KR100781123B1 - A Bio-Mechanical Sludge Treatment System - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치는, 침전조를 거쳐 습득된 하수슬러리와 포리머를 교반조를 넣어 교반시키고, 포리머와 교반된 하수슬러리를 필터프레스에 의해 프레싱하여 유기성 하수슬러지케익으로 성형하며, 유기성 하수슬러지케익을 유기성폐기물고속소멸처리장치에 자동으로 투입하여 일정한 압력상태를 유지하면서 소정의 온도로 가온하면서 저속으로 교반하여 호기성 발효미생물이 호기발열반응을 급속히 진행하여 분해능력을 향상시키도록 하며, 유기성폐기물고속소멸처리장치에서 발생하는 고온의 가스를 급격히 냉각시켜 기수분리기 및 바이오필터에 의해 기체성분을 처리하고 응축수에 함유된 소량의 질소 및 인 등의 유기물을 응축수로 처리하되, 응축수는 HRT(체류시간) 7일을 계산한 활성오니조를 통과 시켜 처리하고, 끝단에는 MBR(Embrain Bioreactor)조를 통과시켜 BOD(Biochemical Oxygen Demand) 5ppm이하로 조성하여 방류한다.In the sludge treatment apparatus using the microorganism and the mechanical device according to the present invention, the sewage sludge and the polymer obtained through the sedimentation tank are put into a stirring tank, and the polymer and the stirred sewage sludge are pressed by a filter press to form an organic sewage sludge cake. The organic sewage sludge cake is automatically put into the organic waste high-speed extinction treatment device and heated at a predetermined temperature while maintaining a constant pressure, and stirred at a low speed so that the aerobic fermentation microorganism rapidly undergoes an exothermic exothermic reaction to improve its decomposition ability. By rapidly cooling the high temperature gas generated from the organic waste high-speed extinction treatment device, the gas component is treated by a water separator and a biofilter, and a small amount of organic matter such as nitrogen and phosphorus contained in the condensed water is treated with condensed water. The condensate passes through the activated sludge calculated for 7 days of HRT. On process, end has passed through the (Embrain Bioreactor) MBR tank is discharged to the composition below the BOD (Biochemical Oxygen Demand) 5ppm.
슬러지 및 약품처리단. 탈수단. 소멸단. 생성물처리단. 가동운전단. Sludge and chemical treatment stage. Means of departure. Extinction Product treatment stage. Operation operation stage.
Description
도 1은 본 발명에 따른 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치를 보인 계통도.1 is a schematic diagram showing a sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치에서 탈수단에 설치되는 필터프레스의 여과원리를 보인 예시도.Figure 2 is an exemplary view showing the filtration principle of the filter press installed in the desulfurization means in the sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical apparatus according to the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치에서 탈수단에 설치되는 필터프레스에 의한 탈수과정을 보인 예시도.3a to 3d is an exemplary view showing a dehydration process by a filter press installed in the dewatering means in the sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치에서 소멸단과 생성물처리단의 처리과정을 보인 계통도.Figure 4 is a schematic diagram showing the treatment process of the extinction end and the product processing stage in the sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical apparatus according to the present invention.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치에서 소멸단에 설치되는 유기성폐기물소멸처리장치를 보인 정면도 및 측면도.5a to 5c is a front view and a side view showing an organic waste destruction treatment apparatus installed in the extinction end in the sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical apparatus according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지 처리장치에서 소멸단에 설치되는 유기성폐기물소멸처리장치의 처리과정을 보인 처리계통도.Figure 6 is a processing system showing a treatment process of the organic waste destruction treatment apparatus installed in the extinction stage in the sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 슬러지처리장치 2: 글러지 및 약품처리단 3: 탈수단1: Sludge Treatment Equipment 2: Glue and Chemical Treatment Stage 3: De-Method
4: 소멸단 5: 생성물처리단 6: 자동운전단4: extinction stage 5: product processing stage 6: automatic operation stage
10: 침전조 11: 소화조 12: 슬러리저장조10: sedimentation tank 11: digester 12: slurry storage tank
20: 포리머용해조 21: 포리머저장조 26: 슬러리약품교반조20: polymer melting tank 21: polymer storage tank 26: slurry chemical stirring tank
30: 필터프레스 33: 공기압축기 34: 고압펌프유니트30: filter press 33: air compressor 34: high pressure pump unit
35: 공압실린더 37: 스크루컨베이어 38: 파쇄기35: pneumatic cylinder 37: screw conveyor 38: crusher
39: 벨트컨베이어 40: 유기성폐기물고속소멸처리장치 39: belt conveyor 40: organic waste high-speed extinction treatment device
41: 교반통 42: 콘덴서 43: 폭기조41: stirring vessel 42: condenser 43: aeration tank
44: 블로어 46: 트레이스히터 47: 라인히터44: blower 46: trace heater 47: line heater
본 발명은 주로 하수처리장에서 발생하는 슬러지(슬러리)에 미생물을 첨가하여 기계장치에 의해 처리하도록 하는 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical device mainly to add microorganisms to the sludge (sludge) generated in the sewage treatment plant to be treated by a mechanical device.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 침전조를 거쳐 습득된 하수 슬러리와 포리머를 교반조를 넣어 교반시키고, 포리머와 교반된 하수슬러리를 필터프레스에 의해 프레싱하여 유기성 하수슬러지케익으로 성형하며, 유기성 하수슬러지케익을 유기성폐기물소멸장치에 자동으로 투입하여 일정한 압력상태를 유지하면서 소정의 온도로 가온하면서 저속으로 교반하여 호기성 발효미생물이 호기발열반응을 급속히 진행하여 분해능력을 향상시키도록 하며, 유기성폐기물고속소멸처리장치에서 발생하는 고온의 가스를 급격히 냉각시켜 기수분리기 및 바이오필터에 의해 기체성분을 처리하고 응축수에 함유된 소량의 질소 및 인 등의 유기물을 응축수로 처리하되, 응축수는 HRT(체류시간) 7일을 계산한 활성오니조를 통과시켜 처리하고, 끝단에서는 MBR(Embrain Bioreactor)조를 통과시켜 BOD(Biochemical Oxygen Demand) 5ppm이하로 조성하여 방류하는 것으로, 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치를 제공하려는 것이다.To explain this in more detail, the sewage slurry and the polymer obtained through the settling tank are stirred by putting a stirring tank, the polymer and the stirred sewage slurry are pressed by a filter press to form an organic sewage sludge cake, and the organic sewage sludge cake is formed. It is automatically put into organic waste extinction device and heated at a predetermined temperature while maintaining a constant pressure to stir at low speed to allow aerobic fermentation microorganism to rapidly undergo aerobic exothermic reaction to improve decomposition ability. The gas is rapidly cooled and the gas is treated by a separator or biofilter, and a small amount of organic matter such as nitrogen and phosphorus contained in the condensate is treated with condensate. The condensate is HRT (retention time) for 7 days. Pass through the calculated activated sludge, and at the end, MBR (Embrain Bioreactor) It is intended to provide a sludge treatment apparatus using microorganisms and mechanical devices by discharging the discharge through the tank to less than 5ppm Biochemical Oxygen Demand (BOD).
국내의 하수처리장에서 발생하는 슬러지의 일일 총량은 5,194톤 정도로 알려져 있는데, 처리방법으로는 해양투기(73%), 매립(12.3%), 재활용(6.3%)하고 있는 실정이고, 2004년부터 해양수산부에서는 쿼터조정에 따른 반입량 제한 등으로 규제하고 있으며, 국제해양기구(IMO)에서는 앞으로 더욱 규제하는 정책을 강화시키고 있어 처리비용과 방법이 가장 쉬운 해양투기는 우리나라뿐만 세계적으로 채택할 수 없게 되며, 따라서 이를 처리할 수 있는 대안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.The total amount of sludge produced in domestic sewage treatment plants is known to be 5,194 tons. The treatment methods are marine dumping (73%), landfilling (12.3%) and recycling (6.3%). Since 2004, the Ministry of Oceans and Fisheries Is regulated by restrictions on imports due to quota adjustments, and the International Maritime Organization (IMO) is tightening more restrictive policies in the future, so that dumping at sea, which has the easiest treatment cost and method, cannot be adopted globally. There is an urgent need for an alternative to deal with this.
일반적으로 열에 의해 슬러지를 건조한 후에 소각처리하기 위해서는 슬러지의 함수율을 60% 미만으로 유지시켜야 하고, 재활용하기 위해서는 함수율을 20% 미만으로 유지시켜야 하므로, 수분이 함유된 슬러지에 고온(대체로 400 ℃)의 열풍을 가하여 건조처리하여야 하므로 에너지를 과다하게 사용하게 되고, 외부 공기를 순환시키게 되므로 악취가 심하게 발생하게 되는 문제가 있다.In general, in order to incinerate after drying the sludge by heat, the water content of the sludge should be kept below 60%, and in order to recycle it, the moisture content should be kept below 20%. Since hot air is applied to dry, the energy is excessively used, and since the outside air is circulated, bad odors are generated.
