지 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파를 이용하여 슬러지에 함유된 고분자 유기 물질을 저분자로 분해하여 미생물에 의하여 산화가 용이하도록 함으로써 슬러지의 안정화 효율을 극대화하고자 하는 것으로, 스크린 침사지와, 최초 침전지, 폭기조, 최종 침전지, 농축조, 소화조를 구비하고, 농축조와 소화조 사이에 그리고, 소화조와 이 소화조 다음에 배치되는 탈수장치 사이 각각 배치되는 초음파 발생부를 갖는 제1, 2슬러지 저감부가 갖추어진 구성이다.

슬러지, 고분자 유기물질, 초음파

Description

초음파를 이용한 슬러지 저감 장치{The sludge decrease device which uses a ultrasonics}

도 1은 종래 하수 처리장의 슬러지 처리 과정을 나타낸 블록도,

도 2는 본 발명의 슬러지 저감 장치를 이용한 슬러지 저감 및 하수처리 과정을 나타낸 블록도,

도 3은 본 발명에 적용되는 제 1슬러지 저감부의 요부를 확대한 단면도,

도 4는 본 발명에 적용되는 제 2슬러지 저감부의 일 예를 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명에 적용되는 상기 제 2슬러지 저감부의 평단면도,

도 6은 본 발명에 따른 슬러지 저감부의 다른 실시 예를 나타낸 단면도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 슬러지 저감장치 20 : 스크린

30 : 최초 침전지 50 : 최종 침전지

60 : 농축조 100 : 제 1슬러지 저감부

120 : 슬러지 이송부 140 : 초음파 발생부

200 : 제 2슬러지 저감부 210 : 본체

220 : 교반부 230 : 구동부

240 : 초음파 발생부

본 발명은 초음파를 이용하여 슬러지의 안정화 속도 및 효율을 증가시킬 수 있는 슬러지 감소 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잉여 슬러지가 이송되는 경로 상에 저감 장치를 구비하여 슬러지에 포함된 고분자 유기 물질을 저분자로 분해하여 미생물에 의한 산화가 용이하도록 하는 초음파를 이용한 슬러지 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 주택지나 공장 등의 사업장에서 발생하는 오수는 배수설비를 통해 하수관으로 흘러 종말처리장으로 보내져 처리하게 된다.

이러한 하수처리에는 고급 ·중급 ·간이처리의 3종류가 있으며, 방류하천의 조건에 따라 그 처리의 정도가 정해지는데, 고급처리에는 활성오니법(活性汚泥法)이나 살수여상법(撒水濾床法) 등이 있다.

그런데, 종래의 하수 처리시설을 살펴보면 하수를 처리하여 방류하는데에는 별다른 문제가 없으나, 처리 과정에서 발생하는 슬러지를 효과적으로 그리고 안정적으로 처리하지 못하는 단점이 있다.

예를 들어, 종래의 하수 처리장을 살펴보면 첨부된 도 1과 같이 유입 하수가 펌핑에 의해 스크린과 침사지(2)로 보내져 부유 물질과 모래 등이 제거된 다음 최초 침전지 즉, 초침(3)으로 유입된다.

초침(3)으로 유입된 하수는 흙 등 침전 가능한 무기성 및 유기성 고형 물질이 중력침전에 의해 분리된 상태에서 폭기조(4)로 이송되며, 이때 초침(3) 바닥에 모인 침전 슬러지는 생슬러지 상태로 인발하게 된다.

다음 폭기조(4)에서는 공급되는 공기 산소를 이용하여 미생물이 하수 속의 유기물 등을 산화 처리하게 되는데, 이때 증식되는 미생물(활성 슬러지)은 최종 침전조(5)로 이송되어 중력 침전에 의하여 처리수와 분리되는 것이다.

또한 상기 최종 침전조(5)에서 처리수와 분리되어 바닥에 침전한 슬러지의 일부는 설계 수량만큼 반응조로 다시 반송 슬러지로 순환되고, 나머지 수량의 잉여 슬러지는 농축조(저류조)(6)를 거처 슬러지 소화조(7)에서 슬러지에 함유한 유기물질이 분해되어 무기 물질화되는데, 이를 혐기성 슬러지 안정화라 하는 것이다.

