KR101336260B1 - 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템 - Google Patents

슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템 Download PDF

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Abstract

이 발명의 소화조 시스템은 슬러지를 농축하는 농축기(320)와, 농축기에서 농축된 고농도 슬러지에 고온의 물 또는 스팀을 혼합해 가온시키는 가온장치(340), 및 가온장치에 의해 가온된 상태로 투입되는 고농도 슬러지의 소화공정이 이루어지는 혐기성 소화조(340)로 구성된다. 이 발명은 농축된 고농도의 슬러지를 고온의 물 또는 스팀으로 가온시킨 후에 혐기성 소화조로 이송시켜 투입하므로, 저사양의 모노 펌프로도 고농도 슬러지의 원활한 이송이 가능하고, 또한 가온된 상태로 투입되는 고농도 슬러지에 의해 혐기성 소화조가 가온되어 소화조 효율이 향상됨에 따라 소화조 가온에 필요한 열량을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템{Anaerobic digestion system}
이 발명은 소화조 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 농축된 고농도의 슬러지를 고온의 물 또는 스팀으로 가온시킨 후에 혐기성 소화조로 이송시켜 투입하는 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템에 관한 것이다.
하수 슬러지, 분뇨 슬러지 등 유기성 슬러지는 해마다 증가하고 있는 실정이다. 그런데, 슬러지를 처리하는 시설은 지역 님비 현상 등으로 인하여 슬러지 소각, 매립시설이 설치되지 않고 있다. 또한, 국제적으로 해양 투기가 금지되고 있어 증가되는 슬러지의 적당한 처분방법이 없는 상태이다.
현재, 슬러지를 감량하기 위한 방법으로는 혐기성 처분을 일반적으로 사용하고 있다. 즉, 대형 하수처리장의 경우에는 혐기성 소화조를 이용하여 슬러지 감량을 실시하고 있다.
도 1은 일반적인 혐기성 소화조를 이용한 슬러지 감량장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 1차 침전지(110)로 오·폐수가 유입되면, 오·폐수 속의 슬러지가 중력에 의해 가라앉아 농축되어 1차 슬러지가 형성된다. 그리고, 1차 침전지(110)에 유입된 오·폐수 중 일부는 생물 반응조(115)를 거쳐 2차 침전지(120)로 유입되고 농축되어 2차 슬러지가 형성된다.
1차 슬러지는 농축조(130)를 거쳐 이동라인(135)을 통해 혐기성 소화조(170)로 유입되고, 2차 슬러지도 원심농축기(140)를 거쳐 이동라인(145)을 통해 혐기성 소화조(170)로 유입된 후 1차 슬러지와 혼합된다.
혐기성 소화조(170)에는 일단부가 혐기성 소화조(170)의 하측에 연결되고 타단부가 혐기성 소화조(170)의 상측에 연결된 순환라인(160)이 구비되어, 혐기성 소화조(170) 내측의 혼합 슬러지는 순환라인(160)을 통하여 순환된다. 그리고, 혐기성 소화조(170)의 상부에는 보일러(150)에 의해 발생된 고온의 스팀이 이동되도록 스팀라인(155)이 연결되고, 고온의 스팀은 스팀라인(155)을 통해 혐기성 소화조(170)의 내측으로 공급된다.
그런데, 상기 슬러지 감량장치는 1차 슬러지와 2차 슬러지가 혼합되어 형성된 혼합 슬러지를 혐기성 소화조(170)에서 혐기성 소화과정만으로 소화시키기 때문에 슬러지를 감량하는데 한계가 있다.
따라서, 종래에는 슬러지 감량효율을 높이기 위해, 슬러지에 포함된 유기물을 가용화시켜 혐기성 소화조에서 쉽게 분해될 수 있도록 초음파, 오존, 열처리 등의 방법을 이용하고 있다.
도 2는 가용화 장치(오존 이용)를 갖는 일반적인 소화조 시스템의 시설 공정도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 소화조 시스템은 슬러지의 소화공정이 이루어지는 혐기성 소화조(210)로부터 배출되는 슬러지를 오존(O3) 등으로 가용화시킨 후 혐기성 소화조(210)로 순환시키는 가용화 장치(220)를 구비함으로써, 슬러지의 감량효율(소화조의 효율)을 높이고 있다.