즉, 국내의 주요 하수처리장에서는 채택하고 있는 시스템은 주로 소각처리방식을 채택하고 있다.In other words, the system adopted by major sewage treatment plants in Korea mainly adopts incineration treatment.
종래의 소각시스템은 구리 하수처리장에 설치된 소각시스템으로서, 탈수기에 의해 탈수된 슬러지(슬러리)를 저장하거나 슬러지건조기(건조장치)로 이송하고, 유동충소각로에서 소각하며, 공기예열기에 의해 예열시키며, 예열 된 슬러지를 소각재처리설비인 폐열보일러와 반응기와 백 필터(Bag Filter)를 거쳐 배출시키도록 된 것이다.The conventional incineration system is an incineration system installed in a copper sewage treatment plant, which stores or transports sludge dehydrated by a dehydrator to a sludge dryer (dryer), incinerates in a fluid filling furnace, preheats by an air preheater, The preheated sludge is discharged through the waste heat boiler, the incinerator ash processing facility, the reactor and the bag filter.
그러나, 이러한 소각방식(시스템)은 함수율(85%)이 높은 슬러지를 투입하게 되면 수분을 증발시키기 위하여 보조연료가 필요하게 되므로 소각로에 투입하기 전에 스팀을 이용하여 일정한 함수율(50 ~ 60%)을 유지하도록 간접 가열시킨 후에 소각(약 850℃) 시켜야 하고, 공기의 예열은 상온의 공기를 약 600℃까지 상온시켜 소각로에 공급하며, 에너지 회수 및 건조기를 사용하기 위하여 보조연료를 시간당 약 10 ~ 20리터를 사용하여야 하는 문제가 있다.However, this type of incineration (system) requires a supplementary fuel to evaporate water when sludge has a high moisture content (85%). Therefore, a constant moisture content (50 to 60%) is required before steam is injected into the incinerator. After indirect heating to maintain, it should be incinerated (approx. 850 ℃), and the preheating of the air is supplied to the incinerator by heating the air at room temperature up to about 600 ℃, and supplementary fuel is supplied for 10 ~ 20 hours per hour for energy recovery and dryer. There is a problem with using liters.
다른 소각시스템은 구미 하수처리장에서 채택하고 있는 소각처리시스템으로서, 탈수기에 의해 탈수된 슬러지(슬러리)를 저장하거나 슬러지건조기(건조장치)로 이송하고, 유동충소각로에서 소각시키며, 공기예열기(1차 및 2차)에 의해 예열시키며, 소각재처리설비인 싸이클론과 전기집진기 및 습식집진기에 의해 분진을 집진시킨 후에 배출시키도록 된 것이다.Another incineration system is the incineration system adopted by the Gumi Sewage Treatment Plant, which stores or transports the sludge dewatered by the dehydrator to a sludge dryer (dryer), incinerates the fluid incinerator, and preheats the air. And second), and the dust is collected by the cyclone, the incineration ash treatment facility, the electrostatic precipitator, and the wet precipitator, and then discharged.
그러나, 이는 집적소각방식을 채택하고 있으므로 열량이 부족하게 되면 보조연료를 투입하여 일정한 연소온도로 유지시켜 주어야 하므로 보조연료가 많이(시간당 약 21리터 이상) 소요되어 운전비용이 많이 소용되는 문제가 있다.However, since it adopts the integrated incineration method, when the calories are insufficient, the auxiliary fuel should be put in and maintained at a constant combustion temperature. Therefore, the auxiliary fuel is consumed a lot (about 21 liters per hour or more), which causes a lot of operating costs. .
또 다른 소각시스템은 광주 하수처리장에 설치된 소각처리시스템으로서, 탈수기에 의해 탈수된 슬러지(슬러리)를 저장하거나 슬러지건조기(건조장치)로 이송하고, 고정식교반소각로에서 소각시키며, 열풍은 건조기를 거쳐 소각재처리설비인 싸이클론과 습기세정기 및 탈취로 거쳐 배출시키도록 된 것으로, 소각처리시에 발생하는 배가스를 슬러지와 직접 혼합하여 슬러지의 함수율을 80%에서 30%로 건조하여 낮춘 후에 탈취로에서 850℃의 고온으로 소각처리하도록 한 것이 특징이다.Another incineration system is the incineration system installed in Gwangju sewage treatment plant, which stores or transports sludge dewatered by dehydrator to sludge dryer (dryer), incinerates in fixed stir incinerator, and hot air passes through incinerator It is to be discharged through cyclone, a moisture cleaner, and deodorization, and the exhaust gas generated during incineration is directly mixed with sludge, and the water content of the sludge is reduced from 80% to 30%. It is characterized by an incineration treatment at a high temperature of.
그러나, 이는 직접건조방식을 채택하므로 악취가 심하게 발생하게 되고, 고온으로 소각시켜야 하므로 보조연료(경유)가 시간당 많이(267리터 정도) 소요되어 운용(운전)비용이 많이 소요되는 문제가 있다.However, since it adopts a direct drying method, bad odor is severely generated, and incineration at a high temperature requires a large amount of auxiliary fuel (via diesel) per hour (about 267 liters), resulting in a high cost of operation (operation).
또한 미생물처리방식에 의해 처리하도록 하는 방식은, 슬러지가 대량으로 발생하게 되는데 그 양이 매년 증가하고 있다.In addition, the sludge is generated in a large amount by the microbial treatment method, and the amount is increasing every year.
하수 슬러지는 크기가 매우 작은(2㎛) 미생물의 사체가 주된 물질로서 미생물은 세포벽의 내부에는 수분이 많이 함유되어 있으므로 이를 제거하기가 용이치 못하고, 쉽게 부패하는 특성이 있으므로 매립지로 반입시킬 때에 많은 침출수와 악취가 발생하게 되고, 해충 등이 발생하여 환경을 오염시키게 되는 문제가 있다.Sewage sludge is the main substance of microorganisms of very small size (2㎛), and since microorganisms contain a lot of moisture inside the cell wall, it is not easy to remove them. Leachate and odor is generated, there is a problem that a pest and the like to pollute the environment.
근자에는 폐 슬러지의 특성을 이용하여 고체연료, 퇴비, 사료 등으로 사용하는 방법이 활발하게 연구되고 있다.In recent years, methods of using solid sludge, compost, and feed have been actively studied using the characteristics of waste sludge.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해소할 수 있도록 된 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치를 제공하려는 것이다.The present invention is to provide a sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical device that can solve the above problems.
본 발명은, 침전조를 거쳐 습득된 하수슬러리와 포리머를 교반조를 넣어 교반시키고, 포리머와 교반된 하수슬러리를 필터프레스에 의해 프레싱하여 유기성 하수슬러지케익으로 성형하며, 유기성 하수슬러지케익을 유기성폐기물고속소멸처리장치에 자동으로 투입하여 일정한 압력상태를 유지하면서 소정의 온도로 가온하면서 저속으로 교반하여 호기성 발효미생물이 호기발열반응을 급속히 진행하여 분해능력을 향상시키도록 하며, 유기성폐기물고속소멸처리장치에서 발생하는 고온의 가스를 급격히 냉각시켜 기수분리기 및 바이오필터에 의해 기체성분을 처리하고 응축수에 함유된 소량의 질소 및 인 등의 유기물을 응축수로 처리하되, 응축수는 HRT(체류시간) 7일을 계산한 활성오니조를 통과시켜 처리하고, 끝단에서는 MBR(Embrain Bioreactor)조를 통과시켜 BOD(Biochemical Oxygen Demand) 5ppm이하로 조성하여 방류시키는 장치로써 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.In the present invention, the sewage sludge and polymers obtained through the settling tank are stirred by putting a stirring tank, the polymer and the stirred sewage sludge are pressed by a filter press to form an organic sewage sludge cake, and the organic sewage sludge cake is organic waste high speed. It is automatically put into the extinction processing device and stirred at low speed while warming to a predetermined temperature while maintaining a constant pressure state so that aerobic fermentation microorganisms rapidly undergo aerobic exothermic reaction to improve the decomposition ability. The hot gas is rapidly cooled to treat gaseous components by a separator or biofilter, and a small amount of organic matter such as nitrogen and phosphorus contained in the condensate is treated with condensate, and the condensate is calculated for 7 days of HRT. Process through one activated sludge tank, and at the end, pass through an MBR (Embrain Bioreactor) tank The purpose of the present invention is to provide a sludge treatment apparatus using microorganisms and mechanical devices as a device for discharging by discharging to less than 5ppm Biochemical Oxygen Demand (BOD).