또한, 상기 초침에서 분리된 생슬러지 역시 농축조(6)를 거쳐 소화조(7)에 유입되어 함께 안정화가 이루어지게 된다.

그런데, 이러한 슬러지에 포함된 유기 물질은 대부분 고분자 형태로 존재하고 있어 소화조의 혐기성 조건하에 장시간 동안 체류하여야 하는 문제가 있다.

다시 말해, 슬러지가 안정화되기 위해서는 고분자 형태로 존재하는 유기 물질이 저분자로 분해된 후에야 미생물의 신진 대사에 사용될 수 있기 때문에 반드시 소화조에서 20 내지 30일 동안 체류하여야 하는 문제가 있으며, 이 과정에서 혐기성 미생물에 의하여 슬러지의 유기물이 분해되어 물, 메탄, 이산화탄소, 그리고 다 수의 미량 가스로 변화되면서 슬러지의 안정이 이루어지는 것이다.

또한, 슬러지의 안정화 효율이 높으면 높을수록 소화 슬러지 량은 감소하고 반대로 바이오 가스의 생성량은 증가한다.

그러나 종래의 처리 시설로는 소화 슬러지의 안정화 효율이 30 ∼45%에 지나지 않아 소화 슬러지를 처리하는데 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라 비용 또한 과다하게 소요되는 문제가 있으며, 바이오 가스의 생성량이 적어 열병합 발전기를 활용하기도 어려운 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것을 그 목적은 초음파를 이용하여 슬러지에 함유된 고분자 유기 물질을 저분자로 분해하여 미생물에 의하여 산화가 용이하도록 함으로써 슬러지의 안정화 효율을 극대화하고자 하는 초음파를 이용한 슬러지 저감 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 슬러지가 소화조에서 체류하는 시간을 단축하여 그에 따른 비용 절감하고, 동일한 용량의 소화조로도 다량의 슬러지를 신속하게 처리할 수 있도록 하며, 소화 슬러지의 배출량은 감소시키고 반대로, 바이오 가스 생산량은 대폭 증가시킬 수 있는 슬러지 저감 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소화 슬러지에 포함된 유기물의 함량을 최소화하여 탈수 효율을 높임으로써 폴리머 등의 응집 보조제의 투입량을 감소시키며, 난분해성 유기물질의 분해로 반응조에서 사상균의 발생이 억제되어 폭기조와 종침에서 부유성 슬러지의 발생 리스크를 대폭 줄일 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 난분해성 유기 물질을 미생물이 신진대사에 쉽게 활용할 수 있는 유기물질로 변화 제공할 수 있어 고도 처리에 필요한 탄소원 보충에도 적용할 수 있는 슬러지 저감 장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적은 하수가 유입되어 낙엽 등과 같은 부유 물질과 모래 등이 제거되도록 하는 스크린 침사지; 상기 스크린 침사지를 통과한 하수에 포함된 흙과 같은 침전 가능한 무기성 및 유기성 고형물질을 중력 침전 방식으로 분리하여 바닥에 모이도록 하되, 바닥에 모인 이들 생슬러지는 인발을 통해 농축조에 공급하는 최초 침전지; 상기 최초 침전지를 통과한 하수에 공기를 공급하여 미생물이 하수에 포함된 유기물을 산화 처리토록 하는 폭기조; 상기 폭기조에서 공급된 하수를 슬러지와 처리수로 분리하되, 상부의 처리수는 방류하고, 일부의 반송 슬러지는 인발하여 상기 폭기조로 재공급하는 최종 침전지; 상기 최초 침전지에서 공급된 생슬러지와 최종 침전지에서 공급된 잉여 슬러지를 농축시켜 함수율을 줄이고 고형물의 농도를 높이는 농축조; 상기 농축조를 통과한 생슬러지와 잉여 슬러지가 지그 재그 형상으로 이루어진 본체를 통과하도록 하되, 본체에 설치된 초음파 발생부를 통해 초음파를 조사하여 이들 슬러지에 포함된 고분자 유기물을 저분자로 분해하는 제 1슬러지 저감부; 상기 제 1 슬러지 저감부를 통과한 생슬러지와 잉여 슬러지가 동시에 공급되며, 잉여 슬러지의 협기성 생물이 생슬러지를 섭취하여 증식하는 동시에 환원적으로 이것을 분해하는 소화조; 상기 소화조에서 슬러지를 분해하는 과정에서 발생하는 가연성 가스를 에너지원으로 하여 하수 처리장 혹은 슬러지 저감부를 가동시키는 열병합 발전기; 본체의 급수관을 통해 상기 소화조를 통과한 슬러지가 유입되도록 하고, 유입된 슬러지는 본체 내부에 설치된 교반부에 의해 교반됨과 동시에 이 교반부에 구비된 초음파 발생부를 통해 초음파가 조사되어 슬러지를 다시 한번 분해하여 탈수 효율을 증가시키는 제 2슬러지 저감부;로 구성된 기술적인 특징을 가지는 것으로 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 첨부된 도 2는 본 발명의 슬러지 저감 장치의 일예를 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 적용되는 제 1슬러지 저감부의 요부를 확대한 부분 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 제 2 슬러지 저감부의 일 예를 나타낸 단면도를 도시한 것이다.