한편, 종래의 소화조 시스템은 혐기성 소화조(210) 내에서의 소화조 효율을 높이기 위해 고농도의 슬러지를 투입하고 있다. 즉, 슬러지를 농축기(230)에서 고농도로 농축하여 혐기성 소화조(210)에 투입하고 있다. 그런데, 대략 10% 정도로 농축된 슬러지를 혐기성 소화조(210)에 투입하기 위해 이송시킴에 있어서는 이송에 많은 어려움이 있다. 즉, 일반적인 슬러지의 이송펌프인 저사양의 모노 펌프를 이용해 이송시키는데 한계가 있다.
그래서, 종래에는 고사양의 피스톤 펌프를 이용해 고농도의 슬러지를 혐기성 소화조(210)로 이송시켜 투입하고 있다. 그런데, 피스톤 펌프는 모노 펌프에 비해 고사용으로 고가일 뿐만 아니라 그 구성관계가 복잡하다는 단점이 있다. 한편, 고농도의 슬러지를 피스톤 펌프를 이용해 혐기성 소화조(210)로 이송시켜 투입할 경우, 슬러지가 덩어리 형태로 투입됨에 따라 혐기성 소화조(210) 내에서 슬러지가 잘 풀어지지 않고 덩어리진 형태를 갖는 경향이 있다. 그로 인해, 고농도의 슬러지를 혐기성 소화조(210)에 투입하고도 소화조 효율을 개선하는데 한계가 있는 실정이다.
한편, 종래에는 혐기성 소화조(210)의 운영 온도를 35℃ 정도로 맞추기 위해 혐기성 소화조(210)에서 소화시에 발생되는 가스를 이용하는 보일러 등의 가열장치(가스홀더, 열병합 발전기, 열교환기)를 이용해 간접 가열방식으로 슬러지를 가온시키고 있다. 그런데, 고농도의 슬러지를 투입시켜 혐기성 소화조(210) 내부를 고농도로 유지할 경우, 가열장치를 이용해 혐기성 소화조(210) 내부의 고농도 슬러지를 간접적으로 가온시키기가 어려울 뿐만 아니라 효율성도 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 농축된 고농도의 슬러지를 고온의 물 또는 스팀으로 가온시킨 후에 혐기성 소화조로 이송시켜 투입하므로, 저사양의 모노 펌프로도 고농도 슬러지의 원활한 이송이 가능하고, 또한 가온된 상태로 투입되는 고농도 슬러지에 의해 혐기성 소화조가 가온되어 소화조 효율이 향상됨에 따라 소화조 가온에 필요한 열량을 저감시킬 수 있는 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
이 발명의 소화조 시스템은 슬러지를 농축하는 농축기와, 상기 농축기에서 농축된 고농도 슬러지에 고온의 물 또는 스팀을 혼합해 가온시키는 가온장치와, 상기 가온장치에 의해 가온된 상태로 투입되는 상기 고농도 슬러지의 소화공정이 이루어지는 혐기성 소화조, 및 상기 혐기성 소화조로부터 배출되는 슬러지를 가용화시킨 후 상기 혐기성 소화조로 순환시키는 가용화 장치를 포함하며, 상기 가온장치와 상기 가용화 장치는 서로 다른 라인으로 상기 혐기성 소화조에 각각 연결되되, 상기 가온장치는 상기 혐기성 소화조의 전단에 설치되어 상기 혐기성 소화조로 투입될 상기 농축된 고농도 슬러지에 고온의 물 또는 스팀을 혼합해 가온시키는 것을 특징으로 한다.
이 발명의 가온장치는 혐기성 소화조에서 소화시에 발생되는 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
삭제
이 발명의 고농도 슬러지는 10% 이상의 농도로 농축되는 것이 바람직하다.
이 발명은 농축된 고농도의 슬러지를 고온의 물 또는 스팀으로 가온시킨 후에 혐기성 소화조로 이송시켜 투입하므로, 저사양의 모노 펌프로도 고농도 슬러지의 원활한 이송이 가능하고, 또한 가온된 상태로 투입되는 고농도 슬러지에 의해 혐기성 소화조가 가온되어 소화조 효율이 향상됨에 따라 소화조 가온에 필요한 열량을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 혐기성 소화조를 이용한 슬러지 감량장치의 구성도이고,
도 2는 가용화 장치(오존 이용)를 갖는 일반적인 소화조 시스템의 시설 공정도이고,
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템의 시설 공정도이다.