본 발명의 다른 목적은, 퇴비화 및 시료화 공법에서 필수적인 전처리 탈수공정을 배제시킴으로써 고농도 탈리액에 의한 2차 오염을 원천적으로 방지할 수 있도록 하고, 필터프레스에 의해 고액분리 및 탈수된 슬러지를 미세하게 파쇄하여 소멸반응기에 의해 고속 호기성 발효과정을 실시함으로써 수분과 이산화탄소 및 메르캅탄 등의 가스로 된 반응결과물이 발생 되도록 하며, 가스는 바이오필터에 의해 처리하여 외기와 희석시켜 호기성 활성화용 공기로 공급할 수 있도록 하며, 기체 속에 함유된 수분은 응축수로 회수하여 하수슬러지의 처리 후 중량을 현저히 줄 수 있도록 된 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치를 제공하려는데 있다.Another object of the present invention, by eliminating the pre-treatment dehydration process, which is essential in the composting and sampling process, to prevent the secondary contamination by high concentration desorption, and finely crushed solids separated and dehydrated sludge by filter press A fast aerobic fermentation process is carried out by the extinction reactor to generate a reaction product made of water, gas such as carbon dioxide and mercaptan, and the gas is treated by a biofilter to be diluted with outside air to be supplied as aerobic activation air. In addition, the moisture contained in the gas is to provide a sludge treatment apparatus using a microorganism and a mechanical device that can recover the condensed water to significantly reduce the weight after the treatment of sewage sludge.
본 발명의 또 다른 목적은, 일정한 주기를 운전한 후에 소멸반응기의 내부 미생물과 충진재와 미소화된 유기물 및 무기물을 진동에 의해 선별하여, 미생물과 충진재는 재사용하고 부족분은 보충하고 미소화된 유기물과 무기물은 퇴비 또는 복토재로 활용할 수 있으며, 응축수는 호기성 소화기에 의해 방류수 수질기준으로 처리하여 재사용하거나 방류할 수 있도록 된 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치를 제공하려는데 있다.Still another object of the present invention is to vibrate the internal microorganisms and the fillers and micronized organics and inorganics of the extinction reactor after operating a constant cycle, to reuse the microorganisms and the fillers, to compensate for the shortage, Inorganic materials can be used as compost or cover material, and condensate is treated by an aerobic fire extinguisher to provide a sludge treatment apparatus using microorganisms and mechanical devices that can be reused or discharged based on effluent quality.
본 발명의 상기 및 기타 목적은,The above and other objects of the present invention,
침전 및 소화를 거쳐 습득된 하수슬러리를 투입시켜 주는 슬러리처리부(2-1)와 약품을 공급하는 약품투입부(2-2) 및 이들에서 공급되는 하수슬러리와 약품을 글러리-약품교반조(26)에서 교반시키는 교반부(2-3)로 된 슬러리 및 약품처리단(2);Slurry processing unit (2-1) for injecting sewage slurries obtained through sedimentation and digestion, chemical input unit (2-2) for supplying chemicals, and sewage slurries and chemicals supplied from them are coated with a chemical A slurry and a chemical treatment stage (2) comprising a stirring section (2-3) to be stirred at 26);
약품과 교반된 하수슬러리를 필터프레스(30)에 의해 프레싱하여 유기성 하수슬러지케익(30-1)으로 성형하고, 유기성 하수슬러지케익(30-1)를 파쇄기(38)로 파쇄하여 일정한 크기로 형성하는 탈수단(3);Chemical and stirred sewage sludge are pressed by the
교반통(41)의 내부에 보수의 교반날개(41-4)가 회전축(41-3)에 의해 설치되고 교반통(41)의 외면에 트레이스히터(46)가 설치되어 가온되며 라인히터(47)와 블로어(44)에 의해 가온된 공기를 교반통(41)에 공급할 수 있도록 된 통상의 유기성폐기물고속소멸처리장치(40)에는 탈수단(3)에서 성형된 유기성 하수슬러지케익(30-1)을 자동으로 투입하고, 교반통(41)의 내부를 0.1 ~ 0.2bar의 압력으로 유지시키고 40℃이하의 온도로 가온시키면서 투입된 유기성 하수슬러지케익(30-1)을 저속으로 교반하여 호기성 발효미생물의 호기발열반응을 급속히 진행시켜 분해능력을 향상시켜 주는 소멸단(4); A stirring blade 41-4 for repair is installed inside the
소멸단(4)의 유기성폐기물고속소멸처리장치(40)에서 발생하는 고온의 가스를 기수분리기(51)로 통과시키면서 급격히 냉각시켜 소량의 질소 및 인 등의 유기물이 함유된 응축수와 별도의 기체 가스로 분리하여 처리하며, 응축수의 탁도를 측정하여 미생물을 추가 투입시키면서 BOD 5ppm이하로 정화 처리하는 생성물처리단(5); 을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 슬러지처리장치(1)에 의해 달성된다.The high-temperature gas generated by the organic waste high-speed
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본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징은 첨부된 도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.The above and other objects and features of the present invention will be more clearly understood by the following detailed description based on the accompanying drawings.
첨부된 도면 도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 슬러지처리장치(1)의 구체적인 실현 예를 보인 것이다.1 to 6 show a specific implementation of the
도 1은 본 발명에 따른 슬러지처리장치(1)를 보인 계통도이고, 도 2는 본 발명에서 탈수단에 설치되는 필터프레스의 여과원리를 보인 예시도이며, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에서 탈수단에 설치되는 필터프레스에 의한 탈수과정을 보인 예시도이며, 도 4는 본 발명에서 소멸단과 생성물처리단의 처리과정을 보인 계통도이며, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에서 소멸단에 설치되는 유기성폐기물고속소멸처리장치를 보인 정면도 및 측면도이며, 도 6은 본 발명에서 소멸단에 설치되는 유기성폐기물소멸처리장치의 처리과정을 보인 처리계통도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing a
본 발명에 따른 슬러지처리장치(1)은 도 1에 예시된 바와 같이, 하수슬러리와 약품을 교반시키는 슬러리 및 약품처리단(2); 약품과 교반된 하수슬러리를 프레싱하여 유기성 하수슬러지케익(30-1)으로 성형하는 탈수단(3); 유기성 하수슬러지케익(30-1)을 일정한 압력상태에서 소정의 온도로 가온하면서 저속으로 교반하여 호기성 발효미생물이 호기발열반응을 급속히 진행하여 분해능력을 향상시켜 주는 소멸단(4); 소멸단(4)에서 발생하는 고온의 가스를 급격히 냉각시켜 기수분리기 및 바이오필터에 의해 기체성분을 처리하고 응축수에 함유된 소량의 질소 및 인 등의 유기물을 응축수로 처리하며, 응축수의 탁도를 측정(파악)하여 적정한 시기에 미생물을 추가 투입시키면서 정화 처리하는 생성물처리단(5); 상기 공정들의 가동을 자동 제어하는 가동운전단(6);으로 크게 분할 형성하였다.The
하수슬러리와 약품을 교반시키는 슬러리 및 약품처리단(2)은 도 1에 예시된 바와 같이 슬러리처리부(2-1)와 약품투입부(2-2) 및 이들에게서 공급되는 슬러리와 약품을 교반(혼화)시키는 교반부(2-3)로 형성하였다.As shown in FIG. 1, the slurry and the
슬러리처리부(2-1)는, 하수처리장에서 발생하는 슬러지를 저장하여 침전된 슬러리만을 얻는 침전조(10) 및 소화조(11)와 상기에서 공급되는 슬러리를 저장하는 슬러리저장조(12)를 설치하여 연결하였고, 특히 슬러리저장조(12)에는 기어드모터(13)에 의해 교반날개(14)가 작동(회전)되는 교반장치를 설치하여 저장되는 슬러리를 교반시킬 수 있도록 하였으며, 슬러리저장조(12)의 슬러리공급관(12-1)에는 밸브(V3)와 펌프(P3)를 설치하여 슬러리의 공급을 제어(컨트롤)할 수 있도록 하였다.Slurry treatment unit 2-1 is connected to the settling