또한, 첨부된 도 5는 상기 제 2슬러지 저감부의 평단면도를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명에 따른 슬러지 저감 장치의 다른 실시 예를 나타낸 단면도이다.

바람직하기로 본 발명의 슬러지 저감 장치는 초음파를 이용하는 것으로, 서로 다른 혹은 동일한 종류의 슬러지 저감부를 적어도 하나 이상 적용하여 슬러지에 포함된 고분자의 유기 물질을 저분자로 분해하는 것이다.

이를 위해 본 발명의 장치(10)는 모래 등을 제거하는 스크린 침사지(20)와 최초 침전지(30)와 폭기조(생물 반응조)(40) 그리고, 최종 침전지(50)가 시설되며, 농축조(60)와 소화조(70)가 갖추어짐과 아울러 본 발명의 핵심적인 기술이라 할 수 있는 제 1,2슬러지 저감부(100)(200)가 갖추어진 구성이다.

상기 스크린 침사지(20)는 펌핑을 통해 유입된 하수에 포함된 낙엽 등과 같은 부유물질과 모래 등이 제거되도록 하고, 최초 침전지 즉 초침(30)에서는 흙 등 과 같이 침전 가능한 무기성 혹은 유기성 고형 물질이 중력 침전 방식으로 분리되도록 하는 것이다.

상기 폭기조(40)는 초침을 통과한 하수에 공기를 공급하여 미생물이 생성되도록 하는 것으로, 이 미생물이 하수에 포함된 유기물 등을 산화 처리토록 하는 것이며, 최종 침전지(50)에서는 슬러지와 처리수를 분리하는 것이고, 함수율을 줄이고 고형물의 농도를 높임으로써 슬러지의 부피를 줄이는 동시에 무해화 하고 비용을 줄이며 안전·신속하게 처리하기 위한 농축조(60)가 구비된다.

또한 상기 농축조(60) 다음에 배치되는 소화조는 슬러지 속에 다량으로 존재하는 혐기성 생물이 생슬러지를 섭취하여 증식하는 동시에 환원적으로 이것을 분해하며, 이 과정에서 상징액(上澄液)·소화오니, 여기에 메탄·이산화탄소·수소 등을 함유한 가스가 생성되도록 하는 소화조(70) 및 상기 가스를 에너지원으로 하는 열병합 발전기(90) 또한 갖추어져 있다.

한편, 본 발명에 따른 슬러지 저감 장치는 농축조(60)와 소화조(70) 사이에 그리고, 소화조(70)와 이 소화조 다음에 배치되는 탈수장치(80) 사이에 각각 배치되는 제1, 2슬러지 저감부(100)(200)로 구성된다.

먼저 제 1 슬러지 저감부(100)는 첨부된 도 3과 같이 파이프 형태의 본체(120)와 상기 본체에 설치되는 초음파 발생부(140)와 슬러지를 혼합하는 믹싱부(160)로 구성된다.

상기 본체(120)는 파이를 지그재그 형태로 절곡하여 슬러지에 충분한 시간 동안 초음파가 조사될 수 있도록 하며, 믹싱부(160)는 슬러지가 흐르는 과정에서 와류될 수 있도록 안내판(162)이 꼬아진 형태로 절곡되어 있다.