아래에서, 이 발명에 따른 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템의 시설 공정도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 소화조 시스템은 혼합 슬러지 저류조(310)에 침전된 슬러지를 농축기(320)에서 고농도(대략 10% 농도)로 농축한 후, 농축된 고농도의 슬러지를 혐기성 소화조(330)에 바로 투입하지 않고 가온장치(340)를 거쳐 가온시킨 상태로 혐기성 소화조(330)로 이송시켜 투입하도록 구성된다. 여기서, 가온장치(340)는 농축된 고농도의 슬러지에 고온의 물을 혼합해 가온시키거나 스팀을 혼합해 가온시키도록 구성된다. 즉, 가온장치(340)는 고온의 물 또는 스팀을 농축된 고농도의 슬러지에 직접적으로 혼합해 가온시키는 직접 가온방식으로 구성된다.
이러한 가온장치(340)에 의해 가온됨에 따라, 고농도의 슬러지는 그 농도가 조금 낮아지고 점성이 낮아짐에 따라 원활한 유동이 가능하다. 따라서, 이 실시예의 소화조 시스템은 고농도의 슬러지를 일반적인 저사양의 모노 펌프로도 원활하게 이송시킬 수가 있다. 또한, 고농도의 슬러지가 낮은 점성으로 혐기성 소화조(330) 내부로 투입됨에 따라, 즉 투입시에 슬러지가 덩어리지지 않고 풀어진 상태로 혐기성 소화조(330) 내부로 투입됨에 따라 소화조 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 가온장치(340)에 의해 가온됨에 따라, 고농도의 슬러지는 가온된 상태로 혐기성 소화조(330) 내부로 투입된다. 즉, 가온된 상태로 투입되는 고농도의 슬러지에 의해 혐기성 소화조(330) 내부는 일정 온도로 가온된 상태를 갖게 된다. 따라서, 이 실시예의 소화조 시스템은 혐기성 소화조(330) 내부에서의 소화조 효율을 향상시키고, 혐기성 소화조(330)에서 소화시에 발생되는 가스를 이용하는 보일러 등의 가열장치(가스홀더, 열병합 발전기, 열교환기)를 이용해 간접 가열방식으로 슬러지를 가온시키는 열량을 저감시킬 수 있다. 즉, 혐기성 소화조(330) 내부의 슬러지를 간접 가열방식으로 가온시키지 않거나 가온시키는 열량을 줄일 수 있다.
한편, 이 실시예의 소화조 시스템은 슬러지의 소화공정이 이루어지는 혐기성 소화조(330)로부터 배출되는 슬러지를 초음파, 오존(O3), 열처리 등의 방법으로 가용화시킨 후 혐기성 소화조(330)로 순환시키는 가용화 장치(350)를 구비함으로써, 소화조 효율을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 이 실시예의 소화조 시스템은 대략 10% 이상의 농도로 농축된 고농도의 슬러지를 혐기성 소화조(330)에 투입하여 소화시키는 공정에 적용하는 것이 바람직하다.
이상에서 이 발명의 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
310 : 혼합 슬러지 저류조 320 : 농축기
330 : 혐기성 소화조 340 : 가온장치
350 : 가용화 장치

Claims (4)

  1. 슬러지를 농축하는 농축기와,
    상기 농축기에서 농축된 고농도 슬러지에 고온의 물 또는 스팀을 혼합해 가온시키는 가온장치와,
    상기 가온장치에 의해 가온된 상태로 투입되는 상기 고농도 슬러지의 소화공정이 이루어지는 혐기성 소화조, 및
    상기 혐기성 소화조로부터 배출되는 슬러지를 가용화시킨 후 상기 혐기성 소화조로 순환시키는 가용화 장치를 포함하며,
    상기 가온장치와 상기 가용화 장치는 서로 다른 라인으로 상기 혐기성 소화조에 각각 연결되되, 상기 가온장치는 상기 혐기성 소화조의 전단에 설치되어 상기 혐기성 소화조로 투입될 상기 농축된 고농도 슬러지에 고온의 물 또는 스팀을 혼합해 가온시키는 것을 특징으로 하는 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가온장치는 상기 혐기성 소화조에서 소화시에 발생되는 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고농도 슬러지는 10% 이상의 농도로 농축된 것을 특징으로 하는 슬러지의 원활한 이송과 이상적인 소화조 효율을 갖는 소화조 시스템.
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