약품투입부(2-2)는, 약품용해조(20)와 약품저장조(21)를 나란하게 설치하여 파이프(공급파이프)에 의해 연통시키되, 각 약품용해조(20)와 약품저장조(21)에는 기어드모터(22)(24)에 의해 교반날개(23)(25)가 작동(회전)되는 교반장치를 각각 설치하였고, 약품용해조(20)에서 용해된 약품을 약품저장조(21)로 공급하는 공급관(20-1)과 약품저장조(21)에서 슬러리-약품교반조(26)로 약품을 공급하는 약품공급관(21-1)에는 밸브(V1)(V2)와 펌프(P1)(P2)를 각각 설치하여 약품을 원활하고 정밀하게 공급할 수 있도록 하였다. The chemical injection unit 2-2 is provided with the
슬러리와 약품을 교반(혼화)시켜 탈수단(3)의 필터프레스(30)로 공급하는 교반부(2-3)는, 슬러리-약품교반조(26)의 내부에는 기어드모터(27)에 의해 회전(작동)하는 교반날개(28)를 설치하여 슬러리공급관(12-1)과 약품공급관(21-1)을 통해 각각 공급되는 슬러리와 약품을 플럭이 충분히 형성되도록 교반(혼합)시킬 수 있도록 하였고, 슬러리-약품교반조(26)의 약품혼합슬러리공급관(26-1)에는 밸브(V4)와 펌프(P1)를 설치하여 약품이 혼합된 슬러리의 공급을 제어(컨트롤)할 수 있도록 하였다.The stirring unit 2-3 for stirring (mixing) the slurry and the chemicals and supplying them to the
슬러리 및 약품처리단(2)의 교반부(2-3)에서 공급되는 약품혼합슬러리를 프레싱하여 유기성 하수슬러지케익(30-1)으로 성형하는 탈수단(3)은 다음과 같이 형성하였다.The degassing means 3 which presses the chemical mixing slurry supplied from the slurry and the stirring part 2-3 of the
공급되는 약품혼합슬러리를 탈수 및 프레싱하여 하수슬러지케익(30-1)으로 성형시키는 필터프레스(30)를 공압펌프유니트(34)에 의해 작동되는 공압실린더(35)와 별도의 공기압축기(33: 컴프레셔)에 의해 작동시킬 수 있도록 하였고, 필터프레스(30)의 공급측에는 밸브가 구비된 슬러리유입관(31)을 설치하여 슬러리-약품교반조(26)의 약품혼합슬러리공급관(26-1)과 연결시켜 약품혼합슬러리를 공급시킬 수 있도록 하였으며, 필터프레스(30)에는 파일프레이트 피드(32: Filfrate Feed)를 설치하여 필터프레스(30)가 원활하게 작동되도록 하였다.A separate air compressor (33) and a pneumatic cylinder (35) operated by a pneumatic pump unit (34) for depressing and pressing the supplied chemical mixing slurry to form the sewage sludge cake (30-1). Compressor), and a slurry inlet pipe (31) provided with a valve is provided on the supply side of the filter press (30) and the chemical mixture slurry supply pipe (26-1) of the slurry-chemical stirring tank (26). It was connected to supply the drug mixture slurry, and the
상기와 같은 필터프레스(30)는 이미 널리 활용되고 있는 기계장치이므로 구성 및 작동원리에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.Since the
필터프레스(30)의 배출측(배출구)에는 통상의 스크루컨베이어(37)를 설치하여 필터프레스(30)에서 성형 되어 배출되는 하수슬러지케익(30-1)을 소정의 위치로 이송시킬 수 있도록 하였고, 스크루컨베이어(37)의 배출단에는 통상의 파쇄기(38)를 장착하여 공급(이송)되는 하수슬러지케익(30-1)을 소정의 크기(약 3㎜ 이하)로 분쇄하여 배출시킬 수 있도록 하였으며, 파쇄기(38)의 배출단에는 통상의 벨트컨베이어(39)를 설치하여 소멸단(4)의 유기성폐기물소멸장치(40)로 공급시킬 수 있도록 하였다.On the discharge side (discharge port) of the
유기성 하수슬러지케익(30-1)에서 호기성 발효미생물이 호기발열반응을 급속히 진행하여 분해능력을 향상시켜 주도록 하는 소멸단(4)의 유기성폐기물고속소멸처리장치(40)는 본인에 의해 개발되어 발명특허 제10-515346호로 선등록된 것으로서 다음과 같이 형성하였다.The organic waste high-speed
밑면에 통상의 케스터(바퀴)가 장착된 받침틀(49)의 상측에는 교반통(41)과 콘덴서(42) 및 폭기조(43)를 설치하였다.The stirring
커버(41-2)를 갖는 투입구(41-1)가 상측부에 형성된 교반통(41)의 내부 중심 선상에는 복수 개의 교반날개(41-4)가 구비된 회전축(41-3)을 설치하였고, 교반통(41)의 일측면으로 돌출되는 회전축(41-3)의 단부에는 스프로킷(41-5)을 장착하 여 모터(41-7)의 회전축에 장착된 스프로킷(41-6)과는 체인(구체적으로 도시하지 아니함)으로 연결하여 교반날개(41-4)를 회전시킬 수 있도록 하였다.A rotary shaft 41-3 having a plurality of stirring blades 41-4 was installed on the inner center line of the stirring
교반통(41)의 외면에는 트레이스히터(46)를 설치하여 교반통(41)의 내부 온도가 설정된 온도(제한온도)의 이하로 하강하면 가동하여 설정 온도로 유지시킬 수 있도록 하였고, 블로어(44)를 설치하여 가동 중에 교반통(41)의 내부에 공기를 공급할 수 있도록 하였으며, 라인히터(47)를 설치하여 교반통(41)의 내부 온도 조건에 따라 자동으로 운전하고 블로어(44)를 통해 공급되는 공기를 소정의 온도로 예열시켜 주도록 하였다A
콘덴서(42)는, 교반통(41)의 일면 상측부에 설치되는 스팀파이프(48)를 통해 교반통(41)의 내부에 발생하는 스팀을 받아 교반통(41)의 내부온도가 설정온도(제안온도) 이상으로 상승하게 되면 작동하여 설정온도 이하로 냉각시켜 주는 것으로 응축기의 내부 온도에 따라 자동으로 운전하도록 하였다.The
폭기조(43)는, 높이가 다른 구획판이 내부에 설치되어 일측에서 타측으로 넘쳐 흐르도록 되어 있고 각 구획실에는 내부의 물의 탁도를 외부에서 측정할 수 있도록 탁도측정수단(43-1)을 각각 구비하였다.The
산소공급조절수단(45)은, 전자밸브와 같은 자동밸브를 이용하여 산소를 폭기조(43)에 공급 및 차단을 제어할 수 있도록 된 것으로서, 폭기조(43)와 연결되는 배관 및 라인히터(47)에 연결되는 배관에는 전자밸브를 각각 장착하여 산소의 요구량에 따라 전자밸브를 각각 작동(개폐)시켜 주도록 하였다.Oxygen supply control means 45 is to control the supply and shut-off of oxygen to the
소멸단(4)에서 발생하는 고온의 가스를 급격히 냉각시켜 기수분리기 및 바이 오필터에 의해 기체성분 및 응축수를 처리하고, 응축수의 탁도를 측정(파악)하여 적정한 시기에 미생물을 추가 투입시키면서 정화 처리하는 생성물처리단(5)은, 유기성폐기물고속소멸처리장치(40)에서 공급되는 수증기가 함유된 가스체를 가스와 응축수로 분리시키는 기수분리기(51: Gas-Liquide Separator)와, 분리된 가스의 악취성분을 미생물에 의해 분해 제거하여 무색 ㆍ무취 상태로 변환시켜 배출시키는 가스정화기(52:Bio-Filter)와, 분리된 응축수를 제1무산소조 ㆍ 제2 및 제3호기조 ㆍ 제4반응조(침전조)에서 순차적으로 미생물처리 및 침전시켜 상등수로 변환시킨 후에 배출시키는 블로어(56)를 포함하는 응축수처리기(54: Treatment Apparatus for Condensed Water)로 형성하였다.The hot gas generated in the
상기 기수분리기(51: Gas-Liquide Separator)는 도 6에 예시된 바와 같이, 쿨링워터(Cooling Water)가 순환되는 챔버의 내부에 순환코일을 설치하여 통과시키고, 콘덴서(Condenser)를 재차 통과시켜 가스(Gas)와 응축수(Liquide)로 분리시키게 되며, 쿨링워터(Cooling Water)는 컴프레셔(Compressor)와 라디에터(Radiator)r가 구비된 냉장실(Chiller)로 순환시켜 피드펌프(Feed Pump)에 의해 순환시켜 줌으로서 챔버가 항상 냉각기능을 유지하도록 하였다.As illustrated in FIG. 6, the
가스정화기(52:Bio-Filter)는, 탈취장치의 내부에는 악취 분해 미생물이 고정화된 미생물 담체 즉, 친수성 락울(Hydrophilic rook wool)과 지렁이분변토을 혼합하여 제조되는 미생물 담체를 충진시켜 기수분리기(41: Gas-Liquide Separator)에서 분리 공급되는 가스의 악취와 색상을 분해 및 제거하여 무색 무취로 변환시켜 배출시킬 수 있도록 하였다.Gas purifier (52: Bio-Filter), the deodorizing device inside the deodorizing microorganisms immobilized, that is, a microbial carrier prepared by mixing a hydrophilic rock wool (Hydrophilic rook wool) and earthworm stool, the water separator (41: Gas-Liquide Separator) is used to decompose and remove the odor and color of the gas that is separated and supplied.