상기 제 2 슬러지 저감부(200)는 첨부된 도 4 및 도 5와 같이 입수관(211)와 출수관(212)이 갖추어진 저감부 본체(210)와 이 저감부 본체(210)의 내부에 설치되어 슬러지를 교반하는 교반부(220) 및 상기 교반부를 회동시키는 전동부(230) 그리고 초음파 발생부(240)로 구성된다.

상기 본체(210)는 원형의 통체로 상부에는 덮개(201)가 덮여지며, 상기 입수관(211)과 출수관(212) 각각은 도면과 같이 원통형인 본체(210)의 접선 방향에 설치되어 유입되는 슬러지가 본체(210)의 내벽(213)을 따라 자연스럽게 와류 현상을 일으키며 흘러 초음파가 조사될 수 있도록 하되, 유입관(211)은 본체(210)의 하부측에 위치하고 출수관(212)은 상부측에 위치하여 하부에서 유입된 슬러지가 채워지며 충분한 시간 동안 초음파가 조사될 수 있도록 하는 구성이다.

상기 교반부(220)는 통체(224)의 외측면에 다수개의 교반 날개(221)가 갖추어지고, 통체의 상면에는 안내 돌테(222)가 구비되어 덮개의 내면에 구비된 가이드 레일(202)을 따라 회전할 수 있도록 하는 구성이다.

다시 말해 전동부(230)에 의한 교반부의 회전시 상기 안내 돌테(222)는 원형의 가이드 레일에 끼워진 상태에서 회전함으로써 교반부가 흔들림 없이 안정적으로 회전될 수 있도록 하되, 이때 가이드 레일 혹은 안내 돌테는 베어링이 구비될 수도 있다.

한편, 상기 교반 날개(221)는 슬러지를 교반함과 아울러 일정 방향 즉, 입수관(211)에서 유입되어 소용돌이 치는 방향으로 꺾여 슬러지의 흐름을 방해하지 않 고, 원활하게 흐를 수 있도록 하는 구성이다.

상기 초음파 발생부(240)는 통체(224)의 외측면에 설치되어 통체와 같이 회전하며 초음파를 조사하게 되는데, 통체의 상부와 하부 그리고 중간 부위에 각각 설치되어 슬러지 전체에 초음파가 조사될 수 있도록 하는 구성이다.

상기 전동부(230)는 구동 모터(231)와 이 모터의 회전력을 전달하는 벨트(232) 및 풀리(233)로 구성되며, 상기 풀리는 모터와 상기 통체의 중앙을 관통하는 회전축(223) 각각에 설치되어 모터의 회전력을 전달한다.

상기 본체(210)의 하부에는 격벽(214)이 설치되어 슬러지의 유출을 방지하되, 격벽이 아닌 다른 형태일 수도 있다.

즉 고분자 유기 물질을 저분자로 분해하는 과정에서 슬러지에 포함된 수분의 일부를 배출하여 부피를 줄일 수 있는 여과막 형태일 수도 있으며, 이때의 본체는 도면과 같이 하부가 배출관(215)을 중심으로 하향 경사지게 구성된다.

물론 도면 부호 216은 밸브이다.

다음은 이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 장치를 이용한 슬러지 처리 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 유입 하수는 펌핑을 통해 혹은 다른 수단에 의해 스크린 침사지(20)로 유입되어 부유 물질과 모래 등이 제거된 상태에서 최초 침전지(30)로 이송된다.

최초 침전지(30)에서는 흙 등과 같이 침전 가능한 무기성 혹은 유기성 고형 물질이 중력 침전 방식으로 분리되고, 이때 발생하는 생슬러지는 인발을 통해 농축조(60)를 거처 소화조(70)로 유입된다.

최초 침전지(20)를 통과한 슬러지는 폭기조(40)로 유입되어 여기서 미생물을 통해 유기물 등을 산화 처리되고, 폭기조(40)를 통과한 하수는 최종 침전지(50)로 보내져 슬러지와 처리수로 분리되도록하되, 이때 발생하는 슬러지의 일부는 반송 슬러지로 폭기조(40)로 재유입되고, 잉여 슬러지는 농축조(60)로 유입되어 상기한 생슬러지와 더불어 농축 후 소화조(70)로 보내지게 된다.

이 과정에서 상기 슬러지는 1차 슬러지 저감부(100)를 통과하게 되는 것이다.