응축수처리기(54: Treatment Apparatus for Condensed Water)는 A/O Process 방식을 응용한 것으로서, 처리조의 내부를 4개의 반응조로 분할하여 제1무산소조 ㆍ 제2 및 제3호기조 ㆍ 제4반응조(침전조)로 형성하고, 유입되는 응축수가 제1무산소조와 제2 및 제3호기조에서 미생물(K2미생물)에 의해 처리되고, 제4반응조(침전조)에서 침전되어 상등수로 변환된 후에 배출되도록 하였다.Condensed water treatment (54: Treatment Apparatus for Condensed Water) is an application of A / O Process method, and the inside of the treatment tank is divided into four reaction tanks to the first anoxic tank, the second and third tanks, and the fourth reaction tank (sedimentation tank). The condensate formed was treated by the microorganisms (K2 microorganisms) in the first anoxic tank and the second and third tanks, and precipitated in the fourth reaction tank (sedimentation tank) to be discharged after being converted into supernatant.
특히, 폭기조인 상기 제2 및 제3호기조에서는 유기물 분해와 질산화가 수행되도록 하였고, 제4반응조(침전조)에서 침전되는 슬러지는 제2 및 제3호기조로 반송하고 처리수는 내부순환에 의해 제1무산소조로 유입되어 유기물분해와 탈질이 이루어지도록 하였다.Particularly, in the second and third aeration tanks, organic decomposition and nitrification were performed, and the sludge precipitated in the fourth reaction tank (sedimentation tank) was returned to the second and third tanks, and the treated water was returned to the first by internal circulation. It was introduced into an anoxic tank to allow organic decomposition and denitrification.
또한, 상기 제4반응조(침전조)는 입상활성탄으로 운용하고 HRT조절에 의해 요구되는 방류수 수질기준이 변경되더라도 대응할 수 있도록 하였다.In addition, the fourth reaction tank (precipitating tank) was operated as granular activated carbon and was able to respond even if the discharged water quality standard required by HRT control was changed.
상기 공정들의 가동을 자동 제어하는 가동운전단(6)은, 계량 및 계수적 도시가 용이한 PLC 제어방식을 채택하여 최적의 운전조건을 프로그램함으로써 운전의 정교성과 신뢰성 및 편의성을 부여할 수 있도록 하였고, 또한 운전 조건 및 운전자의 요구에 의해 수동으로 전환시켜 운전할 수 있도록 하였다.The
특히, 자동으로 운전할 경우에는 PLC 제어방식으로 입력되는 신호에 의해 운전하되, 브로워 운전시간, 소정의 시간(10분)동안 운전 중에 1- 2분 신기(新氣)교체, 교반기운전, 라인 및 트레이스 히트, 응결수 처리용 펌프(Pump) 및 송풍기(Blower), 냉장실(Chiller)를 최적의 운전조건에 의해 운전할 수 있도록 하였으며, 수동운전 및 가동시 주기기와 보조기기를 선택적으로 운전할 수 있도록 하였 다.In particular, in case of automatic operation, it is operated by the signal input by PLC control method, but it is blow operation time, 1 ~ 2 minutes change of fresh air during operation for a predetermined time (10 minutes), stirrer operation, line and trace. Heat, condensate treatment pump (Pump), blower (chiller) and refrigerating chamber (Chiller) can be operated under the optimal operating conditions. During manual operation and operation, the main unit and auxiliary equipment can be selectively operated.
이하, 본 발명에 따른 슬러지처리장치(1)의 작동관계를 설명한다.Hereinafter, the operation relationship of the
본 발명에 따른 슬러지처리장치(1)의 작동은 가동운전단(6)의 지시에 의해 순차적으로 작동하게 된다.The operation of the
본 발명에 따른 슬러지처리장치(1)의 작동 과정을 간략하게 요약하면, 하수슬러리(함수율 97 ~ 98%) → 필터프레스(함수율 67ㅁ3%) → 하수슬러지케익 → 투입장치(투입기) → 고속소멸분리장치(분리기) → 기수분리기(이후, 가스, 수분, 무기물로 분리됨)의 순으로 작동되고, 기수분리기에 의해 분리된 가스는 가스처리기 → 인라인 히터 블로워 → 고속소멸반응기의 순으로 처리되어 대기로 배출되며, 수분은 응축수처리기에 의해 용수로 변환되어 배출되며, 무기물은 자동청소기(진동선별 set)에 의해 선별 처리되어 복토재 ㆍ 충진재 ㆍ 퇴비보조제 등으로 활용된다.Briefly summarized the operation process of the
슬러리 및 약품처리단(2)은 다음과 같이 작동한다.The slurry and
슬러리처리부(2-1)의 침전조(10)에는 하수처리장에서 발생하는 슬러리를 투입하여 일정시간 방치하여 통상적인 침전과정을 실시하고, 침전조(10)에서 얻어진 슬러리를 소화조(11)로 이동시켜 통상의 소화과정을 실시하며, 침전조(10)와 소화조(11)를 거쳐 얻어지는 슬러리를 슬러리저장조(12)에 투입하며, 슬러리저장조(12)의 기어드모터(13)를 작동시켜 교반날개(14)를 회전시켜서 투입 충진된 슬러리가 굳어지는 것을 방지하도록 한다.Slurry generated in the sewage treatment plant is added to the settling
약품투입부(2-2)의 약품용해조(20)에는 응집용액으로서 포리머를 투입 충진한 상태에서 기어드모터(22)에 의해 교반날개(23)를 회전시켜 투입된 응집용액(포리머)가 고형화되지 않도록 용해시키고, 약품용해조(20)의 밸브(V1)와 펌프(P1)를 작동시켜 용해된 응집용액(포리머)을 약품저장조(21)로 공급하며, 응집용액이 저장된 약품저장조(21)의 기어드모터(24)에 의해 교반날개(25)를 회전시켜 저장된 응집용액(포리머)이 응집(고형화)되지 않도록 유지시킨다.Into the
슬러리저장조(12)의 밸브(V3)와 펌프(P3) 및 약품저장조(21)의 밸브(V2)와 펌프(P2)를 각각 이미 설정된 시간 동안 작동시켜 슬러리저장조(12)에 저장된 슬러리와 약품저장조(21)에 저장된 응집용액(포리머)을 매 사이클 처리에 필요하도록 설정된 량 만큼씩을 교반부(2-3)의 슬러리-약품교반조(26)로 공급하고, 슬러리와 응집용액(포리머)이 충진된 슬러리-약품교반조(26)의 기어드모터(27)를 작동시켜 교반날개(14)를 회전시켜서 슬러리와 응집용액(포리머)를 교반시키되 플럭이 형성되도록 충분한 시간 동안 교반시킨다.The valve V3 and the pump P3 of the
슬러리와 응집용액(포리머)를 충분히 교반시켜 플럭이 발생한 약품혼합슬러리는 슬러리-약품교반조(26)의 약품혼합슬러리공급관(26-1)의 밸브(V4)와 펌프(P4)를 작동시켜 슬러리유입관(31)을 통해 탈수단(3)의 필터프레스(30)로 공급한다.The chemical mixture slurry that is sufficiently stirred with the slurry and the flocculating solution (polymer) is operated by operating the valve V4 and the pump P4 of the chemical mixture slurry supply pipe 26-1 of the slurry-
약품혼합슬러리가 슬러리유입관(31)을 통해 유입된 탈수단(3)의 필터프레스(30)는 공압펌프유니트(34)의 공압실린더(35)와 별도의 공기압축기(33: 컴프레셔)에 의해 작동시키게 된다.The
약품혼합슬러리공급관(26-1)에 설치된 펌프(P4)의 공급압력(5 ~ 7㎏/㎠)에 의해 필터프레스(30)의 여과실로 공급되고, 여과포에 의해 여재여과와 슬러지층에 의한 간섭여과에 의해서 고액분리와 탈수가 동시에 이루어지며, 탈수원리는 도 2에 예시된 바와 같이 여과포에 의해 여과된 후에 적층되는 슬러지 입자에 의해 더욱 작은 입자들이 포집되면서 탈수된다.It is supplied to the filtration chamber of the
상기 여과 이론은 다르시의 법칙(Darcy's Law)에 의해 다음과 같이 간략하게 표현할 수 있다.The filtration theory can be briefly expressed as follows by Darcy's Law.
여과막을 통하여 생성되는 탈리액의 유량 Q는,The flow rate Q of the desorption liquid produced through the filtration membrane is
이다. to be.
Q: 탈리액 유량, K: 투수계수, A: 여과면적 Q: Desorbent flow rate, K: Permeability coefficient, A: Filtration area
ΔP: 여과막의 압력손실, μ: 점성계수 L: 여과막두께 ΔP: pressure drop of filtration membrane, μ: viscosity coefficient L: filtration membrane thickness
상기에서 침강 및 여과 증대를 위해 원심력, 압착력, 흡입력, 진동 등을 주게 되며, 위 식의 실지 적용관계식은, In order to increase the sedimentation and filtration in the above, centrifugal force, compressive force, suction force, vibration, etc. are given.