1차 슬러지 저감부(100)에서 10 내지 20분 동안 초음파가 조사되며, 생물학적 난분해성 고분자 물질이 저분자로 분해되어 미생물의 섭취가 용이한 상태 즉 신진대사가 활발하게 된다.

여기서 세포 분해란 세포를 구성하고 있는 모든 요소 자체를 분해하는 것으로, 바이오 산업에서 개발하여 널리 사용되는 공정이다. 세포의 표면 막을 파괴하여 내부의 생성물질 특히 단백질과 엔자임이 용해되어 분리될 수 있도록 하는 것이다. 세포 분해에 사용가능한 공정은 크게 기계적과 비기계적 프로세스로 구분하고 있다.

모든 프로세스는 근본적으로 물리적, 화학적, 그리고 생물학적 원리에 준하고 있으며, 본 발명 또한 이에 기초하고 있다.

세포 분해에 적용되는 초음파 공정은 기계적 프로세스 중에 물리적 물질 균질기로 구분하고 있다.

다시 말해 진동 주파수 16㎑ ∼10㎓ 사이에 있는 초음파를 슬러지에 조사하면 초음파는 종진동(경선의 파장)으로 퍼지면서 슬러지에 주기적으로 압축과 팽창 을 반복하며 작용한다.

이러한 압축 완화과정에서 음향학적으로 생성되는 음압이 작용하여 초음파로 처리하는 슬러지에 현미경으로 볼 수 있는 음압공극을 만들게 된다. 고 에너지를 동반하는 고 주파수의 초음파를 주입으로 생성되는 기체(가스)와 수증기로 채워진 음압공극은 성장과정에서 1차 초음파 진동의 반응에 의하여 박동 친다.

음압 공극은 일명 "반응직경"인 임계 크기까지 성장하게 되면, 고 에너지 방울은 급격하게 쇠약해 지고, 방울의 내파는 국지에 극적인 조건을 부여하게 된다. 방울이 파괴되면 내파 지역에 온도와 압력이 아주 높이 상승하며, 이때 발생하는 압력파는 강력하게 겹쳐지면서 고 에너지의 액상 수압 소용돌이를 형성한다.

이 강력한 소용돌이 내부에 섭씨 몇 천도의 고온과 아주 빠른 흐름을 가진 전단응력 구역이 생성되며 이는 미생물의 세포에 아주 강력한 기계적 전단력을 가하게 된다. 미세 공극의 내파과정에서 이미 언급한 진공 효과에 음향화학적 반응이 추가로 일어나게 되는데, 이로 인하여 고 반응의 H-와 OH- 라디칼이 생성되어 각 작용 메카니즘에 상승적으로 공동작용하여 세포 분해를 돕게되는 것이다.

제 1슬러지 저감부(100)를 통과한 슬러지는 다시 소화조(70)로 유입되어 처리되고 이때 발생하는 가연성 가스를 에너지원으로 열병합 발전기(90)를 동작시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 초침(20)에서 분리되는 생슬러지는 직접 소화조(70)로 유입하거나 상술한 바와 같이 1차 저감부(100)에 유입하여 처리한 후에 소화조(70)에서 안정화를 할 수 있다. 물론 후자가 바람직하며 이 경우에 잉여 슬러지와 함께 처리할 수도 있으나 화학적인 조성이 다르기 때문에 초음파에서 처리하는 시간이 다르므로 효율 극대화를 위해서 별도로 처리하는 것이 바람직하다.

또한 잉여 슬러지나 생슬러지를 초음파에서 처리하면 난분해성 물질 농도가 감소하면서 쉽게 분해할 수 있는 물질이 증가하므로 고도처리에 필요한 탄소를 보충하기 위하여 폭기조(40)로 순환하여 활용할 수도 있다.

세포 분해로 인하여 유기탄소농도 증가와 아울러 세포합성에 의하여 고착된 질소와 인이 용출되어 많은량이 함유되어 있으므로 사전에 적용성에 대하여 충분한 검토가 있어야 한다.

여기서 본 발명은 제 1, 2 슬러지 저감부를 구분하여 설명하고 있으나, 이들의 설치 위치는 경우에 따라 뒤바뀔 수 있으며, 다른 형태로 즉 제1 슬러지 저감부를 양쪽 모두에 설치하거나 혹은 제 2 슬러지 저감부를 모두에 설치하여 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 소화조(70)를 통과한 슬러지는 다시 제 2슬러지 저감부(200)로 유입되어 다시 한번 분해가 이루어지는데 슬러지는 본체(210)의 하부측 입수관(211)을 통해 유입되어 자연적으로 와류되며, 교반부(220)에 의해 교반되고, 아울러 초음파 발생부(240)에서 조사되는 초음파에 의해 분해가 이루어져 안정화가 이루어지도록 하며, 탈수 장치(80)를 통한 탈수시 탈수 효과가 극대화되도록 하는 것이다.

첨부된 도 6은 본 발명 슬러지 저감 장치의 다른 실 시예를 나타낸 것이다.

이러한 장치는 탱크(620)의 상부에 덮개(326)를 덮어 밀폐하고, 이 덮개를 관통하여 적어도 복수개 이상의 초음파 발생부(340)를 설치하여 탱크에 유입되는 슬러지에 초음파를 조사하되, 슬러지는 상기 덮개를 관통하는 유입관(322)을 통해 배출관(324)을 배출되는 구성이다.

즉, 상기 유입관은 덮개를 관통하여 그 하단이 탱크의 저부까지 연장되고, 배출관은 슬러지가 서서히 채워지며, 초음파에 의해 유기물이 저분자로 분해된 다음 탱크 상부에 위치하는 배출관을 통해 배출되는 구성이다.

한편, 상기 덮개의 중앙을 관통하여 교반부(360) 즉, 모터(362)와 연결된 교반봉이 덮개를 관통하여 탱크 내부에 위치하고, 이 교반봉(364)에 교반차(366)가 설치되는 구성인 것이다.

이상과 같이 본 발명은 초음파를 이용하는 장치로써, 소화조에서 슬러지의 안정화(무기 물질화) 속도와 효율을 증가시키고, 이로 인하여 소화조의 볼륨부하를 높일 수 있으며, 신규 설비에서는 전체적인 규모를 축소할 수 있으며, 또한 기존 설비에서 부족한 용량을 채워주거나 체류 시간을 연장하여 안정화 효율을 극대화하므로 투자비나 운영 유지관리비의 절감효과를 가지게 된다.

또한 본 발명은 슬러지의 안정화 효율을 상승시킴과 동시에 바이오 가스 생산량의 증가와 발열량을 높이게 되므로 대체 에너지를 활용 차원에서 많은 경제적인 득실을 얻게 된다. 바이오 가스를 활용한 열병합 발전으로 얻어진 전기와 열을 본 발명의 장치를 비롯한 하수처리과정에서 전량 사용할 수 있도록 함으로써, 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다. 또한 유기 물질의 발열량을 대체 에너지 원으로 활용하는 효율을 높이는 것은 지구 온난화 가스로 많은 비중을 차지하는 메탄을 소각 처리하는 것이다.

또한, 소화조에서 처리된 소화 슬러지는 농축조를 거처 폴리머 등의 고분자 응집제 또는 응집 보조제를 투입하여 탈수한 탈수 슬러지는 매립 또는 소각 등으로 최종처분하게 되고, 탈수여액은 별도 처리 또는 반응조에서 순환하여 하수와 연계 처리 한다. 초음파로 가공한 슬러지는 소화조에서 안정화 효율이 높은데, 이는 10% 정도의 슬러지 발생량 감소를 의미한다.

또한, 소화 슬러지의 유기물 함량이 약 8∼10% 감소하므로 탈수성이 훨씬 상승함은 물론 고분자 응집제 투입 절약으로 탈수 케익의 고형물 농도를 약 3∼4% 높일 수 있어 탈수 케익량을 평균 10% 감소하게 된다.

응집제 및 응집 보조제 사용량 절감은 하천에 방류하는 염량을 낮추는 효과도 얻게 된다.

슬러지를 초음파 가공하면 유기 탄소원량 증가, 슬러지 발생량 감소, 사상균 발생 억제로 인하여 반응조, 종침 그리고 소화조에서의 스컴 슬러지 발생 리스크를 감소시킴과 아울러, 바이오 가스 생산량과 메탄 농도 증가를 얻게 되어 초음파 시설 투자비용을 용이하게 회수할 수 있다.