이다. to be.
ΔP: 압력강하 L: 케익의 두께 ΔP: pressure drop L: thickness of cake
Vs: 입ㆍ출구 평균압력하에서의 속도성분 Vs: Velocity component under inlet and outlet average pressure
μ: 점도 ε: 케익 다공성 μ: viscosity ε: cake porosity
Dp: 고형물 입자의 직경 Dp: diameter of solid particles
필터프레스(30)은 도 3a 내지도 3d에 예시된 바와 같이, 결합, 압입, 압착, 탈착 과정을 반복적으로 실시하면서 탈수케익 즉, 하수슬러지케익(30-1)을 생성시키게 된다.As illustrated in FIGS. 3A to 3D, the
도 3a의 결합과정: 각 여과판이 여과포에 싸여진 상태에서 유압실린더(35)의 작동에 의해 전지하면서 결합되어져 공간 즉, 여실(濾室)이 형성된다.Joining process of Fig. 3a: Each filter plate is combined while being battery-operated by the operation of the
도 3b의 압입과정: 공급펌프(P4)가 슬러리와 응집제(포리머)가 혼합되어 플럭이 형성된 상태의 약품혼합슬러리를 여실 내에 공급(5bar)하면 1 ~ 5㎛ 이상의 고형입자는 여실(濾室)의 내부에 잔류하게 되고, 액체는 여과판의 외부로 배출되며, 약 30 ~ 40분 정도의 압입을 실시하면 여실(濾室)의 용적에 해당되는 체적만큼 충진된다.3b indentation process: when the feed pump P4 is supplied with a chemical mixture slurry in the form of a floc in a state in which a slurry and a flocculant (polymer) are mixed (5 bar), solid particles larger than 1 to 5 μm are trapped. It remains inside, and the liquid is discharged to the outside of the filter plate, and when press-fitted for about 30 to 40 minutes, the liquid is filled by the volume corresponding to the volume of the chamber.
도 3c의 압착과정: 여과판 내부의 압축유체 공급구로 압력수를 15 ~ 16bar의 압력으로 공급하게 되면 여과시 내부를 수축시켜 쥐어짜게 되므로 더욱 낮은 함수 율에 도달하게 된다.Compression process of FIG. 3c: When the pressure water is supplied at a pressure of 15 to 16 bar into the pressurized fluid supply port inside the filter plate, the inside of the filter is shrunk to squeeze to reach a lower moisture content.
도 3d의 탈착과정: 유압실린더(35)이 역으로 작동하여 여과판이 후진하면서 해체되고, 여실(濾室) 내부에서 성형 된 탈수케익 즉, 하수슬러지케익(30-1)은 아래로 낙하하여 배출된다.Desorption process of FIG. 3D: The
필터프레스(30)에 의해 성형되어 낙하하는 하수슬러지케익(30-1)은 스크루컨베이어(37)에 의해 이송되어 파쇄기(38)에 의해 파쇄하게 되며, 스크루컨베이어(37)의 속도에 따라 파쇄기(38)로 공급되는 양 즉, 파쇄기(38)에 의해 파쇄되는 양이 결정되며, 파쇄 후에 공급컨베이어 즉, 벨트컨베이어(39)에 의해서 소멸단(4)으로 공급된다.The sewage sludge cake 30-1 formed and dropped by the
특히, 하수슬러지 괴상 50㎜ × 50㎜를 24시간 이내에 충분히 소멸시킬 수 있지만 보다 효율을 높이기 위해서는 호퍼의 하부에 더블 슬라이스 커팅 타입(Double Slice Cutting Type)의 파쇄기를 설치하게 되면 입자의 직경을 3㎜이하가 되도록 파쇄할 수 있다.In particular, the sewage sludge mass 50mm × 50mm can be sufficiently extinguished within 24 hours, but in order to improve the efficiency, when the double slice cutting type crusher is installed in the lower part of the hopper, the particle diameter is 3mm. It can be crushed to be below.
슬러지는 함수율이 67%이고 300㎜ × 300㎜인 조각의 경우에는 손으로 깨기 힘든 정도의 강도를 유지하므로 미생물이 침투하는데 애로가 발생하므로, 호기성 조건 향상과 미생물이 용이하고 효과적으로 침투할 수 있도록 하기 위하여 두께를 3㎜이하로 파쇄하여 주는 것이 바람직하다.As the sludge has 67% water content and 300mm × 300mm, it is difficult to break by hand because it keeps strength that is hard to be broken by hand, so that aerobic conditions can be improved and microorganism can easily and effectively penetrate. For this reason, it is preferable to break the thickness to 3 mm or less.
파쇄 후에는 진동 또는 스크루 이송기를 이용하여 소멸단(4)의 유기성폐기물고속소멸처리장치(40)로 공급할 수 있다.After crushing, it can be supplied to the organic waste high-speed
소멸단(4)의 유기성폐기물고속소멸처리장치(40)는 다음과 같이 작동한다.The organic waste high speed
파쇄기(38)에 의해 파쇄된 하부슬러지케익(30-1)의 입자들이 벨트컨베이어(39)에 의해 이송되어 투입구(41-1)를 통하여 교반통(41)의 내부로 투입되고, 교반통(41)에 설치된 모터(41-7)를 작동시켜 스프로킷(41-6)(41-5)과 체인으로 연결된 회전축(41-3)을 회전시켜 교반날개(41-4)에 의해 저속교반(교반속도:4 ~ 5rpm, 교반시간:10 min/hr)시키며, 트레이스히터(46)가 작동하여 교반통(41)의 내부온도를 미생물이 활동하기에 적합한 온도로 가온시켜 준다.Particles of the lower sludge cake 30-1 crushed by the
운전 초기에 고온의 소화가능한 온도영역으로 가온하기 위해서 라인히터(47)를 작동시켜 발생하는 열을 블로워(44)에 의해 0.1 ~ 0.2 ㎏/㎠의 압력으로 교반통(41)의 내부에 강제로 공급하여 줌으로써 처리장치 내의 호기성 고온발효 미생물은 호기발열반응을 급속히 진행할 수 있게 된다.The heat generated by operating the
교반통(41)은 원통형으로 형성되어 있고 공기 공급은 하부의 이중 쟈켓 또는 축류식으로 운전조건에 따라 선택적으로 실시하며, 0.1 ~ 0.2bar 정도의 압력으로 공급하는 것이 바람직하다.Stirring
소멸반응에 따른 물질수지는 다음과 같다.The mass balance according to the extinction reaction is as follows.
○ 메스 밸런스(Mass Balance)는,○ Mass balance (Mass Balance),
afx + be = - 0.076bx + (0.03 + 0.4g)afx + k 이다. afx + be = −0.076bx + (0.03 + 0.4g) afx + k
상기 식에서, a: 하수슬러지 투입량〔㎏〕In the above formula, a: sewage sludge input amount [kg]
b: 미생물 조절제량〔㎏〕 b: Microbial regulator amount (kg)
x: 경과일수〔일〕 x: days elapsed [day]
e: 미생물 조절제 비중 e: specific gravity of microbial regulator
f: 하수슬러지 비중 f: Sewage sludge specific gravity
g: 응결수 비중 g: specific gravity of condensate
k: 기타 소모량〔㎏〕 k: other consumption (kg)
○ 잔류량 실험식(Empirical Equation of Remain Quantity)○ Experimental Equation of Remain Quantity
z = 0.076ax + b(1-0.007x) 이다. z = 0.076ax + b (1-0.007x) .
상기 식에서, z: 소멸반응기 내 잔류량〔㎏〕 In the above formula, z: residual amount in the extinction reactor [kg]
a: 하수슬러지 투입량〔㎏〕 a: Sewage sludge dosage [kg]
b: 미생물 조절제량〔㎏〕 b: Microbial regulator amount (kg)
x: 경과일수〔㎏〕 x: days passed (kg)
미생물의 호기발열반응이 진행되면서 산화열이 발생하게 되고, 이때에 교반통(41)의 내부온도는 상승하게 되며, 교반통(41)의 내부온도가 40℃ 이상으로 상승하게 되면 자동온도조절장치에 의해 라인히터(47)의 가동은 자동으로 정지되고 간헐송풍(10 min/hr)이 실시되어 소화시에 필요한 공기를 공급하게 된다.Oxidation heat is generated as the exothermic exothermic reaction of the microorganism proceeds, and at this time, the internal temperature of the stirring
상기와 같이 교반을 실시하게 되면 교반통(41)의 내부에서는 증기가 발생하게 되고, 발생한 증기는 상승하여 스팀파이프(48)를 통해 콘덴서(42)로 공급되며, 콘덴서(42)는 유입되는 증기를 냉각시켜 물로 변환시켜 준다.When the stirring is carried out as described above, steam is generated inside the stirring
콘덴서(42)에 의해 변환된 오염된(정화되지 않은) 물은 폭기조(43)로 보내지 고, 폭기조(43)로 유입된 물(응축수)은 제1무산소조와 제2 및 제3호기조에서 미생물(K2미생물)에 의해 정화(처리)되고, 제4반응조(침전조)에서 침전되어 상등수로 변환된 후에 배출되어 허드렛물 등으로 활용하게 된다.The contaminated (unpurified) water converted by the
특히, 폭기조(43)의 각 제1무산소조와 제2 및 제3호기조와 제4반응조(침전조)에는 탁조측정수단(43-1)이 각각 설치되어 있으므로 각 제1무산소조와 제2 및 제3호기조와 제4반응조의 탁도를 외부에서 측정할 수 있고, 측정되는 탁도 정도에 따라 미생물의 분해능력을 가늠할 수 있으므로, 분해능력이 저하되었을 때에 새로운 미생물을 투입하여 분해능력을 복귀시켜주도록 하며, 폭기조(43)에 산성ㆍ 중성의 약품을 투입하여 물의 산성도를 조절할 수도 있다.In particular, since each of the first anaerobic tanks, the second and third tanks, and the fourth reaction tank (sedimentation tank) of the
또 콘덴서(42)를 통하여 잔류하는 기체는 블로어(44)에 의해 교반통(41)의 내부로 강제로 보내지게 되는데, 미생물이 가장 완성하게 활동하는 적합한 온도로 유지시키기 위하여 라인히터(47)를 통과시킨 후에 교반통(41)에 재차 투입시켜 준다.In addition, the gas remaining through the
상기와 같이 교반통(41) 및 폭기조(43)에서 활동하는 미생물은 일정한 농도의 산소를 필연적으로 필요하게 되므로 산소의 농도를 센서에 의해 검출하여 산소농도가 낮게 검출되면 산소공급조절수단(45)을 작동시켜 산소(외기)를 강제로 투입시켜준다.As described above, the microorganisms that are active in the stirring
교반통(41)의 내부에서 하수슬러지케익(30-1)이 생물학적으로 분해되면서 생성되는 가스와 수증기는 비중차에 의해 부상(浮上)되어 이동배관(구체적으로 도시하지 아니함)을 통해 유기성폐기물고속소멸처리장치(40)에서 생성물처리단(5)의 기수분리기(51)로 된다.Gas and water vapor generated while the sewage sludge cake 30-1 is biologically decomposed inside the stirring
생성물처리단(5)은, 유기성폐기물고속소멸처리장치(40)에서 공급되는 고온의 가스를 급격히 냉각시켜 수분을 응결시키는 기수분리기(51)와, 바이오필러를 이용하여 기체성분을 처리하는 가스정화기(52)와, 호기성 미생물에 의해서 응축수에 함유된 소량의 질소와 인 드의 유기물을 처리하는 응축수처리기(54)로 형성하였으며, 이들은 도 4 및 도 6에 예시된 바와 같은 공정에 의해 다음과 같이 작동한다.The
기수분리기(51: Gas-Liquid Separator)는 다음과 같이 작동한다.Gas-Liquid Separator (51) operates as follows:
유기성폐기물고속소멸처리장치(40)의 교반통(41)에서 고온의 발효반응이 일어나면 수증기와 가스가 다량으로 발생하게 되고, 발생하는 수증기와 가스는 교반통(41) 내부의 상측으로 이동하게 되며, 수증기를 포함하는 가스체는 배관(구체적으로 도시하지 아니함)을 통하여 기수분리장치(51)로 유입된다.When a high temperature fermentation reaction occurs in the stirring
기수분리장치(51)는, 열교환방식에 의한 순간적인 열교환(가동온도: 5 ~ 10℃)으로 가스와 수분의 혼합가스 상태에서 수분을 분리하여 응축수와 가스로 분리되고, 분리된 응축수는 펌프에 의해 응축수처리기(54)로 보내지며, 가스는 가스정화기(52)로 보내진다.The
대체로 대부분의 타사 발효기 등에는 별도의 기수분리장치가 구비되어 있지 않아 수분이 함유된 가스가 발생하게 되는데, 수분이 함유된 가스는 건조한 가스에 비해 사람이 감지할 수 있는 악취강도가 높기 때문에 같은 농도라 할지라도 더욱 강한 악취를 느끼게 되며, 수분이 함유된 기체는 냉매가 흐르는 튜브로 통과시켜 주게되면 열교환이 이루어지게 되므로 응축에 의해 응축수를 얻을 수 있게 된다.In general, most third-party fermenters are not equipped with a separate water separator to generate a gas containing moisture. The gas containing moisture has a higher concentration of odor that humans can detect than dry gas. Even though it feels a stronger odor, and if the gas containing moisture passes through the tube through which the refrigerant flows, the heat exchange is made to obtain condensed water by condensation.
본 발명에서는 이송배관에 본인이 개발한 냉각장치를 설치하여 줌으로서 후 단의 기수분리기(41)에 대한 부하를 격감시킬 수 있고, 따라서 기수분리기(51)에 의한 단독처리에 비해 처리비용을 80%까지 절감할 수 있으며, 효율면에서는 기수분리시간을 90%까지 단축하는 효과를 얻을 수 있었다.In the present invention, it is possible to reduce the load on the separator (41) at the rear end by installing the cooling device developed by the person in the conveying pipe, so that the processing cost is 80 compared to the single treatment by the separator (51). It can save up to%, and in terms of efficiency, it was possible to reduce the separation time to 90%.
특히, 발효분해미생물이 호기성 미생물이므로 원활한 발효반응을 위해서는 장치내의 환경을 호기성으로 유지시켜 주어야 하는데, 1g의 유기물을 분해하는데에는 산소량은 0.8 ~ 0.9g이 필요하고, 열량은 8 ~ 10 ㎉/g을 필요로 하게 된다.In particular, fermentation-decomposing microorganisms are aerobic microorganisms, so in order to facilitate fermentation, the environment in the apparatus must be kept aerobic. In order to decompose 1g of organic matter, the amount of oxygen needs 0.8 to 0.9g and the amount of heat is 8 to 10 ㎉ / g. You will need
미생물이 에너지를 얻기 위해서는 탄소를 산화시키므로 산소가 사용되어 이산화탄소가 생성되는데, 산소가 충분히 공급되지 못하게 되면 혐기성으로 되고 저급지방산 및 황화수소 등에 의해 악취가 심하게 발생하게 되며, 반면에 산소가 너무 과도하게 공급되면 미생물의 산화열이 냉각되어 장치 내의 온도가 상승하지 않게 되므로 저온에서의 분해속도는 고온에서의 분해속도보다 상대적으로 느리게 되고 분해속도가 지연되고 효율이 떨어지게 된다.Since microorganisms oxidize carbon to obtain energy, oxygen is used to produce carbon dioxide. If oxygen is not supplied sufficiently, it becomes anaerobic and bad odor is generated by lower fatty acids and hydrogen sulfide, while oxygen is supplied excessively. When the heat of oxidation of the microorganism is cooled so that the temperature in the device does not rise, the decomposition rate at low temperature is relatively slower than the decomposition rate at high temperature, the decomposition rate is delayed and the efficiency is reduced.
기수 분리 후에 잔류가스는 신기(新氣)와 40:1 이상의 비율로 희석하여 공급하게 되며, 하절기와 같이 주변온도가 높을 경우에는 호기성활성이 둔화될 수 있으므로 순환배관의 흡입부에 외기를 자동으로 주입시킬 수 있는 장치를 부착하여 블로어와 흡입작동시킬 때에 외부의 신선한 공기를 장치 내로 공급시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.After separation of the air, the residual gas is diluted and supplied to the fresh air at a ratio of 40: 1 or more. When the ambient temperature is high, such as summer, the aerobic activity may be slowed down, so the outside air is automatically supplied to the suction part of the circulation pipe. It is desirable to attach an injectable device so that external fresh air can be supplied into the device during suction operation with the blower.
가스정화기(52: Bio-Filter)는, 기수분리기(51)를 통해 배출되는 가스가 탈취장치에 충진되어 있는 악취분해 미생물이 고정화된 미생물담체(락울+지렁이 분변토)를 통과하면서 악취성분은 미생물에 의해 분해 및 제거되어 최종적으로 무해 ㆍ 무취의 가스를 배출시키게 된다.The gas purifier 52 (Bio-Filter), while the gas discharged through the
충진된 미생물담체는 미생물이 서식할 수 있도록 비 표면적이 넓으면서 함습율이 약 340%로 매우 높은 친수성 락울(Hydrophilic rock wool)과 자체에서 영양물질을 공급할 수 있는 이렁이 분변토를 혼합하여 제조하였으며, 식종미생물은 호기성 퇴비화시설의 퇴비에서 분리한 암모니아의 제거 능력이 탁월한 미생물들과 위발성유기산분해능력을 갖는 미생물들을 혼합하고 배양하여 담체에 식종하였다.The packed microbial carrier was prepared by mixing a very high hydrophilic rock wool (Hydrophilic rock wool) with a specific surface area and a high moisture content of about 340%, and a dung feces, which can supply nutrients in itself. Planting microorganisms were seeded on a carrier by mixing and culturing microorganisms having excellent ability to remove ammonia separated from compost in an aerobic composting facility and microorganisms having gastric organic acid decomposition ability.