삭제

Claims (9)

1. 하수가 유입되어 낙엽 등과 같은 부유 물질과 모래 등이 제거되도록 하는 스크린 침사지;

   상기 스크린 침사지를 통과한 하수에 포함된 흙과 같은 침전 가능한 무기성 및 유기성 고형물질을 중력 침전 방식으로 분리하여 바닥에 모이도록 하되, 바닥에 모인 이들 생슬러지는 인발을 통해 농축조에 공급하는 최초 침전지;

   상기 최초 침전지를 통과한 하수에 공기를 공급하여 미생물이 하수에 포함된 유기물을 산화 처리토록 하는 폭기조;

   상기 폭기조에서 공급된 하수를 슬러지와 처리수로 분리하되, 상부의 처리수는 방류하고, 일부의 반송 슬러지는 인발하여 상기 폭기조로 재공급하는 최종 침전지;

   상기 최초 침전지에서 공급된 생슬러지와 최종 침전지에서 공급된 잉여 슬러지를 농축시켜 함수율을 줄이고 고형물의 농도를 높이는 농축조;

   상기 농축조를 통과한 생슬러지와 잉여 슬러지가 지그 재그 형상으로 이루어진 본체를 통과하도록 하되, 본체에 설치된 초음파 발생부를 통해 초음파를 조사하여 이들 슬러지에 포함된 고분자 유기물을 저분자로 분해하는 제 1슬러지 저감부;

   상기 제 1 슬러지 저감부를 통과한 생슬러지와 잉여 슬러지가 동시에 공급되며, 잉여 슬러지의 협기성 생물이 생슬러지를 섭취하여 증식하는 동시에 환원적으로 이것을 분해하는 소화조;

   상기 소화조에서 슬러지를 분해하는 과정에서 발생하는 가연성 가스를 에너지원으로 하여 하수 처리장 혹은 슬러지 저감부를 가동시키는 열병합 발전기;

   본체의 급수관을 통해 상기 소화조를 통과한 슬러지가 유입되도록 하고, 유입된 슬러지는 본체 내부에 설치된 교반부에 의해 교반됨과 동시에 이 교반부에 구비된 초음파 발생부를 통해 초음파가 조사되어 슬러지를 다시 한번 분해하여 탈수 효율을 증가시키는 제 2슬러지 저감부;로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 저감 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1슬러지 저감부는 지그재그 형태로 절곡되어 슬러지가 충분히 분해될 수 있도록 하는 본체를 구비하고,

   상기 본체의 절곡 부위에 설치되어 본체를 통과한 슬러지에 초음파를 조사하는 초음파 발생부가 갖추어지며,

   상기 본체에 설치되어 본체를 통과하는 슬러지가 와류되어 교반이 이루어지도록 스크류 형식으로 꼬아진 안내판이 갖추어진 교반부;로 구성되어 고분자 유기물을 저분자로 분해하여 슬러지의 안정화 효율을 높이는 것을 특징으로 하는 슬러지 저감 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2슬러지 저감부는 슬러지가 유입되는 본체를 구비하고, 상기 본체의 내부에 설치된 통체의 외주에 교반 날개차를 구비하여 하수를 교반하는 교반부가 갖추어지며, 상기 교반부의 통체에 설치되어 교반부와 함께 회전하며 슬러지에 초음파를 조사하는 초음파 발생부를 구비하되, 상기 교반부를 구동 모터의 회전력으로 회전시키는 전동부가 갖추어진 것을 특징으로 하는 슬러지 저감 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 2슬러지 저감부의 본체는 원통형으로 이루어지며, 이 본체의 하부측 접선 방향에 입수관이 일직선으로 설치되어 입수된 하수가 본체의 내벽을 따라 자연스럽게 와류될 수 있도록 하고, 출수관은 본체의 상부측에 접선 방향으로 설치되어 와류되는 슬러지가 용이하게 배출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 슬러지 저감 장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 제 2슬러지 저감부의 초음파 발생부는 통체의 외주연 상부로부터 하부에 순차적으로 설치되어 슬러지에 초음파가 고루 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 슬러지 저감 장치.
6. 제 3항에 있어서, 상기 제 2슬러지 저감부의 교반부의 통체 상면에 안내 돌테를 구비하고, 본체를 덮는 덮개의 저면에 상기 돌테가 끼워 안정적인 회전을 가능하게 하는 원형의 가이드 레일이 갖추어진 것을 특징으로 하는 슬러지 저감 장치.
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