표1은 본 발명에 따른 가스정화기(52)와 다른 장비에 의한 배출가스 분석결과를 나타낸 것이다.Table 1 shows the exhaust gas analysis results by the
표 1Table 1
ND : 검출안됨. ND: Not detected.
위의 표1에서 확인되는 바와 같이 모두 환경규제에 적합한 수치를 나타내고 있음을 알 수 있으나, 본 발명에 따른 가스정화기(52)의 정화 능력이 현저히 월등함을 확인할 수 있다. As can be seen from Table 1 above, it can be seen that all of the numerical values are suitable for environmental regulation. However, it can be seen that the purification ability of the
응축수처리기(54: Treatment Apparatus for Condensed Water)는 다음과 같이 작동한다.Treatment Apparatus for Condensed Water (54) works as follows:
A/O Process 응용방식으로 4개의 반응조로 구성되어 있는데, 제1반응조는 무산소조이고, 제2반응조 및 제3반응조는 호기조(폭기조)이며, 제 4반응조는 침전조 이다.It is composed of four reactors by A / O Process application method. The first reactor is anoxic tank, the second and third reactors are aerobic tank (aeration tank), and the fourth reactor is precipitation tank.
기수분리기(51)에서 유입되는 물(응축수)은 제1반응조와 제2반응조 및 제3반응조에서는 K2미생물에 의해 처리되고, 제4반응조에서 침전된 후에 상등수로 되어 배출하게 된다.The water (condensed water) flowing from the
폭기조인 제2반응조 및 제3반응조에서는 유기물 분해와 질산화가 수행되고, 제4반응조에서 침전되어 슬러지는 제2반응조 및 제3반응조로 반송되며, 처리수는 내부순환에 의해 제1반응조로 유입되어 유기물 분해와 탈질이 이루어지다.In the second and third reactors, which are aeration tanks, organic matter decomposition and nitrification are performed, and the sludge precipitated in the fourth reactor is returned to the second and third reactors, and the treated water is introduced into the first reactor by internal circulation. Organic decomposition and denitrification take place.
제4반응조는 입상활성탄으로 운용할 수 있고, HRT조절에 의해 요구되는 방류수 수질기준을 변경시에도 용이하게 대응할 수 있도록 하였다.The fourth reactor can be operated with granular activated carbon and can easily cope with changing effluent water quality standards required by HRT control.
표2는 본 발명에 따른 응축수처리기(54)와 타사의 응축수 처리수질을 분석한 결과표이다.
표 2 Table 2 is a result of analyzing the
TABLE 2
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표2에서 확인되는 바와 같이 모두 환경규제치에 적합한 수치를 나타내고 있음을 알 수 있으나, 본 발명의 월등한 효능을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 2, it can be seen that all of the values are suitable for environmental regulation, but the superior efficacy of the present invention can be confirmed.
또한 상기 공정들의 가동을 자동 제어하는 가동운전단(6)은, 계량 및 계수적 도시가 용이한 PLC 제어방식을 채택하여 최적의 운전조건을 프로그램함으로써 운전의 정교성과 신뢰성 및 편의성을 부여할 수 있고, 또한 운전 조건 및 운전자의 요구에 의해 수동으로 전환시켜 운전할 수 있는 것이다.In addition, the
뿐만 아니라, 자동으로 운전할 경우에는 PLC 제어방식으로 입력되는 신호에 의해 운전할 수 있고, 브로워 운전시간, 소정의 시간(10분)동안 운전 중에 1- 2분 신기(新氣)교체, 교반기운전, 라인 및 트레이스 히트, 응결수 처리용 펌프(Pump) 및 송풍기(Blower), 냉장실(Chiller)를 최적의 운전조건에 의해 운전할 수 있으며, 수동운전 및 가동시 주기기와 보조기기를 선택적으로 운전할 수 있는 것이다.In addition, in case of automatic operation, it can be operated by the signal input by PLC control method.Brown operation time, 1 ~ 2 minutes changing of the machine during operation for a predetermined time (10 minutes), stirrer operation, line And it is possible to operate the trace heat, condensate water treatment pump (Pump), blower (Blower), refrigerating chamber (Chiller) under the optimum operating conditions, and to selectively operate the main unit and auxiliary equipment during manual operation and operation.
본 발명에 따른 미생물과 기계장치를 이용한 슬러지처리장치는, 침전조를 거쳐 습득된 하수슬러리와 포리머를 교반조를 넣어 교반시키고, 포리머와 교반된 하수슬러리를 필터프레스에 의해 프레싱하여 유기성 하수슬러지케익으로 성형하며, 유기성 하수슬러지케익을 유기성폐기물고속소멸처리장치에 자동으로 투입하여 일정한 압력상태를 유지하면서 소정의 온도로 가온하면서 저속으로 교반하여 호기성 발효미생물이 호기발열반응을 급속히 진행하여 분해능력을 향상시키도록 하며, 유기성폐기물고속소멸처리장치에서 발생하는 고온의 가스를 급격히 냉각시켜 기수분리기 및 바이오필터에 의해 기체성분을 처리하고 응축수에 함유된 소량의 질소 및 인 등의 유기물을 응축수로 처리하되, 응축수의 탁도를 측정(파악)하여 적정한 시기에 미생물을 추가 투입시키면서 정화를 실시하도록 된 것으로서, 퇴비화 및 시료화 공법에서 필수적인 전처리 탈수공정을 배제시킴으로써 고농도 탈리액에 의한 2차 오염을 원천적으로 방지할 수 있도록 하고, 필터프레스에 의해 고액분리 및 탈수된 슬러지를 미세하게 파쇄하여 소멸반응기에 의해 고속 호기성 발효과정을 실시함으로써 수분과 이산화탄소 및 메르캅탄 등의 가스로 된 반응결과물이 발생 되도록 하며, 가스는 바이오필터에 의해 처리하여 외기와 희석시켜 호기성 활성화용 공기로 공급할 수 있도록 하며, 기체 속에 함유된 수분은 응축수로 회수하여 하수슬러지의 처리 후 중량을 현저히 줄 수 있는 것이다.In the sludge treatment apparatus using the microorganism and the mechanical device according to the present invention, the sewage sludge and the polymer obtained through the sedimentation tank are put into a stirring tank, and the polymer and the stirred sewage sludge are pressed by a filter press to form an organic sewage sludge cake. The organic sewage sludge cake is automatically put into the organic waste high-speed extinction treatment device and heated at a predetermined temperature while maintaining a constant pressure, and stirred at a low speed so that the aerobic fermentation microorganism rapidly undergoes an exothermic exothermic reaction to improve its decomposition ability. By rapidly cooling the high temperature gas generated from the organic waste high-speed extinction treatment device, the gas component is treated by a water separator and a biofilter, and a small amount of organic matter such as nitrogen and phosphorus contained in the condensed water is treated with condensed water. The turbidity of the condensate is measured (checked) and microorganisms are removed at the appropriate time. Purification is performed with additional input, and by eliminating the pretreatment dehydration process, which is essential for composting and sampling methods, it is possible to prevent secondary contamination due to high concentration of desorption solution, and solid-liquid separated and dewatered sludge by filter press. By finely crushing and carrying out a fast aerobic fermentation process with an extinction reactor, the reaction product of water, gas such as carbon dioxide and mercaptan is generated, and the gas is treated by a biofilter to dilute with outside air to form aerobic activation air. Moisture contained in the gas can be recovered as condensate to significantly reduce the weight after treatment of sewage sludge.
또 본 발명은, 일정한 주기를 운전한 후에 소멸반응기의 내부 미생물과 충진재와 미소화된 유기물 및 무기물을 진동에 의해 선별하여, 미생물과 충진재는 재사용하고 부족분은 보충하고 미소화된 유기물과 무기물은 퇴비 또는 복토재로 활용할 수 있으며, 응축수는 호기성 소화기에 의해 방류수 수질기준으로 처리하여 재사용하거나 방류할 수 있는 것이다.In addition, the present invention, after operating a predetermined cycle, by vibrating the internal microorganisms and fillers and the micronized organics and inorganics of the extinction reactor, reusing microorganisms and fillers, replenish the shortages and compost the microorganisms and minerals Alternatively, it can be used as cover material, and condensate can be reused or discharged by treating the discharged water by the aerobic extinguisher.
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